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JP4923815B2 - Inkjet head - Google Patents

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JP4923815B2
JP4923815B2 JP2006201530A JP2006201530A JP4923815B2 JP 4923815 B2 JP4923815 B2 JP 4923815B2 JP 2006201530 A JP2006201530 A JP 2006201530A JP 2006201530 A JP2006201530 A JP 2006201530A JP 4923815 B2 JP4923815 B2 JP 4923815B2
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deformation
diaphragm
ink
area
pressure chamber
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義文 鈴木
尚志 玉田
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Brother Industries Ltd
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明は、複数種類のインクをインク供給口からノズル孔に移送して噴射するインクジェットヘッドに関するものである。   The present invention relates to an ink jet head that transports and ejects a plurality of types of ink from ink supply ports to nozzle holes.

圧電方式のインクジェットヘッドは、インク供給口から複数のノズル孔までの流路中に各ノズル孔に夫々対応する複数の圧力室が設けられた流路ユニットと、この流路ユニットの上に積層されて圧力室の容積を選択的に変動させる圧電アクチュエータとを備えている(例えば、特許文献1参照)。また、圧電アクチュエータは、振動板と、この振動板の上面に形成されたチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等からなる圧電層の積層体と、この圧電層間に介挿された複数の電極とを有している。このようなインクジェットヘッドによれば、圧電アクチュエータの電極に対して選択的に駆動電圧が印加されると、その電極で挟まれた圧電層の活性部に電界が作用して厚み方向の変形が生じる。そして、この圧電層の変形が振動板に伝達されて圧力室の容積が変動し、圧力室内のインクに生じた圧力変動によりインク液滴がノズル孔より噴射されることとなる。   A piezoelectric inkjet head is laminated on a flow path unit in which a plurality of pressure chambers corresponding to each nozzle hole are provided in a flow path from an ink supply port to a plurality of nozzle holes. And a piezoelectric actuator that selectively varies the volume of the pressure chamber (see, for example, Patent Document 1). The piezoelectric actuator includes a diaphragm, a laminate of piezoelectric layers made of lead zirconate titanate (PZT) or the like formed on the upper surface of the diaphragm, and a plurality of electrodes interposed between the piezoelectric layers. Have. According to such an ink jet head, when a drive voltage is selectively applied to the electrodes of the piezoelectric actuator, an electric field acts on the active portion of the piezoelectric layer sandwiched between the electrodes, causing deformation in the thickness direction. . Then, the deformation of the piezoelectric layer is transmitted to the diaphragm, and the volume of the pressure chamber fluctuates, and ink droplets are ejected from the nozzle holes due to the pressure fluctuation generated in the ink in the pressure chamber.

さらに、インクの種類によって記録媒体に着弾したときの液滴の広がりが異なる場合、媒体上のドット径を揃えるために、あらかじめインク種類ごとに噴射量を変えたり、階調などの記録のためにインクの噴射量を変えることがある。具体的には、圧力室とそれに対応する圧電アクチュエータとの組を、インクの噴射量ごとに大きさを変えて複数種類並べた構成とする(例えば、特許文献2参照)。
特開平10−146968号公報 特開平9−300612号公報
In addition, when the spread of droplets when landing on a recording medium differs depending on the type of ink, in order to align the dot diameter on the medium, the ejection amount is changed in advance for each ink type, or for recording gradation etc. The ink ejection amount may be changed. Specifically, a plurality of types of sets of pressure chambers and corresponding piezoelectric actuators are arranged with different sizes for each ink ejection amount (see, for example, Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-146968 Japanese Patent Laid-Open No. 9-300612

しかしながら、インク吐出量を圧電アクチュエータと圧力室の大きさにより調節する構成とすると、1つのインクジェットヘッドの中に、複数種類の特性のものが存在することになり、製造が難しくなる。また、圧電アクチュエータと圧力室の大きさに基づくインクの固有周期がインク種類ごとにそれぞれ異なると、それぞれの駆動制御や、全体としての駆動周期の設定が難しくなる。   However, when the ink discharge amount is adjusted according to the size of the piezoelectric actuator and the pressure chamber, there are a plurality of characteristics in one ink jet head, which makes it difficult to manufacture. Further, if the natural period of ink based on the size of the piezoelectric actuator and the pressure chamber is different for each ink type, it becomes difficult to control each drive and to set the drive period as a whole.

そこで、本発明は、複数種類のインクを用い、そのうち少なくとも一種類のインクの噴射量を他と異ならせるインクジェットヘッドにおいて、その製造を容易にし、駆動制御を容易にすることを目的としている。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to facilitate manufacture and drive control of an inkjet head that uses a plurality of types of ink, and that uses at least one type of ink ejection amount different from the others.

本発明は上述のような事情に鑑みてなされたものであり、第1の発明に係るインクジェットヘッドは、複数種類のインクごとに、インク供給口から複数のノズル孔までの流路中に前記ノズル孔に夫々対応する圧力室が設けられた流路ユニットと、前記流路ユニットに重ねられ前記圧力室の容積を変動させるアクチュエータとを備え、前記アクチュエータは、前記各圧力室に対面して設けられた振動板と、前記振動板の前記各圧力室に対応する部分を夫々変位させるように変形可能な複数の活性部と、前記振動板の前記圧力室に対応する領域の少なくとも一方面上において前記領域の周辺部を残して前記振動板の変形を拘束するように所定範囲に配置された変形拘束体とを有し、前記各活性部の夫々の面積は全種類のインクについて同一であり、前記複数種類のインクのうち、少なくとも一種類のインクに対応する前記変形拘束体の前記振動板に対する変形拘束面積を、他の種類のインクに対応する前記変形拘束体の前記振動板に対する変形拘束面積と相違させていることを特徴とする。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and the ink jet head according to the first invention includes the nozzle in the flow path from an ink supply port to a plurality of nozzle holes for each of a plurality of types of ink. A flow path unit provided with a pressure chamber corresponding to each of the holes, and an actuator that is superimposed on the flow path unit and varies the volume of the pressure chamber. The actuator is provided to face each pressure chamber. And at least one surface of a region corresponding to the pressure chamber of the diaphragm, and a plurality of active portions that can be deformed so as to displace portions corresponding to the pressure chambers of the diaphragm. has a deformation and restraint member disposed in a predetermined range so as to restrain the deformation of the diaphragm, leaving a peripheral portion of the region, the area of each of the respective active portions is the same for all types of ink Of the plurality of types of ink, the deformation constraint area of the deformation constraint body corresponding to at least one type of ink with respect to the vibration plate is defined as the deformation constraint area of the deformation constraint body corresponding to another type of ink with respect to the vibration plate. It is characterized by being different.

このようにすると、アクチュエータの活性部の変形が振動板に伝達される際には、振動板の変形拘束体により変形が拘束された箇所全体が変位して圧力室の容積を変動させる。圧力室の変動容積は、振動板の変位量及び振動板の変位箇所面積に比例するが、変形拘束体の振動板に対する変形拘束面積が少なくとも一種類のインクについて他の種類のインクと相違しているので、圧力室の変動容積がインク種類に応じて相違することとなる。したがって、アクチュエータの各活性部の夫々の面積が例えば全種類のインクについて同一であってもインク種類に応じて噴射量を変えることが可能となる。これにより、インクの噴射量が他と異なるインクジェットヘッドの製造が容易になり、駆動制御が容易になる。 In this way, when the deformation of the active portion of the actuator is transmitted to the diaphragm, the entire portion where the deformation is restrained by the deformation restraining body of the diaphragm is displaced to change the volume of the pressure chamber. The variable volume of the pressure chamber is proportional to the amount of displacement of the diaphragm and the displacement location area of the diaphragm, but the deformation restraint area of the deformation restraint body with respect to the diaphragm is different from that of other kinds of ink for at least one kind of ink. Therefore, the fluctuating volume of the pressure chamber differs depending on the ink type. Therefore, even if the area of each active part of the actuator is the same for all types of ink, for example, the ejection amount can be changed according to the ink type. Accordingly, it becomes easy to manufacture an ink jet head having a different ink ejection amount from the others, and drive control is facilitated.

前記変形拘束面積が大の種類のインクに対応する前記ノズル孔は、前記変形拘束面積が小の種類のインクに対応する前記ノズル孔よりも、孔径が大であってもよい。   The nozzle hole corresponding to the type of ink having a large deformation restriction area may have a larger hole diameter than the nozzle hole corresponding to the type of ink having a small deformation restriction area.

このようにすると、変形拘束面積が大で噴射量が多いインクについてはノズル孔の孔径が大きいので十分な噴射性能が得られる。   In this case, the ink having a large deformation restraint area and a large ejection amount has a large nozzle hole diameter, so that sufficient ejection performance can be obtained.

前記振動板における、前記変形拘束体によって変形を拘束される変形拘束面積が、前記変形拘束体における、前記活性部からの圧力を受ける受圧面積よりも大であってもよい。 A deformation constraint area of the diaphragm that is restrained from being deformed by the deformation constraint body may be larger than a pressure receiving area that receives pressure from the active portion in the deformation constraint body.

このようにすると、変形拘束体により変形を拘束される振動板の変形拘束面積が、活性部からの圧力を受ける変形拘束体の受圧面積よりも大であるので、変形拘束体の存在により活性部の変位箇所面積よりも振動板の変位箇所面積を大きくさせる増幅効果が得られる。したがって、アクチュエータの活性部の変位量が小さくても圧力室に大きな容積変動を与えることができ、駆動効率が向上する。 In this way, deformation restriction area of the diaphragm is constrained deformation by deformation restraint body, since it is larger than the pressure receiving area of the deformation restriction Subjected to pressure from the active portion, the active portion due to the presence of the deformation restriction member An amplification effect can be obtained in which the displacement location area of the diaphragm is larger than the displacement location area. Therefore, even if the displacement amount of the active part of the actuator is small, a large volume fluctuation can be given to the pressure chamber, and the driving efficiency is improved.

第2の発明に係るインクジェットヘッドは、複数種類のインクごとに、インク供給口から複数のノズル孔までの流路中に前記ノズル孔に夫々対応する圧力室が設けられた流路ユニットと、前記流路ユニットに重ねられ前記圧力室の容積を変動させるアクチュエータとを備え、前記アクチュエータは、前記各圧力室に対面して設けられた振動板と、前記振動板の前記各圧力室に対応する部分を夫々変位させるように変形可能な複数の活性部と、前記振動板の前記圧力室に対応する領域の少なくとも一方面上において前記領域の周辺部を残して前記振動板の変形を拘束するように所定範囲に配置された変形拘束体とを有し、前記変形拘束体は、その前記振動板の変形を拘束する変形拘束面積が、前記活性部からの圧力を受ける受圧面積よりも大となる構成であり、前記各活性部の夫々の面積は全種類のインクについて同一であり、前記複数種類のインクのうち一部の種類のインクのみに対応して前記変形拘束体が設けられていることを特徴とする。 An ink jet head according to a second aspect of the invention includes a flow path unit in which a pressure chamber corresponding to each nozzle hole is provided in a flow path from an ink supply port to a plurality of nozzle holes for each of a plurality of types of ink, An actuator stacked on the flow path unit to change the volume of the pressure chamber, and the actuator includes a diaphragm provided facing the pressure chambers, and a portion corresponding to each pressure chamber of the diaphragm. A plurality of active portions that can be deformed so as to be displaced, and at least one surface of the region corresponding to the pressure chamber of the diaphragm, leaving a peripheral portion of the region to restrain deformation of the diaphragm and a deformation restraint member disposed in a predetermined range, the deformation restraint member is deformable restraining area for restraining the deformation of the said diaphragm, and larger than the pressure receiving area for receiving the pressure from the active unit A configuration that, the area of each of the respective active part is the same for all types of ink, the deformation restriction member in response to only some types of inks among the plural types of ink are provided It is characterized by that.

このようにすると、アクチュエータの活性部の変形が振動板に伝達される際には、振動板の変形拘束体により変形が拘束された箇所全体が変位して圧力室の容積を変動させる。圧力室の変動容積は、振動板の変位量及び振動板の変位箇所面積に比例するが、本発明の変形拘束体は一部の種類のインクのみに対応して設けられているので、圧力室の変動容積がインク種類に応じて相違することとなる。したがって、アクチュエータの各活性部の夫々の面積が例えば全種類のインクについて同一であってもインク種類に応じて吐出量を変えることが可能となる。これにより、インクの噴射量が他と異なるインクジェットヘッドの製造が容易になり、駆動制御が容易になる。 In this way, when the deformation of the active portion of the actuator is transmitted to the diaphragm, the entire portion where the deformation is restrained by the deformation restraining body of the diaphragm is displaced to change the volume of the pressure chamber. The variable volume of the pressure chamber is proportional to the amount of displacement of the diaphragm and the displacement location area of the diaphragm, but the deformation restraint body of the present invention is provided for only some types of ink, so the pressure chamber Will vary depending on the type of ink. Therefore, even if the area of each active part of the actuator is the same for all types of ink, for example, the discharge amount can be changed according to the ink type. Accordingly, it becomes easy to manufacture an ink jet head having a different ink ejection amount from the others, and drive control is facilitated.

前記変形拘束体が設けられている種類のインクに対応する前記ノズル孔は、他の種類のインクに対応する前記ノズル孔よりも、孔径が大であってもよい。   The nozzle hole corresponding to the type of ink provided with the deformation constraint body may have a larger diameter than the nozzle hole corresponding to another type of ink.

このようにすると、変形拘束体が設けられて噴射量が多いインクについてはノズル孔の孔径が大きいので十分な噴射性能が得られる。   In this case, for the ink having a large amount of ejection provided with the deformation restraining body, sufficient ejection performance can be obtained because the nozzle hole has a large hole diameter.

前記変形拘束体が、前記活性部との接合面積よりも前記振動板との接合面積を大きくした形状であってもよい。 The deformation constraint body may have a shape in which a bonding area with the diaphragm is larger than a bonding area with the active portion.

このようにすると、変形拘束体により変形を拘束される振動板の変形拘束面積が、活性部からの圧力を受ける変形拘束体の受圧面積よりも大である構成を容易に形成することができ、簡素かつ安価に駆動効率を向上させることが可能となる。より具体的には、変位伝達体は、前記振動板と平行な方向と直交する方向に切断した断面視で凸形状を呈したものとすると好適である。 In this way, it is possible to easily form a configuration in which the deformation constraint area of the diaphragm that is restrained from being deformed by the deformation constraint body is larger than the pressure receiving area of the deformation constraint body that receives the pressure from the active portion, It becomes possible to improve drive efficiency simply and inexpensively. More specifically, it is preferable that the displacement transmitting body has a convex shape in a cross-sectional view cut in a direction orthogonal to a direction parallel to the diaphragm .

前記流路ユニットは、複数の前記圧力室をその間に隔壁を介在して列状に配置して有し、前記アクチュエータは、前記複数の圧力室にわたって連続して設けられた前記振動板と、前記振動板の前記圧力室と反対側で前記振動板と平行に前記複数の圧力室にわたって設けられた圧電体とを有し、前記圧電体は、前記複数の圧力室にわたる大きさであって前記振動板と平行な方向と直交する方向に重ねられる圧電材シートと、前記圧電材シートに重ねられて前記複数の圧力室に対応して連続配置された共通電極と、前記共通電極との間で前記圧電材シートを挟み前記複数の圧力室の夫々に対応するように個別配置された複数の個別電極とを有し、前記個別電極は、前記直交する方向から見た平面視で前記圧力室よりも小さい面積であり、前記圧電体は、前記平面視で前記個別電極に対応する領域であって前記共通電極と前記個別電極との間に生じる電界により変形する前記活性部と、前記活性部以外の部分である不活性部とを有し、前記振動板と平行な方向に扁平で前記振動板側の面が前記圧力室の列方向に平坦に形成されており、前記振動板と前記圧電体との間に、前記不活性部と前記隔壁とを連結する固定体が介設され、前記変形拘束体はその外周部と前記固定体との間に隙間をあけて配置されていてもよい。 The flow path unit includes a plurality of the pressure chambers arranged in a row with a partition therebetween, and the actuator includes the diaphragm provided continuously over the plurality of pressure chambers, A piezoelectric body provided across the plurality of pressure chambers in parallel to the diaphragm on the opposite side of the pressure chamber of the diaphragm, and the piezoelectric body has a size extending over the plurality of pressure chambers and the vibration A piezoelectric material sheet that is stacked in a direction orthogonal to a direction parallel to the plate, a common electrode that is stacked on the piezoelectric material sheet and continuously disposed corresponding to the plurality of pressure chambers, and the common electrode. A plurality of individual electrodes individually disposed so as to correspond to each of the plurality of pressure chambers with the piezoelectric material sheet interposed therebetween, and the individual electrodes are more than the pressure chambers in a plan view as viewed from the orthogonal direction. Small area, the piezoelectric Is an area corresponding to the individual electrode in the plan view and deformed by an electric field generated between the common electrode and the individual electrode, and an inactive part that is a part other than the active part. The diaphragm is flat in a direction parallel to the diaphragm, and the surface on the diaphragm side is formed flat in the column direction of the pressure chamber, and the inactive portion is interposed between the diaphragm and the piezoelectric body. And a fixed body for connecting the partition wall to each other, and the deformation restricting body may be disposed with a gap between the outer peripheral portion and the fixed body.

このようにすると、圧電体の不活性部と圧力室の隔壁との間に介設された固定体に対して変形拘束体が隙間をあけて配置されているため、圧電体の不活性部が固定体に、組み立て上多少ずれて連結され、活性部が変形拘束体に対してずれて位置しても、活性部の変形は振動板を所期量確実に変形させることができる。また、アクチュエータの活性部の変形が変形拘束体に伝達されると、変形拘束体とともに振動板が変形して圧力室の容積が変動することとなる。そうすると、アクチュエータの活性部の変形状態にかかわらず振動板の変形拘束体による変形拘束面積分が安定して変位する。 In this way, since the deformation restraining member is disposed with a gap with respect to the fixed body that is interposed between the inactive portion and the pressure chamber of the partition walls of the piezoelectric inactive part of the piezoelectric body Even if the active part is connected to the fixed body with a slight shift in assembly, and the active part is positioned with respect to the deformation restraining body, the deformation of the active part can surely deform the diaphragm. Further, when the deformation of the active part of the actuator is transmitted to the deformation restraining body, the diaphragm is deformed together with the deformation restraining body, and the volume of the pressure chamber is changed. Then, regardless of the deformation state of the active portion of the actuator, the deformation restriction area by the deformation restriction body of the diaphragm is stably displaced.

前記圧電体における、前記振動板側の面が前記圧力室の列方向に平坦に形成され、前記固定体および前記変形拘束体における、前記圧電体との接合面が前記振動板から同じ高さにあってもよい。 In the piezoelectric surface of the vibration plate side is formed flat in the column direction of the pressure chamber, wherein in the fixed body and the deformation restraint member, the joining surfaces of the piezoelectric body is the diaphragm or al same height There may be.

このようにすると、圧電体の振動板側の面が圧力室の列方向に平坦に形成され、かつ、固定体および変形拘束体の圧電体との接合面が振動板から同じ高さであるので、平坦なプレートによりアクチュエータの積層構造を容易に形成することができ、生産性が向上する。 In this way, the surface of the vibration plate side of the piezoelectric body is formed flat in the column direction of the pressure chamber, and a fixed body and deformed joint surface of the piezoelectric body restraint body vibration plate or al same height Therefore, the laminated structure of the actuator can be easily formed by a flat plate, and the productivity is improved.

前記変形拘束体が前記振動板の前記流路ユニットと対面する側の面に設けられ、前記活性部と前記振動板との間の前記変形拘束体に対応する位置に変位伝達体が設けられていると共に、前記振動板と前記流路ユニットとの間で前記固定体と前記平面視重なる位置に第2固定体が設けられ、前記変位伝達体が、その外周部と前記第2固定体との間に隙間をあけて前記振動板の所定範囲にわたって配置されていてもよい。 The deformation restraining body is provided on a surface of the diaphragm facing the flow path unit, and a displacement transmission body is provided at a position corresponding to the deformation restraining body between the active portion and the vibration plate. together are a second fixed body is provided at a position that overlaps in the plan view and the fixed body between the channel unit and the diaphragm, the displacement transmitting member comprises a second fixed body and the outer peripheral portion It may be arranged over a predetermined range of the diaphragm with a gap between them.

このようにすると、第2固定体に対して変位伝達体が隙間をあけて配置されているため、第2固定体が圧力室間の隔壁に、組み立て上多少ずれて連結されても、振動板がその変形を妨げられることなく所要量確実に変形される。また、アクチュエータの活性部の変形が変位伝達体に伝達されると、変位伝達体の移動により振動板も変位する。その際、振動板は変形拘束体で変形拘束された部分全体が変位して圧力室の容積が変動することとなる。したがって、アクチュエータの活性部及び変位伝達体の変位量が小さくても圧力室に安定した容積変動を与えることができ、駆動効率が向上する。 In this case, since the displacement transmitting body is arranged with a gap with respect to the second fixed body, the diaphragm is connected even if the second fixed body is connected to the partition between the pressure chambers with a slight shift in assembly. Is reliably deformed by the required amount without hindering its deformation. Further, when the deformation of the active part of the actuator is transmitted to the displacement transmission body, the diaphragm is also displaced by the movement of the displacement transmission body. At that time, the entire portion of the diaphragm deformed and restrained by the deformation restraining body is displaced, and the volume of the pressure chamber fluctuates. Therefore, even if the displacement amount of the active part of the actuator and the displacement transmitting body is small, stable volume fluctuation can be given to the pressure chamber, and the driving efficiency is improved.

前記変位伝達体及び前記第2固定体は、前記振動板から同じ高さに突出していてもよい。 It said displacement transmitting member and the second fixing member may be projected on the diaphragm or al same height.

このようにすると、第2固定体および変位伝達体が振動板から同じ高さであるので、平坦なプレートを利用してアクチュエータの積層構造を容易に形成することができ、生産性が向上する。 In this way, since the second fixed body and the displacement transmission member is a diaphragm or al same height, it is possible to easily form a laminated structure of an actuator utilizing a flat plate, the productivity is improved To do.

記変形拘束体の前記振動板に対する接合面積は、前記変形拘束体に対応する前記電極間に挟まれた活性部の面積よりも大であってもよい。 Bonded area relative to the diaphragm before Symbol deformation restraint member may be larger than the area of the active portion sandwiched between the electrodes corresponding to the deformation restraint member.

このようにすると、振動板に対する変形拘束体の接合面積が、アクチュエータの活性部よりも大であるので、アクチュエータの変位箇所面積よりも振動板の変位箇所面積が大きくなる増幅効果が得られる。したがって、アクチュエータの変位量が小さくても圧力室に大きな容積変動を与えることができ、駆動効率が向上する。 In this case, since the joint area of the deformation restraint body with respect to the diaphragm is larger than the active part of the actuator, an amplification effect is obtained in which the displacement part area of the diaphragm is larger than the displacement part area of the actuator. Therefore, even if the displacement amount of the actuator is small, a large volume fluctuation can be given to the pressure chamber, and the driving efficiency is improved.

なお、圧力室の夫々の容積は、全種類のインクについて同一であると好適である。Note that the volume of each pressure chamber is preferably the same for all types of ink.

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、変形拘束体によりインク種類に応じてインク噴射量を変えることが可能となる。これにより、インクの噴射量が他と異なるインクジェットヘッドの製造が容易になり、駆動制御が容易になる。   As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to change the ink ejection amount in accordance with the ink type by the deformation restraining body. Accordingly, it becomes easy to manufacture an ink jet head having a different ink ejection amount from the others, and drive control is facilitated.

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係るインクジェットヘッド1を示す分解斜視図である。図1に示すように、インクジェットヘッド1は、複数枚のプレートが積層された流路ユニット2と、その流路ユニット2に対して重ねて接着される圧電式のアクチュエータ3とを備えている。流路ユニット2は、最下層の下面側に開口したノズル孔17a,17b(図3参照)から下向きにインクが噴射される構成となっている。アクチュエータ3は、電界が選択的に付与されることで所要箇所が選択的に変形する圧電体5と、圧電体5の下面に配置される振動板ユニット4とを備えている。圧電体5の上面には表面電極7が形成されており、外部機器との電気的接続を行うためのフレキシブルフラットケーブル6が重ねて配置されている。フレキシブルフラットケーブル6の下面に露出した端子(図示せず)は、圧電体5の表面電極7に導通接続されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an inkjet head 1 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the inkjet head 1 includes a flow path unit 2 in which a plurality of plates are stacked, and a piezoelectric actuator 3 that is bonded to the flow path unit 2 in an overlapping manner. The flow path unit 2 is configured such that ink is ejected downward from nozzle holes 17a and 17b (see FIG. 3) opened on the lower surface side of the lowermost layer. The actuator 3 includes a piezoelectric body 5 whose required portion is selectively deformed by selectively applying an electric field, and a diaphragm unit 4 disposed on the lower surface of the piezoelectric body 5. A surface electrode 7 is formed on the upper surface of the piezoelectric body 5, and a flexible flat cable 6 for electrical connection with an external device is overlaid. A terminal (not shown) exposed on the lower surface of the flexible flat cable 6 is conductively connected to the surface electrode 7 of the piezoelectric body 5.

図2は図1に示すインクジェットヘッド1の流路ユニット2及び振動板ユニット4の分解斜視図である。図3は図1のIII−III線断面図である。図2及び図3に示すように、インクジェットヘッド1は5列に並べた多数のインク流路を有しており、図中右側3列はシアン・マゼンダ・イエローのいずれかのカラーインクを噴射するためのカラーインク列CLで、左側2列はブラックインクを噴射するためのブラックインク列BKである。   2 is an exploded perspective view of the flow path unit 2 and the diaphragm unit 4 of the inkjet head 1 shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the inkjet head 1 has a large number of ink flow paths arranged in five rows, and the right three rows in the figure eject one of cyan, magenta, and yellow color inks. The left two columns are black ink columns BK for ejecting black ink.

図4は図3の左側から2列目のブラックインク列BK及び3列目のカラーインク列CLを拡大して示す要部拡大図である。図2及び図4に示すように、流路ユニット2は、圧力室プレート10と、第1接続流路プレート11と、第2接続流路プレート12と、第1マニホールドプレート13と、第2マニホールドプレート14と、ダンパープレート15と、カバープレート16と、ノズルプレート17とがそれぞれ接着積層された構成となっている。ノズルプレート17はポリイミド等の樹脂シートで、それ以外の各プレート10〜16は42%ニッケル合金鋼板(42合金)等の金属板であり、各々50〜150μm程度の肉厚を有している。各プレート10〜17には、電解エッチング、レーザ加工、プラズマジェット加工等により、流路を構成する開口又は凹部が形成されている。   FIG. 4 is an enlarged view of the main part showing the second black ink row BK and the third color ink row CL from the left side of FIG. As shown in FIGS. 2 and 4, the flow path unit 2 includes a pressure chamber plate 10, a first connection flow path plate 11, a second connection flow path plate 12, a first manifold plate 13, and a second manifold. The plate 14, the damper plate 15, the cover plate 16, and the nozzle plate 17 are each bonded and laminated. The nozzle plate 17 is a resin sheet such as polyimide, and the other plates 10 to 16 are metal plates such as 42% nickel alloy steel plate (42 alloy), each having a thickness of about 50 to 150 μm. Each of the plates 10 to 17 is formed with an opening or a recess that constitutes a flow path by electrolytic etching, laser processing, plasma jet processing, or the like.

図2に示すように、圧力室プレート10は、長辺に沿うように5列に並べられた多数の圧力室孔10aと、インク供給口(液体流入口)10cとを有し、圧力室層を構成している。圧力室孔10aは、平面視で列方向と直交する方向の長軸を有する長円形状となっており(図5参照)、列方向及びそれと直交する方向に隣接する他の圧力室孔とは隔壁10bによって隔てられている。   As shown in FIG. 2, the pressure chamber plate 10 has a large number of pressure chamber holes 10a arranged in five rows along the long side, and an ink supply port (liquid inflow port) 10c. Is configured. The pressure chamber hole 10a has an oval shape having a long axis in a direction orthogonal to the column direction in plan view (see FIG. 5). What is the pressure chamber hole adjacent to the column direction and the direction orthogonal thereto? It is separated by a partition wall 10b.

図2及び図4に示すように、第1接続流路プレート11は、圧力室孔10aの端部に夫々連通する連通孔11aと、圧力室孔10aの反対側の端部に連通する流出用貫通孔11bと、インク供給口10cに同形状で連通するインク供給口11cとを有している。第2接続流路プレート12は、連通孔11aに一端が連通され圧力室孔10aの長軸方向に沿って形成された凹部12aと、その凹部12aの他端に形成された連通孔12bと、流出用貫通孔11bに連通する流出用貫通孔12cと、インク供給口11cに同形状で連通するインク供給口12dとを有している。そして、前記した第1接続流路プレート11と第2接続流路プレート12とで接続流路層が構成されている。   As shown in FIGS. 2 and 4, the first connection flow path plate 11 has a communication hole 11 a that communicates with the end of the pressure chamber hole 10 a and an outflow that communicates with the opposite end of the pressure chamber hole 10 a. It has a through hole 11b and an ink supply port 11c that communicates with the ink supply port 10c in the same shape. The second connection flow path plate 12 has one end communicating with the communication hole 11a and a recess 12a formed along the longitudinal direction of the pressure chamber hole 10a, and a communication hole 12b formed at the other end of the recess 12a. An outflow through hole 12c communicating with the outflow through hole 11b and an ink supply port 12d communicating with the ink supply port 11c in the same shape are provided. The first connection flow path plate 11 and the second connection flow path plate 12 constitute a connection flow path layer.

第1マニホールドプレート13は、圧力室孔10aの各列にそれぞれ連通孔12bを介して連通するように圧力室孔10aの下方で列方向に延在する第1マニホールド孔13aと、流出用貫通孔12cにそれぞれ連通する流出用貫通孔13bとを有している。第2マニホールドプレート14は、第1マニホールド孔13aに連通する第2マニホールド孔14aと、流出用貫通孔13bに連通する流出用貫通孔14bとを有している。そして、前記した第1マニホールドプレート13と第2マニホールドプレート14とでマニホールド層が構成されている。   The first manifold plate 13 includes a first manifold hole 13a extending in the row direction below the pressure chamber holes 10a so as to communicate with each row of the pressure chamber holes 10a via the communication holes 12b, and an outflow through hole. 12c, and an outflow through hole 13b communicating with each of 12c. The second manifold plate 14 has a second manifold hole 14a that communicates with the first manifold hole 13a, and an outflow through hole 14b that communicates with the outflow through hole 13b. The first manifold plate 13 and the second manifold plate 14 constitute a manifold layer.

ダンパープレート15は、マニホールド孔14aとは反対側から凹部を形成することで薄肉化されたダンパー壁15aと、流出用貫通孔14bに連通する流出用貫通孔15cとを有し、ダンパー層を構成している。即ち、図4に示すように、ダンパー層は、各ダンパー壁15aを境にマニホールド孔14aの反対側に形成された空隙部15bを有している。カバープレート16は、流出用貫通孔15cに連通する流出用貫通孔16aを有している。ノズルプレート17は、流出用貫通孔16aに連通して外部にインクを噴射するノズル孔(液体流出口)17a,17bを有している。ただし、ブラックインク列BKのノズル孔17bは、カラーインク列CLのノズル孔17aよりも孔径が大となっている。   The damper plate 15 includes a damper wall 15a that is thinned by forming a recess from the side opposite to the manifold hole 14a, and an outflow through hole 15c that communicates with the outflow through hole 14b to form a damper layer. is doing. That is, as shown in FIG. 4, the damper layer has a gap 15b formed on the opposite side of the manifold hole 14a with each damper wall 15a as a boundary. The cover plate 16 has an outflow through hole 16a communicating with the outflow through hole 15c. The nozzle plate 17 has nozzle holes (liquid outlets) 17a and 17b that communicate with the outflow through hole 16a and eject ink to the outside. However, the nozzle hole 17b of the black ink row BK has a larger diameter than the nozzle hole 17a of the color ink row CL.

図4に示すように、アクチュエータ5は、1枚の厚さが略30μm程度のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)のセラミックス材料からなる多数枚の圧電材シート22〜28と、絶縁性を有するトップシート29とが積層されている。圧電材シート22〜28は、振動板19と平行な方向に扁平であり、該平行な方向と直交する方向に積層されている。各圧電材シート22〜26のうち最下層の圧電材シート22から上方へ数えて奇数番目の圧電材シート22,24,26の上面には、多数の圧力室孔10aに対応して連続配置された共通電極30が印刷形成されている。各圧電材シート22〜26のうち最下層の圧電材シート22から上方へ数えて偶数番目の圧電材シート23,25の上面には、各圧力室孔10aの夫々に対応するよう配置された多数の個別電極31が5列に印刷形成されている。圧電体5は、個別電極31に対応する変形可能な部分が活性部A1であり、その他の部分が不活性部A2となっている。個別電極31は、ブラックインク列BKとカラーインク列CLの両者とも共通で、平面視の面積が互いに同一となっている。さらに、共通電極30及び個別電極31は各圧電材シート22〜28及びトップシート29の側端面またはスルーホール(図示せず)に設けた中継導電体(図示せず)を介して最上層のトップシート29の上面の表面電極7(図1参照)に導通されている。 As shown in FIG. 4, the actuator 5 includes a large number of piezoelectric material sheets 22 to 28 made of a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material having a thickness of about 30 μm, and an insulating top. Sheets 29 are laminated. The piezoelectric material sheets 22 to 28 are flat in a direction parallel to the diaphragm 19 and are laminated in a direction orthogonal to the parallel direction. The piezoelectric material sheets 22 to 26 are continuously arranged on the upper surfaces of the odd-numbered piezoelectric material sheets 22, 24, 26 counted from the lowermost piezoelectric material sheet 22 in correspondence with the large number of pressure chamber holes 10 a. The common electrode 30 is printed. A large number of piezoelectric material sheets 22 to 26 are arranged on the upper surface of the even-numbered piezoelectric material sheets 23 and 25 from the lowest piezoelectric material sheet 22 so as to correspond to the respective pressure chamber holes 10a. The individual electrodes 31 are printed in five rows. In the piezoelectric body 5, the deformable part corresponding to the individual electrode 31 is the active part A 1, and the other part is the inactive part A 2. The individual electrodes 31 are common to both the black ink row BK and the color ink row CL, and have the same area in plan view. Further, the common electrode 30 and the individual electrode 31 are provided on the top layer of the uppermost layer via relay conductors (not shown) provided on the side end surfaces of the piezoelectric material sheets 22 to 28 and the top sheet 29 or through holes (not shown). The sheet 29 is electrically connected to the surface electrode 7 (see FIG. 1) on the upper surface.

振動板ユニット4は、厚さが20〜50μm程度のポリイミド等の平坦な樹脂シートからなる振動板19と、振動板19の上面に重ねて接着された厚さが50〜150μm程度の42%ニッケル合金鋼板(42合金)等の金属板が用いられた中間プレート20とを備えている。また、図2に示すように、振動板ユニット4は、平面視で流路ユニット2と同じ外形であり、圧力室プレート10のインク供給口10cに対応する位置にインク供給口19a,20dを有し、そのインク供給口19a,20dにはインクタンク(図示せず)から供給されるインクに混入した塵を除去するためのフィルタ21が被せられている。   The diaphragm unit 4 includes a diaphragm 19 made of a flat resin sheet such as polyimide having a thickness of about 20 to 50 μm, and 42% nickel having a thickness of about 50 to 150 μm bonded to the upper surface of the diaphragm 19. And an intermediate plate 20 using a metal plate such as an alloy steel plate (alloy 42). In addition, as shown in FIG. 2, the diaphragm unit 4 has the same outer shape as the flow path unit 2 in plan view, and has ink supply ports 19a and 20d at positions corresponding to the ink supply ports 10c of the pressure chamber plate 10. The ink supply ports 19a and 20d are covered with a filter 21 for removing dust mixed in ink supplied from an ink tank (not shown).

図5は図1に示すインクジェットヘッド1の振動板ユニット4を含む要部分解斜視図である。図6は図1に示すインクジェットヘッド1の振動板ユニット4の変形拘束体37,38の配置を説明する要部平面図である。図4乃至図6に示すように、中間プレート20は、平面視で圧力室孔10aの外周に沿った環状の隙間20a,20bで囲まれた変形拘束体37,38と、圧電体5の不活性部A2を振動板19を介して圧力室プレート10の隔壁10bに連結する固定体20cとを備えている。固定体20cは、圧力室孔を囲む隔壁10bと平面視においてほぼ一致した形状を備えている。変形拘束体37,38は、平面視で圧力室孔10aの内部に収まった長円形状である変形拘束部37b,38bと、変形拘束部37b,38bより上方に突出した平面視で変形拘束部37b,38bの内部に収まった長円形状である受圧部37a,38aとを備えている。即ち、図4に示すように、変形拘束体37,38は、断面視で凸形状を呈しており、受圧部37a,38aと圧電体5の活性部A1との接合面積S1(受圧面積)よりも、変形拘束部37b,38bと振動板19との接合面積S2,S3(変形拘束面積)が大きい形状となっている。換言すれば、変形拘束体37,38の受圧部37a,38aの圧電体5に対する接合面積S1は、その変形拘束体37,38に活性部すなわち個別電極31の面積S1と同一である一方、変形拘束体37,38の変形拘束部37b,38bの振動板19に対する接合面積S2,S3は、その変形拘束体37に対応する活性部すなわち個別電極31の面積S1よりも大となっている。   FIG. 5 is an exploded perspective view of the main part including the diaphragm unit 4 of the inkjet head 1 shown in FIG. FIG. 6 is a principal plan view for explaining the arrangement of the deformation restraining bodies 37 and 38 of the diaphragm unit 4 of the inkjet head 1 shown in FIG. As shown in FIGS. 4 to 6, the intermediate plate 20 includes deformation restraints 37 and 38 surrounded by annular gaps 20 a and 20 b along the outer periphery of the pressure chamber hole 10 a in a plan view, and non-piezoelectric members 5. A fixed body 20c that connects the active part A2 to the partition wall 10b of the pressure chamber plate 10 via the diaphragm 19 is provided. The fixed body 20c has a shape that substantially matches the partition wall 10b surrounding the pressure chamber hole in plan view. The deformation restriction bodies 37 and 38 are oval-shaped deformation restriction parts 37b and 38b that are accommodated in the pressure chamber hole 10a in a plan view, and the deformation restriction parts in a plan view that protrudes upward from the deformation restriction parts 37b and 38b. Pressure receiving portions 37a and 38a having an oval shape that are accommodated inside 37b and 38b. That is, as shown in FIG. 4, the deformation restraining bodies 37 and 38 have a convex shape in a cross-sectional view, and from the joint area S <b> 1 (pressure receiving area) between the pressure receiving portions 37 a and 38 a and the active portion A <b> 1 of the piezoelectric body 5. In addition, the joining areas S2 and S3 (deformation restraining areas) between the deformation restraining portions 37b and 38b and the diaphragm 19 are large. In other words, the bonding area S1 of the pressure receiving portions 37a, 38a of the deformation restraining bodies 37, 38 to the piezoelectric body 5 is the same as the area S1 of the active portion, that is, the individual electrode 31, while the deformation restraining bodies 37, 38 are deformed. The joint areas S2 and S3 of the restraining bodies 37 and 38 with respect to the diaphragm 19 of the deformation restraining portions 37b and 38b are larger than the area S1 of the active portion corresponding to the deformation restraining body 37, that is, the individual electrode 31.

さらに、ブラックインク列BKの変形拘束体38の変形拘束部38bの振動板19に対する接合面積S3は、カラーインク列CLの変形拘束体37の変形拘束部37bの振動板19に対する接合面積S2よりも大となっている。但し、ブラックインク列の変形拘束体38の受圧部38aの圧電体5に対する接合面積S1と、カラーインク列CLの変形拘束体37の受圧部37aの圧電体5に対する接合面積S1とは互いに同一である。また、固定体20cと変形拘束体37,38は、中間プレート20と振動板19を接着した状態で、中間プレート20をエッチング加工する等して、隙間20a,20bに相当する部分を除去することでつくられる。このため、固定体20b及び変形拘束体37,38の圧電体5との接合面は、振動板19から略同一高さにある。なお、変形拘束体37,38は振動板19よりも材質的又は構造的に剛性が高ければよく、例えば、変形拘束体と振動板とが同材質で且つ変形拘束体を平面視でハニカム構造等にすることで剛性を高めてもよい。また、受圧部37a,38a及び変形拘束部37b,38bの厚みは特に限定されないが、本実施形態では夫々互いに同一となっている。   Further, the joining area S3 of the deformation restraining portion 38b of the deformation restraining body 38 of the black ink row BK to the vibration plate 19 is larger than the joining area S2 of the deformation restraining portion 37b of the deformation restraining body 37 of the color ink row CL to the vibration plate 19. It has become big. However, the bonding area S1 of the pressure receiving portion 38a of the deformation restraining body 38 of the black ink row to the piezoelectric body 5 is the same as the bonding area S1 of the pressure receiving portion 37a of the deformation restraining body 37 of the color ink row CL to the piezoelectric body 5. is there. Further, the fixed body 20c and the deformation restraining bodies 37 and 38 are such that the intermediate plate 20 and the diaphragm 19 are bonded together, and the intermediate plate 20 is etched to remove portions corresponding to the gaps 20a and 20b. Made with. Therefore, the joint surfaces of the fixed body 20 b and the deformation restraining bodies 37 and 38 with the piezoelectric body 5 are substantially at the same height from the diaphragm 19. The deformation constraint bodies 37 and 38 only have to be higher in material or structural rigidity than the diaphragm 19. For example, the deformation constraint body and the diaphragm are made of the same material and the deformation constraint body has a honeycomb structure in plan view. It may be possible to increase the rigidity. Further, the thicknesses of the pressure receiving portions 37a and 38a and the deformation restraining portions 37b and 38b are not particularly limited, but are the same in the present embodiment.

振動板ユニット4は、流路ユニット2と圧電体5との間に介挿されるに際して、まず圧電体5と接着され、アクチュエータ3を形成する。このとき、振動板ユニット4の変形拘束体37,38と固定体20cの上面が同じ高さにあり、圧電体5の下面が平坦であるので、その両者間に接着剤を介挿しで振動板ユニット4と圧電体5とを上下からそれぞれ平坦な治具で挟んで押圧することで、確実に接着できる。また、圧電体5の活性部と変位伝達体37,38とは正確に対応することが望ましいが、組み立て上、多少ずれても、固定体20cに対し隙間20a,20bを介して変形拘束体37,38の位置が正確に確保されているので、圧力室35に対する振動板19の変位量が十分に確保される。そして、振動板ユニット4と圧電体5とからなるアクチュエータ3が、複数のプレートをあらかじめ積層固定した流路ユニット2に接着される。   When the diaphragm unit 4 is inserted between the flow path unit 2 and the piezoelectric body 5, the diaphragm unit 4 is first bonded to the piezoelectric body 5 to form the actuator 3. At this time, since the upper surfaces of the deformation restraining bodies 37 and 38 of the diaphragm unit 4 and the fixed body 20c are at the same height and the lower surface of the piezoelectric body 5 is flat, the diaphragm is interposed by inserting an adhesive therebetween. The unit 4 and the piezoelectric body 5 can be securely bonded by sandwiching and pressing the unit 4 and the piezoelectric body 5 from above and below with flat jigs. In addition, it is desirable that the active portion of the piezoelectric body 5 and the displacement transmitting bodies 37 and 38 correspond exactly, but even if they are slightly displaced in the assembly, the deformation restraining body 37 via the gaps 20a and 20b with respect to the fixed body 20c. 38 are accurately secured, the displacement of the diaphragm 19 with respect to the pressure chamber 35 is sufficiently secured. Then, the actuator 3 composed of the diaphragm unit 4 and the piezoelectric body 5 is bonded to the flow path unit 2 in which a plurality of plates are laminated and fixed in advance.

次に、流路ユニット2内におけるインクの流路を図4に基づいて説明する。インク供給口10c,11c,12d,19a,20d(図2参照)に連通する共通液室33が、マニホールド孔13a,14aの上下を第2接続流路プレート12とダンパープレート15とで閉鎖することで形成されている。この共通液室33は、後述する圧力室35に平面視で重なるように列方向に延在している。共通液室33の下面は、平面視で共通液室33と略同一形状のダンパー壁15aにより形成されている。ダンパー壁15aを境に共通液室33とは反対側に位置する空隙部15bは、その下側がカバープレート16で閉鎖されることで密閉されている。   Next, the ink flow path in the flow path unit 2 will be described with reference to FIG. The common liquid chamber 33 communicating with the ink supply ports 10c, 11c, 12d, 19a, and 20d (see FIG. 2) closes the upper and lower sides of the manifold holes 13a and 14a with the second connection flow path plate 12 and the damper plate 15. It is formed with. The common liquid chamber 33 extends in the row direction so as to overlap a pressure chamber 35 described later in plan view. The lower surface of the common liquid chamber 33 is formed by a damper wall 15a having substantially the same shape as the common liquid chamber 33 in plan view. The gap 15b located on the opposite side of the common liquid chamber 33 with the damper wall 15a as a boundary is sealed by the lower side being closed by the cover plate 16.

共通液室33は、クランク状の接続流路34を介して上方にある圧力室35の一端部に連通している。接続流路34は、第1接続流路プレート11の連通孔11a、第2接続流路プレート12の凹部12a及び連通孔12bにより形成されている。接続流路34は、共通液室33から圧力室35までの流路中で最も狭い流路断面積で最も大きい流路抵抗となる絞り部34aを有している。圧力室35は、圧力室孔10aの上下が振動板19及び第1接続流路プレート11で閉鎖されることで形成されている。圧力室35の他端部には流出路36が連通している。流出路36は、流出用貫通孔11b,12c,13b,14b,15c,16a,17a,17bにより形成されており、下方のノズル孔17a,17bに向けて徐々に縮径する形状で積層方向(プレート面に直交する方向)に真っ直ぐ垂設されている。   The common liquid chamber 33 communicates with one end of a pressure chamber 35 located above via a crank-shaped connection flow path 34. The connection flow path 34 is formed by the communication hole 11a of the first connection flow path plate 11, the recess 12a of the second connection flow path plate 12, and the communication hole 12b. The connection channel 34 has a constricted portion 34 a that has the largest channel resistance with the narrowest channel cross-sectional area among the channels from the common liquid chamber 33 to the pressure chamber 35. The pressure chamber 35 is formed by closing the upper and lower sides of the pressure chamber hole 10 a with the diaphragm 19 and the first connection flow path plate 11. An outflow passage 36 communicates with the other end of the pressure chamber 35. The outflow passage 36 is formed by the outflow through holes 11b, 12c, 13b, 14b, 15c, 16a, 17a, and 17b, and gradually decreases in diameter toward the lower nozzle holes 17a and 17b. (Direction perpendicular to the plate surface).

次に、インクジェットヘッド1の作用について説明する。図7は図4に示すインクジェットヘッドのインク噴射動作を説明する要部拡大図である。図7に示すように、圧電体5の個別電極31に選択的に電圧が印加されて共通電極30との間に電位差が生じることで、圧電材シート23〜26の各電極30,31間に位置する活性部A1に電界が作用して積層方向の歪み変形が発生する。この活性部A1の変形が変形拘束体37,38の受圧部37a,38aに伝達されると、変形拘束体37,38が下方に変位して変形拘束部37b,38bが振動板19を押圧して変形させる。そして、この振動板19の変形により圧力室35内のインクに圧力が付与され、該インクが流出路36を通ってノズル孔17a,17bより噴射される。   Next, the operation of the inkjet head 1 will be described. FIG. 7 is an enlarged view of a main part for explaining the ink ejection operation of the ink jet head shown in FIG. As shown in FIG. 7, a voltage is selectively applied to the individual electrode 31 of the piezoelectric body 5 to generate a potential difference with the common electrode 30, so that the electrodes 30 and 31 of the piezoelectric material sheets 23 to 26 are connected. An electric field acts on the active part A1 positioned to cause distortion in the stacking direction. When the deformation of the active portion A1 is transmitted to the pressure receiving portions 37a and 38a of the deformation restraining bodies 37 and 38, the deformation restraining bodies 37 and 38 are displaced downward, and the deformation restraining portions 37b and 38b press the diaphragm 19. To deform. A pressure is applied to the ink in the pressure chamber 35 by the deformation of the vibration plate 19, and the ink is ejected from the nozzle holes 17 a and 17 b through the outflow path 36.

その際、圧力室35の変動容積は、振動板19の下方への変位量及び振動板19の変位箇所面積に比例するが、ブラックインク列BKの変形拘束体38の振動板19に対する変形拘束面積S3が、カラーインク列CLの変形拘束体37の振動板19に対する変形拘束面積S2よりも大きいので、カラーインク列CLよりもブラックインク列BKの方が圧力室35の変動容積が大きくなる。したがって、圧電体5の各活性部A1の夫々の変形面積が全種類のインクについて同一であっても、ブラックインクの噴射量をカラーインクの噴射量よりも多くすることが可能となり、1種類の圧電体5で複数種類のインクジェットヘッド1を容易に形成することができる。   At this time, the fluctuating volume of the pressure chamber 35 is proportional to the downward displacement amount of the diaphragm 19 and the displacement location area of the diaphragm 19, but the deformation restraint area of the deformation restraining body 38 of the black ink row BK with respect to the diaphragm 19 Since S3 is larger than the deformation restraining area S2 of the deformation restraining body 37 of the color ink row CL with respect to the diaphragm 19, the variation volume of the pressure chamber 35 is larger in the black ink row BK than in the color ink row CL. Therefore, even if the deformation areas of the respective active portions A1 of the piezoelectric body 5 are the same for all types of ink, it is possible to increase the amount of black ink ejected more than the amount of color ink ejected. A plurality of types of inkjet heads 1 can be easily formed with the piezoelectric body 5.

例えば、ブラックインクとして顔料インク、カラーの各インクとして染料インクをそれぞれ用いたとき、顔料インクは、記録媒体上で拡がりにくいため、ブラックインクとカラーインクとで一液滴あたりの噴射量を同じにすると、ブラックインクの方がカラーインクよりも記録媒体上のドット径が小さくなる。上記実施形態では、両者のドット径がほぼ同じになるように、ブラックインクの圧力室での容積変動を大きくし、またノズル径を大きくすることで、噴射量を多くしている。なお、記録媒体上でのドット径を積極的に異ならせるように構成しても良い。   For example, when pigment ink is used as the black ink and dye ink is used as the color ink, the pigment ink is difficult to spread on the recording medium, so the ejection amount per droplet is the same for the black ink and the color ink. Then, the black ink has a smaller dot diameter on the recording medium than the color ink. In the above-described embodiment, the amount of ejection is increased by increasing the volume fluctuation of the black ink in the pressure chamber and increasing the nozzle diameter so that the dot diameters of both are substantially the same. The dot diameter on the recording medium may be positively varied.

また、ブラックインクとカラーインクとで活性部の面積、圧力室の容積が同じになるから、圧力室内でのインクの固有振動数がほぼ同じになる。この結果、両者で電極に印加する電圧波形信号のパルス幅、電圧値をほぼ同じに設定でき、装置全体としての駆動周期の設定も容易にできる。   Further, since the area of the active portion and the volume of the pressure chamber are the same for the black ink and the color ink, the natural frequency of the ink in the pressure chamber is almost the same. As a result, the pulse width and voltage value of the voltage waveform signal applied to the electrodes can be set to be substantially the same, and the driving cycle of the entire apparatus can be easily set.

さらに、活性部A1からの圧力を受ける変形拘束体37,38の受圧部37a,38aの受圧面積S1よりも、変形拘束体37,38の変形拘束部37b,38bにより変形を拘束される振動板19の変形拘束面積S2,S3が大であるので、活性部A1の変位箇所面積よりも振動板19の変位箇所面積を大きくさせる増幅効果が得られる。したがって、アクチュエータ3の圧電体5の活性部A1の平面視での変位面積が小さくても圧力室35に大きな容積変動を与えることができ、駆動効率が向上する。また、それにより活性部A1の面積を小さくしても圧力室35に十分な容積変動を与えることができるので、圧電材シート22〜28の静電容量を小さくして消費電力を低減することができ、アクチュエータ3の発熱量も抑制することが可能となる。   Further, the diaphragm is restrained from being deformed by the deformation restraining portions 37b and 38b of the deformation restraining bodies 37 and 38, rather than the pressure receiving area S1 of the pressure receiving portions 37a and 38a of the deformation restraining bodies 37 and 38 that receive the pressure from the active part A1. Since the deformation restraining areas S2 and S3 of 19 are large, an amplification effect that makes the displacement part area of the diaphragm 19 larger than the displacement part area of the active part A1 is obtained. Therefore, even if the displacement area in plan view of the active portion A1 of the piezoelectric body 5 of the actuator 3 is small, a large volume fluctuation can be given to the pressure chamber 35, and the driving efficiency is improved. In addition, even if the area of the active portion A1 is reduced, sufficient volume fluctuations can be given to the pressure chamber 35. Therefore, the capacitance of the piezoelectric material sheets 22 to 28 can be reduced to reduce power consumption. In addition, the amount of heat generated by the actuator 3 can be suppressed.

なお、本実施形態では変形拘束体37は一体に形成されているが、その受圧部37aと変形拘束部37bとを夫々別体で形成してもよい。また、本実施形態では、変形拘束体37の受圧部37aと圧電体5との接合面積S1は受圧面積と同一であるが、変形拘束体を例えば平面視でハニカム構造のようにすることで、当該接合面積よりも受圧面積が大きくなるようにしてもよい。同様に、変形拘束体37の変形拘束部37bと振動板19との接合面積S2は変形拘束面積と同一であるが、変形拘束体を例えば平面視でハニカム構造のようにすることで、当該接合面積よりも変形拘束面積が大きくなるようにしてもよい。   In the present embodiment, the deformation restraining body 37 is integrally formed, but the pressure receiving portion 37a and the deformation restraining portion 37b may be formed separately. Further, in the present embodiment, the bonding area S1 between the pressure receiving portion 37a of the deformation constraint body 37 and the piezoelectric body 5 is the same as the pressure reception area, but by making the deformation constraint body like a honeycomb structure in a plan view, The pressure receiving area may be larger than the bonding area. Similarly, the joining area S2 between the deformation restraining portion 37b of the deformation restraining body 37 and the vibration plate 19 is the same as the deformation restraining area. However, by making the deformation restraining body into a honeycomb structure in a plan view, for example, The deformation constraint area may be larger than the area.

(第2実施形態)
図8は第2実施形態のインクジェットヘッド40の要部断面図である。なお、第1実施形態と共通する部分については同一符号を付して以下の説明を省略している。図8に示すように、振動板ユニット41は、厚さが20〜50μm程度のポリイミド等の樹脂シートからなる振動板19と、振動板19の上面に重ねて接着された厚さが50〜150μm程度の42%ニッケル合金鋼板(42合金)等の金属板が用いられた第1中間プレート42と、振動板19の下面に重ねて接着された厚さが30〜100μm程度の42%ニッケル合金鋼板(42合金)等の金属板が用いられた第2中間プレート43を備えている。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of the inkjet head 40 of the second embodiment. In addition, about the part which is common in 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the following description is abbreviate | omitted. As shown in FIG. 8, the diaphragm unit 41 has a diaphragm 19 made of a resin sheet such as polyimide having a thickness of about 20 to 50 μm, and a thickness of 50 to 150 μm bonded to the upper surface of the diaphragm 19. A 42% nickel alloy steel plate having a thickness of about 30 to 100 μm and a first intermediate plate 42 in which a metal plate such as a 42% nickel alloy steel plate (42 alloy) is used, and being adhered to the lower surface of the diaphragm 19. A second intermediate plate 43 using a metal plate such as (42 alloy) is provided.

第1中間プレート42は、平面視で圧力室孔10aの外周に沿った環状の隙間42aで囲まれた変位伝達体44と、圧電体5の不活性部A2を振動板19及び第2中間プレート43を介して圧力室プレート10の隔壁10bに連結する固定体42bとを備えている。変位伝達体44は、平面視で圧力室孔10aの内部に収まった平坦な長円柱形状であり、圧電体5の活性部A1との接合面積S1(受圧面積)と、振動板19との接合面積S1とが略同一となっている。そして、ブラックインク列BKとカラーインク列CLの両者に用いる変位伝達体44は互いに同一である。   The first intermediate plate 42 includes a displacement transmission body 44 surrounded by an annular gap 42a along the outer periphery of the pressure chamber hole 10a in plan view, and the inactive portion A2 of the piezoelectric body 5 as the vibration plate 19 and the second intermediate plate. And a fixed body 42 b connected to the partition wall 10 b of the pressure chamber plate 10 through 43. The displacement transmission body 44 has a flat long cylindrical shape that is accommodated in the pressure chamber hole 10 a in plan view, and is bonded to the active area A 1 of the piezoelectric body 5 (pressure receiving area) and the vibration plate 19. The area S1 is substantially the same. The displacement transmission bodies 44 used for both the black ink row BK and the color ink row CL are the same.

第2中間プレート43は、平面視で圧力室孔10aの外周に沿った環状の隙間43a,43bで囲まれた変形拘束体45,46と、圧電体5の不活性部A2を振動板19を介して圧力室プレート10の隔壁10bに連結する第2固定体43cとを備えている。変形拘束体45,46は、平面視で圧力室孔10aの内部に収まった平坦な長円柱形状であり、平面視で変位伝達体44よりも大きい面積を有している。即ち、変位伝達体44の圧電体5の活性部A1との接合面積S1(受圧面積)よりも、変形拘束体45,46の振動板19との接合面積S2,S3(変形拘束面積)の方が大きい構成となっている。換言すれば、変位伝達体44の圧電体5に対する接合面積S1は、その変位伝達体44に対応する活性部すなわち個別電極31の面積と同一である一方、変形拘束体45,46の振動板19に対する接合面積S2,S3は、その変形拘束体45,46に対応する活性部すなわち個別電極31の面積よりも大となっている。   The second intermediate plate 43 includes the deformation restraining bodies 45 and 46 surrounded by annular gaps 43a and 43b along the outer periphery of the pressure chamber hole 10a in plan view, and the inactive portion A2 of the piezoelectric body 5 through the diaphragm 19. And a second fixed body 43 c connected to the partition wall 10 b of the pressure chamber plate 10. The deformation restraining bodies 45 and 46 have a flat long cylindrical shape that fits inside the pressure chamber hole 10a in plan view, and have a larger area than the displacement transmission body 44 in plan view. That is, the bonding areas S2 and S3 (deformation constraint area) of the deformation restrainers 45 and 46 with the diaphragm 19 are larger than the junction area S1 (pressure receiving area) of the displacement transmission body 44 with the active portion A1 of the piezoelectric body 5. Has a large configuration. In other words, the bonding area S1 of the displacement transmission body 44 with respect to the piezoelectric body 5 is the same as the area of the active portion corresponding to the displacement transmission body 44, that is, the individual electrode 31, while the diaphragm 19 of the deformation restraining bodies 45 and 46. Are larger than the areas of the active portions corresponding to the deformation restrainers 45, 46, that is, the individual electrodes 31, respectively.

さらに、ブラックインク列BKの変形拘束体46の振動板19に対する接合面積S3は、カラーインク列CLの変形拘束体45の振動板19に対する接合面積S2よりも大となっている。また、中間プレート42,43と振動板19とを接着した状態で、前記実施形態と同様に中間プレート42,43をエッチング加工する等して、固定体42b,43c、変位伝達体44、変形拘束体45,46がつくられる。このため、変形拘束体45,46及び第2固定体43cは、振動板19から下方へほぼ同じ高さに突出している。また、固定体42b,43cは、圧力室孔10aを囲む隔壁10bと平面視においてほぼ一致した形状を備えている。   Further, the bonding area S3 of the deformation constraint body 46 of the black ink row BK to the vibration plate 19 is larger than the bonding area S2 of the deformation constraint body 45 of the color ink row CL to the vibration plate 19. Further, in a state where the intermediate plates 42 and 43 and the vibration plate 19 are bonded, the intermediate plates 42 and 43 are etched in the same manner as in the above-described embodiment, so that the fixed bodies 42b and 43c, the displacement transmission body 44, the deformation constraint The bodies 45 and 46 are created. For this reason, the deformation restraining bodies 45 and 46 and the second fixed body 43c protrude downward from the diaphragm 19 at substantially the same height. Further, the fixed bodies 42b and 43c have a shape that substantially matches the partition wall 10b surrounding the pressure chamber hole 10a in plan view.

また、圧力室プレート10の圧力室孔10aの上方が振動板19及び変形拘束体45,46で閉鎖され、圧力室孔10aの下方が第1接続流路プレート11で閉鎖されることで、圧力室孔10a及び隙間43a,43bに圧力室46,47が形成されている。なお、変形拘束体45,46は振動板19よりも材質的又は構造的に剛性が高ければよく、例えば、変形拘束体と振動板とが同材質で且つ変形拘束体を平面視でハニカム構造等にすることで剛性を高めてもよい。   Further, the pressure chamber hole 10 a of the pressure chamber plate 10 is closed above the diaphragm 19 and the deformation restraining bodies 45 and 46, and the pressure chamber hole 10 a is closed below the first connection flow path plate 11 to Pressure chambers 46 and 47 are formed in the chamber hole 10a and the gaps 43a and 43b. The deformation constraint bodies 45 and 46 only have to be higher in material or structural rigidity than the diaphragm 19. For example, the deformation constraint body and the diaphragm are made of the same material, and the deformation constraint body has a honeycomb structure in plan view. It may be possible to increase the rigidity.

前記実施形態と同様に、振動板ユニット41は圧電体5と接着され、アクチュエータ49を形成する。このとき、振動板ユニット41の変位伝達体44と固定体42bの上面が同じ高さにあり、変形拘束体45と固定体43cの下面が同じ高さにあり、圧電体5の下面が平坦であるので、振動板ユニット4と圧電体5とを上下からそれぞれ平坦な治具で挟んで押圧することで、確実に接着できる。   As in the previous embodiment, the diaphragm unit 41 is bonded to the piezoelectric body 5 to form an actuator 49. At this time, the upper surfaces of the displacement transmitting body 44 and the fixed body 42b of the diaphragm unit 41 are at the same height, the lower surfaces of the deformation restraining body 45 and the fixed body 43c are at the same height, and the lower surface of the piezoelectric body 5 is flat. Therefore, the diaphragm unit 4 and the piezoelectric body 5 can be securely bonded by sandwiching and pressing the diaphragm unit 4 and the piezoelectric body 5 from above and below with flat jigs.

そして、振動板ユニット41と圧電体5とからなるアクチュエータ49が、複数のプレートをあらかじめ積層固定した流路ユニット2に接着される。圧電体5の活性部と変位伝達体44とが多少ずれても、振動板19の変位量が確保されるのは前記実施形態と同様である。さらに、固定体43cが流路ユニットの隔壁10bに対して多少ずれて接着されても、固定体43cに対し隙間43aを介して変形拘束体45の位置が正確に確保されているので、振動板19の変位を妨げることはない。   Then, an actuator 49 composed of the diaphragm unit 41 and the piezoelectric body 5 is bonded to the flow path unit 2 in which a plurality of plates are stacked and fixed in advance. Even if the active portion of the piezoelectric body 5 and the displacement transmission body 44 are slightly deviated from each other, the amount of displacement of the diaphragm 19 is ensured as in the above embodiment. Furthermore, even if the fixed body 43c is bonded to the partition wall 10b of the flow path unit with a slight shift, the position of the deformation restraining body 45 is accurately secured to the fixed body 43c via the gap 43a. The 19 displacement is not disturbed.

次に、インクジェットヘッド40の作用について説明する。図8に示すように、ブラックインク列BKの変形拘束体46の振動板19に対する変形拘束面積S3が、カラーインク列CLの変形拘束体45の振動板19に対する変形拘束面積S2よりも大きいので、カラーインク列CLの圧力室47よりもブラックインク列BKの圧力室48の方が変動容積が大きくなる。したがって、圧電体5の各活性部A1の夫々の変形面積が全種類のインクについて同一であっても、ブラックインクの吐出量をカラーインクの吐出量よりも多くすることが可能となる。   Next, the operation of the inkjet head 40 will be described. As shown in FIG. 8, the deformation constraint area S3 of the deformation constraint body 46 of the black ink column BK with respect to the diaphragm 19 is larger than the deformation constraint area S2 of the deformation constraint body 45 of the color ink column CL with respect to the diaphragm 19. The pressure chamber 48 of the black ink row BK has a larger fluctuation volume than the pressure chamber 47 of the color ink row CL. Therefore, even if the deformation area of each active portion A1 of the piezoelectric body 5 is the same for all types of ink, the discharge amount of black ink can be made larger than the discharge amount of color ink.

また、圧電体5の活性部A1からの圧力を受ける変位伝達体44の受圧面積S1よりも、変形拘束体45,46により変形を拘束される振動板19の変形拘束面積S2,S3が大であるので、活性部A1の変位箇所面積よりも振動板19の変位箇所面積を大きくさせる増幅効果が得られる。したがって、アクチュエータ49の圧電体5の活性部A1の変位面積が小さくても圧力室47,48に大きな容積変動を与えることができ、駆動効率が向上する。また、それにより活性部A1の面積を小さくしても圧力室47,48に十分な容積変動を与えることできるので、アクチュエータ49の静電容量を小さくして発熱量も抑制することが可能となる。   Further, the deformation restraining areas S2 and S3 of the diaphragm 19 whose deformation is restrained by the deformation restraining bodies 45 and 46 are larger than the pressure receiving area S1 of the displacement transmitting body 44 that receives the pressure from the active portion A1 of the piezoelectric body 5. Therefore, an amplification effect can be obtained that makes the displacement part area of the diaphragm 19 larger than the displacement part area of the active part A1. Therefore, even if the displacement area of the active portion A1 of the piezoelectric body 5 of the actuator 49 is small, a large volume fluctuation can be given to the pressure chambers 47 and 48, and the driving efficiency is improved. In addition, even if the area of the active part A1 is reduced, sufficient volume fluctuations can be given to the pressure chambers 47 and 48. Therefore, it is possible to reduce the electrostatic capacity of the actuator 49 and suppress the heat generation amount. .

(第3実施形態)
図9は第3実施形態のインクジェットヘッド50の要部断面図である。なお、第1実施形態又は第2実施形態と共通する部分については同一符号を付して以下の説明を省略している。図9に示すように、振動板ユニット51は、振動板19と、振動板19の上面に重ねて接着された第1中間プレート20と、振動板19の下面に重ねて接着された第2中間プレート43を備えている。即ち、第1中間プレート20は第1実施形態と同一のものであり、第2中間プレート43は第2実施形態のものと同一である。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of an inkjet head 50 according to the third embodiment. In addition, about the part which is common in 1st Embodiment or 2nd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the following description is abbreviate | omitted. As shown in FIG. 9, the diaphragm unit 51 includes a diaphragm 19, a first intermediate plate 20 that is bonded to the upper surface of the diaphragm 19, and a second intermediate that is bonded to the lower surface of the diaphragm 19. A plate 43 is provided. That is, the first intermediate plate 20 is the same as that of the first embodiment, and the second intermediate plate 43 is the same as that of the second embodiment.

第1中間プレート20に形成された変形拘束体37,38は、断面視で凸形状を呈しており、その受圧部37a,38aと圧電体5の活性部A1との接合面積S1(受圧面積)よりも、変形拘束部37b,38bと振動板19との接合面積S2,S3(変形拘束面積)が大きい形状となっている。かつ、ブラックインク列BKの変形拘束体38の変形拘束部38bによる振動板19の変形拘束面積S3が、カラーインク列CLの変形拘束体37の変形拘束部37bによる振動板19の変形拘束面積S2より大となっている。   The deformation restraining bodies 37 and 38 formed on the first intermediate plate 20 have a convex shape in a cross-sectional view, and a bonding area S1 (pressure receiving area) between the pressure receiving portions 37a and 38a and the active portion A1 of the piezoelectric body 5. In addition, the joint areas S2 and S3 (deformation restraint areas) between the deformation restraint portions 37b and 38b and the diaphragm 19 are larger. Further, the deformation restriction area S3 of the vibration plate 19 by the deformation restriction portion 38b of the deformation restriction member 38 of the black ink row BK is the deformation restriction area S2 of the vibration plate 19 by the deformation restriction portion 37b of the deformation restriction member 37 of the color ink row CL. It has become bigger.

第2中間プレート43に形成された変形拘束体45,46は長円柱形状であり、その振動板19との接合面積S2,S3(変形拘束面積)が、変形拘束体37,38の振動板19に対する接合面積S2,S3と略同一となっている。即ち、変形拘束体45,46は、平面視で変形拘束体37,38の変形拘束部37b,38bと夫々ほぼ重なる位置に設けられている。   The deformation constraint bodies 45 and 46 formed on the second intermediate plate 43 have a long cylindrical shape, and the bonding areas S2 and S3 (deformation constraint areas) with the vibration plate 19 are vibration plates 19 of the deformation constraint bodies 37 and 38. Are substantially the same as the bonding areas S2 and S3. In other words, the deformation restraining bodies 45 and 46 are provided at positions substantially overlapping with the deformation restraining portions 37b and 38b of the deformation restraining bodies 37 and 38 in plan view.

次に、インクジェットヘッド50の作用について説明する。図9に示すように、ブラックインク列BKの変形拘束体38,46の振動板19に対する変形拘束面積S3が、カラーインク列CLの変形拘束体37,45の振動板19に対する変形拘束面積S2よりも大きいので、カラーインク列CLの圧力室47よりもブラックインク列BKの圧力室48の方が変動容積が大きくなる。したがって、圧電体5の各活性部A1の夫々の変形面積が全種類のインクについて同一であっても、ブラックインクの吐出量をカラーインクの吐出量よりも多くすることが可能となる。   Next, the operation of the inkjet head 50 will be described. As shown in FIG. 9, the deformation constraint area S3 of the deformation constraint bodies 38 and 46 of the black ink row BK with respect to the diaphragm 19 is greater than the deformation constraint area S2 of the deformation constraint bodies 37 and 45 of the color ink row CL with respect to the vibration plate 19. Therefore, the pressure volume of the pressure chamber 48 of the black ink row BK is larger than that of the pressure chamber 47 of the color ink row CL. Therefore, even if the deformation area of each active portion A1 of the piezoelectric body 5 is the same for all types of ink, the discharge amount of black ink can be made larger than the discharge amount of color ink.

また、圧電体5の活性部A1からの圧力を受ける変形拘束体37,38の受圧部37a,38aの受圧面積S1よりも、変形拘束体37,38の変形拘束部37b,38b及び変形拘束体45,46により変形を拘束される振動板19の変形拘束面積S2,S3が大であるので、活性部A1の変位箇所面積よりも振動板19の変位箇所面積を大きくさせる増幅効果が得られる。この際、振動板19は上下から変形が拘束されるので、変形拘束効果がより一層安定して得られることとなる。   Further, the deformation restraining portions 37b and 38b of the deformation restraining bodies 37 and 38 and the deformation restraining body are larger than the pressure receiving area S1 of the pressure receiving portions 37a and 38a of the deformation restraining bodies 37 and 38 that receive the pressure from the active portion A1 of the piezoelectric body 5. Since the deformation restraining areas S2 and S3 of the diaphragm 19 constraining deformation by 45 and 46 are large, an amplification effect is obtained in which the displacement part area of the diaphragm 19 is made larger than the displacement part area of the active part A1. At this time, since the deformation of the diaphragm 19 is constrained from above and below, the deformation constraining effect can be obtained more stably.

以上により、アクチュエータ52の圧電体5の活性部A1の変位量が小さくても圧力室47,48に大きな容積変動を与えることができ、駆動効率が向上する。また、それにより活性部A1の面積を小さくしても圧力室47,48に十分な容積変動を与えることできるので、アクチュエータ52の静電容量を小さくして発熱量も抑制することが可能となる。   As described above, even if the displacement amount of the active portion A1 of the piezoelectric body 5 of the actuator 52 is small, a large volume fluctuation can be given to the pressure chambers 47 and 48, and the driving efficiency is improved. In addition, even if the area of the active portion A1 is reduced, sufficient volume fluctuations can be given to the pressure chambers 47 and 48. Therefore, the capacitance of the actuator 52 can be reduced and the amount of generated heat can be suppressed. .

次に、本発明のインクジェットヘッドのインクジェットプリンタにおける使用例について説明する。図10は本発明のインクジェットヘッドの使用例を説明する平面図である。図10に示すように、本使用例では、2つのインクジェットヘッド100,200が圧力室35の列方向と直交する方向に並べて配置されている。なお、インクジェットヘッド100,200の構成は、圧力室35が5列でなく4列であること以外は前述した第1実施形態と同様であるので詳細な説明を省略する。   Next, an example of use of the inkjet head of the present invention in an inkjet printer will be described. FIG. 10 is a plan view for explaining an example of use of the inkjet head of the present invention. As shown in FIG. 10, in this usage example, the two inkjet heads 100 and 200 are arranged side by side in a direction orthogonal to the row direction of the pressure chambers 35. Note that the configuration of the inkjet heads 100 and 200 is the same as that of the first embodiment described above except that the pressure chambers 35 are not in 5 rows but 4 rows, and thus detailed description thereof is omitted.

図中左側のインクジェットヘッド100は、左側2列の圧力室35をブラックインク用とし、右側2列の圧力室35をシアンインク用としている。図中右側のインクジェットヘッド200は、左側2列の圧力室35をマゼンダインク用とし、右側2列の圧力室35をイエローインク用としている。ブラックインク列BKには前述した変形拘束面積の大きい変形拘束体38が用いられ、シアンインク列C、マゼンダインク列M及びイエローインク列Yには前述した変形拘束面積の小さい変形拘束体37が用いられている。   In the inkjet head 100 on the left side in the drawing, the pressure chambers 35 in the left two rows are for black ink, and the pressure chambers 35 in the right two rows are for cyan ink. In the right side inkjet head 200 in the figure, the left two rows of pressure chambers 35 are for magenta ink, and the right two rows of pressure chambers 35 are for yellow ink. The deformation constraint body 38 having a large deformation constraint area is used for the black ink row BK, and the deformation constraint body 37 having a small deformation constraint area is used for the cyan ink row C, the magenta ink row M, and the yellow ink row Y. It has been.

前記構成とすると、各インクジェットヘッド100,200の振動板ユニット101,201の上面に積層する圧電体(図示せず)が、各インク列BK,C,M、Yの全てに共通した変形量の活性部を有するものであっても、ブラックインク列BKのインク吐出量を他のインク列C,M,Yよりも多くすることが可能となる。これにより、圧電体の活性部のパターンを共用化しながらも、変形拘束体37,38の配置を適宜変えるだけで、各インク列BK,C,M、Yの位置関係、即ち、インク種類ごとのノズル孔の位置関係を容易に変更することができる。したがって、図10のように同種類のインク列は隣接配置して、同種インクのノズル孔の位置を容易に近接配置することができる。   With the above configuration, the piezoelectric body (not shown) stacked on the upper surface of the vibration plate units 101 and 201 of the inkjet heads 100 and 200 has a deformation amount common to all the ink rows BK, C, M, and Y. Even if it has an active portion, the ink discharge amount of the black ink row BK can be made larger than that of the other ink rows C, M, and Y. Thus, while sharing the pattern of the active portion of the piezoelectric body, the positional relationship between the ink rows BK, C, M, and Y, that is, for each ink type, can be changed only by appropriately changing the arrangement of the deformation constraint bodies 37 and 38. The positional relationship of the nozzle holes can be easily changed. Therefore, as shown in FIG. 10, the same kind of ink rows are arranged adjacent to each other, and the positions of the nozzle holes of the same kind of ink can be easily arranged close to each other.

以上のように、本発明に係るインクジェットヘッドは、ノズル配置の設計自由度が向上する優れた効果を有し、インクジェットプリンタ等に適用すると有益である。   As described above, the ink jet head according to the present invention has an excellent effect of improving the degree of freedom in nozzle arrangement design, and is beneficial when applied to an ink jet printer or the like.

本発明の第1実施形態に係るインクジェットヘッドを示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing an inkjet head according to a first embodiment of the present invention. 図1に示すインクジェットヘッドの流路ユニット及び振動板ユニットの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the flow path unit and diaphragm unit of the inkjet head shown in FIG. 図1のIII−III線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of FIG. 図3の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 図1に示すインクジェットヘッドの振動板ユニットを含む要部分解斜視図である。It is a principal part disassembled perspective view containing the diaphragm unit of the inkjet head shown in FIG. 図1に示すインクジェットヘッドの変形拘束体の配置を説明する要部平面図である。It is a principal part top view explaining arrangement | positioning of the deformation | transformation restraint body of the inkjet head shown in FIG. 図4に示すインクジェットヘッドのインク噴射動作を説明する図面である。It is drawing explaining the ink ejection operation | movement of the inkjet head shown in FIG. 第2実施形態のインクジェットヘッドの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the inkjet head of 2nd Embodiment. 第3実施形態のインクジェットヘッドの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the inkjet head of 3rd Embodiment. 本発明のインクジェットヘッドの使用例を説明する平面図である。It is a top view explaining the usage example of the inkjet head of this invention.

1 インクジェットヘッド
2 流路ユニット
3,49,52 アクチュエータ
4,41,51 振動板ユニット
5 圧電体
10b 隔壁
10c,11c,12d,19a,20d インク供給口
17a,17b ノズル孔
19 振動板
20b,42b 固定体
22〜28 圧電材シート
30 共通電極
31 個別電極
35,47,48 圧力室
37,38,45 変形拘束体
43c 第2固定体
44 変位伝達体
A1 活性
A2 不活性
S1 受圧面積
S2,S3 変形拘束面積
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inkjet head 2 Flow path unit 3, 49, 52 Actuator 4, 41, 51 Diaphragm unit 5 Piezoelectric body 10b Partition 10c, 11c, 12d, 19a, 20d Ink supply port 17a, 17b Nozzle hole 19 Diaphragm 20b, 42b fixation Body 22 to 28 Piezoelectric material sheet 30 Common electrode 31 Individual electrodes 35, 47, 48 Pressure chambers 37, 38, 45 Deformation restraining body 43c Second fixed body 44 Displacement transmission body A1 Active part A2 Inactive part S1 Pressure receiving area S2, S3 Deformation constraint area

Claims (13)

複数種類のインクごとに、インク供給口から複数のノズル孔までの流路中に前記ノズル孔に夫々対応する圧力室が設けられた流路ユニットと、前記流路ユニットに重ねられ前記圧力室の容積を変動させるアクチュエータとを備え、
前記アクチュエータは、前記各圧力室に対面して設けられた振動板と、前記振動板の前記圧力室に対応する部分を夫々変位させるように変形可能な複数の活性部と、前記振動板の前記圧力室に対応する領域の少なくとも一方面上において前記領域の周辺部を残して前記振動板の変形を拘束するように所定範囲に配置された変形拘束体とを有し、
前記各活性部の夫々の面積は全種類のインクについて同一であり、
前記複数種類のインクのうち、少なくとも一種類のインクに対応する前記変形拘束体の前記振動板に対する変形拘束面積を、他の種類のインクに対応する前記変形拘束体の前記振動板に対する変形拘束面積と相違させていることを特徴とするインクジェットヘッド。
For each of a plurality of types of ink, a flow path unit in which a pressure chamber corresponding to each of the nozzle holes is provided in a flow path from the ink supply port to the plurality of nozzle holes; An actuator that varies the volume,
The actuator includes a diaphragm provided facing the pressure chambers, a plurality of active portions that can be deformed to displace portions corresponding to the pressure chambers of the diaphragm, and the vibration plate A deformation restraint body disposed in a predetermined range so as to restrain the deformation of the diaphragm, leaving a peripheral portion of the region on at least one surface of the region corresponding to the pressure chamber,
The area of each active part is the same for all types of ink,
Of the plurality of types of ink, the deformation constraint area of the deformation constraint body corresponding to at least one type of ink with respect to the vibration plate is defined as the deformation constraint area of the deformation constraint body corresponding to another type of ink with respect to the vibration plate. An inkjet head characterized by being different from the above.
前記変形拘束面積が大の種類のインクに対応する前記ノズル孔は、前記変形拘束面積が小の種類のインクに対応する前記ノズル孔よりも、孔径が大である請求項1に記載のインクジェットヘッド。   2. The inkjet head according to claim 1, wherein the nozzle hole corresponding to the type of ink having a large deformation restriction area has a larger hole diameter than the nozzle hole corresponding to the type of ink having a small deformation restriction area. . 前記振動板における、前記変形拘束体によって変形を拘束される変形拘束面積が、前記変形拘束体における、前記活性部からの圧力を受ける受圧面積よりも大である請求項1又は2に記載のインクジェットヘッド。   3. The inkjet according to claim 1, wherein a deformation constraining area of the diaphragm that is restrained from being deformed by the deformation constraining body is larger than a pressure receiving area that receives pressure from the active portion in the deformation constraining body. head. 複数種類のインクごとに、インク供給口から複数のノズル孔までの流路中に前記ノズル孔に夫々対応する圧力室が設けられた流路ユニットと、前記流路ユニットに重ねられ前記圧力室の容積を変動させるアクチュエータとを備え、
前記アクチュエータは、前記各圧力室に対面して設けられた振動板と、前記振動板の前記圧力室に対応する部分を夫々変位させるように変形可能な複数の活性部と、前記振動板の前記圧力室に対応する領域の少なくとも一方面上において前記領域の周辺部を残して前記振動板の変形を拘束するように所定範囲に配置された変形拘束体とを有し、
前記変形拘束体は、その前記振動板の変形を拘束する変形拘束面積が、前記活性部からの圧力を受ける受圧面積よりも大となる構成であり、
前記各活性部の夫々の面積は全種類のインクについて同一であり、
前記複数種類のインクのうち一部の種類のインクのみに対応して前記変形拘束体が設けられていることを特徴とするインクジェットヘッド。
For each of a plurality of types of ink, a flow path unit in which a pressure chamber corresponding to each of the nozzle holes is provided in a flow path from the ink supply port to the plurality of nozzle holes; An actuator that varies the volume,
The actuator includes a diaphragm provided facing the pressure chambers, a plurality of active portions that can be deformed to displace portions corresponding to the pressure chambers of the diaphragm, and the vibration plate A deformation restraint body disposed in a predetermined range so as to restrain the deformation of the diaphragm, leaving a peripheral portion of the region on at least one surface of the region corresponding to the pressure chamber,
The deformation constraint body has a configuration in which a deformation constraint area that restrains deformation of the diaphragm is larger than a pressure receiving area that receives pressure from the active part,
The area of each active part is the same for all types of ink,
An ink jet head, wherein the deformation restraining body is provided corresponding to only some types of ink among the plurality of types of ink.
前記変形拘束体が設けられている種類のインクに対応する前記ノズル孔は、他の種類のインクに対応する前記ノズル孔よりも、孔径が大である請求項4に記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 4, wherein the nozzle hole corresponding to the type of ink provided with the deformation constraint body has a larger hole diameter than the nozzle hole corresponding to another type of ink. 前記変形拘束体が、前記活性部との接合面積よりも前記振動板との接合面積を大きくした形状である請求項3乃至5のいずれかに記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 3, wherein the deformation restraining body has a shape in which a bonding area with the diaphragm is larger than a bonding area with the active portion. 前記変位伝達体は、前記振動板と平行な方向と直交する方向に切断した断面視で凸形状を呈している、請求項6に記載のインクジェットヘッド。 The inkjet head according to claim 6, wherein the displacement transmission body has a convex shape in a cross-sectional view cut in a direction orthogonal to a direction parallel to the diaphragm . 前記流路ユニットは、複数の前記圧力室をその間に隔壁を介在して列状に配置して有し、
前記アクチュエータは、前記複数の圧力室にわたって連続して設けられた前記振動板と、前記振動板の前記圧力室と反対側で前記振動板と平行に前記複数の圧力室にわたって設けられた圧電体とを有し、
前記圧電体は、前記複数の圧力室にわたる大きさであって前記振動板と平行な方向と直交する方向に重ねられる圧電材シートと、前記圧電材シートに重ねられて前記複数の圧力室に対応して連続配置された共通電極と、前記共通電極との間で前記圧電材シートを挟み前記複数の圧力室の夫々に対応するように個別配置された複数の個別電極とを有し、前記個別電極は、前記直交する方向から見た平面視で前記圧力室よりも小さい面積であり、
前記圧電体は、前記平面視で前記個別電極に対応する領域であって前記共通電極と前記個別電極との間に生じる電界により変形する前記活性部と、前記活性部以外の部分である不活性部とを有し、前記振動板と平行な方向に扁平で前記振動板側の面が前記圧力室の列方向に平坦に形成されており、
前記振動板と前記圧電体との間に、前記不活性部と前記隔壁とを連結する固定体が介設され、前記変形拘束体はその外周部と前記固定体との間に隙間をあけて配置されている請求項1乃至7のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
The flow path unit has a plurality of the pressure chambers arranged in a row with a partition interposed therebetween,
The actuator includes the diaphragm provided continuously over the plurality of pressure chambers, and a piezoelectric body provided over the plurality of pressure chambers in parallel with the diaphragm on the opposite side of the pressure chamber from the pressure chambers. Have
The piezoelectric body corresponds to the plurality of pressure chambers, the piezoelectric material sheet having a size extending over the plurality of pressure chambers and stacked in a direction perpendicular to a direction parallel to the diaphragm, and being stacked on the piezoelectric material sheet. And the plurality of individual electrodes individually arranged so as to correspond to each of the plurality of pressure chambers with the piezoelectric material sheet sandwiched between the common electrodes. The electrode has a smaller area than the pressure chamber in a plan view seen from the orthogonal direction,
The piezoelectric body is an area corresponding to the individual electrode in the plan view, the active part deformed by an electric field generated between the common electrode and the individual electrode, and an inactive part other than the active part And a flat surface in the direction parallel to the diaphragm, and the surface on the diaphragm side is formed flat in the column direction of the pressure chambers,
A fixed body that connects the inactive portion and the partition wall is interposed between the diaphragm and the piezoelectric body, and the deformation constraint body has a gap between the outer peripheral portion and the fixed body. The inkjet head according to claim 1, wherein the inkjet head is disposed.
前記固定体および前記変形拘束体における、前記圧電体との接合面が前記振動板から同じ高さにある請求項8に記載のインクジェットヘッド。   The ink jet head according to claim 8, wherein the fixed body and the deformation restraint body have joint surfaces with the piezoelectric body at the same height from the diaphragm. 前記変形拘束体が前記振動板の前記流路ユニットと対面する側の面に設けられ、前記活性部と前記振動板との間の前記変形拘束体に対応する位置に変位伝達体が設けられていると共に、前記振動板と前記流路ユニットとの間で前記固定体と前記平面視で重なる位置に第2固定体が設けられ、
前記変位伝達体が、その外周部と前記第2固定体との間に隙間をあけて前記振動板の所定範囲にわたって配置されている請求項8又は9に記載のインクジェットヘッド。
The deformation restraining body is provided on a surface of the diaphragm facing the flow path unit, and a displacement transmission body is provided at a position corresponding to the deformation restraining body between the active portion and the vibration plate. And a second fixed body is provided at a position overlapping the fixed body in the plan view between the diaphragm and the flow path unit,
The inkjet head according to claim 8 or 9, wherein the displacement transmitting body is disposed over a predetermined range of the diaphragm with a gap between an outer peripheral portion thereof and the second fixed body.
前記変位伝達体及び前記第2固定体は、前記振動板から同じ高さに突出している請求項10に記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 10, wherein the displacement transmission body and the second fixed body protrude at the same height from the diaphragm. 前記変形拘束体の前記振動板に対する接合面積は、前記変形拘束体に対応する前記電極間に挟まれた活性部の面積よりも大である請求項11に記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 11, wherein a bonding area of the deformation constraint body with respect to the diaphragm is larger than an area of an active portion sandwiched between the electrodes corresponding to the deformation constraint body. 前記圧力室の夫々の容積が、全種類のインクについて同一である請求項1乃至12のいずれかに記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 1, wherein the volume of each pressure chamber is the same for all types of ink.
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