JP2014034138A - Liquid jetting head and liquid jetting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関するものであり、特に、ノズルが複数列設されたノズル形成部材と、共通液室の一部となる液室空部および当該液室空部と圧力室とを連通する個別連通口が形成された共通液室形成部材とを備えた液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting head such as an ink jet recording head and a liquid ejecting apparatus, and in particular, a nozzle forming member in which a plurality of nozzles are arranged, a liquid chamber empty portion which is a part of a common liquid chamber, and The present invention relates to a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus including a common liquid chamber forming member in which an individual communication port that communicates between a liquid chamber cavity and a pressure chamber is formed.
液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置,有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイやFED(面発光ディスプレイ)等の電極を形成する電極形成装置,バイオチップ(生物化学素子)を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではR(Red)・G(Green)・B(Blue)の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。 The liquid ejecting apparatus includes a liquid ejecting head and ejects various liquids from the ejecting head. As this liquid ejecting apparatus, for example, there is an image recording apparatus such as an ink jet printer or an ink jet plotter, but recently, various types of manufacturing have been made by taking advantage of the ability to accurately land a very small amount of liquid on a predetermined position. It is also applied to devices. For example, a display manufacturing apparatus for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an electrode forming apparatus for forming an electrode such as an organic EL (Electro Luminescence) display or FED (surface emitting display), a chip for manufacturing a biochip (biochemical element) Applied to manufacturing equipment. The recording head for the image recording apparatus ejects liquid ink, and the color material ejecting head for the display manufacturing apparatus ejects solutions of R (Red), G (Green), and B (Blue) color materials. The electrode material ejecting head for the electrode forming apparatus ejects a liquid electrode material, and the bioorganic matter ejecting head for the chip manufacturing apparatus ejects a bioorganic solution.
この種の液体噴射ヘッドには、例えば、ノズルが複数開設されたノズルプレート、各ノズルに連通する圧力室を含む個別流路および各圧力室に共通な液体が貯留される共通液室(リザーバー或いはマニホールドとも言う)の一部となる空部が形成された流路形成基板、各圧力室にそれぞれ対応して設けられた複数の圧電素子(圧力発生手段の一種)、および、各圧力室に共通な液体が貯留される共通液室となる共通液室空部が形成された共通液室形成基板を備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。この構成では、エッチング処理によって高い精度で流路等を形成することが可能であることから、ノズルプレートや流路形成基板の材料としては、シリコン単結晶成基板(結晶性基板の一種)が採用されている。 This type of liquid ejecting head includes, for example, a nozzle plate having a plurality of nozzles, individual flow paths including pressure chambers communicating with the nozzles, and a common liquid chamber (reservoir or reservoir) in which liquid common to the pressure chambers is stored. (Also called a manifold), a flow path forming substrate in which a void is formed, a plurality of piezoelectric elements (a kind of pressure generating means) provided corresponding to each pressure chamber, and common to each pressure chamber Some have a common liquid chamber forming substrate in which a common liquid chamber empty portion serving as a common liquid chamber in which various liquids are stored is formed (see, for example, Patent Document 1). In this configuration, since it is possible to form flow paths and the like with high accuracy by etching, a silicon single crystal substrate (a kind of crystalline substrate) is used as the material for the nozzle plate and flow path forming substrate. Has been.
近年では、ヘッド全体の小型化を図るべく種々の構成のものが提案されている。
図11は、従来の液体噴射ヘッドの構成の一例を示す図であり、(a)は要部断面図、(b)は下面側斜視図(ノズルプレートが接合されていない状態)、(c)は(b)における領域Xの拡大図である。なお、図11(a)に対して垂直な方向がノズル列方向である。この例において、符号55が、圧力室56が形成された流路形成基板、符号57が、ノズル58が開設されたノズルプレート、符号59が、圧力室56とノズル58とを連通するノズル連通路60が形成された連通基板であり、これらの部材を積層してヘッド本体部が構成されている。この構成では、共通液室61は、シリコン単結晶板から成る連通基板59に形成されている。
In recent years, various configurations have been proposed in order to reduce the size of the entire head.
11A and 11B are diagrams illustrating an example of a configuration of a conventional liquid jet head, in which FIG. 11A is a cross-sectional view of a main part, FIG. 11B is a bottom perspective view (a state where a nozzle plate is not joined), and FIG. These are the enlarged views of the area | region X in (b). Note that the direction perpendicular to FIG. 11A is the nozzle row direction. In this example,
上記の構成において、共通液室61は、連通基板59の厚さ方向を貫通した貫通部63(第1液室)と、当該非貫通部63に隣接して形成された非貫通部64(第2液室)と、から構成されている。非貫通部64は、連通基板59の下面(ノズルプレート57との接合面)側から、上面側に肉薄部65を残した状態で連通基板59の厚さ方向の途中まで異方性エッチングによって形成された窪みである。そして、上記に肉薄部65が、例えばケース部材等の他の部材との接合代として機能する。また、この肉薄部65に、共通液室61と各圧力室56とを個別に連通する個別連通口66が開設されている。
In the above configuration, the
このような構成の液体噴射ヘッドでは、液体カートリッジ等の液体供給源からの液体が、貫通部63の上部開口から導入され、肉薄部65の下方の非貫通部64を通って個別連通口66を介して圧力室56に供給される。一般的には、貫通部63の長手方向(即ち、ノズル並設方向)中心部の上方に、インクが導入される導入口が配置されるので、非貫通部64から個別連通口66へ向かうインクの流速に関し、共通液室61の長手方向中央付近ほど速くなり、同方向における両端に向かうほど遅くなる。このため、図11(b)及び(c)に示すように、共通液室61の長手方向両端部で気泡Bが溜まりやすい。気泡Bには浮力が作用するので、貫通部63側から該貫通部63よりも重量方向で下方に位置する非貫通部64側に潜り込みにくく、貫通部63と非貫通部64との間の段差に気泡Bが滞留してしまう。この部分に滞留した気泡Bは、ノズル58からインクや気泡を強制的に吸引・排出する目的で行われる所謂クリーニング処理を実施しても排出が難しいという問題があった。
In the liquid ejecting head having such a configuration, liquid from a liquid supply source such as a liquid cartridge is introduced from the upper opening of the penetrating
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、気泡排出性を高めた液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus having improved bubble discharge performance.
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、ノズルが第1の方向に沿って複数開設されたノズル形成部材と、
前記ノズルに対応させて圧力室が前記第1の方向に沿って複数形成された圧力室形成部材と、
前記圧力室の並設方向に沿った一連の空部として形成され、前記圧力室に共通な液体が導入され、導入した液体を、個別連通口を通じて前記圧力室に供給する共通液室を有する共通液室形成部材と、
を備えた液体噴射ヘッドであって、
前記共通液室は、前記共通液室形成部材における前記ノズル側の第1の面とは反対側の第2の面に開口した入口開口部から液体が導入される第1液室と、前記第1の面側から前記第2の面側に向けて当該共通液室形成部材の厚さ方向の途中まで前記第2の面側に肉薄部を残した状態で形成された第2液室と、を含んで構成され、
前記肉薄部における前記第1液室側とは反対側に、前記各圧力室に対応させて前記個別連通口が形成され、前記肉薄部に、隣り合う個別連通口同士を仕切る仕切壁が前記第1液室側から前記個別連通口に向けて形成されたことを特徴とする。
The present invention has been proposed in order to achieve the above object, and a nozzle forming member in which a plurality of nozzles are opened along the first direction;
A pressure chamber forming member in which a plurality of pressure chambers are formed along the first direction corresponding to the nozzle;
A common liquid chamber is formed as a series of cavities along the juxtaposition direction of the pressure chambers, a common liquid chamber is provided in which a common liquid is introduced into the pressure chambers, and the introduced liquid is supplied to the pressure chambers through individual communication ports. A liquid chamber forming member;
A liquid jet head comprising:
The common liquid chamber includes a first liquid chamber into which liquid is introduced from an inlet opening opened in a second surface opposite to the first surface on the nozzle side of the common liquid chamber forming member; A second liquid chamber formed in a state in which a thin portion is left on the second surface side from the first surface side toward the second surface side to the middle of the thickness direction of the common liquid chamber forming member; Comprising
The individual communication ports are formed on the side opposite to the first liquid chamber side in the thin portion so as to correspond to the pressure chambers, and a partition wall for partitioning adjacent individual communication ports is formed in the thin portion. It is characterized by being formed from the one liquid chamber side toward the individual communication port.
本発明によれば、共通液室は、共通液室形成部材におけるノズル側の第1の面とは反対側の第2の面に開口した入口開口部から液体が導入される第1液室と、第1の面側から第2の面側に向けて当該共通液室形成部材の厚さ方向の途中まで第2の面側に肉薄部を残した状態で形成された第2液室と、を含んで構成され、肉薄部における第1液室側とは反対側に、圧力室に対応させて個別連通口が形成されるとともに、肉薄部に、隣り合う個別連通口同士を仕切る仕切壁が第1液室側から個別連通口に向けて形成されたので、当該仕切壁によって第1液室側から個別連通口に向かう流路が共通液室内で部分的に形成され、仕切壁を設けない構成と比較して個別連通口に向かって流れる液体の流速が高められる。これにより、第1液室に滞留する気泡を上記の比較的速い流速の流れに乗せて排出させやすくすることができる。 According to the present invention, the common liquid chamber includes the first liquid chamber into which the liquid is introduced from the inlet opening that is open to the second surface opposite to the first surface on the nozzle side of the common liquid chamber forming member. A second liquid chamber formed in a state in which a thin portion is left on the second surface side in the thickness direction of the common liquid chamber forming member from the first surface side toward the second surface side; An individual communication port corresponding to the pressure chamber is formed on the side opposite to the first liquid chamber side in the thin portion, and a partition wall that partitions adjacent individual communication ports in the thin portion is formed. Since it is formed from the first liquid chamber side toward the individual communication port, the flow path from the first liquid chamber side to the individual communication port is partially formed by the partition wall in the common liquid chamber, and no partition wall is provided. Compared with the configuration, the flow velocity of the liquid flowing toward the individual communication port is increased. Thereby, it is possible to easily discharge the bubbles staying in the first liquid chamber on the flow of the relatively fast flow rate.
また、上記構成において、前記仕切壁の少なくとも前記第1液室側の端部が、該第1液室の前記第1の方向の両端部に向けて個別連通口側の端部に対して傾斜した構成を採用することが望ましい。 Further, in the above configuration, at least an end portion on the first liquid chamber side of the partition wall is inclined with respect to an end portion on the individual communication port side toward both ends in the first direction of the first liquid chamber. It is desirable to adopt the configuration described above.
当該構成によれば、仕切壁の少なくとも第1液室側の端部が、該第1液室の第1の方向の両端部に向けて個別連通口側の端部に対して傾斜することで、共通液室の第1方向の両端部に滞留する気泡が仕切壁に案内されて個別連通口側に誘導され易くなる。これにより、仕切壁によって共通液室の第1方向の両端部に滞留する気泡の排出性をより向上させることができる。 According to this configuration, at least the end portion on the first liquid chamber side of the partition wall is inclined with respect to the end portion on the individual communication port side toward both end portions in the first direction of the first liquid chamber. The air bubbles staying at both ends in the first direction of the common liquid chamber are easily guided to the individual communication port side by the partition wall. Thereby, the discharge property of the bubble which stays in the both ends of the 1st direction of a common liquid chamber by a partition wall can be improved more.
また、本発明の液体噴射装置は、上記何れかの構成の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする。 According to another aspect of the invention, a liquid ejecting apparatus includes the liquid ejecting head having any one of the above configurations.
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下の説明は、本発明の液体噴射装置として、インクジェット式記録ヘッド(以下、記録ヘッド)を搭載したインクジェット式プリンター(以下、プリンター)を例に挙げて行う。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the embodiments described below, various limitations are made as preferred specific examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following description unless otherwise specified. However, the present invention is not limited to these embodiments. In the following description, an ink jet printer (hereinafter referred to as a printer) equipped with an ink jet recording head (hereinafter referred to as a recording head) is taken as an example of the liquid ejecting apparatus of the present invention.
プリンター1の構成について、図1を参照して説明する。プリンター1は、記録紙等の記録媒体2(着弾対象の一種)の表面に対して液体状のインクを噴射して画像等の記録を行う装置である。このプリンター1は、インクを噴射する記録ヘッド3、この記録ヘッド3が取り付けられるキャリッジ4、キャリッジ4を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構5、記録媒体2を副走査方向に移送するプラテンローラー6等を備えている。ここで、上記のインクは、本発明の液体の一種であり、液体供給源としてのインクカートリッジ7に貯留されている。このインクカートリッジ7は、記録ヘッド3に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジ7がプリンター1の本体側に配置され、当該インクカートリッジ7からインク供給チューブを通じて記録ヘッド3に供給される構成を採用することもできる。
The configuration of the
上記のキャリッジ移動機構5はタイミングベルト8を備えている。そして、このタイミングベルト8はDCモーター等のパルスモーター9により駆動される。従ってパルスモーター9が作動すると、キャリッジ4は、プリンター1に架設されたガイドロッド10に案内されて、主走査方向(記録媒体2の幅方向)に往復移動する。
The
図2は、上記記録ヘッド3の構成を示す分解斜視図である。本実施形態における記録ヘッド3は、ケース15と、複数のヘッドユニット16と、ユニット固定板17と、ヘッドカバー18とにより概略構成されている。
ケース15は、複数のヘッドユニット16や、当該ヘッドユニット16へインクを供給する供給流路(図示せず)を備える箱体状部材であり、上面側に針ホルダー19が形成されている。この針ホルダー19は、インク導入針20が立設された部材であり、本実施形態においては各色のインクカートリッジ7のインクに対応させて合計8本のインク導入針20がこの針ホルダー19に横並びに配設されている。このインク導入針20は、インクカートリッジ7内に挿入される中空針状の部材であり、先端部に開設された導入孔(図示せず)からインクカートリッジ7内に貯留されたインクをケース15内の供給流路を通じてヘッドユニット16側に導入する。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the
The
また、ケース15の底面側には、4つのヘッドユニット16が、主走査方向に横並びに位置決めされた状態で各ヘッドユニット16に対応した4つの開口部17′を有する金属製のユニット固定板17に接合されると共に、同じく各ヘッドユニット16に対応する4つの開口部18′が開設された金属製のヘッドカバー18によって固定される。
Further, on the bottom surface side of the
図3は、ヘッドユニット16(本発明の液体噴射ヘッドの一種)の内部構成を示す断面図である。また、図4は、図3における領域Aの拡大図である。なお、便宜上、各部材の積層方向を上下方向として説明する。本実施形態におけるヘッドユニット16は、圧力発生ユニット14および流路ユニット21を備え、これらの部材が積層された状態でユニットケース26(ケース部材の一種)に取り付けて構成されている。流路ユニット21は、ノズルプレート22(ノズル形成部材の一種)、及び、連通基板23(共通液室形成部材の一種)を有している。また、圧力発生ユニット14は、圧力室31が形成された圧力室形成基板(圧力室形成部材の一種)29、弾性膜30、圧電素子35(圧力発生手段)、および保護基板24が積層されてユニット化されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an internal configuration of the head unit 16 (a kind of the liquid jet head of the present invention). FIG. 4 is an enlarged view of region A in FIG. For convenience, the stacking direction of each member will be described as the vertical direction. The
ユニットケース26は、ノズルプレート22、および圧力発生ユニット14が接合された連通基板23が底面側に固定される合成樹脂製の箱体状部材である。このユニットケース26の平面視における中心部分にはノズル列方向に沿って長尺な矩形状の開口を有する貫通空部44が、ユニットケース26の高さ方向を貫通する状態で形成されている。この貫通空部44は、圧力発生ユニット14の配線空部38と連通して、フレキシブルケーブル49の一端部および駆動IC50(何れも後述)が収容される空部を形成する。また、ユニットケース26の下面側には、当該下面からユニットケース26の高さ方向の途中まで直方体状に窪んだ収容空部47が形成されている。この収容空部47の深さは、圧力発生ユニット14の厚さ(高さ)よりも少し大きく設定されている。また、収容空部47の第1方向の寸法および第2方向の寸法は、それぞれ、圧力発生ユニット14の対応する方向の寸法よりも少し大きく設定されている。そして、流路ユニット21がユニットケース26の下面に位置決め状態で接合されると、連通基板23上に積層された圧力発生ユニット14が収容空部47に収容される。また、上記の貫通空部44の下端は、収容空部47の天井面に開口している。
The
ユニットケース26には、インク導入空部46およびインク導入路45が形成されている。インク導入路45は、インク導入空部46と比較して断面積が小さく設定された細い流路であり、その上端はユニットケース26の上面に開口し、下端はインク導入空部46の長手方向(第1の方向)の中央部分に開口している。そして、インクカートリッジ7側からのインクは、インク導入路45を通じて、インク導入空部46に流入し、当該インク導入空部46から連通基板23の共通液室32に導入される。
In the
インク導入空部46は、ユニットケース26における収容空部47に対して隔壁48を間に挟んで第2の方向の外側に外れた位置に形成されている。より具体的には、連通基板23の共通液室32に対応して、収容空部47の両側にそれぞれ1つずつ、合計2つのインク導入空部46が形成されている。そして、ユニットケース26に連通基板23が接合された状態では、各インク導入空部46は、対応する共通液室32とそれぞれ連通する。収容空部47とインク導入空部46とを隔てる隔壁48は、連通基板23の肉薄部40に対応する位置に形成されている。ユニットケース26と連通基板23との接合時においては、隔壁48の下面と肉薄部40の上面とが互いに接合される。このように構成することで、収容空部47が、インク導入空部46等の流路から独立した空間となる。ここで、従来では、圧力発生ユニットにも共通液室に相当する空部が設けられていたのに対し、本実施形態の構成では、圧力発生ユニット14に共通液室に相当する空部を設けることなく当該圧力発生ユニット14の小型化が図られている。この小型化に伴い、収容空部47を流路から独立した空間とするために、インク導入空部46と収容空部47との間に隔壁48が設けられ、当該隔壁48の下面と連通基板23の肉薄部40の上面とが互いに接合される構成となっている。これに応じて、本発明に係るヘッドユニット16では、共通液室32の第2液室52の上面側に薄肉部40が設けられている。
The
圧力発生ユニット14の構成部材である圧力室形成基板29は、シリコン単結晶基板(結晶性基板の一種。以下、単にシリコン基板とも言う。)から作製されている。この圧力室形成基板29には、シリコン基板に対して異方性エッチング処理によって複数の圧力室31が、ノズルプレート22の各ノズル27に対応して複数形成されている。このように、シリコン基板に対して異方性エッチングによって圧力室を形成することで、より高い寸法・形状精度を確保することができる。後述するように、本実施形態におけるノズルプレート22にはノズル27の列が2条形成されているので、圧力室形成基板29には、圧力室31の列が各ノズル列に対応して2条形成されている。圧力室31は、ノズル27の並設方向(第1の方向)に直交する方向(第2の方向)に長尺な空部である。圧力室形成基板29(圧力発生ユニット14)が後述する連通基板23に対して位置決めされた状態で接合されると、圧力室31の第2の方向の一端部は、後述する連通基板23のノズル連通路36を介してノズル27と連通する。また、圧力室31の第2の方向の他端部は、連通基板23の個別連通口42を介して共通液室32と連通する。
The pressure
圧力室形成基板29の上面(連通基板23との接合面とは反対側の面)には、圧力室31の上部開口を封止する状態で弾性膜30が形成されている。この弾性膜30は、例えば厚さが約1μmの二酸化シリコンから構成される。また、この弾性膜30上には、図示しない絶縁膜が形成される。この絶縁膜は、例えば、酸化ジルコニウムから成る。そして、この弾性膜30および絶縁膜上における各圧力室31に対応する位置に、圧電素子35がそれぞれ形成される。圧電素子35は、所謂撓みモードの圧電素子である。この圧電素子35は、弾性膜30および絶縁膜上に、金属製の下電極膜、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等からなる圧電体層、および、金属製の上電極膜(何れも図示せず)が順次積層された後に、圧力室31毎にパターニングされて構成される。そして、上電極膜または下電極膜の一方が共通電極とされ、他方が個別電極とされる。また、弾性膜30、絶縁膜、および下電極膜が、圧電素子35の駆動時に振動板として機能する。
An
各圧電素子35の個別電極(上電極膜)からは、図示しない電極配線部が絶縁膜上にそれぞれ延出されており、これらの電極配線部の電極端子に相当する部分に、フレキシブルケーブル49の一端側の端子が接続される。このフレキシブルケーブル49は、例えば、ポリイミド等のベースフィルムの表面に銅箔等で導体パターンを形成し、この導体パターンをレジストで被覆した構成とされる。フレキシブルケーブル49の表面には、圧電素子35を駆動する駆動IC50が実装されている。各圧電素子35は、駆動IC50を通じて上電極膜および下電極膜間に駆動信号(駆動電圧)が印加されることにより、撓み変形する。
From the individual electrode (upper electrode film) of each
上記圧電素子35が形成された連通基板23の上面には保護基板24が配置される。この保護基板24は下面側が開口した中空箱体状の部材であり、例えば、ガラス、セラミックス材料、シリコン単結晶基板、金属、合成樹脂等から作製される。この保護基板24の内部には、圧電素子35に対向する領域に当該圧電素子35の駆動を阻害しない程度の大きさの逃げ凹部39が形成されている。さらに、保護基板24において、隣り合う圧電素子列の間には、基板厚さ方向を貫通した配線空部38が形成されている。この配線空部38内には、圧電素子35の電極端子とフレキシブルケーブル49の一端部とが配置される。
A
上記のノズルプレート22は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル27を列状に開設した板材である。本実施形態では、360dpiに対応するピッチで360個のノズル27を列設することでノズル列(ノズル群の一種)が構成されている。本実施形態においては、当該ノズルプレート22に2条のノズル列が形成されている。本実施形態におけるノズルプレート22はシリコン基板から作製されている。そして、当該基板に対してドライエッチングを施すことにより円筒形状のノズル27が形成されている。このようにノズル27をドライエッチングによって形成することで、例えば、ステンレス鋼等の金属製の板材に対して塑性加工によりノズルを形成する構成と比較して、より高い精度でノズル27を形成することが可能となる。これにより、ノズル27から噴射されるインクの着弾精度が向上する。
The
図5及び図6は、連通基板23の構成を説明する図であり、図5はノズルプレート22が接合される側の下面(本発明における第1の面)側から見た斜視図、図6は連通基板23の第1の方向(ノズル並設方向)両端部の下面側平面図である。なお、図5は、通液室32の第1の方向の両端部のうちの一方の端部のみを図示している(後述する図7〜図10も同様)。この連通基板23は、シリコン基板から作製された板材である。この連通基板23には、共通液室32が、異方性エッチングによって形成されている。この共通液室32は、各圧力室31の並設方向(即ち第1の方向)に沿って長尺な空部である。共通液室32は、連通基板23の板厚方向を貫通した第1液室51(貫通部)と、連通基板23の下面側から上面(本発明における第2の面)側に向けて当該共通液室形成部材23の板厚方向の途中まで上面側に肉薄部40を残した状態で形成された第2液室52(非貫通部)と、から構成される。
5 and 6 are diagrams for explaining the configuration of the
連通基板23の上面側における第1液室51の開口は、インクが導入される入口開口部として機能する。すなわち、ユニットケース26に形成されたインク導入路45およびインク導入空部46側からのインクが、入口開口部を通じて第1液室51内に流入する。また、第1液室51の下面側の開口は、ノズルプレート22によって塞がれる。なお、第1液室51の下面側の開口が弾性シート(コンプライアンスシート)によって塞がれる構成もある。この第1液室51の長手方向、即ち、第1の方向の両端部は、それぞれの端部に向かうほど次第に狭くなるように形成されている。より具体的には、第1液室51の両端部において、当該第1液室51を画成している互いに対向する壁面の少なくとも一方が、第1の方向の端部に向かうほど他方に近接するように傾斜している。このように、第1液室51の両端部の開口形状を先細りにすることで、当該第1液室51の両端部におけるインクの流速の低下を抑制することができる。したがって、個別連通口42を通じて各圧力室31へ供給するインクの供給圧を揃えることができる。
The opening of the first
第2液室52は、第1液室51に隣接する状態に形成された窪みである。上記の肉薄部40は、当該第2液室52の天井面を構成する。この第2液室52の第2の方向における一端部(ノズル27から遠い側の端部)は、第1液室51と連通する一方、同方向の他端部は、圧力室31の下方に対応する位置に形成されている。この第2液室52の他端部、すなわち、第1液室側51とは反対側の縁部には、薄肉部40を貫通する個別連通口42が、圧力室形成基板29の各圧力室31に対応して第1の方向に沿って複数形成されている。この個別連通口42の下端は、第2液室52と連通し、個別連通口42の上端は、圧力室形成基板29の圧力室31と連通する。
The second
本実施形態における第2液室52の長手方向の両端部、即ち、薄肉部40の第1の方向の両端部には、隣り合う個別連通口42同士を仕切る仕切壁53が形成されている。この仕切壁53は、第1液室51と第2液室52の境界部分から個別連通口側の側壁面まで連続する壁であり、薄肉部40の下面(第2液室52の天井面)から連通基板23の下面に向けて突出している。すなわち、本実施形態における仕切壁53の高さは第2液室52の深さと同一に設定され、その上端面は連通基板23の下面と同一面上に位置している。また、本実施形態における仕切壁53は、薄肉部40の第1の方向の両端部の所定の範囲、具体的には、共通液室32において気泡が溜まりやすい範囲に、個別連通口42を1つずつ仕切るように複数配置されている。このように、仕切壁53によって第1液室51側から個別連通口42に向かう細長い流路が共通液室32内で部分的に形成され、仕切壁53を設けない構成と比較して個別連通口42に向かって流れるインクの流速が高められる。これにより、第1液室51に滞留する気泡を上記の比較的速い流速の流れに乗せて排出させやすくすることができる。本実施形態では、このような仕切壁53を第2液室52の長手方向の両端部、即ち、薄肉部40の第1の方向の両端部に設けているので、共通液室32(第1液室51)の第1方向の両端部に滞留する気泡を排出させやすくすることができる。特に、ノズル27からインクや気泡を強制的に吸引・排出する目的で行われる所謂クリーニング処理を実施する際には、仕切壁53によって画成される流路の第1液室51側の開口が吸い込み口となってインクや気泡を吸引する。その結果、共通液室32(第1液室51)の第1方向の両端部に滞留する気泡が、当該気泡に作用する浮力に抗しつつ第1液室51と第2液室52との間の段差を通過して個別連通口42側に引き込まれやすくなる。したがって、気泡排出性を向上させることが可能となる。
上記の構成のヘッドユニット16を製造する際には、まず、圧力室形成基板29(圧力室31が形成されていない状態のシリコン基板)の上面に弾性膜30、絶縁膜が順次形成された後、圧電素子35が焼成により形成される。この上に、逃げ凹部39に圧電素子35が収容される状態で保護基板24が接合される。そしてこの状態で、圧力室形成基板29の下面側から異方性エッチングによって圧力室31が形成される。このように、圧力室形成基板29に圧力室31が形成される前の段階で、当該圧力室形成基板29の上面側に圧電素子35および保護基板24を積層してユニット化しておくことで、圧力発生ユニット14の組み立て工程中に圧力室形成基板29が破損することが抑制される。
In manufacturing the
次に、連通基板23に対し、異方性エッチングによって共通液室32(第1液室51および第2液室52)、個別連通口42、ノズル連通路36、および、仕切壁53が形成される。そして、ノズル連通路36とノズル27とが連通する状態で、連通基板23の下面にノズルプレート22が接着により接合される。このようにして流路ユニット21がユニット化される。続いて、この流路ユニット21における連通基板23の上面に、上記の圧力発生ユニット14が接合される。具体的には、圧力室31の第2の方向の一端部がノズル連通路36と連通すると共に、圧力室31の第2の方向の他端部が個別連通口42と連通する状態で、流路基板23の上面に、圧力発生ユニット14の圧力室形成基板29が接着剤によって接合される。
Next, the common liquid chamber 32 (the first
流路ユニット21と圧力発生ユニット14が組み付けられたならば、保護基板24の配線空部を通じて各圧電素子35の電極端子に対してフレキシブルケーブル49の配線が行われる。即ち、各圧電素子35の電極端子に相当する部分に、フレキシブルケーブル49の一端部の端子がそれぞれ電気的に接続される。
When the
続いて、連通基板23とユニットケース26とが接着剤により接合される。具体的には、連通基板23の上面とユニットケース26の下面とが、接着剤によって接合される。流路ユニット21とユニットケース26とが接合されると、収容空部47内に圧力発生ユニット14が収容されると共に、インク導入空部46と共通液室32の第1液室51とが液密に連通する。また、フレキシブルケーブル49の一端部および駆動IC50は、ユニットケース26の貫通空部44内に収容される。これにより、ヘッドユニット16が組み上がる。そして、ヘッドユニット16の内部には、インク導入路45から共通液室32までの一連の共通流路と、個別連通口42から圧力室31およびノズル連通路36を通ってノズル27に至るまでの個別流路と、が形成される。本実施形態においては、第2液室52の長手方向の両端部の所定の範囲に、隣り合う個別連通口42同士を仕切る仕切壁53が形成されているので、当該仕切壁53によって個別連通口42毎に形成される流路も個別流路の一部と言える。
Subsequently, the
ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。 By the way, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made based on the description of the scope of claims.
例えば、仕切壁53の高さに関し、上記実施形態では、第2液室52の深さと同一に設定され、その上端面が、連通基板23の下面と同一面上に位置する構成を例示したが、必ずしも第2液室52の深さと同一には限られない。図7に例示する第2の実施形態では、仕切壁53の高さが第2液室52の深さよりも低く(例えば、半分程度に)設定され、仕切壁53の上端面は、連通基板23の下面と薄肉部40の下面との間に位置している。このように、仕切壁53の高さが第2液室52の深さの半分以上であれば、気泡排出性の向上が得られる。
For example, with respect to the height of the
また、上記第1の実施形態では、個別連通口42を1つずつ仕切るように仕切壁53を形成した構成を例示したが、これには限られない。図8に示す第3実施形態では、複数の個別連通口42毎に仕切壁53が設けられている。この例では、隣り合う3つの個別連通口42を一グループとして、隣り合うグループ間を仕切るように仕切壁53が設けられている。この構成においても、上記各実施形態と同様の作用効果を奏する。
Moreover, although the said 1st Embodiment illustrated the structure which formed the
さらに、上記各実施形態では、仕切壁53が、第1液室51側から個別連通口42に向けて平面視で直線状に形成された構成を例示したが、これには限られない。図9に示す第4の実施形態では、仕切壁53の途中から第1液室51側の部分(端部53a)が、共通液室32の第1方向の端部に向けて、仕切壁53の途中から個別連通口42側の端部に対して(すなわち、第2の方向に対して)傾斜している点に特徴を有している。本実施形態では、薄肉部40の第1方向の両端部に、それぞれの端部に向けて傾斜した仕切壁53が設けられている。また、図10に示す第5の実施形態では、薄肉部40の第1の方向全長に渡って仕切壁53が一定の間隔で複数配置されている。この構成において、共通液室32の第1の方向両端に近い仕切壁53ほど、端部53aの傾斜角度が大きくなっている。これらの第4の実施形態或いは第5の実施形態では、共通液室32の第1方向の両端部に滞留する気泡が仕切壁53に案内されて個別連通口42側に誘導され易くなる。これにより、仕切壁52によって共通液室32の第1方向の両端部に滞留する気泡の排出性をより向上させることができる。特に、第1の方向における両端に位置する仕切壁53と、共通液室32を区画する第1の方向の両側の内壁との間隔が、個別連通口42側から第1液室51側に向かって次第に近接することで、両者の間に画成される流路の幅が狭くなり、当該部分の流速が高められる。これにより、共通液室32の両端部に滞留する気泡を個別連通口42側に引き込みやすくすることができ、気泡の排出性の向上に寄与する。なお、仕切壁53全体が傾斜する構成であっても良いし、仕切壁53が複数段階的に傾斜する構成であっても良い。後者の場合、第1液室51に近づく程、傾斜角度が次第に大きくなることが望ましい。
Furthermore, in each said embodiment, although the
さらに、上記各実施形態では、圧力発生手段として、所謂撓み振動型の圧電素子35を例示したが、これには限られず、例えば、所謂縦振動型の圧電素子を採用することも可能である。その他、圧力発生手段としては、発熱によりインク内に気泡を発生させることで圧力変動を生じさせる発熱素子や、静電気力により圧力室の区画壁を変位させることで圧力変動を生じさせる静電アクチュエーターなどの圧力発生手段を採用する構成においても本発明を適用することが可能である。
Furthermore, in each of the above-described embodiments, the so-called flexural vibration type
そして、以上では、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド3(ヘッドユニット16)を例に挙げて説明したが、本発明は、液体が、第1液室の上部開口から導入され、第2液室の天井面である肉薄部の下方を通って個別連通口を介して圧力室に供給される構成を採用する他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ、FED(面発光ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ(生物化学素子)の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。 In the above description, the ink jet recording head 3 (head unit 16) which is a kind of liquid ejecting head has been described as an example. However, in the present invention, the liquid is introduced from the upper opening of the first liquid chamber, The present invention can also be applied to other liquid ejecting heads that employ a configuration in which a pressure chamber is supplied through a separate communication port through a thin portion that is a ceiling surface of a two-liquid chamber. For example, a color material ejecting head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an electrode material ejecting head used for forming an electrode such as an organic EL (Electro Luminescence) display, FED (surface emitting display), a biochip (biochemical element) The present invention can also be applied to bioorganic matter ejecting heads and the like used in the production of
1…プリンター,3…記録ヘッド,14…圧力発生ユニット,16…ヘッドユニット,21…流路ユニット,22…ノズルプレート,23…連通基板,26…ユニットケース,27…ノズル,29…圧力室形成基板,31…圧力室,32…共通液室,35…圧電素子,40…肉薄部,41…共通連通路,42…個別連通口,51…第1液室,52…第2液室,53…仕切壁
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ノズルに対応させて圧力室が前記第1の方向に沿って複数形成された圧力室形成部材と、
前記圧力室の並設方向に沿った一連の空部として形成され、前記圧力室に共通な液体が導入され、導入した液体を、個別連通口を通じて前記圧力室に供給する共通液室を有する共通液室形成部材と、
を備えた液体噴射ヘッドであって、
前記共通液室は、前記共通液室形成部材における前記ノズル側の第1の面とは反対側の第2の面に開口した入口開口部から液体が導入される第1液室と、前記第1の面側から前記第2の面側に向けて当該共通液室形成部材の厚さ方向の途中まで前記第2の面側に肉薄部を残した状態で形成された第2液室と、を含んで構成され、
前記肉薄部における前記第1液室側とは反対側に、前記各圧力室に対応させて前記個別連通口が形成され、前記肉薄部に、隣り合う個別連通口同士を仕切る仕切壁が前記第1液室側から前記個別連通口に向けて形成されたことを特徴とする液体噴射ヘッド。 A nozzle forming member in which a plurality of nozzles are opened along the first direction;
A pressure chamber forming member in which a plurality of pressure chambers are formed along the first direction corresponding to the nozzle;
A common liquid chamber is formed as a series of cavities along the juxtaposition direction of the pressure chambers, a common liquid chamber is provided in which a common liquid is introduced into the pressure chambers, and the introduced liquid is supplied to the pressure chambers through individual communication ports. A liquid chamber forming member;
A liquid jet head comprising:
The common liquid chamber includes a first liquid chamber into which liquid is introduced from an inlet opening opened in a second surface opposite to the first surface on the nozzle side of the common liquid chamber forming member; A second liquid chamber formed in a state in which a thin portion is left on the second surface side from the first surface side toward the second surface side to the middle of the thickness direction of the common liquid chamber forming member; Comprising
The individual communication ports are formed on the side opposite to the first liquid chamber side in the thin portion so as to correspond to the pressure chambers, and a partition wall for partitioning adjacent individual communication ports is formed in the thin portion. A liquid ejecting head formed from one liquid chamber side toward the individual communication port.
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JP2018099822A (en) * | 2016-12-20 | 2018-06-28 | セイコーエプソン株式会社 | Liquid injection head and liquid injection device |
JP2018154038A (en) * | 2017-03-17 | 2018-10-04 | ブラザー工業株式会社 | Liquid discharge device |
-
2012
- 2012-08-08 JP JP2012175751A patent/JP2014034138A/en active Pending
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