JP2017132237A - Liquid discharge head, liquid discharge unit and device discharging liquid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head, a liquid discharge unit, and an apparatus for discharging liquid.
液体吐出ヘッドにおいて、個別液室内の液体を加圧して液体を吐出したときに、個別液室から共通液室に伝搬した圧力変動を減衰させるために、共通液室の壁面の一部に振動を減衰させるダンパ部材を配置したものがある。 In the liquid discharge head, when the liquid in the individual liquid chamber is pressurized and discharged, vibration is applied to a part of the wall surface of the common liquid chamber in order to attenuate the pressure fluctuation transmitted from the individual liquid chamber to the common liquid chamber. Some damper members are arranged to be damped.
従来、流路形成基板の圧力発生素子側の面に接合される保護基板で共通液室となるリザーバを形成し、保護基板にはリザーバの流路形成基板とは反対側の面に振動減衰を行うコンプライアンス基板を接合したものが知られている(特許文献1)。 Conventionally, a reservoir serving as a common liquid chamber is formed by a protective substrate bonded to the surface of the flow path forming substrate on the pressure generating element side, and vibration is attenuated on the surface of the protective substrate opposite to the flow path forming substrate. What bonded the compliance board | substrate to perform is known (patent document 1).
しかしながら、特許文献1に開示されている構成にあっては、流路形成基板とは反対側の面に振動減衰を行うコンプライアンス基板が配置されているため、個別液室で生じた圧力波がコンプライアンス基板に到達して減衰されるまでに時間がかかることになる。
However, in the configuration disclosed in
そのため、駆動周波数が高くなると、共通液室内での圧力波の減衰が行われる前に次の吐出による圧力波が伝搬することが繰り返され、共通液室内での圧力変動によって液体吐出特性にばらつきが生じることがある。 Therefore, when the drive frequency increases, the pressure wave due to the next discharge is repeatedly propagated before the pressure wave is attenuated in the common liquid chamber, and the liquid discharge characteristics vary due to the pressure fluctuation in the common liquid chamber. May occur.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、液体吐出特性のばらつきを低減することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to reduce variations in liquid ejection characteristics.
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液体を吐出する複数のノズルが形成されたノズル板と、
前記ノズルが通じる複数の個別液室を形成し、前記個別液室の液体を加圧する圧力発生手段を含むアクチュエータ基板と、
前記複数の個別液室に通じる共通液室を形成する共通液室部材と、
前記アクチュエータ基板と前記共通液室部材との間に配置され、前記圧力発生手段を覆い、前記共通液室から前記個別液室への流路となる貫通穴を有する保持基板と、を備え、
前記保持基板の貫通穴の壁面の一部は、復元可能に変形可能なダンパであり、
前記ダンパを挟んで前記貫通穴と反対側には前記保持基板に形成されている空洞部が設けられている
構成とした。
In order to solve the above-described problem, a liquid discharge head according to the present invention includes:
A nozzle plate formed with a plurality of nozzles for discharging liquid;
An actuator substrate including pressure generating means for forming a plurality of individual liquid chambers that communicate with the nozzle and pressurizing the liquid in the individual liquid chambers;
A common liquid chamber member that forms a common liquid chamber that communicates with the plurality of individual liquid chambers;
A holding substrate that is disposed between the actuator substrate and the common liquid chamber member, covers the pressure generating means, and has a through hole serving as a flow path from the common liquid chamber to the individual liquid chamber;
A part of the wall surface of the through hole of the holding substrate is a damper that can be reversibly deformed,
A cavity formed in the holding substrate is provided on the opposite side of the through hole with the damper interposed therebetween.
本発明によれば、液体吐出特性のばらつきを低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce variations in liquid ejection characteristics.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第1実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図1ないし図3を参照して説明する。図1は同ヘッドのノズル配列方向に沿う方向の断面説明図、図2は図1のA−A線に沿うノズル配列方向と直交する方向の断面説面図、図3は図1のB−B線に沿うフレーム部材及び共通液室部材を除いた状態での要部平面説面図である。なお、図3のハッチングは分かり易く図示するためのもので断面を示すものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. A liquid discharge head according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a cross-sectional explanatory view of the head in the direction along the nozzle arrangement direction, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view in the direction orthogonal to the nozzle arrangement direction along the line AA in FIG. 1, and FIG. It is a principal plane plan view in the state where a frame member and a common liquid chamber member along line B were removed. The hatching in FIG. 3 is for easy understanding and does not show a cross section.
この液体吐出ヘッドは、ノズル板1と、流路板2と、振動板3と、圧力発生素子(圧力発生手段)である圧電素子11と、保持基板50と、共通液室部材70と、ハウジング80と、駆動IC500などを備えている。
The liquid discharge head includes a
なお、流路板2、振動板3及び圧電素子11などのノズル板1と保持基板50との間に介在する部材全体を「アクチュエータ基板20」と総称する。ただし、アクチュエータ基板20として独立の部材が形成された後にノズル板1や保持基板50と接合される場合に限定されるものではない。
Note that the entire members interposed between the
ノズル板1には、液体を吐出する複数のノズル4が配列された2つのノズル列が配置されている。なお、ノズル列は2列に限らず、1列、あるいは、3列以上でもよい。
The
流路板2は、ノズル板1及び振動板3とともに、ノズル4が通じる個別液室6、個別液室6に通じる流体抵抗部7、液導入部8などを形成している。個別液室6には、流体抵抗部7及び液導入部8と、振動板3の開口部9、保持基板50の流路となる開口部51を通じて、共通液室部材70で形成される共通液室10から液体が供給される。
The flow path plate 2, together with the
振動板3は、個別液室6の壁面の一部をなす変形可能な振動領域30を形成している。
The vibration plate 3 forms a
この振動板3の振動領域30の個別液室6と反対側の面には、振動領域30と一体的に圧電素子11が設けられ、振動領域30と圧電素子11によって圧電アクチュエータを構成している。
A
圧電素子11は、振動領域30側から下部電極13、圧電層(圧電体)12及び上部電極14を順次積層形成して構成したものである。
The
ここで、駆動IC(ドライバICともいう。)500から圧電素子11の上部電極14と下部電極13の間に電圧を与えることで、圧電層12が電極積層方向、すなわち、電界方向に伸張し、振動領域30と平行な方向に収縮する。このとき、下部電極13側は振動領域30で拘束されているため、振動領域30の下部電極13側に引っ張り応力が発生し、振動領域30が個別液室6側に撓み、内部の液体を加圧することで、ノズル4から液体が吐出される。
Here, by applying a voltage between the
保持基板50には、共通液室10から個別液室6への流路の一部となる貫通穴である開口部51が形成されている。また、保持基板50には、圧電素子11を覆って収容する凹部52と、駆動IC500を収容する開口部53が形成されている。開口部51は、ノズル配列方向に亘って延びるスリット状の貫通穴である。
The
この保持基板50は、アクチュエータ基板20と共通液室部材70との間に介在し、共通液室10の壁面の一部を形成している。
The
共通液室部材70にはノズル配列方向における中央部に外部から共通液室10に液体を供給する供給口部71が設けられている。
The common
共通液室10は、図1に示すように、ノズル配列方向の両端部の高さ(積層方向の高さ)が漸次低くなる狭窄部10aを有している。なお、狭窄部10aはノズル配列方向と直交する方向の幅をノズル配列方向中央部よりも狭くして形成することもできるし、高さ及び幅をノズル配列方向中央部よりも小さく(狭く)して形成することもできる
As shown in FIG. 1, the common
そして、本実施形態においては、保持基板50の開口部51に沿ってスリット状の空洞部56を設けて、開口部51の壁面部を復元可能に変形可能なダンパ55としている。このとき、空洞部56はダンパ55を挟んで開口部51と反対側に配置されるダンパ室となる。
In the present embodiment, a slit-
ここで、ダンパ55は、ノズル配列方向と直交する方向において、圧力発生手段側である圧電素子11側(凹部52側)と反対側の壁面を形成している。また、空洞部56は保持基板50を厚み方向に貫通する貫通穴(貫通溝)とし、両側の開口をアクチュエータ基板20及び共通液室部材70でそれぞれ閉じている。
Here, the
また、ノズル配列方向において、空洞部56が配置された領域の長さは、貫通穴である開口部51の長さ以上として、開口部51の壁面全部をダンパ55としている。
Further, in the nozzle arrangement direction, the length of the region where the
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、圧電素子11を駆動することで、圧電素子11が振動領域30の変形を伴って変形して、前述したように個別液室6内の液体が加圧されてノズル4から液体が吐出される。
In the liquid discharge head configured as described above, by driving the
このときに個別液室6内で生じる圧力波は、流体抵抗部7、液導入部8、開口部9を通じて保持基板50の開口部51から共通液室10内に伝搬する。この場合、個別液室6に近い保持基板50の開口部51の壁面にダンパ55を配置しているので、共通液室10へ伝搬する圧力波が共通液室10の入口部分となる開口部51で減衰される。
At this time, the pressure wave generated in the individual
圧電アクチュエータの駆動によって個別液室6から発生する圧力波に対するダンパの圧力減衰の効果は、発生源からダンパまでの距離が近いほど早く発生するので、他の壁面にダンパが配置された場合よりも減衰効果を効率的に発揮することができる。
The effect of the damper pressure attenuation on the pressure wave generated from the individual
これにより、高周波駆動を行った場合でも速やかに圧力波を減衰することができ、液体吐出特性のばらつきを低減することができる。 As a result, even when high frequency driving is performed, the pressure wave can be quickly attenuated, and variations in liquid ejection characteristics can be reduced.
また、ダンパ55は、ノズル配列方向と直交する方向において、圧力発生手段側と反対側の壁面を形成していることで、ダンパ55が破損しても、圧電素子11や配線などのエレキ部品に液体が侵入することを確実に防止できる。
Further, since the
ここで、本実施形態における保持基板50のダンパ55の作成方法の一例について説明する。
Here, an example of a method for creating the
本実施形態における保持基板50の機能は、アクチュエータ基板20の強度を維持すること、開口部51によって共通液室10から個別液室6への液体供給の流路を確保すること、及び、開口部51の壁面のダンパ55よって液体吐出によって生じる圧力波を減衰させることである。
The function of the holding
そこで、例えば、流路板2の厚さ100μmに対して保持基板50の厚さを300μmとする。この厚さは、保持基板50の材料としてシリコンウェハを使用した場合、MEMS工法とフォトリソグラフィ及びエッチングによる微細加工をするために好ましい厚さが500μm以下であること、アクチュエータ基板20の強度維持のために個別液室6の形成の倍以上の厚さが好ましいことを考慮したものである。
Therefore, for example, the thickness of the holding
保持基板50の加工は、片面をフォトリソグラフィとエッチングによって凹部52を形成した後に、もう片面に再度フォトリソグラフィとエッチングによって開口部51と空洞部56を形成することで、ダンパ55を形成している。
In the processing of the holding
本実施形態では、ダンパ55の厚さ(ノズル配列方向と直交する方向の幅)を50μmとし、空洞部56の幅を50μmとした。ダンパ55は、共通液室部材70と保持基板50の接合時の位置ずれを考慮し、空洞部56の上下が接合面で塞がる大きさ、厚さとしている。
In the present embodiment, the thickness of the damper 55 (the width in the direction orthogonal to the nozzle arrangement direction) is 50 μm, and the width of the
また、図3に示すように、ダンパ55は共通液室10の長手方向(ノズル配列方向:X1−X2方向)に開口部51と平行になるように延伸させ、列内の端部に境界条件による効果の差異が出ないように開口部51より長くしている。
Further, as shown in FIG. 3, the
これによって、ダンパ55を列内に設置することができる。
Thereby, the
このダンパ55は個別液室6を形成している材料と同じシリコン材料で形成し、個別液室6で発生する短周期の圧力変動と同等の固有周期を有することで、短周期の圧力変動を吸収することができる。
The
ここで、短周期の圧力変動とは、駆動により個別液室6内の液体が振動することで固有振動周期Tcと同等周期の圧力変動が発生することを意味する。これ対して、長周期の圧力変動とは、駆動によって圧力が共通液室10のダンパから跳ね返ってくる圧力変動を意味する。
Here, the short-term pressure fluctuation means that the pressure fluctuation having the same period as the natural vibration period Tc is generated by the vibration of the liquid in the individual
また、上記のように短周期の圧力変動を吸収できるのは、ダンパ55は揺れが大きい程圧力を吸収できるが、素材が柔らかいと、短周期の圧力変動に応答しないためにダンパ機能を有さない。そこで、ダンパ55が短周期の圧力変動と同じ固有周期を有することで共振が発生する。つまり、短周期に応答しながらも、大きく揺れることでダンパ機能の効率を高められることによる。
In addition, as described above, the
次に、本発明の第2実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図4を参照して説明する。図4は図3と同様なハウジング及び共通液室部材を除いた状態での要部平面説面図である。 Next, a liquid discharge head according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a plan view of an essential part in a state in which the same housing as in FIG. 3 and the common liquid chamber member are removed.
本実施形態では、ノズル配列方向において、ノズル配列方向と直交する方向に複数のリブ57を設けて、前記第1実施形態の空洞部56を複数の領域56Aに区画している。リブ57は、保持基板50の厚み方向において、全体に設けてもよく、あるいは、一部に設けてもよい。リブ57はダンパ55に接続されている。
In the present embodiment, a plurality of
なお、全体に設けるとは、領域56Aが隣り合う領域56Aに対してリブ57により隔てられていること、一部に設けるとは、領域56Aと隣り合う領域56Aの間にリブ57が存在するが、隙間が設けられており、隙間を介して通じていることである。
Note that the provision of the entire region means that the
これにより、ダンパ55の破損を防止することができる。
Thereby, damage to the
また、リブ57は、ノズル配列方向において、個別液室6、6間に位置して、つまり、振動板3の開口部9、9の間に対応して設けている。
The
これにより、個別液室6で発生する圧力変動に対してダンパ機能を維持しつつ、ダンパ破壊を防ぐことができる。
Thereby, it is possible to prevent the damper from being destroyed while maintaining the damper function against the pressure fluctuation generated in the individual
次に、本発明の第3実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図5を参照して説明する。図5(a)は図3と同様なハウジング及び共通液室部材を除いた状態での要部平面説面図、(b)は共通液室長手方向におけるコンプライアンスの変化を説明する説明図である。 Next, a liquid ejection head according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a schematic plan view of a main part in a state in which the housing and the common liquid chamber member similar to those in FIG. 3 are removed, and FIG. 5B is an explanatory diagram for explaining a change in compliance in the longitudinal direction of the common liquid chamber. .
共通液室10のノズル配列方向の両端部に高さを低くした狭窄部10aを設けているので、共通液室10内のノズル配列方向における位置毎のコンプライアンスは不均一となっている。具体的には、図4(b)に示すように、共通液室10の端部になるほど、コンプライアンスが小さくなっている。また、供給口部71の存在に関してもコンプライアンスが不均一になる要素の1つであり、共通液室10の天面がない分、コンプライアンスは高くなっている。
Since the narrowed
つまり、共通液室10のコンプライアンスは、領域A1<A2<A3の関係にある。
That is, the compliance of the
そこで、共通液室10のノズル配列方向の位置毎のコンプライアンスとダンパ55の位置毎のコンプライアンの和が、領域A1、A2、A3でそれぞれ近づくように、ダンパ55のコンプライアンスを設定している。
Therefore, the compliance of the
具体的には、リブ57のノズル配列方向における配置を間隔L1,L2,L3(L1>L2>L3)としている。
Specifically, the arrangement of the
つまり、共通液室10のコンプライアンスが最も小さい領域A1では、リブ57の間隔を相対的に長くして(領域A1のダンパ55のノズル配列方向の幅を長くして)、ダンパ55のコンプライアンスを高くしている。一方、共通液室10のコンプライアンスが中間の領域A2では、リブ57の間隔を領域A1よりも短くして、ダンパ55のコンプライアンスを領域A1よりも小さくしている。さらに、供給口部71に対応する最もコンプライアンスの高い領域A3では、リブ57の間隔を領域A2よりも更に短くして、ダンパ55のコンプライアンスを最も小さくしている。
That is, in the region A1 where the compliance of the
このように、少なくとも3つ以上のリブがノズル配列方向の端部に向かってリブの間隔が狭くなるように設けられていることで、共通液室全体(共通液室10と開口部51を合わせた流路)のコンプライアンスを列内で均一に近づけることができる。
As described above, since at least three or more ribs are provided so that the rib interval is narrowed toward the end in the nozzle arrangement direction, the entire common liquid chamber (the
次に、本発明の第4実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図6を参照して説明する。図6は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説面図である。 Next, a liquid ejection head according to a fourth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic sectional view of the head in a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction.
本実施形態では、空洞部56は、アクチュエータ基板20側に開口する凹部とし、アクチュエータ基板20側の開口をアクチュエータ基板20で閉じている。
In the present embodiment, the
これにより、保持基板50の空洞部56付近で、共通液室部材70との接合領域を確保することができる。
Thereby, a bonding region with the common
次に、本発明の第5実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図7を参照して説明する。図7は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説面図である。 Next, a liquid ejection head according to a fifth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic sectional view of the head in a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction.
本実施形態では、空洞部56は、共通液室部材70側に開口する凹部とし、共通液室部材70側の開口を共通液室部材70で閉じている。
In this embodiment, the
次に、本発明の第6実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図8ないし図11を参照して説明する。図8は同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図、図9は同じくノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図10は図9の要部拡大断面説明図、図11は同じくノズル配列方向に沿う要部断面説明図である。 Next, a liquid ejection head according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 is an exploded perspective view of the liquid discharge head, FIG. 9 is a cross-sectional view along the direction perpendicular to the nozzle arrangement direction, FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 9, and FIG. FIG.
なお、第1実施形態の構成と重複する部分についても説明する。 In addition, the part which overlaps with the structure of 1st Embodiment is also demonstrated.
この液体吐出ヘッドは、ノズル板1と、流路板2と、壁面部材である振動板3と、圧力発生素子(圧力発生手段)である圧電素子11と、保持基板50と、FPCなどの配線部材60と、フレーム部材を兼ねる共通液室部材70とを備えている。
The liquid discharge head includes a
ノズル板1には、液体を吐出する複数のノズル4が形成されている。ここでは、ノズル4を配列したノズル列を4列配置した構成としているが、これに限るものではない。
The
流路板2は、ノズル板1及び振動板3とともに、ノズル4が通じる個別液室6、個別液室6に通じる流体抵抗部7、流体抵抗部7が通じる液導入部8を形成している。
The flow path plate 2, together with the
この液導入部8は振動板3の開口部9と保持基板50の流路となる開口部51を介して共通液室部材70で形成される共通液室10に通じている。
The
振動板3は、個別液室6の壁面の一部を形成する変形可能な振動領域30を形成している。そして、この振動板3の振動領域30の個別液室6と反対側の面には、振動領域30と一体的に圧電素子11が設けられ、振動領域30と圧電素子11によって圧電アクチュエータ構成している。
The vibration plate 3 forms a
圧電素子11は、振動領域30側から下部電極13、圧電層(圧電体)12及び上部電極14を順次積層形成して構成している。この圧電素子11上には絶縁膜21が形成されている。
The
複数の圧電素子11の共通電極となる下部電極13は、共通配線15を介して共通電極電源配線パターン121に接続されている。なお、下部電極13は、図9に示すように、ノズル配列方向ですべての圧電素子11に跨って形成される1つの電極層である。
The
また、圧電素子11の個別電極となる上部電極14は、個別配線16を介して駆動回路部である駆動IC(ドライバIC)500に接続されている。個別配線16などは絶縁膜22にて被覆されている。
Further, the
ドライバIC500は、圧電素子列の列間の領域を覆うようにアクチュエータ基板20にフリップチップボンディングなどの工法により実装されている。
The
アクチュエータ基板20に搭載されたドライバIC500は、駆動波形(駆動信号)が供給される個別電極電源配線パターン101と接続されている。
The
配線部材60に設けられた配線が、ドライバIC500と電気的に接続されており、配線部材60の他端側は装置本体側の制御部に接続される。
The wiring provided in the
そして、アクチュエータ基板20の振動板3側には、アクチュエータ基板20上の圧電素子11を覆っている保持基板50が接着剤で接合されている。
A holding
保持基板50には、共通液室10と個別液室6側を通じる流路の一部となる貫通穴である開口部51と、圧電素子11を収容する凹部52と、ドライバIC500を収容する開口部53が設けられている。開口部51は、ノズル配列方向に亘って延びるスリット状の貫通穴である。
The holding
この保持基板50は、アクチュエータ基板20と共通液室部材であるフレーム部材70との間に介在し、共通液室10の壁面の一部を形成している。
The holding
共通液室部材70は、各個別液室6に液体を供給する共通液室10を形成する。なお、共通液室10は4つのノズル列に対応してそれぞれ設けられる。また、外部からの供給口部71を介して共通液室10に所要の色の液体が供給される。
The common
共通液室部材70には、ダンパ部材90が接合されている。ダンパ部材90は、共通液室10の一部の壁面を形成する変形可能なダンパ91と、ダンパ91を補強するダンパプレート92とを有している。
A
共通液室部材70は、ノズル板1の外周部及び保持基板50と接着剤で接合され、アクチュエータ基板20及び保持基板50を収容して、このヘッドのフレームを構成している。
The common
そして、ノズル板1の周縁部及び共通液室部材70の外周面の一部を覆うノズルカバー部材45を設けている。
And the
本実施形態においても、保持基板50の開口部51の壁面をダンパ55で形成し、ダンパ55を挟んで開口部51と反対側にダンパ室となる空洞部56を設けている。
Also in this embodiment, the wall surface of the
これにより、高周波駆動を行った場合でも液体吐出特性のばらつきを低減することができる。 Thereby, even when high-frequency driving is performed, variations in liquid ejection characteristics can be reduced.
つまり、本実施形態では、ヘッドのダンパとして、共通液室10側のダンパ91と保持基板50側のダンパ55の2つを有している。ここで、ダンパ55をシリコン材料とすることで短周期の振動を低減することができ、また、ダンパ91をNiフィルム/樹脂フィルムとすることで、長周期(低周波)の振動を抑制することができるので、液体吐出特性のばらつきをより確実に低減できる。
In other words, in the present embodiment, there are two dampers for the head, the
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図12及び図13を参照して説明する。図12は同装置の要部平面説明図、図13は同装置の要部側面説明図である。 Next, an example of an apparatus for ejecting liquid according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is an explanatory plan view of a main part of the apparatus, and FIG.
この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構493によって、キャリッジ403は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構493は、ガイド部材401、主走査モータ405、タイミングベルト408等を含む。ガイド部材401は、左右の側板491A、491Bに架け渡されてキャリッジ403を移動可能に保持している。そして、主走査モータ405によって、駆動プーリ406と従動プーリ407間に架け渡したタイミングベルト408を介して、キャリッジ403は主走査方向に往復移動される。
This apparatus is a serial type apparatus, and the
このキャリッジ403には、本発明に係る液体吐出ヘッド404及びヘッドタンク441を一体にした液体吐出ユニット440を搭載している。液体吐出ユニット440の液体吐出ヘッド404は、例えば、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド404は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
A
液体吐出ヘッド404の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド404に供給するための供給機構494により、ヘッドタンク441には、液体カートリッジ450に貯留されている液体が供給される。
The liquid stored in the
供給機構494は、液体カートリッジ450を装着する充填部であるカートリッジホルダ451、チューブ456、送液ポンプを含む送液ユニット452等で構成される。液体カートリッジ450はカートリッジホルダ451に着脱可能に装着される。ヘッドタンク441には、チューブ456を介して送液ユニット452によって、液体カートリッジ450から液体が送液される。
The
この装置は、用紙410を搬送するための搬送機構495を備えている。搬送機構495は、搬送手段である搬送ベルト412、搬送ベルト412を駆動するための副走査モータ416を含む。
This apparatus includes a
搬送ベルト412は用紙410を吸着して液体吐出ヘッド404に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト412は、無端状ベルトであり、搬送ローラ413と、テンションローラ414との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。
The
そして、搬送ベルト412は、副走査モータ416によってタイミングベルト417及びタイミングプーリ418を介して搬送ローラ413が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
The
さらに、キャリッジ403の主走査方向の一方側には搬送ベルト412の側方に液体吐出ヘッド404の維持回復を行う維持回復機構420が配置されている。
Further, on one side of the
維持回復機構420は、例えば液体吐出ヘッド404のノズル面(ノズルが形成された面)をキャッピングするキャップ部材421、ノズル面を払拭するワイパ部材422などで構成されている。
The maintenance /
主走査移動機構493、供給機構494、維持回復機構420、搬送機構495は、側板491A,491B、背板491Cを含む筐体に取り付けられている。
The main
このように構成したこの装置においては、用紙410が搬送ベルト412上に給紙されて吸着され、搬送ベルト412の周回移動によって用紙410が副走査方向に搬送される。
In this apparatus configured as described above, the
そこで、キャリッジ403を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド404を駆動することにより、停止している用紙410に液体を吐出して画像を形成
する。
Therefore, the
このように、この装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。 Thus, since this apparatus includes the liquid ejection head according to the present invention, a high-quality image can be stably formed.
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図14を参照して説明する。図14は同ユニットの要部平面説明図である。 Next, another example of the liquid discharge unit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is an explanatory plan view of the main part of the unit.
この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板491A、491B及び背板491Cで構成される筐体部分と、主走査移動機構493と、キャリッジ403と、液体吐出ヘッド404で構成されている。
The liquid discharge unit includes a casing portion composed of
なお、この液体吐出ユニットの例えば側板491Bに、前述した維持回復機構420、及び供給機構494の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。
Note that a liquid discharge unit in which at least one of the above-described maintenance and
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図15を参照して説明する。図15は同ユニットの正面説明図である。 Next, still another example of the liquid discharge unit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is an explanatory front view of the unit.
この液体吐出ユニットは、流路部品444が取付けられた液体吐出ヘッド404と、流路部品444に接続されたチューブ456で構成されている。
This liquid discharge unit includes a
なお、流路部品444はカバー442の内部に配置されている。流路部品444に代えてヘッドタンク441を含むこともできる。また、流路部品444の上部には液体吐出ヘッド404と電気的接続を行うコネクタ443が設けられている。
The
本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が30mPa・s以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、DNA、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、3次元造形用材料液等の用途で用いることができる。 In the present application, the liquid to be ejected is not particularly limited as long as it has a viscosity and surface tension that can be ejected from the head, and the viscosity becomes 30 mPa · s or less at room temperature, normal pressure, or by heating and cooling. It is preferable. More specifically, solvents such as water and organic solvents, colorants such as dyes and pigments, functional materials such as polymerizable compounds, resins, and surfactants, and biocompatible materials such as DNA, amino acids, proteins, and calcium. , Edible materials such as natural pigments, solutions, suspensions, emulsions, and the like. These include, for example, inkjet inks, surface treatment liquids, components of electronic devices and light emitting devices, and formation of electronic circuit resist patterns It can be used in applications such as liquids for use, three-dimensional modeling material liquids, and the like.
液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ(積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子)、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。 As energy generation sources for discharging liquid, piezoelectric actuators (laminated piezoelectric elements and thin film piezoelectric elements), thermal actuators using electrothermal transducers such as heating resistors, electrostatic actuators consisting of a diaphragm and counter electrode are used. To be included.
「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。 The “liquid ejection unit” is a unit in which functional parts and mechanisms are integrated with a liquid ejection head, and includes an assembly of parts related to liquid ejection. For example, the “liquid discharge unit” includes a combination of at least one of a head tank, a carriage, a supply mechanism, a maintenance / recovery mechanism, and a main scanning movement mechanism with a liquid discharge head.
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。 Here, the term “integrated” refers to, for example, a liquid discharge head, a functional component, and a mechanism that are fixed to each other by fastening, adhesion, engagement, etc., and one that is held movably with respect to the other. Including. Further, the liquid discharge head, the functional component, and the mechanism may be configured to be detachable from each other.
例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。 For example, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head and a head tank are integrated. Also, there are some in which the liquid discharge head and the head tank are integrated by being connected to each other by a tube or the like. Here, a unit including a filter may be added between the head tank and the liquid discharge head of these liquid discharge units.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。 In addition, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head and a carriage are integrated.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。 In addition, there is a liquid discharge unit in which the liquid discharge head and the scanning movement mechanism are integrated by holding the liquid discharge head movably on a guide member that constitutes a part of the scanning movement mechanism. In some cases, a liquid discharge head, a carriage, and a main scanning movement mechanism are integrated.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。 Also, there is a liquid discharge unit in which a cap member that is a part of the maintenance / recovery mechanism is fixed to a carriage to which the liquid discharge head is attached, and the liquid discharge head, the carriage, and the maintenance / recovery mechanism are integrated. .
また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。 In addition, there is a liquid discharge unit in which a tube is connected to a liquid discharge head to which a head tank or a flow path component is attached, and the liquid discharge head and a supply mechanism are integrated. The liquid from the liquid storage source is supplied to the liquid discharge head via this tube.
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。 The main scanning movement mechanism includes a guide member alone. The supply mechanism includes a single tube and a single loading unit.
「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を 気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。 The “apparatus for ejecting liquid” includes an apparatus that includes a liquid ejection head or a liquid ejection unit and that ejects liquid by driving the liquid ejection head. The apparatus for ejecting a liquid includes not only an apparatus capable of ejecting a liquid to an object to which the liquid can adhere, but also an apparatus for ejecting the liquid into the air or liquid.
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。 This “apparatus for discharging liquid” may include means for feeding, transporting, and discharging a liquid to which liquid can adhere, as well as a pre-processing apparatus and a post-processing apparatus.
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物(三次元造形物)を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置(三次元造形装置)がある。 For example, as a “liquid ejecting device”, an image forming device that forms an image on paper by ejecting ink, a powder is formed in layers to form a three-dimensional model (three-dimensional model) There is a three-dimensional modeling apparatus (three-dimensional modeling apparatus) that discharges a modeling liquid onto the powder layer.
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。 Further, the “apparatus for ejecting liquid” is not limited to an apparatus in which significant images such as characters and figures are visualized by the ejected liquid. For example, what forms a pattern etc. which does not have a meaning in itself, and what forms a three-dimensional image are also included.
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層(粉末層)、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。 The above-mentioned “applicable liquid” means that the liquid can be attached at least temporarily and adheres and adheres, or adheres and penetrates. Specific examples include recording media such as paper, recording paper, recording paper, film, and cloth, electronic parts such as electronic substrates and piezoelectric elements, powder layers (powder layers), organ models, and test cells. Yes, unless specifically limited, includes everything that the liquid adheres to.
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。 The material of the above-mentioned “material to which liquid can adhere” is not limited as long as liquid such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics can be adhered even temporarily.
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。 In addition, the “device for ejecting liquid” includes a device in which the liquid ejection head and the device to which the liquid can adhere move relatively, but is not limited thereto. Specific examples include a serial type apparatus that moves the liquid discharge head, a line type apparatus that does not move the liquid discharge head, and the like.
また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。 In addition, as the “device for ejecting liquid”, other than the above, a treatment liquid coating apparatus that ejects a treatment liquid onto a sheet in order to apply the treatment liquid to the surface of the sheet for the purpose of modifying the surface of the sheet, There is an injection granulation apparatus that granulates raw material fine particles by spraying a composition liquid in which raw materials are dispersed in a solution through a nozzle.
なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。 Note that the terms “image formation”, “recording”, “printing”, “printing”, “printing”, “modeling” and the like in the terms of the present application are all synonymous.
1 ノズル板
2 流路板
3 振動板
4 ノズル
6 個別液室
11 圧電素子
20 アクチュエータ基板
50 保持基板
51 開口部(貫通穴)
55 ダンパ
56 空洞部(ダンパ室)
57 リブ
70 共通液室部材
403 キャリッジ
404 液体吐出ヘッド
430 液体吐出ユニット
DESCRIPTION OF
55
57
Claims (9)
前記ノズルが通じる複数の個別液室を形成し、前記個別液室の液体を加圧する圧力発生手段を含むアクチュエータ基板と、
前記複数の個別液室に通じる共通液室を形成する共通液室部材と、
前記アクチュエータ基板と前記共通液室部材との間に配置され、前記圧力発生手段を覆い、前記共通液室から前記個別液室への流路となる貫通穴を有する保持基板と、を備え、
前記保持基板の貫通穴の壁面の一部は、復元可能に変形可能なダンパであり、
前記ダンパを挟んで前記貫通穴と反対側には前記保持基板に形成されている空洞部が設けられている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 A nozzle plate formed with a plurality of nozzles for discharging liquid;
An actuator substrate including pressure generating means for forming a plurality of individual liquid chambers that communicate with the nozzle and pressurizing the liquid in the individual liquid chambers;
A common liquid chamber member that forms a common liquid chamber that communicates with the plurality of individual liquid chambers;
A holding substrate that is disposed between the actuator substrate and the common liquid chamber member, covers the pressure generating means, and has a through hole serving as a flow path from the common liquid chamber to the individual liquid chamber;
A part of the wall surface of the through hole of the holding substrate is a damper that can be reversibly deformed,
A liquid discharge head, wherein a cavity formed in the holding substrate is provided on the opposite side of the through hole with the damper interposed therebetween.
ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid ejection head according to claim 1, wherein the damper forms a wall surface opposite to the pressure generating unit side in a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッド。 3. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the cavity is closed by the actuator substrate and the common liquid chamber member in a thickness direction of the holding substrate.
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。 4. The liquid ejection head according to claim 1, wherein, in a nozzle arrangement direction, a length of the region in which the hollow portion is disposed is equal to or longer than a length of the region in which the through hole is disposed. .
前記リブは前記ダンパと接続されている
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。 In the nozzle arrangement direction, a rib that divides the cavity into a plurality of regions is provided,
The liquid discharge head according to claim 1, wherein the rib is connected to the damper.
ことを特徴とする請求項5に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid ejection head according to claim 5, wherein at least three or more ribs are provided at intervals that become narrower toward an end portion in a nozzle arrangement direction.
ことを特徴とする請求項7に記載の液体吐出ユニット。 A head tank for storing liquid to be supplied to the liquid discharge head, a carriage on which the liquid discharge head is mounted, a supply mechanism for supplying liquid to the liquid discharge head, a maintenance / recovery mechanism for maintaining and recovering the liquid discharge head, and the liquid The liquid discharge unit according to claim 7, wherein at least one of a main scanning movement mechanism that moves the discharge head in a main scanning direction and the liquid discharge head are integrated.
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