JP2007030379A - Liquid jet head unit and liquid jet apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッドを具備する液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置に関し、特にインク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を介して圧電素子を設けて、圧電素子の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録ヘッドユニット及びインクジェット式記録装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting head unit and a liquid ejecting apparatus that include a liquid ejecting head that ejects liquid, and in particular, a part of a pressure generation chamber that communicates with a nozzle opening that ejects ink droplets is configured by a vibration plate. The present invention relates to an ink jet recording head unit and an ink jet recording apparatus including an ink jet recording head in which a piezoelectric element is provided via a plate and ink droplets are ejected by displacement of the piezoelectric element.
インクジェット式プリンタやプロッタ等のインクジェット式記録装置は、インクカートリッジやインクタンク等のインク貯留部に貯留されたインクを、インク滴として吐出可能なインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録ヘッドユニット(以下、ヘッドユニットと言う)を有する。 An ink jet recording apparatus, such as an ink jet printer or a plotter, includes an ink jet recording head unit (hereinafter referred to as an ink jet recording head unit) that can eject ink stored in an ink storage section such as an ink cartridge or an ink tank as ink droplets. The head unit).
このようなヘッドユニットは、インクジェット式記録ヘッドと、インクジェット式記録ヘッドの液体供給口側に固定されたヘッドケースとを具備する。インクジェット式記録ヘッドは、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成されたシリコン単結晶基板からなる流路形成基板と、流路形成基板の圧力発生室に相対向する領域に振動板を介して設けられた圧電素子と、流路形成基板の圧電素子側に接合された保護基板と、保護基板に設けられたコンプライアンス基板とで構成され、ヘッドケースはコンプライアンス基板に固定されている(例えば、特許文献1参照)。 Such a head unit includes an ink jet recording head and a head case fixed to the liquid supply port side of the ink jet recording head. The ink jet recording head is provided with a flow path forming substrate composed of a silicon single crystal substrate in which a pressure generation chamber communicating with a nozzle opening is formed, and a region opposite to the pressure generation chamber of the flow path formation substrate via a vibration plate. A piezoelectric substrate, a protective substrate bonded to the piezoelectric element side of the flow path forming substrate, and a compliance substrate provided on the protective substrate, and the head case is fixed to the compliance substrate (for example, Patent Documents) 1).
しかしながら、このようなヘッドユニットでは、インクジェット式記録ヘッドを構成する流路形成基板がシリコン単結晶基板からなり、ノズルプレートがステンレス鋼などからなるため、温度変化によって線膨張係数の違いから反りが生じてしまう。このとき、インクジェット式記録ヘッドが、ヘッドケースに固定されていると反りの応力が緩和されず、流路形成基板や振動板などに割れやクラックなどが生じてしまうという問題がある。 However, in such a head unit, since the flow path forming substrate constituting the ink jet recording head is made of a silicon single crystal substrate and the nozzle plate is made of stainless steel or the like, warping occurs due to a difference in linear expansion coefficient due to temperature change. End up. At this time, when the ink jet recording head is fixed to the head case, the warping stress is not relieved, and there is a problem that cracks or cracks occur in the flow path forming substrate or the vibration plate.
なお、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドだけではなく、勿論、インク以外の液滴を吐出する他の液体噴射ヘッドにおいても、同様に存在する。 Such a problem exists not only in an ink jet recording head that ejects ink, but also in other liquid ejecting heads that eject droplets other than ink.
本発明はこのような事情に鑑み、液体噴射ヘッドを構成する流路形成基板や振動板のわれやクラックを防止して信頼性を向上した液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置を提供することを課題とする。 In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a liquid ejecting head unit and a liquid ejecting apparatus that have improved reliability by preventing cracks and cracks in a flow path forming substrate and a diaphragm constituting the liquid ejecting head. And
上記課題を解決する本発明の第1の態様は、液滴を噴射する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドの液体供給口側に固定されるヘッドケースとを具備し、前記液体噴射ヘッドと前記ヘッドケースとが、前記液体噴射ヘッドの反りを変形により許容する応力緩和部材を介して固定されていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第1の態様では、液体噴射ヘッドとヘッドケースとを応力緩和部材を介して固定することによって、応力緩和部材が変形することによって、液体噴射ヘッドの熱による反りを許容して、液体噴射ヘッドの各部材に割れやクラック等が生じるのを防止することができる。
A first aspect of the present invention that solves the above-described problem includes a liquid ejecting head that ejects liquid droplets, and a head case that is fixed to a liquid supply port side of the liquid ejecting head. A head case is fixed to the liquid jet head unit through a stress relaxation member that allows warpage of the liquid jet head by deformation.
In the first aspect, the liquid ejecting head and the head case are fixed via the stress relaxation member, and the warp due to heat of the liquid ejecting head is allowed by the deformation of the stress relaxing member. It is possible to prevent cracks, cracks and the like from occurring in each member.
本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記応力緩和部材が、前記液体噴射ヘッド及び前記ヘッドケースのそれぞれに接着される固定部と、該固定部の間に当該固定部の接着面とは直交する方向が面方向となるように設けられた平板状の支持部とで構成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第2の態様では、応力緩和部材を変形し易い形状として、液体噴射ヘッドの反りを許容することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the stress relaxation member is bonded to each of the liquid ejecting head and the head case, and the fixed portion is bonded between the fixed portions. The liquid ejecting head unit includes a flat plate-like support portion provided so that a direction orthogonal to the surface is a surface direction.
In the second aspect, the warp of the liquid ejecting head can be allowed as the shape of the stress relaxation member being easily deformable.
本発明の第3の態様は、第2の態様において、前記応力緩和部の断面形状が、コ字形状であることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第3の態様では、応力緩和部材の断面をコ字形状とすることで、変形し易くすることができる。
According to a third aspect of the present invention, in the liquid jet head unit according to the second aspect, the cross-sectional shape of the stress relaxation portion is a U-shape.
In the third aspect, the stress relaxation member can be easily deformed by forming a U-shaped cross section.
本発明の第4の態様は、第3の態様において、前記応力緩和部材が、コ字形状の開口が前記液体噴射ヘッドの外周側を向くように配置されていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第4の態様では、応力緩和部材を液体噴射ヘッドの外周側が広がる方向に変形し易くすることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the stress relaxation member is disposed such that the U-shaped opening faces the outer peripheral side of the liquid ejecting head. In the unit.
In the fourth aspect, the stress relaxation member can be easily deformed in the direction in which the outer peripheral side of the liquid jet head expands.
本発明の第5の態様は、第2の態様において、前記応力緩和部材の断面形状が、H字形状であることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第5の態様では、応力緩和部材の断面をH字形状とすることで、変形し易くすることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the liquid jet head unit according to the second aspect, the cross-sectional shape of the stress relaxation member is an H shape.
In the fifth aspect, the stress relaxation member can be easily deformed by forming an H-shaped cross section.
本発明の第6の態様は、第2の態様において、前記応力緩和部材の断面形状が、ロ字形状であることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第6の態様では、応力緩和部材の断面をロ字形状とすることで、変形し易くすることができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the liquid jet head unit according to the second aspect, a cross-sectional shape of the stress relaxation member is a square shape.
In the sixth aspect, the stress relaxation member can be easily deformed by forming the cross section of the stress relaxation member in a square shape.
本発明の第7の態様は、第1〜6の何れかの態様において、前記液体噴射ヘッドが、液滴を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられた圧電素子と、前記流路形成基板の圧電素子側に接合されて各圧力発生室に液体を供給するリザーバの一部を構成するリザーバ部が厚さ方向に貫通して設けられた保護基板と、前記リザーバ部の開口を封止する可撓性を有する可撓部が設けられたコンプライアンス基板とで構成され、且つ前記応力緩和部材が、前記コンプライアンス基板と前記ヘッドケースとの間に設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第7の態様では、応力緩和部材をコンプライアンス基板とヘッドケースとの間に設けることで、液体噴射ヘッドの熱による反りを変形することで許容することができる。
A seventh aspect of the present invention is the flow path forming substrate according to any one of the first to sixth aspects, wherein the liquid ejecting head is provided with a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid droplets. A piezoelectric element provided on the side through a vibration plate, and a reservoir portion that is bonded to the piezoelectric element side of the flow path forming substrate and forms a part of a reservoir that supplies liquid to each pressure generating chamber in the thickness direction A protective substrate provided therethrough and a compliance substrate provided with a flexible portion having flexibility to seal the opening of the reservoir portion, and the stress relaxation member includes the compliance substrate and the compliance substrate. The liquid ejecting head unit is provided between the head case and the liquid ejecting head unit.
In the seventh aspect, by providing the stress relaxation member between the compliance substrate and the head case, the warp due to heat of the liquid ejecting head can be allowed to be deformed.
本発明の第8の態様は、第7の態様において、前記コンプライアンス基板が、前記リザーバ部の開口を封止するシート部材からなると共に、前記応力緩和部材が、前記可撓部の周囲に亘って設けられ、前記可撓部が可撓可能な空間を画成していることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第8の態様では、応力緩和部材によって、可撓部を可撓可能とすると共に、部品点数を減らしてコストを低減することができる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the compliance substrate includes a sheet member that seals the opening of the reservoir portion, and the stress relaxation member extends around the flexible portion. The liquid ejecting head unit is provided, wherein the flexible portion defines a flexible space.
In the eighth aspect, the stress relaxation member can make the flexible portion flexible and reduce the number of components to reduce the cost.
本発明の第9の態様は、第7又は8の態様において、前記流路形成基板がシリコン単結晶基板からなると共に、前記コンプライアンス基板がステンレス鋼からなり、且つ前記ヘッドケースがステンレス鋼からなることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第9の態様では、流路形成基板とヘッドケースとの線膨張係数の違いにより、熱による反りを応力緩和部材で減少させることができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the seventh or eighth aspect, the flow path forming substrate is made of a silicon single crystal substrate, the compliance substrate is made of stainless steel, and the head case is made of stainless steel. The liquid ejecting head unit is characterized in that.
In the ninth aspect, the warp due to heat can be reduced by the stress relaxation member due to the difference in the linear expansion coefficient between the flow path forming substrate and the head case.
本発明の第10の態様は、第7〜9の何れかの態様において、前記流路形成基板には、前記リザーバの一部を構成すると共に前記圧力発生室の一端部に連通する連通部が設けられており、且つ前記応力緩和部が前記圧力発生室の前記連通部側の端部に相対向する領域に設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる第10の態様では、液体噴射ヘッドの反りにより破壊され易い領域に応力緩和部材を設けることで、液体噴射ヘッドの反りによる応力を応力緩和部材によって緩和させることができ、液体噴射ヘッドの割れやクラック等の破壊を防止することができる。
According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the seventh to ninth aspects, the flow path forming substrate includes a communication portion that constitutes a part of the reservoir and communicates with one end portion of the pressure generation chamber. The liquid ejecting head unit is provided, and the stress relaxation portion is provided in a region facing the end portion of the pressure generating chamber on the side of the communication portion.
In the tenth aspect, by providing the stress relaxation member in the region that is easily broken by the warp of the liquid ejecting head, the stress due to the warp of the liquid ejecting head can be relieved by the stress relaxing member. Breakage such as cracks can be prevented.
本発明の第11の態様は、第1〜10の何れかの態様の液体噴射ヘッドユニットを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる第11の態様では、信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。
An eleventh aspect of the present invention is a liquid ejecting apparatus comprising the liquid ejecting head unit according to any one of the first to tenth aspects.
In the eleventh aspect, a liquid ejecting apparatus with improved reliability can be realized.
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係るインクジェット式記録ヘッドユニットを示す分解斜視図であり、図2は、インクジェット式録ヘッドユニットの組立斜視図であり、図3は、その要部断面図である。図1に示すように、インクジェット式記録ヘッドユニット200(以下、ヘッドユニット200と言う)を構成する保持部材であるカートリッジケース210は、インク供給手段であるインクカートリッジ(図示なし)がそれぞれ装着されるカートリッジ装着部211を有する。例えば、本実施形態では、インクカートリッジは、ブラック及び3色のカラーインクが充填された別体で構成され、カートリッジケース210には、各色のインクカートリッジがそれぞれ装着される。また、カートリッジケース210の底面には、図3に示すように、一端が各カートリッジ装着部211に開口し、他端が後述するヘッドケース側に開口する複数のインク連通路212が設けられている。さらに、カートリッジ装着部211のインク連通路212の開口部分には、インクカートリッジのインク供給口に挿入されるインク供給針213が、インク内の気泡や異物を除去するためにインク連通路212内に形成されたフィルタ(図示なし)を介して固定されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
1 is an exploded perspective view showing an ink jet recording head unit according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is an assembled perspective view of the ink jet recording head unit, and FIG. It is. As shown in FIG. 1, an ink cartridge (not shown), which is an ink supply means, is mounted on each
また、このようなカートリッジケース210の底面側には、複数の圧電素子300を有すると共に、カートリッジケース210とは反対側の端面に圧電素子300の駆動によってノズル開口21からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッド220が固定されるヘッドケース230を有する。本実施形態では、インクカートリッジの各色のインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド220がインク色毎に対応して複数設けられ、ヘッドケース230も各インクジェット式記録ヘッド220に対応してそれぞれ独立して複数設けられている。
In addition, an ink jet type that has a plurality of
ここで、カートリッジケース210に搭載される本実施形態のインクジェット式記録ヘッド220及びヘッドケース230について説明する。図4は、インクジェット式記録ヘッド及びヘッドケースの分解斜視図であり、図5は、インクジェット式記録ヘッド及びヘッドケースの断面図である。図4及び図5に示すように、インクジェット式記録ヘッド220を構成する流路形成基板10は、本実施形態では、シリコン単結晶基板からなり、その一方面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる弾性膜50が形成されている。この流路形成基板10には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力発生室12が、幅方向に並設された列が2列形成されている。また、各列の圧力発生室12の長手方向外側には、後述する保護基板30に設けられるリザーバ部31と連通し、各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ100を構成する連通部13が形成されている。また、連通部13は、インク供給路14を介して各圧力発生室12の長手方向一端部とそれぞれ連通されている。
Here, the ink
また、流路形成基板10の開口面側には、各圧力発生室12のインク供給路14とは反対側で連通するノズル開口21が穿設されたノズルプレート20が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。すなわち、本実施形態では、1つのインクジェット式記録ヘッドにノズル開口21の並設されたノズル列21Aが2列設けられている。なお、ノズルプレート20は、厚さが例えば、0.01〜1mmで、線膨張係数が300℃以下で、例えば2.5〜4.5[10-6/℃]あるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。
Further, a
また、ノズルプレート20のインク滴吐出面側には、撥水膜(図示なし)が設けられている。撥水膜としては、例えば、フッ素系高分子を含む金属膜やシロキサン等をプラズマ重合したプラズマ重合膜などを挙げることができる。なお、本実施形態では、ステンレス鋼からなるノズルプレート20にフッ素樹脂を共析メッキすることで撥水膜を形成した。
A water repellent film (not shown) is provided on the ink droplet ejection surface side of the
一方、流路形成基板10の開口面とは反対側には、弾性膜50上に、金属からなる下電極膜と、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等からなる圧電体層と、金属からなる上電極膜とを順次積層することで形成された圧電素子300が形成されている。このような圧電素子300が形成された流路形成基板10上には、リザーバ100の少なくとも一部を構成するリザーバ部31を有する保護基板30が接合されている。このリザーバ部31は、本実施形態では、保護基板30を厚さ方向に貫通して圧力発生室12の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板10の連通部13と連通されて各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ100を構成している。
On the other hand, on the side opposite to the opening surface of the flow
また、保護基板30の圧電素子300に対向する領域には、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部32が設けられている。圧電素子保持部32は、圧電素子300を封止してもよく、また封止しないようにしてもよい。このような保護基板30としては、ガラス、セラミック、金属、プラスチック等を挙げることができるが、流路形成基板10の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板10と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
A piezoelectric
さらに、保護基板30上には、各圧電素子300を駆動するための駆動IC110が設けられている。この駆動IC110の各端子は、図示しないボンディングワイヤ等を介して各圧電素子300の個別電極から引き出された引き出し配線と接続されている。そして、駆動IC110の各端子には、図1に示すような、フレキシブルプリントケーブル(FPC)等の外部配線111を介して外部と接続され、外部から外部配線111を介して印刷信号等の各種信号を受け取るようになっている。
Furthermore, a
また、保護基板30上には、コンプライアンス基板40が接合されている。コンプライアンス基板40は、ポリイミド(PI)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルサルホン(PES)、フッ素含有樹脂又は塩素含有樹脂からなる樹脂フィルム等のフィルム部材からなる。また、コンプライアンス基板40のリザーバ100に対向する領域には、リザーバ100にインクを供給するためのインク導入口44が厚さ方向に貫通することで形成されている。また、コンプライアンス基板40のリザーバ100に対向する領域のインク導入口44以外の領域は、リザーバ100の開口を封止した可撓部43となっており、この可撓部43が可撓することにより、リザーバ100内にコンプライアンスを与えている。
A
このように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド220は、ノズルプレート20、流路形成基板10、保護基板30及びコンプライアンス基板40の4つの基板で構成されている。そして、このようなインクジェット式記録ヘッド220のコンプライアンス基板40上には、応力緩和部材250を介してヘッドケース230が固定されている。
As described above, the ink
ヘッドケース230には、インク導入口44に連通すると共にカートリッジケース210のインク連通路212に連通して、カートリッジケース210からのインクをインク導入口44に供給するインク供給連通路231が設けられている。また、ヘッドケース230には、保護基板30上に設けられた駆動IC110に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動IC保持部233が設けられており、外部配線111は、駆動IC保持部233を挿通して駆動IC110と接続されている。
The
応力緩和部材250は、インクジェット式記録ヘッド220とヘッドケース230との間に設けられて、両者を固定すると共に変形可能なものである。
The
このような応力緩和部材250は、インクジェット式記録ヘッド220とヘッドケース230との間に接着剤を介して設けられて、インクジェット式記録ヘッド220の熱による反りを変形することにより許容して、インクジェット式記録ヘッド220の反りによる応力集中を緩和させて、インクジェット式記録ヘッド220の流路形成基板10や振動板などの割れやクラック等の破壊を防止するものである。
Such a
すなわち、インクジェット式記録ヘッド220は、ステンレス鋼(SUS)からなるノズルプレート20とシリコン単結晶基板からなる流路形成基板10とは線膨張係数が違うため、熱により反りが生じてしまう。このため、インクジェット式記録ヘッド220をヘッドケース230に直接固定したり、変形しない部材を介して固定すると、インクジェット式記録ヘッド220の熱による反りが、ヘッドケース230によって阻害されて、インクジェット式記録ヘッド220の反りの応力が集中し、インクジェット式記録ヘッド220を構成する流路形成基板10や振動板などに割れやクラックなどの破壊が発生してしまう。したがって、インクジェット式記録ヘッド220とヘッドケース230とを変形可能な応力緩和部材250を介して固定することで、インクジェット式記録ヘッド220の熱による反りを変形することにより許容して、インクジェット式記録ヘッド220の流路形成基板10や振動板などの割れやクラック等の破壊を防止することができる。
In other words, the
ここで、本実施形態の応力緩和部材250について詳細に説明する。本実施形態の応力緩和部材250は、断面がコ字形状を有する。このように本実施形態の応力緩和部材250は、断面をコ字形状とすることで変形可能となっている。
Here, the
詳しくは、応力緩和部材250は、図6に示すように、インクジェット式記録ヘッド220及びヘッドケース230に接着剤を介して接着される板状の固定部251と、一対の固定部251の一端部に連続して設けられた板状の支持部252とを具備し、支持部252の面方向が固定部251の接着面とは直交する方向となるように屈曲して設けられている。このような応力緩和部材250は、図6(a)に示すように、固定部251と支持部252との角部が屈曲することで変形可能となっている。
Specifically, as shown in FIG. 6, the
また、応力緩和部材250は、コ字形状の開口が、インクジェット式記録ヘッド220の外周側に開口するように配置するのが好ましい。これは、インクジェット式記録ヘッド220が、低温時にノズル開口21側の面の中央部が凹となるように反ってしまうため、応力緩和部材250が、ノズル列21Aの両端部側ではインクジェット式記録ヘッド220の外周側がインクジェット式記録ヘッド220とヘッドケース230との間が広がるように変形し、図6(b)に示すように、応力緩和部材250がノズル列21Aの中央部では、インクジェット式記録ヘッド220とヘッドケース230との間が狭まるように変形し易くして、インクジェット式記録ヘッド220の破壊を防止するためである。
The
さらに、応力緩和部材250は、少なくともノズル開口21の並設方向に亘って設けられていればよく、ノズル開口21の並設方向で連続して設けられていても、断続して設けられていてもよい。また、応力緩和部材250は、圧力発生室12の連通部13に連通する端部に相対向する領域に設けられているのが好ましい。これは、インクジェット式記録ヘッド220が熱により反った際に、圧力発生室12の連通部に連通する端部に相対向する領域に応力が集中し易く流路形成基板10や振動板の破壊やクラックが生じる可能性が高いからである。すなわち、応力緩和部材250を圧力発生室12の連通部13に連通する領域に設けることによって、特に流路形成基板10や振動板の剛性の弱い領域の破壊を防止することができる。
Furthermore, the
本実施形態では、応力緩和部材250を可撓部43の周囲に亘って設けることで、コンプライアンス基板40とヘッドケース230との間に、可撓部43の可撓変形を可能とする空間を画成するようにした。また、応力緩和部材250を可撓部43の周囲に亘って設けることで、コンプライアンス基板40の可撓部43が保護基板30から剥がれるのを防止することができると共に、インクのリークを防止することができる。なお、応力緩和部材250には、コンプライアンス基板40のインク導入口44と連通するインク導入口44が設けられている。
In the present embodiment, by providing the
なお、応力緩和部材250の材料としては、特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼などを挙げることができる。また、応力緩和部材250の厚さは、本実施形態では、100μm程度である。さらに、応力緩和部材250とインクジェット式記録ヘッド220及びヘッドケース230との接合は、特に限定されず、例えば、熱硬化性のエポキシ系接着剤や、紫外線硬化型の接着剤による接着などが挙げられる。
In addition, although it does not specifically limit as a material of the
また、本実施形態では、応力緩和部材250として、断面がコ字形状の部材を用いるようにしたが、応力緩和部材250の形状は特にこれに限定されるものではない。例えば、図7に示すように、応力緩和部材250として、断面形状がH字形状の部材を用いてもよく、また、図8に示すように、応力緩和部材250として、断面形状がロ字形状の部材を用いるようにしてもよい。何れにしても、図6〜図8に示すように、低温時のインクジェット式記録ヘッド220の反りを応力緩和部材250が変形することにより許容して、インクジェット式記録ヘッド220の反りによる応力を緩和して、インクジェット式記録ヘッド220の破壊を防止することができる。なお、図8に示すように、断面がロ字形状の応力緩和部材250を用いた場合には、ノズル列21Aの両端部側では、応力緩和部材250が変形し難いものの、ノズル列21Aの中央部で応力緩和部材250が収縮する方向に変形して、インクジェット式記録ヘッド220の反りを変形により許容して、インクジェット式記録ヘッド220の破壊を防止することができる。
In this embodiment, a member having a U-shaped cross section is used as the
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッド220は、インクカートリッジからのインクをインク連通路212及びインク供給連通路231を介してインク導入口44から取り込み、リザーバ100からノズル開口21に至るまで内部をインクで満たした後、駆動IC110からの記録信号に従い、圧力発生室12に対応するそれぞれの圧電素子300に電圧を印加し、弾性膜50及び圧電素子300をたわみ変形させることにより、各圧力発生室12内の圧力が高まりノズル開口21からインク滴が吐出する。
Such an ink
このようなインクジェット式記録ヘッド220を構成する各部材及びヘッドケース230には、組立時に各部材を位置決めするためのピンが挿入されるピン挿入孔234が角部の2箇所に設けられている。そして、ピン挿入孔234にピンを挿入して各部材の相対的な位置決めを行いながら部材同士を接合することで、インクジェット式記録ヘッド220及びヘッドケース230が一体的に形成される。
Each member constituting the ink
なお、上述したインクジェット式記録ヘッド220は、1枚のシリコンウェハ上に多数のチップを同時に形成し、ノズルプレート20及びコンプライアンス基板40を接着して一体化し、その後、図4に示すような1つのチップサイズの流路形成基板10毎に分割することによってインクジェット式記録ヘッド220となる。
The above-described ink
このようなインクジェット式記録ヘッド220及びヘッドケース230は、上述したカートリッジケース210にノズル列21Aの並び方向に所定の間隔で4つ固定されている。すなわち、本実施形態のヘッドユニット200には、ノズル列21Aが8列設けられていることになる。このように複数のインクジェット式記録ヘッド220を用いて並設されたノズル開口21からなるノズル列21Aの多列化を図ることで、1つのインクジェット式記録ヘッド220にノズル列21Aを多列形成するのに比べて歩留まりの低下を防止することができる。また、ノズル列21Aの多列化を図るために複数のインクジェット式記録ヘッド220を用いることで、1枚のシリコンウェハから形成できるインクジェット式記録ヘッド220の取り数を増大させることができ、シリコンウェハの無駄な領域を減少させて製造コストを低減することができる。
Four such ink jet recording heads 220 and
また、カートリッジケース210にヘッドケース230を介して保持された4つのインクジェット式記録ヘッド220は、図1及び図2に示すように、箱形状を有するカバーヘッド240によって覆われている。
Further, the four ink jet recording heads 220 held by the
カバーヘッド240は、ノズル開口21を露出する露出開口部241と、露出開口部241を画成する接合部242とを具備する。
The
接合部242は、本実施形態では、複数のインクジェット式記録ヘッド220に亘ってインク滴吐出面の外周に沿って設けられた枠部243と、隣接するインクジェット式記録ヘッド220の間に延設されて露出開口部241を分割する梁部244とで構成されている。また、接合部242の枠部243は、インクジェット式記録ヘッド220の製造時に各部材を位置決めするピン挿入孔234を塞ぐように形成されている。また、カバーヘッド240には、インクジェット式記録ヘッド220のインク滴吐出面の側面側に、インク滴吐出面の外周縁部に亘って屈曲するように延設された側壁部245が設けられている。
In the present embodiment, the joining
このようなカバーヘッド240としては、例えば、ステンレス鋼などの金属材料が挙げられ、金属板をプレス加工により形成してもよく、成形により形成するようにしてもよい。
As such a
また、接合部242には、カバーヘッド240を他部材に位置決め固定するための固定孔247が設けられたフランジ部246が設けられている。このフランジ部246は、側壁部245から液滴吐出面の面方向と同一方向に突出するように屈曲して設けられている。本実施形態では、カバーヘッド240は、図2及び図3に示すように、インクジェット式記録ヘッド220及びヘッドケース230を保持した保持部材であるカートリッジケース210に固定されている。詳しくは、図2及び図3に示すように、カートリッジケース210には、インク滴吐出面側に突出して、カバーヘッド240の固定孔247に挿入される突起部215が設けられており、この突起部215をカバーヘッド240の固定孔247に挿入すると共に、突起部215の先端部を加熱してかしめることで、カートリッジケース210にカバーヘッド240が固定されている。このようなカートリッジケース210に設けられた突起部215を、フランジ部246の固定孔247よりも小径の外径とすることで、カバーヘッド240をインク滴吐出面の面方向に位置決めしてカートリッジケース210に固定することができる。
Further, the
このようなヘッドユニット200は、インクジェット式記録装置に搭載される。図9は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図9に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニット200は、インク供給手段を構成するカートリッジ1A及び1Bが着脱可能に設けられ、このヘッドユニット200を搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付けられたキャリッジ軸5に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット1A及び1Bは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
Such a
そして、駆動モータ6の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリッジ3に伝達されることで、ヘッドユニット200を搭載したキャリッジ3はキャリッジ軸5に沿って移動される。一方、装置本体4にはキャリッジ軸5に沿ってプラテン8が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートSがプラテン8上を搬送されるようになっている。
Then, the driving force of the driving motor 6 is transmitted to the
(他の実施形態)
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態1では、コンプライアンス基板40として、フィルム部材を用いて、応力緩和部材250によって、可撓部43の可撓可能な空間を画成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、コンプライアンス基板として、ステンレス鋼等からなる板状部材を用いて、可撓部となる一部の厚さを薄くするようにしてもよい。このような場合であっても、コンプライアンス基板とヘッドケース230との間に応力緩和部材250を設けることによって、インクジェット式記録ヘッド220の熱による反りを許容して、インクジェット式記録ヘッド220の破壊を防止することができる。
(Other embodiments)
As mentioned above, although each embodiment of the present invention was described, the present invention is not limited to what was mentioned above. For example, in the first embodiment described above, a film member is used as the
また、上述した実施形態1では、応力緩和部材250を所定形状とすることで、応力緩和部材を変形し易くして、インクジェット式記録ヘッド220の熱による反りを許容させるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、応力緩和部材として、断面が四角柱形状を有する樹脂材料やゴム材料などを用いるようにしてもよい。何れにしても、インクジェット式記録ヘッド220の熱による反りを変形することにより許容して、インクジェット式記録ヘッド220の応力集中による破壊を防止することができる。
In the first embodiment described above, the
さらに、上述した実施形態1では、撓み振動型のインクジェット式記録ヘッド220を例示したが、これに限定されず、例えば、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型のインクジェット式記録ヘッドや発熱素子等の発熱で発生するバブルによってインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド等、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニットに応用することができることは言うまでもない。
Furthermore, in the above-described first embodiment, the flexural vibration type ink
なお、液体噴射ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニット及びインクジェット式記録装置を一例として説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッドを有する液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置全般を対象としたものである。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレー、FED(面発光ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を挙げることができる。 The head unit and the ink jet recording apparatus having an ink jet recording head that discharges ink as the liquid ejecting head have been described as an example. However, the present invention broadly includes a liquid ejecting head unit having a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus in general. It is intended. Examples of the liquid ejecting head include a recording head used in an image recording apparatus such as a printer, a color material ejecting head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an organic EL display, and an electrode formation such as an FED (surface emitting display). Electrode material ejecting heads used in manufacturing, bioorganic matter ejecting heads used in biochip production, and the like.
3 キャリッジ、10 流路形成基板、12 圧力発生室、100 リザーバ、200 ヘッドユニット、210 カートリッジケース、220 インクジェット式記録ヘッド、230 ヘッドケース、240 カバーヘッド、241 露出開口部、242 接合部、245 側壁部、246 フランジ部、247 固定孔、250 応力緩和部材、300 圧電素子
3 Carriage, 10 Flow path forming substrate, 12 Pressure generating chamber, 100 Reservoir, 200 Head unit, 210 Cartridge case, 220 Inkjet recording head, 230 Head case, 240 Cover head, 241 Exposed opening, 242 Joint, 245 Side wall Part, 246 flange part, 247 fixing hole, 250 stress relaxation member, 300 piezoelectric element
Claims (11)
A liquid ejecting apparatus comprising the liquid ejecting head unit according to claim 1.
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