JP2007076264A - Liquid discharging head, its manufacturing method and imaging device - Google Patents

Liquid discharging head, its manufacturing method and imaging device Download PDF

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JP2007076264A JP2005269345A JP2005269345A JP2007076264A JP 2007076264 A JP2007076264 A JP 2007076264A JP 2005269345 A JP2005269345 A JP 2005269345A JP 2005269345 A JP2005269345 A JP 2005269345A JP 2007076264 A JP2007076264 A JP 2007076264A
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Inventor
Hirosuke Hayashi
啓輔 林
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Ricoh Co Ltd
株式会社リコー
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid discharging head which can be formed in a long size at a low cost. <P>SOLUTION: Pressurizing liquid chambers 6 which each have a flow passage base 1, an oscillating plate 2 and a nozzle plate 3, with a communicating nozzle 5, are formed, and a laminated piezoelectric elements 12a is joined with the oscillating plate 2 per each pressurizing liquid chamber 6. In addition, a plurality of laminated piezoelectric element members 12, each having a plurality of the piezoelectric elements 12a, are juxtaposed on a base member 13, in the longitudinal direction of each laminated piezoelectric element member 12. Further, a dividing groove 30 is formed in a joint between the laminated piezoelectric element members 12. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to a liquid discharge head, a method for manufacturing a liquid discharge head, and an image forming apparatus.
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、プリンタ/ファクシミリ/複写機の複合機などの各種画像形成装置において、記録液を吐出する液体吐出ヘッドを搭載し、被記録媒体に画像を形成する液体吐出装置を備えたものが知られている。なお、液体吐出装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体(記録媒体、転写紙、用紙などとも称され、これらは材質にかかわらず、同義語として使用する。)に液体を吐出して記録を行う装置を意味し、また、「記録」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を被記録媒体に付与することをも意味し、画像形成、印写、印字、印刷も同義語で使用する。   In various image forming apparatuses such as printers, facsimiles, copiers, plotters, printer / facsimile / copier multifunction machines, etc., a liquid ejecting apparatus that mounts a liquid ejecting head for ejecting recording liquid and forms an image on a recording medium is provided. What you have is known. The liquid discharge device is also called a recording medium (recording medium, transfer paper, paper, etc.) such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, etc., regardless of the material. Is used as a synonym.) Means a device that records by ejecting liquid, and “recording” only applies an image having a meaning such as a character or a figure to a recording medium It also means that an image having no meaning such as a pattern is given to the recording medium, and image formation, printing, printing, and printing are also used synonymously.
液体吐出ヘッドとしての例えばインクジェットヘッドとしては、液室内の液体であるインクを加圧する圧力を発生するための圧力発生手段として圧電体、特に圧電層と内部電極を交互に積層した積層型圧電素子を用いて、積層型圧電素子のd33又はd31方向の変位で液室の壁面を形成する弾性変形可能な振動板を変形させ、液室内容積/圧力を変化させて液滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のものが知られている。   For example, as an ink jet head as a liquid discharge head, a piezoelectric body, in particular, a laminated piezoelectric element in which piezoelectric layers and internal electrodes are alternately stacked is used as a pressure generating means for generating pressure for pressurizing ink that is liquid in a liquid chamber. Using the so-called piezo-type, in which an elastically deformable diaphragm that forms the wall surface of the liquid chamber is deformed by the displacement in the d33 or d31 direction of the multilayer piezoelectric element, and the volume / pressure in the liquid chamber is changed to discharge droplets. Things are known.
このような積層型圧電素子を用いたインクジェットヘッドとしては、例えば、特許文献1に記載されているように、圧電層と内部電極とを交互に積層し、両端面に個別側外部電極及び共通側外部電極を形成した積層型圧電素子(駆動素子ブロック)に、一部を残して溝加工を施すことによって複数の駆動部(駆動チャンネル)と両端の非駆動部とを形成し、積層型圧電素子のd31方向の変位を用いて液室内液体を加圧する圧力を与えるとともに、この積層型圧電素子の共通電極を駆動部の並び方向両端の非駆動部から取出すようにしたものがある。
特開平8−142325号公報
As an inkjet head using such a laminated piezoelectric element, for example, as described in Patent Document 1, piezoelectric layers and internal electrodes are alternately laminated, and individual external electrodes and common sides are formed on both end faces. A plurality of driving parts (driving channels) and non-driving parts at both ends are formed by forming a groove in the laminated piezoelectric element (driving element block) on which external electrodes are formed, leaving a part of the laminated piezoelectric element. A pressure for pressurizing the liquid in the liquid chamber is applied using the displacement in the d31 direction, and the common electrode of the laminated piezoelectric element is taken out from the non-driving portions at both ends of the driving portion in the arrangement direction.
JP-A-8-142325
また、積層型圧電素子のd33方向の変位を用いているものとしては、ベース上に接合した圧電素子に溝加工することによってノズルが連通する各液室に対応する圧電素子を形成したものもある。   Another example of using a displacement in the d33 direction of a laminated piezoelectric element is that a piezoelectric element corresponding to each liquid chamber with which a nozzle communicates is formed by grooving a piezoelectric element bonded on a base. .
さらに、ライン型インクジェットヘッドとして、特許文献2に記載されているようにヘッドを複数つなぎ合わせて長尺ヘッドを構成するものがある。
特開2000−351217号公報
Furthermore, as a line-type ink jet head, there is one that forms a long head by connecting a plurality of heads as described in Patent Document 2.
JP 2000-351217 A
また、特許文献3に記載されているように、複数のアクチュエータ列を配列したものもある。
WO01/062499
In addition, as described in Patent Document 3, there are some in which a plurality of actuator rows are arranged.
WO01 / 062499
近年、画像形成装置としてのインクジェット記録装置には高速印字が求められている。そのためには、インク吐出周波数を高くする、ノズル数を多くするといった手段があるが、インク吐出周波数を高くすると、それに伴いキャリッジを高速で動かさなければならず、強力なモータを精度よく制御する、高周波で安定してインク吐出をおこなうといった課題をクリヤーしなければならない。   In recent years, high-speed printing is required for an ink jet recording apparatus as an image forming apparatus. For that purpose, there are means such as increasing the ink discharge frequency and increasing the number of nozzles, but if the ink discharge frequency is increased, the carriage must be moved at a high speed accordingly, and a powerful motor is controlled accurately. The problem of stable ink discharge at high frequencies must be cleared.
そこで、ヘッドを長くしてノズル数を増やすラインヘッド化が検討される。しかしながら、特許文献1に記載のヘッド構成でヘッド全体を長くするには、各部品を長くする必要がある。特にPZTに代表される圧電素子は非常に細長い部品であるので、さらに長くすることは、圧電素子の製造工程上あるいはハンドリングの面で非常に困難なものとなるという課題がある。   Therefore, it is considered to make a line head that lengthens the head and increases the number of nozzles. However, in order to lengthen the entire head with the head configuration described in Patent Document 1, it is necessary to lengthen each component. In particular, since the piezoelectric element represented by PZT is a very long and narrow part, there is a problem that it is very difficult to make it longer in the manufacturing process of the piezoelectric element or in terms of handling.
また、ヘッドの長尺化、ライン化を実現するために、特許文献2に記載のようにヘッドを複数つなぐと、長尺(ライン)ヘッドのサイズが大型化してしまいキャリッジにかかる負荷が大きくなり、更に、それに伴って装置自体のサイズの大型化は避けられないという課題がある。   In addition, if a plurality of heads are connected as described in Patent Document 2 in order to realize a long head and a line, the size of the long (line) head increases and the load on the carriage increases. In addition, the size of the device itself is inevitably increased accordingly.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、低コストで長尺化が可能な液体吐出ヘッド、この液体吐出ヘッドを製造するための製造方法、この液体吐出ヘッドを備える画像形成装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a liquid discharge head that can be elongated at low cost, a manufacturing method for manufacturing the liquid discharge head, and an image forming apparatus including the liquid discharge head. The purpose is to provide.
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、複数の圧電素子が溝加工で形成された複数の圧電素子部材が、複数の圧電素子の並び方向に沿って一つのベース部材に直線上に複数配置され、複数の圧電素子部材間に溝が形成されている構成とした。   In order to solve the above problems, in the liquid discharge head according to the present invention, a plurality of piezoelectric element members in which a plurality of piezoelectric elements are formed by grooving are combined into one base member along the direction in which the plurality of piezoelectric elements are arranged. A plurality of lines are arranged on a straight line, and grooves are formed between the plurality of piezoelectric element members.
ここで、複数の圧電素子部材の列が複数列であることが好ましい。また、複数の圧電素子部材間には隙間がない構成とすることができる。あるいは、複数の圧電素子部材間には隙間がある構成とすることができる。この場合、複数の圧電素子部材間の隙間には別部材があることが好ましく、この別部材は圧電素子部材と同時に溝加工が可能な部材であることが好ましく、別部材はセラミックで形成されていることが好ましい。   Here, it is preferable that the plurality of rows of the piezoelectric element members are a plurality of rows. Moreover, it can be set as the structure without a clearance gap between several piezoelectric element members. Or it can be set as the structure which has a clearance gap between several piezoelectric element members. In this case, it is preferable that there is another member in the gap between the plurality of piezoelectric element members, and this separate member is preferably a member that can be grooved simultaneously with the piezoelectric element member, and the separate member is formed of ceramic. Preferably it is.
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法法は、本発明に係る液体吐出ヘッドを製造する製造方法であって、複数列共用可能な位置決め用部材に複数列分の圧電素子部材の各一端面を突き当て、複数列の圧電素子部材の他端面位置を揃えて各列に複数の圧電素子部材を並べた後、溝加工を複数列分同時に行なう構成とした。   A method for manufacturing a liquid discharge head according to the present invention is a method for manufacturing a liquid discharge head according to the present invention, wherein each end surface of a plurality of rows of piezoelectric element members is disposed on a positioning member that can be used in multiple rows. After abutting and aligning the other end face positions of the plurality of rows of piezoelectric element members and arranging the plurality of piezoelectric element members in each row, the grooves are processed simultaneously for the plurality of rows.
ここで、位置決め用部材も圧電素子部材と同時に溝の一部として加工することが好ましい。   Here, the positioning member is preferably processed as a part of the groove simultaneously with the piezoelectric element member.
本発明に係る画像形成装置は、記録液の液滴を吐出する記録ヘッドを本発明に係る液体吐出ヘッドで構成したものである。   In the image forming apparatus according to the present invention, a recording head for ejecting droplets of a recording liquid is constituted by the liquid ejection head according to the present invention.
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、複数の圧電素子が溝加工で形成された複数の圧電素子部材が、複数の圧電素子の並び方向に沿って一つのベース部材に直線上に複数配置され、複数の圧電素子部材間に溝が形成されている構成としたので、個々の圧電素子の倒れや欠けを防止して低コストでヘッドの長尺化を図ることができ、コンパクトな長尺ヘッドを得ることができる。   According to the liquid ejection head of the present invention, a plurality of piezoelectric element members in which a plurality of piezoelectric elements are formed by grooving are arranged on a single base member in a straight line along the arrangement direction of the plurality of piezoelectric elements. Since a groove is formed between a plurality of piezoelectric element members, the head can be lengthened at a low cost by preventing the individual piezoelectric elements from falling or chipping, and a compact long head. Can be obtained.
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、複数列共用可能な位置決め用部材に複数列分の圧電素子部材の各一端面を突き当て、複数列の圧電素子部材の他端面位置を揃えて各列に複数の圧電素子部材を並べた後、溝加工を複数列分同時に行なう構成としたので、複数列の圧電素子部材の位置合わせが容易になり、組立て精度が向上する。   According to the method of manufacturing a liquid discharge head according to the present invention, each end surface of a plurality of rows of piezoelectric element members is abutted against a positioning member that can be used in a plurality of rows, and the other end surface positions of the plurality of rows of piezoelectric element members are aligned. Then, after arranging a plurality of piezoelectric element members in each row, the groove processing is performed simultaneously for the plurality of rows, so that the alignment of the plurality of rows of piezoelectric element members is facilitated, and the assembly accuracy is improved.
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので高速で記録を行うことができる。   The image forming apparatus according to the present invention includes the liquid discharge head according to the present invention, so that recording can be performed at high speed.
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としてのインクジェットヘッドについて図1及び図2を参照して説明する。なお、図1は同ヘッドの分解斜視説明図、図2は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. An ink jet head as a liquid discharge head according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is an exploded perspective view of the head, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the head along the longitudinal direction of the liquid chamber.
このインクジェットヘッドは、SUS基板で形成した流路基板(液室基板)1と、この流路基板1の下面に接合した振動板2と、流路基板1の上面に接合したノズル板3とを有し、これらによってインク滴を吐出するノズル5が連通する加圧液室6、加圧液室6に液体であるインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部7を形成している。   This inkjet head includes a flow path substrate (liquid chamber substrate) 1 formed of a SUS substrate, a vibration plate 2 bonded to the lower surface of the flow path substrate 1, and a nozzle plate 3 bonded to the upper surface of the flow path substrate 1. Thus, a pressure liquid chamber 6 that communicates with a nozzle 5 that ejects ink droplets and a fluid resistance portion 7 that also serves as a supply path for supplying ink as liquid to the pressure liquid chamber 6 are formed.
ここで、流路基板1は、SUS基板を酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜きなどの機械加工することで、各加圧液室6、流体抵抗部7、開口をそれぞれ形成している。   Here, the flow path substrate 1 forms each pressurizing liquid chamber 6, the fluid resistance portion 7, and the opening by etching or punching the SUS substrate using an acidic etchant.
振動板2は、例えばニッケルの金属プレートから形成したものであるが、この他、樹脂部材或いは樹脂部材と金属部材の積層部材などで形成することもできる。   The diaphragm 2 is formed of, for example, a nickel metal plate, but may be formed of a resin member or a laminated member of a resin member and a metal member.
ノズル板3は、各加圧液室6に対応して直径10〜30μmのノズル5を形成し、流路基板1に接着剤接合している。このノズル板3としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、ポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。また、ノズル面(吐出方向の表面:吐出面)には、インクとの撥水性を確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜を形成している。   The nozzle plate 3 forms a nozzle 5 having a diameter of 10 to 30 μm corresponding to each pressurized liquid chamber 6 and is bonded to the flow path substrate 1 with an adhesive. As this nozzle plate 3, what consists of metals, such as stainless steel and nickel, resin, such as a polyimide resin film, silicon | silicone, and those combinations can be used. Further, a water repellent film is formed on the nozzle surface (surface in the ejection direction: ejection surface) by a known method such as a plating film or a water repellent coating in order to ensure water repellency with ink.
そして、振動板2の面外側(加圧液室6と反対面側)に各加圧液室6に対応して圧力発生手段としての積層型圧電素子12aをそれぞれ接合している。これらの振動板2と積層型圧電素子12aによって可動部分である振動板2を変形させる圧電型アクチュエータを構成している。   Then, laminated piezoelectric elements 12a as pressure generating means are respectively bonded to the outer surface of the diaphragm 2 (on the side opposite to the pressurized liquid chamber 6) corresponding to each pressurized liquid chamber 6. These diaphragm 2 and laminated piezoelectric element 12a constitute a piezoelectric actuator that deforms diaphragm 2, which is a movable part.
このヘッドでは、これら複数の圧電素子12a(1つを個別圧電素子12aともいう。)を溝加工(スリット加工)によって分断することなく形成した複数(ここでは2個の例で示す)の圧電素子部材12を、圧電素子12aの並び方向(圧電素子部材12の長手方向)に沿って配置している。この場合、複数の圧電素子部材12を振動板2との接合面との反対側の面をベース部材(基台)13上に接着剤で接合して固定した後、溝加工によって溝30を形成することで複数の圧電素子12aを形成する。また、圧電素子部材12の一端面には各圧電素子12aに駆動波形を与えるためのFPCケーブル14を接続している。   In this head, a plurality of piezoelectric elements (here, two examples are shown) formed without dividing the plurality of piezoelectric elements 12a (one is also referred to as individual piezoelectric element 12a) by groove processing (slit processing). The members 12 are arranged along the direction in which the piezoelectric elements 12a are arranged (the longitudinal direction of the piezoelectric element members 12). In this case, after a plurality of piezoelectric element members 12 are bonded and fixed to the base member (base) 13 with an adhesive on the surface opposite to the bonding surface with the diaphragm 2, the grooves 30 are formed by groove processing. Thus, a plurality of piezoelectric elements 12a are formed. Further, an FPC cable 14 for giving a driving waveform to each piezoelectric element 12a is connected to one end face of the piezoelectric element member 12.
なお、圧電素子12aの圧電方向としてd33方向の変位を用いて加圧液室6内インクを加圧する構成とすることも、圧電素子12aの圧電方向としてd31方向の変位を用いて加圧液室6内インクを加圧する構成とすることもできる。本実施形態ではd33方向の変位を用いた構成をとっている。   It should be noted that the ink in the pressurized liquid chamber 6 may be pressurized using the displacement in the d33 direction as the piezoelectric direction of the piezoelectric element 12a, or the pressurized liquid chamber using the displacement in the d31 direction as the piezoelectric direction of the piezoelectric element 12a. It is also possible to employ a configuration in which the ink in the six is pressurized. In the present embodiment, a configuration using displacement in the d33 direction is adopted.
ベース部材13は金属材料で形成することが好ましい。ベース部材13の材質(材料)が金属であれば、圧電素子12a(圧電素子部材12)の自己発熱による蓄熱を防止することができる。圧電素子部材12とベース部材13は接着剤により接着接合しているが、チャンネル数が増えると、圧電素子12aの自己発熱により100℃近くまで温度が上昇し、接合強度が著しく低下することになる。また、自己発熱によりヘッド内部の温度上昇が発生し、インク温度が上昇するが、インクの温度が上昇すると、インク粘度が低下し、噴射特性に大きな影響を与える。したがって、ベース部材13を金属材料で形成して圧電素子12aの自己発熱による蓄熱を防止することで、これらの接合強度の低下、インク粘度の低下による噴射特性の劣化を防止することができる   The base member 13 is preferably formed of a metal material. When the material (material) of the base member 13 is a metal, heat storage due to self-heating of the piezoelectric element 12a (piezoelectric element member 12) can be prevented. The piezoelectric element member 12 and the base member 13 are bonded and bonded by an adhesive. However, when the number of channels increases, the temperature rises to near 100 ° C. due to self-heating of the piezoelectric element 12a, and the bonding strength decreases significantly. . Further, due to self-heating, the temperature inside the head increases, and the ink temperature rises. However, when the ink temperature rises, the ink viscosity decreases, and the ejection characteristics are greatly affected. Therefore, by forming the base member 13 from a metal material and preventing heat storage due to self-heating of the piezoelectric element 12a, it is possible to prevent deterioration in jetting characteristics due to a decrease in bonding strength and a decrease in ink viscosity.
さらに、ベース部材13の線膨張係数が大きいと、高温または低温でベース部材13と圧電素子部材12の接合界面で接着剤の剥離が発生することがある。すなわち、従前は圧電素子の全長が長くなかったため、環境変動による温度差で圧電素子とベース部材13が剥離するという問題はほとんどなかったが、300dpiで約400ノズル程度を有する全体で30〜40mm以上の長さの圧電素子を用いることでこの問題が顕在化するようになった。   Furthermore, when the linear expansion coefficient of the base member 13 is large, the adhesive may be peeled off at the bonding interface between the base member 13 and the piezoelectric element member 12 at a high temperature or a low temperature. That is, since the total length of the piezoelectric element was not long in the past, there was almost no problem that the piezoelectric element and the base member 13 were peeled off due to a temperature difference due to environmental fluctuations. This problem has become apparent by using a piezoelectric element having a length of.
したがって、ベース部材13の材料としては線膨張係数が10E−6/℃以下の材質を用いることが好ましく、この線膨張係数の範囲にすることにより、環境変動による温度差で、圧電素子部材との接合界面が剥離することを防止できる。特に、圧電素子部材12に接着接合される部品の線膨張係数を全て10E−6/℃以下にすると、接合界面の剥離に対し、非常に効果的であることが確認された。   Therefore, it is preferable to use a material having a linear expansion coefficient of 10E-6 / ° C. or less as the material of the base member 13. By setting the linear expansion coefficient within the range, the temperature difference between the piezoelectric element member and the piezoelectric element member can be reduced. The bonding interface can be prevented from peeling off. In particular, it was confirmed that when all the linear expansion coefficients of the parts bonded and bonded to the piezoelectric element member 12 are 10E-6 / ° C. or less, it is very effective for peeling of the bonding interface.
また、FPCケーブル14には各チャンネル(各加圧液室6に対応する)を駆動する駆動波形(電気信号)を印加するためのドライバIC16を複数搭載している。このように、FPCケーブル14に複数のドライバIC16を搭載することにより、各ドライバIC16毎に電気信号を設定することができ、圧電素子12aの各駆動チャンネルの変位特性のばらつきを容易に補正することができるようになる。   The FPC cable 14 includes a plurality of driver ICs 16 for applying drive waveforms (electric signals) for driving each channel (corresponding to each pressurized liquid chamber 6). As described above, by mounting a plurality of driver ICs 16 on the FPC cable 14, it is possible to set an electric signal for each driver IC 16 and easily correct variations in displacement characteristics of each drive channel of the piezoelectric element 12a. Will be able to.
さらに、振動板2の周囲にはフレーム部材17を接着剤で接合している。そして、このフレーム部材17には、ドライバIC16と少なくともベース部材13を挟んで反対側に配置されるように、加圧液室6に外部からインクを供給するための共通液室18を形成している。この共通液室18は、振動板2の貫通穴8を介して流体抵抗部7及び加圧液室6に連通している。   Further, a frame member 17 is joined around the diaphragm 2 with an adhesive. The frame member 17 is provided with a common liquid chamber 18 for supplying ink from the outside to the pressurized liquid chamber 6 so as to be disposed on the opposite side across the driver IC 16 and at least the base member 13. Yes. The common liquid chamber 18 communicates with the fluid resistance portion 7 and the pressurized liquid chamber 6 through the through hole 8 of the diaphragm 2.
次に、積層型圧電素子部材12の詳細について図3ないし図7をも参照して説明する。なお、図3は前記ヘッドの積層型圧電素子部材部分の液室短手方向に沿う説明図、図4は図3のA−A線に沿う断面説明図、図5は図3のB−B線に沿う断面説明図、図6は積層型圧電素子部材12の内部電極パターンの平面説明図である。   Next, details of the multilayer piezoelectric element member 12 will be described with reference to FIGS. 3 is an explanatory diagram along the transverse direction of the liquid chamber of the laminated piezoelectric element member portion of the head, FIG. 4 is an explanatory sectional view along the AA line in FIG. 3, and FIG. 5 is a BB diagram in FIG. FIG. 6 is an explanatory plan view of the internal electrode pattern of the multilayer piezoelectric element member 12.
1つの積層型圧電素子部材12は、圧電層(圧電材料層)21と図6(a)、(b)に示すようなパターン形状を有する内部電極22A及び内部電極22Bとを交互に積層し、両端面に共通側外部電極23と個別側外部電極24とを設けた状態で、スリット加工(溝加工)を施して溝30を入れることにより、複数の圧電素子12aを形成している。この場合、駆動波形を与える圧電素子12aは駆動部25を、端部の圧電素子12aは非駆動部26を構成することになる。   One stacked piezoelectric element member 12 is formed by alternately stacking piezoelectric layers (piezoelectric material layers) 21 and internal electrodes 22A and 22B having a pattern shape as shown in FIGS. 6A and 6B. A plurality of piezoelectric elements 12a are formed by slitting (grooving) and inserting grooves 30 with the common-side external electrodes 23 and the individual-side external electrodes 24 provided on both end faces. In this case, the piezoelectric element 12a giving the driving waveform constitutes the driving unit 25, and the piezoelectric element 12a at the end constitutes the non-driving unit 26.
また、複数の積層型圧電素子部材12は、ベース部材13上に、つなぎ部分に、溝30の溝幅(例えばダイシングなどで形成する0.03mm幅)と同じだけ隙間31をあけて配置し、ダイニングソーなどによって、所定のピッチで溝30を加工して、個々の圧電素子12aに分割する。このように、複数の積層型圧電素子部材12のつなぎ部分に溝30と同じ隙間31を位置させることによって、複数の個別圧電素子12aはつなぎ目のないように配列された構成とすることができる。   Further, the plurality of laminated piezoelectric element members 12 are arranged on the base member 13 with gaps 31 as much as the groove widths of the grooves 30 (for example, 0.03 mm width formed by dicing or the like) at the connecting portions, The grooves 30 are processed at a predetermined pitch by a dining saw or the like, and divided into individual piezoelectric elements 12a. As described above, by positioning the same gap 31 as the groove 30 at the connecting portion of the plurality of stacked piezoelectric element members 12, the plurality of individual piezoelectric elements 12a can be arranged so as not to be connected.
この場合、溝加工では、積層型圧電素子部材12に対してベース部材13までスリット(溝)30を入れずに、底部に深さ方向の高さDの架橋部27を残して加工している。これにより、1つの圧電素子部材12は複数の圧電素子12aを一体的に有する部材となる。また、積層型圧電素子部材12の個別側外部電極24側には駆動部25の並び方向に沿う切り欠き部28を形成している。   In this case, in the groove machining, the slits (grooves) 30 are not formed up to the base member 13 with respect to the multilayer piezoelectric element member 12, and the bridge portion 27 having a height D in the depth direction is left at the bottom. . Accordingly, one piezoelectric element member 12 is a member integrally including a plurality of piezoelectric elements 12a. In addition, a cutout portion 28 is formed on the individual side external electrode 24 side of the multilayer piezoelectric element member 12 along the direction in which the drive portions 25 are arranged.
したがって、各駆動部25の内部電極22Aは、共通側外部電極23に接続され、この共通側外部電極23は架橋部27によって分割されていないので、各駆動部25の内部電極22Aは共通側外部電極23を介して両端の非駆動部26の内部電極22Aと接続され、更に、非駆動部26の内部電極22Aは、図5に示すように個別側外部電極24側端面に引き出されているので、この個別側外部電極24側の端面にFPCケーブル14を接続することによって、積層型圧電素子部材12の一端面で共通電極と個別電極とを取り出すことができる。   Therefore, the internal electrode 22A of each drive unit 25 is connected to the common-side external electrode 23, and the common-side external electrode 23 is not divided by the bridging portion 27. Since it is connected to the internal electrodes 22A of the non-driving portion 26 at both ends via the electrodes 23, and further, the internal electrodes 22A of the non-driving portion 26 are drawn out to the end surface on the individual side external electrode 24 side as shown in FIG. By connecting the FPC cable 14 to the end face on the individual side external electrode 24 side, the common electrode and the individual electrode can be taken out at one end face of the laminated piezoelectric element member 12.
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、積層型圧電素子部材12の駆動部25(圧電素子12a)に対して選択的に20〜50Vの駆動パルス電圧を印加することによって、パルス電圧が印加された駆動部25が積層方向に伸びて振動板2をノズル5方向に変形させ、加圧液室6の容積/体積変化によって加圧液室6内のインクが加圧され、ノズル5からインク滴が吐出(噴射)される。   In the ink jet head configured as described above, a pulse voltage is applied by selectively applying a drive pulse voltage of 20 to 50 V to the drive unit 25 (piezoelectric element 12a) of the multilayer piezoelectric element member 12. The drive unit 25 extends in the stacking direction to deform the diaphragm 2 in the direction of the nozzle 5, the ink in the pressurized liquid chamber 6 is pressurized by the volume / volume change of the pressurized liquid chamber 6, and ink droplets are ejected from the nozzle 5. It is discharged (injected).
そして、インク滴の吐出に伴って加圧液室6内の液圧力が低下し、このときのインク流れの慣性によって加圧液室6内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、積層型圧電素子12への電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板2が元の位置に戻って加圧液室6が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。このとき、インク供給路18から共通液室8、流体抵抗部であるインク供給路7を経て加圧液室6内にインクが充填される。そこで、ノズル5のインクメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次のインク滴吐出のために積層型圧電素子12にパルス電圧を印加しインク滴を吐出させる。   As the ink droplets are ejected, the liquid pressure in the pressurized liquid chamber 6 decreases, and a slight negative pressure is generated in the pressurized liquid chamber 6 due to the inertia of the ink flow at this time. Under this state, when the voltage application to the laminated piezoelectric element 12 is turned off, the diaphragm 2 returns to the original position and the pressurized liquid chamber 6 becomes the original shape. Will occur. At this time, ink is filled into the pressurized liquid chamber 6 from the ink supply path 18 through the common liquid chamber 8 and the ink supply path 7 which is a fluid resistance portion. Therefore, after the vibration of the ink meniscus surface of the nozzle 5 is attenuated and stabilized, a pulse voltage is applied to the multilayer piezoelectric element 12 to discharge the ink droplet for the next ink droplet discharge.
なお、ここでは、押し打ちで液滴を吐出させる方式で説明しているが、引き打ちや、引き−押し打ちで液滴を吐出させる方式とすることもでき、これらは駆動波形によって設定することができる。   Here, the method of ejecting droplets by pushing is described, but a method of ejecting droplets by drawing or drawing-pushing can also be used, and these are set by the driving waveform. Can do.
このように、このインクジェットヘッドでは、一つのベース部材13上に、ベース長手方向に、複数の圧電素子12a(駆動部25)を溝加工で形成する3つの積層型圧電素子部材12を、2列並べて配置している。これにより、低コストでヘッドの長尺化によるノズル数の増加を図ることができ、コンパクトな長尺ヘッドを得ることができる。   As described above, in this ink jet head, two stacked piezoelectric element members 12 in which a plurality of piezoelectric elements 12a (drive unit 25) are formed by groove processing on one base member 13 in the longitudinal direction of the base are arranged in two rows. They are arranged side by side. Thereby, the number of nozzles can be increased by increasing the length of the head at low cost, and a compact long head can be obtained.
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第2実施形態について図7及び図8を参照して説明する。なお、図7は同実施形態の圧電素子分割前の状態を示す斜視説明図、図8は圧電素子分割後のつなぎ目部分の拡大説明図である。
この実施形態では、ベース部材13上に3個の圧電素子部材12を、2列、それぞれ隙間なく配置した後、圧電素子12、12の各つなぎ目(接続部)部分に圧電素子12aを形成するための分割溝30を形成したものである。
Next, a second embodiment of the liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a perspective explanatory view showing a state before the piezoelectric element division according to the embodiment, and FIG. 8 is an enlarged explanatory view of a joint portion after the piezoelectric element division.
In this embodiment, the three piezoelectric element members 12 are arranged on the base member 13 in two rows without gaps, and then the piezoelectric elements 12a are formed at the joints (connection portions) of the piezoelectric elements 12 and 12. The dividing groove 30 is formed.
このように、複数の圧電素子部材を隙間なく固定した後分割することにより、高精度な位置合わせが不要となり組立性に優れる。また、隙間がないことによって、分割溝の中心がつなぎ目の中心から多少ずれたとしても許容できる。   As described above, the plurality of piezoelectric element members are fixed without gaps and then divided, so that high-precision positioning is not required and the assemblability is excellent. Moreover, even if the center of the dividing groove is slightly deviated from the center of the joint due to the absence of the gap, it is acceptable.
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第3実施形態について図9及び図10を参照して説明する。なお、図9は同実施形態の圧電素子分割前の状態を示す斜視説明図、図10は圧電素子分割後のつなぎ目部分の拡大説明図である。
この実施形態では、ベース部材13上に3個の圧電素子部材12を、それぞれ分割溝30の溝幅W1よりも狭い幅W2の隙間31を空けて、2列、配置した後、圧電素子12、12の各つなぎ目(接続部)部分に圧電素子12aを形成するための分割溝30を形成したものである。
Next, a third embodiment of the liquid ejection head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 9 is a perspective explanatory view showing a state before the piezoelectric element division according to the embodiment, and FIG. 10 is an enlarged explanatory view of a joint portion after the piezoelectric element division.
In this embodiment, after arranging three piezoelectric element members 12 on the base member 13 in two rows with gaps 31 having a width W2 narrower than the groove width W1 of the dividing grooves 30, respectively, the piezoelectric elements 12, Divided grooves 30 for forming the piezoelectric elements 12a are formed at the respective twelve joints (connection portions).
このように、複数の圧電素子部材を、隙間を空けて配置固定した後分割することにより、仮に圧電素子部材の外形寸法にばらつきがある場合でも隙間幅を調整することにより、つなぎ目の位置調整が可能となり、特につなぎ目が2つ以上ある場合(3個以上の圧電素子部材を並べる場合)は有効である。   In this way, by dividing the plurality of piezoelectric element members after arranging and fixing them with a gap, even if there is a variation in the outer dimensions of the piezoelectric element members, the gap width can be adjusted to adjust the position of the joint. This is particularly effective when there are two or more joints (when three or more piezoelectric element members are arranged).
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第4実施形態について図11を参照して説明する。なお、図11は圧電素子分割後のつなぎ目部分の拡大説明図である。
この実施形態では、複数の圧電素子部材12を並べるときに、別部材である隙間形成部材41をつなぎ目に介在させて並べた例である。この隙間形成部材41の幅は分割溝30の幅W1より狭く、また、高さは、分割しない架橋部27の高さDよりも低くしている。
Next, a fourth embodiment of the liquid ejection head according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is an enlarged explanatory view of a joint portion after the piezoelectric element is divided.
In this embodiment, when arranging a plurality of piezoelectric element members 12, a gap forming member 41, which is a separate member, is arranged with a joint interposed. The width of the gap forming member 41 is narrower than the width W1 of the dividing groove 30, and the height is lower than the height D of the bridging portion 27 that is not divided.
このように、別部材である隙間形成部材41を設けることによって、圧電素子部材12のつなぎ目(接続部)の寸法精度が容易に確保できる。また、隙間形成部材41が擬似的に隙間のない状態を作り出し、つなぎ目のチャンネル特性の劣化を低減する効果が得られる。 Thus, by providing the gap forming member 41 which is a separate member, the dimensional accuracy of the joint (connecting portion) of the piezoelectric element member 12 can be easily ensured. In addition, the gap forming member 41 can create a state where there is no gap in a pseudo manner, and an effect of reducing deterioration in channel characteristics of the joint can be obtained.
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第5実施形態について図12を参照して説明する。なお、図12は圧電素子分割後のつなぎ目部分の拡大説明図である。
この実施形態では、複数の圧電素子部材12を並べるときに、別部材である隙間形成部材42をつなぎ目に介在させて並べた例である。この隙間形成部材42は、溝加工できる材質の部材、例えばセラミックで形成している。また、隙間形成部材42の幅は分割溝30の幅W1より狭く、また、高さは、分割しない架橋部27の高さDよりも高くし、分割溝30を形成するときに除去している。
Next, a fifth embodiment of the liquid ejection head according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is an enlarged explanatory view of a joint portion after the piezoelectric element is divided.
In this embodiment, when the plurality of piezoelectric element members 12 are arranged, a gap forming member 42 which is a separate member is arranged with the joint interposed. The gap forming member 42 is formed of a material that can be grooved, for example, ceramic. Further, the width of the gap forming member 42 is narrower than the width W1 of the dividing groove 30, and the height is higher than the height D of the bridging portion 27 that is not divided, and is removed when the dividing groove 30 is formed. .
このように、隙間形成部材を溝加工できる材質にすることによって、隙間形成部材の外形寸法において高さ寸法の精度が不要となり、組立性に優れる。この隙間形成部材をセラミックスにすることによって、分割溝形成時の加工条件の特別な設定が不要となるため、加工精度に優れる。   Thus, by making the gap forming member a material capable of grooving, the accuracy of the height dimension in the outer dimension of the gap forming member becomes unnecessary, and the assemblability is excellent. By using ceramic as the gap forming member, it is not necessary to specially set the processing conditions at the time of forming the dividing groove, and thus the processing accuracy is excellent.
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第6実施形態について図13を参照して説明する。なお、図13は同実施形態の圧電素子分割前の状態を示す斜視説明図である。
この実施形態では、ベース部材13上に3個の圧電素子部材12を、1列、それぞれ隙間を空けて(隙間がなくてもよい。)配置した例である。
Next, a sixth embodiment of the liquid ejection head according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is an explanatory perspective view showing a state before the piezoelectric element is divided in the embodiment.
This embodiment is an example in which three piezoelectric element members 12 are arranged on the base member 13 in a single row with gaps (there may be no gaps).
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第1実施形態について図14を参照して説明する。なお、図15は同実施形態の説明に供する斜視説明図である。
ここでは、複数の圧電素子部材12を2列ベース部材13上に並べて配置し固定するとき、複数列共用可能な位置決め用部材51に複数列分の圧電素子部材12の各一端面を突き当て、複数列の圧電素子部材12の他端面位置を揃えて各列に複数の圧電素子部材12を並べた後、溝加工を複数列分同時に行なうようにしている。
Next, a first embodiment of a method for manufacturing a liquid ejection head according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is an explanatory perspective view for explaining the embodiment.
Here, when the plurality of piezoelectric element members 12 are arranged and fixed on the two-row base member 13, each end surface of the piezoelectric element members 12 for the plurality of rows is abutted against the positioning member 51 that can be shared by the plurality of rows, After aligning the positions of the other end surfaces of the plurality of rows of piezoelectric element members 12 and arranging the plurality of piezoelectric element members 12 in each row, groove processing is performed simultaneously for the plurality of rows.
この位置決め用部材51としては後に形成する分割溝の溝幅と同じ厚さの部材を用いている。   As the positioning member 51, a member having the same thickness as the width of the divided groove to be formed later is used.
このように、複数列共用できる位置決め用部材51に圧電素子部材12を突き当てることによって、つなぎ目の分割溝形成と列間の位置合わせを同時に行うことができる。   In this way, by forming the piezoelectric element member 12 against the positioning member 51 that can be shared by a plurality of rows, it is possible to simultaneously form the split grooves and align the rows.
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第2実施形態について図15を参照して説明する。なお、図15は同実施形態の説明に供する斜視説明図である。
ここでは、複数列の圧電素子部材12を突き当てる位置決め用部材52を溝加工可能な部材で形成し、ダイシングブレード61で圧電素子部材12に溝加工を施すときに、位置決め用部材52も同時に溝の一部として加工するようにしている。
Next, a second embodiment of the method for manufacturing a liquid ejection head according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is an explanatory perspective view for explaining the embodiment.
Here, the positioning member 52 that abuts the plurality of rows of piezoelectric element members 12 is formed of a grooveable member, and when the piezoelectric element member 12 is grooved by the dicing blade 61, the positioning member 52 is simultaneously grooved. As part of the process.
つまり、図14で説明した実施形態では位置決め用部材51の厚さを分割溝幅と同じにするが、分割溝幅は数十μmオーダであるため、位置決め用部材は高強度及びシビアなメンテナンスが必要となる。そこで、位置決め用部材を溝加工できる材質にすることによって、位置精度を確保できると同時に、位置決め部材のメンテナンスが不要となるため、量産性に優れている。   That is, in the embodiment described with reference to FIG. 14, the thickness of the positioning member 51 is the same as the divided groove width, but the divided groove width is on the order of several tens of μm, so that the positioning member has high strength and severe maintenance. Necessary. Therefore, by making the positioning member a material capable of grooving, position accuracy can be ensured and maintenance of the positioning member is not required, which is excellent in mass productivity.
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えた本発明に係る画像形成装置の一例について16及び図17を参照して説明する。なお、図16は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図17は同装置の要部平面説明図である。   Next, an example of the image forming apparatus according to the present invention provided with the liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to 16 and FIG. FIG. 16 is an explanatory side view for explaining the overall configuration of the image forming apparatus, and FIG. 17 is an explanatory plan view of the main part of the apparatus.
この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド101とガイドレール102とでキャリッジ103を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ104で駆動プーリ106Aと従動プーリ106B間に架け渡したタイミングベルト105を介して矢示方向(主走査方向)に移動走査する。   In this image forming apparatus, a carriage 103 is slidably held in a main scanning direction by a guide rod 101 and a guide rail 102 that are horizontally mounted on left and right side plates (not shown), and a driving pulley 106A is driven by a main scanning motor 104. And the driven pulley 106B are moved and scanned in the direction indicated by the arrow (main scanning direction) via the timing belt 105.
このキャリッジ103には、例えば、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色の記録液の液滴(インク滴)を吐出する独立した4個の本発明に係る液体吐出ヘッド107k、107c、107m、107yで構成した記録ヘッド107を主走査方向に沿う方向に配置し、液滴吐出方向を下方に向けて装着している。なお、ここでは独立した液体吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する1又は複数のヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数及び配列順序はこれに限るものではない。   For example, four independent ink jet recording liquid droplets (ink droplets) of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) are recorded on the carriage 103. The recording head 107 composed of the liquid ejection heads 107k, 107c, 107m, and 107y is arranged in a direction along the main scanning direction, and is mounted with the droplet ejection direction facing downward. In addition, although the independent liquid discharge head is used here, it is also possible to employ a configuration in which one or a plurality of heads having a plurality of nozzle rows for discharging recording liquid droplets of each color are used. Further, the number of colors and the arrangement order are not limited to this.
キャリッジ103には、記録ヘッド107に各色のインクを供給するための各色のサブタンク108を搭載している。このサブタンク108にはインク供給チューブ109を介して図示しないメインタンク(インクカートリッジ)からインクが補充供給される。   The carriage 103 is equipped with a sub tank 108 for each color for supplying each color ink to the recording head 107. Ink is supplied to the sub tank 108 from a main tank (ink cartridge) (not shown) via an ink supply tube 109.
一方、給紙カセット110などの用紙積載部(圧板)111上に積載した被記録媒体(用紙)112を給紙するための給紙部として、用紙積載部111から用紙112を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙ローラ)113及び給紙ローラ113に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド114を備え、この分離パッド114は給紙ローラ113側に付勢されている。   On the other hand, as a sheet feeding unit for feeding a recording medium (sheet) 112 loaded on a sheet stacking unit (pressure plate) 111 such as a sheet feeding cassette 110, the sheets 112 are separated and fed from the sheet stacking unit 111 one by one. Opposite to the half-moon roller (feed roller) 113 and the feed roller 113 to be fed, a separation pad 114 made of a material having a large friction coefficient is provided, and this separation pad 114 is urged toward the feed roller 113 side.
そして、この給紙部から給紙された用紙112を記録ヘッド107の下方側で搬送するための搬送部として、用紙112を静電吸着して搬送するための搬送ベルト121と、給紙部からガイド115を介して送られる用紙112を搬送ベルト121との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ122と、略鉛直上方に送られる用紙112を略90°方向転換させて搬送ベルト121上に倣わせるための搬送ガイド123と、押さえ部材124で搬送ベルト121側に付勢された先端加圧コロ125とを備えている。また、搬送ベルト121表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ126を備えている。   As a transport unit for transporting the paper 112 fed from the paper feed unit below the recording head 107, a transport belt 121 for electrostatically attracting and transporting the paper 112, and a paper feed unit A counter roller 122 for transporting the paper 112 fed through the guide 115 while sandwiching it between the transport belt 121 and the paper 112 fed substantially vertically upward is changed by about 90 ° and copied on the transport belt 121. A conveying guide 123 for adjusting the pressure and a tip pressure roller 125 urged toward the conveying belt 121 by a pressing member 124. In addition, a charging roller 126 that is a charging unit for charging the surface of the conveyance belt 121 is provided.
ここで、搬送ベルト121は、無端状ベルトであり、搬送ローラ127とテンションローラ128との間に掛け渡されて、副走査モータ131からタイミングベルト132及びタイミングローラ133を介して搬送ローラ127が回転されることで、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。なお、搬送ベルト121の裏面側には記録ヘッド107による画像形成領域に対応してガイド部材129を配置している。   Here, the conveyance belt 121 is an endless belt, is stretched between the conveyance roller 127 and the tension roller 128, and the conveyance roller 127 is rotated from the sub-scanning motor 131 via the timing belt 132 and the timing roller 133. By doing so, it is configured to go around in the belt conveyance direction (sub-scanning direction). A guide member 129 is disposed on the back side of the conveyance belt 121 in correspondence with the image forming area formed by the recording head 107.
また、搬送ローラ127の軸には、スリット円板134を取り付け、このスリット円板134のスリットを検知するセンサ135を設けて、これらのスリット円板134及びセンサ135によってエンコーダ136を構成している。   In addition, a slit disk 134 is attached to the shaft of the transport roller 127, and a sensor 135 for detecting the slit of the slit disk 134 is provided, and the encoder 136 is configured by the slit disk 134 and the sensor 135. .
帯電ローラ126は、搬送ベルト121の表層に接触し、搬送ベルト121の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各2.5Nをかけている。   The charging roller 126 is arranged so as to contact the surface layer of the conveyor belt 121 and rotate following the rotation of the conveyor belt 121, and applies 2.5N to both ends of the shaft as a pressing force.
また、キャリッジ103の前方側には、スリットを形成したエンコーダスケール142を設け、キャリッジ103の前面側にはエンコーダスケール142のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ143を設け、これらによって、キャリッジ103の主走査方向位置を検知するためのエンコーダ144を構成している。   Further, an encoder scale 142 having slits is provided on the front side of the carriage 103, and an encoder sensor 143 including a transmission type photosensor for detecting the slits of the encoder scale 142 is provided on the front side of the carriage 103. An encoder 144 for detecting the position of the carriage 103 in the main scanning direction is configured.
さらに、記録ヘッド107で記録された用紙112を排紙するための排紙部として、搬送ベルト121から用紙112を分離するための分離部と、排紙ローラ152及び排紙コロ153と、排紙される用紙112をストックする排紙トレイ154とを備えている。   Further, as a paper discharge unit for discharging the paper 112 recorded by the recording head 107, a separation unit for separating the paper 112 from the conveying belt 121, a paper discharge roller 152 and a paper discharge roller 153, and paper discharge A paper discharge tray 154 for stocking the paper 112 to be printed.
また、背部には両面給紙ユニット155が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット155は搬送ベルト121の逆方向回転で戻される用紙112を取り込んで反転させて再度カウンタローラ122と搬送ベルト121との間に給紙する。   A double-sided paper feeding unit 155 is detachably mounted on the back. The double-sided paper feeding unit 155 takes in the paper 112 returned by the reverse rotation of the transport belt 121, reverses it, and feeds it again between the counter roller 122 and the transport belt 121.
さらに、図10に示すように、キャリッジ103の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド107のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構156を配置している。   Further, as shown in FIG. 10, a maintenance / recovery mechanism 156 for maintaining and recovering the state of the nozzles of the recording head 107 is arranged in the non-printing area on one side of the carriage 103 in the scanning direction.
この維持回復機156は、記録ヘッド107の各ノズル面をキャピングするための各キャップ157と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード158と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行なうときの液滴を受ける空吐出受け159などを備えている。   The maintenance / recovery machine 156 includes a cap 157 for capping each nozzle surface of the recording head 107, a wiper blade 158 which is a blade member for wiping the nozzle surface, and a discharge unit for discharging the thickened recording liquid. An empty discharge receiver 159 for receiving droplets when performing empty discharge for discharging droplets that do not contribute to recording is provided.
このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙112が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙112はガイド115で案内され、搬送ベルト121とカウンタローラ122との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド123で案内されて先端加圧コロ125で搬送ベルト121に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。   In the image forming apparatus configured as described above, the sheets 112 are separated and fed one by one from the sheet feeding unit, and the sheet 112 fed substantially vertically upward is guided by the guide 115, and includes the conveyance belt 121 and the counter roller 122. The leading end is guided by the conveying guide 123 and pressed against the conveying belt 121 by the leading end pressure roller 125, and the conveying direction is changed by approximately 90 °.
このとき、図示しない制御回路によってACバイアス供給部から帯電ローラ126に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト121が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト121上に用紙112が給送されると、用紙112が搬送ベルト121に静電力で吸着され、搬送ベルト121の周回移動によって用紙112が副走査方向に搬送される。   At this time, a positive voltage output and a negative output are alternately repeated from the AC bias supply unit to the charging roller 126 by a control circuit (not shown), that is, a charging voltage pattern in which an alternating voltage is applied and the conveying belt 121 alternates. That is, plus and minus are alternately charged in a band shape with a predetermined width in the sub-scanning direction which is the circumferential direction. When the paper 112 is fed onto the conveyance belt 121 charged alternately with plus and minus, the paper 112 is attracted to the conveyance belt 121 by electrostatic force, and the paper 112 is conveyed in the sub-scanning direction by the circular movement of the conveyance belt 121. Is done.
そこで、キャリッジ103を往路及び復路方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド107を駆動することにより、停止している用紙112にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙112を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙112の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙112を排紙トレイ154に排紙する。   Therefore, by driving the recording head 107 according to the image signal while moving the carriage 103 in the forward and backward directions, ink droplets are ejected onto the stopped paper 112 to record one line, and the paper 112 is After transporting a predetermined amount, the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 112 has reached the recording area, the recording operation is finished, and the paper 112 is discharged onto the paper discharge tray 154.
また、両面印刷の場合には、表面(最初に印刷する面)の記録が終了したときに、搬送ベルト121を逆回転させることで、記録済みの用紙112を両面給紙ユニット155内に送り込み、用紙112を反転させて(裏面が印刷面となる状態にして)再度カウンタローラ122と搬送ベルト121との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル121上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ154に排紙する   In the case of double-sided printing, when recording on the front surface (surface to be printed first) is completed, the recording belt 112 is fed into the double-sided paper feeding unit 155 by rotating the conveyor belt 121 in the reverse direction. The paper 112 is reversed (with the back surface being the printing surface), and is fed again between the counter roller 122 and the conveyor belt 121. The timing is controlled, and the sheet is conveyed onto the conveyor bell 121 as described above. After recording on the back side, the sheet is discharged to the discharge tray 154.
また、印字(記録)待機中にはキャリッジ103は維持回復機構155側に移動されて、キャップ157で記録ヘッド107のノズル面がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ157で記録ヘッド107をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し(「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。)し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド107のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード158でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド107の安定した吐出性能を維持する。   Further, during printing (recording) standby, the carriage 103 is moved to the maintenance / recovery mechanism 155 side, and the nozzle surface of the recording head 107 is capped by the cap 157 so that the nozzles are kept in a wet state. To prevent. In addition, the recording liquid is sucked from the nozzle in a state where the recording head 107 is capped by the cap 157 (referred to as “nozzle suction” or “head suction”), and a recovery operation is performed to discharge the thickened recording liquid or bubbles. Wiping is performed by the wiper blade 158 in order to clean and remove ink adhering to the nozzle surface of the recording head 107 by this recovery operation. In addition, an idle ejection operation for ejecting ink not related to recording is performed before the start of recording or during recording. Thereby, the stable ejection performance of the recording head 107 is maintained.
このようにこの画像形成装置においては本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを備えるので、高密度でインク吐出が可能なので印字速度が速く、小型であり、高画質のインクジェット記録装置が実現可能である。   As described above, since the image forming apparatus includes the recording head constituted by the liquid discharge head according to the present invention, it is possible to discharge ink at high density, so that the printing speed is high, the size is small, and the high-quality inkjet recording apparatus is realized. Is possible.
次に、本発明に係る画像形成装置の他の例について図18を参照して説明する。
この画像形成装置はフルライン型ヘッドを備えたものであり、簡単に説明すると、装置本体401の内部に画像形成部402及び用紙を搬送する静電搬送装置で構成される搬送機構403等を有し、装置本体401の一方側に多数枚の用紙405を積載可能な給紙トレイ404を備え、この給紙トレイ404から給紙される用紙405を取り込み、副走査搬送機構403によって用紙405を搬送しながら画像形成部402によって所要の画像を記録した後、装置本体401の他方側に装着された排紙トレイ406に用紙405を排紙する。
Next, another example of the image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
This image forming apparatus includes a full-line type head. Briefly, the image forming apparatus has an image forming unit 402 and a transport mechanism 403 including an electrostatic transport device that transports paper inside the apparatus main body 401. In addition, a paper feed tray 404 capable of stacking a large number of paper sheets 405 is provided on one side of the apparatus main body 401, the paper 405 fed from the paper feed tray 404 is taken in, and the paper 405 is transported by the sub-scanning transport mechanism 403. Then, after a required image is recorded by the image forming unit 402, the paper 405 is discharged to a paper discharge tray 406 mounted on the other side of the apparatus main body 401.
画像形成部402は、記録液を収容した記録液カートリッジと記録液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドとを一体とし、用紙の幅方向(搬送方向と直交する方向)の長さ相当分のノズル列を有する本発明に係る記録液カートリッジで構成したライン型ヘッド410y、410m、410c、410kを備えたものである。これらのライン型ヘッド410y、410m、410c、410kは図示しないヘッドホルダに取り付けている。   The image forming unit 402 includes a recording liquid cartridge that contains recording liquid and a liquid discharge head that discharges liquid droplets of the recording liquid, and a nozzle corresponding to the length in the width direction of the paper (direction perpendicular to the transport direction). It is provided with line type heads 410y, 410m, 410c, 410k constituted by the recording liquid cartridge according to the present invention having rows. These line type heads 410y, 410m, 410c, 410k are attached to a head holder (not shown).
ライン型ヘッド410y、410m、410c、410kは、用紙搬送方向上流側からそれぞれ例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に各色の液滴を吐出する。なお、ライン型ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で配置した1つのヘッドを用いることもできるし、ヘッドと記録液カートリッジを別体としたものを用いることもできる。   The line-type heads 410y, 410m, 410c, and 410k discharge droplets of each color in the order of, for example, yellow, magenta, cyan, and black from the upstream side in the sheet conveyance direction. As the line-type head, a single head in which a plurality of nozzle rows that discharge droplets of each color are arranged at a predetermined interval can be used, or a head and a recording liquid cartridge can be used separately. it can.
給紙トレイ404の用紙405は、給紙コロ421によって1枚ずつ分離され装置本体401内に給紙され、用紙供給ローラ422によって搬送機構403に送り込まれる。   The sheets 405 in the sheet feeding tray 404 are separated one by one by a sheet feeding roller 421, fed into the apparatus main body 401, and sent to the transport mechanism 403 by a sheet supply roller 422.
この搬送機構403は、駆動ローラ423と従動ローラ424との間に掛け渡した搬送ベルト425と、この搬送ベルト425を帯電させるための帯電ローラ426と、搬送ベルト425を画像形成部2に対向する部分で案内するガイド部材(プラテンプレート)427と、搬送ベルト425に付着した記録液(インク)を除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなる記録液拭き取り部材(ここでは、クリーニングローラ)428と、用紙405を除電するための導電ゴムを主体とした除電ローラ429と、用紙405を搬送ベルト425側へ押える用紙押さえローラ430とを備えている。   The conveyance mechanism 403 is configured such that a conveyance belt 425 stretched between a driving roller 423 and a driven roller 424, a charging roller 426 for charging the conveyance belt 425, and the conveyance belt 425 face the image forming unit 2. A recording liquid wiping member (here, a cleaning roller) composed of a guide member (plastic template) 427 for guiding part and a porous body as a cleaning means for removing the recording liquid (ink) attached to the conveying belt 425 428, a neutralizing roller 429 mainly composed of conductive rubber for neutralizing the sheet 405, and a sheet pressing roller 430 for pressing the sheet 405 toward the conveying belt 425.
また、搬送機構403の下流側には画像が記録された用紙405を排紙トレイ406に送り出すための排紙ローラ431を備えている。   Further, on the downstream side of the transport mechanism 403, a paper discharge roller 431 for sending the paper 405 on which an image is recorded to the paper discharge tray 406 is provided.
このように構成した画像形成装置においても、搬送ベルト425を帯電させて用紙405を送り込むことによって、静電力で用紙405が搬送ベルト425に吸着されて、搬送ベルト425の周回移動によって搬送され、画像形成部402によって画像が形成されて、排紙トレイ406に排紙される。   Also in the image forming apparatus configured as described above, by feeding the sheet 405 by charging the conveyance belt 425, the sheet 405 is attracted to the conveyance belt 425 by electrostatic force and conveyed by the circular movement of the conveyance belt 425, and the image is transferred. An image is formed by the forming unit 402 and discharged to a discharge tray 406.
そして、このようにこの画像形成装置においては本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを備えるので、高密度でインク吐出が可能なので印字速度が速く、小型であり、高画質のインクジェット記録装置が実現可能である。   As described above, since the image forming apparatus includes the recording head constituted by the liquid discharge head according to the present invention, it is possible to discharge ink at high density, so that the printing speed is high, the size is small, and the high-quality inkjet recording apparatus. Is feasible.
なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ/ファックス/コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、インク以外の液体である記録液や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。   In the above embodiment, the present invention has been described with reference to an example in which the present invention is applied to an image forming apparatus having a printer configuration. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to an image forming apparatus such as a printer / fax / copier multifunction machine. it can. Further, the present invention can be applied to an image forming apparatus using a recording liquid or a fixing processing liquid that is a liquid other than ink.
本発明の第1実施形態に係る液体吐出ヘッドの分解斜視説明図である、FIG. 2 is an exploded perspective view of the liquid discharge head according to the first embodiment of the present invention. 同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。It is sectional explanatory drawing along the liquid chamber longitudinal direction of the head. 同ヘッドの積層型圧電素子部材部分の拡大説明図である。It is an expansion explanatory view of the lamination type piezoelectric element member portion of the head. 図3のA−A線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 図3のB−B線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the BB line of FIG. 同積層型圧電素子部材の内部電極パターンの平面説明図である。It is a plane explanatory view of the internal electrode pattern of the same laminated piezoelectric element member. 本発明に係る液体吐出ヘッドの第2実施形態の圧電素子分割前の状態を示す斜視説明図である。It is a perspective explanatory view showing the state before the piezoelectric element division of the second embodiment of the liquid ejection head according to the present invention. 同じく圧電素子分割後のつなぎ目部分の拡大説明図である。It is an enlarged explanatory view of the joint portion after the division of the piezoelectric element. 本発明に係る液体吐出ヘッドの第3実施形態の圧電素子分割前の状態を示す斜視説明図である。It is a perspective explanatory view showing the state before the piezoelectric element division of the 3rd embodiment of the liquid discharge head concerning the present invention. 同じく圧電素子分割後のつなぎ目部分の拡大説明図である。It is an enlarged explanatory view of the joint portion after the division of the piezoelectric element. 本発明に係る液体吐出ヘッドの第4実施形態の圧電素子分割後のつなぎ目部分の拡大説明図である。It is an expansion explanatory view of the joint part after the piezoelectric element division of the 4th embodiment of the liquid discharge head concerning the present invention. 本発明に係る液体吐出ヘッドの第5実施形態の圧電素子分割後のつなぎ目部分の拡大説明図である。FIG. 10 is an enlarged explanatory view of a joint portion after dividing a piezoelectric element of a fifth embodiment of the liquid ejection head according to the present invention. 本発明に係る液体吐出ヘッドの第6実施形態の圧電素子分割前の状態を示す斜視説明図である。It is a perspective explanatory view showing the state before the piezoelectric element division of the 6th embodiment of the liquid discharge head concerning the present invention. 本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第1実施形態の説明に供する圧電素子分割前の状態を示す斜視説明図である。FIG. 4 is a perspective explanatory view showing a state before dividing the piezoelectric element for explaining the first embodiment of the method of manufacturing the liquid discharge head according to the present invention. 本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第2実施形態の説明に供する圧電素子分割前の状態を示す斜視説明図である。It is a perspective explanatory view showing a state before dividing a piezoelectric element for explaining a second embodiment of the method for manufacturing a liquid ejection head according to the present invention. 本発明に係る画像形成装置の一例を示す全体構成図である。1 is an overall configuration diagram illustrating an example of an image forming apparatus according to the present invention. 同じく要部平面説明図である。Similarly it is principal part plane explanatory drawing. 本発明に係る画像形成装置の他の例を示す全体構成図である。It is a whole block diagram which shows the other example of the image forming apparatus which concerns on this invention.
符号の説明Explanation of symbols
1…流路基板
2…振動板
3…ノズル板
5…ノズル
6…加圧液室
12…積層型圧電素子部材
12a…圧電素子
13…ベース部材
23…共通側外部電極
24…個別側外部電極
25…駆動部
26…非駆動部
30…溝
31…隙間
41、42…隙間形成部材
51、52…位置決め用部材
103…キャリッジ
107…記録ヘッド
407…ライン型ヘッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flow path board 2 ... Vibrating plate 3 ... Nozzle plate 5 ... Nozzle 6 ... Pressurizing liquid chamber 12 ... Laminated piezoelectric element member 12a ... Piezoelectric element 13 ... Base member 23 ... Common side external electrode 24 ... Individual side external electrode 25 ... Drive unit 26 ... Non-drive unit 30 ... Groove 31 ... Gap 41,42 ... Gap forming member 51,52 ... Positioning member 103 ... Carriage 107 ... Recording head 407 ... Line head

Claims (10)

  1. 液体を吐出する複数のノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室内の液体を加圧する圧力を発生させるための複数の圧電素子とを備えた液体吐出ヘッドにおいて、前記複数の圧電素子が溝加工で形成された複数の圧電素子部材が、前記複数の圧電素子の並び方向に沿って一つのベース部材に直線上に複数配置され、前記複数の圧電素子部材間に溝が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。   In the liquid ejection head, comprising: a plurality of nozzles that eject liquid; a liquid chamber that communicates with the nozzles; and a plurality of piezoelectric elements that generate pressure to pressurize the liquid in the liquid chamber. A plurality of piezoelectric element members formed by grooving are linearly arranged on one base member along the arrangement direction of the plurality of piezoelectric elements, and grooves are formed between the plurality of piezoelectric element members. A liquid discharge head.
  2. 請求項1に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記複数の圧電素子部材の列が複数列であることを特徴とする液体吐出ヘッド。   2. The liquid discharge head according to claim 1, wherein the plurality of rows of the piezoelectric element members are a plurality of rows. 3.
  3. 請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記複数の圧電素子部材間には隙間がないことを特徴とする液体吐出ヘッド。   3. The liquid discharge head according to claim 1, wherein there is no gap between the plurality of piezoelectric element members. 4.
  4. 請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記複数の圧電素子部材間には隙間があることを特徴とする液体吐出ヘッド。   3. The liquid discharge head according to claim 1, wherein there are gaps between the plurality of piezoelectric element members.
  5. 請求項4に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記複数の圧電素子部材間の隙間には別部材があることを特徴とする液体吐出ヘッド。   5. The liquid discharge head according to claim 4, wherein there is another member in a gap between the plurality of piezoelectric element members.
  6. 請求項5に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記別部材は圧電素子部材と同時に溝加工が可能な部材であることを特徴とする液体吐出ヘッド。   6. The liquid discharge head according to claim 5, wherein the separate member is a member that can be grooved simultaneously with the piezoelectric element member.
  7. 請求項6に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記別部材はセラミックで形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。   7. The liquid discharge head according to claim 6, wherein the separate member is made of ceramic.
  8. 請求項1ないし7に記載の液体吐出ヘッドを製造する製造方法であって、複数列共用可能な位置決め用部材に複数列分の前記圧電素子部材の各一端面を突き当て、複数列の圧電素子部材の他端面位置を揃えて各列に複数の圧電素子部材を並べた後、溝加工を複数列分同時に行なうことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。   8. A manufacturing method for manufacturing a liquid discharge head according to claim 1, wherein each end surface of the piezoelectric element members for a plurality of rows is abutted against a positioning member that can be used for a plurality of rows, and a plurality of rows of piezoelectric elements are formed. A method of manufacturing a liquid discharge head, wherein a plurality of piezoelectric element members are arranged in each row with the other end surface positions of the members aligned, and then groove processing is performed simultaneously for the plurality of rows.
  9. 請求項8に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、前記位置決め用部材も前記圧電素子部材と同時に溝の一部として加工することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。   9. The method of manufacturing a liquid discharge head according to claim 8, wherein the positioning member is processed as a part of a groove simultaneously with the piezoelectric element member.
  10. 記録液の液滴を吐出する記録ヘッドを備えた画像形成装置において、前記記録ヘッドが請求項1ないし7のいずれかに記載の液体吐出ヘッドであることを特徴とする画像形成装置。
    8. An image forming apparatus comprising a recording head for discharging recording liquid droplets, wherein the recording head is the liquid discharging head according to claim 1.
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