JP2009083242A - Liquid drop delivery head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに関する。 The present invention relates to a droplet discharge head that discharges droplets.
インクジェットプリンタ装置を一例とする液滴吐出装置として、液滴を吐出するノズル孔までの液体流路を内部に有する流路ユニットと、この液体流路内の液体に吐出圧力を付与することによってノズル孔から液滴を吐出させるための圧電ユニットと、該圧電ユニットを駆動すべく信号を出力する配線ユニットとを積層して構成した液滴吐出ヘッドを備えるものがある(例えば、特許文献1参照)。 As an example of a liquid droplet ejection apparatus using an ink jet printer apparatus, a flow path unit having a liquid flow path to a nozzle hole for ejecting liquid droplets inside, and a nozzle by applying a discharge pressure to the liquid in the liquid flow path Some include a droplet discharge head formed by laminating a piezoelectric unit for discharging droplets from a hole and a wiring unit that outputs a signal to drive the piezoelectric unit (for example, see Patent Document 1). .
より具体的に説明すると、特許文献1に開示されているように、この種の液滴吐出ヘッドでは、平面視矩形状を成す流路ユニットの上面に、該流路ユニットより外形寸法が小さい圧電ユニットが積層接着され、更に該圧電ユニットの上面には可撓性帯状の配線ユニットの一端が積層接着されている。この圧電ユニットが駆動して流路ユニットのノズル孔から液滴を吐出させる一連の動作において、圧電ユニットがその駆動により発熱するため、その発熱が流路ユニット内の液体に伝達して流路ユニット内の液体を増粘させたり、伝熱する駆動発熱のばらつきにより、吐出特性にばらつきや吐出不良が出るなど、駆動による熱が吐出影響を与える場合がある。そのため、配線ユニットの上面には、アルミ材などから成る熱伝導性プレート材が積層接着されており、圧電ユニット駆動時の発熱が配線ユニットを通じて該プレート材に放散すると共に圧電ユニット全体の温度分布の均一化が図られることで熱影響による液滴吐出装置の吐出特性の影響を抑制している。
ところで、配線ユニットとプレート材との接着には、両面テープや液状接着剤を用いることが考えられるが、両面テープを用いた場合は、その貼付の仕方にバラツキが生じて部分的に浮きが生じたり、両面テープが比較的厚み寸法が大きく熱抵抗が高いといった事情から、配線ユニットとプレート材との間の熱伝導性が十分とは言えない場合がある。また、液状接着剤を用いた場合は、上述した浮きを防止でき且つ接着層の厚み寸法を小さくして熱抵抗を小さくすることができるというメリットがあるものの、その塗布量の調整が容易ではないため余剰分が配線ユニットとプレート材との隙間から外部へ漏出する場合がある。この余剰分の液状接着剤は、配線ユニットと圧電ユニットとの間に浸入して固化することで、圧電ユニットに対して固化部分が拘束された状態になるため、圧電ユニットの吐出するための変形を拘束、阻害するため、吐出特性に影響を与える可能性がある。 By the way, it is conceivable to use a double-sided tape or a liquid adhesive for bonding the wiring unit and the plate material. However, when a double-sided tape is used, there is a variation in the method of sticking and a partial lift occurs. In some cases, the thermal conductivity between the wiring unit and the plate material may not be sufficient due to the fact that the double-sided tape has a relatively large thickness and high thermal resistance. In addition, when a liquid adhesive is used, there is a merit that the above-described floating can be prevented and the thickness dimension of the adhesive layer can be reduced to reduce the thermal resistance, but the application amount is not easily adjusted. For this reason, the surplus may leak to the outside through the gap between the wiring unit and the plate material. This excess liquid adhesive penetrates between the wiring unit and the piezoelectric unit and solidifies, so that the solidified portion is constrained to the piezoelectric unit. This restricts and inhibits discharge, which may affect discharge characteristics.
そこで本発明は、配線ユニットと熱伝導性プレート材との間の熱伝導性を十分に確保すべく液状接着剤を介して両者を接合する構成としつつ、液状接着剤の余剰分が両者の隙間から外部へ漏洩するのを防止することができる液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is configured to join the two through the liquid adhesive so as to sufficiently secure the thermal conductivity between the wiring unit and the heat conductive plate material, and the surplus liquid adhesive has a gap between the two. An object of the present invention is to provide a droplet discharge head that can prevent leakage from the outside to the outside.
本発明は上述したような事情を鑑みてなされたものであり、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、一方の面上に設けられた複数の駆動電極への信号に基づく駆動により、流路ユニットが有する液体流路内の液体に吐出圧力を付与する圧電ユニットと、前記駆動電極に対応した複数の給電端子を有して該給電端子と前記駆動電極とが対向するようにして前記圧電ユニットに積層される配線ユニットと、該配線ユニットにおける前記圧電ユニットの反対側に積層される熱伝導性プレート材とを備える液滴吐出ヘッドであって、前記熱伝導性プレート材は、平面視で前記圧電ユニットと略同一寸法を有し、液状接着剤を介して前記配線ユニットに接着されており、前記配線ユニットと前記熱伝導性プレート材との各対向面のうち少なくとも一方には、前記液状接着剤の余剰分を捕捉するためのトラップ溝が、他方へ向かって開口するようにして形成されている。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and the droplet discharge head according to the present invention is a flow path unit by driving based on signals to a plurality of drive electrodes provided on one surface. A piezoelectric unit that applies discharge pressure to the liquid in the liquid flow path, and a plurality of power supply terminals corresponding to the drive electrodes, and the power supply terminals and the drive electrodes are opposed to the piezoelectric unit. A droplet discharge head comprising: a wiring unit to be stacked; and a thermally conductive plate material stacked on the opposite side of the piezoelectric unit in the wiring unit, wherein the thermally conductive plate material is the piezoelectric in plan view It has substantially the same dimensions as the unit and is bonded to the wiring unit via a liquid adhesive. At least one of the facing surfaces of the wiring unit and the thermally conductive plate material has a front surface. Trap groove for capturing excess liquid adhesive is formed so as to be opened toward the other.
このような構成とすることにより、トラップ溝によって液状接着剤の余剰分を捕捉することができ、配線ユニットと熱伝導性プレート材との隙間から外部へ余剰分の液状接着剤が漏出するのを防止することができる。また、余剰分の液状接着剤が、圧電ユニットと配線ユニット間に漏出して固化するなど、圧電ユニットの駆動を拘束して吐出特性に影響を与えることを抑制し、液状接着剤を用いても信頼性のある液滴吐出ヘッドを提供できる。 By adopting such a configuration, the excess liquid adhesive can be captured by the trap groove, and the excess liquid adhesive leaks to the outside through the gap between the wiring unit and the thermally conductive plate material. Can be prevented. In addition, it is possible to suppress the influence of the liquid unit on the discharge characteristics by restricting the driving of the piezoelectric unit, such as leakage of the liquid adhesive between the piezoelectric unit and the wiring unit and solidifying it. A reliable droplet discharge head can be provided.
また、前記トラップ溝は、平面視で前記複数の駆動電極が配設された領域よりも外方位置に形成されていてもよい。このような構成とすることにより、トラップ溝が余剰分の接着剤を捕捉することができるとともに、圧電ユニットが駆動して流路ユニットの液体に吐出圧力を与える平面視で複数の駆動電極に対応する領域には熱伝導性プレート材が配線ユニットと接着して熱を効果的に放散、または、均熱化させている。 Further, the trap groove may be formed at an outer position than a region where the plurality of drive electrodes are disposed in a plan view. With this configuration, the trap groove can capture excess adhesive, and the piezoelectric unit can be driven to handle a plurality of drive electrodes in a plan view that applies discharge pressure to the liquid in the flow path unit. A heat conductive plate material adheres to the wiring unit to effectively dissipate or equalize the heat in the region to be processed.
また、前記トラップ溝は、平面視で前記熱伝導性プレート材の周縁部に沿って延設されていてもよい。このような構成とすることにより、熱伝導性プレート材と配線ユニットとの液状接着剤による接着剤領域を比較的広く確保することができるため、液状接着剤の余剰分のうち実際にトラップ溝へ至る量を減少させることができる。また、トラップ溝が熱伝導性プレート材の周縁部に沿って形成されているため、余剰分の液状接着剤が漏出するのを四方において防ぐことができ、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを提供できる。 Moreover, the said trap groove | channel may be extended along the peripheral part of the said heat conductive plate material by planar view. By adopting such a configuration, it is possible to ensure a relatively wide adhesive region by the liquid adhesive between the heat conductive plate material and the wiring unit. Can be reduced. In addition, since the trap groove is formed along the peripheral edge of the thermally conductive plate material, it is possible to prevent leakage of excess liquid adhesive on all sides, providing a highly reliable droplet discharge head it can.
また、前記配線ユニットは、絶縁性を有して一方の面に前記給電端子が配設されたシート状の基材と、該基材の他方の面を被覆して表面が前記熱伝導性プレート材との対向面を成す中間層とを有し、該中間層はその表面側に開口するよう切り欠かれた、または、貫通された前記トラップ溝を有しており、前記中間層と前記熱伝導性プレート材とが前記液状接着剤を介して接続されていてもよい。このような構成とすることにより、従来から、アクチュエータとの電気的接続に用いていた配線ユニットの、基材の他方の面に、新たにトラップ溝を形成した中間層を配置させるだけでよいため、別途新たに部材を用意して位置合わせして接着させるような手段や構成、またそのような工程の必要がなく、容易かつ、低コストで実現することができる。また、中間層にトラップ溝を形成するため、トラップ溝の形状(平面視寸法、深さ寸法、及び配置など)の選択自由度が向上する。 In addition, the wiring unit has a sheet-like base material that has an insulating property and the power supply terminal is disposed on one surface thereof, and the other surface of the base material that covers the other surface of the heat conductive plate. An intermediate layer that is opposed to the material, and the intermediate layer includes the trap groove that is cut out or penetrated to open on the surface side of the intermediate layer and the thermal layer. The conductive plate material may be connected via the liquid adhesive. By adopting such a configuration, it is only necessary to arrange an intermediate layer in which a trap groove is newly formed on the other surface of the base material of the wiring unit that has been conventionally used for electrical connection with the actuator. In addition, there is no need for means and a configuration for separately preparing a member, aligning and bonding, and such a process, and it can be realized easily and at low cost. In addition, since the trap groove is formed in the intermediate layer, the degree of freedom in selecting the shape of the trap groove (plan view size, depth size, arrangement, etc.) is improved.
また、前記配線ユニットが有する前記基材の一方の面には、開孔を通じて前記給電端子を露出させつつその他を被覆する絶縁性の被覆材が積層され、前記給電端子における前記開孔を通じた露出部分にはバンプが設けられており、該バンプを介して前記給電端子と前記駆動電極とが電気的に接続されていてもよい。このような構成とすることにより、従来のアクチュエータとの電気的接続に用いていた配線ユニットを利用して上述した液滴吐出ヘッドを実現することができる。 In addition, an insulating covering material that covers the other while exposing the power supply terminal through the opening is laminated on one surface of the base member of the wiring unit, and is exposed through the opening in the power supply terminal. The portion may be provided with a bump, and the power supply terminal and the drive electrode may be electrically connected via the bump. With such a configuration, the above-described droplet discharge head can be realized by using the wiring unit used for electrical connection with the conventional actuator.
また、前記中間層は感光性レジストから成っていてもよい。このような構成とすることにより、トラップ溝のパターンニングが容易となるため、平面視形状が複雑なトラップ溝であっても所望位置や形状を容易に形成することができる。 The intermediate layer may be made of a photosensitive resist. Such a configuration facilitates patterning of the trap groove, so that a desired position and shape can be easily formed even if the trap groove has a complicated shape in plan view.
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、配線ユニットと熱伝導性プレート材との間の熱伝導性を十分に確保すべく液状接着剤を介して両者を接合する構成としつつ、液状接着剤の余剰分が両者の隙間から外部へ漏洩するのを防止することができる。 According to the liquid droplet ejection head according to the present invention, the liquid adhesive is configured to join both of them via the liquid adhesive so as to sufficiently ensure the thermal conductivity between the wiring unit and the heat conductive plate material. Can be prevented from leaking outside through the gap between the two.
以下、本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドについて図面を参照しながら具体的に説明する。 Hereinafter, a droplet discharge head according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態に係る液滴吐出ヘッドが搭載されたキャリッジの断面図であり、液滴吐出ヘッドとしてインクジェットプリンタのインクを吐出するインクジェットヘッドに適用したものである。また、本発明のインクジェットプリンタは、単独のプリンタ装置としてだけでなく、コピー機能、スキャナ機能、ファクシミリ機能などを備えた多機能装置(MFD:Multi Function Device)のプリンタとしても適用することができる。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a carriage on which a droplet discharge head according to this embodiment is mounted, and is applied to an inkjet head that discharges ink of an inkjet printer as a droplet discharge head. The ink jet printer of the present invention can be applied not only as a single printer device but also as a printer of a multi-function device (MFD) having a copy function, a scanner function, a facsimile function, and the like.
図示しないインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドが塔載されたキャリッジ1が、図示しない2本のガイド軸に跨って取り付けられ、図1の左右方向へ往復移動可能(走査可能)に構成されている。インクジェットヘッドは、キャリッジ1とともに走査方向に往復移動しつつ、その下面(図1の紙面下側)に設けられたノズルから図示しない用紙搬送機構の搬送モータによって図1の紙面の裏面側に搬送される記録用紙にインクの液滴を噴射する。これにより、記録用紙に所望の文字や画像などが記録される。
An ink jet printer (not shown) is configured such that a
図1に示すように、このキャリッジ1は、例えばシアン、マゼンダ、イエロー、及びブラックなどの各色のインク(液体)を、後述の流路ユニット10へ互いに独立して供給する液体タンク3と、この液体タンク3を収容して保持するホルダケース4と、このホルダケース4の下部に支持フレーム5を介して取り付けられるインクジェットヘッド6とを備えている。また、このインクジェットヘッド6は、複数枚のプレートが積層接着されて内部に液体流路10a(図2参照)を有する流路ユニット10の上面にプレート型の圧電ユニット11が積層接着されていて、この圧電ユニット11の上面に外部機器との電気的な接続に用いられる配線ユニット(チップオンフィルム)12がさらに接合され、該配線ユニット12の上面には、熱伝導性プレート材13が積層接着されている。配線ユニット12には駆動回路であるドライバIC51が接続され、ドライバIC51は、本体側からの印字データをもとに選択的に圧電ユニットを駆動させる駆動信号に出力している。
As shown in FIG. 1, the
図2は、図1に示すキャリッジ1が備えるインクジェットヘッド6の拡大断面図であり、図3は、流路ユニット10と圧電ユニット11と配線ユニット12と熱伝導性プレート材13と支持フレーム5との分解斜視図である。
2 is an enlarged cross-sectional view of the
図2に示すように、インクジェットヘッド6が有する流路ユニット10は、夫々が長方形板状を成す圧力室プレート20、第1スペーサプレート21、絞りプレート22、第2スペーサプレート23、第1共通液室プレート24、第2共通液室プレート25、ダンパープレート26、カバープレート27、及びノズルプレート28が、この順に上方から配設されてそれぞれ積層接着された構成となっている。
As shown in FIG. 2, the
これらのうち、ノズルプレート28はポリイミド等の樹脂シートで、それ以外の各プレート21〜27は42%ニッケル合金鋼板(42合金)等の金属板であり、平面視で何れも長方形状を成し、各々50〜150μm程度の肉厚を有している。各プレート20〜27には、電解エッチング、レーザ加工、又はプラズマジェット加工等により、各液体流路(チャンネル)10aを構成する開孔や、凹部が形成されている。
Among these, the
流路ユニット10において最下層のノズルプレート28には、微小径(20μm程度)のインク滴吐出用のノズル孔28aが、微小間隔で多数個穿設されていて、ノズル孔28aはノズルプレート28の長辺方向(図3のX軸方向)に沿って延びる列状に配置され、5列設けられている。流路ユニット10において最上層に位置する圧力室プレート20は、多数の圧力室孔20aが、ノズル孔28aの列に対応してX軸方向に沿って列状に、5列設けられている。この圧力室孔20aは、圧力室プレート20の短辺方向(図3のY軸方向)に沿う平面視細長孔形状を成し、圧力室プレート20をその厚み方向に貫通して形成されていて、その長手方向(Y軸方向)がノズル孔28aの列と直交する方向に沿うように配置されている。そして、この圧力室孔20aは、上方から圧電ユニット11が積層され、下方から第1スペーサプレート21が積層されることにより、内部空間を有する圧力室31を形成する。
In the
第1スペーサプレート21には圧力室孔20aの一端部に連通する連通孔21aが形成され、第2スペーサプレート23には連通孔23aが形成され、更に、これらのプレート21,23間に介在する絞りプレート22には、長孔形状を成す絞り孔22aが形成されている。そして、この絞り孔22aの一端部は第1スペーサプレート21の連通孔21aに連通し、他端は第2スペーサプレート23の連通孔23aに連通している。これら連通孔21a,23a及び絞り孔22aによって、圧力室31と後述する共通液室35とを連通させる絞り通路33が形成されている。
The
また、各圧力室孔20aの他端部は、第1スペーサプレート21、絞りプレート22、第2スペーサプレート23、2枚のマニホールドプレート25、26、ダンパープレート26及びカバープレート27に、穿設されている微小径の連通孔が互いに連通して成るノズル通路36を介してノズルプレート28の各ノズル孔28aに連通している。
The other end of each
第2スペーサプレート23の下層に位置する第1共通液室プレート24および第2共通液室プレート25には、圧力室孔20aが列方向(X軸方向)に配置された位置に対応する下方位置にて、その列方向(X軸方向)に沿って延設された共通液室孔24a、25aが各プレート24,25をその厚み方向に貫通して形成されている。この共通液室孔24a、25aは、ノズル列、圧力室列に対応して各インク色ごとに計5列が設けられている(図示せず)。2枚の共通液室プレート24、25を積層し、その上面を第2スペーサプレート23で覆い、下面をダンパプレート26で覆うことにより、共通液室35が形成される。
In the first common
また、圧力室プレート20から第2スペーサプレート23の各プレートの長手方向(X方向)の一端部には、上下の位置を対応させて、各インク色ごとに、4つの液体供給路34が穿設されていて、キャリッジ1にインクジェットヘッドが装着されたときに、液体タンク3に連通し、図示しないインクジェットプリンタ本体側に静置された各色のインクカートリッジからのインクが、液体タンク3、液体供給路34を介して共通液室35の長手方向の一端部に供給されることで、流路ユニット10内にインクが供給される。また、各共通液室孔24aは、絞り通路33を介して圧力室31に連通している。なお、ノズル列、圧力室列、共通インク室がY方向に5列あるのに対して、インク供給口が4つあるのは、使用頻度の高いブラックインクに対しては、1つのインク供給口から2つの共通インク室列、圧力室列およびノズル列にインクが供給されるからである。
In addition, four
ダンパープレート26は、その共通液室35との対向面とは反対側の面であって、各共通液室35の位置に対応する箇所を、下方から凹状に窪ませて薄肉に形成した5つのダンパ壁26aを有している。そして、このダンパープレート26に、カバープレート27が下方から積層接着されることにより、両プレート26,27間にダンパスペース26bが形成されている。また、カバープレート27には、複数のノズル孔28aを有するノズルプレート28が下方から積層接着されている。
The
このようなプレート20〜28を積層接着することにより、図2に示すような流路ユニット10が構成される。そしてこの流路ユニット10内には、液体タンク3に連通する液体供給路34から、共通液室35、絞り通路33、圧力室31、及びノズル通路36を経てノズル孔28aに至る液体流路10aが形成されている。
By laminating and bonding
一方、図2に示すように圧電ユニット11は、多数枚の圧電シート40〜45と絶縁性を有するトップシート46(拘束層となる)とが積層されて構成されている。圧電シート40〜45は、夫々の厚みが略30μm程度のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)のセラミックス材料から構成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
各圧電シート40〜45のうち、最下層の圧電シート40から上方へ数えて偶数番目の圧電シート41,43の上面には、各圧力室31の位置に個別に対応するよう配置された多数の個別電極47が、圧力室31が形成する各列に対応するようX軸方向に沿って列状に配設され、且つこの列がY軸方向に5列になるよう印刷形成されている。また、最下層の圧電シート40から上方へ数えて奇数番目の圧電シート40,42,44の上面には、平面視したときに個別電極47を列ごとに全てを覆うように配置された共通電極48が印刷形成されている。そして、個別電極47及び共通電極48は、各圧電シート40〜45及びトップシート46の側端面又は図示しないスルーホールに設けた図示しない中継配線(導電性接着剤を充填または塗布)を介し、トップシート46の上面に設けられた表面電極49(図3も参照)と電気的に接続されている。圧電ユニット11は、各個別電極47と流路ユニット10の各圧力室31を対向させて、互いに接着され固定される。
Among the
表面電極49は、個別電極にスルーホールによって導通された個別表面電極(駆動電極)49aを有し、この個別表面電極49aは、平面視でX軸方向に沿う細長形状を成し、圧電ユニット11の最上層の圧電シート46の上面にて、圧力室31と重なるように設けられており、圧力室31と対応してX軸方向に沿って列状に配設され、且つこの列がY軸方向に5列形成されている。また、表面電極49は、圧電シート46の上面にて、複数の個別表面電極49aの集合を挟むようにX軸方向の両端部(短辺)に沿って帯状に形成された共通表面電極49bを有している。この共通表面電極49bは、共通電極48とスルーホールを介して導通し、グランドに接地されている。このような表面電極49は、Ag−pd系の導電材を用いてスクリーン印刷されている。
The
この圧電ユニット11の上面には、配線ユニット12の一端部が接合される。配線ユニット12は可撓性帯状の配線部材でその一端部には、圧電ユニット11上面の各表面電極49に対応して複数の給電端子50が形成されていて、個別表面電極49aに対応する個別給電端子が、X軸方向に沿う列状に配設され且つこの列がY軸方向に5列形成され、帯状の共通表面電極49bに対応する位置に適宜Y軸方向に距離を有して共通給電端子が設けられている。そして、各表面電極49に各給電端子50を対応して位置合わせし、配線ユニット12の一端部がアクチュエータに積層接合され、他端部が給電端子50の列方向とは直角する方向(Y軸方向)に引き出されている。配線ユニット12の引き出された途中においては、駆動回路を含むドライバIC51(図3参照)が実装されている。配線ユニット12には、図示しないが、その引き出された方向(Y軸方向)に沿って複数の導線が配線されていて、本体側からの駆動信号をドライバIC51に入力する導線が、配線ユニット12の他端部からドライバIC51まで接続され、ドライバIC51からは、各給電端子50へ出力する別の導線が各給電端子50まで接続されている。また、後述するように給電端子50にはハンダバンプ52が付着しており、圧電ユニット11とその上面に積層された配線ユニット12とは、このハンダバンプ52を介して各給電端子50と各駆動電極49とが電気的に接続される。
One end of the
更に、詳しくは後述するが、配線ユニット12の上面には、液状接着剤70(図4参照)を介して熱伝導性プレート材13が積層接着されている。熱伝導性プレート材13は、圧電ユニットと平面視でほぼ同じ面積を有するY方向に長い長方形の扁平な板材で、配線ユニットよりも剛性が高く、熱伝導性に優れた素材からなっていて、例えば、アルミニウム、銅、SUSなどの金属板が適用されている。
Further, as will be described in detail later, a thermally
このような構成を成す液滴吐出ヘッド6は、以下のようにして動作し、ノズル孔28aから液体を吐出する。即ち、液体タンク3から図示しないフィルタを介して供給された液体が、液体供給路34、共通液室35、絞り通路33、圧力室31、及びノズル通路36から成る液体流路10a内に充填されている。この状態でドライバIC51から圧電ユニット11へ選択的に駆動信号(駆動電位)を付与し、複数の個別電極47を選択的に所定電位とすると、電位を付与された個別電極47と共通電極48との間に電位差が生じ、圧電シート41〜44の活性部に電界が作用して積層方向の歪み変形が発生する。ここで活性部とは、各圧電シート41〜44において個別電極47と共通電極48とに挟まれた部分をいい、実質的には上述したような積層方向の歪み変形が生じる部分をいう。そして、このように活性部が変形すると、最下層の圧電シート40が対応する圧力室31内へ突出するため、圧力室31の内圧が上昇し、内部の液体がノズル通路36を通じてノズル孔28aから外部へ吐出される。
The
また、圧力室31の内圧の上昇により生じた圧力波は、周囲より断面積を小さく形成された絞り通路33にて減衰され、残りの圧力波は、ダンパ壁26aが弾性変形することによって吸収される。これにより、一の圧力室31にて生じた圧力波が、共通液室35を経て他の圧力室31へ及ぶのを抑制している。
Further, the pressure wave generated by the increase in the internal pressure of the
また、液体の吐出に際して駆動する圧電ユニット11の個別電極47(及び個別表面電極49a)から、駆動するときに熱が生じるが、この熱は積層する配線ユニット12を通じて熱伝導性プレート材13へ伝えられ、該熱伝導性プレート材13から外部へ放散される。更に、この熱の一部は熱伝導性プレート材13内で拡散し、圧電ユニット11の温度が均一化されるようになっている。
Further, heat is generated from the individual electrodes 47 (and the
また、このような液滴吐出ヘッド6は、図3に示すように矩形枠状を成す支持フレーム5によってホルダケース4(図1参照)に支持される。より具体的に説明すると、図3に示すように支持フレーム5は、流路ユニット10よりもその外形形状が大きく、平面視長方形状のプレート部材の中央部分に開口5aが形成されることによって枠状を成している。この開口5aは、圧電ユニット11の外形寸法より若干大きい開口面積を有するように形成されており、支持フレーム5は、配線ユニットの他端側が開口5aから引き出され、開口5a内に圧電ユニット11が位置するようにして流路ユニット10の上面10aと支持フレーム5とが接着固定される。
Further, such a
この際、支持フレーム5において開口5aを形成する内周部5bと、圧電ユニット11の外周部11aとの間には、流路ユニット10の上面10bを底面とする空隙路60が形成される。そして、この空隙路60には液状封止剤66(図2参照)が注入され、支持フレーム5と流路ユニット10との接合箇所を封止している。なお、支持フレーム5の長手方向の一端部には、流路ユニット6が有する液体供給路34に対応して液体供給孔5cが形成されており、液体タンク3からの液体は、この液体供給孔5cを介して流路ユニット6の液体供給路34へ導入される。そして、このように流路ユニット10に支持フレーム5が接着固定された状態で、該支持フレーム5はホルダケース4の底部に、接着剤4aによって取り付けられる(図1参照)。
At this time, a
図4は、上述したインクジェットヘッド6の拡大断面図であり、主に圧電ユニット11と配線ユニット12と熱伝導性プレート材13との構成を示しており、図5(a)、図5(b)はインクジェットヘッド6の平面図であって熱伝導性プレート13は二点鎖線で示し、説明のため、熱伝導性プレート材13や、配線ユニット12を透過させた状態で示している。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the
図4に示すように、配線ユニット12は、ポリイミドなどから成る可撓性帯状の基材シート12a(厚み38μm)を有している。該基材シート12aの一方の面(図4での下面)には銅箔からなる導電材層が設けられており、この導電材層によって、圧電ユニット11の上面に配された各駆動電極49に対応する複数の各給電端子50と、該給電端子50に接続される図示しない導線とが形成されている(図5も参照)。
As shown in FIG. 4, the
また、導電材層の一方の面(図4での下面)には、導線材層のほぼ全面を覆うようにして、感光性レジストからなる絶縁性被覆材14が下方から積層されていて、開孔14aを通じて各給電端子50を部分的に露出させるようにしている。部分的に露出された各給電端子50には、ハンダなどの導線性接合部材によるバンプ52が形成される。そして、各給電端子50と各駆動電極49とを対応するように位置合わせし、配線ユニット12の上方からバーヒーターなどで加熱加圧させることで、配線ユニット12と圧電ユニット11とが溶融したハンダを介して接続接合される。なお、ハンダはスクリーン印刷で形成され、リフロー工程後、冷却することでバンプが形成される。
In addition, an insulating
また、基材シート12aの他方の面(図4での上面)には、感光性レジストから成る平面視長方形状の中間層15が積層されている。図5(a)に示すようにこの中間層15は、圧電ユニット11と平面視でほぼ同面積且つ同形状を有する長方形状を有している。そして中間層15は、その表面(基材シート12aとは反対側で熱伝導性プレート13側)に、平面視で直線状を成すトラップ溝16が、圧電ユニット11(または熱伝導性プレート13)の外周縁部近傍の各辺に沿った4箇所に独立して形成されている。トラップ溝16は、図4に示すように中間層15が熱伝導性プレート材13側に向かって開口するように切り欠かれて形成されており、図4に示すものでは中間層15の表面側から裏面側へ貫通して形成されている。中間層15は、前述の絶縁性被覆材14と同様の感光性レジストであって、導線材層が配設された基材シート12aの一方の面に前述の被覆材14を積層してその一部をフォトレジスト等で除去して各給電端子50を部分的に露出させるに際し、基材シート12aの他方の面において、中間層15を積層してその一部をフォトレジスト等により除去することでトラップ溝16が形成される。感光の具体的な手法については公知のものを用いればよいが、感光レジストを用いてトラップ溝16を形成することにより、トラップ溝16のパターンニングが容易であって、平面視形状が複雑な場合も容易に形成することができる。なお、ハンダバンプ52の形成は、中間層およびトラップ層が形成された後に行う方が好ましい。
Further, an
そして、このように形成された中間層15の表面または、熱伝導性プレート材13の下面に液状接着剤70が部分的に塗布されて、押圧させることで互いに対向する幅広面の間をその面方向に沿って液状接着剤70が広がり、接着固定される。このとき、液状接着剤70がトラップ溝16の形成領域にまで広がると、液状接着剤70がトラップ溝16内に侵入して保持される。つまり、液状接着剤70は、中間層15の上面と熱伝導性プレート材13の下面との間において、トラップ溝16に囲まれた内側の領域において広がり、その両者を接着固定している。(図5にて二点鎖線で示す液状接着剤70参照)。
Then, the
以上に説明したようなインクジェットヘッド6によれば、液状接着剤70が、トラップ溝16が形成された領域にまで広がり、到達した液状接着剤70はトラップ溝16によって保持されるため、熱伝導性プレート材13と配線ユニット12との接着固定を確実にし、また、余剰分の液状接着剤70がある場合には、余剰分の接着剤70をトラップ溝16にて捕捉することができ、配線ユニット12と熱伝導性プレート材13との隙間から外部へ余剰分が漏出するのを防止することができる。また、トラップ溝16を圧電ユニット11(または熱伝導性プレート材13)の外周辺部に沿って設けられているため、圧電ユニット11と熱伝導性プレート材13との接着面積を広く有することができるだけでなく、より確実に液状接着剤70の余剰分の漏出を防止させることができる。また、接着面積が広いことで、液状接着剤70が各対向する面間を面方向に沿って広い領域で広がるため、実際にトラップ溝16へ至る余剰分の液状接着剤70の量を減少させることができる。このように余剰分の液状接着剤70をトラップ溝16にて保持・捕捉させているため、液状接着剤70が漏出して圧電ユニット11と配線ユニット12との間に侵入して固化し、圧電ユニット11の駆動を阻害することがなくなるため、信頼性の高いインクジェットヘッド6を提供することができる。
According to the
また、トラップ溝16は、図5(b)のように、中間層15において平面視で圧電ユニット11の個別表面電極49aが配置されている領域よりも外方に設けてもよい。図5(b)では、XY方向に列状に複数列並ぶ個別表面電極49aを外方から取り囲むようにトラップ溝16が延設されている。圧電ユニット11の個別表面電極49aは、上述したように、ドライバIC51からの駆動信号に基づいて選択的に駆動して圧力室31への変形がなされるため、個別表面電極49aの近傍領域における駆動発熱量が多い。そのため、この駆動する個別表面電極49aの配置領域よりも外方にトラップ溝を設けることで、前述した液状接着剤70を保持・捕捉して余剰分の漏出を防止させるとともに、熱伝導性プレート材13への熱の伝播面積を対応して接着させることができ、駆動熱を効果的に放散させることができる。なお、この場合、中間層15において、平面視で圧電ユニット11の個別表面電極49aを挟む両端側に設けられた帯状の共通表面電極49bの設置領域に対応する領域にトラップ溝16が配設されることになり得るが、共通表面電極49bはグランド電位に接地されているため、駆動の発熱の影響を受けないため、放熱効果に影響はない。
Further, as shown in FIG. 5B, the
また、トラップ溝16は、従来圧電ユニット11と外部電源との接続に用いられてきた配線ユニット12に対して、中間層15を設けるだけでよく、トラップ溝16も容易に形成させることができるため、別途新たに部材を用意し、位置合わせして接着させるような手段や構成、またそのような工程の必要がなく、容易かつ、低コストで実現することができる。
Further, the
ところで、上述した例では直線状のトラップ溝16が熱伝導性プレート材13の各辺に沿って互いに連通しないように配設された構成について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。
In the above-described example, the configuration in which the
図6は、トラップ溝16の他のバリエーションを示す図面である。図6に示すように、熱伝導性プレート材13の各辺に沿って周回する一連のトラップ溝16であってもよく(図6(a)参照)、中間層15を貫通せずに表面側に開口する凹状の断面形状であってもよい。凹み形状または、貫通孔の厚み、幅寸法、形状等は適宜変更可能である。(図6(b)参照)。また、図6(c)に示すように、熱伝導性プレート材13の下面(配線ユニット12との対向面)に凹状のトラップ溝16を形成してもよく、図6(d)に示すように、熱伝導性プレート材13の下面と中間層15との両方にトラップ溝16を設けてもよい。
FIG. 6 is a drawing showing another variation of the
図7は、トラップ溝16の更に他のバリエーションを示すインクジェットヘッド6の拡大断面図である。図7に示すトラップ溝16は、図4に示したものと概ね同じであるが、トラップ溝16の底面に突設された仕切壁16aを有している(図7では2つ)。この仕切壁16aは、トラップ溝16の横断面積を複数の小断面積に仕切るものであり、トラップ溝16に沿って延設されている。
FIG. 7 is an enlarged sectional view of the
このような仕切壁16aを設けた場合は、トラップ溝16の一部に余剰の液状接着剤70が入り込んだときに、この液状接着剤70を毛細管現象によってトラップ溝16の伸延方向へ誘導することが期待できる。従って、特に使用する液状接着剤70の粘性が小さいときには、その余剰分をトラップ溝16から外方へ溢れ出ないように捕捉することができて、トラップ溝16全体の容積を有効活用することができる。なお、仕切壁16aの高さ寸法はトラップ溝16の深さ寸法と同程度であってもよいが、毛細管現象を利用するため、トラップ溝16において仕切壁16aに仕切られたスペースの幅寸法と同程度以下であることが好ましい。また、仕切壁16aは1つだけ設けてもよいし、3つ以上複数設けてもよいことは言うまでもない。また、このようなトラップ溝16を熱伝導性プレート材側に設けてもよい。
When such a
本発明は、配線ユニットと熱伝導性プレート材との間の熱伝導性を十分に確保すべく液状接着剤を介して両者を接合する構成としつつ、液状接着剤の余剰分が両者の隙間から外部へ漏洩するのを防止することができる液滴吐出ヘッドに適用することができる。 The present invention is configured to join the two through the liquid adhesive so as to sufficiently ensure the thermal conductivity between the wiring unit and the heat conductive plate material, while the excess of the liquid adhesive is from the gap between the two. The present invention can be applied to a droplet discharge head that can prevent leakage to the outside.
6 インクジェットヘッド
10 流路ユニット
10a 液体流路
11 圧電ユニット
12 配線ユニット
12a 基材シート
13 熱伝導性プレート材
14 絶縁性被覆材
15 中間層
16 トラップ溝
16a 仕切壁
49 駆動電極
50 給電端子
52 ハンダバンプ
70 液状接着剤
6
Claims (6)
前記熱伝導性プレート材は、平面視で前記圧電ユニットと略同一寸法を有し、液状接着剤を介して前記配線ユニットに接着されており、
前記配線ユニットと前記熱伝導性プレート材との各対向面のうち少なくとも一方には、前記液状接着剤を捕捉するためのトラップ溝が、他方へ向かって開口するようにして形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A piezoelectric unit that applies discharge pressure to the liquid in the liquid flow path of the flow path unit by driving based on signals to the plurality of drive electrodes provided on one surface, and a plurality of power supplies corresponding to the drive electrodes A wiring unit that has a terminal and is stacked on the piezoelectric unit so that the power supply terminal and the drive electrode face each other, and a thermally conductive plate material that is stacked on the opposite side of the piezoelectric unit in the wiring unit; A droplet discharge head comprising:
The thermally conductive plate material has substantially the same dimensions as the piezoelectric unit in plan view, and is bonded to the wiring unit via a liquid adhesive,
A trap groove for capturing the liquid adhesive is formed on at least one of the opposing surfaces of the wiring unit and the thermally conductive plate material so as to open toward the other. A droplet discharge head that is characterized.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007254879A JP2009083242A (en) | 2007-09-28 | 2007-09-28 | Liquid drop delivery head |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014216581A (en) * | 2013-04-27 | 2014-11-17 | 京セラ株式会社 | Piezoelectric actuator substrate, liquid discharge head including the same, and recording apparatus |
JP2019151026A (en) * | 2018-03-04 | 2019-09-12 | 株式会社リコー | Liquid discharge head, liquid discharge unit, and liquid discharge device |
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- 2007-09-28 JP JP2007254879A patent/JP2009083242A/en active Pending
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