JP2010076265A - Liquid discharge head and printer using it - Google Patents
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本発明は、液滴を吐出させることにより画像を印刷する印刷装置に関し、特に、複数の液体吐出ヘッドを用いて画像を印刷する印刷装置に関するものである。 The present invention relates to a printing apparatus that prints an image by ejecting droplets, and more particularly to a printing apparatus that prints an image using a plurality of liquid ejection heads.
近年、インクジェットプリンタやインクジェットプロッタなどの、インクジェット記録方式を利用した印刷装置が、一般消費者向けのプリンタだけでなく、例えば電子回路の形成や液晶ディスプレイ用のカラーフィルタの製造、有機ELディスプレイの製造といった工業用途にも広く利用されている。 In recent years, printing apparatuses using inkjet recording methods such as inkjet printers and inkjet plotters are not only printers for general consumers, but also, for example, formation of electronic circuits, manufacture of color filters for liquid crystal displays, manufacture of organic EL displays It is also widely used for industrial applications.
このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが印刷ヘッドとして搭載されている。この種の印刷ヘッドには、インクが充填されたインク流路内に加圧手段としてのヒーターを備え、ヒーターによりインクを加熱、沸騰させ、インク流路内に発生する気泡によってインクを加圧し、インク吐出孔より、液滴として吐出させるサーマルヘッド方式と、インクが充填されるインク流路の一部の壁を加圧手段によって屈曲変位させ、機械的にインク流路内のインクを加圧し、インク吐出孔より液滴として吐出させる圧電方式が一般的に知られている。 In such an ink jet printing apparatus, a liquid discharge head for discharging liquid is mounted as a print head. This type of print head includes a heater as a pressurizing unit in an ink flow path filled with ink, heats and boiles the ink with the heater, pressurizes the ink with bubbles generated in the ink flow path, A thermal head system that ejects droplets from the ink ejection holes, and a part of the walls of the ink flow path filled with ink is bent and displaced by a pressurizing means, and the ink in the ink flow path is mechanically pressurized, A piezoelectric method in which ink is ejected as droplets from ink ejection holes is generally known.
また、このような液体吐出ヘッドには、記録媒体の搬送方向(副走査方向)と直交する方向(主走査方向)に液体吐出ヘッドを移動させつつ記録を行なうシリアル式、および主走査方向に関して記録媒体より長いヘッドを固定した状態で副走査方向に搬送されてくる記録媒体に記録を行なうライン式がある。ライン式は、シリアル式のように液体吐出ヘッドを移動させる必要がないので、高速記録が可能であるという利点を有する。 In addition, in such a liquid discharge head, recording is performed with respect to a serial type in which recording is performed while moving the liquid discharge head in a direction (main scanning direction) orthogonal to the conveyance direction (sub-scanning direction) of the recording medium, and the main scanning direction. There is a line type in which recording is performed on a recording medium conveyed in the sub-scanning direction with a head longer than the medium fixed. The line type has the advantage that high-speed recording is possible because there is no need to move the liquid discharge head as in the serial type.
シリアル式、ライン式のいずれの方式の液体吐出ヘッドであっても、液滴を高い密度で印刷するには、液体吐出ヘッドに形成されている、液滴を吐出する液体吐出孔の密度を高くする必要がある。 In order to print droplets at a high density in any of the serial type and line type liquid discharge heads, the density of the liquid discharge holes for discharging the droplets formed in the liquid discharge head must be increased. There is a need to.
そこで液体吐出ヘッドを、マニホールドとマニホールドから複数の液体加圧室をそれぞれ介して繋がる液体吐出孔を有した流路部材と、前記液体加圧室をそれぞれ覆うように設けられた複数の加圧手段を有するアクチュエータユニットとを積層して構成する技術が知られている(例えば、特許文献1を参照。)。液体吐出ヘッドでは、各液体吐出孔に繋がった液体加圧室を、それを覆うように設けられた加圧手段を変位させることで、各液体吐出孔からインクを吐出させ、主走査方向に600dpiの解像度で印刷が可能とされている。 Accordingly, the liquid discharge head is connected to the manifold and the flow path member having the liquid discharge holes connecting the manifold via the plurality of liquid pressurization chambers, and the plurality of pressurization means provided so as to cover the liquid pressurization chambers, respectively. There is known a technique in which an actuator unit having a structure is laminated (see, for example, Patent Document 1). In the liquid discharge head, the liquid pressurizing chamber connected to each liquid discharge hole is displaced by a pressurizing unit provided so as to cover the liquid pressurization chamber, thereby discharging ink from each liquid discharge hole and 600 dpi in the main scanning direction. It is possible to print at a resolution of.
また、液体吐出孔から吐出される液滴の吐出特性を安定化させるために、流路部材の外部にヒーターを備え、流路部材の温度を一定に保たせようとする液体吐出ヘッドが知られている。
しかしながら、温度調節がもっとも必要とされるのは、温度により吐出特性の変動する可能性のある液体加圧室内の液体であるので、ヒーターを流路部材の外部に備えてもヒーターが液体加圧室内から離れているため、ヒーターの温度が上がってから液体加圧室内の液体の温度が上がるまで時間差が生じて、応答性が悪いという問題があった。 However, the temperature adjustment is most required for the liquid in the liquid pressurizing chamber where the discharge characteristics may vary depending on the temperature. Therefore, even if the heater is provided outside the flow path member, the heater is liquid pressurized. Since it is away from the room, there is a problem that a time difference occurs until the temperature of the liquid in the liquid pressurizing room rises after the temperature of the heater rises, resulting in poor response.
したがって、本発明の目的は、液体加圧室内の液体の温度調節のできる液体吐出ヘッドを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid discharge head capable of adjusting the temperature of the liquid in the liquid pressurizing chamber.
本発明の液体吐出ヘッドは、電気抵抗体からなるヒータープレートを含む複数のプレートが積層されてなる、複数の液体吐出孔と該複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室と前記ヒータープレートの主面に形成されているヒーター配線とを備える流路部材と、前記複数の前記液体加圧室内の液体をそれぞれ加圧する複数の加圧手段とを備えることを特徴とする。 The liquid discharge head according to the present invention includes a plurality of liquid discharge holes formed by laminating a plurality of plates including a heater plate made of an electric resistor, and a plurality of liquid pressurizing chambers respectively connected to the plurality of liquid discharge holes. A flow path member including heater wiring formed on a main surface of the heater plate, and a plurality of pressurizing units that pressurize the liquid in the plurality of liquid pressurizing chambers, respectively.
また、前記複数の液体加圧室の壁面を構成している前記プレートが前記ヒータープレートであるとともに、前記ヒーター配線が液体加圧室の近傍に形成されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the plate constituting the wall surfaces of the plurality of liquid pressurizing chambers is the heater plate, and the heater wiring is formed in the vicinity of the liquid pressurizing chamber.
さらに、前記複数の液体加圧室が前記流路部材の一方主面に開口しており、該一方主面を構成する前記プレートが前記ヒータープレートであることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the plurality of liquid pressurizing chambers are opened on one main surface of the flow path member, and the plate constituting the one main surface is the heater plate.
またさらに、前記ヒーター配線が前記ヒータープレートの両主面に互いに対向して形成されていることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the heater wiring is formed opposite to each other on both main surfaces of the heater plate.
さらにまた、前記流路部材を積層方向から平面視したとき、前記流路部材は前記複数の液体加圧室がマトリックス状に配置された液体加圧室形成領域と該液体加圧室形成領域以外の液体加圧室形成領域外領域とを有し、前記ヒーター配線は、前記液体加圧室形成領域と前記液体加圧室形成領域外領域に同一のパターンを有することが好ましい。 Furthermore, when the flow path member is viewed in plan from the stacking direction, the flow path member includes a liquid pressurization chamber forming region in which the plurality of liquid pressurization chambers are arranged in a matrix and other than the liquid pressurization chamber forming region. It is preferable that the heater wiring has the same pattern in the liquid pressurization chamber formation region and the liquid pressurization chamber formation region.
本発明の印刷装置は、前記液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送させる搬送部と、前記液体吐出ヘッドの駆動および前記ヒータープレートの温度を制御する制御部とを備えることを特徴とするものである。 The printing apparatus of the present invention includes the liquid discharge head, a transport unit that transports a recording medium to the liquid discharge head, and a control unit that controls the drive of the liquid discharge head and the temperature of the heater plate. It is characterized by.
電気抵抗体からなるヒータープレートを含む複数のプレートが積層されてなる、複数の液体吐出孔と該複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室と前記ヒータープレートの主面に形成されているヒーター配線とを備える流路部材と、前記複数の前記液体加圧室内の液体をそれぞれ加圧する複数の加圧手段とを備えることにより、流路部材内にある液体加圧室の近くの前記ヒーターで前記液体加圧室内の液体を加熱することができるため、より細かい温度調整ができる。 A plurality of liquid discharge holes, a plurality of liquid pressurizing chambers connected to the plurality of liquid discharge holes, and a main surface of the heater plate are formed by laminating a plurality of plates including a heater plate made of an electric resistor. Near the liquid pressurizing chamber in the flow path member by providing a flow path member including the heater wiring that is provided, and a plurality of pressurizing means that pressurize the liquid in the plurality of liquid pressurizing chambers, respectively. Since the liquid in the liquid pressurizing chamber can be heated by the heater, the temperature can be adjusted more finely.
また、前記複数の液体加圧室の壁面を構成している前記プレートが前記ヒータープレートであるとともに、前記ヒーター配線が液体加圧室の近傍に形成されている場合、前記液体加圧室内の液体を直接的に加熱することができるので、より細かい温度調整ができる。 In addition, when the plate constituting the wall surfaces of the plurality of liquid pressurizing chambers is the heater plate and the heater wiring is formed in the vicinity of the liquid pressurizing chamber, the liquid in the liquid pressurizing chamber Can be directly heated, so that the temperature can be adjusted more finely.
さらに、前記複数の液体加圧室が前記流路部材の一方主面に開口しており、該一方主面を構成する前記プレートが前記ヒータープレートである場合、前記ヒーター配線と前記ヒーターの発熱を制御する制御部との電気的な接続を容易にすることができる。 Further, when the plurality of liquid pressurizing chambers are opened on one main surface of the flow path member, and the plate constituting the one main surface is the heater plate, the heater wiring and the heater generate heat. Electrical connection with the control unit to be controlled can be facilitated.
またさらに、前記ヒーター配線が前記ヒータープレートの両主面に互いに対向して形成されている場合、前記ヒーターの熱を発する位置を容易に調整できる。 Furthermore, when the heater wiring is formed on both main surfaces of the heater plate so as to face each other, the position of the heater that generates heat can be easily adjusted.
さらにまた、前記流路部材を積層方向から平面視したとき、前記流路部材は前記複数の液体加圧室がマトリックス状に配置された液体加圧室形成領域と該液体加圧室形成領域以外の液体加圧室形成領域外領域とを有し、前記ヒーター配線は、前記液体加圧室形成領域と前記液体加圧室形成領域外領域に同一のパターンを有する場合、前記ヒーター配線全てに対して一定の電圧差で電気を供給すれば、前記液体加圧室形成領域の単位面積あたりの発熱量と前記液体加圧室形成領域外領域の単位面積あたりの発熱量とがほぼ同じになるため、温度調整がしやすい。 Furthermore, when the flow path member is viewed in plan from the stacking direction, the flow path member includes a liquid pressurization chamber forming region in which the plurality of liquid pressurization chambers are arranged in a matrix and other than the liquid pressurization chamber forming region. When the heater wire has the same pattern in the liquid pressurization chamber formation region and the liquid pressurization chamber formation region, all the heater wires If electricity is supplied at a constant voltage difference, the calorific value per unit area of the liquid pressurization chamber forming region and the calorific value per unit area of the liquid pressurization chamber forming region are almost the same. Easy to adjust temperature.
本発明の印刷装置によれば、前記液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送させる搬送部と、前記液体吐出ヘッドの駆動および前記ヒータープレートの温度を制御する制御部とを備えることにより、流路部材内の液体の温度差により生じる印刷ばらつきの少ない印刷ができる。 According to the printing apparatus of the present invention, the liquid discharge head, a transport unit that transports the recording medium to the liquid discharge head, and a control unit that controls the driving of the liquid discharge head and the temperature of the heater plate are provided. By providing, it is possible to perform printing with less printing variation caused by the temperature difference of the liquid in the flow path member.
図1は、本発明の一実施形態の液体吐出ヘッドを含む本発明の印刷装置であるカラーインクジェットプリンタの概略構成図である。このカラーインクジェットプリンタ1(以下、プリンタ1とする)は、4つの液体吐出ヘッド2を有している。これらの液体吐出ヘッド2は、記録媒体である印刷用紙Pの搬送方向に沿って並べられ、プリンタ1内に固定されている。液体吐出ヘッド2は、図1の紙面手前から奥へ向かう方向に細長い形状を有している。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a color ink jet printer which is a printing apparatus of the present invention including a liquid discharge head according to an embodiment of the present invention. This color inkjet printer 1 (hereinafter referred to as printer 1) has four liquid ejection heads 2. These liquid ejection heads 2 are arranged along the transport direction of the printing paper P that is a recording medium, and are fixed in the printer 1. The liquid discharge head 2 has an elongated shape in a direction from the front side to the back side in FIG.
プリンタ1は、記録媒体である印刷用紙Pを液体吐出ヘッド2に対して相対的に移動させる搬送手段を有している。具体的には、印刷用紙Pの搬送経路に沿って、給紙ユニット114、搬送ユニット120および紙受け部116が順に設けられている。また、プリンタ1には、液体吐出ヘッド2や給紙ユニット114などのプリンタ1の各部における動作を制御するための制御部100が設けられている。
The printer 1 includes a transport unit that moves the printing paper P, which is a recording medium, relative to the liquid ejection head 2. Specifically, a
給紙ユニット114は、複数枚の印刷用紙Pを収容することができる用紙収容ケース115と、給紙ローラ145とを有している。給紙ローラ145は、用紙収容ケース115に積層して収容された印刷用紙Pのうち、最も上にある印刷用紙Pを1枚ずつ送り出すことができる。
The
給紙ユニット114と搬送ユニット120との間には、印刷用紙Pの搬送経路に沿って、二対の送りローラ118aおよび118b、ならびに、119aおよび119bが配置されている。給紙ユニット114から送り出された印刷用紙Pは、これらの送りローラ118、118a、119、119aによってガイドされて、さらに搬送ユニット120へと送り出される。
Between the
搬送ユニット120は、エンドレスの搬送ベルト111と2つのベルトローラ106および107を有している。搬送ベルト111は、ベルトローラ106および107に巻き掛けられている。搬送ベルト111は、2つのベルトローラに巻き掛けられたとき所定の張力で張られるような長さに調整されている。これによって、搬送ベルト111は、2つのベルトローラの共通接線をそれぞれ含む互いに平行な2つの平面に沿って、弛むことなく張られている。これら2つの平面のうち、液体吐出ヘッド2に近い方の平面が、印刷用紙Pを搬送する搬送面127である。
The
ベルトローラ106には、図1に示されるように、搬送モータ174が接続されている。搬送モータ174は、ベルトローラ106を矢印Aの方向に回転させることができる。また、ベルトローラ107は、搬送ベルト111に連動して回転することができる。したがって、搬送モータ174を駆動してベルトローラ106を回転させることにより、搬送ベルト111は、矢印Aの方向に沿って移動する。
As shown in FIG. 1, a
ベルトローラ107の近傍には、ニップローラ138とニップ受けローラ139とが、搬送ベルト111を挟むように配置されている。ニップローラ138は、図示しないバネによって下方に付勢されている。ニップローラ138の下方のニップ受けローラ139は、下方に付勢されたニップローラ138を、搬送ベルト111を介して受け止めている。2つのニップローラ138、139は回転可能に設置されており、搬送ベルト111に連動して回転する。
In the vicinity of the
給紙ユニット114から搬送ユニット120へと送り出された印刷用紙Pは、ニップローラ138と搬送ベルト111との間に挟み込まれる。これによって、印刷用紙Pは、搬送ベルト111の搬送面127に押し付けられ、搬送面127上に固着する。そして、印刷用紙Pは、搬送ベルト111の回転に従って、液体吐出ヘッド2が設置されている方向へと搬送される。なお、搬送ベルト111の外周面113に粘着性のシリコンゴムによる処理を施してもよい。これにより、印刷用紙Pを搬送面127に確実に固着させることができる。
The printing paper P sent out from the
4つの液体吐出ヘッド2は、搬送ベルト111による搬送方向に沿って互いに近接して配置されている。各液体吐出ヘッド2は、下端にヘッド本体13を有している。ヘッド本体13の下面には、液体を吐出する多数の液体吐出孔8が設けられている(図3および4参照)。
The four liquid discharge heads 2 are arranged close to each other along the conveyance direction by the
1つの液体吐出ヘッド2に設けられた液体吐出孔8からは、同じ色の液体(インク)が吐出されるようになっている。各液体吐出ヘッド2から吐出される液体の色は、それぞれ、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)およびブラック(K)である。各液体吐出ヘッド2は、ヘッド本体13の下面と搬送ベルト111の搬送面127との間にわずかな隙間をおいて配置されている。
The liquid (ink) of the same color is ejected from the liquid ejection holes 8 provided in one liquid ejection head 2. The colors of the liquid ejected from each liquid ejection head 2 are magenta (M), yellow (Y), cyan (C), and black (K), respectively. Each liquid ejection head 2 is disposed with a slight gap between the lower surface of the
搬送ベルト111によって搬送された印刷用紙Pは、液体吐出ヘッド2と搬送ベルト111との間の隙間を通過する。その際に、液体吐出ヘッド2を構成するヘッド本体13から印刷用紙Pの上面に向けて液体が吐出される。これによって、印刷用紙Pの上面には、制御部100によって記憶された画像データに基づくカラー画像が形成される。
The printing paper P transported by the
搬送ユニット120と紙受け部116との間には、剥離プレート140と二対の送りローラ121aおよび121bならびに122aおよび122bとが配置されている。
カラー画像が印刷された印刷用紙Pは、搬送ベルト111によって剥離プレート140へと搬送される。このとき、印刷用紙Pは、剥離プレート140の右端によって、搬送面127から剥離される。そして、印刷用紙Pは、送りローラ121a〜122bによって、紙受け部116に送り出される。このように、印刷済みの印刷用紙Pが順次紙受け部116に送られ、紙受け部116に重ねられる。
A
The printing paper P on which the color image is printed is conveyed to the
なお、印刷用紙Pの搬送方向についてもっとも上流側にある液体吐出ヘッド2とニップローラ138との間には、紙面センサ133が設置されている。紙面センサ133は、発光素子および受光素子によって構成され、搬送経路上の印刷用紙Pの先端位置を検出することができる。紙面センサ133による検出結果は制御部100に送られる。制御部100は、紙面センサ133から送られた検出結果により、印刷用紙Pの搬送と画像の印刷とが同期するように、液体吐出ヘッド2や搬送モータ174等を制御することができる。
Note that a
次に本発明の液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体13について説明する。図2は、図1に示されたヘッド本体13を示す平面図である。図3は、図2の一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図であり、ヘッド本体13の一部である。なお、説明の都合上、図3には圧電アクチュエータユニット21が二点鎖線で示している。また、本来破線で示されるべき流路部材4の内部や下面に形成されているしぼり12や液体吐出孔8などは実線で示している。図4(a)は図3のIV−IV線に沿った縦断面図であり、図4(b)は図4(a)の一部を拡大したものである。図5(a)はヒータープレート22の平面図である。図5(b)は図5(a)と同一場所のヒータープレート22の平面図であり、パターンヒーター配線42を省略し、グランドヒーター配線41透過して示したものである。
Next, the head
ヘッド本体13は、平板状の流路部材4と、流路部材4上に積層された圧電アクチュエータユニット21とを有している。圧電アクチュエータユニット21は、加圧手段である後述の変位素子50を複数備えている。また、圧電アクチュエータユニット21は台形形状を有しており、その台形の1対の平行対向辺が流路部材4の長手方向に平行になるように流路部材4の上面に配置されている。また、流路部材4の長手方向に平行な2本の仮想直線のそれぞれに沿って2つずつ、つまり合計4つの圧電アクチュエータユニット21が、全体として千鳥状に流路部材4上に配列されている。流路部材4上で隣接し合う圧電アクチュエータユニット21の斜辺同士は、流路部材4の幅方向について部分的にオーバーラップしている。
The
流路部材4の内部には液体流路の一部であるマニホールド5が形成されている。マニホールド5は流路部材4の長手方向に沿って延び細長い形状を有しており、流路部材4の上面にはマニホールド5の開口5bが形成されている。開口5bは、流路部材4の長手方向に平行な2本の直線(仮想線)のそれぞれに沿って5個ずつ、合計10個形成されている。開口5bは、4つの圧電アクチュエータユニット21が配置された領域を避ける位置に形成されている。マニホールド5には開口5bを通じて図示されていない液体タンクから液体が供給されるようになっている。
A
流路部材4内に形成されたマニホールド5は、複数本に分岐している(分岐した部分のマニホールド5を副マニホールド5aということがある)。開口5bに繋がるマニホールド5は、圧電アクチュエータユニット21の斜辺に沿うように延在しており、流路部材4の長手方向と交差して配置されている。2つの圧電アクチュエータユニット21に挟まれた領域では、1つのマニホールド5が、隣接する圧電アクチュエータユニット21に共有されており、副マニホールド5aがマニホールド5の両側から分岐している。これらの副マニホールド5aは、流路部材4の内部の各圧電アクチュエータユニット21に対向する領域に、互いに隣接してヘッド本体13の長手方向に延在している。
The
流路部材4は、複数の液体加圧室10がマトリクス状(すなわち、2次元的かつ規則的)に形成されている4つの液体加圧室群9を有している。各液体加圧室群9の最も外側の液体加圧室10より内側は、液体加圧室10が形成された液体加圧室形成領域15である。液体加圧室形成領域15以外の領域は液体加圧室形成領域外領域16である。液体加圧室10は、角部にアールが施されたほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。液体加圧室10は流路部材4の上面に開口するように形成されている。これらの液体加圧室10は、流路部材4の上面における圧電アクチュエータユニット21に対向する領域の略全面にわたって配列されている。したがって、これらの液体加圧室10によって形成された各液体加圧室群9は圧電アクチュエータユニット21とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有している。また、各液体加圧室10の開口は、流路部材4の上面に圧電アクチュエータユニット21が接着されることで閉塞されている。
The
本実施形態では、図3に示されているように、マニホールド5は、流路部材4の短手方向に互いに平行に並んだ4列の副マニホールド5aに分岐し、各副マニホールド5aに繋がった液体加圧室10は、等間隔に流路部材4の長手方向に並ぶ液体加圧室10の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に4列配列されている。副マニホールド5aに繋がった液体加圧室10の並ぶ列は副マニホールド5aの両側に2列ずつ配列されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the manifold 5 branches into four rows of sub-manifolds 5a arranged in parallel to each other in the short direction of the
全体では、マニホールド5から繋がる液体加圧室10は、等間隔に流路部材4の長手方向に並ぶ液体加圧室10の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に16列配列されている。各液体加圧室列に含まれる液体加圧室10の数は、圧電アクチュエータユニット21の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。液体吐出孔8もこれと同様に配置されている。これによって、全体として長手方向に600dpiの解像度で画像形成が可能となっている。すなわち、各副マニホールド5aには平均すれば150dpiに相当する間隔で個別流路32が接続されている。これは、600dpi分の液体吐出孔8を4つ列の副マニホールド5aに分けて繋ぐ設計をする際に、各副マニホールド5aに繋がる個別流路32が等間隔に繋がるとは限らないため、マニホールド5aの延在方向、すなわち主走査方向に平均170μm(150dpiならば25.4mm/150=169μmの間隔である)以下の間隔で個別流路32が形成されているということである。
As a whole, the
圧電アクチュエータユニット21の上面における各液体加圧室10に対向する位置には後述する個別電極35がそれぞれ形成されている。個別電極35は液体加圧室10より一回り小さく、液体加圧室10とほぼ相似な形状を有しており、圧電アクチュエータユニット21の上面における液体加圧室10と対向する領域内に収まるように配置されている。
流路部材4の下面の液体吐出面には多数の液体吐出孔8が形成されている。これらの液体吐出孔8は、流路部材4の下面側に配置された副マニホールド5aと対向する領域を避けた位置に配置されている。また、これらの液体吐出孔8は、流路部材4の下面側における圧電アクチュエータユニット21と対向する領域内に配置されており、4つの液体吐出孔群となっている。これらの液体吐出孔群は圧電アクチュエータユニット21とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有しており、対応する圧電アクチュエータユニット21の変位素子50を変位させることにより液体吐出孔8から液滴が吐出できる。そして、それぞれの領域内の液体吐出孔8は、流路部材4の長手方向に平行な複数の直線に沿って等間隔に配列されている。
A large number of liquid discharge holes 8 are formed in the liquid discharge surface on the lower surface of the
なお、これらの液体吐出孔8は、流路部材4の長手方向に平行な仮想直線上に、この仮想直線と垂直な方向から各液体吐出孔8の形成位置を射影した射影点が、印字の解像度に対応した間隔で等間隔に途切れずに並ぶような位置に形成されている。これによって、液体吐出ヘッド2は、流路部材4における液体吐出孔8が形成された領域の長手方向についてのほぼ全領域にわたって、印字の解像度に対応した間隔で途切れずに印字できるようになっている。
These liquid discharge holes 8 are projected on the virtual straight line parallel to the longitudinal direction of the
流路部材4の内部には、多数のしぼり12が形成されている。これらのしぼり12は、液体加圧室群9と対向する領域内に配置されている。本実施形態のしぼり12は、水平面に平行な1方向に沿って延在している。しぼり12の一方の端は、後述の個別供給流路6を介して副マニホールド5aに繋がっている。また、しぼり12の他方の端は、液体加圧室10に繋がっている。
A large number of
ヘッド本体13に含まれる流路部材4は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路部材4の上面から順に、キャビティプレート22、ベースプレート23、アパーチャ(しぼり)プレート24、サプライプレート25、26、マニホールドプレート27、28、29、カバープレート30およびノズルプレート31である。詳細は後述するが、これらのプレートのうち少なくとも1つのプレートを電気抵抗体で作製し、発熱するヒータープレートとして使用する。また、各プレート22〜31には多数の孔が形成されている。各プレート22〜31は、これらの孔が互いに連通してマニホールド5および個別流路32を構成するように、位置合わせして積層されている。ヘッド本体13は、図4に示されているように、液体加圧室10は流路部材4の上面に、副マニホールド5aは内部の下面側に、液体吐出孔8は下面にと、個別流路32を構成する各部分が異なる位置に互いに近接して配設され、液体加圧室10を介して副マニホールド5aと液体吐出孔8とが繋がる構成を有している。
The
各プレート22〜31に形成された孔について説明する。これらの孔には、次のようなものがある。第1に、キャビティプレート22に形成された液体加圧室10である。第2に、液体加圧室10の一端から副マニホールド5aへと繋がる流路を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート23(詳細には液体加圧室10の入り口)からサプライプレート25(詳細には副マニホールド5aの出口)までの各プレートに形成されている。なお、この連通孔には、アパーチャプレート24に形成されたしぼり12と、サプライプレート25、26に形成された個別供給流路6とが含まれている。
The hole formed in each plate 22-31 is demonstrated. These holes include the following. First, the
第3に、液体加圧室10の他端から液体吐出孔8へと連通する流路を構成する連通孔であり、この連通孔は、以下の記載においてディセンダ(部分流路)と呼称される。ディセンダは、ベースプレート23(詳細には液体加圧室10の出口)からノズルプレート31(詳細には液体吐出孔8)までの各プレートに形成されている。第4に、副マニホールド5aを構成する連通孔である。この連通孔は、マニホールドプレート27〜29に形成されている。
Third, there is a communication hole that constitutes a flow channel that communicates from the other end of the
このような連通孔が相互に繋がり、副マニホールド5aからの液体の流入口(副マニホールド5aの出口)から液体吐出孔8に至る個別流路32を構成している。副マニホールド5aに供給された液体は、以下の経路で液体吐出孔8から吐出される。まず、副マニホールド5aから上方向に向かって、個別供給流路6を通り、しぼり12の一端部に至る。次に、しぼり12の延在方向に沿って水平に進み、しぼり12の他端部に至る。そこから上方に向かって、液体加圧室10の一端部に至る。さらに、液体加圧室10の延在方向に沿って水平に進み、液体加圧室10の他端部に至る。そこから少しずつ水平方向に移動しながら、主に下方に向かい、下面に開口した液体吐出孔8へと進む。
Such communication holes are connected to each other to form an
このような流路部材4の液体加圧室10に、それぞれ後述の変位素子50を付け、変位素子50を変形させることにより、液体吐出孔8から液滴を吐出させることができる。この時、液体加圧室10内の液体の温度が変動すると、液体の粘度が変わるため、変位素子50の変形が同じであっても、吐出される液滴の速度や量が変動し、印刷用紙Pに着弾する位置や、着弾後に広がる液体の面積が変わるため、印刷される画像等の精度が悪くなるおそれがある。
By attaching a
プレート22〜31の少なくとも1つを導体抵抗の高い電気抵抗体で作製して、ヒータープレートとし、ヒータープレートの主面にヒーター配線を形成して電気を流すことにより発熱させることができる。このようにすると、吐出特性にもっとも影響を与える液体加圧室10内の液体の近くで発熱することになるため、発熱させてから液体加圧室10内の液体の温度が上がるまでの時間が短くなり、またより細かい温度調節ができる。
At least one of the
ヒーター配線は、ヒータープレートの一方主面内に電圧差のできるヒーター配線を形成し、積層方向に垂直な方向に電流を流してもよく、ヒータープレートの一方主面と他方主面に電圧差のできるヒーター配線を形成し、積層方向に電流を流してもよい。前者では、ヒーター配線の形成を一方主面内だけにできるため製造工程が簡略化できるため好ましい。後者では、形成されるパターンにより発熱する部分および発熱量を容易に制御できるため好ましい。いずれのタイプのヒーター配線を形成するにしてもヒーター配線は液体加圧室10の近傍に設けるのが好ましい。ここで、液体加圧室10の近傍とは、積層方向では流路部材4の中であればどの位置でもよく、積層方向に垂直な方向では、1つの液体加圧室10に対して、直近の液体加圧室10よりも近い位置のことである。
The heater wiring may form a heater wiring capable of voltage difference in one main surface of the heater plate, and a current may flow in a direction perpendicular to the stacking direction. A voltage difference between one main surface and the other main surface of the heater plate may be applied. A heater wiring that can be formed may be formed, and a current may flow in the stacking direction. The former is preferable because the heater wiring can be formed only on one main surface and the manufacturing process can be simplified. The latter is preferable because the portion that generates heat and the amount of heat generated can be easily controlled by the pattern to be formed. Whichever type of heater wiring is formed, the heater wiring is preferably provided in the vicinity of the
また、プレート22〜31のうち、どのプレートをヒータープレートにしても良いが、液体加圧室10のより近くで発熱させることのできるように、液体加圧室10の壁面を構成しているプレート、すなわちキャビティプレート22およびベースプレート23の少なくとも一方をヒータープレートにすることが好ましい。また、キャビティプレート22をヒータープレートにすると、キャビティプレート22には、液体加圧室10以外に開いている孔が少ないためヒーター配線を流路部材4の全体にほぼ均一に形成できるため好ましい。またさらに、流路部材4の変位素子50の積層される主面を形成するプレートをヒータープレートにし、主面にヒーター配線を形成すると、ヒーター配線と制御部100との電気的接続を容易にすることができる。
Any of the
図5(a)、(b)においてはキャビティプレート22をヒータープレートとし、ヒーター配線として、キャビティプレート22の一方主面にグランドヒーター配線41が形成され、他方主面にパターンヒーター配線42が形成されており、グランドヒーター配線41とパターンヒーター配線42には互いに対向している対向部がある。グランドヒーター配線41とパターンヒーター配線42との間には制御部100により電圧が加えられ、対向部において電流が積層方向に流れ、電流が流れた部分のヒータープレートが発熱する。このような構成にすると、発熱するのは、ほぼ上下にヒーター配線が形成された対向部だけになり、発熱量は対向部の面積に比例するようになるため、パターンの設計によりヒータープレート各部の発熱量を調整することが容易にできる。また、同一面内に電位差のあるヒーター配線を近接して設けなくてもよいため、液体によりヒーター配線間がショートすることがない。
5A and 5B, the
なお、ヒータープレートを貫通して配線を形成したい場合は、ヒータープレートに貫通孔を空け、貫通孔に導電体をいれるようにすればよい。この場合貫通孔は、液体加圧室10、流路部材4の端部および電位差のあるパターンから十分離して(1mm以上)形成するのがよい。
If it is desired to form wiring through the heater plate, a through hole is formed in the heater plate and a conductor is inserted into the through hole. In this case, the through hole is preferably formed (1 mm or more) sufficiently separated from the
グランドヒーター配線41は図5(b)に示すように、キャビティプレート22の略全面に形成されている。液体加圧室10の周囲にグランドヒーター配線41の形成されていない部分を設けているのは、液体によりグランドヒーター配線41が腐食されないためである。
The
パターンヒーター配線42は、グランドヒーター配線41と同様に液体加圧室10の周囲に形成されない部分を設けてある。つまり、液体加圧室10が一塊に形成されている液体加圧室形成領域15には、液体加圧室に相似のヒーター配線非形成部が設けてある。また、液体加圧室10が形成されていない液体加圧室形成領域外領域16にも、ヒーター配線非形成部を設けてもよい。このようにすることにより、流路部材4全体が平均的に加熱されるため好ましい。この際、液体加圧室形成領域外領域16のヒーター配線非形成部も、液体加圧室形成領域15のヒーター配線非形成部と共通の形状および配置間隔にすると設計が容易になる。また、液体加圧室形成領域外領域16のヒーター配線非形成部を、液体加圧室形成領域15のヒーター配線非形成部と比較して相似でわずかに大きいものにしてもよい。このようにすると、液体が供給され続けるため、加熱が必要な液体加圧室形成領域15よりも液体加圧室形成領域外領域16の発熱が少なくなり、全体のバランスがとれる。
Similar to the
次に、パターンヒーター配線42をいくつかの領域に分けて形成する応用例について、説明する。パターンヒーター配線42の形成のされ方以外の構造は、ここまでの説明と同じである。
Next, an application example in which the
図6(a)は流路部材4−1の平面図であり、液体加圧室形成領域15−1を含むようにパターンヒーター配線42がパターンヒーター配線領域42−1内に形成されている。図ではパターンヒーター配線42の詳細は省略しているが、図5(a)と同様に液体加圧室10と相似形状のヒーター配線非形成部が全体に設けられている。つまり、液体加圧室形成領域外領域にも、液体加圧室形成領域15−1と同一のパターンヒーター配線が形成されている。なお、図示しないが、グランドヒーター配線41はが図5(b)と同様に形成されており、貫通孔の導体によりグランドヒーター配線41と電気的に繋がっているグランドヒーター配線用電極43−1が形成されている。そして、パターンヒーター配線領域42−1のパターンヒーター配線は全て繋がっており、制御部100からグランドヒーター配線41との間に電圧が加えられ、パターンヒーター配線領域42−1の領域内で、ほぼ均一に発熱する。
FIG. 6A is a plan view of the flow path member 4-1, and the
図6(b)は流路部材4−2の平面図であり、液体加圧室形成領域15−2を含むようにパターンヒーター配線42がパターンヒーター配線領域42−2内に形成されている。図ではパターンヒーター配線42の詳細は省略しているが、図5(a)と同様に液体加圧室10と相似形状のヒーター配線非形成部が全体に設けられている。つまり、液体加圧室形成領域外領域にも、液体加圧室形成領域15−2と同一のパターンヒーター配線が形成されている。なお、図示しないが、グランドヒーター配線41はが図5(b)と同様に形成されており、貫通孔の導体によりグランドヒーター配線41と電気的に繋がっているグランドヒーター配線用電極43−2が形成されている。
FIG. 6B is a plan view of the flow path member 4-2, and the
そして、パターンヒーター配線42は、圧電アクチュエータユニット21に対応した液体加圧室形成領域15−2をそれぞれ含んだ4つのパターンヒーター配線領域42−2a〜dに分けて形成されている。すなわち、パターンヒーター配線領域42−2a〜dに形成されたパターンヒーター配線42は互いに繋がっておらず、それぞれの領域のパターンヒーター配線に流す電流量を変えることにより各領域の発熱量を変えることができる。各領域に温度センサを付ければ、各領域の状態に合わせて温度を調節することができる。また、各圧電アクチュエータユニット21の特性に差がある場合に、領域毎に温度設定を変えて、圧電アクチュエータユニット21の特性の差を相殺させるように調節することもできる。例えば、ある圧電アクチュエータ21の有する変位素子50の変位量の平均が、他の圧電アクチュエータ21の有する変位素子50の変位量の平均より低い場合、その圧電アクチュエータ21に対応する領域の、温度を上げて液体の粘度を下げることにより、少ない変位量でも液滴の量が多く、液滴の速度も速くなるので、液体吐出特性のばらつきを少なくすることができる。
The
図6(c)は流路部材4−3の平面図であり、液体加圧室形成領域15−3を含むようにパターンヒーター配線がパターンヒーター配線領域42−3内に形成されている。図ではパターンヒーター配線の詳細は省略しているが、5(a)と同様に液体加圧室10と相似形状のヒーター配線非形成部が全体に設けられている。つまり、液体加圧室形成領域外領域にも、液体加圧室形成領域15−3と同一のパターンヒーター配線が形成されている。なお、図示しないが、グランドヒーター配線41はが図5(b)と同様に形成されており、貫通孔の導体によりグランドヒーター配線41と電気的に繋がっているグランドヒーター配線用電極43−3が形成されている。
FIG. 6C is a plan view of the flow path member 4-3, and the pattern heater wiring is formed in the pattern heater wiring region 42-3 so as to include the liquid pressurizing chamber forming region 15-3. Although details of the pattern heater wiring are omitted in the figure, a heater wiring non-forming portion similar in shape to the
そして、パターンヒーター配線は、副マニホールド5aに沿った4つのパターンヒーター配線領域42−3a〜dに分けて形成されている。すなわち、パターンヒーター配線領域42−3a〜dに形成されたパターンヒーター配線は互いに繋がっておらず、それぞれに形成されたパターンヒーター配線に流す電流量を変えることにより各領域の発熱量を変えることができる。各領域に温度センサ付ければ、領域毎の状態に合わせて温度を調節することができる。 The pattern heater wiring is divided into four pattern heater wiring areas 42-3a to 42d along the sub-manifold 5a. That is, the pattern heater wirings formed in the pattern heater wiring regions 42-3a to 42-3d are not connected to each other, and the amount of heat generated in each region can be changed by changing the amount of current flowing through the pattern heater wiring formed in each. it can. If a temperature sensor is attached to each region, the temperature can be adjusted according to the state of each region.
また、図6(b)と図6(c)の分割の仕方を合わせて、パターンヒーター配線42を、圧電アクチュエータユニット21に対応した領域の副マニホールド5a毎に16のパターンヒーター配線領域に分けて形成してもよい。このようにすることにより、より細かい領域に分けて調整することができる。また、このような液体吐出ヘッド2では、流路部材4と圧電アクチュエータユニット21を熱硬化性樹脂で接合する際に、圧電アクチュエータ21に熱膨張係数差により圧縮圧力が加わることにより圧電アクチュエータユニット21の台形の短辺側の変位素子50の方が長辺側の変位素子50よりも変位が大きくなることがあるが、そのような場合、圧電アクチュエータユニット21の台形の短辺側の領域に流す電流量を少なくし、その変位素子50に対応した副マニホールド5aに流れる液体の粘度を高くすることにより、吐出特性のばらつきを少なくすることもできる。
6B and 6C, the
またさらに、開口5b近くの副マニホールド5aに分岐する前のマニホールド5の上の領域のパターンヒーター配線42を分けて形成し、別に温度制御してもよい。開口5bからは流路部材4と温度差のある液体が入ってくることがあり、温度変動が大きくなることがあるため、このようにすると、この変動を少なくすることができるため好ましい。
Furthermore, the
次に、圧電アクチュエータユニット21について説明する。圧電アクチュエータユニット21は、図4に示されるように、2枚の圧電セラミック層21a、21bからなる積層構造を有している。これらの圧電セラミック層21a、21bはそれぞれ20μm程度の厚さを有している。圧電アクチュエータユニット21全体の厚さは40μm程度である。圧電セラミック層21a、21bのいずれの層も複数の液体加圧室10を跨ぐように延在している(図3参照)。これらの圧電セラミック層21a、21bは、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系のセラミックス材料からなる。
Next, the
圧電アクチュエータユニット21は、Ag−Pd系などの金属材料からなる共通電極34およびとAu系などの金属材料からなる個別電極35を有している。個別電極35は上述のように圧電アクチュエータユニット21の上面における液体加圧室10と対向する位置に配置されている。個別電極35の一端は、液体加圧室10と対向する領域外に引き出されて接続電極36が形成されている。この接続電極36は例えばガラスフリットを含む金からなり、厚さが15μm程度で凸状に形成されている。また、接続電極36は、図示されていないFPC(Flexible Printed Circuit)に設けられた電極と電気的に接合されている。詳細は後述するが、個別電極35には、制御部100からFPCを通じて吐出信号が供給される。
The
共通電極34は、圧電セラミック層21aと圧電セラミック層21bとの間の領域に面方向の略全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極34は、圧電アクチュエータユニット21に対向する領域内の全ての液体加圧室10を覆うように延在している。共通電極34の厚さは2μm程度である。共通電極34は図示しない領域において接地され、グランド電位に保持されている。本実施形態では、圧電セラミック層21b上において、個別電極35からなる電極群を避ける位置に個別電極35とは異なる表面電極(不図示)が形成されている。表面電極は、圧電セラミック層21bの内部に形成されたスルーホールを介して共通電極34と電気的に接続されているとともに、多数の個別電極35と同様に、FPC上の別の電極と接続されている。
The
図4に示されるように、共通電極34と個別電極35とは、最上層の圧電セラミック層21bのみを挟むように配置されている。圧電セラミック層21bにおける個別電極35と共通電極34とに挟まれた領域は活性部と呼称され、その部分の圧電セラミックスには分極が施されている。本実施形態の圧電アクチュエータユニット21においては、最上層の圧電セラミック層21bのみが活性部を含んでおり、圧電セラミック21aは活性部を含んでおらず、振動板として働く。この圧電アクチュエータユニット21はいわゆるユニモルフタイプの構成を有している。
As shown in FIG. 4, the
そして、個別電極35に選択的に所定の吐出信号が供給されることにより、この個別電極35に対応する液体加圧室10内の液体に圧力が加えられる。これによって、個別流路32を通じて、対応する液体吐出孔8から液滴が吐出される。すなわち、圧電アクチュエータユニット21における各液体加圧室10に対向する部分は、各液体加圧室10および液体吐出孔8に対応する個別の変位素子50(アクチュエータ)に相当する。つまり、2枚の圧電セラミック層からなる積層体中には、図5に示されているような構造を単位構造とする変位素子50が液体加圧室10毎に、液体加圧室10の直上に位置する振動板21a、共通電極34、圧電セラミック層21b、個別電極35により作り込まれており、圧電アクチュエータユニット21には変位素子50が複数含まれている。なお、本実施形態において1回の吐出動作によって液体吐出孔8から吐出される液体の量は5〜7pL(ピコリットル)程度である。
Then, by selectively supplying a predetermined discharge signal to the
多数の個別電極35は、個別に電位を制御することができるように、それぞれがFPC上のコンタクトおよび配線を介して、個別にアクチュエータ制御手段に電気的に接続されている。
A large number of
本実施形態における圧電アクチュエータユニット21においては、個別電極35を共通電極34と異なる電位にして圧電セラミック層21bに対してその分極方向に電界を印加すると、この電界が印加された部分が、圧電効果により歪む活性部として働く。この時圧電セラミック層21bは、その厚み方向すなわち積層方向に伸長または収縮し、圧電横効果により積層方向と垂直な方向すなわち面方向には収縮または伸長しようとする。一方、残りの圧電セラミック層21aは、個別電極35と共通電極34とに挟まれた領域を持たない非活性層であるので、自発的に変形しない。つまり、圧電アクチュエータユニット21は、上側(つまり、液体加圧室10とは離れた側)の圧電セラミック層21bを、活性部を含む層とし、かつ下側(つまり、液体加圧室10に近い側)の圧電セラミック層21aを非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている
この構成において、電界と分極とが同方向となるように、アクチュエータ制御手段により個別電極35を共通電極34に対して正または負の所定電位とすると、圧電セラミック層21bの電極に挟まれた部分(活性部)が、面方向に収縮する。一方、非活性層の圧電セラミック層21aは電界の影響を受けないため、自発的には縮むことがなく活性部の変形を規制しようとする。この結果、圧電セラミック層21bと圧電セラミック層21aとの間で分極方向への歪みに差が生じて、圧電セラミック層21bは液体加圧室10側へ凸となるように変形(ユニモルフ変形)する。
In the
本実施の形態における実際の駆動手順は、予め個別電極35を共通電極34より高い電位(以下高電位と称す)にしておき、吐出要求がある毎に個別電極35を共通電極34と一旦同じ電位(以下低電位と称す)とし、その後所定のタイミングで再び高電位とする。これにより、個別電極35が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層21a、bが元の形状に戻り、液体加圧室10の容積が初期状態(両電極の電位が異なる状態)と比較して増加する。このとき、液体加圧室10内に負圧が与えられ、液体がマニホールド5側から液体加圧室10内に吸い込まれる。その後再び個別電極35を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層21a、bが液体加圧室10側へ凸となるように変形し、液体加圧室10の容積減少により液体加圧室10内の圧力が正圧となり液体への圧力が上昇し、液滴が吐出される。つまり、液滴を吐出させるため、高電位を基準とするパルスを含む吐出信号を個別電極35に供給することになる。このパルス幅は、液体加圧室10内において圧力波がマニホールド5から液体吐出孔8まで伝播する時間長さであるAL(Acoustic Length)が理想的である。これによると、液体加圧室10内部が負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさり、より強い圧力で液滴を吐出させることができる。
In the actual driving procedure in this embodiment, the
また、階調印刷においては、液体吐出孔8から連続して吐出される液滴の数、つまり液滴吐出回数で調整される液滴量(体積)で階調表現が行われる。このため、指定された階調表現に対応する回数の液滴吐出を、指定されたドット領域に対応する液体吐出孔8から連続して行なう。一般に、液体吐出を連続して行なう場合は、液滴を吐出させるために供給するパルスとパルスとの間隔をALとすることが好ましい。これにより、先に吐出された液滴を吐出させるときに発生した圧力の残余圧力波と、後に吐出させる液滴を吐出させるときに発生する圧力の圧力波との周期が一致し、これらが重畳して液滴を吐出するための圧力を増幅させることができる。
In gradation printing, gradation expression is performed by the number of droplets ejected continuously from the liquid ejection holes 8, that is, the droplet amount (volume) adjusted by the number of droplet ejections. For this reason, the number of droplet discharges corresponding to the specified gradation expression is continuously performed from the
以上のような液体吐出ヘッド2は、例えば、以下のようにして作製する。 The liquid discharge head 2 as described above is manufactured as follows, for example.
ロールコータ法、スリットコーター法などの一般的なテープ成形法により、圧電性セラミック粉末と有機組成物からなるテープの成形を行ない、焼成後に圧電セラミック層21a、21bとなる複数のグリーンシートを作製する。グリーンシートの一部には、その表面に共通電極34となる電極ペーストを印刷法等により形成する。また、必要に応じてグリーンシートの一部にビアホールを形成し、その内部にビア導体を挿入する。
A tape composed of a piezoelectric ceramic powder and an organic composition is formed by a general tape forming method such as a roll coater method or a slit coater method, and a plurality of green sheets that become piezoelectric
ついで、各グリーンシートを積層して積層体を作製し、加圧密着を行なう。加圧密着後の積層体を高濃度酸素雰囲気下で焼成し、その後有機金ペーストを用いて焼成体表面に個別電極25を印刷して、焼成した後、Agペーストを用いて接続電極36を印刷し、焼成することにより、圧電アクチュエータユニット21を作製する。
Next, each green sheet is laminated to produce a laminate, and pressure adhesion is performed. The laminated body after pressure contact is fired in a high-concentration oxygen atmosphere, and then the
次に、流路部材4を、プレート22〜31を接着剤層45を介して積層して作製する。プレート(ヒータープレート)22は窒化珪素などの高導体抵抗の電気抵抗体で、上述の圧電セラミック層21a、21bと同様に、窒化珪素の粉末をテープに成型し、液体加圧室10となる孔をパンチングで開け、非酸化雰囲気で焼成した後、Cuペーストでグランドヒーター配線41、パターンヒーター配線42を印刷し、非酸化雰囲気で焼成した。必要に応じてパターンヒーター配線42を保護する保護層を形成してもよい。
Next, the
プレート23〜31は、圧延法等によりプレートを作製した後、マニホールド5、個別流路32およびディセンダなどとなる孔を、エッチングにより所定の形状に加工して作製する。これらプレート23〜31は、Fe―Cr系、Fe−Ni系、WC−TiC系の群から選ばれる少なくとも1種の金属によって形成されていることが望ましく、特に液体としてインクを使用する場合にはインクに対する耐食性の優れた材質からなることが望ましため、Fe−Cr系がより好ましい。
The
圧電アクチュエータ21と流路部材4とは、例えば接着層45を介して積層接着することができる。接着層としては、周知のものを使用することができるが、圧電アクチュエータ21や流路部材4への影響を及ぼさないために、熱硬化温度が100〜150℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも1種の熱硬化性樹脂系の接着剤を用いるのがよい。このような接着層を用いて熱硬化温度にまで加熱することによって、圧電アクチュエータ21と流路部材4とを加熱接合することができる。
The
ヒータープレート22とプレート21あるいは圧電アクチュエータ21とを接着する接着剤層45は、絶縁性の接着剤を使用しても、導電性の接着剤を使用してもよい。導電性の接着剤を使用すると、ヒータープレート22のグランド側の電気的接続を流路部材4のプレートを通じて行なうことができるので好ましい。
The
この後必要に応じて、ヒーター配線と制御部100とを電気的に接続するための配線や、圧電アクチュエータ21と制御部100とを電気的に接続するためのFPCなどを接合し、液体吐出ヘッド2を得ることができる。
Thereafter, if necessary, a wiring for electrically connecting the heater wiring and the
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims.
1・・・プリンタ
2・・・液体吐出ヘッド
4・・・流路部材
5・・・マニホールド
5a・・・副マニホールド
5b・・・開口
6・・・個別供給流路
8・・・液体吐出孔
9・・・液体加圧室群
10・・・液体加圧室
12・・・しぼり
21・・・圧電アクチュエータユニット
21a・・・圧電セラミック層(振動板)
21b・・・圧電セラミック層
22・・・プレート(ヒータープレート)
23〜31・・・プレート
32・・・個別流路
34・・・共通電極
35・・・個別電極
36・・・接続電極
41・・・グランドヒーター配線
42・・・パターンヒーター配線
50・・・変位素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printer 2 ...
21b: Piezoelectric ceramic layer 22: Plate (heater plate)
23-31 ...
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2008
- 2008-09-26 JP JP2008247328A patent/JP2010076265A/en active Pending
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