JP2011025632A - Liquid discharging element, liquid discharging head using the same, and recording apparatus - Google Patents

Liquid discharging element, liquid discharging head using the same, and recording apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid discharging element capable of stably feeding a liquid from a constriction to a liquid pressurizing chamber, a liquid discharging head using the liquid discharging element, and a recording apparatus using the liquid discharging head. <P>SOLUTION: In the liquid discharging element, a hole to be the liquid pressurizing chamber 10 and the constriction 12 connected each other is opened on a surface, and a pressurizing part 50 is laminated on a flow path member 4, equipped with a liquid discharging hole 8 connected to the liquid pressurizing chamber 10 and a liquid feeding flow path 6 connected to the constriction 12, so as to cover the hole. The depth of a part to be the constriction 12 of the hole is shallower than the depth of a part to be the liquid pressurizing chamber 10. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、インクジェット記録ヘッドなどの液体吐出ヘッドなどに用いられる液体吐出素子、それを用いた液体吐出ヘッドおよびそれを用いた記録装置に関する。   The present invention relates to a liquid discharge element used for a liquid discharge head such as an ink jet recording head, a liquid discharge head using the same, and a recording apparatus using the same.

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素子を備えた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を備え、ヒータ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方式と、インクが充填されるインク流路の一部の壁を変位素子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 including a liquid discharge element for discharging a 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 system that ejects droplets from the ink ejection holes, and a part of the walls of the ink channel filled with ink is bent and displaced by a displacement element, and the ink in the ink channel is mechanically pressurized to eject ink. A piezoelectric method for discharging liquid droplets from holes is generally known.

圧電方式の液体吐出素子としては、図9に示すように、液体吐出ヘッド913を、マニホールド905と、マニホールド905から順に、液体供給流路906(中にしぼり912を含む)、液体加圧室910および連通路907を介して液体吐出孔908まで繋がる個別流路932を有した平板状の流路部材904と、液体加圧室910をそれぞれ覆うように設けられた複数の変位素子950を有するアクチュエータユニット921とを積層して構成したものが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。液体吐出ヘッド913では、液体加圧室910を覆うように設けられたアクチュエータユニット921の変位素子950を変位させることで、各液体加圧室910の各液体吐出孔908から液滴を吐出させ、主走査方向に600dpiの解像度で印刷が可能とされている。   As a piezoelectric liquid discharge element, as shown in FIG. 9, a liquid discharge head 913 includes a manifold 905, a liquid supply channel 906 (including a squeezed inside 912) in order from the manifold 905, and a liquid pressurizing chamber 910. And a flat channel member 904 having an individual channel 932 connected to the liquid discharge hole 908 via the communication path 907, and an actuator having a plurality of displacement elements 950 provided so as to cover the liquid pressurizing chamber 910, respectively. A configuration in which the unit 921 is stacked is known (see, for example, Patent Document 1). In the liquid discharge head 913, by displacing the displacement element 950 of the actuator unit 921 provided so as to cover the liquid pressurization chamber 910, droplets are discharged from the respective liquid discharge holes 908 of the respective liquid pressurization chambers 910, Printing is possible at a resolution of 600 dpi in the main scanning direction.

なお、流路部材904は金属製のプレート922〜931を積層したものであり、圧電アクチュエータ921は流路部材904側から順に圧電セラミック層921a、共通電極934、圧電セラミック層921bおよび個別電極935を積層したものである。   The flow path member 904 is formed by laminating metal plates 922 to 931. The piezoelectric actuator 921 includes a piezoelectric ceramic layer 921a, a common electrode 934, a piezoelectric ceramic layer 921b, and individual electrodes 935 in order from the flow path member 904 side. Laminated.

特開2003−305852号公報JP 2003-305852 A

特許文献1に記載されているような液体吐出素子では、変位素子を駆動させて液体加圧室の体積を小さくすることにより、液体吐出孔から液滴を吐出させ、変位素子を駆動させて液体加圧室の体積を大きくすることにより、マニホールドから液体加圧室に液体が供給されるようになっている。そして、液体加圧室の体積を小さくする際に加えられた圧力の一部が、液体供給流路を通じてマニホールドに逃げないようにする為には、しぼりは液体の移動を阻害する方が望ましい。しかしながら、阻害の程度が大きいと、液体加圧室の体積を大きくしても、マニホールドからの液体の供給が足りなくなるという問題があった。   In the liquid ejection element as described in Patent Document 1, the displacement element is driven to reduce the volume of the liquid pressurizing chamber, thereby ejecting liquid droplets from the liquid ejection hole and driving the displacement element to move the liquid. By increasing the volume of the pressurizing chamber, the liquid is supplied from the manifold to the liquid pressurizing chamber. In order to prevent a part of the pressure applied when reducing the volume of the liquid pressurizing chamber from escaping to the manifold through the liquid supply channel, it is desirable that the squeezing inhibits the movement of the liquid. However, if the degree of inhibition is large, there is a problem that the liquid supply from the manifold becomes insufficient even if the volume of the liquid pressurizing chamber is increased.

したがって、本発明の目的は、しぼりから液体加圧室への液体の供給が安定してできる液体吐出素子およびそれを用いた液体吐出ヘッドおよび記録装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid discharge element capable of stably supplying a liquid from a squeeze to a liquid pressurizing chamber, a liquid discharge head using the same, and a recording apparatus.

本発明の液体吐出素子は、表面に、互いに繋がった液体加圧室としぼりとになる穴が開口しているとともに、前記液体加圧室に液体流路を介して繋がっている液体吐出孔と前記しぼりに繋がっている液体供給流路とを備えている流路部材に、前記穴を覆うように加圧部が積層されている液体吐出素子であって、前記穴の前記しぼりとなる部分の深さが前記液体加圧室となる部分の深さより浅いことを特徴とする。   The liquid discharge element according to the present invention has a liquid discharge hole connected to the liquid pressurization chamber via a liquid channel, and a hole serving as a liquid pressurization chamber connected to each other. A liquid discharge element in which a pressure member is laminated so as to cover the hole on a flow path member provided with a liquid supply flow path connected to the squeezing, and the portion of the hole to be the squeezed The depth is shallower than the depth of the portion serving as the liquid pressurizing chamber.

また、前記流路部材の前記表面に、前記液体加圧室と前記液体吐出孔とを繋ぐ前記液体流路としての、前記穴の前記液体加圧室となる部分より深さが浅い第2の穴が開口しているとともに、該第2の穴を覆うように第2の加圧部が積層されていることが好ましい。   Further, a second depth that is shallower than a portion of the hole serving as the liquid pressurizing chamber as the liquid flow path connecting the liquid pressurizing chamber and the liquid discharge hole to the surface of the flow path member. It is preferable that the hole is open and the second pressure member is stacked so as to cover the second hole.

また、本発明の液体吐出ヘッドは、前記液体吐出素子を複数備え、該液体吐出素子の前記液体吐出孔が同一の面に開口しており、前記流路部材内に前記液体吐出素子の前記しぼりが複数繋がっているマニホールドを備えていることが好ましい。   The liquid discharge head according to the present invention includes a plurality of the liquid discharge elements, the liquid discharge holes of the liquid discharge elements are open on the same surface, and the squeezing of the liquid discharge elements in the flow path member. It is preferable to provide a manifold in which a plurality of are connected.

また、本発明の記録装置は、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する搬送部と、前記液体吐出ヘッドの駆動を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。   The recording 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 driving of the liquid discharge head. And

本発明の液体吐出素子によれば、表面に、互いに繋がった液体加圧室としぼりとになる穴が開口しているとともに、前記液体加圧室に液体流路を介して繋がっている液体吐出孔と前記しぼりに繋がっている液体供給流路とを備えている流路部材に、前記穴を覆うように加圧部が積層されている液体吐出素子であって、前記穴の前記しぼりとなる部分の深さが前記液体加圧室となる部分の深さより浅いことにより、前記加圧部が前記液体加圧室の体積を小さくする際には、前記加圧部は、前記しぼりの、液体が前記液体供給流路から前記液体加圧室へ流れる方向の断面積を小さくするため、前記液体加圧室内の液体に加わった圧力が、前記しぼりの内部の液体を介して逃げにくくなるとともに、前記加圧部が前記液体加圧室の体積を大きくする際には、前記加圧部は、前記しぼりの、液体が前記液体供給流路から前記液体加圧室へ流れる方向の断面積を大きくするため、前記液体供給流路から前記しぼり介して前記液体加圧室までの液体の流れがスムーズになるので液体の供給量を多くできる。   According to the liquid ejection element of the present invention, the surface of the liquid ejection chamber connected to the liquid pressurization chamber via the liquid flow path is formed on the surface so as to open as a liquid pressurization chamber connected to each other. A liquid discharge element in which a pressure member is laminated so as to cover the hole on a flow path member including a hole and a liquid supply flow path connected to the squeezing, and serves as the squeezing of the hole When the pressurization unit reduces the volume of the liquid pressurization chamber because the depth of the part is shallower than the depth of the part that becomes the liquid pressurization chamber, Reduces the cross-sectional area in the direction of flow from the liquid supply channel to the liquid pressurizing chamber, so that the pressure applied to the liquid in the liquid pressurizing chamber is less likely to escape via the liquid inside the squeeze, The pressurizing part increases the volume of the liquid pressurizing chamber. The pressurizing unit increases the cross-sectional area of the squeezed liquid in the direction in which the liquid flows from the liquid supply channel to the liquid pressurization chamber. Since the flow of liquid to the pressure chamber becomes smooth, the amount of liquid supply can be increased.

また、前記流路部材の前記表面に、前記液体加圧室と前記液体吐出孔とを繋ぐ前記液体流路としての、前記穴の前記液体加圧室となる部分より深さが浅い第2の穴が開口しているとともに、該第2の穴を覆うように第2の加圧部が積層されている場合、前記加圧部が前記液体加圧室の体積を大きくする際に、前記第2の加圧部が、前記液体加圧室と前記液体吐出孔とを繋ぐ液体流路の、液体が前記液体吐出孔から前記液体加圧室へ流れる方向の断面積を小さくするようにできるため、液体が前記液体吐出孔から前記液体加圧室へと流れにくくなるので、液体が前記液体供給流路から前記しぼりを介して前記液体加圧室へとより供給されやすくなる。   Further, a second depth that is shallower than a portion of the hole serving as the liquid pressurizing chamber as the liquid flow path connecting the liquid pressurizing chamber and the liquid discharge hole to the surface of the flow path member. When the hole is open and the second pressurizing unit is stacked so as to cover the second hole, the pressurizing unit increases the volume of the liquid pressurizing chamber. The second pressurizing unit can reduce the cross-sectional area of the liquid flow path connecting the liquid pressurizing chamber and the liquid discharge hole in the direction in which the liquid flows from the liquid discharge hole to the liquid pressurization chamber. Since the liquid is less likely to flow from the liquid discharge hole to the liquid pressurizing chamber, the liquid is more easily supplied from the liquid supply channel to the liquid pressurizing chamber through the squeezing.

また、本発明の液体吐出ヘッドは、前記液体吐出素子を複数備え、該液体吐出素子の前記液体吐出孔が同一の面に開口しており、前記流路部材内に前記液体吐出素子の前記しぼりが複数繋がっているマニホールドを備えていることにより、広い面積に対して液体を吐出することができる。   The liquid discharge head according to the present invention includes a plurality of the liquid discharge elements, the liquid discharge holes of the liquid discharge elements are open on the same surface, and the squeezing of the liquid discharge elements in the flow path member. By providing a manifold in which a plurality of are connected, it is possible to discharge liquid over a wide area.

また、本発明の記録装置によれば、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する搬送部と、前記液体吐出ヘッドの駆動を制御する制御部とを備えていることにより、良好な画像が記録できる。   In addition, according to the recording apparatus of the present invention, the recording apparatus includes the liquid discharge head, a transport unit that transports a recording medium to the liquid discharge head, and a control unit that controls driving of the liquid discharge head. Thus, a good image can be recorded.

本発明の記録装置の一例であるプリンタを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating a printer that is an example of a recording apparatus of the present invention. 図1の液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a head body that constitutes the liquid ejection head of FIG. 1. 図2の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である、説明のため一部の流路を省略した図である。FIG. 3 is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line in FIG. 図2の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。FIG. 3 is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line in FIG. (a)は図3の中の液体吐出素子1つの断面図であり、(b)は(a)平面図である。(A) is sectional drawing of one liquid discharge element in FIG. 3, (b) is (a) top view. (a)は本発明の液体吐出素子の他の例の平面図であり、(b)は(a)平面図である。(A) is a top view of the other example of the liquid discharge element of this invention, (b) is (a) top view. 本発明の液体吐出ヘッドの他の例の平面図である。It is a top view of the other example of the liquid discharge head of the present invention. (a)本発明の液体吐出素子の他の例の断面図であり、(b)は平面図であり、(c)は(a)および(b)の液体吐出素子を用いた本発明の他の液体吐出ヘッドの斜視図である。(A) It is sectional drawing of the other example of the liquid discharge element of this invention, (b) is a top view, (c) is the other of this invention using the liquid discharge element of (a) and (b). It is a perspective view of the liquid discharge head. (a)は従来の液体吐出素子の縦断面図である。(A) is a longitudinal cross-sectional view of the conventional liquid discharge element.

図1は、本発明の記録装置の一例であるカラーインクジェットプリンタを示す概略構成図である。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、記録媒体である記録用紙Pの搬送方向に沿って並べられ、プリンタ1に固定されている。液体吐出ヘッド2は、図1の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 showing a color ink jet printer which is an example of a recording apparatus of the present invention. This color inkjet printer 1 (hereinafter referred to as printer 1) has four liquid ejection heads 2. These liquid discharge heads 2 are arranged along the conveyance direction of the recording paper P that is a recording medium, and are fixed to the printer 1. The liquid discharge head 2 has an elongated shape in a direction from the front to the back in FIG.

プリンタ1には、記録用紙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。   In the printer 1, a paper feed unit 114, a transport unit 120, and a paper receiver 116 are sequentially provided along the transport path of the recording paper P. In addition, the printer 1 is provided with a control unit 100 for controlling the operation of each unit of the printer 1 such as the liquid discharge head 2 and the paper feeding unit 114.

給紙ユニット114は、複数枚の記録用紙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記録用紙Pのうち、最も上にある記録用紙Pを1枚ずつ送り出すことができる。   The paper feed unit 114 includes a paper storage case 115 that can store a plurality of recording papers P, and a paper supply roller 145. The paper feed roller 145 can send out the uppermost recording paper P among the recording papers P stacked and stored in the paper storage case 115 one by one.

給紙ユニット114と搬送ユニット120との間には、記録用紙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から送り出された記録用紙Pは、これらの送りローラ118a、118b、119aおよび119b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 paper feed unit 114 and the transport unit 120, two pairs of feed rollers 118a and 118b and 119a and 119b are arranged along the transport path of the recording paper P. The recording paper P sent out from the paper supply unit 114 is guided by these feed rollers 118 a, 118 b, 119 a and 119 b and further sent out to the transport unit 120.

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106および107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106および107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、記録用紙Pを搬送する搬送面127である。   The transport unit 120 includes an endless transport belt 111 and two belt rollers 106 and 107. The conveyor belt 111 is wound around belt rollers 106 and 107. The conveyor belt 111 is adjusted to such a length that it is stretched with a predetermined tension when it is wound around the two belt rollers 106 and 107. Thus, the conveyor belt 111 is stretched without slack along two planes parallel to each other including the common tangent lines of the two belt rollers 106 and 107, respectively. Of these two planes, the plane closer to the liquid ejection head 2 is a transport surface 127 that transports the recording paper P.

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 conveyance motor 174 is connected to the belt roller 106. The transport motor 174 can rotate the belt roller 106 in the direction of arrow A. The belt roller 107 can rotate in conjunction with the transport belt 111. Therefore, the conveyance belt 111 moves along the direction of arrow A by driving the conveyance motor 174 and rotating the belt roller 106.

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 belt roller 107, a nip roller 138 and a nip receiving roller 139 are arranged so as to sandwich the conveyance belt 111. The nip roller 138 is urged downward by a spring (not shown). A nip receiving roller 139 below the nip roller 138 receives the nip roller 138 biased downward via the conveying belt 111. The two nip rollers are rotatably installed and rotate in conjunction with the conveyance belt 111.

給紙ユニット114から搬送ユニット120へと送り出された記録用紙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、記録用紙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、記録用紙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、記録用紙Pを搬送面127に確実に固着させることができる。   The recording paper P sent out from the paper supply unit 114 to the transport unit 120 is sandwiched between the nip roller 138 and the transport belt 111. As a result, the recording paper P is pressed against the transport surface 127 of the transport belt 111 and is fixed on the transport surface 127. Then, the recording paper P is transported in the direction in which the liquid ejection head 2 is installed according to the rotation of the transport belt 111. The outer peripheral surface 113 of the conveyor belt 111 may be treated with adhesive silicon rubber. Thereby, the recording paper P can be reliably fixed to the transport surface 127.

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3参照)。   The four liquid discharge heads 2 are arranged close to each other along the conveyance direction by the conveyance belt 111. Each liquid discharge head 2 has a head body 13 at the lower end. A large number of liquid ejection holes 8 for ejecting liquid are provided on the lower surface of the head body 13 (see FIG. 3).

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、同じ色の液滴(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の液体吐出孔8は一方方向(記録用紙Pと平行で記録用紙Pの搬送方向に直交する方向であり、液体吐出ヘッド2の長手方向)に等間隔に等間隔で配置されているため、一方方向に隙間なく記録することができる。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。   Liquid droplets (ink) of the same color are ejected from the liquid ejection holes 8 provided in one liquid ejection head 2. The liquid discharge holes 8 of each liquid discharge head 2 are arranged at equal intervals in one direction (a direction parallel to the recording paper P and perpendicular to the conveyance direction of the recording paper P and the longitudinal direction of the liquid discharge head 2). Therefore, it is possible to record without a gap in one direction. 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 head body 13 and the transport surface 127 of the transport belt 111.

搬送ベルト111によって搬送された記録用紙Pは、液体吐出ヘッド2の下面側で、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から記録用紙Pの上面に向けて液滴が吐出される。これによって、記録用紙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 recording paper P transported by the transport belt 111 passes through a gap between the recording belt P and the transport belt 111 on the lower surface side of the liquid ejection head 2. At that time, droplets are ejected from the head body 13 constituting the liquid ejection head 2 toward the upper surface of the recording paper P. As a result, a color image based on the image data stored by the control unit 100 is formed on the upper surface of the recording paper P.

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。カラー画像が記録された記録用紙Pは、搬送ベルト111から剥離プレート140へと搬送される。このとき、記録用紙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、記録用紙Pは、送りローラ121a、121b、122aおよび122bによって、紙受け部116に送り出される。このように、記録済みの記録用紙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 separation plate 140 and two pairs of feed rollers 121a and 121b and 122a and 122b are arranged between the transport unit 120 and the paper receiver 116. The recording paper P on which the color image is recorded is transported from the transport belt 111 to the peeling plate 140. At this time, the recording paper P is peeled from the transport surface 127 by the right end of the peeling plate 140. Then, the recording paper P is sent out to the paper receiving unit 116 by the feed rollers 121a, 121b, 122a and 122b. In this way, the recorded recording paper P is sequentially sent to the paper receiving unit 116 and stacked on the paper receiving unit 116.

なお、記録用紙Pの搬送方向について最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、搬送経路上の記録用紙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、記録用紙Pの搬送と画像の記録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 paper surface sensor 133 is installed between the liquid ejection head 2 and the nip roller 138 on the most upstream side in the conveyance direction of the recording paper P. The paper surface sensor 133 includes a light emitting element and a light receiving element, and can detect the leading end position of the recording paper P on the transport path. The detection result by the paper surface sensor 133 is sent to the control unit 100. The control unit 100 can control the liquid ejection head 2, the transport motor 174, and the like based on the detection result sent from the paper surface sensor 133 so that the transport of the recording paper P and the image recording are synchronized.

次に本発明の液体吐出ヘッド2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図であり、ヘッド本体13の一部であり、ディセンダ7の途中から液体吐出孔8までの流路を省略して描いている。図4は、図3と同じ位置の拡大透視図で、液体吐出孔8の位置が分かりやすいように、一部の流路を省略して描いている。なお、図3および図4において、図面を分かりやすくするために、圧電アクチュエータユニット21の下方にあって破線で描くべき液体加圧室10およびしぼり12となる穴15およびディセンダ7を実線で描いている。図5(a)は図3の中の1つの液体吐出素子の縦断面図であり、図5(b)は、その平面図である。図5(b)においては隣接する液体吐出素子については流路を省略して描いている。   Next, the head main body 13 constituting the liquid discharge head 2 of the present invention will be described. FIG. 2 is a plan view showing the head main body 13 shown in FIG. FIG. 3 is an enlarged view of a region surrounded by a one-dot chain line in FIG. 2, which is a part of the head main body 13, and a flow path from the middle of the descender 7 to the liquid discharge hole 8 is omitted. FIG. 4 is an enlarged perspective view of the same position as in FIG. 3, in which some of the flow paths are omitted so that the position of the liquid discharge holes 8 can be easily understood. In FIGS. 3 and 4, for the sake of easy understanding of the drawings, the fluid pressurizing chamber 10 to be drawn with a broken line below the piezoelectric actuator unit 21 and the hole 15 and the descender 7 to be drawn 12 are drawn with solid lines. Yes. FIG. 5A is a longitudinal sectional view of one liquid ejection element in FIG. 3, and FIG. 5B is a plan view thereof. In FIG. 5B, the adjacent liquid ejection elements are drawn with the flow paths omitted.

ヘッド本体13は、平板状の流路部材4と、流路部材4上に配置された、アクチュエータユニットである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は台形形状を有しており、その台形形状の1対の平行対向辺が流路部材4の長手方向と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の長手方向と平行な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上で隣り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の短手方向を見たときに部分的にオーバーラップしている。このオーバーラップしている部分の圧電アクチェータユニット21を駆動することにより記録される領域では、2つの圧電アクチュエータユニット21により吐出された液滴が混在して着弾することになる。   The head main body 13 includes a flat plate-like channel member 4 and a piezoelectric actuator unit 21 that is an actuator unit and is disposed on the channel member 4. The piezoelectric actuator unit 21 has a trapezoidal shape, and is disposed on the upper surface of the flow path member 4 so that a pair of parallel opposing sides of the trapezoidal shape is parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4. In addition, two piezoelectric actuator units 21 are arranged along the two virtual straight lines parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4, that is, a total of four piezoelectric actuator units 21 are arranged on the flow path member 4 as a whole. Yes. The oblique sides of the piezoelectric actuator units 21 adjacent on the flow path member 4 partially overlap when the short direction of the flow path member 4 is viewed. In the area recorded by driving the piezoelectric actuator unit 21 in the overlapping portion, the liquid droplets discharged by the two piezoelectric actuator units 21 are mixed and landed.

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の長手方向と平行な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 manifold 5 that is a part of the liquid flow path is formed inside the flow path member 4. The manifold 5 has an elongated shape extending along the longitudinal direction of the flow path member 4, and an opening 5 b of the manifold 5 is formed on the upper surface of the flow path member 4. A total of ten openings 5 b are formed along each of two straight lines (imaginary lines) parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4. The opening 5b is formed at a position that avoids a region where the four piezoelectric actuator units 21 are disposed. The manifold 5 is supplied with liquid from a liquid tank (not shown) through the opening 5b.

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 manifold 5 formed in the flow path member 4 is branched into a plurality of branches (the manifold 5 at the branched portion may be referred to as a sub-manifold 5a). The manifold 5 connected to the opening 5 b extends along the oblique side of the piezoelectric actuator unit 21 and is disposed so as to intersect with the longitudinal direction of the flow path member 4. In a region sandwiched between two piezoelectric actuator units 21, one manifold 5 is shared by adjacent piezoelectric actuator units 21, and the sub-manifold 5 a branches off from both sides of the manifold 5. These sub-manifolds 5 a extend in the longitudinal direction of the head main body 13 adjacent to each other in regions facing the piezoelectric actuator units 21 inside the flow path member 4.

流路部材4は、複数の液体加圧室10および複数のしぼり12となるが穴15複数形成されている。流路部材4を平面視した場合、流路部材4の穴15の配置は、マトリクス状(すなわち、2次元的かつ規則的)になるように形成されている4つの液体加圧室群9を形成するようになっている。穴15は、角部にアールが施された多角形状の平面形状を有する中空の領域である。穴15の平面形状は、より詳しくは、長方形の角部にアールが施されたもので、長方形の一方の短辺近くでディセンダ7が繋がり、他方の短辺近くで液体供給流路6が繋がっている。   The flow path member 4 includes a plurality of liquid pressurizing chambers 10 and a plurality of apertures 12, but a plurality of holes 15 are formed. When the flow path member 4 is viewed in plan, the arrangement of the holes 15 in the flow path member 4 includes four liquid pressurizing chamber groups 9 that are formed in a matrix (that is, two-dimensional and regular). It comes to form. The hole 15 is a hollow region having a polygonal planar shape with rounded corners. More specifically, the planar shape of the hole 15 is formed by rounding the corners of the rectangle, the descender 7 is connected near one short side of the rectangle, and the liquid supply channel 6 is connected near the other short side. ing.

穴15は流路部材4の上面に開口するように形成されている。これらの穴15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に対向する領域のほぼ全面にわたって配列されている。したがって、これらの穴15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、穴15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 hole 15 is formed so as to open on the upper surface of the flow path member 4. These holes 15 are arranged over almost the entire area of the upper surface of the flow path member 4 facing the piezoelectric actuator unit 21. Accordingly, each liquid pressurizing chamber group 9 formed by these holes 15 occupies a region having almost the same size and shape as the piezoelectric actuator unit 21. Further, the opening of the hole 15 is closed by adhering the piezoelectric actuator unit 21 to the upper surface of the flow path member 4.

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6列の副マニホールド5aに分岐し、各副マニホールド5aに繋がった穴15は、等間隔に流路部材4の長手方向に並ぶ穴15の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に2列配列されている。副マニホールド5aに繋がった穴15の並ぶ列は副マニホールド5aの両側に1列ずつ配列されている。   In this embodiment, as shown in FIG. 3, the manifold 5 branches into six rows of sub-manifolds 5a arranged in parallel with each other in the short direction of the flow path member 4, and is connected to each sub-manifold 5a. The holes 15 constitute a row of holes 15 arranged in the longitudinal direction of the flow path member 4 at equal intervals, and the rows are arranged in two rows in parallel with each other in the lateral direction. The rows of the holes 15 connected to the sub-manifold 5a are arranged on each side of the sub-manifold 5a.

全体では、マニホールド5から繋がる穴15は、等間隔に流路部材4の長手方向に並ぶ穴15の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に12列配列されている。各穴15の列に含まれる穴15の数は、アクチュエータである変位素子50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。   As a whole, the holes 15 connected from the manifold 5 constitute a row of holes 15 arranged in the longitudinal direction of the flow path member 4 at equal intervals, and the rows are arranged in 12 rows parallel to each other in the lateral direction. The number of holes 15 included in each row of holes 15 is arranged so as to gradually decrease from the long side toward the short side corresponding to the outer shape of the displacement element 50 that is an actuator.

さらに、穴9と液体吐出孔8とを繋ぐ液体流路であるディセンダ7は、穴9とディセンダ7が繋がる位置は同じとなっており、ディセンダ7の位置は、穴9から液体吐出孔8の間で、流路部材4の平面方向に位置をずらしながら繋がっている。そして、1つの穴15の列におけるディセンダ形状は同じになっている。これによって、1つの穴15の列に繋がっている液体吐出孔8の列は直線状にRの間隔になっている。そして、各穴15の列に繋がっているディセンダ7の平面方向でのずれ方は、流路部材4の長手方向のRの長さの間に、穴15の各列に属する穴15に繋がる液体吐出孔8が1つあり、16列の穴15の列から繋がる16個の液体吐出孔8が流路部材4の長手方向にR/16の間隔で並ぶようになっている。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100dpiに相当する間隔で個別流路32が接続されている。   Further, the descender 7 which is a liquid flow path connecting the hole 9 and the liquid discharge hole 8 has the same position where the hole 9 and the descender 7 are connected, and the position of the descender 7 is from the hole 9 to the liquid discharge hole 8. They are connected while shifting the position in the plane direction of the flow path member 4. And the descender shape in the row | line | column of one hole 15 is the same. As a result, the rows of the liquid discharge holes 8 connected to the row of the holes 15 are linearly spaced by R. The descenders 7 connected to the rows of the holes 15 are displaced in the planar direction by the liquid connected to the holes 15 belonging to the rows of the holes 15 during the length R of the flow path member 4 in the longitudinal direction. There is one discharge hole 8, and 16 liquid discharge holes 8 connected from the 16 rows of holes 15 are arranged at intervals of R / 16 in the longitudinal direction of the flow path member 4. As a result, it is possible to form an image with a resolution of 600 dpi in the longitudinal direction as a whole. That is, the individual flow paths 32 are connected to each sub-manifold 5a at intervals equivalent to 100 dpi on average.

圧電アクチュエータユニット21の上面の各穴15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の穴15と重なる部分である個別電極本体は液体加圧室10より一回り小さく、穴15とほぼ相似な形状を有している。   Individual electrodes 35 to be described later are formed at positions facing the respective holes 15 on the upper surface of the piezoelectric actuator unit 21. The individual electrode main body, which is a portion overlapping the hole 15 of the individual electrode 35, is slightly smaller than the liquid pressurizing chamber 10 and has a shape substantially similar to the hole 15.

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。液体吐出孔8の配置については後で詳述する。そして、それぞれの領域内の液体吐出孔8は、流路部材4の長手方向と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 flow path member 4. These liquid discharge holes 8 are arranged at a position avoiding a region facing the sub-manifold 5 a arranged on the lower surface side of the flow path member 4. Further, these liquid discharge holes 8 are arranged in a region facing the piezoelectric actuator unit 21 on the lower surface side of the flow path member 4. These liquid discharge hole groups occupy an area having almost the same size and shape as the piezoelectric actuator unit 21, and by displacing the displacement element 50 of the corresponding piezoelectric actuator unit 21, a droplet is discharged from the liquid discharge hole 8. Can be discharged. The arrangement of the liquid discharge holes 8 will be described in detail later. The liquid discharge holes 8 in each region are arranged at equal intervals along a plurality of straight lines parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4.

ヘッド本体13を構成する流路部材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、サプライプレート23、24、マニホールドプレート25、26、27、28、カバープレート29およびノズルプレート30である。これらのプレートには多数の孔が形成されている。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路32および副マニホールド5a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5(a)に示されているように、液体加圧室10およびしぼり12となる穴15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 flow path member 4 constituting the head body 13 has a laminated structure in which a plurality of plates are laminated. These plates are a cavity plate 22, supply plates 23 and 24, manifold plates 25, 26, 27 and 28, a cover plate 29 and a nozzle plate 30 in order from the upper surface of the flow path member 4. A number of holes are formed in these plates. Each plate is aligned and laminated so that these holes communicate with each other to form the individual flow path 32 and the sub-manifold 5a. As shown in FIG. 5A, the head main body 13 has a liquid pressurizing chamber 10 and a hole 15 serving as a squeeze 12 on the upper surface of the flow path member 4, and the sub manifold 5 a on the lower surface side inside. The discharge hole 8 has a configuration in which each part constituting the individual flow path 32 is disposed close to each other at different positions on the lower surface, and the sub manifold 5a and the liquid discharge hole 8 are connected via the liquid pressurizing chamber 10. Have.

各プレート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および液体加圧室10に繋がっているしぼり12である。第2に、しぼり12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液体供給流路6である。液体供給流路6は、キャビティプレート22(詳細にはしぼり12の入り口)からサプライプレート24(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。   The holes formed in each plate will be described. These holes include the following. First, a liquid pressurizing chamber 10 formed in the cavity plate 22 and a squeeze 12 connected to the liquid pressurizing chamber 10. Second, the liquid supply flow path 6 is a communication hole that forms a flow path connecting one end of the aperture 12 to the sub-manifold 5a. The liquid supply flow path 6 is formed in each plate from the cavity plate 22 (specifically, the inlet of the aperture 12) to the supply plate 24 (specifically, the outlet of the sub-manifold 5a).

第3に、液体加圧室10の他端から液体吐出孔8へと連通する連通路を構成する連通孔であり、この連通路は、液体吐出孔8および以下の記載においてディセンダ(部分流路)7と呼称される部分からなる。ディセンダ7は、サプライプレート23(詳細には液体加圧室10の出口)からカバープレート29(詳細には液体吐出孔8との接続端)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25〜28に形成されている。   Third, there is a communication hole that constitutes a communication path that communicates from the other end of the liquid pressurizing chamber 10 to the liquid discharge hole 8, and this communication path is a descender (partial flow channel) in the liquid discharge hole 8 and the following description. ) It consists of a part called 7. The descender 7 is formed on each plate from the supply plate 23 (specifically, the outlet of the liquid pressurizing chamber 10) to the cover plate 29 (specifically, the connection end with the liquid discharge hole 8). Fourthly, there is a communication hole constituting the sub-manifold 5a. This communication hole is formed in the manifold plates 25-28.

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液体供給流路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、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。そこからディセンダ7の中を少しずつ平面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。なお、ディセンダ7は少しずつ平面方向にずれるように形成されているので、液体加圧室10に対する液体吐出孔8の平面方向の位置が変えられ、その結果、図4に示したような液体吐出孔8の配置が得られる。なお、ディセンダ7aはプレート24に開口している孔、ディセンダ7bはプレート23に開口している孔、ディセンダ7cは、プレート24〜29に開口している孔を表し、全て同じ直径の孔である。   Such communication holes are connected to each other to form an individual flow path 32 from the liquid inflow port (the outlet of the submanifold 5a) from the submanifold 5a to the liquid discharge hole 8. The liquid supplied to the sub manifold 5a is discharged from the liquid discharge hole 8 through the following path. First, the sub-manifold 5a passes upward through the liquid supply channel 6 and reaches one end of the aperture 12. Next, it proceeds horizontally along the extending direction of the squeezing 12 and reaches one end of the liquid pressurizing chamber 10. Further, the liquid pressurizing chamber 10 proceeds horizontally along the extending direction of the liquid pressurizing chamber 10 and reaches the other end of the liquid pressurizing chamber 10. From there, while moving little by little in the plane of the descender 7, it proceeds mainly downward and to the liquid discharge hole 8 opened on the lower surface. Since the descender 7 is formed so as to be slightly shifted in the plane direction, the position of the liquid discharge hole 8 in the plane direction with respect to the liquid pressurizing chamber 10 is changed. As a result, the liquid discharge as shown in FIG. An arrangement of holes 8 is obtained. The descender 7a represents a hole opened in the plate 24, the descender 7b represents a hole opened in the plate 23, and the descender 7c represents a hole opened in the plates 24 to 29, all having the same diameter. .

圧電アクチュエータユニット21は、図5(a)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。   As shown in FIG. 5A, the piezoelectric actuator unit 21 has a laminated structure including two piezoelectric ceramic layers 21a and 21b. Each of these piezoelectric ceramic layers 21a and 21b has a thickness of about 20 μm. The total thickness of the piezoelectric actuator unit 21 is about 40 μm. Each of the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b extends so as to straddle the plurality of liquid pressurizing chambers 10 (see FIG. 3). The piezoelectric ceramic layers 21a and 21b are made of a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material having ferroelectricity.

圧電アクチュエータユニット21と流路部材4との接着は、例えば接着層を介して行なう。接着層としては、圧電アクチュエータユニット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種の熱硬化性樹脂の接着剤が用いられる。熱硬化性樹脂の接着剤を用いるのは、常温硬化の接着剤では、耐インク性が十分確保されないおそれがあるためである。このため、圧電アクチュエータユニット21には、熱硬化温度から室温まで冷却されることにより、流路部材4と圧電アクチュエータユニット21との熱膨張係数の差により発生する応力が加わった状態になる。応力が大きい場合、圧電アクチュエータユニット21が壊れてしまうおそれがあり、また、応力が圧電アクチュエータユニット21を壊してしまうほど高くなくても、加わっている応力により圧電アクチュエータユニット21の特性が変動する。具体的には、圧縮応力が加わった状態では、圧電定数が低くなるが、駆動を非常に長い時間にわたって繰り返した際に変位量が低下する駆動劣化という現象の影響は小さくなる。逆に、引張り応力が加わった状態では、圧電定数が高くなるが、駆動劣化の影響は大きくなる。いずれにしても、流路部材4と圧電アクチュエータユニット21との熱膨張係数の差は、少なくする必要があり、長期間使用しても吐出特性の変動が大きくならないように、駆動劣化の影響の小さい圧縮応力が弱く加わった状態にするのが好ましい。そこで、圧電アクチュエータユニット21にPZT系のセラミックスを用いる場合には、流路部材4の材料としては42アロイを用いるのが好ましい。   The piezoelectric actuator unit 21 and the flow path member 4 are bonded through, for example, an adhesive layer. As the adhesive layer, in order not to affect the piezoelectric actuator unit 21 and the flow path member 4, at least one kind selected from the group of epoxy resin, phenol resin, and polyphenylene ether resin having a thermosetting temperature of 100 to 150 ° C. A thermosetting resin adhesive is used. The reason why the thermosetting resin adhesive is used is that the room temperature curing adhesive may not ensure sufficient ink resistance. For this reason, the piezoelectric actuator unit 21 is in a state in which a stress generated by a difference in thermal expansion coefficient between the flow path member 4 and the piezoelectric actuator unit 21 is applied by being cooled from the thermosetting temperature to room temperature. When the stress is large, the piezoelectric actuator unit 21 may be broken, and even if the stress is not so high that the piezoelectric actuator unit 21 is broken, the characteristics of the piezoelectric actuator unit 21 vary depending on the applied stress. Specifically, in a state where compressive stress is applied, the piezoelectric constant is lowered, but the influence of the phenomenon of drive deterioration in which the amount of displacement is reduced when the drive is repeated for a very long time is reduced. Conversely, in a state where tensile stress is applied, the piezoelectric constant increases, but the influence of drive deterioration increases. In any case, the difference in coefficient of thermal expansion between the flow path member 4 and the piezoelectric actuator unit 21 needs to be reduced. It is preferable that a small compressive stress is weakly applied. Therefore, when PZT ceramics are used for the piezoelectric actuator unit 21, it is preferable to use 42 alloy as the material of the flow path member 4.

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。より詳細には、図5(b)に示すように、個別電極35は、液体加圧室10と重なっている個別電極本体35aと、個別電極本体35aから液体加圧室10の外側に引き出されている接続電極35aを含んでいる。接続電極35bの上には、例えばガラスフリットを含む金からなり、厚さが15μm程度で凸状にランドが形成されている。また、接続電極35b上のランドには、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を通じて駆動信号が供給される。駆動信号は、記録用紙Pの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。   The piezoelectric actuator unit 21 includes a common electrode 34 made of a metal material such as Ag—Pd and an individual electrode 35 made of a metal material such as Au. As described above, the individual electrode 35 is disposed at a position facing the liquid pressurizing chamber 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator unit 21. More specifically, as shown in FIG. 5B, the individual electrode 35 is drawn out of the liquid pressurizing chamber 10 from the individual electrode main body 35a overlapping the liquid pressurizing chamber 10 and the individual electrode main body 35a. The connection electrode 35a is included. On the connection electrode 35b, for example, gold including glass frit is formed, and a land having a convex shape with a thickness of about 15 μm is formed. The land on the connection electrode 35b is electrically joined to an electrode provided in an FPC (Flexible Printed Circuit) (not shown). Although details will be described later, a drive signal is supplied to the individual electrode 35 from the control unit 100 through the FPC. The drive signal is supplied at a constant period in synchronization with the conveyance speed of the recording paper P.

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ほぼ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 common electrode 34 is formed over almost the entire surface in the area between the piezoelectric ceramic layer 21a and the piezoelectric ceramic layer 21b. That is, the common electrode 34 extends so as to cover all the liquid pressurizing chambers 10 in the region facing the piezoelectric actuator unit 21. The thickness of the common electrode 34 is about 2 μm. The common electrode 34 is grounded in a region not shown, and is held at the ground potential. In the present embodiment, a surface electrode (not shown) different from the individual electrode 35 is formed on the piezoelectric ceramic layer 21b at a position avoiding the electrode group composed of the individual electrodes 35. The surface electrode is electrically connected to the common electrode 34 through a through-hole formed in the piezoelectric ceramic layer 21b, and is connected to another electrode on the FPC in the same manner as many individual electrodes 35. ing.

図5(a)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21層a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. 5A, the common electrode 34 and the individual electrode 35 are disposed so as to sandwich only the uppermost piezoelectric ceramic layer 21b. A region sandwiched between the individual electrode 35 and the common electrode 34 in the piezoelectric ceramic layer 21b is referred to as an active portion, and the piezoelectric ceramic in that portion is polarized. In the piezoelectric actuator unit 21 of the present embodiment, only the uppermost piezoelectric ceramic layer 21b includes an active portion, and the piezoelectric ceramic 21 layer a does not include an active portion and functions as a diaphragm. The piezoelectric actuator unit 21 has a so-called unimorph type configuration.

なお、後述のように、個別電極35に選択的に所定の駆動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、対応する液体吐出口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および液体吐出口8に対応する個別の変位素子50(アクチュエータ、加圧部)に相当する。つまり、2枚の圧電セラミック層21a、21b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の直上に位置する圧電セラミック層(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。   As will be described later, when a predetermined drive signal is selectively supplied to the individual electrode 35, pressure is applied to the liquid in the liquid pressurizing chamber 10 corresponding to the individual electrode 35. As a result, droplets are discharged from the corresponding liquid discharge ports 8 through the individual flow paths 32. That is, the portion of the piezoelectric actuator unit 21 that faces each liquid pressurizing chamber 10 corresponds to an individual displacement element 50 (actuator, pressurizing unit) corresponding to each liquid pressurizing chamber 10 and the liquid discharge port 8. That is, in the laminate composed of the two piezoelectric ceramic layers 21a and 21b, the displacement element 50 having a unit structure as shown in FIG. The piezoelectric actuator unit 21 includes a plurality of displacement elements 50. The piezoelectric actuator unit 21 includes a plurality of displacement elements 50. The piezoelectric actuator unit 21 includes a plurality of displacement elements 50.

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 individual electrodes 35 are individually electrically connected to the actuator control means via contacts and wirings on the FPC so that potentials can be individually controlled.

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したとき、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。   In the piezoelectric actuator unit 21 in the present embodiment, when an electric field is applied in the polarization direction to the piezoelectric ceramic layer 21b by setting the individual electrode 35 to a potential different from that of the common electrode 34, the portion to which this electric field is applied is piezoelectric. It works as an active part that is distorted by the effect. At this time, the piezoelectric ceramic layer 21b expands or contracts in the thickness direction, that is, the stacking direction, and tends to contract or extend in the direction perpendicular to the stacking direction, that is, the surface direction, due to the piezoelectric lateral effect. On the other hand, since the remaining piezoelectric ceramic layer 21a is an inactive layer that does not have a region sandwiched between the individual electrode 35 and the common electrode 34, it does not spontaneously deform. In other words, the piezoelectric actuator unit 21 uses the upper piezoelectric ceramic layer 21b (that is, the side away from the liquid pressurizing chamber 10) as a layer including the active portion and the lower side (that is, close to the liquid pressurizing chamber 10). This is a so-called unimorph type configuration in which the piezoelectric ceramic layer 21a on the side) is an inactive layer.

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部により個別電極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 this configuration, when the individual electrode 35 is set to a predetermined positive or negative potential with respect to the common electrode 34 by the actuator controller so that the electric field and the polarization are in the same direction, a portion sandwiched between the electrodes of the piezoelectric ceramic layer 21b. (Active part) contracts in the surface direction. On the other hand, the piezoelectric ceramic layer 21a, which is an inactive layer, is not affected by an electric field, so that it does not spontaneously shrink and tries to restrict deformation of the active portion. As a result, there is a difference in strain in the polarization direction between the piezoelectric ceramic layer 21b and the piezoelectric ceramic layer 21a, and the piezoelectric ceramic layer 21b is deformed so as to protrude toward the liquid pressurizing chamber 10 (unimorph deformation). .

本実施形態における実際の駆動手順は、あらかじめ個別電極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、21b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、21b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駆動信号を個別電極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 an actual driving procedure in the present embodiment, the individual electrode 35 is set to a potential higher than the common electrode 34 (hereinafter referred to as a high potential) in advance, and the individual electrode 35 is temporarily set to the same potential as the common electrode 34 every time an ejection request is made ( Hereinafter, this is referred to as a low potential), and then the potential is set again at a predetermined timing. Thereby, the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b return to their original shapes at the timing when the individual electrode 35 becomes low potential, and the volume of the liquid pressurizing chamber 10 is compared with the initial state (the state where the potentials of both electrodes are different). To increase. At this time, a negative pressure is applied to the liquid pressurizing chamber 10 and the liquid is sucked into the liquid pressurizing chamber 10 from the manifold 5 side. Thereafter, at the timing when the individual electrode 35 is set to a high potential again, the piezoelectric ceramic layers 21 a and 21 b are deformed so as to protrude toward the liquid pressurizing chamber 10. Becomes a positive pressure, the pressure on the liquid rises, and droplets are ejected. That is, a drive signal including a pulse based on a high potential is supplied to the individual electrode 35 in order to eject a droplet. The ideal pulse width is AL (Acoustic Length), which is the length of time during which the pressure wave propagates from the manifold 5 to the liquid discharge hole 8 in the liquid pressurizing chamber 10. According to this, when the inside of the liquid pressurizing chamber 10 is reversed from the negative pressure state to the positive pressure state, both pressures are combined, and the liquid droplet can be ejected with a stronger pressure.

また、階調をつけて記録する場合においては、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)で階調表現が行なわれる。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 the case of recording with gradation, 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. It is. For this reason, the number of droplet discharges corresponding to the specified gradation expression is continuously performed from the liquid discharge hole 8 corresponding to the specified dot region. In general, when liquid ejection is performed continuously, it is preferable that the interval between pulses supplied to eject liquid droplets is AL. As a result, the period of the residual pressure wave of the pressure generated when discharging the previously discharged liquid droplet coincides with the period of the pressure wave of the pressure generated when discharging the liquid droplet discharged later, and these are superimposed. Thus, the pressure for discharging the droplet can be amplified.

このようなプリンタ1では、記録用紙Pの搬送速度および駆動信号に周期を調整することにより、解像度が長手方向に600dpi、搬送方向に600dpiの画像を記録することができる。例えば、駆動信号を周波数20kHzとし搬送速度を0.85m/sとすれば、吐出した液滴を記録用紙Pに搬送方向に約42μm毎に着弾させることができ、搬送方向の解像度は600dpiとなる。   In such a printer 1, by adjusting the cycle of the recording paper P at the conveyance speed and the drive signal, it is possible to record an image having a resolution of 600 dpi in the longitudinal direction and 600 dpi in the conveyance direction. For example, if the drive signal is 20 kHz and the transport speed is 0.85 m / s, the ejected droplets can land on the recording paper P every about 42 μm in the transport direction, and the resolution in the transport direction is 600 dpi. .

ここでさらに、液体流路、特に液体加圧室10およびしぼり12の形状と吐出時の液体の挙動について詳述する。液体加圧室10は穴15のうち液体吐出孔8に繋がる側が加圧部である圧電アクチュエータ21に覆われた部分である。しぼり12は穴15のうち液体供給路6に繋がる側が加圧部である圧電アクチュエータ21に覆われた部分である。以下の説明で、穴9の中の液体供給路6から液体吐出孔8に向かう方向を長さ方向、それに直交する方向を幅方向とする。   Further, the shape of the liquid flow path, particularly the liquid pressurizing chamber 10 and the squeezing 12 and the behavior of the liquid during discharge will be described in detail. The liquid pressurizing chamber 10 is a portion of the hole 15 that is connected to the liquid discharge hole 8 and covered with the piezoelectric actuator 21 that is a pressurizing unit. The squeezing 12 is a part of the hole 15 that is connected to the liquid supply path 6 and covered with the piezoelectric actuator 21 that is a pressurizing part. In the following description, a direction from the liquid supply path 6 in the hole 9 toward the liquid discharge hole 8 is a length direction, and a direction orthogonal thereto is a width direction.

液体加圧室は、深さは10〜200μmで、幅は100〜1000μm、長さは200〜2000μm程度である。液体加圧室10は、ディセンダ7と合わせて、それらの内部の液体の固有振動周期が液体の吐出動作に適したものに設計される。   The liquid pressurizing chamber has a depth of 10 to 200 μm, a width of 100 to 1000 μm, and a length of about 200 to 2000 μm. The liquid pressurizing chamber 10 is designed in combination with the descender 7 so that the natural vibration period of the liquid inside thereof is suitable for the liquid discharge operation.

しぼり12は、深さが0.05〜1μmで、幅は100〜1000μm、長さは10〜100μm程度である。液体加圧室10の幅としぼり15の幅は異なる値にしてもよいが、駆動部の振動状態が複雑になって不要な振動を生じないように同じ幅にするのがよい。また、しぼり15部分の駆動部の変位量が大きくなるように液体加圧室10からしぼり15までの間には幅それらの幅より幅の狭い部分は設けない。   The squeeze 12 has a depth of 0.05 to 1 μm, a width of 100 to 1000 μm, and a length of about 10 to 100 μm. The width of the liquid pressurizing chamber 10 and the width of the squeeze 15 may be different values, but they should be the same width so that the vibration state of the driving unit becomes complicated and unnecessary vibration does not occur. Further, a portion having a width smaller than those widths is not provided between the liquid pressurizing chamber 10 and the squeezing 15 so that the displacement amount of the driving portion of the squeezing 15 portion is increased.

駆動部の変位量は、穴15の面積重心付近で最大になると考えられ、その量は例えば0.05〜0.5μm程度のものを用いる。液体加圧室10は穴15の面積重心を含み、穴15の平面視した面積の2/3以上を占めるようにすると、駆動部の変位のおおくが液体加圧室10内の液体を加圧するために使用でき、好ましい。しぼり12は、駆動部の駆動により、その断面積が変化することにより、流路抵抗が変化し、液体加圧室10の体積が小さくなり、液体が液体加圧室10から液体吐出孔8に向かう時に、しぼり12の断面積が小さくなり、液体がしぼり12を通して液体供給路6に向かうのを抑制する。また、駆動部の駆動により、液体加圧室10の体積が大きくなる際には、しぼり12の断面積が大きく、液体がしぼり12を通して液体供給路6から供給される。このような動作をさせるためには、しぼり12となる部分の穴15の深さは、液体加圧室10となる部分の穴15の深さの1/10以下、特に1/20であることが好ましい。   It is considered that the displacement amount of the driving unit is maximized in the vicinity of the center of gravity of the area of the hole 15, and the amount is, for example, about 0.05 to 0.5 μm. When the liquid pressurizing chamber 10 includes the center of gravity of the hole 15 and occupies 2/3 or more of the area of the hole 15 in plan view, the displacement of the drive unit pressurizes the liquid in the liquid pressurizing chamber 10. Can be used for this. The squeezing 12 changes its cross-sectional area due to the drive of the drive unit, so that the flow path resistance changes, the volume of the liquid pressurizing chamber 10 decreases, and the liquid flows from the liquid pressurizing chamber 10 to the liquid discharge hole 8. When heading, the cross-sectional area of the squeeze 12 becomes small, and the liquid is prevented from going to the liquid supply path 6 through the squeeze 12. Further, when the volume of the liquid pressurizing chamber 10 is increased by driving the driving unit, the cross-sectional area of the throttle 12 is large, and the liquid is supplied from the liquid supply path 6 through the throttle 12. In order to perform such an operation, the depth of the hole 15 in the portion to be the squeezing 12 is 1/10 or less, particularly 1/20, of the depth of the hole 15 in the portion to be the liquid pressurizing chamber 10. Is preferred.

流路抵抗の変化が大きくなるように、駆動部のしぼり12の部分おける最大変位量は、しぼり12の深さの1/3以上であること好ましい。これは駆動部の変形が略円錐形状であると考えると、しぼり12の駆動部による体積変化が1/9程度となり、流路抵抗の変化が液体の移動に変化に十分寄与する値となる。より、しぼり12の流路抵抗の変化を大きくするために、駆動部のしぼり12の部分おける最大変位量は、しぼり12の深さの1/2以上であることがより好ましい。駆動部のしぼり12の部分おける最大変位量は、しぼり12の深さ以上、すなわち、駆動した際にしぼり12に接触するようにしてもよい。これにより、しぼり12の流路の流路抵抗の変化を大きくできる。   It is preferable that the maximum displacement amount in the portion of the aperture 12 of the drive unit is 1/3 or more of the depth of the aperture 12 so that the change in the flow path resistance becomes large. Considering that the deformation of the drive unit is a substantially conical shape, the volume change by the drive unit of the squeezing 12 is about 1/9, and the change in flow path resistance is a value that sufficiently contributes to the change in the movement of the liquid. In order to increase the change in the flow path resistance of the squeezing 12, the maximum amount of displacement in the portion of the squeezing 12 of the drive unit is more preferably ½ or more of the depth of the squeezing 12. The maximum amount of displacement in the portion of the squeeze 12 of the drive unit may be equal to or greater than the depth of the squeeze 12, that is, when driven, the squeeze 12 may be contacted. Thereby, the change in the channel resistance of the channel of the squeezing 12 can be increased.

図6は本発明の他の液体吐出素子の断面図である。この液体吐出素子を用いる液体吐出ヘッドの基本的な構成は図1〜4に示したものと同様である。図6の液体吐出素子の流路は、マニホールド205から順に液体供給流路206、しぼり212、液体加圧室210、ディセンダ207を通って液体吐出孔208に繋がっている。穴215には前述の穴15と同様に、しぼり212となる穴の深さが浅い部分と、液体加圧室210となる穴の深さの深い部分とがある。穴215は加圧部である圧電アクチュエータ221、より詳しくは変位素子250で覆われている。また、流路部材204には液体加圧室210に繋がるディセンダ207の一部となる、液体加圧室210となる部分の穴215よりも深さの浅い第2の穴225が開口している。第2の穴225は、第2の加圧部である圧電アクチュエータ221、より詳しくは電極237、電極238、それらに挟まれた圧電セラミック層221aおよびその直下の振動板221bで構成される変位素子で覆われている。   FIG. 6 is a cross-sectional view of another liquid ejection element of the present invention. The basic configuration of a liquid discharge head using this liquid discharge element is the same as that shown in FIGS. The flow path of the liquid discharge element in FIG. 6 is connected to the liquid discharge hole 208 through the liquid supply flow path 206, the aperture 212, the liquid pressurization chamber 210, and the descender 207 in order from the manifold 205. Similar to the hole 15 described above, the hole 215 includes a portion where the depth of the hole serving as the aperture 212 is shallow and a portion where the depth of the hole serving as the liquid pressurizing chamber 210 is deep. The hole 215 is covered with a piezoelectric actuator 221 that is a pressurizing unit, more specifically, a displacement element 250. In addition, the flow path member 204 has a second hole 225 that is a part of the descender 207 connected to the liquid pressurizing chamber 210 and is shallower than the hole 215 in the portion that becomes the liquid pressurizing chamber 210. . The second hole 225 is a displacement element composed of a piezoelectric actuator 221 as a second pressurizing unit, more specifically, an electrode 237, an electrode 238, a piezoelectric ceramic layer 221a sandwiched between them, and a diaphragm 221b directly below the piezoelectric ceramic layer 221a. Covered with.

このような液体吐出素子を駆動する際に、しぼり212は前述の液体吐出素子のしぼり12と同様に、駆動部によりその断面積を変えることができる。その際に、変位素子250ととでは、圧電セラミックス層221aに加わる電圧の位相が逆ににしてm電極237、電極238、それらに挟まれた圧電セラミック層221aおよびその直下の振動板221bで構成される変位素子を駆動すると、加圧部が液体加圧室210の体積を大きくする際に、第2の加圧部が、ディセンダ207の、液体が液体吐出孔208から液体加圧室210へ流れる方向の断面積を小さくするようにできるため、液体が液体吐出孔208から液体加圧室210へと流れにくくなるので、液体が液体供給流路206からしぼり212を介して液体加圧室210へとより供給されやすくなる。   When driving such a liquid discharge element, the squeeze 212 can change its cross-sectional area by the drive unit, similarly to the squeeze 12 of the liquid discharge element described above. At that time, the displacement element 250 and the piezoelectric ceramic layer 221a are reversed in phase to the voltage applied to the piezoelectric ceramic layer 221a, and are composed of the m electrode 237, the electrode 238, the piezoelectric ceramic layer 221a sandwiched between them, and the diaphragm 221b directly below the m electrode 237. When the displacement element to be driven is driven, when the pressurizing unit increases the volume of the liquid pressurizing chamber 210, the second pressurizing unit moves the liquid of the descender 207 from the liquid discharge hole 208 to the liquid pressurizing chamber 210. Since the cross-sectional area in the flowing direction can be reduced, it is difficult for the liquid to flow from the liquid discharge hole 208 to the liquid pressurizing chamber 210, so that the liquid is supplied from the liquid supply channel 206 through the squeezing 212. It becomes easier to be supplied to.

図7は本発明の他の液体吐出ヘッドの部分平面図である。この液体吐出ヘッドの基本的な構成は、後述のようにマニホールドに繋がる液体吐出素子の配置が異なる以外は、図1〜4に示したものと同様である。   FIG. 7 is a partial plan view of another liquid discharge head of the present invention. The basic configuration of the liquid discharge head is the same as that shown in FIGS. 1 to 4 except that the arrangement of liquid discharge elements connected to the manifold is different as will be described later.

図7の液体吐出素子の流路は、マニホールド305から順に液体供給流路306、しぼり312、液体加圧室310、ディセンダ307を通って液体吐出孔308に繋がっている。2つのマニホールド305にの間にある液体吐出孔308は、仮想直線A上に等間隔で配置される。このような配置では17個のマニホールド305から、16列の液体吐出孔308の列が形成される。このような配置にすることにより、液体吐出素子を効率よく配置できるとともに、仮想直線A上配置される液体吐出孔308が異なるマニホールド305に繋がっているため、マニホールド305を介してのクロストークが抑制されるので、安定して吐出が得られる。   The flow path of the liquid discharge element in FIG. 7 is connected to the liquid discharge hole 308 through the liquid supply flow path 306, the aperture 312, the liquid pressurization chamber 310, and the descender 307 in order from the manifold 305. The liquid discharge holes 308 between the two manifolds 305 are arranged on the virtual straight line A at equal intervals. In such an arrangement, 16 rows of liquid discharge holes 308 are formed from 17 manifolds 305. With such an arrangement, the liquid discharge elements can be arranged efficiently, and the liquid discharge holes 308 arranged on the virtual straight line A are connected to different manifolds 305, so that crosstalk via the manifold 305 is suppressed. Therefore, stable ejection can be obtained.

図8(a)は本発明の他の液体吐出素子の断面図であり、(b)はその平面図であり、(c)はその液体吐出素子をを用いた液体吐出ヘッドの斜視図である。図7の液体と主素子では、流路は、マニホールド405から順に液体供給流路406、しぼり412、液体加圧室410、ディセンダ407を通って液体吐出孔408に繋がっている。穴415には前述の穴15と同様に、しぼり412となる穴の深さが浅い部分と、液体加圧室410となる穴の深さの深い部分とがある。穴415は加圧部である圧電アクチュエータ421、より詳しくは変位素子450で覆われている。また、流路部材404には液体加圧室410に繋がるディセンダ407の一部となる、液体加圧室410となる部分の穴415よりも深さの浅い第2の穴425が開口している。第2の穴425は、加圧部である圧電アクチュエータ421、より詳しくは電極437、電極438、それらに挟まれた圧電セラミック層421aおよびその直下の振動板421bで構成される変位素子で覆われている。   FIG. 8A is a cross-sectional view of another liquid discharge element of the present invention, FIG. 8B is a plan view thereof, and FIG. 8C is a perspective view of a liquid discharge head using the liquid discharge element. . In the liquid and the main element in FIG. 7, the flow path is connected to the liquid discharge hole 408 through the liquid supply flow path 406, the throttle 412, the liquid pressurizing chamber 410, and the descender 407 in order from the manifold 405. Similar to the hole 15 described above, the hole 415 includes a portion where the depth of the hole serving as the aperture 412 is shallow and a portion where the depth of the hole serving as the liquid pressurizing chamber 410 is deep. The hole 415 is covered with a piezoelectric actuator 421 that is a pressurizing unit, more specifically, a displacement element 450. In addition, the flow path member 404 has a second hole 425 that is a part of the descender 407 connected to the liquid pressurizing chamber 410 and is shallower than the hole 415 of the portion that becomes the liquid pressurizing chamber 410. . The second hole 425 is covered with a displacement element composed of a piezoelectric actuator 421 that is a pressurizing unit, more specifically, an electrode 437, an electrode 438, a piezoelectric ceramic layer 421a sandwiched between them, and a diaphragm 421b directly below the piezoelectric ceramic layer 421a. ing.

流路部材404は、流路部材4と同様にプレート422と423とが積層されてなっている。   The channel member 404 is formed by laminating plates 422 and 423 similarly to the channel member 4.

図8(c)の液体吐出ヘッド313は、図8(a)、(b)で示した液体吐出素子を複数直線状に並んで備えた個別液体吐出ヘッド313aをスペーサー313bを介して接続されている。   The liquid discharge head 313 in FIG. 8C is formed by connecting individual liquid discharge heads 313a having a plurality of liquid discharge elements shown in FIGS. 8A and 8B arranged in a straight line via a spacer 313b. Yes.

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 ceramic layers 21a and 21b after firing are produced. . An electrode paste to be the common electrode 34 is formed on a part of the green sheet by a printing method or the like. Further, if necessary, a via hole is formed in a part of the green sheet, and a via conductor is inserted into the via hole.

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55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 individual electrode 55 is printed on the fired body surface using an organic gold paste, fired, and then the connection electrode 36 is printed using an Ag paste. And the piezoelectric actuator unit 21 is produced by baking.

次に、流路部材4を、プレート22〜30を接着剤層を介して積層して作製する。プレート22〜31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、液体供給流路6、穴9よびディセンダ7などとなる孔を、エッチングにより所定の形状に加工した。穴9のしぼり12となる部分はハーフエッチングにより作製した。各部の寸法は、例えば、穴15の形成されるプレート22の厚さは50μm、液体加圧室は、長さ700μm、幅400μm、深さ50μm、しぼり12は、長さ80μm、幅400μm、深さ0.1μmとする。   Next, the flow path member 4 is produced by laminating the plates 22 to 30 via the adhesive layer. The plates 22 to 31 were prepared by a rolling method or the like, and then the holes to be the manifold 5, the liquid supply channel 6, the hole 9 and the descender 7 were processed into a predetermined shape by etching. The portion of the hole 9 that becomes the squeezing 12 was produced by half etching. For example, the thickness of the plate 22 in which the hole 15 is formed is 50 μm, the liquid pressurizing chamber is 700 μm long, 400 μm wide, 50 μm deep, and the aperture 12 is 80 μm long, 400 μm wide, deep. The thickness is 0.1 μm.

これらプレート22〜31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。   These plates 22 to 31 are preferably formed of at least one metal selected from the group consisting of Fe—Cr, Fe—Ni, and WC—TiC, particularly when ink is used as a liquid. Since it is desired to be made of a material having excellent corrosion resistance against ink, Fe-Cr is more preferable.

圧電アクチュエータ21と流路部材4とは、例えば接着層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 piezoelectric actuator 21 and the flow path member 4 can be laminated and bonded via an adhesive layer, for example. A well-known adhesive layer can be used as the adhesive layer. However, in order not to affect the piezoelectric actuator 21 and the flow path member 4, an epoxy resin, a phenol resin, or a polyphenylene ether having a thermosetting temperature of 100 to 150 ° C. It is preferable to use at least one thermosetting resin adhesive selected from the group of resins. By heating to the thermosetting temperature using such an adhesive layer, the piezoelectric actuator 21 and the flow path member 4 can be heat-bonded.

この後必要に応じて、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, an FPC or the like for electrically connecting the piezoelectric actuator 21 and the control unit 100 can be joined to obtain the liquid ejection head 2.

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・・・液体供給流路
7・・・ディセンダ(連通路)
8・・・液体吐出孔
9・・・液体加圧室群
10・・・液体加圧室
12・・・しぼり
15・・・穴
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
22〜30・・・プレート
32・・・個別流路
34・・・共通電極
35・・・個別電極
36・・・接続電極
50・・・変位素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printer 2 ... Liquid discharge head 4 ... Flow path member 5 ... Manifold 5a ... Sub manifold 5b ... Opening 6 ... Liquid supply flow path 7 ... Decender (continuous) aisle)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Liquid discharge hole 9 ... Liquid pressurization chamber group 10 ... Liquid pressurization chamber 12 ... Squeezing 15 ... Hole 21 ... Piezoelectric actuator unit 21a ... Piezoelectric ceramic layer (vibration) Board)
21b ... Piezoelectric ceramic layer 22-30 ... Plate 32 ... Individual flow path 34 ... Common electrode 35 ... Individual electrode 36 ... Connection electrode 50 ... Displacement element

Claims (4)

表面に、互いに繋がった液体加圧室としぼりとになる穴が開口しているとともに、前記液体加圧室に液体流路を介して繋がっている液体吐出孔と前記しぼりに繋がっている液体供給流路とを備えている流路部材に、前記穴を覆うように加圧部が積層されている液体吐出素子であって、前記穴の前記しぼりとなる部分の深さが前記液体加圧室となる部分の深さより浅いことを特徴とする液体吐出素子。   A liquid supply hole connected to the liquid pressurizing chamber connected to the liquid pressurizing chamber through the liquid flow path and the liquid pressurizing chamber connected to the liquid pressurizing chamber through the liquid flow path, and the liquid pressurizing chamber connected to each other. A liquid discharge element in which a pressure member is stacked so as to cover the hole on a flow path member provided with a flow path, and a depth of a portion of the hole serving as the squeezing is the liquid pressure chamber A liquid discharge element characterized by being shallower than the depth of the portion to be. 前記流路部材の前記表面に、前記液体加圧室と前記液体吐出孔とを繋ぐ前記液体流路としての、前記穴の前記液体加圧室となる部分より深さが浅い第2の穴が開口しているとともに、該第2の穴を覆うように第2の加圧部が積層されていることを特徴とする請求項1記載の液体吐出素子。   A second hole having a shallower depth than a portion of the hole serving as the liquid pressurizing chamber as the liquid flow path connecting the liquid pressurizing chamber and the liquid discharge hole is formed on the surface of the flow path member. The liquid ejection element according to claim 1, wherein the second pressure unit is stacked so as to open and cover the second hole. 請求項1または2に記載の液体吐出素子を複数備え、該液体吐出素子の前記液体吐出孔が同一の面に開口しており、前記流路部材内に前記液体吐出素子の前記しぼりが複数繋がっているマニホールドを備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。   A plurality of the liquid ejection elements according to claim 1 or 2, wherein the liquid ejection holes of the liquid ejection elements are open on the same surface, and a plurality of the squeezes of the liquid ejection elements are connected in the flow path member. A liquid discharge head comprising a manifold. 請求項3に記載の液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドの駆動を制御する制御部とを備えていることを特徴とする記録装置。   A recording apparatus comprising: the liquid discharge head according to claim 3; a transport unit that transports a recording medium to the liquid discharge head; and a control unit that controls driving of the liquid discharge head. .
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