JP2011131533A - Liquid jet head and liquid jet apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノズルから液体を吐出して被記録媒体に画像や文字、あるいは薄膜材料を形成する液体噴射ヘッド及びこれを用いた液体噴射装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting head that discharges liquid from a nozzle to form an image, characters, or a thin film material on a recording medium, and a liquid ejecting apparatus using the same.
近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字、図形を描画する、或いは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜を形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料を液体タンクから供給管を介して液体噴射ヘッドに供給し、液体噴射ヘッドのインクを充填したチャンネルの容積を駆動信号に応じて変化させ、チャンネルに連通するノズルからインクを吐出させる。インクの吐出の際には液体噴射ヘッドや噴射した液体を記録する被記録媒体を移動させて、文字や図形を記録する、或いは液体材料を吐出して所定形状の機能性薄膜を形成する。 In recent years, ink jet type liquid ejecting heads have been used in which ink droplets are ejected onto recording paper or the like to draw characters and figures, or liquid material is ejected onto the surface of an element substrate to form a functional thin film. In this method, ink or liquid material is supplied from a liquid tank to a liquid ejecting head via a supply pipe, and the volume of the channel filled with ink of the liquid ejecting head is changed according to a drive signal, and from a nozzle communicating with the channel. Ink is ejected. When ink is ejected, a liquid ejecting head or a recording medium for recording ejected liquid is moved to record characters and figures, or a liquid material is ejected to form a functional thin film having a predetermined shape.
図6は、特許文献1に記載されたこの種のプリントヘッドの説明図である。図6のFig.2Aはプリントヘッドの長手方向断面図であり、Fig.2Bはノズルプレート40の方向から見た正面図であり、Fig.2Cは部分斜視図である。プリントヘッドは、表面に複数のチャンバー36が形成された2枚のウエハ30・32を、ポリイミドシート38を介してチャンバー36が対向して貼り合わされている。即ち、ポリイミドシート38はチャンバー36を上下の2つの流路に分割するバリアとなっている。2枚のウエハ30・32の端面にはノズルプレート40が接合されている。ノズルプレート40にはチャンバー36に連通するノズル42が形成されている。ポリイミドシート38のノズルプレート40側の端部は凹形状に切断され(以下、凹部50という)、上部チャンバーから下部チャンバーにインクが流れるよう構成されている。
FIG. 6 is an explanatory diagram of this type of print head described in
チャンバー36の側壁48には電極44・46が形成されている。この電極44・46に駆動電圧を与えてチャンバー36を区画する側壁48を剪弾モードで変形させ、チャンバー36の容積を縮小させる。これにより、小滴49をノズル42から射出して非記録媒体に記録する。
このプリントヘッドは、上部チャンバー36から下部チャンバー36にインクを循環させている。そのため、インクに気泡や塵埃が混入した場合でもこれらを外部に取り除くことが容易にできる。即ち、インクの流れによってノズル42内を容易に洗浄することができる。
This print head circulates ink from the
しかしながら、上記公知例では2枚のウエハ30・32の間にチャンバー36を仕切るためのポリイミドシート38を必要とする。そのために3層構造となって、ウエハ30とポリイミドシート38を接合し、更にポリイミドシート38とウエハ32を接合しなければならず、3点の部品と2回の接合工程を必要とする。また、上部ウエハ30の各チャンネルと下部ウエハ32の各チャンネルとポリイミドシート38の各凹部50とを合致させて貼り合せる必要があり、製造工程が複雑となった。
However, the known example requires a
上記公知例にはウエハ30・32の厚さが150mm、ポリイミドシート38の厚さが20mm〜50mmと記載されている。しかし、現在においては、文字・図形及び機能性薄膜の高解像度化・高精細化が望まれているため、上述のような大型寸法である形態よりも、小型寸法の形態が好ましい場合がある。例えばそのような形態において、チャンバー36の幅や、チャンバー36を区画する側壁48の厚さを数10μm〜数100μmとし、ノズルピッチを1mm以下とする高密度記録の可能な液体噴射ヘッドを形成しようとすると、その作成がきわめて困難となる。
In the known example, the thickness of the
即ち、ポリイミドシート38はウエハ30・32に接合する前に多数のチャンバー36に合致する多数の凹部を形成しておく必要がある。ポリイミドシート38が薄くなるとその可撓性によりウエハ30・32のチャンバー36との位置合わせが困難となる。また、ポリイミドシート38が厚くなると、隣接する凹部との間の側壁が高くなり、端面の研磨工程でポリイミドの側壁が破壊される、あるいは屈曲して凹部50の流路が潰れてしまう、などの課題があった。
That is, the
特に、この形態における液体を噴射するメカニズムは、上述の通り、チャンバー36の容積を膨張・収縮させることによって実施しており、詳細には、インクを噴射するチャンバー36を構成する2つの側壁48の形状を剪弾モードで変形させることでチャンバー36の容積を変更している。しかしながら、ポリイミドシート38がチャンバー36内に配置されることで、側壁48の剪弾モード変形を妨げ、所望のインク吐出を実施することができない可能性がある、などの課題があった。
In particular, the mechanism for ejecting the liquid in this embodiment is implemented by expanding and contracting the volume of the
また、上記公知例では流路34がチャンバー36の上下を往復する。高密度記録可能な液体噴射ヘッドではチャンバー36の流路径が小さいので、チャンバー36を流れるインクの流路抵抗が大きくなり、インクに混入した気泡や塵埃の除去や、ノズル42の洗浄を迅速に行うことができなくなる、などの課題があった。
In the known example, the
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、部品点数を減らし、高度な加工技術を必要としないで構成できる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus that can be configured without reducing the number of components and requiring an advanced processing technique.
本発明による液体噴射ヘッドは、一方面の基準方向に細長い複数の溝が配列し、前記各溝の一端が側面に開口する圧電プレートと、前記複数の溝に液体を供給するための液体供給孔を有し、側面を前記圧電プレートの側面と面一に構成して前記圧電プレートの一方面に接合するカバープレートと、基準方向に配列する複数のノズルを有し、前記圧電プレート及び前記カバープレートの側面に前記ノズルと前記溝が連通して接合するノズルプレートと、前記複数の溝から液体を排出するための液体排出室を有し、前記圧電プレートの他方面又は前記カバープレートの表面に接合する流路部材と、を備え、前記ノズルプレートと、前記圧電プレート又は前記カバープレートの側面との間に複数の排出路を構成し、前記排出路の一端が前記溝に連通し、前記排出路の他端が前記液体排出室に連通するようにした。 A liquid ejecting head according to the present invention includes a piezoelectric plate in which a plurality of elongated grooves are arranged in a reference direction on one surface, and one end of each groove opens on a side surface, and a liquid supply hole for supplying liquid to the plurality of grooves A cover plate that has a side surface flush with the side surface of the piezoelectric plate and is joined to one surface of the piezoelectric plate, and a plurality of nozzles arranged in a reference direction, the piezoelectric plate and the cover plate A nozzle plate that connects the nozzle and the groove in communication with each other, and a liquid discharge chamber for discharging liquid from the plurality of grooves, and is bonded to the other surface of the piezoelectric plate or the surface of the cover plate. A plurality of discharge paths between the nozzle plate and the side surface of the piezoelectric plate or the cover plate, and one end of the discharge path communicates with the groove. The other end of the discharge path is allowed to communicate with the said liquid discharge chamber.
また、前記複数の排出路は前記圧電プレートの側面と前記ノズルプレートの間に構成し、前記流路部材は前記圧電プレートの前記一方面とは反対側の他方面に接合するようにした。 The plurality of discharge paths are formed between a side surface of the piezoelectric plate and the nozzle plate, and the flow path member is joined to the other surface of the piezoelectric plate opposite to the one surface.
また、前記ノズルプレートは、前記排出路を構成する凹部を複数備えるようにした。 Further, the nozzle plate is provided with a plurality of recesses constituting the discharge path.
また、前記圧電プレートの側面は、前記排出路を構成する凹部を複数備えるようにした。 Further, the side surface of the piezoelectric plate is provided with a plurality of recesses constituting the discharge path.
また、前記複数の排出路は前記カバープレートの側面と前記ノズルプレートの間に構成し、前記流路部材は前記カバープレートの表面に接合するようにした。 The plurality of discharge paths are formed between a side surface of the cover plate and the nozzle plate, and the flow path member is joined to the surface of the cover plate.
また、前記ノズルプレートは、前記排出路を構成する凹部を複数備えるようにした。 Further, the nozzle plate is provided with a plurality of recesses constituting the discharge path.
また、前記カバープレートは、前記排出路を構成する凹部を複数備えるようにした。 Further, the cover plate is provided with a plurality of recesses constituting the discharge path.
また、前記流路部材は前記カバープレートの液体供給孔に連通する液体供給室を備えるようにした。 Further, the flow path member includes a liquid supply chamber communicating with the liquid supply hole of the cover plate.
本発明による液体噴射装置は、上記いずれかに一に記載した液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドから排出した液体を貯留する液体タンクと、前記液体タンクから液体を供給され前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体サブタンクと、前記液体噴射ヘッドと前記液体タンクの間に設けたフィルターと、前記液体噴射ヘッドと前記液体タンクの間に設け、前記液体噴射ヘッドから液体を吸引する吸引ポンプと、前記液体タンクと前記液体サブタンクの間に設け、液体の脱気をするための脱気手段と、前記液体タンクと前記液体サブタンクの間に設け、前記液体を押圧する押圧ポンプと、を備えるようにした。 A liquid ejecting apparatus according to the present invention includes a liquid ejecting head according to any one of the above, a liquid tank that stores liquid discharged from the liquid ejecting head, and a liquid that is supplied from the liquid tank to the liquid ejecting head. A liquid sub-tank, a filter provided between the liquid jet head and the liquid tank, a suction pump provided between the liquid jet head and the liquid tank, and sucking liquid from the liquid jet head, A degassing means for degassing the liquid provided between the liquid tank and the liquid subtank, and a press pump for pressing the liquid provided between the liquid tank and the liquid subtank. .
本発明の液体噴射ヘッドは、一方面の基準方向に細長い複数の溝が配列し、各溝の一端が側面に開口する圧電プレートと、複数の溝に液体を供給するための液体供給孔を有し、側面を圧電プレートの側面と面一に構成して圧電プレートの一方面に接合するカバープレートと、基準方向に配列する複数のノズルを有し、圧電プレート及び前記カバープレートの側面に前記ノズルと溝が連通して接合するノズルプレートと、複数の溝から液体を排出するための液体排出室を有し、圧電プレートの他方面又はカバープレートの表面に接合する流路部材と、を備え、ノズルプレートと、圧電プレート又はカバープレートの側面との間に複数の排出路を構成し、排出路の一端が溝に連通し、排出路の他端が液体排出室に連通する。これにより、液体を圧電プレートの端面から吐出する端面吐出型で、吐出する液体を循環させる液体循環型のアクチュエータ部を少ない部品点数で、かつ高度な加工技術を必要としないで製造できる構成としたので、コストを低減した液体噴射ヘッドを提供することができる。 The liquid jet head of the present invention has a piezoelectric plate in which a plurality of elongated grooves are arranged in the reference direction on one surface, and one end of each groove opens on the side surface, and a liquid supply hole for supplying liquid to the plurality of grooves. And a cover plate configured to be flush with the side surface of the piezoelectric plate and joined to one surface of the piezoelectric plate, and a plurality of nozzles arranged in a reference direction, and the nozzles on the side surfaces of the piezoelectric plate and the cover plate A nozzle plate that communicates and joins the grooves, a liquid discharge chamber for discharging the liquid from the plurality of grooves, and a flow path member that joins the other surface of the piezoelectric plate or the surface of the cover plate, A plurality of discharge paths are formed between the nozzle plate and the side surface of the piezoelectric plate or cover plate, one end of the discharge path communicates with the groove, and the other end of the discharge path communicates with the liquid discharge chamber. As a result, an end face discharge type that discharges liquid from the end face of the piezoelectric plate, and a liquid circulation type actuator that circulates the liquid to be discharged can be manufactured with a small number of parts and without requiring advanced processing techniques. Therefore, it is possible to provide a liquid ejecting head with reduced cost.
本発明の液体噴射ヘッドは、一方面に多数の溝を形成した圧電プレートと、この圧電プレートの一方面に接合するカバープレートと、複数のノズルを有し、圧電プレートとカバープレートがなす面一の端面に接合するノズルプレートと、液体排出室を有し、圧電プレートの他方面又はカバープレートの表面に接合する流路部材を備えている。 The liquid jet head according to the present invention includes a piezoelectric plate having a plurality of grooves formed on one surface thereof, a cover plate joined to one surface of the piezoelectric plate, and a plurality of nozzles, and the piezoelectric plate and the cover plate are flush with each other. A nozzle plate that is joined to the end face, and a liquid discharge chamber, and a flow path member that is joined to the other face of the piezoelectric plate or the surface of the cover plate.
圧電プレートの一方面に形成した多数の溝は基準方向に配列し、各溝の一端は圧電プレートの側面に開口している。カバープレートは、液体を各溝に供給するための液体供給孔を有し、この液体供給孔が複数の溝と連通して圧電プレートの一方面を覆っている。 A large number of grooves formed on one surface of the piezoelectric plate are arranged in the reference direction, and one end of each groove opens on the side surface of the piezoelectric plate. The cover plate has a liquid supply hole for supplying a liquid to each groove, and the liquid supply hole communicates with the plurality of grooves and covers one surface of the piezoelectric plate.
更に、ノズルプレートと圧電プレート又はカバープレートの間に各溝から液体を排出するための複数の排出路を構成している。排出路の一端は圧電プレートの溝に連通し、他端は流路部材の液体排出室に連通している。従って、液体はカバープレートの液体供給室から複数の溝に流入し、各溝から各排出路を経由して液体排出室に流入する。各ノズルは各溝にそれぞれ連通し、駆動信号に応じて各溝の容積を変化させてノズルから液滴を吐出する。 Furthermore, a plurality of discharge paths for discharging liquid from each groove are formed between the nozzle plate and the piezoelectric plate or the cover plate. One end of the discharge path communicates with the groove of the piezoelectric plate, and the other end communicates with the liquid discharge chamber of the flow path member. Therefore, the liquid flows into the plurality of grooves from the liquid supply chamber of the cover plate, and flows into the liquid discharge chamber from each groove through the discharge paths. Each nozzle communicates with each groove and discharges droplets from the nozzle by changing the volume of each groove in accordance with a drive signal.
このように、液体を圧電プレートの端面から吐出する端面吐出型で、吐出する液体を循環させる液体循環型のアクチュエータ部を圧電プレート、カバープレート及びノズルプレートにより構成したので、公知例と比較して部品点数を低減することができる。また、高密度記録の可能な液体噴射ヘッドを高度な加工技術を必要としないので製造できる構成とした。また、液体はカバープレートに達した後は流路部材の液体排出室に流入するので、流路抵抗の増加を抑えることができる。 As described above, the end surface discharge type that discharges the liquid from the end surface of the piezoelectric plate and the liquid circulation type actuator that circulates the discharged liquid are configured by the piezoelectric plate, the cover plate, and the nozzle plate. The number of parts can be reduced. In addition, a liquid jet head capable of high-density recording is configured to be manufactured because it does not require advanced processing technology. Moreover, since the liquid flows into the liquid discharge chamber of the flow path member after reaching the cover plate, an increase in flow path resistance can be suppressed.
なお、圧電プレートは、PZT等の圧電体セラミックスの薄板を使用することができる。カバープレートは圧電プレートと熱膨張率を同じとするために、圧電プレートと同一の材料を使用することができる。ノズルプレートは合成樹脂により形成することができ、例えばポリイミド樹脂を使用することができる。流路部材は合成樹脂や金属材料を使用することができる。 The piezoelectric plate can be a thin plate of piezoelectric ceramic such as PZT. Since the cover plate has the same coefficient of thermal expansion as that of the piezoelectric plate, the same material as that of the piezoelectric plate can be used. The nozzle plate can be formed of a synthetic resin, and for example, a polyimide resin can be used. A synthetic resin or a metal material can be used for the flow path member.
例えば、流路部材を圧電プレートの一方面とは反対側の他方面に接合することができる。流路部材の側面は圧電プレートの側面と面一に構成し、この側面に流路部材に形成した液体排出室を開口させる。更に、ノズルプレートの圧電体側の面(以下、ノズルプレートの裏面という)に凹状の溝からなる排出路を複数形成することができる。この排出路の一方の端部は圧電プレートの側面に開口する溝と連通させ、他方の端部は流路部材の液体排出室に連通させる。また、ノズルプレート側に排出路を形成することに代えて、圧電プレートの側面に凹状の溝からなる排出路を形成することができる。排出路の一方端は圧電プレートの一方面に形成した溝と連通し、他方端は流路部材の液体排出室に連通させることができる。 For example, the flow path member can be joined to the other surface opposite to the one surface of the piezoelectric plate. The side surface of the flow channel member is configured to be flush with the side surface of the piezoelectric plate, and a liquid discharge chamber formed in the flow channel member is opened on this side surface. Furthermore, a plurality of discharge paths made of concave grooves can be formed on the surface of the nozzle plate on the piezoelectric body side (hereinafter referred to as the back surface of the nozzle plate). One end portion of the discharge path communicates with a groove opened on the side surface of the piezoelectric plate, and the other end portion communicates with a liquid discharge chamber of the flow path member. Further, instead of forming the discharge path on the nozzle plate side, a discharge path made of a concave groove can be formed on the side surface of the piezoelectric plate. One end of the discharge path communicates with a groove formed on one surface of the piezoelectric plate, and the other end communicates with a liquid discharge chamber of the flow path member.
液体排出室の流路抵抗は圧電プレートの表面に形成した溝よりも小さいので、液体供給孔から液体排出室までの流路抵抗を低減させることができる。そのため、液体の流速を確保することが容易となり、ノズルの洗浄や液体に混入した気泡、塵埃の除去を速やかに行うことができる。 Since the flow path resistance of the liquid discharge chamber is smaller than the groove formed on the surface of the piezoelectric plate, the flow path resistance from the liquid supply hole to the liquid discharge chamber can be reduced. Therefore, it is easy to ensure the liquid flow rate, and it is possible to quickly clean the nozzles and remove bubbles and dust mixed in the liquid.
また、流路部材をカバープレートの圧電プレートとは反対側の面(以下、カバープレートの表面という)に接合することができる。この場合も、流路部材の側面は圧電プレートの側面と面一に構成し、この側面に流路部材に形成した液体排出室を開口させる。更に、ノズルプレートの裏面に凹状の溝からなる排出路を複数形成することができる。この排出路の一方の端部は圧電プレートの側面に開口する溝と連通させ、他方の端部は流路部材の液体排出室に連通させる。また、ノズルプレート側に排出路を形成することに代えて、圧電プレートの側面に凹状の溝からなる排出路を形成することができる。排出路の一方端は圧電プレートの一方面に形成した溝と連通し、他方端は流路部材の液体排出室に連通させることができる。 Further, the flow path member can be bonded to the surface of the cover plate opposite to the piezoelectric plate (hereinafter referred to as the surface of the cover plate). Also in this case, the side surface of the flow path member is configured to be flush with the side surface of the piezoelectric plate, and a liquid discharge chamber formed in the flow path member is opened on this side surface. Furthermore, a plurality of discharge paths made of concave grooves can be formed on the back surface of the nozzle plate. One end portion of the discharge path communicates with a groove opened on the side surface of the piezoelectric plate, and the other end portion communicates with a liquid discharge chamber of the flow path member. Further, instead of forming the discharge path on the nozzle plate side, a discharge path made of a concave groove can be formed on the side surface of the piezoelectric plate. One end of the discharge path communicates with a groove formed on one surface of the piezoelectric plate, and the other end communicates with a liquid discharge chamber of the flow path member.
また、カバープレートの表面に設置した流路部材に液体排出室とともに、カバープレートの液体供給孔に連通する液体供給室を設けることができる。この構成によれば、液体供給用の流路部材と液体排出用の流路部材を1つの流路部材で構成することができるので、部品点数を減少させることができる。 In addition, a liquid supply chamber communicating with the liquid supply hole of the cover plate can be provided together with the liquid discharge chamber in the flow path member installed on the surface of the cover plate. According to this configuration, since the liquid supply flow path member and the liquid discharge flow path member can be configured by one flow path member, the number of components can be reduced.
また、上記の液体噴射ヘッドを用いて液体噴射装置を構成することができる。例えば、液体噴射ヘッドから排出した液体を貯留する液体タンクと、液体タンクから液体を供給され液体噴射ヘッドに液体を供給する液体サブタンクと、液体タンクと液体噴射ヘッドの間に設けたフィルターと、液体タンクと液体噴射ヘッド、例えば上記フィルターと液体タンクの間に設けた吸引ポンプと、液体タンクと液体サブタンクの間に設けた脱気手段と、液体タンクと液体サブタンクの間、例えば上記脱気手段と液体サブタンクとの間に設けた押圧ポンプとを備える。このように構成すれば、液体噴射ヘッドのノズル洗浄や液体に混入した気泡や塵埃の除去を速やかに行うことができる。 In addition, a liquid ejecting apparatus can be configured using the liquid ejecting head. For example, a liquid tank that stores liquid discharged from the liquid ejecting head, a liquid sub tank that is supplied with liquid from the liquid tank and supplies liquid to the liquid ejecting head, a filter provided between the liquid tank and the liquid ejecting head, and liquid A tank and a liquid jet head, for example, a suction pump provided between the filter and the liquid tank, a deaeration means provided between the liquid tank and the liquid sub-tank, and between the liquid tank and the liquid sub-tank, for example, the deaeration means And a pressure pump provided between the liquid sub tank. With this configuration, it is possible to quickly perform nozzle cleaning of the liquid jet head and removal of bubbles and dust mixed in the liquid.
以下、本発明について図面を用いて具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
(第一実施形態)
図1は本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド1の説明図である。図1(a)は液体噴射ヘッド1の一部の模式的な分解斜視図であり、(b)は部分AAの模式的な縦断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is an explanatory diagram of a
液体噴射ヘッド1は、圧電プレート2と、圧電プレート2の一方面7に接合するカバープレート3と、カバープレート3の圧電プレート2とは反対側の表面に接合する第一流路部材4aと、圧電プレート2の一方面7とは反対側の他方面8に接合する第二流路部材4bと、これらの積層構造の一方の側面9に接合するノズルプレート5を備えている。図1(a)に示すように各部材を矢印方向に接合して液体噴射ヘッド1を構成する。
The
圧電プレート2は一方面7の基準方向に配列する複数の溝6を有している。各溝6の一方の端部は側面9に開口している。圧電プレート2の側面9と反対側は他の部材よりも突出している。各溝6はその側壁に駆動用の電極15を備え、突出部の一方面7に形成した電極端子16まで延在し、外部回路と接続可能としている。
The
カバープレート3は圧電プレート2とは反対側の表面から圧電プレート2側の裏面にかけて貫通する液体供給孔11を備えている。液体供給孔11の開口部は表面の側よりもその反対側の裏面の側が大きい。液体供給孔11は複数の溝6と他方の端部において連通している。カバープレート3は、液体供給孔11の領域を除いて複数の溝6の一方面7に開口する開口部を閉塞している。カバープレート3のノズルプレート5側の側面は圧電プレート2の側面と面一に形成した。第一流路部材4aは、液体供給用の配管に接続するための第一接続部17aと、供給した液体を貯留する液体供給室13を備えている。液体供給室13はカバープレート3の液体供給孔11に連通する。第一流路部材4aのノズルプレート5側の側面は圧電プレート2の側面9と面一に形成した。
The
第二流路部材4bは、各溝6から排出される液体を合流する液体排出室12と液体排出用の配管に接続するための第二接続部17bを備えている。第二流路部材4bのノズルプレート5側の側面は圧電プレート2及びカバープレート3の側面9と面一に形成した。液体排出室12は側面9に開口する。ノズルプレート5は、各溝6に連通するノズル10を備えている。ノズルプレート5は、その裏面に凹状の研削溝からなる排出路14を複数有し、複数の排出路14のそれぞれは複数の溝6のそれぞれに対応している。即ち、排出路14は、圧電プレート2の側面9に対面し、一端は圧電プレート2の側面9に開口する溝6に連通し、他端は液体排出室12に連通している。なお、本第一実施形態では各ノズル10を排出路14に連通して形成したが、これに代えて、ノズル10と排出路14とを分離して、即ちノズル10と排出路14が直接連通しない位置に排出路14を形成することができる。
The second
液体は、第一接続部17aから流入し、液体供給室13、液体供給孔11を経由して各溝6に流入する。更に、排出路14を経由して液体排出室12に流入し、第二接続部17bから外部へ流出する。また、溝6の側壁に設けた電極15に駆動電圧を与えて駆動した場合は、溝6の容積が膨張・収縮してノズル10から液滴が吐出する。
The liquid flows in from the
圧電プレート2とカバープレート3はPZTセラミックスを使用した。同じ材料を使用することにより熱膨張が等しくなるので温度変化に対して歪の発生を防止することができる。第一及び第二流路部材4a、4bはポリフェニレンサルファイド樹脂を、ノズルプレート5としてポリイミド樹脂を使用した。溝6の幅及び溝6を区画する側壁の厚さは数10μm〜数100μmとした。また、ノズルプレート5の厚さは数10μm〜200μmとした。ノズルプレート5の排出路14はレーザ加工により形成した。排出路14の深さはノズルプレート5の厚さの約1/2とすればよい。
The
このように、高密度記録が可能な液体噴射ヘッド1を少ない部品点数で容易に製造することができる。また、各排出路14から共通の液体排出室12に排出液が流れる構成としたので、流路抵抗の増加を抑制することが可能となり、ノズル10の洗浄や液体に混入した気泡・塵埃の除去を速やかに行うことができる。さらに、溝6の容積が変化するのを妨げることが無いので、所望の液体吐出を実施することができる。
Thus, the
なお、図1において、圧電プレート2の一方面7に形成した複数の溝6は、それぞれが液滴を吐出するアクチュエータとして機能するが、これに代えて、複数の溝6を一本置きにアクチュエータとして機能させ、その間の溝6を電極設置用溝とすることができる。この場合、電極設置用溝が一方面7に開口する開口部をカバープレート3によって閉塞する。また、電極設置用溝に対応するノズルプレート5の裏面にノズル10や排出路14を形成しないで、電極設置用溝が側面9に開口する開口部をノズルプレート5により閉塞する。これにより、電極設置用溝には液体が流入せず、電極設置用溝内において電気的漏えいがなくなるので、ノズルから吐出する液体として導電性液体を使用することができる。
In FIG. 1, the plurality of
(第二実施形態)
図2は、本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド1の模式的な縦断面図である。第一実施形態と異なる点は、第二流路部材4bを除去して流路部材4が第二流路部材4bの機能を兼用することと、ノズルプレート5に形成する排出路14をカバープレート3の側面の側に設けたことである。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
(Second embodiment)
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the
液体噴射ヘッド1は、圧電プレート2と、圧電プレート2の一方面7に接合したカバープレート3と、カバープレート3の表面に接合した流路部材4と、これらの積層構造の一方の側面9に接合したノズルプレート5を備えている。
The
圧電プレート2は一方面7の基準方向に配列する複数の溝6を有している。各溝6の一方の端部は側面9に開口している。圧電プレート2の側面9と反対側の端部は他の部材よりも突出している。各溝6はその側壁に駆動用の電極15を備え、突出部の一方面7に形成した電極端子16まで延在し、外部回路と接続可能としている。
The
カバープレート3は表面から裏面にかけて貫通する液体供給孔11を備えている。液体供給孔11の開口部は表面の側よりもその反対側の裏面の側を大きく形成している。液体供給孔11は複数の溝6と他方の端部において連通している。カバープレート3は、液体供給孔11の領域を除いて複数の溝6の一方面7に開口する開口部を閉塞している。カバープレート3のノズルプレート5側の側面は圧電プレート2の側面と面一に形成している。
The
流路部材4は、液体供給用の配管に接続するための第一接続部17aと、供給した液体を貯留する液体供給室13と、各溝6から排出される液体を合流する液体排出室12と、液体排出用の配管に接続するための第二接続部17bを備えている。液体供給室13はカバープレート3の液体供給孔11に連通し、液体排出室12は側面9に開口している。流路部材4のノズルプレート5側の側面は圧電プレート2の側面9と面一に形成した。
The
ノズルプレート5は、各溝6に連通するノズル10を備えている。ノズルプレート5は、その裏面に凹状の研削溝からなる排出路14を複数有し、複数の排出路14のそれぞれは複数の溝6のそれぞれに対応している。即ち、排出路14は、カバープレート3の側面9に対面し、一端は圧電プレート2の側面9に開口する溝6に連通し、他端は液体排出室12に連通している。なお、本第二実施形態においても各ノズル10を排出路14に連通して形成したが、これに代えて、ノズル10と排出路14とを分離して、即ちノズル10と排出路14が直接連通しない位置に排出路14を形成してもよい。
The
液体は、第一接続部17aから流入し、液体供給室13、液体供給孔11を経由して各溝6に流入する。更に、排出路14を経由して液体排出室12に流入し、第二接続部17bから外部へ流出する。また、溝6の側壁に設けた電極に駆動電圧を与えて駆動した場合は、溝6の容積が膨張・収縮してノズル10から液滴が吐出する。
The liquid flows in from the
圧電プレート2、カバープレート3及びノズルプレート5の使用材料や、溝6の幅や溝6を区画する側壁の厚さ等は第一実施形態と同様である。これにより、液体噴射ヘッド1を構成する部品点数を更に減少させ、コンパクトに構成することができる。
The materials used for the
(第三実施形態)
図3は、本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド1の模式的な縦断面図である。第一及び第二実施形態と異なる部分は、圧電プレート2の一方面7に形成した複数の溝6のそれぞれに連通し、液体排出室12に液体を排出するための複数の排出路14を圧電プレート2の側面9に形成した点である。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of the
液体噴射ヘッド1は、圧電プレート2と、圧電プレート2の一方面7に接合したカバープレート3と、カバープレート3の圧電プレート2とは反対側の表面に接合した第一流路部材4aと、圧電プレート2の一方面7とは反対側の他方面8に接合した第二流路部材4bと、これらの積層構造の一方の側面9に接合したノズルプレート5を備えている。
The
圧電プレート2は一方面7の基準方向に配列する複数の溝6を有している。各溝6の一方の端部は側面9に開口している。圧電プレート2の側面9と反対側は他の部材よりも突出している。各溝6はその側壁に駆動用の電極15を備え、突出部の一方面7に形成した電極端子16まで延在し、外部回路と接続可能としている。
The
カバープレート3は圧電プレート2とは反対側の表面から圧電プレート2側の裏面にかけて貫通する液体供給孔11を備えている。液体供給孔11は複数の溝6と他方の端部において連通している。カバープレート3は、液体供給孔11の領域を除いて複数の溝6の一方面7に開口する開口部を閉塞している。カバープレート3のノズルプレート5側の側面は圧電プレート2の側面と面一に形成している。ノズルプレート5は、各溝6に連通するノズル10を備えている。第一流路部材4aは、液体供給用の配管に接続するための第一接続部17aと、供給した液体を貯留する液体供給室13を備えている。液体供給室13はカバープレート3の液体供給孔11に連通する。第一流路部材4aのノズルプレート5側の側面は圧電プレート2の側面9と面一に形成した。
The
第二流路部材4bは、各溝6から排出される液体を合流する液体排出室12と液体排出用の配管に接続するための第二接続部17bを備えている。第二流路部材4bのノズルプレート5側の側面は圧電プレート2及びカバープレート3の側面9と面一に形成した。液体排出室12は側面9に開口する。
The second
更に、圧電プレート2はその側面9に凹状の研削溝からなる排出路14を複数有し、複数の排出路14のそれぞれは複数の溝6のそれぞれに対応している。即ち、排出路14の一端は溝6に連通し、他端は液体排出室12に連通している。
Further, the
液体は、第一接続部17aから流入し、液体供給室13、液体供給孔11を経由して各溝6に流入する。液体は更に各溝6から各排出路14を経由して液体排出室12に流入し、第二接続部17bから外部へ流出する。溝6の側壁に設けた電極15に駆動電圧を与えて駆動した場合は、溝6の容積が膨張・収縮してノズル10から液滴が吐出する。
The liquid flows in from the
圧電プレート2とカバープレート3はPZTセラミックスを使用した。同じ材料を使用することにより熱膨張が等しくなるので温度変化に対して歪の発生を防止することができる。第一及び第二流路部材4a、4bはポリフェニレンサルファイド樹脂を、ノズルプレート5としてポリイミド樹脂を使用した。溝6の幅及び溝6を区画する側壁の厚さは数10μm〜数100μmとした。また、ノズルプレート5の厚さは数10μm〜200μmとした。圧電プレート2の排出路14はダイスブレードにより形成した。排出路14の深さはノズルプレート5の厚さの約1/2とすればよい。
The
このように、高密度記録が可能な液体噴射ヘッド1を少ない部品点数で容易に製造することができる。また、各排出路14から共通の液体排出室12に排出液が流れる構成としたので、流路抵抗の増加を抑制することが可能となり、ノズル10の洗浄や液体に混入した気泡・塵埃の除去を速やかに行うことができる。
Thus, the
(第四実施形態)
図4は、本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッド1の模式的な縦断面図である。第三実施形態と異なる点は、第二流路部材4bを除去して流路部材4が第二流路部材4bの機能を兼用することと、圧電プレート2に形成した排出路14をカバープレート3の側面に設けたことである。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of the
液体噴射ヘッド1は、圧電プレート2と、圧電プレート2の一方面7に接合したカバープレート3と、カバープレート3の表面に接合した流路部材4と、これらの積層構造の一方の側面9に接合したノズルプレート5を備えている。
The
圧電プレート2は一方面7の基準方向に配列する複数の溝6を有している。各溝6の一方の端部は側面9に開口している。圧電プレート2の側面9と反対側の端部は他の部材よりも突出している。各溝6はその側壁に駆動用の電極15を備え、突出部の一方面7に形成した電極端子16まで延在し、外部回路に接続可能としている。
The
カバープレート3は表面から裏面にかけて貫通する液体供給孔11を備えている。液体供給孔11は複数の溝6と他方の端部において連通している。カバープレート3は、液体供給孔11の領域を除いて複数の溝6の一方面7に開口する開口部を閉塞している。カバープレート3のノズルプレート5側の側面は圧電プレート2の側面と面一に形成した。ノズルプレート5は、各溝6に連通するノズル10を備えている。
The
流路部材4は、液体供給用の配管に接続するための第一接続部17aと、供給した液体を貯留する液体供給室13と、各溝6から排出される液体を合流する液体排出室12と、液体排出用の配管に接続するための第二接続部17bを備えている。液体供給室13はカバープレート3の液体供給孔11に連通し、液体排出室12は側面9に開口している。流路部材4のノズルプレート5側の側面は圧電プレート2の側面9と面一に形成した。
The
更に、カバープレート3はその側面9に凹状の研削溝からなる排出路14を複数有し、複数の排出路14のそれぞれは複数の溝6のそれぞれに対応している。即ち、排出路14の一端は圧電プレート2の側面9に開口する溝6に連通し、他端は液体排出室12に連通している。
Further, the
液体は、第一接続部17aから流入し、液体供給室13、液体供給孔11を経由して各溝6に流入する。更に、排出路14を経由して液体排出室12に流入し、第二接続部17bから外部へ流出する。また、溝6の側壁に設けた電極15に駆動電圧を与えて駆動した場合は、溝6の容積が膨張・収縮してノズル10から液滴が吐出する。
The liquid flows in from the
圧電プレート2、カバープレート3及びノズルプレート5の使用材料や、溝6の幅や溝6を区画する側壁の厚さ等は第一実施形態と同様である。これにより、液体噴射ヘッド1を構成する部品点数を更に減少させ、コンパクトに構成することができる。
The materials used for the
(第五実施形態)
図5は、本発明の第五実施形態に係る液体噴射装置20の模式的な構成図である。液体噴射装置20は、液体サブタンク22から供給管27を通して液体を供給し、被記録媒体に液体を吐出して記録する液体噴射ヘッド1と、この液体噴射ヘッド1から排出管28を通して液体を吸引する吸引ポンプ24と、吸引した液体を貯留する液体タンク21と、液体タンク21から供給される液体を押圧するための押圧ポンプ26と、液体噴射ヘッド1のノズル10における液体の水頭値を定める液体サブタンク22を備えている。更に、液体噴射ヘッド1と吸引ポンプ24の間に吸引した液体から気泡や塵埃を除去するためのフィルター23を備えている。また、液体タンク21と押圧ポンプ26の間に液体から気泡を脱気するための脱気手段25を備えている。
(Fifth embodiment)
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a
液体噴射ヘッドとして、上記第一実施形態から第四実施形態において説明した液体噴射ヘッド1を使用する。なお、液体噴射装置20は、液体噴射ヘッド1に駆動信号を与える制御回路や、液体噴射ヘッド1を基準方向と直交する方向に移動させるヘッド移動機構や、被記録媒体を基準方向に移動させる移動機構等を備えているが、これらは従来公知の機構と同様なので説明を省略する。
As the liquid ejecting head, the
このように、圧電プレートの端面から液滴を吐出する液体循環型のアクチュエータ部を圧電プレート、カバープレート及びノズルプレートにより構成したので、部品点数を低減し、高度な加工技術を必要としないで製造する構成としたので、コストを低減した液体噴射装置を提供することができる。 In this way, the liquid circulation type actuator that discharges droplets from the end face of the piezoelectric plate is composed of the piezoelectric plate, cover plate, and nozzle plate, reducing the number of parts and manufacturing without requiring advanced processing technology. Therefore, the liquid ejecting apparatus with reduced cost can be provided.
また、本発明における液体噴射ヘッドとして、上記第一実施形態から第四実施形態において説明した構成は、第一と第二実施形態において排出路14をノズルプレート5のみに設けた形態を説明し、第三実施形態において排出路14を圧電プレート2のみに設けた形態を説明し、さらに第四実施形態において排出路14をカバープレート3のみに設けた形態を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、ノズルプレート5と圧電プレート2との両方、またはノズルプレート5とカバープレート2との両方に排出路14を形成しても構わない。
Further, as the liquid jet head according to the present invention, the configuration described in the first to fourth embodiments described above is a mode in which the
1 液体噴射ヘッド
2 圧電プレート
3 カバープレート
4 流路部材
5 ノズルプレート
6 溝
7 一方面
8 他方面
9 側面
10 ノズル
11 液体供給孔
12 液体排出室
13 液体供給室
14 排出路
20 液体噴射装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記複数の溝に液体を供給するための液体供給孔を有し、側面を前記圧電プレートの側面と面一に構成して前記圧電プレートの一方面に接合するカバープレートと、
基準方向に配列する複数のノズルを有し、前記圧電プレート及び前記カバープレートの側面に前記ノズルと前記溝が連通して接合するノズルプレートと、
前記複数の溝から液体を排出するための液体排出室を有し、前記圧電プレートの他方面又は前記カバープレートの表面に接合する流路部材と、を備え、
前記ノズルプレートと、前記圧電プレート又は前記カバープレートの側面との間に複数の排出路を構成し、前記排出路の一端が前記溝に連通し、前記排出路の他端が前記液体排出室に連通する液体噴射ヘッド。 A plurality of elongated grooves arranged in the reference direction on one side, and a piezoelectric plate in which one end of each groove opens on the side surface;
A cover plate that has a liquid supply hole for supplying liquid to the plurality of grooves, has a side surface flush with the side surface of the piezoelectric plate, and is joined to one surface of the piezoelectric plate;
A plurality of nozzles arranged in a reference direction, and a nozzle plate in which the nozzle and the groove communicate with each other on the side surfaces of the piezoelectric plate and the cover plate;
A liquid discharge chamber for discharging liquid from the plurality of grooves, and a flow path member joined to the other surface of the piezoelectric plate or the surface of the cover plate,
A plurality of discharge paths are formed between the nozzle plate and the side surface of the piezoelectric plate or the cover plate, one end of the discharge path communicates with the groove, and the other end of the discharge path is connected to the liquid discharge chamber. Liquid ejecting head in communication.
前記液体噴射ヘッドから排出した液体を貯留する液体タンクと、
前記液体タンクから液体を供給され前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体サブタンクと、
前記液体噴射ヘッドと前記液体タンクの間に設けたフィルターと、
前記液体噴射ヘッドと前記液体タンクの間に設け、前記液体噴射ヘッドから液体を吸引する吸引ポンプと、
前記液体タンクと前記液体サブタンクの間に設け、液体の脱気をするための脱気手段と、
前記液体タンクと前記液体サブタンクの間に設け、前記液体を押圧する押圧ポンプと、を備える液体噴射装置。 The liquid jet head according to any one of claims 1 to 6,
A liquid tank for storing the liquid discharged from the liquid ejecting head;
A liquid sub tank that is supplied with liquid from the liquid tank and supplies liquid to the liquid ejecting head;
A filter provided between the liquid jet head and the liquid tank;
A suction pump that is provided between the liquid jet head and the liquid tank, and sucks liquid from the liquid jet head;
A degassing means for degassing the liquid provided between the liquid tank and the liquid sub tank;
A liquid ejecting apparatus comprising: a pressure pump that is provided between the liquid tank and the liquid sub tank and presses the liquid.
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