JP2011189581A - Piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and image forming apparatus - Google Patents

Piezoelectric actuator, liquid ejecting head, and image forming apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the following problem: it is necessary to miniaturize a piezoelectric actuator in accordance with achievement of high density and high integration, and also, it is necessary to enhance bonding accuracy with a diaphragm member. <P>SOLUTION: Two piezoelectric members 12 and 12 are bonded and fixed side by side on a base member 13, and at both ends of each of the piezoelectric members 12, level difference formation parts 103A and 103B are disposed on the side of the surface bonded with the diaphragm member 3, and an alignment groove part 106 is disposed in an opposing surface 104 opposing the diaphragm member 3, of the level difference formation part 103A disposed at one end, and an opposing surface 107 opposing the diaphragm member 3, of the level difference formation part 103B disposed at the other end functions as an adhesive applying area for applying a temporary tacking adhesive 108. Between the adjacent piezoelectric members 12 and 12, the alignment groove parts 106 and the adhesive applying areas are arranged with a reverse relationship, and also, the alignment groove part 106 and the adhesive applying area disposed on the same end side are arranged in an overlapped state in a short-side direction of the piezoelectric members 12, 12. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to a piezoelectric actuator, a liquid discharge head, and an image forming apparatus.

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド(液滴吐出ヘッド)からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置(インクジェット記録装置)が知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙(紙に限定するものではなく、OHPなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。)に対して吐出して、画像形成(記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。)を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。   As an image forming apparatus such as a printer, a facsimile, a copying machine, a plotter, or a complex machine of these, for example, a liquid discharge recording type image forming using a recording head composed of a liquid discharge head (droplet discharge head) that discharges ink droplets. An apparatus (ink jet recording apparatus) is known. This liquid discharge recording type image forming apparatus means that ink droplets are transported from a recording head (not limited to paper, including OHP, and can be attached to ink droplets and other liquids). Yes, it is also ejected onto a recording medium or a recording medium, recording paper, recording paper, etc.) to form an image (recording, printing, printing, and printing are also used synonymously). And a serial type image forming apparatus that forms an image by ejecting liquid droplets while the recording head moves in the main scanning direction, and a line type head that forms images by ejecting liquid droplets without moving the recording head There are line type image forming apparatuses using

なお、本願において、液体吐出記録方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること(単に液滴を媒体に着弾させること)をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、DNA試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を3次元的に造形して形成された像も含まれる。   In the present application, the “image forming apparatus” of the liquid discharge recording method is an apparatus that forms an image by discharging liquid onto a medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, or the like. In addition, “image formation” means not only giving an image having a meaning such as a character or a figure to a medium but also giving an image having no meaning such as a pattern to the medium (simply It also means that a droplet is landed on a medium). “Ink” is not limited to ink, but is used as a general term for all liquids capable of image formation, such as recording liquid, fixing processing liquid, and liquid. DNA samples, resists, pattern materials, resins and the like are also included. In addition, the “image” is not limited to a planar one, but includes an image given to a three-dimensionally formed image, and an image formed by three-dimensionally modeling a solid itself.

液体吐出ヘッドとしては、例えば液室内の液体であるインクを加圧し圧力を発生するための圧力発生手段としての圧電体、特に圧電層と内部電極を交互に積層した積層型圧電部材に溝加工を施して複数の柱状の圧電素子(圧電素子柱)を形成した圧電アクチュエータを備え、積層型圧電素子のd33またはd31方向の変位で液室に壁面を形成する弾性変形可能な振動板を変形させ、液室内容積、圧力を変化させて液滴を吐出させるいわゆる圧電型ヘッドが知られている。   As a liquid discharge head, for example, a groove is formed on a piezoelectric body as pressure generating means for generating pressure by applying ink, which is liquid in a liquid chamber, in particular, a laminated piezoelectric member in which piezoelectric layers and internal electrodes are alternately stacked. A piezoelectric actuator having a plurality of columnar piezoelectric elements (piezoelectric element columns) formed thereon, and deforming an elastically deformable diaphragm that forms a wall surface in the liquid chamber by displacement in the d33 or d31 direction of the laminated piezoelectric element; A so-called piezoelectric head that discharges droplets by changing the volume and pressure of a liquid chamber is known.

従来の液体吐出ヘッドやその製造方法に関しては、圧電基板のチャネル加工面と同面にチャネル加工用ブレードを用いて位置合わせ用溝を加工しておき、チャネル基板を作成した後、該チャネル基板の表面から位置合わせ用溝が露出するようにざぐり加工を行い、そのざぐり加工によって露出した位置合わせ用溝を基準位置として、チャネル基板を該基準位置から所定寸法に切断加工するヘッドの製造方法が知られている(特許文献1)。   With respect to a conventional liquid discharge head and a method for manufacturing the same, an alignment groove is processed using a channel processing blade on the same surface as the channel processing surface of the piezoelectric substrate, and after the channel substrate is created, A method of manufacturing a head is known in which spot machining is performed so that the alignment groove is exposed from the surface, and the channel substrate is cut from the reference position to a predetermined dimension using the alignment groove exposed by the spot machining as a reference position. (Patent Document 1).

また、2つの並列配置された圧電部材のベース部材との接合面に、接合方向に凹状とされた段差部が設けられ、段差部には、圧電部材が並列されることにより互いに対向される対向側面に関連するように、接合面に沿う方向におけるベース部材に対する位置調整の基準としてのアライメントマークが設けられ、圧電部材のうちの少なくとも一方には、圧電部材がベース部材に並列しつつ面当接された状態において、接合面に沿う方向において圧電部材の並列方向との直交方向に位置する外端壁面側で段差部を圧電部材の外方に連通するための開口が外端壁面に形成されているヘッドが知られている(特許文献2)。   In addition, a stepped portion that is concave in the joining direction is provided on the joint surface of the two piezoelectric members arranged in parallel with each other, and the stepped portions are opposed to each other when the piezoelectric members are arranged in parallel. As related to the side surface, an alignment mark is provided as a reference for position adjustment with respect to the base member in the direction along the joint surface, and at least one of the piezoelectric members is in surface contact with the piezoelectric member in parallel with the base member. In this state, the outer end wall surface is formed with an opening for communicating the stepped portion to the outside of the piezoelectric member on the outer end wall surface side located in the direction orthogonal to the parallel direction of the piezoelectric member in the direction along the bonding surface. A known head is known (Patent Document 2).

また、圧電部材を複数の圧電素子柱に分割する分割溝が形成されていない振動板との接合領域に分割溝への接着剤のはみ出しを阻止するためのダミー溝を有するヘッドが知られている(特許文献3)。   There is also known a head having a dummy groove for preventing the adhesive from protruding into the dividing groove in a joining region with the diaphragm in which the dividing groove for dividing the piezoelectric member into a plurality of piezoelectric element columns is not formed. (Patent Document 3).

特開2006−341469号公報JP 2006-341469 A 特開2009−172778号公報JP 2009-172778 A 特開2003−226019号公報JP 2003-226019 A

ところで、画像形成装置において、高画質化に対応するために液滴の小滴化やノズルの高密度化を図り、高速化に対応するため駆動周波数の高周波数化や1ヘッド当たりのノズル数の増加によるライン型ヘッドに代表されるヘッドの長尺化などが行なわれている。   By the way, in an image forming apparatus, in order to cope with high image quality, droplets are reduced and nozzle density is increased, and in order to cope with high speed, the driving frequency is increased and the number of nozzles per head is increased. Increasing the length of heads typified by line-type heads is increasing.

このようにノズルの高密度化など高集積化に対応するためには、滴吐出特性に大きな影響を与える圧電アクチュエータと振動板部材の位置精度を高精度に接合する必要がある。   Thus, in order to cope with high integration such as high density nozzles, it is necessary to join the position accuracy of the piezoelectric actuator and the diaphragm member, which have a great influence on the droplet discharge characteristics, with high accuracy.

この場合、上述したように圧電部材の開口部を設けてアライメント用の溝の検出精度を向上させる構成にあっては、圧電部材を複雑な形状にしなければならないためにコストが高くなり、また、圧電部材と振動板部材とを仮止めするための接着剤の塗布領域を確保するためには圧電部材のサイズが大きくなってしまうといった課題が生じる。   In this case, as described above, in the configuration in which the opening of the piezoelectric member is provided to improve the detection accuracy of the alignment groove, the piezoelectric member has to be in a complicated shape, which increases the cost. In order to secure an application region of an adhesive for temporarily fixing the piezoelectric member and the diaphragm member, there arises a problem that the size of the piezoelectric member becomes large.

さらに、高集積化によって、アライメント用の溝幅が狭くなった場合においても高精度に検出できるようにすることが要求されている。   Furthermore, there is a demand for highly accurate detection even when the width of the alignment groove is narrowed by high integration.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、小型化を図りながら、位置合わせ時の位置合わせ用溝の検出精度を向上させることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the detection accuracy of the alignment groove at the time of alignment while achieving downsizing.

上記の課題を解決するため、本発明に係る圧電アクチュエータは、
ベース部材上に並列に固定された少なくとも2つの圧電部材を有し、
前記2つの圧電部材の両端部には段差加工部が設けられ、
前記圧電部材の一端の段差加工部には位置合わせ用溝部が設けられ、他端の段差加工部は仮止め用の接着剤塗布領域であり、
隣り合う圧電部材間では、前記位置合わせ用溝部と前記接着剤塗布領域が逆の関係で配置され、かつ、同じ端部側で前記位置合わせ用溝部と前記接着剤塗布領域が前記圧電部材の配列方向で重なっている
構成とした。
In order to solve the above problems, the piezoelectric actuator according to the present invention is:
Having at least two piezoelectric members fixed in parallel on the base member;
Stepped portions are provided at both ends of the two piezoelectric members,
The stepped portion at one end of the piezoelectric member is provided with an alignment groove, and the stepped portion at the other end is an adhesive application region for temporary fixing,
Between the adjacent piezoelectric members, the alignment groove and the adhesive application region are arranged in reverse relation, and the alignment groove and the adhesive application region are arranged on the same end side. The structure overlapped in the direction.

ここで、前記隣り合う圧電部材は、長手方向の位置がずれて固定されている構成とできる。   Here, the adjacent piezoelectric members may be fixed with their longitudinal positions shifted.

また、前記接着剤塗布領域となる段差加工部にも溝部が設けられている構成とできる。   Moreover, it can be set as the structure by which the groove part is provided also in the level | step difference processed part used as the said adhesive agent application | coating area | region.

この場合、前記接着剤塗布領域となる段差加工部に形成された溝部の形状が、前記位置合わせ用溝部の形状と異なる構成とできる。   In this case, the shape of the groove formed in the step processed portion serving as the adhesive application region can be different from the shape of the alignment groove.

本発明に係る液体吐出ヘッドは、本発明に係る圧電アクチュエータを備えているものである。   The liquid discharge head according to the present invention includes the piezoelectric actuator according to the present invention.

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているものである。   The image forming apparatus according to the present invention includes the liquid discharge head according to the present invention.

本発明に係る圧電アクチュエータによれば、2つの圧電部材の両端部には段差加工部が設けられ、圧電部材の一端の段差加工部には位置合わせ用溝部が設けられ、他端の段差加工部は仮止め用の接着剤塗布領域であり、隣り合う圧電部材間では、位置合わせ用溝部と接着剤塗布領域が逆の関係で配置され、かつ、同じ端部側で位置合わせ用溝部と接着剤塗布領域が圧電部材の配列方向で重なっている構成としたので、小型化を図りながら、位置合わせ時の位置合わせ用溝の検出精度を向上させることができる。   According to the piezoelectric actuator of the present invention, the two piezoelectric members are provided with stepped portions at both ends, the stepped portion at one end of the piezoelectric member is provided with an alignment groove, and the stepped portion at the other end. Is an adhesive application region for temporary fixing, and between the adjacent piezoelectric members, the alignment groove portion and the adhesive application region are arranged in reverse relation, and the alignment groove portion and the adhesive are on the same end side. Since the application area is overlapped in the arrangement direction of the piezoelectric members, it is possible to improve the detection accuracy of the alignment groove at the time of alignment while reducing the size.

本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、本発明に係る圧電アクチュエータを備えているので、滴吐出特性のバラツキが低減する。   According to the liquid ejection head according to the present invention, since the piezoelectric actuator according to the present invention is provided, variation in droplet ejection characteristics is reduced.

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高品質画像を形成することができる。   According to the image forming apparatus of the present invention, since the liquid ejection head according to the present invention is provided, a high quality image can be formed.

本発明に係るノズル板を備える本発明に係る液体吐出ヘッドの実施形態の一例を示す概略分解斜視説明図である。FIG. 3 is a schematic exploded perspective view illustrating an example of an embodiment of a liquid discharge head according to the present invention including a nozzle plate according to the present invention. 同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。It is sectional explanatory drawing along the liquid chamber longitudinal direction of the head. 同ヘッドの液室短手方向に沿う一例の断面説明図である。It is sectional explanatory drawing of an example along the liquid chamber transversal direction of the head. 同ヘッドの液室短手方向に沿う一例の断面説明図である。It is sectional explanatory drawing of an example along the liquid chamber transversal direction of the head. 本発明の第1実施形態に係る圧電アクチュエータの平面説明図である。It is a plane explanatory view of the piezoelectric actuator concerning a 1st embodiment of the present invention. 同じく側面説明図である。It is a side explanatory view similarly. 比較例に係る圧電アクチュエータの平面説明図である。It is a plane explanatory view of a piezoelectric actuator concerning a comparative example. 同じく側面説明図である。It is a side explanatory view similarly. 本発明の第2実施形態に係る圧電アクチュエータの平面説明図である。It is a plane explanatory view of a piezoelectric actuator concerning a 2nd embodiment of the present invention. 同じく側面説明図である。It is a side explanatory view similarly. 本発明の第3実施形態に係る圧電アクチュエータの平面説明図である。It is a plane explanatory view of a piezoelectric actuator concerning a 3rd embodiment of the present invention. 同じく側面説明図である。It is a side explanatory view similarly. 本発明に係る圧電アクチュエータと振動板部材の接合方法に説明に供するの平面説明図である。It is a plane explanatory drawing used for description to the joining method of the piezoelectric actuator and diaphragm member concerning the present invention. 比較例に係る圧電アクチュエータと振動板部材の接合方法に説明に供するの平面説明図である。It is a plane explanatory drawing used for explanation to the joining method of the piezoelectric actuator and diaphragm member concerning a comparative example. 本発明の第4実施形態に係る圧電アクチュエータの平面説明図である。It is a plane explanatory view of the piezoelectric actuator concerning a 4th embodiment of the present invention. 同じく側面説明図である。It is a side explanatory view similarly. 本発明に係る画像形成装置の一例の機構部の全体構成を説明する概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an overall configuration of a mechanism unit as an example of an image forming apparatus according to the present invention. 同機構部の要部平面説明図である。It is principal part plane explanatory drawing of the mechanism part. 本発明に係る画像形成装置の他の例を示す全体構成図である。It is a whole block diagram which shows the other example of the image forming apparatus which concerns on this invention.

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドの一例について図1ないし図4を参照して説明する。なお、図1は同ヘッドの分解斜視説明図、図2は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向(液室長手方向)に沿う断面説明図、図3及び図4は同ヘッドのノズル配列方向(液室短手方向)に沿う異なる例の断面説明図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. An example of a liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is an exploded perspective view of the head, FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view along a direction (liquid chamber longitudinal direction) orthogonal to the nozzle arrangement direction of the head, and FIGS. 3 and 4 are nozzle arrangement directions of the head. It is sectional explanatory drawing of the different example along (liquid chamber transversal direction).

この液体吐出ヘッドは、SUS基板で形成した流路板(流路基板、液室基板などとも称される。)1と、この流路板1の下面に接合した振動板を形成する振動板部材2と、流路板1の上面に接合したノズル板3とを有し、これらによって液滴(液体の滴)を吐出する複数のノズル4がそれぞれノズル連通路5を介して連通する個別流路としての複数の液室(加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。)6、液室6にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部7、この流体抵抗部7を介して液室6と連通する連通部8を形成し、連通部8に振動板部材2に形成した供給口9を介して後述するフレーム部材17に形成した共通液室10からインクを供給する。   The liquid discharge head includes a flow path plate (also referred to as a flow path substrate or a liquid chamber substrate) 1 formed of a SUS substrate and a vibration plate member that forms a vibration plate bonded to the lower surface of the flow path plate 1. 2 and a nozzle plate 3 joined to the upper surface of the flow channel plate 1, and a plurality of nozzles 4 for discharging droplets (liquid droplets) thereby communicate with each other via a nozzle communication channel 5. A plurality of liquid chambers (also referred to as a pressurized liquid chamber, a pressure chamber, a pressurized chamber, and a flow path) 6, a fluid resistance portion 7 that also serves as a supply path for supplying ink to the liquid chamber 6, and this fluid A communication portion 8 communicating with the liquid chamber 6 is formed through the resistance portion 7, and ink is supplied from the common liquid chamber 10 formed in the frame member 17 described later through the supply port 9 formed in the diaphragm member 2 in the communication portion 8. Supply.

流路板1は、流路板1Aと連通板1Bとを接着して構成している。この流路板1は、SUS基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜き(プレス)などの機械加工することで、連通路5、加圧液室6、流体抵抗部7などの開口をそれぞれ形成している。   The flow path plate 1 is configured by bonding a flow path plate 1A and a communication plate 1B. The flow path plate 1 is formed by etching the SUS substrate with an acidic etchant or machining such as punching (pressing) to open openings such as the communication path 5, the pressurized liquid chamber 6, and the fluid resistance portion 7. Each is formed.

振動板部材2は、第1層2Aと第2層2Bとで形成されて、第1層2Aで薄肉部を形成し、第1層2A及び第2層2Bで厚肉部を形成している。そして、この振動板部材2は、各液室6に対応してその壁面を形成する第1層2Aで形成された各振動領域(ダイアフラム部)2aを有し、この振動領域2aの中に、面外側(液室6と反対面側)に第1層2A及び第2層2Bの厚肉部で形成された島状凸部2bが設けられ、この島状凸部2bに振動領域2aを変形させる駆動手段(アクチュエータ手段、圧力発生手段)としての電気機械変換素子を含む本発明に係る圧電アクチュエータ100を配置している。   The diaphragm member 2 is formed of the first layer 2A and the second layer 2B, the first layer 2A forms a thin portion, and the first layer 2A and the second layer 2B form a thick portion. . And this diaphragm member 2 has each vibration field (diaphragm part) 2a formed in the 1st layer 2A which forms the wall surface corresponding to each liquid room 6, and in this vibration field 2a, An island-shaped convex portion 2b formed by the thick portions of the first layer 2A and the second layer 2B is provided on the outer surface (the side opposite to the liquid chamber 6), and the vibration region 2a is deformed into the island-shaped convex portion 2b. A piezoelectric actuator 100 according to the present invention including an electromechanical conversion element as a driving means (actuator means, pressure generating means) is arranged.

この圧電アクチュエータ100は、ベース部材13上に接着剤接合した複数(ここでは2つとする)の積層型圧電部材12を有し、圧電部材12にはハーフカットダイシングによって溝31を加工して1つの圧電部材12に対して所要数の圧電柱12A、12Bを所定の間隔で櫛歯状に形成している。なお、圧電部材12の圧電柱12A、12Bは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電柱を駆動圧電柱12A、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電柱を非駆動圧電柱12Bとして区別している。そして、駆動圧電柱12Aの上端面(接合面)を振動板部材2の島状凸部2bに接合している。   The piezoelectric actuator 100 includes a plurality of (here, two) laminated piezoelectric members 12 that are bonded to an adhesive on a base member 13, and the piezoelectric member 12 has one groove 31 processed by half-cut dicing. A required number of piezoelectric columns 12A and 12B are formed in a comb-like shape at a predetermined interval with respect to the piezoelectric member 12. The piezoelectric columns 12A and 12B of the piezoelectric member 12 are the same, but the piezoelectric column that is driven by giving a driving waveform is the driving piezoelectric column 12A, and the piezoelectric column that is used as a simple column without giving the driving waveform is not driven. It is distinguished as the piezoelectric column 12B. The upper end surface (joint surface) of the drive piezoelectric column 12 </ b> A is joined to the island-shaped convex portion 2 b of the diaphragm member 2.

ここで、圧電部材12は、圧電材料層21と内部電極22A、22Bとを交互に積層したものであり、内部電極22A、22Bをそれぞれ端面、即ち圧電部材12の振動板部材2に略垂直な側面(積層方向に沿う面)に引き出して、この側面に形成された端面電極(外部電極)23、24に接続し、端面電極(外部電極)23、24間に電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。   Here, the piezoelectric member 12 is obtained by alternately stacking the piezoelectric material layers 21 and the internal electrodes 22A and 22B. The internal electrodes 22A and 22B are respectively substantially perpendicular to the end face, that is, the diaphragm member 2 of the piezoelectric member 12. Pulled out to the side surface (surface along the laminating direction), connected to the end face electrodes (external electrodes) 23, 24 formed on this side surface, and applied with a voltage between the end face electrodes (external electrodes) 23, 24, thereby laminating direction Cause displacement.

また、圧電部材12には駆動圧電柱12Aに駆動信号を与えるための可撓性を有する給電部材(配線部材)としてのフレキシブル配線基板であるFPC15が接続されている。FPC15には、図示しないが駆動圧電柱12Aに駆動波形を与えるドライバIC(駆動回路)が搭載され、ホットメルト接着剤16でベース部材13に固定されている。   The piezoelectric member 12 is connected to an FPC 15 that is a flexible wiring board as a flexible power supply member (wiring member) for applying a driving signal to the driving piezoelectric column 12A. Although not shown, the FPC 15 is mounted with a driver IC (drive circuit) that applies a drive waveform to the drive piezoelectric column 12 </ b> A, and is fixed to the base member 13 with a hot melt adhesive 16.

なお、ここでは、上述したように、圧電部材12の圧電柱12A、12Bは、同じものであり、駆動波形を与えて駆動させる圧電柱を駆動圧電柱12A、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電柱を非駆動圧電柱12Bとして、図3に示すように、駆動圧電柱12Aと非駆動圧電柱12Bとを交互に使用するバイピッチ構成としているが、図4に示すように、すべての圧電柱を駆動圧電柱12Aとして使用するノーマルピッチ構成とすることもできる。   Here, as described above, the piezoelectric columns 12A and 12B of the piezoelectric member 12 are the same, and the piezoelectric column to be driven by applying a driving waveform is the driving piezoelectric column 12A, and is simply a column without applying the driving waveform. The piezoelectric column to be used is a non-driving piezoelectric column 12B, and as shown in FIG. 3, the driving piezoelectric column 12A and the non-driving piezoelectric column 12B are alternately used. However, as shown in FIG. A normal pitch configuration in which a piezoelectric column is used as the driving piezoelectric column 12A may be employed.

ノズル板3は、ニッケル(Ni)の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法(電鋳)で製造している。このノズル板3には各液室6に対応して直径10〜35μmのノズル4を形成し、流路板1に接着剤接合している。そして、このノズル板3の液滴吐出側面(吐出方向の表面:吐出面、又は液室6側と反対の面)には撥水層を設けている。   The nozzle plate 3 is formed from a nickel (Ni) metal plate, and is manufactured by an electroforming method (electroforming). In this nozzle plate 3, nozzles 4 having a diameter of 10 to 35 μm are formed corresponding to the respective liquid chambers 6 and bonded to the flow path plate 1 with an adhesive. A water repellent layer is provided on the droplet discharge side surface (surface in the discharge direction: discharge surface or surface opposite to the liquid chamber 6 side) of the nozzle plate 3.

さらに、これらの圧電素子12、ベース部材13及びFPC15などで構成されるアクチュエータ部の外周側には、エポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材17を接合している。そして、このフレーム部材17には前述した共通液室10を形成し、更に共通液室10に外部から記録液を供給するための供給口を形成し、この供給口19は更に図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。   Further, a frame member 17 formed by injection molding with an epoxy resin or polyphenylene sulfite is joined to the outer peripheral side of the actuator portion composed of the piezoelectric element 12, the base member 13, the FPC 15, and the like. The frame member 17 is formed with the common liquid chamber 10 described above, and further, a supply port for supplying recording liquid from the outside to the common liquid chamber 10 is formed. It is connected to an ink supply source such as a cartridge.

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば押し打ち方式で駆動する場合には、図示しない制御部から記録する画像に応じて駆動用圧電柱12Aに20〜50Vの駆動パルス電圧を選択的に印加することによって、パルス電圧が印加された圧電柱12Aが変位して振動板部材2の振動領域2aをノズル板3方向に変形させ、液室6の容積(体積)変化によって液室6内の液体を加圧することで、ノズル板3のノズル4から液滴が吐出される。そして、液滴の吐出に伴って液室6内の圧力が低下し、このときの液流れの慣性によって液室6内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、圧電柱12Aへの電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板部材2が元の位置に戻って液室6が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。このとき、共通液室10から液室6内に記録液が充填され、次の駆動パルスの印加に応じて液滴がノズル4から吐出される。   In the liquid discharge head configured as described above, for example, when driven by a pushing method, a drive pulse voltage of 20 to 50 V is selectively applied to the driving piezoelectric column 12A according to an image recorded from a control unit (not shown). By applying the voltage, the piezoelectric column 12A to which the pulse voltage is applied is displaced to deform the vibration region 2a of the vibration plate member 2 in the direction of the nozzle plate 3, and the liquid chamber 6 changes its volume (volume) in the liquid chamber 6. By pressurizing the liquid, droplets are ejected from the nozzle 4 of the nozzle plate 3. As the liquid droplets are discharged, the pressure in the liquid chamber 6 decreases, and a slight negative pressure is generated in the liquid chamber 6 due to the inertia of the liquid flow at this time. Under this state, when the voltage application to the piezoelectric column 12A is turned off, the diaphragm member 2 returns to the original position and the liquid chamber 6 becomes the original shape, so that further negative pressure is generated. . At this time, the recording liquid is filled from the common liquid chamber 10 into the liquid chamber 6, and droplets are ejected from the nozzles 4 in response to the next drive pulse application.

なお、液体吐出ヘッドは、上記の押し打ち以外にも、引き打ち方式(振動板部材2を引いた状態から開放して復元力で加圧する方式)、引き−押し打ち方式(振動板部材2を中間位置で保持しておき、この位置から引いた後、押出す方式)などの方式で駆動することもできる。   In addition to the above-described punching, the liquid discharge head is not limited to the pulling method (a method in which the vibrating plate member 2 is released from the pulled state and pressurized with a restoring force), and the pulling-pushing method (the vibrating plate member 2 is fixed). It can also be driven by a method such as a method of holding at an intermediate position, pulling from this position, and then extruding.

次に、本発明に係る圧電アクチュエータの第1実施形態について図5及び図6を参照して説明する。なお、図5は同アクチュエータの平面説明図、図6は同じく正面説明図である。
この圧電アクチュエータは、SUS430などのベース部材13上に2本の圧電部材12、12が並列に並べられてアクリル系の嫌気性接着剤で接合固定されている。圧電部材12には、溝31によって複数の圧電柱12a(駆動柱12A、12Bの総称で用いる。)が形成されている。
Next, a first embodiment of a piezoelectric actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 is an explanatory plan view of the actuator, and FIG. 6 is an explanatory front view.
In this piezoelectric actuator, two piezoelectric members 12 and 12 are arranged in parallel on a base member 13 such as SUS430, and are bonded and fixed with an acrylic anaerobic adhesive. In the piezoelectric member 12, a plurality of piezoelectric columns 12 a (used generically for the driving columns 12 </ b> A and 12 </ b> B) are formed by grooves 31.

そして、これらの圧電部材12の両端には、振動板部材3との接合面側に段差加工部103A、103Bが設けられている。ここで、一端の段差加工部103Aの振動板部材3と対向することになる対向面104には位置合わせ用溝部106が設けられ、他端の段差加工部103Bの振動板部材3と対向することになる対向面107は仮止め用の接着剤(仮接着剤)108を塗布する接着剤塗布領域(以下、「対向面107」を「接着剤塗布領域107」と表記する。)が設けられている。   At both ends of these piezoelectric members 12, step processed portions 103 </ b> A and 103 </ b> B are provided on the joint surface side with the diaphragm member 3. Here, the facing groove 104 facing the diaphragm member 3 of the step processed portion 103A at one end is provided with an alignment groove portion 106 and facing the diaphragm member 3 of the step processed portion 103B at the other end. The facing surface 107 is provided with an adhesive application region (hereinafter referred to as “adhesive application region 107”) to which a temporary fixing adhesive (temporary adhesive) 108 is applied. Yes.

さらに、隣り合う圧電部材12、12間では、位置合わせ用溝部106と接着剤塗布領域107が逆の関係で配置され、かつ、同じ端部側で位置合わせ用溝部106と接着剤塗布領域107が圧電部材12、12の配列方向(短手方向)で重なる(圧電部材12の長手方向の位置が重なる。)関係で配置されている。   Further, between the adjacent piezoelectric members 12 and 12, the alignment groove 106 and the adhesive application region 107 are arranged in the reverse relationship, and the alignment groove 106 and the adhesive application region 107 are disposed on the same end side. The piezoelectric members 12 and 12 are disposed so as to overlap in the arrangement direction (short direction) of the piezoelectric members 12 (the longitudinal positions of the piezoelectric members 12 overlap).

なお、 仮接着剤108はアクリル系またはエポキシ系の紫外線硬化型接着剤が好ましいが、アクリル系の瞬間接着剤等を用いてもよい。   The temporary adhesive 108 is preferably an acrylic or epoxy ultraviolet curable adhesive, but an acrylic instantaneous adhesive or the like may be used.

ここで、比較例について図7及び図8を参照して説明する。
この比較例は、圧電部材12の両端部に設けた段差加工部103A、103に、位置合わせ用溝部106と仮接着剤108を塗布する接着剤塗布領域107を設けたものである。
Here, a comparative example will be described with reference to FIGS.
In this comparative example, an adhesive application region 107 for applying the alignment groove portion 106 and the temporary adhesive 108 is provided on the step processed portions 103 </ b> A and 103 provided at both ends of the piezoelectric member 12.

この比較例のような構成にすると、圧電部材12の長さが長くなってしまってしまい、工程もより複雑になってしまう。   If it is configured as in this comparative example, the length of the piezoelectric member 12 becomes long, and the process becomes more complicated.

これに対し、上記実施形態では、圧電部材12の1つの端部には位置合わせ用溝部106及び接着剤塗布領域107のいずれかしか設けないので、圧電部材12の長さを比較例よりも短くすることができる。また、仮接着剤塗布領域の面積も比較例と同等以上の面積を確保することができるため、接着剤強度が低下してしまうおそれもない。   On the other hand, in the above embodiment, since only one of the alignment groove portion 106 and the adhesive application region 107 is provided at one end portion of the piezoelectric member 12, the length of the piezoelectric member 12 is shorter than that of the comparative example. can do. Moreover, since the area of a temporary adhesive application area | region can ensure the area more than equivalent to a comparative example, there is no possibility that adhesive strength may fall.

さらに、位置合わせ用溝部106が形成された段差加工部103Aは、圧電部材12の外側に位置しているため、位置合わせを行うときに、段差加工部103Aに側方から光を照射しやすくなるため、溝部106の光量を多く確保できる。   Furthermore, since the step processed portion 103A in which the alignment groove 106 is formed is located outside the piezoelectric member 12, it is easy to irradiate the step processed portion 103A from the side when performing alignment. Therefore, a large amount of light in the groove 106 can be secured.

つまり、比較例では圧電アクチュエータ100と振動板部材2との位置合わせを行うときに、両部材間にギャップを設けて側方からの光を確保しながら位置合わせし、その後加圧、接合する必要があり、両部材を当接させた状態での位置合わせや接合後の位置ずれ量を管理することができないという不都合があった。   That is, in the comparative example, when the piezoelectric actuator 100 and the diaphragm member 2 are aligned, it is necessary to provide a gap between the two members so as to secure the light from the side, and then pressurize and bond them. Therefore, there is a problem in that it is impossible to manage the position alignment and the positional deviation amount after joining in a state where both members are in contact with each other.

これに対し、上記実施形態では、位置合わせ用溝部106の側方からの光量を多く確保することができるために、圧電アクチュエータ100と振動板部材2との位置合わせを行うときに、当接状態(例えば弱い力で加圧している状態)でアライメントすることが可能となり、最終加圧状態での位置ずれを最小限に抑えることができる。さらに、接合後の位置ずれ量を管理することが可能となることによって、歩留まりが向上する。   On the other hand, in the above embodiment, since a large amount of light from the side of the alignment groove portion 106 can be secured, when the piezoelectric actuator 100 and the diaphragm member 2 are aligned, the contact state Alignment can be performed (for example, in a state where pressure is applied with a weak force), and positional deviation in the final pressure state can be minimized. Furthermore, it becomes possible to manage the amount of positional deviation after joining, thereby improving the yield.

一方で接着剤塗布領域107についても比較例同様に側方に開口して設けられているため、紫外線等を側方から照射して硬化させる作業性についても比較例に劣ることはない。   On the other hand, since the adhesive application region 107 is also provided to be opened to the side as in the comparative example, the workability of curing by irradiating ultraviolet rays or the like from the side is not inferior to that of the comparative example.

このように、2つの圧電部材の両端部には段差加工部が設けられ、圧電部材の一端の段差加工部には位置合わせ用溝部が設けられ、他端の段差加工部は仮止め用の接着剤塗布領域であり、隣り合う圧電部材間では、位置合わせ用溝部と接着剤塗布領域が逆の関係で配置され、かつ、同じ端部側で位置合わせ用溝部と接着剤塗布領域が圧電部材の配列方向で重なっている構成とすることで、小型化を図りながら、位置合わせ時の位置合わせ用溝の検出精度を向上させることができる。   In this way, stepped portions are provided at both ends of the two piezoelectric members, an alignment groove portion is provided at the stepped portion at one end of the piezoelectric member, and the stepped portion at the other end is bonded for temporary fixing. Between the adjacent piezoelectric members, the alignment groove portion and the adhesive application region are arranged in an opposite relationship, and the alignment groove portion and the adhesive application region are located on the same end side of the piezoelectric member. By adopting a configuration that overlaps in the arrangement direction, it is possible to improve the detection accuracy of the alignment groove at the time of alignment while achieving downsizing.

次に、本発明に係る圧電アクチュエータの第2実施形態について図9及び図10を参照して説明する。なお、図9は同アクチュエータの平面説明図、図10は同じく正面説明図である。
ここでは、ベース部材13上の2本の圧電部材12、12は、長手方向にずらし量Xだけずれた状態で接着接合している。
Next, a second embodiment of the piezoelectric actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. 9 is an explanatory plan view of the actuator, and FIG. 10 is an explanatory front view.
Here, the two piezoelectric members 12 and 12 on the base member 13 are adhesively bonded in a state of being shifted by a shift amount X in the longitudinal direction.

接着剤塗布領域107は、前述のとおり、仮接合強度を確保するためにある程度の面積を必要とする。これに対し、位置合わせ用溝部106を形成する段差加工部103Aは、溝部106が形成できる長さであればよいので、接着剤塗布領域に揃えて形成すると圧電部材の全長が必要以上に長くなってしまう。圧電部材はコストの高い部品であり、また体積にほぼ比例してコストが上昇するため、このような構成をとることでずらし量X分だけ圧電部材を短くすることができ、コストダウンを図ることができる。   As described above, the adhesive application region 107 requires a certain area in order to secure the temporary bonding strength. On the other hand, the step processed portion 103A for forming the alignment groove portion 106 only needs to have a length that allows the groove portion 106 to be formed. Therefore, if the groove portion 106 is formed in alignment with the adhesive application region, the total length of the piezoelectric member becomes longer than necessary. End up. Since the piezoelectric member is a high-cost component, and the cost increases in proportion to the volume, the piezoelectric member can be shortened by the amount of shift X by adopting such a configuration, thereby reducing the cost. Can do.

また、位置合わせ用溝部106を圧電部材12の長手方向端部のエッジ傍に配置することができるようになるため、位置合わせを行なうときに位置合わせ用溝部106を検出するための照明を溝部106に容易に近づけることができるようになり、位置検出精度を上げることもできる。   Further, since the alignment groove portion 106 can be disposed near the edge of the longitudinal end portion of the piezoelectric member 12, illumination for detecting the alignment groove portion 106 is performed when alignment is performed. The position detection accuracy can be increased.

次に、本発明に係る圧電アクチュエータの第3実施形態について図11及び図12を参照して説明する。なお、図11は同アクチュエータの平面説明図、図12は同じく正面説明図である。
ここでは、圧電部材12の段差加工部103Bの接着剤塗布領域107には接着剤逃がし用溝部109が形成されている。
Next, a third embodiment of the piezoelectric actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. 11 is an explanatory plan view of the actuator, and FIG. 12 is an explanatory front view.
Here, an adhesive relief groove 109 is formed in the adhesive application region 107 of the stepped portion 103 </ b> B of the piezoelectric member 12.

この接着剤逃がし用溝部109により余剰な仮接着剤108の流れ出しが防止され、また溝部109内に侵入した仮接着剤108を硬化させる(例えば紫外硬化型であれば、図11の図面上下方向から紫外光を照射し、接着剤逃がし用溝部109内に紫外光を導入すればよい。)ことによってアンカー効果を得ることができる。これにより、仮接着剤108の塗布量の制御が容易になり、また仮接着剤108の接合強度の向上を図れる。   The adhesive releasing groove 109 prevents the excess temporary adhesive 108 from flowing out, and cures the temporary adhesive 108 that has entered the groove 109 (for example, in the case of an ultraviolet curable type, from the vertical direction of FIG. 11). The anchor effect can be obtained by irradiating ultraviolet light and introducing ultraviolet light into the adhesive relief groove 109. Thereby, the application amount of the temporary adhesive 108 can be easily controlled, and the bonding strength of the temporary adhesive 108 can be improved.

この場合、接着剤逃がし用溝部109は位置合わせ用溝部106と圧電部材長手方向における位置を同じにすることで、共通の溝加工工程で加工ができ、工程を簡略化することができる。   In this case, the adhesive escaping groove 109 can be processed in a common grooving process by making the position in the longitudinal direction of the piezoelectric member equal to that of the alignment groove 106, and the process can be simplified.

次に、本発明に係る圧電アクチュエータの振動板部材との接合方法について図13を参照して説明する。なお、図13は同接合方法の説明に供する一部を拡大した拡大図とともに示す平面説明図である。
ここでは、前記第1実施形態に係る圧電アクチュエータで説明すると、振動板部材2(前述したようにニッケル電鋳品やSUS/樹脂フィルム積層品)との位置合わせ工程において、振動板部材2に設けられた長穴120に対して、位置合わせ用溝部106(106A、106Bで両側を区別して表記する。)を位置合わせする。
Next, a method of joining the piezoelectric actuator according to the present invention to the diaphragm member will be described with reference to FIG. In addition, FIG. 13 is a plane explanatory view shown with an enlarged view of a part enlarged for explaining the joining method.
Here, the piezoelectric actuator according to the first embodiment will be described. In the alignment step with the vibration plate member 2 (nickel electroformed product or SUS / resin film laminate as described above), the vibration member 2 is provided on the vibration plate member 2. An alignment groove 106 (denoted on both sides by 106A and 106B) is aligned with the elongated hole 120.

このときX方向(チャンネルピッチ方向:ノズル配列方向)は、溝部106のエッジを検出し、長穴120の所望の位置にくるよう調整実施する。Y方向(チャンネルピッチと垂直な方向:圧電部材配列方向)は、圧電部材12のエッジを検出し、長穴120に対して所望の位置にくるように調整を実施する。   At this time, in the X direction (channel pitch direction: nozzle arrangement direction), the edge of the groove 106 is detected and adjusted so as to come to a desired position of the long hole 120. In the Y direction (direction perpendicular to the channel pitch: piezoelectric member arrangement direction), the edge of the piezoelectric member 12 is detected, and adjustment is performed so that the elongated hole 120 is located at a desired position.

ここで、前記比較例に係る圧電アクチュエータについて説明すると、図14に示すように、X、Y方向において、溝部106A、106Bの中心、圧電部材12、12間中心位置を長穴120のそれぞれ中心位置にくるよう位置合わせを実施している。   Here, the piezoelectric actuator according to the comparative example will be described. As shown in FIG. 14, in the X and Y directions, the centers of the grooves 106A and 106B and the center positions between the piezoelectric members 12 and 12 are respectively the center positions of the long holes 120. Alignment is performed so that

この比較例の場合、X方向の位置合わせにおいて、位置合わせ用の溝加工時に発生するチッピング等の影響を受けやすい領域121が検出領域となるために、検出ばらつきが大きくなり、結果として位置ずれを生じるという不都合がある。   In the case of this comparative example, in the alignment in the X direction, since the region 121 that is easily affected by chipping or the like that occurs during the alignment groove processing becomes the detection region, the detection variation increases, and as a result, the misalignment occurs. There is a disadvantage that it occurs.

これに対し、本発明に係る圧電アクチュエータでは、検出する溝部106のエッジ長さAを長くすることで、検出するばらつきを小さくすることができる。また、高集積アクチュエータの場合は、位置合わせ用の溝部106の幅も狭くなるため、検出ばらつきを小さくするためには、高倍率のカメラを用いる必要があるが、高倍率カメラを用いるときには検出するエリアも小さくなるため、図13、図14で示される長穴の長さも制限される。このように、長さの制限された長穴においては、限られた長さの中で溝エッジ長さAを長く確保できる図13のような構成が特に好ましい。   On the other hand, in the piezoelectric actuator according to the present invention, the detection variation can be reduced by increasing the edge length A of the groove 106 to be detected. In the case of a highly integrated actuator, the width of the alignment groove 106 is also narrowed. Therefore, in order to reduce detection variation, it is necessary to use a high-magnification camera, but this is detected when a high-magnification camera is used. Since the area is also small, the length of the long hole shown in FIGS. 13 and 14 is also limited. Thus, in the long hole with the limited length, the configuration as shown in FIG. 13 that can ensure the long groove edge length A within the limited length is particularly preferable.

次に、本発明に係る圧電アクチュエータの第4実施形態について図15及び図16を参照して説明する。なお、図15は同アクチュエータの平面説明図、図16は同じく正面説明図である。
ここでは、接着剤逃がし用溝部109の形状を位置合わせ用溝部106とは異なる形状としている。なお、溝加工の加工性を考慮して、位置合わせ用溝部106が隣接する接着剤塗布領域107まで延長されて形成されていてもよいし、逆に接着剤逃がし用溝部109が隣接する対向面104まで延長されて形成されていてもよい。
Next, a fourth embodiment of the piezoelectric actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is an explanatory plan view of the actuator, and FIG. 16 is an explanatory front view.
Here, the shape of the adhesive relief groove 109 is different from that of the alignment groove 106. In consideration of the workability of the groove processing, the alignment groove portion 106 may be formed to extend to the adjacent adhesive application region 107, or conversely, the adhesive relief groove portion 109 is adjacent to the opposite surface. It may be extended to 104.

位置合わせ用溝部106と接着剤逃がし用溝部109とに要求される構成(幅、深さなど)、工程(加工速度など)は当然ながら異なり、両者を同一加工工程では形成できない場合がある。具体的には、位置合わせ用溝部106は前述したチッピングの発生をできるだけ抑えるために低速で加工を行なう必要がある。また、エッジ検出のコントラストを確保するために、ある程度の深さも必要となる。一方で、接着剤逃がし用溝部109には、接着剤を保持する体積をかせぐために、深さよりもむしろ幅もしくは本数が必要となる。本数を複数加工するためには、加工時間が長くなることも考慮し、加工速度も高速にする必要が生じる。   Needless to say, the configuration (width, depth, etc.) and process (processing speed, etc.) required for the alignment groove 106 and the adhesive relief groove 109 are different, and they may not be formed in the same processing process. Specifically, the alignment groove portion 106 needs to be processed at a low speed in order to suppress the occurrence of the above-described chipping as much as possible. In addition, a certain amount of depth is required to ensure the contrast of edge detection. On the other hand, the adhesive relief groove 109 needs a width or number rather than a depth in order to increase the volume for holding the adhesive. In order to process a plurality of pieces, it is necessary to increase the processing speed in consideration of the longer processing time.

したがって、両方の溝部は独立して設けることが好ましく、これにより、接着剤の流れ出しの抑制と接合位置精度の確保の確実な両立が可能となる。また、両方の溝を配列された他の圧電部材にまで延長することにより、溝加工を一括して形成でき、工程を簡略化することもできる。   Therefore, it is preferable that both the groove portions are provided independently, and this makes it possible to surely achieve both the suppression of the flow of the adhesive and the securing of the joining position accuracy. Further, by extending both grooves to other arranged piezoelectric members, groove processing can be formed in a lump and the process can be simplified.

上述した液体吐出ヘッドでは本発明に係る圧電アクチュエータを圧電アクチュエータ100として備えるので、滴吐出特性のバラツキが低減する。   Since the liquid discharge head described above includes the piezoelectric actuator according to the present invention as the piezoelectric actuator 100, variations in droplet discharge characteristics are reduced.

なお、上述した液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに液体を供給するタンクを一体化することでヘッド一体型液体カートリッジ(カートリッジ一体型ヘッド)を得ることができる。   Note that a head-integrated liquid cartridge (cartridge-integrated head) can be obtained by integrating the above-described liquid discharge head and a tank that supplies liquid to the liquid discharge head.

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図17及び図18を参照して説明する。なお、図17は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図18は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板221A、221Bに横架したガイド部材である主従のガイドロッド231、232でキャリッジ233を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査する。
Next, an example of the image forming apparatus according to the present invention including the liquid ejection head according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 17 is a schematic configuration diagram for explaining the overall configuration of the mechanism portion of the apparatus, and FIG. 18 is a plan view for explaining a main portion of the mechanism portion.
This image forming apparatus is a serial type image forming apparatus, and a carriage 233 is slidably held in the main scanning direction by main and slave guide rods 231 and 232 which are guide members horizontally mounted on the left and right side plates 221A and 221B. The main scanning motor that does not perform moving scanning in the direction indicated by the arrow (carriage main scanning direction) via the timing belt.

このキャリッジ233には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドユニットからなる記録ヘッド234を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。   The carriage 233 includes a plurality of recording heads 234 including the liquid discharge head unit according to the present invention for discharging ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K). Nozzle rows consisting of these nozzles are arranged in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction, and are mounted with the ink droplet ejection direction facing downward.

記録ヘッド234は、それぞれ2つのノズル列を有する液体吐出ヘッド234a、234bを1つのベース部材に取り付けて構成したもので、一方のヘッド234aの一方のノズル列はブラック(K)の液滴を、他方のノズル列はシアン(C)の液滴を、他方のヘッド234bの一方のノズル列はマゼンタ(M)の液滴を、他方のノズル列はイエロー(Y)の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは2ヘッド構成で4色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の液体吐出ヘッドを備えることもできる。   The recording head 234 is configured by attaching liquid ejection heads 234a and 234b each having two nozzle rows to one base member, and one nozzle row of one head 234a has a black (K) droplet. The other nozzle row ejects cyan (C) droplets, the other nozzle row of the other head 234b ejects magenta (M) droplets, and the other nozzle row ejects yellow (Y) droplets. . Note that, here, a two-head configuration is used to eject four color droplets, but a liquid ejection head for each color may be provided.

また、キャリッジ233には、記録ヘッド234のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク235a、235b(区別しないときは「サブタンク235」という。)を搭載している。このサブタンク235には各色の供給チューブ236を介して、供給ユニット224によって各色のインクカートリッジ210から各色のインクが補充供給される。   The carriage 233 is equipped with sub tanks 235a and 235b (referred to as “sub tank 235” when not distinguished) for supplying ink of each color corresponding to the nozzle rows of the recording head 234. The sub tank 235 is supplied with ink of each color from the ink cartridge 210 of each color by the supply unit 224 via the supply tube 236 of each color.

一方、給紙トレイ202の用紙積載部(圧板)241上に積載した用紙242を給紙するための給紙部として、用紙積載部241から用紙242を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)243及び給紙コロ243に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド244を備え、この分離パッド244は給紙コロ243側に付勢されている。   On the other hand, as a paper feeding unit for feeding the paper 242 stacked on the paper stacking unit (pressure plate) 241 of the paper feed tray 202, a half-moon roller (feeding) that separates and feeds the paper 242 one by one from the paper stacking unit 241. A separation pad 244 made of a material having a large coefficient of friction is provided opposite to the sheet roller 243 and the sheet feeding roller 243, and the separation pad 244 is urged toward the sheet feeding roller 243 side.

そして、この給紙部から給紙された用紙242を記録ヘッド234の下方側に送り込むために、用紙242を案内するガイド部材245と、カウンタローラ246と、搬送ガイド部材247と、先端加圧コロ249を有する押さえ部材248とを備えるとともに、給送された用紙242を静電吸着して記録ヘッド234に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト251を備えている。   In order to feed the sheet 242 fed from the sheet feeding unit to the lower side of the recording head 234, a guide member 245 for guiding the sheet 242, a counter roller 246, a conveyance guide member 247, and a tip pressure roller. And a conveying belt 251 which is a conveying means for electrostatically attracting the fed paper 242 and conveying it at a position facing the recording head 234.

この搬送ベルト251は、無端状ベルトであり、搬送ローラ252とテンションローラ253との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。また、この搬送ベルト251の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ256を備えている。この帯電ローラ256は、搬送ベルト251の表層に接触し、搬送ベルト251の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト251は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ252が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。   The conveyor belt 251 is an endless belt, and is configured to wrap around the conveyor roller 252 and the tension roller 253 so as to circulate in the belt conveyance direction (sub-scanning direction). In addition, a charging roller 256 that is a charging unit for charging the surface of the transport belt 251 is provided. The charging roller 256 is disposed so as to come into contact with the surface layer of the conveyor belt 251 and to rotate following the rotation of the conveyor belt 251. The transport belt 251 rotates in the belt transport direction when the transport roller 252 is rotationally driven through timing by a sub-scanning motor (not shown).

さらに、記録ヘッド234で記録された用紙242を排紙するための排紙部として、搬送ベルト251から用紙242を分離するための分離爪261と、排紙ローラ262及び排紙コロ263とを備え、排紙ローラ262の下方に排紙トレイ203を備えている。   Further, as a paper discharge unit for discharging the paper 242 recorded by the recording head 234, a separation claw 261 for separating the paper 242 from the transport belt 251, a paper discharge roller 262, and a paper discharge roller 263 are provided. A paper discharge tray 203 is provided below the paper discharge roller 262.

また、装置本体の背面部には両面ユニット271が着脱自在に装着されている。この両面ユニット271は搬送ベルト251の逆方向回転で戻される用紙242を取り込んで反転させて再度カウンタローラ246と搬送ベルト251との間に給紙する。また、この両面ユニット271の上面は手差しトレイ272としている。   A double-sided unit 271 is detachably attached to the back surface of the apparatus main body. The duplex unit 271 takes in the paper 242 returned by the reverse rotation of the transport belt 251, reverses it, and feeds it again between the counter roller 246 and the transport belt 251. The upper surface of the duplex unit 271 is a manual feed tray 272.

さらに、キャリッジ233の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド234のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構281を配置している。この維持回復機構281には、記録ヘッド234の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材(以下「キャップ」という。)282a、282b(区別しないときは「キャップ282」という。)と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード283と、増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け284などを備えている。   Further, a maintenance / recovery mechanism 281 for maintaining and recovering the nozzle state of the recording head 234 is disposed in a non-printing area on one side in the scanning direction of the carriage 233. The maintenance / recovery mechanism 281 includes cap members (hereinafter referred to as “caps”) 282a and 282b (hereinafter referred to as “caps 282” when not distinguished) for capping each nozzle surface of the recording head 234, and nozzle surfaces. A wiper blade 283 that is a blade member for wiping the ink, and an empty discharge receiver 284 that receives liquid droplets when performing empty discharge for discharging liquid droplets that do not contribute to recording in order to discharge thickened ink. Yes.

また、キャリッジ233の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け288を配置し、この空吐出受け288には記録ヘッド234のノズル列方向に沿った開口部289などを備えている。   In addition, in the non-printing area on the other side of the carriage 233 in the scanning direction, idle ejection that receives droplets when performing idle ejection that ejects droplets that do not contribute to recording in order to discharge ink that has been thickened during recording or the like. A receiver 288 is disposed, and the idle discharge receiver 288 is provided with an opening 289 along the nozzle row direction of the recording head 234 and the like.

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ202から用紙242が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙242はガイド245で案内され、搬送ベルト251とカウンタローラ246との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド237で案内されて先端加圧コロ249で搬送ベルト251に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。   In this image forming apparatus configured as described above, the sheets 242 are separated and fed one by one from the sheet feeding tray 202, and the sheet 242 fed substantially vertically upward is guided by the guide 245, and is conveyed to the conveyor belt 251 and the counter. It is sandwiched between the rollers 246 and conveyed, and further, the leading end is guided by the conveying guide 237 and pressed against the conveying belt 251 by the leading end pressing roller 249, and the conveying direction is changed by approximately 90 °.

このとき、帯電ローラ256に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト251が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト251上に用紙242が給送されると、用紙242が搬送ベルト251に吸着され、搬送ベルト251の周回移動によって用紙242が副走査方向に搬送される。   At this time, a positive output and a negative output are alternately applied to the charging roller 256, that is, an alternating voltage is applied, and a charging voltage pattern in which the conveying belt 251 alternates, that is, in the sub-scanning direction that is the circumferential direction. , Plus and minus are alternately charged in a band shape with a predetermined width. When the sheet 242 is fed onto the conveyance belt 251 charged alternately with plus and minus, the sheet 242 is attracted to the conveyance belt 251, and the sheet 242 is conveyed in the sub scanning direction by the circumferential movement of the conveyance belt 251.

そこで、キャリッジ233を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド234を駆動することにより、停止している用紙242にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙242を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙242の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙242を排紙トレイ203に排紙する。   Therefore, by driving the recording head 234 according to the image signal while moving the carriage 233, ink droplets are ejected onto the stopped paper 242 to record one line, and after the paper 242 is conveyed by a predetermined amount, Record the next line. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 242 has reached the recording area, the recording operation is finished and the paper 242 is discharged onto the paper discharge tray 203.

このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、滴吐出特性のバラツキが少なく、高画質画像を形成することができる。   As described above, since the image forming apparatus includes the liquid discharge head according to the present invention, there is little variation in the droplet discharge characteristics, and a high-quality image can be formed.

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の他の例について図19を参照して説明する。なお、図19は同装置の機構部全体の概略構成図である。
この画像形成装置は、ライン型画像形成装置であり、装置本体401の内部に画像形成部402等を有し、装置本体401の下方側に多数枚の記録媒体(用紙)403を積載可能な給紙トレイ404を備え、この給紙トレイ404から給紙される用紙403を取り込み、搬送機構405によって用紙403を搬送しながら画像形成部402によって所要の画像を記録した後、装置本体401の側方に装着された排紙トレイ406に用紙403を排紙する。
Next, another example of the image forming apparatus according to the present invention including the liquid ejection head according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a schematic configuration diagram of the entire mechanism unit of the apparatus.
This image forming apparatus is a line type image forming apparatus, has an image forming unit 402 and the like inside the apparatus main body 401, and can supply a large number of recording media (sheets) 403 on the lower side of the apparatus main body 401. A paper tray 404 is provided, a sheet 403 fed from the sheet feeding tray 404 is taken in, a required image is recorded by the image forming unit 402 while the sheet 403 is conveyed by the conveying mechanism 405, and then the side of the apparatus main body 401. The paper 403 is discharged to a paper discharge tray 406 attached to the printer.

また、装置本体401に対して着脱可能な両面ユニット407を備え、両面印刷を行うときには、一面(表面)印刷終了後、搬送機構405によって用紙403を逆方向に搬送しながら両面ユニット407内に取り込み、反転させて他面(裏面)を印刷可能面として再度搬送機構405に送り込み、他面(裏面)印刷終了後排紙トレイ406に用紙403を排紙する。   Also, a duplex unit 407 that can be attached to and detached from the apparatus main body 401 is provided, and when performing duplex printing, the sheet 403 is conveyed into the duplex unit 407 while being transported in the reverse direction by the transport mechanism 405 after one-side (front) printing is completed. Then, the other side (back side) is sent back to the transport mechanism 405 as the printable side, and the paper 403 is discharged to the paper discharge tray 406 after the other side (back side) printing is completed.

ここで、画像形成部402は、例えばブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色の液滴を吐出する、フルライン型の4個の本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド411k、411c、411m、411y(色を区別しないときには「記録ヘッド411」という。)を備え、各記録ヘッド411は液滴を吐出するノズルを形成したノズル面を下方に向けてヘッドホルダ413に装着している。   Here, the image forming unit 402 is, for example, four full-line liquids according to the present invention that discharge droplets of each color of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y). The recording heads 411k, 411c, 411m, and 411y (which are referred to as “recording heads 411” when the colors are not distinguished) are configured with ejection heads. The head holder 413 is attached.

また、各記録ヘッド411に対応してヘッドの性能を維持回復するための維持回復機構412k、412c、412m、412y(色を区別しないときには「維持回復機構412」という。)を備え、パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、記録ヘッド411と維持回復機構412とを相対的に移動させて、記録ヘッド411のノズル面に維持回復機構412を構成するキャッピング部材などを対向させる。   In addition, a maintenance / recovery mechanism 412k, 412c, 412m, 412y (referred to as “maintenance / recovery mechanism 412” when colors are not distinguished) is provided to maintain and recover the performance of the head corresponding to each recording head 411. During the head performance maintenance operation such as wiping processing, the recording head 411 and the maintenance / recovery mechanism 412 are relatively moved so that the capping member constituting the maintenance / recovery mechanism 412 faces the nozzle surface of the recording head 411.

なお、ここでは、記録ヘッド411は、用紙搬送方向上流側から、ブランク、シアン、マゼンタ、イエローの順に各色の液滴を吐出する配置としているが、配置及び色数はこれに限るものではない。また、ライン型ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で設けた1又は複数のヘッドを用いることもできるし、ヘッドとこのヘッドにインクを供給する液体カートリッジを一体とすることも別体とすることもできる。   Here, the recording head 411 is arranged to eject droplets of each color in the order of blank, cyan, magenta, and yellow from the upstream side in the paper conveyance direction, but the arrangement and the number of colors are not limited to this. Further, as the line type head, one or a plurality of heads provided with a plurality of nozzle rows for discharging droplets of each color at a predetermined interval can be used, or a head and a liquid cartridge for supplying ink to the head are integrated. Or a separate body.

給紙トレイ404の用紙403は、給紙コロ(半月コロ)421と図示しない分離パッドによって1枚ずつ分離され装置本体401内に給紙され、搬送ガイド部材423のガイド面423aに沿ってレジストローラ425と搬送ベルト433との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材426を介して搬送機構405の搬送ベルト433に送り込まれる。   The paper 403 in the paper feed tray 404 is separated one by one by a paper feed roller (half-moon roller) 421 and a separation pad (not shown) and fed into the apparatus main body 401, and is registered along the guide surface 423 a of the transport guide member 423. It is sent between 425 and the conveyor belt 433, and is sent to the conveyor belt 433 of the conveyor mechanism 405 via the guide member 426 at a predetermined timing.

また、搬送ガイド部材423には両面ユニット407から送り出される用紙403を案内するガイド面423bも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構405から戻される用紙403を両面ユニット407に案内するガイド部材427も配置している。   In addition, the conveyance guide member 423 is also formed with a guide surface 423 b for guiding the paper 403 sent out from the duplex unit 407. Further, a guide member 427 for guiding the sheet 403 returned from the transport mechanism 405 to the duplex unit 407 during duplex printing is also provided.

搬送機構405は、駆動ローラである搬送ローラ431と従動ローラ432との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト433と、この搬送ベルト433を帯電させるための帯電ローラ434と、画像形成部402に対向する部分で搬送ベルト433の平面性を維持するプラテン部材435と、搬送ベルト433から送り出す用紙403を搬送ローラ431側に押し付ける押さえコロ436と、その他図示しないが、搬送ベルト433に付着したインクを除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなるクリーニングローラなどを有している。   The conveyance mechanism 405 includes an endless conveyance belt 433 that is stretched between a conveyance roller 431 that is a driving roller and a driven roller 432, a charging roller 434 that charges the conveyance belt 433, and an image forming unit 402. A platen member 435 that maintains the flatness of the conveying belt 433 at the opposite portion, a pressing roller 436 that presses the paper 403 fed from the conveying belt 433 against the conveying roller 431 side, and other ink (not shown) that adheres to the conveying belt 433. It has a cleaning roller made of a porous body or the like as a cleaning means for removing.

この搬送機構405の下流側には、画像が記録された用紙403を排紙トレイ406に送り出すための排紙ローラ438及び拍車439を備えている。   On the downstream side of the transport mechanism 405, a paper discharge roller 438 and a spur 439 for sending the paper 403 on which an image is recorded to the paper discharge tray 406 are provided.

このように構成した画像形成装置において、搬送ベルト433は矢示方向に周回移動し、高電位の印加電圧が印加される帯電ローラ434と接触することで帯電され、この高電位に帯電した搬送ベルト433上に用紙403が給送されると、用紙403は搬送ベルト433に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト433に強力に吸着した用紙403は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。   In the image forming apparatus configured as described above, the conveyance belt 433 moves in the direction indicated by the arrow, and is charged by contact with the charging roller 434 to which a high potential application voltage is applied. The conveyance belt is charged to this high potential. When the sheet 403 is fed onto the sheet 433, the sheet 403 is electrostatically attracted to the conveyance belt 433. In this way, the sheet 403 that is strongly adsorbed to the transport belt 433 is calibrated for warpage and unevenness, and forms a highly flat surface.

そして、搬送ベルト433を周回させて用紙403を移動させ、記録ヘッド411から液滴を吐出することで、用紙403上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙403は排紙ローラ438によって排紙トレイ406に排紙される。   Then, the paper 403 is moved around the conveyor belt 433 and droplets are ejected from the recording head 411, whereby a required image is formed on the paper 403, and the paper 403 on which the image has been recorded is the paper discharge roller 438. As a result, the paper is discharged to the paper discharge tray 406.

このように、この画像形成装置においては、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、滴吐出特性のバラツキが少なく、高速で、高画質画像を形成することができる。   As described above, since the image forming apparatus includes the liquid discharge head according to the present invention, there is little variation in the droplet discharge characteristics, and a high-quality image can be formed at high speed.

なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ/ファックス/コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。   In the above embodiment, the present invention has been described with reference to an example in which the present invention is applied to an image forming apparatus having a printer configuration. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to an image forming apparatus such as a printer / fax / copier multifunction machine. it can. Further, the present invention can be applied to an image forming apparatus using a liquid other than the narrowly defined ink, a fixing processing liquid, or the like.

1 流路板(流路基板)
2 振動板部材
3 ノズル板
4 ノズル
6 液室
10 共通液室
12 圧電部材
12A 駆動柱
12B 非駆動柱
12a 圧電柱
13 ベース部材
103A、103B 段差加工部
104 対向面
106 位置合わせ用溝部
107 接着剤塗布領域(対向面)
108 仮接着剤
109 接着剤逃がし用溝部

233 キャリッジ
234a、234b 記録ヘッド
411k、411c、411m、411y 記録ヘッド
1 Channel plate (channel substrate)
2 Vibration plate member 3 Nozzle plate 4 Nozzle 6 Liquid chamber 10 Common liquid chamber 12 Piezoelectric member 12A Driving column 12B Non-driving column 12a Piezoelectric column 13 Base member 103A, 103B Stepped portion 104 Opposing surface 106 Positioning groove portion 107 Adhesive application Area (opposite surface)
108 Temporary adhesive 109 Adhesive relief groove

233 Carriage 234a, 234b Recording head 411k, 411c, 411m, 411y Recording head

Claims (6)

ベース部材上に並列に固定された少なくとも2つの圧電部材を有し、
前記2つの圧電部材の両端部には段差加工部が設けられ、
前記圧電部材の一端の段差加工部には位置合わせ用溝部が設けられ、他端の段差加工部は仮止め用の接着剤塗布領域であり、
隣り合う圧電部材間では、前記位置合わせ用溝部と前記接着剤塗布領域が逆の関係で配置され、かつ、同じ端部側で前記位置合わせ用溝部と前記接着剤塗布領域が前記圧電部材の配列方向で重なっている
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
Having at least two piezoelectric members fixed in parallel on the base member;
Stepped portions are provided at both ends of the two piezoelectric members,
The stepped portion at one end of the piezoelectric member is provided with an alignment groove, and the stepped portion at the other end is an adhesive application region for temporary fixing,
Between the adjacent piezoelectric members, the alignment groove and the adhesive application region are arranged in reverse relation, and the alignment groove and the adhesive application region are arranged on the same end side. Piezoelectric actuator characterized by overlapping in direction.
前記隣り合う圧電部材は、長手方向の位置がずれて固定されていることを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ。   The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the adjacent piezoelectric members are fixed while being displaced in a longitudinal direction. 前記接着剤塗布領域となる段差加工部にも溝部が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein a groove portion is also provided in the step processed portion serving as the adhesive application region. 前記接着剤塗布領域となる段差加工部に形成された溝部の形状が、前記位置合わせ用溝部の形状と異なることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 3, wherein a shape of the groove formed in the step processed portion serving as the adhesive application region is different from a shape of the alignment groove. 請求項1ないし4のいずれかに記載の圧電アクチュエータを備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。   A liquid discharge head comprising the piezoelectric actuator according to claim 1. 請求項5に記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the liquid discharge head according to claim 5.
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