JP2012071594A - Liquid ejection head and recorder using the same - Google Patents

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渉 池内
Daisuke Hozumi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid ejection head suitable for high frequency driving, and a recorder using the same.SOLUTION: The liquid ejection head has a flow channel member which is constituted by stacking tabular plates 22 to 31 and which has a plurality of liquid ejection holes 8, a plurality of liquid pressurizing chambers 10 connected with the plurality of liquid ejection holes 8, and a manifold 5 connected with the plurality of liquid pressurizing chambers 10 through a plurality of orifices 12 and a plurality of pressurizing portions 50 for changing the volume of the liquid pressurizing chambers. The orifice 12 is constituted by the wall surface of a hole formed on one plate 23 and the principal surfaces of the plates 22 and 24 stacked on and under the plate 23. The opening of the orifice 12 at a manifold 5 side is narrower than the opening of the orifice 12 at a liquid pressurizing chamber 10 side or the orifice 12 has a narrow segment.

Description

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

近年、インクジェットプリンタやインクジェットプロッタなどの、インクジェット記録方式を利用した印刷装置が、一般消費者向けのプリンタだけでなく、例えば電子回路の形成や液晶ディスプレイ用のカラーフィルタの製造、有機ELディスプレイの製造といった工業用途にも広く利用されている。   In recent years, printing apparatuses using inkjet recording methods such as inkjet printers and inkjet plotters are not only printers for general consumers, but also, for example, formation of electronic circuits, manufacture of color filters for liquid crystal displays, manufacture of organic EL displays It is also widely used for industrial applications.

このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが印刷ヘッドとして搭載されている。この種の印刷ヘッドには、インクが充填されたインク流路内に加圧手段としてのヒータを備え、ヒータによりインクを加熱、沸騰させ、インク流路内に発生する気泡によってインクを加圧し、インク吐出孔より、液滴として吐出させるサーマル方式と、インクが充填されるインク流路の一部の壁を変位素子によって屈曲変位させ、機械的にインク流路内のインクを加圧し、インク吐出孔より液滴として吐出させる圧電方式が一般的に知られている。   In such an ink jet printing apparatus, a liquid discharge head for discharging liquid is mounted as a print head. This type of print head includes a heater as a pressurizing unit in an ink flow path filled with ink, heats and boiles the ink with the heater, pressurizes the ink with bubbles generated in the ink flow path, A thermal system that ejects droplets from the ink ejection holes, and a part of the walls of the ink channel filled with ink is bent and displaced by a displacement element, and the ink in the ink channel is mechanically pressurized to eject ink. A piezoelectric method for discharging liquid droplets from holes is generally known.

また、このような液体吐出ヘッドには、記録媒体の搬送方向と直交する方向に液体吐出ヘッドを移動させつつ記録を行なうシリアル式、および記録媒体より主走査方向に長い液体吐出ヘッドを固定した状態、もしくは、複数の液体吐出ヘッドを記録範囲が記録媒体より広くなるように複数並べて固定した状態で、副走査方向に搬送される記録媒体に記録を行なうライン式がある。ライン式は、シリアル式のように液体吐出ヘッドを移動させる必要がないので、高速記録が可能であるという利点を有する。   In addition, in such a liquid discharge head, a serial type that performs recording while moving the liquid discharge head in a direction orthogonal to the conveyance direction of the recording medium, and a state in which the liquid discharge head that is longer in the main scanning direction than the recording medium is fixed Alternatively, there is a line type in which recording is performed on a recording medium conveyed in the sub-scanning direction in a state where a plurality of liquid ejection heads are arranged and fixed so that the recording range is wider than the recording medium. The line type has the advantage that high-speed recording is possible because there is no need to move the liquid discharge head as in the serial type.

シリアル式、ライン式のいずれの方式の液体吐出ヘッドであっても、液滴を高い密度で印刷するには、液体吐出ヘッドに形成されている、液滴を吐出する液体吐出孔の密度を高くする必要がある。   In order to print droplets at a high density in any of the serial type and line type liquid discharge heads, the density of the liquid discharge holes for discharging the droplets formed in the liquid discharge head must be increased. There is a need to.

そこで、図8に示すように、液体吐出ヘッド513を、マニホールド505と、マニホールド505から順に、共通流路506、しぼり512、液体加圧室510および連通路507を介して液体吐出孔508まで繋がる個別流路532を有した流路部材504と、液体加圧室510をそれぞれ覆うように設けられている、複数の変位素子550を有するアクチュエータユニット521とを積層して構成したものが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。この液体吐出ヘッド513では、しぼり512は一定の断面積となっており、複数の液体吐出孔508にそれぞれ繋がった液体加圧室510がマトリックス状に配置され、それを覆うように設けられたアクチュエータユニット521の変位素子550を変位させることで、各液体加圧室510の体積を変え、各液体吐出孔508から液滴を吐出させ、主走査方向に600dpiの解像度で印刷が可能とされている。なお、流路部材504は金属製のプレート522〜531を積層したものであり、圧電アクチュエータ521は流路部材504側から順に圧電セラミック層521a、共通電極534、圧電セラミック層521bおよび個別電極535を積層したものである。   Therefore, as shown in FIG. 8, the liquid discharge head 513 is connected to the liquid discharge hole 508 via the manifold 505 and the manifold 505 in order from the common flow path 506, the throttle 512, the liquid pressurization chamber 510, and the communication path 507. It is known that a flow path member 504 having an individual flow path 532 and an actuator unit 521 having a plurality of displacement elements 550 provided so as to cover the liquid pressurizing chamber 510 are stacked. (For example, refer to Patent Document 1). In the liquid discharge head 513, the throttle 512 has a constant cross-sectional area, and the liquid pressurizing chambers 510 respectively connected to the plurality of liquid discharge holes 508 are arranged in a matrix and are actuators provided so as to cover them. By displacing the displacement element 550 of the unit 521, the volume of each liquid pressurizing chamber 510 is changed, and droplets are ejected from each liquid ejection hole 508, so that printing can be performed at a resolution of 600 dpi in the main scanning direction. . The flow path member 504 is a laminate of metal plates 522 to 531, and the piezoelectric actuator 521 includes a piezoelectric ceramic layer 521 a, a common electrode 534, a piezoelectric ceramic layer 521 b, and individual electrodes 535 in order from the flow path member 504 side. Laminated.

特開2003−305852号公報JP 2003-305852 A

しかしながら、引き打ちなどの液体吐出孔508からマニホールド505までの液体の固有振動を利用した吐出を行なう際には、液体の固有振動周期が長いと、1回の吐出にかかる時間が長くなる。さらに、吐出の後に残る流路内の液体の残留振動も、この固有振動周期になるので、固有振動周期が長いと、残留振動が次の吐出に与える影響が小さくなるまで減衰する時間も長くなる。つまり、固有振動周期が長いと、吐出そのものにかかる時間が長くなる上、次の吐出を行なうことができるようになるまでの時間も長くなる。そのため、固有振動周期は短い方が望ましく、また、高周波で駆動する際には、残留振動を早く減衰させるためには流路抵抗は大きい方が望ましい。しかし、特許文献1に記載されているような液体吐出ヘッドのようにしぼりとして直方体状の形状では、これらの特性は相反する特性になるため、固有振動周期を短くするとともに、流路抵抗を大きくすることができないという問題があった。   However, when performing ejection using the natural vibration of the liquid from the liquid ejection hole 508 to the manifold 505 such as striking, if the natural vibration period of the liquid is long, the time required for one ejection becomes long. Furthermore, the residual vibration of the liquid in the flow channel remaining after the discharge also has this natural vibration period. Therefore, when the natural vibration period is long, the time for damping until the influence of the residual vibration on the next discharge becomes small becomes long. . That is, if the natural vibration period is long, the time required for the discharge itself becomes long, and the time until the next discharge can be performed becomes long. Therefore, it is desirable that the natural vibration period is short, and when driving at a high frequency, it is desirable that the flow path resistance is large in order to attenuate the residual vibration quickly. However, in the case of a rectangular parallelepiped shape like the liquid discharge head described in Patent Document 1, these characteristics are contradictory characteristics, so that the natural vibration period is shortened and the flow resistance is increased. There was a problem that could not be done.

したがって、本発明の目的は、高周波駆動に適した液体吐出ヘッドおよびそれを用いた記録装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid discharge head suitable for high-frequency driving and a recording apparatus using the same.

本発明の液体吐出ヘッドは、平板状のプレートを積層して構成されている、一方の主面に開口している複数の液体吐出孔と、該複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がっているとともに他方の主面に開口している複数の液体加圧室と、前記複数の液体加圧室に複数のしぼりを介してそれぞれ繋がっているマニホールドとを有する流路部材、および前記液体加圧室にそれぞれ圧力を加える複数の加圧部を有する液体吐出ヘッドであって、前記しぼりは、1つの前記プレートに形成されている孔の壁面と当該プレートの上下に積層されている前記プレートの主面とで構成されているとともに、前記液体加圧室側の開口より前記マニホールド側の開口が狭くなっているか、または狭窄部を有することを特徴とする。   The liquid discharge head according to the present invention includes a plurality of liquid discharge holes that are formed by laminating flat plates and open to one main surface, and are connected to the plurality of liquid discharge holes, respectively, and the other A plurality of liquid pressurizing chambers opened in the main surface, a flow path member having manifolds respectively connected to the plurality of liquid pressurizing chambers via a plurality of squeezes, and the liquid pressurizing chambers, respectively. A liquid discharge head having a plurality of pressurizing portions for applying pressure, wherein the squeezing is made up of a wall surface of a hole formed in one plate and a main surface of the plate stacked above and below the plate. In addition, the opening on the manifold side is narrower than the opening on the liquid pressurizing chamber side or has a constricted portion.

また、本発明の記録装置は、前記液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記複数の加圧部を制御する制御部とを備えることを特徴とする。   The recording apparatus of the invention includes the liquid discharge head, a transport unit that transports a recording medium to the liquid discharge head, and a control unit that controls the plurality of pressure units. .

本発明の液体吐出ヘッドによれば、直方体状のしぼりと比較して、流路内の液体の固有振動周期を小さくできるとともに、しぼりの流路抵抗を大きくできるため、高周波駆動が可能となる。   According to the liquid ejection head of the present invention, the natural vibration period of the liquid in the flow path can be reduced and the flow path resistance of the squeezed can be increased compared to a rectangular parallelepiped-shaped squeezing, so that high-frequency driving is possible.

本発明の記録装置の一例であるプリンタを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating a printer that is an example of a recording apparatus of the present invention. 図1の液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a head body that constitutes the liquid ejection head of FIG. 1. 図2の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line in FIG. 2. 図2の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。FIG. 3 is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line in FIG. (a)は、図3のV−V線に沿った縦断面図であり、(b)は、しぼりが形成されているアパーチャプレートの拡大平面図である。(A) is a longitudinal cross-sectional view along the VV line of FIG. 3, (b) is an enlarged plan view of the aperture plate in which the aperture is formed. (a)〜(e)は、しぼりの平面形状である。(A)-(e) is the planar shape of a squeezing. (a)、(b)は、しぼりの平面形状である。(A), (b) is the planar shape of a squeezing. 従来の液体吐出ヘッドの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a conventional liquid discharge head.

図1は、本発明の記録装置の一例であるカラーインクジェットプリンタを示す概略構成
図である。このカラーインクジェットプリンタ1(以下、プリンタ1とする)は、4つの液体吐出ヘッド2を有している。これらの液体吐出ヘッド2は、記録媒体である記録用紙Pの搬送方向に沿って並べられ、プリンタ1に固定されている。液体吐出ヘッド2は、図1の手前から奥へ向かう方向に細長い形状を有している。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a color ink jet printer which is an example of a recording apparatus of the present invention. This color inkjet printer 1 (hereinafter referred to as printer 1) has four liquid ejection heads 2. These liquid discharge heads 2 are arranged along the conveyance direction of the recording paper P that is a recording medium, and are fixed to the printer 1. The liquid discharge head 2 has an elongated shape in a direction from the front to the back in FIG.

プリンタ1には、記録用紙Pの搬送経路に沿って、給紙ユニット114、搬送ユニット120および紙受け部116が順に設けられている。また、プリンタ1には、液体吐出ヘッド2や給紙ユニット114などのプリンタ1の各部における動作を制御するための制御部100が設けられている。   In the printer 1, a paper feed unit 114, a transport unit 120, and a paper receiver 116 are sequentially provided along the transport path of the recording paper P. In addition, the printer 1 is provided with a control unit 100 for controlling the operation of each unit of the printer 1 such as the liquid discharge head 2 and the paper feeding unit 114.

給紙ユニット114は、複数枚の記録用紙Pを収容することができる用紙収容ケース115と、給紙ローラ145とを有している。給紙ローラ145は、用紙収容ケース115に積層して収容された記録用紙Pのうち、最も上にある記録用紙Pを1枚ずつ送り出すことができる。   The paper feed unit 114 includes a paper storage case 115 that can store a plurality of recording papers P, and a paper supply roller 145. The paper feed roller 145 can send out the uppermost recording paper P among the recording papers P stacked and stored in the paper storage case 115 one by one.

給紙ユニット114と搬送ユニット120との間には、記録用紙Pの搬送経路に沿って、二対の送りローラ118aおよび118b、ならびに、119aおよび119bが配置されている。給紙ユニット114から送り出された記録用紙Pは、これらの送りローラ118a、118b、119aおよび119bによってガイドされて、さらに搬送ユニット120へと送り出される。   Between the paper feed unit 114 and the transport unit 120, two pairs of feed rollers 118a and 118b and 119a and 119b are arranged along the transport path of the recording paper P. The recording paper P sent out from the paper supply unit 114 is guided by these feed rollers 118 a, 118 b, 119 a and 119 b and further sent out to the transport unit 120.

搬送ユニット120は、エンドレスの搬送ベルト111と2つのベルトローラ106および107を有している。搬送ベルト111は、ベルトローラ106および107に巻き掛けられている。搬送ベルト111は、2つのベルトローラ106および107に巻き掛けられたとき所定の張力で張られるような長さに調整されている。これによって、搬送ベルト111は、2つのベルトローラ106および107の共通接線をそれぞれ含む互いに平行な2つの平面に沿って、弛むことなく張られている。これら2つの平面のうち、液体吐出ヘッド2に近い方の平面が、記録用紙Pを搬送する搬送面127である。   The transport unit 120 includes an endless transport belt 111 and two belt rollers 106 and 107. The conveyor belt 111 is wound around belt rollers 106 and 107. The conveyor belt 111 is adjusted to such a length that it is stretched with a predetermined tension when it is wound around the two belt rollers 106 and 107. As a result, the conveyor belt 111 is stretched without slack along two parallel planes including the common tangent lines of the two belt rollers 106 and 107, respectively. Of these two planes, the plane closer to the liquid ejection head 2 is a conveyance surface 127 that conveys the recording paper P.

ベルトローラ106には、図1に示されるように、搬送モータ174が接続されている。搬送モータ174は、ベルトローラ106を矢印Aの方向に回転させることができる。また、ベルトローラ107は、搬送ベルト111に連動して回転することができる。したがって、搬送モータ174を駆動してベルトローラ106を回転させることにより、搬送ベルト111は、矢印Aの方向に沿って移動する。   As shown in FIG. 1, a conveyance motor 174 is connected to the belt roller 106. The transport motor 174 can rotate the belt roller 106 in the direction of arrow A. The belt roller 107 can rotate in conjunction with the transport belt 111. Therefore, the conveyance belt 111 moves along the direction of arrow A by driving the conveyance motor 174 and rotating the belt roller 106.

ベルトローラ107の近傍には、ニップローラ138とニップ受けローラ139とが、搬送ベルト111を挟むように配置されている。ニップローラ138は、図示しないバネによって下方に付勢されている。ニップローラ138の下方のニップ受けローラ139は、下方に付勢されたニップローラ138を、搬送ベルト111を介して受け止めている。2つのニップローラは回転可能に設置されており、搬送ベルト111に連動して回転する。   In the vicinity of the belt roller 107, a nip roller 138 and a nip receiving roller 139 are arranged so as to sandwich the conveyance belt 111. The nip roller 138 is urged downward by a spring (not shown). A nip receiving roller 139 below the nip roller 138 receives the nip roller 138 biased downward via the conveying belt 111. The two nip rollers are rotatably installed and rotate in conjunction with the conveyance belt 111.

給紙ユニット114から搬送ユニット120へと送り出された記録用紙Pは、ニップローラ138と搬送ベルト111との間に挟み込まれる。これによって、記録用紙Pは、搬送ベルト111の搬送面127に押し付けられ、搬送面127上に固着する。そして、記録用紙Pは、搬送ベルト111の回転に従って、液体吐出ヘッド2が設置されている方向へと搬送される。なお、搬送ベルト111の外周面113に粘着性のシリコンゴムによる処理を施してもよい。これにより、記録用紙Pを搬送面127に確実に固着させることができる。   The recording paper P sent out from the paper supply unit 114 to the transport unit 120 is sandwiched between the nip roller 138 and the transport belt 111. As a result, the recording paper P is pressed against the transport surface 127 of the transport belt 111 and is fixed on the transport surface 127. Then, the recording paper P is transported in the direction in which the liquid ejection head 2 is installed according to the rotation of the transport belt 111. The outer peripheral surface 113 of the conveyor belt 111 may be treated with adhesive silicon rubber. Thereby, the recording paper P can be reliably fixed to the transport surface 127.

4つの液体吐出ヘッド2は、搬送ベルト111による搬送方向に沿って互いに近接して配置されている。各液体吐出ヘッド2は、下端にヘッド本体13を有している。ヘッド本体13の下面には、液体を吐出する多数の液体吐出孔8が設けられている(図3参照)。   The four liquid discharge heads 2 are arranged close to each other along the conveyance direction by the conveyance belt 111. Each liquid discharge head 2 has a head body 13 at the lower end. A large number of liquid ejection holes 8 for ejecting liquid are provided on the lower surface of the head body 13 (see FIG. 3).

1つの液体吐出ヘッド2に設けられた液体吐出孔8からは、同じ色の液滴(インク)が吐出されるようになっている。各液体吐出ヘッド2の液体吐出孔8は一方方向(記録用紙Pと平行で記録用紙Pの搬送方向に直交する方向であり、液体吐出ヘッド2の長手方向)に等間隔に等間隔で配置されているため、一方方向に隙間なく記録することができる。各液体吐出ヘッド2から吐出される液体の色は、それぞれ、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)およびブラック(K)である。各液体吐出ヘッド2は、ヘッド本体13の下面と搬送ベルト111の搬送面127との間にわずかな隙間をおいて配置されている。   Liquid droplets (ink) of the same color are ejected from the liquid ejection holes 8 provided in one liquid ejection head 2. The liquid discharge holes 8 of each liquid discharge head 2 are arranged at equal intervals in one direction (a direction parallel to the recording paper P and perpendicular to the conveyance direction of the recording paper P and the longitudinal direction of the liquid discharge head 2). Therefore, it is possible to record without a gap in one direction. The colors of the liquid ejected from each liquid ejection head 2 are magenta (M), yellow (Y), cyan (C), and black (K), respectively. Each liquid ejection head 2 is disposed with a slight gap between the lower surface of the head body 13 and the transport surface 127 of the transport belt 111.

搬送ベルト111によって搬送された記録用紙Pは、液体吐出ヘッド2の下面側で、搬送ベルト111との間の隙間を通過する。その際に、液体吐出ヘッド2を構成するヘッド本体13から記録用紙Pの上面に向けて液滴が吐出される。これによって、記録用紙Pの上面には、制御部100によって記憶された画像データに基づくカラー画像が形成される。   The recording paper P transported by the transport belt 111 passes through a gap between the recording belt P and the transport belt 111 on the lower surface side of the liquid ejection head 2. At that time, droplets are ejected from the head body 13 constituting the liquid ejection head 2 toward the upper surface of the recording paper P. As a result, a color image based on the image data stored by the control unit 100 is formed on the upper surface of the recording paper P.

搬送ユニット120と紙受け部116との間には、剥離プレート140と二対の送りローラ121aおよび121bならびに122aおよび122bとが配置されている。カラー画像が記録された記録用紙Pは、搬送ベルト111から剥離プレート140へと搬送される。このとき、記録用紙Pは、剥離プレート140の右端によって、搬送面127から剥離される。そして、記録用紙Pは、送りローラ121a、121b、122aおよび122bによって、紙受け部116に送り出される。このように、記録済みの記録用紙Pが順次紙受け部116に送られ、紙受け部116に重ねられる。   A separation plate 140 and two pairs of feed rollers 121a and 121b and 122a and 122b are arranged between the transport unit 120 and the paper receiver 116. The recording paper P on which the color image is recorded is transported from the transport belt 111 to the peeling plate 140. At this time, the recording paper P is peeled from the transport surface 127 by the right end of the peeling plate 140. Then, the recording paper P is sent out to the paper receiving unit 116 by the feed rollers 121a, 121b, 122a and 122b. In this way, the recorded recording paper P is sequentially sent to the paper receiving unit 116 and stacked on the paper receiving unit 116.

なお、記録用紙Pの搬送方向について最も上流側にある液体吐出ヘッド2とニップローラ138との間には、紙面センサ133が設置されている。紙面センサ133は、発光素子および受光素子によって構成され、搬送経路上の記録用紙Pの先端位置を検出することができる。紙面センサ133による検出結果は制御部100に送られる。制御部100は、紙面センサ133から送られた検出結果により、記録用紙Pの搬送と画像の記録とが同期するように、液体吐出ヘッド2や搬送モータ174等を制御することができる。   Note that a paper surface sensor 133 is installed between the liquid ejection head 2 and the nip roller 138 on the most upstream side in the conveyance direction of the recording paper P. The paper surface sensor 133 includes a light emitting element and a light receiving element, and can detect the leading end position of the recording paper P on the transport path. The detection result by the paper surface sensor 133 is sent to the control unit 100. The control unit 100 can control the liquid ejection head 2, the transport motor 174, and the like based on the detection result sent from the paper surface sensor 133 so that the transport of the recording paper P and the image recording are synchronized.

次に本発明の液体吐出ヘッド2を構成するヘッド本体13について説明する。図2は、図1に示されたヘッド本体13を示す平面図である。図3は、図2の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、ヘッド本体13の一部である。図4は、図3と同じ位置の拡大透視図で、液体吐出孔8の位置が分かるように、一部の流路を省略して描いている。なお、図3および図4において、図面を分かりやすくするために、圧電アクチュエータユニット21の下方にあって破線で描くべき液体加圧室10(液体加圧室群9)、しぼり12および液体吐出孔8を実線で描いている。図5(a)は図3のV−V線に沿った縦断面図であり、図5(b)は、しぼり12が形成されているアパーチャプレート24の拡大平面図である。図5(b)には、液体加圧室10との関係が分かるように、キャビティプレート22に形成されている液体加圧室10も示している。   Next, the head main body 13 constituting the liquid discharge head 2 of the present invention will be described. FIG. 2 is a plan view showing the head main body 13 shown in FIG. FIG. 3 is an enlarged view of a region surrounded by a one-dot chain line in FIG. 2 and is a part of the head main body 13. FIG. 4 is an enlarged perspective view of the same position as in FIG. 3 and 4, in order to make the drawings easy to understand, the liquid pressurizing chamber 10 (liquid pressurizing chamber group 9), the squeezing 12, and the liquid discharge holes which are to be drawn by broken lines below the piezoelectric actuator unit 21. 8 is drawn with a solid line. 5A is a longitudinal sectional view taken along the line VV in FIG. 3, and FIG. 5B is an enlarged plan view of the aperture plate 24 in which the aperture 12 is formed. FIG. 5B also shows the liquid pressurization chamber 10 formed in the cavity plate 22 so that the relationship with the liquid pressurization chamber 10 can be understood.

ヘッド本体13は、平板状の流路部材4と、流路部材4上に配置された、アクチュエータユニットである圧電アクチュエータユニット21とを有している。圧電アクチュエータユニット21は、図5(a)に示してあるように、流路部材4側から順に、圧電セラミック層(振動板)21、共通電極34、圧電セラミック層21bおよび個別電極35を積層したものである。また、圧電アクチュエータユニット21は、その平面形状が台形形状を
有しており、その台形形状の1対の平行対向辺が流路部材4の長手方向に平行になるように流路部材4の上面に配置されている。また、流路部材4の長手方向に平行な2本の仮想直線のそれぞれに沿って2つずつ、つまり合計4つの圧電アクチュエータユニット21が、全体として千鳥状に流路部材4上に配列されている。流路部材4上で隣接し合う圧電アクチュエータユニット21の斜辺同士は、流路部材4の短手方向を見たときに部分的にオーバーラップしている。このオーバーラップしている部分の圧電アクチェータユニット21を駆動することにより記録される領域では、2つの圧電アクチュエータユニット21により吐出された液滴が混在して着弾することになる。
The head main body 13 includes a flat plate-like channel member 4 and a piezoelectric actuator unit 21 that is an actuator unit and is disposed on the channel member 4. As shown in FIG. 5A, the piezoelectric actuator unit 21 is formed by laminating a piezoelectric ceramic layer (vibrating plate) 21, a common electrode 34, a piezoelectric ceramic layer 21b, and individual electrodes 35 in order from the flow path member 4 side. Is. The piezoelectric actuator unit 21 has a trapezoidal planar shape, and the upper surface of the flow path member 4 so that the pair of parallel opposing sides of the trapezoidal shape is parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4. Is arranged. Further, two piezoelectric actuator units 21 are arranged on the flow path member 4 as a whole in a zigzag manner, two along each of two virtual straight lines parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4. Yes. The oblique sides of the piezoelectric actuator units 21 adjacent to each other on the flow path member 4 partially overlap when the short direction of the flow path member 4 is viewed. In the area recorded by driving the piezoelectric actuator unit 21 in the overlapping portion, the liquid droplets discharged by the two piezoelectric actuator units 21 are mixed and landed.

流路部材4の内部には液体流路の一部であるマニホールド5が形成されている。マニホールド5は流路部材4の長手方向に沿って延びた細長い形状を有しており、流路部材4の上面にはマニホールド5の開口5bが形成されている。開口5bは、流路部材4の長手方向に平行な2本の直線(仮想線)のそれぞれに沿って5個ずつ、合計10個形成されている。開口5bは、4つの圧電アクチュエータユニット21が配置された領域を避ける位置に形成されている。マニホールド5には開口5bを通じて図示されていない液体タンクから液体が供給されるようになっている。   A manifold 5 that is a part of the liquid flow path is formed inside the flow path member 4. The manifold 5 has an elongated shape extending along the longitudinal direction of the flow path member 4, and an opening 5 b of the manifold 5 is formed on the upper surface of the flow path member 4. A total of ten openings 5 b are formed along each of two straight lines (imaginary lines) parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4. The opening 5b is formed at a position that avoids a region where the four piezoelectric actuator units 21 are disposed. The manifold 5 is supplied with liquid from a liquid tank (not shown) through the opening 5b.

流路部材4内に形成されたマニホールド5は、複数本に分岐している(分岐した部分のマニホールド5を副マニホールド5aということがある)。開口5bに繋がるマニホールド5は、圧電アクチュエータユニット21の斜辺に沿うように延在しており、流路部材4の長手方向と交差して配置されている。2つの圧電アクチュエータユニット21に挟まれた領域では、1つのマニホールド5が、隣接する圧電アクチュエータユニット21に共有されており、副マニホールド5aがマニホールド5の両側から分岐している。これらの副マニホールド5aは、流路部材4の内部の各圧電アクチュエータユニット21に対向する領域に互いに隣接して、ヘッド本体13の長手方向に延在している。   The manifold 5 formed in the flow path member 4 is branched into a plurality of branches (the manifold 5 at the branched portion may be referred to as a sub-manifold 5a). The manifold 5 connected to the opening 5 b extends along the oblique side of the piezoelectric actuator unit 21 and is disposed so as to intersect with the longitudinal direction of the flow path member 4. In a region sandwiched between two piezoelectric actuator units 21, one manifold 5 is shared by adjacent piezoelectric actuator units 21, and the sub-manifold 5 a branches off from both sides of the manifold 5. These sub-manifolds 5 a extend in the longitudinal direction of the head main body 13 adjacent to each other in regions facing the piezoelectric actuator units 21 inside the flow path member 4.

流路部材4は、複数の液体加圧室10がマトリクス状(すなわち、2次元的かつ規則的)に形成されている4つの液体加圧室群9を有している。液体加圧室10は、角部にアールが施されたほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。液体加圧室10は流路部材4の上面に開口するように形成されている。これらの液体加圧室10は、流路部材4の上面における圧電アクチュエータユニット21に対向する領域のほぼ全面にわたって配列されている。したがって、これらの液体加圧室10によって形成された各液体加圧室群9は圧電アクチュエータユニット21とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有している。また、各液体加圧室10の開口は、流路部材4の上面に圧電アクチュエータユニット21が接着されることで閉塞されている。   The flow path member 4 has four liquid pressurizing chamber groups 9 in which a plurality of liquid pressurizing chambers 10 are formed in a matrix (that is, two-dimensionally and regularly). The liquid pressurizing chamber 10 is a hollow region having a substantially rhombic planar shape with rounded corners. The liquid pressurizing chamber 10 is formed so as to open on the upper surface of the flow path member 4. These liquid pressurizing chambers 10 are arranged over almost the entire surface of the upper surface of the flow path member 4 facing the piezoelectric actuator unit 21. Accordingly, each liquid pressurizing chamber group 9 formed by these liquid pressurizing chambers 10 occupies a region having almost the same size and shape as the piezoelectric actuator unit 21. Further, the opening of each liquid pressurizing chamber 10 is closed by adhering the piezoelectric actuator unit 21 to the upper surface of the flow path member 4.

本実施形態では、図3に示されているように、マニホールド5は、流路部材4の短手方向に互いに平行に並んだ4列のE1〜E4の副マニホールド5aに分岐し、各副マニホールド5aに繋がった液体加圧室10は、等間隔に流路部材4の長手方向に並ぶ液体加圧室10の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に4列配列されている。言い換えると、副マニホールド5aに繋がった液体加圧室10の並ぶ列は副マニホールド5aの両側に2列ずつ配列されている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the manifold 5 branches into four rows of E1-E4 sub-manifolds 5a arranged in parallel with each other in the short direction of the flow path member 4, and each sub-manifold The liquid pressurizing chambers 10 connected to 5a constitute a row of liquid pressurizing chambers 10 arranged in the longitudinal direction of the flow path member 4 at equal intervals, and the four rows are arranged in parallel to each other in the short direction. Yes. In other words, two rows of the liquid pressurizing chambers 10 connected to the sub-manifold 5a are arranged on both sides of the sub-manifold 5a.

全体では、マニホールド5から繋がる液体加圧室10は、等間隔に流路部材4の長手方向に並ぶ液体加圧室10の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に16列配列されている。各液体加圧室列に含まれる液体加圧室10の数は、圧電アクチュエータアクチュエータユニット21の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。液体吐出孔8もこれと同様に配置されている。これによって、全体として長手方向に600dpiの解像度で画像形成が可能となっている。すなわち、各副マニホールド5aには平均すれば150dpiに相当する間隔で個別流路32
が接続されている。これは、600dpi分の液体吐出孔8を4列の副マニホールド5aに分けて繋ぐ設計をする際に、各副マニホールド5aに繋がる個別流路32が等しい間隔で繋がるとは限らないため、マニホールド5aの延在方向、すなわち主走査方向に平均170μm(150dpiならば25.4mm/150=169μm間隔である)以下の間隔で個別流路32が形成されているということである。
As a whole, the liquid pressurizing chambers 10 connected from the manifold 5 constitute rows of the liquid pressurizing chambers 10 arranged in the longitudinal direction of the flow path member 4 at equal intervals, and the rows are 16 rows parallel to each other in the short direction. It is arranged. The number of liquid pressurizing chambers 10 included in each liquid pressurizing chamber row is arranged so as to gradually decrease from the long side toward the short side corresponding to the outer shape of the piezoelectric actuator actuator unit 21. Yes. The liquid discharge holes 8 are also arranged in the same manner. As a result, it is possible to form an image with a resolution of 600 dpi in the longitudinal direction as a whole. That is, each sub-manifold 5a has an individual flow path 32 at intervals corresponding to 150 dpi on average.
Is connected. This is because the individual flow paths 32 connected to the sub-manifolds 5a are not necessarily connected at equal intervals when the 600 dpi liquid discharge holes 8 are divided and connected to the four rows of sub-manifolds 5a. In other words, the individual flow paths 32 are formed at intervals of an average of 170 μm (25.4 mm / 150 = 169 μm intervals if 150 dpi) in the main scanning direction.

圧電アクチュエータユニット21を構成する圧電セラミック層21bの上面の各液体加圧室10に対向する位置には個別電極35がそれぞれ形成されている。個別電極35は、その平面形状が液体加圧室10より一回り小さく、液体加圧室10とほぼ相似な形状を有しており、圧電セラミック層21bの上面における液体加圧室10と対向する領域内に収まるように配置されている。   Individual electrodes 35 are formed at positions facing the respective liquid pressurizing chambers 10 on the upper surface of the piezoelectric ceramic layer 21 b constituting the piezoelectric actuator unit 21. The individual electrode 35 has a plane shape slightly smaller than that of the liquid pressurizing chamber 10, has a shape substantially similar to the liquid pressurizing chamber 10, and opposes the liquid pressurizing chamber 10 on the upper surface of the piezoelectric ceramic layer 21b. Arranged to fit within the area.

流路部材4の下面の液体吐出面には多数の液体吐出孔8が形成されている。これらの液体吐出孔8は、流路部材4の下面側に配置された副マニホールド5aと対向する領域を避けた位置に配置されている。また、これらの液体吐出孔8は、流路部材4の下面側における圧電アクチュエータユニット21と対向する領域内に配置されている。これらの液体吐出孔群は圧電アクチュエータユニット21とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有しており、対応する圧電アクチュエータユニット21の変位素子(加圧部)50を変位させることにより液体吐出孔8から液滴が吐出できる。液体吐出孔8の配置については後で詳述する。そして、それぞれの領域内の液体吐出孔8は、流路部材4の長手方向に平行な複数の直線に沿って等間隔に配列されている。   A large number of liquid discharge holes 8 are formed in the liquid discharge surface on the lower surface of the flow path member 4. These liquid discharge holes 8 are arranged at a position avoiding a region facing the sub-manifold 5 a arranged on the lower surface side of the flow path member 4. Further, these liquid discharge holes 8 are arranged in a region facing the piezoelectric actuator unit 21 on the lower surface side of the flow path member 4. These liquid discharge hole groups occupy an area having almost the same size and shape as the piezoelectric actuator unit 21, and the liquid discharge hole is displaced by displacing the displacement element (pressurizing unit) 50 of the corresponding piezoelectric actuator unit 21. A droplet can be ejected from 8. The arrangement of the liquid discharge holes 8 will be described in detail later. The liquid discharge holes 8 in each region are arranged at equal intervals along a plurality of straight lines parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4.

ヘッド本体13を構成する流路部材4は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路部材4の上面から順に、キャビティプレート22、ベースプレート23、アパーチャ(しぼり)プレート24、サプライプレート25、マニホールドプレート26、27、28、29、カバープレート30およびノズルプレート31である。これらのプレートには多数の孔が形成されている。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路32および副マニホールド5aを構成するように、位置合わせして積層されている。ヘッド本体13は、図5(a)に示されているように、液体加圧室10が流路部材4の上面に、副マニホールド5aが内部の下面側に、液体吐出孔8が下面にと、個別流路32を構成する各部分が異なる位置に互いに近接して配設され、液体加圧室10を介して副マニホールド5aと液体吐出孔8とが繋がる構成を有している。   The flow path member 4 constituting the head body 13 has a laminated structure in which a plurality of plates are laminated. These plates are a cavity plate 22, a base plate 23, an aperture (squeezing) plate 24, a supply plate 25, manifold plates 26, 27, 28, 29, a cover plate 30 and a nozzle plate 31 in order from the upper surface of the flow path member 4. is there. A number of holes are formed in these plates. Each plate is aligned and laminated so that these holes communicate with each other to form the individual flow path 32 and the sub-manifold 5a. As shown in FIG. 5A, the head main body 13 has the liquid pressurizing chamber 10 on the upper surface of the flow path member 4, the sub manifold 5a on the inner lower surface side, and the liquid discharge hole 8 on the lower surface. In addition, each part constituting the individual flow path 32 is disposed close to each other at different positions, and the sub-manifold 5 a and the liquid discharge hole 8 are connected via the liquid pressurizing chamber 10.

次に、各プレートに形成された孔について説明する。これらの孔には、次のようなものがある。第1に、キャビティプレート22に形成された液体加圧室10である。第2に、液体加圧室10の一端から副マニホールド5aへと繋がる流路を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート23(詳細には液体加圧室10の入り口)からサプライプレート25(詳細には副マニホールド5aの出口)までの各プレートに形成されている。なお、この連通孔には、アパーチャプレート24に形成されたしぼり12と、サプライプレート25に形成された個別供給流路6とが含まれている。第3に、液体加圧室10の他端から液体吐出孔8へと繋がる流路を構成する連通孔である。   Next, the holes formed in each plate will be described. These holes include the following. First, the liquid pressurizing chamber 10 formed in the cavity plate 22. Second, there is a communication hole that forms a flow path that connects from one end of the liquid pressurizing chamber 10 to the sub-manifold 5a. This communication hole is formed in each plate from the base plate 23 (specifically, the inlet of the liquid pressurizing chamber 10) to the supply plate 25 (specifically, the outlet of the sub manifold 5a). Note that the communication hole includes the aperture 12 formed in the aperture plate 24 and the individual supply flow path 6 formed in the supply plate 25. Third, a communication hole that forms a flow path that connects the other end of the liquid pressurizing chamber 10 to the liquid discharge hole 8.

なお、しぼり12は上述の液体加圧室10の一端から副マニホールド5aへと繋がる流路の一部であり、アパーチャプレート24の孔の壁面とアパーチャプレート24に積層されているベースプレート23およびサプライプレート25の主面で構成されている。図5(b)はアパーチャプレート24に開口しているしぼり12となる孔を示している。しぼり12となる孔の両端は、しぼり12の幅よりも大きい孔に繋がっている。しぼり12の液体加圧室側の開口12a、およびマニホールド側の開口12bはこの大きな孔との境界部分のことである。しぼり12の液体加圧室側の開口12aは液体加圧室10の一端から積層方向下側に向かって繋がっている流路であり、この部分の流路の、液体の流れに垂直
な断面積は、平面方向の面積になる。したがって、この部分の流路は、液体加圧室10の液体の流れに垂直な断面積である、液体加圧室10の垂直な断面積に対して狭くなってはいないので、しぼりとしては働かない。
The squeezing 12 is a part of the flow path connecting from one end of the liquid pressurizing chamber 10 to the sub-manifold 5a, and the base plate 23 and the supply plate laminated on the wall surface of the aperture plate 24 and the aperture plate 24. It consists of 25 main surfaces. FIG. 5 (b) shows a hole that becomes the aperture 12 that is opened in the aperture plate 24. Both ends of the hole to be the aperture 12 are connected to a hole larger than the width of the aperture 12. The opening 12a on the liquid pressurizing chamber side of the squeezing 12 and the opening 12b on the manifold side are boundaries with the large holes. The opening 12a on the liquid pressurizing chamber side of the squeezing 12 is a flow channel that is connected from one end of the liquid pressurizing chamber 10 to the lower side in the stacking direction, and the cross-sectional area perpendicular to the liquid flow in this portion of the flow channel Is the area in the planar direction. Accordingly, the flow path in this portion is not narrow with respect to the vertical cross-sectional area of the liquid pressurizing chamber 10, which is a cross-sectional area perpendicular to the liquid flow in the liquid pressurizing chamber 10. Absent.

しぼり12の1枚のプレートの孔の壁面と、その上下のプレートの主面とで構成することにより、複数のプレートに形成した孔を連通させてしぼり12を構成するよりも、形成精度を高くきる。   By forming the wall surface of the hole of one plate of the aperture 12 and the main surface of the upper and lower plates, the formation accuracy is higher than that when the aperture 12 is formed by communicating holes formed in a plurality of plates. wear.

このような連通孔が相互に繋がり、副マニホールド5aからの液体の流入口(副マニホールド5aの出口)から液体吐出孔8に至る個別流路32を構成している。副マニホールド5aに供給された液体は、以下の経路で液体吐出孔8から吐出される。まず、副マニホールド5aから上方向に向かって、個別供給流路6を通り、しぼり12の一端部に至る。次に、しぼり12の延在方向に沿って水平に進み、しぼり12の他端部に至る。そこから上方に向かって、液体加圧室10の一端部に至る。さらに、液体加圧室10の延在方向に沿って水平に進み、液体加圧室10の他端部に至る。そこから少しずつ水平方向に移動しながら、主に下方に向かい、下面に開口した液体吐出孔8へと進む。   Such communication holes are connected to each other to form an individual flow path 32 from the liquid inflow port (the outlet of the submanifold 5a) from the submanifold 5a to the liquid discharge hole 8. The liquid supplied to the sub manifold 5a is discharged from the liquid discharge hole 8 through the following path. First, from the sub-manifold 5a, it passes through the individual supply flow path 6 and reaches one end of the aperture 12. Next, it proceeds horizontally along the extending direction of the aperture 12 and reaches the other end of the aperture 12. From there, it reaches one end of the liquid pressurizing chamber 10 upward. Further, the liquid pressurizing chamber 10 proceeds horizontally along the extending direction of the liquid pressurizing chamber 10 and reaches the other end of the liquid pressurizing chamber 10. While moving little by little in the horizontal direction from there, it proceeds mainly downward and proceeds to the liquid discharge hole 8 opened on the lower surface.

圧電アクチュエータユニット21は、前述したように、2枚の圧電セラミック層21a、21bからなる積層構造を有している。これらの圧電セラミック層21a、21bはそれぞれ20μm程度の厚さを有している。圧電アクチュエータユニット21全体の厚さは40μm程度である。圧電セラミック層21a、21bのいずれの層も複数の液体加圧室10を跨ぐように延在している(図3参照)。これらの圧電セラミック層21a、21bは、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系のセラミックス材料からなる。   As described above, the piezoelectric actuator unit 21 has a laminated structure including two piezoelectric ceramic layers 21a and 21b. Each of these piezoelectric ceramic layers 21a and 21b has a thickness of about 20 μm. The total thickness of the piezoelectric actuator unit 21 is about 40 μm. Each of the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b extends so as to straddle the plurality of liquid pressurizing chambers 10 (see FIG. 3). The piezoelectric ceramic layers 21a and 21b are made of a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material having ferroelectricity.

圧電アクチュエータユニット21と流路部材4との接着は、例えば接着層を介して行なう。接着層としては、圧電アクチュエータユニット21や流路部材4への影響を及ぼさないために、熱硬化温度が100〜150℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも1種の熱硬化性樹脂の接着剤が用いられる。熱硬化性樹脂の接着剤を用いるのは、常温硬化の接着剤では、耐インク性が十分確保されないおそれがあるためである。このため、圧電アクチュエータユニット21には、熱硬化温度から室温まで冷却されることにより、流路部材4と圧電アクチュエータユニット21との熱膨張係数の差により発生する応力が加わった状態になる。応力が大きい場合、圧電アクチュエータユニット21が壊れてしまうおそれがあり、また、応力が圧電アクチュエータユニット21を壊してしまうほど高くなくても、加わっている応力により圧電アクチュエータユニット21の特性が変動する。具体的には、圧縮応力が加わった状態では、圧電定数が低くなるが、駆動を非常に長い時間にわたって繰り返した際に変位量が低下する駆動劣化という現象の影響は小さくなる。逆に、引張り応力が加わった状態では、圧電定数が高くなるが、駆動劣化の影響は大きくなる。いずれにしても、流路部材4と圧電アクチュエータユニット21との熱膨張係数の差は、少なくする必要があり、長期間使用しても吐出特性の変動が大きくならないように、駆動劣化の影響の小さい圧縮応力が弱く加わった状態にするのが好ましい。そこで、圧電アクチュエータユニット21にPZT系のセラミックスを用いる場合には、流路部材4の材料としては42アロイを用いるのが好ましい。   The piezoelectric actuator unit 21 and the flow path member 4 are bonded through, for example, an adhesive layer. As the adhesive layer, in order not to affect the piezoelectric actuator unit 21 and the flow path member 4, at least one kind selected from the group of epoxy resin, phenol resin, and polyphenylene ether resin having a thermosetting temperature of 100 to 150 ° C. A thermosetting resin adhesive is used. The reason why the thermosetting resin adhesive is used is that the room temperature curing adhesive may not ensure sufficient ink resistance. For this reason, the piezoelectric actuator unit 21 is in a state in which a stress generated by a difference in thermal expansion coefficient between the flow path member 4 and the piezoelectric actuator unit 21 is applied by being cooled from the thermosetting temperature to room temperature. When the stress is large, the piezoelectric actuator unit 21 may be broken, and even if the stress is not so high that the piezoelectric actuator unit 21 is broken, the characteristics of the piezoelectric actuator unit 21 vary depending on the applied stress. Specifically, in a state where compressive stress is applied, the piezoelectric constant is lowered, but the influence of the phenomenon of drive deterioration in which the amount of displacement is reduced when the drive is repeated for a very long time is reduced. Conversely, in a state where tensile stress is applied, the piezoelectric constant increases, but the influence of drive deterioration increases. In any case, the difference in coefficient of thermal expansion between the flow path member 4 and the piezoelectric actuator unit 21 needs to be reduced. It is preferable that a small compressive stress is weakly applied. Therefore, when PZT ceramics are used for the piezoelectric actuator unit 21, it is preferable to use 42 alloy as the material of the flow path member 4.

圧電アクチュエータユニット21は、Ag−Pd系などの金属材料からなる共通電極34およびAu系などの金属材料からなる個別電極35を有している。個別電極35は上述のように圧電アクチュエータユニット21の上面における液体加圧室10と対向する位置に配置されている。個別電極35の一端は、液体加圧室10と対向する領域外に引き出されて接続電極36が形成されている。この接続電極36は例えばガラスフリットを含む金からなり、厚さが15μm程度で凸状に形成されている。また、接続電極36は、図示さ
れていないFPC(Flexible Printed Circuit)に設けられた電極と電気的に接合されている。詳細は後述するが、個別電極35には、制御部100からFPCを通じて駆動信号が供給される。駆動信号は、記録用紙Pの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。
The piezoelectric actuator unit 21 has a common electrode 34 made of a metal material such as Ag—Pd and an individual electrode 35 made of a metal material such as Au. As described above, the individual electrode 35 is disposed at a position facing the liquid pressurizing chamber 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator unit 21. One end of the individual electrode 35 is drawn out of a region facing the liquid pressurizing chamber 10 to form a connection electrode 36. The connection electrode 36 is made of, for example, gold containing glass frit, and has a convex shape with a thickness of about 15 μm. The connection electrode 36 is electrically joined to an electrode provided in an FPC (Flexible Printed Circuit) (not shown). Although details will be described later, a drive signal is supplied to the individual electrode 35 from the control unit 100 through the FPC. The drive signal is supplied at a constant period in synchronization with the conveyance speed of the recording paper P.

共通電極34は、圧電セラミック層21aと圧電セラミック層21bとの間の領域に面方向のほぼ全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極34は、圧電アクチュエータユニット21に対向する領域内の全ての液体加圧室10を覆うように延在している。共通電極34の厚さは2μm程度である。共通電極34は図示しない領域において接地され、グランド電位に保持されている。本実施形態では、圧電セラミック層21b上において、個別電極35からなる電極群を避ける位置に個別電極35とは異なる表面電極(不図示)が形成されている。表面電極は、圧電セラミック層21bの内部に形成されたスルーホールを介して共通電極34と電気的に接続されているとともに、多数の個別電極35と同様に、FPC上の別の電極と接続されている。   The common electrode 34 is formed over almost the entire surface in the area between the piezoelectric ceramic layer 21a and the piezoelectric ceramic layer 21b. That is, the common electrode 34 extends so as to cover all the liquid pressurizing chambers 10 in the region facing the piezoelectric actuator unit 21. The thickness of the common electrode 34 is about 2 μm. The common electrode 34 is grounded in a region not shown, and is held at the ground potential. In the present embodiment, a surface electrode (not shown) different from the individual electrode 35 is formed on the piezoelectric ceramic layer 21b at a position avoiding the electrode group composed of the individual electrodes 35. The surface electrode is electrically connected to the common electrode 34 through a through-hole formed in the piezoelectric ceramic layer 21b, and is connected to another electrode on the FPC in the same manner as many individual electrodes 35. ing.

図5(a)に示されるように、共通電極34と個別電極35とは、最上層の圧電セラミック層21bのみを挟むように配置されている。圧電セラミック層21bにおける個別電極35と共通電極34とに挟まれた領域は活性部と呼称され、その部分の圧電セラミックスには分極が施されている。本実施形態の圧電アクチュエータユニット21においては、最上層の圧電セラミック層21bのみが活性部を含んでおり、圧電セラミック層21aは活性部を含んでおらず、振動板として働く。この圧電アクチュエータユニット21はいわゆるユニモルフタイプの構成を有している。   As shown in FIG. 5A, the common electrode 34 and the individual electrode 35 are disposed so as to sandwich only the uppermost piezoelectric ceramic layer 21b. A region sandwiched between the individual electrode 35 and the common electrode 34 in the piezoelectric ceramic layer 21b is referred to as an active portion, and the piezoelectric ceramic in that portion is polarized. In the piezoelectric actuator unit 21 of the present embodiment, only the uppermost piezoelectric ceramic layer 21b includes an active portion, and the piezoelectric ceramic layer 21a does not include an active portion and functions as a diaphragm. The piezoelectric actuator unit 21 has a so-called unimorph type configuration.

なお、後述のように、個別電極35に選択的に所定の駆動信号が供給されることにより、この個別電極35に対応する液体加圧室10内の液体に圧力が加えられる。これによって、個別流路32を通じて、対応する液体吐出口8から液滴が吐出される。すなわち、圧電アクチュエータユニット21における各液体加圧室10に対向する部分は、各液体加圧室10および液体吐出口8に対応する個別の変位素子50(アクチュエータ、加圧部)に相当する。つまり、2枚の圧電セラミック層21a、21bからなる積層体中には、図5(a)に示されているような構造を単位構造とする変位素子50が液体加圧室10毎に、液体加圧室10の直上に位置する振動板としての圧電セラミック層21a、共通電極34、圧電セラミック層21b、個別電極35により作り込まれており、圧電アクチュエータユニット21には変位素子50が複数含まれている。なお、本実施形態において1回の吐出動作によって液体吐出口8から吐出される液体の量は5〜7pL(ピコリットル)程度である。   As will be described later, when a predetermined drive signal is selectively supplied to the individual electrode 35, pressure is applied to the liquid in the liquid pressurizing chamber 10 corresponding to the individual electrode 35. As a result, droplets are discharged from the corresponding liquid discharge ports 8 through the individual flow paths 32. That is, the portion of the piezoelectric actuator unit 21 that faces each liquid pressurizing chamber 10 corresponds to an individual displacement element 50 (actuator, pressurizing unit) corresponding to each liquid pressurizing chamber 10 and the liquid discharge port 8. That is, in the laminated body composed of the two piezoelectric ceramic layers 21a and 21b, the displacement element 50 having a unit structure as shown in FIG. The piezoelectric ceramic layer 21 a as a vibration plate located directly above the pressurizing chamber 10, the common electrode 34, the piezoelectric ceramic layer 21 b, and the individual electrodes 35 are formed. The piezoelectric actuator unit 21 includes a plurality of displacement elements 50. ing. In the present embodiment, the amount of liquid ejected from the liquid ejection port 8 by one ejection operation is about 5 to 7 pL (picoliter).

多数の個別電極35は、個別に電位を制御することができるように、それぞれがFPC上のコンタクトおよび配線を介して、個別にアクチュエータ制御手段に電気的に接続されている。   A large number of individual electrodes 35 are individually electrically connected to the actuator control means via contacts and wirings on the FPC so that potentials can be individually controlled.

本実施形態における実際の駆動手順は、あらかじめ個別電極35を共通電極34より高い電位(以下高電位と称す)にしておき、吐出要求がある毎に個別電極35を共通電極34と一旦同じ電位(以下低電位と称す)とし、その後所定のタイミングで再び高電位とする。これにより、個別電極35が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層21a、21bが元の形状に戻り、液体加圧室10の容積が初期状態(両電極の電位が異なる状態)と比較して増加する。このとき、液体加圧室10内に負圧が与えられ、液体がマニホールド5側から液体加圧室10内に吸い込まれる。その後再び個別電極35を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層21a、21bが液体加圧室10側へ凸となるように変形し、液体加圧室10の容積減少により液体加圧室10内の圧力が正圧となり液体への圧力が上昇し、液体吐出孔8より液滴が吐出される。つまり、液滴を吐出させるため、高電位を基準とするパルスを含む駆動信号を個別電極35に供給することになる。このパルス
幅は、液体加圧室10内において圧力波がマニホールド5から液体吐出孔8まで伝播する時間長さであるAL(Acoustic Length)が理想的である。これによると、液体加圧室1
0内部が負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさり、より強い圧力で液滴を吐出させることができる。
In the actual driving procedure in this embodiment, the individual electrode 35 is set to a potential higher than the common electrode 34 (hereinafter referred to as a high potential) in advance, and the individual electrode 35 is temporarily set to the same potential as the common electrode 34 every time there is a discharge request ( Hereinafter, this is referred to as a low potential), and then the potential is set again at a predetermined timing. Thereby, the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b return to their original shapes at the timing when the individual electrode 35 becomes low potential, and the volume of the liquid pressurizing chamber 10 is compared with the initial state (the state where the potentials of both electrodes are different). To increase. At this time, a negative pressure is applied to the liquid pressurizing chamber 10 and the liquid is sucked into the liquid pressurizing chamber 10 from the manifold 5 side. Thereafter, at the timing when the individual electrode 35 is set to a high potential again, the piezoelectric ceramic layers 21 a and 21 b are deformed so as to protrude toward the liquid pressurizing chamber 10. Becomes a positive pressure, the pressure on the liquid rises, and droplets are ejected from the liquid ejection holes 8. That is, a drive signal including a pulse based on a high potential is supplied to the individual electrode 35 in order to eject a droplet. The ideal pulse width is AL (Acoustic Length), which is the length of time during which the pressure wave propagates from the manifold 5 to the liquid discharge hole 8 in the liquid pressurizing chamber 10. According to this, the liquid pressurizing chamber 1
When the inside of the zero is reversed from the negative pressure state to the positive pressure state, the pressures of the two are combined, and the droplets can be ejected at a stronger pressure.

また、階調をつけて記録する場合においては、液体吐出孔8から連続して吐出される液滴の数、つまり液滴吐出回数で調整される液滴量(体積)で階調表現が行なわれる。このため、指定された階調表現に対応する回数の液滴吐出を、指定されたドット領域に対応する液体吐出孔8から連続して行なう。一般に、液体吐出を連続して行なう場合は、液滴を吐出させるために供給するパルスとパルスとの間隔をALとすることが好ましい。これにより、先に吐出された液滴を吐出させるときに発生した圧力の残余圧力波と、後に吐出させる液滴を吐出させるときに発生する圧力の圧力波との周期が一致し、これらが重畳して液滴を吐出するための圧力を増幅させることができる。   When recording with gradation, gradation expression is performed by the number of droplets ejected continuously from the liquid ejection hole 8, that is, the droplet amount (volume) adjusted by the number of droplet ejections. It is. For this reason, the number of droplet discharges corresponding to the specified gradation expression is continuously performed from the liquid discharge hole 8 corresponding to the specified dot region. In general, when liquid ejection is performed continuously, it is preferable that the interval between pulses supplied to eject liquid droplets is AL. As a result, the period of the residual pressure wave of the pressure generated when discharging the previously discharged liquid droplet coincides with the pressure wave of the pressure generated when discharging the liquid droplet discharged later, and these are superimposed. Thus, the pressure for discharging the droplet can be amplified.

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

ここでさらに、液体吐出孔8からしぼり12までの流路の中の液体について詳述する。この部分の液体の固有振動周期Tn(s、以下で単位を省略することがある)とすると、Tn=2π{(Ms+Mn)/(1/Cv+1/Cc)}1/2と表せる。ここで、変位素子50のコンプライアンスをCv(m/N、以下で単位を省略することがある)、液体加圧室10および液体加圧室10から液体吐出孔8の端までのコンプライアンスをCc、しぼり12のイナータンスをMs(kg/m、以下で単位を省略することがある)、液体吐出孔8および液体吐出孔8から液体加圧室10の端までのイナータンスをMnとしている。このTnを計算する式は、一部の影響の少ない因子は無視している。例えば、しぼり12のコンプライアンスは、その体積が、他の部位と比較して小さいため無視しており、液体加圧室10のイナータンスは、その断面積が、他の部位と比較して大きいため無視している。 さらに、MsはρL{ln(W/W)}/{d(W−W)}で表される。ここでρ(kg/m、以下で単位を省略することがある)は液体の密度、L(m、以下で単位を省略することがある)はしぼり12の長さ、d(m、以下で単位を省略することがある)はしぼり12の高さ、W(m、以下で単位を省略することがある)は、しぼり12の液体加圧室側の開口12aの幅、W(m、以下で単位を省略することがある)は、しぼり12のマニホールド側の開口12bの幅である。なお、W=Wの場合は、Ms=ρL/(dW)である。 Here, the liquid in the flow path from the liquid discharge hole 8 to the orifice 12 will be described in detail. Assuming that the natural vibration period Tn of this portion of the liquid is Tn (s, the unit may be omitted below), it can be expressed as Tn = 2π {(Ms + Mn) / (1 / Cv + 1 / Cc)} 1/2 . Here, the compliance of the displacement element 50 is Cv (m 5 / N, the unit may be omitted below), and the compliance from the liquid pressurizing chamber 10 and the liquid pressurizing chamber 10 to the end of the liquid discharge hole 8 is Cc. The inertance of the squeezing 12 is Ms (kg / m 4 , and the unit may be omitted below), and the inertance from the liquid discharge hole 8 and the liquid discharge hole 8 to the end of the liquid pressurizing chamber 10 is Mn. This formula for calculating Tn ignores some of the factors that have little influence. For example, the compliance of the squeezing 12 is ignored because its volume is small compared to other parts, and the inertance of the liquid pressurizing chamber 10 is ignored because its cross-sectional area is large compared to other parts. is doing. Furthermore, Ms is represented by ρL {ln (W C / W M )} / {d (W C −W M )}. Here, ρ (kg / m 3 , unit may be omitted below) is the density of the liquid, L (m, unit may be omitted below) is the length of the squeezing 12, d (m, below) Is the height of the orifice 12, and W C (m, which may be omitted hereinafter) is the width of the opening 12 a on the liquid pressurizing chamber side of the orifice 12, W M ( m, the unit may be omitted below) is the width of the opening 12b on the manifold side of the aperture 12. Note that when W C = W M , Ms = ρL / (dW C ).

また、しぼり流路抵抗Rs(Ns/m、以下で単位を省略することがある)はΔP/Uで計算できる。ΔP(N/m、以下で単位を省略することがある)は、シミュレーションで求めた流入圧力と流出圧力との差であり、U(m/s、以下で単位を省略することがある)は、その際の流量である。 Further, the squeezing flow path resistance Rs (Ns / m 5 , the unit may be omitted below) can be calculated by ΔP / U. ΔP (N / m 2 , unit may be omitted below) is the difference between the inflow pressure and the outflow pressure obtained by simulation, and U (m 3 / s, unit may be omitted below) ) Is the flow rate at that time.

しぼり12において、液体加圧室側の開口12aに対してマニホールド側の開口12bを狭くするか、狭窄部を設けることにより、イナータンスを変化させずに、すなわち、固有振動周期Tnを変化させずに、液体加圧室10からマニホールド5へ向かう流路抵抗を高くできるので、残留振動の減衰を大きくすることができる。マニホールド側の開口12bを狭くし、さらに途中に狭窄部を設ければ、より流路抵抗を大きくできる。   In the squeezing 12, the manifold-side opening 12b is made narrower than the opening 12a on the liquid pressurizing chamber side or a constricted portion is provided, so that the inertance is not changed, that is, the natural vibration period Tn is not changed. Since the flow resistance from the liquid pressurizing chamber 10 toward the manifold 5 can be increased, the attenuation of the residual vibration can be increased. If the opening 12b on the manifold side is narrowed and a constriction is provided in the middle, the flow path resistance can be further increased.

液体加圧室側の開口12aを狭くすることでも、開口を極端に狭くすれば、液体加圧室
10からマニホールド5へ向かう流路抵抗を大きくすることができる。しかし、そのようにすると、マニホールド5から液体加圧室10へ向かう流路抵抗が極端に大きくなり、液体がマニホールド5から液体加圧室10へ流れ難くなるので、高周波駆動することにより、液体の供給量を多くする必要のある液体吐出ヘッド2には適さないため、本発明においては、液体加圧室側の開口12aに対してマニホールド側の開口12bを狭くする。
Even if the opening 12a on the liquid pressurizing chamber side is narrowed, the flow resistance from the liquid pressurizing chamber 10 toward the manifold 5 can be increased if the opening is extremely narrowed. However, by doing so, the flow resistance from the manifold 5 to the liquid pressurizing chamber 10 becomes extremely large, and it becomes difficult for the liquid to flow from the manifold 5 to the liquid pressurizing chamber 10. In the present invention, the opening 12b on the manifold side is made narrower than the opening 12a on the liquid pressurizing chamber side.

しぼり12の長さに対して、液体加圧室10からマニホールド5に向かって断面積が小さくなっていく部位の長さが半分以上であることにより、マニホールド5から加圧室10への流れの流路抵抗をあまり大きくせずに、液体加圧室10からマニホールド5へ向かう流路抵抗を大きくできる。液体加圧室10からマニホールド5に向かって断面積が小さくなっていく部位以外の部位は幅が変わらないことが好ましい。さらに、しぼり12全体が、実質的に液体加圧室10からマニホールド5に向かって断面積が小さくなっていく部位で構成されていることが好ましい。   Since the length of the portion where the cross-sectional area decreases from the liquid pressurizing chamber 10 toward the manifold 5 with respect to the length of the squeezing 12, the flow from the manifold 5 to the pressurizing chamber 10 is reduced. The flow path resistance from the liquid pressurizing chamber 10 toward the manifold 5 can be increased without increasing the flow path resistance too much. It is preferable that the width of the portion other than the portion where the cross-sectional area decreases from the liquid pressurizing chamber 10 toward the manifold 5 does not change. Furthermore, it is preferable that the entire squeeze 12 is formed of a portion where the cross-sectional area becomes substantially smaller from the liquid pressurizing chamber 10 toward the manifold 5.

狭窄部の数は、ある程度多い方が流路抵抗をより高くできるが、長さに対して狭窄部の数が非常に多いと、液体は狭窄部の断面積の流路に流れる場合に近づいていく。また、流路の加工方法にもよるが、加工形状が厚さと同程度あるいはそれより小さくなると、加工精度が悪くなることで、吐出特性の変動も大きくなってしまう。狭窄部は、複数設けるのが好ましく、狭窄部を形成する最少間隔が25μm以上となる範囲で多く設けるがよい。   If the number of constrictions is increased to some extent, the flow resistance can be increased.However, if the number of constrictions is very large with respect to the length, the liquid approaches the flow of the cross-sectional area of the constriction. Go. Further, although depending on the processing method of the flow path, if the processed shape is about the same as or smaller than the thickness, the processing accuracy deteriorates and the fluctuation of the discharge characteristics also increases. It is preferable to provide a plurality of constricted portions, and it is preferable to provide a large number of constricted portions in a range where the minimum interval for forming the constricted portions is 25 μm or more.

しぼり12のマニホールド5側の開口面積が、液体加圧室側10の開口面積の1/3以下である場合、しぼり12の流路抵抗をより高くできる。   When the opening area of the squeezing 12 on the manifold 5 side is 1/3 or less of the opening area on the liquid pressurizing chamber side 10, the flow path resistance of the squeezing 12 can be further increased.

しぼり12は、しぼり12の平均断面積に対して1/3以下の断面積の狭窄部を有する場合、しぼり12の流路抵抗をより高くできる。なお、しぼり12の平均断面積とは、しぼり12の体積をしぼり12の長さで割った値である。   When the squeezing 12 has a narrowed portion having a cross-sectional area of 1/3 or less of the average cross-sectional area of the squeezing 12, the flow resistance of the squeezing 12 can be further increased. The average cross-sectional area of the squeezing 12 is a value obtained by dividing the volume of the squeezing 12 by the length of the squeezing 12.

図6(b)〜(e)および図7(a)、(b)は、本発明の他の実施形態のしぼりの平面形状である。図の左側がマニホールド5に繋がっており、右側が液体加圧室10に繋がっている。いずれのしぼりも、上述した液体吐出ヘッド2に設けることができる。   6 (b) to 6 (e) and FIGS. 7 (a) and 7 (b) show the planar shape of the aperture according to another embodiment of the present invention. The left side of the figure is connected to the manifold 5, and the right side is connected to the liquid pressurizing chamber 10. Any squeezing can be provided in the liquid discharge head 2 described above.

図6(b)に示したしぼりは、液体加圧室側の開口とマニホールド側の面積は同じであるが、2つの狭窄部が設けられている。狭窄部の前後の断面積は、狭窄部から離れるにしたがって徐々に大きくなるようになっている。   In the squeezing shown in FIG. 6B, the opening on the liquid pressurizing chamber side and the area on the manifold side are the same, but two constricted portions are provided. The cross-sectional area before and after the narrowed portion gradually increases as the distance from the narrowed portion increases.

図6(c)に示したしぼりは、液体加圧室側の開口とマニホールド側の開口の面積は同じであるが、1つの狭窄部が設けられている。狭窄部の前後の断面積は、狭窄部から離れるにしたがって徐々に大きくなるようになっている。   In the squeezing shown in FIG. 6C, the area of the opening on the liquid pressurizing chamber side and the opening on the manifold side are the same, but one constricted portion is provided. The cross-sectional area before and after the narrowed portion gradually increases as the distance from the narrowed portion increases.

図6(d)に示したしぼりは、液体加圧室側の開口に対してマニホールド側の開口の面積が大きなっているとともに、3つの狭窄部が設けられている。しぼりの断面積はマニホールド側から液体加圧室側に向かって徐々に広がり、狭窄部で急激に(実質的に長さゼロで)狭まる。これを3回繰り返し、4回目には、断面積は徐々に広がった後、広いまま液体加圧室に繋がる。このような構造では、狭窄部で急激に面積が変わる部分以外は、液体加圧室からマニホールドに向かって断面積が小さくなっていくので、しぼり全体が実質的に液体加圧室からマニホールドに向かって断面積が小さくなっていくので、液体加圧室からマニホールドに向かう流路抵抗が大きくなるので好ましい。   In the squeezing shown in FIG. 6 (d), the area of the opening on the manifold side is larger than the opening on the liquid pressurizing chamber side, and three constrictions are provided. The cross-sectional area of the squeezing gradually spreads from the manifold side toward the liquid pressurizing chamber side, and abruptly narrows at the constriction (substantially zero length). This is repeated three times, and in the fourth time, the cross-sectional area gradually increases and then connects to the liquid pressurizing chamber as it is wide. In such a structure, since the cross-sectional area decreases from the liquid pressurizing chamber to the manifold except for the portion where the area changes suddenly at the constricted portion, the entire squeeze is substantially directed from the liquid pressurizing chamber to the manifold. Since the cross-sectional area becomes smaller, the flow resistance from the liquid pressurizing chamber toward the manifold increases, which is preferable.

図6(e)に示したしぼりは、液体加圧室側の開口に対してマニホールド側の開口の面積が小さくなっているが、3つの狭窄部が設けられている。しぼりの断面積はマニホール
ド側から液体加圧室側に向かって徐々に狭まり、狭窄部で急激に(実質的に長さゼロで)広がる。これを3回繰り返し、4回目には、断面積は徐々に狭まった後、狭いまま液体加圧室に繋がっている。
In the squeezing shown in FIG. 6 (e), the area of the opening on the manifold side is smaller than the opening on the liquid pressurizing chamber side, but three constrictions are provided. The cross-sectional area of the squeezing gradually narrows from the manifold side toward the liquid pressurizing chamber side, and spreads abruptly (substantially zero length) at the constriction. This is repeated three times, and in the fourth time, the cross-sectional area is gradually narrowed and then connected to the liquid pressurizing chamber while remaining narrow.

図7(a)に示したしぼりは、液体加圧室側の開口とマニホールド側の開口の面積は同じであるが、2つの狭窄部が設けられている。狭窄部は、しぼりの長さLの1/5範囲で一定幅となっており、その前後で急激に面積を大きくしている。   In the squeezing shown in FIG. 7A, the area of the opening on the liquid pressurizing chamber side and the opening on the manifold side are the same, but two constricted portions are provided. The narrowed portion has a constant width in the range of 1/5 of the length L of the squeezing, and the area is rapidly increased before and after that.

図7(b)に示したしぼりは、液体加圧室側の開口とマニホールド側の開口の面積は同じであるが、1つの狭窄部が設けられている。狭窄部は、しぼりの長さLの1/5範囲で一定幅となっており、その前後で急激に面積を大きくしている。 なお、本実施形態では、加圧部として圧電変形を用いた変位素子30を示したが、これに限られるものでなく、加圧室10の体積を変化させることができるもの、すなわち、加圧室10中の液体を加圧できるものなら他のものでよく、例えば、加圧室10中の液体を加熱して沸騰させて圧力を生じさせるものや、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を用いたものでも良い。   In the squeezing shown in FIG. 7B, the area of the opening on the liquid pressurizing chamber side and the opening on the manifold side are the same, but one constricted portion is provided. The narrowed portion has a constant width in the range of 1/5 of the length L of the squeezing, and the area is rapidly increased before and after that. In the present embodiment, the displacement element 30 using piezoelectric deformation is shown as the pressurizing unit. However, the displacement element 30 is not limited to this, and can change the volume of the pressurizing chamber 10, that is, pressurizing. Any other device that can pressurize the liquid in the chamber 10 may be used. For example, the liquid in the pressurizing chamber 10 is heated and boiled to generate pressure, or MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) is used. Things can be used.

長さ300μm、高さ20μmで他の寸法を表1に示したしぼり12の、液体加圧室からマニホールド5に向かう液体の流路抵抗をシミュレーションで評価した。また、上述の式によりイナータンスを計算した。   The flow resistance of the liquid from the liquid pressurizing chamber to the manifold 5 of the squeeze 12 having a length of 300 μm and a height of 20 μm and other dimensions shown in Table 1 was evaluated by simulation. Inertance was calculated by the above formula.

図6および図7には、シミュレーションを行ったしぼり12の平面図を示した。図6(a)では、マニホールド5a側の幅がWであり、液体加圧室10側の幅がWである。図6(b)〜(e)および図7(a)、(b)では、もっとも幅の狭い部分の幅がWであり、もっとも広い部分の幅がWである。 6 and 7 show plan views of the aperture 12 for which simulation was performed. In FIG. 6 (a), the width of the manifold 5a side is W 2, the width of the liquid pressurizing chamber 10 side is W 1. In FIG. 6 (b) ~ (e) and FIG. 7 (a), (b) , the width of the most narrow portion is the W 1, which is the width of the widest portion W 2.

試料No.10〜12にしぼり構造の欄に記載されている楔数とは、しぼり12の中に幅が徐々に変わっていく楔形の形状がいくつ含まれているかを示している。試料No.10(図6(a))の楔数は1であり、試料No.10は、図6(d)に示されている楔数が4の構造である。シミュレーションでは、楔形の形状は同じ形状のものを連ねたもので行った。   Sample No. The number of wedges described in the column of 10 to 12 indicates the number of wedge-shaped shapes whose width gradually changes in the aperture 12. Sample No. 10 (FIG. 6A) has a wedge number of 1, and sample No. Reference numeral 10 denotes a structure having four wedges as shown in FIG. In the simulation, the wedge shape was formed by connecting the same shape.

Figure 2012071594
Figure 2012071594

本発明の範囲内のしぼりの構造である試料No.1〜3および8〜15では、イナータンスを変えずに、直方体形状の試料No.4に対しての液体加圧室10からマニホールド5へ向かう流路抵抗を1.12倍以上と高くすることができた。さらに、試料No.1、2および8〜15では、しぼり12のマニホールド5側の開口面積が、液体加圧室側10の開口面積の1/3以下であるか、しぼり12の平均断面積に対して1/3以下の断面積の狭窄部を有していたので、直方体形状の試料No.4に対しての流路抵抗を1.24倍以上と高くすることができた。   Sample No. which is a structure of a squeezing within the scope of the present invention. 1 to 3 and 8 to 15, without changing the inertance, the rectangular parallelepiped sample Nos. 4, the flow path resistance from the liquid pressurizing chamber 10 toward the manifold 5 can be increased to 1.12 times or more. Furthermore, sample no. 1, 2, and 8 to 15, the opening area of the squeezing 12 on the manifold 5 side is 1/3 or less of the opening area of the liquid pressurizing chamber side 10, or 1/3 of the average cross-sectional area of the squeezing 12. Since it had a constricted portion with the following cross-sectional area, a rectangular parallelepiped sample No. The channel resistance with respect to 4 could be increased to 1.24 times or more.

試料No.10〜12は、図6(d)に示す構造において狭窄部の個数を変えたものあり、狭窄部を4個から10個に増やすことで、流路抵抗を大きくできた。30μm間隔で狭窄部で設けることにより流路抵抗が大きくなることが確認できた。   Sample No. Nos. 10 to 12 were obtained by changing the number of constrictions in the structure shown in FIG. 6D. By increasing the number of constrictions from four to ten, the channel resistance could be increased. It was confirmed that the flow path resistance was increased by providing the narrow portions at intervals of 30 μm.

1・・・プリンタ
2・・・液体吐出ヘッド
4・・・流路部材
5・・・マニホールド
5a・・・副マニホールド
5b・・・開口
6・・・個別供給流路
8・・・液体吐出孔
9・・・液体加圧室群
10・・・液体加圧室
11a、b、c、d・・・液体加圧室列
12・・・しぼり
12a・・・しぼりの液体加圧室側の開口
12b・・・しぼりのマニホールド側の開口
15a、b、c、d・・・液体吐出孔列
21・・・圧電アクチュエータユニット
21a・・・圧電セラミック層(振動板)
21b・・・圧電セラミック層
22〜31・・・プレート
32・・・個別流路
34・・・共通電極
35・・・個別電極
36・・・接続電極
50・・・変位素子(加圧部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printer 2 ... Liquid discharge head 4 ... Flow path member 5 ... Manifold 5a ... Sub manifold 5b ... Opening 6 ... Individual supply flow path 8 ... Liquid discharge hole DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Liquid pressurization chamber group 10 ... Liquid pressurization chamber 11a, b, c, d ... Liquid pressurization chamber row | line | column 12 ... Squeeze 12a ... Opening of the liquid pressurization chamber side of squeezing 12b ... Openings on the side of the manifold 15a, b, c, d ... Liquid discharge hole array 21 ... Piezoelectric actuator unit 21a ... Piezoelectric ceramic layer (vibrating plate)
21b ... Piezoelectric ceramic layer 22-31 ... Plate 32 ... Individual flow path 34 ... Common electrode 35 ... Individual electrode 36 ... Connection electrode 50 ... Displacement element (pressure part)

Claims (6)

平板状のプレートを積層して構成されている、複数の液体吐出孔と、該複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室と、該複数の液体加圧室に複数のしぼりを介してそれぞれ繋がっているマニホールドとを有する流路部材、および前記液体加圧室の体積をそれぞれ変化させる複数の加圧部を有する液体吐出ヘッドであって、前記しぼりは、1つの前記プレートに形成されている孔の壁面と当該プレートの上下に積層されている他の前記プレートの主面とで構成されているとともに、前記液体加圧室側の開口より前記マニホールド側の開口が狭くなっているか、または狭窄部を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。   A plurality of liquid discharge holes, a plurality of liquid pressurization chambers respectively connected to the plurality of liquid discharge holes, and a plurality of squeezes in the plurality of liquid pressurization chambers. A liquid discharge head having a flow path member having manifolds connected to each other via a plurality of pressurization units each changing the volume of the liquid pressurization chamber, wherein the squeezing is applied to one plate It is composed of the wall surface of the hole formed and the main surface of the other plate stacked above and below the plate, and the opening on the manifold side is narrower than the opening on the liquid pressurizing chamber side. Or a liquid discharge head characterized by having a narrowed portion. 前記しぼりは、前記液体加圧室側の開口より前記マニホールド側の開口が狭くなっているとともに途中に狭窄部を有することを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。   2. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the squeezing has an opening on the manifold side narrower than an opening on the liquid pressurizing chamber side and has a constricted portion in the middle. 前記しぼりは、前記液体加圧室から前記マニホールドに向かって断面積が小さくなっていく部位の長さが、全体の長さの半分より長ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。   2. The liquid ejection head according to claim 1, wherein a length of a portion of the squeezed portion whose cross-sectional area decreases from the liquid pressurizing chamber toward the manifold is longer than a half of the entire length. . 前記しぼりの前記マニホールド側の開口面積が、前記液体加圧室側の開口面積の1/3以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。   4. The liquid ejection head according to claim 1, wherein an opening area on the manifold side of the squeezing is 1/3 or less of an opening area on the liquid pressurizing chamber side. 前記しぼりは、前記しぼりの平均断面積に対して1/3以下の断面積の狭窄部を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。   5. The liquid discharge head according to claim 1, wherein the squeezing has a narrowed portion having a cross-sectional area of 1/3 or less of an average cross-sectional area of the squeezing. 請求項1〜5のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記複数の加圧部を制御する制御部とを備えていることを特徴とする記録装置。   A liquid discharge head according to claim 1, a transport unit that transports a recording medium to the liquid discharge head, and a control unit that controls the plurality of pressure units. A recording apparatus.
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