JP2012192709A - Liquid ejection head, image forming apparatus and method for manufacturing liquid ejection head - Google Patents

Liquid ejection head, image forming apparatus and method for manufacturing liquid ejection head Download PDF

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Yudai Hiratsuka
雄大 平塚
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Ricoh Co Ltd
株式会社リコー
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that, when electroforming a diaphragm member, the height of a projecting portion joined to a piezoelectric member is not secured if the overhang-shaped portions of the projecting portion are made small in size, then, a joint area becomes narrower, and responsiveness becomes worse if the thin thickness portion is made narrower.SOLUTION: Regarding a second layer 2b and a third layer 2c being a two-step electroformed film constituting the projecting portion 2B of the diaphragm member 2, both the layers include the overhang-shaped portions 101 and 102 where pattern edges are formed to overhang the thin thickness portion (first layer) 2a. In a cross section in a direction along the stacking direction of the second layer 2b and the third layer 2c, the side (opposed surface) 102a opposed to the arched outer peripheral surface 101a of the overhang-shaped portion 101 of the second layer 2b (first-step electroformed film) of the overhang-shaped portion 102 of the third layer 2c (second-step electroformed film) is formed to have an arched shape, and also, the tip 102b of the second-step overhang-shaped portion 102 is located close to the thin thickness portion 2a from a connection portion 112 between the third layer 2c and the second layer 2b.

Description

本発明は液体吐出ヘッド、画像形成装置、液体吐出ヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to a liquid discharge head, an image forming apparatus, and a method for manufacturing a liquid discharge head.
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(例えば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 (for example, an 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、「用紙」とは、材質を紙に限定するものではなく、上述したOHPシート、布なども含み、インク滴が付着されるものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含むものの総称として用いる。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、また立体自体を三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. The term “paper” is not limited to paper, but includes the above-described OHP sheet, cloth, and the like, and means that ink droplets adhere to the recording medium, recording medium, recording paper, recording It is used as a general term for what includes what is called paper. In addition, the “image” is not limited to a planar image, and 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、液滴を吐出するノズルが連通する液室の少なくとも一つの壁面を形成する変形可能な振動板部材と、振動板部材を変形させて液室内の液体を加圧する積層型圧電素子とを備える圧電型ヘッドが知られている。   The liquid ejection head includes a deformable diaphragm member that forms at least one wall surface of a liquid chamber that communicates with a nozzle that ejects droplets, and a stacked piezoelectric that deforms the diaphragm member and pressurizes the liquid in the liquid chamber A piezoelectric head including an element is known.
この圧電型ヘッドにおける振動板部材として、電鋳で形成され、駆動手段が当接する厚肉部(凸部)と、この凸部の周囲の薄肉部とを有し、凸部はパターンエッジ部分が薄肉部に対して少なくとも二段以上のオーバーハング形状であるものが知られている(特許文献1)。   The diaphragm member in this piezoelectric head has a thick part (convex part) that is formed by electroforming and contacts the driving means, and a thin part around the convex part, and the convex part has a pattern edge part. What is at least 2 steps | paragraphs or more overhang shape with respect to a thin part is known (patent document 1).
特開2004−090297号公報JP 2004-090297 A
上述した特許文献1に開示されている液体吐出ヘッドの振動板部材は、凸部を二段の電鋳膜で形成することによって、ノズル配列の高密度化(高集積化)に対応するものであるが、更なる高密度化を図ろうとすると、各段の電鋳膜のオーバーハング形状部を小さくしなければならない。ところが、凸部を構成する各段の電鋳膜のオーバーハング形状部を小さくするためには、各段の膜厚を薄くする他なく、十分な膜厚(凸部高さ)を確保できなくなる。   The diaphragm member of the liquid discharge head disclosed in Patent Document 1 described above corresponds to high density (high integration) of the nozzle array by forming the convex portion with a two-stage electroformed film. However, in order to further increase the density, it is necessary to reduce the overhang shape portion of the electroformed film at each stage. However, in order to reduce the overhang shape portion of the electroformed film of each step constituting the convex portion, it is impossible to secure a sufficient film thickness (convex height) other than reducing the thickness of each step. .
一方、駆動手段に対する振動板部材の応答性を確保しようとするとノズル配列を高密度化しても薄肉部は一定以上の面積が必要となる。そこで、薄肉部の面積を確保するために、凸部の幅を微細化すると、駆動手段との接合領域が減少して接合信頼性が低下することになり、安定した滴吐出特性が得られなくなる。   On the other hand, in order to ensure the responsiveness of the diaphragm member with respect to the driving means, even if the nozzle array is densified, the thin portion needs to have a certain area or more. Therefore, if the width of the convex portion is reduced in order to secure the area of the thin portion, the bonding area with the driving means is reduced and the bonding reliability is lowered, and stable droplet ejection characteristics cannot be obtained. .
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、高密度化を図りつつ駆動手段との接合信頼性を確保し、安定した滴吐出特性が得られるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to ensure the reliability of joining with a driving unit while achieving high density and to obtain stable droplet discharge characteristics.
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出するノズルが連通する液室の少なくとも一つの壁面を形成する変形可能な振動板部材と、
前記振動板部材を変形させて前記液室内の液体を加圧する駆動手段と、を備え、
前記振動板部材は、
前記駆動手段が当接する凸部と、前記凸部の周囲の薄肉部とを有し、
前記凸部は、少なくとも二段の電鋳膜から形成されて、各電鋳膜のエッジ部分は前記薄肉部に対して少なくとも二段以上のオーバーハング形状であり、
前記電鋳膜の積み重ね方向に沿う方向における断面において、
二段目のオーバーハング形状部の一段目のオーバーハング形状部と対向する側は弓形状をなし、かつ、
前記二段目のオーバーハング形状部の先端は一段目の電鋳膜と二段目の電鋳膜との連結部分よりも前記薄肉部側に位置している
構成とした。
In order to solve the above-described problem, a liquid discharge head according to the present invention includes:
A deformable diaphragm member that forms at least one wall surface of a liquid chamber that communicates with a nozzle that discharges droplets;
Driving means for deforming the diaphragm member to pressurize the liquid in the liquid chamber;
The diaphragm member is
Having a convex part with which the driving means abuts, and a thin part around the convex part,
The convex portion is formed of at least two-stage electroformed film, and the edge portion of each electroformed film has an overhang shape of at least two stages with respect to the thin-walled portion,
In the cross section in the direction along the stacking direction of the electroformed film,
The side opposite to the first overhang shape portion of the second overhang shape portion has a bow shape, and
The tip of the second-stage overhang-shaped portion is positioned on the thin-walled portion side of the connection portion between the first-stage electroformed film and the second-stage electroformed film.
ここで、一段目の電鋳膜と前記薄肉部との連結部分を第1連結部分とし、二段目の電鋳膜と一段目の電鋳膜との連結部分を第2連結部分とするとき、
前記第1連結部分の液室短手方向に沿う方向の幅が、前記第2連結部分の液室短手方向に沿う方向の幅より小さい
構成とできる。
Here, when the connection portion between the first-stage electroformed film and the thin portion is the first connection portion, and the connection portion between the second-stage electroformed film and the first-stage electroformed film is the second connection portion. ,
The width of the first connecting portion in the direction along the short side of the liquid chamber may be smaller than the width of the second connecting portion in the direction along the short side of the liquid chamber.
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.
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
本発明に係る液体吐出ヘッドを製造する製造方法であって、
電鋳支持基板上に前記薄肉部となる電鋳膜を形成する工程と、
前記薄肉部となる電鋳膜上に前記凸部となる一段目の電鋳膜を形成する工程と、
前記一段目の電鋳膜上にオーバーハング形状部表面に倣うレジストパターンを形成する工程と、
前記一段目の電鋳膜上に前記凸部となる二段目の電鋳膜を形成する工程と、を行う
構成とした。
A method for manufacturing a liquid discharge head according to the present invention includes:
A manufacturing method for manufacturing a liquid discharge head according to the present invention,
Forming an electroformed film to be the thin portion on an electroformed support substrate;
Forming a first-stage electroformed film to be the convex portion on the electroformed film to be the thin portion;
Forming a resist pattern following the surface of the overhang-shaped portion on the first-stage electroformed film;
And a step of forming a second-stage electroformed film serving as the convex portion on the first-stage electroformed film.
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、振動板部材は、駆動手段が当接する凸部と、凸部の周囲の薄肉部とを有し、凸部は、少なくとも二段の電鋳膜から形成されて、各電鋳膜のエッジ部分は薄肉部に対して少なくとも二段以上のオーバーハング形状であり、電鋳膜の積み重ね方向に沿う方向における断面において、二段目のオーバーハング形状部の一段目のオーバーハング形状部と対向する側は弓形状をなし、かつ、二段目のオーバーハング形状部の先端は一段目の電鋳膜と二段目の電鋳膜との連結部分よりも薄肉部側に位置している構成としたので、駆動手段との接合面積を確保しつつ、オーバーハング形状部のノズル配列方向の幅を小さくでき、密度化を図りつつ駆動手段との接合信頼性を確保で、安定した滴吐出特性が得られる。   According to the liquid discharge head according to the present invention, the vibration plate member has a convex portion with which the driving unit abuts and a thin portion around the convex portion, and the convex portion is formed of at least two-stage electroformed film. In addition, the edge portion of each electroformed film has an overhang shape of at least two steps with respect to the thin-walled portion, and in the cross section in the direction along the stacking direction of the electroformed film, one step of the second overhang shape portion The side facing the overhanging part of the eye has a bow shape, and the tip of the second overhanging part is thinner than the connection part of the first and second stage electroformed films Since it is configured to be located on the part side, the width of the overhang-shaped portion in the nozzle arrangement direction can be reduced while securing the bonding area with the driving means, and the bonding reliability with the driving means is improved while increasing the density. Secured and stable droplet ejection characteristics can be obtained.
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、高画質画像を形成できる。   Since the image forming apparatus according to the present invention includes the liquid ejection head according to the present invention, a high-quality image can be formed.
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、電鋳支持基板上に薄肉部となる電鋳膜を形成する工程と、薄肉部となる電鋳膜上に凸部となる一段目の電鋳膜を形成する工程と、一段目の電鋳膜上にオーバーハング形状部表面に倣うレジストパターンを形成する工程と、一段目の電鋳膜上に凸部となる二段目の電鋳膜を形成する工程と、を行う構成としたので、本発明に係る液体吐出ヘッドを容易に得ることができる。   According to the method of manufacturing a liquid discharge head according to the present invention, a step of forming an electroformed film that becomes a thin portion on an electroformed support substrate, and a first-stage electric electrode that becomes a convex portion on the electroformed film that becomes the thin portion. A step of forming a cast film, a step of forming a resist pattern following the surface of the overhang-shaped portion on the first-stage electroformed film, and a second-stage electroformed film that forms a convex portion on the first-stage electroformed film Therefore, the liquid discharge head according to the present invention can be easily obtained.
本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向(液室長手方向)に沿う断面説明図である。FIG. 5 is a cross-sectional explanatory diagram along a direction (liquid chamber longitudinal direction) orthogonal to the nozzle arrangement direction of the liquid discharge head according to the embodiment of the present invention. 同ヘッドのノズル配列方向(液室短手方向)に沿う要部拡大断面説明図である。It is principal part expanded sectional explanatory drawing along the nozzle arrangement direction (liquid chamber short direction) of the head. ヘッドの振動板部材のノズル配列方向(液室短手方向に沿う方向)の要部拡大説明図である。It is a principal part expansion explanatory drawing of the nozzle arrangement direction (direction along a transversal direction of a liquid chamber) of the diaphragm member of a head. 本発明の第2実施形態に係る液体吐出ヘッドについて本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法と共に説明する要部断面説明図である。It is principal part sectional drawing explaining the liquid discharge head which concerns on 2nd Embodiment of this invention with the manufacturing method of the liquid discharge head which concerns on this invention. 本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第2実施形態の説明に供する要部断面説明図である。It is principal part cross-sectional explanatory drawing used for description of 2nd Embodiment of the manufacturing method of the liquid discharge head which concerns on this invention. 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機構部の側面説明図である。It is side surface explanatory drawing of the mechanism part of the image forming apparatus which concerns on this invention provided with the liquid discharge head which concerns on this 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.
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実施形態について図1及び図2を参照して説明する。なお、図1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2は同ヘッドのノズル配列方向(液室短手方向)に沿う要部拡大断面説明図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. An embodiment of a liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a cross-sectional explanatory view along a direction (longitudinal direction of the liquid chamber) orthogonal to the nozzle arrangement direction of the head, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part along the nozzle arrangement direction (liquid chamber short direction) of the head. FIG.
この液体吐出ヘッドは、SUS基板で形成した流路板(流路部材、液室基板)1と、この流路板1の下面に接合した振動板部材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と連通する液体導入部8を形成し、液体導入部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 (flow path member, liquid chamber substrate) 1 formed of a SUS substrate, a vibration plate member 2 bonded to the lower surface of the flow path plate 1, and an upper surface of the flow path plate 1. And a plurality of liquid chambers (pressure liquid chamber, pressure chamber, pressure chamber) as individual flow paths that communicate with the plurality of nozzles 4 that discharge liquid droplets (liquid droplets). 6), a fluid resistance portion 7 also serving as a supply path for supplying ink to the liquid chamber 6, and a liquid introduction portion 8 communicating with the liquid chamber 6 through the fluid resistance portion 7 are formed. Then, the ink is supplied from the common liquid chamber 10 formed in the frame member 17 to be described later to the liquid introduction portion 8 through the supply port 9 formed in the diaphragm member 2.
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、液室6、流体抵抗部7、液体導入部8などの開口をそれぞれ形成している。なお、流路板1としてはシリコン基板などを用いることもできる。   The flow path plate 1 forms openings such as a liquid chamber 6, a fluid resistance portion 7, and a liquid introduction portion 8 by etching the SUS substrate using an acidic etchant or machining such as punching (press). is doing. Note that a silicon substrate or the like can be used as the flow path plate 1.
振動板部材2は、電鋳膜からなる第1層2aないし第3層2cの3層構造であり、各液室6に対応してその壁面を形成する第1層2aで形成された薄肉部である各振動領域(ダイアフラム部)2Aと、振動領域2aの面外側(液室6と反対面側)に第2層2b、第3層2cで形成された厚肉部である島状凸部2Bが設けられ、この島状凸部2Bに振動領域2Aを変形させるアクチュエータ手段(駆動手段、駆動素子、圧力発生手段などともいう。)としての積層型圧電部材12の圧電柱12Aの上端面(接合面)を接合している。また、積層型圧電部材12の下端面はベース部材13に接合している。   The diaphragm member 2 has a three-layer structure of first to second layers 2a to 2c made of an electroformed film, and is a thin portion formed by the first layer 2a that forms the wall surface corresponding to each liquid chamber 6. Each of the vibration regions (diaphragm portions) 2A and the island-shaped convex portions that are thick portions formed by the second layer 2b and the third layer 2c on the outer surface (on the opposite surface side to the liquid chamber 6) of the vibration region 2a 2B is provided, and the upper end surface of the piezoelectric column 12A of the stacked piezoelectric member 12 as actuator means (also referred to as drive means, drive element, pressure generation means, etc.) that deforms the vibration region 2A in the island-shaped convex portions 2B ( Bonding surface). The lower end surface of the multilayer piezoelectric member 12 is joined to the base member 13.
ここで、圧電部材12は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極をそれぞれ端面、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。ここで、外部電極23を個別外部電極(個別電極)とし、外部電極24を共通外部電極(共通電極)として使用する。外部電極23、24は例えばAuなどの金属膜で形成されている。   Here, the piezoelectric member 12 is formed by alternately laminating piezoelectric layers and internal electrodes, and each internal electrode is drawn out to an end surface, that is, a side surface substantially perpendicular to the vibration plate member 2 of the piezoelectric member 12. By connecting the formed end face electrodes (external electrodes) 23, 24 and applying a voltage between the end face electrodes (external electrodes) 23, 24, displacement in the stacking direction occurs. Here, the external electrode 23 is used as an individual external electrode (individual electrode), and the external electrode 24 is used as a common external electrode (common electrode). The external electrodes 23 and 24 are formed of a metal film such as Au.
この圧電部材12は、ハーフカットダイシングによって溝を加工して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たものである。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柱12Aとして振動板部材3の凸部2Bに接合し、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柱12Bとして液室間隔壁部1aに対応する部分に接合している。   This piezoelectric member 12 is formed by processing grooves by half-cut dicing and forming a required number of piezoelectric columns 12A and 12B in a comb-like shape at a predetermined interval with respect to one piezoelectric member 12. The piezoelectric columns 12A and 12B of the piezoelectric member 12 are the same, but a piezoelectric column that is driven by applying a driving waveform is joined to the convex portion 2B of the diaphragm member 3 as a driving column 12A, and the driving waveform is not applied. The piezoelectric column used as a simple column is joined as a non-driving column 12B to a portion corresponding to the liquid chamber interval wall 1a.
また、圧電部材12には駆動柱12Aに駆動信号を与えるための可撓性を有する配線基板としてのFPC15が接続されている。   The piezoelectric member 12 is connected to an FPC 15 as a flexible wiring board for giving a driving signal to the driving column 12A.
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、これらの圧電部材12、ベース部材13及びFPC15などで構成される圧電アクチュエータ100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19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 piezoelectric actuator 100 composed of the piezoelectric member 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 19 for supplying a recording liquid from the outside to the common liquid chamber 10 is formed. It is connected to an ink supply source such as an ink cartridge.
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電部材12の駆動柱12Aに印加する電圧を基準電位から下げることによって駆動柱12Aが収縮し、振動板部材2の振動領域2Aが下降して液室6の容積が膨張することで、液室6内に例えばインクが流入し、その後駆動柱12Aに印加する電圧を上げて駆動柱12Aを積層方向に伸長させ、振動領域2Aをノズル4方向に変形させて液室6の体積を収縮させることにより、液室6内のインクが加圧され、ノズル4からインク滴が吐出される。   In the liquid discharge head configured as described above, for example, the drive column 12A contracts by lowering the voltage applied to the drive column 12A of the piezoelectric member 12 from the reference potential, and the vibration region 2A of the diaphragm member 2 descends to reduce the liquid. When the volume of the chamber 6 expands, for example, ink flows into the liquid chamber 6, and then the voltage applied to the drive column 12 </ b> A is increased to extend the drive column 12 </ b> A in the stacking direction, and the vibration region 2 </ b> A is directed toward the nozzle 4. By deforming and shrinking the volume of the liquid chamber 6, the ink in the liquid chamber 6 is pressurized and ink droplets are ejected from the nozzle 4.
そして、駆動柱12Aに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板領域2Aが初期位置に復元し、液室6が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室10から液室6内にインクが充填される。そこで、ノズル4のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。   Then, by returning the voltage applied to the drive column 12A to the reference potential, the diaphragm region 2A is restored to the initial position, and the liquid chamber 6 expands to generate a negative pressure. The chamber 6 is filled with ink. Therefore, after the vibration of the meniscus surface of the nozzle 4 is attenuated and stabilized, the operation proceeds to the next droplet discharge.
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例(引き−押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。   Note that the driving method of the head is not limited to the above example (drawing-pushing), and striking or pushing can be performed depending on the direction of the drive waveform.
次に、本発明の第1実施形態における振動板部材2の詳細について図3を参照して説明する。なお、図3は同振動板部材のノズル配列方向(液室短手方向に沿う方向)の要部拡大説明図である。
振動板部材2は、前述したように、三層の電鋳膜である第1層2aないし第3層2cによって形成され、第1層2aで振動領域2Aを形成し、第2層2b及び第3層2cで駆動手段としての圧電部材12の駆動柱12Aが当接する凸部2Bを形成したものである。
Next, details of the diaphragm member 2 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged explanatory view of a main part in the nozzle arrangement direction (direction along the lateral direction of the liquid chamber) of the diaphragm member.
As described above, the diaphragm member 2 is formed by the first layer 2a to the third layer 2c, which are three-layer electroformed films. The vibration layer 2A is formed by the first layer 2a, and the second layer 2b and the second layer 2b are formed. The three layers 2c are formed with a convex portion 2B with which the driving column 12A of the piezoelectric member 12 as a driving means abuts.
ここで、振動板部材2の凸部2Bを構成する二段の電鋳膜である第2層2b(これを「一段目の電鋳膜」とする。)と第3層2c(これを「二段目の電鋳膜」とする。)は、いずれも、エッジ部分が薄肉部である振動領域2Aに対してオーバーハング形状で形成されているオーバーハング形状部101、102を有している。   Here, a second layer 2b (this is referred to as a “first-stage electroformed film”) and a third layer 2c (this is referred to as “the first-stage electroformed film”) constituting the convex portion 2B of the vibration plate member 2. The second-stage electroformed film ") has overhang-shaped portions 101 and 102 that are formed in an overhang shape with respect to the vibration region 2A whose edge portion is a thin-walled portion. .
ここで、第2層2b、第3層2cの積み重ね方向に沿う方向における断面において、第3層2c(二段目の電鋳膜)のオーバーハング形状部102の第2層2b(一段目の電鋳膜)のオーバーハング形状部101の弓形状の外周面101aと対向する側(対向面)102aは弓形状をなし、かつ、二段目のオーバーハング形状部102の先端102bは、第3層2cと第2層2bとの連結部分(第2連結部分)112よりも薄肉部2a側に位置している。言い換えれば、二段目の電鋳膜である第3層2cのオーバーハング形状部102aの先端102bは、一段目の電鋳膜である第2層2bのオーバーハング形状部101との連結部分112よりも下方に延びている。   Here, in the cross section in the direction along the stacking direction of the second layer 2b and the third layer 2c, the second layer 2b (first-stage) of the overhang-shaped portion 102 of the third layer 2c (second-stage electroformed film). The side (opposite surface) 102a of the overhang-shaped portion 101 of the electroformed film) facing the bow-shaped outer peripheral surface 101a has a bow shape, and the tip 102b of the second overhang-shaped portion 102 has a third shape. It is located on the thin-walled portion 2a side with respect to the connecting portion (second connecting portion) 112 between the layer 2c and the second layer 2b. In other words, the tip 102b of the overhang-shaped portion 102a of the third layer 2c that is the second-stage electroformed film is connected to the overhang-shaped portion 101 of the second layer 2b that is the first-stage electroformed film. Extends downward.
ノズル配列を高密度化した場合、必然的に凸部2B間の間隔も狭くなるが、このようなオーバーハング形状の凸部2Bにおいては、凸部2B間が狭くなった場合、オーバーハング形状部102同士が互いに接触してしまうという問題が生じる。一方で、振動板部材2の取り扱い性や凸部2Bに要求される剛性の点から凸部2Bは十分な厚さ(高さ)が必要となるが、電鋳膜において厚さの増加はオーバーハング量の増加を引き起こす。   When the nozzle arrangement is increased in density, the interval between the convex portions 2B is inevitably narrowed. In such an overhang-shaped convex portion 2B, when the interval between the convex portions 2B is narrowed, the overhang-shaped portion There arises a problem that the 102 come in contact with each other. On the other hand, the convex portion 2B needs to have a sufficient thickness (height) from the viewpoint of the handleability of the diaphragm member 2 and the rigidity required for the convex portion 2B, but the increase in thickness is excessive in the electroformed film. Causes increased hang.
このような課題を解決するため、特許文献1に記載したように凸部の二層化が行われてきたが、さらなる高密度化のためには凸部のより多層化が必要となり、製造コストの大幅な上昇を引き起こすことになる。   In order to solve such a problem, as described in Patent Document 1, two layers of protrusions have been performed. However, in order to further increase the density, it is necessary to increase the number of layers of protrusions, and the manufacturing cost is increased. Will cause a significant rise.
これに対し、本実施形態では、第3層2cを電鋳で形成する際にオーバーハング形状部102を水平方向に成長させるのではなく、薄肉部2a側に向けて成長させることにより、水平方向へのオーバーハング長さdを水平方向に成長させた場合よりも小さくすることができる。これにより、凸部を必要以上に多層化することなく、少ない層数構成で高密度なノズル配列のヘッド形成が可能となる。   On the other hand, in the present embodiment, when the third layer 2c is formed by electroforming, the overhang shape portion 102 is not grown in the horizontal direction, but is grown toward the thin-walled portion 2a. The overhang length d can be made smaller than when grown in the horizontal direction. Accordingly, it is possible to form a high-density nozzle array head with a small number of layers without forming convex portions more than necessary.
また、第2層2bと振動領域2Aとの連結部分を第1連結部分111とし、第3層2cと第2層2bとの連結部分を上記のとおり第2連結部分112とするとき、第1連結部分111の液室短手方向に沿う方向の幅gが、第2連結部分112の液室短手方向に沿う方向の幅hより小さく(g<h)形成されている。   When the connecting portion between the second layer 2b and the vibration region 2A is the first connecting portion 111 and the connecting portion between the third layer 2c and the second layer 2b is the second connecting portion 112 as described above, The width g of the connecting portion 111 in the direction along the short side of the liquid chamber is smaller than the width h of the second connecting portion 112 in the direction along the short side of the liquid chamber (g <h).
これにより、電鋳時にアライメントずれや仕上がりばらつきを考慮しても確実に第1連結部分111を第2連結部分112の内側にした位置関係とすることができ、接合平坦部2Dを広く取ることができ、接合信頼性の向上を図ることができる。   Accordingly, the positional relationship in which the first connecting portion 111 is positioned inside the second connecting portion 112 can be reliably ensured even when misalignment and finishing variations are taken into account during electroforming, and the bonding flat portion 2D can be widened. It is possible to improve the bonding reliability.
つまり、接合面におけるオ−バーハング形状部102の弓形状は第2連結部分112に対応する位置から形成される。一方で、第1連結部分111の幅は振動板の振動領域2Aの面積を確保するために制限される。そのため、第2連結部分112の幅(h)を第1連結部分111の幅(g)よりも大きくすることで、高密度に配置された第1連結部分111の幅(g)が小さなヘッドであっても接合平坦部2Dの面積を稼ぐことができる。また第2層2bと第3層2cとがアライメントずれしたとしても、領域gが領域h内に収まっていれば、接合平坦部2Dの面積が小さくなることはない。このような構成では第2連結部分112が外側に配置されるため、オーバーハング長さdの許容量はより小さくなるが、上述の通りオーバーハング形状部102を薄肉部2a側に向けて形成することで、オーバーハング長さdを小さく形成することができる。   That is, the bow shape of the overhang shape portion 102 on the joint surface is formed from a position corresponding to the second connection portion 112. On the other hand, the width of the first connecting portion 111 is limited to ensure the area of the vibration region 2A of the diaphragm. Therefore, by making the width (h) of the second connection portion 112 larger than the width (g) of the first connection portion 111, the width (g) of the first connection portions 111 arranged at a high density can be reduced. Even if it exists, the area of the joining flat part 2D can be earned. Even if the second layer 2b and the third layer 2c are misaligned, the area of the junction flat portion 2D is not reduced as long as the region g is within the region h. In such a configuration, since the second connecting portion 112 is disposed outside, the allowable amount of the overhang length d is smaller, but as described above, the overhang shape portion 102 is formed toward the thin portion 2a side. Thus, the overhang length d can be reduced.
なお、ここで第2層2bのエッジ部は第3層2cとは逆に薄肉部2aから離れる方向に形成されているが、薄肉部2aと平行に形成してもよい(第2実施形態として後述)。このように第2層2bのエッジ部を薄肉部2aから離れる方向に形成することにより、オーバーハング形状部101が上方に成長し、第2層2bの水平方向のオーバーハング量も減少させることができる。   In addition, although the edge part of the 2nd layer 2b is formed in the direction away from the thin part 2a contrary to the 3rd layer 2c here, you may form in parallel with the thin part 2a (as 2nd Embodiment). Later). By forming the edge portion of the second layer 2b away from the thin portion 2a in this way, the overhang shape portion 101 grows upward, and the horizontal overhang amount of the second layer 2b can also be reduced. it can.
また、第1連結部分111の液室短手方向に沿う方向の幅gが、第2連結部分112の液室短手方向に沿う方向の幅hより小さく(g<h)した構成においては、第2連結部分112が第2層2bのオーバーハング形状部にかかることになり、膜厚が若干減少してしまうが、図3に示すように第2層2bのオーバーハング形状部101を上方に成長させることにより、第2層2bの上面の平坦領域を広げることができ、g<hの場合であっても第2連結部分112を平坦領域から形成することができ、接合平坦部2Dの面積をより広げることができる。   In addition, in the configuration in which the width g in the direction along the liquid chamber short direction of the first connection portion 111 is smaller than the width h in the direction along the liquid chamber short direction of the second connection portion 112 (g <h), The second connecting portion 112 is applied to the overhang shape portion of the second layer 2b, and the film thickness is slightly reduced, but the overhang shape portion 101 of the second layer 2b is directed upward as shown in FIG. By growing, the flat region on the upper surface of the second layer 2b can be widened, and even when g <h, the second connection portion 112 can be formed from the flat region, and the area of the junction flat portion 2D Can be expanded.
なお、具体的には、薄肉部(振動領域)2Aと凸部2Bとを合わせた振動板部材2の総厚は10μm以上(後述の製造例では27μm)とすることで、部品単体でのハンドリング性を確保することができる。また、その他の各部の寸法については、オーバーハング長さd=9、オーバーハング高さe=3、凸部幅g=10(単位はすべてμm)としている。   Specifically, the total thickness of the diaphragm member 2 including the thin-walled portion (vibration region) 2A and the convex portion 2B is 10 μm or more (27 μm in the manufacturing example described later), so that handling of a single component is possible. Sex can be secured. As for the dimensions of the other parts, the overhang length d = 9, the overhang height e = 3, and the convex part width g = 10 (all units are μm).
このように、二段目の電鋳膜のオーバーハング形状部を一段目の電鋳膜のオーバーハング形状部に倣わせて下方に(薄肉部方向に)膜成長を促した形状とする、つまり、電鋳膜の積み重ね方向に沿う方向における断面において、二段目のオーバーハング形状部の一段目のオーバーハング形状部と対向する側は弓形状をなし、かつ、二段目のオーバーハング形状部の先端は一段目の電鋳膜と二段目の電鋳膜との連結部分よりも薄肉部側に位置している形状とすることで、ノズル配列方向への成長を抑制して電鋳膜のオーバーハング形状部の幅さを抑えることができ、高密度化を図れるとともに、圧電部材との接合面積を確保することができる。なお、本実施形態において「一段目」「二段目」は、隣接する段を示すものであり、多数層が積層された凸部2Bにおいては、任意の隣接する層(段)間で適用しても同様の効果を奏することができる。   In this way, the overhang shape portion of the second-stage electroformed film is made to follow the overhang shape portion of the first-stage electroformed film to have a shape that promotes film growth downward (in the direction of the thin portion), that is, In the cross section in the direction along the stacking direction of the electroformed film, the side opposite to the first overhang shape portion of the second overhang shape portion has a bow shape, and the second overhang shape portion The tip of the electrode is formed in a shape that is located on the thin-walled portion side of the connecting portion between the first-stage electroformed film and the second-stage electroformed film, thereby suppressing the growth in the nozzle arrangement direction. The width of the overhang-shaped portion can be suppressed, the density can be increased, and the bonding area with the piezoelectric member can be secured. In the present embodiment, “first stage” and “second stage” indicate adjacent stages. In the convex portion 2B in which a large number of layers are laminated, the first stage and the second stage are applied between any adjacent layers (stages). However, the same effect can be achieved.
次に、本発明の第2実施形態に係る液体吐出ヘッドについて本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第1実施形態とともに図4を参照して説明する。なお、図4は同実施形態の説明に供する断面説明図である。
まず、図4(a)に示すように、シリコン基板41の主平面側には導電層としてTi42をスパッタリングを用いて100nm成膜し、次いで電解メッキによってTi42上に第1層2aとなるNi43を3μm成膜する。
Next, a liquid discharge head according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 together with the first embodiment of the method of manufacturing a liquid discharge head according to the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view for explaining the embodiment.
First, as shown in FIG. 4A, on the main plane side of the silicon substrate 41, Ti42 is deposited as a conductive layer to a thickness of 100 nm by sputtering, and then Ni43 that becomes the first layer 2a is formed on the Ti42 by electrolytic plating. A film having a thickness of 3 μm is formed.
その後、図4(b)に示すように、フォトリソグラフィによってNi膜43上に薄肉部(振動領域2A)となる部分が残るようにレジストパターン44を形成する。レジストは通常用いられるノボラック系のポジ型レジストを用い、厚さは3μmとした。   Thereafter, as shown in FIG. 4B, a resist pattern 44 is formed by photolithography so that a portion that becomes a thin portion (vibration region 2A) remains on the Ni film 43. As the resist, a commonly used novolac positive resist was used, and the thickness was 3 μm.
次いで、図4(c)に示すように、電解メッキを用いて凸部2を構成する第2層2bとなるNi膜(一段目の電鋳膜)45を12μm成膜する。このとき、レジスト厚さが3μmであるため、一段目の電鋳膜45のオーバーハング量は堆積厚さからレジスト厚さを引いた9μmとなる。   Next, as shown in FIG. 4C, a 12 μm thick Ni film (first-stage electroformed film) 45 serving as the second layer 2b constituting the convex portion 2 is formed by electrolytic plating. At this time, since the resist thickness is 3 μm, the overhang amount of the electroformed film 45 in the first stage is 9 μm obtained by subtracting the resist thickness from the deposited thickness.
その後、図4(d)に示すように、低粘度のレジスト(ここでは25CPのポジレジストを用いた)53を一段目の電鋳膜45上に塗布する。低粘度レジストを用いることにより、一段目の電鋳膜45のオーバーハング形状部101表面に倣って塗布される。そして、フォトリソグラフィを用いてパターニングを行って、図4(e)に示すように、一段目の電鋳膜45のオーバーハング形状部101表面に倣うレジストパターン56を形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 4D, a low-viscosity resist (here, a 25 CP positive resist) 53 is applied on the first-stage electroformed film 45. By using a low-viscosity resist, it is applied following the surface of the overhanging portion 101 of the first-stage electroformed film 45. Then, patterning is performed using photolithography to form a resist pattern 56 that follows the surface of the overhanging portion 101 of the first stage electroformed film 45 as shown in FIG.
ここで、レジストパターン56は、レジストパターン44に対して(電鋳膜45の中心に対して)距離jだけ後退して形成している。   Here, the resist pattern 56 is formed to recede from the resist pattern 44 by a distance j (with respect to the center of the electroformed film 45).
これにより、前述したように、第1連結部分111の液室短手方向に沿う方向の幅gが第2連結部分112の液室短手方向に沿う方向の幅hより小さく(g<h)することができ、マスク間のアライメントズレやパターンの仕上がりばらつきを考慮しても確実にパターン56を内側にした位置関係とすることができ、さらに接合平坦部2D(図3参照)を広く取ることができる。   Accordingly, as described above, the width g of the first connecting portion 111 in the direction along the short side of the liquid chamber is smaller than the width h of the second connecting portion 112 in the direction along the short side of the liquid chamber (g <h). Therefore, even if alignment deviation between masks and variations in pattern finish are taken into consideration, the positional relationship can be ensured with the pattern 56 on the inside, and the bonding flat portion 2D (see FIG. 3) can be widened. Can do.
その後、図4(f)に示すように、一段目の電鋳膜45上に第3層2cとなるNi膜(二段目の電鋳膜)57を8μm成膜する。オーバーハングしたNi膜57はパターン56に沿って一段目の電鋳膜45のオーバーハング形状部101に倣って下方に成長する。   Thereafter, as shown in FIG. 4F, a Ni film (second-stage electroformed film) 57 to be the third layer 2c is formed on the first-stage electroformed film 45 by 8 μm. The overhanging Ni film 57 grows downward along the pattern 56 following the overhanging portion 101 of the first-stage electroformed film 45.
そこで、図4(g)に示すように、電鋳支持基板から電鋳膜を剥離することで、振動板部材2が得られる。   Therefore, as shown in FIG. 4G, the diaphragm member 2 is obtained by peeling the electroformed film from the electroformed support substrate.
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第2実施形態について図5を参照して説明する。なお、図5は同実施形態のうち前記第1実施形態と異なる工程の説明に供する断面説明図である。
本実施形態では、前記第1実施形態と同様にレジスト58を一段目の電鋳膜45までの形成を行う(図4(a)〜(c))。
Next, a second embodiment of the method for manufacturing a liquid ejection head according to the present invention will be described with reference to FIG. In addition, FIG. 5 is sectional explanatory drawing with which it uses for description of the process different from the said 1st Embodiment among the same embodiments.
In the present embodiment, the resist 58 is formed up to the first electroformed film 45 as in the first embodiment (FIGS. 4A to 4C).
その後、図5(a)に示すように、レジスト58を一段目の電鋳膜45上に塗布し、図5(b)に示すように、プリベークすることにより、一段目の電鋳膜45のオーバーハング形状部101表面に倣うレジスト膜59を形成して、これをパターニングして、図5(c)に示すように、一段目の電鋳膜45のオーバーハング形状部101表面に倣うレジストパターン56を形成する。   After that, as shown in FIG. 5A, a resist 58 is applied on the first-stage electroformed film 45, and prebaked as shown in FIG. A resist film 59 is formed that follows the surface of the overhang shape portion 101, and this is patterned. As shown in FIG. 5C, a resist pattern that follows the surface of the overhang shape portion 101 of the first-stage electroformed film 45 is formed. 56 is formed.
そして、前記第1実施形態と同様に一段目の電鋳膜45に二段目の電鋳膜57を形成する(図4(f)ことで、振動板部材2を得る(図4(g))。   Then, as in the first embodiment, a second-stage electroformed film 57 is formed on the first-stage electroformed film 45 (FIG. 4 (f) to obtain the diaphragm member 2 (FIG. 4 (g)). ).
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6及び図7を参照して説明する。なお、図6は同装置の機構部の側面説明図、図7は同じく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 discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 6 is an explanatory side view of the mechanism portion of the apparatus, and FIG.
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 ejection head according to the present invention for ejecting ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K). Nozzle rows composed of 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247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 247 and pressed against the conveying belt 251 by the leading end pressure 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記録ヘッドとして備えているので、安定した滴吐出特性が得られ、安定して高画質画像を形成することができる。   Thus, since the image forming apparatus includes the liquid discharge head according to the present invention as a recording head, stable droplet discharge characteristics can be obtained, and a high-quality image can be stably formed.
なお、上記実施形態では本発明の画像形成装置としてシリアル型画像形成装置を例に説明しているが、ライン型画像形成装置にも同様に実施することができる。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, a serial type image forming apparatus is described as an example of the image forming apparatus of the present invention. However, the present invention can be similarly applied to a line type image forming apparatus. 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
2 振動板部材
2a 第1層
2b 第2層(一段目の電鋳膜)
2c 第3層(二段目の電鋳膜)
2A 振動領域(薄肉部)
2B 凸部(厚肉部)
3 ノズル板
4 ノズル
6 液室
10 共通液室
12 圧電部材
12A、12B 圧電柱
13 ベース部材
101 一段目のオーバーハング形状部
102 二段目のオーバーハング形状部
233…キャリッジ
234…記録ヘッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flow path plate 2 Diaphragm member 2a 1st layer 2b 2nd layer (first-stage electroformed film)
2c 3rd layer (second-stage electroformed film)
2A Vibration area (thin wall)
2B Convex part (thick part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Nozzle plate 4 Nozzle 6 Liquid chamber 10 Common liquid chamber 12 Piezoelectric member 12A, 12B Piezoelectric column 13 Base member 101 First-stage overhang shape portion 102 Second-stage overhang shape portion 233... Carriage 234.

Claims (4)

  1. 液滴を吐出するノズルが連通する液室の少なくとも一つの壁面を形成する変形可能な振動板部材と、
    前記振動板部材を変形させて前記液室内の液体を加圧する駆動手段と、を備え、
    前記振動板部材は、
    前記駆動手段が当接する凸部と、前記凸部の周囲の薄肉部とを有し、
    前記凸部は、少なくとも二段の電鋳膜から形成されて、各電鋳膜のエッジ部分は前記薄肉部に対して少なくとも二段以上のオーバーハング形状であり、
    前記電鋳膜の積み重ね方向に沿う方向における断面において、
    二段目のオーバーハング形状部の一段目のオーバーハング形状部と対向する側は弓形状をなし、かつ、
    前記二段目のオーバーハング形状部の先端は一段目の電鋳膜と二段目の電鋳膜との連結部分よりも前記薄肉部側に位置している
    ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
    A deformable diaphragm member that forms at least one wall surface of a liquid chamber that communicates with a nozzle that discharges droplets;
    Driving means for deforming the diaphragm member to pressurize the liquid in the liquid chamber;
    The diaphragm member is
    Having a convex part with which the driving means abuts, and a thin part around the convex part,
    The convex portion is formed of at least two-stage electroformed film, and the edge portion of each electroformed film has an overhang shape of at least two stages with respect to the thin-walled portion,
    In the cross section in the direction along the stacking direction of the electroformed film,
    The side opposite to the first overhang shape portion of the second overhang shape portion has a bow shape, and
    The liquid discharge head according to claim 1, wherein a tip of the second-stage overhang-shaped portion is positioned on the thin-walled portion side of a connection portion between the first-stage electroformed film and the second-stage electroformed film.
  2. 一段目の電鋳膜と前記薄肉部との連結部分を第1連結部分とし、二段目の電鋳膜と一段目の電鋳膜との連結部分を第2連結部分とするとき、
    前記第1連結部分の液室短手方向に沿う方向の幅が、前記第2連結部分の液室短手方向に沿う方向の幅より小さい
    ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
    When the connection portion between the first-stage electroformed film and the thin portion is the first connection portion, and the connection portion between the second-stage electroformed film and the first-stage electroformed film is the second connection portion,
    The liquid discharge head according to claim 1, wherein a width of the first connecting portion in a direction along the short side of the liquid chamber is smaller than a width of the second connecting portion in a direction along the short side of the liquid chamber.
  3. 請求項1又は2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 ejection head according to claim 1.
  4. 請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッドを製造する製造方法であって、
    電鋳支持基板上に前記薄肉部となる電鋳膜を形成する工程と、
    前記薄肉部となる電鋳膜上に前記凸部となる一段目の電鋳膜を形成する工程と、
    前記一段目の電鋳膜上にオーバーハング形状部表面に倣うレジストパターンを形成する工程と、
    前記一段目の電鋳膜上に前記凸部となる二段目の電鋳膜を形成する工程と、を行う
    ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
    A manufacturing method for manufacturing the liquid ejection head according to claim 1 or 2,
    Forming an electroformed film to be the thin portion on an electroformed support substrate;
    Forming a first-stage electroformed film to be the convex portion on the electroformed film to be the thin portion;
    Forming a resist pattern following the surface of the overhang-shaped portion on the first-stage electroformed film;
    And a step of forming a second-stage electroformed film serving as the projection on the first-stage electroformed film.
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