JP2012196894A - Liquid ejecting apparatus and liquid ejection head - Google Patents

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Yuki Ihara
有希 伊原
Atsushi Toyofuku
篤 豊福
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid ejection head that can improve liquid ejection characteristics by heating the ejected liquid to a desired temperature, and to provide a liquid ejecting apparatus.SOLUTION: The liquid ejection head includes: a nozzle plate 48 in which a nozzle opening 47 that ejects the liquid is provided; a flow channel formation substrate 40 in which a pressure generating chamber 42 that communicates to the nozzle opening 47; a pressure generating means 11 that causes pressure change in the pressure generating chamber 42. The nozzle plate 48 is composed of a PTC heat generating material that has the PTC characteristics, and in the nozzle plate 48, an electrode 80 that supplies the current to the PTC heat generating material is provided.

Description

本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド及びこれを用いた液体噴射装
置に関し、特に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジ
ェット式記録装置に関する。
The present invention relates to a liquid ejecting head that ejects liquid from nozzle openings and a liquid ejecting apparatus using the same, and more particularly to an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus that eject ink as liquid.

液滴を吐出する液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を噴射するインクジェット
式記録ヘッドが挙げられる。インクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズルが穿
設されたノズルプレートと、ノズルに連通する複数の圧力発生室を含む液体流路が形成さ
れた流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に形成される圧力発生手段とを具備す
るものがある。
A typical example of a liquid ejecting head that ejects droplets is an ink jet recording head that ejects ink droplets. As an ink jet recording head, for example, a nozzle plate having nozzles formed therein, a channel forming substrate on which a liquid channel including a plurality of pressure generating chambers communicating with the nozzles is formed, and one of the channel forming substrates are provided. Some have pressure generating means formed on the direction side.

このような記録ヘッドから吐出する液体には、液体の種類に応じて吐出に適した粘度が
ある。液体の粘度は、温度と相関関係にあるため、温度が低いほど粘度が高くなり、温度
が高いほど粘度が低くなる特性がある。そのため、通常使用する液体の粘度に適するよう
に設計された記録ヘッドが、低温(高温)環境に置かれた場合や、粘度の高い(低い)液
体を吐出する場合などには、液体を加熱(冷却)する必要がある。具体的には、ノズルプ
レートに加熱手段を当接させて設けた構造(例えば、特許文献1参照)や、ヘッド内の金
属積層部にヒーターを設けた構造(例えば、特許文献2参照)が提案されている。
The liquid ejected from such a recording head has a viscosity suitable for ejection depending on the type of the liquid. Since the viscosity of the liquid has a correlation with the temperature, there is a characteristic that the lower the temperature, the higher the viscosity, and the higher the temperature, the lower the viscosity. For this reason, when a recording head designed to suit the viscosity of a liquid that is normally used is placed in a low-temperature (high-temperature) environment or when a high-viscosity (low-) liquid is discharged, the liquid is heated ( Cooling). Specifically, a structure in which heating means is provided in contact with the nozzle plate (see, for example, Patent Document 1), or a structure in which a heater is provided in a metal stack in the head (for example, see Patent Document 2) is proposed. Has been.

特開2010−023258号公報JP 2010-023258 A 特開2008−296498号公報JP 2008-296498 A

しかしながら、ノズルプレートにヒーターを当接した場合にはノズルプレートとヒータ
ーとの間で熱伝達ロスが生じ、また、ノズルプレー内での温度分布が生じてしまうという
問題がある。また、ヘッド内の金属積層にヒーターを設けた場合には、ヒーター設置部位
とインクを吐出するノズルプレートの間で温度分布や熱ロスが生じるという問題がある。
However, when a heater is brought into contact with the nozzle plate, there is a problem that heat transfer loss occurs between the nozzle plate and the heater, and temperature distribution occurs in the nozzle plate. In addition, when a heater is provided in the metal stack in the head, there is a problem that temperature distribution and heat loss occur between the heater installation site and the nozzle plate that ejects ink.

何れにしても、吐出する際のインクの温度を高精度に制御できないので、所望のインク
吐出特性を得ることができず、印刷品質が低下してしまうという問題がある。
In any case, since the temperature of the ink at the time of ejection cannot be controlled with high precision, there is a problem that desired ink ejection characteristics cannot be obtained and print quality is deteriorated.

なお、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドに限定されず
、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
Such a problem is not limited to an ink jet recording head that ejects ink, but also exists in a liquid ejecting head that ejects liquid other than ink.

本発明はこのような事情に鑑み、吐出される液体を所望の温度に加熱して液体吐出特性
を向上することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus that can improve the liquid ejecting characteristics by heating the ejected liquid to a desired temperature.

前記目的を達成する本発明の第1の態様は、液体を噴射するノズル開口が設けられたノ
ズルプレートと、前記ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板と、前
記圧力発生室内の液体に圧力変化を生じさせる圧力発生手段とを具備し、前記ノズルプレ
ートは、PTC特性を有する発熱材料で構成され、前記ノズルプレートに前記発熱材料に
電流を供給する電極が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、吐出される直前の液体がPTC特性を有する発熱材料で構成されるノ
ズルプレートにより所定温度に加熱されるので、吐出される液体を所望の温度に加熱して
液体吐出特性を向上することができる。
According to a first aspect of the present invention for achieving the above object, there is provided a nozzle plate provided with a nozzle opening for ejecting liquid, a flow path forming substrate provided with a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening, and the pressure generation. Pressure generating means for causing a pressure change in the liquid in the chamber, the nozzle plate is made of a heat generating material having PTC characteristics, and an electrode for supplying current to the heat generating material is provided on the nozzle plate. The liquid ejecting head is characterized by the above.
In this aspect, since the liquid immediately before being discharged is heated to a predetermined temperature by the nozzle plate made of a heat generating material having PTC characteristics, the discharged liquid is heated to a desired temperature to improve the liquid discharge characteristics. be able to.

ここで、前記電極は、前記ノズルプレートの対向する縁部に設けられているのが好まし
い。これによれば、ノズルプレートを構成するPTC特性を有する発熱材料に均一に電流
が供給されるので、ノズルプレート全体がより均一に加熱される。
Here, it is preferable that the electrode is provided at an opposite edge of the nozzle plate. According to this, since the current is uniformly supplied to the heat generating material having the PTC characteristic constituting the nozzle plate, the entire nozzle plate is heated more uniformly.

また、前記電極は、前記ノズルプレートの対向する縁部の対向する角部に設けられてい
るのが好ましい。これによれば、ノズルプレートを構成するPTC特性を有する発熱材料
に均一に電流が供給されるので、ノズルプレート全体がより均一に加熱される。
Moreover, it is preferable that the said electrode is provided in the corner | angular part which the edge part which the said nozzle plate opposes. According to this, since the current is uniformly supplied to the heat generating material having the PTC characteristic constituting the nozzle plate, the entire nozzle plate is heated more uniformly.

また、前記発熱材料は、PTC特性を有するセラミックス、又はPTC特性を有するシ
リコンとステンレス鋼とを含む混合材であるのが好ましい。これによれば、ノズルプレー
トの所望の剛性を確保することができる。
The heat generating material is preferably a ceramic having PTC characteristics or a mixed material containing silicon having PTC characteristics and stainless steel. According to this, the desired rigidity of the nozzle plate can be ensured.

本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射
装置にある。
これによれば、吐出される直前の液体を効率的に加熱できるので、吐出される液体の粘
性が効率的に低減でき、吐出特性が向上したヘッドを具備する液体噴射装置が実現できる
According to another aspect of the invention, there is provided a liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head according to the above aspect.
According to this, since the liquid immediately before being discharged can be efficiently heated, the viscosity of the discharged liquid can be efficiently reduced, and a liquid ejecting apparatus having a head with improved discharge characteristics can be realized.

本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of a recording head according to Embodiment 1 of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの上面図である。FIG. 3 is a top view of the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the recording head according to the first embodiment of the invention. 本発明のノズルプレートの概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the nozzle plate of this invention. 実施形態1に係る記録装置の概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a recording apparatus according to Embodiment 1. FIG.

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1に係る記録ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド
の分解斜視図であり、図2はインクジェット式記録ヘッドの上面図、図3は図2のA−A
′線断面図であり、図4は図2のB−B′線断面図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head which is an example of a recording head according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a top view of the ink jet recording head, and FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG.

図1に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド1(以下、記録ヘッド1
とも言う)は、一対のアクチュエーターユニット2と、アクチュエーターユニット2を内
部に収容可能な収容部3が設けられた樹脂材料からなるケース4と、ケース4の先端面に
接合された流路ユニット5と、流路ユニット5側を覆うカバーヘッド6と、を具備する。
As shown in FIG. 1, the ink jet recording head 1 of the present embodiment (hereinafter referred to as the recording head 1).
Also includes a pair of actuator units 2, a case 4 made of a resin material provided with an accommodating portion 3 capable of accommodating the actuator unit 2 therein, and a flow path unit 5 joined to the front end surface of the case 4. And a cover head 6 covering the flow path unit 5 side.

図3及び図4に示すように、本実施形態のアクチュエーターユニット2は、本実施形態
のアクチュエーターである複数の圧電素子11がその幅方向に並設された圧電素子形成部
材13と、圧電素子形成部材13の先端部(一端部)側が自由端となるようにその基端部
(他端部)側が固定端として接合される固定板14とを有する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the actuator unit 2 of the present embodiment includes a piezoelectric element forming member 13 in which a plurality of piezoelectric elements 11 that are actuators of the present embodiment are arranged in parallel in the width direction, and piezoelectric element formation. The base plate (other end portion) side of the member 13 is joined as a fixed end so that the distal end portion (one end portion) side of the member 13 becomes a free end.

圧電素子形成部材13は、圧電材料層15と、圧電素子11の2つの極を構成する内部
電極、すなわち、隣接する圧電素子11と電気的に独立する個別電極を構成する個別内部
電極16と、隣接する圧電素子11と電気的に共通する共通電極を構成する共通内部電極
17とを交互に挟んで積層することにより形成されている。
The piezoelectric element forming member 13 includes a piezoelectric material layer 15 and internal electrodes constituting two poles of the piezoelectric element 11, that is, individual internal electrodes 16 constituting individual electrodes electrically independent of the adjacent piezoelectric elements 11, It is formed by alternately stacking common internal electrodes 17 constituting common electrodes that are electrically common to adjacent piezoelectric elements 11.

この圧電素子形成部材13には、例えば、ワイヤーソー等によって複数のスリット18
が形成され、その先端部側が櫛歯状に切り分けられて圧電素子11の列が形成されている
。なお、圧電素子11の列の両外側には、各圧電素子11よりも広い幅を有する位置決め
部19が設けられている。この位置決め部19は、圧電素子11と同様に、圧電素子形成
部材13で形成されているが、実質的に駆動されない非駆動振動子であり、アクチュエー
ターユニット2を記録ヘッド1に組み込む際に、位置決め部19をケース4に設けられた
収容部3の側面に当接させて、アクチュエーターユニット2を高精度に位置決めするため
のものである。
The piezoelectric element forming member 13 includes a plurality of slits 18 using, for example, a wire saw.
Is formed, and the tip end side is cut into a comb-like shape to form a row of piezoelectric elements 11. A positioning portion 19 having a width wider than each piezoelectric element 11 is provided on both outer sides of the row of piezoelectric elements 11. The positioning portion 19 is a non-driving vibrator that is formed of the piezoelectric element forming member 13 and is not substantially driven, like the piezoelectric element 11, and is positioned when the actuator unit 2 is incorporated into the recording head 1. The portion 19 is brought into contact with the side surface of the accommodating portion 3 provided in the case 4 to position the actuator unit 2 with high accuracy.

ここで、圧電素子11の固定板14に接合される領域は、振動に寄与しない不活性領域
となっており、圧電素子11を構成する個別内部電極16及び共通内部電極17間に電圧
を印加すると、固定板14に接合されていない先端部側の領域のみが振動する。そして、
圧電素子11の先端面が、後述する振動板46の島部49に接着剤等を介して固定される
Here, the region joined to the fixed plate 14 of the piezoelectric element 11 is an inactive region that does not contribute to vibration, and when a voltage is applied between the individual internal electrode 16 and the common internal electrode 17 constituting the piezoelectric element 11. Only the region on the tip side that is not joined to the fixed plate 14 vibrates. And
The front end surface of the piezoelectric element 11 is fixed to an island portion 49 of a diaphragm 46 described later via an adhesive or the like.

また、アクチュエーターユニット2の各圧電素子11には、当該圧電素子11を駆動す
るための駆動IC等の駆動回路29が搭載されたCOF等の回路基板30が接続されてい
る。
Further, each piezoelectric element 11 of the actuator unit 2 is connected to a circuit board 30 such as a COF on which a drive circuit 29 such as a drive IC for driving the piezoelectric element 11 is mounted.

流路ユニット5は、流路形成基板40、振動板46及びノズルプレート48を具備する
The flow path unit 5 includes a flow path forming substrate 40, a vibration plate 46 and a nozzle plate 48.

流路形成基板40は、シリコン単結晶基板からなり、その一方面側の表層部分には、複
数の隔壁41によって画成された圧力発生室42が並設されている(以下、この並設され
た方向を並設方向又は第1の方向という)。
The flow path forming substrate 40 is made of a silicon single crystal substrate, and a pressure generation chamber 42 defined by a plurality of partition walls 41 is provided in parallel on the surface layer portion on one side thereof (hereinafter referred to as this arrangement). Direction is referred to as a juxtaposed direction or a first direction).

また、図3に示すように、各圧力発生室42の並設方向とはほぼ直交する方向(以下、
この方向を第2の方向という)一端部側には、各圧力発生室42に液体の一例であるイン
クを供給するためのマニホールド44が液体供給路の一例であるインク供給路45を介し
て連通されている。また、流路形成基板40の圧力発生室42の開口面側は振動板46で
封止され、他方面側にはノズル開口47が穿設されたノズル形成部材の一例であるノズル
プレート48が接着剤や熱溶着フィルムを介して接着されている。ノズルプレート48の
ノズル開口47と圧力発生室42とは、流路形成基板40を貫通して設けられたノズル開
口連通孔43を介して連通している。
Further, as shown in FIG. 3, a direction (hereinafter, referred to as a direction substantially orthogonal to the parallel direction of the pressure generating chambers 42).
On one end side (this direction is referred to as a second direction), a manifold 44 for supplying ink, which is an example of liquid, to each pressure generating chamber 42 is communicated via an ink supply path 45, which is an example of a liquid supply path. Has been. In addition, the opening surface side of the pressure generating chamber 42 of the flow path forming substrate 40 is sealed with a vibration plate 46, and a nozzle plate 48, which is an example of a nozzle forming member having a nozzle opening 47 formed on the other surface side, is bonded. It is bonded via an agent or a heat welding film. The nozzle opening 47 of the nozzle plate 48 and the pressure generating chamber 42 communicate with each other through a nozzle opening communication hole 43 provided through the flow path forming substrate 40.

ここで、ノズルプレート48は、PTC(Positive Temperature
Coefficient:正温度係数)特性を有する材料からなるPTC発熱体で構成
されている。PTC発熱体は、好ましくは、所望の剛性を確保することが材料、具体的に
はPTC特性を有するセラミックス、又はPTC特性を有するシリコンとステンレス鋼(
SUS)とを含む混合材等が挙げられる。PTC発熱体は、カーボンなどの伝導性粒子を
含有した材料であり、伝導性粒子を介して導電性を示す材料であるが、所定の温度になる
と伝導性粒子の連鎖が断ち切られて電流が流れ難くなる(抵抗が大きくなる)材料である
。PTC発熱体は、そのキューリー温度を適宜調整することにより、所定の一定温度に発
熱するように設定できるので、サーモスタットなどの温度制御手段を設ける必要がないと
いう利点がある。
Here, the nozzle plate 48 is made of PTC (Positive Temperature).
It is composed of a PTC heating element made of a material having a characteristic of Coefficient (positive temperature coefficient). The PTC heating element is preferably made of a material that secures a desired rigidity, specifically, ceramic having PTC characteristics, or silicon and stainless steel having PTC characteristics (
SUS) and the like. A PTC heating element is a material containing conductive particles such as carbon, and is a material that exhibits conductivity through conductive particles. However, when a predetermined temperature is reached, the chain of conductive particles is cut off, and current flows. It is a material that becomes difficult (resistance increases). Since the PTC heating element can be set so as to generate heat to a predetermined constant temperature by appropriately adjusting its Curie temperature, there is an advantage that it is not necessary to provide a temperature control means such as a thermostat.

このように、ノズルプレート48をPTC発熱体で構成してノズルプレート48自体を
発熱体としたので、ノズルプレート48に接触する吐出直前の液滴を所定温度に加熱して
所定の粘性を保つようにすることができ、吐出特性の向上を図ることができる。
As described above, since the nozzle plate 48 is composed of a PTC heating element and the nozzle plate 48 itself is a heating element, the droplet immediately before discharge contacting the nozzle plate 48 is heated to a predetermined temperature to maintain a predetermined viscosity. Thus, the discharge characteristics can be improved.

なお、ノズルプレート48の相対向する縁部には、図1及び図5(a)に示すように、
PTC発熱体に電流を供給するための電極80が辺に沿って設けられ、図示しない電源か
ら電流が供給されるようになっている。このように相対向する辺に電極80を設けること
により、PTC発熱体に均一に電流が供給でき、より均一にノズルプレート48を加熱す
ることができる。なお、ノズルプレート48や電極80は、後述するカバーヘッド6や液
体などと電気的に導通しないように、表面は絶縁されている。
As shown in FIGS. 1 and 5A, the opposite edges of the nozzle plate 48 are
An electrode 80 for supplying current to the PTC heating element is provided along the side, and current is supplied from a power source (not shown). By providing the electrodes 80 on the opposite sides in this way, a current can be supplied uniformly to the PTC heating element, and the nozzle plate 48 can be heated more uniformly. The surfaces of the nozzle plate 48 and the electrode 80 are insulated so as not to be electrically connected to a cover head 6 and a liquid described later.

また、電極80は必ずしも辺に沿って設ける必要はなく、例えば、図5(b)に示すよ
うに、相対向する角度に配置された電極80Aとしてもよい。これによっても、PTC発
熱体に均一に電流が供給でき、より均一にノズルプレート48を加熱することができる。
The electrode 80 is not necessarily provided along the side. For example, as shown in FIG. 5B, the electrode 80 </ b> A may be disposed at an opposite angle. Also by this, a current can be supplied uniformly to the PTC heating element, and the nozzle plate 48 can be heated more uniformly.

振動板46は、例えば、樹脂フィルム等の弾性部材からなる第1の部材である弾性膜4
6aと、この弾性膜46aを支持する、例えば、金属材料等からなる第2の部材である支
持板46bとの複合板で形成されており、弾性膜46a側が流路形成基板40に接合され
ている。例えば、本実施形態では、第1の部材である弾性膜46aは、厚さが数μm程度
のPPS(ポリフェニレンサルファイド)フィルムからなり、第2の部材である支持板4
6bは、厚さが数十μm程度のステンレス鋼板(SUS)からなる。
The diaphragm 46 is, for example, an elastic film 4 that is a first member made of an elastic member such as a resin film.
6a and a support plate 46b that is a second member made of, for example, a metal material that supports the elastic film 46a. The elastic film 46a side is joined to the flow path forming substrate 40. Yes. For example, in the present embodiment, the elastic film 46a as the first member is made of a PPS (polyphenylene sulfide) film having a thickness of about several μm, and the support plate 4 as the second member.
6b consists of a stainless steel plate (SUS) having a thickness of about several tens of μm.

また、振動板46の各圧力発生室42に対向する領域内には、圧電素子11の先端部が
当接する島部49が設けられている。すなわち、振動板46の各圧力発生室42の周縁部
に対向する領域に他の領域よりも厚さの薄い薄肉部50が形成され、この薄肉部50の内
側にそれぞれ島部49が設けられている。このような島部49には、上述したアクチュエ
ーターユニット2の圧電素子11の先端部が例えば、接着剤等を介して固定される。
In addition, in the region of the diaphragm 46 that faces each pressure generating chamber 42, an island portion 49 is provided in which the tip of the piezoelectric element 11 contacts. That is, a thin portion 50 having a thickness smaller than that of other regions is formed in a region of the diaphragm 46 that faces the peripheral portion of each pressure generating chamber 42, and island portions 49 are provided inside the thin portion 50. Yes. In such an island portion 49, the tip end portion of the piezoelectric element 11 of the actuator unit 2 described above is fixed via an adhesive or the like, for example.

また、振動板46のマニホールド44に対向する領域には、薄肉部50と同様に、支持
板46bがエッチングにより除去されて実質的に弾性膜46aのみで構成されるコンプラ
イアンス部54が設けられている。なお、このコンプライアンス部54は、マニホールド
44内に圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部54の弾性膜46aが変形する
ことによって圧力変化を吸収し、マニホールド44内の圧力を常に一定に保持する役割を
果たす。
Further, in the region facing the manifold 44 of the vibration plate 46, similarly to the thin portion 50, a compliance portion 54 that is substantially composed only of the elastic film 46 a is provided by removing the support plate 46 b by etching. . The compliance portion 54 absorbs the pressure change by the deformation of the elastic film 46a of the compliance portion 54 when a pressure change occurs in the manifold 44, and always keeps the pressure in the manifold 44 constant. Fulfill.

なお、本実施形態では、振動板46を弾性膜46aと支持板46bとで構成し、島部4
9の周辺部及びコンプライアンス部54を弾性膜46aのみで構成したが、特にこれに限
定されず、例えば、振動板として、1枚の板状部材を用いて、板状部材の厚さ方向の一部
を除去した凹形状の薄肉部50、52等を設けることで、島部49及びコンプライアンス
部54を形成するようにしてもよい。
In the present embodiment, the diaphragm 46 is constituted by the elastic film 46a and the support plate 46b, and the island portion 4 is formed.
The peripheral portion 9 and the compliance portion 54 are configured by only the elastic film 46a. However, the present invention is not particularly limited to this. For example, a single plate-like member is used as the diaphragm, and the thickness of the plate-like member is one. The island portions 49 and the compliance portions 54 may be formed by providing the concave thin portions 50 and 52 and the like from which the portions are removed.

ケース4は、流路形成基板40の振動板46上に固定されたものであり、図示しないイ
ンクを貯留するインク収容部に接続されるインク供給管が接続されて、マニホールド44
にインクを供給するインク供給路45が設けられている。
The case 4 is fixed on the vibration plate 46 of the flow path forming substrate 40, and is connected to an ink supply pipe connected to an ink storage unit (not shown) for storing ink, and the manifold 44.
An ink supply path 45 is provided for supplying ink.

また、ケース4には、厚さ方向に貫通する2つの収容部3が設けられており、各収容部
3にアクチュエーターユニット2が位置決めされて固定されている。
The case 4 is provided with two accommodating portions 3 that penetrate in the thickness direction, and the actuator unit 2 is positioned and fixed to each accommodating portion 3.

このようなケース4の収容部3は、図1に示すように、固定板14が固定される側に固
定板14の幅よりも幅広に設けられた固定板保持部3aと、圧電素子形成部材13側に固
定板保持部3aよりも幅狭で且つ圧電素子形成部材13よりも若干幅広に設けられた圧電
素子保持部3bとを有する。なお、ここで言う幅は、圧電素子11(圧力発生室42)の
並設方向のことである。また、図3に示すように、収容部3の固定板保持部3aには、貫
通方向において振動板46側が幅狭となるように段差部3cが設けられており、固定板1
4は、圧電素子11が突出する端面が段差部3cに当接して固定される。
As shown in FIG. 1, the housing portion 3 of the case 4 includes a fixed plate holding portion 3 a that is wider than the width of the fixed plate 14 on the side where the fixed plate 14 is fixed, and a piezoelectric element forming member. 13 has a piezoelectric element holding portion 3b that is narrower than the fixed plate holding portion 3a and slightly wider than the piezoelectric element forming member 13. The width here refers to the direction in which the piezoelectric elements 11 (pressure generation chambers 42) are arranged side by side. As shown in FIG. 3, the fixing plate holding portion 3 a of the housing portion 3 is provided with a step portion 3 c so that the diaphragm 46 side becomes narrow in the penetrating direction.
4, the end surface from which the piezoelectric element 11 protrudes contacts and is fixed to the stepped portion 3c.

また、ケース4には、コンプライアンス部54に対向する領域に開口する凹形状を有す
るコンプライアンス空間55が設けられている。このコンプライアンス空間55によって
コンプライアンス部54は変形可能に保持される。
Further, the case 4 is provided with a compliance space 55 having a concave shape that opens in a region facing the compliance portion 54. The compliance portion 54 is deformably held by the compliance space 55.

このようなケース4は、樹脂材料によって形成されている。また、ケース4は、成形す
ることで、低コストで製造することができると共に、容易に量産することができる。
Such a case 4 is formed of a resin material. In addition, the case 4 can be manufactured at a low cost by molding and can be easily mass-produced.

さらに、ケース4には、補強板60が埋設されている。本実施形態では、補強板60は
、ケース4の2つの収容部3の間に設けられて収容部3を区画する区画壁61内に埋設さ
れている。
Further, a reinforcing plate 60 is embedded in the case 4. In the present embodiment, the reinforcing plate 60 is embedded in a partition wall 61 that is provided between the two storage portions 3 of the case 4 and partitions the storage portion 3.

一方、図1、図3〜図4に示すように、記録ヘッド1には、ノズル開口47が開口する
面側に、ノズル開口47を露出した状態で、吐出面側を覆うカバーヘッド6が設けられて
いる。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 3 to 4, the recording head 1 is provided with a cover head 6 that covers the ejection surface side with the nozzle openings 47 exposed on the surface side where the nozzle openings 47 open. It has been.

カバーヘッド6は、ノズル開口47を露出する開口部70と、開口部70を画成する枠
部71とを具備する。
The cover head 6 includes an opening 70 that exposes the nozzle opening 47 and a frame 71 that defines the opening 70.

枠部71は、本実施形態では、吐出面の周囲に亘って設けられたものであり、枠部71
には、吐出面の外周縁部に亘って屈曲するように延設された側壁部72が設けられている
In this embodiment, the frame portion 71 is provided over the periphery of the ejection surface.
Is provided with a side wall 72 extending so as to bend over the outer peripheral edge of the ejection surface.

また、側壁部72には、ノズル開口47の並設方向両側に延設された固定部73が設け
られている。この固定部73は、側壁部72から屈曲されて設けられており、ケース4の
側面から突出したフランジ部74に固定ネジ75を介して固定されている。これにより、
カバーヘッド6は、記録ヘッド1に一体化されている。
Further, the side wall portion 72 is provided with fixing portions 73 extending on both sides of the nozzle opening 47 in the juxtaposition direction. The fixing portion 73 is bent from the side wall portion 72 and is fixed to a flange portion 74 protruding from the side surface of the case 4 via a fixing screw 75. This
The cover head 6 is integrated with the recording head 1.

なお、カバーヘッド6としては、例えば、ステンレス鋼等の金属材料を用いることがで
きる。また、カバーヘッド6は、金属板をプレス加工により形成してもよく、また、成形
により形成するようにしてもよい。
As the cover head 6, for example, a metal material such as stainless steel can be used. Further, the cover head 6 may be formed by pressing a metal plate or may be formed by molding.

このような記録ヘッド1では、インク滴を吐出する際に、圧電素子11及び振動板46
の変形によって各圧力発生室42の容積を変化させて所定のノズル開口47からインク滴
を吐出させるようになっている。具体的には、図示しないインクカートリッジからケース
4に設けられたインク導入孔56を介してマニホールド44にインクが供給されると、イ
ンク供給路45を介して各圧力発生室42にインクが分配される。実際には、圧電素子1
1に電圧を印加することにより圧電素子11を収縮させる。これにより、振動板46が圧
電素子11と共に変形されて圧力発生室42の容積が広げられ、圧力発生室42内にイン
クが引き込まれる。そして、ノズル開口47に至るまで内部にインクを満たした後、回路
基板30を介して供給される記録信号に従い、圧電素子11の電極16,17に印加して
いた電圧を解除する。これにより、圧電素子11が伸張されて元の状態に戻ると共に振動
板46も変位して元の状態に戻る。結果として圧力発生室42の容積が収縮して圧力発生
室42内の圧力が高まりノズル開口47からインク滴が吐出される。
In such a recording head 1, the piezoelectric element 11 and the diaphragm 46 are ejected when ink droplets are ejected.
Due to this deformation, the volume of each pressure generating chamber 42 is changed and ink droplets are ejected from a predetermined nozzle opening 47. Specifically, when ink is supplied from an ink cartridge (not shown) to the manifold 44 through the ink introduction hole 56 provided in the case 4, the ink is distributed to each pressure generating chamber 42 through the ink supply path 45. The In practice, the piezoelectric element 1
The piezoelectric element 11 is contracted by applying a voltage to 1. As a result, the diaphragm 46 is deformed together with the piezoelectric element 11 to expand the volume of the pressure generating chamber 42, and ink is drawn into the pressure generating chamber 42. Then, after the ink is filled up to the nozzle opening 47, the voltage applied to the electrodes 16 and 17 of the piezoelectric element 11 is released in accordance with a recording signal supplied via the circuit board 30. As a result, the piezoelectric element 11 is expanded to return to the original state, and the diaphragm 46 is also displaced to return to the original state. As a result, the volume of the pressure generation chamber 42 contracts, the pressure in the pressure generation chamber 42 increases, and ink droplets are ejected from the nozzle openings 47.

これら各実施形態のインクジェット式記録ヘッド1は、インクカートリッジ等と連通す
るインク流路を具備するインクジェット式記録ヘッドユニットの一部を構成して、インク
ジェット式記録装置に搭載される。図6は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す
概略図である。
The ink jet recording head 1 of each of these embodiments constitutes a part of an ink jet recording head unit having an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on an ink jet recording apparatus. FIG. 6 is a schematic view showing an example of the ink jet recording apparatus.

図6に示すように、インクジェット式記録装置200は、装置本体201と、複数のイ
ンクジェット式記録ヘッドユニット202(液体噴射ヘッドユニット)と、この複数のイ
ンクジェット式記録ヘッドユニット202が相対的に位置決めされた状態で保持されるキ
ャリッジ203と、フレキシブルチューブからなるインク供給管204を介してインクを
供給するインク収容部205とを具備する。そして、インク収容部205には、内部に貯
留されたインクを加熱する図示しない加熱手段が設けられている。
As shown in FIG. 6, the ink jet recording apparatus 200 has a main body 201, a plurality of ink jet recording head units 202 (liquid ejecting head units), and the plurality of ink jet recording head units 202 relatively positioned. A carriage 203 that is held in a heated state, and an ink storage portion 205 that supplies ink via an ink supply tube 204 formed of a flexible tube. The ink storage unit 205 is provided with a heating means (not shown) for heating the ink stored inside.

キャリッジ203は、装置本体201に取り付けられた一対のキャリッジ軸206上の
軸方向に移動可能に設けられている。また、キャリッジ軸206の一端側には駆動モータ
ー207が設けられており、この駆動モーター207による駆動力が、キャリッジ軸20
6の両端部側に設けられた一対のプーリー208、209の間に掛け渡されたタイミング
ベルト210を介してキャリッジ203に伝達されることで、複数のインクジェット式記
録ヘッドユニット202を搭載したキャリッジ203はキャリッジ軸206に沿って移動
される(主走査方向)。
The carriage 203 is provided so as to be movable in the axial direction on a pair of carriage shafts 206 attached to the apparatus main body 201. Further, a drive motor 207 is provided on one end side of the carriage shaft 206, and the driving force by the drive motor 207 is generated by the carriage shaft 20.
6 is transmitted to the carriage 203 via a timing belt 210 spanned between a pair of pulleys 208 and 209 provided on both end sides of the carriage 6, whereby the carriage 203 on which a plurality of ink jet recording head units 202 are mounted. Is moved along the carriage shaft 206 (main scanning direction).

一方、装置本体201にはキャリッジ軸206に沿ってプラテン211が設けられてお
り、図示しない給紙ローラーにより給紙された記録用紙等の被記録媒体Sがプラテン21
1上に搬送される。
On the other hand, the apparatus main body 201 is provided with a platen 211 along the carriage shaft 206, and the recording medium S such as recording paper fed by a paper feeding roller (not shown) is placed on the platen 21.
1 is conveyed.

さらに、インクジェット式記録装置200の非印刷領域には、記録ヘッドユニット20
2の吐出面を覆うキャップ部材212と、キャップ部材212に吸引管213を介して接
続された例えば真空ポンプ等の吸引手段214とが設けられている。
Further, in the non-printing area of the ink jet recording apparatus 200, the recording head unit 20 is provided.
And a suction member 214 such as a vacuum pump connected to the cap member 212 via a suction pipe 213.

このような構成のキャップ部材212は、記録ヘッドユニット202の吐出面に当接さ
せて、吸引手段214に吸引動作を行わせることでキャップ部材212の内部を負圧とし
て、記録ヘッドユニット202のノズル開口から流路内のインクを気泡と共に吸引して吸
引動作(クリーニング動作)を行う。また、本実施形態のキャップ部材212は、詳細は
後述するが、非印刷時に、記録ヘッドユニット202の吐出面を加熱する加熱手段を備え
る。
The cap member 212 having such a configuration is brought into contact with the ejection surface of the recording head unit 202 to cause the suction unit 214 to perform a suction operation, thereby setting the inside of the cap member 212 to a negative pressure, and the nozzles of the recording head unit 202. A suction operation (cleaning operation) is performed by sucking the ink in the flow path together with bubbles from the opening. The cap member 212 of the present embodiment includes a heating unit that heats the ejection surface of the recording head unit 202 during non-printing, as will be described in detail later.

なお、キャップ部材212は、所望のタイミングで、記録ヘッドユニット202の吐出
面の外縁部に当接して、吐出面を覆うため、キャップ部材212は、本実施形態では、鉛
直方向に移動自在に設けられている。そして、キャップ部材212の移動は、例えば、図
示しない駆動モーターや電磁石等の移動手段によって行うことができる。
Note that the cap member 212 abuts on the outer edge portion of the ejection surface of the recording head unit 202 and covers the ejection surface at a desired timing. Therefore, in this embodiment, the cap member 212 is provided to be movable in the vertical direction. It has been. The cap member 212 can be moved by a moving means such as a drive motor or an electromagnet (not shown).

また、上述した例では、複数の記録ヘッド1を有するヘッドユニット202をインクジ
ェット式記録装置200に搭載するようにしたが、ヘッドユニット202には、それぞれ
1つの記録ヘッド1が搭載されていてもよく、また、単数又は複数の記録ヘッド1が直接
インクジェット式記録装置200に搭載されていてもよい。
In the above-described example, the head unit 202 having a plurality of recording heads 1 is mounted on the ink jet recording apparatus 200. However, one recording head 1 may be mounted on each head unit 202. In addition, one or a plurality of recording heads 1 may be directly mounted on the ink jet recording apparatus 200.

なお、上述した実施形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記
録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであ
り、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他
の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記
録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、
有機ELディスプレイ、FED(電界放出ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極
材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる
In the above-described embodiment, an ink jet recording head has been described as an example of a liquid ejecting head. However, the present invention is widely intended for all liquid ejecting heads and ejects liquids other than ink. Of course, the present invention can also be applied to a liquid ejecting head. Other liquid ejecting heads include, for example, various recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejecting heads used in the manufacture of color filters such as liquid crystal displays,
Examples thereof include an electrode material ejecting head used for forming an electrode such as an organic EL display and FED (field emission display), and a bio-organic matter ejecting head used for biochip production.

1 インクジェット式記録ヘッド(液体噴射ヘッド)、 2 アクチュエーターユニッ
ト、 3 収容部、 4 ケース、 5 流路ユニット、 11 圧電素子(アクチュエ
ーター)、 13 圧電素子形成部材、 14 固定板、 16 個別内部電極、 17
共通内部電極、 18 スリット、 19 位置決め部、 30 回路基板、 40
流路形成基板、 42 圧力発生室、 46 振動板、 47 ノズル開口、 48 ノ
ズルプレート、 80,80A 電極、 200 インクジェット式記録装置(液体噴射
装置)、 202 インクジェット式記録ヘッドユニット(液体噴射ヘッドユニット)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inkjet recording head (liquid ejecting head), 2 Actuator unit, 3 Housing | casing part, 4 Case, 5 Flow path unit, 11 Piezoelectric element (actuator), 13 Piezoelectric element formation member, 14 Fixed plate, 16 Individual internal electrode, 17
Common internal electrode, 18 slit, 19 positioning part, 30 circuit board, 40
Flow path forming substrate, 42 pressure generating chamber, 46 diaphragm, 47 nozzle opening, 48 nozzle plate, 80, 80A electrode, 200 ink jet recording apparatus (liquid ejecting apparatus), 202 ink jet recording head unit (liquid ejecting head unit)

Claims (5)

液体を噴射するノズル開口が設けられたノズルプレートと、
前記ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板と、
前記圧力発生室内の液体に圧力変化を生じさせる圧力発生手段と、
を具備し、
前記ノズルプレートは、PTC特性を有する発熱材料で構成され、前記ノズルプレート
に前記発熱材料に電流を供給する電極が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド
A nozzle plate provided with nozzle openings for ejecting liquid;
A flow path forming substrate provided with a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening;
Pressure generating means for causing a pressure change in the liquid in the pressure generating chamber;
Comprising
The liquid ejecting head according to claim 1, wherein the nozzle plate is made of a heat generating material having PTC characteristics, and an electrode for supplying a current to the heat generating material is provided on the nozzle plate.
請求項1に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記電極は、前記ノズルプレートの対向する縁部に設けられていることを特徴とする液
体噴射ヘッド。
The liquid ejecting head according to claim 1,
The liquid ejecting head according to claim 1, wherein the electrodes are provided at opposite edges of the nozzle plate.
請求項1に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記電極は、前記ノズルプレートの対向する縁部の対向する角部に設けられていること
を特徴とする液体噴射ヘッド。
The liquid ejecting head according to claim 1,
The liquid ejecting head according to claim 1, wherein the electrodes are provided at opposing corners of opposing edges of the nozzle plate.
請求項1〜3の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記発熱材料が、PTC特性を有するセラミックス、又はPTC特性を有するシリコン
とステンレス鋼とを含む混合材であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
In the liquid jet head according to any one of claims 1 to 3,
The liquid ejecting head, wherein the heat generating material is ceramic having PTC characteristics or a mixed material including silicon having PTC characteristics and stainless steel.
請求項1〜4の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴
射装置。
A liquid ejecting apparatus comprising the liquid ejecting head according to claim 1.
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