JP2014177101A - Liquid droplet discharge head and liquid droplet discharge device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。 The present invention relates to a droplet discharge head and a droplet discharge device.
近年、画像形成装置に対する高画質化の要求に伴って、微小液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの高速化、高精細化、低コスト化等に関する研究開発が進められている。特に、液滴吐出ヘッドのノズル及びこのノズルに連通する個別液室の高集積化、高密度化に関する研究開発が進められている。 In recent years, along with the demand for higher image quality for image forming apparatuses, research and development have been advanced on speeding up, high definition, and cost reduction of a droplet discharge head that discharges micro droplets. In particular, research and development relating to high integration and high density of the nozzles of the droplet discharge head and the individual liquid chambers communicating with the nozzles are being promoted.
液滴吐出ヘッドは、微小液滴中に含まれる異物やインク成分に起因する凝集物等によってノズルの目詰まりが発生することがある。ノズルや個別液室の高集積化を進める場合、許容できる異物の大きさも小さくなるため、ノズルの目詰まりが増加するという問題が生じる。 In the droplet discharge head, nozzle clogging may occur due to agglomerates or the like caused by foreign matters or ink components contained in the fine droplets. When the integration of nozzles and individual liquid chambers is advanced, the allowable size of foreign matter is reduced, which causes a problem that nozzle clogging increases.
特許文献1では、振動板上の液滴供給口を微細化して、フィルタ機能を持たせると共に、個別液室と液滴供給口との間に液滴供給室を配置する構成が開示されている。このとき、特許文献1では、隣接する液滴供給室を連通させてフィルタ閉塞の影響を除去し、かつ、液滴供給室間の隔壁を部分的に残して液滴供給口の強度を確保している。 Patent Document 1 discloses a configuration in which a droplet supply port on a diaphragm is miniaturized to have a filter function and a droplet supply chamber is disposed between an individual liquid chamber and a droplet supply port. . At this time, in Patent Document 1, adjacent droplet supply chambers are communicated to eliminate the influence of filter blockage, and the partition wall between the droplet supply chambers is partially left to ensure the strength of the droplet supply port. ing.
しかしながら、特許文献1の液滴吐出装置の一形態では、隣り合う2つの液滴供給室が連通する構造が開示されている。この場合、隣り合う個別液室間で相互干渉が発生する場合があり、吐出性能が安定しない。 However, in one form of the droplet discharge device of Patent Document 1, a structure in which two adjacent droplet supply chambers communicate with each other is disclosed. In this case, mutual interference may occur between adjacent individual liquid chambers, and the discharge performance is not stable.
また、特許文献1の液滴吐出装置の他の形態では、全ての液滴供給室を連通させた構造が記載されている。この場合、フィルタ部の強度が確保されず、耐久性が悪化する。 In another form of the droplet discharge device of Patent Document 1, a structure in which all droplet supply chambers are communicated is described. In this case, the strength of the filter portion is not ensured and the durability deteriorates.
上記課題に対して、安定して均一に液滴を吐出可能な液滴吐出ヘッドを提供する。 In response to the above problems, a droplet discharge head capable of discharging droplets stably and uniformly is provided.
インクを吐出するノズルが複数配列して形成されたノズル板と、
前記ノズルに連通すると共に、前記ノズルの各々に対応して形成され、隔壁により区画された複数の個別液室と、前記個別液室に連通し、隔壁により区画された複数の液滴供給室と、が形成された流路基板と、
前記液滴供給室に対応する位置に、液滴の供給口が形成された振動板と、
前記振動板上の前記個別液室に対応する位置に形成された圧電素子と、
を有し、
前記個別液室を区画する隔壁と前記液滴供給室を区画する隔壁は繋がっておらず、前記液滴供給室は、前記ノズルの配列方向で隣り合う前記個別液室に連通する、
液滴吐出ヘッド。
A nozzle plate formed by arranging a plurality of nozzles for ejecting ink;
A plurality of individual liquid chambers formed in correspondence with each of the nozzles and partitioned by a partition; and a plurality of droplet supply chambers connected to the individual liquid chamber and partitioned by the partition; A flow path substrate on which is formed,
A diaphragm having a droplet supply port formed at a position corresponding to the droplet supply chamber;
A piezoelectric element formed at a position corresponding to the individual liquid chamber on the diaphragm;
Have
The partition partitioning the individual liquid chamber and the partition partitioning the droplet supply chamber are not connected, and the droplet supply chamber communicates with the individual liquid chamber adjacent in the arrangement direction of the nozzles,
Droplet discharge head.
安定して均一に液滴を吐出可能な液滴吐出ヘッドを提供できる。 A droplet discharge head capable of discharging droplets stably and uniformly can be provided.
以下、本発明の好適な実施の形態(以下「実施形態」という)について、図面を用いて詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings.
(液滴吐出ヘッドの概略構成)
図1に、本実施形態の液滴吐出ヘッドの一例の側面概略図を示す。図2に、図1の液滴吐出ヘッドへの保持基板の接合状態を説明するための概略図を示す。
(Schematic configuration of droplet discharge head)
FIG. 1 is a schematic side view of an example of a droplet discharge head according to this embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a bonding state of the holding substrate to the droplet discharge head of FIG.
本実施形態の液滴吐出ヘッド100aは、ノズル102が形成されたノズル板104と、ノズル102に通じるインク流路が形成された流路基板106とを有する。
The liquid
流路基板106には、ノズル102に通じる個別液室108と、液滴供給室110とが形成されている。
An individual
個別液室108には、後述する流体抵抗部109が形成されていても良い。
The individual
流路基板106の一方の面は、ノズル板104と接合されており、他方の面には、振動板112が積層されている。
One surface of the
振動板112の、流路基板106と当接する面とは反対側の面には、個別液室108に対応する位置に下部電極114、圧電体116及び上部電極118を含む圧電素子120が形成されている。圧電素子120を駆動することにより、個別液室108内のインク圧力を変動させ、ノズル102からインクを吐出させる。
A
個別液室108には、ノズル102から吐出された量と同量のインクが液滴供給室110から供給され、ノズル102から繰り返しインクの吐出を行うことができる。
In the individual
本実施形態の液滴吐出ヘッド100aは、この個別液室108、液滴供給室110、これらを区画する後述する隔壁の構成に有利な特徴を有し、安定して均一に液滴を吐出可能であるが、先ずは、液滴吐出ヘッドの概略構成について、説明する。
The
[ノズル板]
図1に示されるように、ノズル板104は、液滴を吐出するノズル102が2つ以上配列して形成された、板状の部材である。ノズル102は、後述する個別液室108毎に1つ形成されている。
[Nozzle plate]
As shown in FIG. 1, the
ノズル102は、個別液室108に対応する位置であれば、任意の位置に設けることができるが、個別液室108の端部であって、液滴供給室110とは反対側の端部に設けることが好ましい。これにより、印加される圧力に対して、より高い吐出効率を得ることができる。
The
また、本実施形態の液滴吐出ヘッド100aをインクジェットヘッドに使用する場合、ノズル102の配置は、所望の画像解像度、画像形成速度等から、当業者が適宜最適な配置、密度で設計することができる。
In addition, when the
ノズル板104の材質としては、加工性、生産性、物性(剛性や耐腐食性等)に応じて、金属、合金、誘導体、半導体、樹脂等の材料を使用することができる。
As a material of the
金属、合金の例としては、ノズルの加工方法の観点から、電鋳(めっき)で形成する場合はニッケル(Ni)、銅(Cu)等の電鋳可能な金属、機械加工やレーザー加工で形成する場合は、ステンレス(SUS)等を使用することができる。金属、合金を用いる場合、耐腐食性の観点から、SUS等の安定な合金を使用することが好ましい。 As examples of metals and alloys, from the viewpoint of nozzle processing method, when forming by electroforming (plating), electroforming metal such as nickel (Ni) and copper (Cu), forming by machining and laser processing When doing so, stainless steel (SUS) or the like can be used. When using a metal or an alloy, it is preferable to use a stable alloy such as SUS from the viewpoint of corrosion resistance.
誘導体の例としては、ガラス等のセラミクス材料等が挙げられる。この場合、加工法としては、エッチング、レーザーアブレーション法等の方式を採用することができる。 Examples of the derivatives include ceramic materials such as glass. In this case, methods such as etching and laser ablation can be employed as processing methods.
半導体の例としては、シリコン(Si)ウェハ等が挙げられ、加工方法としてはフォトリソグラフィ技術を採用することができる。 An example of the semiconductor is a silicon (Si) wafer, and a photolithography technique can be employed as a processing method.
樹脂の例としては特に制限はないが、加工方法としては、例えば感光性樹脂(ドライフィルムレジスト)を用いる方法やレーザー加工等の方式を採用することができる。 Although there is no restriction | limiting in particular as an example of resin, As a processing method, methods, such as a method using photosensitive resin (dry film resist), a laser processing, etc. are employable, for example.
ノズル板104の厚さ及び形状としては、特に制限はないが、ノズル板104の厚さは、10〜100μmの範囲内であることが、加工性及び吐出特性の観点から好ましい。ノズル板104の厚さが10μm未満の場合、剛性が低下することがある。一方、ノズル板104の厚さが100μmを超える場合、ノズル板104の加工時に生産性が悪化することがある。
The thickness and shape of the
ノズル102の径としては、所望の吐出性能や吐出するインクの物性に応じて設計することができるが、φ10μm〜φ40μmの範囲内とすることが好ましく、φ15μm〜φ25μmの範囲内とすることがより好ましい。
The diameter of the
ノズル102の断面形状としては、特に制限はないが、テーパー状、ラウンド状(Rを付けた形状)、ストレート状等の任意の形状とすることができる。
The cross-sectional shape of the
なお、ノズル102の吐出面は、吐出する液滴の性状に応じて、撥水処理又は撥油処理しても良い。一般的には、撥水、撥油材料をノズル102の吐出面に塗布又は成膜することにより、液滴の吐出性能及び吐出安定性が向上する。
Note that the discharge surface of the
ノズル板104と流路基板106との接合方法は、特に制限はないが、接着剤を用いた接合方法を採用することが一般的である。
A method for joining the
[流路基板]
流路基板106には、ノズル102に連通する個別液室108と、液滴供給室110とが形成されている。個別液室は、1つのノズル102に対して1つ形成される。
[Channel substrate]
An individual
流路基板106の一方の面は、ノズル板104と接合されており、他方の面には、振動板112が積層されている。即ち、個別液室108は、ノズル板104と、流路基板106と、振動板112とで囲まれて形成されている。
One surface of the
振動板112の、流路基板106と当接する面とは反対側の面には、個別液室108に対応する位置に下部電極114、圧電体116及び上部電極118を含む圧電素子120が形成されている。
A
流路基板106の材料としては特に制限されないが、圧電素子120としてユニモルフ型の圧電素子を、容易に高密度に形成可能である点から、シリコンウェハを使用することが好ましい。
The material of the
シリコンウェハの加工としては、半導体デバイス製造分野で使用される、フォトリソグラフィ技術やエッチング等を使用することができる。エッチングとしては、水酸化カリウム(KOH)や4メチル水酸化アンモニウム(TMAH)を用いたウェットエッチング法や、プラズマエッチング等のドライエッチング法等の手法が挙げられる。 As processing of the silicon wafer, photolithography technology, etching, and the like used in the semiconductor device manufacturing field can be used. Examples of the etching include wet etching methods using potassium hydroxide (KOH) and 4-methyl ammonium hydroxide (TMAH), and dry etching methods such as plasma etching.
ウェットエッチング法は、結晶方位によるエッチングレートの差を利用した異方性エッチングであり、高精度に加工可能である。また、バッチ処理が可能であるため、高い生産性が得られる。しかしながら、上述した薬液を用いた場合、シリコンウェハの(111)結晶面に加工面が制約されるため、液室、流路の設計自由度が大きく低下する。 The wet etching method is anisotropic etching that uses a difference in etching rate depending on crystal orientation, and can be processed with high accuracy. Moreover, since batch processing is possible, high productivity is obtained. However, when the above-described chemical solution is used, since the processing surface is restricted by the (111) crystal plane of the silicon wafer, the degree of freedom in designing the liquid chamber and the flow path is greatly reduced.
一方、ドライエッチング法は、枚葉式の加工方法であるため、生産性が低い。しかしながら、上記の結晶面に対する制約が無く、設計自由度が高い。 On the other hand, since the dry etching method is a single wafer processing method, the productivity is low. However, there is no restriction on the crystal plane and the degree of freedom in design is high.
流路基板106の厚さは、特に制限はないが、40〜100μmの範囲内とすることが好ましい。流路基板106の厚さが40μmより薄い場合、流路基板106の強度が不足し、損傷が発生しやすくなることがある。一方、流路基板106の厚さが100μmより厚い場合、液滴のコンプライアンスにより圧力損失が発生することがある。また、加工時間が増大するため、生産性が低下することがある。
The thickness of the
[振動板]
流路基板106の、ノズル板104との当接面とは反対側の面には、振動板112が形成される。また、振動板112の、流路基板106との当接面とは反対側の面には、下部電極114、圧電体116及び上部電極118がこの順番に積層された圧電素子120が形成される。
[Vibration plate]
A
また、振動板112の、液滴供給室110に対応する領域には、液滴の供給口となるフィルタ部113が形成されている。
Further, a
なお、1つの液滴供給室110に対して、複数のフィルタ部113が振動板112に形成されていることが好ましい。
A plurality of
フィルタ部113の開口径は、ノズル102のノズル径よりも小さいことが好ましい。フィルタ部113が形成される振動板112は、一般的に、後述する流路基板106の加工工程の前段階で形成されるため、ノズル板104を接合した後の段階で個別液室108が外部と通じる経路はノズル102又はフィルタ部113の2箇所のみとなる。そのため、フィルタ部113の開口径をノズル102の径より小さくすることで、製造工程の早い段階で個別液室108にノズル径よりも大きい異物がインク流路に入ることを防止することができる。一方、フィルタ部113の開口径がノズル102の径よりも大きい場合、ノズル径よりも大きい異物が個別液室108に混入し、ノズル102の目詰まり発生を有効に防止できないためである。また、フィルタ部113の径がノズル102の径より小さい場合には、フィルタ部113における流体抵抗値が高くなる。そのため、液滴吐出量に相当する液滴供給量を確保するために、フィルタ部113を液滴供給室110それぞれに複数形成することが好ましい。
The opening diameter of the
フィルタ部113の形状は任意の形状にすることができるが、ノズル102の形状と同じ円形とすることが好ましい。
The shape of the
前述した通り、振動板112は、個別液室108に対応する部分が圧電素子120によって変位することで、個別液室108の体積変化を発生させる機能を有する。
As described above, the
振動板112は、少なくとも個別液室108及び液滴供給室110の片面を被覆して形成される。振動板112は、流路基板106の個別液室108に対応する位置に形成されていれば良いが、液滴供給室110と個別液室108とを繋ぐ部分を除く全面に形成されることが好ましい。これにより、後述する保持基板の接合の際に、接合高さを概ね揃えることが可能である。
The
振動板112の材料としては、特に制限はないが、流路基板106の材料(例えばシリコンウェハ)上に形成が容易な材料とすることが好ましい。具体的には、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、SiO2、Si3N4、SiC等のシリコン化合物、Al2O3、ZrO2、TiO2、Ta2O5、ZnO、Y2O3等の酸化物、AlN、TiN等の窒化物及びこれらの複合化合物等が挙げられる。これらの材料を用いた場合、半導体製造工程で一般的に用いられる成膜装置(CVD装置、ALD装置、スパッタリング装置等)を用いることができるため、安定した既存の製造技術を用いて微細加工を確実に行えるというメリットがある。
The material of the
また、個別液室108及び液滴供給室110をエッチングで形成する場合、振動板112と流路基板106とは、エッチングレートが異なる材料を用いても良い。この場合、振動板112のエッチングレートが、流路基板106のエッチングレートより遅くなるような材料を選択する。これにより、振動板112を、流路基板106をエッチングする際のエッチングストップ層とすることが可能となる。
When the individual
振動板112の膜厚としては、材料の物性(ヤング率、ポアソン比等)に応じて、所望の振動特性を得ることが可能となるよう、当業者が選択することができる。一般的には、振動板112の厚さは、1〜5μmの範囲内とすることが好ましく、1〜3μmの範囲内とすることがより好ましい。振動板112の厚さが1μm未満の場合、振動板112のクラック等による破損が発生しやすくなる場合がある。一方、振動板112の厚さが5μmを超える場合、振動変位が低下し、吐出効率が低下することがある。
The film thickness of the
[圧電素子]
前述した通り、振動板112上の、個別液室108に対応する位置には、圧電素子120が形成される。圧電素子120は、下部電極114、圧電体116及び上部電極118から形成され、上部電極114と下部電極118との間に電圧を印加することで変形する電気機械変換素子である。
[Piezoelectric element]
As described above, the
下部電極114及び上部電極118は、導電性材料であれば特に制限はないが、耐熱性の観点から、金(Au)、ロジウム(Rh)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、パラジウム(Pd)等の貴金属又はこれらの合金又は酸化物を使用することが好ましい。圧電体116は、成膜後に500〜800℃程度の加熱工程を経るため、高融点、高安定性を有する前述の材料等を使用することが好ましい。なお、これらの材料は、1種類を単独で使用しても良いし、2種類以上の材料を積層構造としても良い。
The
下部電極114及び上部電極118の膜厚は、圧電体116の変形を拘束しない膜厚であれば特に制限はなく、一般的に20〜500nmの範囲内とすることが好ましい。
The film thickness of the
下部電極114は、少なくとも個別液室108に対応する位置に形成されている必要があるが、個別液室108毎に形成する必要はなく、複数の個別液室108を覆うように形成しても良い。
The
圧電体116及び上部電極118は、個別液室108毎に形成される必要があり、液滴を吐出させる箇所の上部電極114に電圧を印加することで、任意のノズル102から液滴を吐出させることができる。
The
下部電極114及び上部電極118のパターニング方法としては、特に制限はないが、フォトリソグラフィ技術を使用して実施することが好ましい。
The patterning method of the
圧電体116の材料としては、圧電性を示す材料であれば特に制限はないが、具体例としては、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、またはこれらの派生材料(金属元素を置換した材料)等が挙げられる。この中でもチタン酸ジルコン酸鉛は、工業用途として広く使用されており材料加工技術が一般的であり、かつ、温度安定性、圧電性能に優れるため、好ましい。
The material of the
圧電体116は、所望の吐出性能に応じて、一般的には圧電定数d31が−100〜−150pm/Vのものが使用される。圧電体116の圧電性能が低くなるにつれ、液滴の吐出性能は低下する。
As the
圧電体116の膜厚としては、特に制限はないが、0.5〜5μmの範囲内とすることが好ましい。圧電体116の膜厚が薄い場合、電圧印加時に高電界が印加されるため、耐圧不良等が発生しやすくなることがある。一方、圧電体116の膜厚が厚い場合、生産性が低下すると共に、変位時にクラックが発生しやすくなることがある。
The film thickness of the
圧電体116の成膜方法としては、フォトリソグラフィ技術に代表されるサブトラクティブ法や、印刷法に代表されるアディティブ法を採用することができる。サブトラクティブ法の場合の成膜法としては、スパッタリング法によるドライ成膜法と、有機金属化合物の溶液をスピンコート方式等で塗布して焼成するウェット成膜法とが挙げられるが、生産性の観点からウェット成膜法を採用することが好ましい。成膜された圧電体116のパターニング法としては、フォトリソグラフィ技術を使用することが好ましい。サブトラクティブ法を採用した場合、膜厚均一性が高く、パターン加工精度が高いため、得られる圧電素子の圧電性能の均一性が高いという特徴を有する。一方、アディティブ法は、ウェット法となるが、印刷法を用いて所望の領域のみに圧電体116を成膜する方法である。適用する印刷法としては、インクジェット法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、マイクロコンタクトパターニング法等の方法が挙げられる。この中でも、インクジェット法を採用することが、容易に膜厚を形成可能であり、かつ、版が不要であるため好ましい。
As a method for forming the
いずれの成膜方法を採用した場合でも、成膜された圧電体116は、焼成して結晶化される。結晶化することにより、圧電体116の圧電性能が向上し、液滴の吐出効率を向上させることができる。この場合、一般的に、500℃〜800℃程度で焼成される。
Regardless of which film forming method is employed, the formed
なお、圧電素子120の耐環境性、信頼性を高めるための保護膜を形成していても良い。保護膜は、圧電素子120を、製造工程におけるダメージや、空気中の水分等から保護する機能を果たす。保護膜の材料としては、ガスバリア性が高い絶縁体材料を用いることが好ましい。
Note that a protective film for improving the environmental resistance and reliability of the
[絶縁膜及び配線電極]
圧電素子120を構成する上部電極118及び上部電極114に、外部からの駆動用電気信号を印加するために、各電極から信号入力部までの配線を形成する。図2に示すように、上部電極118からは個別電極配線122によって駆動回路接続部に引き出し、上部電極114からは共通電極配線124によって駆動回路接続部に引き出し、ワイヤ126等により駆動回路128に接続する。
[Insulating film and wiring electrode]
In order to apply an external drive electric signal to the
個別電極配線122及び共通電極配線124の配線材料としては、任意の導電性材料を用いることができるが、配線部の発熱及び配線抵抗による電圧降下を防止するために、抵抗が小さい材料を使用することが好ましい。具体的には、金属又は合金材料を使用することが好ましく、より具体的には、アルミニウム(Al)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)及びタングステン(W)の群から選択される金属又はこれらを含む合金材料を用いることが好ましい。上述した材料の中でも、エレクトロマイグレーション、イオンマイグレーション等の信頼性やコスト等の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金を使用することが好ましい。
As a wiring material for the individual electrode wiring 122 and the
個別電極配線122及び共通電極配線124の配線厚は、必要な配線抵抗から設定される。これらの配線厚を厚くすることで、狭い配線領域で配線抵抗を低減することができるため、0.2〜5μmの範囲内とすることが好ましく、1〜4μmの範囲内とすることがより好ましい。
The wiring thicknesses of the individual electrode wiring 122 and the
個別電極配線122及び共通電極配線124の形成方法としては、特に制限はなく、一般的な薄膜形成方法を採用することができ、例えば半導体デバイスの製造分野で使用される、スパッタリング法、蒸着法、化学気相成長法(CVD)等の方法を採用することができる。また、個別電極配線122及び共通電極配線124のパターニング方法としては、特に制限はなく、フォトリソグラフィ技術を利用する方法や、エッチング法、リフトオフ法などの方法を採用することができる。
The method for forming the individual electrode wiring 122 and the
また、個別電極配線122及び/又は共通電極配線124の上層及び/又は下層には、配線の信頼性を向上させるために、他の金属、合金及び/又は導電性化合物を成膜しても良い。
In addition, another metal, an alloy, and / or a conductive compound may be formed on the upper layer and / or the lower layer of the individual electrode wiring 122 and / or the
また、これらの配線電極の下層に、上部電極118及び上部電極114から引き出すために、層間絶縁膜の機能を有する絶縁膜130を形成しても良い。この場合、個別電極配線122と上部電極118とは、絶縁膜130を貫通して形成されるコンタクトホール132を介して接続される。なお、共通電極配線122と上部電極114とは、任意の箇所で接続するように構成できる。
In addition, an insulating
また、これらの配線電極の上に、図示しない配線保護(パシベーション)層として絶縁膜を配置しても良い。これにより、配線を腐食等の化学的なダメージから保護することができる。なお、配線電極上に絶縁膜を形成する場合、配線電極上の駆動回路接続部は配線層を露出させる必要があるため、この部分の絶縁膜は、エッチング等の手法で除去される。 Further, an insulating film may be disposed on these wiring electrodes as a wiring protection (passivation) layer (not shown). Thereby, the wiring can be protected from chemical damage such as corrosion. When an insulating film is formed on the wiring electrode, the drive circuit connecting portion on the wiring electrode needs to expose the wiring layer. Therefore, the insulating film in this portion is removed by a technique such as etching.
絶縁膜130の材料としては、絶縁性を有していれば特に制限はなく、例えばSiO2、Si3N4、AlN、Al2O3、ZrO2、Y2O3、TiO2、TiN等の金属酸化物又は窒化物が挙げられる。
The material of the insulating
[保持基板]
本実施形態に係る液滴吐出ヘッド100aは、液滴供給経路である共通液室134を有する保持基板136を、流路基板106の振動板112側に接合して構成される。流路基板106は、前述した通り、一般的に厚さ50〜100μmのシリコンウェハが使用されるが、厚さが薄く強度が不足するために、保持基板136が設けられる。また、圧電素子120は、振動板112、圧電素子116、上部電極118及び下部電極114等の薄膜構造によって構成されるため、物理的損傷及び/又は化学的損傷から圧電素子120を保護する観点からも、保持基板136を形成することが好ましい。
[Holding substrate]
The
保持基板136は、共通液室134と電極の駆動回路接続部との2箇所で貫通穴を有する。
The holding
保持基板136の接合は、保持基板136と流路基板106との接合領域の高さを概ね揃えることが好ましい。図1で示した断面構造の例では、個別電極配線122、フィルタ部113の周囲が接合領域となっている。この部分の積層構成は、図1の下部から流路基板106、振動板112、層間絶縁膜130、共通配線電極124又は個別配線電極122と、略同一の構成となっている。即ち、接合面の高さは略同一となっているため、接合力が向上し、かつ、接合時のボイドを低減することができる。
In the bonding of the holding
保持基板136の材料としては、特に制限はないが、強度及び加工性の観点から、ガラス、セラミクス等の材料が挙げられる。
The material of the holding
また、流路基板106の材料としてシリコンウェハを使用する場合、保持基板136もシリコンウェハを使用することが好ましい。流路基板106と保持基板136とで同一材料を使用することにより、熱膨張係数を揃えることができ、加工中の加熱処理や、プリンタへの実装後の温度変動要因により、反りが生じることを抑制することができる。また、シリコンウェハを使用することにより、既存の半導体デバイス製造技術で確立されている豊富な加工技術を用いることができ、高い生産性で液滴吐出ヘッド100aを製造することができる。
Further, when a silicon wafer is used as the material of the
保持基板136の厚さとしては、特に制限はなく、所望の強度及び加工性の観点から任意に設定することができる。しかしながら、保持基板136の厚さが厚すぎる場合には、共通液室134等を形成させるための貫通穴の加工に時間がかかるため、生産性が低くなる。一方、保持基板136の厚さが薄すぎる場合には、強度が不足するため、液滴吐出ヘッドの製造過程又は製造後の実装段階で、流路基板106及び/又は保持基板136に機械的損傷が発生することがある。
The thickness of the holding
以上の観点から、保持基板136に例えばシリコンウェハを使用する場合、保持基板136の厚さは、好ましくは300〜700μmであり、より好ましくは300〜500μmである。なお、一般的なφ100〜200mmのシリコンウェハを使用する場合、例えばエッチング等の貫通穴を形成する技術が実用化されており、高い生産性で液滴吐出ヘッドを製造できる。
From the above viewpoint, when a silicon wafer is used as the holding
保持基板136に形成される共通液室134は、フィルタ部113を介して液滴供給室110へと液滴を供給する。フィルタ部113は、インク中に含まれる異物等が個別液室108内に入り込み、ノズル102に目詰まりが生じるのを防止するフィルタの機能を有している。
The
また、図2に示されるように、保持基板136の、流路基板106との接合面側の圧電素子120の周辺領域は、圧電素子120の変位を阻害しないように、凹状に加工される。この際、凹部の深さ等は、圧電素子120の変位量等に応じて、十分に深くすることが好ましい。より具体的には、ユニモルフ型の圧電素子120の変位量は、一般的に、0.05〜1μm程度である。そのため、凹部の深さは、1μm以上とすることが必須であり、好ましくは10μm以上とする。凹部の深さが小さい場合、接合時に保持基板136と圧電素子120が干渉することがある。また、毛管力によって、接合剤が圧電素子120の周辺領域に付着することがある。一方、凹部の深さが深くなると、加工時間が長くなり、生産性が低下する。また、保持基板136の強度が低下することがある。そのため、凹部の深さは、保持基板136の厚さの50%以下とすることが好ましい。
In addition, as shown in FIG. 2, the peripheral area of the
[接合剤]
流路基板106と保持基板136との接合剤としては、接合面の材料、所望の接合強度、接合剤の塗布性等の観点から適宜選択することができるが、例えばエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂を使用する場合、その硬化方式としては、熱硬化方式、紫外線又は赤外線を照射する光硬化方式、電子線を照射する電子線硬化方式等が挙げられる。
[Bonding agent]
The bonding agent between the
また、接合剤の塗布方法としては、特に制限はなく、スピンコート法、印刷法、ディスペンス法等が挙げられる。 Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a coating method of bonding agent, A spin coat method, a printing method, a dispensing method etc. are mentioned.
接合装置としては、特に制限はなく、例えば流路基板106と保持基板136としてシリコンウェハを使用した場合、市販のウェハレベルパッケージング用の接合装置を使用することができる。また、接合時に加圧しても良い。
The bonding apparatus is not particularly limited. For example, when a silicon wafer is used as the
次に、本実施形態の液滴吐出ヘッドの個別液室108、液滴供給室110及びこれらを区画する後述する隔壁の構成について、具体的な実施形態を挙げてより詳細に説明する。
Next, the configuration of the individual
(第1の実施形態)
図3に、第1の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの一例の上面概略図を示し、図4に、図3の液滴吐出ヘッドの構成例を説明するための概略図を示す。
(First embodiment)
FIG. 3 is a schematic top view of an example of a droplet discharge head according to the first embodiment, and FIG. 4 is a schematic view for explaining a configuration example of the droplet discharge head of FIG.
図3では、説明のために、上部電極118、圧電体116、フィルタ部113、隔壁138、140及び液滴が通る流路を示し、その他の構成については記載を省略している。また、図4では、説明のために、ノズル102、フィルタ部113、隔壁138、140及び液滴が通る流路を示し、その他の構成については記載を省略している。
In FIG. 3, for the sake of explanation, the
液滴吐出ヘッド100aにおける、ノズル102の配列方向における、両端部のノズル102は、図4に示されるようにダミーノズルとなっていることが好ましい。
In the
前述した通り、液滴の吐出は、下部電極114と上部電極118との間にある圧電体116に電圧を印加することで、実施される。この際、圧電体116の圧電効果により、振動板112が個別液室108側に変位して、個別液室108内に圧力変動が発生し、ノズル102から液滴が吐出される。
As described above, the ejection of droplets is performed by applying a voltage to the
図3に示す通り、圧電体116は、個別液室108毎(図3の例では個別液室108a〜108e)に、個別化されており、各々の個別液室108を個別に駆動することができる。また、個別液室108も同様に、第1の隔壁138(図3の例では138a〜138f)を介して、ノズル102毎に個別化されている。
As shown in FIG. 3, the
液滴供給室110は、第2の隔壁140(図3の例では140a〜140e)により区画されている。これにより、振動板112に形成されるフィルタ部113の強度を確保することができ、信頼性が高い液滴吐出ヘッドを得ることができる。なお、液滴は、共通液室134(図2参照)、フィルタ部113を介して、液滴供給室110及び個別液室108に供給される。
The
液滴供給室110の幅及び第2の隔壁140の幅は、個別液室108のピッチや、流路基板106の厚さなどに応じて、適宜選択することができる。一例としては、ノズルの配列方向において1インチあたり300個の個別液室108を形成した場合、個別液室108のピッチは約85μmとなる。この場合、液滴供給室110の幅は、前記ピッチの50〜95%にあたる40〜80μmの範囲内とすることが好ましく、前記ピッチの70〜90%にあたる50〜75μmの範囲内とすることがより好ましい。液滴供給室110の幅を狭くすると、フィルタ部113の面積が小さくなり、液滴中の遺物に対する耐性が低下することがある。フィルタ部113の面積や数が制約された場合、液滴流路の断面積が小さくなる。そのため、流体抵抗が増大して、単位時間の吐出滴量が低下する。したがって、フィルタ部113の強度を確保できるレベルで、可能な限りフィルタ部113の面積を大きくすることが好ましい。
The width of the
また、前述した通り、第1の隔壁138によって区画される個別液室108は、各々のノズル102に対応して形成される。ノズルの配列方向における、個別液室108のピッチは、所望の吐出特性に応じて適宜設定することができる。液滴吐出ヘッドをインクジェットヘッドとして使用する場合、所望の画像解像度から、個別液室108のピッチを決定することができる。一例としては、前述した通り、ノズルの配列方向において1インチあたり300ドットの画像を形成する場合、個別液室108のピッチは約85μmとなる。
Further, as described above, the individual
個別液室108の幅及び長さは、所望の吐出特性に応じて、適宜設定することができる。この場合、吐出する液滴の物性(例えば、粘度、密度及び表面張力等)、吐出する液滴の体積、吐出周期などによって、適宜設定することができる。例えば、個別液室108のピッチが85μmの場合、個別液室108の幅は、50〜75μmの範囲内とすることが好ましく、55〜70μmの範囲内とすることがより好ましい。一般的に、個別液室108の幅を狭くすると、振動板112の変位幅が狭くなるため、個別液室108の体積変化量が小さくなり、吐出性能(吐出液滴量、吐出速度)が低下する。一方、個別液室108の幅を広くすると、個別液室108を区画する隔壁138の幅が狭くなるため、個別液室108を駆動した場合に隔壁138が変形し、隣接する個別液室108の吐出性能が変動することがある。
The width and length of the individual
本実施形態の液滴吐出ヘッド100aは、個別液室108を区画する第1の隔壁138と、液滴供給室110を区画する第2の隔壁140とが、つながっていないという特徴を有する。また、液滴供給室110は、ノズル102の配列方向で隣り合う個別液室108と連通している。このような構造を有することにより、個別液室108同士の相互干渉を低減することができる。
The
本実施形態の液滴吐出ヘッド100aの効果を説明するより具体的な例として、図4の個別液室108bでの相互干渉について、説明する。個別液室108bには、主として、個別液室108bの両隣の個別液室108a及び108cの駆動時に、液滴供給室110b及び110cを介してそれらの駆動圧力が伝播される。そのため、個別液室108aと、個別液室108cとからの圧力の伝播が分散され、相殺し合い、個別液室108bへの影響が小さくなる。
As a more specific example for explaining the effect of the
一方、図5に、比較の実施形態の液滴吐出ヘッドの一例の上面概略図を示す。図5に示される比較の実施形態の液滴吐出ヘッド100'において、個別液室108bは、液滴供給室110b及び110cを介して、一方の隣り合う個別液室108cに連通している。しかしながら、個別液室108bは、他方の隣り合う個別液室108aとは連通していない。
On the other hand, FIG. 5 shows a schematic top view of an example of a droplet discharge head according to a comparative embodiment. In the
このような、図5に示される実施形態の液滴吐出ヘッド100'では、個別液室108bは、個別液室108aでの駆動によってのみ、相互干渉を受ける。
In such a
前述した通り、本実施形態の個別液室108bは、ノズル102の配列方向において、両隣の液滴供給室110b及び110cを介して、両隣の個別液室108a及び108cと連通している。そのため、図5の比較の実施形態と比較して、両隣の個別液室108a、108cからの圧力の伝播が約半分となる。即ち、隣接する個別液室108a及び108cの駆動状況の影響を受けづらい、安定して均一に液滴を吐出可能な液滴吐出ヘッドであると言える。
As described above, the individual
また、前述した通り、本実施形態の液滴吐出ヘッド100aは、フィルタ部113が異物により目詰まりしてフィルタ部113の流体抵抗が変動した場合であっても、そのフィルタ部113が配置される液滴供給室110に隣り合う個別液室108に、影響が分配される。そのため、フィルタ部113の異物による悪影響も低減することができる。
Further, as described above, in the
さらに、本実施形態の液滴吐出ヘッド100aは、ノズル102の配列方向から見た場合に、個別液室108を区画する第1の隔壁138と、液滴供給室110を区画する第2の隔壁140とが重なっている領域を有する。第1の実施形態の液滴吐出ヘッド100bは、上述の構成を有することにより、液滴供給室108の一部に流体抵抗部109が形成される。
Furthermore, the
流体抵抗部109は、個別液室108及び液滴供給室110よりも流体抵抗値が高く設定された流路である。この流体抵抗部109は、ノズル102側から液滴が逆流することを抑制すると共に、液滴供給室110側から流入する液滴の流量を調整する機能を有する。
The
流体抵後部109の長さ、即ち、ノズルの配列方向から見た場合の、第1の隔壁138と第2の隔壁140との間の重なり長さや、流体抵抗部109の幅は、液滴の性質、吐出性能や液滴供給量などに応じて、所望の流体抵抗及び流体のインダクタンスとなるよう、適宜設計することができる。
The length of the
図6に、比較の実施形態の液滴吐出ヘッドの他の例の上面概略図を示し、図7に、更に他の例の上面概略図を示す。図6及び図7に示される液滴吐出ヘッド100'は、1つの個別液室108内に形成される2つの流体抵抗部109の間に、島部142を有する。このような個別液室108から孤立した島部142を有する構造は、強度が弱いため、液滴吐出ヘッド自体の耐久性が低くなる。図4に示される本実施形態の液滴吐出ヘッド100aは、このような島部を有さないため、強度が高く、耐久性が高い。
FIG. 6 is a schematic top view of another example of the droplet discharge head of the comparative embodiment, and FIG. 7 is a schematic top view of still another example. The
(第2の実施形態)
図8に、第2の実施形態の液滴吐出ヘッドの一例の上面概略図を示す。第2の実施形態の液滴吐出ヘッド100bは、流体抵抗部109を有さない以外は、第1の実施形態の液滴吐出ヘッド100aと同様の構成を有する。即ち、第2の実施形態の液滴吐出ヘッド100bは、ノズル102の配列方向から見た場合に、個別液室108を区画する第1の隔壁138と、液滴供給室110を区画する第2の隔壁140とが重なっていない。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a schematic top view of an example of a droplet discharge head according to the second embodiment. The
第2の実施形態の液滴吐出ヘッド100bは、液滴の性質、吐出性能や液滴供給量などに応じて流体抵抗部109が不要である場合の、この流体抵抗部109を排除した構成である。
The
(第3の実施形態)
図9に、第3の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの一例の上面概略図を示す。第3の実施形態の液滴吐出ヘッド100cは、流体抵抗部109が第1の実施形態の液滴吐出ヘッド100aとは異なる様態で形成される以外は、第1の実施形態の液滴吐出ヘッド100aと同様の構成を有する。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a schematic top view of an example of a droplet discharge head according to the third embodiment. The
図9に示されるように、第3の実施形態の液滴吐出ヘッド100cは、個別液室108を区画する第1の隔壁138の一部の幅が広くなっている。これによって、その第1の隔壁138に対応する個別液室108には、流体抵抗部109が形成される。
As shown in FIG. 9, in the
第1の実施形態の液滴吐出ヘッド100aでは、1つの個別液室108に対して、2つの流体抵抗部109が形成される。一方、第3の実施形態の液滴吐出ヘッド100cでは、1つの個別液室108に対して、1つの流体抵抗部109が形成される。また、1つの流体抵抗部109に対して、両隣の液滴供給室110との接続のために、接続流路144が2つ形成される。
In the liquid
第3の実施形態の液滴吐出ヘッド100cの構成は、第1の実施形態の液滴吐出ヘッド100aにおいて説明した効果を有し、かつ、流体抵抗及び流体のインダクタンスを、容易に所望の値にすることが可能となる。
The configuration of the
(第4の実施形態)
図10に、第4の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの一例の上面概略図を示す。第4の実施形態の液滴吐出ヘッド100dは、隣り合う液滴供給室110の幅が、互いに異なる点で、第1の実施形態の液滴吐出ヘッドとは異なる。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a schematic top view of an example of a droplet discharge head according to the fourth embodiment. The
第1の実施形態の液滴吐出ヘッドのように、隣り合う液滴供給室の形状が同一の場合、フィルタ部113が形成された振動板112が、吐出動作に伴う個別液室108の圧力変動に応じて共振する場合がある。共振現象が発生した場合、個別液室内の圧力干渉が発生し、吐出性能(例えば、吐出液滴速度、吐出液滴体積)が変動し、駆動安定性が低下する場合がある。
When the shapes of adjacent droplet supply chambers are the same as in the droplet discharge head of the first embodiment, the
そのため、本実施の形態においては、隣り合う液滴供給室の形状を異なるものとするために、隣り合う液滴供給室110の幅を、互いに異なる値とする。より具体的には、図10における、液滴供給室110bの幅H2は、隣り合う液滴供給室110a(及び110c)の幅H1(及びH3)と、異なる値となるように設定する。隣り合う液滴供給室110の幅を互いに異なる値とすることにより、振動板112の共振周期を互いにずらすことが可能となるため、個別液室108に関する圧力干渉を緩和することができる。
Therefore, in the present embodiment, in order to make the shapes of the adjacent droplet supply chambers different, the widths of the adjacent
なお、液滴供給室110の幅は、振動板112の共振周期、流体抵抗、流路のインダクタンスなどに応じて適宜設定することができるが、各々の液滴供給室110の幅に対して、隣り合う液滴供給室110の幅が、±20%以内となることが好ましく、±10%以内とすることがより好ましい。
The width of the
(第5の実施形態)
図11に、第5の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの一例の上面概略図を示す。第5の実施形態の液滴吐出ヘッド100eは、隣り合う液滴供給室110の長さが、互いに異なる点で、第1の実施形態の液滴吐出ヘッドとは異なる。
(Fifth embodiment)
FIG. 11 is a schematic top view of an example of a droplet discharge head according to the fifth embodiment. The
前述した通り、隣り合う液滴供給室の形状が同一の場合、フィルタ部113が形成された振動板112が、吐出動作に伴う個別液室108の圧力変動に応じて共振する場合がある。共振現象が発生した場合、個別液室内の圧力干渉が発生し、吐出性能(例えば、吐出液滴速度、吐出液滴体積)が変動し、駆動安定性が低下する場合がある。
As described above, when the shapes of the adjacent droplet supply chambers are the same, the
そのため、本実施の形態においては、隣り合う液滴供給室の形状を異なるものとするために、隣り合う液滴供給室110の長さを、互いに異なる値とする。より具体的には、図11における、液滴供給室110bの幅L2は、隣り合う液滴供給室110a(及び110c)の長さL1(及びL3)と、異なる値となるように設定する。隣り合う液滴供給室110の長さを互いに異なるものとすることにより、振動板112の共振周期を互いにずらすことが可能となるため、個別液室108に関する圧力干渉を緩和することができる。
Therefore, in the present embodiment, the lengths of adjacent
なお、液滴供給室110の長さは、振動板112の共振周期、流体抵抗、流路のインダクタンスなどに応じて適宜設定することができる。
The length of the
(第6の実施形態)
図12に、第6の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの一例の上面概略図を示す。第6の実施形態の液滴吐出ヘッド100fは、隣り合う液滴供給室110の各々に対応するフィルタ部113の数が互いに異なる点で、第1の実施形態の液滴吐出ヘッドとは異なる。より具体的には、図12における、液滴供給室110bに対応するフィルタ部113の数と、液滴供給室110a(及び110c)に対応するフィルタ部113の数とが異なるようにする。
(Sixth embodiment)
FIG. 12 is a schematic top view of an example of a droplet discharge head according to the sixth embodiment. The
隣り合う液滴供給室110の各々に対応するフィルタ部113の数を互いに変えることにより、そのフィルタ部113に対応して振動板112の剛性が変更される。そのため、振動板112の共振周期を互いにずらすことが可能となるため、個別液室108に関する圧力干渉を緩和することができる。
By changing the number of
また、第6の実施形態の変形例として、隣り合う液滴供給室110の各々に対応するフィルタ部の径を、互いに異なるようにしても良い。これによって、上述した第6の実施形態の液滴吐出ヘッドと同様の効果が得られる。
As a modification of the sixth embodiment, the diameters of the filter portions corresponding to the adjacent
(第7の実施形態)
本実施形態の液滴吐出ヘッドは、例えば、インクジェット式の画像形成装置のインクジェットヘッドに応用することができる。
(Seventh embodiment)
The droplet discharge head of this embodiment can be applied to, for example, an inkjet head of an inkjet image forming apparatus.
以下に、本実施形態の液滴吐出ヘッドを画像形成装置に適用した実施形態について、図13及び図14を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the liquid droplet ejection head of this embodiment is applied to an image forming apparatus will be described with reference to FIGS. 13 and 14.
図13に第7の実施形態に係る画像形成装置の一例の概略斜視図を、図14に、該画像形成装置の概略断面図を示す。 FIG. 13 is a schematic perspective view of an example of an image forming apparatus according to the seventh embodiment, and FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the image forming apparatus.
本実施形態の画像形成装置200は、内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ210、キャリッジ210に搭載されたインクジェットヘッド300、インクジェットヘッド300へインクを供給するインクカートリッジ220等で構成される印字機構部230等を有する。
The
また、画像形成装置200の下方部には、前方側から多数枚の記録媒体240(用紙240)を積載可能な給紙カセット(給紙トレイ)250を抜き差し自在に装着される。
A paper feed cassette (paper feed tray) 250 on which a large number of recording media 240 (paper 240) can be stacked is detachably attached to the lower part of the
また、画像形成装置200では、用紙240を手差しで給紙するための手差しトレイ255を開倒することができる。そして、給紙カセット250或いは手差しトレイ255から給送された記録媒体240を取り込み、印字機構部220によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ260に排紙する。
In the
印字機構部220は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド261と従ガイドロッド262とでキャリッジ210を主走査方向に摺動自在に保持する。キャリッジ210は、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッド300を複数のインク吐出口(ノズル)を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
The
キャリッジ210にはインクジェットヘッド300に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ220を交換可能に装着している。
Each
インクカートリッジ220は、上方に大気と連通する大気口を有し、下方にはインクジェットヘッド200へインクを供給する供給口を有する。また、インクカートリッジ220の内部には、インクが充填された多孔質体が配置されており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッド300へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。なお、本実施形態では、各色のインクジェットヘッド300を用いるが、インクジェットヘッド300は、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個のヘッドでも良い。
The
キャリッジ210は、後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド261に摺動自在に嵌めて装着され、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッド262に摺動自在に載置されている。
The
キャリッジ210を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ267で回転駆動される駆動プーリ268と従動プーリ269との間には、タイミングベルト270を掛け回し、タイミングベルト270をキャリッジ210に固定している。主走査モータ267の正逆回転によりキャリッジ210が往復駆動される。
In order to move and scan the
また画像形成装置200は、給紙カセット250にセットした用紙240をインクジェットヘッド300の下方側に搬送するために、給紙カセット250から用紙240を分離給紙する給紙ローラ271及びフリクションパッド272と、用紙240を案内するガイド部材273と、給紙された用紙240を反転させて搬送する搬送ローラ274と、を有する。また画像形成装置200は、搬送ローラ274の周面に押し付けられる搬送コロ275及び搬送ローラ274からの用紙240の送り出し角度を規定する先端コロ276を有する。搬送ローラ274は、副走査モータ277によってギヤ列を介して回転駆動される。
The
また、画像形成装置200は、キャリッジ210の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ274から送り出された用紙240をインクジェットヘッド300の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材279を有する。画像形成装置200において、印写受け部材279の用紙搬送方向下流側には、用紙240を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ281、拍車282が設けられている。さらに、画像形成装置200には、用紙240を排紙トレイ260に送り出す排紙ローラ283及び拍車284と、排紙経路を形成するガイド部材285,286とが配設されている。
In addition, the
画像形成装置200は、記録時には、キャリッジ210を移動させながら画像信号に応じてインクジェットヘッド300を駆動することにより、停止している用紙240にインクを吐出して1行分を記録し、用紙240を所定量搬送後次の行の記録を行う。
During recording, the
記録終了信号または、用紙240の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙240を排紙する。
Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the
キャリッジ210の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、インクジェットヘッド300の吐出不良を回復するための回復装置287を配置している。回復装置287は、キャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ210は、印字待機中にはこの回復装置287側に移動されてキャッピング手段でインクジェットヘッド300をキャッピングし、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。
A
また、画像形成装置200は、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
Further, the
画像形成装置200において、吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でインクジェットヘッド300の吐出口(ノズル)を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクと共に気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去されて吐出不良が回復される。
In the
また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜(不図示)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。 Further, the sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) installed at the lower part of the main body and absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.
以上、本実施形態の画像形成装置200は、インクジェットヘッド300として、本実施形態の液滴吐出ヘッドを使用しているため、駆動不良によるインク滴吐出不良が少なく、安定したインク滴吐出特性が得られる画像形成装置である。
As described above, since the
なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the configuration shown here, such as a combination with other elements in the configuration described in the above embodiment. These points can be changed without departing from the spirit of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form.
100 液滴吐出ヘッド
102 ノズル
104 ノズル板
106 流路基板
108 個別液室
109 流体抵抗部
110 液滴供給室
112 振動板
113 フィルタ部(供給口)
114 下部電極
116 圧電体
118 上部電極
120 圧電素子
122 個別電極
124 共通電極
126 ワイヤ
128 駆動回路
130 層間絶縁膜
132 コンタクトホール
134 共通液室
136 保持基板
138 第1の隔壁
140 第2の隔壁
142 島部
144 接続流路
200 画像形成装置
DESCRIPTION OF
114
Claims (12)
前記ノズルに連通すると共に、前記ノズルの各々に対応して形成され、隔壁により区画された複数の個別液室と、前記個別液室に連通し、隔壁により区画された複数の液滴供給室と、が形成された流路基板と、
前記液滴供給室に対応する位置に、液滴の供給口が形成された振動板と、
前記振動板上の前記個別液室に対応する位置に形成された圧電素子と、
を有し、
前記個別液室を区画する隔壁と前記液滴供給室を区画する隔壁は繋がっておらず、前記液滴供給室は、前記ノズルの配列方向で隣り合う前記個別液室に連通する、
液滴吐出ヘッド。 A nozzle plate formed by arranging a plurality of nozzles for ejecting ink;
A plurality of individual liquid chambers formed in correspondence with each of the nozzles and partitioned by a partition; and a plurality of droplet supply chambers connected to the individual liquid chamber and partitioned by the partition; A flow path substrate on which is formed,
A diaphragm having a droplet supply port formed at a position corresponding to the droplet supply chamber;
A piezoelectric element formed at a position corresponding to the individual liquid chamber on the diaphragm;
Have
The partition partitioning the individual liquid chamber and the partition partitioning the droplet supply chamber are not connected, and the droplet supply chamber communicates with the individual liquid chamber adjacent in the arrangement direction of the nozzles,
Droplet discharge head.
請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。 When viewed from the direction of arrangement of the nozzles, the partition wall partitioning the individual liquid chamber and the partition wall partitioning the droplet supply chamber have an overlapping area.
The droplet discharge head according to claim 1.
請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。 The width of a part of the partition wall that divides the individual liquid chamber is widened.
The droplet discharge head according to claim 1.
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。 A plurality of the supply ports are formed for one droplet supply chamber.
The droplet discharge head according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。 The nozzles arranged at both ends are dummy nozzles,
The droplet discharge head according to any one of claims 1 to 4.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。 The droplet is an image forming ink.
The droplet discharge head according to any one of claims 1 to 5.
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。 The widths of the droplet supply chambers adjacent in the arrangement direction of the nozzles are different from each other.
The liquid droplet ejection head according to claim 1.
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。 The lengths of the droplet supply chambers adjacent in the nozzle arrangement direction are different from each other.
The liquid droplet ejection head according to claim 1.
前記ノズルの配列方向で隣り合う前記液滴供給室の各々に対応する前記複数の供給口の流体抵抗値が異なる、
請求項1乃至8のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。 A plurality of the supply ports are formed corresponding to one of the droplet supply chambers,
The fluid resistance values of the plurality of supply ports corresponding to each of the droplet supply chambers adjacent in the arrangement direction of the nozzles are different.
The droplet discharge head according to claim 1.
前記ノズルの配列方向で隣り合う前記液滴供給室の各々に対応する前記複数の供給口の数は互いに異なる、
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。 A plurality of the supply ports are formed corresponding to one of the droplet supply chambers,
The number of the plurality of supply ports corresponding to each of the droplet supply chambers adjacent in the nozzle arrangement direction is different from each other.
The droplet discharge head according to any one of claims 1 to 9.
前記ノズルの配列方向で隣り合う前記液滴供給室の各々に対応する前記複数の供給口の径は互いに異なる、
請求項1乃至10のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。 A plurality of the supply ports are formed corresponding to one of the droplet supply chambers,
The diameters of the plurality of supply ports corresponding to each of the droplet supply chambers adjacent in the arrangement direction of the nozzles are different from each other.
The droplet discharge head according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013054301A JP2014177101A (en) | 2013-03-15 | 2013-03-15 | Liquid droplet discharge head and liquid droplet discharge device |
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2014177101A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9738071B2 (en) | 2015-07-03 | 2017-08-22 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid discharge head, liquid discharge device, and liquid discharge apparatus |
JP2019147287A (en) * | 2018-02-27 | 2019-09-05 | 株式会社リコー | Liquid discharge head, liquid discharge unit, and liquid-discharging device |
-
2013
- 2013-03-15 JP JP2013054301A patent/JP2014177101A/en active Pending
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