JP2015085565A - Droplet discharge head and image formation device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a droplet discharge head that obtains damper effect, which achieves good pressure fluctuation propagated to a common liquid chamber, and inhibits vaporization of a moisture content from the common liquid chamber thereby achieving good discharge performance over a long time.SOLUTION: A droplet discharge head includes: multiple nozzles 9; an individual liquid chamber 10 communicating with the nozzles; a common liquid chamber 14 communicating with the individual liquid chamber; a piezoelectric element 4 for increasing pressure of the individual liquid chamber; a damper layer 8 forming one wall surface of the common liquid chamber; an air storage chamber 15 which is provided so as to face the common liquid chamber through the damper layer; and a valve 20 which allows the air storage chamber 15 to communicate with an exterior part 16.

Description

本発明は、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッド、及び、この液滴吐出ヘッドから液滴を記録材上に吐出して画像を形成する画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to a droplet discharge head that discharges droplets from a nozzle, and an image forming apparatus that forms an image by discharging droplets from a droplet discharge head onto a recording material.

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液滴を搬送される記録材に対して吐出して画像形成を行うものである。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 apparatus, a plotter, and a complex machine of these, for example, a liquid discharge recording type image forming apparatus (for example, ink jet recording) using a recording head composed of a droplet discharge head that discharges ink droplets. Device) is known. This liquid discharge recording type image forming apparatus forms an image by discharging ink droplets from a recording head onto a recording material conveyed. A line using a serial type image forming apparatus that forms an image by ejecting droplets while the recording head moves in the main scanning direction, and a line type head that forms images by ejecting droplets without moving the recording head There is a type image forming apparatus.

ここでいう画像形成装置は、記録材上に画像を形成するものであるが、その記録材の材質は紙に限定されるものではなく、OHP、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等のあらゆる記録材に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を記録材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記録材に付与する(単に液滴を吐出する)ことをも意味する。また、液滴として吐出される液体は、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばDNA試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。   The image forming apparatus here forms an image on a recording material, but the material of the recording material is not limited to paper, but OHP, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, It means an apparatus for forming an image by discharging a liquid onto any recording material such as glass, wood and ceramics. Image formation not only applies an image having a meaning such as a character or a figure to a recording material, but also applies an image having no meaning such as a pattern to the recording material (simply ejects a droplet). ) Also means. The liquid ejected as droplets is not limited to so-called ink, and is not particularly limited as long as it becomes liquid when ejected, and includes, for example, DNA samples, resists, pattern materials, and the like. It is. 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.

液滴吐出ヘッドとしては、複数のノズルと、各ノズルに連通した複数の個別液室と、各個別液室内を昇圧するエネルギーを発生するアクチュエータと、各個別液室に連通する共通液室とを備えた構成が知られている。この液滴吐出ヘッドでは、インクを共通液室から各ノズルに連通する各個別液室に供給し、各個別液室に対応するアクチュエータを駆動することで各個別液室内を昇圧してノズルからインクの液滴を吐出させる。   The droplet discharge head includes a plurality of nozzles, a plurality of individual liquid chambers communicating with each nozzle, an actuator that generates energy for boosting each individual liquid chamber, and a common liquid chamber communicating with each individual liquid chamber. Configurations provided are known. In this droplet discharge head, the ink is supplied from the common liquid chamber to each individual liquid chamber communicating with each nozzle, and the actuator corresponding to each individual liquid chamber is driven to boost the pressure in each individual liquid chamber, and the ink from the nozzles. Liquid droplets are discharged.

この際、個別液室内で生じた圧力変動が、各個別液室に連通する共通液室にも伝播する。共通液室に伝播した圧力変動によって隣接する個別液室内のインクにも影響が及ぶ相互干渉が発生すると、意図しないノズルからの液滴の漏洩や吐出、吐出状態の不安定を誘発し、結果として高品位な画像出力を得ることを妨げる。   At this time, the pressure fluctuation generated in the individual liquid chambers also propagates to the common liquid chambers communicating with the individual liquid chambers. If mutual interference occurs that affects the ink in the adjacent individual liquid chambers due to the pressure fluctuation propagated to the common liquid chamber, it may cause unintended droplet leakage and ejection, and instability of the ejection state. Preventing high-quality image output.

上記相互干渉の問題を解決すべく、共通液室の一壁面を変形可能な樹脂膜等のダンパ膜で形成し、ダンパ膜を介して共通液室に対向するよう設けられた空気貯留室と、この空気貯留室を外部に連通させるための連通路とを有するダンパ機構を設けた構成が知られている(例えば、特許文献1)。この構成では、各個別液室内を昇圧するようアクチュエータを駆動した際に共通液室に伝播した圧力変動を、共通液室の一壁面を形成するダンパ膜が共通液室と対向する空気貯留室側に変形することで空気貯留室に逃す。空気貯留室は連通路により外部と連通しているので、空気貯留室内の圧力は外部と同圧に保たれる。   In order to solve the above-mentioned mutual interference problem, one wall surface of the common liquid chamber is formed of a damper film such as a deformable resin film, and an air storage chamber provided to face the common liquid chamber via the damper film; A configuration is known in which a damper mechanism having a communication passage for communicating the air storage chamber with the outside is provided (for example, Patent Document 1). In this configuration, the pressure fluctuation propagated to the common liquid chamber when the actuator is driven so as to increase the pressure in each individual liquid chamber, the damper film forming one wall surface of the common liquid chamber faces the common liquid chamber side. By deforming to escape to the air storage chamber. Since the air storage chamber communicates with the outside through the communication path, the pressure in the air storage chamber is maintained at the same pressure as the outside.

特許文献2には、ダンパ膜を介して共通液室に対向するよう設けられた空気貯留室を外部に連通させるための連通路を、細長い通路とした液滴吐出ヘッドが記載されている。   Patent Document 2 describes a droplet discharge head in which a communication path for communicating an air storage chamber provided so as to face a common liquid chamber via a damper film to the outside is an elongated path.

特許文献3には、共通液室の上部に空気層があり、空気層が開閉可能な弁により外部と連通可能となる液滴吐出ヘッドが記載されている。   Patent Document 3 describes a liquid droplet ejection head that has an air layer above the common liquid chamber and can communicate with the outside by a valve that can open and close the air layer.

特許文献1の液滴吐出ヘッドでは、共通液室と振動板を挟んで対向する空気貯留室が、通気路を介して大気に開放されている。空気貯留室が大気に開放される構成では、徐々に、共通液室内のインク中の水分が水蒸気となって、樹脂膜を透過して空気貯留室に拡散した後、連通路を介して大気へ拡散する。このように共通液室内のインクから水分が揮発すると、インクの粘度が次第に上昇して、良好な吐出性能が得られなくなる。一方、外部と連通する連通路を設けずに空気貯留室を密閉すると、共通液室内のインクの粘度の上昇は防止されるが、空気貯留室内の圧力が増加して樹脂膜が空気貯留室側に変形し難くなりダンパ効果が低下する。   In the droplet discharge head of Patent Document 1, an air storage chamber that faces the common liquid chamber and the diaphragm is opened to the atmosphere through a ventilation path. In the configuration in which the air storage chamber is opened to the atmosphere, the water in the ink in the common liquid chamber gradually becomes water vapor, diffuses through the resin film and diffuses into the air storage chamber, and then enters the air via the communication path. Spread. As described above, when water is volatilized from the ink in the common liquid chamber, the viscosity of the ink gradually increases, and good ejection performance cannot be obtained. On the other hand, if the air storage chamber is sealed without providing a communication passage that communicates with the outside, an increase in the viscosity of the ink in the common liquid chamber is prevented, but the pressure in the air storage chamber increases and the resin film is on the air storage chamber side. It becomes difficult to deform and the damper effect decreases.

特許文献2の液滴吐出ヘッドでは、空気貯留室と外部とを細長い通路で連通することで、共通液室内のインク中の水分の揮発をある程度抑制できるが、さらに高いレベルでの揮発の抑制が望まれている。   In the liquid droplet ejection head of Patent Document 2, the volatilization of moisture in the ink in the common liquid chamber can be suppressed to some extent by connecting the air storage chamber and the outside through an elongated passage, but the volatilization can be suppressed at a higher level. It is desired.

特許文献3の液滴吐出ヘッドでは、共通液室に伝播した圧力変動を、共通液室の上部の空気層の体積が変化することで減衰する。空気層の弁は、通常は閉じられた状態で、インクからが水蒸気が蒸発し、空気層から外部に拡散することを抑制する。また、空気層の圧力が予め定められた範囲内からはずれると、空気層の弁を開けて圧力を調整し、空気層が共通液室の圧力変動を減衰する効果を維持している。しかしながら、この液滴吐出ヘッドは、共通液室のインクと空気層との間にダンパ膜を有していない。このため、インクが直接空気層に触れることになり、インクへの気泡混入が避けられず、良好な吐出性能を維持することが難しい。また、ダンパ膜を設けずに空気層のみで共通液室の圧力変動を減衰する効果を得ようとすると、大きな空気層を設ける必要があり、液滴吐出ヘッドの大型化を招いてしまう。   In the droplet discharge head of Patent Document 3, the pressure fluctuation propagated to the common liquid chamber is attenuated by changing the volume of the air layer above the common liquid chamber. The air layer valve is normally closed and prevents water vapor from evaporating from the ink and diffusing from the air layer to the outside. When the air layer pressure deviates from a predetermined range, the air layer valve is opened to adjust the pressure, and the air layer maintains the effect of attenuating pressure fluctuations in the common liquid chamber. However, this droplet discharge head does not have a damper film between the ink in the common liquid chamber and the air layer. For this reason, the ink directly touches the air layer, and bubbles are inevitably mixed into the ink, and it is difficult to maintain good ejection performance. Further, if it is attempted to obtain the effect of attenuating the pressure fluctuation of the common liquid chamber only by the air layer without providing the damper film, it is necessary to provide a large air layer, leading to an increase in the size of the droplet discharge head.

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、共通液室内に伝播した圧力変動の良好なダンパ効果を得ると共に、共通液室からの水分の揮発を抑制し、長期に渡って良好な吐出性能を得ることのできる液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to obtain a good damper effect of pressure fluctuations propagated in the common liquid chamber, and to suppress the volatilization of moisture from the common liquid chamber. It is an object of the present invention to provide a liquid droplet ejection head and an image forming apparatus that can obtain good ejection performance over a wide range.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、液滴を吐出するための複数のノズルと、該ノズルに連通する複数の個別液室と、該複数の個別液室に連通する共通液室と、該個別液室内を昇圧するためのアクチュエータと、該共通液室の少なくとも一部を形成する可撓性部材と、該可撓性部材を介して該共通液室に対向するよう設けられた空気貯留室とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、上記空気貯留室と外部とを連通可能とする弁を備えたことを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is directed to a plurality of nozzles for discharging droplets, a plurality of individual liquid chambers communicating with the nozzles, and a common liquid communicating with the plurality of individual liquid chambers. A chamber, an actuator for raising the pressure of the individual liquid chamber, a flexible member forming at least a part of the common liquid chamber, and the common liquid chamber so as to face the common liquid chamber via the flexible member. In the liquid droplet ejection head provided with the air storage chamber, a valve that enables communication between the air storage chamber and the outside is provided.

本発明によれば、共通液室内に伝播した圧力変動の良好なダンパ効果を得ると共に、共通液室からの水分の揮発を抑制し、長期に渡って良好な吐出性能を得ることができるという優れた効果がある。   According to the present invention, it is possible to obtain a good damper effect of pressure fluctuation propagated into the common liquid chamber, to suppress the volatilization of moisture from the common liquid chamber, and to obtain a good discharge performance over a long period of time. There is an effect.

本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the inkjet recording head which concerns on this embodiment. 空気貯留室と外部とを連通可能とする弁の一例の説明図である。It is explanatory drawing of an example of the valve which enables communication with an air storage chamber and the exterior. 空気貯留室と外部とを連通可能とする弁の他の例の説明図である。It is explanatory drawing of the other example of the valve which enables communication with an air storage chamber and the exterior. 本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを備えたシリアル型インクジェット記録装置の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the serial type inkjet recording device provided with the inkjet recording head which concerns on this embodiment. 図4のシリアル型インクジェット記録装置の要部平面図であるFIG. 5 is a plan view of a main part of the serial type inkjet recording apparatus of FIG. 本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを備えたライン型インクジェット記録装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a line type ink jet recording apparatus including an ink jet recording head according to an embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
まず、本発明の液滴吐出ヘッドを一実施形態としてのインクジェット記録ヘッドを用いて説明する。なお、以下の説明では、インクジェット記録ヘッドの各個別液室内を昇圧するエネルギーを発生するアクチュエータとして圧電素子を用いている。このアクチュエータは、幅広い物性のインクに対応可能である反面、従来、個別液室の配列の高密度化・ヘッドの小型化が困難とされてきた。しかし、近年、いわゆるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いることにより、高密度化・小型化する方法が確立されてきている。すなわち、個別液室に薄膜形成技術を用いて振動板、電極層、圧電体層などを積層したユニモルフ型のアクチュエータ形成する。これを、フォトリソグラフィ等の半導体デバイス製造プロセスを用いて個別の圧電素子と電極・配線部材等にパターニングすることで高密度化・小型化を図っている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, the droplet discharge head of the present invention will be described using an inkjet recording head as one embodiment. In the following description, a piezoelectric element is used as an actuator that generates energy for boosting the individual liquid chambers of the ink jet recording head. While this actuator is compatible with inks with a wide range of physical properties, it has been difficult to increase the density of the individual liquid chambers and reduce the size of the head. However, in recent years, a method for increasing the density and reducing the size by using a so-called MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technique has been established. That is, a unimorph type actuator is formed by laminating a diaphragm, an electrode layer, a piezoelectric layer, etc. in a separate liquid chamber using a thin film forming technique. By patterning this into individual piezoelectric elements and electrodes / wiring members using a semiconductor device manufacturing process such as photolithography, the density and size are reduced.

図1は本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの要部断面図である。このインクジェット記録ヘッドは、ノズル板1、個別液室基板2、振動板3、圧電素子4、駆動IC5、保持基板6、フレーム部材7、ダンパ層8等を備えている。個別液室基板2は、個別液室10の隔壁部、流体抵抗(不図示)、インク供給口11を形成する基板である。個別液室基板2に、個別液室10の一面を形成する振動板3を積層する。振動板3上には個別液室10内を昇圧するためのアクチュエータとしての圧電素子4と、圧電素子4に駆動信号を出力する駆動IC5と、圧電素子4と駆動IC5との配線(不図示)等が形成されている。また、振動板3には、個別液室10へのインク供給口11に対応して開口部が形成されている。個別液室基板2の振動板3が積層された面と反対側の面にノズル9を有するノズル板1を接合する。また、圧電素子4や駆動IC5が形成された個別液室基板2上に、インク流路となる開口部12を有する保持基板6と、共通液室14を形成するフレーム部材7を積層する。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an ink jet recording head according to the present embodiment. The ink jet recording head includes a nozzle plate 1, an individual liquid chamber substrate 2, a vibration plate 3, a piezoelectric element 4, a driving IC 5, a holding substrate 6, a frame member 7, a damper layer 8, and the like. The individual liquid chamber substrate 2 is a substrate on which the partition portion of the individual liquid chamber 10, the fluid resistance (not shown), and the ink supply port 11 are formed. A diaphragm 3 that forms one surface of the individual liquid chamber 10 is laminated on the individual liquid chamber substrate 2. On the diaphragm 3, the piezoelectric element 4 as an actuator for boosting the inside of the individual liquid chamber 10, a driving IC 5 that outputs a driving signal to the piezoelectric element 4, and a wiring (not shown) between the piezoelectric element 4 and the driving IC 5. Etc. are formed. The diaphragm 3 has an opening corresponding to the ink supply port 11 to the individual liquid chamber 10. The nozzle plate 1 having the nozzles 9 is joined to the surface of the individual liquid chamber substrate 2 opposite to the surface on which the vibration plate 3 is laminated. A holding substrate 6 having an opening 12 serving as an ink flow path and a frame member 7 forming a common liquid chamber 14 are stacked on the individual liquid chamber substrate 2 on which the piezoelectric element 4 and the driving IC 5 are formed.

このような、フレーム部材7、保持基板6、振動板3、個別液室基板2、ノズル板1の積層構造によりインク流路が形成される。詳しくは、フレーム部材7の共通液室14から、保持基板6の開口部12、振動板3の開口部、個別液室基板2のインク供給口11、流体抵抗(不図示)を介して個別液室10内にインクを供給する。個別液室基板2の一壁面を形成する振動板3上に形成された圧電素子4を駆動して振動板3を変位することで、個別液室10内を昇圧させて、ノズル9からインク滴を吐出する。圧電素子4は、圧電体を下部電極と上部電極で挟んだ構成で、上部電極、下部電極からそれぞれ引き出された配線部材に接続された駆動IC5により駆動される。   An ink flow path is formed by such a laminated structure of the frame member 7, the holding substrate 6, the vibration plate 3, the individual liquid chamber substrate 2, and the nozzle plate 1. Specifically, the individual liquid is supplied from the common liquid chamber 14 of the frame member 7 through the opening 12 of the holding substrate 6, the opening of the diaphragm 3, the ink supply port 11 of the individual liquid chamber substrate 2, and fluid resistance (not shown). Ink is supplied into the chamber 10. By driving the piezoelectric element 4 formed on the diaphragm 3 that forms one wall surface of the individual liquid chamber substrate 2 and displacing the diaphragm 3, the pressure in the individual liquid chamber 10 is increased and ink droplets are ejected from the nozzles 9. Is discharged. The piezoelectric element 4 has a configuration in which a piezoelectric body is sandwiched between a lower electrode and an upper electrode, and is driven by a drive IC 5 connected to a wiring member drawn from the upper electrode and the lower electrode.

また、フレーム部材7は内部に共通液室14の上面を形成する可撓性部材からなるダンパ層8を有しており、ダンパ層8の上部には空気貯留室15が形成され、空気貯留室15と外部16とを連通可能とする弁20が形成されている。圧電素子4を駆動して個別液室10内を昇圧させてノズル9からインク滴を吐出する際、個別液室10内で生じた圧力変動が連通する共通液室14にも伝播する。共通液室14に伝播した圧力変動を、共通液室14の上面を形成するダンパ層8が共通液室14と対向する空気貯留室15側に変形することで空気貯留室15に逃す。これにより、共通液室14に伝播した圧力変動によって隣接する個別液室10内のインクにも影響が及ぶ相互干渉を防止する。   Further, the frame member 7 has a damper layer 8 made of a flexible member that forms the upper surface of the common liquid chamber 14 inside, and an air storage chamber 15 is formed on the upper portion of the damper layer 8, and the air storage chamber A valve 20 is formed to enable communication between 15 and the outside 16. When the piezoelectric element 4 is driven to increase the pressure in the individual liquid chamber 10 to eject ink droplets from the nozzle 9, the pressure fluctuation generated in the individual liquid chamber 10 is also propagated to the common liquid chamber 14 that communicates. The pressure fluctuation propagated to the common liquid chamber 14 is released to the air storage chamber 15 as the damper layer 8 forming the upper surface of the common liquid chamber 14 is deformed to the air storage chamber 15 side facing the common liquid chamber 14. Thus, mutual interference that affects the ink in the adjacent individual liquid chamber 10 due to the pressure fluctuation propagated to the common liquid chamber 14 is prevented.

以下、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成部材について詳細に説明する。
ノズル板1は、インク吐出用のノズル9が配列している基板であり、材料は必要な剛性や加工性から任意のものを用いることができる。例えば、SUS,ニッケル等の金属または合金、シリコン、セラミックス等の無機材料、ポリイミド等の樹脂材料などを挙げることができる。ノズル9の加工方法は、基板の材料の特性と要求される精度・加工性から任意のものを選ぶことができ、電鋳めっき法、エッチング法、プレス加工法、レーザー加工法等、フォトリソグラフィ法等が挙げられる。ノズル9の開口径、配列数,配列密度は、インクジェット記録ヘッドに要求される仕様に合わせて最適な組み合わせを設定することができる。
Hereinafter, the constituent members of the ink jet recording head of this embodiment will be described in detail.
The nozzle plate 1 is a substrate on which nozzles 9 for ink ejection are arranged, and any material can be used from the required rigidity and workability. Examples thereof include metals or alloys such as SUS and nickel, inorganic materials such as silicon and ceramics, and resin materials such as polyimide. The processing method of the nozzle 9 can be selected arbitrarily from the characteristics of the substrate material and the required accuracy and workability, such as electroforming plating method, etching method, pressing method, laser processing method, photolithography method, etc. Etc. The opening diameter, the number of arrays, and the array density of the nozzles 9 can be set to an optimum combination according to the specifications required for the ink jet recording head.

個別液室基板2には、個別液室10の隔壁部、流体抵抗部(不図示)、インク供給口11が形成される。個別液室基板2の材料は加工性・物性から任意のものを用いることができるが、例えば、300dpi(約85[μm]ピッチ)ではフォトリソグラフィ法を用いることができるシリコン基板を用いることが好ましい。個別液室10の加工は任意のものを用いることができるが、前述のフォトリソグラフィ法を用いる場合は、ウェットエッチング法、ドライエッチング法のいずれかを用いることができる。いずれの手法でも、振動板3の個別液室10側を二酸化シリコン膜等とすることで、エッチストップ層とできるため、個別液室10の高さを高精度に制御することができる。   In the individual liquid chamber substrate 2, a partition wall portion, a fluid resistance portion (not shown), and an ink supply port 11 of the individual liquid chamber 10 are formed. Any material can be used as the material of the individual liquid chamber substrate 2 in view of workability and physical properties. For example, it is preferable to use a silicon substrate capable of using a photolithography method at 300 dpi (about 85 [μm] pitch). . Any processing of the individual liquid chamber 10 can be used, but when the above-described photolithography method is used, either a wet etching method or a dry etching method can be used. In any method, since the individual liquid chamber 10 side of the diaphragm 3 is made of a silicon dioxide film or the like, an etch stop layer can be formed, so that the height of the individual liquid chamber 10 can be controlled with high accuracy.

個別液室10はインクに圧力を加え、ノズル9から液滴を吐出させる機能を有する。個別液室基板2には、個別液室10の一壁面を形成する振動板3と、下部電極、圧電体、上部電極が積層された圧電素子4とが一体的に形成される。振動板3は任意のものを用いることができるが、シリコンや窒化物、酸化物、炭化物等の剛性の高い材料とすることが好ましい。また、これらの材料の積層構造としても良い。積層膜とする場合は、それぞれの材料の内部応力を考慮し、残留応力が少ない構成とすることが好ましい。例えば、SiとSiOの積層の場合は、引張り応力となるSiと圧縮応力となるSiOを交互に積層し、応力緩和する構成が例として挙げられる。 The individual liquid chamber 10 has a function of applying pressure to the ink and discharging droplets from the nozzle 9. The individual liquid chamber substrate 2 is integrally formed with a diaphragm 3 that forms one wall surface of the individual liquid chamber 10 and a piezoelectric element 4 in which a lower electrode, a piezoelectric body, and an upper electrode are laminated. Although any diaphragm 3 can be used, it is preferable to use a material having high rigidity such as silicon, nitride, oxide, or carbide. Alternatively, a stacked structure of these materials may be used. In the case of a laminated film, it is preferable that the residual stress is reduced in consideration of the internal stress of each material. For example, in the case of stacked the Si 3 N 4 and SiO 2, the SiO 2 serving as the Si 3 N 4 as the tensile stress and compressive stress are alternately stacked, arrangement of stress relaxation can be mentioned as an example.

振動板3の厚さは、所望の特性に応じて選択できるが、概ね、0.5〜10[μm]の範囲が好ましく、さらに好ましくは1.0〜5.0[μm]の範囲である。振動板3が薄すぎる場合はクラック等により振動板3が破損しやすくなり、厚すぎる場合は変位量が小さくなり吐出効率が低下してしまう。また、薄すぎる場合は、振動板3の固有振動数が低下し、駆動周波数が高められない課題がある。   The thickness of the diaphragm 3 can be selected according to desired characteristics, but is generally preferably in the range of 0.5 to 10 [μm], more preferably in the range of 1.0 to 5.0 [μm]. . If the diaphragm 3 is too thin, the diaphragm 3 is liable to be damaged due to cracks or the like, and if it is too thick, the displacement amount becomes small and the discharge efficiency is lowered. Moreover, when too thin, the natural frequency of the diaphragm 3 is lowered, and there is a problem that the drive frequency cannot be increased.

圧電素子4を構成する、下部電極(不図示)、上部電極(不図示)は導電性のある任意の材料を用いることができる。例えば、金属,合金,導電性化合物が上げられる。これらの材料の単層膜でも積層膜でも良い。また、圧電体と反応したり、拡散したりしない材料を選定する必要があるため、安定性の高い材料を選定する必要がある。また、必要に応じて圧電体、振動板3との密着性を考慮し、密着層を形成しても良い。電極材料の例としては、Pt,Ir,Ir酸化物,Pd,Pd酸化物等が安定性の高い材料として挙げられる。また、振動板3との密着層としては、Ti,Ta,W,Cr等が例示できる。   The lower electrode (not shown) and the upper electrode (not shown) constituting the piezoelectric element 4 can be made of any conductive material. For example, metals, alloys, and conductive compounds can be raised. A single layer film or a laminated film of these materials may be used. Moreover, since it is necessary to select a material that does not react with or diffuse with the piezoelectric body, it is necessary to select a highly stable material. In addition, an adhesive layer may be formed in consideration of adhesiveness with the piezoelectric body and the diaphragm 3 as necessary. Examples of the electrode material include Pt, Ir, Ir oxide, Pd, Pd oxide, and the like as highly stable materials. Further, examples of the adhesion layer with the diaphragm 3 include Ti, Ta, W, and Cr.

圧電体を形成する構成する圧電体材料は圧電性を示す強誘電体材料を用いることができる。例えば、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムが一般的に用いられる。圧電体の成膜方法は任意の手法を用いることができ、例としてはスパッタリング法,ゾルゲル法が挙げられ、成膜温度の低さからゾルゲル法が好ましい。上部電極、圧電体は個別液室10ごとにパターニングする必要がある。パターニングは通常のフォトリソグラフィ法を用いることができる。また、圧電体の成膜をゾルゲル法にて行う場合は、スピンコーティング法や印刷法を用いることもできる。   As the piezoelectric material constituting the piezoelectric body, a ferroelectric material exhibiting piezoelectricity can be used. For example, lead zirconate titanate and barium titanate are generally used. Arbitrary methods can be used as the method for forming the piezoelectric body, and examples thereof include a sputtering method and a sol-gel method, and the sol-gel method is preferable because the film forming temperature is low. The upper electrode and the piezoelectric body need to be patterned for each individual liquid chamber 10. For patterning, a normal photolithography method can be used. Also, when the piezoelectric film is formed by the sol-gel method, a spin coating method or a printing method can also be used.

圧電素子4は個別液室10の上部に形成される必要がある。個別液室10を区画する隔壁部上に形成した場合、振動板3の変形を阻害してしまうため、吐出効率の低下や応力集中による圧電素子の破損等の原因となる。   The piezoelectric element 4 needs to be formed above the individual liquid chamber 10. When formed on the partition wall that divides the individual liquid chamber 10, the deformation of the diaphragm 3 is hindered, which causes a decrease in discharge efficiency and damage of the piezoelectric element due to stress concentration.

個別液室基板2には、個別液室10に連通する流体抵抗部(不図示)が形成される。流体抵抗部はインク供給口11から個別液室10にインクを供給する機能を有する。と同時に、圧電素子4を駆動することにより個別液室10に発生する圧力により、インクの逆流を防止しノズル9から吐出させる機能を有する。そのため、個別液室10のインク流動方向の断面積を小さくし、流体抵抗を高くする必要がある。個別液室基板2にシリコンを用い、個別液室10と流体抵抗部をフォトリソグラフィ法によるエッチングを用いて形成した場合、個別液室10と同一の条件で加工できるメリットがある。流体抵抗部の高さを個別液室10より低くすることで、流体抵抗を高めるためには、個別液室10のオーバーエッチング量を時間管理で制御する必要がある。このため、エッチングレートのばらつきにより、流体抵抗を均一にすることができない。その結果、吐出均一性が悪化する。   A fluid resistance portion (not shown) communicating with the individual liquid chamber 10 is formed on the individual liquid chamber substrate 2. The fluid resistance unit has a function of supplying ink from the ink supply port 11 to the individual liquid chamber 10. At the same time, the piezoelectric element 4 is driven to have a function of preventing ink backflow and discharging from the nozzle 9 by the pressure generated in the individual liquid chamber 10. Therefore, it is necessary to reduce the cross-sectional area of the individual liquid chamber 10 in the ink flow direction and increase the fluid resistance. When silicon is used for the individual liquid chamber substrate 2 and the individual liquid chamber 10 and the fluid resistance portion are formed by etching using a photolithography method, there is an advantage that processing can be performed under the same conditions as the individual liquid chamber 10. In order to increase the fluid resistance by making the height of the fluid resistance portion lower than that of the individual liquid chamber 10, it is necessary to control the overetching amount of the individual liquid chamber 10 by time management. For this reason, fluid resistance cannot be made uniform due to variations in etching rate. As a result, the discharge uniformity is deteriorated.

流体抵抗部はインク供給口11および保持基板6に形成される開口部12を通じて、フレーム部材7に形成される共通液室14に連通する。個別液室10は隔壁部により区画されており、それぞれに対応する圧電素子4が形成される。個別液室10の高さはヘッド特性から任意に設定できるが、20〜100[μm]の範囲とすることが好ましい。また、個別液室10の隔壁部は配列密度に合わせて任意に設定することが可能であるが、隔壁部の幅は10〜30[μm]とすることが好ましい。また、隔壁部の幅が狭い場合は、隣接する個別液室10の圧電素子4を駆動した場合に、隣接する個別液室10間の相互干渉が発生し、吐出ばらつきが大きくなる。隔壁部の幅を狭くする場合は、液室高さを低くすることで対応する。   The fluid resistance portion communicates with the common liquid chamber 14 formed in the frame member 7 through the ink supply port 11 and the opening portion 12 formed in the holding substrate 6. The individual liquid chambers 10 are partitioned by partition walls, and corresponding piezoelectric elements 4 are formed. The height of the individual liquid chamber 10 can be arbitrarily set from the head characteristics, but is preferably in the range of 20 to 100 [μm]. Moreover, although the partition part of the individual liquid chamber 10 can be arbitrarily set according to the arrangement density, the width of the partition part is preferably 10 to 30 [μm]. When the partition wall is narrow, when the piezoelectric element 4 in the adjacent individual liquid chamber 10 is driven, mutual interference between the adjacent individual liquid chambers 10 occurs, and the discharge variation increases. When narrowing the width of the partition wall, it is possible to reduce the height of the liquid chamber.

図示は省略するが、圧電素子4への配線を説明する。個別液室10の上部に配列した圧電素子4に駆動信号を入力するために、圧電素子4を構成する上部電極から個別配線を引き出し、下部電極から共通配線を引き出す。上部電極からは、個別配線を介して個別配線パッドまで引き出され、駆動IC5と接続される。さらに、駆動IC5から配線を介して長手方向の一端側に設けられた接続パッドまで引き出される。下部電極は、共通配線を介して接続パッドまで引き出される。接続パッドは、フレキシブルプリント基板(以下、FPCと略す)によりヘッド外部回路に接続される。ヘッド外部回路からFPCを介して駆動IC5に駆動制御信号が送られる。   Although illustration is omitted, wiring to the piezoelectric element 4 will be described. In order to input a drive signal to the piezoelectric elements 4 arranged above the individual liquid chambers 10, individual wiring is drawn from the upper electrode constituting the piezoelectric element 4, and common wiring is drawn from the lower electrode. From the upper electrode, it is pulled out to the individual wiring pad via the individual wiring and connected to the drive IC 5. Furthermore, it is pulled out from the driving IC 5 to the connection pad provided on one end side in the longitudinal direction via the wiring. The lower electrode is drawn to the connection pad through the common wiring. The connection pads are connected to the head external circuit by a flexible printed circuit board (hereinafter abbreviated as FPC). A drive control signal is sent from the head external circuit to the drive IC 5 via the FPC.

上記配線は同一材料・同一工程で形成することが好ましい。配線材料としては、抵抗値の低い金属・合金・導電性材料を用いることができる。また、上部電極、下部電極としてはコンタクト抵抗の低い材料を用いることが必要である。例えば、Al,Au,Ag,Pd,Ir,W,Ti,Ta,Cu,Crなどが例示でき、コンタクト抵抗を低減するために、これらの材料の積層構造としても良い。コンタクト抵抗を下げる材料としては、任意の導電性化合物を用いても良い。例えば、Ta,TiO,TiN,ZnO,In,SnO等の酸化物、窒化物およびその複合化合物が挙げられる。 The wiring is preferably formed by the same material and the same process. As the wiring material, a metal / alloy / conductive material having a low resistance value can be used. Further, it is necessary to use a material having a low contact resistance for the upper electrode and the lower electrode. For example, Al, Au, Ag, Pd, Ir, W, Ti, Ta, Cu, Cr and the like can be exemplified, and a laminated structure of these materials may be used in order to reduce contact resistance. As a material for reducing the contact resistance, any conductive compound may be used. Examples thereof include oxides such as Ta 2 O 5 , TiO 2 , TiN, ZnO, In 2 O 3 and SnO, nitrides, and composite compounds thereof.

配線の膜厚は任意に設定できるが、3[μm]以下とすることが好ましい。また、成膜には真空成膜法等の膜厚均一性が高い成膜方法を採用することが好ましい。これらの配線は、後述の保持基板6との接合面にもなるため、高さ均一性を確保できる膜厚・成膜方法を取る必要がある。   The film thickness of the wiring can be arbitrarily set, but is preferably 3 [μm] or less. In addition, it is preferable to employ a film forming method with high film thickness uniformity such as a vacuum film forming method. Since these wirings also serve as a joint surface with the holding substrate 6 to be described later, it is necessary to adopt a film thickness / film forming method capable of ensuring height uniformity.

上述の個別液室基板2は20〜100[μm]厚と薄いため、個別液室基板2の剛性を確保するために保持基板6をノズル板1と対向する側に接合する。保持基板6の材料は任意の材料を用いることができるが、個別液室基板2の反りを防止するために熱膨張係数の近い材料を選定する必要がある。そのため、ガラス、シリコンやSiO、ZrO、Al等のセラミックス材料とすることが好ましい。 Since the individual liquid chamber substrate 2 is as thin as 20 to 100 [μm], the holding substrate 6 is bonded to the side facing the nozzle plate 1 in order to ensure the rigidity of the individual liquid chamber substrate 2. Although any material can be used as the material of the holding substrate 6, it is necessary to select a material having a thermal expansion coefficient close to prevent the individual liquid chamber substrate 2 from warping. Therefore, it is preferable to use ceramic materials such as glass, silicon, SiO 2 , ZrO 2 , and Al 2 O 3 .

また、保持基板6は個別液室配列方向に連通した開口部12を有しており、共通液室14の一部を形成する。また、圧電素子4を駆動して振動板3が変位できる空間を確保するため、保持基板6の圧電素子4に対向する領域に保持基板凹部13を形成する。なお、図示しないが、保持基板凹部13は個別液室10ごとに区画し、個別液室隔壁上で接合されることが好ましい。これにより、板厚の薄い個別液室基板2の剛性を高めることができ、圧電素子4を駆動した際の隣接個別液室間の相互干渉を低減することが可能となる。そのため、保持基板6は樹脂などの低剛性材料ではなく、シリコンなどの高剛性材料が好ましい。また、保持基板凹部13は個別液室10ごとに区画されるため、高密度化のためには高度な加工精度が要求され、300dpiヘッドにおいては保持基板6の隔壁幅を5〜20[μm]とすることが望ましい。   The holding substrate 6 has an opening 12 communicating with the individual liquid chamber arrangement direction, and forms a part of the common liquid chamber 14. Further, in order to secure a space in which the diaphragm 3 can be displaced by driving the piezoelectric element 4, the holding substrate recess 13 is formed in a region of the holding substrate 6 that faces the piezoelectric element 4. Although not shown, it is preferable that the holding substrate recess 13 is divided for each individual liquid chamber 10 and bonded on the individual liquid chamber partition walls. As a result, the rigidity of the individual liquid chamber substrate 2 having a small plate thickness can be increased, and mutual interference between adjacent individual liquid chambers when the piezoelectric element 4 is driven can be reduced. For this reason, the holding substrate 6 is preferably not a low-rigidity material such as resin but a high-rigidity material such as silicon. Further, since the holding substrate recess 13 is partitioned for each individual liquid chamber 10, high processing accuracy is required for high density, and in the 300 dpi head, the partition wall width of the holding substrate 6 is 5 to 20 [μm]. Is desirable.

フレーム部材7は、各個別液室10に供給するインクを収容する個別液室配列方向に長尺な共通液室14と、共通液室14の上面を形成する可撓性部材からなるダンパ層8と、ダンパ層8を介して共通液室14と対向する空気貯留室15とが形成されたものである。また、フレーム部材7は空気貯留室15と外部16とを連通可能とする弁20を備えている。   The frame member 7 includes a common liquid chamber 14 that is long in the arrangement direction of the individual liquid chambers that store ink to be supplied to the individual liquid chambers 10, and a damper layer 8 that includes a flexible member that forms the upper surface of the common liquid chamber 14. And an air storage chamber 15 facing the common liquid chamber 14 via the damper layer 8. The frame member 7 includes a valve 20 that allows the air storage chamber 15 and the outside 16 to communicate with each other.

フレーム部材7は、必要な剛性や加工性から任意のものを用いることができるが、コスト面から樹脂を成形することが好ましく、エポキシ、ポリフェニルサルファイドなどの材料を用いることが好ましい。開口を有するフレーム部材7自体を射出成形で成形した後、ダンパ層8を形成する。ダンパ層8としては、例えば、シリコーンエラストマーを射出成形によって成形したものが挙げられる。コンプライアンスを高くするため、ダンパ層8はできるだけ薄く形成し、且つ、ヤング率の低い材料を用いることが好ましい。ダンパ層8の厚さは50〜500[μm]、ヤング率としては10[MPa]以下が好ましい。   As the frame member 7, an arbitrary one can be used in view of necessary rigidity and workability, but it is preferable to mold a resin from the viewpoint of cost, and it is preferable to use a material such as epoxy or polyphenyl sulfide. After the frame member 7 itself having an opening is molded by injection molding, the damper layer 8 is formed. Examples of the damper layer 8 include a silicone elastomer molded by injection molding. In order to increase the compliance, it is preferable to form the damper layer 8 as thin as possible and to use a material having a low Young's modulus. The thickness of the damper layer 8 is preferably 50 to 500 [μm], and the Young's modulus is preferably 10 [MPa] or less.

空気貯留室15と外部16とを連通可能とする弁21について、図面に基づき説明する。図2は、空気貯留室15と外部16とを連通可能とする弁の一例の説明図である。図2は、弁21として、2枚の板状部21a、21bを棒状部21cで繋いだ形状の一つの弁21を、フレーム部材7の開口17に設けた構成である。弁21の材料としては、密度が低いことが好ましく、樹脂が適している。この弁21の閉塞部としての板状部21aの幅は開口17の幅よりも広く、棒状部21cの長さは開口17の高さより長い。   A valve 21 that enables communication between the air storage chamber 15 and the outside 16 will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is an explanatory diagram of an example of a valve that allows the air storage chamber 15 and the outside 16 to communicate with each other. FIG. 2 shows a configuration in which one valve 21 having a shape in which two plate-like portions 21 a and 21 b are connected by a rod-like portion 21 c is provided in the opening 17 of the frame member 7 as the valve 21. The material of the valve 21 is preferably a low density, and a resin is suitable. The width of the plate-like portion 21 a as the closing portion of the valve 21 is wider than the width of the opening 17, and the length of the rod-like portion 21 c is longer than the height of the opening 17.

空気貯留室15の圧力が外部16の圧力とほぼ同じ状態では、図2(a)に示すように、弁21の自重で板状部21aが開口17を塞ぐため弁21が閉じた状態となっている。インクジェット記録ヘッドの非駆動時(圧電素子4が駆動されず、個別液室10内に圧力が発生されていないとき)は、空気貯留室15の圧力は変化しないため、弁21が閉じた状態が維持され、空気貯留室15は密閉状態となる。よって、共通液室14からダンパ層8を介して空気貯留室15に水蒸気が拡散しても、外部16までは拡散しないので、共通液室14内のインクの粘度増加を抑制できる。   When the pressure of the air storage chamber 15 is substantially the same as the pressure of the external 16, the valve 21 is closed because the plate-like portion 21 a closes the opening 17 by its own weight as shown in FIG. ing. When the ink jet recording head is not driven (when the piezoelectric element 4 is not driven and no pressure is generated in the individual liquid chamber 10), the pressure in the air storage chamber 15 does not change, so the valve 21 is closed. The air storage chamber 15 is kept in a sealed state. Therefore, even if water vapor diffuses from the common liquid chamber 14 to the air storage chamber 15 via the damper layer 8, it does not diffuse to the outside 16, so that an increase in the viscosity of the ink in the common liquid chamber 14 can be suppressed.

一方、インクジェット記録ヘッドの駆動(圧電素子4が駆動されて個別液室10内に圧力が発生されているとき)に伴いダンパ層8が変形して、空気貯留室15に圧力変動が生じる。この圧力変動により空気貯留室15の圧力が外部16の圧力より高くなると、図2(b)に示すように、板状部21bが押上げられて板状部21aが開口17から浮き上がり弁21が開いた状態となると共に、空気が空気貯留室15内から外部16へ流れる(図中矢印A)。これにより、空気貯留室15の圧力は外部16と同圧になり、その後、弁21は自重で閉じた状態に戻る。つまり、インクジェット記録ヘッドの駆動に伴い弁21が開き、外部16と空気貯留室15とが連通する。これにより、ダンパ層8が変形し難くなることが防止され、良好なダンパ効果を維持できる。   On the other hand, as the ink jet recording head is driven (when the piezoelectric element 4 is driven and pressure is generated in the individual liquid chamber 10), the damper layer 8 is deformed and pressure fluctuation occurs in the air storage chamber 15. When the pressure in the air storage chamber 15 becomes higher than the pressure in the external 16 due to this pressure fluctuation, the plate-like portion 21b is pushed up as shown in FIG. While being opened, air flows from the inside of the air storage chamber 15 to the outside 16 (arrow A in the figure). Thereby, the pressure of the air storage chamber 15 becomes the same pressure as the outside 16, and then the valve 21 returns to the closed state by its own weight. That is, as the ink jet recording head is driven, the valve 21 opens, and the outside 16 and the air storage chamber 15 communicate with each other. Thereby, it is prevented that the damper layer 8 becomes difficult to deform | transform, and a favorable damper effect can be maintained.

さらに、空気貯留室15と外部16とを連通可能とする弁を設けることで、空気貯留室15を密閉した構成で生じる、使用環境による外部16の圧力(大気圧)変化に起因するインクジェット記録ヘッドの不具合の発生を防止することができる。具体的には、使用環境が高地の場合は外部16の圧力(大気圧)は低くなるが、空気貯留室15を密閉していると空気貯留室15の圧力は変化しないため、空気貯留室15の圧力が外部16の圧力より高くなる。このため、空気貯留室15の圧力によりダンパ層8が共通液室14側に変形して、共通液室14と連通するノズル9からインクが漏れてしまう虞がある。一方、使用環境が低地の場合は、外部16の圧力(大気圧)は高くなるが、空気貯留室15を密閉していると空気貯留室15の圧力は変化しないため、外部16の圧力が空気貯留室15の圧力と比べて高くなる。このため、ダンパ層8が空気貯留室15側に変形して、空気貯留室15が収縮した状態となる。空気貯留室15が収縮した状態が維持されると、ノズル9からヘッド内部に空気を巻き込んでしまい、個別液室10内に空気が入り込み、インク吐出性能に影響を及ぼす虞がある。   Furthermore, by providing a valve that allows the air storage chamber 15 and the outside 16 to communicate with each other, an ink jet recording head caused by a change in the pressure (atmospheric pressure) of the outside 16 due to the use environment that occurs in a configuration in which the air storage chamber 15 is sealed. Can be prevented from occurring. Specifically, when the use environment is highland, the pressure (atmospheric pressure) of the outside 16 is low, but when the air storage chamber 15 is sealed, the pressure of the air storage chamber 15 does not change. Becomes higher than the pressure of the external 16. For this reason, the damper layer 8 may be deformed toward the common liquid chamber 14 due to the pressure of the air storage chamber 15, and ink may leak from the nozzle 9 communicating with the common liquid chamber 14. On the other hand, when the usage environment is low, the pressure (atmospheric pressure) of the external 16 is high, but if the air storage chamber 15 is sealed, the pressure of the air storage chamber 15 does not change. It becomes higher than the pressure in the storage chamber 15. For this reason, the damper layer 8 is deformed toward the air storage chamber 15 and the air storage chamber 15 is contracted. If the air storage chamber 15 is kept in a contracted state, air is trapped inside the head from the nozzle 9 and air may enter the individual liquid chamber 10 to affect the ink discharge performance.

本実施形態のインクジェット記録ヘッドでは、使用環境が高地で外部16の圧力が低いと、空気貯留室15内の圧力が、外部16の圧力と比べて高くなり、弁21を押し上げるように板状部21bに作用する。具体的には、外部16と空気貯留室15内との圧力差と、弁21の自重との関係で、弁21を押し上げる力が弁21を押し下げる力よりも大きくなると、図2(b)に示すように、弁21が開いた状態になり、空気が空気貯留室15内から外部16へ流れる(図中矢印A)。これにより、空気貯留室15内の圧力は外部16の圧力(大気圧)と同圧となり、ノズル9からインクが漏れてしまうことを防止できる。   In the ink jet recording head of this embodiment, when the usage environment is high and the pressure of the external 16 is low, the pressure in the air storage chamber 15 becomes higher than the pressure of the external 16 and the plate-like portion is pushed up. Acts on 21b. Specifically, when the force that pushes up the valve 21 is greater than the force that pushes down the valve 21 due to the relationship between the pressure difference between the outside 16 and the inside of the air storage chamber 15 and the dead weight of the valve 21, FIG. As shown, the valve 21 is opened, and air flows from the air reservoir 15 to the outside 16 (arrow A in the figure). Thereby, the pressure in the air storage chamber 15 becomes the same pressure as the pressure of the outside 16 (atmospheric pressure), and it is possible to prevent ink from leaking from the nozzle 9.

一方、使用環境が低地で外部16の圧力が高いと、ノズル9からインクジェット記録ヘッド内に空気を引き込む力が働き、ダンパ層8には空気貯留室15を収縮させる力が働く。その力により弁21が浮き上がって開いた状態となり、外部16から空気貯留室15内に空気が導入される(図中矢印B)。これにより、空気貯留室15内の圧力は外部16の圧力と同圧となり、空気貯留室15が収縮した状態が解消されるため、ノズル9から空気を巻き込んでしまうことを防止できる。   On the other hand, when the usage environment is low and the pressure of the outside 16 is high, a force that draws air from the nozzle 9 into the ink jet recording head acts, and a force that contracts the air storage chamber 15 acts on the damper layer 8. The valve 21 is lifted and opened by the force, and air is introduced from the outside 16 into the air storage chamber 15 (arrow B in the figure). Thereby, the pressure in the air storage chamber 15 becomes the same as the pressure of the external 16, and the contracted state of the air storage chamber 15 is eliminated, so that it is possible to prevent air from being entrained from the nozzle 9.

図3は、空気貯留室15と外部16とを連通可能とする弁の他の例の説明図である。図3は、弁として、外部16から空気貯留室15への吸気をおこなう吸気弁22と、空気貯留室15からから外部16への排気を行う排気弁23との2つの弁を、フレーム部材7の開口18,19にそれぞれ設けた構成である。吸気弁22と排気弁23は、それぞれ板状部22a、23aと板状部22a,23aを付勢するための弾性部材であるバネ22b、23bとを有している。吸気弁22の開口18は、その上部および下部に幅方向内側に延伸する延伸部24a,24bを有しており、開口18の上部および下部は延伸部24a、24bにより板状部22aの幅よりも狭くなっている。吸気弁22のバネ22bは開口18の下部の延伸部24bに固定されており、板状部22aを開口18の上部の延伸部24aに向かって付勢する。また、排気弁23の開口19は、その上部および下部が幅方向内側に延伸する延伸部25a,25bを有しており、開口19の上部および下部は延伸部25a,25bにより板状部23aの幅よりも狭くなっている。排気弁23のバネ23bは開口19の上部の延伸部25aに固定されており、板状部23aを開口19の下部の延伸部25bに向かって付勢する。   FIG. 3 is an explanatory diagram of another example of a valve that enables communication between the air storage chamber 15 and the outside 16. FIG. 3 shows two valves, an intake valve 22 that performs intake from the external 16 to the air storage chamber 15 and an exhaust valve 23 that performs exhaust from the air storage chamber 15 to the external 16. The openings 18 and 19 are provided respectively. The intake valve 22 and the exhaust valve 23 have plate-like portions 22a and 23a and springs 22b and 23b that are elastic members for urging the plate-like portions 22a and 23a, respectively. The opening 18 of the intake valve 22 has extending portions 24a and 24b extending inward in the width direction at the upper and lower portions thereof, and the upper and lower portions of the opening 18 are extended from the width of the plate-like portion 22a by the extending portions 24a and 24b. Is also narrower. The spring 22 b of the intake valve 22 is fixed to the extending portion 24 b below the opening 18 and biases the plate-like portion 22 a toward the extending portion 24 a above the opening 18. Further, the opening 19 of the exhaust valve 23 has extending portions 25a and 25b whose upper and lower portions extend inward in the width direction, and the upper and lower portions of the opening 19 are formed on the plate-like portion 23a by the extending portions 25a and 25b. It is narrower than the width. The spring 23 b of the exhaust valve 23 is fixed to the extending part 25 a at the upper part of the opening 19 and urges the plate-like part 23 a toward the extending part 25 b at the lower part of the opening 19.

空気貯留室15の圧力が外部16の圧力とほぼ同じ場合は、図3(a)に示すように、吸気弁22の板状部22aはバネ22bにより付勢され上部の延伸部24aに突き当たって開口18上部を塞いでおり、吸気弁22は閉じた状態となる。また、排気弁23の板状部23aはバネ23bにより付勢され下部の延伸部25bに突き当たって開口19下部を塞いでおり排気弁23は閉じた状態となる。インクジェット記録ヘッドの非駆動時は、空気貯留室15の圧力は変化しないため、吸気弁22、排気弁23とも閉じた状態となり、空気貯留室15は密閉状態となる。このため、共通液室14からダンパ層8を介して空気貯留室15に水蒸気が拡散しても、外部16までは拡散しないので、共通液室14内のインクの粘度増加を抑制できる。   When the pressure in the air storage chamber 15 is substantially the same as the pressure in the outside 16, as shown in FIG. 3A, the plate-like portion 22a of the intake valve 22 is urged by a spring 22b and abuts on the upper extension portion 24a. The upper part of the opening 18 is closed, and the intake valve 22 is closed. Further, the plate-like portion 23a of the exhaust valve 23 is urged by a spring 23b and abuts against the lower extending portion 25b to close the lower portion of the opening 19 so that the exhaust valve 23 is closed. When the ink jet recording head is not driven, the pressure in the air storage chamber 15 does not change, so both the intake valve 22 and the exhaust valve 23 are closed, and the air storage chamber 15 is in a sealed state. For this reason, even if water vapor diffuses from the common liquid chamber 14 to the air storage chamber 15 via the damper layer 8, it does not diffuse to the outside 16, thereby suppressing an increase in the viscosity of the ink in the common liquid chamber 14.

インクジェット記録ヘッドの駆動に伴い、ダンパ層8が変形して空気貯留室15の圧力が外部16の圧力より高くなると、図3(b)に示すように、排気弁23の板状部23aは空気貯留室15の圧力により押されて下部の延伸部25bより浮き上がって開いた状態となる。一方、吸気弁22の板状部22aも空気貯留室15の圧力により押されるが、上部の延伸部24aに突き当たって開口18上部を塞いでおり、吸気弁22は閉じたままの状態となる。排気弁23が開いた状態になると、開口19を介して空気が空気貯留室15内から外部16へ流れ(図中矢印A)、空気貯留室15内の圧力は外部16の圧力と同圧になる。つまり、インクジェット記録ヘッドの駆動に伴い排気弁23が開き、外部16と空気貯留室15とが連通するため、インクジェット記録ヘッドの駆動に伴いダンパ層8が変形し難くなることが防止され、良好なダンパ効果を維持できる。   When the damper layer 8 is deformed and the pressure of the air storage chamber 15 becomes higher than the pressure of the outside 16 as the ink jet recording head is driven, the plate-like portion 23a of the exhaust valve 23 is air-filled as shown in FIG. It is pushed by the pressure of the storage chamber 15 and is lifted and opened from the lower extending portion 25b. On the other hand, the plate-like portion 22a of the intake valve 22 is also pushed by the pressure of the air storage chamber 15, but hits the upper extending portion 24a and closes the upper portion of the opening 18, and the intake valve 22 remains closed. When the exhaust valve 23 is in an open state, air flows from the inside of the air storage chamber 15 to the outside 16 through the opening 19 (arrow A in the figure), and the pressure in the air storage chamber 15 becomes the same as the pressure of the outside 16. Become. That is, the exhaust valve 23 is opened as the ink jet recording head is driven, and the exterior 16 and the air storage chamber 15 communicate with each other. This prevents the damper layer 8 from becoming difficult to deform as the ink jet recording head is driven. The damper effect can be maintained.

また、使用環境による外部16の圧力(大気圧)変化に対するインクジェット記録ヘッドの不具合の発生を防止することができる。
使用環境が高地で外部16の圧力が空気貯留室15内の圧力よりも低い場合、図3(b)に示すように排気弁23が外部16側へ持ち上げられる。つまり、排気弁23の自重と、バネ23bによる排気弁23への付勢力と、外部16の圧力と空気貯留室15内との圧力差との関係で、排気弁23を押し上げる力が排気弁23を押し下げる力よりも大きくなると、排気弁23が開いた状態になる。排気弁23が開いた状態になると、開口19を介して空気が空気貯留室15から外部16へ流れ(図中矢印A)、空気貯留室15内の圧力は外部16の圧力と同圧となる。これにより、高地において、空気貯留室15の膨張によりダンパ層8が共通液室14側に変形し、共通液室14と連通するノズル9からインクが漏れてしまうことを防止できる。
In addition, it is possible to prevent the occurrence of a malfunction of the ink jet recording head with respect to a change in pressure (atmospheric pressure) of the external 16 due to the use environment.
When the usage environment is high and the pressure of the external 16 is lower than the pressure in the air storage chamber 15, the exhaust valve 23 is lifted to the external 16 side as shown in FIG. That is, the force that pushes up the exhaust valve 23 due to the weight of the exhaust valve 23, the urging force of the spring 23 b to the exhaust valve 23, and the pressure difference between the external 16 and the air storage chamber 15 is the exhaust valve 23. When the force is greater than the force that pushes down, the exhaust valve 23 opens. When the exhaust valve 23 is in an open state, air flows from the air storage chamber 15 to the outside 16 through the opening 19 (arrow A in the figure), and the pressure in the air storage chamber 15 becomes the same as the pressure of the outside 16. . As a result, it is possible to prevent the damper layer 8 from being deformed toward the common liquid chamber 14 due to the expansion of the air storage chamber 15 and the ink leaking from the nozzle 9 communicating with the common liquid chamber 14 at high altitude.

一方、使用環境が低地で外部16の圧力が高くなった場合、図3(c)に示すように、吸気弁22の板状部22aは外部16の圧力により押されて上部の延伸部24aより離れて開いた状態となる。一方、排気弁23の板状部23aも外部16の圧力により押されるが、下部の延伸部25bに突き当たって開口19下部を塞いでおり排気弁23は閉じたままの状態となる。吸気弁22が開いた状態になると、開口18を介して空気が外部16から空気貯留室15内へ流れ(図中矢印B)、空気貯留室15内の圧力は外部16の圧力と同圧になる。これにより、低地において、空気貯留室15が収縮した状態が解消されるため、ノズル9から空気を巻き込むことが防止できる。   On the other hand, when the usage environment is low and the pressure of the external 16 becomes high, as shown in FIG. 3C, the plate-like portion 22a of the intake valve 22 is pushed by the pressure of the external 16 and is more than the extension portion 24a on the upper side. Opened apart. On the other hand, the plate-like portion 23a of the exhaust valve 23 is also pressed by the pressure of the outside 16, but hits the lower extending portion 25b and closes the lower portion of the opening 19 so that the exhaust valve 23 remains closed. When the intake valve 22 is in an open state, air flows from the outside 16 into the air storage chamber 15 through the opening 18 (arrow B in the figure), and the pressure in the air storage chamber 15 becomes the same as the pressure of the outside 16. Become. Thereby, since the state which the air storage chamber 15 contracted in the lowland is eliminated, it is possible to prevent air from being entrained from the nozzle 9.

図3の構成では、バネ22b、23bなどの弾性部材を用いて吸気弁22と排気弁23との二つの弁がそれぞれ開閉する構成としている。これは、図2に示す、弁21の自重で開閉する構成に比べて、より広範囲な圧力変動に対応可能というメリットがある。   In the configuration of FIG. 3, the two valves of the intake valve 22 and the exhaust valve 23 are opened and closed using elastic members such as springs 22b and 23b, respectively. This is advantageous in that it can cope with a wider range of pressure fluctuations as compared with the configuration shown in FIG.

以下、本実施形態の具体的なインクジェット記録ヘッドの製造工程を実施例に基づき詳細に説明する。
<実施例1>
個別液室基板2を直径6インチのシリコンウェハを用いて作成する。厚さ600[μm]のシリコンウェハ上に、SiO 0.6[μm]、Si 1.5[μm]、SiO 0.4[μm]を積層することで3層構成の振動板3を形成した。この振動板3上に、下部電極(不図示)としてTi 20[nm]、Pt 200[nm]をスパッタリング法で成膜した。下部電極上に、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を有機金属溶液に用いたゾルゲル法で厚さ2[μm]を成膜した後、700℃で焼成し、PZTの圧電体膜(不図示)を形成した。その後、圧電体膜上にPt 200[nm]をスパッタリング法で成膜して上部電極(不図示)とした。
Hereinafter, a specific manufacturing process of the ink jet recording head of the present embodiment will be described in detail based on examples.
<Example 1>
The individual liquid chamber substrate 2 is formed using a silicon wafer having a diameter of 6 inches. A diaphragm 3 having a three-layer structure is formed by stacking SiO 2 0.6 [μm], Si 1.5 [μm], and SiO 2 0.4 [μm] on a silicon wafer having a thickness of 600 [μm]. Formed. On the diaphragm 3, Ti 20 [nm] and Pt 200 [nm] were formed as a lower electrode (not shown) by sputtering. A 2 [μm] thick film was formed on the lower electrode by a sol-gel method using lead zirconate titanate (PZT) as an organometallic solution, and then fired at 700 ° C. to form a PZT piezoelectric film (not shown) Formed. Thereafter, Pt 200 [nm] was formed on the piezoelectric film by a sputtering method to form an upper electrode (not shown).

上部電極の形成後に、上部電極、圧電体膜、下部電極をドライエッチング法でパターニングすることで、個別液室10に対応した圧電素子4と測温抵抗体(不図示)を形成した。圧電素子4の配列ピッチは85[μm]とし、圧電体の幅は40[μm]とした。圧電素子4の長手方向の長さは1000[μm]とし、1列あたりの圧電素子4の配列数は300個の4列配置とした。また、振動板3の可動部は個別液室10の隔壁上の部分にかからないようにした。これより、個別液室10に対応した振動板3の変形を阻害することがない。測温抵抗体は、個別液室基板2上の接続パッド(不図示)に近い位置に形成した。接続パッドに近い位置に形成することで、FPC(付図素)を介してインクジェット記録ヘッドに供給されるエネルギーによる温度状態を示すことが可能になり、精度良く圧電素子4の駆動制御が可能となる。   After the formation of the upper electrode, the upper electrode, the piezoelectric film, and the lower electrode were patterned by a dry etching method to form the piezoelectric element 4 and the resistance temperature detector (not shown) corresponding to the individual liquid chamber 10. The arrangement pitch of the piezoelectric elements 4 was 85 [μm], and the width of the piezoelectric body was 40 [μm]. The length of the piezoelectric elements 4 in the longitudinal direction was 1000 [μm], and the number of the piezoelectric elements 4 arranged in one row was set to four rows of 300. Further, the movable part of the diaphragm 3 was not covered with the part on the partition wall of the individual liquid chamber 10. Thus, the deformation of the diaphragm 3 corresponding to the individual liquid chamber 10 is not hindered. The resistance temperature detector was formed at a position close to a connection pad (not shown) on the individual liquid chamber substrate 2. By forming it at a position close to the connection pad, it becomes possible to indicate the temperature state by the energy supplied to the ink jet recording head via the FPC (appendix), and the drive control of the piezoelectric element 4 can be performed with high accuracy. .

次に、プラズマCVD法により層間絶縁膜(不図示)を成膜し、上部電極上および下部電極上の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成後、Ti 50[nm]とAl 2[μm]を順次積層しドライエッチングすることで、配線層を形成した。   Next, an interlayer insulating film (not shown) is formed by a plasma CVD method, contact holes are formed in the interlayer insulating film on the upper electrode and the lower electrode, and Ti 50 [nm] and Al 2 [μm] are sequentially formed. A wiring layer was formed by stacking and dry etching.

その後、振動板3の個別液室10へのインク供給口11に対応した位置をドライエッチングで除去し、開口部を形成して、アクチュエータとインク流路が形成された個別液室基板2が完成する。   Thereafter, the position corresponding to the ink supply port 11 to the individual liquid chamber 10 of the vibration plate 3 is removed by dry etching, the opening is formed, and the individual liquid chamber substrate 2 in which the actuator and the ink flow path are formed is completed. To do.

次に、保持基板6を直径6インチのシリコンウェハを用いて作成する。まず、シリコンウェハを厚さ400[μm]に研磨し、個別液室基板2側に酸化膜などを形成する。その後、その酸化膜を保持基板凹部13および開口部12が開口するようにフォトリソグラフィによりパターニングする。さらにその上にレジストを形成し、開口部12だけが開口するようにレジストをフォトリソグラフィによりパターニングする。そして、ICPエッチングで、個別液室基板2側から開口部12を貫通形成する。その後、個別液室基板2側のレジストのみを除去し、はじめにパターニングした酸化膜パターンをマスクとして、ICPエッチングでハーフエッチングする。最後に酸化膜を除去すると、個別液室基板2側の保持基板凹部13と貫通する開口部12とを形成することができる。   Next, the holding substrate 6 is formed using a silicon wafer having a diameter of 6 inches. First, the silicon wafer is polished to a thickness of 400 [μm], and an oxide film or the like is formed on the individual liquid chamber substrate 2 side. Thereafter, the oxide film is patterned by photolithography so that the holding substrate recess 13 and the opening 12 are opened. Further, a resist is formed thereon, and the resist is patterned by photolithography so that only the opening 12 is opened. Then, the opening 12 is formed through the ICP etching from the individual liquid chamber substrate 2 side. Thereafter, only the resist on the individual liquid chamber substrate 2 side is removed, and half etching is performed by ICP etching using the first patterned oxide film pattern as a mask. Finally, when the oxide film is removed, the holding substrate recess 13 on the individual liquid chamber substrate 2 side and the opening 12 penetrating therethrough can be formed.

このようにして作成した保持基板6の接合面にエポキシ系接着剤をフレキソ印刷機で膜厚2[μm]で塗布し接合、接着剤を硬化することで保持基板6を、上記のように作製した個別液室基板2に接合した。その後、保持基板6と接合された個別液室基板2上に駆動IC5を物理的および電気的に接合して実装した。   The holding substrate 6 is manufactured as described above by applying an epoxy adhesive to the bonding surface of the holding substrate 6 thus created with a flexographic printing machine with a film thickness of 2 [μm], bonding, and curing the adhesive. The individual liquid chamber substrate 2 was joined. Thereafter, the drive IC 5 was physically and electrically bonded and mounted on the individual liquid chamber substrate 2 bonded to the holding substrate 6.

その後、600[μm]の個別液室基板2を80[μm]まで研磨した後に、個別液室10、流体抵抗部(不図示)をICPドライエッチング法で形成した。個別液室10の幅は60[μm]とし、流体抵抗部の幅は30[μm]、長さは300[μm]とした。流体抵抗部、個別液室10のエッチングは振動板3に到達するまで行い同一の高さとした。また、インク供給口11に対応する部分の振動板3は事前にエッチングをしており貫通口を形成することができる。   Then, after the 600 [μm] individual liquid chamber substrate 2 was polished to 80 [μm], the individual liquid chamber 10 and the fluid resistance portion (not shown) were formed by ICP dry etching. The width of the individual liquid chamber 10 was 60 [μm], the width of the fluid resistance portion was 30 [μm], and the length was 300 [μm]. Etching of the fluid resistance portion and the individual liquid chamber 10 was performed until the diaphragm 3 was reached, and was set to the same height. The portion of the diaphragm 3 corresponding to the ink supply port 11 is etched in advance, so that a through-hole can be formed.

上記ウェハをダイシングによりチップに切り出した後に、保持基板6と同様の手法でノズル板1と個別液室基板2とを接合した。ノズル板1は、厚さ30[μm]のSUS材にプレス加工で直径20[μm]のノズル9を85[μm]ピッチで形成したものを用いた。   After the wafer was cut into chips by dicing, the nozzle plate 1 and the individual liquid chamber substrate 2 were joined by the same method as the holding substrate 6. As the nozzle plate 1, a SUS material having a thickness of 30 [μm] formed by pressing the nozzles 9 having a diameter of 20 [μm] at a pitch of 85 [μm] was used.

次に、フレーム部材7を、ポリフェニルサルファイドを用いて形成した。フレーム部材7は、共通液室14と空気貯留室15とを形成する空間と、図2に示す開口17とを有するようポリフェニルサルファイドを射出成形で成形する。その後、射出成形によってシリコーンエラストマーからなるダンパ層8をフレーム部材7内部の共通液室14と空気貯留室15との間に形成する。空気貯留室15と外部16とを連通可能とする弁20として、図2にしめす弁21を弾性体を射出成形などで形成し、フレーム部材7に形成された開口17部へ押し込んでセットする。このフレーム部材7を保持基板6上に接合する。   Next, the frame member 7 was formed using polyphenyl sulfide. The frame member 7 is formed by injection molding polyphenyl sulfide so as to have a space for forming the common liquid chamber 14 and the air storage chamber 15 and an opening 17 shown in FIG. Thereafter, the damper layer 8 made of silicone elastomer is formed between the common liquid chamber 14 and the air storage chamber 15 inside the frame member 7 by injection molding. As the valve 20 that enables the air storage chamber 15 and the outside 16 to communicate with each other, a valve 21 shown in FIG. 2 is formed by forming an elastic body by injection molding or the like and pushed into an opening 17 formed in the frame member 7. The frame member 7 is bonded onto the holding substrate 6.

さらに、フレーム部材7の共通液室14をインクタンク(不図示)と接続する。また、個別配線パッド部にACF接合やワイヤーボンディングにてヘッド外部回路へ接続されるFPCを接合する。このような製造工程により、共通液室内に伝播した圧力変動の良好なダンパ効果を得ると共に、共通液室からの水分の揮発を抑制して長期に渡って良好な吐出性能を得るインクジェット記録ヘッドが得られた。   Further, the common liquid chamber 14 of the frame member 7 is connected to an ink tank (not shown). Further, an FPC connected to the head external circuit is bonded to the individual wiring pad portion by ACF bonding or wire bonding. By such a manufacturing process, an ink jet recording head that obtains a good damper effect of pressure fluctuations propagated into the common liquid chamber and suppresses the volatilization of moisture from the common liquid chamber and obtains a good discharge performance over a long period of time. Obtained.

<実施例2>
実施例2は、実施例1と空気貯留室15と外部16とを連通可能とする弁20の構成が異なるものであり、それ以外は実施例1と同じである。実施例1において、フレーム部材7を形成する際、共通液室14と空気貯留室15とを形成する空間と、図3に示す形状の開口18、19とを有するように射出成形する。その後、射出成形によってシリコーンエラストマーからなるダンパ層8をフレーム部材7内部の共通液室14と空気貯留室15との間に形成する図3に示す、板状部とバネからなる吸気弁22、排気弁23を形成し、それぞれを開口18、19へセットする。このような製造工程により、共通液室内に伝播した圧力変動の良好なダンパ効果を得ると共に、共通液室からの水分の揮発を抑制して長期に渡って良好な吐出性能を得るインクジェット記録ヘッドが得られた。
<Example 2>
The second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the valve 20 that allows the air storage chamber 15 and the outside 16 to communicate with each other, and is otherwise the same as the first embodiment. In Example 1, when the frame member 7 is formed, injection molding is performed so as to have a space for forming the common liquid chamber 14 and the air storage chamber 15 and the openings 18 and 19 having the shape shown in FIG. Thereafter, a damper layer 8 made of silicone elastomer is formed between the common liquid chamber 14 and the air storage chamber 15 inside the frame member 7 by injection molding, and an intake valve 22 made of a plate-like portion and a spring shown in FIG. Valves 23 are formed and set in openings 18 and 19 respectively. By such a manufacturing process, an ink jet recording head that obtains a good damper effect of pressure fluctuations propagated into the common liquid chamber and suppresses the volatilization of moisture from the common liquid chamber and obtains a good discharge performance over a long period of time. Obtained.

次に、実施形態に係る本発明の液滴吐出ヘッドを備える画像形成装置の一例としてのインクジェット記録装置の構成例について説明する。
図4は、本実施形態の一例のインクジェット記録装置201の全体構成を示す側面図である。図5は、図4のインクジェット記録装置201の要部構成を示す平面図である。
このインクジェット記録装置201はシリアル型のインクジェット記録装置であり、左右の側板221A、221Bに横架したガイド部材である主ガイドロッド231、従ガイドロッド232でキャリッジ233を主走査方向に摺動自在に保持する。そして、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図5中の矢示方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査する。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に、本発明に係る液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド234を装着している。
Next, a configuration example of an ink jet recording apparatus as an example of an image forming apparatus including the droplet discharge head of the present invention according to the embodiment will be described.
FIG. 4 is a side view showing the overall configuration of an inkjet recording apparatus 201 as an example of the present embodiment. FIG. 5 is a plan view showing the main configuration of the inkjet recording apparatus 201 of FIG.
This ink jet recording apparatus 201 is a serial type ink jet recording apparatus, and a carriage 233 is slidable in a main scanning direction by a main guide rod 231 and a sub guide rod 232 which are guide members horizontally mounted on left and right side plates 221A and 221B. Hold. Then, the main scanning motor (not shown) moves and scans in the arrow direction (carriage main scanning direction) in FIG. 5 via the timing belt. The carriage 233 is provided with a recording head 234 including a droplet discharge head according to the present invention in order to discharge ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K). Wearing.

この記録ヘッド234は、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いる。記録ヘッド234は、それぞれ2つのノズル列を有する液滴吐出ヘッド234a、234bを1つのベース部材に取り付けて構成している。そして、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。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、各色毎の液滴吐出ヘッドを備えることもできる。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 recording head 234 arranges nozzle rows composed of a plurality of nozzles in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction, and directs the ink droplet ejection direction downward. The recording head 234 is configured by attaching droplet discharge heads 234a and 234b each having two nozzle rows to one base member. Then, one nozzle row of one head 234a has black (K) droplets, the other nozzle row has cyan (C) droplets, and one nozzle row of the other head 234b has magenta (M) droplets. Droplets are discharged, and the other nozzle row discharges yellow (Y) droplets. In this example, a four-color droplet is ejected with a two-head configuration, but a droplet ejection head for each color may be provided. 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に対向している。そして、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。この給紙部から給紙された用紙242が記録ヘッド234の下方側に送り込まれる。このために、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とが備わっている。また、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。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。   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. Paper roller) 243 and paper feed roller 243. A separation pad 244 made of a material having a large friction coefficient is provided, and the separation pad 244 is urged toward the paper feed roller 243 side. A sheet 242 fed from the sheet feeding unit is fed to the lower side of the recording head 234. For this purpose, a guide member 245 for guiding the paper 242, a counter roller 246, a conveyance guide member 247, and a pressing member 248 having a tip pressure roller 249 are provided. In addition, a transport belt 251 serving as a transport unit for electrostatically attracting the fed paper 242 and transporting the paper 242 at a position facing the recording head 234 is provided. 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).

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。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とを備えている。そして、排紙ローラ262の下方には排紙トレイ203が備わっている。   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). 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. ing. 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。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。   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. 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を配置している。そして、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 receptacle 288 is arranged. The idle discharge receiver 288 includes an opening 289 along the nozzle row direction of the recording head 234.

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はガイド部材245で案内される。そして、搬送ベルト251とカウンタローラ246との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド237で案内されて先端加圧コロ249で搬送ベルト251に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。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る。この場合、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。   In the 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 member 245. Then, the paper is sandwiched between the transport belt 251 and the counter roller 246 and transported. Further, the front end is guided by the transport guide 237 and pressed against the transport belt 251 by the front end pressure roller 249, and the transport direction is changed by approximately 90 °. The At this time, an alternating voltage is applied to the charging roller 256 so that a positive output and a negative output are alternately repeated. In this case, a positive voltage and a negative voltage are alternately charged in a band shape with a predetermined width in a charging voltage pattern in which the conveying belt 251 alternates, that is, in the sub-scanning direction that is the circumferential direction. 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、インクジェット記録装置201では、本発明に係る液滴吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えているので、信頼性の高い安定した滴吐出をおこなうことができて、高速で、印字ムラのない高画質画像を形成することができる。   As described above, since the inkjet recording apparatus 201 includes the droplet discharge head according to the present invention as a recording head, it is possible to perform highly reliable and stable droplet discharge, high speed, and high printing uniformity. A quality image can be formed.

次に、実施形態に係る本発明の液滴吐出ヘッドを備える画像形成装置の一例としてのインクジェット記録装置の他の構成例について説明する。図6は本実施形態の他の例のインクジェット記録装置401の全体構成を示す側面図である。このインクジェット記録装置401はライン型のインクジェット記録装置であり、装置本体401の内部に画像形成部402等を有し、装置本体401の下方側に多数枚の記録媒体(用紙)403を積載可能な給紙トレイ404を備えている。この給紙トレイ404から給紙される用紙403を取り込み、搬送機構405によって用紙403を搬送しながら画像形成部402によって所要の画像を記録する。その後、装置本体401の側方に装着された排紙トレイ406に用紙403を排紙する。また、装置本体401に対して着脱可能な両面ユニット407を備えている。両面印刷を行うときには、一面(表面)印刷終了後、搬送機構405によって用紙403を逆方向に搬送しながら両面ユニット407内に取り込む。そして、反転させて他面(裏面)を印刷可能面として再度、搬送機構405に送り込み、他面(裏面)印刷終了後、排紙トレイ406に用紙403を排紙する。ここで、画像形成部402は、例えばブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色の液滴を吐出する、フルライン型の4個の液滴吐出ヘッドで構成した記録ヘッド411k、411c、411m、411yを備えている。なお、記録ヘッド411k、411c、411m、411yの色を区別しないときには、以下、「記録ヘッド411」という。各記録ヘッド411は液滴を吐出するノズルを形成したノズル面を下方に向けてヘッドホルダ413に装着している。   Next, another configuration example of the ink jet recording apparatus as an example of an image forming apparatus including the droplet discharge head of the present invention according to the embodiment will be described. FIG. 6 is a side view showing the overall configuration of an inkjet recording apparatus 401 of another example of the present embodiment. The ink jet recording apparatus 401 is a line type ink jet recording apparatus, and has an image forming unit 402 and the like inside the apparatus main body 401, and a large number of recording media (sheets) 403 can be stacked on the lower side of the apparatus main body 401. A paper feed tray 404 is provided. A sheet 403 fed from the sheet feeding tray 404 is taken in, and a required image is recorded by the image forming unit 402 while the sheet 403 is conveyed by the conveying mechanism 405. Thereafter, the paper 403 is discharged onto a paper discharge tray 406 attached to the side of the apparatus main body 401. In addition, a duplex unit 407 that can be attached to and detached from the apparatus main body 401 is provided. When performing double-sided printing, after the one-side (front) printing is completed, the paper 403 is taken into the double-sided unit 407 while being conveyed in the reverse direction by the conveyance mechanism 405. Then, the paper is reversed and sent to the transport mechanism 405 again with the other side (back side) as the printable side. After the other side (back side) printing is completed, the paper 403 is discharged to the paper discharge tray 406. Here, the image forming unit 402 is, for example, four full-line type droplet discharge heads that discharge droplets of each color of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y). The recording heads 411k, 411c, 411m, and 411y are provided. When the colors of the recording heads 411k, 411c, 411m, and 411y are not distinguished, they are hereinafter referred to as “recording head 411”. Each recording head 411 is mounted on the head holder 413 with the nozzle surface on which nozzles for discharging droplets are formed facing downward.

また、各記録ヘッド411に対応して記録ヘッドの性能を維持回復するための維持回復機構412k、412c、412m、412yを備えている。なお、維持回復機構412k、412c、412m、412yの色を区別しないときには、以下、「維持回復機構412」という。パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、記録ヘッド411と維持回復機構412とを相対的に移動させて、記録ヘッド411のノズル面に維持回復機構412を構成するキャッピング部材などを対向させる。ここでは、記録ヘッド411は、用紙搬送方向上流側から、ブランク、シアン、マゼンタ、イエローの順に各色の液滴を吐出する配置としているが、配置及び色数はこれに限るものではない。   Also, a maintenance / recovery mechanism 412k, 412c, 412m, 412y for maintaining and recovering the performance of the recording head is provided corresponding to each recording head 411. When the colors of the maintenance / recovery mechanisms 412k, 412c, 412m, and 412y are not distinguished, they are hereinafter referred to as “a maintenance / recovery mechanism 412”. During the head performance maintenance operation such as purge processing and wiping processing, the recording head 411 and the maintenance / recovery mechanism 412 are relatively moved so that the capping member constituting the maintenance / recovery mechanism 412 faces the nozzle surface of the recording head 411. Let Here, the recording head 411 is arranged to eject droplets of each color in the order of blank, cyan, magenta, and yellow from the upstream side in the paper conveyance direction, but the arrangement and the number of colors are not limited to this.

さらに、ライン型記録ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で設けた1又は複数の記録ヘッドを用いることもできる。また、記録ヘッドとこの記録ヘッドにインクを供給する記録液カートリッジを一体とすることも別体とすることもできる。給紙トレイ404の用紙403は、給紙コロ(半月コロ)421と図示しない分離パッドによって1枚ずつ分離され装置本体401内に給紙される。そして、搬送ガイド部材423のガイド面423aに沿ってレジストローラ425と搬送ベルト433との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材426を介して搬送機構405の搬送ベルト433に送り込まれる。   Further, as the line-type recording head, one or a plurality of recording heads provided with a plurality of nozzle rows that discharge droplets of each color at a predetermined interval may be used. Further, the recording head and the recording liquid cartridge that supplies ink to the recording head can be integrated or separated. The sheets 403 in the sheet feed tray 404 are separated one by one by a sheet feed roller (half-moon roller) 421 and a separation pad (not shown) and fed into the apparatus main body 401. Then, the sheet is fed between the registration roller 425 and the conveyance belt 433 along the guide surface 423a of the conveyance guide member 423, and is conveyed to the conveyance belt 433 of the conveyance mechanism 405 through the guide member 426 at a predetermined timing.

また、搬送ガイド部材423には両面ユニット407から送り出される用紙403を案内するガイド面423bも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構405から戻される用紙403を両面ユニット407に案内するガイド部材427も配置している。搬送機構405は、搬送ベルト433、帯電ローラ434、プラテン部材435及び押さえコロ436を有している。そして、搬送ベルト433は、駆動ローラである搬送ローラ431と従動ローラ432との間に掛け渡した無端状の搬送ベルトである。帯電ローラ434は、搬送ベルト433を帯電させるための帯電ローラである。プラテン部材435は、画像形成部402に対向する部分で搬送ベルト433の平面性を維持する部材である。押さえコロ436は、搬送ベルト433から送り出す用紙403を搬送ローラ431側に押し付けている。その他図示しないが、搬送ベルト433に付着したインクを除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなるクリーニングローラなども有している。この搬送機構405の下流側には、画像が記録された用紙403を排紙トレイ406に送り出すための排紙ローラ438及び拍車439を備えている。   In addition, the conveyance guide member 423 is also formed with a guide surface 423 b for guiding the paper 403 sent out from the duplex unit 407. Further, a guide member 427 for guiding the sheet 403 returned from the transport mechanism 405 to the duplex unit 407 during duplex printing is also provided. The transport mechanism 405 includes a transport belt 433, a charging roller 434, a platen member 435, and a pressing roller 436. The conveyance belt 433 is an endless conveyance belt that is stretched between a conveyance roller 431 that is a driving roller and a driven roller 432. The charging roller 434 is a charging roller for charging the conveyance belt 433. The platen member 435 is a member that maintains the flatness of the transport belt 433 at a portion facing the image forming unit 402. The holding roller 436 presses the sheet 403 fed from the conveying belt 433 against the conveying roller 431 side. Although not shown in the drawings, a cleaning roller made of a porous material or the like, which is a cleaning means for removing ink attached to the conveyance belt 433, is also provided. On the downstream side of the transport mechanism 405, a paper discharge roller 438 and a spur 439 for sending the paper 403 on which an image is recorded to the paper discharge tray 406 are provided.

このように構成した画像形成装置において、搬送ベルト433は矢示方向に周回移動し、高電位の印加電圧が印加される帯電ローラ434と接触することで帯電される。そして、この高電位に帯電した搬送ベルト433上に用紙403が給送されると、用紙403は搬送ベルト433に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト433に強力に吸着した用紙403は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。そして、搬送ベルト433を周回させて用紙403を移動させ、記録ヘッド411から液滴を吐出する。これにより、用紙403上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙403は排紙ローラ438によって排紙トレイ406に排紙される。   In the image forming apparatus configured as described above, the transport belt 433 moves in the direction indicated by the arrow and is charged by coming into contact with the charging roller 434 to which a high potential applied voltage is applied. When the paper 403 is fed onto the conveyance belt 433 charged to this high potential, the paper 403 is electrostatically attracted to the conveyance belt 433. In this way, the sheet 403 that is strongly adsorbed to the transport belt 433 is calibrated for warpage and unevenness, and forms a highly flat surface. Then, the sheet 403 is moved around the conveyor belt 433, and droplets are ejected from the recording head 411. As a result, a required image is formed on the sheet 403, and the sheet 403 on which the image is recorded is discharged to the discharge tray 406 by the discharge roller 438.

このように、インクジェット記録装置401では、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えているので、信頼性の高い安定した滴吐出を行なうことができて、印字ムラのない高画質画像を形成することができる。   As described above, since the inkjet recording apparatus 401 includes the droplet ejection head according to the present embodiment as a recording head, it is possible to perform highly reliable and stable droplet ejection, and a high-quality image without print unevenness. Can be formed.

なお、上記実施形態では本発明に係る液滴吐出ヘッドをインクジェット記録装置のインク滴を吐出する記録ヘッドに適用した例を用いて説明した。これに限らず、インク以外の液体の滴、例えばパターニング用の液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッド、遺伝子分析試料を吐出する液滴吐出ヘッドなどにも適用することできる。   In the above-described embodiment, the liquid droplet ejection head according to the present invention has been described using an example in which the liquid droplet ejection head is applied to a recording head that ejects ink droplets of an ink jet recording apparatus. The present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to liquid droplets other than ink, for example, a droplet discharge head that discharges a liquid resist for patterning, and a droplet discharge head that discharges a gene analysis sample.

また、上述では個別液室10に圧力変動を発生させて、ノズル9からインク滴を吐出する圧力発生手段として、圧電素子4を用いた圧電アクチュエータ方式を採用している。しかし、これに限らず、静電アクチュエータ方式、また、ヒータなどを用いて個別液室10内に気泡を発生させて、個別液室を昇圧させてノズルからインク滴を吐出するサーマル方式を用いた液滴吐出ヘッドにも適用することができる。   Further, in the above description, a piezoelectric actuator method using the piezoelectric element 4 is employed as pressure generating means for generating pressure fluctuations in the individual liquid chamber 10 and ejecting ink droplets from the nozzles 9. However, the present invention is not limited to this, and an electrostatic actuator method or a thermal method in which bubbles are generated in the individual liquid chamber 10 using a heater or the like, and the individual liquid chamber is pressurized to eject ink droplets from the nozzles is used. It can also be applied to a droplet discharge head.

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様ごとに特有の効果を奏する。
(態様A)
インクなどの液滴を吐出するための複数のノズル9と、ノズルに連通する複数の個別液室10と、複数の個別液室に連通する共通液室14と、個別液室内を昇圧するための圧電素子4などのアクチュエータと、共通液室の少なくとも一部を形成するダンパ層8などの可撓性部材と、可撓性部材を介して共通液室に対向するよう設けられた空気貯留室15とを備えたインクジェット記録ヘッドなどの液滴吐出ヘッドである。この液滴吐出ヘッドにおいて、空気貯留室15と外部16とを連通可能とする弁20を備える。
What has been described above is merely an example, and the present invention has specific effects for each of the following modes.
(Aspect A)
A plurality of nozzles 9 for discharging droplets of ink or the like, a plurality of individual liquid chambers 10 communicating with the nozzles, a common liquid chamber 14 communicating with the plurality of individual liquid chambers, and a pressure for boosting the individual liquid chamber An actuator such as the piezoelectric element 4, a flexible member such as a damper layer 8 that forms at least a part of the common liquid chamber, and an air storage chamber 15 provided to face the common liquid chamber via the flexible member. A droplet discharge head such as an inkjet recording head. This droplet discharge head includes a valve 20 that enables communication between the air storage chamber 15 and the outside 16.

(態様A)においては、共通液室と可撓性部材を介して対向する空気貯留室の圧力が変動したとき、弁を開放して空気貯留室と外部とを連通し、空気貯留室部を外部と同圧に保つ。これにより、空気貯留室の圧力変動により可撓性部材が空気貯留室側に変形し難くなることが抑制され、良好なダンパ効果が維持される。また、これ以外は、弁を閉じて空気貯留室を外部と遮断して密閉状態とする。このため、共通液室から可撓性部材を介して空気貯留室に水蒸気が拡散しても、外部までは拡散しないので、共通液室内のインクの粘度増加を抑制できる。   In (Aspect A), when the pressure of the air storage chamber facing the common liquid chamber via the flexible member fluctuates, the valve is opened to connect the air storage chamber and the outside, and the air storage chamber portion is Keep the same pressure as the outside. Thereby, it is suppressed that a flexible member becomes difficult to deform | transform into the air storage chamber side by the pressure fluctuation of an air storage chamber, and a favorable damper effect is maintained. Other than this, the valve is closed and the air storage chamber is shut off from the outside to be in a sealed state. For this reason, even if water vapor diffuses from the common liquid chamber to the air storage chamber via the flexible member, it does not diffuse to the outside, so that an increase in the viscosity of the ink in the common liquid chamber can be suppressed.

(態様B)
(態様A)において、弁は空気貯留室内と外部との圧力差に連動して開閉可能である。これによれば、特許文献3の液体吐出ヘッドに記載されたポンプを使用して弁の開閉にする構成に比べて、簡易な構成で弁を開閉できるという効果がある。さらに、弁は空気貯留室内と外部との圧力差に連動して開閉可能なため、上記実施形態について説明したように、使用環境による外部の圧力(大気圧)変化によるインクジェット記録ヘッドの不具合の発生も防止することができる。詳しくは、使用環境が高地で外部の圧力が空気貯留室内の圧力よりも低い場合、弁が開いて空気を空気貯留室から外部へ流すことで空気貯留室内と外部とを同圧として、高地におけるノズルからインクが漏れてしまうという不具合を防止できる。一方、使用環境が低地で外部の圧力が空気貯留室内の圧力よりも高い場合、弁が開いて空気を外部から空気貯留室内へ流すことで空気貯留室と外部とを同圧として、低地におけるノズルから空気を巻き込むという不具合を防止できる。
(Aspect B)
In (Aspect A), the valve can be opened and closed in conjunction with the pressure difference between the air storage chamber and the outside. According to this, compared with the structure which opens and closes a valve using the pump described in the liquid discharge head of patent document 3, there exists an effect that a valve can be opened and closed with a simple structure. Further, since the valve can be opened and closed in conjunction with the pressure difference between the air storage chamber and the outside, as described in the above embodiment, the occurrence of a malfunction of the ink jet recording head due to a change in external pressure (atmospheric pressure) due to the use environment Can also be prevented. Specifically, when the usage environment is high and the external pressure is lower than the pressure in the air storage chamber, the valve opens and air flows from the air storage chamber to the outside so that the air storage chamber and the outside are at the same pressure. The problem that ink leaks from the nozzle can be prevented. On the other hand, if the usage environment is low and the external pressure is higher than the pressure in the air storage chamber, the valve opens and air flows from the outside to the air storage chamber, so that the air storage chamber and the outside have the same pressure, and the nozzle in the low ground The problem of entraining air can be prevented.

(態様C)
(態様A)または(態様B)において、弁21は空気貯留室に設けられた外部と連通する開口17を塞ぐ板状部21aなどの閉塞部を有し、弁の自重と、空気貯留室内と外部との圧力差との関係により閉塞部が移動して開口を開閉するよう構成する。これによれば、上記図2について説明したように、良好なダンパ効果が維持と、共通液室内のインクの粘度増加抑制と効果とを得られる弁が具現化できる。
(Aspect C)
In (Aspect A) or (Aspect B), the valve 21 has a closing portion such as a plate-like portion 21a that closes the opening 17 that communicates with the outside provided in the air storage chamber, and the weight of the valve, the air storage chamber, According to the relationship with the pressure difference with the outside, the opening is opened and closed by moving the closing portion. According to this, as described above with reference to FIG. 2, it is possible to realize a valve capable of maintaining a good damper effect and suppressing the increase in the viscosity of the ink in the common liquid chamber.

(態様D)
(態様A)または(態様B)において、排気弁23などの弁は、空気貯留室に設けられた外部と連通する開口19を塞ぐ板状部23aなどの閉塞部と、閉塞部を付勢するバネ23bなどの弾性部材とを有し、弁の自重と、弾性部材の付勢力と、空気貯留室内と外部との圧力差との関係により閉塞部を移動させて開口19を開閉するよう構成する。これによれば、上記図3について説明したように、良好なダンパ効果が維持と、共通液室内のインクの粘度増加抑制と効果とを得られる弁が具現化できる。
(Aspect D)
In (Aspect A) or (Aspect B), the valve such as the exhaust valve 23 biases the closed part such as a plate-like part 23a that closes the opening 19 that communicates with the outside provided in the air storage chamber. An elastic member such as a spring 23b is provided, and the opening 19 is opened and closed by moving the closing portion according to the relationship between the weight of the valve, the urging force of the elastic member, and the pressure difference between the air storage chamber and the outside. . According to this, as described with reference to FIG. 3, it is possible to realize a valve that can maintain a good damper effect and can suppress the increase in viscosity of the ink in the common liquid chamber and the effect.

(態様E)
(態様D)において、弁として、空気貯留室内から外部へ排気する排気弁23と、外部から空気貯留室内への吸気する吸気弁22とを備える。これによれば、弁の自重と、圧力差と、弾性部材の付勢力とを用いて吸気弁と排気弁との二つの弁がそれぞれ開閉する構成とすることで、弁の自重と圧力差とで一つの弁が開閉する(態様C)の構成に比べて、より広範囲な圧力変動に対応可能というメリットがある。
(Aspect E)
In (Aspect D), the valve includes an exhaust valve 23 that exhausts air from the air storage chamber to the outside, and an intake valve 22 that intakes air from the outside into the air storage chamber. According to this, since the two valves of the intake valve and the exhaust valve are opened and closed using the self-weight of the valve, the pressure difference, and the biasing force of the elastic member, respectively, the self-weight of the valve and the pressure difference Compared to the configuration in which one valve opens and closes (Aspect C), there is a merit that it can cope with a wider range of pressure fluctuations.

(態様F)
(態様A)乃至(態様E)の何れかの液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置などの画像形成装置である。これによれば、長期に渡って良好な画像が得られる。
(Aspect F)
An image forming apparatus such as an ink jet recording apparatus provided with the liquid droplet ejection head according to any one of (Aspect A) to (Aspect E). According to this, a good image can be obtained over a long period of time.

1 ノズル板
2 個別液室基板
3 振動板
4 圧電素子
5 駆動IC
6 保持基板
7 フレーム部材
8 ダンパ層
9 ノズル
10 個別液室
11 インク供給口
12 開口部
13 保持基板凹部
14 共通液室
15 空気貯留室
16 外部
17、18,19 開口
20、21 弁
21a、21b 板状部
21b 棒状部
22 吸気弁
22a 板状部
22b バネ
23 排気弁
22a 板状部
22b バネ
24a、24b 延伸部(吸気弁)
25a、25b 延伸部(排気弁)
201 インクジェット記録装置(シリアル型)
401 インクジェット記録装置(ライン型)
1 Nozzle plate 2 Individual liquid chamber substrate 3 Vibration plate 4 Piezoelectric element 5 Drive IC
6 Holding substrate 7 Frame member 8 Damper layer 9 Nozzle 10 Individual liquid chamber 11 Ink supply port 12 Opening portion 13 Holding substrate recessed portion 14 Common liquid chamber 15 Air storage chamber 16 External 17, 18, 19 Open 20, 21 Valve 21a, 21b Plate -Shaped part 21b Bar-shaped part 22 Intake valve 22a Plate-like part 22b Spring 23 Exhaust valve 22a Plate-like part 22b Spring 24a, 24b Extending part (intake valve)
25a, 25b Extension part (exhaust valve)
201 Inkjet recording device (serial type)
401 Inkjet recording device (line type)

特許428545号公報Japanese Patent No. 428545 特開2002−103608号公報JP 2002-103608 A 特開2012−210769号公報JP 2012-210769 A

Claims (6)

液滴を吐出するための複数のノズルと、該ノズルに連通する複数の個別液室と、該複数の個別液室に連通する共通液室と、該個別液室内を昇圧するためのアクチュエータと、該共通液室の少なくとも一部を形成する可撓性部材と、該可撓性部材を介して該共通液室に対向するよう設けられた空気貯留室とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
上記空気貯留室と外部とを連通可能とする弁を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
A plurality of nozzles for discharging droplets, a plurality of individual liquid chambers communicating with the nozzles, a common liquid chamber communicating with the plurality of individual liquid chambers, and an actuator for boosting the individual liquid chambers; In a liquid droplet ejection head comprising: a flexible member that forms at least a part of the common liquid chamber; and an air storage chamber that is provided to face the common liquid chamber via the flexible member.
A droplet discharge head, comprising: a valve that enables communication between the air storage chamber and the outside.
請求項1の液滴吐出ヘッドにおいて、上記弁は上記空気貯留室内と外部との圧力差に連動して開閉可能なことを特徴とする液滴吐出ヘッド。   2. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the valve can be opened and closed in conjunction with a pressure difference between the air storage chamber and the outside. 請求項1または2の液滴吐出ヘッドにおいて、上記弁は上記空気貯留室に設けられた外部と連通する開口を塞ぐ閉塞部を有し、該弁の自重と、該空気貯留室内と外部との圧力差との関係により、該閉塞部が移動して該開口を開閉するよう構成したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。   3. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the valve has a closing portion that closes an opening that communicates with the outside provided in the air storage chamber, and that the self-weight of the valve, the air storage chamber, and the outside A droplet discharge head configured to open and close the opening by moving the closing portion in accordance with a pressure difference. 請求項1または2の液滴吐出ヘッドにおいて、上記弁は上記空気貯留室に設けられた外部と連通する開口を塞ぐ閉塞部と、該閉塞部を付勢する弾性部材とを有し、該弁の自重と、該弾性部材の付勢力と、該空気貯留室内と外部との圧力差との関係により、該閉塞部が移動して該開口を開閉するよう構成したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。   3. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the valve includes a closing portion that closes an opening that communicates with the outside provided in the air storage chamber, and an elastic member that biases the closing portion. The droplet discharge unit is configured such that the closed portion moves and opens and closes the opening according to the relationship between the weight of the elastic member, the biasing force of the elastic member, and the pressure difference between the air storage chamber and the outside. head. 請求項4の液滴吐出ヘッドにおいて、上記弁として、上記空気貯留室内から外部へ排気する弁と、外部から該空気貯留室内へ吸気する弁とを備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。   5. The droplet discharge head according to claim 4, wherein the valve includes a valve that exhausts air from the air storage chamber to the outside, and a valve that sucks air from the outside into the air storage chamber. 請求項1乃至5の何れかの液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 1.
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