JP2016049677A - Liquid discharge head and liquid discharge device - Google Patents

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明久 飯尾
Akihisa Iio
明久 飯尾
中窪 亨
Toru Nakakubo
亨 中窪
田村 泰之
Yasuyuki Tamura
泰之 田村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid discharge head which can suppress cross talk between a plurality of pressure chambers, and decrease changes in a liquid discharge state; and a liquid discharge device including the liquid discharge head.SOLUTION: A liquid discharge head 7 includes: a plurality of discharge outlets 16 for discharging liquid; a plurality of pressure chambers 11 which includes pressure generating means 21 and is connected with the discharge ports 16; common liquid chambers 12a and 12b; and a plurality of liquid channels 15a and 15b which respectively connect the pressure chambers 11 to the common liquid chambers 12a and 12b. In the inside of the liquid channels 15a and 15b, a plurality of dampers 17 are respectively provided.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関する。   The present invention relates to a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus.

被記録体に液体インクを吐出して記録を行うインクジェット記録では、より高精細かつより高速度の記録が望まれるため、液体を吐出する複数の吐出口が2次元的に配列された液体吐出ヘッドが広く用いられている。液体吐出ヘッドには、複数の吐出口にそれぞれ連通する複数の圧力室が設けられ、各圧力室にはピエゾ素子等を含む圧力発生手段が配置されている。   In inkjet recording, in which recording is performed by discharging liquid ink onto a recording medium, higher definition and higher speed recording is desired. Therefore, a liquid discharge head in which a plurality of discharge ports for discharging liquid are two-dimensionally arranged Is widely used. The liquid discharge head is provided with a plurality of pressure chambers communicating with the plurality of discharge ports, and pressure generating means including piezo elements and the like are arranged in each pressure chamber.

特許文献1には、2次元的に配列された複数の吐出口と、各吐出口にそれぞれ連通する複数の圧力室と、複数の圧力室に連通する共通液室とを含む液体吐出ヘッドが記載されている。この液体吐出ヘッドでは、共通液室と圧力室との境界に振動板が配置されており、振動板の一部が、圧力変動を吸収する薄いダンパ部として機能する。   Patent Document 1 describes a liquid discharge head that includes a plurality of two-dimensionally arranged discharge ports, a plurality of pressure chambers that communicate with the respective discharge ports, and a common liquid chamber that communicates with the plurality of pressure chambers. Has been. In this liquid discharge head, a diaphragm is disposed at the boundary between the common liquid chamber and the pressure chamber, and a part of the diaphragm functions as a thin damper portion that absorbs pressure fluctuations.

特許文献2にも、2次元的に配列された複数の吐出口と、各吐出口にそれぞれ連通する複数の圧力室と、共通液室とを含む液体吐出ヘッドが記載されている。この液体吐出ヘッドでは、共通液室が吐出口と圧力室との間に位置し、ダンパが、共通液室が設けられた部分と吐出口が形成された部分との間に設けられている。圧力室は複数の列をなすように配置されており、互いに隣接する列の圧力室の圧力発生手段を異なるタイミングで駆動するように、各圧力室の駆動手段が制御される。   Patent Document 2 also describes a liquid discharge head including a plurality of discharge ports arranged two-dimensionally, a plurality of pressure chambers communicating with the respective discharge ports, and a common liquid chamber. In this liquid discharge head, the common liquid chamber is located between the discharge port and the pressure chamber, and the damper is provided between the portion where the common liquid chamber is provided and the portion where the discharge port is formed. The pressure chambers are arranged in a plurality of rows, and the driving means of each pressure chamber is controlled so as to drive the pressure generating means of the pressure chambers in the rows adjacent to each other at different timings.

特開2007−307774号公報JP 2007-307774 A 特開2013−91215号公報JP 2013-91215 A

複数の圧力室が高密度に配置された液体吐出ヘッドでは、圧力室の圧力発生手段を駆動した時に発生する圧力変動が近接する圧力室に干渉する相互干渉(クロストーク)が生じる。その結果、液体吐出状態が変化し、記録品質が劣化する。また、多数の圧力発生手段を同時に駆動すると、駆動電力のピーク値が大きくなり、それに伴う電圧降下等により液体吐出状態が変化して記録品質が劣化する。   In a liquid discharge head in which a plurality of pressure chambers are arranged at high density, mutual interference (crosstalk) occurs in which pressure fluctuations generated when the pressure generating means of the pressure chamber is driven interfere with adjacent pressure chambers. As a result, the liquid discharge state changes and the recording quality deteriorates. Further, when a large number of pressure generating means are driven simultaneously, the peak value of the driving power increases, and the liquid discharge state changes due to the accompanying voltage drop and the recording quality deteriorates.

特許文献1に記載された液体吐出ヘッドでは、圧力室と共通液室との境界となる壁を構成する振動板の一部をダンパ部にしている。このダンパ部により、圧力変動をある程度抑制することができる。しかし、このダンパ部は、複数の圧力室に連通する共通液室の壁面を構成しているので、隣り合う圧力室間のクロストークを低減する効果は小さい。特に、圧力室間の圧力波の伝搬によるクロストークに加えて発生する液体の逆流によるクロストークは、特許文献1のダンパ部ではあまり抑制できない。
具体的には、圧力発生手段により圧力室内の液体を加圧して吐出口から吐出させる際に、液体が逆流して圧力室から液体流路を介して共通液室に流れる。この逆流による液体流路付近の圧力上昇の程度は、同時に駆動される圧力発生手段の数に応じて異なる。すなわち、同時に駆動される圧力発生手段の数によって、吐出口からの液体の吐出状態が変動するとともに、駆動されなかった圧力発生手段に対応する吐出口における液体のメニスカスが変動して次回の液体吐出状態に影響が及ぶ。また、液体吐出の直後には、液体を吐出した吐出口に向けて液体が供給されるため、液体流路内に液体の流れが生じて、圧力が低下する。このような液体の流れに起因する圧力変動と、その結果発生する吐出状態の変動は、圧力波の直接的伝搬を抑えるだけでは防止できない。
In the liquid discharge head described in Patent Document 1, a part of a diaphragm constituting a wall serving as a boundary between a pressure chamber and a common liquid chamber is used as a damper portion. This damper part can suppress a pressure fluctuation to some extent. However, since the damper portion constitutes the wall surface of the common liquid chamber communicating with the plurality of pressure chambers, the effect of reducing crosstalk between adjacent pressure chambers is small. In particular, the crosstalk caused by the back flow of the liquid generated in addition to the crosstalk caused by the propagation of the pressure wave between the pressure chambers cannot be suppressed much by the damper portion of Patent Document 1.
Specifically, when the liquid in the pressure chamber is pressurized by the pressure generating means and discharged from the discharge port, the liquid flows backward and flows from the pressure chamber to the common liquid chamber through the liquid channel. The degree of pressure increase in the vicinity of the liquid flow path due to the reverse flow varies depending on the number of pressure generating means that are driven simultaneously. That is, the discharge state of the liquid from the discharge port varies depending on the number of pressure generating units driven at the same time, and the meniscus of the liquid at the discharge port corresponding to the pressure generation unit that has not been driven fluctuates. The state is affected. Further, immediately after the liquid is discharged, the liquid is supplied toward the discharge port from which the liquid has been discharged, so that a liquid flows in the liquid flow path and the pressure is reduced. Such pressure fluctuations due to the flow of liquid and the resulting fluctuations in the discharge state cannot be prevented simply by suppressing the direct propagation of pressure waves.

特許文献2の液体吐出ヘッドでは、多数の吐出口を複数(例えば4つ)の列をなすように配列し、各列ごとにタイミングをずらして駆動するので、駆動電力のピーク値が低く抑えられ、さらに、圧力発生手段の駆動に伴って発生する圧力変動が緩和される。しかしながら、同一の列内では、複数の圧力室が同一の共通液室に接続された状態でそれらの圧力室の圧力発生手段が同時に駆動されるので、クロストークは避けられない。   In the liquid discharge head of Patent Document 2, a large number of discharge ports are arranged in a plurality of (for example, four) rows and driven at different timings for each row, so that the peak value of drive power can be kept low. Furthermore, pressure fluctuations that occur as the pressure generating means is driven are alleviated. However, in the same column, since the pressure generating means of these pressure chambers are driven simultaneously with a plurality of pressure chambers connected to the same common liquid chamber, crosstalk is inevitable.

そこで、本発明の目的は、複数の圧力室の間のクロストークを抑えられ、液体吐出状態の変動の小さい液体吐出ヘッドと、その液体吐出ヘッドを含む液体吐出装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a liquid discharge head that can suppress crosstalk between a plurality of pressure chambers and has a small fluctuation in the liquid discharge state, and a liquid discharge apparatus including the liquid discharge head.

本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する複数の吐出口と、圧力発生手段を含み吐出口に接続された複数の圧力室と、共通液室と、各々の圧力室を共通液室にそれぞれ接続している複数の液体流路と、液体流路の内部にそれぞれ設けられた複数のダンパを含む。   The liquid discharge head of the present invention includes a plurality of discharge ports for discharging liquid, a plurality of pressure chambers including pressure generating means connected to the discharge ports, a common liquid chamber, and each pressure chamber as a common liquid chamber. A plurality of liquid flow paths connected to each other and a plurality of dampers provided inside the liquid flow paths are included.

本発明によると、圧力室と共通液室の間の液体流路の内部にダンパを設けているため、効率的な液体吐出と、隣接する圧力室の間のクロストークの抑制とが両立できる。圧力室にダンパを設けた構成のように効率的な液体吐出が不可能になることや、共通液室にダンパを設けた構成のように隣接する圧力室の間のクロストークをあまり抑制できないということはない。   According to the present invention, since the damper is provided inside the liquid flow path between the pressure chamber and the common liquid chamber, both efficient liquid discharge and suppression of crosstalk between adjacent pressure chambers can be achieved. Efficient liquid discharge is impossible as in the configuration in which the damper is provided in the pressure chamber, and crosstalk between adjacent pressure chambers cannot be suppressed much as in the configuration in which the damper is provided in the common liquid chamber. There is nothing.

本発明によると、複数の圧力室の間のクロストークを抑えられ、液体吐出状態の変動の小さい液体吐出ヘッドと、その液体吐出ヘッドを含む液体吐出装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a liquid discharge head in which crosstalk between a plurality of pressure chambers is suppressed and the liquid discharge state is small and a liquid discharge apparatus including the liquid discharge head.

本発明の一実施形態の液体吐出装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the liquid discharge apparatus of one Embodiment of this invention. 図1に示す液体吐出装置の液体吐出ヘッドユニットを吐出口側から見た模式図である。FIG. 2 is a schematic view of the liquid discharge head unit of the liquid discharge apparatus shown in FIG. 1 as viewed from the discharge port side. 図2に示す液体吐出ヘッドの吐出口側から見た透視図、断面図、変形例の断面図である。FIG. 5 is a perspective view, a cross-sectional view, and a cross-sectional view of a modification as seen from the discharge port side of the liquid discharge head shown in FIG. 本発明の第2の実施形態の液体吐出ヘッドの吐出口側から見た透視図と断面図である。It is the perspective view and sectional drawing seen from the discharge outlet side of the liquid discharge head of the 2nd Embodiment of this invention. 図4に示す液体吐出ヘッドへ供給する駆動信号を示す波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram showing drive signals supplied to the liquid ejection head shown in FIG. 4. 第2の実施形態の液体吐出ヘッドの変形例の断面図である。It is sectional drawing of the modification of the liquid discharge head of 2nd Embodiment. 本発明の第3の実施形態の液体吐出ヘッドの吐出口側から見た透視図である。It is the perspective view seen from the discharge outlet side of the liquid discharge head of the 3rd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の液体吐出装置の一例を模式的に示している。この液体吐出装置によると、被記録体である記録紙1が、搬送手段である紙送りローラー2によって矢印方向に送られる。記録紙1の搬送経路中に、記録紙1を支持するプラテン3が設けられている。プラテン3に対向する位置には、記録紙1に液体を吐出して記録を行う記録部が設けられている。本実施形態の記録部には、4つの液体吐出ヘッドユニット4が設けられている。それぞれの液体吐出ヘッドユニット4は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの液体インクをプラテン3上の記録紙1に向かって吐出してインクジェット記録を行う。液体吐出ヘッドユニット4はピエゾ素子または発熱素子などを含む圧力発生手段を有し、圧力発生手段を電気的に駆動する駆動手段5が接続されている。各駆動手段5は、コントローラー6から送られる画像信号等に基づいて圧力発生手段を電気的に駆動する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows an example of the liquid ejection apparatus of the present invention. According to this liquid ejection apparatus, the recording paper 1 that is a recording medium is fed in the direction of the arrow by the paper feed roller 2 that is a conveying means. A platen 3 that supports the recording paper 1 is provided in the conveyance path of the recording paper 1. At a position facing the platen 3, a recording unit that performs recording by discharging liquid onto the recording paper 1 is provided. In the recording unit of the present embodiment, four liquid discharge head units 4 are provided. Each liquid discharge head unit 4 performs ink jet recording by discharging cyan, magenta, yellow, and black liquid inks onto the recording paper 1 on the platen 3. The liquid discharge head unit 4 has pressure generating means including a piezo element or a heat generating element, and is connected to a driving means 5 for electrically driving the pressure generating means. Each driving means 5 electrically drives the pressure generating means based on an image signal or the like sent from the controller 6.

図2は、1つの液体吐出ヘッドユニット4を吐出口側から見た図を示している。液体吐出ヘッドユニット4は、複数の液体吐出ヘッド7が千鳥状に配置された構成である。個々の液体吐出ヘッド7は2000個の吐出口を備えており、1200dpi(1インチ(約2.54cm)あたり1200ドット)の記録が可能である。   FIG. 2 shows a view of one liquid discharge head unit 4 as viewed from the discharge port side. The liquid discharge head unit 4 has a configuration in which a plurality of liquid discharge heads 7 are arranged in a staggered manner. Each liquid discharge head 7 has 2000 discharge ports, and can record 1200 dpi (1200 dots per inch (about 2.54 cm)).

図3(a)は、液体吐出ヘッド7の主要部の、吐出口側から見た透視図を示し、図3(b)はそのS−S線断面図を示している。この液体吐出ヘッド7では、素子基板8の一方の面に、吐出口16を有する吐出口プレート9が積層されている。素子基板8の他方の面には、共通液室プレート10が積層されている。素子基板8の一方の面において、素子基板8と吐出口プレート9とにより圧力室11が構成されている。素子基板8の他方の面では、素子基板8と共通液室プレート10とにより共通液室12a,12bが構成されている。そして、素子基板8を厚さ方向に貫通して一方の面と他方の面の間を延び、一端が共通液室12a,12bに連通する貫通孔部13a,13bが形成されている。素子基板8の一方の面には、貫通孔部13a,13bの他端と圧力室11とに連通する個別流路部14a,14bがさらに形成されている。この貫通孔部13a,13bと個別流路部14a,14bが、共通液室12a,12bと圧力室11とを繋ぐ液体流路15a,15bを構成している。本実施形態では、1つの圧力室11に対して2つの液体流路(貫通孔部と個別流路部の組)が接続されており、そのうちの一方が流入用液体流路15aであって、他方が流出用液体流路15bである。すなわち、1つの圧力室11に対して液体流入用と液体流出用の2つの経路が形成されている。後述するが、本実施形態の素子基板8は、主に、支持基板24と、流路壁基板25とが積層された構成であり、内部に形成基板から形成された圧力発生手段21が構成されている。図3(a)では、吐出口プレート9を省略し、吐出口16のみを想像線で記載して、見やすくしている。   3A is a perspective view of the main part of the liquid discharge head 7 as seen from the discharge port side, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line S-S. In the liquid ejection head 7, an ejection port plate 9 having ejection ports 16 is laminated on one surface of the element substrate 8. A common liquid chamber plate 10 is laminated on the other surface of the element substrate 8. On one surface of the element substrate 8, a pressure chamber 11 is constituted by the element substrate 8 and the discharge port plate 9. On the other surface of the element substrate 8, common liquid chambers 12 a and 12 b are configured by the element substrate 8 and the common liquid chamber plate 10. And the through-hole part 13a, 13b which penetrates the element board | substrate 8 in the thickness direction, extends between one surface and the other surface, and one end communicates with the common liquid chambers 12a, 12b is formed. On one surface of the element substrate 8, individual flow path portions 14 a and 14 b communicating with the other end of the through-hole portions 13 a and 13 b and the pressure chamber 11 are further formed. The through-hole portions 13 a and 13 b and the individual flow path portions 14 a and 14 b constitute liquid flow paths 15 a and 15 b that connect the common liquid chambers 12 a and 12 b and the pressure chamber 11. In the present embodiment, two liquid channels (a set of a through-hole portion and an individual channel portion) are connected to one pressure chamber 11, and one of them is an inflow liquid channel 15a, The other is the outflow liquid channel 15b. That is, two paths for liquid inflow and liquid outflow are formed for one pressure chamber 11. As will be described later, the element substrate 8 of the present embodiment mainly has a configuration in which a support substrate 24 and a flow path wall substrate 25 are laminated, and a pressure generating means 21 formed from a formation substrate is configured inside. ing. In FIG. 3A, the discharge port plate 9 is omitted, and only the discharge port 16 is indicated by an imaginary line for easy viewing.

図3(a)には4列の吐出口16および圧力室11のみが示されているが、液体吐出ヘッド7全体では、多数(一例では40列)の吐出口16および圧力室11が設けられている。本実施形態の圧力室11の内壁のうちの1つは、圧力発生手段21によって構成されている。圧力発生手段21は、振動板にピエゾ素子と電極が貼り付けられたものである。各圧力発生手段21の電極には電気配線22が接続されている。   FIG. 3A shows only four rows of discharge ports 16 and pressure chambers 11, but the entire liquid discharge head 7 is provided with a large number (for example, 40 rows) of discharge ports 16 and pressure chambers 11. ing. One of the inner walls of the pressure chamber 11 of the present embodiment is constituted by a pressure generating means 21. The pressure generating means 21 is obtained by attaching a piezoelectric element and an electrode to a diaphragm. An electrical wiring 22 is connected to the electrode of each pressure generating means 21.

本実施形態の液体流路15a,15bの内部にはそれぞれダンパ17が設けられている。具体的には、素子基板8の、液体流路15a,15bの貫通孔13a,13bの内壁を構成する部分に、略コ字状の枠部材18が設けられている。この枠部材18の一端部が、柔軟なメンブレン19によって塞がれている。さらに、素子基板8に吐出口プレート9が積層されることにより、枠部材18の他端部が吐出口プレート9によって塞がれる。こうして、液体流路15a,15bの内壁と、枠部材18と、メンブレン19と、吐出口プレート9によって、液体が浸入しないように隔離された空洞部20が形成されている。主にこの空洞部20と柔軟なメンブレン19とによってダンパ17が構成されている。すなわち、空洞部20の内部に封入された空気が膨張および収縮することにより、メンブレン19は、空洞部20の内部に入り込むように弾性変形することも、空洞部20の外側へ向かって弾性変形することもできる。従って、例えば圧力室11に生じた圧力変動は、柔軟なメンブレン19が空洞部20の内部の空気を収縮または膨張させるように弾性変形することによって吸収され、液体流路15a,15bから共通液室12a,12bに伝わることはない。   A damper 17 is provided inside each of the liquid flow paths 15a and 15b of the present embodiment. Specifically, a substantially U-shaped frame member 18 is provided on a portion of the element substrate 8 constituting the inner walls of the through holes 13a and 13b of the liquid flow paths 15a and 15b. One end of the frame member 18 is closed by a flexible membrane 19. Further, the discharge port plate 9 is laminated on the element substrate 8, whereby the other end portion of the frame member 18 is closed by the discharge port plate 9. In this way, the cavity 20 is formed by the inner walls of the liquid flow paths 15a and 15b, the frame member 18, the membrane 19, and the discharge port plate 9 so as to prevent the liquid from entering. A damper 17 is mainly constituted by the hollow portion 20 and the flexible membrane 19. That is, as the air enclosed in the cavity 20 expands and contracts, the membrane 19 is elastically deformed so as to enter the cavity 20 or elastically deforms toward the outside of the cavity 20. You can also Therefore, for example, pressure fluctuation generated in the pressure chamber 11 is absorbed by elastic deformation of the flexible membrane 19 so that the air inside the cavity 20 contracts or expands, and the common flow chamber 15a, 15b is used to absorb the pressure fluctuation. It is not transmitted to 12a, 12b.

図3(b)に示すように、液体流路15a,15bの貫通孔部13a,13bは素子基板8に設けられている。このうち、流入用液体流路15aの貫通孔部13aは、内径が2段階に形成されており、共通液室12aにつながる部分が大径で、個別流路部14aにつながる部分が小径である。これにより、共通液室12aから流入用液体流路15aを介して圧力室11へ流れる気体に対する流抵抗が小さくなっている。流出用液体流路15bの貫通孔部13bは、一定の径で共通液室12bから個別流路部14bにつながっている。貫通孔部13a,13bと個別流路部14a,14bとは互いに実質的に垂直に交わっているため、流入用液体流路15a,流出用液体流路15bは一部が直角に屈曲した形状である。   As shown in FIG. 3B, the through holes 13 a and 13 b of the liquid flow paths 15 a and 15 b are provided in the element substrate 8. Among these, the through-hole portion 13a of the inflowing liquid channel 15a has two inner diameters, the portion connected to the common liquid chamber 12a has a large diameter, and the portion connected to the individual channel portion 14a has a small diameter. . Thereby, the flow resistance with respect to the gas which flows into the pressure chamber 11 from the common liquid chamber 12a via the inflow liquid flow path 15a is small. The through-hole portion 13b of the outflow liquid channel 15b is connected to the individual channel portion 14b from the common liquid chamber 12b with a constant diameter. Since the through-hole portions 13a and 13b and the individual flow channel portions 14a and 14b intersect each other substantially perpendicularly, the inflow liquid flow channel 15a and the outflow liquid flow channel 15b are partially bent at a right angle. is there.

この液体吐出ヘッド7では、流入用の共通液室12aに収容されている液体(例えば液体インク)が、流入用液体流路15a(貫通孔部13aおよび個別流路13b)を介して、圧力室11に流入する。コントローラー6および駆動手段5から電気配線22を介して圧力発生手段21のピエゾ素子に電気信号が供給されると、圧力発生手段21が圧力室11内の液体に圧力を加える。すなわち、圧力発生手段21を構成するピエゾ素子の圧電変形により圧力発生手段21が圧力室11の容積を縮小させるように変形して、圧力室11内の液体に加圧する。加圧された液体は、圧力室11内から吐出口16を介して外部に吐出し、例えば記録紙1に付着して画像を形成する。このように、圧力室11に面して設けられている圧力発生手段21のピエゾ素子は、駆動手段5が発生する駆動波形信号が印加されて駆動される。記録すべき画像に応じて、ピエゾ素子が実際に駆動される場合と、信号が供給されず駆動されない場合とが存在することは言うまでもない。   In this liquid discharge head 7, the liquid (for example, liquid ink) accommodated in the common liquid chamber 12a for inflow passes through the inflow liquid flow path 15a (the through-hole portion 13a and the individual flow path 13b) to the pressure chamber. 11 flows in. When an electrical signal is supplied from the controller 6 and the driving means 5 to the piezo element of the pressure generating means 21 via the electric wiring 22, the pressure generating means 21 applies pressure to the liquid in the pressure chamber 11. That is, the pressure generating means 21 is deformed so as to reduce the volume of the pressure chamber 11 by piezoelectric deformation of the piezoelectric element constituting the pressure generating means 21 and pressurizes the liquid in the pressure chamber 11. The pressurized liquid is discharged from the pressure chamber 11 to the outside through the discharge port 16 and adheres to, for example, the recording paper 1 to form an image. In this way, the piezoelectric element of the pressure generating means 21 provided facing the pressure chamber 11 is driven by applying the drive waveform signal generated by the driving means 5. It goes without saying that there are cases where the piezo element is actually driven and cases where the signal is not supplied and not driven depending on the image to be recorded.

液体吐出の後には、圧力発生手段21のピエゾ素子に電気信号が供給されなくなり、振動板は変形状態から初期状態に復帰し、それに伴って圧力室11が拡大して変形前の容積に復帰する。このように振動板が初期状態に復帰する過程で、圧力室11内の液体に振動や圧力変動が生じる。仮に、この振動や圧力変動が、共通液室12a,12bを介して、隣接する圧力室11内の液体に伝わると、その液体の良好な吐出が阻害されるおそれがある。
そこで、本実施形態では、液体流路15a,15bの内部にダンパ17を設けている。液体吐出後に圧力室11の内部で発生した振動や圧力変動が、液体流路15a,15b内のダンパ17によって、具体的にはメンブレン19の弾性変形と空洞部20の容積の縮小または拡大によって吸収される。そのため、共通液室12a,12bには振動や圧力変動が伝わりにくく、共通液室12a,12bを介して隣接する圧力室11の液体吐出に影響が及ぶことはない。このように、ある圧力室11の液体吐出による影響が隣接する圧力室11に及ぶ相互作用(クロストーク)が抑えられる。それにより、本実施形態の液体吐出ヘッド7をインクジェット記録に用いる場合に、記録画像に対するクロストークの影響を小さくできる。
After the liquid is discharged, the electric signal is not supplied to the piezo element of the pressure generating means 21, the diaphragm returns from the deformed state to the initial state, and the pressure chamber 11 expands accordingly and returns to the volume before the deformation. . Thus, in the process in which the diaphragm returns to the initial state, vibration and pressure fluctuation occur in the liquid in the pressure chamber 11. If this vibration or pressure fluctuation is transmitted to the liquid in the adjacent pressure chamber 11 via the common liquid chambers 12a and 12b, good discharge of the liquid may be hindered.
Therefore, in the present embodiment, the damper 17 is provided inside the liquid flow paths 15a and 15b. Vibrations and pressure fluctuations generated inside the pressure chamber 11 after liquid discharge are absorbed by the dampers 17 in the liquid flow paths 15a and 15b, specifically by elastic deformation of the membrane 19 and reduction or expansion of the volume of the cavity 20. Is done. Therefore, vibrations and pressure fluctuations are not easily transmitted to the common liquid chambers 12a and 12b, and the liquid discharge of the adjacent pressure chambers 11 is not affected via the common liquid chambers 12a and 12b. In this way, the interaction (crosstalk) that affects the adjacent pressure chambers 11 due to the liquid ejection of a certain pressure chamber 11 is suppressed. Thereby, when the liquid discharge head 7 of the present embodiment is used for ink jet recording, the influence of crosstalk on the recorded image can be reduced.

仮に、圧力室11自体の内部にダンパを設けると、液体を吐出しようとして加圧しても圧力はダンパに吸収されるため、効率的な液体吐出ができず、液体吐出ヘッド7としての良好な性能が得られない。一方、共通液室12a,12bにダンパを設けると、隣接する圧力室11につながる液体流路15a,15bと合流する部分にまで振動や圧力変動が伝わることが防止できず、クロストークの低減にあまり寄与しない。
それに対し、本実施形態では、圧力室11と共通液室12a,12bの間の液体流路15の内部にダンパ17を設けているため、効率の良い液体吐出を阻害することなく、かつクロストークの低減が可能である。
If a damper is provided inside the pressure chamber 11 itself, the pressure is absorbed by the damper even if the pressure is applied to discharge the liquid, so that the liquid cannot be efficiently discharged, and the liquid discharge head 7 has good performance. Cannot be obtained. On the other hand, if a damper is provided in the common liquid chambers 12a and 12b, vibrations and pressure fluctuations cannot be prevented from being transmitted to the portion where the liquid flow paths 15a and 15b connected to the adjacent pressure chambers 11 are joined, thereby reducing crosstalk. Does not contribute much.
On the other hand, in the present embodiment, the damper 17 is provided inside the liquid flow path 15 between the pressure chamber 11 and the common liquid chambers 12a and 12b, so that efficient liquid discharge is not hindered and crosstalk is achieved. Can be reduced.

本実施形態では、流入用共通液室12aから流入用液体流路15aを介して圧力室11に液体が連続的に流入し、圧力室11内の液体は流出用液体流路15bを介して流出用共通液室12bに連続的に流出する循環構造が構成されている。具体的には、図示しないインク供給装置により、流入用共通液室12a内の液体が−300Pa程度の弱い負圧に保たれ、流出用共通液室12b内の液体は、さらにそれよりも数百Pa程度低い圧力に保たれている。それにより、ピエゾ素子が駆動されていないときにも、液体は、流入用共通液室12aから、流入用液体流路15a、圧力室11、および流出用液体流路15bを介して、流出用共通液室12bに向かってゆっくりと流れている。従って、液体吐出を行っていない時に吐出口16からの蒸発などにより液体が増粘することによる吐出不良や、液体の連続吐出等によって圧力室11内に気泡が溜ることによる吐出不良などの問題が発生するのを抑えることができる。
ただし、流入用共通液室12aと流出用共通液室12bを同程度の圧力に保って、両共通液室を流入用と流出用とに区別せずに使用することも可能である。
In the present embodiment, liquid continuously flows from the inflow common liquid chamber 12a into the pressure chamber 11 through the inflow liquid channel 15a, and the liquid in the pressure chamber 11 flows out through the outflow liquid channel 15b. A circulation structure that continuously flows out to the common liquid chamber 12b is configured. Specifically, the liquid in the inflow common liquid chamber 12a is maintained at a weak negative pressure of about −300 Pa by an ink supply device (not shown), and the liquid in the outflow common liquid chamber 12b is several hundred more than that. The pressure is kept low by about Pa. Thereby, even when the piezo element is not driven, the liquid flows from the inflow common liquid chamber 12a through the inflow liquid channel 15a, the pressure chamber 11, and the outflow liquid channel 15b. It slowly flows toward the liquid chamber 12b. Therefore, there are problems such as ejection failure due to thickening of the liquid due to evaporation from the ejection port 16 when liquid ejection is not being performed, and ejection failure due to bubbles being accumulated in the pressure chamber 11 due to continuous liquid ejection or the like. Occurrence can be suppressed.
However, the common liquid chamber 12a for inflow and the common liquid chamber 12b for outflow can be maintained at the same pressure, and the two common liquid chambers can be used without distinction between inflow and outflow.

本実施形態の液体吐出ヘッド7の製造方法について説明する。
本実施形態の素子基板8は複数の基板の積層体であり、まず、素子基板8を構成する一部材である支持基板24(例えばSi基板)の一方の面に、ピエゾ素子に電力を供給するための電気配線22を形成する。また、支持基板24を厚さ方向に貫通する穴をあけることにより、貫通孔部13a,13bを形成する。
A method for manufacturing the liquid discharge head 7 of this embodiment will be described.
The element substrate 8 of the present embodiment is a stacked body of a plurality of substrates. First, power is supplied to the piezoelectric element on one surface of a support substrate 24 (for example, Si substrate) which is one member constituting the element substrate 8. Electrical wiring 22 is formed. Moreover, the through-hole parts 13a and 13b are formed by making the hole which penetrates the support substrate 24 in the thickness direction.

次に、振動板を形成するための形成基板に、スパッタリングによってSiN膜を形成する。このSiN膜の上に、ピエゾ素子と電極(例えばTi、Pt、Au等からなる電極)を成膜し、パターニングすることで、圧力発生手段21を形成する。さらに、ピエゾ素子およびSiN膜を振動可能な間隔をおいて保持するための空隙部材23となるドライフィルムを積層形成してパターニングする。   Next, a SiN film is formed by sputtering on a formation substrate for forming a diaphragm. On the SiN film, a piezoelectric element and an electrode (for example, an electrode made of Ti, Pt, Au, etc.) are formed and patterned to form the pressure generating means 21. Further, a dry film that becomes the gap member 23 for holding the piezoelectric element and the SiN film at an oscillating interval is laminated and patterned.

それから、形成基板上にパターニングしたドライフィルム23に支持基板24を貼り付ける。この時、バンプ接続によって、圧力発生手段21の電極と電気配線22とを接続する。支持基板24に形成基板を貼り付けてから、形成基板を、ピエゾ素子が形成された面と反対側から化学的に切削する。例えば、ドライエッチングにより、形成基板を溶かして振動板であるSiN膜だけ残す。こうして、振動板(SiN膜)と、ピエゾ素子と、電極とからなる圧力発生手段21を形成する。
振動板の形成と同時に、支持基板24の一方の面において隣り合う個別流路部14a,14bとなる凹部同士の間の隔壁部分に、振動板と同様に形成基板をドライエッチングすることによってメンブレン19を形成する。
Then, the support substrate 24 is attached to the dry film 23 patterned on the formation substrate. At this time, the electrode of the pressure generating means 21 and the electric wiring 22 are connected by bump connection. After the formation substrate is attached to the support substrate 24, the formation substrate is chemically cut from the side opposite to the surface on which the piezoelectric element is formed. For example, the formation substrate is melted by dry etching to leave only the SiN film as the vibration plate. Thus, the pressure generating means 21 including the diaphragm (SiN film), the piezoelectric element, and the electrode is formed.
Simultaneously with the formation of the vibration plate, the membrane 19 is dry-etched in the same manner as the vibration plate in the partition wall portion between the recesses that are adjacent individual flow path portions 14a and 14b on one surface of the support substrate 24. Form.

続いて、形成基板からなる圧力発生手段21およびメンブレン19と支持基板24との積層体に、圧力室11および個別流路部14a,14bの側壁となる流路壁基板25をさらに積層してパターニングする。流路壁基板25をパターニングすることによって形成された側壁と振動板とによって、圧力室11となる凹部を形成し、同様に形成された側壁と支持基板24の表面とによって、個別流路部14a,14bとなる凹部を形成する。個別流路部14a,14bとなる凹部は、貫通孔部13a,13bの一端部に連通する位置に形成する。また、この流路壁基板25を切削することによって、形成基板からなるメンブレン19に対向する位置に略コ字状の枠部材18を形成し、略コ字状の枠部材18の一端にメンブレン19が密着するようにする。こうして、主に支持基板24と流路壁基板25の積層体であって内部に圧力発生手段21を備えた素子基板8が作製される。   Subsequently, the pressure chamber 11 and the flow path wall substrate 25 serving as the side walls of the individual flow path portions 14a and 14b are further stacked on the stacked body of the pressure generating means 21 and the membrane 19 and the support substrate 24, which are formed substrates, and patterned. To do. The side wall formed by patterning the flow path wall substrate 25 and the vibration plate form a recess that becomes the pressure chamber 11, and the individual flow path portion 14 a is formed by the similarly formed side wall and the surface of the support substrate 24. , 14b are formed. The concave portions that become the individual flow path portions 14a and 14b are formed at positions that communicate with one end portions of the through-hole portions 13a and 13b. Further, by cutting the flow path wall substrate 25, a substantially U-shaped frame member 18 is formed at a position facing the membrane 19 made of the formation substrate, and the membrane 19 is formed at one end of the substantially U-shaped frame member 18. Make sure they are in close contact. In this way, the element substrate 8 which is mainly a laminated body of the support substrate 24 and the channel wall substrate 25 and includes the pressure generating means 21 inside is manufactured.

その後、各圧力室11と対向する位置にそれぞれ吐出口16を有する吐出口プレート9を、素子基板8の、振動板が形成された面側に貼り付ける。このとき、吐出口プレート9が、素子基板8の一方の面に形成された凹部を塞いで圧力室11および個別流路部14a,14bを形成するとともに、素子基板8に取り付けられた枠部材18の他端部を塞ぐ。これにより、枠部材18と、メンブレン19と、吐出口プレート9とで囲まれた空洞部20が形成される。この空洞部20およびメンブレン19がダンパ17を構成する。   Thereafter, the discharge port plate 9 having the discharge ports 16 at positions facing the respective pressure chambers 11 is attached to the surface side of the element substrate 8 on which the vibration plate is formed. At this time, the discharge port plate 9 closes a recess formed on one surface of the element substrate 8 to form the pressure chamber 11 and the individual flow path portions 14 a and 14 b, and the frame member 18 attached to the element substrate 8. Block the other end of the. Thereby, a cavity 20 surrounded by the frame member 18, the membrane 19, and the discharge port plate 9 is formed. The cavity 20 and the membrane 19 constitute the damper 17.

このようにして形成された液体吐出ヘッド7は、前述したように圧力室11内に発生した振動や圧力変動をダンパ17によって吸収することができ、隣接する圧力室11同士のクロストークを抑えることができる。そして、この液体吐出ヘッド7を複数個組み込んで、図1に示すような液体吐出装置を構成すると、記録紙1に高精細かつ高速で良好な画像を形成することができる。
この液体吐出ヘッド7では、ダンパ17のメンブレン19を、振動板と同様に形成基板によって形成する。また、ダンパ17の空洞部20の側壁となって空洞部20を部分的に囲む枠部材18を、圧力室11および個別流路部14a,14bの内壁と同様に流路壁基板25によって形成する。それにより、ダンパ17を容易に製作できる。ダンパ17には気孔が設けられていてもよい。
The liquid discharge head 7 formed in this way can absorb the vibration and pressure fluctuation generated in the pressure chamber 11 by the damper 17 as described above, and suppress the crosstalk between the adjacent pressure chambers 11. Can do. When a plurality of the liquid discharge heads 7 are incorporated to form a liquid discharge apparatus as shown in FIG. 1, a good image can be formed on the recording paper 1 with high definition and high speed.
In the liquid discharge head 7, the membrane 19 of the damper 17 is formed by a formation substrate in the same manner as the diaphragm. Further, the frame member 18 which becomes the side wall of the cavity 20 of the damper 17 and partially surrounds the cavity 20 is formed by the flow path wall substrate 25 similarly to the inner walls of the pressure chamber 11 and the individual flow paths 14a and 14b. . Thereby, the damper 17 can be manufactured easily. The damper 17 may be provided with pores.

素子基板8が、主に支持基板24と形成基板と流路壁基板25の積層体である構成について説明したが、このような構成に限定されるわけではない。例えば、流路壁基板25の代わりに、吐出口プレート9に圧力室11および個別流路部14a,14bの内壁を形成してもよい。その場合、流路壁基板25は不要になる。
前述した実施形態では、ドライエッチングによって振動板を形成している。しかし、予め所望の厚さおよび形状に形成された振動板を支持基板24に貼り付ける構成であってもよい。その場合には形成基板は必要でない。さらに、圧力室11および個別流路部14a,14bの内壁を支持基板24に形成することも可能になるので、流路壁基板25も不要になる。
The configuration in which the element substrate 8 is mainly a stacked body of the support substrate 24, the formation substrate, and the flow path wall substrate 25 has been described. However, the configuration is not limited to such a configuration. For example, instead of the channel wall substrate 25, the pressure chamber 11 and the inner walls of the individual channel parts 14a and 14b may be formed in the discharge port plate 9. In that case, the flow path wall substrate 25 becomes unnecessary.
In the embodiment described above, the diaphragm is formed by dry etching. However, a configuration in which a diaphragm formed in a desired thickness and shape in advance is attached to the support substrate 24 may be employed. In that case, a formation substrate is not necessary. Furthermore, since the inner walls of the pressure chamber 11 and the individual flow path portions 14a and 14b can be formed on the support substrate 24, the flow path wall substrate 25 is also unnecessary.

また、本発明は、液体流路15a,15bの少なくとも一方にダンパ17が設けられていればよい。液体流路15a,15bのいずれか一方のみにダンパ17が設けられた構成であっても、隣接する圧力室11の間のクロストークの抑制にある程度の効果が得られる。さらに、前述した液体の循環構造を採用せずに、流出用共通液室12bおよび流出用液体流路15bを持たない構成にすることもできる。その場合、1つの共通液室12aと1つの圧力室11との間の液体の流入および流出は液体流室15aを介してのみ行われる。その構成においても、液体流路15a内にダンパ17を形成することにより、隣接する圧力室11の間のクロストークを抑えることができる。   In the present invention, the damper 17 may be provided in at least one of the liquid flow paths 15a and 15b. Even if the damper 17 is provided only in one of the liquid flow paths 15a and 15b, a certain degree of effect can be obtained in suppressing crosstalk between the adjacent pressure chambers 11. Further, the above-described liquid circulation structure is not employed, and the common liquid chamber for outflow 12b and the outflow liquid channel 15b may not be provided. In that case, inflow and outflow of the liquid between one common liquid chamber 12a and one pressure chamber 11 are performed only through the liquid flow chamber 15a. Even in this configuration, the crosstalk between the adjacent pressure chambers 11 can be suppressed by forming the damper 17 in the liquid channel 15a.

本実施形態の圧力発生手段は、圧力室11の容積を縮小させることができ、振動板とピエゾ素子を有している。ただし、この構成に限られず、例えば、液体を加熱して発泡させることにより発泡圧によって圧力室11内の圧力を高めることができる発熱素子が、圧力発生手段として設けられていてもよい。その場合、発熱素子を支持する部材があれば、圧力室11の容積を縮小させる振動板は必要ではない。   The pressure generating means of this embodiment can reduce the volume of the pressure chamber 11 and has a diaphragm and a piezoelectric element. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, a heating element that can raise the pressure in the pressure chamber 11 by the foaming pressure by heating and foaming the liquid may be provided as the pressure generating means. In that case, if there is a member that supports the heat generating element, a diaphragm for reducing the volume of the pressure chamber 11 is not necessary.

図3(c)は、本実施形態の変形例を示している。この変形例では、ダンパ17のメンブレン19が、空隙部材23を構成するドライフィルムによって形成されている。すなわち、ドライフィルムのパターニングを行う際に、空隙部材23の位置と同時にメンブレン19の位置にもドライフィルムを残すようにパターニングする。そして、ドライフィルムを薄膜状に加工することにより、メンブレン19を形成する。このようにすることで、製造工程を複雑にすることなくダンパ17を容易に製作できる。   FIG. 3C shows a modification of the present embodiment. In this modification, the membrane 19 of the damper 17 is formed by a dry film that constitutes the gap member 23. That is, when patterning the dry film, patterning is performed so that the dry film is left at the position of the membrane 19 at the same time as the position of the gap member 23. Then, the membrane 19 is formed by processing the dry film into a thin film. By doing so, the damper 17 can be easily manufactured without complicating the manufacturing process.

図4(a)は、本発明の第2の実施形態の液体吐出ヘッド7の要部の、吐出口側から見た透視図を示し、図4(b)はそのS−S線断面図を示している。第1の実施形態の液体吐出ヘッド7と実質的に同じ部分については説明を省略する。
図4(a)に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッド7では、4つの圧力室11が、流入用個別流路部14aを介して1つの流入用貫通孔部13aに接続されている。同様に、4つの圧力室11が、流出用個別流路部14bを介して1つの流出用貫通孔部13bに接続されている。すなわち、本実施形態では、4つの圧力室11がまとめられて、1つの流入用液体流路15aまたは流出用液体流路15bに接続されている。ただし、流入用貫通孔部13aに接続されている4つの圧力室11の組み合わせと、流出用貫通孔部13bに接続されている4つの圧力室11の組み合わせとは異なっている。すなわち、いずれの圧力室11も、流入用液体流路15aを介してつながっている他の3つの圧力室11と、流出用液体流路15bを介してつながっている他の3つの圧力室11とが、すべて異なっている。このようにすることで、各圧力室11の間の相互作用(クロストーク)の影響を分散させ、液体吐出により形成される画像等に対する影響を小さくしている。その上で、流入用貫通孔部13aと流出用貫通孔部13bにそれぞれダンパ17が設けられている。
FIG. 4A is a perspective view of the main part of the liquid discharge head 7 according to the second embodiment of the present invention as viewed from the discharge port side, and FIG. 4B is a sectional view taken along the line S-S. Show. Description of substantially the same parts as those of the liquid discharge head 7 of the first embodiment will be omitted.
As shown in FIG. 4A, in the liquid ejection head 7 of the present embodiment, the four pressure chambers 11 are connected to one inflow through-hole portion 13a via the inflow individual flow path portion 14a. . Similarly, the four pressure chambers 11 are connected to one outflow through-hole portion 13b via the outflow individual flow path portion 14b. That is, in the present embodiment, the four pressure chambers 11 are combined and connected to one inflow liquid passage 15a or outflow liquid passage 15b. However, the combination of the four pressure chambers 11 connected to the inflow through hole 13a is different from the combination of the four pressure chambers 11 connected to the outflow through hole 13b. That is, any of the pressure chambers 11 is connected to the other three pressure chambers 11 connected via the inflow liquid channel 15a and the other three pressure chambers 11 connected via the outflow liquid channel 15b. But everything is different. By doing so, the influence of the interaction (crosstalk) between the pressure chambers 11 is dispersed, and the influence on the image formed by the liquid ejection is reduced. In addition, a damper 17 is provided in each of the inflow through hole 13a and the outflow through hole 13b.

本実施形態では、4つの圧力室11が1つの流入用貫通孔部13aに接続されているため、小さな流入用貫通孔部が多数設けられるのではなく、大きな流入用貫通孔部13aが少数設けられており、流抵抗が小さく、高い周波数での駆動が容易に実現する。本実施形態の構成は、多数の圧力室11を2次元的に(X方向およびY方向に)規則的に配列して高密度に配置するために、特に効果的である。流出用貫通孔部13bについても同様である。   In the present embodiment, since the four pressure chambers 11 are connected to one inflow through-hole portion 13a, a large number of small inflow through-hole portions 13a are provided instead of a large number of small inflow through-hole portions 13a. Therefore, the flow resistance is small, and driving at a high frequency is easily realized. The configuration of the present embodiment is particularly effective because a large number of pressure chambers 11 are regularly arranged two-dimensionally (in the X direction and the Y direction) and arranged at high density. The same applies to the outflow through-hole portion 13b.

図4(b)に示すように、流入用貫通孔部13aおよび流出用貫通孔部13bは、素子基板8に設けられている。流入用貫通孔部13aは、内径が2段階に形成されており、流入用共通液室12aにつながる部分が大径で、個別流路部14aにつながる部分が小径である。これにより、共通液室12aから流入用液体流路15aを介して圧力室11へ流れる気体に対する流抵抗が小さくなっている。流出用液体流路15bの貫通孔部13bは、一定の径で共通液室12bから個別流路部14bにつながっている。貫通孔部13a,13bと個別流路部14a,14bとは互いに実質的に垂直に交わっているため、流入用液体流路15a,流出用液体流路15bは一部が直角に屈曲した形状である。
本実施形態の液体流路15a,15bの内部に設けられたダンパ17は、液体流路15a,15bの内壁と枠部材18とメンブレン19と吐出口プレート9とによって形成された空洞部20と、柔軟なメンブレン19とによって構成されている。メンブレン19は、圧力発生手段21を構成する振動板と同様に形成基板から形成されている。
As shown in FIG. 4B, the inflow through-hole portion 13 a and the outflow through-hole portion 13 b are provided in the element substrate 8. The inflow through-hole portion 13a has an inner diameter formed in two stages, a portion connected to the inflow common liquid chamber 12a has a large diameter, and a portion connected to the individual flow path portion 14a has a small diameter. Thereby, the flow resistance with respect to the gas which flows into the pressure chamber 11 from the common liquid chamber 12a via the inflow liquid flow path 15a is small. The through-hole portion 13b of the outflow liquid channel 15b is connected to the individual channel portion 14b from the common liquid chamber 12b with a constant diameter. Since the through-hole portions 13a and 13b and the individual flow channel portions 14a and 14b intersect each other substantially perpendicularly, the inflow liquid flow channel 15a and the outflow liquid flow channel 15b are partially bent at a right angle. is there.
The damper 17 provided inside the liquid flow paths 15a and 15b of the present embodiment includes a cavity 20 formed by the inner walls of the liquid flow paths 15a and 15b, the frame member 18, the membrane 19, and the discharge port plate 9. A flexible membrane 19 is used. The membrane 19 is formed from a forming substrate in the same manner as the diaphragm constituting the pressure generating means 21.

各圧力室11に設けられた圧力発生手段21のピエゾ素子は、駆動手段5が発生する駆動波形信号が印加されて駆動される。1つの貫通孔13aに接続されている4つの圧力室11に面しているそれぞれの圧力発生手段21のピエゾ素子は、タイミングをずらして駆動される。一例としては、図4(a)に示す吐出口16a,16b,16c,16dにそれぞれ対応する圧力発生手段21のピエゾ素子が、前述した順番に駆動される。ここでは、便宜上、ピエゾ素子を駆動する順番を、各ピエゾ素子に対応する吐出口の符号を参照して説明する。図5に駆動手段5による駆動信号の発生状態の一例を示している。図5に示す例では、駆動信号は負電圧により構成されており、信号a,b,c,dが、吐出口16a,16b,16c,16dに対応するピエゾ素子にそれぞれ印加される。なお、記録すべき画像に応じて、実際に駆動する場合と信号を停止して駆動しない場合が有ることは言うまでもない。   The piezoelectric element of the pressure generating means 21 provided in each pressure chamber 11 is driven by applying a driving waveform signal generated by the driving means 5. The piezo elements of the pressure generating means 21 facing the four pressure chambers 11 connected to one through-hole 13a are driven at different timings. As an example, the piezoelectric elements of the pressure generating means 21 corresponding to the discharge ports 16a, 16b, 16c, and 16d shown in FIG. 4A are driven in the order described above. Here, for convenience, the order of driving the piezo elements will be described with reference to the reference numerals of the ejection ports corresponding to the piezo elements. FIG. 5 shows an example of the generation state of the drive signal by the drive means 5. In the example shown in FIG. 5, the drive signal is composed of a negative voltage, and the signals a, b, c, d are applied to the piezoelectric elements corresponding to the ejection ports 16 a, 16 b, 16 c, 16 d, respectively. Needless to say, depending on the image to be recorded, there is a case where the drive is actually performed and a case where the drive is stopped and the signal is not driven.

本実施形態の具体的な一例を挙げると、正方形の1画素の1辺の長さをAとすると、図面左右方向(X方向)に互いに隣接する吐出口16aと吐出口16bのX方向の間隔は40A、図面上下方向(Y方向)の間隔は0.25Aである。解像度が1200dpiの場合には、A=21.167μmである。そして、Y方向に互いに隣接する吐出口16aと吐出口16cのX方向の間隔はA、Y方向の間隔は(5+0.5)Aである。図面斜め方向に対向する吐出口16aと吐出口16dのX方向の間隔は41A、図面上下方向(Y方向)の間隔は(5+0.75)Aである。この構成において、記録紙1を液体吐出ヘッド7に対してY方向に相対移動させながら液体を吐出して記録を行うときに、記録紙1が距離Aだけ進む時間をTとする。その場合、およそ(1/4)Tだけタイミングをずらして、吐出口16a,16b,16c,16dにそれぞれ対応するピエゾ素子を、この順番に駆動する。そうすると、時分割駆動することに因る着弾誤差等を生じることなく、精度良く液体吐出することができる。また、Y方向に隣接する吐出口16aと16cの間、吐出口16bと16dの間の間隔は、すべての場所で5.5Aであり、無駄なスペースを生じることなく吐出口は規則的に配置される。このような規則的配列は、前述したように、ピエゾ素子を駆動する順序を、流入用貫通孔部13aを挟んでX方向に交互になるように定めることにより実現する。   As a specific example of the present embodiment, when the length of one side of one square pixel is A, the interval in the X direction between the discharge ports 16a and 16b adjacent to each other in the left-right direction (X direction) in the drawing. Is 40A, and the interval in the vertical direction of the drawing (Y direction) is 0.25A. When the resolution is 1200 dpi, A = 21.167 μm. The interval between the discharge ports 16a and 16c adjacent to each other in the Y direction is A, and the interval in the Y direction is (5 + 0.5) A. The interval between the discharge port 16a and the discharge port 16d opposed to each other in the diagonal direction in the drawing is 41A, and the vertical interval (Y direction) in the drawing is (5 + 0.75) A. In this configuration, when recording is performed by ejecting liquid while moving the recording paper 1 relative to the liquid ejection head 7 in the Y direction, the time when the recording paper 1 advances by the distance A is T. In that case, the timing is shifted by approximately (1/4) T, and the piezoelectric elements respectively corresponding to the discharge ports 16a, 16b, 16c, and 16d are driven in this order. Then, liquid can be ejected with high accuracy without causing a landing error due to time-division driving. The intervals between the discharge ports 16a and 16c adjacent to each other in the Y direction and the interval between the discharge ports 16b and 16d are 5.5A everywhere, and the discharge ports are regularly arranged without generating a useless space. Is done. As described above, such a regular arrangement is realized by determining the driving order of the piezo elements so as to alternate in the X direction with the inflow through-hole portions 13a interposed therebetween.

図6は本実施形態の変形例を示している。この変形例は、図3(c)に示す構成と同様に、ダンパ17のメンブレン19を、空隙部材23を構成するドライフィルムによって形成している。すなわち、空隙部材23と同時にメンブレン19をパターニングしている。従って、製造工程をあまり複雑にすることなくダンパ17を容易に製作できる。   FIG. 6 shows a modification of the present embodiment. In this modified example, the membrane 19 of the damper 17 is formed of a dry film constituting the gap member 23, as in the configuration shown in FIG. That is, the membrane 19 is patterned simultaneously with the gap member 23. Therefore, the damper 17 can be easily manufactured without complicating the manufacturing process.

図7は、本発明の第3の実施形態の液体吐出ヘッド7の主要部を示す。第1の実施形態の液体吐出ヘッド7と実質的に同じ部分については説明を省略する。
本実施形態の液体吐出ヘッド7では、2つの圧力室11が、流入用個別流路部14aを介して1つの流入用貫通孔部13aに接続されている。同様に、2つの圧力室11が、流出用個別流路部14bを介して1つの流出用貫通孔部13bに接続されている。そして、流入用貫通孔部13aと流出用貫通孔部13bにそれぞれダンパ17が設けられている。
本実施形態では、駆動手段5が、吐出口16aに対応するピエゾ素子と吐出口16bに対応するピエゾ素子とを、ほぼ等間隔で交互に駆動する。正方形の1画素の1辺の長さをAとすると、同じピエゾ素子は、少なくとも記録紙1が距離Aだけ進む時間を置いて駆動される。Y方向に隣接する吐出口16a同士のY方向の間隔は6A、X方向の間隔はAである。吐出口16b同士の間隔も、吐出口16a同士の間隔と同じである。そして、同じ流入用貫通孔部13aに接続された圧力室11に対応する吐出口16aと吐出口16bの間のX方向の間隔は40A、Y方向の間隔は0.5Aである。この構成によると、時分割駆動することに因る着弾誤差等を生じることなく、精度良く液体吐出が行える。そして、本実施例においても、同じ流入用貫通孔部13aおよび流出用貫通孔部13bに接続された圧力室11のうちの複数が同時に駆動されことはないので、クロストークの悪影響を十分に小さくすることができる。
FIG. 7 shows a main part of the liquid discharge head 7 according to the third embodiment of the present invention. Description of substantially the same parts as those of the liquid discharge head 7 of the first embodiment will be omitted.
In the liquid discharge head 7 of the present embodiment, the two pressure chambers 11 are connected to one inflow through-hole portion 13a via the inflow individual flow path portion 14a. Similarly, the two pressure chambers 11 are connected to one outflow through-hole portion 13b via the outflow individual flow path portion 14b. A damper 17 is provided in each of the inflow through hole 13a and the outflow through hole 13b.
In the present embodiment, the driving unit 5 alternately drives the piezo elements corresponding to the ejection ports 16a and the piezo elements corresponding to the ejection ports 16b at substantially equal intervals. Assuming that the length of one side of one square pixel is A, the same piezo element is driven with at least a time for the recording paper 1 to advance by the distance A. The interval in the Y direction between the discharge ports 16a adjacent in the Y direction is 6A, and the interval in the X direction is A. The interval between the discharge ports 16b is also the same as the interval between the discharge ports 16a. And the space | interval of the X direction between the discharge port 16a corresponding to the pressure chamber 11 connected to the same inflow through-hole part 13a and the discharge port 16b is 40A, and the space | interval of the Y direction is 0.5A. According to this configuration, liquid discharge can be performed with high accuracy without causing a landing error or the like due to time-division driving. Also in this embodiment, since the plurality of pressure chambers 11 connected to the same inflow through hole 13a and outflow through hole 13b are not simultaneously driven, the adverse effect of crosstalk is sufficiently reduced. can do.

第2および第3の実施形態のように1つの貫通孔部に複数の圧力室が接続されている場合には、同じ貫通孔部に接続されている複数の圧力室に対応する圧力発生手段が同時に駆動されることはなく、タイミングをずらして駆動される。
第2および第3の実施形態においても、圧力室11に流入用液体流路15aと流出用液体流路15bが接続されて循環構造が形成できるようになっている。しかし、流出用共通液室12bおよび流出用液体流路15bを持たず、共通液室12aと圧力室11との間の液体の流入および流出は液体流路15aを介してのみ行われる構成にすることもできる。その構成であっても、液体流路15a内にダンパ17を形成することにより、隣接する圧力室11の間のクロストークを抑えることができる。
When a plurality of pressure chambers are connected to one through-hole portion as in the second and third embodiments, pressure generating means corresponding to the plurality of pressure chambers connected to the same through-hole portion are provided. They are not driven at the same time, and are driven at different timings.
Also in the second and third embodiments, the inflow liquid passage 15a and the outflow liquid passage 15b are connected to the pressure chamber 11 so that a circulation structure can be formed. However, the common liquid chamber 12b for outflow and the liquid flow path 15b for outflow are not provided, and the inflow and outflow of liquid between the common liquid chamber 12a and the pressure chamber 11 are performed only through the liquid flow path 15a. You can also. Even with this configuration, the crosstalk between the adjacent pressure chambers 11 can be suppressed by forming the damper 17 in the liquid channel 15a.

以上説明したように、本発明の液体吐出ヘッドとそれを用いた液体吐出装置によると、複数の吐出口が高密度に配列されていても、圧力室間のクロストークの影響が小さく、精度良く液体吐出が行える。それにより、記録紙1などの被記録体に液体インクを吐出して高精細で美しい画像を高速度で形成することができる。特に、カラーの画像を形成する液体吐出装置の場合には、圧力室間のクロストークを抑えることにより、色ムラ等が無く高精細な画像を形成することができる。また、この液体吐出装置は、樹脂基板などの被記録体に導電性の液体インクを精度良く吐出して配線パターンを形成する、高性能の生産装置等としても幅広く用いることができる。   As described above, according to the liquid discharge head of the present invention and the liquid discharge apparatus using the same, even if a plurality of discharge ports are arranged at high density, the influence of crosstalk between the pressure chambers is small and accurate. Liquid discharge can be performed. Thereby, it is possible to form a high-definition and beautiful image at a high speed by discharging liquid ink onto a recording medium such as the recording paper 1. In particular, in the case of a liquid ejection device that forms a color image, by suppressing crosstalk between pressure chambers, a high-definition image can be formed without color unevenness. In addition, this liquid ejecting apparatus can be widely used as a high-performance production apparatus that forms a wiring pattern by accurately ejecting conductive liquid ink onto a recording material such as a resin substrate.

7 液体吐出ヘッド
11 圧力室
12a,12b 共通液室
13a,13b 貫通孔部
14a,14b 個別流路部
15a,15b 液体流路
16 吐出口
17 ダンパ
18 枠部材
19 メンブレン
20 空洞部
21 圧力発生手段
7 Liquid discharge head 11 Pressure chambers 12a and 12b Common liquid chambers 13a and 13b Through-hole portions 14a and 14b Individual flow channel portions 15a and 15b Liquid flow channel 16 Discharge port 17 Damper 18 Frame member 19 Membrane 20 Cavity portion 21 Pressure generating means

Claims (14)

液体を吐出する複数の吐出口と、圧力発生手段を含み前記吐出口に接続された複数の圧力室と、共通液室と、各々の前記圧力室を前記共通液室にそれぞれ接続している複数の液体流路と、前記液体流路の内部にそれぞれ設けられた複数のダンパと、を含む液体吐出ヘッド。   A plurality of discharge ports for discharging liquid, a plurality of pressure chambers including pressure generating means connected to the discharge ports, a common liquid chamber, and a plurality of pressure chambers each connecting the pressure chambers to the common liquid chamber And a plurality of dampers respectively provided inside the liquid channel. 1つの前記圧力室に、流入用の前記液体流路と流出用の前記液体流路とが接続されており、前記ダンパは、流入用の前記液体流路と流出用の前記液体流路とのうちの少なくとも一方に設けられている、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid channel for inflow and the liquid channel for outflow are connected to one of the pressure chambers, and the damper is connected to the liquid channel for inflow and the liquid channel for outflow. The liquid discharge head according to claim 1, wherein the liquid discharge head is provided on at least one of them. 前記吐出口および前記圧力室は素子基板の一方の面に形成されており、前記共通液室は前記素子基板の他方の面に形成されており、前記液体流路は、前記素子基板を貫通して前記一方の面と前記他方の面の間を延びる貫通孔部と、前記貫通孔部と前記圧力室とを接続する個別流路部とを含む、請求項1または2に記載の液体吐出ヘッド。   The discharge port and the pressure chamber are formed on one surface of the element substrate, the common liquid chamber is formed on the other surface of the element substrate, and the liquid flow path penetrates the element substrate. The liquid discharge head according to claim 1, further comprising: a through-hole portion extending between the one surface and the other surface; and an individual flow path portion connecting the through-hole portion and the pressure chamber. . 1つの前記貫通孔部に1つの前記圧力室が接続されている、請求項3に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 3, wherein one pressure chamber is connected to one through-hole portion. 1つの前記貫通孔部に複数の前記圧力室が接続されている、請求項3に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid ejection head according to claim 3, wherein a plurality of the pressure chambers are connected to one through-hole portion. 流入用の前記貫通孔部と流出用の前記貫通孔部とを有し、各々の前記圧力室に、流入用の前記貫通孔部と流出用の前記貫通孔部がそれぞれ接続されており、流入用の前記貫通孔部に接続されている複数の前記圧力室の組み合わせと、流出用の前記貫通孔部に接続されている複数の前記圧力室の組み合わせとが異なっている、請求項5に記載の液体吐出ヘッド。   The inflow through-hole portion and the outflow through-hole portion, and the inflow through-hole portion and the outflow through-hole portion are connected to each of the pressure chambers. 6. The combination of the plurality of pressure chambers connected to the through-hole portion for use is different from the combination of the plurality of pressure chambers connected to the through-hole portion for outflow. Liquid discharge head. 前記ダンパは前記貫通孔部の内部に設けられている、請求項3から6のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid ejection head according to claim 3, wherein the damper is provided inside the through-hole portion. 前記ダンパは、前記液体流路の内部に設けられた枠部材によって部分的に囲まれている空洞部と、前記枠部材とともに前記空洞部の一部を覆うメンブレンとを含む、請求項1から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。   The damper includes a cavity partly surrounded by a frame member provided inside the liquid flow path, and a membrane that covers a part of the cavity together with the frame member. The liquid discharge head according to any one of the above. 前記空洞部の一部を囲む前記枠部材は、前記圧力室の内壁の一部と同じ部材によって形成されている、請求項8に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid ejection head according to claim 8, wherein the frame member surrounding a part of the cavity is formed of the same member as a part of the inner wall of the pressure chamber. 前記メンブレンは、前記圧力発生手段を構成する振動板と同じ部材によって形成されている、請求項8または9に記載の液体吐出ヘッド。   10. The liquid ejection head according to claim 8, wherein the membrane is formed of the same member as a diaphragm constituting the pressure generating unit. 前記振動板を振動可能に保持する空隙部材を含み、前記メンブレンは前記空隙部材と同じ部材を含む、請求項10に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid ejection head according to claim 10, further comprising: a gap member that holds the diaphragm so as to vibrate, wherein the membrane includes the same member as the gap member. 前記圧力発生手段はピエゾ素子を含む、請求項1から11のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 1, wherein the pressure generating unit includes a piezo element. 請求項1から12のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドと、前記圧力発生手段を電気的に駆動する駆動手段と、を含む液体吐出装置。   13. A liquid ejection apparatus comprising: the liquid ejection head according to claim 1; and a driving unit that electrically drives the pressure generation unit. 前記駆動手段は、1つの前記貫通孔部に接続された複数の前記圧力室の各々の前記圧力発生手段に対して、それぞれ異なるタイミングで駆動信号を供給する、請求項13に記載の液体吐出装置。   The liquid ejecting apparatus according to claim 13, wherein the driving unit supplies a driving signal to each of the pressure generating units of each of the plurality of pressure chambers connected to one through-hole portion at different timings. .
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