JP2016101673A - Liquid discharge head, liquid discharge unit, device for discharging liquid, and diaphragm member - Google Patents

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JP2016101673A JP2014240377A JP2014240377A JP2016101673A JP 2016101673 A JP2016101673 A JP 2016101673A JP 2014240377 A JP2014240377 A JP 2014240377A JP 2014240377 A JP2014240377 A JP 2014240377A JP 2016101673 A JP2016101673 A JP 2016101673A
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洋哉 石田
Hiroya Ishida
洋哉 石田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem, wherein, when a salient formed on a diaphragm and an electric mechanical conversion element are jointed, the diaphragm is curved to increase the thickness of an adhesive of a central part thereby to lower a displacement transmission efficiency for the diaphragm.SOLUTION: In a diaphragm member 3, a vibration area 30 or a diaphragm for forming the wall surface of a portion of an individual liquid chamber 6 is formed with a salient 31 or an island-shaped thick part to be jointed to a piezoelectric element 12A by an adhesive. The salient 31 includes three salient portions 31a, 31b and 31c to become joint faces 33a, 33b and 33c individually to the piezoelectric element 12A. Between the adjoining salient parts 31a and 31b and between the salient parts 31b and 31c, individually, there are formed grooves 34 and 34. The three salient portions 31a, 31b and 31c are arranged, and the height of the salient 31b of the central portion is higher than the remaining salient parts 31a and 31c.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置、振動板部材に関する。   The present invention relates to a liquid discharge head, a liquid discharge unit, an apparatus for discharging liquid, and a diaphragm member.
液体吐出ヘッドとして、液滴を吐出するノズルが通じる個別液室の一部の壁面となる薄肉部からなる振動板と、振動板に設けられた島状凸部と接合された電気機械変換素子とを備えるものがある。   As a liquid discharge head, a vibration plate made of a thin wall portion serving as a wall surface of a part of an individual liquid chamber through which a nozzle for discharging droplets communicates, and an electromechanical conversion element joined to an island-shaped convex portion provided on the vibration plate There is something with.
従来、振動板の圧電素子との接着面に凹部を形成し、凹部に余剰接着剤を逃がすようにしたものが知られている(特許文献1)。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a technique in which a concave portion is formed on an adhesive surface of a diaphragm with a piezoelectric element, and excess adhesive is allowed to escape in the concave portion (Patent Document 1).
また、振動板の島状凸部を圧電素子側に向かって幅が狭くなる断面形状に形成して、圧電素子側に設けた凹部に嵌め込むようにしたものも知られている(特許文献2)。   Also known is an island-shaped convex portion of the diaphragm that is formed in a cross-sectional shape whose width becomes narrower toward the piezoelectric element side and is fitted into a concave portion provided on the piezoelectric element side (Patent Document 2). ).
特開2006−076128号公報JP 2006-076128 A 特開2000−334949号公報JP 2000-334949 A
ところで、電気機械変換素子を振動板の島状凸部に接着剤接合するとき、島状凸部が設けられた薄肉部が湾曲し、結果として島状凸部の電気機械変換素子との接合面が湾曲する。そのため、島状凸部の電気機械変換素子との接合面における中央部分の接着剤の厚みが他の部分に比べて相対的に厚くなる。   By the way, when the electromechanical conversion element is adhesively bonded to the island-shaped convex portion of the diaphragm, the thin-walled portion provided with the island-shaped convex portion is curved, and as a result, the joint surface of the island-shaped convex portion with the electromechanical conversion element Is curved. Therefore, the thickness of the adhesive at the central portion on the joint surface with the electromechanical conversion element of the island-shaped convex portion is relatively thick compared to other portions.
このように、島状凸部の電気機械変換素子との接合面における中央部分の接着剤の厚みが厚くなると、電気機械変換素子の変位量が最も多い接合面中央部での変位伝達が接着剤で吸収されて、伝達効率が低くなるという課題がある。   As described above, when the thickness of the adhesive at the central portion of the joint surface with the electromechanical conversion element of the island-shaped convex portion is increased, the displacement transmission at the central portion of the joint surface where the displacement amount of the electromechanical conversion element is the largest is the adhesive. There is a problem that the transmission efficiency is reduced.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、振動板に対する変位伝達効率を向上することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to improve the displacement transmission efficiency with respect to the diaphragm.
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液体を吐出するノズルが通じる個別液室の一部の壁面となる薄肉部を形成する振動板と、
前記振動板の前記薄肉部に設けられた凸部と接合された電気機械変換素子と、を備え、
前記凸部は、少なくとも3つの凸部部分を有し、前記3つの凸部部分は並べて配置され、隣り合う前記凸部部分の間には溝が形成され、
前記薄肉部表面から前記少なくとも3つの凸部部分の前記電気機械変換素子との接合面までの高さは、中央部の前記凸部部分が他の前記凸部部分よりも高く、
前記電気機械変換素子が前記凸部に接合された状態で、前記薄肉部は、中央部の前記凸部部分に対応する箇所が、他の前記凸部部分に対応する箇所に対して前記個別液室側に凸となっている
構成とした。
In order to solve the above-described problem, a liquid discharge head according to the present invention includes:
A diaphragm that forms a thin wall portion that is a part of a wall surface of an individual liquid chamber through which a nozzle that discharges liquid communicates;
An electromechanical transducer element joined to a convex portion provided on the thin portion of the diaphragm,
The convex part has at least three convex part parts, the three convex part parts are arranged side by side, and a groove is formed between the adjacent convex part parts,
The height from the surface of the thin portion to the joint surface of the at least three convex portions with the electromechanical conversion element is higher in the convex portion of the central portion than the other convex portions,
In the state where the electromechanical conversion element is joined to the convex portion, the thin-walled portion has the portion corresponding to the convex portion portion in the central portion with respect to the portion corresponding to the other convex portion portion. The configuration is convex on the chamber side.
本発明によれば、振動板に対する変位伝達効率を向上することができる。   According to the present invention, the displacement transmission efficiency with respect to the diaphragm can be improved.
本発明に係る液体吐出ヘッドの一例の外観斜視説明図である。FIG. 3 is an external perspective view illustrating an example of a liquid discharge head according to the present invention. 図1のA―A線に沿うノズル配列方向と直交する方向(液室長手方向)の断面説明図である。FIG. 2 is a cross-sectional explanatory diagram in a direction (liquid chamber longitudinal direction) orthogonal to the nozzle arrangement direction along the line AA in FIG. 1. 図1のB−B線に沿うノズル配列方向(液室短手方向)の断面説明図である。It is a cross-sectional explanatory drawing of the nozzle arrangement direction (liquid chamber short direction) along the BB line of FIG. 本発明の第1実施形態における振動板部材に圧電素子を接合する前の状態のノズル配列方向に沿う断面説明図である。FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view along the nozzle arrangement direction in a state before a piezoelectric element is bonded to the diaphragm member according to the first embodiment of the present invention. 同じく振動板部材の1つの振動領域部分の平面説明図である。It is a plane explanatory view of one vibration region portion of the diaphragm member. 同じく振動板部材に圧電素子を接合した状態のノズル配列方向に沿う断面説明図である。FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view along the nozzle arrangement direction in a state where a piezoelectric element is joined to the diaphragm member. 同じく1つの振動領域部分の拡大説明図である。Similarly, it is an enlarged explanatory view of one vibration region portion. 同じく1つの振動領域部分の平面説明図である。Similarly, it is a plane explanatory view of one vibration region portion. 比較例1における振動板部材に圧電素子を接合する前の状態のノズル配列方向に沿う断面説明図である。6 is a cross-sectional explanatory view along the nozzle arrangement direction in a state before a piezoelectric element is bonded to the diaphragm member in Comparative Example 1. FIG. 同じく振動板部材の1つの振動領域部分の平面説明図である。It is a plane explanatory view of one vibration region portion of the diaphragm member. 同じく振動板部材に圧電素子を接合した状態のノズル配列方向に沿う断面説明図である。FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view along the nozzle arrangement direction in a state where a piezoelectric element is joined to the diaphragm member. 同じく1つの振動領域部分の拡大説明図である。Similarly, it is an enlarged explanatory view of one vibration region portion. 比較例2における振動板部材に圧電素子を接合した状態のノズル配列方向に沿う断面説明図である。10 is an explanatory cross-sectional view along a nozzle arrangement direction in a state in which a piezoelectric element is bonded to a diaphragm member in Comparative Example 2. FIG. 同じく1つの振動領域部分の拡大説明図である。Similarly, it is an enlarged explanatory view of one vibration region portion. 本発明の第2実施形態に係る液体吐出ヘッドの振動板部材の圧電素子と接合する前の状態の1つの振動領域部分の拡大説明図である。FIG. 10 is an enlarged explanatory view of one vibration region portion in a state before being joined to a piezoelectric element of a vibration plate member of a liquid ejection head according to a second embodiment of the present invention. 同じく振動板部材を圧電素子と接合した状態の1つの振動領域部分の拡大説明図である。Similarly, it is an enlarged explanatory view of one vibration region portion in a state where the diaphragm member is joined to the piezoelectric element. 本発明の第3実施形態に係る液体吐出ヘッドの振動板部材の圧電素子と接合する前の状態の1つの振動領域部分の拡大説明図である。FIG. 10 is an enlarged explanatory view of one vibration region portion in a state before being bonded to a piezoelectric element of a vibration plate member of a liquid ejection head according to a third embodiment of the present invention. 同じく振動板部材を圧電素子と接合した状態の1つの振動領域部分の拡大説明図である。Similarly, it is an enlarged explanatory view of one vibration region portion in a state where the diaphragm member is joined to the piezoelectric element. 本発明の第4実施形態における振動板部材に圧電素子を接合する前の状態のノズル配列方向に沿う断面説明図である。It is sectional explanatory drawing in alignment with the nozzle arrangement | sequence direction of the state before joining a piezoelectric element to the diaphragm member in 4th Embodiment of this invention. 同じく同振動板部材の1つの振動領域部分の平面説明図である。It is a plane explanatory view of one vibration region portion of the same diaphragm member. 同じく振動板部材に圧電素子を接合した状態のノズル配列方向に沿う断面説明図である。FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view along the nozzle arrangement direction in a state where a piezoelectric element is joined to the diaphragm member. 同じく1つの振動領域部分の拡大説明図である。Similarly, it is an enlarged explanatory view of one vibration region portion. 同じく1つの振動領域部分の平面説明図である。Similarly, it is a plane explanatory view of one vibration region portion. 本発明に係る液体吐出ユニットを備える本発明に係る液体を吐出する装置の一例の機構部の側面説明図である。It is side explanatory drawing of the mechanism part of an example of the apparatus which discharges the liquid which concerns on this invention provided with the liquid discharge unit which concerns on this invention. 同じく機構部の要部平面説明図である。It is a principal part top explanatory drawing of a mechanism part similarly.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドについて図1ないし図3を参照して説明する。図1は同ヘッドの外観斜視説明図、図2は図1のA―A線に沿うノズル配列方向と直交する方向(液室長手方向)の断面説明図、図3は図1のB−B線に沿うノズル配列方向(液室短手方向)の断面説明図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. A liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective explanatory view of the head, FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view in a direction (longitudinal direction of the liquid chamber) orthogonal to the nozzle arrangement direction along the line AA in FIG. 1, and FIG. It is sectional explanatory drawing of the nozzle arrangement direction (liquid chamber short direction) in alignment with a line.
この液体吐出ヘッドは、ノズル板1と、流路板2と、壁面部材としての振動板部材3とを積層接合している。そして、振動板部材3を変位させる圧電アクチュエータ11と、共通流路部材としてのフレーム部材20とを備えている。   In this liquid discharge head, a nozzle plate 1, a flow path plate 2, and a vibration plate member 3 as a wall surface member are laminated and joined. And the piezoelectric actuator 11 which displaces the diaphragm member 3 and the frame member 20 as a common flow path member are provided.
ノズル板1は、液体を吐出する複数のノズル4を配列した2つのノズル列を有している。   The nozzle plate 1 has two nozzle rows in which a plurality of nozzles 4 that discharge liquid are arranged.
流路板2には、ノズル4が通路5を介して通じる個別液室6と、個別液室6に液体を供給する流体抵抗部7と、流体抵抗部7に通じる液導入部8とを有している。   The flow path plate 2 has an individual liquid chamber 6 through which the nozzle 4 communicates via the passage 5, a fluid resistance portion 7 that supplies liquid to the individual liquid chamber 6, and a liquid introduction portion 8 that communicates with the fluid resistance portion 7. doing.
そして、フレーム部材20の共通液室10から振動板部材3に形成した開口部9を通じて、液導入部8、流体抵抗部7を経て個別液室6に液体が供給される。なお、開口部9にはフィルタが設けられても良い。   Then, the liquid is supplied from the common liquid chamber 10 of the frame member 20 to the individual liquid chamber 6 through the liquid introduction portion 8 and the fluid resistance portion 7 through the opening 9 formed in the diaphragm member 3. Note that a filter may be provided in the opening 9.
ここで、ノズル板1は、ニッケル(Ni)の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法(電鋳)で製造したものを用いている。これに限らず、その他の金属部材、樹脂部材、樹脂層と金属層の積層部材などを用いることができる。ノズル板1には、各個別液室6に対応してノズル4を形成し、流路板2と接着剤接合している。また、このノズル板1の液体吐出側面には撥液膜を設けている。   Here, the nozzle plate 1 is formed of a nickel (Ni) metal plate and is manufactured by an electroforming method (electroforming). Not limited to this, other metal members, resin members, laminated members of resin layers and metal layers, and the like can be used. In the nozzle plate 1, nozzles 4 are formed corresponding to the individual liquid chambers 6 and bonded to the flow path plate 2 with an adhesive. Further, a liquid repellent film is provided on the liquid ejection side surface of the nozzle plate 1.
流路板2は、単結晶シリコン基板をエッチングして、個別液室6、流体抵抗部7、液導入部8などを形成する溝部を形成している。なお、シリコン基板に限らず、例えばSUSなどの金属部材などを使用することもできる。   The flow path plate 2 forms a groove portion that forms the individual liquid chamber 6, the fluid resistance portion 7, the liquid introduction portion 8 and the like by etching the single crystal silicon substrate. In addition, not only a silicon substrate but metal members, such as SUS, can also be used, for example.
振動板部材3は、個別液室6の一部の壁面を形成する壁面部材である。この振動板部材3は、個別液室6側から薄肉部となる第1層3aと厚肉部を形成する第2層3b(3層以上でもよい。)からなる複層構造としている。そして、第1層3aで個別液室6に対応する部分に変形可能な振動板である振動領域30を形成している。   The diaphragm member 3 is a wall surface member that forms a partial wall surface of the individual liquid chamber 6. The diaphragm member 3 has a multi-layer structure including a first layer 3a that is a thin-walled portion and a second layer 3b that may be a thick-walled portion (may be three or more layers) from the individual liquid chamber 6 side. A vibration region 30 that is a deformable diaphragm is formed in a portion corresponding to the individual liquid chamber 6 in the first layer 3a.
そして、この振動板部材3の個別液室6とは反対側に、振動板部材3の振動領域30を変形させる駆動手段(アクチュエータ手段、圧力発生手段)としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ11を配置している。   A piezoelectric actuator 11 including an electromechanical conversion element as a driving means (actuator means, pressure generating means) for deforming the vibration region 30 of the diaphragm member 3 on the opposite side of the diaphragm member 3 from the individual liquid chamber 6. Is arranged.
この圧電アクチュエータ11は、ベース部材13上に接着剤接合した複数の積層型圧電部材12を有し、圧電部材12にはハーフカットダイシングによって溝加工して1つの圧電部材12に対して所要数の柱状の圧電素子12A、12Bを所定の間隔で櫛歯状に形成している。   The piezoelectric actuator 11 has a plurality of laminated piezoelectric members 12 bonded with adhesive on a base member 13, and the piezoelectric member 12 is grooved by half-cut dicing to have a required number of piezoelectric members 12. Columnar piezoelectric elements 12A and 12B are formed in a comb shape at a predetermined interval.
圧電部材12の圧電素子12A、12Bは同じものである。本実施形態では、一方の圧電素子12Aは駆動波形を与えて変位させる圧電素子として使用し、他方の圧電素子12Bは駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する。   The piezoelectric elements 12A and 12B of the piezoelectric member 12 are the same. In the present embodiment, one piezoelectric element 12A is used as a piezoelectric element that is displaced by giving a driving waveform, and the other piezoelectric element 12B is used as a simple support without giving a driving waveform.
そして、圧電素子12Aは振動板部材3の振動領域30に形成した島状の厚肉部である凸部31に接合している。また、圧電素子12Bは振動板部材3の厚肉部である凸部32に接合している。   The piezoelectric element 12 </ b> A is bonded to a convex portion 31 that is an island-shaped thick portion formed in the vibration region 30 of the diaphragm member 3. The piezoelectric element 12 </ b> B is bonded to the convex portion 32 that is a thick portion of the diaphragm member 3.
この圧電部材12は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極が設けられ、駆動柱12Aの外部電極に駆動信号を与えるためのフレキシブル配線基板としてのFPC15が接続されている。   This piezoelectric member 12 is formed by alternately laminating piezoelectric layers and internal electrodes, and the internal electrodes are each extended to the end face and provided with external electrodes, and are flexible for applying drive signals to the external electrodes of the drive column 12A. An FPC 15 as a wiring board is connected.
フレーム部材20は、例えばエポキシ系樹脂或いは熱可塑性樹脂で射出成形により形成し(材質が限定されるものではない)、図示しないヘッドタンクや液体カートリッジから液体が供給される共通液室10が形成されている。   The frame member 20 is formed of, for example, an epoxy resin or a thermoplastic resin by injection molding (the material is not limited), and a common liquid chamber 10 to which liquid is supplied from a head tank or a liquid cartridge (not shown) is formed. ing.
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子12Aに印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子12Aが収縮し、振動板部材3の振動領域30が外方に引かれて個別液室6の容積が膨張することで、個別液室6内に液体が流入する。   In the liquid discharge head configured as described above, for example, the voltage applied to the piezoelectric element 12A is lowered from the reference potential, so that the piezoelectric element 12A contracts, and the vibration region 30 of the diaphragm member 3 is pulled outward, so that the individual liquid As the volume of the chamber 6 expands, the liquid flows into the individual liquid chamber 6.
その後、圧電素子12Aに与える電圧を上げて圧電素子12Aを積層方向に伸長させ、振動板部材3の振動領域30をノズル4方向に変形させて個別液室6の容積を収縮させる。これにより、個別液室6内の液体が加圧され、ノズル4から液体が滴化されて液滴として吐出(噴射)される。   Thereafter, the voltage applied to the piezoelectric element 12A is increased to extend the piezoelectric element 12A in the stacking direction, and the vibration region 30 of the diaphragm member 3 is deformed in the nozzle 4 direction to contract the volume of the individual liquid chamber 6. As a result, the liquid in the individual liquid chamber 6 is pressurized, and the liquid is dropletized from the nozzle 4 and ejected (jetted) as droplets.
そして、圧電素子12Aに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材3の振動領域30が初期位置に復元し、個別液室6が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室10から個別液室6内に液体が充填される。そこで、ノズル4のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。   Then, by returning the voltage applied to the piezoelectric element 12A to the reference potential, the vibration region 30 of the diaphragm member 3 is restored to the initial position, and the individual liquid chamber 6 expands to generate a negative pressure. The liquid is filled into the individual liquid chamber 6 from the liquid chamber 10. Therefore, after the vibration of the meniscus surface of the nozzle 4 is attenuated and stabilized, the operation proceeds to the next droplet discharge.
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例(引き−押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。   Note that the driving method of the head is not limited to the above example (pulling-pushing), and it is also possible to perform striking or pushing depending on the direction to which the driving waveform is given.
次に、本発明の第1実施形態について図4ないし図8を参照して説明する。図4は同実施形態における振動板部材に圧電素子を接合する前の状態のノズル配列方向に沿う断面説明図、図5は同じく振動板部材の1つの振動領域部分の平面説明図である。図6は同じく振動板部材に圧電素子を接合した状態のノズル配列方向に沿う断面説明図、図7は同じく1つの振動領域部分の拡大説明図、図8は同じく1つの振動領域部分の平面説明図である。   Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 is a cross-sectional explanatory view along the nozzle arrangement direction before the piezoelectric element is bonded to the diaphragm member in the same embodiment, and FIG. 5 is a plan explanatory view of one vibration region portion of the diaphragm member. 6 is a cross-sectional explanatory view along the nozzle arrangement direction in a state where a piezoelectric element is bonded to the vibration plate member, FIG. 7 is also an enlarged explanatory view of one vibration region portion, and FIG. 8 is a plan view of the same vibration region portion. FIG.
振動板部材3には、個別液室6の一部の壁面を形成する振動板である振動領域30に、圧電素子12Aと接着剤で接合する島状の厚肉部である凸部31が形成されている。   The diaphragm member 3 is formed with a convex portion 31 that is an island-shaped thick portion joined to the piezoelectric element 12A with an adhesive in a vibration region 30 that is a diaphragm that forms a part of the wall surface of the individual liquid chamber 6. Has been.
そして、凸部31は、先端面がそれぞれ圧電素子12Aとの接合面33a、33b、33cとなる3つの凸部部分31a、31b、31cを有し、3つの凸部部分31a、31b、31cは並べて配置され、隣り合う凸部部分31aと凸部部分31bの間、凸部部分31bと凸部部分31cとの間には、それぞれ、溝34、34が形成されている。   And the convex part 31 has the three convex part parts 31a, 31b, 31c from which the front end surface becomes joining surface 33a, 33b, 33c with the piezoelectric element 12A, respectively, and the three convex part parts 31a, 31b, 31c are Grooves 34 and 34 are formed between the convex portion 31a and the convex portion 31b, and between the convex portion 31b and the convex portion 31c, which are arranged side by side.
本実施形態では、図5に示すように、凸部31に圧電素子12Aの長手方向に沿って溝34を形成することで、凸部31を圧電素子の12Aの短手方向に並ぶ3つの凸部部分31a、31b、31cを形成している。なお、「長手方向」はノズル配列方向と直交する方向であり、「短手方向」はノズル配列方向である。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5, by forming the groove 34 along the longitudinal direction of the piezoelectric element 12A in the convex part 31, the convex part 31 is arranged in three convex directions along the short side of the piezoelectric element 12A. Part portions 31a, 31b and 31c are formed. The “longitudinal direction” is a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction, and the “short direction” is the nozzle arrangement direction.
また、本実施形態では、隣り合う凸部部分31aと凸部部分31b、凸部部分31bと凸部部分31cは、それぞれ電気械変換素子である圧電素子12Aとの接合面から薄肉部を形成している第1層3aの表面(薄肉部表面)位置まで形成され溝34によって凸部部分全体が分離されている。   In the present embodiment, the adjacent convex portion 31a and convex portion 31b, and the convex portion 31b and convex portion 31c each form a thin portion from the joint surface with the piezoelectric element 12A that is an electromechanical transducer. The first layer 3a is formed up to the surface (thin wall surface) position, and the entire convex portion is separated by the groove 34.
そして、圧電素子12Aが凸部31に接合された状態では、図7(a)に示すように、振動領域30(薄肉部)は、中央部の凸部部分31bに対応する箇所が、両側に位置する凸部部分31a、凸部部分31cに対応する箇所に対して個別液室6側に凸となっている。   In the state where the piezoelectric element 12A is bonded to the convex portion 31, as shown in FIG. 7A, the vibration region 30 (thin wall portion) has portions corresponding to the convex portion 31b in the central portion on both sides. It protrudes toward the individual liquid chamber 6 with respect to the position corresponding to the protruding portion 31a and the protruding portion 31c.
つまり、中央部の凸部部分31bの厚みは、両側に位置する凸部部分31a、凸部部分31cの厚みよりも大きくしている。言い換えれば、薄肉部である振動領域30を形成する第1層3aの表面から電気機械変換素子である圧電素子12Aとの接合面までを凸部部分の高さとするとき、中央部の凸部部分31bの接合面33bは、両側に位置する他の凸部部分31a、凸部部分31cの接合面33a、33cよりも高くなっている。   That is, the thickness of the convex portion 31b at the center is larger than the thickness of the convex portion 31a and the convex portion 31c located on both sides. In other words, when the height of the convex portion is from the surface of the first layer 3a that forms the vibration region 30 that is the thin-walled portion to the bonding surface with the piezoelectric element 12A that is the electromechanical transducer, the central convex portion The joint surface 33b of 31b is higher than the joint surfaces 33a and 33c of the other convex part 31a and convex part 31c located on both sides.
なお、ここでの凸部部分31a〜31cの高さは、圧電素子12Aと接合する前の状態での高さである。   In addition, the height of the convex part parts 31a-31c here is a height in the state before joining with the piezoelectric element 12A.
また、本実施形態では、中央部の凸部部分31bの高さは他の凸部部分31a、31cの高さよりも1〜2μm程度高くしている。   Moreover, in this embodiment, the height of the convex part 31b of the center part is about 1-2 micrometers higher than the height of the other convex parts 31a and 31c.
この凸部部分31bの高さと凸部部分31a、31cの高さとの差は、上述したように、圧電素子12Aに接着剤300で接合したときに薄肉部である振動領域30が湾曲変形した状態で、中央部の凸部部分31bと他の凸部部分31a、31cの高さとがほぼ揃う差にしている。   As described above, the difference between the height of the convex portion 31b and the height of the convex portions 31a and 31c is a state in which the vibration region 30 which is a thin portion is curved and deformed when bonded to the piezoelectric element 12A with the adhesive 300. Therefore, the height of the convex portion 31b at the center and the heights of the other convex portions 31a and 31c are substantially equal.
この場合、圧電素子12Aが凸部部分31a、凸部部分31b、凸部部分31cと接合された状態で、図7(b)に示すように、中央部の凸部部分31bの接合面33bの高さ位置h2が、両側に位置する凸部部分31a、凸部部分31cの接合面33a、33cの最下点位置h1と両側に位置する凸部部分31a、凸部部分31cの接合面33a、33cの最上点位置h3との間に位置することが好ましい。   In this case, in the state where the piezoelectric element 12A is joined to the convex portion 31a, the convex portion 31b, and the convex portion 31c, as shown in FIG. 7B, the joint surface 33b of the central convex portion 31b is formed. The height position h2 is the convex portion 31a located on both sides, the joint surface 33a of the convex portion 31c, the lowest point position h1 of the joint surface 33c, the convex portion 31a located on both sides, the joint surface 33a of the convex portion 31c, It is preferable to be located between the uppermost point position h3 of 33c.
これにより、接合面33a、33cから接合面33b側に移動する接着剤が接合面33b上に流れこむことをより確実に低減できる。   Thereby, it can reduce more reliably that the adhesive agent which moves to the joint surface 33b side from the joint surfaces 33a and 33c flows into the joint surface 33b.
次に、本実施形態の作用効果を明確にするため、まず比較例について説明する。   Next, in order to clarify the effect of this embodiment, a comparative example will be described first.
まず、比較例1について図9ないし図12を参照して説明する。図9は比較例1における振動板部材に圧電素子を接合する前の状態のノズル配列方向に沿う断面説明図、図10は同じく振動板部材の1つの振動領域部分の平面説明図である。図11は同じく振動板部材に圧電素子を接合した状態のノズル配列方向に沿う断面説明図、図12は同じく1つの振動領域部分の拡大説明図である。なお、本実施形態と対応する部分には同じ符号を付している。   First, Comparative Example 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a cross-sectional explanatory view along the nozzle arrangement direction before the piezoelectric element is bonded to the diaphragm member in Comparative Example 1, and FIG. 10 is a plan explanatory view of one vibration region portion of the diaphragm member. FIG. 11 is a cross-sectional explanatory view along the nozzle arrangement direction in a state where a piezoelectric element is bonded to the vibration plate member, and FIG. 12 is an enlarged explanatory view of one vibration region portion. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part corresponding to this embodiment.
この比較例1の振動板部材3は、振動板である振動領域30に、圧電素子12Aと接合する接合面33が一定の高さの島状凸部31を有している。   The diaphragm member 3 of the comparative example 1 has an island-shaped convex portion 31 having a fixed height in a bonding surface 33 to be bonded to the piezoelectric element 12A in a vibration region 30 that is a diaphragm.
ここで、振動板部材3と圧電部材12とを接着剤300で接合するときには、圧電部材12を振動板部材3側に対して加圧しながら接着剤300を硬化させる。このとき、振動領域30には個別液室6側が空間となって支えがないので、圧電素子12A側から島状の凸部31が押されることによって、図11に示すように、振動領域30が個別液室6側に凸となる形状に湾曲変形する。   Here, when the diaphragm member 3 and the piezoelectric member 12 are bonded with the adhesive 300, the adhesive 300 is cured while pressing the piezoelectric member 12 against the diaphragm member 3 side. At this time, since the individual liquid chamber 6 side becomes a space in the vibration region 30 and is not supported, the island-shaped convex portion 31 is pushed from the piezoelectric element 12A side, so that the vibration region 30 is formed as shown in FIG. It bends and deforms into a shape that is convex toward the individual liquid chamber 6 side.
そのため、凸部31の圧電素子12Aとの接合面33も振動領域30と同様に個別液室6側に凸となる形状に湾曲変形する。したがって、接合面33の中央部が圧電素子12Aから遠ざかり、図12に示すように、凸部31と圧電素子12Aとの間の接着剤300の層の厚みは、ノズル配列方向において、中央部の厚みtbが両端部側厚みta、tcよりも厚くなる。   Therefore, the joint surface 33 of the convex portion 31 with the piezoelectric element 12 </ b> A is also curved and deformed into a shape that is convex toward the individual liquid chamber 6, similarly to the vibration region 30. Therefore, the central portion of the bonding surface 33 is moved away from the piezoelectric element 12A, and as shown in FIG. 12, the thickness of the layer of the adhesive 300 between the convex portion 31 and the piezoelectric element 12A is the central portion in the nozzle arrangement direction. The thickness tb is thicker than both end side thicknesses ta and tc.
このように、圧電素子12Aとの接合面33の中央部での接着剤300の厚みが厚くなると、圧電素子12Aの変位量が最も多い接合面33の中央部での変位伝達が接着剤300で吸収され、圧電素子12Aの変位の伝達効率が低くなる。   As described above, when the thickness of the adhesive 300 at the center portion of the joint surface 33 with the piezoelectric element 12A is increased, the displacement transmission at the center portion of the joint surface 33 with the largest displacement amount of the piezoelectric element 12A is transmitted by the adhesive 300. Absorbed and the transmission efficiency of the displacement of the piezoelectric element 12A is lowered.
次に、比較例2について図13及び図14を参照して説明する。図13は比較例2における振動板部材に圧電素子を接合した状態のノズル配列方向に沿う断面説明図、図14は同じく1つの振動領域部分の拡大説明図である。なお、本実施形態と対応する部分には同じ符号を付している。   Next, Comparative Example 2 will be described with reference to FIGS. 13 and 14. 13 is a cross-sectional explanatory view along the nozzle arrangement direction in a state in which a piezoelectric element is bonded to the vibration plate member in Comparative Example 2, and FIG. 14 is an enlarged explanatory view of one vibration region portion. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part corresponding to this embodiment.
この比較例2の振動板部材3は、振動板である振動領域30に、圧電素子12Aと接合する接合面33が一定の高さの3つの凸部部分31a〜31cを有している。すなわち、比較例2の構成は、中央部の凸部部分31bの高さも他の凸部部分31a、31cの高さと同じであり、接合面33a、33b、33cが同じ高さになっている点が本実施形態の構成と異なっている。   The diaphragm member 3 of the comparative example 2 has three convex portions 31a to 31c in which a joining surface 33 that joins the piezoelectric element 12A has a certain height in a vibration region 30 that is a diaphragm. That is, in the configuration of Comparative Example 2, the height of the convex portion 31b at the center is the same as the height of the other convex portions 31a and 31c, and the joint surfaces 33a, 33b, and 33c are the same height. However, this is different from the configuration of the present embodiment.
このように構成しても、振動板部材3と圧電部材12とを接着剤300で接合するときに振動領域30が個別液室6側に凸となる形状に湾曲変形すると、図14に示すように、中央部の凸部部分31bの接合面33bが圧電素子12Aから遠ざかる。   Even with this configuration, when the vibration region 30 is curved and deformed into a shape that protrudes toward the individual liquid chamber 6 when the vibration plate member 3 and the piezoelectric member 12 are joined together with the adhesive 300, as shown in FIG. In addition, the joint surface 33b of the central convex portion 31b moves away from the piezoelectric element 12A.
つまり、図14の状態では、両側に位置する凸部部分31a、凸部部分31cの接合面33a、33cは、中央部の凸部部分31b側が傾斜方向下側になるように傾斜している。中央部の凸部部分31bの接合面33bは、両側に位置する凸部部分31a、凸部部分31cの接合面33a、33cに対して低い位置に位置している。これにより、両側に位置する凸部部分31a、凸部部分31cの接合面33a、33cに付着する接着剤300は、中央部の凸部部分31bの接合面33b上に移動しやすくなる。   That is, in the state of FIG. 14, the joint surfaces 33 a and 33 c of the convex portion 31 a and the convex portion 31 c located on both sides are inclined such that the convex portion 31 b side of the central portion is on the lower side in the inclination direction. The joint surface 33b of the central convex portion 31b is positioned lower than the convex portions 31a and the joint surfaces 33a and 33c of the convex portion 31c located on both sides. Thereby, the adhesive 300 adhering to the joint surfaces 33a and 33c of the convex portion 31a and the convex portion 31c located on both sides is easily moved onto the joint surface 33b of the central convex portion 31b.
したがって、上述した比較例1と同様、中央部の凸部部分31bの接合面33bと圧電素子12Aとの間の接着剤300の層の厚みは、両側の凸部部分31a、31cの接合面33a、33cの厚みta、tcよりも厚くなる。   Accordingly, as in Comparative Example 1 described above, the thickness of the adhesive 300 layer between the joint surface 33b of the central convex portion 31b and the piezoelectric element 12A is equal to the joint surface 33a of the convex portions 31a and 31c on both sides. , 33c becomes thicker than the thicknesses ta and tc.
そのため、比較例2の構成でも、圧電素子12Aの変位量が最も多い接合面33の中央部での変位伝達が接着剤300で吸収され、圧電素子12Aの変位の伝達効率が低くなる。   Therefore, even in the configuration of Comparative Example 2, the displacement transmission at the center of the joint surface 33 where the displacement amount of the piezoelectric element 12A is the largest is absorbed by the adhesive 300, and the displacement transmission efficiency of the piezoelectric element 12A is lowered.
これに対し、本実施形態における振動板部材3では、圧電素子12Aと接着接合する前の状態において、中央部の凸部部分31bの高さは他の凸部部分31a、31cの高さよりも高くしている。つまり、中央部の接合面33bは、他の部分の接合面33a、33cの高さよりも高くなっている。   On the other hand, in the diaphragm member 3 in the present embodiment, the height of the convex portion 31b at the center is higher than the height of the other convex portions 31a and 31c in a state before being bonded to the piezoelectric element 12A. doing. That is, the joint surface 33b in the central part is higher than the heights of the joint surfaces 33a and 33c in other parts.
したがって、図6に示すように、振動板部材3の凸部31と圧電素子12Aとを接合するときに振動領域30が個別液室6側に凸になる形状に湾曲変形したとき、中央部の接合面33bと圧電素子12Aの間隔と他の部分の接合面33a、33cと圧電素子12Aの間隔とほぼ同じなる。   Therefore, as shown in FIG. 6, when the convex portion 31 of the vibration plate member 3 and the piezoelectric element 12A are joined, when the vibration region 30 is curved and deformed to be convex toward the individual liquid chamber 6 side, The distance between the bonding surface 33b and the piezoelectric element 12A is substantially the same as the distance between the bonding surfaces 33a and 33c and the piezoelectric element 12A in other parts.
つまり、上述したように、接合面33a、33cから接合面33b側に移動する接着剤が接合面33b上に流れこむことを低減できる。   That is, as described above, it is possible to reduce the adhesive that moves from the bonding surfaces 33a and 33c to the bonding surface 33b from flowing onto the bonding surface 33b.
これにより、凸部31の中央部と圧電素子12Aの変位量が最も大きな中央部とを接着剤300の層の厚みが厚くならない状態で接合することができ、圧電素子12Aの変位が効率的に振動領域30に伝達されることになる。   Thereby, the center part of the convex part 31 and the center part with the largest displacement amount of the piezoelectric element 12A can be joined in a state where the thickness of the layer of the adhesive 300 is not increased, and the displacement of the piezoelectric element 12A is efficiently performed. It is transmitted to the vibration area 30.
また、凸部31に形成した溝34は余剰接着剤を逃がす接着剤逃がしとしても機能するので、接着剤300のはみ出しを低減することができる。   Moreover, since the groove | channel 34 formed in the convex part 31 functions also as an adhesive agent escape which escapes an excess adhesive agent, the protrusion of the adhesive agent 300 can be reduced.
次に、本発明の第2実施形態について図15及び図16を参照して説明する。図15は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの振動板部材の圧電素子と接合する前の状態の1つの振動領域部分の拡大説明図、図16は同じく振動板部材を圧電素子と接合した状態の1つの振動領域部分の拡大説明図である。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 and 16. FIG. 15 is an enlarged explanatory view of one vibration region portion before being joined to the piezoelectric element of the diaphragm member of the liquid ejection head according to the embodiment, and FIG. 16 is also a state in which the diaphragm member is joined to the piezoelectric element. It is expansion explanatory drawing of one vibration area | region part.
本実施形態では、前記第1実施形態において、凸部31を構成している中央部の凸部部分を、ノズル配列方向に更に分割して、2つの凸部部分31b1、31b2を形成し、凸部31は全体で4つの凸部部分によって構成している。   In the present embodiment, in the first embodiment, the central convex portion constituting the convex portion 31 is further divided in the nozzle arrangement direction to form two convex portions 31b1 and 31b2, and the convex portion The portion 31 is constituted by four convex portions as a whole.
このように構成することで、前記第1実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、中央部の凸部部分31b(31b1、31b2)を振動領域30の湾曲形状に対してより精度よく追従させることができる。   By configuring in this way, the same effects as the first embodiment can be obtained, and the convex portion 31b (31b1, 31b2) in the central portion can be more accurately matched to the curved shape of the vibration region 30. Can be followed.
次に、本発明の第3実施形態について図17及び図18を参照して説明する。図17は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの振動板部材の圧電素子と接合する前の状態の1つの振動領域部分の拡大説明図、図18は同じく振動板部材を圧電素子と接合した状態の1つの振動領域部分の拡大説明図である。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 17 is an enlarged explanatory view of one vibration region portion before joining with the piezoelectric element of the diaphragm member of the liquid ejection head according to the embodiment, and FIG. 18 is a state in which the diaphragm member is joined with the piezoelectric element. It is expansion explanatory drawing of one vibration area | region part.
本実施形態では、凸部31の接合面33側から形成される溝34は、振動領域30の厚み部分まで到達しない状態で形成されている。   In the present embodiment, the groove 34 formed from the joint surface 33 side of the convex portion 31 is formed in a state that does not reach the thickness portion of the vibration region 30.
これにより、凸部31は、先端部側(接合面側)の部分が3つの凸部部分31a〜31cに分かれ、薄肉部側である振動領域30側は一体の共通部分31dで形成されている。   Thereby, as for the convex part 31, the part by the side of a front-end | tip part (joining surface side) is divided into three convex part parts 31a-31c, and the vibration area | region 30 side which is a thin part side is formed by the integral common part 31d. .
このように構成しても、凸部31自体の厚みが薄いので、図18に示すように、振動板部材3の凸部31と圧電素子12Aとを接合するときに、振動領域30の湾曲変形に伴って凸部31の共通部分31dも同様の形状に湾曲変形する。   Even in this configuration, since the thickness of the convex portion 31 itself is thin, as shown in FIG. 18, when the convex portion 31 of the diaphragm member 3 and the piezoelectric element 12A are joined, the bending deformation of the vibration region 30 is performed. Accordingly, the common portion 31d of the convex portion 31 is also curved and deformed in the same shape.
したがって、前記各実施形態と同様、中央部の接合面33bと圧電素子12Aの間隔は他の部分の接合面33a、33cと圧電素子12Aの間隔とほぼ同じなり、圧電素子12Aの変位が効率的に振動領域30に伝達されることになる。   Therefore, as in the above embodiments, the distance between the central joint surface 33b and the piezoelectric element 12A is substantially the same as the distance between the other joint surfaces 33a and 33c and the piezoelectric element 12A, and the displacement of the piezoelectric element 12A is efficient. Is transmitted to the vibration region 30.
なお、上記各実施形態においては、振動板部材はエッチング工法により形成しているが、エッチング以外の工法、例えばNi電鋳工法などにより形成することもできる。   In each of the above embodiments, the diaphragm member is formed by an etching method, but it can also be formed by a method other than etching, such as a Ni electroforming method.
次に、本発明の第4実施形態について図19ないし図23を参照して説明する。図19は同実施形態における振動板部材に圧電素子を接合する前の状態のノズル配列方向に沿う断面説明図、図20は同じく振動板部材の1つの振動領域部分の平面説明図である。図21は同じく振動板部材に圧電素子を接合した状態のノズル配列方向に沿う断面説明図、図22は同じく1つの振動領域部分の拡大説明図、図23は同じく1つの振動領域部分の平面説明図である。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 19 is a cross-sectional explanatory view along the nozzle arrangement direction before the piezoelectric element is bonded to the diaphragm member in the same embodiment, and FIG. 20 is a plan explanatory view of one vibration region portion of the diaphragm member. 21 is a cross-sectional explanatory view along the nozzle arrangement direction in a state where the piezoelectric element is bonded to the vibration plate member, FIG. 22 is an enlarged explanatory view of one vibration region portion, and FIG. 23 is a plan view of the same vibration region portion. FIG.
本実施形態の振動板部材3は、Ni電鋳工法によって第1層3a、第2層3b、第3層3c、第4層3dを形成したものである。   The diaphragm member 3 of the present embodiment is formed by forming a first layer 3a, a second layer 3b, a third layer 3c, and a fourth layer 3d by a Ni electroforming method.
そして、第1層3aは薄肉部である振動領域30を形成する。第2層3b及び第3層3cは厚肉部となる凸部31、32を形成する。第4層3dは中央部の凸部部分31bを形成する第3層3c上に形成している。また、第2層3b、3cはオーバーハング形状となっている。   And the 1st layer 3a forms the vibration area | region 30 which is a thin part. The 2nd layer 3b and the 3rd layer 3c form the convex parts 31 and 32 used as a thick part. The 4th layer 3d is formed on the 3rd layer 3c which forms the convex part 31b of the center part. The second layers 3b and 3c have an overhang shape.
ここで、凸部31は、振動領域30側(薄肉部側)では第2層3bによって一体に形成し、この共通部分となる第2層3b上に、分離された凸部部分31a、31b、31cとなる第3層3cを形成している。そして、第3層3cで形成された凸部部分31bには第4層3dを形成している。   Here, the convex part 31 is integrally formed by the second layer 3b on the vibration region 30 side (thin wall part side), and the separated convex part parts 31a, 31b, A third layer 3c to be 31c is formed. And the 4th layer 3d is formed in the convex part 31b formed of the 3rd layer 3c.
これにより、第3層3c及び第4層3dで形成される中央部の凸部部分3bは、他の第3層3cで形成された凸部部分31a、31cよりも高さが高くなる。   Thereby, the convex part 3b of the center part formed with the 3rd layer 3c and the 4th layer 3d becomes higher than the convex parts 31a and 31c formed with the other 3rd layer 3c.
したがって、凸部31の接合面33は、中央部の接合面33bが他の部分の接合面33a、33cよりも高くなる。   Therefore, the joint surface 33 of the convex portion 31 has a central joint surface 33b higher than the joint surfaces 33a and 33c of other portions.
このように構成したので、図22に示すように、凸部31と圧電素子12Aとを接合するときに、振動領域30が個別液室6側に凸になる形状に湾曲して変形したとき、中央部の接合面33bと圧電素子12Aの間隔は他の部分の接合面33a、33cと圧電素子12Aの間隔とほぼ同じなる。   Since it is configured in this manner, as shown in FIG. 22, when the convex portion 31 and the piezoelectric element 12A are joined, when the vibration region 30 is curved and deformed into a shape that protrudes toward the individual liquid chamber 6, The distance between the central joint surface 33b and the piezoelectric element 12A is substantially the same as the distance between the other joint surfaces 33a and 33c and the piezoelectric element 12A.
これにより、前記各実施形態と同様に、圧電素子12Aと凸部31の中央部の接合面33bの間の接着剤300の層の厚みが厚くならない状態で接合することができ、圧電素子12Aの変位を効率的に振動領域30に伝達することができる。   As a result, as in each of the above embodiments, the bonding can be performed without increasing the thickness of the layer of the adhesive 300 between the piezoelectric element 12A and the bonding surface 33b at the center of the convex portion 31, and the piezoelectric element 12A can be bonded. The displacement can be efficiently transmitted to the vibration region 30.
なお、以上の実施形態において、振動領域30の凸部31にノズル配列方向に沿って溝34を形成して、凸部31をノズル配列方向と直交する方向に並ぶ3つの凸部部分31a、31b、31cで構成することもできる。また、凸部を構成する凸部部分の数は、上述した3個又は4個に限定されるものではなく、5個以上とすることもできる。   In the above embodiment, the groove 34 is formed in the convex portion 31 of the vibration region 30 along the nozzle arrangement direction, and the three convex portion portions 31a and 31b are arranged in the direction orthogonal to the nozzle arrangement direction. , 31c. Moreover, the number of the convex part which comprises a convex part is not limited to 3 or 4 mentioned above, It can also be 5 or more.
また、以上の実施形態において、凸部32についても、同様に溝を形成して複数の凸状部分に分け、溝を接着剤逃がしとすることもできる。ただし、この場合の各凸部部分の高さは同じすることが好ましい。   Moreover, in the above embodiment, the convex part 32 can be similarly formed with a groove and divided into a plurality of convex parts, and the groove can be used as an adhesive relief. However, it is preferable that the height of each convex portion in this case be the same.
次に、本発明に係る液体吐出ユニットを備える本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図24及び図25を参照して説明する。図24は同装置の機構部の側面説明図、図25は同機構部の要部平面説明図である。   Next, an example of an apparatus for ejecting a liquid according to the present invention that includes the liquid ejection unit according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 24 is an explanatory side view of the mechanism portion of the apparatus, and FIG. 25 is an explanatory plan view of an essential part of the mechanism portion.
この液体を吐出する装置は、シリアル型画像形成装置である。左右の側板421A、421Bに横架したガイド部材である主従のガイドロッド431、432でキャリッジ433を主走査方向(矢印方向)に往復移動可能に保持している。   The apparatus for discharging the liquid is a serial type image forming apparatus. A carriage 433 is held so as to be reciprocally movable in the main scanning direction (arrow direction) by main and sub guide rods 431 and 432 which are guide members horizontally mounted on the left and right side plates 421A and 421B.
このキャリッジ433には、本発明に係る液体吐出ヘッド434と液体吐出ヘッド434に液体を供給するヘッドタンク(サブタンクも同義)435とを一体にした2つの本発明に係る液体吐出ユニット430(430A、430B)を搭載している。液体吐出ヘッド434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し、液体吐出方向を下方に向けて装着されている。   In the carriage 433, two liquid discharge units 430 (430A, 430A, 430A, 430A, 430A) according to the present invention are integrated with a liquid discharge head 434 according to the present invention and a head tank (also referred to as a sub tank) 435 that supplies liquid to the liquid discharge head 434. 430B). The liquid discharge head 434 is mounted with a nozzle row composed of a plurality of nozzles in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction and the liquid discharging direction facing downward.
ここで、液体吐出ヘッド434は2つのノズル列を有する。そして、一方の液体吐出ユニット430Aの液体吐出ヘッド434の一方のノズル列はブラック(K)の液体を、他方のノズル列はシアン(C)の液体を吐出する。   Here, the liquid discharge head 434 has two nozzle rows. Then, one nozzle row of the liquid discharge head 434 of one liquid discharge unit 430A discharges black (K) liquid, and the other nozzle row discharges cyan (C) liquid.
また、他方の液体吐出ユニット430Bの液体吐出ヘッド434の一方のノズル列はマゼンタ(M)の液体を、他方のノズル列はイエロー(Y)の液体を吐出する。   In addition, one nozzle row of the liquid discharge head 434 of the other liquid discharge unit 430B discharges magenta (M) liquid, and the other nozzle row discharges yellow (Y) liquid.
なお、ここでは2つの液体吐出ヘッドを使用して4色の液体を吐出する構成としているが、1つの液体吐出ヘッドに4つのノズル列を配置して、1個の液体吐出ヘッドから4色の各色を吐出させることもできる。   Note that, here, two liquid discharge heads are used to discharge four colors of liquid, but four nozzle rows are arranged in one liquid discharge head, and four liquids are discharged from one liquid discharge head. Each color can also be ejected.
また、液体吐出ユニット430A、430Bにおける「一体化」は、液体吐出ヘッド434とヘッドタンク435とが直接、あるいは、フィルタ部材などを介して相互に締結部材や接着などで固定されていること、あるいは、チューブなどで相互に接続されていることなどを意味する。   In addition, “integration” in the liquid discharge units 430A and 430B means that the liquid discharge head 434 and the head tank 435 are fixed directly or via a filter member or the like by a fastening member or an adhesive, or It means that they are connected to each other by tubes.
装置本体側のカートリッジホルダ404には、各色の液体カートリッジであるメインタンク410(410k、410c、201m、210y)が着脱自在に装着される。そして、各液体吐出ユニット430A、430Bのヘッドタンク435には各色の供給チューブ436を介して、送液ポンプを含む送液ユニット424によって各色のメインタンク410から各色の液体が送液される。   A main tank 410 (410k, 410c, 201m, 210y), which is a liquid cartridge of each color, is detachably attached to the cartridge holder 404 on the apparatus main body side. Then, the liquids of the respective colors are fed from the main tanks 410 of the respective colors to the head tanks 435 of the respective liquid discharge units 430A and 430B through the supply tubes 436 of the respective colors by the liquid feeding unit 424 including a liquid feeding pump.
一方、給紙トレイ402の用紙積載部(圧板)441上に積載した用紙442を給紙するための給紙部として、用紙積載部441から用紙442を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)443及び給紙コロ443に対向する分離パッド444を備えている。   On the other hand, as a paper feeding unit for feeding the paper 442 stacked on the paper stacking unit (pressure plate) 441 of the paper feed tray 402, a half-moon roller (feeding) that separates and feeds the paper 442 from the paper stacking unit 441 one by one. Paper separation roller 443 and a separation pad 444 facing the paper feeding roller 443.
そして、給送された用紙442を搬送及び案内するガイド445、カウンタローラ446、搬送ガイド部材447、先端加圧コロ449を有する押さえ部材448を備えている。さらに、搬送された用紙442を吸着して液体吐出ユニット430の液体吐出ヘッド434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451を備えている。   Further, a guide 445 for conveying and guiding the fed paper 442, a counter roller 446, a conveyance guide member 447, and a pressing member 448 having a tip pressure roller 449 are provided. Further, a transport belt 451 is provided as a transport unit that sucks the transported paper 442 and transports the transported paper 442 at a position facing the liquid discharge head 434 of the liquid discharge unit 430.
ここで、搬送ベルト451は、無端状ベルトであり、搬送ローラ452とテンションローラ453との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。また、ここでは、搬送ベルト451として帯電手段である帯電ローラ456で帯電される静電搬送ベルトを使用している。ただし、搬送ベルト251としてはエアー吸引で吸着する搬送ベルトでもよい。また、搬送手段としては、搬送ベルトを使用しないで、2つのローラによって搬送するものでもよい。   Here, the conveyance belt 451 is an endless belt, and is configured to be wound around the conveyance roller 452 and the tension roller 453 so as to circulate in the belt conveyance direction (sub-scanning direction). Here, an electrostatic conveyance belt charged by a charging roller 456 that is a charging unit is used as the conveyance belt 451. However, the conveyance belt 251 may be a conveyance belt that is attracted by air suction. Moreover, as a conveyance means, you may convey by two rollers, without using a conveyance belt.
搬送ベルト451を掛け回したテンションローラ453の下流側には、搬送ベルト451から用紙242を分離するための分離爪461と、排紙ローラ462及び排紙コロ463とを備え、排紙ローラ462の下方に排紙トレイ403を備えている。   A separation claw 461 for separating the paper 242 from the transport belt 451, a paper discharge roller 462, and a paper discharge roller 463 are provided on the downstream side of the tension roller 453 around which the transport belt 451 is wound. A paper discharge tray 403 is provided below.
また、装置本体の背面部には両面ユニット471が着脱自在に装着されている。この両面ユニット471は搬送ベルト451の逆方向回転で戻される用紙442を取り込んで反転させて、再度、カウンタローラ446と搬送ベルト451との間に給紙する。また、この両面ユニット471の上面は手差しトレイ472としている。   A double-sided unit 471 is detachably attached to the back surface of the apparatus main body. The duplex unit 471 takes in and reverses the sheet 442 returned by the reverse rotation of the transport belt 451 and feeds it again between the counter roller 446 and the transport belt 451. The upper surface of the duplex unit 471 is a manual feed tray 472.
さらに、キャリッジ433の走査方向一方側の非印字領域には、液体吐出ユニット430A、430Bの液体吐出ヘッド434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。   Further, a maintenance / recovery mechanism 281 for maintaining and recovering the state of the nozzles of the liquid discharge heads 434 of the liquid discharge units 430A and 430B is disposed in the non-print region on one side in the scanning direction of the carriage 433.
この維持回復機構481には、液体吐出ヘッド434のノズル面をキャピングするための各キャップ482a、482bを備えている。また、維持回復機構481は、ノズル面をワイピングするためのブレード部材483を備えている。また、維持回復機構481は、増粘した液体を排出するために画像形成に寄与しない液体を吐出させる空吐出を行うときの液体を受ける空吐出受け484などを備えている。   The maintenance / recovery mechanism 481 includes caps 482a and 482b for capping the nozzle surface of the liquid discharge head 434. The maintenance / recovery mechanism 481 includes a blade member 483 for wiping the nozzle surface. In addition, the maintenance / recovery mechanism 481 includes an empty discharge receptacle 484 for receiving a liquid when performing an empty discharge for discharging a liquid that does not contribute to image formation in order to discharge the thickened liquid.
また、キャリッジ433の走査方向他方側の非印字領域には、画像形成中などに空吐出を行うときの液体を受ける空吐出受け488を配置している。この空吐出受け488には液体吐出ヘッド434のノズル列方向に沿った開口部489などを備えている。   In the non-printing area on the other side in the scanning direction of the carriage 433, an empty discharge receiver 488 that receives liquid when empty discharge is performed during image formation or the like is disposed. The idle discharge receptacle 488 includes an opening 489 along the nozzle row direction of the liquid discharge head 434.
この画像形成装置においては、給紙トレイ402から用紙442が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙442はガイド445で案内され、搬送ベルト451とカウンタローラ446との間に挟まれて搬送される。更に、用紙442は、先端を搬送ガイド437で案内されて先端加圧コロ449で搬送ベルト451に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。   In this image forming apparatus, the paper 442 is separated and fed one by one from the paper feed tray 402, and the paper 442 fed substantially vertically upward is guided by the guide 445, and between the transport belt 451 and the counter roller 446. It is sandwiched and conveyed. Further, the leading edge of the sheet 442 is guided by the conveying guide 437 and pressed against the conveying belt 451 by the leading end pressing roller 449, and the conveying direction is changed by approximately 90 °.
そして、帯電した搬送ベルト451上に用紙442が給送されると、用紙442が搬送ベルト451に吸着され、搬送ベルト451の周回移動によって用紙442が副走査方向に搬送される。   When the paper 442 is fed onto the charged transport belt 451, the paper 442 is attracted to the transport belt 451, and the paper 442 is transported in the sub-scanning direction by the circular movement of the transport belt 451.
そこで、キャリッジ433を移動させながら画像信号に応じて液体吐出ユニット430A、430Bの液体吐出ヘッド434を駆動することにより、停止している用紙442に液体を吐出して1行分の画像を記録する。そして、用紙442を所定量搬送後、次の行の画像形成を行う。記録終了信号又は用紙442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442を排紙トレイ403に排紙する。   Therefore, by driving the liquid discharge heads 434 of the liquid discharge units 430A and 430B according to the image signal while moving the carriage 433, liquid is discharged onto the stopped paper 442 to record an image for one line. . Then, after the sheet 442 is conveyed by a predetermined amount, image formation of the next row is performed. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 442 has reached the recording area, the recording operation is finished and the paper 442 is discharged onto the paper discharge tray 403.
このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッド又は液体吐出ヘッドユニットを備えるので、高画質画像を安定して形成することができる。   As described above, since the image forming apparatus includes the liquid discharge head or the liquid discharge head unit according to the present invention, a high-quality image can be stably formed.
本願において、「液体を吐出する装置」とは、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置である。   In the present application, the “apparatus for ejecting liquid” is an apparatus capable of ejecting a liquid to an object to which the liquid can adhere.
この「液体を吐出する装置」には、液体を吐出する部分だけでなく、液体が付着するもの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置と称される装置などを含むことができる。   This "device for ejecting liquid" includes not only a portion for ejecting liquid, but also means for feeding, transporting, and discharging paper to which liquid adheres, and other devices referred to as pre-processing devices and post-processing devices Etc. can be included.
また、「液体を吐出する装置」には、従前の記録装置、印刷装置、画像形成装置、液滴吐出装置、液体吐出装置、処理液塗布装置、立体造形装置などと称される装置そのものが含まれる。   In addition, the “device for ejecting liquid” includes devices called conventional recording devices, printing devices, image forming devices, droplet ejecting devices, liquid ejecting devices, processing liquid coating devices, three-dimensional modeling devices themselves. It is.
また、「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものに付着した液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、3次元像を造形するものも含まれる。   Further, the “apparatus for ejecting liquid” is not limited to the one in which a significant image such as a character or a figure is visualized by the liquid adhering to the liquid adherable one. For example, what forms a pattern etc. which does not have a meaning itself, and what forms a three-dimensional image are also included.
なお、上記「液体が付着するもの」とは液体が一時的にでも付着可能なものを意味する。そして、「液体が付着するもの」の用語に代えて、用紙、媒体、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙、粉体層(粉末層)などの代替用語を使用するとき、当該代替用語は、特に限定しない限り、すべての液体が付着するものを含む意味であるものとする。   In addition, the above-mentioned “thing to which the liquid adheres” means that the liquid can adhere even temporarily. In place of the term “the liquid adheres to”, when using alternative terms such as paper, medium, recording medium, recording medium, recording paper, recording paper, powder layer (powder layer), etc. The term is intended to include those to which all liquids adhere unless specifically limited.
また、「液体が付着するもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。   In addition, the material of “the material to which the liquid adheres” is not limited as long as the liquid such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics can be adhered even temporarily.
また、「液体」は、インク、処理液、DNA試料、レジスト、パターン材料、結着剤なども含まれる。   In addition, “liquid” includes ink, processing liquid, DNA sample, resist, pattern material, binder, and the like.
また、「液体を吐出する装置」には、特に限定しない限り、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置のいずれも含まれる。   Further, the “device for ejecting liquid” includes both a serial type device that moves the liquid ejection head and a line type device that does not move the liquid ejection head, unless otherwise specified.
また、「液体吐出ユニット」とは、液体を吐出させる部分を一体化したものを意味する。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持機構、主走査移動機構の構成を任意に液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。   In addition, the “liquid discharge unit” means a unit in which liquid discharge portions are integrated. For example, the “liquid discharge unit” includes a head tank, a carriage, a supply mechanism, a maintenance mechanism, and a main scanning movement mechanism arbitrarily combined with a liquid discharge head.
例えば、「液体吐出ユニット」は、上記実施形態で説明した液体吐出ヘッドとヘッドタンクを一体化したもの、液体吐出ヘッドとキャリッジを一体化したもの、液体吐出ヘッド、ヘッドタンク及びキャリッジを一体化したものが含まれる。   For example, the “liquid discharge unit” includes the liquid discharge head and the head tank described in the above embodiment integrated, the liquid discharge head and the carriage integrated, and the liquid discharge head, the head tank, and the carriage integrated. Things are included.
また、これらの液体吐出ユニットにフィルタユニット(前述したフィルタ部材と分配流路を形成したもの)を追加したものが含まれる。   In addition, a liquid filter unit in which a filter unit (a filter member and a distribution channel described above are added) is added to these liquid discharge units.
また、液体吐出ヘッドと維持機構を一体化したもの、液体吐出ヘッドと維持機構と主走査移動機構を一体化したもの、液体吐出ヘッド、主走査移動機構、供給機構を一体化したものなども含まれる。   Also included are those in which the liquid ejection head and the maintenance mechanism are integrated, those in which the liquid ejection head, the maintenance mechanism, and the main scanning movement mechanism are integrated, and those in which the liquid ejection head, the main scanning movement mechanism, and the supply mechanism are integrated. It is.
上記主走査移動機構は、キャリッジ、キャリッジを案内するガイド部材、あるいは、これらに駆動源、キャリッジの移動機構を組み合わせて構成される。供給機構は、メインタンクを装着する装填部、チューブと、ヘッドタンクなどで構成される。維持機構は、キャップ、ワイパ部材、キャップに通じる吸引ポンプなどの吸引手段、空吐出受けのいずれか2以上を組み合わせたものである。   The main scanning movement mechanism is configured by combining a carriage, a guide member for guiding the carriage, or a driving source and a carriage movement mechanism. The supply mechanism includes a loading unit on which a main tank is mounted, a tube, a head tank, and the like. The maintenance mechanism is a combination of at least two of a cap, a wiper member, a suction means such as a suction pump leading to the cap, and an idle discharge receiver.
さらに、「液体吐出ユニット」には、前記実施形態で説明した機構部から液体が付着するものを搬送する機構を除いた部分で構成されるものを含む。   Furthermore, the “liquid discharge unit” includes a unit constituted by a part excluding a mechanism for transporting a liquid adhering unit from the mechanism unit described in the embodiment.
なお、「一体化」とは、液体吐出に係わる2以上の部材が互いに連結されている状態を代表例とし、液体吐出に係わる2以上の部材が1つのまとまりを構成している状態を意味する。   “Integrated” means a state in which two or more members related to liquid ejection are connected to each other as a representative example, and means that two or more members related to liquid ejection constitute one unit. .
また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明した圧電アクチュエータ以外にも、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものでもよい。   The “liquid discharge head” is not limited to the pressure generating means to be used. For example, in addition to the piezoelectric actuator described in the above embodiment, a thermal actuator using an electrothermal conversion element such as a heating resistor, an electrostatic actuator including a diaphragm and a counter electrode, or the like may be used.
また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。   In addition, the terms “image formation”, “recording”, “printing”, “printing”, “printing”, “modeling” and the like in the terms of the present application are all synonymous.
1 ノズル板
2 流路板
3 振動板部材
4 ノズル
6 個別液室
10 共通液室
11 圧電アクチュエータ
12 圧電部材
20 フレーム部材
30 振動領域
31 凸部
33 接合面
34 溝
430 液体吐出ユニット
434 液体吐出ヘッド
435 ヘッドタンク
300 接着剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle plate 2 Flow path plate 3 Vibrating plate member 4 Nozzle 6 Individual liquid chamber 10 Common liquid chamber 11 Piezoelectric actuator 12 Piezoelectric member 20 Frame member 30 Vibrating region 31 Convex part 33 Joint surface 34 Groove 430 Liquid discharge unit 434 Liquid discharge head 435 Head tank 300 Adhesive

Claims (9)

  1. 液体を吐出するノズルが通じる個別液室の一部の壁面となる薄肉部を形成する振動板と、
    前記振動板の前記薄肉部に設けられた凸部と接合された電気機械変換素子と、を備え、
    前記凸部は、少なくとも3つの凸部部分を有し、前記3つの凸部部分は並べて配置され、隣り合う前記凸部部分の間には溝が形成され、
    前記薄肉部表面から前記少なくとも3つの凸部部分の前記電気機械変換素子との接合面までの高さは、中央部の前記凸部部分が他の前記凸部部分よりも高く、
    前記電気機械変換素子が前記凸部に接合された状態で、前記薄肉部は、中央部の前記凸部部分に対応する箇所が、他の前記凸部部分に対応する箇所に対して前記個別液室側に凸となっている
    ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
    A diaphragm that forms a thin wall portion that is a part of a wall surface of an individual liquid chamber through which a nozzle that discharges liquid communicates;
    An electromechanical transducer element joined to a convex portion provided on the thin portion of the diaphragm,
    The convex part has at least three convex part parts, the three convex part parts are arranged side by side, and a groove is formed between the adjacent convex part parts,
    The height from the surface of the thin portion to the joint surface of the at least three convex portions with the electromechanical conversion element is higher in the convex portion of the central portion than the other convex portions,
    In the state where the electromechanical conversion element is joined to the convex portion, the thin-walled portion has the portion corresponding to the convex portion portion in the central portion with respect to the portion corresponding to the other convex portion portion. A liquid discharge head that is convex toward the chamber.
  2. 前記凸部の前記溝は、前記電気機械変換素子の長手方向に沿って形成され、前記少なくとも3つの凸部部分が短手方向に並んでいる
    ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
    The liquid ejection according to claim 1, wherein the groove of the convex portion is formed along a longitudinal direction of the electromechanical conversion element, and the at least three convex portion portions are arranged in a short direction. head.
  3. 前記凸部の前記溝は、前記電気機械変換素子の短手方向に沿って形成され、前記少なくとも3つの凸部部分が長手方向に並んで形成されている
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッド。
    The groove of the convex portion is formed along a short direction of the electromechanical conversion element, and the at least three convex portions are formed side by side in the longitudinal direction. The liquid discharge head described in 1.
  4. 隣り合う前記凸部部分は、前記電気械変換素子との接合面から前記薄肉部表面位置まで形成された前記溝で分離されている
    ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
    The adjacent convex part is separated by the groove formed from the joint surface with the electromechanical transducer to the thin part surface position. Liquid discharge head.
  5. 隣り合う前記凸部部分は、前記電気機械変換素子との接合面から前記薄肉部表面位置に到達しない位置まで形成された前記溝で前記接合面側が部分的に分離されている
    ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
    The adjacent convex portions are partially separated on the joint surface side by the groove formed from the joint surface with the electromechanical conversion element to a position not reaching the thin wall surface position. The liquid discharge head according to claim 1.
  6. 前記凸部は、少なくとも2層構造であり、
    前記薄肉部側の層は一体であり、前記接合面を形成する層で前記少なくとも3つの凸部部分を形成している
    ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
    The convex portion has at least a two-layer structure,
    2. The liquid discharge head according to claim 1, wherein the layer on the thin-walled portion side is integrated, and the at least three convex portions are formed by a layer forming the bonding surface.
  7. 請求項1ないし6のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする液体吐出ユニット。   A liquid discharge unit comprising the liquid discharge head according to claim 1.
  8. 請求項1ないし6のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項7に記載の液体吐出ユニットを備えていることを特徴とする液体を吐出する装置。   An apparatus for ejecting liquid, comprising the liquid ejection head according to claim 1 or the liquid ejection unit according to claim 7.
  9. 液体を吐出するノズルが通じる個別液室の一部の壁面となる薄肉部を形成し、
    前記薄肉部に設けられた凸部に電気機械変換素子が接合される振動板部材であって、
    前記凸部は、少なくとも3つの凸部部分を有し、前記3つの凸部部分は並べて配置され、隣り合う前記凸部部分の間には溝が形成され、
    前記薄肉部表面から前記少なくとも3つの凸部部分の前記電気機械変換素子との接合面までの高さは、中央部の前記凸部部分が他の前記凸部部分よりも高い
    ことを特徴とする振動板部材。
    Form a thin wall that will be part of the wall of the individual liquid chamber that leads to the nozzle that discharges the liquid,
    A diaphragm member in which an electromechanical conversion element is joined to a convex portion provided in the thin portion,
    The convex part has at least three convex part parts, the three convex part parts are arranged side by side, and a groove is formed between the adjacent convex part parts,
    The height from the surface of the thin wall portion to the joint surface of the at least three convex portions with the electromechanical conversion element is such that the convex portion at the center is higher than the other convex portions. Diaphragm member.
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