JP2017061112A - Recording head and liquid droplet ejection device - Google Patents

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佐藤 薫
Kaoru Sato
薫 佐藤
良太 米田
Ryota Yoneda
良太 米田
崇裕 吉田
Takahiro Yoshida
崇裕 吉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a recording head for a liquid droplet ejection device, in which variance in difference in an amount of displacement of recording elements is suppressed, the difference being caused by difference in voltage drop between the recording elements.SOLUTION: There is provided a recording head 120 ejecting a liquid droplet on the basis of a drive signal supplied from a drive signal source. The recording head 120 comprises a plurality of recording elements 5 that generate pressure on the basis of a drive signal; and a vibration plate 2 that is joined to the plurality of recording elements 5, propagates pressure to a liquid chamber 4, and causes a liquid droplet to be ejected. The area of the joining portion between each recording element 5 and the vibration plate 2 in a recording element 5 with a long path for supplying the drive signal from the drive signal source to each recording element 5 is larger than that in a recording element 5 with a short path.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、記録ヘッド及び液滴吐出装置に関する。   The present invention relates to a recording head and a droplet discharge device.

記録ヘッド(液滴吐出ヘッド)は液滴吐出記録装置に用いられ、様々な方式により吐出液滴を形成吐出するものが知られている。例えば、吐出手段が圧電素子であるもの、液滴を加熱して気泡を発生させ、その圧力で液滴を吐出させるもの、あるいは、駆動手段に静電気力を利用したものなどがある。
このような吐出手段を用いた記録ヘッドは、高密度のマルチノズル化を比較的容易に実現でき、高精細な画像を記録媒体上に形成することが可能である。
A recording head (droplet discharge head) is used in a droplet discharge recording apparatus, and one that forms and discharges discharge droplets by various methods is known. For example, the discharge means is a piezoelectric element, the liquid droplets are heated to generate bubbles, and the liquid droplets are discharged by the pressure, or the drive means uses electrostatic force.
A recording head using such an ejecting means can realize high-density multi-nozzle relatively easily and can form a high-definition image on a recording medium.

このようなマルチノズル化された記録ヘッドに関して、例えば、特許文献1には、駆動効率に優れる圧電アクチュエータを備えた液体移送装置が開示されている。この圧電アクチュエータでは、振動板の圧力室側の面の、圧力室の中央部と重なる領域には凹部が形成され、凹部が形成された部分において振動板の剛性が部分的に低下しているため、より低い駆動電圧で振動板を大きく変形させることを可能にしている。
また、特許文献2には、現状のヘッド部品構成で液滴吐出特性を良好に保持できる液滴吐出装置の記録ヘッド及び画像形成装置が開示されている。この記録ヘッドでは、各アクチュエータ素子のグランド側の共通電極部とは別に、導電目的とは異なる機能を果たすヘッド構成部品にて導電ループを設け、且つ、一列に並設されたアクチュエータを駆動する為の駆動のICオン抵抗が、接続部からの距離が遠くなるにつれ小さくなっていることを特徴とする。
With respect to such a multi-nozzle recording head, for example, Patent Document 1 discloses a liquid transfer device including a piezoelectric actuator having excellent driving efficiency. In this piezoelectric actuator, a concave portion is formed in a region on the pressure chamber side surface of the diaphragm that overlaps the central portion of the pressure chamber, and the rigidity of the diaphragm is partially reduced in the portion where the concave portion is formed. The diaphragm can be greatly deformed with a lower driving voltage.
Further, Patent Document 2 discloses a recording head and an image forming apparatus of a droplet discharge device that can satisfactorily maintain droplet discharge characteristics with the current head component configuration. In this recording head, in addition to the common electrode section on the ground side of each actuator element, a conductive loop is provided by a head component that performs a function different from the conductive purpose, and the actuators arranged in a row are driven. The on-resistance of the drive is reduced as the distance from the connection portion increases.

記録ヘッドにおいて、駆動信号源から見た閉ループの配線が長い記録素子は閉ループの配線が短い記録素子よりも配線抵抗値が高くなるため、多数の記録素子を駆動させた際には、各記録素子によって吐出される液滴にバラつきが生じる問題があった。
特許文献1では、複数の圧力室それぞれで振動板の形状を変えることにより駆動効率を上昇させているものの、圧力室ごとの差異を生じさせるものではなく、どの液室も同一の形状になっている。
特許文献2では、回路のループ長に応じて、駆動のICオン抵抗を変えているが、導電目的とは異なる機能を果たすヘッド構成部品にて導電ループを設けることから、当該ヘッド構成部品の導電性を考慮する必要がある。
In a recording head, a recording element with a long closed-loop wiring viewed from the drive signal source has a higher wiring resistance value than a recording element with a short closed-loop wiring. Therefore, when a large number of recording elements are driven, each recording element There is a problem in that the liquid droplets ejected by the ink vary.
In Patent Document 1, although the driving efficiency is increased by changing the shape of the diaphragm in each of the plurality of pressure chambers, it does not cause a difference for each pressure chamber, and all the liquid chambers have the same shape. Yes.
In Patent Document 2, the IC on-resistance of the drive is changed according to the loop length of the circuit. However, since the conductive loop is provided by the head component that performs a function different from the conductive purpose, It is necessary to consider sex.

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、記録素子間の電圧降下のばらつきによる記録素子の変位量のばらつきを抑える記録ヘッド及びそれを用いた液滴吐出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a recording head that suppresses variations in the amount of displacement of recording elements due to variations in voltage drop between recording elements, and a droplet discharge apparatus using the recording head. Objective.

上述した課題を解決するために、本発明の記録ヘッドの一態様は、駆動信号源から供給される駆動信号に基づいて液滴を吐出する記録ヘッドであって、前記駆動信号に基づいて圧力を発生させる複数の記録素子と、前記複数の記録素子と接合し、前記圧力を液室に伝播して前記液滴を吐出させる振動板と、を備え、各記録素子と前記振動板との接合面積は、前記駆動信号を前記駆動信号源から各記録素子に供給する経路の長さが長い記録素子が短い記録素子より大きいことを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, one aspect of the recording head of the present invention is a recording head that discharges droplets based on a driving signal supplied from a driving signal source, and applies pressure based on the driving signal. A plurality of recording elements to be generated; and a vibration plate that is bonded to the plurality of recording elements and that propagates the pressure to a liquid chamber and discharges the liquid droplets, and a bonding area between each recording element and the vibration plate Is characterized in that a recording element having a long path for supplying the driving signal from the driving signal source to each recording element is larger than a short recording element.

本発明によれば、記録素子間の電圧降下のばらつきによる記録素子の変位量のばらつきを抑える記録ヘッド及びそれを用いた液滴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 recording head that suppresses variation in the displacement amount of the recording element due to variation in voltage drop between the recording elements, and a droplet discharge apparatus using the recording head.

一実施形態の液滴吐出装置の一例を示す外観図である。It is an external view which shows an example of the droplet discharge apparatus of one Embodiment. 一実施形態の液滴吐出装置の内部構成例を上面から見た図である。It is the figure which looked at the internal structural example of the droplet discharge apparatus of one Embodiment from the upper surface. 一実施形態の記録ヘッドを説明する概観図である。FIG. 2 is an overview diagram illustrating a recording head according to an embodiment. 一実施形態の記録ヘッドの液滴吐出部の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a droplet discharge part of a recording head of one embodiment. 駆動信号源から見た記録ヘッドの回路の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a circuit of a recording head viewed from a driving signal source. 従来の記録ヘッドの構成における、着弾画像例を示す模式図である。It is a schematic diagram showing an example of a landing image in the configuration of a conventional recording head. 実施形態1の記録ヘッドを説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a recording head according to the first embodiment. 実施形態1の記録ヘッドの構成における、着弾画像例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a landing image in the configuration of the recording head according to the first embodiment. 実施形態1の記録ヘッドにおける、記録素子と振動板との接合面積の一例を示す図である。3 is a diagram illustrating an example of a bonding area between a recording element and a diaphragm in the recording head of Embodiment 1. FIG. 実施形態2の記録ヘッドにおける、各チャネルの接合面積の一例を示すグラフである。6 is a graph showing an example of a bonding area of each channel in the recording head of Embodiment 2.

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。
はじめに、一実施形態に係る液滴吐出装置の概略を、図1、2を参照して説明する。図1は液滴吐出装置の一例を示す外観図であり、図2は液滴吐出装置内部の様子を上面から見た図である。
液滴吐出装置100は、複数のインクカートリッジ(インク供給源)110を備えるとともに、インクカートリッジ110の色数に対応する数の記録ヘッド120を備える。図2では、液滴吐出装置100の内部に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の4色に相当する記録ヘッド120がキャリッジ130に配列されている構成例を示している。この記録ヘッド120を駆動させるための駆動波形を印加することにより、液滴吐出装置100は、記録ヘッド120より液滴を吐出して画像を形成する構成となっている。また、液滴吐出装置100は、記録ヘッド120をキャリッジ移動方向に往復させ、用紙などの記録媒体をベルト搬送方向に移動させることにより、文字や画像などを記録媒体に記録する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. For clarity of explanation, the following description and drawings are omitted and simplified as appropriate. In the drawings, components having the same configuration or function and corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
First, an outline of a droplet discharge device according to an embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an external view showing an example of a droplet discharge device, and FIG. 2 is a view of the inside of the droplet discharge device as viewed from above.
The droplet discharge device 100 includes a plurality of ink cartridges (ink supply sources) 110 and a number of recording heads 120 corresponding to the number of colors of the ink cartridges 110. In FIG. 2, a recording head 120 corresponding to four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) is arranged in a carriage 130 inside the droplet discharge device 100. An example is shown. By applying a drive waveform for driving the recording head 120, the droplet discharge device 100 is configured to discharge the droplet from the recording head 120 to form an image. The droplet discharge device 100 records characters, images, and the like on the recording medium by reciprocating the recording head 120 in the carriage movement direction and moving the recording medium such as paper in the belt conveyance direction.

次に、記録ヘッド120の構成例を、図3、4を参照して説明する。図3は記録ヘッド120の概観図であり、図4は記録ヘッド120の吐出部の部分断面図である。
図3または図4に、記録ヘッド120の構成要素のうち、流路板1、振動板2、ノズル板3、記録素子5、FPC(Flexible Printed Circuits)6、駆動IC(Integrated Circuit)7、FFC(Flexible Flat Cable)8、液滴供給部9、及び、ベース部材10を表している。また、流路板1及び振動板2により、液室4が形成されている。他の構成要素については、ここでは説明を省略する。
記録ヘッド120において、液滴は、インクカートリッジ110から液滴供給部9の液滴供給口91へ供給され、液室4へ充填される。記録ヘッド120は、液滴吐出装置100全体を制御する制御部(図示しない)から、一の駆動信号或いは複数の駆動信号で構成される駆動波形が供給される。供給された駆動波形が、FFC8やFPC6などの配線基板および配線基板上の駆動IC7を通して駆動信号として記録素子5へ印加される。記録ヘッド120は、記録素子5が駆動信号により変位し、振動板2を変形させることによって、液室4の圧力を変動させ、ノズル口31より液滴を吐出する。
Next, a configuration example of the recording head 120 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic view of the recording head 120, and FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the ejection portion of the recording head 120.
3 or 4, among the components of the recording head 120, the flow path plate 1, the vibration plate 2, the nozzle plate 3, the recording element 5, the FPC (Flexible Printed Circuits) 6, the driving IC (Integrated Circuit) 7, and the FFC. (Flexible Flat Cable) 8, the droplet supply part 9, and the base member 10 are represented. A liquid chamber 4 is formed by the flow path plate 1 and the vibration plate 2. Description of other components is omitted here.
In the recording head 120, the droplets are supplied from the ink cartridge 110 to the droplet supply port 91 of the droplet supply unit 9 and filled into the liquid chamber 4. The recording head 120 is supplied with a drive waveform composed of one drive signal or a plurality of drive signals from a control unit (not shown) that controls the entire droplet discharge apparatus 100. The supplied driving waveform is applied to the recording element 5 as a driving signal through a wiring board such as the FFC 8 and the FPC 6 and the driving IC 7 on the wiring board. In the recording head 120, the recording element 5 is displaced by the drive signal, and the diaphragm 2 is deformed, whereby the pressure in the liquid chamber 4 is changed and the liquid droplets are ejected from the nozzle port 31.

図5に、一実施形態における駆動信号源から見た記録ヘッド120の回路の構成例を示す。図5に示す回路は、記録ヘッド120が第1チャネルから第nチャネルのn個のチャネル(駆動チャネル)から構成される構成例である。回路は、駆動信号源71、n個の駆動素子PZT1〜PZTn(区別しない場合「駆動素子PZT」と記載する)、および任意のチャネル(駆動チャネル)に信号を与えるn個のスイッチSW1〜SWn(区別しない場合「スイッチSW」と記載する)から構成される。各チャネルは、対応する一つの駆動素子PZT、及び一つのスイッチSWを含む。また、ノズル板3には、各チャネルに対応するn個のノズル口31が形成されている。
駆動信号源71は、駆動IC7に含まれる。駆動IC7は、駆動波形を構成する駆動信号を、上述した制御部から受け、スイッチSWにより選択的に各チャネルの駆動素子PZTに印加する。
駆動素子PZTは、記録素子5に含まれる圧電素子の一例であり、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を用いる例を示している。
スイッチSWは、駆動信号源71から駆動素子PZTへ供給される駆動信号のオン・オフを切り替える。
FIG. 5 shows a configuration example of the circuit of the recording head 120 as viewed from the drive signal source in one embodiment. The circuit shown in FIG. 5 is a configuration example in which the recording head 120 includes n channels (drive channels) from the first channel to the n-th channel. The circuit includes a drive signal source 71, n drive elements PZT1 to PZTn (referred to as “drive element PZT” if not distinguished), and n switches SW1 to SWn (giving signals to arbitrary channels (drive channels)). When not distinguished, it is described as “switch SW”). Each channel includes one corresponding driving element PZT and one switch SW. The nozzle plate 3 is formed with n nozzle ports 31 corresponding to the respective channels.
The drive signal source 71 is included in the drive IC 7. The drive IC 7 receives a drive signal constituting a drive waveform from the control unit described above, and selectively applies the drive signal to the drive element PZT of each channel by the switch SW.
The drive element PZT is an example of a piezoelectric element included in the recording element 5 and shows an example using lead zirconate titanate (PZT).
The switch SW switches on / off of a drive signal supplied from the drive signal source 71 to the drive element PZT.

図5に示すように、何番目のチャネルであるかによって、駆動信号源71から駆動素子PZT1〜PZTnそれぞれへ駆動信号が供給される経路(以下適宜、「配線経路」または「閉ループ」とも記載する)の長さ異なる。具体的には、中央の第mチャネルの駆動素子PZTmは、駆動信号源71から見た閉ループが長く、端部にあたる第1チャネルの駆動素子PZT1及び第nチャネルの駆動素子PZTnは、駆動信号源71から見た閉ループが短い構成になっている。駆動信号源71から見た閉ループの長さが短いほど、経路の配線抵抗が小さいため、駆動信号の劣化が少なく効率的に液滴を吐出することができる。逆に、駆動信号源71から見た閉ループの長さが長いほど、経路の配線抵抗が大きいため、駆動信号の劣化が大きくなる。その結果、経路の短いチャネルと比較して、振動板の変位が小さくなり、低効率で液滴を吐出することになる。   As shown in FIG. 5, depending on the channel number, a path through which a drive signal is supplied from the drive signal source 71 to each of the drive elements PZT1 to PZTn (hereinafter also referred to as “wiring path” or “closed loop” as appropriate). ) Different lengths. Specifically, the center m-th channel driving element PZTm has a long closed loop viewed from the driving signal source 71, and the first channel driving element PZT1 and the n-th channel driving element PZTn at the ends are the driving signal source. The closed loop viewed from 71 has a short configuration. As the length of the closed loop viewed from the drive signal source 71 is shorter, the wiring resistance of the path is smaller, so that the droplets can be efficiently ejected with less deterioration of the drive signal. Conversely, the longer the length of the closed loop viewed from the drive signal source 71, the greater the wiring resistance of the path, and the greater the deterioration of the drive signal. As a result, as compared with a channel having a short path, the displacement of the diaphragm is reduced, and droplets are discharged with low efficiency.

図6に従来の記録ヘッドの構成における、着弾画像例を示す。上述したように、配線経路の長さの長いチャネルは配線経路の長さの短いチャネルと比較して吐出効率が低く、同時に液滴を吐出した場合でも滴速度が遅い。そのため、図6の着弾画像例のようにキャリッジ移動方向に対して着弾ズレが生じてしまう。これは、駆動波形の劣化による振動板変位量の差が招く問題である。
より詳細には、液滴吐出装置に用いる記録ヘッドにおいて、マルチノズル化に伴い、記録素子である圧電素子のチャネル数を増やすと、駆動電流量が多くなり、これに伴い配線抵抗などの要因により電圧降下量が大きくなり駆動波形に歪みが生じることが知られている。特に影響が大きいのは、配線経路の長い(配線抵抗の高い)チャネルである。その理由は、チャネル数が増えた際には、回路全体に流れる電流量が多くなるため、これに応じた配線抵抗による電圧降下が、配線経路の長いチャネルでは短いチャネルより大きくなり、吐出効率が低下するからである。
FIG. 6 shows an example of a landing image in the configuration of the conventional recording head. As described above, a channel having a long wiring path has a lower ejection efficiency than a channel having a shorter wiring path, and the droplet speed is low even when a droplet is ejected at the same time. Therefore, landing deviation occurs in the carriage movement direction as in the landing image example of FIG. This is a problem caused by a difference in diaphragm displacement due to deterioration of the drive waveform.
More specifically, in the recording head used in the droplet discharge device, as the number of channels of the piezoelectric element, which is a recording element, increases with the increase in the number of nozzles, the amount of drive current increases. It is known that the amount of voltage drop increases and distortion occurs in the drive waveform. A channel having a long wiring path (high wiring resistance) has a particularly large influence. The reason for this is that when the number of channels increases, the amount of current flowing through the entire circuit increases, so the voltage drop due to the wiring resistance corresponding to this increases in a channel with a long wiring path, which is larger than that in a short channel, and the ejection efficiency increases. It is because it falls.

そこで、一実施形態の記録ヘッド120では、配線経路の長い(配線抵抗の大きい)チャネルは、配線経路の短い(配線抵抗の小さい)チャネルよりも、振動板2と記録素子5との接合面積を大きくする。これにより、配線経路の長いチャネルの吐出効率を向上させ、各チャネルの吐出速度や滴量のばらつきを小さくする。言い換えると、記録ヘッド120の一態様は、配線経路が長く吐出効率の低いチャネルでは接合面積を大きく、配線経路が短く吐出効率の高いチャネルでは接合面積を小さくすることにより、マルチチャネル駆動時の吐出効率や吐出ばらつきを抑える。   Therefore, in the recording head 120 according to an embodiment, a channel with a long wiring path (high wiring resistance) has a larger bonding area between the diaphragm 2 and the recording element 5 than a channel with a short wiring path (low wiring resistance). Enlarge. As a result, the ejection efficiency of the channel having a long wiring path is improved, and the variation in the ejection speed and droplet amount of each channel is reduced. In other words, one embodiment of the recording head 120 has a large junction area in a channel with a long wiring path and low ejection efficiency, and a small junction area in a channel with a short wiring path and high ejection efficiency, thereby enabling ejection during multi-channel driving. Reduce efficiency and discharge variation.

なお、一実施形態では、駆動信号源71が2個であり、チャネル数nは3以上、配線の長さが長いチャネルの番号mは2以上であることを前提として説明する。しかしながら、駆動信号源71が1個であり、チャネル数nが2以上、番号mが1以上の構成例、あるいは駆動信号源71が3個以上の構成例を排除するものではなく、このような構成例であっても一実施形態を適用することが可能である。
以下に、上述した記録ヘッド120の構成例を用いて、各実施形態を説明する。
In one embodiment, the description will be made on the assumption that there are two drive signal sources 71, the number of channels n is 3 or more, and the number m of a channel having a long wiring length is 2 or more. However, this does not exclude a configuration example in which the number of drive signal sources 71 is one, the number of channels n is 2 or more, and the number m is 1 or more, or a configuration example in which the number of drive signal sources 71 is 3 or more. One embodiment can be applied even in the configuration example.
Each embodiment will be described below using the configuration example of the recording head 120 described above.

実施形態1.
実施形態1の記録ヘッド120を、図7乃至9を参照して説明する。
図7では、上段の記録ヘッド120(図3と同じ)に符号PZT1、PZTm、PZTnを表し、下段の回路の駆動素子PZTとの対応を表している。記録ヘッド120は、各記録素子5と振動板2とが接合する接合面積を、駆動信号源71から駆動素子PZT1〜PZTn(各記録素子5)へ駆動信号を供給する経路の長さが長い記録素子5が、短い記録素子5に比べ大きくなるように、振動板2が形成される。例えば、第mチャネルは、配線経路の長さが第1及び第nチャネルより長いため、接合面積を大きくする。
Embodiment 1. FIG.
The recording head 120 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
In FIG. 7, symbols PZT1, PZTm, and PZTn are shown on the upper recording head 120 (same as in FIG. 3), and the correspondence with the drive element PZT of the lower circuit is shown. In the recording head 120, a recording area in which each recording element 5 and the diaphragm 2 are joined has a long path length for supplying a driving signal from the driving signal source 71 to the driving elements PZT 1 to PZTn (each recording element 5). The diaphragm 2 is formed so that the element 5 is larger than the short recording element 5. For example, since the length of the wiring path of the mth channel is longer than that of the first and nth channels, the junction area is increased.

図8に実施形態1の記録ヘッドの構成における、着弾画像例を示す。図8の着弾画像例は、回路の中央に配置されたチャネルである、第mチャネル及びそれに近い任意の数のチャネルについて、接合面積を大きくし、第1及び第nチャネルより吐出効率を上昇させた例を示している。これにより、図6に示した従来の着弾画像例に比べ、中央に配置されたチャネルの着弾点を第1及びnチャネルに近づけることができる。なお、中央に配置されたチャネル間の接合面積は、配線経路が長いチャネルの接合面積を大きくするように形成することがより好ましい。   FIG. 8 shows an example of a landing image in the configuration of the recording head of the first embodiment. In the landing image example of FIG. 8, the junction area is increased for the m-th channel and any number of channels close thereto, which are channels arranged in the center of the circuit, and the ejection efficiency is increased compared to the first and n-th channels. An example is shown. Thereby, compared with the conventional landing image example shown in FIG. 6, the landing point of the channel arranged in the center can be brought closer to the first and n channels. Note that the junction area between the channels arranged in the center is more preferably formed so as to increase the junction area of a channel having a long wiring path.

図9に記録素子5と振動板2との接合面積の一例を示す。図9の上段に示す記録ヘッド120の振動板2及び記録素子5(一点鎖線で囲んだ部分)を拡大した図を下段に示している。下段の図は、振動板2と各記録素子5との接合状態を表し、左側に配線経路が短いチャネル、右側に長いチャネルを示す。ここでまず、振動板2の構成例を説明する。
振動板2は、一例として、薄肉部21、複数の厚肉部22、及び複数の接合部(厚肉部)23a、23b(区別しない場合「接合部23」と記載する)から構成される。薄肉部21の一方の面は液室4の壁面を形成し、他方の面は各記録素子に対向し、複数の厚肉部22及び接合部23が形成される。各接合部23は、対応するチャネルの記録素子5と接合する。薄肉部21の一部は流路板1と接着剤で接合し、接合部23は記録素子5などと接着剤で接合している。
振動板2は、ニッケルの金属プレートから形成することができ、例えば、エレクトロフォーミング法(電鋳法)で作製を行う。
図9に示すように、配線経路が長いチャネルに対応する接合部23aは、記録素子5との接合面積を、配線経路が短いチャネルに対応する接合部23bよりも大きくなるように形成される。
なお、図9では振動板2の積層数を、薄肉部21、厚肉部22、接合部23の三層とした構成例を示したが、三層に限定されるものではなく、三層以上であっても、あるいは、薄肉部21と接合部23との二層で構成してもよい。
FIG. 9 shows an example of the bonding area between the recording element 5 and the diaphragm 2. An enlarged view of the diaphragm 2 and the recording element 5 (portion surrounded by a one-dot chain line) of the recording head 120 shown in the upper part of FIG. 9 is shown in the lower part. The lower diagram shows the bonding state of the diaphragm 2 and each recording element 5, and shows a short channel on the left side and a long channel on the right side. First, a configuration example of the diaphragm 2 will be described.
The diaphragm 2 includes, as an example, a thin portion 21, a plurality of thick portions 22, and a plurality of joint portions (thick portions) 23a and 23b (referred to as “join portions 23” if not distinguished). One surface of the thin portion 21 forms the wall surface of the liquid chamber 4, and the other surface faces each recording element, and a plurality of thick portions 22 and joint portions 23 are formed. Each joint 23 is joined to the recording element 5 of the corresponding channel. A part of the thin portion 21 is bonded to the flow path plate 1 with an adhesive, and the bonding portion 23 is bonded to the recording element 5 and the like with an adhesive.
The diaphragm 2 can be formed of a nickel metal plate, and is manufactured by, for example, an electroforming method (electroforming method).
As shown in FIG. 9, the junction 23a corresponding to the channel with the long wiring path is formed so that the bonding area with the recording element 5 is larger than the junction 23b corresponding to the channel with the short wiring path.
Although FIG. 9 shows a configuration example in which the number of layers of the diaphragm 2 is three layers of the thin portion 21, the thick portion 22, and the joint portion 23, the number of layers is not limited to three layers, and three layers or more. Alternatively, it may be configured by two layers of the thin portion 21 and the joint portion 23.

以上説明した通り、本実施形態の記録ヘッド120は、振動板2と各記録素子5との接合面積を、配線経路の長さに基づいて変える。これにより、チャネル数が増加した際の配線経路の長さの差による、チャネルごとの滴速度のばらつきを低減することができる。また、本実施形態では、チャネル間で接合面積に差異を設けることにより吐出効率を向上させるため、記録ヘッドの構造または制御(例えば、駆動信号を記録素子へ印加するときの制御)の複雑化を回避できるとともに、製造コストの増加を抑えることができる。   As described above, the recording head 120 of the present embodiment changes the bonding area between the diaphragm 2 and each recording element 5 based on the length of the wiring path. As a result, it is possible to reduce variations in droplet velocity due to the difference in the length of the wiring path when the number of channels increases. In this embodiment, since the ejection efficiency is improved by providing a difference in the bonding area between the channels, the structure or control of the recording head (for example, control when a drive signal is applied to the recording element) is complicated. This can be avoided and an increase in manufacturing cost can be suppressed.

実施形態2.
本実施形態では、記録素子5と振動板2との接合面積をチャネル間で変更する、他の態様を説明する。図10に実施形態2の記録ヘッドにおける、各チャネルの接合面積の一例を示す。駆動信号源71から見た回路の構成例は図5と同様であり、ここでは、n個のチャネルのうち、第1及び第nチャネルの配線経路が最も短く、第mチャネルの配線経路が最も長い場合を前提とする。実施形態1では、ノズル板3中央に配置された任意の数のチャネルに対応する接合面積を大きくする一態様を説明した。実施形態2では、全チャネルに対して接合面積を段階的に変える一態様を説明する。例えば、図10に示すように、駆動信号源71からの各チャネルの記録素子5までの配線経路の長さに応じて、接合面積を段階的に変更する。
Embodiment 2. FIG.
In the present embodiment, another mode in which the bonding area between the recording element 5 and the diaphragm 2 is changed between channels will be described. FIG. 10 shows an example of the bonding area of each channel in the recording head of the second embodiment. The configuration example of the circuit viewed from the drive signal source 71 is the same as that in FIG. 5. Here, among the n channels, the first and n-th channel wiring paths are the shortest, and the m-th channel wiring path is the most. A long case is assumed. In the first embodiment, one mode of increasing the bonding area corresponding to an arbitrary number of channels arranged at the center of the nozzle plate 3 has been described. In the second embodiment, an aspect in which the junction area is changed stepwise for all channels will be described. For example, as shown in FIG. 10, the junction area is changed stepwise in accordance with the length of the wiring path from the drive signal source 71 to the recording element 5 of each channel.

なお、図10は、接合面積の段階的な変化の一例を示したものであり、例えば、全チャネルを配線経路の長さに応じて複数のグループに分割し、グループ毎に段階的に接合面積を変化させてもよい。さらに、駆動信号源71からの配線経路の長さに応じて、接合面積を一様の割合で増やす場合や接合面積を増やす割合に変化をつける場合であってもよい。全チャネル間での接合面積の差異はこれらに限られることはなく、全チャネルのうち、接合面積が異なる少なくとも二つのチャネルがあり、かつ、隣り合うチャネル間で、接合面積が、配線経路の長いチャネルが短いチャネルより大きいまたは同じであるという関係が成り立てばよい。
本実施形態の記録ヘッドによれば、振動板2と記録素子5との接合面積を段階的に変更することにより、チャネル間の吐出ばらつきを、よりきめ細かく抑えることができる。
FIG. 10 shows an example of a stepwise change in the bonding area. For example, all channels are divided into a plurality of groups according to the length of the wiring path, and the bonding area is stepwise for each group. May be changed. Furthermore, the junction area may be increased at a uniform rate or the ratio of increasing the junction area may be changed according to the length of the wiring path from the drive signal source 71. The difference in junction area between all channels is not limited to these, and there are at least two channels having different junction areas among all channels, and the junction area between adjacent channels has a long wiring path. The relationship that the channel is larger or the same as the short channel may be established.
According to the recording head of this embodiment, variation in ejection between channels can be suppressed more finely by changing the bonding area between the diaphragm 2 and the recording element 5 in stages.

実施形態3.
上記各実施形態で説明した接合面積をチャネル間で変化させる場合に、振動板2の接合部23の大きさを変化させることに加え、振動板2の薄肉部21について、チャネル間でコンプライアンス値を一様にすることが好ましい。振動板2の構成は、図9で示した構成と同様である。
コンプライアンス値は剛性の指標となる値であり、変形のしやすさを示すものである。記録素子5と接合される振動板2の薄肉部21のコンプライアンス成分をチャネル間で同様にすることにより、チャネル毎の液室4(個別液室)の固有周期がばらついたり、駆動信号に対する感度を変える事無く、液滴を吐出することができる。また、固有周期Tcは以下の数式に示すようにイナータンス成分Mとコンプライアンス成分Cの乗数の平方根に比例する。
Embodiment 3. FIG.
When the bonding area described in each of the above embodiments is changed between channels, in addition to changing the size of the bonding portion 23 of the diaphragm 2, the compliance value between the channels of the thin portion 21 of the diaphragm 2 is changed. It is preferable to make it uniform. The configuration of the diaphragm 2 is the same as the configuration shown in FIG.
The compliance value is a value serving as an index of rigidity and indicates the ease of deformation. By making the compliance component of the thin portion 21 of the diaphragm 2 joined to the recording element 5 the same between the channels, the natural period of the liquid chamber 4 (individual liquid chamber) for each channel varies, and the sensitivity to the drive signal is increased. Droplets can be ejected without change. Further, the natural period Tc is proportional to the square root of the multiplier of the inertance component M and the compliance component C as shown in the following equation.

Figure 2017061112
Figure 2017061112

実施形態4.
上記各実施形態で説明した記録ヘッド120を液滴吐出装置100に搭載することにより、図8の着弾画像例に示すような、チャネル間の吐出ばらつきを補正することができる。また、液滴吐出装置は、図1、2に示したものに限られることはなく、記録ヘッド120が搭載可能なキャリッジ130、液滴供給口91に液滴を供給可能なインク供給源が備えられている装置であればよい。
Embodiment 4 FIG.
By mounting the recording head 120 described in each of the above embodiments on the droplet discharge device 100, it is possible to correct discharge variations between channels as shown in the landing image example of FIG. The droplet discharge device is not limited to that shown in FIGS. 1 and 2, and includes a carriage 130 on which the recording head 120 can be mounted and an ink supply source that can supply droplets to the droplet supply port 91. As long as it is a device.

なお、本発明は上記各実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

1 流路板
2 振動板
3 ノズル板
4 液室
5 記録素子
6 FPC
7 駆動IC
8 FFC
9 液滴供給部
10 ベース部材
21 薄肉部
22 厚肉部
23a、23b 接合部
31 ノズル口
71 駆動信号源
91 液滴供給口
100 液滴吐出装置
110 インクカートリッジ
120 記録ヘッド
130 キャリッジ
PZT1〜PZTn 駆動素子
SW1〜SWn スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flow path plate 2 Vibrating plate 3 Nozzle plate 4 Liquid chamber 5 Recording element 6 FPC
7 Drive IC
8 FFC
9 Droplet supply part 10 Base member 21 Thin part 22 Thick part 23a, 23b Joint part 31 Nozzle port 71 Drive signal source 91 Droplet supply port 100 Droplet discharge device 110 Ink cartridge 120 Recording head 130 Carriage PZT1 to PZTn Drive element SW1 to SWn switch

特開2006−321174号公報JP 2006-321174 A 特開2009−154519号公報JP 2009-154519 A

Claims (5)

駆動信号源から供給される駆動信号に基づいて液滴を吐出する記録ヘッドであって、
前記駆動信号に基づいて圧力を発生させる複数の記録素子と、
前記複数の記録素子と接合し、前記圧力を液室に伝播して前記液滴を吐出させる振動板と、
を備え、
各記録素子と前記振動板との接合面積は、前記駆動信号を前記駆動信号源から各記録素子に供給する経路の長さが長い記録素子が短い記録素子より大きいことを特徴とする記録ヘッド。
A recording head that ejects droplets based on a drive signal supplied from a drive signal source,
A plurality of recording elements that generate pressure based on the drive signal;
A vibration plate that is bonded to the plurality of recording elements and that propagates the pressure to a liquid chamber to discharge the droplets;
With
The recording head is characterized in that the bonding area between each recording element and the diaphragm is such that a recording element having a long path for supplying the drive signal from the drive signal source to each recording element is larger than a short recording element.
前記接合面積は、前記経路の長さに応じて段階的に変化させることを特徴とする請求項1記載の記録ヘッド。   The recording head according to claim 1, wherein the bonding area is changed stepwise according to the length of the path. 前記振動板は、前記液室に相対する薄肉部と、前記複数の記録素子と接合する複数の接合部とを有し、
前記複数の接合部は、前記経路の長さが長い記録素子と接合する接合部が短い記録素子に接合する接合部より前記接合面積が大きくなるように形成されることを特徴とする請求項1または2記載の記録ヘッド。
The diaphragm has a thin portion facing the liquid chamber, and a plurality of joints that join the plurality of recording elements,
2. The plurality of bonding portions are formed so that the bonding area is larger than a bonding portion where a bonding portion that is bonded to a recording element having a long path length is bonded to a recording element that is short. Or the recording head of 2.
前記薄肉部のコンプライアンスが一様であることを特徴とする請求項3記載の記録ヘッド。   The recording head according to claim 3, wherein the thin portion has a uniform compliance. 請求項1乃至4記載のいずれか一項に記載の記録ヘッドを備える液滴吐出装置。   A liquid droplet ejection apparatus comprising the recording head according to claim 1.
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