JP2020093487A - Inkjet head and inkjet recording device - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。 The present invention relates to an inkjet head and an inkjet recording device.
インクジェット記録装置のインクジェットヘッドに関する技術が提案されている。例えば、特許文献1には、インクジェットヘッドが開示されている。インクジェットヘッドでは、振動板は、圧電素子に脚部を介して接着剤で接合される。振動板では、次の第一面及び第二面に接着剤に濡れないように処理された皮膜が形成される。皮膜は、撥水処理が行われた撥水層である。第一面は、圧電素子側の脚部の取付位置以外の露出した面である。第二面は、脚部の側面である。 Technologies related to an inkjet head of an inkjet recording apparatus have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses an inkjet head. In the inkjet head, the vibration plate is bonded to the piezoelectric element via the leg portion with an adhesive. In the diaphragm, the following first and second surfaces are provided with a film treated so as not to get wet with the adhesive. The film is a water repellent layer that has been subjected to a water repellent treatment. The first surface is an exposed surface other than the mounting position of the leg portion on the piezoelectric element side. The second side is the side of the leg.
インクジェットヘッドでは、高さ方向の第一側に複数のノズルが設けられ、複数の圧電素子が各ノズルに対応させて振動板の高さ方向の第二側の面に設けられる。圧電素子は、駆動信号の印加に応じて高さ方向に変形する。更に、インクジェットヘッドには、圧電素子の高さ方向の第二側に拘束具が設けられる。拘束具は、圧電素子が駆動信号の印加に応じて高さ方向に変形する場合、圧電素子の高さ方向の第二側への変形を拘束する。即ち、圧電素子は、駆動信号の印加に応じて高さ方向の第一側に変形し、振動板を高さ方向の第一側に変形させる。インクジェットヘッドでは、この変形に伴い、変形した圧電素子に対応するノズルからインクが吐出される。インクジェット記録装置では、インクジェットヘッドの複数のノズルから吐出されたインクによって、画像が記録媒体に記録される。発明者は、高品質な画像を記録媒体に記録可能なインクジェットヘッドについて検討した。 In the inkjet head, a plurality of nozzles are provided on the first side in the height direction, and a plurality of piezoelectric elements are provided on the surface of the vibration plate on the second side in the height direction in association with each nozzle. The piezoelectric element is deformed in the height direction according to the application of the drive signal. Further, the inkjet head is provided with a restraint on the second side in the height direction of the piezoelectric element. The restraint restrains the deformation of the piezoelectric element toward the second side in the height direction when the piezoelectric element deforms in the height direction in response to the application of the drive signal. That is, the piezoelectric element deforms to the first side in the height direction according to the application of the drive signal, and deforms the diaphragm to the first side in the height direction. In the inkjet head, ink is ejected from the nozzles corresponding to the deformed piezoelectric element due to this deformation. In an inkjet recording device, an image is recorded on a recording medium with ink ejected from a plurality of nozzles of an inkjet head. The inventor studied an inkjet head capable of recording a high quality image on a recording medium.
本発明は、高品質な画像を記録できる、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an inkjet head and an inkjet recording device that can record high quality images.
本発明の一側面は、高さ方向の第一側の面にインクを吐出する第一ノズル及び第二ノズルを含み、内部に前記第一ノズルへと前記インクを流す第一支流路及び前記第二ノズルへと前記インクを流す第二支流路を含む内部流路を含む流路本体と、前記流路本体の前記高さ方向の第二側に設けられ、前記第一支流路の壁面の一部となる第一部分及び前記第二支流路の壁面の一部となる第二部分を含む振動板と、前記第一部分の前記高さ方向の第二側の面に設けられ、パルス信号である駆動信号の印加に応じて前記高さ方向に変形し、前記第一ノズルからインクを吐出させる、積層型の第一圧電素子と、前記第二部分の前記高さ方向の第二側の面に設けられ、前記駆動信号の印加に応じて前記高さ方向に変形し、前記第二ノズルからインクを吐出させる、積層型の第二圧電素子と、接着剤を硬化させた樹脂層で、且つ前記第一部分と前記第一圧電素子とを接着する第一接着層と、前記第一接着層と同一接着剤を硬化させた樹脂層で、且つ前記第二部分と前記第二圧電素子とを接着する第二接着層と、前記第一圧電素子及び前記第二圧電素子の前記高さ方向の第二側に設けられ、前記第一圧電素子及び前記第二圧電素子の前記高さ方向の第二側への変形を拘束する拘束具と、を備え、前記第一圧電素子及び前記第二圧電素子は、前記第一接着層を介して前記第一部分に前記第一圧電素子が設けられ且つ前記第二接着層を介して前記第二部分に前記第二圧電素子が設けられた状態で、前記高さ方向の第二側の各面の高さが等しく設定される、インクジェットヘッドである。 One aspect of the present invention includes a first nozzle and a second nozzle for ejecting ink on a surface on a first side in a height direction, and a first tributary channel and a first nozzle for internally flowing the ink to the first nozzle. A flow path main body including an internal flow path including a second tributary flow path for flowing the ink to the two nozzles, and a wall surface of the first tributary flow path provided on the second side in the height direction of the flow path main body. And a diaphragm including a second portion that is a part of the wall surface of the second tributary flow path, and a drive provided as a pulse signal provided on the surface of the first portion on the second side in the height direction. Provided on a laminated first piezoelectric element that deforms in the height direction according to the application of a signal and ejects ink from the first nozzle, and a surface of the second portion on the second side in the height direction. A second laminated piezoelectric element that deforms in the height direction in response to the application of the drive signal and ejects ink from the second nozzle; and a resin layer in which an adhesive is hardened, and A first adhesive layer for adhering a part to the first piezoelectric element, a resin layer obtained by curing the same adhesive as the first adhesive layer, and adhering the second part to the second piezoelectric element; Two adhesive layers, provided on the second side in the height direction of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, to the second side in the height direction of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element A restraint for restraining deformation of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, wherein the first piezoelectric element is provided in the first portion via the first adhesive layer and the second adhesive is provided. In the inkjet head, the height of each surface on the second side in the height direction is set to be equal in a state where the second piezoelectric element is provided in the second portion via a layer.
このインクジェットヘッドによれば、第一圧電素子及び第二圧電素子で、拘束具への接触状態を一定とすることができる。第一ノズル及び第二ノズルで、インクの吐出を安定させることができる。 According to this ink jet head, the contact state with the restraint tool can be made constant by the first piezoelectric element and the second piezoelectric element. Ink ejection can be stabilized by the first nozzle and the second nozzle.
インクジェットヘッドでは、前記拘束具は、金属製又はセラミックス製である、ようにしてもよい。この構成によれば、拘束具の硬度を高め、高剛性の拘束具とすることができる。第一圧電素子及び第二圧電素子を高さ方向の第二側から拘束し、第一圧電素子及び第二圧電素子を高さ方向の第一側に変形させることができる。 In the inkjet head, the restraint may be made of metal or ceramics. According to this configuration, the hardness of the restraint can be increased and the restraint with high rigidity can be obtained. The first piezoelectric element and the second piezoelectric element can be constrained from the second side in the height direction, and the first piezoelectric element and the second piezoelectric element can be deformed to the first side in the height direction.
インクジェットヘッドでは、前記第一圧電素子は、前記高さ方向の第二側に、前記第一圧電素子の前記高さ方向の第二側の面の高さを調整する第一スペーサを含む、ようにしてもよい。この場合、前記第二圧電素子は、前記高さ方向の第二側に、前記第二圧電素子の前記高さ方向の第二側の面の高さを調整する第二スペーサを含み、前記第二スペーサは、前記第一スペーサと同一材料製である、ようにしてもよい。 In the inkjet head, the first piezoelectric element includes, on the second side in the height direction, a first spacer that adjusts the height of the surface of the first piezoelectric element on the second side in the height direction. You can In this case, the second piezoelectric element includes, on the second side in the height direction, a second spacer that adjusts the height of the surface of the second piezoelectric element on the second side in the height direction, The two spacers may be made of the same material as the first spacer.
上述の各構成によれば、第一スペーサ、又は第一スペーサ及び第二スペーサによって、第一圧電素子及び第二圧電素子の高さ方向の第二側の各面の高さを等しくすることができる。第一圧電素子及び第二圧電素子で、拘束具に対する高さ方向の第二側の各面の接触状態を等しくすることができる。 According to each of the above-described configurations, the first spacers or the first spacers and the second spacers can equalize the heights of the respective surfaces on the second side in the height direction of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element. it can. The first piezoelectric element and the second piezoelectric element can equalize the contact state of each surface on the second side in the height direction with respect to the restraint.
インクジェットヘッドでは、前記第一スペーサは、電気絶縁性の接着剤を硬化させた樹脂層である、ようにしてもよい。この構成によれば、第一スペーサを介した導通を防止することができる。第二圧電素子が第二スペーサを含む場合、第二スペーサを介した導通を防止することができる。 In the inkjet head, the first spacer may be a resin layer obtained by curing an electrically insulating adhesive. According to this structure, it is possible to prevent conduction through the first spacer. When the second piezoelectric element includes the second spacer, conduction through the second spacer can be prevented.
インクジェットヘッドでは、前記第一スペーサは、特定の溶剤により軟化する性質を有する接着剤を硬化させた樹脂層である、ようにしてもよい。この構成によれば、第一スペーサを除去することができる。第二圧電素子が第二スペーサを含む場合、第二スペーサを除去することができる。 In the inkjet head, the first spacer may be a resin layer obtained by curing an adhesive having a property of being softened by a specific solvent. According to this structure, the first spacer can be removed. When the second piezoelectric element includes the second spacer, the second spacer can be removed.
インクジェットヘッドでは、前記第一スペーサは、熱硬化型の接着剤を硬化させた樹脂層である、ようにしてもよい。この構成によれば、加熱により接着剤を硬化させ、第一スペーサを形成することができる。第二圧電素子が第二スペーサを含む場合、加熱により接着剤を硬化させ、第二スペーサを形成することができる。 In the inkjet head, the first spacer may be a resin layer obtained by curing a thermosetting adhesive. According to this configuration, the adhesive can be hardened by heating to form the first spacer. When the second piezoelectric element includes the second spacer, the adhesive can be hardened by heating to form the second spacer.
インクジェットヘッドでは、前記第一スペーサは、前記第一接着層と同一接着剤を硬化させた樹脂層である、ようにしてもよい。この構成によれば、第一スペーサ、第一接着層及び第二接着層で、機械的特性及び化学的特性といった諸特性を一致させることができる。即ち、第一スペーサが電気絶縁性の接着剤を硬化させた樹脂層である場合、第一スペーサを介した導通、第一接着層を介した導通及び第二接着層を介した導通を防止することができる。また、第一スペーサが特定の溶剤により軟化する性質を有する接着剤を硬化させた樹脂層である場合、第一スペーサ、第一接着層及び第二接着層を除去することができる。更に、第一スペーサが熱硬化型の接着剤を硬化させた樹脂層である場合、加熱により接着剤を硬化させ、第一スペーサ、第一接着層及び第二接着層を形成することができる。第二圧電素子が第二スペーサを含む場合、第一スペーサ、第二スペーサ、第一接着層及び第二接着層で、機械的特性及び化学的特性といった諸特性を一致させることができる。但し、この点に関するこの他の説明は、前述した第一スペーサ、第一接着層及び第二接着層の場合と同様であるため、省略する。 In the inkjet head, the first spacer may be a resin layer obtained by curing the same adhesive as the first adhesive layer. According to this configuration, the first spacer, the first adhesive layer, and the second adhesive layer can match various characteristics such as mechanical characteristics and chemical characteristics. That is, when the first spacer is a resin layer obtained by curing an electrically insulating adhesive, the conduction through the first spacer, the conduction through the first adhesive layer, and the conduction through the second adhesive layer are prevented. be able to. Moreover, when the first spacer is a resin layer obtained by curing an adhesive having a property of being softened by a specific solvent, the first spacer, the first adhesive layer and the second adhesive layer can be removed. Furthermore, when the first spacer is a resin layer obtained by curing a thermosetting adhesive, the adhesive can be cured by heating to form the first spacer, the first adhesive layer, and the second adhesive layer. When the second piezoelectric element includes the second spacer, the first spacer, the second spacer, the first adhesive layer, and the second adhesive layer can match various characteristics such as mechanical characteristics and chemical characteristics. However, other explanations regarding this point are the same as the case of the first spacer, the first adhesive layer, and the second adhesive layer described above, and therefore will be omitted.
インクジェットヘッドでは、前記第一スペーサは、金属シートである、ようにしてもよい。この構成によれば、第一スペーサの硬度を高め、高さ方向に高剛性の第一スペーサとすることができる。駆動信号の印加に応じた第一圧電素子の変形時、第一スペーサが高さ方向に変形(弾性変形)することを抑制することができる。第一圧電素子の変形に伴う力が第一スペーサによって吸収されることを抑制することができる。第一圧電素子の変形に伴う力を第一接着層を介して第一部分に作用させることができる。第二圧電素子が第二スペーサを含む場合、第二スペーサの硬度を高め、高さ方向に高剛性の第二スペーサとすることができる。駆動信号の印加に応じた第二圧電素子の変形時、第二スペーサが高さ方向に変形(弾性変形)することを抑制することができる。第二圧電素子の変形に伴う力が第二スペーサによって吸収されることを抑制することができる。第二圧電素子の変形に伴う力を第二接着層を介して第二部分に作用させることができる。金属シートは、広く解釈される。即ち、金属シートは、金属製のシート材の他、金属箔を含む。 In the inkjet head, the first spacer may be a metal sheet. According to this configuration, the hardness of the first spacer can be increased, and the first spacer having high rigidity in the height direction can be obtained. It is possible to suppress the first spacer from being deformed (elastically deformed) in the height direction when the first piezoelectric element is deformed in response to the application of the drive signal. It is possible to suppress absorption of the force due to the deformation of the first piezoelectric element by the first spacer. The force associated with the deformation of the first piezoelectric element can be applied to the first portion via the first adhesive layer. When the second piezoelectric element includes the second spacer, the hardness of the second spacer can be increased, and the second spacer having high rigidity in the height direction can be obtained. It is possible to suppress the second spacer from being deformed (elastically deformed) in the height direction when the second piezoelectric element is deformed in response to the application of the drive signal. It is possible to suppress absorption of the force due to the deformation of the second piezoelectric element by the second spacer. The force associated with the deformation of the second piezoelectric element can be applied to the second portion via the second adhesive layer. Metal sheets are widely understood. That is, the metal sheet includes a metal foil as well as a metal sheet material.
インクジェットヘッドでは、前記第一接着層は、デュロメータ硬さがD70以上の樹脂層である、ようにしてもよい。この構成によれば、第一圧電素子の変形に伴う力が第一接着層によって吸収されることを抑制することができる。第一圧電素子の変形に伴う力を第一接着層を介して第一部分に作用させることができる。第二圧電素子の変形に伴う力が第二接着層によって吸収されることを抑制することができる。第二圧電素子の変形に伴う力を第二接着層を介して第二部分に作用させることができる。第一スペーサが第一接着層と同一接着剤を硬化させた樹脂層である場合、第一圧電素子の変形に伴う力が第一スペーサによって吸収されることを抑制することができる。第一圧電素子の変形に伴う力を第一接着層を介して第一部分に作用させることができる。また、第一スペーサが第一接着層と同一接着剤を硬化させた樹脂層で、第二圧電素子が第二スペーサを含む場合、第二圧電素子の変形に伴う力が第二スペーサによって吸収されることを抑制することができる。第二圧電素子の変形に伴う力を第二接着層を介して第二部分に作用させることができる。 In the inkjet head, the first adhesive layer may be a resin layer having a durometer hardness of D70 or more. With this configuration, it is possible to prevent the force associated with the deformation of the first piezoelectric element from being absorbed by the first adhesive layer. The force associated with the deformation of the first piezoelectric element can be applied to the first portion via the first adhesive layer. It is possible to suppress absorption of the force due to the deformation of the second piezoelectric element by the second adhesive layer. The force associated with the deformation of the second piezoelectric element can be applied to the second portion via the second adhesive layer. When the first spacer is a resin layer obtained by curing the same adhesive as the first adhesive layer, it is possible to prevent the force due to the deformation of the first piezoelectric element from being absorbed by the first spacer. The force associated with the deformation of the first piezoelectric element can be applied to the first portion via the first adhesive layer. When the first spacer is a resin layer obtained by curing the same adhesive as the first adhesive layer and the second piezoelectric element includes the second spacer, the force due to the deformation of the second piezoelectric element is absorbed by the second spacer. Can be suppressed. The force associated with the deformation of the second piezoelectric element can be applied to the second portion via the second adhesive layer.
本発明の他の側面は、上述した何れかのインクジェットヘッドと、前記駆動信号を発生するヘッド駆動部と、を備えるインクジェット記録装置である。このインクジェット記録装置によれば、上述した機能を奏するインクジェット記録装置とすることができる。 Another aspect of the present invention is an inkjet recording apparatus including any of the inkjet heads described above and a head drive unit that generates the drive signal. According to this inkjet recording device, an inkjet recording device having the above-described functions can be provided.
本発明によれば、高品質な画像を記録できる、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain an inkjet head and an inkjet recording device that can record a high-quality image.
本発明を実施するための実施形態について、図面を用いて説明する。本発明は、以下に記載の構成に限定されるものではなく、同一の技術的思想において種々の構成を採用することができる。例えば、以下に示す構成の一部は、省略し又は他の構成等に置換してもよい。他の構成を含むようにしてもよい。実施形態の各図は、所定の構成を模式的に示したものである。従って、実施形態の各図は、他の図との対応、又は図中の構成を特定する後述の数値との対応が正確ではない場合もある。実施形態の各図で、破線は、かくれ線であり、一点鎖線は、切断線であり、二点鎖線は、想像線である。また、実施形態の各図で、ハッチングは、切断面を示す。 Embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the configurations described below, and various configurations can be adopted within the same technical idea. For example, some of the configurations shown below may be omitted or replaced with other configurations. Other configurations may be included. Each drawing of the embodiment schematically shows a predetermined configuration. Therefore, in each drawing of the embodiment, the correspondence with other drawings or the numerical values described later that specify the configuration in the drawings may not be accurate. In each of the drawings of the embodiments, a broken line is a hide-and-seek line, a one-dot chain line is a cutting line, and a two-dot chain line is an imaginary line. Further, in each of the drawings of the embodiments, hatching indicates a cut surface.
<インクジェット記録装置>
インクジェット記録装置10について、図1〜6を参照して説明する。インクジェット記録装置10では、各種の記録媒体15が搬送され、記録媒体15に画像が記録される(図1参照)。記録媒体15としては、布帛又は建築用資材が例示される。実施形態では、記録媒体15は、長尺とされている。但し、記録媒体は、短尺であってもよい。画像の記録に用いるインクは、例えば、ブラック、マゼンタ、イエロー及びシアンの4色である。但し、これら各色のインクとは異なる色のインクを用いてもよい。インク色数は、3色以下又は5色以上としてもよい。
<Inkjet recording device>
The
インクジェット記録装置10は、搬送機20と、インクジェットヘッド30K,30M,30Y,30Cと、キャリッジ70と、移動機75と、メインタンク80K,80M,80Y,80Cと、供給流路81K,81M,81Y,81Cと、サブタンク82K,82M,82Y,82Cと、接続流路83K,83M,83Y,83Cと、制御装置90を備える(図1参照)。
The
搬送機20は、記録媒体15を搬送する。インクジェット記録装置10では、搬送機20による記録媒体15の搬送は、間欠的に行われる。搬送機20は、ベルトコンベアである。搬送機20は、公知のインクジェット記録装置の搬送機と同様である。従って、搬送機20に関するこの他の説明は、省略する。
The
実施形態では、搬送機20が記録媒体15を搬送する方向を「搬送方向」という。搬送方向に直交する方向を「主走査方向」といい、搬送方向に沿った方向を「副走査方向」という。この場合、主走査方向は、副走査方向にも直交する。搬送方向、主走査方向及び副走査方向を水平方向とする。主走査方向の一方側を「第三側」といい、主走査方向の他方側を「第四側」という。副走査方向の一方側を「第五側」といい、副走査方向の他方側を「第六側」という。副走査方向の第五側を搬送方向の上流側とし、副走査方向の第六側を搬送方向の下流側とする。また、主走査方向及び副走査方向に直交する方向を「高さ方向」という。高さ方向は、鉛直方向となる。高さ方向の一方側を「第一側」といい、高さ方向の他方側を「第二側」という。高さ方向の第一側を鉛直方向の下側とし、高さ方向の第二側を鉛直方向の上側とする。
In the embodiment, the direction in which the
インクジェットヘッド30K,30M,30Y,30Cは、同様の構成を有する。インクジェットヘッド30Kは、ブラックインクを吐出する。インクジェットヘッド30Mは、マゼンタインクを吐出する。インクジェットヘッド30Yは、イエローインクを吐出する。インクジェットヘッド30Cは、シアンインクを吐出する。インクジェットヘッド30K,30M,30Y,30Cによれば、記録媒体15に、フルカラーの画像を記録することができる。図1で、インクジェットヘッド30K,30M,30Y,30Cより搬送方向の下流側に図示された記録媒体15の部分に付した模様は、記録媒体15に記録された画像に対応する。
The inkjet heads 30K, 30M, 30Y, 30C have the same configuration. The
実施形態では、インクジェットヘッド30K,30M,30Y,30Cを区別しない場合、又はこれらを総称する場合、「インクジェットヘッド30」という。また、インクジェットヘッド30の高さ方向の第一側の面を「第一端面32」という。インクジェットヘッド30では、第一端面32に、複数のノズル31が形成される(図2,3参照)。インクジェットヘッド30では、複数のノズル31は、副走査方向に配列される。インクジェットヘッド30では、各色のインクは、複数のノズル31から吐出される。インクジェットヘッド30に関するこの他の説明は、後述する。図1では、インクジェットヘッド30K,30M,30Y,30Cの図示は、簡略化されている。
In the embodiment, the inkjet heads 30K, 30M, 30Y, and 30C are referred to as "
キャリッジ70には、インクジェットヘッド30K,30M,30Y,30Cが搭載される。キャリッジ70上で、インクジェットヘッド30K,30M,30Y,30Cは、主走査方向に隣り合う。主走査方向におけるインクジェットヘッド30K,30M,30Y,30Cの配列順序は、図1とは異なる順序としてもよい。これらの配列順序は、諸条件を考慮して適宜決定される。
The inkjet heads 30K, 30M, 30Y, and 30C are mounted on the
移動機75は、キャリッジ70を主走査方向に往復移動させる。移動機75は、2個のプーリ76,77と、タイミングベルト78と、モータ79を備える。プーリ76は、搬送機20を基準として、主走査方向の第三側に設けられる。プーリ77は、搬送機20を基準として、主走査方向の第四側に設けられる。プーリ77は、回転自在に支持される。タイミングベルト78は、張力が作用した状態で、プーリ76,77に架け渡される。モータ79は、プーリ76に連結される。モータ79としては、例えば、エンコーダ付きのサーボモータが採用される。モータ79は、プーリ76を回転させる。図1で、プーリ76の内部に示す矢印は、プーリ76の回転方向を示す。キャリッジ70は、ステー71を介してタイミングベルト78に取り付けられる。
The moving
メインタンク80Kは、ブラックインクを貯留する。供給流路81Kは、メインタンク80Kとサブタンク82Kを接続する。サブタンク82Kは、キャリッジ70上でインクジェットヘッド30Kの高さ方向の第二側に設けられる。サブタンク82Kは、インクジェットヘッド30Kに供給されるブラックインクを副次的に貯留する。接続流路83Kは、サブタンク82Kとインクジェットヘッド30Kを接続する。メインタンク80Kに貯留されたブラックインクは、メインタンク80Kから流出し、供給流路81Kを流れてサブタンク82Kに供給される。その後、ブラックインクは、接続流路83Kを流れてインクジェットヘッド30Kに供給される。
The
メインタンク80Mは、マゼンタインクを貯留する。供給流路81Mは、メインタンク80Mとサブタンク82Mを接続する。サブタンク82Mは、キャリッジ70上でインクジェットヘッド30Mの高さ方向の第二側に設けられる。サブタンク82Mは、インクジェットヘッド30Mに供給されるマゼンタインクを副次的に貯留する。接続流路83Mは、サブタンク82Mとインクジェットヘッド30Mを接続する。メインタンク80Mに貯留されたマゼンタインクは、メインタンク80Mから流出し、供給流路81Mを流れてサブタンク82Mに供給される。その後、マゼンタインクは、接続流路83Mを流れてインクジェットヘッド30Mに供給される。
The
メインタンク80Yは、イエローインクを貯留する。供給流路81Yは、メインタンク80Yとサブタンク82Yを接続する。サブタンク82Yは、キャリッジ70上でインクジェットヘッド30Yの高さ方向の第二側に設けられる。サブタンク82Yは、インクジェットヘッド30Yに供給されるイエローインクを副次的に貯留する。接続流路83Yは、サブタンク82Yとインクジェットヘッド30Yを接続する。メインタンク80Yに貯留されたイエローインクは、メインタンク80Yから流出し、供給流路81Yを流れてサブタンク82Yに供給される。その後、イエローインクは、接続流路83Yを流れてインクジェットヘッド30Yに供給される。
The
メインタンク80Cは、シアンインクを貯留する。供給流路81Cは、メインタンク80Cとサブタンク82Cを接続する。サブタンク82Cは、キャリッジ70上でインクジェットヘッド30Cの高さ方向の第二側に設けられる。サブタンク82Cは、インクジェットヘッド30Cに供給されるシアンインクを副次的に貯留する。接続流路83Cは、サブタンク82Cとインクジェットヘッド30Cを接続する。メインタンク80Cに貯留されたシアンインクは、メインタンク80Cから流出し、供給流路81Cを流れてサブタンク82Cに供給される。その後、シアンインクは、接続流路83Cを流れてインクジェットヘッド30Cに供給される。図1では、供給流路81K,81M,81Y,81Cは、簡略化されている。供給流路81K,81M,81Y,81Cは、移動機75によるキャリッジ70の主走査方向への移動に対応可能な状態で設けられる。
The main tank 80C stores cyan ink. The supply channel 81C connects the main tank 80C and the
制御装置90は、制御器91と、ヘッド駆動部92と、スイッチ部93を備える。図1では、制御器91、ヘッド駆動部92及びスイッチ部93は、制御装置90としてまとまった状態で図示されている。但し、制御装置90のこれら各部は、例えば、制御ボックスのような単一の筐体内に設けられていなくてもよい。例えば、スイッチ部93は、インクジェットヘッド30K,30M,30Y,30Cに近い位置で、インクジェットヘッド30K,30M,30Y,30Cに対してそれぞれ設けられていてもよい。
The
制御器91は、インクジェット記録装置10で実行される各種の動作を制御する。制御器91は、例えば、プロセッサと、ストレージと、メモリを含む。ヘッド駆動部92は、複数の圧電素子50に電気的に接続されたヘッド駆動回路である。ヘッド駆動部92は、駆動信号を所定の周期で出力する。ヘッド駆動部92から出力された駆動信号は、複数の圧電素子50のうちの所定の圧電素子50に印加される。駆動信号は、所定の電圧値のパルス信号である。スイッチ部93は、複数の圧電素子50にそれぞれ電気的に接続されたスイッチ回路である。スイッチ部93は、複数の圧電素子50の一部又は全部に対応したスイッチを含む。例えば、1個のインクジェットヘッド30に4個の圧電素子50が設けられているとする。1個のスイッチ部93に含まれるスイッチが2個である場合、スイッチ部93は、1個のインクジェットヘッド30に対して2個設けられる。1個のスイッチ部93に含まれるスイッチが4個である場合、スイッチ部93は、1個のインクジェットヘッド30に対して1個設けられる。圧電素子50については、後述する。
The
インクジェット記録装置10で記録媒体15に画像が記録される場合、移動機75と搬送機20は、次のように動作する。移動機75では、モータ79が時計回りと反時計回りに往復して回転する。モータ79の回転に伴い、プーリ76が左右両側に往復して回転する。モータ79が所定の方向に回転することでプーリ76が左回転すると、タイミングベルト78も左回転する。プーリ77は、左回転するタイミングベルト78に従動して回転する。これに伴い、キャリッジ70は、主走査方向の第四側から第三側に移動する。キャリッジ70が主走査方向の第三側の移動端に到達すると、モータ79の回転方向は反転し、プーリ76は、右回転する。プーリ76が右回転すると、タイミングベルト78も右回転する。プーリ77は、右回転するタイミングベルト78に従動して回転する。これに伴い、キャリッジ70は、主走査方向の第三側から第四側に移動する。キャリッジ70が主走査方向の第四側の移動端に到達すると、モータ79の回転方向は再度反転し、プーリ76は、再度左回転する。
When an image is recorded on the
搬送機20は、キャリッジ70の主走査方向の第四側から第三側への移動と、キャリッジ70の主走査方向の第三側から第四側への移動に対応させて、記録媒体15を搬送方向に搬送する。即ち、搬送機20による記録媒体15の搬送は、前述したキャリッジ70の主走査方向の各移動端への到達に応じて間欠的に行われる。各色のインクは、キャリッジ70が主走査方向に移動している所定のタイミングでインクジェットヘッド30K,30M,30Y,30Cの各ノズル31から記録媒体15に向けて吐出される。インクジェットヘッド30K,30M,30Y,30Cの各ノズル31から吐出された各色のインクは、記録媒体15の表面に着弾する。これに伴い、記録媒体15の表面には、画像が記録される。
The
移動機75は、画像の記録が終了するまで動作する。従って、キャリッジ70の主走査方向への往復移動は、画像の記録が終了するまで繰り返される。搬送機20は、画像の記録が終了した後、所定のタイミングで停止する。搬送機20の停止に伴い、記録媒体15の搬送も、終了する。
The
<インクジェットヘッド>
インクジェットヘッド30について、図2〜6を参照して説明する。この説明では、インクジェットヘッド30を特定するために用いる各方向は、インクジェットヘッド30がインクジェット記録装置10に設けられた状態を基準とした方向に準ずる。
<Inkjet head>
The
インクジェットヘッド30は、流路本体33と、振動板45と、複数の圧電素子50と、複数の接着層60と、拘束具61を備える(図2〜4参照)。インクジェットヘッド30では、流路本体33及び振動板45は、一体的にされる。振動板45は、1個の流路本体33及び複数の圧電素子50に対して1枚設けられる。拘束具61は、複数の圧電素子50に対して1個設けられる。複数の圧電素子50は、1個のノズル31に対して1個設けられる。複数の接着層60は、1個の圧電素子50に対して1枚設けられる。
The
インクジェットヘッド30では、ノズル31の数は、4個とされている(図2,3参照)。従って、インクジェットヘッド30は、圧電素子50を4個備える。4個の圧電素子50は、同一仕様の圧電素子である。但し、複数の圧電素子50は、本体部分の高さ方向の寸法にばらつきを有する。圧電素子50の本体部分については、後述する。実施形態では、4個の圧電素子50を区別する場合、「圧電素子50A」、「圧電素子50B」、「圧電素子50D」及び「圧電素子50E」という。圧電素子50A,50B,50D,50Eを区別しない場合、又はこれらを総称する場合、「圧電素子50」という。また、圧電素子50Aに対応する接着層60を「接着層60A」といい、圧電素子50Bに対応する接着層60を「接着層60B」といい、圧電素子50Dに対応する接着層60を「接着層60D」といい、圧電素子50Eに対応する接着層60を「接着層60E」という(図3参照)。接着層60A,60B,60D,60Eを区別しない場合、又はこれらを総称する場合、「接着層60」という。
In the
実施形態では、圧電素子50Aの本体部分の高さ方向の寸法を「寸法A1」とし、圧電素子50Bの本体部分の高さ方向の寸法を「寸法B1」とし、圧電素子50Dの本体部分の高さ方向の寸法を「寸法D1」とし、圧電素子50Eの本体部分の高さ方向の寸法を「寸法E1」とする(図3参照)。寸法A1,B1,D1,E1の関係は、「B1>A1>D1>E1」とする。また、接着層60Aの高さ方向の寸法を「寸法A2」とし、接着層60Bの高さ方向の寸法を「寸法B2」とし、接着層60Dの高さ方向の寸法を「寸法D2」とし、接着層60Eの高さ方向の寸法を「寸法E2」とする(図3参照)。寸法A2,B2,D2,E2の関係は、「E2>B2>A2>D2」とする。
In the embodiment, the dimension of the main body of the
流路本体33の高さ方向の第一側の面は、インクジェットヘッド30の第一端面32となる。従って、実施形態では、流路本体33の高さ方向の第一側の面も「第一端面32」という。第一端面32とは反対側となる流路本体33の高さ方向の第二側の面を「第二端面34」という。流路本体33には、第一端面32に複数のノズル31が形成される(図3参照)。インクジェットヘッド30では、4個のノズル31が副走査方向に等間隔で1列に配置されている(図2,3参照)。但し、このようなノズル31の数及び配置は、例示である。ノズル31の数及び配置は、諸条件を考慮して適宜決定される。流路本体33には、供給口35と内部流路36が形成される(図2,4参照)。供給口35は、接続流路83K,83M,83Y,83Cのうちの対応する色の接続流路と接続される。インクは、供給口35を通過してインクジェットヘッド30に供給される。内部流路36は、供給口35と複数のノズル31を繋ぐ。供給口35から流入したインクは、内部流路36を流れて複数のノズル31に到達する。
The surface of the
内部流路36は、本流路37と、複数の支流路38を含む(図4参照)。即ち、インクジェットヘッド30では、本流路37及び複数の支流路38は、内部流路36を形成する。本流路37は、供給口35から連続した流路である。本流路37は、複数のノズル31に対応した状態で形成される。即ち、本流路37は、複数のノズル31と同じく副走査方向に形成される。供給口35から流入したインクは、本流路37を流れる。複数の支流路38は、本流路37から分岐した流路である。複数の支流路38は、複数のノズル31にそれぞれ繋がる。本流路37から流入したインクは、支流路38をそれぞれ流れて各ノズル31に到達する。
The
支流路38は、圧力室39と、第一流路部42と、第二流路部43を含む。即ち、1組の圧力室39、第一流路部42及び第二流路部43は、1本の支流路38を形成する。圧力室39は、流入口40と、流出口41を含む。流入口40は、圧力室39へのインクの入口となる。流出口41は、圧力室39からのインクの出口となる。流出口41は、流入口40より主走査方向の第三側に設けられる。流入口40から流入したインクは、圧力室39を主走査方向の第四側から第三側に流れて流出口41から流出する。流路本体33では、内部流路36の一部は、第二端面34で開口した状態となる。即ち、圧力室39の高さ方向の第二側は、第二端面34で開口した状態となる(図5参照)。
The
第一流路部42は、本流路37と流入口40に繋がる(図4参照)。即ち、第一流路部42は、本流路37と圧力室39を繋ぐ。本流路37から流入したインクは、第一流路部42を流れて圧力室39に流入する。第二流路部43は、流出口41とノズル31に繋がる。即ち、第二流路部43は、圧力室39とノズル31を繋ぐ。圧力室39から流出したインクは、第二流路部43を流れてノズル31に到達する。
The first
振動板45は、流路本体33の高さ方向の第二側に設けられる。例えば、振動板45は、第二端面34に貼り付けられる。振動板45は、第二端面34上で、上述した開口状態となる圧力室39の高さ方向の第二側を被覆する(図3〜6参照)。これに伴い、振動板45の部分Pは、内部流路36の壁面の一部となる。即ち、振動板45の部分Pは、圧力室39の高さ方向の第二側の壁面を形成する。図5,6に示す振動板45で、網点模様を付した立体的な部分(二点鎖線)は、振動板45の部分Pに対応する。振動板45は、例えば、導電材料製のシートにより形成される。振動板45を形成する導電材料としては、ステンレスが例示される。但し、振動板45は、これとは異なる材質の導電材料製としてもよい。また、振動板45は、電気絶縁材料製のシートにより形成されてもよい。振動板45を形成するシートの材質は、諸条件を考慮して適宜決定される。振動板45の厚さ(高さ方向の寸法)は、数十〜数百μm程度とされる。
The
圧電素子50は、次の状態で、高さ方向に縦長の正四角柱形状を有する(図2,5,6参照)。前述の状態は、圧電素子50に駆動信号が印加されておらず、圧電素子50が未変形の状態である(図4の「第一状態」参照)。但し、圧電素子50は、正四角柱形状とは異なる形状としてもよい。例えば、圧電素子50は、正四角柱形状とは異なる四角柱形状としてもよい。また、圧電素子50は、四角柱形状とは異なる多角柱形状又は円柱形状としてもよい。柱状である圧電素子50の底面形状は、諸条件を考慮して適宜決定される。
The
上記では説明を省略したが、インクジェット記録装置10には、信号線65,66が複数の圧電素子50と同じ数だけ設けられる(図2参照)。換言すれば、1個の圧電素子50に対し、1組の信号線65,66が設けられる。複数の圧電素子50は、複数組の信号線65,66を介して、ヘッド駆動部92と、スイッチ部93内の各スイッチにそれぞれ電気的に接続される(図2,5,6参照)。即ち、圧電素子50は、ヘッド駆動部92と電気的に接続された信号線65と電気的に接続される。更に、圧電素子50は、スイッチ部93内のスイッチと電気的に接続された信号線66と電気的に接続される。信号線65,66には、駆動信号が流れる。即ち、ヘッド駆動部92から出力された駆動信号は、複数組の信号線65,66のうち、次の信号線65,66に流れる。前述の信号線65,66は、閉結状態のスイッチと圧電素子50を繋ぐ信号線66と、この圧電素子50とヘッド駆動部92を繋ぐ信号線65の組み合わせである。
Although not described above, the
圧電素子50は、d33モードの積層型の圧電素子である(図3〜6参照)。圧電素子50は、複数の内部電極51と、複数の内部電極52と、複数の圧電層53と、外部電極54,55を含む。また、圧電素子50は、スペーサ56を含む。但し、インクジェットヘッド30では、複数の圧電素子50には、スペーサ56を含まない圧電素子50が含まれる場合がある。圧電素子50Aは、スペーサ56Aを含み、圧電素子50Bは、スペーサ56を含まず、圧電素子50Dは、スペーサ56Dを含み、圧電素子50Eは、スペーサ56Eを含む(図3参照)。実施形態では、スペーサ56A,56D,56Eを区別しない場合、又はこれらを総称する場合、「スペーサ56」という。また、圧電素子50の次の部分を「本体部分」という。本体部分は、スペーサ56を含む圧電素子50(「圧電素子50A,50D,50E」参照)では、スペーサ56を除く圧電素子50の部分であり、スペーサ56を含まない圧電素子50(「圧電素子50B」参照)では、圧電素子50自体である(図3参照)。圧電素子50Bは、スペーサ56を含まず、本体部分によって形成される。従って、「圧電素子50Bの本体部分」は、実質的には「圧電素子50B」と同義である。圧電素子50では、複数の内部電極51、複数の内部電極52、複数の圧電層53及び外部電極54,55は、本体部分に設けられる。
The
圧電素子50では、内部電極51,52は、同じ数だけ設けられる。内部電極51,52は、導電材料により形成される。圧電層53は、圧電材料により形成される。内部電極51,52を形成する導電材料としては、銀パラジウム(Ag/Pd)が例示される。圧電層53を形成する圧電材料としては、圧電セラミックスが例示される。圧電セラミックスとしては、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)が例示される。但し、圧電素子50では、導電材料及び圧電材料として、公知の導電材料及び圧電材料が用いられる。
In the
圧電素子50では、内部電極51,52及び圧電層53は、高さ方向に交互に積層される。例えば、内部電極51,52及び圧電層53は、高さ方向の第二側から第一側に向けて、内部電極51、圧電層53、内部電極52、圧電層53、内部電極51・・・の順で交互に積層される(図4〜6参照)。圧電素子50では、内部電極51,52は、主走査方向に互い違いに設けられる。圧電素子50では、内部電極51,52に挟み込まれた圧電層53が駆動信号の印加に応じて積層方向に変形する。積層方向は、圧電素子50で内部電極51,52及び圧電層53が積層される方向である。従って、インクジェットヘッド30では、圧電素子50は、高さ方向に変形する(図4参照)。
In the
圧電素子50は、100nm以上変形可能な大型の圧電素子である。参考例として、公知のインクジェットヘッドでは、圧電素子の変形量は、数十nm程度である。複数の圧電素子50は、駆動信号の印可に応じて高さ方向に100nm以上の所定量だけ変形する。圧電素子50は、駆動信号の印加に応じて高さ方向に変形する際、300N程度の力を発生する。そのため、インクジェットヘッド30は、ノズル31から高粘度のインクを吐出することができる。圧電素子50の本体部分には、非変形部分が高さ方向の第一側及び第二側に設けられる(圧電素子50Aの「非変形部分」について、図5参照)。非変形部分は、圧電層53と同じ圧電材料により形成される。2個の非変形部分は、共に内部電極51,52を含まない。従って、2個の非変形部分は、圧電素子50に駆動信号が印加された場合、高さ方向に変形しない。
The
外部電極54は、圧電素子50の本体部分の主走査方向の第三側の側面に高さ方向に沿って設けられる(図4〜6参照)。外部電極54は、内部電極51の次の部分と電気的に接続される。前述の部分は、内部電極51の主走査方向の第三側の外周部分である。圧電素子50では、内部電極51の主走査方向の第三側の外周部分は、本体部分の主走査方向の第三側の側面に露出する。外部電極54は、何れの内部電極52とも電気的に接続されない。外部電極55は、圧電素子50の本体部分の主走査方向の第四側の側面に高さ方向に沿って設けられる(図4〜6参照)。外部電極55は、内部電極52の次の部分と電気的に接続される。前述の部分は、内部電極52の主走査方向の第四側の外周部分である。圧電素子50では、内部電極52の主走査方向の第四側の外周部分は、本体部分の主走査方向の第四側の側面に露出する。外部電極55は、何れの内部電極51とも電気的に接続されない。圧電素子50の本体部分の側面は、高さ方向に沿った本体部分の面(壁面)である。
The
外部電極54は、信号線65と電気的に接続され、外部電極55は、信号線66と電気的に接続される(図2参照)。前述の各接続の接合方法としては、例えば、ろう付けが採用される。ろう付けとしては、半田付けが例示される。但し、前述の各接続は、ろう付けとは異なる接合方法により行われてもよい。ろう付けとは異なる接合方法としては、導電性接着剤を用いた方法が例示される。
The
圧電素子50A,50B,50D,50Eは、積層方向が高さ方向に一致する状態で、振動板45の高さ方向の第二側の面に設けられる(図3参照)。更に、圧電素子50A,50B,50D,50Eは、振動板45の高さ方向の第二側の面で、4ヵ所の振動板45の部分Pに1個ずつ設けられる。従って、インクジェットヘッド30では、圧電素子50A,50B,50D,50Eは、副走査方向に等間隔に並んで設けられる。実施形態では、4ヵ所の振動板45の部分Pのうち、圧電素子50Aに対応する部分Pを「部分PA」といい、圧電素子50Bに対応する部分Pを「部分PB」といい、圧電素子50Dに対応する部分Pを「部分PD」といい、圧電素子50Eに対応する部分Pを「部分PE」という(図3参照)。振動板45の部分PA,PB,PD,PEを区別しない場合、又はこれらを総称する場合、振動板45の「部分P」という。
The
接着層60は、接着剤を硬化させた樹脂層である。接着層60は、デュロメータ硬さがD70以上の樹脂層とするとよい。接着層60を形成する接着剤としては、次に示す接着剤を採用することができる。即ち、接着層60では、電気絶縁性の接着剤を採用するとよい。この場合、接着層60は、電気絶縁性の接着剤を硬化させた樹脂層となる。また、接着層60では、次の性質を有する接着剤を採用するとよい。前述の性質は、特定の溶剤により軟化する性質である。この場合、接着層60は、前述の性質を有する接着剤を硬化させた樹脂層となる。前述の性質を有する接着剤としては、嫌気硬化型、湿気硬化型又は紫外線硬化型の接着剤が例示される。但し、エポキシ樹脂系の接着剤は、前述の性質を有する接着剤には含まれない。更に、接着層60では、熱硬化型の接着剤を採用するとよい。この場合、接着層60は、熱硬化型の接着剤を硬化させた樹脂層となる。接着層60を形成する接着剤は、諸条件を考慮して適宜決定される。但し、複数の接着層60A,60B,60D,60Eは、同一接着剤によって形成される。
The
接着層60は、振動板45の部分Pと圧電素子50の間に設けられる(図3〜6参照)。接着層60は、振動板45の部分Pの高さ方向の第二側の面と圧電素子50の高さ方向の第一側の面(圧電素子50の底面)の間で、振動板45の部分Pと圧電素子50を接着する。即ち、接着層60Aは、振動板45の部分PAと圧電素子50Aを接着する。接着層60Bは、振動板45の部分PBと圧電素子50Bを接着する。接着層60Dは、振動板45の部分PDと圧電素子50Dを接着する。接着層60Eは、振動板45の部分PEと圧電素子50Eを接着する。
The
接着層60A,60B,60D,60Eでは、上述した通り、高さ方向の寸法A2,B2,D2,E2にばらつきが生じる。即ち、インクジェットヘッド30の製造時、振動板45の部分PA,PB,PD,PEには、所定量の接着剤が塗布される。その後、圧電素子50Aの本体部分は、振動板45の部分PAに塗布された接着剤上に載せ置かれ、高さ方向の第一側に押圧される。また、圧電素子50Bの本体部分は、振動板45の部分PBに塗布された接着剤上に載せ置かれ、高さ方向の第一側に押圧される。更に、圧電素子50Dの本体部分は、振動板45の部分PDに塗布された接着剤上に載せ置かれ、高さ方向の第一側に押圧される。更にまた、圧電素子50Eの本体部分は、振動板45の部分PEに塗布された接着剤上に載せ置かれ、高さ方向の第一側に押圧される。前述のばらつきは、例えば、接着剤の塗布量の僅かな変化及び押圧力の僅かな変化の一方又は両方によって生じる。
As described above, the
インクジェットヘッド30では、寸法A1,B1,D1,E1にばらつきが生じ、且つ寸法A2,B2,D2,E2にばらつきが生じる。そのため、インクジェットヘッド30では、接着状態で、圧電素子50A,50B,50D,50Eの本体部分の高さ方向の第二側の各面の高さにばらつきが生じる(図3参照)。接着状態は、圧電素子50Aの本体部分が接着層60Aを介して振動板45の部分PAに設けられ、圧電素子50Bの本体部分が接着層60Bを介して振動板45の部分PBに設けられ、圧電素子50Dの本体部分が接着層60Dを介して振動板45の部分PDに設けられ、圧電素子50Eの本体部分が接着層60Eを介して振動板45の部分PEに設けられた状態である。接着状態は、全ての圧電素子50が接着層60を介して振動板45の部分Pにそれぞれ設けられた状態ともいえる。接着状態で生じる前述のばらつきは、寸法A1,B1,D1,E1のばらつき及び寸法A2,B2,D2,E2のばらつきの他、圧電素子50A,50B,50D,50Eの各本体部分の組み立て時、一部又は全部の本体部分に発生する本体部分の傾きによっても生じる。
In the
実施形態では、接着状態での圧電素子50A,50B,50D,50Eの本体部分の高さ方向の第二側の各面の高さの関係は、高い順に、圧電素子50Bの本体部分の高さ方向の第二側の面の高さ「B1+B2」、圧電素子50Eの本体部分の高さ方向の第二側の面の高さ「E1+E2」、圧電素子50Aの本体部分の高さ方向の第二側の面の高さ「A1+A2」及び圧電素子50Dの本体部分の高さ方向の第二側の面の高さ「D1+D2」となる(B1+B2>E1+E2>A1+A2>D1+D2 図3参照)。
In the embodiment, the relationship between the heights of the surfaces of the
発明者は、インクジェットヘッド30の開発において種々の検討を行った。この検討では、次の各寸法に、次のようなばらつきが観察された。即ち、複数の圧電素子50の本体部分の高さ方向の寸法(「寸法A1,B1,D1,E1」参照)には、10μm程度のばらつきが観察された。また、複数の接着層60の高さ方向の寸法(「寸法A2,B2,D2,E2」参照)には、40μm程度のばらつきが観察された。更に、接着状態での複数の圧電素子50の本体部分の高さ方向の第二側の各面の高さには、70〜80μm程度のばらつきが観察された。
The inventor conducted various studies in developing the
インクジェットヘッド30では、接着状態で、複数の圧電素子50の本体部分の高さ方向の第二側の各面の高さが等しくない場合、次のような操作が実施される。即ち、複数の圧電素子50の本体部分から、所定の1個の圧電素子50の本体部分が基準として選択される。その後、他の圧電素子50の本体部分の高さ方向の第二側の面の高さが、基準とする圧電素子50の本体部分の高さ方向の第二側の面の高さに合わせられる。例えば、圧電素子50A,50B,50D,50Eでは、圧電素子50A,50D,50Eの本体部分の高さ方向の第二側の各面の高さが、最も高い圧電素子50Bの本体部分を基準として調整される。この場合、圧電素子50Aは、高さ方向の第二側にスペーサ56Aを含む。スペーサ56Aは、高さ方向の寸法A3が「(B1+B2)−(A1+A2)」となる部材である。圧電素子50Dは、高さ方向の第二側にスペーサ56Dを含む。スペーサ56Dは、高さ方向の寸法D3が「(B1+B2)−(D1+D2)」となる部材である。圧電素子50Eは、高さ方向の第二側にスペーサ56Eを含む。スペーサ56Eは、高さ方向の寸法E3が「(B1+B2)−(E1+E2)」となる部材である。このように、圧電素子50A,50B,50D,50Eでは、高さ方向の第二側の各面の高さがスペーサ56A,56D,56Eによって等しく設定される。
In the
スペーサ56は、接着剤を硬化させた樹脂層とするとよい。この場合、スペーサ56は、接着層60と同様、デュロメータ硬さがD70以上の樹脂層とするとよい。スペーサ56を形成する接着剤としては、接着層60と同一の接着剤を採用するとよい。この他、スペーサ56は、金属シートとするとよい。この場合、金属シートは、金属箔を含む。例えば、スペーサ56としては、ステンレス製のシートを採用することができる。この他、スペーサ56としては、アルミニウム製、銅製又は真鍮製のシートを採用するようにしてもよい。スペーサ56を樹脂層及び金属シートの何れの態様とするかは、諸条件を考慮して適宜決定される。但し、複数のスペーサ56は、同一態様とするとよい。更に、複数のスペーサ56は、何れの態様であっても、同一材料によって形成するとよい。
The
拘束具61は、複数の圧電素子50A,50B,50D,50Eに対応させた状態で、各圧電素子50A,50B,50D,50Eの高さ方向の第二側に設けられる(図2,3参照)。拘束具61は、高さ方向の第二側の各面の高さが等しく設定された複数の圧電素子50A,50B,50D,50Eの前述の各面(複数の圧電素子50A,50B,50D,50Eの各天面)に接する。インクジェットヘッド30では、拘束具61は、流路本体33と一体的にされる。拘束具61は、例えば、流路本体33の外縁部に固定される。この固定には、締結具が用いられる。締結具としては、ねじが例示される。図2〜4では、締結具の図示は、省略されている。
The
複数の圧電素子50A,50B,50D,50Eが駆動信号の印加に応じて高さ方向に変形する場合、拘束具61には、圧電素子50A,50B,50D,50Eが発生する力が作用する。従って、拘束具61は、高硬度の材料によって形成するとよい。また、拘束具61は、高剛性の材料によって形成するとよい。例えば、拘束具61は、金属製とするとよい。拘束具61を形成する金属としては、アルミニウム又はステンレスが例示される。この他、拘束具61は、セラミックス製とするとよい。
When the plurality of
図5,6では、圧電素子50Aに対応する範囲が示されている。ここで、圧電素子50A,50B,50D,50Eに対応する各範囲の相違は、圧電素子50におけるスペーサ56の有無(「圧電素子50A,50B」参照)と、スペーサ56A,56D,56Eの形状(「圧電素子50A,50D,50E」参照)と、接着層60A,60B,60D,60Eの形状である。従って、図5,6に相当する圧電素子50B,50D,50Eに対応する範囲の図示は、図5,6と実質的に同一となり、又は図5,6と同様となる。そのため、実施形態では、図5,6に相当する圧電素子50B,50D,50Eに対応する範囲の図示は、省略する。
5 and 6, the range corresponding to the
<インクの吐出>
ノズル31からのインクの吐出について、図4を参照して説明する。図4には、圧電素子50Aに対応する範囲が示されている。しかし、インクジェットヘッド30では、圧電素子50A,50B,50D,50Eの各圧電素子50によるインクの吐出は、同様に実施される。従って、以下では、圧電素子50A,50B,50D,50Eの各圧電素子50によるインクの吐出を区別することなく説明する。
<Ink ejection>
Ink ejection from the
画像の記録時、制御器91は、駆動信号の出力を制御する。この制御に応じて、ヘッド駆動部92は、駆動信号の出力を開始する。ヘッド駆動部92は、駆動信号を所定の周期で出力する。更に、制御器91は、画像データに従い吐出信号を生成する。画像データは、記録媒体15に記録される画像に対応したデータである。画像データは、所定のアプリケーションプログラムを用いて生成され、制御器91のストレージに記憶される。制御器91は、ストレージから画像データを取得する。但し、画像データは、制御装置90に接続された外部装置(不図示)から入力されてもよい。生成された吐出信号は、スイッチ部93に入力される。吐出信号は、所定の電圧値のパルス信号である。スイッチ部93では、入力された吐出信号に応じて、内蔵されたスイッチのうちの所定のスイッチが閉結される。
At the time of recording an image, the
スイッチ部93に内蔵された所定のスイッチが閉結されたタイミングで、ヘッド駆動部92から駆動信号が出力されると、振動板45上の複数の圧電素子50A,50B,50D,50Eのうちの次の圧電素子50に駆動信号が印加される。前述の圧電素子50は、閉結されたスイッチに信号線66を介して接続された圧電素子である。駆動信号が印加された圧電素子50は、高さ方向に変形する(図4の「第二状態」参照)。但し、圧電素子50は、高さ方向の第二側で拘束具61と接する。そのため、圧電素子50が変形する方向は、高さ方向の第一側となる。圧電素子50が変形する量は、上述した通り、100nm以上の所定量となる。駆動信号が印加された圧電素子50が高さ方向の第一側に100nm以上の所定量だけ変形することで、この圧電素子50と接する振動板45の部分Pが圧電素子50の変形量に応じた量だけ高さ方向の第一側に変形する。これに伴い、振動板45の部分Pを内壁とする圧力室39の容積が、振動板45の部分Pの変形量に応じた量だけ縮小する。圧力室39の容積の縮小に伴う圧力は、縮小した圧力室39内のインクに作用する。これにより、圧力室39に第二流路部43を介して繋がるノズル31では、インクが吐出される。図4の第二状態で、ノズル31の近傍の黒丸は、ノズル31から吐出されたインクに対応する。
When a drive signal is output from the
圧電素子50は、閉結されたスイッチの開放及び駆動信号の未出力の一方又は両方に伴い、変形前の状態に戻る(図4の「第一状態」参照)。圧電素子50は、この圧電素子50が信号線66を介して接続されたスイッチ部93のスイッチの閉結と所定の周期の駆動信号の印加が一致する度に、繰り返して変形する(図4の「第二状態」参照)。スイッチの閉結は、吐出信号の入力に伴い行われる。圧電素子50の変形が繰り返されると、繰り返して変形する圧電素子50に対応した振動板45の部分Pも、繰り返して変形する。その結果、変形する振動板45の部分Pを内壁とする圧力室39に第二流路部43を介して繋がるノズル31では、インクが繰り返して吐出される。
The
<実施形態の効果>
実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
<Effects of the embodiment>
According to the embodiment, the following effects can be obtained.
(1)インクジェットヘッド30では、拘束具61が複数の圧電素子50A,50B,50D,50Eの高さ方向の第二側に設けられる(図3,4参照)。拘束具61は、複数の圧電素子50A,50B,50D,50Eの高さ方向の第二側への変形を拘束する(図4参照)。複数の圧電素子50A,50B,50D,50Eは、設置状態で、高さ方向の第二側の各面の高さが等しく設定される(図3参照)。設置状態は、全ての圧電素子50が接着層60を介して振動板45の部分Pにそれぞれ設けられた状態である(図3参照)。複数の圧電素子50A,50B,50D,50Eは、駆動信号の印加に応じて高さ方向の第一側に変形する。そのため、複数の圧電素子50A,50B,50D,50Eで、拘束具61への接触状態を一定とすることができる。複数のノズル31で、インクの吐出を安定させることができる。インクジェット記録装置10では、高品質な画像を記録することができる。
(1) In the
(2)インクジェットヘッド30では、拘束具61は、金属製又はセラミックス製とされる。そのため、拘束具61の硬度を高め、高剛性の拘束具61とすることができる。圧電素子50を高さ方向の第二側から拘束し、圧電素子50を高さ方向の第一側に変形させることができる。
(2) In the
(3)インクジェットヘッド30では、圧電素子50A,50D,50Eは、スペーサ56A,56D,56Eを含む(図3参照)。そのため、圧電素子50A,50Bでは、設置状態で、スペーサ56Aによって圧電素子50Aの高さ方向の第二側の面の高さを圧電素子50Bの高さ方向の第二側の面の高さと等しくすることができる(A1+A2+A3=B1+B2)。圧電素子50B,50Dでは、設置状態で、スペーサ56Dによって圧電素子50Dの高さ方向の第二側の面の高さを圧電素子50Bの高さ方向の第二側の面の高さと等しくすることができる(D1+D2+D3=B1+B2)。圧電素子50B,50Eでは、設置状態で、スペーサ56Eによって圧電素子50Eの高さ方向の第二側の面の高さを圧電素子50Bの高さ方向の第二側の面の高さと等しくすることができる(E1+E2+E3=B1+B2)。この場合、圧電素子50A,50D,50Eでも、設置状態で、スペーサ56A,56D,56Eによって高さ方向の第二側の各面の高さを等しくすることができる。即ち、インクジェットヘッド30では、複数の圧電素子50A,50B,50D,50Eで、高さ方向の第二側の各面の高さを等しくすることができる(A1+A2+A3=B1+B2=D1+D2+D3=E1+E2+E3)。複数の圧電素子50A,50B,50D,50Eで、拘束具61に対する高さ方向の第二側の各面の接触状態を等しくすることができる。
(3) In the
スペーサ56を電気絶縁性の接着剤を硬化させた樹脂層とすることで、スペーサ56を介した導通を防止することができる。拘束具61を導電材料によって形成することができる。例えば、拘束具61を金属製とすることができる。スペーサ56を特定の溶剤により軟化する性質を有する接着剤を硬化させた樹脂層とすることで、スペーサ56を除去することができる。更に、スペーサ56を熱硬化型の接着剤を硬化させた樹脂層とすることで、加熱により接着剤を硬化させ、スペーサ56を形成することができる。
By forming the
スペーサ56を金属シートとすることで、スペーサ56の硬度を高め、高さ方向に高剛性のスペーサ56とすることができる。駆動信号の印加に応じた圧電素子50の変形時、スペーサ56が高さ方向に変形(弾性変形)することを抑制することができる。圧電素子50の変形に伴う力がスペーサ56によって吸収されることを抑制することができる。圧電素子50の変形に伴う力を接着層60を介して振動板45の部分Pに作用させることができる。スペーサ56を金属シートとした場合、拘束具61は、電気絶縁材料又は表面が電気絶縁膜で被覆された材料によって形成するとよい。スペーサ56を介した拘束具61の側への導通を抑制することができる。
By using the
(4)インクジェットヘッド30では、複数の接着層60A,60B,60D,60Eは、同一接着剤を硬化させた樹脂層とされる。そのため、複数の接着層60A,60B,60D,60Eの間で、硬度を一定とすることができる。接着層60をデュロメータ硬さがD70以上の樹脂層とすることで、圧電素子50の変形に伴う力が接着層60によって吸収されることを抑制することができる。圧電素子50の変形に伴う力を接着層60を介して振動板45の部分Pに作用させることができる。また、接着層60を電気絶縁性の接着剤を硬化させた樹脂層とすることで、接着層60を介した導通を防止することができる。更に、接着層60を特定の溶剤により軟化する性質を有する接着剤を硬化させた樹脂層とすることで、接着層60を除去することができる。インクジェットヘッド30は、故障することがある。このような場合、スペーサ56及び接着層60を共に前述の接着剤による樹脂層とすることで、スペーサ56及び接着層60を除去し、圧電素子50の本体部分をインクジェットヘッド30から取り外すことができる。取り外された圧電素子50の本体部分を、新たなインクジェットヘッド30に再利用することができる。この他、スペーサ56及び接着層60を同一接着剤で形成することで、スペーサ56及び接着層60で、機械的特性及び化学的特性といった諸特性を一致させることができる。
(4) In the
<変形例>
実施形態は、次のようにすることもできる。以下に示す変形例のうちの幾つかの構成は、適宜組み合わせて採用することもできる。以下では、上記とは異なる点を説明することとし、同様の点についての説明は、適宜省略する。
<Modification>
The embodiment may also be as follows. Some of the configurations of the modified examples described below can be appropriately combined and employed. Hereinafter, points different from the above will be described, and description of the same points will be appropriately omitted.
(1)インクジェット記録装置10では、記録媒体15への画像の記録は、移動機75によりキャリッジ70を主走査方向に往復移動させながら行われる(図1参照)。インクジェット記録装置としては、インクジェット記録装置10とは異なるタイプの装置が実用化されている。この異なるタイプのインクジェット記録装置は、ライン型と称されるインクジェットヘッドを備える。次の構成は、上記同様、ライン型のインクジェットヘッドに採用することもできる。前述の構成は、設置状態で、複数の圧電素子50の高さ方向の第二側の各面の高さを等しく設定した構成である(図3参照)。但し、ライン型のインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置では、例えば、複数のノズルは、上記で主走査方向とした方向に配列され、各色のインクジェットヘッドは、キャリッジに、上記で副走査方向とした方向に隣り合った状態で搭載される。搬送方向は、上記で副走査方向とした方向に沿った方向となる。ライン型のインクジェットヘッド及びこれを備えるインクジェット記録装置は、既に実用化された公知の構成である。従って、これらに関するこの他の説明は、省略する。
(1) In the
(2)インクジェットヘッド30では、拘束具61は、流路本体33の外縁部に固定される(図2,4参照)。インクジェットヘッドでは、流路本体及び拘束具を、次のように固定してもよい。この場合、インクジェットヘッドは、所定の形状のフレームを備える。流路本体及び拘束具は、このフレームに固定される。
(2) In the
(3)インクジェットヘッド30では、複数の圧電素子50は、積層方向が高さ方向に一致する状態で、振動板45の高さ方向の第二側の面に設けられる(図2〜4,6参照)。振動板45は、一体的とされ、複数の圧電素子50に対して1枚とされる(図2,3参照)。インクジェットヘッド30では、複数の圧電素子50A,50B,50D,50Eが一体的な振動板45の高さ方向の第二側の面に設けられる。振動板45は、1個又は2個以上の所定数の圧電素子50に対応させて分割させてもよい。例えば、圧電素子50が、上記同様、4個の圧電素子50A,50B,50D,50Eである場合、振動板45は、図7に示すように、副走査方向に分割板95,96,97,98に4分割させてもよい。図7では、図2〜6との対応を明らかにするため、各部に対する符号は、上記と同様としている。
(3) In the
分割板95,96,97,98は、各圧力室39に対応させた状態で、第二端面34に副走査方向に並んで設けられる。分割板95,96,97,98は、図2〜6に示す振動板45と同様、各圧力室39の高さ方向の第二側の壁面を形成する。圧力室39の前述の壁面を形成する分割板95,96,97,98の各部分は、上述した振動板45の部分PA,PB,PD,PE(図3参照)に対応する。分割板95,96,97,98は、図2〜6に示す振動板45と同様のシートである。分割板95,96,97,98には、複数の圧電素子50A,50B,50D,50Eのうちの1個の圧電素子50がそれぞれ上記同様に設けられる。複数の圧電素子50A,50B,50D,50Eのうちの何れかの圧電素子50の変形に伴う振動が分割板95,96,97,98の間を伝達されることを抑制することができる。図7に示すインクジェットヘッド30を図2に示すK−K線に対応する位置で切断した場合、その構造は、図4と同様となる。
The
図7とは異なり、振動板は、例えば、副走査方向に2分割させてもよい(不図示)。この場合、2分割された振動板の各分割板は、各圧力室39に対応させた状態で、第二端面34に副走査方向に並んで設けられる。2分割された振動板の各分割板は、図2〜6に示す振動板45と同様、各圧力室39の高さ方向の第二側の壁面を形成する。2分割された振動板の各分割板は、図2〜6に示す振動板45と同様のシートである。圧電素子50が、上記同様、4個の圧電素子50A,50B,50D,50Eである場合、2分割された振動板の各分割板には、圧電素子50A,50B及び圧電素子50D,50Eがそれぞれ上記同様に設けられる。複数の圧電素子50A,50B,50D,50Eのうちの何れかの圧電素子50の変形に伴う振動が2分割された振動板の間を伝達されることを抑制することができる。振動板を複数の分割板に分割する場合、分割数は、諸条件を考慮して適宜決定される。
Unlike FIG. 7, the diaphragm may be divided into two in the sub-scanning direction (not shown), for example. In this case, the divided plates of the diaphragm divided into two are provided on the
10 インクジェット記録装置、 15 記録媒体、 20 搬送機
30,30K,30M,30Y,30C インクジェットヘッド、 31 ノズル
32 第一端面、 33 流路本体、 34 第二端面、 35 供給口
36 内部流路、 37 本流路、 38 支流路、 39 圧力室、 40 流入口
41 流出口、 42 第一流路部、 43 第二流路部、 45 振動板
50,50A,50B,50D,50E 圧電素子、 51,52 内部電極
53 圧電層、 54,55 外部電極、 56,56A,56D,56E スペーサ
60,60A,60B,60D,60E 接着層、 61 拘束具
65,66 信号線、 70 キャリッジ、 71 ステー、 75 移動機
76,77 プーリ、 78 タイミングベルト、 79 モータ
80K,80M,80Y,80C メインタンク
81K,81M,81Y,81C 供給流路
82K,82M,82Y,82C サブタンク
83K,83M,83Y,83C 接続流路、 90 制御装置、 91 制御器
92 ヘッド駆動部、 93 スイッチ部、 95,96,97,98 分割板
A1,A2,A3,B1,B2,D1,D2,D3,E1,E2,E3 寸法
P,PA,PB,PD,PE 振動板(45)の部分
10 inkjet recording device, 15 recording medium, 20 carrier 30, 30K, 30M, 30Y, 30C inkjet head, 31 nozzle 32 first end face, 33 flow passage body, 34 second end face, 35 supply port 36 internal flow passage, 37 Main channel, 38 tributary channels, 39 pressure chamber, 40 inflow port 41 outflow port, 42 first flow channel part, 43 second flow channel part, 45 vibration plate 50, 50A, 50B, 50D, 50E piezoelectric element, 51, 52 inside Electrode 53 Piezoelectric layer, 54, 55 External electrode, 56, 56A, 56D, 56E Spacer 60, 60A, 60B, 60D, 60E Adhesive layer, 61 Restraint tool 65, 66 Signal line, 70 Carriage, 71 Stay, 75 Mobile machine 76 , 77 pulley, 78 timing belt, 79 motor 80K, 80M, 80Y, 80C main tank 81K, 81M, 81Y, 81C supply channel 82K, 82M, 82Y, 82C sub-tank 83K, 83M, 83Y, 83C connection channel, 90 control Device, 91 Controller 92 Head drive part, 93 Switch part, 95, 96, 97, 98 Dividing plate A1, A2, A3, B1, B2, D1, D2, D3, E1, E2, E3 Dimensions P, PA, PB , PD, PE diaphragm (45) part
Claims (11)
前記流路本体の前記高さ方向の第二側に設けられ、前記第一支流路の壁面の一部となる第一部分及び前記第二支流路の壁面の一部となる第二部分を含む振動板と、
前記第一部分の前記高さ方向の第二側の面に設けられ、パルス信号である駆動信号の印加に応じて前記高さ方向に変形し、前記第一ノズルからインクを吐出させる、積層型の第一圧電素子と、
前記第二部分の前記高さ方向の第二側の面に設けられ、前記駆動信号の印加に応じて前記高さ方向に変形し、前記第二ノズルからインクを吐出させる、積層型の第二圧電素子と、
接着剤を硬化させた樹脂層で、且つ前記第一部分と前記第一圧電素子とを接着する第一接着層と、
前記第一接着層と同一接着剤を硬化させた樹脂層で、且つ前記第二部分と前記第二圧電素子とを接着する第二接着層と、
前記第一圧電素子及び前記第二圧電素子の前記高さ方向の第二側に設けられ、前記第一圧電素子及び前記第二圧電素子の前記高さ方向の第二側への変形を拘束する拘束具と、を備え、
前記第一圧電素子及び前記第二圧電素子は、前記第一接着層を介して前記第一部分に前記第一圧電素子が設けられ且つ前記第二接着層を介して前記第二部分に前記第二圧電素子が設けられた状態で、前記高さ方向の第二側の各面の高さが等しく設定される、インクジェットヘッド。 It includes a first nozzle and a second nozzle for ejecting ink on the surface on the first side in the height direction, and internally supplies the ink to the first tributary channel and the second nozzle for flowing the ink to the first nozzle. A flow path body including an internal flow path including a second tributary flow path,
Vibration provided on the second side of the flow path body in the height direction and including a first portion which is a part of a wall surface of the first tributary flow path and a second portion which is a part of a wall surface of the second tributary flow path. A board,
It is provided on the surface of the first portion on the second side in the height direction, is deformed in the height direction in response to the application of a drive signal that is a pulse signal, and ejects ink from the first nozzle. A first piezoelectric element,
The second laminated portion is provided on a surface of the second portion on the second side in the height direction, is deformed in the height direction according to the application of the drive signal, and ejects ink from the second nozzle. A piezoelectric element,
A resin layer obtained by curing an adhesive, and a first adhesive layer that adheres the first portion and the first piezoelectric element,
A resin layer obtained by curing the same adhesive as the first adhesive layer, and a second adhesive layer for bonding the second portion and the second piezoelectric element,
It is provided on the second side in the height direction of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, and restrains the deformation of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element to the second side in the height direction. And a restraint,
In the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, the first piezoelectric element is provided in the first portion via the first adhesive layer, and the second portion is provided in the second portion via the second adhesive layer. An inkjet head in which a height of each surface on the second side in the height direction is set to be equal in a state where a piezoelectric element is provided.
前記第二スペーサは、前記第一スペーサと同一材料製である、請求項3に記載のインクジェットヘッド。 The second piezoelectric element, on the second side in the height direction, includes a second spacer for adjusting the height of the surface of the second piezoelectric element on the second side in the height direction,
The inkjet head according to claim 3, wherein the second spacer is made of the same material as the first spacer.
前記駆動信号を発生するヘッド駆動部と、を備えるインクジェット記録装置。 An inkjet head according to any one of claims 1 to 10,
An inkjet recording apparatus, comprising: a head drive unit that generates the drive signal.
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