JP2020110957A - Ink jet head, ink jet device, and manufacturing method of ink jet head - Google Patents

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Abstract

To provide an ink jet head allowing for securement of ink ejection performance and pressure resistance, and to provide an ink jet device and a manufacturing method of an ink jet head.SOLUTION: The ink jet head according to one embodiment comprises: a nozzle plate 30 and an actuator base. The nozzle plate has a plurality of nozzles 31. The actuator base has a plurality of wall portions 25, a plurality of first grooves 23a, and a plurality of second grooves 23b. The wall portions each have joint surfaces 25c joined to the nozzle plate. First grooves each are disposed on one side of the corresponding wall portion and form a pressure chamber C1 communicating with the plurality nozzles. The second grooves each are disposed on the other side of the corresponding wall portion. A nozzle plate and an actuator base are joined together via an adhesive 50 between the joint surfaces of the plurality of wall portions and the nozzle plate. In more than a half of the plurality of wall portions, the adhesive is disposed on the second groove side rather than on the first groove side.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明の実施形態は、インクジェットヘッド、インクジェット装置、及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to an inkjet head, an inkjet device, and a method for manufacturing an inkjet head.

複数の圧力室を備えるシェアモードシェアードウォール方式のインクジェットヘッドにおいて、ノズルに連通する複数の圧力室と、複数の圧力室間に配される複数の空気室とを、所定の並列方向に交互に備える構成が知られている。このような液体吐出ヘッドは、圧力室や空気室を構成する複数の溝を有するアクチュエータベースに、ノズルプレートを、例えば接着剤により接合している。 In a share mode shared wall type inkjet head including a plurality of pressure chambers, a plurality of pressure chambers communicating with the nozzles and a plurality of air chambers arranged between the plurality of pressure chambers are alternately provided in a predetermined parallel direction. The composition is known. In such a liquid ejection head, a nozzle plate is joined to an actuator base having a plurality of grooves forming pressure chambers and air chambers by, for example, an adhesive.

特開2010−131939号公報JP, 2010-131939, A

このようなインクジェットヘッドにおいて、接着剤の塗布位置の制御が難しく、圧力室にはみ出してしまうこともある。はみ出した接着剤がノズルにかかると、インク滴の吐出性能に悪影響を与え印字品質が低下する原因となる。一方で、接着剤のはみ出しを抑えるために接着剤の塗布量を減らすと、接合強度の不足により耐圧性が損なわれる。 In such an ink jet head, it is difficult to control the application position of the adhesive, and the ink may protrude into the pressure chamber. If the adhesive that has run off is applied to the nozzles, it adversely affects the ejection performance of the ink droplets and causes deterioration of print quality. On the other hand, if the application amount of the adhesive is reduced in order to prevent the adhesive from squeezing out, the pressure resistance is impaired due to insufficient bonding strength.

本発明が解決しようとする課題は、吐出性能及び耐圧性を確保できるインクジェットヘッド、インクジェット装置、及びインクジェットヘッドの製造方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an inkjet head, an inkjet device, and a method of manufacturing an inkjet head, which can ensure ejection performance and pressure resistance.

一実施形態にかかるインクジェットヘッドは、ノズルプレートと、アクチュエータベースと、を備える。ノズルプレートは複数のノズルを有する。アクチュエータベースは、複数の壁部と、複数の第1の溝と、複数の第2の溝と、を有する。壁部は、前記ノズルプレートに接合される接合面を有する。第1の溝は、前記壁部の一方側に配され複数の前記ノズルに連通する圧力室を形成する。第2の溝は、前記壁部の他方側に配される。複数の前記壁部の前記接合面と前記ノズルプレートとの間に接着剤を介して、前記ノズルプレートと前記アクチュエータベースとが接合される。複数の前記壁部のうち過半数の数の前記壁部において、前記第1の溝側よりも前記接着剤が前記第2の溝側に偏って配される。 An inkjet head according to one embodiment includes a nozzle plate and an actuator base. The nozzle plate has a plurality of nozzles. The actuator base has a plurality of walls, a plurality of first grooves, and a plurality of second grooves. The wall portion has a joint surface joined to the nozzle plate. The first groove forms a pressure chamber which is arranged on one side of the wall portion and communicates with the plurality of nozzles. The second groove is arranged on the other side of the wall portion. The nozzle plate and the actuator base are joined to each other via an adhesive agent between the joining surfaces of the plurality of walls and the nozzle plate. In the majority of the wall portions of the plurality of wall portions, the adhesive is distributed more toward the second groove side than on the first groove side.

第1実施形態に係るインクジェットヘッドの構成を示す分解斜視図。FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the inkjet head according to the first embodiment. 同インクジェットヘッドの一部の構成を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of part of the inkjet head. 同インクジェットヘッドの一部の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of some inkjet heads. 同インクジェットヘッドの製造方法を示す説明図。Explanatory drawing which shows the manufacturing method of the same inkjet head. 同インクジェットヘッドを用いたインクジェットプリンタの構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the inkjet printer using the same inkjet head. 他の実施形態にかかるインクジェットヘッドの製造方法を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory view showing a method of manufacturing an inkjet head according to another embodiment.

以下に、第1実施形態に係る液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッド1及びインクジェット装置であるインクジェットプリンタ100について、図1乃至図5を参照して説明する。各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。図中矢印X、Y,Zは、互いに直交する3方向を示している。本実施形態において、インクジェットヘッド1の第1方向がX軸に、第2方向がY軸に、第3方向がZ軸に、それぞれ沿って配置された例を示す。 An inkjet head 1 which is a liquid ejection head and an inkjet printer 100 which is an inkjet device according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 to 5. In each drawing, for convenience of explanation, the configuration is enlarged, reduced, or omitted. Arrows X, Y, Z in the figure indicate three directions orthogonal to each other. In the present embodiment, an example is shown in which the first direction of the inkjet head 1 is arranged along the X axis, the second direction is arranged along the Y axis, and the third direction is arranged along the Z axis.

図1は、第1実施形態に係るインクジェットヘッド1の一部を示す分解斜視図であり、図2は、インクジェットヘッド1の一部の構成を示す斜視図、図3はインクジェットヘッド1の一部の同断面図である。 FIG. 1 is an exploded perspective view showing a part of the inkjet head 1 according to the first embodiment, FIG. 2 is a perspective view showing a part of the configuration of the inkjet head 1, and FIG. 3 is a part of the inkjet head 1. FIG.

図1乃至図6に示すインクジェットヘッド1は、液体吐出ヘッドであり、アクチュエータベース20と、ノズルプレート30と、フレーム40と、を備える。インクジェットヘッド1は、シェアモードシェアードウォール方式のインクジェットヘッドである。 The inkjet head 1 shown in FIGS. 1 to 6 is a liquid ejection head and includes an actuator base 20, a nozzle plate 30, and a frame 40. The inkjet head 1 is a share mode shared wall type inkjet head.

アクチュエータベース20は、基板21と、積層圧電体22と、を備える。アクチュエータベース20は、フレーム40を挟んでノズルプレート30に対向して接合され、ノズルプレート30との間に共通室C3を形成する。 The actuator base 20 includes a substrate 21 and a laminated piezoelectric body 22. The actuator base 20 is joined to face the nozzle plate 30 with the frame 40 sandwiched therebetween, and forms a common chamber C3 with the nozzle plate 30.

基板21は、方形の板状に構成されている。基板21は、好ましくは、PZT、セラミックス、ガラス、快削性セラミックス、あるいはこれらを含む材料で、構成される。基板21は、厚さ方向に貫通する貫通孔である供給孔21a及び回収孔21bをそれぞれ複数有する。 The substrate 21 has a rectangular plate shape. The substrate 21 is preferably made of PZT, ceramics, glass, free-cutting ceramics, or a material containing these. The substrate 21 has a plurality of supply holes 21a and recovery holes 21b, which are through holes penetrating in the thickness direction.

積層圧電体22は、基板21のノズルプレート30側の面に形成される。本実施形態において、基板21の主面に、所定の第1方向に沿って延びる積層圧電体22が2本並列配置される。積層圧電体22は、2枚の圧電部材が積層されて構成される。圧電部材は、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)系圧電セラミックス材料で構成されている。この他、圧電部材として、環境に配慮してKNN(ニオブ酸カリウムナトリウム)等の無鉛系圧電セラミックスを使用してもよい。2枚の圧電部材は分極方向が逆向きになるように分極され、接着層を介して接着されている。 The laminated piezoelectric body 22 is formed on the surface of the substrate 21 on the nozzle plate 30 side. In the present embodiment, two laminated piezoelectric bodies 22 extending along a predetermined first direction are arranged in parallel on the main surface of the substrate 21. The laminated piezoelectric body 22 is configured by laminating two piezoelectric members. The piezoelectric member is made of, for example, a PZT (lead zirconate titanate)-based piezoelectric ceramic material. Besides, lead-free piezoelectric ceramics such as KNN (potassium sodium niobate) may be used as the piezoelectric member in consideration of the environment. The two piezoelectric members are polarized so that their polarization directions are opposite to each other, and are bonded via an adhesive layer.

積層圧電体22の、ノズルプレート30と対向する端面には、第1方向に並ぶ複数の溝23を有する溝列23Aが形成されている。積層圧電体22の第1方向及び第3方向に沿う断面形状は櫛歯形状である。隣接する溝23の間に圧電素子で構成された支柱状の隔壁部25が形成される。隔壁部25は、溝23の容積を変化させる駆動素子となる。 A groove row 23A having a plurality of grooves 23 arranged in the first direction is formed on an end surface of the laminated piezoelectric body 22 facing the nozzle plate 30. The cross-sectional shape of the laminated piezoelectric body 22 along the first direction and the third direction is a comb tooth shape. A pillar-shaped partition wall portion 25 formed of a piezoelectric element is formed between the adjacent grooves 23. The partition wall portion 25 serves as a drive element that changes the volume of the groove 23.

溝列23Aは、複数の第1の溝23aと、複数の第2の溝23bとが、第1方向に交互に配列されている。複数の溝23は、第1方向に複数並列して配置され、第2方向に沿って延び、互いに平行に配される。溝23a,23bはそれぞれ、積層圧電体22の第2方向の全長に亘って形成されている。すなわち、溝23a,23bは、ノズルプレート30側に開口する。各溝23a,23bの内面底部及び両側面には、電極24が形成されている。 In the groove row 23A, a plurality of first grooves 23a and a plurality of second grooves 23b are alternately arranged in the first direction. The plurality of grooves 23 are arranged in parallel in the first direction, extend in the second direction, and are arranged in parallel with each other. The grooves 23a and 23b are formed over the entire length of the laminated piezoelectric body 22 in the second direction. That is, the grooves 23a and 23b open on the nozzle plate 30 side. Electrodes 24 are formed on the inner bottom surface and both side surfaces of each of the grooves 23a and 23b.

第1の溝23aは、第2方向の両端が、フレーム部材41の開口部41a内で開口し、共通室C3に連通する。第1の溝23aはノズル31に対向する位置にそれぞれ設けられ、ノズル31と同数設けられている。第1の溝23aは、共通室C3に連通するとともにノズル31に連通する圧力室C1を構成する。 Both ends of the first groove 23a in the second direction open in the opening 41a of the frame member 41 and communicate with the common chamber C3. The first grooves 23a are provided at the positions facing the nozzles 31, respectively, and the same number as the nozzles 31 is provided. The first groove 23a constitutes a pressure chamber C1 that communicates with the common chamber C3 and the nozzle 31.

第2の溝23bの第2方向の両端部には、光硬化性樹脂で構成されたカバー壁27が設けられている。カバー壁27は第2の溝23bの第2方向の両端を閉塞する。第2の溝23bは、第2方向の両端を覆うカバー壁27と第3方向を覆うノズルプレート30、第1方向両側に配される隔壁部25により、閉塞され、圧力室C1や共通室C3から隔てられた空気室C2を構成する。 At both ends of the second groove 23b in the second direction, cover walls 27 made of a photocurable resin are provided. The cover wall 27 closes both ends of the second groove 23b in the second direction. The second groove 23b is closed by a cover wall 27 that covers both ends in the second direction, a nozzle plate 30 that covers the third direction, and partition walls 25 arranged on both sides in the first direction, and the pressure chamber C1 and the common chamber C3. To form an air chamber C2 separated from.

隔壁部25は、複数の溝23の間に配され、第2方向に沿って延びる、例えば直方体状の壁状部材である。隔壁部25は、第1の圧電素子25aと、第1の圧電素子25aに積層される第2の圧電素子25bと、が積層された圧電素子で構成される。隔壁部25のノズルプレート30側の端面である接合面25cは、接着剤50を介して、ノズルプレート30に接合される。隔壁部25の接合面25cがノズルプレート30に接着されることにより、第2の溝23bで構成される空気室C2が閉塞される。 The partition wall portion 25 is, for example, a rectangular parallelepiped wall-shaped member that is arranged between the plurality of grooves 23 and extends along the second direction. The partition wall portion 25 is composed of a piezoelectric element in which a first piezoelectric element 25a and a second piezoelectric element 25b laminated on the first piezoelectric element 25a are laminated. A joint surface 25c, which is an end surface of the partition wall portion 25 on the nozzle plate 30 side, is joined to the nozzle plate 30 via an adhesive 50. By bonding the joint surface 25c of the partition wall portion 25 to the nozzle plate 30, the air chamber C2 formed by the second groove 23b is closed.

接着剤50は例えば、耐インク性に有効なエポキシ系の接着剤を用いる。例えば本実施形態においては、硬化時に80℃に加熱するタイプの接着剤を用いる。接着剤50は、隔壁部25の一方側に配される第1の溝23aよりも、他方側に配される第2の溝23b寄りに偏って配される。 As the adhesive 50, for example, an epoxy adhesive effective for ink resistance is used. For example, in this embodiment, an adhesive of the type that is heated to 80° C. during curing is used. The adhesive 50 is biased closer to the second groove 23b arranged on the other side than the first groove 23a arranged on the one side of the partition wall 25.

インクジェットヘッド1は、過半数、一例として80%以上の数のノズル31において、対向する隔壁部25との間の接着剤50の位置が、隔壁部25の中央よりも、第2の溝23b側にあり、接着剤50の塗布領域の第1の溝23a側の端縁は、隔壁部25の端縁から突出せずに退避している。また、接着剤50の塗布量は均一ではなく、第2の溝23b側の塗布量が多い。接着剤50が隔壁部25の接合面25cから溝側に突出したはみ出し量は、第1の溝23a側よりも第2の溝23b側の方が多い。 In the inkjet head 1, the position of the adhesive 50 between the partition walls 25 facing each other in the majority of the nozzles 31 (80% or more, for example) is closer to the second groove 23b side than the center of the partition wall 25. The edge of the application area of the adhesive 50 on the side of the first groove 23a is retracted without protruding from the edge of the partition wall 25. The amount of adhesive 50 applied is not uniform, and the amount applied on the second groove 23b side is large. The amount of protrusion of the adhesive 50 from the joining surface 25c of the partition wall portion 25 to the groove side is larger on the second groove 23b side than on the first groove 23a side.

一例として、本実施形態においては、複数のノズル31のうち80%以上の数のノズル31に対向する圧力室C1とその隣の空気室C2の間の隔壁部25において、接着剤50の塗布領域の中央が、隔壁部25の中央よりも、第2の溝23b側にあり、第1の溝23aにはみ出ない位置関係になっている。 As an example, in the present embodiment, in the partition wall portion 25 between the pressure chamber C1 facing 80% or more of the nozzles 31 among the plurality of nozzles 31 and the air chamber C2 adjacent thereto, the application area of the adhesive 50. Is closer to the second groove 23b than the center of the partition wall 25, and has a positional relationship that does not protrude into the first groove 23a.

ここで、インクジェットヘッド1の製造工程の一例として、接着剤50を第2の溝23b側に偏らせて、アクチュエータベース20とノズルプレート30とを接合する方法について説明する。インクジェットヘッド1の製造工程において、アクチュエータベース20とノズルプレート30とを接合する接合処理は、接着剤50を隔壁部25の接合面25cに塗布する塗布工程と、接着剤50の塗布後にアクチュエータベース20にノズルプレート30を貼り付ける貼付工程と、接着剤50を硬化させる硬化工程と、を備える。 Here, as an example of a manufacturing process of the inkjet head 1, a method of biasing the adhesive 50 to the second groove 23b side and joining the actuator base 20 and the nozzle plate 30 will be described. In the manufacturing process of the inkjet head 1, the bonding process for bonding the actuator base 20 and the nozzle plate 30 includes a coating process of coating the adhesive 50 on the bonding surface 25c of the partition wall 25, and an actuator base 20 after the coating of the adhesive 50. And a curing step of curing the adhesive 50.

本実施形態においては、一例として、例えば図4に示すように、接着剤50を接合面25cに塗布する塗布処理において、接着剤50を、隔壁部25の接合面25cにおいて、第2の溝側の位置に塗布する。具体例として例えば接着剤50の塗布領域の中心が、接合面25cの中央よりも、第2の溝23bよりの位置に配置される。本実施形態においては、中央よりも第2の溝側の半分の領域に、塗布する。以上のように、塗布位置をずらして接着剤を塗布することで、接着剤50の位置が偏ったインクジェットヘッド1となる。 In the present embodiment, as an example, as shown in FIG. 4, for example, in the coating process of applying the adhesive 50 to the bonding surface 25c, the adhesive 50 is applied to the bonding surface 25c of the partition wall portion 25 on the second groove side. Apply to the position. As a specific example, for example, the center of the application area of the adhesive 50 is arranged at a position closer to the second groove 23b than the center of the joint surface 25c. In the present embodiment, the coating is applied to a half region closer to the second groove than the center. As described above, by applying the adhesive while shifting the application position, the inkjet head 1 is formed in which the position of the adhesive 50 is biased.

電極24はニッケルなどの導電性材料で構成される導電膜である。電極24は第1の溝23aの底部に形成され、基板21上の配線パターン26に接続されている。電極24は、例えば、真空蒸着法や無電解ニッケルメッキ法等の手法で形成される。電極24は、例えば金や銅等で形成してもよい。あるいは2種以上の導電性の膜を積層しても良い。 The electrode 24 is a conductive film made of a conductive material such as nickel. The electrode 24 is formed on the bottom of the first groove 23 a and is connected to the wiring pattern 26 on the substrate 21. The electrode 24 is formed by a method such as a vacuum deposition method or an electroless nickel plating method. The electrode 24 may be formed of gold or copper, for example. Alternatively, two or more kinds of conductive films may be laminated.

配線パターン26(配線電極)は、例えば電極24と同様のニッケルなどの導電性材料で形成され所定のパターン形状を有する導電膜である。配線パターン26は、基板21の主面に形成される。配線パターン26は、例えば真空蒸着法や無電解メッキ法等の手法で電極24を形成する際に、同時に形成される。なお、配線パターン26はフレーム部材41の外側に至って形成され、フレーム部材41の外側に露出した部分においてFPCなどにより駆動回路を接続することができる。 The wiring pattern 26 (wiring electrode) is, for example, a conductive film formed of a conductive material such as nickel similar to the electrode 24 and having a predetermined pattern shape. The wiring pattern 26 is formed on the main surface of the substrate 21. The wiring pattern 26 is formed at the same time when the electrode 24 is formed by a method such as a vacuum deposition method or an electroless plating method. The wiring pattern 26 is formed so as to extend to the outside of the frame member 41, and the drive circuit can be connected by an FPC or the like at the portion exposed to the outside of the frame member 41.

アクチュエータベース20の、ノズルプレート30とは反対側の面には、所定のインク流路を形成するマニフォルドが接続される。マニフォルドは、共通室C3に連通するとともに供給流路133aに連通する流路である供給路と、共通室C3に連通するとともに回収流路133bに連通する回収路と、を備える。例えばマニフォルドの外面には例えば駆動ICを搭載した回路基板が設けられており、駆動ICはFPC(Flexible Printed Circuits)及び配線パターンを介して、電極24に電気的に接続される。 A manifold that forms a predetermined ink flow path is connected to the surface of the actuator base 20 opposite to the nozzle plate 30. The manifold includes a supply path that is a flow path that communicates with the common chamber C3 and a supply flow path 133a, and a recovery path that communicates with the common chamber C3 and a recovery flow path 133b. For example, a circuit board on which a driving IC is mounted is provided on the outer surface of the manifold, and the driving IC is electrically connected to the electrode 24 via an FPC (Flexible Printed Circuits) and a wiring pattern.

ノズルプレート30は、例えばポリイミドフィルム等の樹脂素材から、矩形の板状に構成されている。ノズルプレート30には、厚さ方向に貫通する複数のノズル31が形成される。複数のノズル31は各圧力室C1にそれぞれ連通する。本実施形態においてはノズル31が2列に配列され、各列にそれぞれ600個のノズル31が並列して配置される。ノズルプレート30は、アクチュエータベース20に対向配置され、基板21上の溝列23Aを覆うことで、第2の溝23bの開口を塞ぐとともに、第1の溝23aで構成される圧力室C1がノズル31に連通する。 The nozzle plate 30 is made of a resin material such as a polyimide film and has a rectangular plate shape. A plurality of nozzles 31 penetrating in the thickness direction is formed on the nozzle plate 30. The plurality of nozzles 31 communicate with each pressure chamber C1. In this embodiment, the nozzles 31 are arranged in two rows, and 600 nozzles 31 are arranged in parallel in each row. The nozzle plate 30 is disposed so as to face the actuator base 20, covers the groove array 23A on the substrate 21 to close the opening of the second groove 23b, and the pressure chamber C1 configured by the first groove 23a is formed by the nozzle. Connect to 31.

フレーム40は、矩形の枠状に構成され、中央に矩形の開口部41aを形成するフレーム部材41を備える。フレーム部材41は所定の厚さを有し、アクチュエータベース20とノズルプレート30との間に配されることで、開口部41aに配されるアクチュエータベース20の第1の溝23aに連通する共通室C3を形成する。 The frame 40 is configured in a rectangular frame shape, and includes a frame member 41 that forms a rectangular opening 41a in the center. The frame member 41 has a predetermined thickness and is arranged between the actuator base 20 and the nozzle plate 30 to communicate with the first groove 23a of the actuator base 20 arranged in the opening 41a. Form C3.

以上のように構成されたインクジェットヘッド1は、アクチュエータベース20とノズルプレート30とフレーム40とを組み付けた状態で、フレーム部材41の開口部41a内において、ノズル31に連通する複数の圧力室C1と、ノズルプレート30及びカバー壁27で塞がれた複数の空気室C2と、複数の圧力室C1に連通する共通室C3と、が形成される。圧力室C1と空気室C2とは第1方向において交互に並んで配されるとともに圧電素子で構成された隔壁部25によって仕切られている。 In the inkjet head 1 configured as described above, in a state where the actuator base 20, the nozzle plate 30, and the frame 40 are assembled, the plurality of pressure chambers C1 communicating with the nozzles 31 are formed in the opening 41a of the frame member 41. A plurality of air chambers C2 closed by the nozzle plate 30 and the cover wall 27 and a common chamber C3 communicating with the plurality of pressure chambers C1 are formed. The pressure chambers C1 and the air chambers C2 are arranged alternately in the first direction and are partitioned by the partition wall portion 25 formed of a piezoelectric element.

次に、インクジェットヘッド1を有するインクジェットプリンタ100について、図5を参照して説明する。図5はインクジェットプリンタ100の構成を示す説明図である。図5に示すように、インクジェットプリンタ100は、筐体111と、媒体供給部112と、画像形成部113と、媒体排出部114と、搬送装置115と、制御部116と、を備える。 Next, an inkjet printer 100 having the inkjet head 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the inkjet printer 100. As shown in FIG. 5, the inkjet printer 100 includes a housing 111, a medium supply unit 112, an image forming unit 113, a medium discharge unit 114, a conveyance device 115, and a control unit 116.

インクジェットプリンタ100は、媒体供給部112から画像形成部113を通って媒体排出部114に至る所定の搬送経路A1に沿って、吐出対象物である記録媒体として例えば用紙Pを搬送しながらインク等の液体を吐出することで、用紙Pに画像形成処理を行う液体吐出装置である。 The inkjet printer 100 conveys, for example, paper P as a recording medium as an ejection target while conveying a paper P as a recording medium as an ejection target along a predetermined conveyance path A1 from the medium supply unit 112 to the medium discharge unit 114 through the image forming unit 113. The liquid ejecting apparatus performs an image forming process on the paper P by ejecting the liquid.

媒体供給部112は複数の給紙カセット112aを備える。媒体排出部114は、排紙トレイ114aを備える。画像形成部113は、用紙を支持する支持部117と、支持部117の上方に対向配置された複数のヘッドユニット130と、を備える。 The medium supply unit 112 includes a plurality of paper feed cassettes 112a. The medium ejection unit 114 includes a paper ejection tray 114a. The image forming unit 113 includes a support unit 117 that supports a sheet, and a plurality of head units 130 that are disposed above the support unit 117 and face each other.

支持部117は、画像形成を行う所定領域にループ状に備えられる搬送ベルト118と、搬送ベルト118を裏側から支持する支持プレート119と、搬送ベルト118の裏側に備えられた複数のベルトローラ120と、を備える。 The support unit 117 includes a conveyor belt 118 that is provided in a loop in a predetermined area for forming an image, a support plate 119 that supports the conveyor belt 118 from the back side, and a plurality of belt rollers 120 that are provided on the back side of the conveyor belt 118. , Is provided.

ヘッドユニット130は、複数のインクジェットヘッド1と、各インクジェットヘッド1上にそれぞれ搭載された液体タンクとしての複数のインクタンク132と、インクジェットヘッド1とインクタンク132とを接続する接続流路133と、循環部である循環ポンプ134と、を備える。ヘッドユニット130は、液体を循環させる循環型のヘッドユニットである。 The head unit 130 includes a plurality of inkjet heads 1, a plurality of ink tanks 132 as liquid tanks mounted on the inkjet heads 1, and a connection channel 133 that connects the inkjet head 1 and the ink tank 132. And a circulation pump 134 which is a circulation unit. The head unit 130 is a circulation type head unit that circulates a liquid.

本実施形態において、インクジェットヘッド1としてシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの4色のインクジェットヘッド1C,1M,1Y,1Bと、これらの各色のインクをそれぞれ収容するインクタンク132として、インクタンク132C,132M,132Y,132Bを備える。インクタンク132は接続流路133によってインクジェットヘッド1に接続される。接続流路133は、インクジェットヘッド1の供給口に接続される供給流路133aと、インクジェットヘッド1の排出口に接続される回収流路133bと、を備える。 In the present embodiment, as the inkjet head 1, inkjet heads 1C, 1M, 1Y, and 1B of four colors of cyan, magenta, yellow, and black, and ink tanks 132C and 132M that store inks of these colors, respectively. , 132Y, 132B. The ink tank 132 is connected to the inkjet head 1 by a connection channel 133. The connection flow path 133 includes a supply flow path 133a connected to the supply port of the inkjet head 1 and a recovery flow path 133b connected to the discharge port of the inkjet head 1.

また、インクタンク132には、図示しないポンプなどの負圧制御装置が連結されている。そして、インクジェットヘッド1とインクタンク132との水頭圧に対応して、負圧制御装置によりインクタンク132内を負圧制御することで、インクジェットヘッド1の各ノズルに供給されたインクを所定形状のメニスカスに形成させている。 A negative pressure control device such as a pump (not shown) is connected to the ink tank 132. Then, by controlling the negative pressure inside the ink tank 132 by the negative pressure control device in accordance with the water head pressure between the inkjet head 1 and the ink tank 132, the ink supplied to each nozzle of the inkjet head 1 has a predetermined shape. It is formed on the meniscus.

循環ポンプ134は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。循環ポンプ134は、供給流路133aに設けられている。循環ポンプ134は、配線により制御部116の駆動回路に接続される。CPU(Central Processing Unit)116aは循環ポンプ134を制御可能に構成されている。循環ポンプ134は、インクジェットヘッド1とインクタンク132を含む循環流路で液体を循環させる。 The circulation pump 134 is a liquid feed pump including, for example, a piezoelectric pump. The circulation pump 134 is provided in the supply flow path 133a. The circulation pump 134 is connected to the drive circuit of the control unit 116 by wiring. A CPU (Central Processing Unit) 116a is configured to control the circulation pump 134. The circulation pump 134 circulates the liquid in a circulation flow path including the inkjet head 1 and the ink tank 132.

搬送装置115は、媒体供給部112の給紙カセット112aから画像形成部113を通って媒体排出部114の排紙トレイ114aに至る搬送経路A1に沿って、用紙Pを搬送する。搬送装置115は、搬送経路A1に沿って配置される複数のガイドプレート対121a〜121hと、複数の搬送用ローラ122a〜122hと、を備えている。 The transport device 115 transports the paper P along the transport path A1 from the paper feed cassette 112a of the medium supply unit 112 to the image discharge tray 114a of the medium discharge unit 114 through the image forming unit 113. The transport device 115 includes a plurality of guide plate pairs 121a to 121h arranged along the transport path A1 and a plurality of transport rollers 122a to 122h.

制御部116は、コントローラであるCPU116aと、各種のプログラムなどを記憶するROM(Read Only Memory)と、各種の可変データや画像データなどを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、外部からのデータの入力及び外部へのデータの出力をするインターフェイス部と、を備える。 The control unit 116 includes a CPU 116a that is a controller, a ROM (Read Only Memory) that stores various programs, a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores various variable data and image data, and the like from the outside. And an interface unit for inputting data and outputting data to the outside.

インクジェットヘッド1及びインクジェットプリンタ100において、ノズル31から液体を吐出する駆動時には、制御部116は、駆動回路により、配線パターン26を介して駆動電圧を印加する。電圧の印加により駆動する圧力室C1内の電極と、両隣の空気室C2の電極に電位差を与えると、第1の圧電素子25aと第2の圧電素子25bは互いに逆向きに変形し、両圧電素子の変形により、駆動素子が屈曲変形する。例えば、まず駆動する圧力室C1を開く方向に変形させ圧力室C1内を負圧にすることで、インクを圧力室C1内に導く。続いて、圧力室C1を閉じる方向に変形させ、圧力室C1内を加圧することで、ノズル31からインク滴を吐出させる。 In the inkjet head 1 and the inkjet printer 100, at the time of driving to eject the liquid from the nozzle 31, the control unit 116 applies a drive voltage via the wiring pattern 26 by the drive circuit. When a potential difference is applied to the electrode in the pressure chamber C1 driven by the application of a voltage and the electrodes in the air chambers C2 adjacent to each other, the first piezoelectric element 25a and the second piezoelectric element 25b are deformed in opposite directions, and both piezoelectric elements are deformed. The driving element is bent and deformed by the deformation of the element. For example, first, the ink is guided into the pressure chamber C1 by deforming the pressure chamber C1 to be driven in the opening direction to make the inside of the pressure chamber C1 a negative pressure. Subsequently, the pressure chamber C1 is deformed in the closing direction, and the pressure in the pressure chamber C1 is increased to eject ink droplets from the nozzles 31.

以上のように構成されたインクジェットヘッド1及びインクジェットプリンタ100の動作について説明する。制御部116は、例えばユーザーの操作入力や外部からの指令に基づき印刷指示を検出する。そして、印刷指示を検出すると、制御部116は、搬送装置115を駆動して用紙Pを搬送するとともに、所定のタイミングでヘッドユニット130に対して印字信号を出力することで、インクジェットヘッド1を駆動する。インクジェットヘッド1は吐出動作として、画像データに応じた画像信号により、圧電素子を選択的に駆動してノズル31からインクを吐出して、搬送ベルト118上に保持された用紙Pに画像を形成する。 The operation of the inkjet head 1 and the inkjet printer 100 configured as described above will be described. The control unit 116 detects a print instruction based on, for example, a user's operation input or an instruction from the outside. When the print instruction is detected, the control unit 116 drives the transport device 115 to transport the paper P and outputs a print signal to the head unit 130 at a predetermined timing to drive the inkjet head 1. To do. As an ejection operation, the inkjet head 1 selectively drives a piezoelectric element in accordance with an image signal corresponding to image data to eject ink from the nozzle 31 to form an image on the paper P held on the conveyor belt 118. ..

液体吐出動作として、CPU116aは、駆動回路により配線パターン26を介して積層圧電体22上の電極24に駆動電圧を印加することで、積層圧電体22を変形させる。例えば、駆動する圧力室C1の容積を増大させる方向に変形させ、圧力室C1内を負圧にすることで、インクが圧力室C1内に導かれる。一方、圧力室C1の容積が減少する方向に変形させ、圧力室C1内を加圧することで、ノズル31からインク滴が吐出する。この圧力室C1の容積の変動により、圧力室C1に対向配置された一対のノズル31から、液滴Idが吐出される。そして、対向配置された用紙Pに液滴Idが噴射される。 As a liquid discharge operation, the CPU 116a deforms the laminated piezoelectric body 22 by applying a driving voltage to the electrode 24 on the laminated piezoelectric body 22 via the wiring pattern 26 by the driving circuit. For example, the ink is guided into the pressure chamber C1 by deforming the pressure chamber C1 to be driven in a direction of increasing the volume and making the pressure chamber C1 negative pressure. On the other hand, by deforming the pressure chamber C1 in a direction in which the volume decreases and pressurizing the inside of the pressure chamber C1, an ink droplet is ejected from the nozzle 31. Due to the change in the volume of the pressure chamber C1, the droplet Id is ejected from the pair of nozzles 31 that are arranged to face the pressure chamber C1. Then, the liquid droplet Id is ejected onto the paper P that is arranged to face it.

本実施形態にかかるインクジェットヘッド1及びインクジェットプリンタ100によれば、吐出性能及び耐圧性を確保できるインクジェットヘッド、インクジェット装置、及びインクジェットヘッドの製造方法を提供できる。すなわち、接着剤50を、ノズル31に連通しないダミーの空気室C2に偏らせることで、必要な量の接着剤50を塗布することができ、高い接着強度を確保することで耐圧性を確保できるとともに、接着剤50が圧力室C1側に侵入するのを防止し、液体吐出性能への影響を回避できる。また、塗布位置を変えるだけで実現可能であるため、既存の製造装置及び製造工程を利用することができる。 According to the inkjet head 1 and the inkjet printer 100 according to the present embodiment, it is possible to provide an inkjet head, an inkjet device, and a method for manufacturing an inkjet head that can ensure ejection performance and pressure resistance. That is, by biasing the adhesive 50 to the dummy air chamber C2 that does not communicate with the nozzle 31, a required amount of the adhesive 50 can be applied, and high pressure resistance can be ensured by ensuring high adhesive strength. At the same time, the adhesive 50 can be prevented from entering the pressure chamber C1 side, and the influence on the liquid ejection performance can be avoided. Moreover, since it can be realized only by changing the coating position, the existing manufacturing apparatus and manufacturing process can be used.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements within a range not departing from the gist of the invention in an implementation stage.

上記第1実施形態においては、一例として、接着剤50を接合面25cに塗布する塗布処理において塗布領域を調整する例を示したが、これに限られるものではない。例えば、他の実施形態として、図6に示すように、貼付処理後の硬化工程において、第1の溝23aと第2の溝23bの圧力差を設けることにより、接着剤の位置を制御してもよい。具体的には、インクジェットヘッド1の製造工程において、アクチュエータベース20とノズルプレート30とを接合する接合処理は、接着剤を隔壁部25の接合面25cに塗布する塗布工程と、接着剤の塗布後にアクチュエータベース20にノズルプレート30を貼り付ける貼付工程と、接着剤を硬化する硬化工程と、を備える。 In the above-described first embodiment, an example in which the application area is adjusted in the application process of applying the adhesive 50 to the bonding surface 25c has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, as another embodiment, as shown in FIG. 6, the position of the adhesive is controlled by providing a pressure difference between the first groove 23a and the second groove 23b in the curing step after the sticking process. Good. Specifically, in the manufacturing process of the inkjet head 1, the bonding process for bonding the actuator base 20 and the nozzle plate 30 includes a coating process of applying an adhesive to the bonding surface 25c of the partition wall portion 25 and a coating process after applying the adhesive. A step of attaching the nozzle plate 30 to the actuator base 20 and a step of curing the adhesive are provided.

本実施形態において、接着剤50として、耐インク性に有効なエポキシ系の接着剤であって、硬化時に80℃に加熱するタイプの接着剤を用いる。本実施形態においては、接着剤50を接合面25cに塗布し、ノズルプレート30を隔壁部25に貼り付けて組付けた後に、組付け部品を加熱して硬化させる際、加圧加熱チャンバに入れる。すなわち、組付け部品ごと、高圧の環境に晒すことにより、閉塞された空気室C2内の圧力を、外部と連通する圧力室C1内の圧力よりも低くする。このため、接着剤50が完全に硬化するまでの間に、接着剤50が、圧力の低い空気室C2側に流れ、接着剤50の位置が偏る。例えば塗布処理においては隔壁部25の接合面25cの中心に塗布した場合にも圧力差により接着剤を偏らせることができる。この実施形態においても、上記第1実施形態と同様に、第1の溝23aすなわち圧力室C1側に接着剤が侵入するのを防ぐことができ、耐圧性と吐出性能を確保できる。また、組付け部品を加圧チャンバに入れるだけで、圧力室C1と、空気室C2とに圧力差を生じさせることができ、容易に接着剤の領域を制御できる。 In the present embodiment, as the adhesive 50, an epoxy-based adhesive that is effective in ink resistance and is of a type that is heated to 80° C. during curing is used. In the present embodiment, the adhesive 50 is applied to the joint surface 25c, the nozzle plate 30 is attached to the partition wall 25 and assembled, and then, when the assembled parts are heated and hardened, they are put in a pressure heating chamber. .. That is, the pressure in the closed air chamber C2 is made lower than the pressure in the pressure chamber C1 communicating with the outside by exposing each assembly component to a high-pressure environment. Therefore, before the adhesive 50 is completely cured, the adhesive 50 flows toward the air chamber C2 side where the pressure is low, and the position of the adhesive 50 is biased. For example, in the coating process, the adhesive can be biased by the pressure difference even when the adhesive is applied to the center of the joint surface 25c of the partition wall portion 25. In this embodiment, as in the first embodiment, the adhesive can be prevented from entering the first groove 23a, that is, the pressure chamber C1 side, and the pressure resistance and the ejection performance can be secured. Further, a pressure difference can be generated between the pressure chamber C1 and the air chamber C2 only by inserting the assembly parts into the pressure chamber, and the area of the adhesive can be easily controlled.

また、上記実施形態においては、基板21上に圧電部材からなる積層圧電体22を備えたアクチュエータベース20を例示したが、これに限るものではない。例えば基板21を用いずに圧電部材のみでアクチュエータベース20を形成しても良い。また、2枚の圧電部材を用いずに、1枚の圧電部材としてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the actuator base 20 including the laminated piezoelectric body 22 made of the piezoelectric member on the substrate 21 is exemplified, but the present invention is not limited to this. For example, the actuator base 20 may be formed only by the piezoelectric member without using the substrate 21. Further, instead of using two piezoelectric members, one piezoelectric member may be used.

また、吐出する液体はインクに限られるものではなく、インク以外の液体を吐出することもできる。インク以外を吐出する液体吐出装置としては、例えばプリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出する装置等であっても良い。 The liquid to be ejected is not limited to ink, and liquids other than ink can be ejected. The liquid ejecting device that ejects a liquid other than ink may be, for example, a device that ejects a liquid containing conductive particles for forming a wiring pattern of a printed wiring board.

インクジェットヘッド1は、上記の他、例えば振動板を変形してインク滴を吐出する構造、あるいはヒータ等の熱エネルギーを利用してノズルからインク滴を吐出する構造等でもよい。 In addition to the above, the inkjet head 1 may have, for example, a structure in which a vibrating plate is deformed to eject ink drops, or a structure in which thermal energy of a heater or the like is used to eject ink drops from nozzles.

インクジェットヘッド1は、圧力室C1を1つおきに配する構成を例示したが、これに限られるものではない。例えば、一対の圧力室C1、C1の間に2つ以上のダミーの空気室C2を配してもよく、この場合においても圧力室C1と空気室C2との間の隔壁部25の接着剤50の位置を空気室C2側に寄らせることによって接着強度と耐圧性を確保しながら、ノズルの液体吐出性能を維持できる。 The inkjet head 1 has exemplified the configuration in which every other pressure chamber C1 is arranged, but the configuration is not limited to this. For example, two or more dummy air chambers C2 may be arranged between the pair of pressure chambers C1 and C1. Even in this case, the adhesive 50 of the partition wall portion 25 between the pressure chambers C1 and C2 may be provided. The liquid ejection performance of the nozzle can be maintained while ensuring the adhesive strength and the pressure resistance by arranging the position of (1) to the air chamber C2 side.

また、上記実施形態において、液体吐出装置はインクジェット記録装置に用いられる例を示したが、これに限られるものではない。例えば3Dプリンタ、産業用の製造機械、医療用途にも用いることが可能であり、小型軽量化及び低コスト化が可能である。 Further, in the above embodiment, an example in which the liquid ejection device is used in an inkjet recording device has been shown, but the liquid ejection device is not limited to this. For example, it can be used for 3D printers, industrial manufacturing machines, medical applications, and can be reduced in size and weight and cost.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば吐出性能及び耐圧性を確保できるインクジェットヘッド、インクジェット装置、及びインクジェットヘッドの製造方法を提供できる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to provide an inkjet head, an inkjet device, and a method for manufacturing an inkjet head that can ensure ejection performance and pressure resistance.

この他、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 In addition, although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the scope of equivalents thereof.

1(1C、1M、1Y、1B)…インクジェットヘッド、20…アクチュエータベース、21…基板、21a…供給孔、21b…回収孔、22…積層圧電体、23…溝、23A…溝列、23a…第1の溝、23b…第2の溝、24…電極、25…隔壁部(壁部)、25a…第1の圧電素子、25b…第2の圧電素子、25c…接合面、26…配線パターン、27…カバー壁、30…ノズルプレート、31…ノズル、40…フレーム、41…フレーム部材、41a…開口部、50…接着剤、100…インクジェットプリンタ、111…筐体、112…媒体供給部、112a…給紙カセット、113…画像形成部、114…媒体排出部、114a…排紙トレイ、115…搬送装置、116…制御部、116a…CPU、117…支持部、118…搬送ベルト、119…支持プレート、120…ベルトローラ、121a〜121h…ガイドプレート対、122a〜122h…搬送用ローラ、130…ヘッドユニット、132…インクタンク、133…接続流路、133a…供給流路、133b…回収流路、134…循環ポンプ、A1…搬送経路、C1…圧力室、C2…空気室、C3…共通室。 1 (1C, 1M, 1Y, 1B)... Inkjet head, 20... Actuator base, 21... Substrate, 21a... Supply hole, 21b... Recovery hole, 22... Laminated piezoelectric body, 23... Groove, 23A... Groove row, 23a... 1st groove, 23b... 2nd groove, 24... Electrode, 25... Partition part (wall part), 25a... 1st piezoelectric element, 25b... 2nd piezoelectric element, 25c... Bonding surface, 26... Wiring pattern , 27... Cover wall, 30... Nozzle plate, 31... Nozzle, 40... Frame, 41... Frame member, 41a... Opening part, 50... Adhesive agent, 100... Inkjet printer, 111... Housing, 112... Medium supply section, 112a... Paper feed cassette, 113... Image forming unit, 114... Medium ejecting unit, 114a... Ejection tray, 115... Conveying device, 116... Control unit, 116a... CPU, 117... Supporting unit, 118... Conveying belt, 119... Support plate, 120... Belt roller, 121a-121h... Guide plate pair, 122a-122h... Conveying roller, 130... Head unit, 132... Ink tank, 133... Connection channel, 133a... Supply channel, 133b... Recovery flow Path, 134... Circulation pump, A1... Conveyance path, C1... Pressure chamber, C2... Air chamber, C3... Common chamber.

Claims (5)

複数のノズルを有するノズルプレートと、
前記ノズルプレートに接合される接合面を有する複数の壁部と、前記壁部の一方側に配され複数の前記ノズルに連通する圧力室を形成する複数の第1の溝と、前記壁部の他方側に配される複数の第2の溝と、を有するアクチュエータベースと、を備え、
複数の前記壁部の前記接合面と前記ノズルプレートとの間に接着剤を介して、前記ノズルプレートと前記アクチュエータベースとが接合され、複数の前記壁部のうち過半数の前記壁部において、前記接着剤が前記第1の溝側よりも前記第2の溝側に偏って配されるインクジェットヘッド。
A nozzle plate having a plurality of nozzles,
A plurality of wall portions having a joining surface joined to the nozzle plate; a plurality of first grooves arranged on one side of the wall portion and forming pressure chambers communicating with the plurality of nozzles; An actuator base having a plurality of second grooves arranged on the other side,
The nozzle plate and the actuator base are joined via an adhesive between the joining surface of the plurality of wall portions and the nozzle plate, and in the majority of the wall portions of the plurality of wall portions, An ink jet head in which an adhesive is arranged more biased toward the second groove side than the first groove side.
請求項1に記載のインクジェットヘッドと、
所定の搬送経路に沿って記録媒体を搬送する搬送装置と、を備えることを特徴とするインクジェット装置。
An inkjet head according to claim 1;
An inkjet device, comprising: a transport device that transports a recording medium along a predetermined transport path.
ノズルを有するノズルプレートと、前記ノズルプレートに接合される接合面を有する壁部、前記壁部の一方側に配され前記ノズルに連通する第1の溝、及び前記壁部の他方側に配される第2の溝をそれぞれ複数有するアクチュエータベースと、を前記壁部の接合面において前記第1の溝側よりも前記第2の溝側に偏って配される接着剤を介して接合する、インクジェットヘッドの製造方法。 A nozzle plate having a nozzle, a wall portion having a joint surface joined to the nozzle plate, a first groove arranged on one side of the wall portion and communicating with the nozzle, and arranged on the other side of the wall portion. An ink-jet which is joined to an actuator base having a plurality of second grooves, respectively, via an adhesive which is biased more toward the second groove side than to the first groove side on the joint surface of the wall portion. Head manufacturing method. 前記壁部または前記ノズルプレートに前記接着剤を塗布する際に、塗布領域あるいは塗布量を、前記第2の溝側に偏らせて塗布する、請求項3に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 The method of manufacturing an inkjet head according to claim 3, wherein when the adhesive is applied to the wall portion or the nozzle plate, the application area or the application amount is biased toward the second groove side. 前記ノズルプレートと前記アクチュエータベースとが、前記壁部と前記ノズルプレートとの間に前記接着剤が配されて貼付された状態で、前記第1の溝の圧力を、前記第2の溝の圧力よりも高くすることにより、前記接着剤を前記第2の溝側に偏らせる、請求項3に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 In the state where the nozzle plate and the actuator base are attached with the adhesive disposed between the wall portion and the nozzle plate, the pressure of the first groove is set to the pressure of the second groove. The method for manufacturing an inkjet head according to claim 3, wherein the adhesive is biased toward the second groove side by increasing the height to a value higher than that of the second groove.
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