JP2021104665A - Liquid discharge head and recording device - Google Patents
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Abstract
Description
開示の実施形態は、液体吐出ヘッド及び記録装置に関する。 The disclosed embodiments relate to a liquid discharge head and a recording device.
印刷装置として、インクジェット記録方式を利用したインクジェットプリンタやインクジェットプロッタが知られている。このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが搭載されている。 As a printing apparatus, an inkjet printer or an inkjet plotter using an inkjet recording method is known. Such an inkjet printing apparatus is equipped with a liquid ejection head for ejecting a liquid.
また、このような液体吐出ヘッドにおいては、圧力室、マニホールド、ノズル、並びにこれらを接続するインク流路を形成する流路ユニットが、圧力室等を形成するための開口や孔等を有する複数枚のプレートを積層して構成される。 Further, in such a liquid discharge head, a plurality of pressure chambers, manifolds, nozzles, and flow path units forming an ink flow path connecting them have openings, holes, and the like for forming a pressure chamber and the like. It is composed by stacking the plates of.
ところで、このような流路ユニットを構成する複数枚のプレートは、接着剤で接着されて互いに積層される場合があり、余分な接着剤を逃すための逃がし溝をプレートに設けるものが知られている。 By the way, a plurality of plates constituting such a flow path unit may be adhered with an adhesive and laminated with each other, and it is known that the plates are provided with relief grooves for allowing excess adhesive to escape. There is.
従来の液体吐出ヘッドにおいて、余分な接着剤を逃すための逃がし溝をプレートに設ける場合、プレートをエッチングするので、プレートの剛性が問題となる。 In the conventional liquid discharge head, when the plate is provided with a relief groove for allowing excess adhesive to escape, the plate is etched, so that the rigidity of the plate becomes a problem.
実施形態の一態様に係る液体吐出ヘッドは、第1のプレートと、第1のプレートに積層される第2のプレートとを含む複数のプレートを接着剤で貼り合わせて構成される流路部材を備える。第1のプレートは、第2のプレートとの当接面である第1の面、及び当該第1の面に対向する第2の面のそれぞれに、平面視で互いに重複しない位置に接着剤を逃がすための溝を有する。 The liquid discharge head according to one aspect of the embodiment is a flow path member formed by bonding a plurality of plates including a first plate and a second plate laminated on the first plate with an adhesive. Be prepared. The first plate has an adhesive on each of the first surface, which is the contact surface with the second plate, and the second surface facing the first surface, at positions where they do not overlap each other in a plan view. It has a groove for escape.
以下、本願が開示する液体吐出ヘッド及び記録装置の実施形態を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本願に係る発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the liquid discharge head and the recording device disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below do not limit the invention according to the present application.
印刷装置として、インクジェット記録方式を利用したインクジェットプリンタやインクジェットプロッタが知られている。このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが搭載されている。 As a printing apparatus, an inkjet printer or an inkjet plotter using an inkjet recording method is known. Such an inkjet printing apparatus is equipped with a liquid ejection head for ejecting a liquid.
また、このような液体吐出ヘッドにおいては、加圧室、マニホールド、ノズル、並びにこれらを接続するインク流路を形成する流路部材が、加圧室等を形成するための開口や孔等を有する複数枚のプレートを積層して構成される。 Further, in such a liquid discharge head, the pressurizing chamber, the manifold, the nozzle, and the flow path member forming the ink flow path connecting them have openings, holes, and the like for forming the pressurizing chamber and the like. It is composed of a stack of multiple plates.
ところで、このような流路部材を構成する複数枚のプレートは、接着剤により互いに貼り合わされる場合があり、このとき、プレート間の余分な接着剤がインク流路に流れ込むおそれがある。そこで、余分な接着剤を逃すための逃がし溝をプレートに設けるものが知られている。 By the way, a plurality of plates constituting such a flow path member may be bonded to each other by an adhesive, and at this time, excess adhesive between the plates may flow into the ink flow path. Therefore, it is known that the plate is provided with a relief groove for allowing excess adhesive to escape.
余分な接着剤を逃すための逃がし溝をプレートに設ける場合、プレートをエッチングする。例えば、プレートの表面及び裏面の両面に逃がし溝を設ける場合、逃がし溝が重なった部分の剛性が低下し、プレートが破損するおそれがある。 If the plate is provided with relief grooves to allow excess adhesive to escape, the plate is etched. For example, when relief grooves are provided on both the front surface and the back surface of the plate, the rigidity of the portion where the relief grooves overlap may decrease, and the plate may be damaged.
そこで、このような問題点に鑑み、余分な接着剤を逃がすための逃がし溝をプレートに設ける場合、プレートの剛性の低下を防止することが求められる。 Therefore, in view of such a problem, when the plate is provided with a relief groove for allowing excess adhesive to escape, it is required to prevent a decrease in the rigidity of the plate.
<プリンタの構成>
図1及び図2を用いて、実施形態に係る記録装置の一例であるプリンタ1の概要について説明する。図1は、実施形態に係るプリンタ1の概略的な正面を模式的に示す正面図である。図2は、実施形態に係るプリンタ1の概略的な平面を模式的に示す平面図である。
<Printer configuration>
An outline of the printer 1 which is an example of the recording device according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a front view schematically showing a schematic front view of the printer 1 according to the embodiment. FIG. 2 is a plan view schematically showing a schematic plane of the printer 1 according to the embodiment.
図1に示すように、プリンタ1は、給紙ローラ2と、ガイドローラ3と、塗布機4と、ヘッドケース5と、複数の搬送ローラ6と、複数のフレーム7と、複数の液体吐出ヘッド8と、搬送ローラ9と、乾燥機10と、搬送ローラ11と、センサ部12と、回収ローラ13とを備える。
As shown in FIG. 1, the printer 1 includes a
さらに、プリンタ1は、プリンタ1の各部を制御する制御部14を有している。制御部14は、給紙ローラ2、ガイドローラ3、塗布機4、ヘッドケース5、複数の搬送ローラ6、複数のフレーム7、複数の液体吐出ヘッド8、搬送ローラ9、乾燥機10、搬送ローラ11、センサ部12および回収ローラ13の動作を制御する。
Further, the printer 1 has a
プリンタ1は、印刷用紙Pに液滴を着弾させることにより、印刷用紙Pに画像や文字の記録を行う。印刷用紙Pは、使用前において給紙ローラ2に引き出し可能な状態で巻回されている。プリンタ1は、印刷用紙Pを、給紙ローラ2からガイドローラ3および塗布機4を介してヘッドケース5の内部に搬送する。
The printer 1 records images and characters on the printing paper P by landing droplets on the printing paper P. The printing paper P is wound in a state where it can be pulled out to the
塗布機4は、コーティング剤を印刷用紙Pに一様に塗布する。これにより、印刷用紙Pに表面処理を施すことができることから、プリンタ1の印刷品質を向上させることができる。
The
ヘッドケース5は、複数の搬送ローラ6と、複数のフレーム7と、複数の液体吐出ヘッド8とを収容する。ヘッドケース5の内部には、印刷用紙Pが出入りする部分などの一部において外部と繋がっている他は、外部と隔離された空間が形成されている。
The
ヘッドケース5の内部空間は、必要に応じて、温度、湿度、および気圧などの制御因子のうち、少なくとも1つが制御部14によって制御される。搬送ローラ6は、ヘッドケース5の内部で印刷用紙Pを液体吐出ヘッド8の近傍に搬送する。
The internal space of the
フレーム7は、矩形状の平板であり、搬送ローラ6で搬送される印刷用紙Pの上方に近接して位置している。また、図2に示すように、フレーム7は、長手方向を印刷用紙Pの搬送方向に直交させるようにして、ヘッドケース5の内部に複数(例えば、4つ)設けられている。そして、複数のフレーム7のそれぞれは、印刷用紙Pの搬送方向に沿って所定の間隔で配置されている。
The
以降の説明において、印刷用紙Pの搬送方向を「副走査方向」と表記し、かかる副走査方向に直交し、かつ印刷用紙Pに平行な方向を「主走査方向」と表記する場合がある。 In the following description, the transport direction of the printing paper P may be referred to as the “sub-scanning direction”, and the direction orthogonal to the sub-scanning direction and parallel to the printing paper P may be referred to as the “main scanning direction”.
液体吐出ヘッド8には、図示しない液体タンクから液体、たとえば、インクが供給される。液体吐出ヘッド8は、かかる液体タンクから供給される液体を吐出する。
A liquid, for example, ink is supplied to the
制御部14は、画像や文字などのデータに基づいて液体吐出ヘッド8を制御し、印刷用紙Pに向けて液体を吐出させる。液体吐出ヘッド8と印刷用紙Pとの間の距離は、たとえば0.5〜20mm程度である。
The
液体吐出ヘッド8は、フレーム7に固定されている。液体吐出ヘッド8は、たとえば、長手方向の両端部においてフレーム7に固定されている。液体吐出ヘッド8は、長手方向が主走査方向と平行となるようにフレーム7に固定されている。
The
すなわち、実施形態に係るプリンタ1は、プリンタ1の内部に液体吐出ヘッド8が固定されている、いわゆるラインプリンタである。なお、実施形態に係るプリンタ1は、ラインプリンタに限られず、いわゆるシリアルプリンタであってもよい。
That is, the printer 1 according to the embodiment is a so-called line printer in which the
シリアルプリンタとは、液体吐出ヘッド8を、印刷用紙Pの搬送方向に交差する方向、たとえば、ほぼ直交する方向に往復させるなどして移動させながら記録する動作と、印刷用紙Pの搬送とを交互に行う方式のプリンタである。
The serial printer alternately performs an operation of recording while moving the
図2に示すように、1つのフレーム7に複数(たとえば、5つ)の液体吐出ヘッド8が設けられている。図2では、副走査方向の前方に2個、後方に3個の液体吐出ヘッド8が配置されている例を示しており、副走査方向において、それぞれの液体吐出ヘッド8の中心が重ならないように液体吐出ヘッド8が配置されている。
As shown in FIG. 2, a plurality of (for example, five)
そして、1つのフレーム7に設けられている複数の液体吐出ヘッド8によって、ヘッド群8Aが構成されている。4つのヘッド群8Aは、副走査方向に沿って位置している。同じヘッド群8Aに属する液体吐出ヘッド8には、同じ色のインクが供給される。これにより、プリンタ1は、4つのヘッド群8Aを用いて4色のインクによる印刷を行うことができる。
The
各ヘッド群8Aから吐出されるインクの色は、たとえば、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)およびブラック(K)である。制御部14は、各ヘッド群8Aを制御して複数色のインクを印刷用紙Pに吐出することにより、印刷用紙Pにカラー画像を印刷することができる。
The colors of the inks ejected from each
なお、印刷用紙Pの表面処理をするために、液体吐出ヘッド8からコーティング剤を印刷用紙Pに吐出してもよい。
In addition, in order to perform the surface treatment of the printing paper P, the coating agent may be discharged from the
また、1つのヘッド群8Aに含まれる液体吐出ヘッド8の個数や、プリンタ1に搭載されているヘッド群8Aの個数は、印刷する対象や印刷条件に応じて適宜変更可能である。たとえば、印刷用紙Pに印刷する色が単色で、かつ1つの液体吐出ヘッド8で印刷可能な範囲を印刷するのであれば、プリンタ1に搭載されている液体吐出ヘッド8の個数は1つでもよい。
Further, the number of liquid discharge heads 8 included in one
ヘッドケース5の内部で印刷処理された印刷用紙Pは、搬送ローラ9によってヘッドケース5の外部に搬送され、乾燥機10の内部を通る。乾燥機10は、印刷処理された印刷用紙Pを乾燥する。乾燥機10で乾燥された印刷用紙Pは、搬送ローラ11で搬送されて、回収ローラ13で回収される。
The printing paper P printed inside the
プリンタ1では、乾燥機10で印刷用紙Pを乾燥することにより、回収ローラ13において、重なって巻き取られる印刷用紙P同士が接着したり、未乾燥の液体が擦れたりすることを抑制することができる。
In the printer 1, by drying the printing paper P with the
センサ部12は、位置センサや速度センサ、温度センサなどにより構成されている。制御部14は、かかるセンサ部12からの情報に基づいて、プリンタ1の各部における状態を判断し、プリンタ1の各部を制御することができる。
The
これまで説明してきたプリンタ1では、印刷対象(すなわち記録媒体)として印刷用紙Pを用いた場合について示したが、プリンタ1における印刷対象は印刷用紙Pに限られず、ロール状の布などを印刷対象としてもよい。 In the printer 1 described so far, the case where the printing paper P is used as the printing target (that is, the recording medium) has been shown, but the printing target in the printer 1 is not limited to the printing paper P, and a roll-shaped cloth or the like is printed. May be.
また、上述のプリンタ1は、印刷用紙Pを直接搬送する代わりに、搬送ベルト上に載せて搬送するものであってもよい。搬送ベルトを用いることで、プリンタ1は、枚葉紙や裁断された布、木材、タイルなどを印刷対象とすることができる。 Further, the printer 1 described above may be one that carries the printing paper P on a transport belt instead of directly transporting the printing paper P. By using the transport belt, the printer 1 can print a sheet of paper, a cut cloth, wood, a tile, or the like.
また、上述のプリンタ1は、液体吐出ヘッド8から導電性の粒子を含む液体を吐出するようにして、電子機器の配線パターンなどを印刷してもよい。
Further, the printer 1 described above may print a wiring pattern of an electronic device or the like by discharging a liquid containing conductive particles from the
また、上述のプリンタ1は、液体吐出ヘッド8から反応容器などに向けて所定量の液体の化学薬剤や化学薬剤を含んだ液体を吐出させて、化学薬品を作製してもよい。
Further, the printer 1 described above may produce a chemical by discharging a predetermined amount of a liquid chemical agent or a liquid containing the chemical agent from the
また、上述のプリンタ1は、液体吐出ヘッド8をクリーニングするクリーニング部を備えていてもよい。クリーニング部は、たとえば、ワイピング処理やキャッピング処理によって液体吐出ヘッド8の洗浄を行う。
Further, the printer 1 described above may include a cleaning unit for cleaning the
ワイピング処理とは、たとえば、柔軟性のあるワイパーで、液体が吐出される部位の面、たとえば流路部材21(図3参照)の第2面21b(図6参照)を擦ることで、かかる第2面21bに付着していた液体を取り除く処理である。
The wiping process is performed by, for example, rubbing the surface of the portion where the liquid is discharged, for example, the
キャッピング処理は、たとえば、液体が吐出される部位をキャップで覆い、液体の吐出を繰り返すことで、吐出孔63(図4参照)に詰まりを解消する処理であり、次のように実施する。まず、液体を吐出される部位、たとえば流路部材21の第2面21bを覆うようにキャップを被せる(これをキャッピングという)。これにより、第2面21bとキャップとの間に、ほぼ密閉された空間が形成される。次に、かかる密閉された空間で液体の吐出を繰り返す。これにより、吐出孔63に詰まっていた、標準状態よりも粘度が高い液体や異物などを取り除くことができる。
The capping process is, for example, a process of covering a portion where the liquid is discharged with a cap and repeating the discharge of the liquid to clear the clogging in the discharge hole 63 (see FIG. 4), and is performed as follows. First, a cap is put on the portion where the liquid is discharged, for example, the
<液体吐出ヘッドの構成>
図3を用いて、実施形態に係る液体吐出ヘッド8の構成について説明する。図3は、実施形態に係る液体吐出ヘッド8の概略構成を示す分解斜視図である。
<Construction of liquid discharge head>
The configuration of the
液体吐出ヘッド8は、ヘッド本体20と、配線部30と、筐体40と、1対の放熱板50とを備えている。ヘッド本体20は、流路部材21と、圧電アクチュエータ基板22(図4参照)と、リザーバ23とを有している。
The
以降の説明において、便宜的に、液体吐出ヘッド8においてヘッド本体20が設けられる方向を「下」と表記し、ヘッド本体20に対して筐体40が設けられる方向を「上」と表記する場合がある。
In the following description, for convenience, the direction in which the
ヘッド本体20の流路部材21は、略平板形状であり、1つの主面である第1面21a(図6参照)と、かかる第1面21aの反対側に位置する第2面21b(図6参照)とを有している。第1面21aは、開口61a(図4参照)を有し、リザーバ23からかかる開口61aを介して流路部材21の内部に液体が供給される。
The
第2面21bには、印刷用紙Pに液体を吐出する複数の吐出孔63(図4参照)が設けられている。流路部材21の内部には、第1面21aから第2面21bに液体を流す流路が形成されている。
The
圧電アクチュエータ基板22は、流路部材21の第1面21a上に位置している。圧電アクチュエータ基板22は、複数の変位素子70(図6参照)を有している。また、圧電アクチュエータ基板22には、配線部30のフレキシブル基板31が電気的に接続されている。
The
圧電アクチュエータ基板22上にはリザーバ23が配置されている。リザーバ23には、主走査方向の両端部に開口23aが設けられている。リザーバ23は、内部に流路を有しており、外部から開口23aを介して液体が供給される。リザーバ23は、流路部材21に液体を供給する機能、および供給される液体を貯留する機能を有している。
A
配線部30は、フレキシブル基板31と、配線基板32と、複数のドライバIC33と、押圧部材34と、弾性部材35とを有している。フレキシブル基板31は、外部から送られた所定の信号をヘッド本体20に伝達する機能を有している。なお、図3に示すように、実施形態に係る液体吐出ヘッド8は、フレキシブル基板31を2つ有している。
The
フレキシブル基板31の一端部は、ヘッド本体20の圧電アクチュエータ基板22と電気的に接続されている。フレキシブル基板31の他端部は、リザーバ23のスリット部23bを挿通するように上方に引き出されており、配線基板32と電気的に接続されている。これにより、ヘッド本体20の圧電アクチュエータ基板22と外部とを電気的に接続することができる。
One end of the
配線基板32は、ヘッド本体20の上方に位置している。配線基板32は、複数のドライバIC33に信号を分配する機能を有している。
The
複数のドライバIC33は、フレキシブル基板31における一方の主面に設けられている。図3に示すように、実施形態に係る液体吐出ヘッド8において、ドライバIC33は、1つのフレキシブル基板31上に2つずつ設けられているが、1つのフレキシブル基板31に設けられているドライバIC33の数は2つに限られない。
A plurality of
ドライバIC33は、制御部14(図1参照)から送られた信号に基づいて、ヘッド本体20の圧電アクチュエータ基板22を駆動させている。これにより、ドライバIC33は、液体吐出ヘッド8を駆動させている。
The
押圧部材34は、断面視で略U字形状を有し、フレキシブル基板31上のドライバIC33を放熱板50に向けて内側から押圧している。これにより、実施形態では、ドライバIC33が駆動する際に発生する熱を、外側の放熱板50へ効率よく放熱することができる。
The pressing
弾性部材35は、押圧部材34における図示しない押圧部の外壁に接するように設けられている。かかる弾性部材35を設けることにより、押圧部材34がドライバIC33を押圧する際に、押圧部材34がフレキシブル基板31を破損させる可能性を低減することができる。
The
弾性部材35は、たとえば、発泡体両面テープなどで構成されている。また、弾性部材35として、たとえば、非シリコン系の熱伝導シートを用いることにより、ドライバIC33の放熱性を向上させることができる。なお、弾性部材35は必ずしも設ける必要はない。
The
筐体40は、配線部30を覆うように、ヘッド本体20上に配置されている。これにより、筐体40は配線部30を封止することができる。筐体40は、たとえば、樹脂や金属などで構成されている。
The
筐体40は、主走査方向に長く延びる箱形状であり、主走査方向に沿って対向する1対の側面に第1開口40aおよび第2開口40bを有している。また、筐体40は、下面に第3開口40cを有しており、上面に第4開口40dを有している。
The
第1開口40aには、放熱板50の一方が第1開口40aを塞ぐように配置されており、第2開口40bには、放熱板50の他方が第2開口40bを塞ぐように配置されている。
One of the
放熱板50は、主走査方向に延びるように設けられており、放熱性の高い金属や合金などで構成されている。放熱板50は、ドライバIC33に接するように設けられており、ドライバIC33で生じた熱を放熱する機能を有している。
The
1対の放熱板50は、図示しないネジによってそれぞれ筐体40に固定されている。そのため、放熱板50が固定された筐体40は、第1開口40aおよび第2開口40bが塞がれ、第3開口40cおよび第4開口40dが開口した箱形状をなしている。
Each pair of
第3開口40cは、リザーバ23と対向するように設けられている。第3開口40cには、フレキシブル基板31および押圧部材34が挿通されている。
The
第4開口40dは、配線基板32に設けられたコネクタ(不図示)を挿通するために設けられている。かかるコネクタと第4開口40dとの間は、樹脂などにより封止されることが好ましい。これにより、筐体40の内部に液体やゴミなどが侵入することを抑制することができる。
The
また、筐体40は、断熱部40eを有している。かかる断熱部40eは、第1開口40aおよび第2開口40bに隣り合うように配置されており、主走査方向に沿った筐体40の側面から外側へ向けて突出するように設けられている。
Further, the
また、断熱部40eは、主走査方向に延びるように形成されている。すなわち、断熱部40eは、放熱板50とヘッド本体20との間に位置している。このように、筐体40に断熱部40eを設けることにより、ドライバIC33で発生した熱が放熱板50を介してヘッド本体20に伝わることを抑制することができる。
Further, the
なお、図3は、液体吐出ヘッド8の構成の一例を示すものであり、図3に示した部材以外の部材をさらに含んでもよい。
Note that FIG. 3 shows an example of the configuration of the
<ヘッド本体の構成>
図4〜図6を用いて、実施形態に係るヘッド本体20の構成について説明する。図4は、実施形態に係るヘッド本体20の拡大平面図である。図5は、図4に示す一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。図6は、図4に示すVI−VI線の断面図である。
<Structure of head body>
The configuration of the head
図4に示すように、ヘッド本体20は、流路部材21と圧電アクチュエータ基板22とを有している。流路部材21は、供給マニホールド61と、複数の加圧室62と、複数の吐出孔63とを有している。以降の説明において、ヘッド本体20において、液体を吐出する側をフロントエンドと称し、液体を吐出する側とは反対側をバックエンドと称する場合がある。
As shown in FIG. 4, the head
複数の加圧室62は、供給マニホールド61に繋がっている。複数の吐出孔63は、複数の加圧室62にそれぞれ繋がっている。
The plurality of pressurizing
加圧室62は、流路部材21の第1面21a(図6参照)に開口している。また、流路部材21の第1面21aは、供給マニホールド61と繋がる開口61aを有している。そして、リザーバ23(図3参照)から、かかる開口61aを介して流路部材21の内部に液体が供給される。
The pressurizing
図4の例において、ヘッド本体20は、流路部材21の内部に4つの供給マニホールド61が位置している。供給マニホールド61は、流路部材21の長手方向(すなわち、主走査方向)に沿って延びる細長い形状を有しており、その両端において、流路部材21の第1面21aに供給マニホールド61の開口61aが形成されている。
In the example of FIG. 4, in the head
流路部材21には、複数の加圧室62が2次元的に広がって形成されている。図5に示すように、加圧室62は、角部にアールが施されたほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。加圧室62は、流路部材21の第1面21aに開口しており、かかる第1面21aに圧電アクチュエータ基板22が接合されることによって閉塞されている。
A plurality of pressurizing
加圧室62は、長手方向に配列された加圧室行を構成する。加圧室行の加圧室62は、近隣する2行の加圧室行の間において千鳥状に配置されている。そして、1つの供給マニホールド61に繋がっている4行の加圧室行によって、1つの加圧室群が構成されている。図4の例では、流路部材21がかかる加圧室群を4つ有している。
The pressurizing
また、各加圧室群内における加圧室62の相対的な配置は同じになっており、各加圧室群は長手方向にわずかにずれて配置されている。
Further, the relative arrangement of the pressurizing
吐出孔63は、流路部材21のうち供給マニホールド61と対向する領域を避けた位置に配置されている。すなわち、流路部材21を第1面21a側から透過視した場合に、吐出孔63は、供給マニホールド61と重なっていない。
The
さらに、平面視して、吐出孔63は、圧電アクチュエータ基板22の搭載領域に収まるように配置されている。このような吐出孔63は、1つの群として圧電アクチュエータ基板22とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有している。
Further, in a plan view, the
そして、対応する圧電アクチュエータ基板22の変位素子70(図6参照)を変位させることにより、吐出孔63から液滴が吐出される。
Then, by displacing the displacement element 70 (see FIG. 6) of the corresponding
図6に示すように、流路部材21は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路部材21の上面から順に、キャビティプレート21A、ベースプレート21B、アパチャー(しぼり)プレート21C、サプライプレート21D、マニホールドプレート21E、21F、21G、カバープレート21Hおよびノズルプレート21Iである。
As shown in FIG. 6, the
なお、図6は、実施形態に係る各プレートの積層構造の一例を示すものであり、図6に示す例には、特に限定される必要はない。例えば、マニホールドプレート21E、21F、21Gは、3つ以上のプレートを積層して構成されてもよい。また、カバープレート21Hは、複数のプレートを積層して構成されてもよい。
Note that FIG. 6 shows an example of the laminated structure of each plate according to the embodiment, and the example shown in FIG. 6 does not need to be particularly limited. For example, the
プレートには、多数の孔が形成されている。プレートの厚さは、10μm〜300μm程度である。これにより、孔の形成精度を高くすることができる。プレートは、これらの孔が互いに連通して所定の流路を構成するように、位置合わせして積層されている。 A large number of holes are formed in the plate. The thickness of the plate is about 10 μm to 300 μm. Thereby, the accuracy of forming the hole can be improved. The plates are aligned and laminated so that these holes communicate with each other to form a predetermined flow path.
プレートは、プレート同士を貼り合わせる接着剤のうち、余分な接着剤を逃がすための逃がし溝を有している。例えば、アパチャー(しぼり)プレート21Cは、その表面である第1の面SFP_21C(ベースプレート21Bとの当接面)及び裏面である第2の面SFN_21C(サプライプレート21Dとの当接面)に逃がし溝を有している。逃がし溝は、多数の孔を避けて設けられている。
The plate has a relief groove for letting out excess adhesive among the adhesives for adhering the plates to each other. For example, the
流路部材21において、供給マニホールド61と吐出孔63との間は、個別流路64で繋がっている。供給マニホールド61は、流路部材21内部の第2面21b側に位置しており、吐出孔63は、流路部材21の第2面21bに位置している。
In the
個別流路64は、加圧室62と、個別供給流路65とを有している。加圧室62は、流路部材21の第1面21aに位置しており、個別供給流路65は、供給マニホールド61と加圧室62とを繋ぐ流路である。
The
また、個別供給流路65は、他の部分よりも幅の狭いしぼり66を含んでいる。しぼり66は、個別供給流路65の他の部分よりも幅が狭いため、流路抵抗が高い。このように、しぼり66の流路抵抗が高いとき、加圧室62に生じた圧力は、供給マニホールド61に逃げにくい。
Further, the individual
圧電アクチュエータ基板22は、圧電セラミック層22A、22Bと、共通電極71と、個別電極72と、接続電極73と、ダミー接続電極74と、表面電極75(図4参照)とを有している。
The
また、圧電アクチュエータ基板22では、圧電セラミック層22B、共通電極71、圧電セラミック層22A、および個別電極72がこの順に積層されている。
Further, in the
圧電セラミック層22A、22Bは、いずれも複数の加圧室62を跨ぐように流路部材21の第1面21a上に延在している。圧電セラミック層22A、22Bは、それぞれ20μm程度の厚さを有している。圧電セラミック層22A、22Bは、たとえば、強誘電性を有しているチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系のセラミックス材料で構成されている。
Both the piezoelectric
共通電極71は、圧電セラミック層22Aおよび圧電セラミック層22Bの間の領域に面方向のほぼ全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極71は、圧電アクチュエータ基板22に対向する領域内の全ての加圧室62と重なっている。
The
共通電極71の厚さは、2μm程度である。共通電極71は、たとえば、Ag−Pd系などの金属材料で構成されている。
The thickness of the
個別電極72は、本体電極72aと、引出電極72bとを含んでいる。本体電極72aは、圧電セラミック層22A上のうち加圧室62と対向する領域に位置している。本体電極72aは、加圧室62よりも一回り小さく、加圧室62とほぼ相似な形状を有している。
The
引出電極72bは、本体電極72aから加圧室62と対向する領域外に引き出されている。個別電極72は、たとえば、Au系などの金属材料で構成されている。
The
接続電極73は、引出電極72b上に位置し、厚さが15μm程度で凸状に形成されている。また、接続電極73は、フレキシブル基板31(図3参照)に設けられた電極と電気的に接続されている。接続電極73は、たとえばガラスフリットを含む銀−パラジウムで構成されている。
The
ダミー接続電極74は、圧電セラミック層22A上に位置しており、個別電極72などの各種電極と重ならないように位置している。ダミー接続電極74は、圧電アクチュエータ基板22とフレキシブル基板31とを接続し、接続強度を高めている。
The
また、ダミー接続電極74は、圧電アクチュエータ基板22と、圧電アクチュエータ基板22との接触位置の分布を均一化し、電気的な接続を安定させる。ダミー接続電極74は、接続電極73と同等の材料で構成されるとよく、接続電極73と同等の工程で形成されるとよい。
Further, the
図4に示す表面電極75は、圧電セラミック層22A上において、個別電極72を避ける位置に形成されている。表面電極75は、圧電セラミック層22Bに形成されたビアホールを介して共通電極71と繋がっている。
The
これにより、表面電極75は接地され、グランド電位に保持されている。表面電極75は、個別電極72と同等の材料で構成されるとよく、個別電極72と同等の工程で形成されるとよい。
As a result, the
複数の個別電極72は、個別に電位を制御するために、それぞれがフレキシブル基板31および配線を介して、個別に制御部14(図1参照)に電気的に接続されている。そして、個別電極72と共通電極71とを異なる電位にして、圧電セラミック層22Aの分極方向に電界を印加すると、かかる圧電セラミック層22A内の電界が印加された部分が、圧電効果により歪む活性部として動作する。
The plurality of
すなわち、圧電アクチュエータ基板22では、個別電極72、圧電セラミック層22Aおよび共通電極71における加圧室62に対向する部位が、変位素子70として機能する。
That is, in the
そして、かかる変位素子70がユニモルフ変形することにより、加圧室62が押圧され、吐出孔63から液体が吐出される。
Then, the
続いて、実施形態に係る液体吐出ヘッド8の駆動手順について説明する。あらかじめ、個別電極72を共通電極71よりも高い電位(以下、高電位と表記する)にしておく。そして、吐出要求があるごとに個別電極72を共通電極71と一旦同じ電位(以下、低電位と表記する)とし、その後、所定のタイミングでふたたび高電位とする。
Subsequently, the driving procedure of the
これにより、個別電極72が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層22A、22Bが元の形状に戻り、加圧室62の容積が、初期状態すなわち高電位の状態よりも増加する。
As a result, the piezoelectric
この際、加圧室62内には負圧が与えられることから、供給マニホールド61内の液体が加圧室62の内部に吸い込まれる。
At this time, since a negative pressure is applied to the
その後、ふたたび個別電極72を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層22A、22Bは、加圧室62側へ凸となるように変形する。
After that, the piezoelectric
すなわち、加圧室62の容積が減少することにより、加圧室62内の圧力が正圧となる。これにより、加圧室62内部の液体の圧力が上昇し、吐出孔63から液滴が吐出される。
That is, as the volume of the pressurizing
つまり、制御部14は、吐出孔63から液滴を吐出させるため、ドライバIC33を用いて、高電位を基準とするパルスを含む駆動信号を個別電極72に供給する。このパルスの幅は、しぼり66から吐出孔63まで圧力波が伝播する時間長さであるAL(Acoustic Length)とすればよい。
That is, in order to eject the droplet from the
これにより、加圧室62の内部が負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさり、より強い圧力で液滴を吐出させることができる。
As a result, when the inside of the pressurizing
また、階調印刷においては、吐出孔63から連続して吐出される液滴の数、すなわち、液滴吐出回数で調整される液滴量(体積)で階調表現が行われる。このため、指定された階調表現に対応する回数の液滴吐出を、指定されたドット領域に対応する吐出孔63から連続して行う。
Further, in gradation printing, gradation expression is performed by the number of droplets continuously ejected from the
一般に、液体吐出を連続して行う場合は、液滴を吐出させるために供給するパルスとパルスとの間隔をALとしてもよい。これにより、先に吐出された液滴を吐出させるときに発生した圧力の残余圧力波と、後に吐出させる液滴を吐出させるときに発生する圧力の圧力波との周期が一致する。 Generally, when the liquid is continuously discharged, the interval between the pulses supplied to discharge the droplets may be AL. As a result, the period of the residual pressure wave of the pressure generated when the droplet discharged earlier is discharged and the pressure wave of the pressure generated when the droplet discharged later is discharged coincide with each other.
そのため、残余圧力波と圧力波とが重畳して液滴を吐出するための圧力を増幅させることができる。なお、この場合、後から吐出される液滴の速度が速くなり、複数の液滴の着弾点が近くなる。 Therefore, the residual pressure wave and the pressure wave are superimposed, and the pressure for ejecting the droplet can be amplified. In this case, the velocity of the droplets ejected later becomes faster, and the landing points of the plurality of droplets become closer.
<プレートの詳細>
図7〜図9を用いて、実施形態に係るプレートの詳細について説明する。図7は、アパチャープレート21Cの表面及び裏面の一部平面を拡大した拡大平面図である。図8は、ベースプレート21Bの裏面とアパチャープレート21Cの裏面の一部を並べて比較した拡大平面図である。図9は、逃がし溝のパターンの一例を示す模式図である。
<Plate details>
The details of the plate according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 9. FIG. 7 is an enlarged plan view of a part of the front surface and the back surface of the
図7に示すように、アパチャープレート21C(第1のプレートの一例)は、ベースプレート21B(第2のプレートの一例)との当接面である第1の面SFP_21C(表面、P面)、及び当該第1の面SFP_21Cに対向する第2の面SFN_21C(裏面、N面)のそれぞれに、平面視で互いに重複しない位置に接着剤を逃がすための溝(逃がし溝)を有している。
As shown in FIG. 7, (an example of the first plate)
すなわち、図7に示すように、アパチャープレート21Cは、第1の面SFP_21C(表面)に、第1の面SFP_21Cに設けられている複数の孔HL1_21C,HL2_21C(個別流路等)を取り囲むように位置する溝CH1_SFPを逃がし溝として有している。なお、図7では、複数の孔(個別流路等)を取り囲むように設けられた環状の溝CH1_SFPの一部を示している。
That is, as shown in FIG. 7,
また、図7に示すように、アパチャープレート21Cは、第2の面SFN_21C(裏面)に、溝CH1_SFN、溝CH2_SFN、溝CH3_SFN、溝CH4_SFN、及び溝CH5_SFNを逃がし溝として有している。溝CH1_SFN、溝CH2_SFN、溝CH3_SFN、溝CH4_SFN、及び溝CH5_SFNは、それぞれ、第2の面SFN_21Cに設けられている複数の孔HL1_21C,HL2_21C(個別流路等)を取り囲むように位置している。なお、図7では、複数の孔(個別流路等)を取り囲むように設けられた溝CH1_SFN〜CH5_SFNの一部を示している。
Further, as shown in FIG. 7, the
アパチャープレート21Cの第1の面SFP_21Cに位置する溝CH1_SFP、並びに第2の面SFN_21Cに位置する溝CH1_SFN〜CH5_SFNは、図7に示すように、それぞれ、アパチャープレート21Cをハーフエッチングすることにより、平面視で互いに重複しない位置に設けられる。このため、アパチャープレート21Cの断面方向に沿って溝が重複する箇所ができることを回避でき、アパチャープレート21Cの剛性の低下を防止できる。
The grooves CH 1 _SF P located on the first surface SF P _21C of the
アパチャープレート21Cの第1の面SFP_21C(表面)の逃がし溝(溝CH1_SFP)と、アパチャープレート21Cの第2の面SFN_21C(裏面)の逃がし溝(溝CH1_SFN〜溝CH5_SFN)との距離は、逃がし溝の幅よりも広くてもよい。このような構成により、アパチャープレート21Cの両面に逃がし溝を設けたとしても、アパチャープレート21Cの剛性が低くなりにくい。
Relief groove (groove CH 1 _SF P ) on the first surface SF P _21C (front surface) of the
また、アパチャープレート21Cの第1の面SFP_21C(表面)に位置するCH1_SFPは、第1の面SFP_21C(表面)に位置する複数の孔の外周を取り囲むように位置している。それにより、複数の孔に接着剤が詰まりにくくなるとともに、アパチャープレートの外側から余分な接着剤が漏れ出すことを防止できる。また、アパチャープレート21Cの第2の面SFN_21C(裏面)に位置するCH1_SFN並びにCH4_SFNは、直線状に並んだ複数の孔をそれぞれ取り囲むように位置している。また、アパチャープレート21Cの第2の面SFN_21C(裏面)に位置する溝CH3_SFNは、複数の孔(個別流路等)に比較的近くに位置し、複数の孔をそれぞれ取り囲むように位置している。それにより、複数の孔に接着剤が詰まりにくくなる。また、アパチャープレート21Cの第2の面SFN_21C(裏面)に位置する溝CH2_SFNは、複数の溝CH3_SFNを取り囲むように位置しており、複数の孔(個別流路等)の周囲の接着領域を保持することができ、接着力を確保することができる。また、アパチャープレート21Cの第2の面SFN_21C(裏面)に位置する溝CH5_SFNは、複数数の孔や溝の外周を取り囲むように位置している。これにより、アパチャープレートの外側から余分な接着剤が漏れ出すことを防止できる。なお、アパチャープレート21Cの第1の面SFP_21C(表面)の逃がし溝(溝CH1_SFP)と、アパチャープレート21Cの第2の面SFN_21C(裏面)の逃がし溝(溝CH1_SFN〜溝CH5_SFP)とを入れ替えて構成してもよい。すなわち、アパチャープレート21Cの第1の面SFP_21C(表面)に、図7に例示する第2の面SFN_21C(裏面)の逃がし溝を設け、アパチャープレート21Cの第2の面SFN_21C(裏面)に、図7に例示する第1の面SFP_21C(表面)の逃がし溝を設けてもよい。
Further, CH 1 _SF P located on the first surface SF P _21C the
また、図8は、流路部材21を構成する複数のプレートのうち、互いに隣り合うプレートであるベースプレート21Bの裏面SFN_21Bと、アパチャープレート21Cの裏面である第2の面SFN_21Cとを並べて示している。なお、ベースプレート21Bの裏面SFN_21Bと、アパチャープレート21Cの表面である第1の面SFP_21C(図7の右図参照)とは、接着剤で貼り合わされることにより互いに当接する。
Further, in FIG. 8, among a plurality of plates constituting the
図8に示すように、ベースプレート21Bの裏面SFN_21Bには、逃がし溝として、溝CH1_21B〜溝CH5_21Bが設けられている。ベースプレート21Bが逃がし溝として有する溝CH1_21B〜溝CH5_21Bは、アパチャープレート21Cの裏面である第2の面SFN_21Cに逃がし溝として設けられている溝CH1_SFN〜溝CH5_SFNと、同一のパターンで構成されている。すなわち、ベースプレート21Bに設けられている逃がし溝のうち、溝CH1_21B並び溝CH4_21Bは、直線状に並んだ複数の孔をそれぞれ取り囲むように位置している。また、ベースプレート21Bに設けられている溝CH3_21Bは、複数の孔(個別流路等)に比較的近くに位置し、複数の孔をそれぞれ取り囲むように位置している。また、ベースプレート21Bに設けられている溝CH2_21Bは、複数の溝CH3_21Bを取り囲むように位置している。また、ベースプレート21Bに設けられている溝CH5_21Bは、複数の孔や溝の外周を取り囲むように位置している。このため、ベースプレート21Bとアパチャープレート21Cとが貼り合わされたとき、ベースプレート21Bの裏面に位置する逃がし溝により、アパチャープレート21Cの表面である第1の面SFP_21C(図7の右図参照)に位置する複数の孔(個別流路等)が囲われることになる。これにより、アパチャープレート21Cの表面である第1の面SFP_21C(図7の右図参照)に位置する複数の孔(個別流路等)への接着剤の流れ込みを抑制できる。
As shown in FIG. 8, the back surface SF N _21B of the
また、アパチャープレート21Cの表面である第1の面SFP_21Cの逃がし溝である溝CH1_SFP(図7の右図参照)は、ベースプレート21Bの裏面SFN_21Bに設けられている逃がし溝と平面視して異なる場所に位置している。言い換えると、ベースプレート21Bの裏面SFN_21Bに位置する逃がし溝に対向する位置に、アパチャープレート21Cの表面である第1の面SFP_21Cの逃がし溝が位置しないことになる。それにより、ベースプレート21Bとアパチャープレート21Cとの接触面積が減りにくく、ベースプレート21Bとアパチャープレート21Cとの接合強度を確保しやすい。
Further, (right see FIG. 7) grooves CH 1 _SF P a relief groove in the first surface SF P _21C a surface of the
なお、ベースプレート21B(第2のプレートの一例)が有する溝は、アパチャープレート21C(第1のプレートの一例)の裏面(第2の面の一例)が有する溝と同一のパターンで構成されるとは、平面視で重なる領域が、70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上あることをいう。
The groove of the
図9は、流路部材21を構成するプレートに設けられる逃がし溝のパターンの一例を模式的に示している。図9において、円形の孔は、吐出孔63(図6参照)に繋がる貫通孔である。図9の右図に示すように、プレートに逃がし溝として設けられている溝CHRは、破線状のパターンで設けられてもよい。図9の左図に示すように、逃がし溝として、プレートに直線状の溝CHLを設ける場合、逃がし溝によりプレートの厚みが薄くなってしまう箇所が連続して生じることが考えられる。これに対し、図9の右図に示すように、逃がし溝として、プレートに設ける溝を破線状のパターンで構成することにより、プレートの厚みが薄くなる箇所が連続することができ、プレートの剛性の低下を防止する効果を期待できる。
FIG. 9 schematically shows an example of a relief groove pattern provided on the plate constituting the
また、破線状のパターンは、逃がし溝CHR同士の間隔が、貫通孔同士の間隔よりも大きくてもよい。その場合、貫通孔同士の間に接着剤を十分に供給するとともに、余剰の接着剤が生じにくく、貫通孔が詰まりにくくなる。 The broken line-shaped pattern, the interval between the escaping groove CH R may be larger than the spacing of the through holes to each other. In that case, the adhesive is sufficiently supplied between the through holes, excess adhesive is less likely to be generated, and the through holes are less likely to be clogged.
なお、上述してきた実施形態は、流路部材21を構成する各プレートが接着剤で貼り合わされる場合に、当接する各プレートの当接面のそれぞれに適用できる。
The above-described embodiment can be applied to each of the contact surfaces of the plates that come into contact with each other when the plates constituting the
1 プリンタ
4 塗布機
6 搬送ローラ
7 フレーム
8 液体吐出ヘッド
10 乾燥機
14 制御部
20 ヘッド本体
21 流路部材
22 圧電アクチュエータ基板
23 リザーバ
23a 開口
23b スリット部
31 フレキシブル基板
32 配線基板
33 ドライバIC
63 吐出孔
P 印刷用紙
CH1_SFP 溝
CH1_SFN〜CH5_SFN 溝
CH1_21B〜CH5_21B 溝
CHL,CHR 溝
1
63 Discharge hole P Printing paper CH 1 _SF P groove CH 1 _SF N to CH 5 _SF N groove CH 1 _21B to CH 5 _21B groove CH L , CH R groove
Claims (8)
前記第1のプレートは、
前記第2のプレートとの当接面である第1の面、及び当該第1の面に対向する第2の面のそれぞれに、平面視で互いに重複しない位置に接着剤を逃がすための溝を有する
液体吐出ヘッド。 A flow path member formed by bonding a plurality of plates including a first plate and a second plate laminated on the first plate with an adhesive is provided.
The first plate is
Grooves for allowing the adhesive to escape to positions that do not overlap each other in a plan view are provided on each of the first surface, which is the contact surface with the second plate, and the second surface facing the first surface. Liquid discharge head to have.
前記第1のプレートとの当接面に接着剤を逃がす溝を有する
請求項1に記載の液体吐出ヘッド。 The second plate
The liquid discharge head according to claim 1, which has a groove on the contact surface with the first plate to allow the adhesive to escape.
請求項2に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid discharge head according to claim 2, wherein the groove of the second plate has the same pattern as the groove of the second surface of the first plate.
前記第1のプレートの第1の面に設けられた溝が、前記当接面において前記第2のプレートの溝が設けられていない接着領域に重なるように貼り合わされる
請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッド。 The first plate and the second plate are
The first or second aspect of the present invention, wherein the groove provided on the first surface of the first plate is bonded so as to overlap the adhesive region where the groove of the second plate is not provided on the contact surface. Liquid discharge head.
請求項1〜4のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッド。 The liquid discharge head according to any one of claims 1 to 4, wherein the groove has a broken line pattern.
前記破線状のパターンは、前記溝同士の間隔が、前記貫通孔同士の間隔よりも大きい
請求項5に記載の液体吐出ヘッド。 The first plate has a through hole connected to the discharge hole, and has a through hole.
The liquid discharge head according to claim 5, wherein the broken line pattern has a distance between the grooves larger than a distance between the through holes.
前記第2のプレートは、ベースプレートである
請求項1〜6のいずれか1つに記載の液体吐出ヘッド。 The first plate is an aperture plate and
The liquid discharge head according to any one of claims 1 to 6, wherein the second plate is a base plate.
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2019
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