JP2023032310A - Liquid discharge head and method for manufacturing liquid discharge head - Google Patents

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Tsubasa Konishi
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Abstract

To provide a liquid discharge head capable of securing stable discharge characteristics, and a method for manufacturing a liquid discharge head.SOLUTION: A liquid discharge head includes a plurality of pressure chambers, a plurality of dummy chambers, a common chamber, and a cover member. The pressure chambers communicate with nozzles for discharging a liquid. The dummy chambers are arranged among the plurality of pressure chambers. The common chamber communicates with both sides of the plurality of pressure chambers. The cover member has a hole part at a position covering an opening opened to the common chamber of the pressure chambers and the dummy chambers, and facing the pressure chambers.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a liquid ejection head and a method for manufacturing the liquid ejection head.

近年、インクジェットヘッドにおいて、高生産性が求められ、高速化や液滴量増加が課題となっている。例えば、シェアモードシェアードウォール式のインクジェットヘッドは、ハイパワーとなり、高粘度インクの吐出や大きな液滴の吐出に向いている。シェアモードシェアウォール式のインクジェットヘッドにおいては、同じ駆動柱を2つの圧力室で共有し、複数配列される室のうちの1/3を圧力室として同時に駆動する所謂3サイクル駆動が一般的である。また、駆動する圧力室の両側をダミー圧力室として、1つの圧力室を独立した2つの駆動柱で駆動する独立駆動ヘッドも開発されている。例えば、圧電体に多数の溝を形成し、1本おきに出入り口を塞ぎ、出入り口が塞がれない溝を圧力室とし、塞がれた溝を空気室として、独立駆動とする構造が開発されている。 In recent years, there has been a demand for high productivity in inkjet heads, and increasing speed and increasing the amount of droplets have become issues. For example, a shared mode shared wall inkjet head has high power and is suitable for ejecting high-viscosity ink and ejecting large droplets. In the share mode share wall type ink jet head, the same driving column is shared by two pressure chambers, and 1/3 of the plurality of arranged chambers are commonly driven as pressure chambers at the same time, so-called three-cycle drive. . Also, an independent drive head has been developed in which both sides of the pressure chamber to be driven are used as dummy pressure chambers and two independent drive columns are used to drive one pressure chamber. For example, a structure has been developed in which a large number of grooves are formed in a piezoelectric body, the entrances and exits are closed every other one, the grooves in which the entrances and exits are not blocked are used as pressure chambers, and the closed grooves are used as air chambers, and are independently driven. ing.

このようなインクジェットヘッドにおいては、インク滴が吐出した後、共通液室から圧力室にインクが補給される。このとき、ノズルでオーバーシュートしてメニスカスが盛り上る現象が発生する。共通液室からノズルに至る流路の流体抵抗が小さいほどオーバーシュートは大きくなり、このオーバーシュートが収まらないとメニスカスが安定した状態で吐出をすることができない。したがって、インクジェットヘッドにおいて高速化するには、メニスカスの盛り上りを早く収束させ、安定的な吐出特性を確保することが求められる。 In such an inkjet head, ink is replenished from the common liquid chamber to the pressure chamber after ink droplets are ejected. At this time, a phenomenon occurs in which the nozzle overshoots and the meniscus rises. The smaller the fluid resistance in the flow path from the common liquid chamber to the nozzles, the greater the overshoot. If the overshoot is not suppressed, the meniscus cannot be discharged in a stable state. Therefore, in order to increase the speed of an inkjet head, it is required to quickly converge the swelling of the meniscus and ensure stable ejection characteristics.

特開2008-94036号公報JP-A-2008-94036

本発明が解決しようとする課題は、安定的な吐出特性を確保することができる液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供することである。 A problem to be solved by the present invention is to provide a liquid ejection head and a method for manufacturing the liquid ejection head that can ensure stable ejection characteristics.

一実施形態に係る液体吐出ヘッドは、複数の圧力室と、複数のダミー室と、共通室と、カバー部材と、を備える。圧力室は、液体を吐出するノズルに連通する。ダミー室は、複数の前記圧力室の間に配される。共通室は複数の前記圧力室の両側に連通する。カバー部材は、前記圧力室及び前記ダミー室の前記共通室に開口する開口を覆うとともに、前記圧力室に対向する位置に孔部を有する。 A liquid ejection head according to one embodiment includes a plurality of pressure chambers, a plurality of dummy chambers, a common chamber, and a cover member. The pressure chamber communicates with a nozzle that ejects liquid. A dummy chamber is arranged between the plurality of pressure chambers. A common chamber communicates with both sides of the plurality of pressure chambers. The cover member covers openings of the pressure chamber and the dummy chamber that open to the common chamber, and has a hole at a position facing the pressure chamber.

実施形態に係るインクジェットヘッドを示す斜視図。1 is a perspective view showing an inkjet head according to an embodiment; FIG. 実施形態に係るインクジェットヘッドの一部の構成を示す分解斜視図。1 is an exploded perspective view showing a configuration of part of an inkjet head according to an embodiment; FIG. 同インクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す断面図。Sectional drawing which expands and shows a structure of one part of the same inkjet head. 同インクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す断面図。Sectional drawing which expands and shows a structure of one part of the same inkjet head. 同インクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す断面図。Sectional drawing which expands and shows a structure of one part of the same inkjet head. 同インクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す斜視図。FIG. 2 is an enlarged perspective view showing the configuration of a part of the inkjet head; 同インクジェットヘッドの製造方法の説明図。Explanatory drawing of the manufacturing method of the same inkjet head. 同インクジェットヘッドの製造方法の説明図。Explanatory drawing of the manufacturing method of the same inkjet head. 試験例1及び試験例2に係るインクジェットヘッドの説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of an inkjet head according to Test Example 1 and Test Example 2; 試験例1に係るインクジェットヘッドの吐出速度を示すグラフ。4 is a graph showing the ejection speed of the inkjet head according to Test Example 1. FIG. 試験例2に係るインクジェットヘッドの吐出速度を示すグラフ。9 is a graph showing the ejection speed of the inkjet head according to Test Example 2; 試験例1及び試験例2に係るインクジェットヘッドのメニスカス復帰特性を示すグラフ。5 is a graph showing meniscus recovery characteristics of inkjet heads according to Test Examples 1 and 2; 試験例1及び試験例3に係るエンドシュータのインクジェットヘッドの説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of an inkjet head of an end shooter according to Test Examples 1 and 3; 試験例1及び試験例3に係るインクジェットヘッドの駆動波形を示すグラフ。5 is a graph showing driving waveforms of inkjet heads according to Test Examples 1 and 3; 試験例1及び試験例3に係るインクジェットヘッドのノズル流速振動を示すグラフ。5 is a graph showing nozzle flow velocity vibrations of inkjet heads according to Test Examples 1 and 3. FIG. 試験例1及び試験例3に係るインクジェットヘッドの吐出体積を示すグラフ。5 is a graph showing ejection volumes of inkjet heads according to Test Examples 1 and 3. FIG. 試験例1及び試験例3に係るインクジェットヘッドのメニスカス復帰特性を示すグラフ。5 is a graph showing meniscus recovery characteristics of inkjet heads according to Test Examples 1 and 3; 実施形態に係るインクジェットプリンタを示す模式図。1 is a schematic diagram showing an inkjet printer according to an embodiment; FIG.

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10の構成について、図1乃至図6を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係るインクジェットヘッドを示す斜視図であり、図2はインクジェットヘッドの一部の分解斜視図である。図3、図4、及び図5はインクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す断面図であり、図6はインクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す斜視図である。図7及び図8はインクジェットヘッドの製造工程の説明図であり、カバー部材24を省略して内部構造を示す。図中X、Y、Zは互いに直交する第1方向、第2方向、及び3方向をそれぞれ示す。なお、本実施形態において、インクジェットヘッド10のノズル28や圧力室31の並列方向がX軸に、圧力室31の延出方向がY軸に、液体の吐出方向がZ軸に、それぞれ沿う姿勢を基準として方向の説明を記載するが、これに限られるものではない。 The configuration of an inkjet head 10, which is a liquid ejection head according to the first embodiment, will be described below with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. FIG. 1 is a perspective view showing an inkjet head according to the first embodiment, and FIG. 2 is an exploded perspective view of part of the inkjet head. 3, 4, and 5 are cross-sectional views enlarging a part of the structure of the inkjet head, and FIG. 6 is a perspective view showing a part of the structure of the inkjet head in an enlarged manner. 7 and 8 are explanatory diagrams of the manufacturing process of the ink jet head, showing the internal structure with the cover member 24 omitted. In the drawing, X, Y, and Z indicate the first direction, the second direction, and the three directions orthogonal to each other, respectively. In the present embodiment, the orientation is such that the parallel direction of the nozzles 28 and the pressure chambers 31 of the inkjet head 10 is along the X axis, the extending direction of the pressure chambers 31 is along the Y axis, and the liquid ejection direction is along the Z axis. Although the description of the direction is described as a reference, it is not limited to this.

図1乃至図6に示すように、インクジェットヘッド10は、いわゆるサイドシュータ型のシェアモードシェアウォール方式インクジェットヘッドである。インクジェットヘッド10は、インクを吐出するための装置であり、例えばインクジェットプリンタの内部に搭載される。例えばインクジェットヘッド10は圧力室31とダミー室32が交互に配される独立駆動式のインクジェットヘッドである。ダミー室32は、インクが供給されない空気室であり、ノズル28を備えない。 As shown in FIGS. 1 to 6, the inkjet head 10 is a so-called side shooter type share mode share wall type inkjet head. The inkjet head 10 is a device for ejecting ink, and is mounted inside an inkjet printer, for example. For example, the inkjet head 10 is an independently driven inkjet head in which pressure chambers 31 and dummy chambers 32 are alternately arranged. The dummy chamber 32 is an air chamber to which ink is not supplied and does not have the nozzles 28 .

インクジェットヘッド10は、アクチュエータベース11と、ノズルプレート12と、フレーム13と、を備えている。アクチュエータベース11は、基材の一例である。インクジェットヘッド10の内部に、液体の一例としてのインクが供給されるインク室27が形成される。 The inkjet head 10 has an actuator base 11 , a nozzle plate 12 and a frame 13 . The actuator base 11 is an example of a base material. An ink chamber 27 is formed inside the inkjet head 10 to which ink, which is an example of a liquid, is supplied.

さらに、インクジェットヘッド10は、インクジェットヘッド10を制御する回路基板17や、インクジェットヘッド10とインクタンクとの間の経路の一部を形成するマニホールド18などの部品を備える。 Furthermore, the inkjet head 10 includes components such as a circuit board 17 that controls the inkjet head 10 and a manifold 18 that forms part of the path between the inkjet head 10 and the ink tank.

図2に示すように、アクチュエータベース11は、基板21と、一対のアクチュエータ22と、カバー部材24と、を備える。 As shown in FIG. 2, the actuator base 11 includes a substrate 21, a pair of actuators 22, and a cover member 24. As shown in FIG.

基板21は、例えばアルミナなどのセラミックスによって矩形の板状に形成される。基板21は平坦な実装面を有する。基板の実装面に一対のアクチュエータ22が接合されている。基板21には複数の供給孔25と排出孔26とが形成されている。 The substrate 21 is formed in a rectangular plate shape from ceramics such as alumina. The substrate 21 has a flat mounting surface. A pair of actuators 22 are joined to the mounting surface of the substrate. A plurality of supply holes 25 and discharge holes 26 are formed in the substrate 21 .

図2に示すように、アクチュエータベース11の基板21には、パターン配線211が形成される。パターン配線211は、例えばニッケル薄膜によって形成される。パターン配線211は、共通パターンや個別パターンを有し、アクチュエータ22に形成された電極層34に接続される所定のパターン形状に構成される。 As shown in FIG. 2, pattern wiring 211 is formed on the substrate 21 of the actuator base 11 . The pattern wiring 211 is formed of, for example, a nickel thin film. The pattern wiring 211 has a common pattern or an individual pattern, and is configured in a predetermined pattern shape to be connected to the electrode layer 34 formed on the actuator 22 .

供給孔25は、基板21の中央部であって一対のアクチュエータ22の間において、アクチュエータ22の長手方向に並んで設けられている。供給孔25は、マニホールド18のインク供給部に連通する。供給孔25は、インク供給部を介してインクタンクに接続される。供給孔25はインクタンクのインクをインク室27に供給する。 The supply holes 25 are arranged in the longitudinal direction of the actuators 22 between the pair of actuators 22 in the central portion of the substrate 21 . The supply hole 25 communicates with the ink supply portion of the manifold 18 . The supply hole 25 is connected to an ink tank via an ink supply section. The supply hole 25 supplies the ink in the ink tank to the ink chamber 27 .

排出孔26は、供給孔25及び一対のアクチュエータ22を挟んで、二列に並んで設けられている。排出孔26は、マニホールド18のインク排出部に連通する。排出孔26は、インク排出部を介してインクタンクに接続される。排出孔26はインク室27のインクをインクタンクに排出する。 The discharge holes 26 are arranged in two rows with the supply hole 25 and the pair of actuators 22 interposed therebetween. The discharge hole 26 communicates with the ink discharge portion of the manifold 18 . The discharge hole 26 is connected to the ink tank through the ink discharge portion. The discharge hole 26 discharges the ink in the ink chamber 27 to the ink tank.

一対のアクチュエータ22は、基板21の実装面に接着される。一対のアクチュエータ22は供給孔25を挟んで二列に並んで基板21に設けられている。各アクチュエータ22は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)によって形成された板状の二つの圧電体によってそれぞれ形成される。前記二つの圧電体は、分極方向がその厚さ方向に互いに逆向きになるように貼り合わされる。アクチュエータ22は、例えば熱硬化性を有するエポキシ系接着剤によって基板21の実装面に接着される。図2に示すように、アクチュエータ22は、二列に並ぶノズル28に対応して、インク室27内において平行に並んで配置される。アクチュエータ22は、インク室27を、供給孔25が開口する第1共通室271と、排出孔26が開口する二つの第2共通室272とに区切る。 A pair of actuators 22 are adhered to the mounting surface of the substrate 21 . A pair of actuators 22 are arranged in two rows on the substrate 21 with the supply hole 25 interposed therebetween. Each actuator 22 is formed of two plate-like piezoelectric bodies made of lead zirconate titanate (PZT), for example. The two piezoelectric bodies are bonded together so that their polarization directions are opposite to each other in the thickness direction. The actuator 22 is adhered to the mounting surface of the substrate 21 with, for example, a thermosetting epoxy adhesive. As shown in FIG. 2, the actuators 22 are arranged in parallel in the ink chamber 27 corresponding to the nozzles 28 arranged in two rows. The actuator 22 divides the ink chamber 27 into a first common chamber 271 in which the supply hole 25 opens and two second common chambers 272 in which the discharge hole 26 opens.

アクチュエータ22は、断面台形状に形成される。アクチュエータ22の側面部221は、第2方向及び第3方向に対して傾斜する傾斜面を有する。すなわち、アクチュエータ22は第2方向に直交する断面視が台形状に構成される。アクチュエータ22の頂部は、ノズルプレート12に接着される。アクチュエータ22は、複数の圧力室31と、複数のダミー室32と、を備える。アクチュエータ22は、複数の側壁部33を有し、側壁部33の間に、圧力室31及びダミー室32を構成する溝を有する。言い換えると、側壁部33は、圧力室31及びダミー室32を形成する溝の間に駆動素子として形成される。 The actuator 22 is formed to have a trapezoidal cross section. The side portion 221 of the actuator 22 has inclined surfaces that are inclined with respect to the second direction and the third direction. That is, the actuator 22 is configured to have a trapezoidal cross-sectional view perpendicular to the second direction. The top of actuator 22 is glued to nozzle plate 12 . The actuator 22 includes multiple pressure chambers 31 and multiple dummy chambers 32 . The actuator 22 has a plurality of side wall portions 33 and has grooves forming the pressure chambers 31 and the dummy chambers 32 between the side wall portions 33 . In other words, the side wall portion 33 is formed as a driving element between the grooves forming the pressure chamber 31 and the dummy chamber 32 .

図1乃至図6に示すように、溝の底面部と基板21の主面とは傾斜する側面部221によって繋がる。圧力室31とダミー室32とは、交互に配置される。圧力室31およびダミー室32は、アクチュエータ22の長手方向と交差する方向にそれぞれ延び、アクチュエータ22の長手方向である第1方向(図中X軸)において複数並列する。 As shown in FIGS. 1 to 6 , the bottom surface of the groove and the main surface of the substrate 21 are connected by inclined side surfaces 221 . The pressure chambers 31 and the dummy chambers 32 are arranged alternately. The pressure chambers 31 and the dummy chambers 32 each extend in a direction intersecting the longitudinal direction of the actuator 22 and are arranged in parallel in a first direction (the X axis in the figure) which is the longitudinal direction of the actuator 22 .

なお、圧力室31の形状とダミー室32の形状とが異なっていても良い。側壁部33は、圧力室31とダミー室32の間に形成され、駆動信号に応じて変形することで、圧力室31の容積を変化させる。 The shape of the pressure chamber 31 and the shape of the dummy chamber 32 may be different. The side wall portion 33 is formed between the pressure chamber 31 and the dummy chamber 32 and deforms according to the drive signal to change the volume of the pressure chamber 31 .

複数の圧力室31は、頂部に接合されるノズルプレート12の複数のノズル28に連通する。圧力室31の第2方向の両端はインク室27に連通する。すなわち、一方の端部はインク室27の第1共通室271に開口し、他方の端部は、インク室27の第2共通室272に開口する。このため、圧力室31の一方の端部からインクが流入し、他方の端部からインクが流出する。なお、圧力室31はカバー部材24によって第2方向両端の開口が一部塞がれて流路抵抗が増加する絞り部240を有する。 The plurality of pressure chambers 31 communicate with the plurality of nozzles 28 of the nozzle plate 12 joined to the top. Both ends of the pressure chamber 31 in the second direction communicate with the ink chamber 27 . That is, one end opens to the first common chamber 271 of the ink chamber 27 and the other end opens to the second common chamber 272 of the ink chamber 27 . Therefore, the ink flows in from one end of the pressure chamber 31 and the ink flows out from the other end. The pressure chamber 31 has a constricted portion 240 whose openings at both ends in the second direction are partially closed by the cover member 24 to increase the flow path resistance.

ダミー室32は第3方向における一方側が頂部に接合されるノズルプレート12によって塞がれ、第2方向の両側がカバー部材24によって塞がれる。 One side of the dummy chamber 32 in the third direction is closed by the nozzle plate 12 joined to the top, and both sides in the second direction are closed by the cover member 24 .

カバー部材24は、所定の厚みを有するプレート部材241を有する。プレート部材241はアクチュエータの傾斜する側面部221に対応する形状、例えば第1方向に延びる矩形状に構成される。プレート部材241には厚さ方向に貫通する複数の絞り口としての絞り孔242が形成される。カバー部材24は、アクチュエータ22の第2方向の両端にそれぞれ設けられ、ダミー室32の開口を塞ぐとともに、圧力室の開口の一部を塞ぐ。例えばカバー部材24は、PI(ポリイミド)やPET(ポリエチレンテレフタレート)などの樹脂材料で構成される。なお、圧力室31を構成する溝はカバー部材24に形成される絞り孔242によって、第1共通室271及び第2共通室272に対して連通している。 The cover member 24 has a plate member 241 having a predetermined thickness. The plate member 241 is configured in a shape corresponding to the inclined side surface portion 221 of the actuator, such as a rectangular shape extending in the first direction. The plate member 241 is formed with a plurality of apertures 242 as apertures penetrating in the thickness direction. The cover members 24 are provided on both ends of the actuator 22 in the second direction, respectively, to block the opening of the dummy chamber 32 and partially block the opening of the pressure chamber. For example, the cover member 24 is made of a resin material such as PI (polyimide) or PET (polyethylene terephthalate). The grooves forming the pressure chambers 31 communicate with the first common chamber 271 and the second common chamber 272 through throttle holes 242 formed in the cover member 24 .

カバー部材24は圧力室31の両端の共通室である第1共通室271及び第2共通室272との連通する開口の一部を塞ぐことで、圧力室31の第2方向に直交する流路の断面積を縮小して流体抵抗を増加する絞り部240を形成する。 The cover member 24 closes part of the opening communicating with the first common chamber 271 and the second common chamber 272, which are common chambers at both ends of the pressure chamber 31, thereby forming a flow path perpendicular to the second direction of the pressure chamber 31. A constricted portion 240 is formed to increase the fluid resistance by reducing the cross-sectional area of .

カバー部材24は、アクチュエータ22の傾斜した側面部221に接合される。また、カバー部材24の一方の端縁は基板21に接合されていてもよい。 The cover member 24 is joined to the inclined side portion 221 of the actuator 22 . Also, one edge of the cover member 24 may be joined to the substrate 21 .

なお、絞り部240の流体抵抗は、大きくしすぎると、インク滴吐出後の圧力室31へのインクの補給が遅くなり、高速化を阻害することになる。また、メニスカスの盛り上りは、インク粘度、吐出体積、駆動周波数などにより異なる。したがって、カバー部材24の厚み、絞り部240の絞り孔242の寸法や位置は、インク補給条件やメニスカスの盛り上がりの特性に応じた流路抵抗となるよう設定される。 Note that if the fluid resistance of the throttle portion 240 is too large, the ink replenishment to the pressure chamber 31 after the ejection of the ink droplets will be delayed, which will hinder the speeding up. Also, the bulge of the meniscus varies depending on the ink viscosity, ejection volume, drive frequency, and the like. Therefore, the thickness of the cover member 24 and the size and position of the throttle hole 242 of the throttle portion 240 are set so as to provide flow path resistance according to the ink replenishment conditions and the meniscus swelling characteristics.

複数のダミー室32は例えばカバー部材24により両端が塞がれている。すなわち、インク室27の第1共通室271とダミー室32の入口との間、及びダミー室32の出口と第2共通室272との間にそれぞれカバー部材24が配され、ダミー室32の両端はインク室27と隔てられている。このため、ダミー室32はインクが流入しない空気室を構成する。 Both ends of the plurality of dummy chambers 32 are closed by cover members 24, for example. That is, cover members 24 are arranged between the first common chamber 271 of the ink chamber 27 and the entrance of the dummy chamber 32 and between the exit of the dummy chamber 32 and the second common chamber 272, respectively. is separated from the ink chamber 27 . Therefore, the dummy chamber 32 constitutes an air chamber into which ink does not flow.

アクチュエータベース11の圧力室31及びダミー室32にはそれぞれ電極層34が設けられている。電極層34は、例えばニッケル薄膜によって形成される。電極層34は溝の底部から基板21上に至り、パターン配線211に接続される。 An electrode layer 34 is provided in each of the pressure chambers 31 and the dummy chambers 32 of the actuator base 11 . The electrode layer 34 is formed of, for example, a nickel thin film. The electrode layer 34 extends from the bottom of the groove to the substrate 21 and is connected to the pattern wiring 211 .

ノズルプレート12は、例えばポリイミド製の矩形のフィルムによって形成される。ノズルプレート12は、アクチュエータベース11の実装面に対向する。ノズルプレート12には、ノズルプレート12を厚さ方向に貫通する、複数のノズル28が形成される。 The nozzle plate 12 is formed of, for example, a rectangular polyimide film. The nozzle plate 12 faces the mounting surface of the actuator base 11 . A plurality of nozzles 28 are formed in the nozzle plate 12 so as to penetrate the nozzle plate 12 in the thickness direction.

複数のノズル28は、圧力室31と同数設けられ、圧力室31にそれぞれ対向して配置される。ノズル28は、第1方向に沿って複数並び、一対のアクチュエータ22に対応して2列に配列される。各ノズル28はそれぞれ軸が第3方向に延びる筒状に構成される。例えばノズル28は径が一定であっても、中央部または先端部にかけて縮径する形状であってもよい。ノズル28は、一対のアクチュエータ22に形成される圧力室31の延出方向の中途部に対向配置され、圧力室31にそれぞれ連通する。ノズル28は、各圧力室31の、長手方向中央部に1つずつ、配置される。 The plurality of nozzles 28 are provided in the same number as the pressure chambers 31 and arranged to face the pressure chambers 31 respectively. A plurality of nozzles 28 are arranged along the first direction and arranged in two rows corresponding to the pair of actuators 22 . Each nozzle 28 is configured in a tubular shape with an axis extending in the third direction. For example, the nozzle 28 may have a constant diameter, or may have a shape that tapers toward the center or tip. The nozzles 28 are disposed in the middle of the extending direction of the pressure chambers 31 formed in the pair of actuators 22 and communicate with the pressure chambers 31 respectively. One nozzle 28 is arranged in each pressure chamber 31 in the central portion in the longitudinal direction.

フレーム13は、例えばニッケル合金によって矩形の枠状に形成される。フレーム13は、アクチュエータベース11の実装面とノズルプレート12との間に介在する。フレーム13は、アクチュエータベース11の実装面とノズルプレート12とにそれぞれ接着される。すなわち、ノズルプレート12は、フレーム13を介してアクチュエータベース11に取り付けられている。 The frame 13 is made of, for example, a nickel alloy and has a rectangular shape. The frame 13 is interposed between the mounting surface of the actuator base 11 and the nozzle plate 12 . The frame 13 is adhered to the mounting surface of the actuator base 11 and the nozzle plate 12 respectively. That is, the nozzle plate 12 is attached to the actuator base 11 via the frame 13 .

マニホールド18は、アクチュエータベース11のノズルプレート12とは反対側に接合される。マニホールド18の内部に、供給孔25に連通する流路であるインク供給部や排出孔26に連通する流路であるインク排出部が形成される。 The manifold 18 is joined to the opposite side of the actuator base 11 from the nozzle plate 12 . Inside the manifold 18, an ink supply section, which is a flow path communicating with the supply hole 25, and an ink discharge section, which is a flow path which communicates with the discharge hole 26, are formed.

回路基板17は、フィルムキャリアパッケージ(FCP)である。回路基板17は、複数の配線が形成されるとともに、柔軟性を有する樹脂製のフィルム51と、フィルム51の複数の配線に接続されたIC52と、を有する。IC52はフィルム51の配線やパターン配線211を介して電極層34に電気的に接続される。 Circuit board 17 is a film carrier package (FCP). The circuit board 17 has a flexible resin film 51 on which a plurality of wirings are formed, and an IC 52 connected to the plurality of wirings of the film 51 . The IC 52 is electrically connected to the electrode layer 34 via the wiring of the film 51 and the pattern wiring 211 .

以上のように構成されたインクジェットヘッド10の内部において、アクチュエータベース11と、ノズルプレート12と、フレーム13とに囲まれるインク室27が形成される。すなわち、インク室27は、アクチュエータベース11とノズルプレート12との間に形成される。例えばインク室27は、2つのアクチュエータ22によって第2方向において3つの区間に仕切られ、排出孔26が開口する共通室としての二つの第2共通室272と、供給孔25が開口する共通室としての第1共通室271と、を有する。第1共通室271及び第2共通室272は、複数の圧力室31に連通している。 An ink chamber 27 surrounded by the actuator base 11, the nozzle plate 12, and the frame 13 is formed inside the inkjet head 10 configured as described above. That is, the ink chamber 27 is formed between the actuator base 11 and the nozzle plate 12 . For example, the ink chamber 27 is partitioned into three sections in the second direction by the two actuators 22, and includes two second common chambers 272 as common chambers in which the discharge holes 26 open, and a common chamber in which the supply holes 25 open. and a first common chamber 271 of . The first common chamber 271 and the second common chamber 272 communicate with the multiple pressure chambers 31 .

以上のように構成されたインクジェットヘッド10において、供給孔、圧力室、及び排出孔を通って、インクはインクタンクとインク室27との間で循環する。例えばインクジェットプリンタの制御部から入力された信号によって、駆動IC52がフィルム51の配線を介して圧力室31の電極層34に駆動電圧を印加することにより、圧力室31の電極層34と、ダミー室32の電極層34との間に電位差を生じさせることで、側壁部33を選択的にシェアモード変形させる。圧力室31とダミー室32の間に形成された側壁部33を駆動信号に応じて変形することで、圧力室31の容積を変化させる。 In the inkjet head 10 configured as described above, ink circulates between the ink tank and the ink chamber 27 through the supply hole, the pressure chamber, and the discharge hole. For example, the drive IC 52 applies a drive voltage to the electrode layer 34 of the pressure chamber 31 via the wiring of the film 51 in response to a signal input from a control unit of an inkjet printer, thereby causing the electrode layer 34 of the pressure chamber 31 and the dummy chamber to 32 and the electrode layer 34, the side wall portion 33 is selectively subjected to shear mode deformation. By deforming the side wall portion 33 formed between the pressure chamber 31 and the dummy chamber 32 according to the drive signal, the volume of the pressure chamber 31 is changed.

側壁部33がシェアモード変形することにより、当該電極層34が設けられた圧力室31の容積が増加し、圧力が減少する。これにより、当該圧力室31にインク室27のインクが流入する。 Due to the shear mode deformation of the side wall portion 33, the volume of the pressure chamber 31 provided with the electrode layer 34 increases and the pressure decreases. As a result, the ink in the ink chamber 27 flows into the pressure chamber 31 .

圧力室31の容積が増加した状態で、IC52が圧力室31の電極層34に逆電位の駆動電圧を印加する。これにより、側壁部33がシェアモード変形して当該電極層34が設けられた圧力室31の容積が減少し、圧力が増加する。これにより、圧力室31の中のインクが加圧され、ノズル28から吐出される。 With the volume of the pressure chamber 31 increased, the IC 52 applies a drive voltage of opposite potential to the electrode layer 34 of the pressure chamber 31 . As a result, the side wall portion 33 undergoes shear mode deformation, the volume of the pressure chamber 31 provided with the electrode layer 34 decreases, and the pressure increases. As a result, the ink in the pressure chamber 31 is pressurized and ejected from the nozzle 28 .

インクジェットヘッド10の製造方法として、板状の基板21に複数の溝を形成する圧電部材を接着剤等で貼り付け、ダイシングソーやスライサー等を使用した機械加工を施して所定形状の外形を有するアクチュエータベース11を成形する。なお、例えば予め複数枚分の厚さのブロック状のベース部材を形成してから分割し、所定形状のアクチュエータベース11を複数枚製造してもよい。 As a method of manufacturing the inkjet head 10, a piezoelectric member forming a plurality of grooves is attached to a plate-like substrate 21 with an adhesive or the like, and the actuator is machined using a dicing saw, a slicer, or the like to have a predetermined outer shape. A base 11 is molded. For example, a block-shaped base member having a thickness corresponding to a plurality of sheets may be formed in advance and then divided to manufacture a plurality of actuator bases 11 having a predetermined shape.

続いて、圧力室31やダミー室32を構成する溝の内面や基板21の表面に電極層34やパターン配線211を形成する。以上により、図7に示すように、アクチュエータベース11の表面に、電極層34、及びパターン配線211が所定箇所にそれぞれ形成される。そして、図8に示すように、カバー部材24を構成する薄い平板状のプレート部材241を、アクチュエータ22の側面部221に接着する。例えばプレート部材241は、PIやPETなどの樹脂材で薄板状に作成される。そして、プレート部材241を接合した後に、プレート部材241において圧力室31を覆う部位の所定箇所に、レーザ加工により孔を形成し、連通孔(絞り孔)242を形成する。 Subsequently, the electrode layer 34 and the pattern wiring 211 are formed on the inner surfaces of the grooves forming the pressure chambers 31 and the dummy chambers 32 and on the surface of the substrate 21 . As a result, as shown in FIG. 7, the electrode layer 34 and the pattern wiring 211 are formed on the surface of the actuator base 11 at predetermined locations. Then, as shown in FIG. 8 , a thin flat plate member 241 constituting the cover member 24 is adhered to the side surface portion 221 of the actuator 22 . For example, the plate member 241 is made of a resin material such as PI or PET in a thin plate shape. Then, after the plate member 241 is joined, a hole is formed by laser processing at a predetermined portion of the plate member 241 covering the pressure chamber 31 to form a communication hole (throttle hole) 242 .

さらに、アクチュエータベース11をマニホールド18に組み付け、アクチュエータベース11の基板21の一方の面に、熱可塑性樹脂の接着シートにより、フレーム13を貼付ける。 Further, the actuator base 11 is assembled to the manifold 18, and the frame 13 is attached to one surface of the substrate 21 of the actuator base 11 with an adhesive sheet of thermoplastic resin.

そして、組立てられたフレーム13、アクチュエータ22の側壁部33の頂部222、及びカバー部材24のノズルプレート12側の対向面が同一面となるよう研磨する。そして、研磨された側壁部33の頂部222、フレーム13、カバー部材24の対向面にノズルプレート12を接着して取り付ける。このとき、圧力室31にノズル28が対向するように位置決めを行う。さらに、図1に示すように基板21の主面に形成されたパターン配線211に、フレキシブルプリント基板を介して駆動ICチップ52や回路基板17を接続することで、インクジェットヘッド10が完成する。 Then, the assembled frame 13, the top portion 222 of the side wall portion 33 of the actuator 22, and the facing surface of the cover member 24 on the side of the nozzle plate 12 are polished so as to be flush with each other. Then, the nozzle plate 12 is adhered and attached to the facing surfaces of the polished top portion 222 of the side wall portion 33, the frame 13, and the cover member 24. As shown in FIG. At this time, positioning is performed so that the nozzle 28 faces the pressure chamber 31 . Further, as shown in FIG. 1, the inkjet head 10 is completed by connecting the driving IC chip 52 and the circuit board 17 to the pattern wiring 211 formed on the main surface of the substrate 21 via the flexible printed circuit board.

以下に、インクジェットヘッド10を備えるインクジェットプリンタ100の一例について、図18を参照して説明する。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。 An example of an inkjet printer 100 including the inkjet head 10 will be described below with reference to FIG. The inkjet printer 100 includes a housing 111 , a medium supply section 112 , an image forming section 113 , a medium discharge section 114 , a conveying device 115 and a control section 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に至る所定の搬送路A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 a recording medium, such as paper P, which is an object to be ejected, along a predetermined conveyance path A from a medium supply unit 112 through an image formation unit 113 to a medium discharge unit 114, while feeding ink or the like. It is a liquid ejection device that performs an image forming process on a sheet of paper P by ejecting liquid.

筐体111は、インクジェットプリンタ100の外郭を構成する。筐体111の所定箇所に、用紙Pを外部に排出する排出口を備える。 A housing 111 constitutes an outer shell of the inkjet printer 100 . A discharge port for discharging the paper P to the outside is provided at a predetermined position of the housing 111 .

媒体供給部112は複数の給紙カセットを備え、各種サイズの用紙Pを複数枚積層して保持可能に構成される。 The medium supply unit 112 includes a plurality of paper feed cassettes, and is configured to be able to stack and hold a plurality of sheets of paper P of various sizes.

媒体排出部114は、排出口から排出される用紙Pを保持可能に構成された排紙トレイを備える。 The medium ejection unit 114 includes a paper ejection tray configured to hold the paper P ejected from the ejection port.

画像形成部113は、用紙P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 image forming section 113 includes a support section 117 that supports the paper P, and a plurality of head units 130 arranged above the support section 117 so as to 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 portion 117 includes a conveying belt 118 provided in a loop shape in a predetermined area for image formation, a support plate 119 supporting the conveying belt 118 from the back side, and a plurality of belt rollers 120 provided on the back side of the conveying belt 118 . , provided.

支持部117は、画像形成の際に、搬送ベルト118の上面である保持面に用紙Pを支持するとともに、ベルトローラ120の回転によって所定のタイミングで搬送ベルト118を送ることにより、用紙Pを下流側へ搬送する。 During image formation, the support unit 117 supports the paper P on the holding surface, which is the upper surface of the transport belt 118, and feeds the transport belt 118 at a predetermined timing by the rotation of the belt roller 120, thereby moving the paper P downstream. carry to the side.

ヘッドユニット130は、複数(4色)のインクジェットヘッド10と、各インクジェットヘッド10上にそれぞれ搭載された液体タンクとしてのインクタンク132と、インクジェットヘッド10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、インクタンク132と、インクジェットヘッド10の内部に作りこまれた圧力室31、ダミー室32、及びインク室27において液体を常時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 (four colors) inkjet heads 10, ink tanks 132 as liquid tanks mounted on each inkjet head 10, and a connection channel 133 connecting the inkjet heads 10 and the ink tanks 132. and a circulation pump 134 that is a circulation unit. The head unit 130 is a circulation type head unit that constantly circulates the liquid in the ink tank 132 , the pressure chamber 31 built inside the inkjet head 10 , the dummy chamber 32 , and the ink chamber 27 .

本実施形態において、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10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10に接続される。接続流路133は、インクジェットヘッド10の供給口に接続される供給流路と、インクジェットヘッド10の排出口に接続される回収流路と、を備える。 In this embodiment, there are four ink jet heads 10 of cyan, magenta, yellow, and black, and ink tanks 132 that respectively contain the inks of these colors. The ink tank 132 is connected to the inkjet head 10 by a connection channel 133 . The connection channel 133 includes a supply channel connected to the supply port of the inkjet head 10 and a recovery channel connected to the discharge port of the inkjet head 10 .

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る。そして、インクジェットヘッド10とインクタンク132との水頭値に対応して、負圧制御装置はインクタンク132内を負圧制御することで、インクジェットヘッド10の各ノズル28に供給されたインクを所定形状のメニスカスを形成する。 The ink tank 132 is also connected to a negative pressure control device such as a pump (not shown). The negative pressure control device controls the pressure inside the ink tank 132 according to the head value of the ink jet head 10 and the ink tank 132, so that the ink supplied to each nozzle 28 of the ink jet head 10 is formed into a predetermined shape. form a meniscus of .

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、CPU(Central Processing Unit)による制御によって制御可能に構成される。循環ポンプ134は、インクジェットヘッド10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, for example, a liquid feed pump configured by a piezoelectric pump. A circulation pump 134 is provided in the supply channel. The circulation pump 134 is connected to the drive circuit of the controller 116 by wiring, and is configured to be controllable under the control of a CPU (Central Processing Unit). A circulation pump 134 circulates the liquid in a circulation channel including the inkjet head 10 and the ink tank 132 .

搬送装置115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に至る搬送路Aに沿って、用紙Pを搬送する。搬送装置115は、搬送路Aに沿って配置される複数のガイドプレート対121と、複数の搬送用ローラ122と、を備えている。 The transport device 115 transports the paper P along the transport path A from the medium supply unit 112 through the image forming unit 113 to the medium discharge unit 114 . The conveying device 115 includes a plurality of guide plate pairs 121 arranged along the conveying path A and a plurality of conveying rollers 122 .

複数のガイドプレート対121は、それぞれ、搬送される用紙Pを挟んで対向配置される一対のプレート部材を備え、用紙Pを搬送路Aに沿って案内する。 The plurality of guide plate pairs 121 each include a pair of plate members arranged opposite to each other with the paper P being transported therebetween, and guide the paper P along the transport path A. As shown in FIG.

搬送用ローラ122は、制御部116の制御によって駆動されて回転することで、用紙Pを搬送路Aに沿って下流側に送る。なお、搬送路Aには用紙の搬送状況を検出するセンサが各所に配置される。 The transport rollers 122 are driven and rotated under the control of the control unit 116 to transport the paper P along the transport path A to the downstream side. Sensors for detecting the state of transport of the paper are arranged at various locations along the transport path A. FIG.

制御部116は、コントローラであるCPU等の制御回路と、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 control circuit such as a CPU as a controller, a ROM (Read Only Memory) for storing various programs, and a RAM (Random Access Memory) for temporarily storing various variable data and image data. and an interface unit for inputting data from the outside and outputting data to the outside.

以上のように構成されたインクジェットプリンタ100において、制御部116は、例えばインターフィースにおいてユーザが操作入力部の操作による印刷指示を検出すると、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10を駆動する。インクジェットヘッド10は吐出動作として、画像データに応じた画像信号により、ICに駆動信号を送り、配線を介して圧力室31の電極層34に駆動電圧を印加してアクチュエータ22の側壁部33を選択的に駆動してノズル28からインクを吐出し、搬送ベルト118上に保持された用紙Pに画像を形成する。また、液体吐出動作として、制御部116は、循環ポンプ134を駆動することで、インクタンク132とインクジェットヘッド10とを通る循環流路で液体を循環させる。循環動作により、インクタンク132内のインクは、循環ポンプ134が駆動されることにより、インクタンク132のインクが、マニホールド18のインク供給部を通って、供給孔25からインク室27の第1共通室271に供給される。このインクは、一対のアクチュエータ22の複数の圧力室31と、複数のダミー室32とに供給される。インクは、圧力室31とダミー室32とを通ってインク室27の第2共通室272に流入する。このインクは、排出孔26から、マニホールド18のインク排出部を通ってインクタンク132に排出される。 In the inkjet printer 100 configured as described above, when the user detects a print instruction by operating the operation input unit at the interface, for example, the control unit 116 drives the transport device 115 to transport the paper P, and a predetermined By outputting a print signal to the head unit 130 at the timing of , the inkjet head 10 is driven. As an ejection operation, the inkjet head 10 sends a drive signal to the IC according to an image signal corresponding to image data, applies a drive voltage to the electrode layer 34 of the pressure chamber 31 via wiring, and selects the side wall portion 33 of the actuator 22 . Ink is ejected from the nozzles 28 by being driven statically to form an image on the paper P held on the conveying belt 118 . Further, as the liquid ejection operation, the control unit 116 drives the circulation pump 134 to circulate the liquid in the circulation channel passing through the ink tank 132 and the inkjet head 10 . By driving the circulation pump 134 , the ink in the ink tank 132 passes through the ink supply portion of the manifold 18 and flows from the supply hole 25 to the first common ink chamber 27 . chamber 271 is supplied. This ink is supplied to the plurality of pressure chambers 31 and the plurality of dummy chambers 32 of the pair of actuators 22 . Ink flows into the second common chamber 272 of the ink chamber 27 through the pressure chamber 31 and the dummy chamber 32 . This ink is discharged from the discharge hole 26 to the ink tank 132 through the ink discharge portion of the manifold 18 .

上述した実施形態によれば安定的な吐出特性を確保することができる液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供できる。すなわち、上記実施形態に係るインクジェットヘッド10は、圧力室31にカバー部材24を備えることで、圧力室31の入り口及び出口が圧力室31内部や第1共通室271、第2共通室272よりも流路抵抗が大きい。具体例として、圧力室31の共通室である第1共通室271や第2共通室272に開口する開口部が、圧力室31の流路断面積より小さい。このため、インクジェットヘッド10において液体吐出を行った際のメニスカスの盛り上がりが小さくなる。したがって、メニスカスの復帰が早くなり次弾への影響が軽減でき、吐出安定性が向上できる。 According to the above-described embodiments, it is possible to provide a liquid ejection head and a method for manufacturing the liquid ejection head that can ensure stable ejection characteristics. That is, in the inkjet head 10 according to the above-described embodiment, the pressure chambers 31 are provided with the cover members 24 so that the entrances and exits of the pressure chambers 31 are located closer to the inside of the pressure chambers 31 and than the first common chamber 271 and the second common chamber 272 . High flow resistance. As a specific example, the openings that open to the first common chamber 271 and the second common chamber 272 that are common chambers of the pressure chambers 31 are smaller than the flow channel cross-sectional area of the pressure chambers 31 . Therefore, the rise of the meniscus is reduced when the ink jet head 10 ejects the liquid. Therefore, the meniscus recovers quickly, the influence on the next bullet can be reduced, and the ejection stability can be improved.

図9は、絞り(絞り部240)を備えるインクジェットヘッド110の試験例1と、絞りを備えていないインクジェットヘッド1010の試験例2である。図10は、試験例1に係る絞りを有するインクジェットヘッド110の周波数特性を示し、図11は、比較例2としての絞りを備えないインクジェットヘッド1010の周波数特性を示す。図10及び図11においてそれぞれノズルの吐出速度と、周波数との関係を、1drop、3dropの場合について、それぞれ示している。 FIG. 9 shows Test Example 1 of the inkjet head 110 with the diaphragm (throttling portion 240) and Test Example 2 of the inkjet head 1010 without the diaphragm. FIG. 10 shows the frequency characteristics of an inkjet head 110 with an aperture according to Test Example 1, and FIG. 11 shows the frequency characteristics of an inkjet head 1010 without an aperture as Comparative Example 2. FIG. 10 and 11 show the relationship between the nozzle ejection speed and the frequency for 1 drop and 3 drop, respectively.

ここで、試験例1にかかるインクジェットヘッド110は、圧力室31の延出方向である第2方向の両側が共通室に連通するとともに、圧力室31の延出方向の中途部にノズル28が開口するサイドシュータ型である。 Here, in the inkjet head 110 according to Test Example 1, both sides of the second direction, which is the extending direction of the pressure chambers 31, communicate with the common chamber, and the nozzles 28 are opened in the middle part of the extending direction of the pressure chambers 31. It is a side shooter type.

図11に示されるように試験例2に係るインクジェットヘッド1010においては、低周波領域では吐出速度はフラットであるが、周波数が高くなるにつれて吐出速度が減少傾向にあり、低周波領域と高周波領域で吐出速度に差異がある。試験例2に係るインクジェットヘッド1010の1dropにおいては、25kHzまでは、吐出速度はフラットであるが、25kHz以上で周波数が高くなるにつれて吐出速度が減少傾向である。また、試験例2に係るインクジェットヘッド1010の3dropにおいては、15kHzまでは、吐出速度はフラットであるが、15kHz以上で周波数が高くなるにつれて吐出速度が減少傾向である。したがって、印刷のパターンによって着弾位置にズレが生じる。このように吐出速度に差異が大きいと、メニスカスの盛り上りが収まるのに時間がかかり、印字品質低下を引き起こすため、高速駆動することができない。 As shown in FIG. 11, in the inkjet head 1010 according to Test Example 2, the ejection speed is flat in the low frequency region, but the ejection speed tends to decrease as the frequency increases. There is a difference in ejection speed. At 1 drop of the inkjet head 1010 according to Test Example 2, the ejection speed is flat up to 25 kHz, but the ejection speed tends to decrease as the frequency increases above 25 kHz. In addition, in the 3 drop of the inkjet head 1010 according to Test Example 2, the ejection speed is flat up to 15 kHz, but the ejection speed tends to decrease as the frequency increases above 15 kHz. Therefore, the landing position is deviated depending on the printing pattern. If there is such a large difference in the ejection speed, it takes a long time for the meniscus to subside, which causes deterioration in print quality, so high-speed driving is not possible.

一方、図10に示すように、絞り部を有するインクジェットヘッド110では、1drop及び3drop共に吐出速度がフラットな傾向にある。これは、共通液からノズル間の流体抵抗が大きくなり、メニスカスの盛り上がりが小さくなるためである。 On the other hand, as shown in FIG. 10, in the ink jet head 110 having the constricted portion, the ejection speed tends to be flat for both 1 drop and 3 drops. This is because the fluid resistance between the nozzles increases from the common liquid, and the rise of the meniscus decreases.

また図12は圧力室に絞りを設けた試験例1と絞りを設けない試験例2のメニスカス復帰のシミュレーション結果を示している。図12によれば、ノズルのメニスカス状態は低周波の場合、インク滴を吐出してから次弾が吐出されるまでに十分な時間があり、絞り有無に関わらずメニスカスの復帰を待ってから安定状態で吐出が可能である。一方、高周波の場合、ドット(インク滴)を吐出してから次弾が吐出されるまでの時間が短いために、メニスカスの復帰前に次弾の吐出が始まる。このため、絞りを設けないインクジェットヘッド1010の場合には、吐出した後、メニスカスの盛り上がりが大きくなり、次弾の吐出までにメニスカス復帰できず、吐出速度が低下する。それに対して、絞りを設けた場合はメニスカスの盛り上がりが小さくなるため、メニスカスの復帰が早くなり次弾への影響が軽減できる。よってこれらのシミュレーション結果から、圧力室31と共通室との間に絞りを設けることでインクジェットヘッド110吐出安定性向上に繋がると言える。 FIG. 12 shows simulation results of meniscus restoration in Test Example 1 in which a throttle is provided in the pressure chamber and Test Example 2 in which no throttle is provided. According to FIG. 12, when the meniscus state of the nozzle is at a low frequency, there is a sufficient time from the ejection of an ink droplet to the ejection of the next ink droplet. Ejection is possible in this state. On the other hand, in the case of high frequency, the time from ejection of a dot (ink droplet) to ejection of the next bullet is short, so ejection of the next bullet starts before the meniscus returns. For this reason, in the case of the inkjet head 1010 having no aperture, the meniscus swells up after ejection, and the meniscus cannot be restored before the next ejection, resulting in a decrease in ejection speed. On the other hand, if the aperture is provided, the rise of the meniscus is reduced, so the meniscus recovers quickly and the influence on the next shot can be reduced. Therefore, from these simulation results, it can be said that providing a diaphragm between the pressure chamber 31 and the common chamber leads to an improvement in ejection stability of the inkjet head 110 .

図13は試験例1としての両端にインク出入り口があるサイドシュータ型のインクジェットヘッド110と、インク出入り口が一端でノズルが他端に形成された試験例3としてのシェアモードシェアードウォール式エンドシュータ型のインクジェットヘッド2010の、説明図である。 FIG. 13 shows a side shooter type inkjet head 110 having ink inlets and outlets at both ends as Test Example 1, and a share mode shared wall type end shooter type as Test Example 3 in which ink inlets and outlets are formed at one end and nozzles are formed at the other end. FIG. 3 is an explanatory diagram of an inkjet head 2010;

図14は試験例3としてのエンドシュータ型のインクジェットヘッド2010と、サイドシュータ型の試験例1のインクジェットヘッド110においてそれぞれ絞りを設けた場合の、シミュレーション特性比較した図である。図15は駆動波形、図16はノズル流速振動、図17は吐出体積、図18はメニスカスの復帰特性を、それぞれ示す。 FIG. 14 is a diagram comparing the simulation characteristics of the end shooter type ink jet head 2010 as Test Example 3 and the side shooter type ink jet head 110 of Test Example 1, each having a diaphragm. 15 shows the drive waveform, FIG. 16 shows the nozzle flow velocity vibration, FIG. 17 shows the ejection volume, and FIG. 18 shows the meniscus recovery characteristic.

また、試験例3にかかるインクジェットヘッド2010は、圧力室31の延出方向である第2方向の一端側が共通室に連通し、他端部が閉じ、流路の端部にノズルが開口するエンドシュータ型とした。すなわち、インクジェットヘッド2010は第2方向の一方からノズル28に向けて流れる流路を構成する。 In addition, in the inkjet head 2010 according to Test Example 3, one end side of the second direction, which is the extending direction of the pressure chambers 31, communicates with the common chamber, the other end portion is closed, and the nozzle is opened at the end portion of the flow path. Shooter type. That is, the inkjet head 2010 constitutes a flow path that flows toward the nozzle 28 from one side in the second direction.

試験例3としての片側から供給するエンドシュータ型のインクジェットヘッド2010と、両側供給のサイドシュータ型の試験例1としてのインクジェットヘッド110は、吐出体積、ノズル流速振動、メニスカス復帰特性を揃えた時の駆動電圧は両側供給のサイドシュータ型の構成が最も低いため、両側供給は片側供給に対して、駆動効率の観点から優位性が高いと言える。すなわち、圧力室の中央にノズルがあり、インクの出入り口が両端にある、所謂サイドシュータ型のインクジェットヘッド110の方が、エンドシュータ型のインクジェットヘッド2010よりも吐出効率が優れている。 The end shooter type ink jet head 2010 supplying from one side as Test Example 3 and the side shooter type ink jet head 110 as Test Example 1 supplying from both sides have the same ejection volume, nozzle flow velocity vibration, and meniscus recovery characteristics. Since the drive voltage is the lowest in the configuration of the side shooter type with both-side supply, it can be said that the two-side supply is superior to the one-side supply from the viewpoint of drive efficiency. That is, the so-called side-shooter type inkjet head 110, which has a nozzle in the center of the pressure chamber and ink inlet/outlets at both ends, is superior in ejection efficiency to the end-shooter type inkjet head 2010. FIG.

なお、一般的に、シェアモードシェアードウォール式のインクジェットヘッドにおいては、例えば圧力室が圧電体にダイヤモンドカッターで形成された微細な溝で構成されるため、圧力室の一部分の断面を小さくすることが困難であるが、上記実施形態によれば、アクチュエータ22にプレート部材241を貼付けてレーザ-加工により連通孔(絞り孔)242を形成することにより、工程が少なく、微細加工もレーザ穴加工だけであるので、安価かつ容易に絞りを形成できる。さらに、レーザ加工で穿孔することで穴径を比較的自由に選択できるので、絞りの流体抵抗を自由に設計することも容易である。 Generally, in a shared-mode shared-wall type ink jet head, for example, pressure chambers are composed of fine grooves formed in a piezoelectric body by a diamond cutter. Although it is difficult, according to the above embodiment, by attaching the plate member 241 to the actuator 22 and forming the communicating hole (aperture hole) 242 by laser processing, the number of processes is reduced, and fine processing can be performed only by laser drilling. Therefore, the aperture can be formed easily and inexpensively. Furthermore, since the hole diameter can be selected relatively freely by perforating by laser processing, it is also easy to freely design the fluid resistance of the aperture.

また、カバー部材24は単純な形状であり、安価で作成でき、また作成の工程が少なく接合や位置合わせが容易となる。また、カバー部材24の材質となるPIはレーザ加工性が良く、耐薬品性に優れているのでインクと接触する部品として使用するのに適している。 Moreover, the cover member 24 has a simple shape, can be manufactured at a low cost, and requires less manufacturing steps, which facilitates joining and positioning. PI, which is the material of the cover member 24, has good laser processability and excellent chemical resistance, so it is suitable for use as a part that comes into contact with ink.

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 constituent elements without departing from the scope of the present invention at the implementation stage.

上記実施形態においては、一例として、圧力室31の一方側が供給側であり、他方側が排出側であり、流体が圧力室の一方側から流入して他方側から流出する例を示したがこれに限られるものではない。例えば非循環型としてもよい。また、例えば圧力室31の両側の共通室が供給側であって、両側から流入する構成であってもよい。すなわち、圧力室31の両側から流体が流入し、圧力室31の中央に配置されるノズル28から流出する構成であってもよい。この場合にあっても、圧力室31の両側の入口部分に絞りを設けることによって、流体抵抗が増加し、吐出効率が改善できる。 In the above embodiment, as an example, one side of the pressure chamber 31 is the supply side and the other side is the discharge side. It is not limited. For example, it may be non-circulating. Further, for example, the common chambers on both sides of the pressure chamber 31 may be the supply side, and the configuration may be such that the fluid flows in from both sides. That is, the fluid may flow in from both sides of the pressure chamber 31 and flow out from the nozzle 28 arranged in the center of the pressure chamber 31 . Even in this case, by providing throttles at the inlet portions on both sides of the pressure chamber 31, the fluid resistance increases and the ejection efficiency can be improved.

また、上記実施形態においては、プレート部材241に絞り口となる複数の絞り孔242が形成されたカバー部材24を例示したが、これに限られるものではない。例えばカバー部材24は圧力室31よりも流体抵抗が高くなる絞り部240を構成できればよく、絞り口は複数のスリット状の開口によって形成されていてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the cover member 24 in which the plate member 241 is formed with the plurality of aperture holes 242 serving as aperture apertures is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, the cover member 24 may form the narrowed portion 240 having a higher fluid resistance than the pressure chamber 31, and the narrowed opening may be formed of a plurality of slit-like openings.

上記実施形態においては、基板21の主面部分に複数の溝を備えるアクチュエータ22を配した例を示したが、これに限られるものではない。たとえば基板21の端面に、アクチュエータを備える構成であってもよい。また、ノズル列の数も上記実施形態に限られるものではなく、1列、あるいは3列以上備える構成としてもよい。 In the above embodiment, an example in which the actuator 22 having a plurality of grooves is arranged on the main surface of the substrate 21 is shown, but the present invention is not limited to this. For example, an actuator may be provided on the end face of the substrate 21 . Also, the number of nozzle rows is not limited to that of the above embodiment, and may be configured to have one row or three or more rows.

上記実施形態においてPI等の樹脂材料により薄板部材を構成した例を示したがこれに限られるものではない。例えばジルコニア・アルミナなどのセラミック材料の型部品あるいはマシナブルセラミックスを切削加工して作成してもよい。 Although an example in which the thin plate member is made of a resin material such as PI has been shown in the above embodiment, the present invention is not limited to this. For example, it may be made by cutting mold parts made of ceramic materials such as zirconia and alumina, or machinable ceramics.

また、上記実施形態においては、基板21に圧電部材131からなる積層圧電体を備えたアクチュエータベース11を例示したが、これに限るものではない。例えば基板を用いずに圧電部材のみでアクチュエータベース11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。またダミー室32は共通室である第1共通室271や第2共通室272に連通していてもよい。また供給側と排出側が逆であってもよく、あるいは切り替え可能に構成されていてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the actuator base 11 having the laminated piezoelectric member including the piezoelectric member 131 on the substrate 21 is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, the actuator base 11 may be formed only by a piezoelectric member without using a substrate. Also, instead of using two piezoelectric members, one piezoelectric member may be used. The dummy room 32 may communicate with the first common room 271 and the second common room 272, which are common rooms. Also, the supply side and the discharge side may be reversed, or may be configured to be switchable.

例えば、吐出する液体は印字用のインクに限られるものではなく、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。 For example, the liquid to be ejected is not limited to ink for printing, and may be a device that ejects liquid containing conductive particles for forming a wiring pattern of a printed wiring board.

また、上記実施形態において、インクジェットヘッドは、インクジェットプリンタ等の液体吐出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く、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。 In the above embodiments, the inkjet head is used in a liquid ejection device such as an inkjet printer. However, it is not limited to this, and can also be used in, for example, 3D printers, industrial manufacturing machines, and medical applications. It is possible to reduce the size, 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、安定的な吐出特性を確保することができる液体吐出ヘッド及び液体吐出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 a liquid ejection head and a method for manufacturing the liquid ejection head that can ensure stable ejection characteristics.

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。 Additionally, while several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example 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 modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

10…インクジェットヘッド、11…アクチュエータベース、12…ノズルプレート、13…フレーム、17…回路基板、18…マニホールド、21…基板、22…アクチュエータ、24…カバー部材(壁部)、25…供給孔、26…排出孔、27…インク室、31…圧力室、32…ダミー室、33…側壁部、34…電極層、51…フィルム、52…駆動ICチップ、81…インク供給部、82…インク排出部、100…インクジェットプリンタ、111…筐体、112…媒体供給部、113…画像形成部、114…媒体排出部、115…搬送装置、116…制御部、117…支持部、118…搬送ベルト、119…支持プレート、120…ベルトローラ、121…ガイドプレート対、122…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、134…循環ポンプ、211…パターン配線、221…側面部、222…頂部、240…絞り部、241…プレート部材、242…絞り孔(連通孔)、271…第1共通室、272…第2共通室。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Inkjet head 11... Actuator base 12... Nozzle plate 13... Frame 17... Circuit board 18... Manifold 21... Substrate 22... Actuator 24... Cover member (wall part) 25... Supply hole, 26... discharge hole 27... ink chamber 31... pressure chamber 32... dummy chamber 33... side wall portion 34... electrode layer 51... film 52... drive IC chip 81... ink supply portion 82... ink discharge Part 100... Inkjet printer 111... Housing 112... Medium supply part 113... Image forming part 114... Medium discharge part 115... Conveying device 116... Control part 117... Support part 118... Conveying belt, DESCRIPTION OF SYMBOLS 119... Support plate, 120... Belt roller, 121... Guide plate pair, 122... Conveying roller, 130... Head unit, 132... Ink tank, 133... Connection channel, 134... Circulation pump, 211... Pattern wiring, 221... Side portion 222 Top portion 240 Throttle portion 241 Plate member 242 Throttle hole (communication hole) 271 First common chamber 272 Second common chamber.

Claims (5)

液体を吐出するノズルに連通する複数の圧力室と、
複数の前記圧力室の間に配される複数のダミー室と、
複数の前記圧力室の両側に連通する共通室と、
前記圧力室及び前記ダミー室の前記共通室に開口する開口を覆うとともに、前記圧力室に対向する位置に、前記圧力室の内部よりも流体抵抗が大きい絞り口を有するカバー部材と、を備える、サイドシュータ型の液体吐出ヘッド。
a plurality of pressure chambers communicating with nozzles for ejecting liquid;
a plurality of dummy chambers arranged between the plurality of pressure chambers;
a common chamber communicating with both sides of the plurality of pressure chambers;
a cover member that covers the openings of the pressure chamber and the dummy chamber that open to the common chamber, and has a throttle opening at a position facing the pressure chamber, the throttle port having a greater fluid resistance than the inside of the pressure chamber; Side shooter type liquid ejection head.
前記圧力室と前記ダミー室を構成する複数の溝を有し、前記溝の間に形成され、駆動信号に応じて前記圧力室の容積を変化させる側壁を備えるアクチュエータを備え、
複数の前記ノズル及び複数の前記圧力室は第1方向に並んで配置され、
前記圧力室はそれぞれ前記第1方向と交差する第2方向に延出し、
前記ノズルから吐出される液体の吐出方向は前記第1方向及び前記第2方向に対して交差するとともに、
前記カバー部材は前記アクチュエータの側面に接合される、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
an actuator having a plurality of grooves that form the pressure chamber and the dummy chamber, and a side wall formed between the grooves that changes the volume of the pressure chamber according to a drive signal;
The plurality of nozzles and the plurality of pressure chambers are arranged side by side in a first direction,
each of the pressure chambers extends in a second direction that intersects with the first direction;
A discharge direction of the liquid discharged from the nozzle intersects the first direction and the second direction, and
2. The liquid ejection head according to claim 1, wherein said cover member is joined to a side surface of said actuator.
前記圧力室の前記第2方向における中途部に対応する位置に前記ノズルが配され、
前記圧力室の前記第2方向における一方側と他方側にそれぞれ前記共通室が配され、
前記カバー部材は、前記圧力室の両端において前記共通室との間にそれぞれ配される、請求項2に記載の液体吐出ヘッド。
the nozzle is arranged at a position corresponding to the middle portion of the pressure chamber in the second direction;
The common chambers are arranged on one side and the other side of the pressure chambers in the second direction, respectively;
3. The liquid ejection head according to claim 2, wherein said cover members are arranged between said common chambers at both ends of said pressure chambers.
前記カバー部材はポリイミドを含む材料で構成される、請求項1乃至3のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。 4. The liquid ejection head according to claim 1, wherein said cover member is made of a material containing polyimide. 液体を吐出するノズルに連通する複数の圧力室と、複数の前記圧力室の間に配される複数のダミー室と、複数の前記圧力室及び前記ダミー室の両側に連通する共通室と、を有するアクチュエータの前記圧力室及び前記ダミー室が開口する側面部に、樹脂材で構成されるプレート部材を貼付けることにより前記ダミー室の開口と前記圧力室の開口を覆い、
前記プレート部材の、前記圧力室に対向する位置にレーザ加工により前記圧力室と前記共通室を連通するとともに前記圧力室の内部よりも流体抵抗が大きい絞り口を形成する、サイドシュータ型の液体吐出ヘッドの製造方法。

a plurality of pressure chambers communicating with nozzles for ejecting liquid; a plurality of dummy chambers arranged between the plurality of pressure chambers; and a common chamber communicating with both sides of the plurality of pressure chambers and the dummy chambers. covering the opening of the dummy chamber and the opening of the pressure chamber by attaching a plate member made of a resin material to a side portion of the actuator having the opening where the pressure chamber and the dummy chamber open,
A side-shooter type liquid discharger, in which a throttle port is formed by laser processing at a position of the plate member facing the pressure chamber so as to communicate the pressure chamber with the common chamber and to have a larger fluid resistance than the inside of the pressure chamber. How the head is made.

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