JP2023074110A - Driving device and liquid discharge head - Google Patents

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光幸 日吉
Mitsusachi Hiyoshi
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Abstract

To provide a driving device capable of suppressing variation of contact resistance and stabilizing a driving operation when electricity is conducted via a conductive elastic member.SOLUTION: A driving device of an embodiment comprises: an operation unit; a driving unit; a conductive housing; a conductive reference member; and a conductive elastic member. A driving element is disposed in the operation unit. The driving unit includes an electronic component for driving the driving element. The conductive housing stores the driving unit. The conductive reference member is spaced apart from the housing. The conductive reference member defines a positional relationship with the operation unit. The conductive elastic member biases a first part to the reference member, and a second part to the housing. The reference member and the housing are conducted to each other via the elastic member, and then a current pulse is applied.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施形態は、駆動装置、及び液体吐出ヘッドに関する。 TECHNICAL FIELD Embodiments of the present invention relate to a driving device and a liquid ejection head.

液体を吐出する液体吐出ヘッドが知られている。液体吐出ヘッドは、例えばインクジェットプリンタ、3Dプリンタ、分注装置などに搭載する。インクジェットプリンタは、インクの液滴をインクジェットヘッドから吐出して、記録媒体の表面に画像等を形成する。3Dプリンタは、造形材の液滴を造形材吐出ヘッドから吐出し、硬化させて、三次元造形物を形成する。分注装置は、試料の液滴を吐出して複数の容器等へ所定量供給する。 A liquid ejection head that ejects liquid is known. A liquid ejection head is installed in, for example, an inkjet printer, a 3D printer, a dispensing device, or the like. An inkjet printer ejects ink droplets from an inkjet head to form an image or the like on the surface of a recording medium. A 3D printer ejects droplets of a modeling material from a modeling material ejection head and hardens them to form a three-dimensional model. The pipetting device discharges droplets of a sample to supply a predetermined amount to a plurality of containers or the like.

インクジェットヘッドは、アクチュエータを駆動してノズルからインクを吐出する。アクチュエータを駆動する駆動ICや電子部品を含む駆動回路は、インクジェットヘッドの導電性の筐体内に収容する。筐体は、駆動時に発熱する電子部品等の熱を放出するヒートシンクの役割と、放射ノイズの放出を抑えるシールドボックスの役割がある。 The inkjet head drives an actuator to eject ink from nozzles. A drive circuit including a drive IC for driving the actuator and electronic components is accommodated in the conductive housing of the inkjet head. The housing has the role of a heat sink that releases heat from electronic components that generate heat during operation, and the role of a shield box that suppresses the emission of radiation noise.

インクジェットヘッドは、ノズルとの位置関係を規定した基準板を備える。基準板は、インクジェットヘッドをインクジェットプリンタに取り付ける際の固定用部材を兼ねている。従って、基準板をインクジェットプリンタに固定すれば、ノズルがプリンタ内の所定の座標位置に位置する。 The inkjet head has a reference plate that defines the positional relationship with the nozzles. The reference plate also serves as a fixing member when attaching the inkjet head to the inkjet printer. Therefore, if the reference plate is fixed to the inkjet printer, the nozzles are positioned at predetermined coordinate positions within the printer.

インクジェットヘッドは、静電気が印加された場合にインクジェットプリンタの本体に放電できるように、導電性部材を介して筐体と基準板を電気的に接続している。但し、導電性部材を通じて基準板を押す力が作用すると、ノズルと基準板の位置関係が変わってしまう懸念がある。そのため導電性部材にはバネなどの弾性を有するものが使用されるが、バネと筐体、或いはバネと基準板の接触部位に油膜や酸化膜などが介在すると接触抵抗が大きくなる。その結果、インクジェットヘッド毎に静電気の放電経路や放射ノイズの状態がばらつき、印字の品質が安定しないことがある。 The inkjet head electrically connects the housing and the reference plate via a conductive member so that static electricity can be discharged to the main body of the inkjet printer when static electricity is applied. However, there is a concern that the positional relationship between the nozzle and the reference plate may change if a force that presses the reference plate acts through the conductive member. For this reason, an elastic material such as a spring is used as the conductive member. However, if an oil film or an oxide film is interposed between the spring and the housing or between the spring and the reference plate, the contact resistance increases. As a result, the state of static electricity discharge paths and radiation noise varies from one inkjet head to another, and the quality of printing may not be stable.

特開2005-241426号公報JP 2005-241426 A 特開2000-90796号公報JP-A-2000-90796 特開平6-227329号公報JP-A-6-227329 特開2012-227001号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-227001

本発明が解決しようとする課題は、導電性の弾性部材を付勢して導通させたときの接触抵抗のばらつきを抑え、駆動動作を安定化することのできる駆動装置及び液体吐出ヘッドを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a driving device and a liquid ejection head that can suppress variations in contact resistance when a conductive elastic member is energized to make it conductive, and can stabilize the driving operation. That's what it is.

本発明の実施形態の駆動装置は、動作部、駆動部、導電性の筐体、導電性の基準部材、および導電性の弾性部材を備える。駆動素子は、前記動作部に配置する。駆動部は、前記駆動素子を駆動する電子部品を含む。導電性の筐体は、前記駆動部を収容する。導電性の基準部材は、前記筐体とは離間して配置する。導電性の基準部材は、前記動作部との位置関係を規定している。導電性の弾性部材は、第1の部位が前記基準部材に付勢し、第2の部位が前記筐体に付勢している。前記基準部材と前記筐体は、前記弾性部材を介して導通させた後、電流パルスを印加している。 A drive device according to an embodiment of the present invention comprises an action section, a drive section, a conductive housing, a conductive reference member, and a conductive elastic member. A driving element is arranged in the operating part. The drive section includes electronic components that drive the drive elements. A conductive housing accommodates the drive unit. A conductive reference member is spaced apart from the housing. A conductive reference member defines a positional relationship with the operating portion. A conductive elastic member has a first portion that biases the reference member and a second portion that biases the housing. A current pulse is applied to the reference member and the housing after they are electrically connected through the elastic member.

実施形態に従うインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an inkjet printer provided with an inkjet head according to an embodiment; FIG. 上記インクジェットヘッドの斜視図である。It is a perspective view of the said inkjet head. 上記インクジェットヘッドの内部構成図である。It is an internal block diagram of the said inkjet head. 上記インクジェットヘッドの側面図である。It is a side view of the said inkjet head. 上記インクジェットヘッドのアクチュエータと制御系の構成図である。3 is a configuration diagram of actuators and a control system of the inkjet head; FIG. 上記インクジェットヘッドの組み立て工程を説明する工程図である。It is process drawing explaining the assembly process of the said inkjet head. 上記インクジェットヘッドに電流パルスを印加するときの構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram when applying a current pulse to the inkjet head; 上記電流パルスを印加したときの抵抗値の測定結果である。It is the measurement result of the resistance value when the above current pulse is applied.

以下、実施形態に従う駆動装置及び液体吐出ヘッドについて、添付図面を参照しながら詳述する。なお、各図において、同一構成は同一の符号を付している。 Hereinafter, drive devices and liquid ejection heads according to embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same structure is attached with the same code|symbol.

実施形態に従う駆動装置について、液体吐出ヘッドを一例にして詳しく説明する。液体吐出ヘッドは、例えば記録媒体に画像を形成するインクジェットプリンタ10に搭載するインクジェットヘッドである。図1は、インクジェットプリンタ10の概略構成を示す。インクジェットプリンタ10は、インクジェットプリンタの筐体11の内部に、記録媒体の一例であるシートSを収納するカセット12、シートSの上流搬送路13、カセット12内から取り出したシートSを搬送する搬送ベルト14、搬送ベルト14上のシートSに向けてインクの液滴を吐出する複数のインクジェットヘッド100~103、シートSの下流搬送路15、排出トレイ16、及び制御基板17を配置する。ユーザーインターフェイスである操作部18は、インクジェットプリンタの筐体11の上部側に配置する。 A drive device according to an embodiment will be described in detail by taking a liquid ejection head as an example. The liquid ejection head is, for example, an inkjet head installed in an inkjet printer 10 that forms an image on a recording medium. FIG. 1 shows a schematic configuration of an inkjet printer 10. As shown in FIG. The inkjet printer 10 includes a housing 11 of the inkjet printer, which includes a cassette 12 for storing sheets S, which are an example of a recording medium, an upstream transport path 13 for the sheets S, and a transport belt for transporting the sheets S taken out from the cassette 12 . 14. A plurality of inkjet heads 100 to 103 for ejecting ink droplets toward the sheet S on the transport belt 14, a downstream transport path 15 for the sheet S, a discharge tray 16, and a control board 17 are arranged. An operation unit 18, which is a user interface, is arranged on the upper side of the housing 11 of the inkjet printer.

シートSに印刷する画像データは、例えば外部接続機器であるコンピュータ200で生成する。コンピュータ200で生成した画像データは、ケーブル201、コネクタ202,203を通してインクジェットプリンタ10の制御基板17に送る。 Image data to be printed on the sheet S is generated by the computer 200, which is an externally connected device, for example. Image data generated by computer 200 is sent to control board 17 of inkjet printer 10 through cable 201 and connectors 202 and 203 .

ピックアップローラ204は、カセット12からシートSを一枚ずつ上流搬送路13へ供給する。上流搬送路13は、送りローラ対131、132と、シート案内板133、134で構成する。シートSは、上流搬送路13を経由して、搬送ベルト14の上面に送る。図中の矢印104は、カセット12から搬送ベルト14へのシートSの搬送経路を示す。 The pickup roller 204 supplies the sheets S one by one from the cassette 12 to the upstream transport path 13 . The upstream conveying path 13 is composed of feed roller pairs 131 and 132 and sheet guide plates 133 and 134 . The sheet S is sent to the upper surface of the conveying belt 14 via the upstream conveying path 13 . An arrow 104 in the drawing indicates the conveying path of the sheet S from the cassette 12 to the conveying belt 14 .

搬送ベルト14は、表面に多数の貫通孔を形成した網状の無端ベルトである。駆動ローラ141、従動ローラ142,143の3本のローラは、搬送ベルト14を回転自在に支持する。モータ205は、駆動ローラ141を回転することによって搬送ベルト14を回転させる。図中105は、搬送ベルト14の回転方向を示す。搬送ベルト14の裏面側に、負圧容器206を配置する。負圧容器206は、減圧用のファン207と連結する。ファン207は、形成する気流によって負圧容器206内を負圧にし、搬送ベルト14の上面にシートSを吸着保持させる。図中106は、気流の流れを示す。 The conveying belt 14 is a net-like endless belt with a large number of through holes formed on its surface. Three rollers, a driving roller 141 and driven rollers 142 and 143, support the conveying belt 14 so as to be rotatable. The motor 205 rotates the transport belt 14 by rotating the driving roller 141 . Reference numeral 105 in the drawing indicates the direction of rotation of the conveyor belt 14 . A negative pressure container 206 is arranged on the back side of the conveying belt 14 . The negative pressure container 206 is connected to a decompression fan 207 . The fan 207 creates a negative pressure in the negative pressure container 206 by the generated air current, and causes the upper surface of the conveying belt 14 to adsorb and hold the sheet S. FIG. Reference numeral 106 in the figure indicates the air flow.

液体吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッド100~103は、搬送ベルト14上に吸着保持したシートSに対して、例えば1mmの僅かな隙間を介して対向するように配置する。インクジェットヘッド100~103は、シートSに向けてインクの液滴を夫々吐出する。インクジェットヘッド100~103は、下方をシートSが通過する際に画像を印刷する。各インクジェットヘッド100~103は、吐出するインクの色が異なることを除けば、同じ構造である。インクの色は、例えば、シアン,マゼンタ,イエロー,ブラックである。 The inkjet heads 100 to 103, which are examples of liquid ejection heads, are arranged so as to face the sheet S sucked and held on the conveying belt 14 with a slight gap of, for example, 1 mm. The inkjet heads 100 to 103 eject ink droplets toward the sheet S, respectively. The inkjet heads 100-103 print an image when the sheet S passes below. Each of the inkjet heads 100 to 103 has the same structure except that the colors of ink ejected are different. Ink colors are, for example, cyan, magenta, yellow, and black.

インクジェットヘッド100~103は、夫々、インク流路311~314を介してインクタンク315~318及びインク供給圧力調整装置321~324と連結する。各インクタンク315~318は、各インクジェットヘッド100~103の上方に配置する。待機時に、インクジェットヘッド100~103のノズル23(図2参照)からインクが漏れ出ないように、各インク供給圧力調整装置321~324は、各インクジェットヘッド100~103内を大気圧に対して負圧、例えば-1.2kPaに調整している。画像形成時、各インクタンク315~318のインクは、インク供給圧力調整装置321~324によって各インクジェットヘッド100~103に供給する。 The inkjet heads 100-103 are connected to ink tanks 315-318 and ink supply pressure adjusting devices 321-324 via ink flow paths 311-314, respectively. Each ink tank 315-318 is arranged above each inkjet head 100-103. Each of the ink supply pressure adjusting devices 321 to 324 keeps the inside of each of the inkjet heads 100 to 103 negative with respect to the atmospheric pressure so that the ink does not leak from the nozzles 23 (see FIG. 2) of the inkjet heads 100 to 103 during standby. The pressure is adjusted to -1.2 kPa, for example. During image formation, the ink in each of the ink tanks 315-318 is supplied to each of the inkjet heads 100-103 by the ink supply pressure adjusting devices 321-324.

画像形成後、搬送ベルト14から下流搬送路15へシートSを送る。下流搬送路15は、送りローラ対151,152,153,154と、シートSの搬送経路を規定するシート案内板155,156で構成する。シートSは、下流搬送路15を経由し、排出口157から排出トレイ16へ送る。図中矢印107は、シートSの搬送経路を示す。 After image formation, the sheet S is fed from the conveying belt 14 to the downstream conveying path 15 . The downstream conveying path 15 is composed of feed roller pairs 151 , 152 , 153 and 154 and sheet guide plates 155 and 156 that define the conveying path of the sheet S. As shown in FIG. The sheet S is sent to the discharge tray 16 from the discharge port 157 via the downstream conveying path 15 . An arrow 107 in the drawing indicates the conveying path of the sheet S. FIG.

続いて、インクジェットヘッド100~103の構成について説明する。以下は、図2~図5を参照しながら、インクジェットヘッド100について説明しているが、インクジェットヘッド101~103もインクジェットヘッド100と同じ構造である。 Next, configurations of the inkjet heads 100 to 103 will be described. Although the inkjet head 100 will be described below with reference to FIGS. 2 to 5, the inkjet heads 101 to 103 have the same structure as the inkjet head 100.

図2は、インクジェットヘッド100の斜視図である。図3は、インクジェットヘッド100の内部構成図である。図4は、インクジェットヘッド100をX方向に見た側面図である。図5は、インクを吐出するときに駆動させるアクチュエータと制御系の構成図である。図2~図4に示すように、インクジェットヘッド100は、動作部の一例であるヘッド部2を備える。ヘッド部2は、ノズルプレート21、アクチュエータ基板22を備える。ノズルプレート21は、例えばポリイミドなどの樹脂又はステンレスなどの金属で形成した矩形状のプレートである。インクを吐出するノズル23は、ノズルプレート21の長手方向(X方向)に沿って配列する。ノズル密度は、例えば150~1200dpiの範囲内に設定する。ノズル23は、1列に限らず、2列以上に配列してもよい。なお、図2と図3は、作図の便宜上、ノズル23の数を少なく図示している。 FIG. 2 is a perspective view of the inkjet head 100. FIG. FIG. 3 is an internal configuration diagram of the inkjet head 100. As shown in FIG. FIG. 4 is a side view of the inkjet head 100 viewed in the X direction. FIG. 5 is a configuration diagram of an actuator and a control system that are driven when ejecting ink. As shown in FIGS. 2 to 4, the inkjet head 100 includes a head section 2, which is an example of an operating section. The head section 2 includes a nozzle plate 21 and an actuator substrate 22 . The nozzle plate 21 is a rectangular plate made of resin such as polyimide or metal such as stainless steel. The nozzles 23 that eject ink are arranged along the longitudinal direction (X direction) of the nozzle plate 21 . The nozzle density is set within a range of 150 to 1200 dpi, for example. The nozzles 23 are not limited to be arranged in one row, and may be arranged in two or more rows. 2 and 3 show a small number of nozzles 23 for convenience of drawing.

アクチュエータ基板22は、例えば絶縁性のセラミックスで形成した矩形状の基板である。インクを吐出するときに動作させるアクチュエータ4は、アクチュエータ基板22に配置する(図5参照)。アクチュエータ4の詳しい構成については後述する。アクチュエータ4は、動作部に配置する駆動素子の一例である。 The actuator substrate 22 is a rectangular substrate made of insulating ceramics, for example. The actuator 4 that is operated when ejecting ink is arranged on the actuator substrate 22 (see FIG. 5). A detailed configuration of the actuator 4 will be described later. The actuator 4 is an example of a drive element arranged in the action section.

アクチュエータ基板22は、例えば矩形状に形成したインク供給マニホールド24の一面に配置する。アクチュエータ基板22とインク供給マニホールド24は、例えば接着剤などで固定する。インク供給マニホールド24は、インク流路311を介して図1のインク供給圧力調整装置321に接続する。インク供給マニホールド24にインクを循環供給する場合、インク流路311は、供給流路と排出流路の2本をインク供給マニホールド24に接続する。 The actuator substrate 22 is arranged on one surface of an ink supply manifold 24 formed in a rectangular shape, for example. The actuator substrate 22 and the ink supply manifold 24 are fixed with an adhesive, for example. The ink supply manifold 24 is connected to the ink supply pressure adjusting device 321 of FIG. 1 via the ink flow path 311 . When ink is circulated and supplied to the ink supply manifold 24 , the ink flow path 311 connects two of the supply flow path and the discharge flow path to the ink supply manifold 24 .

インク供給マニホールド24は、例えば絶縁性を有する材質で形成する。絶縁性を有する材質は、例えば樹脂である。インク供給マニホールド24は、内部に共通インク室(不図示)を形成している。ノズル23から吐出するインクは、共通インク室から供給する。 The ink supply manifold 24 is made of, for example, an insulating material. The insulating material is resin, for example. The ink supply manifold 24 forms a common ink chamber (not shown) inside. Ink ejected from the nozzles 23 is supplied from a common ink chamber.

特に図3に示すように、アクチュエータ基板22は、フレキシブルプリント配線板3を介して、プリント基板31と接続する。プリント基板31は、さらにFPC(Flexible Printed Circuits)ケーブル32と接続する。FPCケーブル32の他端側は、インクジェットプリンタ10の制御基板17と電気的に接続する。フレキシブルプリント配線板3は、ドライバチップである駆動用のIC(Integrated Circuit)33を搭載している(以下、駆動ICと称す)。フレキシブルプリント配線板3の好ましい一例は、COF(Chip on Film)である。プリント基板31は、例えば、ガラス繊維入りのエポキシ樹脂層と銅配線層を多重に積層した硬質のスルーホール基板である。インクジェットプリンタ10の制御基板17から送られてくるプリントデータは、FPCケーブル32を介してプリント基板31に入力する。駆動IC33は、プリント基板31を介して送られてくるプリントデータを一時的に格納し、インクを所定のタイミングで吐出する駆動信号を出力してアクチュエータ4に与える。 In particular, as shown in FIG. 3, the actuator board 22 is connected to the printed board 31 through the flexible printed wiring board 3. As shown in FIG. The printed board 31 is further connected to an FPC (Flexible Printed Circuits) cable 32 . The other end of the FPC cable 32 is electrically connected to the control board 17 of the inkjet printer 10 . The flexible printed wiring board 3 is mounted with a drive IC (Integrated Circuit) 33 which is a driver chip (hereinafter referred to as a drive IC). A preferred example of the flexible printed wiring board 3 is COF (Chip on Film). The printed circuit board 31 is, for example, a rigid through-hole board in which an epoxy resin layer containing glass fiber and a copper wiring layer are laminated in multiple layers. Print data sent from the control board 17 of the inkjet printer 10 is input to the printed board 31 via the FPC cable 32 . The drive IC 33 temporarily stores print data sent via the printed circuit board 31 , outputs a drive signal for ejecting ink at a predetermined timing, and supplies the drive signal to the actuator 4 .

ここで、図5を参照しながらアクチュエータ4の構成と制御系について説明する。図5に示すようにアクチュエータ基板22には、圧力室41と空気室42を第1の方向例えばX方向に沿って交互に複数配置する。圧力室41は、ノズル23と連通する。圧力室41は、インク供給マニホールド24の共通インク室(不図示)と連通する。一方、圧力室41に隣接して配置した空気室42は、ノズル23及び共通インク室(不図示)とは連通しない例えば閉鎖空間とする。 Here, the configuration and control system of the actuator 4 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, a plurality of pressure chambers 41 and air chambers 42 are alternately arranged in the actuator substrate 22 along the first direction, for example, the X direction. Pressure chamber 41 communicates with nozzle 23 . The pressure chamber 41 communicates with a common ink chamber (not shown) of the ink supply manifold 24 . On the other hand, the air chamber 42 arranged adjacent to the pressure chamber 41 is, for example, a closed space that does not communicate with the nozzles 23 and a common ink chamber (not shown).

圧力室41及び空気室42は、アクチュエータ基板22に例えば分極方向が相反する方向(一例として対向方向)に積層した2枚の圧電部材43,44を、第2の方向例えばY方向に沿って矩形の溝状に切り欠くことによって形成する。すなわち、圧力室41と空気室42の間は、圧電部材43,44を側壁にして仕切っている。 The pressure chamber 41 and the air chamber 42 are formed by forming two piezoelectric members 43 and 44, which are laminated on the actuator substrate 22 such that their polarization directions are opposite to each other (opposing directions as an example), arranged in a rectangular shape along a second direction, such as the Y direction. It is formed by notching in the shape of a groove. That is, the pressure chamber 41 and the air chamber 42 are partitioned using the piezoelectric members 43 and 44 as side walls.

電極45は、溝状に切り欠いた圧力室41の底面及び両側面に一体的に形成する。圧力室41の電極45は、配線電極である個別配線46と接続する。電極47は、空気室42の底面及び両側面に一体的に形成する。空気室42の電極47は、配線電極である共通配線48と接続する。電極45,47は、例えばニッケル薄膜で形成する。 The electrodes 45 are integrally formed on the bottom surface and both side surfaces of the pressure chamber 41 cut in the shape of a groove. Electrodes 45 of the pressure chambers 41 are connected to individual wires 46, which are wiring electrodes. The electrodes 47 are integrally formed on the bottom surface and both side surfaces of the air chamber 42 . An electrode 47 of the air chamber 42 is connected to a common wiring 48 which is a wiring electrode. The electrodes 45 and 47 are made of, for example, nickel thin films.

個別配線46は、フレキシブルプリント配線板3に搭載した駆動IC33のドライバD(すなわち、駆動回路)に接続する。駆動IC33は、インクを吐出するチャンネル(#1ch、#2ch・・・#Nch)のアクチュエータ4に、駆動信号として駆動電圧V1を与える。一方、共通配線48は、例えばグランド(GND)に接続する。この構成により、駆動電圧V1(例えば正の電圧)を与えたアクチュエータ4は、圧電部材43,44の分極軸と交差(望ましくは、直交)する方向に電界が印加され、圧力室41のX方向両側の側壁がシアモードでX方向に対称に変形する。すなわち、圧力室41の容積が拡張して、インク供給マニホールド24からインクが供給される。次いで、アクチュエータ4にグランド(例えば0V)の電圧を与えると、X方向両側の側壁がシアモードで変形前の状態に復帰する。すなわち、圧力室41の容積が収縮してインク圧が高まり、ノズル23からインクの液滴を吐出する。 The individual wiring 46 is connected to the driver D (that is, drive circuit) of the drive IC 33 mounted on the flexible printed wiring board 3 . The drive IC 33 applies a drive voltage V1 as a drive signal to the actuators 4 of the ink ejection channels (#1ch, #2ch, . . . #Nch). On the other hand, the common wiring 48 is connected to the ground (GND), for example. With this configuration, the actuator 4 to which the drive voltage V1 (for example, positive voltage) is applied is applied with an electric field in a direction intersecting (preferably, perpendicularly) the polarization axes of the piezoelectric members 43 and 44, and the pressure chamber 41 in the X direction. The sidewalls on both sides deform symmetrically in the X direction in shear mode. That is, the volume of the pressure chamber 41 expands and ink is supplied from the ink supply manifold 24 . Next, when a ground voltage (for example, 0 V) is applied to the actuator 4, the side walls on both sides in the X direction return to the state before deformation in the shear mode. That is, the volume of the pressure chamber 41 shrinks, the ink pressure increases, and ink droplets are ejected from the nozzle 23 .

フレキシブルプリント配線板3とプリント基板31は、駆動部の一例である。特に図3と図4に示すように、筐体5は、フレキシブルプリント配線板3とプリント基板31を内部に収容する。筐体5は、例えば金属などの導電性を有する材質で形成する。金属の一例は、アルミニウムである。筐体5は、第1の箱状部材51と第2の箱状部材52を互いに対向させて接合した、開閉可能な構成である。第1の箱状部材51と第2の箱状部材52は、例えば四隅に配置した固定部材53によって固定する。固定部材53は、例えばネジである。固定部材53は、金属などの導電性を有する材質で形成することによって、第1の箱状部材51と第2の箱状部材52の導通を確実にして接触面の接触抵抗を小さくする。 The flexible printed wiring board 3 and the printed circuit board 31 are an example of a driving section. In particular, as shown in FIGS. 3 and 4, the housing 5 accommodates the flexible printed wiring board 3 and the printed circuit board 31 therein. The housing 5 is made of a conductive material such as metal. An example of a metal is aluminum. The housing 5 has an openable and closable structure in which a first box-shaped member 51 and a second box-shaped member 52 are joined to face each other. The first box-shaped member 51 and the second box-shaped member 52 are fixed by fixing members 53 arranged at the four corners, for example. The fixing member 53 is, for example, a screw. The fixing member 53 is made of a conductive material such as metal to ensure conduction between the first box-shaped member 51 and the second box-shaped member 52 and reduce the contact resistance of the contact surface.

筐体5は、その内部に収容したプリント基板31の回路を通じてグランド(GND)に接続する。一例として、金属などの導電性の固定部材54によって、筐体5の内周面とプリント基板31の例えば共通配線48を導通させる(図5参照)。固定部材54は、例えばネジである。プリント基板31の共通配線48は、FPCケーブル32を通じてグランドに接続している。このように、駆動部の一例であるフレキシブルプリント配線板3とプリント基板31を、導電性の筐体5で囲い、さらに筐体5の内周面の一部を内部に収容している回路のグランドに接続したことによって、放射ノイズの放出を抑えることができる。すなわち、筐体5が放射ノイズの放出を抑えるシールドボックスとして機能する。 The housing 5 is connected to the ground (GND) through the circuit of the printed circuit board 31 housed inside. As an example, the inner peripheral surface of the housing 5 and the common wiring 48 of the printed circuit board 31, for example, are electrically connected by a conductive fixing member 54 such as metal (see FIG. 5). The fixing member 54 is, for example, a screw. A common wiring 48 of the printed circuit board 31 is connected to the ground through the FPC cable 32 . In this way, the flexible printed wiring board 3 and the printed circuit board 31, which are an example of the drive unit, are surrounded by the conductive housing 5, and a part of the inner peripheral surface of the housing 5 is housed inside. By connecting to the ground, it is possible to suppress emission of radiation noise. That is, the housing 5 functions as a shield box that suppresses emission of radiation noise.

筐体5は、第3の方向例えばZ方向の両端面に開口部55,56を夫々形成している。フレキシブルプリント配線板3は、開口部55を通じてアクチュエータ基板22と接続する。FPCケーブル32は、開口部56を通じて筐体5内から引き出している。 The housing 5 has openings 55 and 56 on both end faces in the third direction, for example, the Z direction. The flexible printed wiring board 3 is connected to the actuator substrate 22 through the opening 55 . The FPC cable 32 is pulled out from inside the housing 5 through the opening 56 .

筐体5は、絶縁部材25を介在してインク供給マニホールド24の一面に、例えば固定部材57で固定する。固定部材57は、例えばネジである。絶縁部材25は、例えば板状のゴムである。インク供給マニホールド24は、筐体5を接続する側とは反対の面に絶縁部材26を介在して金属板27を配置している。絶縁部材26は、例えば板状のゴムである。金属板27は、例えばアルミニウムの板である。固定部材57は、筐体5、絶縁部材25、インク供給マニホールド24、絶縁部材26、及び金属板27を一体的に固定している。 The housing 5 is fixed to one surface of the ink supply manifold 24 with the insulating member 25 interposed therebetween, for example, by a fixing member 57 . The fixing member 57 is, for example, a screw. The insulating member 25 is, for example, plate-shaped rubber. The ink supply manifold 24 has a metal plate 27 arranged on the side opposite to the side to which the housing 5 is connected, with an insulating member 26 interposed therebetween. The insulating member 26 is, for example, plate-shaped rubber. The metal plate 27 is, for example, an aluminum plate. The fixing member 57 integrally fixes the housing 5 , the insulating member 25 , the ink supply manifold 24 , the insulating member 26 and the metal plate 27 .

基準部材の一例である基準板6は、ノズルプレート21とは反対側のインク供給マニホールド24の一面に配置し、例えば接着剤などで固着している。基準板6は、ノズル23との3次元座標の位置関係が所定の位置関係となるように位置合わせしている。すなわち、インクジェットヘッド100を組み立てる際に、ノズル23と基準板6とが予め設定した所定の位置関係になるように、互いに位置合わせしている。ノズル23はノズルプレート21に複数形成するので、例えばその中で基準としたノズル23と位置合わせをするようにしてもよい。基準板6は、インクジェットヘッド100をインクジェットプリンタ10に取り付ける際の固定用部材を兼ねている。従って、基準板6をインクジェットプリンタ10に取り付ければ、所定の座標位置にノズル23を位置させることができる。これにより、ノズル23の位置ずれに因る印字品質の低下を抑えることができる。 A reference plate 6, which is an example of a reference member, is arranged on one surface of the ink supply manifold 24 on the side opposite to the nozzle plate 21 and fixed with an adhesive, for example. The reference plate 6 is positioned so that the three-dimensional coordinate positional relationship with the nozzles 23 is a predetermined positional relationship. That is, when the inkjet head 100 is assembled, the nozzles 23 and the reference plate 6 are aligned with each other so as to have a predetermined positional relationship. Since a plurality of nozzles 23 are formed on the nozzle plate 21, for example, alignment with the reference nozzle 23 may be performed. The reference plate 6 also serves as a fixing member for attaching the inkjet head 100 to the inkjet printer 10 . Therefore, by attaching the reference plate 6 to the inkjet printer 10, the nozzles 23 can be positioned at predetermined coordinate positions. As a result, it is possible to suppress deterioration in print quality due to misalignment of the nozzles 23 .

基準板6は、例えば金属などの導電性を有する材質で形成する。金属の一例は、ステンレスである。基準板6は、筐体5とは接しないように離間して配置する。すなわち、例えばインクジェットヘッド100の製造プロセスにおいて、筐体5を取り付ける際に基準板6を押してノズル23と基準板6の位置関係がずれるのを防ぐ。基準板6と筐体5は直接接しないように配置するが、インクジェットヘッド100に静電気が印加されてもインクジェットプリンタ10の本体に放電できるように、導電性の弾性部材を介して筐体5と基準板6とを導通させている。導電性の弾性部材の好ましい一例は、コイルバネ61である。コイルバネ61の材質は、例えばリン青銅(C5191)である。コイルバネ61は、例えば第2の箱状部材52に形成したガイド穴62内に配置する。ガイド穴62は、基準板6の一面と対向する第2の箱状部材52の外周壁に形成する。ガイド穴62は、第2の箱状部材52の外周壁を第2の方向例えばY方向に貫通している。コイルバネ61は、ガイド穴62内に圧縮した状態で配置する。すなわち、圧縮状態のコイルバネ61は、第1の部位である一端側が基準板6に付勢し、第2の部位である他端側が筐体5(第1の箱状部材51)に付勢している。 The reference plate 6 is made of a conductive material such as metal. An example of metal is stainless steel. The reference plate 6 is spaced apart from the housing 5 so as not to come into contact with it. That is, for example, in the manufacturing process of the inkjet head 100 , the positional relationship between the nozzles 23 and the reference plate 6 is prevented from being shifted by pushing the reference plate 6 when mounting the housing 5 . The reference plate 6 and the housing 5 are arranged so as not to be in direct contact with each other. It is electrically connected to the reference plate 6 . A preferred example of the conductive elastic member is the coil spring 61 . The material of the coil spring 61 is phosphor bronze (C5191), for example. The coil spring 61 is arranged, for example, in a guide hole 62 formed in the second box-shaped member 52 . A guide hole 62 is formed in the outer peripheral wall of the second box-shaped member 52 facing one surface of the reference plate 6 . The guide hole 62 penetrates the outer peripheral wall of the second box-shaped member 52 in the second direction, for example, the Y direction. The coil spring 61 is arranged in a compressed state inside the guide hole 62 . That is, the coil spring 61 in the compressed state is urged against the reference plate 6 at one end, which is the first part, and against the housing 5 (first box-shaped member 51) at the other end, which is the second part. ing.

ガイド穴62は、例えば円筒形である。ガイド穴62のサイズは、例えば直径が2mm、長さが5~6mmである。コイルバネ61は、直径がガイド穴62よりも小さく、長さがY方向のガイド穴62の長さよりも長いものを用いる。これにより、ガイド穴62の中でコイルバネ61が圧縮した状態になる。コイルバネ61は、その復元作用によって基準板6と筐体5に夫々付勢し、基準板6と筐体5を導通させているが、弾性力が大きいものを採用すると基準板6を押す力が強くなるので、出来るだけ弾性力が小さいものを採用している。そのため、コイルバネ61と筐体5、或いはコイルバネ61と基準板6の接触部位に油膜や酸化膜などが介在していると、その分、接触抵抗が変わる。すなわち、インクジェットヘッド100毎に接触抵抗のばらつきが生じ易い。そこで、本実施形態では、インクジェットヘッド100の製造プロセスにおいて、コイルバネ61を介して筐体5と基準板6とを導通させた後に、電流パルスを印加する。 The guide hole 62 is cylindrical, for example. The size of the guide hole 62 is, for example, 2 mm in diameter and 5 to 6 mm in length. The coil spring 61 has a diameter smaller than that of the guide hole 62 and a length longer than the length of the guide hole 62 in the Y direction. As a result, the coil spring 61 is compressed inside the guide hole 62 . The coil spring 61 biases the reference plate 6 and the housing 5 by its restoring action, and electrically connects the reference plate 6 and the housing 5. However, if a coil spring 61 with a large elastic force is used, the force pushing the reference plate 6 will be large. Since it becomes strong, the material with the smallest possible elastic force is adopted. Therefore, if there is an oil film, an oxide film, or the like at the contact portion between the coil spring 61 and the housing 5 or between the coil spring 61 and the reference plate 6, the contact resistance changes accordingly. That is, the contact resistance tends to vary among the inkjet heads 100 . Therefore, in the present embodiment, in the manufacturing process of the inkjet head 100 , the current pulse is applied after the housing 5 and the reference plate 6 are electrically connected via the coil spring 61 .

図6は、インクジェットヘッド100の組み立て工程を示す。図7は、筐体5と基準板6の間に電流パルスを印加するときの構成図である。図6(a)に示すように、予め製作したヘッド部2、インク供給マニホールド24、基準板6及びインク流路311を互いに固定する。このとき、ノズル23と基準板6の位置関係が予め決めた位置関係となるように位置合わせして固定する。続いて、図6(b)に示すように、筐体5の第2の箱状部材52をインク供給マニホールド24に固定部材57で固定する。フレキシブルプリント配線板3とプリント基板31は、予め第2の箱状部材52内に配置し、例えば筐体5をグランドに接続する固定部材54で第2の箱状部材52に固定しておく。続いて、図6(c)に示すように、コイルバネ61をガイド穴62内に入れ、第1の箱状部材51で蓋をする。コイルバネ61は、第1の箱状部材51に押されて圧縮状態になる。これにより、コイルバネ61を介して筐体5と基準板6を導通させる。続いて、固定部材53で第1の箱状部材51と第2の箱状部材52を固定する。 FIG. 6 shows the assembly process of the inkjet head 100 . FIG. 7 is a configuration diagram when a current pulse is applied between the housing 5 and the reference plate 6. As shown in FIG. As shown in FIG. 6A, the prefabricated head section 2, ink supply manifold 24, reference plate 6 and ink flow path 311 are fixed together. At this time, the nozzles 23 and the reference plate 6 are positioned and fixed so that the positional relationship becomes a predetermined positional relationship. Subsequently, as shown in FIG. 6B, the second box-shaped member 52 of the housing 5 is fixed to the ink supply manifold 24 with a fixing member 57 . The flexible printed wiring board 3 and the printed circuit board 31 are arranged in the second box-shaped member 52 in advance, and fixed to the second box-shaped member 52 by, for example, a fixing member 54 that connects the housing 5 to the ground. Subsequently, as shown in FIG. 6(c), the coil spring 61 is inserted into the guide hole 62, and the first box-shaped member 51 is covered. The coil spring 61 is pushed by the first box-shaped member 51 to be in a compressed state. As a result, the housing 5 and the reference plate 6 are electrically connected via the coil spring 61 . Subsequently, the first box-shaped member 51 and the second box-shaped member 52 are fixed by the fixing member 53 .

こうしてインクジェットヘッド100が組みあがると、図7に示すように、電流パルス源7と電圧計71をインクジェットヘッド100に接続する。図7は、作図の便宜上、インクジェットヘッド100の構成の一部を省略している。電流パルス源7は、例えばプラス極を筐体5の固定部材53に電気的に接続し、マイナス極を基準板6に電気的に接続する。電圧計71も同様に、例えばプラス極を筐体5の固定部材53に電気的に接続し、マイナス極を基準板6に電気的に接続する。 After the inkjet head 100 is assembled in this manner, the current pulse source 7 and the voltmeter 71 are connected to the inkjet head 100 as shown in FIG. FIG. 7 omits part of the configuration of the inkjet head 100 for convenience of drawing. The current pulse source 7 has, for example, a positive electrode electrically connected to the fixing member 53 of the housing 5 and a negative electrode electrically connected to the reference plate 6 . Similarly, the voltmeter 71 has its positive electrode electrically connected to the fixing member 53 of the housing 5 and its negative electrode electrically connected to the reference plate 6 , for example.

電流パルス源7は、筐体5と基準板6の間に電流パルスを印加する。電圧計71は、電流パルスを印加しているときの筐体5と基準板6の間の電圧を測定する。すなわち、筐体5と基準板6の間の抵抗値を求める。電流パルスの印加は、定電流のパルスを一定間隔で複数回印加する。印加する電流は、油膜や酸化膜が破壊する電流値を選択する。油膜や酸化膜が破壊する電流値として、例えば1Aに設定する。好ましい一例として、振幅1A、パルス幅1秒、2秒間隔5サイクルで電流パルスを印加する。これにより、コイルバネ61と筐体5の接触部位、コイルバネ61と基準板6の接触部位に油膜や酸化膜があったとしても、大きな電流を流すことによってそれらを破壊することができる。 A current pulse source 7 applies a current pulse between the housing 5 and the reference plate 6 . The voltmeter 71 measures the voltage between the housing 5 and the reference plate 6 while applying the current pulse. That is, the resistance value between the housing 5 and the reference plate 6 is obtained. In the application of current pulses, constant current pulses are applied multiple times at regular intervals. As for the current to be applied, a current value that destroys the oil film or oxide film is selected. A current value that destroys the oil film or oxide film is set to 1 A, for example. As a preferred example, a current pulse is applied with an amplitude of 1 A, a pulse width of 1 second, and 5 cycles at 2-second intervals. As a result, even if there is an oil film or an oxide film on the contact portion between the coil spring 61 and the housing 5 and the contact portion between the coil spring 61 and the reference plate 6, they can be destroyed by applying a large current.

図8(a)は、インクジェットヘッド100を6基製作し、振幅1A、パルス幅1秒、2秒間隔5サイクルで電流パルスを印加したときの夫々の抵抗値である。このように、所定の電流パルスを印加することによって、抵抗値のばらつきが小さくなる(σ=0.05)。これに対して、図8(b)は、インクジェットヘッド100を6基製作し、振幅10mA、パルス幅1秒、2秒間隔5サイクルで電流パルスを印加したときの夫々の抵抗値である。この場合、油膜や酸化膜が破壊できず抵抗値にばらつきがあることから(σ=0.30)、電流値を大きくして抵抗値のばらつきを小さくするのが望ましい。電流値は、1Aが好ましいが、1A以上であってもよい。電流パルスの印加により、コイルバネ61と筐体5の接触部位、コイルバネ61と基準板6の接触部位に、溶着痕が残る可能性もある。 FIG. 8(a) shows the resistance values when six ink jet heads 100 were manufactured and current pulses were applied with an amplitude of 1 A, a pulse width of 1 second, and an interval of 2 seconds for 5 cycles. Thus, by applying a predetermined current pulse, the variation in resistance value is reduced (σ=0.05). On the other hand, FIG. 8B shows the resistance values when six ink jet heads 100 were manufactured and current pulses were applied with an amplitude of 10 mA, a pulse width of 1 second, and 5 cycles of 2-second intervals. In this case, since the oil film and the oxide film cannot be destroyed and the resistance value varies (σ=0.30), it is desirable to reduce the resistance value variation by increasing the current value. The current value is preferably 1A, but may be 1A or more. The application of the current pulse may leave welding marks on the contact portion between the coil spring 61 and the housing 5 and the contact portion between the coil spring 61 and the reference plate 6 .

上述の実施形態によれば、コイルバネ61を介して筐体5と基準板6を導通させた後に、電流パルスを印加することによって、油膜,酸化膜などが接触抵抗に影響を及ぼすのを抑えることができる。その結果、静電気の放電経路や放射ノイズの状態がインクジェットヘッド100毎にばらつくのを抑えることができ、印字品質が安定化する。 According to the above-described embodiment, by applying a current pulse after the housing 5 and the reference plate 6 are electrically connected via the coil spring 61, it is possible to suppress the influence of the oil film, the oxide film, etc. on the contact resistance. can be done. As a result, it is possible to suppress variations in the discharge path of static electricity and the state of radiation noise for each inkjet head 100, thereby stabilizing print quality.

なお、導電性の弾性部材の好ましい一例としてコイルバネ61を挙げたが、変形例として、板バネなど他の弾性部材を用いてもよい。 Although the coil spring 61 is given as a preferable example of the conductive elastic member, other elastic members such as a leaf spring may be used as a modification.

インクジェットヘッド100は、圧力室41と空気室42を交互に配列したシアモード方式のアクチュエータ4に限らない。圧力室41を連続で配列したシアモード・シェアウォール方式のアクチュエータ4であってもよい。また、ドロップオンデマンド・ピエゾ方式のアクチュエータなどであってもよい。 The inkjet head 100 is not limited to the shear mode type actuator 4 in which the pressure chambers 41 and the air chambers 42 are alternately arranged. The actuator 4 may be a shear mode shear wall type actuator 4 in which the pressure chambers 41 are continuously arranged. Alternatively, a drop-on-demand piezo type actuator or the like may be used.

また、上述の実施形態では、インクジェットプリンタ10のインクジェットヘッド100を液体吐出ヘッドの一例として説明したが、液体吐出ヘッドは、3Dプリンタの造形材吐出ヘッド、分注装置の試料吐出ヘッドであってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the inkjet head 100 of the inkjet printer 10 was described as an example of a liquid ejection head, but the liquid ejection head may be a modeling material ejection head of a 3D printer or a sample ejection head of a dispensing device. good.

本発明の実施形態は、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。これらの新規な実施形態は、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。これらの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。 Embodiments of the invention are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be embodied in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

10 インクジェットプリンタ
100~103 インクジェットヘッド
22 アクチュエータ基板
23 ノズル
3 フレキシブルプリント配線板
31 プリント基板
33 IC
4 アクチュエータ
5 筐体
6 基準板
7 電流パルス源
71 電圧計
D ドライバ(駆動回路)
REFERENCE SIGNS LIST 10 inkjet printer 100 to 103 inkjet head 22 actuator substrate 23 nozzle 3 flexible printed wiring board 31 printed circuit board 33 IC
4 actuator 5 housing 6 reference plate 7 current pulse source 71 voltmeter D driver (driving circuit)

Claims (5)

駆動素子を配置した動作部と、前記駆動素子を駆動する電子部品を含む駆動部と、前記駆動部を収容する導電性の筐体と、前記筐体とは離間して配置した、前記動作部との位置関係を規定している導電性の基準部材と、第1の部位が前記筐体に付勢し第2の部位が前記基準部材に付勢した導電性の弾性部材と、を備え、
前記弾性部材によって前記筐体と前記基準部材とを導通させた後、前記筐体と前記基準部材との間に電流パルスを印加することを特徴とする駆動装置。
An operating section having a drive element disposed thereon, a drive section including an electronic component for driving the drive element, a conductive housing for housing the drive section, and the operating section spaced apart from the housing. and a conductive elastic member having a first portion biased against the housing and a second portion biased against the reference member;
A driving device, wherein a current pulse is applied between the housing and the reference member after the housing and the reference member are electrically connected by the elastic member.
前記電流パルスの印加は、定電流のパルスを一定間隔で複数回印加することを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。 2. The driving device according to claim 1, wherein the application of the current pulse is performed by applying a constant current pulse a plurality of times at regular intervals. 前記電流パルスの印加は、前記弾性部材と前記筐体、及び/又は、前記弾性部材と前記基準部材の接触部位の油膜及び酸化膜を破壊する電流値であることを特徴とする請求項1又は2に記載の駆動装置。 2. The application of the current pulse has a current value that destroys an oil film and an oxide film at a contact portion between the elastic member and the housing and/or between the elastic member and the reference member. 3. The driving device according to 2. 前記弾性部材は、前記基準部材と対向する前記筐体の表面に形成したガイド穴に、圧縮状態にして収容したことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の駆動装置。 4. The driving device according to claim 1, wherein the elastic member is accommodated in a compressed state in a guide hole formed in a surface of the housing facing the reference member. 液体を吐出するノズルとアクチュエータを配置した動作部と、前記アクチュエータを駆動するIC(Integrated Circuit)を含む駆動部と、前記駆動部を収容する導電性の筐体と、前記筐体とは離間して配置した、装置へ取り付ける際の固定用部材であると共に前記ノズルの位置座標を規定する導電性の基準部材と、第1の部位が前記筐体に付勢し第2の部位が前記基準部材に付勢した導電性の弾性部材と、を備え、
前記弾性部材によって前記筐体と前記基準部材とを導通させた後、前記筐体と前記基準部材との間に電流パルスを印加することを特徴とする液体吐出ヘッド。
An operation unit in which a nozzle for ejecting liquid and an actuator are arranged, a driving unit including an IC (Integrated Circuit) for driving the actuator, a conductive housing that houses the driving unit, and the housing are separated from each other. a conductive reference member that is a fixing member when attached to an apparatus and defines the positional coordinates of the nozzle, and a first portion that biases the housing and a second portion that is the reference member. a conductive elastic member biased to
A liquid ejection head according to claim 1, wherein a current pulse is applied between said housing and said reference member after electrically connecting said housing and said reference member with said elastic member.
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