JP2023170460A - liquid discharge head - Google Patents

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JP2023170460A JP2022082243A JP2022082243A JP2023170460A JP 2023170460 A JP2023170460 A JP 2023170460A JP 2022082243 A JP2022082243 A JP 2022082243A JP 2022082243 A JP2022082243 A JP 2022082243A JP 2023170460 A JP2023170460 A JP 2023170460A
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Abstract

To provide a liquid discharge head capable of securing stable discharge characteristics.SOLUTION: A liquid discharge head includes an actuator part, and a cover part. The actuator part has a plurality of pressure chambers and a plurality of air chambers which are composed of piezoelectric materials and are alternately aligned. The cover part has a plurality of wall members, and blocks the air chamber.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッドに関する。 Embodiments of the present invention relate to a 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、圧電体で形成される圧力室の剛性も高いため、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ードウォール式のインクジェットヘッドは。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空気室として、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、圧電部材に多数の溝を形成し、1本おきに出入り口を例えば樹脂壁で塞ぎ空気室とし、出入り口が塞がれない溝を圧力室として、独立駆動とする構造が開発されている。 In recent years, high productivity has been required for inkjet heads, and issues such as increased speed and increased droplet volume have become issues. For example, a share mode shared wall type inkjet head has a pressure chamber formed of a piezoelectric material and has high rigidity, so it has high power and is suitable for ejecting high viscosity ink and ejecting large droplets. Share mode Shared wall type inkjet head. A so-called 3-cycle drive is common in which two pressure chambers share the same drive column and one-third of the plurality of chambers are driven simultaneously as pressure chambers. Furthermore, an independent drive head has been developed in which air chambers are used on both sides of the pressure chamber to be driven, and one pressure chamber is driven by two independent drive columns. For example, a structure has been developed in which a large number of grooves are formed in a piezoelectric member, every other groove is closed with a resin wall to serve as an air chamber, and the grooves whose openings are not blocked are used as pressure chambers, which are driven independently.

このようなインクジェットヘッドにおいて、空気室を塞ぐ樹脂壁の形成が不十分であると、空気室にインクが侵入し、隣接している圧力室のAL(Acoustic Length)がずれ、面内のALのばらつきが大きくなる。ALは、圧力室における圧力波の音響的共振周期の1/2である。また、空気室がインクで満たされると、隣接する圧力室へ振動が伝わる、いわゆるクロストーク現象が発生する。 In such an inkjet head, if the resin wall that closes the air chamber is insufficiently formed, ink will enter the air chamber, causing the AL (Acoustic Length) of adjacent pressure chambers to shift, causing in-plane AL Variability increases. AL is 1/2 of the acoustic resonance period of the pressure wave in the pressure chamber. Furthermore, when the air chamber is filled with ink, a so-called crosstalk phenomenon occurs in which vibrations are transmitted to adjacent pressure chambers.

特開2015-189031号公報Japanese Patent Application Publication No. 2015-189031

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を提供することである。 An object of the present invention is to provide a 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、アクチュエータ部と、カバー部と、を備える。アクチュエータ部は、圧電部材で構成され、交互に並ぶ複数の圧力室及び複数の空気室を有する。カバー部は、複数の壁部材を有し前記空気室を塞ぐ。 A liquid ejection head according to one embodiment includes an actuator section and a cover section. The actuator section is made of a piezoelectric member and has a plurality of pressure chambers and a plurality of air chambers arranged alternately. The cover portion includes a plurality of wall members and closes the air chamber.

実施形態に係るインクジェットヘッドを示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing an inkjet head according to an embodiment. 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。FIG. 1 is an exploded perspective view showing a partial configuration of an inkjet head according to an embodiment. 図2のインクジェットヘッドの一部を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing a part of the inkjet head of FIG. 2; 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。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the configuration of the inkjet head. 図4のインクジェットヘッドを圧力室の位置で切断した断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view of the inkjet head of FIG. 4 taken at a pressure chamber position. 図4のインクジェットヘッドを空気室の位置で切断した断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view of the inkjet head of FIG. 4 taken at the position of the air chamber. 図2のインクジェットヘッドをVII-VIIに沿って切断した断面の一部を拡大した部分拡大断面図。FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of a cross section taken along VII-VII of the inkjet head of FIG. 2; 実施形態に係るインクジェットヘッドのALと印字状態の関係を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between AL and printing state of the inkjet head according to the embodiment. 同インクジェットヘッドの流路長さとALの関係を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the channel length and AL of the same inkjet head. 実施形態に係るインクジェットプリンタを示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing an inkjet printer according to an embodiment. 他の実施形態に係るインクジェットヘッドの一部を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of an inkjet head according to another embodiment.

以下に、第1実施形態に係る液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッド10の構成について、図1乃至図8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り、図4乃至図7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る。図8はインクジェットヘッドのALと印字状態の関係を示す説明図であり、図9はインクジェットヘッドの流路長さとALの関係を示す説明図である。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、ノズルや圧力室31及び空気室32を構成する溝の並び方向がX軸に、圧力室31や空気室32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 a first embodiment, will be described below with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. 1 is a perspective view showing an inkjet head according to a first embodiment, and FIG. 2 is an exploded perspective view of a part of the inkjet head. FIG. 3 is a perspective view showing an enlarged structure of a part of the inkjet head, and FIGS. 4 to 7 are sectional views showing an enlarged structure of a part of the inkjet head. FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the AL of the inkjet head and the printing state, and FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the flow path length and AL of the inkjet head. In the figure, X, Y, and Z indicate a first direction, a second direction, and three directions, respectively, which are orthogonal to each other. In addition, in this embodiment, the arrangement direction of the nozzle and the grooves constituting the pressure chamber 31 and the air chamber 32 is along the X axis, the extending direction of the pressure chamber 31 and the air chamber 32 is along the Y axis, and the liquid discharge direction is along the Z axis. Although directions will be described based on postures along the respective axes, the directions are not limited thereto.

図1乃至図7に示す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ード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と空気室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。空気室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。 The inkjet head 10 shown in FIGS. 1 to 7 is a so-called side shooter type share mode shared 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 air chambers 32 are alternately arranged. The air chamber 32 is an air chamber to which ink is not supplied, and does not include the nozzle 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 includes 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 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 a 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部22と、を備える。 As shown in FIG. 2, the actuator base 11 includes a substrate 21 and a pair of actuator parts 22.

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21の実装面に一対のアクチュエータ部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 made of ceramic such as alumina and has a rectangular plate shape. The substrate 21 has a flat mounting surface. A pair of actuator sections 22 are bonded to the mounting surface of the substrate 21. A plurality of supply holes 25 and discharge holes 26 are formed in the substrate 21 .

図2及び図3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、アクチュエータ部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。例えばパターン配線211は、供給孔25や排出孔26を避けた位置に形成される。 As shown in FIGS. 2 and 3, pattern wiring 211 is formed on the substrate 21 of the actuator base 11. As shown in FIGS. The pattern wiring 211 is formed of, for example, a nickel thin film. The pattern wiring 211 has a common pattern or individual patterns, and is configured in a predetermined pattern shape to be connected to the electrode layer 34 formed on the actuator section 22. For example, the pattern wiring 211 is formed at a position avoiding the supply hole 25 and the discharge hole 26.

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部22の間において、アクチュエータ部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 provided in the center of the substrate 21 and between the pair of actuator sections 22 in parallel in the longitudinal direction of the actuator sections 22 . The supply hole 25 communicates with the ink supply section of the manifold 18. The supply hole 25 is connected to an ink tank via an ink supply section. The supply hole 25 supplies ink from 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部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。このような構成とする場合には、インクジェットヘッド10は、循環式となり、各圧力室31に対して供給孔25がある一方側から、排出孔26がある他方側に向けて、インクが流れる。あるいは、インク排出部が、例えば、メンテナンス時のみ開かれ、印字中にはインク供給部と連通する構成であってもよい。このような構成とする場合には、インクジェットヘッド10は非循環式となり、各圧力室31に対して両側からインクが流れ込む。 The discharge holes 26 are arranged in two rows with the supply hole 25 and the pair of actuator parts 22 in between. The discharge hole 26 communicates with an ink discharge section of the manifold 18. The discharge hole 26 is connected to the ink tank via an ink discharge section. The discharge hole 26 discharges ink from the ink chamber 27 to an ink tank. In such a configuration, the inkjet head 10 is of a circulation type, and ink flows from one side of each pressure chamber 31 where the supply hole 25 is located to the other side where the discharge hole 26 is located. Alternatively, the ink discharge section may be opened only during maintenance, and communicated with the ink supply section during printing, for example. In such a configuration, the inkjet head 10 is of a non-circulating type, and ink flows into each pressure chamber 31 from both sides.

一対のアクチュエータ部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部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。各アクチュエータ部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201、202によってそれぞれ形成される。例えば、前記二つの圧電体201、202は、分極方向がその厚さ方向に互いに反対向きとなるように分極される。すなわち、アクチュエータ部22は、一対の圧電体201、202が積層され、積層方向において互いに反対向きに分極される。アクチュエータ部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、アクチュエータ部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。アクチュエータ部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。アクチュエータ部22の頂部は、ノズルプレート12に接着される。 The pair of actuator sections 22 are bonded to the mounting surface of the substrate 21. The pair of actuator sections 22 are provided on the substrate 21 in two rows with the supply hole 25 in between. Each actuator section 22 is formed by two plate-shaped piezoelectric bodies 201 and 202 made of, for example, lead zirconate titanate (PZT). For example, the two piezoelectric bodies 201 and 202 are polarized such that their polarization directions are opposite to each other in the thickness direction. That is, in the actuator section 22, a pair of piezoelectric bodies 201 and 202 are stacked and polarized in opposite directions in the stacking direction. The actuator section 22 is bonded to the mounting surface of the substrate 21 using, for example, a thermosetting epoxy adhesive. As shown in FIG. 2, the actuator sections 22 are arranged in parallel in the ink chamber 27, corresponding to the nozzles 28 arranged in two rows. The actuator section 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. The top of the actuator section 22 is glued to the nozzle plate 12.

アクチュエータ部22は、複数の圧電体201、202が積層された積層圧電部材で構成され、駆動素子となる複数の側壁33を備える。複数の圧電体201、202は厚さ方向が第3方向に沿って積層され、互いに接着されて構成される。なお、積層圧電部材は製造過程において分極されている。 The actuator section 22 is composed of a laminated piezoelectric member in which a plurality of piezoelectric bodies 201 and 202 are laminated, and includes a plurality of side walls 33 that serve as driving elements. The plurality of piezoelectric bodies 201 and 202 are laminated with the thickness direction along the third direction and are bonded to each other. Note that the laminated piezoelectric member is polarized during the manufacturing process.

アクチュエータ部22は、深さ方向となる第3方向の一方側の側面、すなわちノズルプレート12に対向する一方の側面において、圧力室31及び空気室32を構成する複数の溝が、並列方向である第1方向に並んで形成される。アクチュエータ部22は、積層圧電部材が、複数の溝によって一方側が複数に分割され、複数の溝の底部側が一体に接続される櫛歯形状に構成される。アクチュエータ部22は、例えばダイシング加工などで一方の側面に溝が形成されることにより複数に分割され、他端側が連結し、図中Xで示す第1方向に沿って側壁33が溝を挟んで複数並列配置される。 In the actuator section 22, the plurality of grooves constituting the pressure chamber 31 and the air chamber 32 are arranged in parallel on one side surface in the third direction, which is the depth direction, that is, on one side surface facing the nozzle plate 12. They are formed in line in the first direction. The actuator section 22 has a comb-teeth shape in which a laminated piezoelectric member is divided into a plurality of parts on one side by a plurality of grooves, and the bottom sides of the plurality of grooves are connected together. The actuator section 22 is divided into a plurality of parts by forming a groove on one side by, for example, dicing, and the other end is connected, and side walls 33 sandwich the groove along the first direction indicated by X in the figure. Multiple units are arranged in parallel.

アクチュエータ部22は、複数の側壁33を有するとともに、側壁33の間に、圧力室31及び空気室32を構成する溝を有する。言い換えると、側壁33は、圧力室31及び空気室32を形成する溝の間に駆動素子として形成される。側壁33は、圧力室31と空気室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 actuator section 22 has a plurality of side walls 33 and, between the side walls 33, grooves forming a pressure chamber 31 and an air chamber 32. In other words, the side wall 33 is formed as a drive element between the grooves forming the pressure chamber 31 and the air chamber 32. The side wall 33 is formed between the pressure chamber 31 and the air chamber 32, and changes the volume of the pressure chamber 31 by deforming in response to a drive signal.

アクチュエータ部22は、短手方向の幅が頂部側から基板側に向かって漸次大きくなる。アクチュエータ部22の長手方向に直交する方向(短手方向)に沿う断面形状は台形状に形成される。アクチュエータ部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。 The width of the actuator section 22 in the lateral direction gradually increases from the top side toward the substrate side. The actuator section 22 has a trapezoidal cross-sectional shape along a direction (short side direction) perpendicular to the longitudinal direction. The side surface portion 221 of the actuator section 22 has an inclined surface inclined with respect to the second direction and the third direction.

図4は、図2に示したインクジェットヘッド10のアクチュエータ部22の一方を部分的に拡大した断面図である。図5は、図4に示したインクジェットヘッド10の圧力室31を構成する溝を切断した断面図である。図6は、図4に示したインクジェットヘッド10の空気室32を構成する溝を切断した断面図である。 FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of one of the actuator sections 22 of the inkjet head 10 shown in FIG. 2. As shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of a groove forming the pressure chamber 31 of the inkjet head 10 shown in FIG. 4. As shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a groove forming the air chamber 32 of the inkjet head 10 shown in FIG. 4. As shown in FIG.

図2、図5、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と空気室32とは、交互に複数配置される。圧力室31および空気室32は、アクチュエータ部22の長手方向と交差する方向にそれぞれ延び、アクチュエータ部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。本実施形態において例えば圧力室31及び空気室32を構成する複数の溝は、X方向の幅寸法が、Z方向に沿う深さ方向において一定に構成され、溝の延出方向であるY方向に直交する断面が矩形状に構成される。 As shown in FIGS. 2, 5, and 6, the bottom surface of the groove and the main surface of the substrate 21 are connected by an inclined side surface 221. As shown in FIG. A plurality of pressure chambers 31 and air chambers 32 are arranged alternately. The pressure chambers 31 and the air chambers 32 each extend in a direction intersecting the longitudinal direction of the actuator section 22, and are arranged in parallel in a first direction (X-axis in the figure) that is the longitudinal direction of the actuator section 22. In this embodiment, for example, the plurality of grooves constituting the pressure chamber 31 and the air chamber 32 have a constant width in the X direction in the depth direction along the Z direction, and a constant width in the Y direction, which is the direction in which the grooves extend. The orthogonal cross sections are configured in a rectangular shape.

圧力室31の底部、空気室32の底部及び側壁33は、積層圧電部材で構成される。すなわち、圧力室31及び空気室32は圧電部材によって、その底部を含む内壁面が構成されるとともに、一方側の開口に非圧電部材であるノズルプレート12が配置され、空気室32の延出方向の両端の開口が非圧電部材であるカバー部23によって塞がれる。 The bottom of the pressure chamber 31, the bottom of the air chamber 32, and the side wall 33 are made of laminated piezoelectric members. That is, the inner wall surfaces of the pressure chamber 31 and the air chamber 32 including the bottom are configured by piezoelectric members, and the nozzle plate 12 which is a non-piezoelectric member is arranged in the opening on one side, and the extending direction of the air chamber 32 is Openings at both ends are closed by cover portions 23 which are non-piezoelectric members.

アクチュエータ部22の圧力室31及び空気室32の内壁面、並びに側面部221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等の導電膜によって形成される。電極層34は溝の内面部から側面部221を通って基板21上に至り、パターン配線211に接続される。例えば電極層34は、側壁33の底面部を含む溝の内面に形成されている。一例として、圧力室31に形成される電極層34は個別電極を構成し、空気室32に形成される電極層34は、共通電極を構成する。個別電極を構成する電極層34は、圧力室31の底部を含む内面に形成され、圧力室31の延出方向における一方側から一方の側面部221に導出され、パターン配線211に接続される。共通電極を構成する電極層34は、空気室32の底部を含む内面に形成され、他方側から他方の側面部221に導出され、パターン配線211に接続される。 Electrode layers 34 are provided on the inner wall surfaces of the pressure chamber 31 and the air chamber 32 of the actuator section 22, and on the side surface portion 221, respectively. The electrode layer 34 is formed of a conductive film such as a nickel thin film, for example. The electrode layer 34 passes from the inner surface of the groove, passes through the side surface 221 , reaches onto the substrate 21 , and is connected to the pattern wiring 211 . For example, the electrode layer 34 is formed on the inner surface of the groove including the bottom portion of the side wall 33. As an example, the electrode layer 34 formed in the pressure chamber 31 constitutes an individual electrode, and the electrode layer 34 formed in the air chamber 32 constitutes a common electrode. The electrode layer 34 constituting the individual electrode is formed on the inner surface including the bottom of the pressure chamber 31 , is led out from one side in the extending direction of the pressure chamber 31 to one side surface 221 , and is connected to the pattern wiring 211 . The electrode layer 34 constituting the common electrode is formed on the inner surface including the bottom of the air chamber 32 , is led out from the other side to the other side surface 221 , and is connected to the pattern wiring 211 .

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の一方の端部である連通部からインクが流入し、他方の端部である連通部からインクが流出する。また、圧力室31の両方の端部からインクが流入してもよい。 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 into the first common chamber 271 of the ink chamber 27 , and the other end opens into the second common chamber 272 of the ink chamber 27 . Therefore, ink flows into the pressure chamber 31 from the communication section that is one end of the pressure chamber 31, and flows out from the communication section that is the other end. Further, ink may flow in from both ends of the pressure chamber 31.

図3、図6に示すように、空気室32は第3方向(Z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によって塞がれる。また複数の空気室32は、例えば、第2方向の両端がカバー部23により塞がれる。すなわち、インク室27の第1共通室271と空気室32の間、及び空気室32と第2共通室272との間の連通部にそれぞれカバー部23が配され、空気室32の両端はインク室27と隔てられている。このため、空気室32はインクが流入しない空気室を構成する。 As shown in FIGS. 3 and 6, the air chamber 32 is closed on one side in the third direction (Z direction) by the nozzle plate 12 joined to the top. Further, the plurality of air chambers 32 are closed at both ends in the second direction by the cover portion 23, for example. That is, the cover portions 23 are disposed at the communication portions between the first common chamber 271 and the air chamber 32 of the ink chamber 27 and between the air chamber 32 and the second common chamber 272, and both ends of the air chamber 32 are covered with ink. It is separated from room 27. Therefore, the air chamber 32 constitutes an air chamber into which ink does not flow.

例えばカバー部23は、各空気室32の延出方向であるY方向の両端に、それぞれ設けられている。カバー部23は、側壁33の端部同士を接続するとともに、共通室271、272と空気室32との間を隔てる。 For example, the cover portions 23 are provided at both ends of each air chamber 32 in the Y direction, which is the extending direction. The cover portion 23 connects the ends of the side walls 33 and separates the common chambers 271 and 272 from the air chamber 32.

カバー部23は、延出方向に並ぶ複数の壁部材231、232、233を有する。本実施形態においてカバー部23は、3つの壁部材231、232、233によって、3重壁構造に形成され、複数の壁部材231、232、233の間には間隙2311が形成される。複数の壁部材231、232、233は、空気室32の両側部を構成する一対の側壁33の端部同士を接続する。複数の壁部材231、232、233は感光性樹脂材料で構成され、例えば延出方向の寸法である厚みは一定に形成される。例えば複数の壁部材231、232、233は空気室32の両端部に感光性樹脂を塗布した後、所定の露光パターンで、頂部側から露光することにより、壁部材231、232、233に対応する領域を硬化させることで形成される。例えば複数の壁部材231、232、233は空気室32の内部に配置される。 The cover part 23 has a plurality of wall members 231, 232, and 233 lined up in the extending direction. In this embodiment, the cover part 23 is formed into a triple wall structure by three wall members 231, 232, and 233, and a gap 2311 is formed between the plurality of wall members 231, 232, and 233. The plurality of wall members 231, 232, and 233 connect the ends of a pair of side walls 33 forming both sides of the air chamber 32. The plurality of wall members 231, 232, and 233 are made of a photosensitive resin material, and are formed to have a constant thickness, which is a dimension in the extending direction, for example. For example, the plurality of wall members 231, 232, 233 are formed by applying a photosensitive resin to both ends of the air chamber 32 and then exposing it to light from the top side in a predetermined exposure pattern. Formed by curing the area. For example, a plurality of wall members 231 , 232 , 233 are arranged inside the air chamber 32 .

各空気室32において、一端側と他端側のカバー部23の構造は、ノズル28を基準として、対称性を有する。すなわち、延出方向において対称性を有し、具体的には一端側と他端側における壁部材231、232、233の寸法及び個数が等しい。また、アクチュエータ部22において複数の空気室32にそれぞれ構成される複数のカバー部23は均一性を有する。例えば、並列方向に並ぶ2列の空気室32に形成される複数のカバー部23の構成は、形状、位置、及びサイズが等しく構成される。 In each air chamber 32, the structure of the cover portion 23 on one end side and the other end side has symmetry with respect to the nozzle 28. That is, the wall members 231, 232, and 233 have symmetry in the extending direction, and specifically, the dimensions and number of the wall members 231, 232, and 233 at one end and the other end are equal. Moreover, the plurality of cover parts 23 respectively configured in the plurality of air chambers 32 in the actuator part 22 have uniformity. For example, the plurality of cover parts 23 formed in two rows of air chambers 32 lined up in the parallel direction are configured to have the same shape, position, and size.

カバー部23は、ALの変化範囲が0.4μs以内となる位置に、形成される。すなわち、空気室32において、側壁33の可動域の延出方向の長さである、内側の一対の壁部材233間の距離が、側壁33の全長を可動域とした基準状態に対して、ALの変化範囲が0.4μs以内となる距離に、設定される。ここで、AL(Acoustic Length)は、圧力室の容積を膨張又は収縮させる継続時間であり、圧力室31における圧力波の音響的共振周期の1/2である。ALは、駆動電極に、電圧値を一定とし、パルス幅を変化させた場合に、液体の飛翔速度が最大になるパルス幅である。例えば矩形波の駆動パルスを印加した際に射出されるインク滴の速度を測定し、速度が最大となるパルス幅をALとして定義することができる。 The cover portion 23 is formed at a position where the AL change range is within 0.4 μs. That is, in the air chamber 32, the distance between the pair of inner wall members 233, which is the length in the extending direction of the movable range of the side wall 33, is AL The range of change is set to within 0.4 μs. Here, AL (Acoustic Length) is the duration of expanding or contracting the volume of the pressure chamber, and is 1/2 of the acoustic resonance period of the pressure wave in the pressure chamber 31. AL is the pulse width at which the flying speed of the liquid is maximized when the voltage value is constant and the pulse width is changed to the drive electrode. For example, the velocity of an ink droplet ejected when a rectangular wave driving pulse is applied can be measured, and the pulse width at which the velocity becomes maximum can be defined as AL.

ALは側壁33が変形する可動域に応じて変化し、例えば可動域が小さくなるとALが小さくなる。例えばカバー部23によって塞がれない可動域の空気室32の延出方向の長さLB(流路長)が、圧力室31の流路長LAと同じ長さとなる基準状態、すなわち側壁33の可動域を圧力室31の流路長だけ確保した状態に対して、カバー部23があることによって側壁33の可動域が小さくなり、側壁33の変形が抑制される領域が、延出方向の内方にあるほど、ALは小さくなる。 AL changes depending on the movable range in which the side wall 33 deforms; for example, as the movable range becomes smaller, AL becomes smaller. For example, the standard state in which the length LB (flow path length) of the air chamber 32 in the extending direction of the movable range that is not blocked by the cover part 23 is the same as the flow path length LA of the pressure chamber 31, that is, the side wall 33 is In contrast to the state in which the range of motion is secured by the length of the flow path of the pressure chamber 31, the range of motion of the side wall 33 is reduced due to the presence of the cover portion 23, and the region in which deformation of the side wall 33 is suppressed is The closer it is to the side, the smaller the AL becomes.

例えば、ALは、流路長の変化に伴って変化し、ALの値により、不吐出になる場合がある。図8は、ALを基準として、パルス幅を変えた時の印字状態を示す。図8に示すように、AL-0.3μsとなると吐出不良となる。一方、AL+0.3μs以上となる場合にも吐出不良となる。例えばAL±0.2μs(レンジで0.4μs)の範囲であれば、良好な吐出性能が得られることがわかる。 For example, AL changes as the flow path length changes, and depending on the value of AL, there may be cases where ejection fails. FIG. 8 shows the printing state when the pulse width is changed with AL as a reference. As shown in FIG. 8, when the AL is -0.3 μs, ejection failure occurs. On the other hand, ejection failure also occurs when the time is longer than AL+0.3 μs. For example, it can be seen that good ejection performance can be obtained in the range of AL±0.2 μs (0.4 μs in the range).

図9は、空気室32の流路長LBを変化させた際のALの計算結果を示す。図9に示すように、側壁33の可動域の延出方向(第2方向)の長さである空気室32の流路長LBが1mm~1.5mmの範囲では、ALの変化量(範囲)は0.37μsとなる。すなわち、圧力室31の流路長LAを定義する側壁33の延出方向の長さが1.5mmである場合、カバー部23によって空気室32の端部を塞ぐ際、塞がれていない空気室32の領域(可動域)の長さ、すなわち空気室32の流路長LBが1~1.5mmの範囲であれば、どの壁部材231、232、233から液体が漏れても、全て漏れなければ、ALの変化範囲は0.4μs以内とすることができる。このため、流路長1~1.5mmの範囲に、カバー部23の壁部材231、232、233を設けることにより、吐出性能を確保することができる。そこで、本実施形態においては、ALの変化範囲が0.4μs以内となる条件でカバー部23を構成する。例えば本実施形態では、空気室32の延出方向における両端部から全長の1/6倍以下の範囲内に、カバー部23の壁部材231、232、233が配置され、全長の2/3以上の範囲が可動域として機能する。 FIG. 9 shows the calculation results of AL when the flow path length LB of the air chamber 32 is changed. As shown in FIG. 9, when the flow path length LB of the air chamber 32, which is the length in the extending direction (second direction) of the movable range of the side wall 33, is in the range of 1 mm to 1.5 mm, the amount of change in AL (range ) is 0.37 μs. That is, when the length of the side wall 33 in the extending direction that defines the flow path length LA of the pressure chamber 31 is 1.5 mm, when the end of the air chamber 32 is closed with the cover part 23, the unblocked air If the length of the area (range of movement) of the chamber 32, that is, the flow path length LB of the air chamber 32, is in the range of 1 to 1.5 mm, no matter which wall member 231, 232, 233 the liquid leaks from, it will all leak. If not, the change range of AL can be within 0.4 μs. Therefore, by providing the wall members 231, 232, and 233 of the cover portion 23 in the range of flow path length from 1 to 1.5 mm, the discharge performance can be ensured. Therefore, in this embodiment, the cover section 23 is configured under the condition that the AL change range is within 0.4 μs. For example, in the present embodiment, the wall members 231, 232, 233 of the cover part 23 are arranged within a range of 1/6 times or less of the total length from both ends of the air chamber 32 in the extending direction, and 2/3 or more of the total length. The range functions as the range of motion.

ノズルプレート12は、非圧電部材であり、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 a non-piezoelectric member, and is formed of a rectangular film made of polyimide, for example. 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, passing through 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(X方向)に沿って複数並び、一対のアクチュエータ部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部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。複数のノズル28は、各圧力室31の、両端部の間に対応する位置であって、例えば長手方向中央部に、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 are arranged to face the pressure chambers 31, respectively. A plurality of nozzles 28 are lined up along the first direction (X direction) and arranged in two rows corresponding to the pair of actuator sections 22 . Each nozzle 28 has a cylindrical 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 decreases toward the center or tip. The nozzles 28 are disposed opposite to each other in the middle of the pressure chambers 31 formed in the pair of actuator sections 22 in the extending direction, and communicate with the pressure chambers 31, respectively. The plurality of nozzles 28 are arranged at corresponding positions between both ends of each pressure chamber 31, for example, one at a time at the center 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 frame shape. The frame 13 is interposed between the mounting surface of the actuator base 11 and the nozzle plate 12. The frame 13 is bonded 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 actuator base 11 on the side opposite to the nozzle plate 12. An ink supply section that is a flow path that communicates with the supply hole 25 and an ink discharge section that is a flow path that communicates with the discharge hole 26 are formed inside the manifold 18 .

図1に示す回路基板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駆動IC52と、を有する。駆動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。 The circuit board 17 shown in FIG. 1 is a film carrier package (FCP). The circuit board 17 includes a flexible resin film 51 on which a plurality of wirings are formed, and a drive IC 52 connected to the plurality of wirings of the film 51. The drive 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部22によって第2方向(Y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。 Inside the inkjet head 10 configured as described above, an ink chamber 27 surrounded by the actuator base 11, the nozzle plate 12, and the frame 13 is formed. 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 (Y direction) by the two actuator sections 22, and includes two second common chambers 272 as common chambers in which the discharge hole 26 opens, and a second common chamber 272 in which the supply hole 25 opens. It has a first common room 271 as an open common room. The first common chamber 271 and the second common chamber 272 communicate with the plurality of 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25、圧力室31、及び排出孔26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、空気室32の電極層34との間に電位差を生じさせることで、側壁33を選択的にシェアモード変形させる。側壁33は積層された圧電体の断面形状がくの字に屈曲するようにせん断変形する。圧力室31と空気室32の間に形成された側壁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 25, the pressure chamber 31, and the discharge hole 26. 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 the control unit of an inkjet printer, thereby causing the electrode layer 34 of the pressure chamber 31 and the air chamber By creating a potential difference between the side wall 33 and the electrode layer 34 of 32, the side wall 33 is selectively deformed in a shear mode. The side wall 33 is shear-deformed so that the cross-sectional shape of the laminated piezoelectric material is bent into a dogleg shape. By deforming the side wall 33 formed between the pressure chamber 31 and the air chamber 32 in accordance with the drive signal, the volume of the pressure chamber 31 is changed.

側壁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。 When the side wall 33 deforms in a shear mode, the volume of the pressure chamber 31 in which the electrode layer 34 is provided increases, and the pressure decreases. As a result, 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、駆動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と、側壁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。 When the drive IC 52 applies a drive voltage of a reverse potential to the electrode layer 34 of the pressure chamber 31 in a state where the volume of the pressure chamber 31 has increased, the side wall 33 deforms in a shear mode and the pressure chamber 31 provided with the electrode layer 34 is deformed. volume decreases and pressure increases. As a result, the ink in the pressure chamber 31 is pressurized and is ejected from the nozzle 28.

インクジェットヘッド10の製造方法について説明する。まず、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。 A method for manufacturing the inkjet head 10 will be explained. First, a piezoelectric member forming a plurality of grooves is attached to a plate-shaped substrate 21 using an adhesive or the like, and then machining is performed using a dicing saw, a slicer, etc. to form the actuator base 11 having a predetermined external shape. Note that, for example, a plurality of actuator bases 11 having a predetermined shape may be manufactured by forming a block-shaped base member with a thickness equivalent to a plurality of base members in advance and then dividing the base member.

続いて、圧力室31や空気室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、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。 Subsequently, the electrode layer 34 and pattern wiring 211 are formed on the inner surface of the groove constituting the pressure chamber 31 and the air chamber 32 and on the surface of the substrate 21. As described above, the electrode layer 34 and the pattern wiring 211 are formed at predetermined locations on the surface of the actuator base 11, respectively.

続いて、空気室32の端部に、カバー部23を形成することによって空気室32の両端を塞ぐ。例えば空気室32を構成する溝に感光性樹脂を充填し、複数の壁部材231、232、233のパターンに対応するマスクを重ねて頂部側から露光を行い、対象部位を硬化させてカバー部23を形成する。 Subsequently, the cover portions 23 are formed at the ends of the air chamber 32 to close both ends of the air chamber 32. For example, a groove constituting the air chamber 32 is filled with a photosensitive resin, a mask corresponding to the pattern of the plurality of wall members 231, 232, and 233 is overlapped, and exposure is performed from the top side to harden the target area and cover part 23. form.

そして、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。 Then, 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 using a thermoplastic resin adhesive sheet.

そして、組立てられたフレーム13、アクチュエータ部22の側壁33の頂部のノズルプレート12側の面が同一面となるよう研磨する。そして、側壁33の頂部、フレーム13の研磨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IC52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 and the side wall 33 of the actuator section 22 are polished so that the top surfaces of the side walls 33 on the nozzle plate 12 side are flush with each other. Then, the nozzle plate 12 is attached to the top of the side wall 33 and the polished surface of the frame 13 by bonding. At this time, the nozzle 28 is positioned so as to face the pressure chamber 31. Furthermore, as shown in FIG. 1, the inkjet head 10 is completed by connecting the drive IC 52 and the circuit board 17 to the pattern wiring 211 formed on the main surface of the substrate 21 via a 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10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 an inkjet head 10 will be described below with reference to FIG. 10. The inkjet printer 100 includes a housing 111 , a medium supply section 112 , an image forming section 113 , a medium discharge section 114 , a transport 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 ejects ink or the like while transporting, for example, paper P as a recording medium to be ejected, along a predetermined transport path A that extends from a medium supply unit 112 through an image forming unit 113 to a medium discharge unit 114. This is a liquid ejecting device that performs image forming processing on 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。 The housing 111 constitutes the outer shell of the inkjet printer 100. A discharge port for discharging the paper P to the outside is provided at a predetermined location of the casing 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 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 that are disposed opposite to each other above the support section 117.

支持部117は、画像形成を行う所定領域にループ状に備えられる搬送ベルト118と、搬送ベルト118を裏側から支持する支持プレート119と、搬送ベルト118の裏側に備えられた複数のベルトローラ120と、を備える。 The support unit 117 includes a conveyor belt 118 provided in a loop shape in a predetermined area where image formation is performed, a support plate 119 that supports the conveyor belt 118 from the back side, and a plurality of belt rollers 120 provided on the back side of the conveyor belt 118. , is 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 section 117 supports the paper P on a holding surface that is the upper surface of the conveyor belt 118, and also transports the paper P downstream by feeding the conveyor belt 118 at a predetermined timing by rotation of the belt roller 120. Transfer 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、空気室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 inkjet heads 10 (four colors), an ink tank 132 as a liquid tank mounted on each inkjet head 10, and a connection channel 133 that connects the inkjet head 10 and the ink tank 132. and a circulation pump 134 which is a circulation section. The head unit 130 is a circulation type head unit that constantly circulates liquid in an ink tank 132, a pressure chamber 31, an air chamber 32, and an ink chamber 27 built inside the inkjet head 10.

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。 This embodiment includes inkjet heads 10 of four colors, cyan, magenta, yellow, and black, and ink tanks 132 that accommodate inks of these colors, respectively. 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。 Further, a negative pressure control device such as a pump (not shown) is connected to the ink tank 132. Then, the negative pressure control device controls the negative pressure inside the ink tank 132 in accordance with the water head values 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 shaped into a predetermined shape. form a meniscus.

循環ポンプ134は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。循環ポンプ134は、供給流路に設けられている。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 pump made up of a piezoelectric pump. Circulation pump 134 is provided in the supply channel. The circulation pump 134 is connected to the drive circuit of the control unit 116 by wiring, and is configured to be controllable by a CPU (Central Processing Unit). The circulation pump 134 circulates the liquid in a circulation path that includes 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 conveyance device 115 conveys the paper P along a conveyance path A that extends from the medium supply section 112 through the image forming section 113 to the medium discharge section 114. The conveyance device 115 includes a plurality of guide plate pairs 121 arranged along the conveyance path A and a plurality of conveyance 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。 Each of the plurality of guide plate pairs 121 includes a pair of plate members disposed opposite to each other with the paper P to be transported interposed therebetween, and guides the paper P along the transport path A.

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 conveyance roller 122 is driven and rotated under the control of the control unit 116 to convey the paper P along the conveyance path A to the downstream side. Note that sensors for detecting the conveyance status of the paper are arranged at various locations on the conveyance path A.

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 that is a controller, a ROM (Read Only Memory) that stores various programs, and a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores various variable data, image data, etc. and an interface section 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、例えばインターフェイス部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、駆動IC52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部22の側壁33を選択的に駆動してノズル28から液滴としてのインクを吐出し、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部22の複数の圧力室31に供給される。インクは、圧力室31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 control unit 116 detects a print instruction by the user operating the operation input unit in the interface unit, for example, the control unit 116 drives the conveying device 115 to convey the paper P and The inkjet head 10 is driven by outputting a print signal to the head unit 130 at this timing. During the ejection operation, the inkjet head 10 sends a drive signal to the drive IC 52 using an image signal corresponding to the image data, and applies a drive voltage to the electrode layer 34 of the pressure chamber 31 via wiring to cause the side wall 33 of the actuator section 22 to move. It is selectively driven to eject ink droplets from the nozzles 28 to form an image on the paper P held on the conveyor belt 118. Further, as a liquid ejection operation, the control unit 116 drives the circulation pump 134 to circulate the liquid in a circulation channel passing through the ink tank 132 and the inkjet head 10 . Due to the circulation operation, the ink in the ink tank 132 is circulated through the ink supply section of the manifold 18 by the circulation pump 134 being driven, and the ink in the ink tank 132 is transferred from the supply hole 25 to the first common ink chamber 27. It is supplied to chamber 271. This ink is supplied to the plurality of pressure chambers 31 of the pair of actuator sections 22 . Ink flows into the second common chamber 272 of the ink chamber 27 through the pressure chamber 31 . This ink is discharged from the discharge hole 26 into the ink tank 132 through the ink discharge portion of the manifold 18 .

上述した実施形態にかかるインクジェットヘッド10によれば、いわゆるクロストークを抑制でき、安定した吐出性能を確保しやすい。例えば一般的に、空気室を塞ぐカバー部の形成が不十分であると空気室にインクが侵入し、隣接している圧力室のALがずれ、面内のALばらつきが大きくなる。また、空気室がインクで満たされると隣接圧力室へ振動が伝わる(クロストーク)現象が発生する。これらにより着弾精度の悪化や抜けが発生する可能性がある。これに対して、上記実施形態のインクジェットヘッド10によれば、カバー部23は複数の壁部材231、232、233を有する構成としたことにより、例えば複数の壁部材231、232、233のいずれかがもし破損したとしても、他の壁部材231、232、233によって、インク流入が防止できる。したがって、空気室32がインクで満たされる可能性を低減でき、アクチュエータ部22において圧力室31を駆動する際の側壁33の振動が隣接する別の圧力室31内のインクへ伝達して圧力室内のインクの圧力に影響を及ぼす、いわゆるクロストークを抑制でき、吐出性能を維持しやすい。 According to the inkjet head 10 according to the embodiment described above, so-called crosstalk can be suppressed and stable ejection performance can be easily ensured. For example, in general, if the cover portion that closes the air chamber is insufficiently formed, ink will enter the air chamber, the ALs of adjacent pressure chambers will shift, and the in-plane AL variation will increase. Furthermore, when the air chamber is filled with ink, a phenomenon occurs in which vibrations are transmitted to the adjacent pressure chamber (crosstalk). These may cause deterioration in landing accuracy or dropout. On the other hand, according to the inkjet head 10 of the above embodiment, the cover part 23 is configured to have a plurality of wall members 231, 232, and 233, so that, for example, any one of the plurality of wall members 231, 232, and 233 Even if it is damaged, the other wall members 231, 232, 233 can prevent ink from flowing in. Therefore, the possibility that the air chamber 32 is filled with ink can be reduced, and the vibration of the side wall 33 when the pressure chamber 31 is driven in the actuator section 22 is transmitted to the ink in another adjacent pressure chamber 31. It is possible to suppress so-called crosstalk that affects ink pressure, and it is easy to maintain ejection performance.

また、複数の壁部材231、232、233の間に間隙2311を形成したことにより、ノズルプレート12を接着する時に接着剤を間隙2311に逃がすことが可能となる。したがってノズルプレート12の接合時に、圧力室31側に接着剤が流れ込まれず、印字品質悪化を抑制できる。 Further, by forming the gap 2311 between the plurality of wall members 231, 232, and 233, it becomes possible to release the adhesive into the gap 2311 when bonding the nozzle plate 12. Therefore, when the nozzle plate 12 is joined, the adhesive does not flow into the pressure chamber 31 side, and deterioration of printing quality can be suppressed.

また、カバー部23の構成を対称とするとともに、アクチュエータ部22において均一性を有することにより、ALの均一性及び接着剤逃げ溝の程度の均一性が確保できる。 Further, by making the cover part 23 symmetrical and having uniformity in the actuator part 22, uniformity of AL and uniformity of the adhesive escape groove can be ensured.

さらに、カバー部23は、ALの変化範囲が0.4μs以内となる条件に構成されることにより、良好な吐出性能を確保することが可能である。 Furthermore, by configuring the cover portion 23 under conditions such that the change range of AL is within 0.4 μs, it is possible to ensure good ejection performance.

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, but can be implemented by modifying the constituent elements within the scope of the invention at the implementation stage.

例えばカバー部23の形状は上記実施形態に限られるものではなく、適宜変更可能である。例えば上記実施形態において厚さが同じ3層の壁構造を例示したが、これに限られるものではない。例えば2層、あるいは4層としてもよいし、各層の厚みが異なっていてもよい。他の実施形態として図11に示すインクジェットヘッド1010は、2重の壁部材234、235を有し、一方の壁部材234の厚さが、他方の壁部材235よりも厚く構成されている。このような形態においても、上記実施形態と同様の効果が得られる。 For example, the shape of the cover part 23 is not limited to the above embodiment, and can be changed as appropriate. For example, in the above embodiment, a three-layer wall structure having the same thickness is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, it may have two layers or four layers, and each layer may have a different thickness. As another embodiment, an inkjet head 1010 shown in FIG. 11 has double wall members 234 and 235, and one wall member 234 is thicker than the other wall member 235. Even in such a form, the same effects as in the above embodiment can be obtained.

上記実施形態においてカバー部23は空気室32内に配置される例を示したが、これに限られるものではなく、例えば一部または全部が空気室32の外側に配置されていても良い。 In the above embodiment, the cover part 23 is arranged inside the air chamber 32, but the cover part 23 is not limited to this, and for example, part or all of it may be arranged outside the air chamber 32.

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部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 was shown in which the actuator portion 22 having a plurality of grooves was arranged on the main surface portion of the substrate 21, but the present invention is not limited to this. For example, an actuator may be provided on the end surface of the substrate 21. Further, the number of nozzle rows is not limited to that in the above embodiment, and may be configured to include one row, or three or more rows.

また、上記実施形態においては、基板21に複数の圧電体からなる積層圧電部材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 embodiment described above, the actuator base 11 is exemplified in which the substrate 21 is provided with a laminated piezoelectric member made of a plurality of piezoelectric bodies, but the present invention is not limited to this. For example, the actuator base 11 may be formed only from a piezoelectric member without using a substrate. Further, the supply side and the discharge side may be reversed, or may be configured to be switchable.

また、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、インクが圧力室の一方側から流入して他方側から流出する循環型のインクジェットヘッドを例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、両側からインクが流入する構成であってもよい。すなわち、圧力室31の両側からインクが流入し、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。 Further, in the above embodiment, as an example, one side of the pressure chamber 31 is a supply side and the other side is a discharge side, and ink flows into the pressure chamber from one side and flows out from the other side. is shown as an example, but is not limited to this example. For example, it may be a non-circulating type. Alternatively, for example, a common chamber on both sides of the pressure chamber 31 may be the supply side, and ink may flow in from both sides. That is, the configuration may be such that ink flows in from both sides of the pressure chamber 31 and flows out from the nozzle 28 disposed in the center of the pressure chamber 31.

また、上記実施形態においては、圧力室31の中途部にノズル28が対向配置され、両側が共通室に連通するサイドシュータタイプのインクジェットヘッドを例示したが、これに限られるものではない。例えば、圧力室31及び空気室32は延出方向の一端側が塞がれ、空気室32の他端側のみがカバー部23で塞がれた、エンドシュータタイプであってもよい。この場合にあっても、空気室32のカバー部23を2重壁構造あるいは3重以上の多重壁構造とすることで、上記実施形態と同様の効果が得られる。 Further, in the above embodiment, a side shooter type inkjet head is illustrated in which the nozzles 28 are disposed facing each other in the middle of the pressure chamber 31 and both sides communicate with a common chamber, but the present invention is not limited to this. For example, the pressure chamber 31 and the air chamber 32 may be of an end shooter type in which one end side in the extending direction is closed, and only the other end side of the air chamber 32 is closed with the cover part 23. Even in this case, the same effects as in the above embodiment can be obtained by making the cover portion 23 of the air chamber 32 have a double wall structure or a multi-wall structure of three or more layers.

また、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。 Further, for example, the liquid to be ejected is not limited to ink for printing, but may be an apparatus that ejects a liquid containing conductive particles for forming a wiring pattern of a printed wiring board, for example.

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。 Further, in the above embodiments, an example is shown in which the inkjet head is used in a liquid ejection device such as an inkjet printer, but the inkjet head is not limited to this, and can also be used, for example, in 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を提供できる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to provide a 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。 Although several other embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

10、1010…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…アクチュエータ部、23…カバー部、231~235…壁部材、2311…間隙、25…供給孔、26…排出孔、27…インク室、31…圧力室、32…空気室、33…側壁、34…電極層、51…フィルム、52…駆動IC、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、271…第1共通室、272…第2共通室。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 1010... Inkjet head, 11... Actuator base, 12... Nozzle plate, 13... Frame, 17... Circuit board, 18... Manifold, 21... Board, 22... Actuator part, 23... Cover part, 231-235... Wall member , 2311... Gap, 25... Supply hole, 26... Discharge hole, 27... Ink chamber, 31... Pressure chamber, 32... Air chamber, 33... Side wall, 34... Electrode layer, 51... Film, 52... Drive IC, 100... Inkjet printer, 111... Housing, 112... Medium supply unit, 113... Image forming unit, 114... Medium discharge unit, 115... Conveyance device, 116... Control unit, 117... Support unit, 118... Conveyance belt, 119... Support plate , 120... Belt roller, 121... Guide plate pair, 122... Conveyance roller, 130... Head unit, 132... Ink tank, 133... Connection channel, 134... Circulation pump, 211... Pattern wiring, 221... Side part, 271 ...First common room, 272...Second common room.

Claims (5)

圧電部材で構成され、交互に並ぶ複数の圧力室及び複数の空気室を有するアクチュエータ部と、
複数の壁部材を有し前記空気室を塞ぐカバー部と、
を備える、シェアモードシェアードウォール式の液体吐出ヘッド。
an actuator section made of a piezoelectric member and having a plurality of pressure chambers and a plurality of air chambers that are arranged alternately;
a cover portion having a plurality of wall members and closing the air chamber;
Share mode shared wall type liquid ejection head.
前記圧力室と前記空気室は並び方向に交互に配列され、
複数の前記圧力室は、前記並び方向と交差する延出方向における端部が共通室に連通し、
前記カバー部は、前記空気室の、前記延出方向における端部に配され、前記共通室との連通部を塞ぎ、
複数の前記壁部材は前記延出方向において並び、
前記アクチュエータ部の、前記並び方向及び前記延出方向と交差する方向に対向配置され、前記圧力室に連通するノズルを有するノズルプレートをさらに備える、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
The pressure chambers and the air chambers are arranged alternately in a row direction,
The plurality of pressure chambers have ends in an extension direction intersecting the arrangement direction communicating with a common chamber,
The cover portion is disposed at an end of the air chamber in the extending direction, and closes a communication portion with the common chamber,
The plurality of wall members are arranged in the extending direction,
The liquid ejection head according to claim 1, further comprising a nozzle plate having nozzles that are arranged opposite to each other in a direction intersecting the arrangement direction and the extension direction of the actuator section and communicate with the pressure chamber.
前記カバー部は、少なくとも一部が前記空気室の内部に配置され、ALの変化範囲が0.4μs以内となる領域に、形成される、請求項2に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid ejection head according to claim 2, wherein the cover portion is at least partially disposed inside the air chamber and formed in a region where the AL change range is within 0.4 μs. 前記空気室の、前記延出方向の両側に前記共通室が配置され、
前記空気室の前記延出方向の両端に前記カバー部が設けられ、
前記空気室の両端にそれぞれ設けられる前記カバー部は対称性を有する、請求項2に記載の液体吐出ヘッド。
The common chamber is arranged on both sides of the air chamber in the extending direction,
The cover portion is provided at both ends of the air chamber in the extending direction,
The liquid ejection head according to claim 2, wherein the cover portions provided at both ends of the air chamber have symmetry.
複数の前記空気室にそれぞれ設けられる前記カバー部は均一性を有する、請求項2に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid ejection head according to claim 2, wherein the cover portions provided in each of the plurality of air chambers have uniformity.
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