JP3977396B2 - Droplet discharge device - Google Patents
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Description
この発明は、複数のノズルを介して液滴を吐出する液滴吐出装置に関する。 The present invention relates to a droplet discharge device that discharges droplets via a plurality of nozzles.
液滴吐出装置は、複数のノズルを介して液滴を吐出する液滴吐出ユニットを備える。液滴吐出ユニットは、共通液室および個別液室を有している。液滴吐出ユニットは、共通液室に供給された液体を各個別液室に導き、各個別液室からノズルを介して外部に吐出する。液滴の吐出の方式の代表例として、各個別液室に機械的変形を加えることによって各個別液室内に圧力を発生させて液滴を吐出する方式や、各個別液室に配置した発熱素子で液体を気化させることによって各個別液室に圧力を発生させて液滴を吐出する方式が挙げられる。 The droplet discharge device includes a droplet discharge unit that discharges droplets via a plurality of nozzles. The droplet discharge unit has a common liquid chamber and an individual liquid chamber. The droplet discharge unit guides the liquid supplied to the common liquid chamber to each individual liquid chamber, and discharges the liquid from the individual liquid chamber to the outside through the nozzle. As a representative example of a droplet discharge method, a method of generating a pressure in each individual liquid chamber by applying mechanical deformation to each individual liquid chamber and discharging a droplet, or a heating element disposed in each individual liquid chamber And a method of generating a pressure in each individual liquid chamber by vaporizing the liquid and discharging a droplet.
液滴吐出装置に組み込む際には、通常、流路構成部材およびベース部材が用いられることが多かった。流路構成部材は、液滴吐出ユニットに導入すべき液体が流れる流路を構築する役割を担う。ベース部材は、液滴吐出ユニットや流路構成部材を含むいくつかの部品を保持する役割を担う。従来、液滴吐出ユニット、流路構成部材、ベース部材の構成や、これらの組み立て方に創意工夫を施すことによって液滴吐出装置の信頼性の向上が図られてきた。 When incorporated into a droplet discharge device, a flow path component member and a base member are usually used in many cases. The flow path component plays a role of constructing a flow path through which a liquid to be introduced into the droplet discharge unit flows. The base member plays a role of holding several components including a droplet discharge unit and a flow path component. Conventionally, the reliability of the droplet discharge device has been improved by ingenuity in the configuration of the droplet discharge unit, the flow path constituting member, the base member, and how to assemble them.
液滴吐出装置は、さらに、液滴吐出ユニットを駆動するための駆動回路を備える。駆動回路は、接続部を介して液滴吐出ユニットに接続される。駆動回路および接続部は液体に弱く、液体がかかると破損することがあった。このため、従来の液滴吐出装置の中には、駆動回路および接続部を保護するための保護カバーを備えるものがあった(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、従来の液滴吐出装置では、保護カバーを別途用意しているため、保護カバーの分だけ部材数が増えていた。また、駆動回路および接続部を十分に覆うためには、保護カバーをある程度大きくする必要がある。このため、保護カバーを装着することによって液滴吐出装置のコンパクト化が妨げられることがあった。 However, in the conventional droplet discharge device, since the protective cover is separately prepared, the number of members is increased by the protective cover. Further, in order to sufficiently cover the drive circuit and the connection portion, it is necessary to enlarge the protective cover to some extent. For this reason, the mounting of the protective cover sometimes hinders the compactness of the droplet discharge device.
この発明の目的は、コンパクト化を担保しつつ、駆動回路および接続部を適切に保護することが可能な液滴吐出装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a droplet discharge device capable of appropriately protecting a drive circuit and a connection portion while ensuring compactness.
(1) 第1の発明に係る液滴吐出装置は、液体収容部から供給された液体を吐出する液滴吐出装置であって、液滴吐出ユニット、駆動回路、接続部、ベース部材、および流路構成ユニットを備える。液滴吐出ユニットは、複数のノズルを介して前記液体を吐出する。駆動回路は、液滴吐出ユニットを駆動する。接続部は、液滴吐出ユニットと駆動回路とを接続する。ベース部材は、液滴吐出ユニットおよび駆動回路を保持する。流路構成ユニットは、液体収容部および液滴吐出ユニットにそれぞれ接続されるべき液体流路が内部に形成されるとともに、液体収容部および液滴吐出ユニットにそれぞれ接続される。さらに、流路構成ユニットは、接続部および駆動回路を覆うように配置される。 (1) A droplet discharge device according to a first aspect of the present invention is a droplet discharge device that discharges a liquid supplied from a liquid container, and includes a droplet discharge unit, a drive circuit, a connection unit, a base member, and a flow A road construction unit is provided. The droplet discharge unit discharges the liquid through a plurality of nozzles. The drive circuit drives the droplet discharge unit. The connection unit connects the droplet discharge unit and the drive circuit. The base member holds the droplet discharge unit and the drive circuit. The flow path constituting unit has a liquid flow path to be connected to the liquid storage part and the droplet discharge unit, respectively, and is connected to the liquid storage part and the droplet discharge unit. Furthermore, the flow path constituting unit is arranged so as to cover the connection portion and the drive circuit.
流路構成ユニットは、液滴吐出装置に不可欠な部材であるため、すべての液滴吐出装置は流路構成ユニットを備える。この流路構成ユニットに接続部および駆動回路が覆われることによって、別途保護カバーを用意しなくても接続部および駆動回路が適切に液体から保護される。このように、流路構成ユニットが保護カバーを兼ねることによって、部材数の増加を抑え、液滴吐出装置のコンパクト化が図られる。この結果、複数の液滴吐出装置を配列して用いる場合に、各液滴吐出装置を狭いピッチで配列し易くなる。 Since the flow path constituting unit is an indispensable member for the liquid droplet ejecting apparatus, all the liquid droplet ejecting apparatuses include the flow path constituting unit. By covering the connection portion and the drive circuit with this flow path constituting unit, the connection portion and the drive circuit are appropriately protected from the liquid without separately providing a protective cover. As described above, the flow path constituting unit also serves as a protective cover, thereby suppressing an increase in the number of members and making the droplet discharge device compact. As a result, when a plurality of droplet discharge devices are used in an array, the droplet discharge devices are easily arranged at a narrow pitch.
(2) 第2の発明に係る液滴吐出装置は、(1)に記載の液滴吐出装置であって、流路構成ユニットは、ベース部材に取り付けられることを特徴とする。 (2) A droplet discharge device according to a second aspect of the present invention is the droplet discharge device according to (1), wherein the flow path constituting unit is attached to a base member.
この構成においては、流路構成ユニットは、直接的には駆動回路に接続されない。このため、駆動回路のサイズにバラツキがある場合でも、流路構成ユニットの取り付けに支障を来しにくい。 In this configuration, the flow path configuring unit is not directly connected to the drive circuit. For this reason, even when there is a variation in the size of the drive circuit, it is difficult for the flow path constituting unit to be mounted.
(3) 第3の発明に係る液滴吐出装置は、(1)または(2)に記載の液滴吐出装置であって、
液滴吐出ユニットは、直方体状を呈する本体と、本体の第1の側面に露出した液体導入口と、第1の側面の反対側に位置する第2の側面に露出した液体排出口と、を備えており、
流路構成ユニットは、断面視コ字状を呈しており、第1の側面サイドおよび第2の側面サイドから液滴吐出ユニットを挟むように配置されることを特徴とする。
(3) A droplet discharge device according to a third invention is the droplet discharge device according to (1) or (2),
The droplet discharge unit includes a main body having a rectangular parallelepiped shape, a liquid introduction port exposed on the first side surface of the main body, and a liquid discharge port exposed on the second side surface located on the opposite side of the first side surface. Has
The flow path constituting unit has a U-shaped cross-sectional view, and is arranged to sandwich the droplet discharge unit from the first side surface side and the second side surface side.
液滴吐出ユニットの例として、本体、共通液室、複数の個別液室、および液体導入口、液体排出口を備えたものが挙げられる。共通液室は、本体の内部に設けられる。複数の個別液室は、本体の内部に設けられるとともに共通液室および複数のノズルのそれぞれを連通する。液体導入口は、本体の第1の側面に露出するとともに共通液室に連続する。液体排出口は、第1の側面の反対側に位置する第2の側面に露出するとともに共通液室に連続する。液体導入口は、本体の外部から共通液室に液体を導入するための開口である。共通液室に導入された液体は、複数の個別液室のそれぞれに流れ込み、各個別液室からノズルを介して外部に吐出される。さらに、共通液室は液体排出口にも連続している。液体排出口は、共通液室における液体導入口の反対側に位置しており、共通液室から液体を排出するための開口である。液体導入口を介して共通液室に導入された液体は、反対側に位置する液体排出口を介して共通液室から排出される。 Examples of the droplet discharge unit include a main body, a common liquid chamber, a plurality of individual liquid chambers, a liquid inlet, and a liquid outlet. The common liquid chamber is provided inside the main body. The plurality of individual liquid chambers are provided inside the main body and communicate with each of the common liquid chamber and the plurality of nozzles. The liquid inlet is exposed to the first side surface of the main body and continues to the common liquid chamber. The liquid discharge port is exposed to the second side surface located on the opposite side of the first side surface and continues to the common liquid chamber. The liquid inlet is an opening for introducing a liquid into the common liquid chamber from the outside of the main body. The liquid introduced into the common liquid chamber flows into each of the plurality of individual liquid chambers, and is discharged to the outside from each individual liquid chamber through the nozzle. Furthermore, the common liquid chamber is continuous with the liquid discharge port. The liquid discharge port is located on the opposite side of the common liquid chamber from the liquid introduction port, and is an opening for discharging the liquid from the common liquid chamber. The liquid introduced into the common liquid chamber via the liquid inlet is discharged from the common liquid chamber via the liquid outlet located on the opposite side.
上述のような流路構成ユニットによって液滴吐出ユニットを挟みこむ構成であっても、流路構成ユニットが保護カバーを兼ねることによって、装置の大型化が抑えられる。 Even in the configuration in which the droplet discharge unit is sandwiched between the flow path constituting units as described above, the flow path constituting unit also serves as a protective cover, thereby suppressing an increase in size of the apparatus.
(4) 第4の発明に係る液滴吐出装置は、(3)に記載の液滴吐出装置であって、
流路構成手段は、第1の側面に対向するように配置される第1の流路構成部材と、第2の側面に対向するように配置される第2の流路構成部材と、第1の流路構成部材および第2の流路構成部材を連結する第3の流路構成部材と、を備えることを特徴とする。
(4) A droplet discharge device according to a fourth invention is the droplet discharge device according to (3),
The flow path constituting means includes a first flow path constituting member arranged to face the first side face, a second flow passage constituting member arranged to face the second side face, and the first And a third flow path component that connects the second flow path component and the second flow path component.
この構成においては、液滴吐出ユニットに両側から別体の第1の流路構成部材、第2の流路構成部材を接続することで、流路の組立が容易になる。また、流路構成ユニットの構造が簡略化されるため、流路構成ユニットの作製コストが低減される。 In this configuration, the assembly of the flow path is facilitated by connecting separate first flow path component members and second flow path component members from both sides to the droplet discharge unit. Moreover, since the structure of the flow path component unit is simplified, the production cost of the flow path component unit is reduced.
(5) 第5の発明に係る液滴吐出装置は、(4)に記載の液滴吐出装置であって、
第1の側面と第1の流路構成部材とが第1の弾性シール部材を介して圧接し、かつ、第2の側面と第2の流路構成部材とが第2の弾性シール部材を介して圧接するように、流路構成手段が配置されることを特徴とする。
(5) A droplet discharge device according to a fifth invention is the droplet discharge device according to (4),
The first side surface and the first flow path component member are pressed against each other via the first elastic seal member, and the second side surface and the second flow path component member are interposed via the second elastic seal member. The flow path constituting means is arranged so as to be in pressure contact with each other.
この構成においては、流路構成手段の第1の流路構成部材および第2の流路構成部材によって挟まれるように液滴吐出ユニットが配置される。液滴吐出ユニットと流路構成手段との接続部分には、第1の弾性シール部材および第2の弾性シール部材が介在する。このため、線膨張係数の差によって、温度変化が生じた際の液滴吐出ユニットの変形量と流路構成手段の変形量とに差が生じる場合でも、その変形量の差が第1の弾性シール部材および第2の弾性シール部材によって吸収される。この結果、液滴吐出ユニットおよび流路構成手段が、熱応力の影響を受けにくくなる。 In this configuration, the droplet discharge unit is disposed so as to be sandwiched between the first flow path component and the second flow path component of the flow path configuration means. A first elastic seal member and a second elastic seal member are interposed at a connection portion between the droplet discharge unit and the flow path forming means. For this reason, even when there is a difference between the deformation amount of the droplet discharge unit and the deformation amount of the flow path forming means when a temperature change occurs due to the difference in linear expansion coefficient, the difference in deformation amount is the first elasticity. Absorbed by the seal member and the second elastic seal member. As a result, the droplet discharge unit and the flow path forming means are not easily affected by thermal stress.
また、第1の弾性シール部材および第2の弾性シール部材は、互いに液滴吐出ユニットの反対側の面に配置されるため、第1の弾性シール部材および第2の弾性シール部材からの力が、互いに打ち消しあうように液滴吐出ユニットに作用する。 In addition, since the first elastic seal member and the second elastic seal member are disposed on the opposite surfaces of the droplet discharge unit, the forces from the first elastic seal member and the second elastic seal member are , Acting on the droplet discharge unit so as to cancel each other.
(6) 第6の発明に係る液滴吐出装置は、(4)または(5)に記載の液滴吐出装置であって、
第3の流路構成部材が、内部を通過する液体を濾過するフィルタユニットであることを特徴とする。
(6) A droplet discharge device according to a sixth invention is the droplet discharge device according to (4) or (5),
The third flow path component is a filter unit that filters liquid passing through the inside.
この構成においては、第3の流路構成部材にフィルタユニットの機能を持たせている。この結果、フィルタユニットが液滴吐出ユニットの近くに配置され、液滴吐出装置のコンパクト化が図られる。また、フィルタユニットの設置と駆動回路の保護とが同一工程で行なわれるため、液滴吐出装置の組立工程が簡略化する。 In this configuration, the third flow path component member has the function of the filter unit. As a result, the filter unit is arranged near the droplet discharge unit, and the droplet discharge device can be made compact. Further, since the installation of the filter unit and the protection of the drive circuit are performed in the same process, the assembly process of the droplet discharge device is simplified.
(7) 第7の発明に係る液滴吐出装置は、(4)〜(6)のいずれかに記載の液滴吐出装置であって、
第1の流路構成部材、第2の流路構成部材、第3の流路構成部材が、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)で構成されるとともに、第1の流路構成部材および第2の流路構成部材と第3の流路構成部材との接着にエポキシ系接着剤が用いられることを特徴とする。
(7) A droplet discharge device according to a seventh invention is the droplet discharge device according to any one of (4) to (6),
The first flow path component, the second flow path component, and the third flow path component are made of PEEK (polyetheretherketone), and the first flow path component and the second flow path An epoxy adhesive is used for adhesion between the path constituent member and the third flow path constituent member.
この構成においては、第1の流路構成部材、第2の流路構成部材、第3の流路構成部材に、PEEKを用いることによって、流路構成手段の耐液体性が向上する。また、駆動回路の保護部材としてPEEKを用いることで耐液体性の高いヘッドを得られるが、PEEK材料は高価な素材であり、また加工コストも高いため、別部材で製造するとヘッドのコストが増加する恐れがあった。この構成は、素材としてPEEKを用いた場合に、大きな効果を発揮する。 In this configuration, the liquid resistance of the flow path forming means is improved by using PEEK for the first flow path forming member, the second flow path forming member, and the third flow path forming member. In addition, by using PEEK as a protective member for the drive circuit, a highly liquid-resistant head can be obtained. However, since PEEK material is an expensive material and has high processing costs, the cost of the head increases when manufactured with a separate member. There was a fear. This configuration exhibits a great effect when PEEK is used as a material.
また、PEEKを素材としてエポキシ系接着剤を使用して接着すると、接着強度を確保しつつ熱膨張係数の違いによる割れを防止することができる。 Further, when an epoxy adhesive is used as a raw material for PEEK, it is possible to prevent cracking due to a difference in thermal expansion coefficient while ensuring adhesive strength.
(1)第1の発明によれば、装置のコンパクト化を担保しつつ、駆動回路および接続部を適切に保護することができる。 (1) According to the first invention, it is possible to appropriately protect the drive circuit and the connecting portion while ensuring the compactness of the device.
(2)第2の発明によれば、駆動回路のサイズのバラツキに対応し易くなる。 (2) According to the second invention, it becomes easy to cope with variations in the size of the drive circuit.
(3)第3の発明によれば、共通液室に溜まったエアを効率良くかつ簡易な構成で除去することが可能になる。 (3) According to the third invention, it is possible to remove air accumulated in the common liquid chamber efficiently and with a simple configuration.
(4)第4の発明によれば、液滴吐出装置の組立が容易化する。 (4) According to the fourth invention, the assembly of the droplet discharge device is facilitated.
(5)第5の発明によれば、温度変化に強い液滴吐出装置を提供することができる。 (5) According to the fifth aspect of the invention, it is possible to provide a droplet discharge device that is resistant to temperature changes.
(6)第6の発明によれば、フィルタユニットを液滴吐出ユニットの近くに配置でき、液滴吐出装置のコンパクト化を図ることができる。 (6) According to the sixth invention, the filter unit can be disposed near the droplet discharge unit, and the droplet discharge device can be made compact.
(7)第7の発明によれば、液滴吐出装置の信頼性を向上させることができる。 (7) According to the seventh aspect, the reliability of the droplet discharge device can be improved.
図1(A),(B)は、本発明の液滴吐出装置の実施形態であるインクジェットヘッド1を示す。インクジェットヘッド1は、カバー部材18、ベースユニット2、およびフィルタユニット3を備える。カバー部材18は、ベースユニット2およびフィルタユニット3のインク吐出側の面を覆うように配置される。なお、図1(A)ではベースユニット2およびフィルタユニット3にカバー部材18が取り付けられた状態を示しており、図1(B)ではベースユニット2およびフィルタユニット3からカバー部材18が取り外された状態を示している。
1A and 1B show an
続いて、図2〜図5を用いてベースユニット2の構成を説明する。図2に示すように、ベースユニット2の基本的構成は左右対称である。ベースユニット2は、ヘッドベース13、チップマウント12、ヘッドチップ11、フレキシブル基板26、ドライバ基板4、マニホールド14A,14Bを備える。
Then, the structure of the
ヘッドベース13は、本発明のベース部材を構成する。ヘッドベース13は、金属性素材によって構成される。本実施形態では、ヘッドベース13の素材としてSUS(線膨張係数約11×10-6 m/K)を用いている。図3に示すように、ヘッドベース13は、その表面に凸状の台座部131が形成されているおり、その断面は逆T字型を呈している。台座部131は、ヘッドベース13における短手方向(以下、幅方向という。)の中央部において、長手方向(以下、長さ方向)に沿って形成される。台座部131において、長さ方向に沿って第1の台132A、第2の台132B、第3の台132Cが配置される。
The
図4に示すように、第1の台132Aには接着剤を介してチップマウント12が接着される。チップマウント12は、本発明の介在部材を構成する。チップマウント12は、アルミナ(線膨張係数約4×10-6 m/K)によって構成される。また、チップマウント12には接着剤を介してヘッドチップ11が接着される。本実施形態では、接着剤としてエポキシ系接着剤が用いられる。ただし、接着剤の種類は、本実施形態のものに限定されるものではない。なお、本実施形態では、第1の台132A、第2の台132B、および第3の台132Cの幅はすべて12mmであり、チップマウント12の幅は11.5mmであり、かつ、ヘッドチップ11の幅は12mmである。第1の台132Aにチップマウント12を固定する際には、チップマウント12の幅方向の両端部が、第1の台132Aの幅方向の両端部より約0.25mmずつ凹んだ状態になるようにチップマウント12が配置される。このとき、第1の台132A、第2の台132B、および第3の台132Cの幅方向の両端面とヘッドチップ11の幅方向の両端面とが、それぞれ略同一平面上に配置される。
As shown in FIG. 4, the
第2の台132Bは、幅方向の両端面に、複数の雌ネジ部31および複数の位置決め用穴32を有している。また、第2の台132Bには、ドライバ基板4が取り付けられる。第2の台132Bにおけるドライバ基板4を取り付ける面には、ネジ穴133A,133Bが形成されている。このため、ドライバ基板4に形成された孔を通ったネジ134A,134Bがネジ穴133A,133Bにそれぞれねじ込まれることによって、ドライバ基板4が第2の台132Bに固定される。ドライバ基板4は、フレキシブル基板26を介して、ヘッドチップ11に接続される。なお、本実施形態では、フレキシブル基板26は本発明の接続部を構成する。
The
図5は、チップマウント12、ヘッドチップ11、およびフレキシブル基板26の構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the
ヘッドチップ11は、本発明の液滴吐出ユニットを構成する。ヘッドチップ11は、チタン酸ジルコン亜鉛[(PZT)線膨張係数2〜7×10-6 m/K]で構成される2枚の圧電体基板111および圧電体基板112が互いに重ねあわせられることによって構成される。
The
圧電体基板111は分極しており、圧電体基板112と対向すべき面に互いに平行な複数の溝が形成される。この複数の溝のそれぞれの側面には駆動電極が形成されている。これに対して、圧電体基板112は分極しておらず、圧電体基板111における溝形成面側に接着される。圧電体基板112には幅方向の全域に渡って溝24が形成されており、断面が略逆U字状を呈している。圧電体基板111および圧電体基板112が接着された際に、圧電体基板111に形成された複数の溝のそれぞれは個別液室を構成し、圧電体基板112に形成された溝24は共通液室を構成する。なお、個別液室、共通液室、およびヘッドチップ11の外側には、パリレン成膜による保護膜が形成される。
The piezoelectric substrate 111 is polarized, and a plurality of grooves parallel to each other are formed on the surface to be opposed to the
溝24は、ヘッドチップ11における幅方向の第1の側面に液体導入口23Aとなって表れる。また、溝24は、第1の側面の反対側に位置する第2の側面に、液体排出口23Bとなって表れる。この結果、ヘッドチップ11内の共通液室を介して液体導入口23Aおよび液体排出口23Bが連通する。
The
圧電体基板111および圧電体基板112を重ね合わせた際に、圧電体基板111に形成された複数の溝がインク吐出面に露出する。インク吐出面には、ポリイミドフィルムからなるノズルプレート15が接着される。ノズルプレート15は、圧電体基板111の複数の溝と同じ間隔で配列された複数のノズル孔14を備える。
When the piezoelectric substrate 111 and the
ヘッドチップ11は、インク吐出面と反対側に、複数の個別液室のそれぞれから引き出された接続電極を備える。接続電極は、ACF(異方性導電膜)によってフレキシブル基板26に電気的に接続される。
The
ここで、再び図3を用いて、マニホールド14A,14Bについて説明する。マニホールド14A,14Bは、それぞれ本発明の第1の流路構成部材および第2の流路構成部材を構成する。説明の便宜上、マニホールド14Aにおけるベースユニット2と向かい合う面をマニホールド14Aの内側面といい、マニホールド14Bにおけるベースユニット2と向かい合う面をマニホールド14Bの内側面という。
Here, the
マニホールド14A,14Bは、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)によって構成される。マニホールド14A,14Bは、互いに対称な形状を呈している。マニホールド14A,14Bの内部には共通液室に連続すべき液体流路が形成されている。マニホールド14A内の液体流路は、第1の開口57Aおよび第2の開口57Bの間に形成される。一方、マニホールド14B内の液体流路は、第1の開口56Aおよび第2の開口56Bの間に形成される。マニホールド14Aの第2の開口57Bは、液体導入口23Aに対応する位置に配置される。第2の開口57Bの周囲に凹部51Aが形成される。同様に、マニホールド14Bの第2の開口56Bは、液体排出口23Bに対応する位置に配置される。第2の開口56Bの周囲に凹部51Bが形成される。なお、本実施形態では、凹部51A,51Bの凹みの深さは0.8mmである。
The
マニホールド14A,14Bは、それぞれの内側面に、複数の貫通孔54および複数の位置決めピン55がそれぞれ形成される。さらに、マニホールド14A,14Bの内側面には、それぞれV字溝52が形成される。なお、マニホールド14A,14Bをベースユニット2に取り付ける際に、V字溝52にエポキシ系接着剤が塗布される。
The
マニホールド14A,14Bをベースユニット2に取り付ける際には、第2の開口57Bと液体導入口23Aとの間に弾性シール部材15Aが配置され、第2の開口56Bと液体排出口23Bとの間に弾性シール部材15Bが配置される。本実施形態では、弾性シール部材15A,15Bとして、パーフロゴムからなる額縁状のパッキンが用いられる。弾性シール部材15A,15Bの中空領域の大きさは、それぞれ液体導入口23Aおよび液体排出口23Bの開口と同一の大きさ(2.4×1.1mm)になるように設計されている。弾性シール部材15A,15Bは、凹部51A,51Bにそれぞれ嵌め込まれる。弾性シール部材15A,15Bの厚みは、1.1mmであり、凹部51A,51Bの凹みの深さより約0.3mmだけ大きい。このため、マニホールド14A,14Bをベースユニット2に取り付ける際に、弾性シール部材15A,15Bは圧縮されて弾性変形する。また、弾性シール部材15A,15Bによって、マニホールド14A内の液体流路およびマニホールド14B内の液体流路が、それぞれヘッドチップ11内の共通液室に連通する。なお、ここでは弾性シール部材15A,15Bは、0.3mm圧縮した際に、約9.8Nの反発力を生じる。
When the
また、マニホールド14A,14Bをベースユニット2に取り付ける際には、複数の位置決めピン55が複数の位置決め用穴32にそれぞれ嵌め込まれる。さらに、複数の貫通孔54を介して複数の雌ネジ部31にネジを嵌め込むことにより、マニホールド14A,14Bがベースユニット2に固定される。
Further, when the
続いて、図6を用いて、フィルタユニット3の構成を説明する。フィルタユニット3は、本発明の第3の流路構成部材を構成する。フィルタユニット3は、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)からなる2つのハウジング161、162を備える。ハウジング161、162の内部に形成された液室を隔てるように、液体を濾過するフィルタプレートが配置される。ハウジング161の液室は、図示しない液体収容部から液体が導入される導入口が形成される。ハウジング162の液室内には、マニホールド14Aにおける第1の開口57Aに連通されるべき流路が形成される。さらに、ハウジング162には、マニホールド14Bの第1の開口56Aに連通されるべき図示しないベント流路が形成されている。なお、このベント流路は、ハウジング161に形成されたベント流路を介して、液体収容部に接続される。
Then, the structure of the
図7に示すように、マニホールド14A,14Bには溝16A,16Bがそれぞれ形成されている。溝16A,16Bには、マニホールド14A,14Bとフィルタユニット6との取り付け時に接着剤が充填される。溝16A,16Bには、フィルタユニット6やマニホールド14A,14Bの素材と近い線膨張係数のものを用いるのが好ましい。本実施形態では、溝16A,16Bにエポキシ系接着剤が充填される。なお、フィルタユニット6とマニホールド14A,14Bとが接着剤によって接着された状態を図8に示す。
As shown in FIG. 7,
図9は、インクジェットヘッド1の概略構成を示す図である。図9のハッチングを付した部分において、液体流路の1部分の断面を示している。上述したように、チップマウント12は、ヘッドチップ11およびヘッドベース13の台座131より幅狭になっているため、チップマウント12とマニホールド14Aの間、およびチップマウント12とマニホールド14Bの間にはそれぞれ空隙が形成される。このため、ヘッドチップ11とチップマウント12を接着する接着剤、または、チップマウント12とヘッドベース13を接着する接着剤の量が過剰であった場合でも、余った分の接着剤は上述の空隙にて吸収される。この結果、接着剤がヘッドチップ11とマニホールド14A,14Bの間に流れ込んだり、ヘッドベース13とマニホールド14A,14Bの間に流れ込んだりすることがない。
FIG. 9 is a diagram illustrating a schematic configuration of the
本実施形態では、ヘッドチップ11およびマニホールド14A,14Bは、直接固着されていない。このため、弾性シール部材15A,15Bの反発力がヘッドチップ11に作用することによって、ヘッドチップ11とチップマウント12との間に摩擦力が発生し得る。ただし、弾性シール部材15Aからヘッドチップ11に作用する力、および弾性シール部材15Bからヘッドチップ11に作用する力は、それぞれ逆方向であり互いに打ち消しあうため、ヘッドチップ11とチップマウント12との間に発生する摩擦力が微小に抑えられる。
In the present embodiment, the
以上の構成において、液体の初期充填時には、液体収容部100からチューブ管61を介してハウジング161内に液体が供給される。ハウジング161内に供給された液体は、フィルタプレート通過してハウジング162内に導かれる際に濾過される。液体は、ハウジング162からマニホールド14Aを介してヘッドチップ11の共通液室に案内される。さらに、共通液室を通過した液体は、マニホールド14B内の流路、ハウジング161,162に形成されたベント流路、およびチューブ管62を介して液体収容部100に帰還する。そして、液体が循環する際に、共通液室に存在する残留エアが除去される。残留エアの除去が終わると、マニホールド14Bと液体収容部100との間の帰還流路が図示しない弁によって閉じられる。その後、制御部200がドライバ基板4を制御し、ヘッドチップ11の個別液室内の駆動電極を駆動することによって、ヘッドチップ11から液体が吐出する。
In the above configuration, at the initial filling of the liquid, the liquid is supplied from the
以上のように、本実施形態に係るインクジェットヘッド1によれば、液体収容部100、フィルタユニット3、ヘッドチップ11の間で液体を循環させることによって、共通液室に存在する残留エアが効率よく排出されるというメリットがある。また、ヘッドチップ11に液体導入口23Aと液体排出口23Bとが設けられているため、液体を循環させる流路を簡易に構築することができる。
As described above, according to the
なお、液体導入口23Aと液体排出口23Bを液体が循環する構成でなくとも、液体をヘッドチップに充填する初期段階で、液体導入口23A側から液体を導入し、図示しない液体排出口23Bと通じているドレインにより排出することで、排出液とともに残留エアーを効率よく排出することができ、残留エアーを除去後に液体排出口23Bと通じているドレインを閉じる構成でも良い。この構成では、残留エアー除去性を確保しつつ、流路をさらに簡素化し、装置コストを低減することが可能となる。
Even if the liquid does not circulate through the
続いて、再び図7を用いて、本実施形態に係るインクジェットヘッド1の他のメリットを説明する。同図に示すように、ヘッドベース13上のドライバ基板4およびフレキシブル基板26は、マニホールド14A,14Bおよびフィルタユニット3によって覆われる。具体的には、ハウジング161,162から延び出すように設けられたプレート部163、マニホールド14Aにおける流路構成部から延び出すように設けられたプレート部141、およびマニホールド14Bにおける流路構成部から延び出すように設けられたプレート部142によって、ドライバ基板4の略全域が覆われて保護される。このため、ドライバ基板4に液体がかかってドライバ基板4が破損することが防止される。さらに、マニホールド14A,14Bおよびフィルタユニット3のように必要不可欠な部材によってドライバ基板4を保護するため、ドライバ基板4を保護するためにのみ用いる別部材を用意する必要がなく、構成要素を減らすことができる。
Subsequently, another merit of the
また、図7に示すように、ヘッドチップ11の両側に位置するマニホールド14A,14Bの間をフィルタユニット3によって連結し、全体として門型の構成にすることによって、流路を構成する部分の剛性が増す。このため、弾性シール部材15A,15Bからの反発力や外部からの外力が作用した場合でも流路が壊れにくい。
Further, as shown in FIG. 7, the
なお、本発明のドライバ基板4の略全域とは、ドライバー基板4の全体に限定されるものではない。本発明は、液体がかかってドライバ基板を破損する恐れが非常に高く、また流路部分と近い位置に設置せざる得ない部品、例えば、ドライバーIC、コンデンサー、ダイオードなどの電子部品、の電機接続部分と、ヘッドチップとドライバー基板を接続する配線接続部分を保護することが主な目的である。よって、ドライバー基板と外部駆動回路を接続するためのコネクター等の流路から離れて設置できる部品を、本発明のみで保護する必要はなく、別途、封止材を充填するなどして保護しても良い。
The substantially whole area of the
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above description of the embodiment is to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the claims. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
1−インクジェットヘッド
2−ベースユニット
3−フィルタユニット
4−ドライバ基板
11−ヘッドチップ
12−チップマウント
13−ヘッドベース
14A,14B−マニホールド
23A−液体導入口
23B−液体排出口
1-Inkjet head 2-Base unit 3-Filter unit 4-Driver board 11-Head chip 12-Chip mount 13-
Claims (5)
前記液滴吐出ユニットは、
本体と、
前記本体の内部に設けられる共通液室と、
前記本体の内部に設けられるとともに前記共通液室および前記複数のノズルのそれぞれを連通する複数の個別液室と、
前記本体の第1の側面に露出するとともに前記共通液室に連続する液体導入口と、
前記第1の側面の反対側に位置する第2の側面に露出するとともに前記共通液室に連続する液体排出口と、
を備え、
前記液滴吐出装置は、
前記液滴吐出ユニットを駆動する駆動回路と、
前記液滴吐出ユニットおよび前記駆動回路を保持するベース部材と、
前記液体導入口に連続すべき第1の液体流路が内部に設けられた第1の流路構成部材、前記液体排出口に連続すべき第2の液体流路が内部に設けられた第2の流路構成部材、前記第1の液体流路に接続されるべき液体流路と前記第2の液体流路に接続されるべき液体流路とがそれぞれ内部に設けられた第3の流路構成部材を有する流路構成ユニットと、を備え、
前記流路構成ユニットは、前記第1の流路構成部材、前記第2の流路構成部材、および前記第3の流路構成部材によって前記駆動回路を覆うように配置されることを特徴とする液滴吐出装置。 A droplet discharge device that includes a droplet discharge unit that discharges a supplied liquid through a plurality of nozzles, and that discharges a droplet using the droplet discharge unit,
The droplet discharge unit includes:
The body,
A common liquid chamber provided inside the main body;
A plurality of individual liquid chambers provided inside the main body and communicating with each of the common liquid chamber and the plurality of nozzles;
A liquid introduction port exposed to the first side surface of the main body and continuing to the common liquid chamber;
A liquid discharge port that is exposed to a second side surface located on the opposite side of the first side surface and that is continuous with the common liquid chamber;
With
The droplet discharge device includes:
A drive circuit for driving the droplet discharge unit;
A base member holding the droplet discharge unit and the drive circuit;
A first flow path component having a first liquid flow path to be continuous with the liquid introduction port, and a second flow path having a second liquid flow path to be continuous to the liquid discharge port. And a third flow path in which a liquid flow path to be connected to the first liquid flow path and a liquid flow path to be connected to the second liquid flow path are respectively provided. A flow path constituting unit having a constituting member,
The flow path component unit is disposed so as to cover the drive circuit with the first flow path component member, the second flow path component member, and the third flow path component member. Droplet discharge device.
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