JP4083769B2 - 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ユニット、およびこれを備えた液滴吐出装置に関する。 The present invention relates to a droplet discharge unit that discharges droplets via a plurality of nozzles, and a droplet discharge device including the droplet discharge unit.
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.
液滴吐出ユニットを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 incorporating a droplet discharge unit 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.
ところが、近年、液滴吐出ユニットにおけるノズルの高密度化やノズル数の増大化によって、液滴吐出装置が発熱し易くなっている。この結果、液滴吐出ユニット、流路構成部材、ベース部材を構成する素材の線膨張係数の差によって、使用中に割れが生じるといった問題が発生することがあった。 However, in recent years, the droplet discharge device tends to generate heat due to the high density of nozzles and the increase in the number of nozzles in the droplet discharge unit. As a result, there may be a problem that cracks occur during use due to differences in the linear expansion coefficients of the materials constituting the droplet discharge unit, the flow path constituting member, and the base member.
このような問題を解決するための従来技術の中には、液滴吐出ユニットとベース部材との間に弾性部材を配置するもの(例えば、特許文献1参照)や、ベース部材にセラミックスを用いるもの(例えば、特許文献2参照。)が存在する。これらの従来技術によれば、液滴吐出ユニットとベース部材との開の線膨張係数の差に起因する割れ等の発生を防止することができると言われていた。
しかしながら、ノズルの高密度化やノズル数の増大化に起因する問題は、部材間の線膨張係数の差に起因する割れ等の発生だけではない。例えば、ノズルの高密度化やノズル数の増大化によって、共通液室内にエアが溜まり易くなることがあった。共通液室内にエアが溜まると、液滴の不吐出といった不具合が発生し易くなる。このため、共通液室に溜まったエアを効率良く除去することが必要である。特に、近年の液滴吐出装置のコンパクト化の要請を考慮すると、なるべく簡易な構成で、共通液室に溜まったエアを除去することが重要であると言える。 However, the problem caused by the high density of nozzles and the increase in the number of nozzles is not limited to the occurrence of cracks and the like due to the difference in the coefficient of linear expansion between the members. For example, air may easily accumulate in the common liquid chamber due to an increase in nozzle density or an increase in the number of nozzles. If air accumulates in the common liquid chamber, problems such as non-ejection of droplets are likely to occur. For this reason, it is necessary to efficiently remove the air accumulated in the common liquid chamber. In particular, considering the recent demand for a compact droplet discharge device, it can be said that it is important to remove the air accumulated in the common liquid chamber with a simple configuration as much as possible.
この発明の目的は、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な液滴吐出装置を提供することである。 The purpose of the present invention is to provide a droplet ejection apparatus capable of removing air accumulated in the common liquid chamber efficiently and simple configuration.
(1) 第1の発明に係る液滴吐出ユニットは、供給された液体を複数のノズルを介して吐出する液滴吐出ユニットであって、本体、共通液室、複数の個別液室、および液体導入口、液体排出口を備える。 (1) A droplet discharge unit according to a first invention is a droplet discharge unit that discharges a supplied liquid through a plurality of nozzles, and includes a main body, a common liquid chamber, a plurality of individual liquid chambers, and a liquid An inlet and a liquid outlet are provided.
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。 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.
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。 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 from each individual liquid chamber to the outside through a 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.
このように液体導入口および液体排出口が共通液室に設けられることによって、液滴吐出ユニットを液滴吐出装置に適用した場合に、共通液室に溜まったエアを除去するための流路が構築し易くなる。 By providing the liquid inlet and the liquid outlet in the common liquid chamber in this way, when the droplet discharge unit is applied to the droplet discharge device, a flow path for removing air accumulated in the common liquid chamber is provided. Easy to build.
(2)第2の発明に係る液滴吐出装置は、(1)に記載の液滴吐出ユニットを備えるとともに、液滴吐出ユニットを用いて液滴を吐出する液滴吐出装置であって、第1の弾性シール部材、第2の弾性シール部材、および流路構成手段を備える。 (2) A droplet discharge device according to a second aspect of the invention is a droplet discharge device that includes the droplet discharge unit described in (1) and discharges droplets using the droplet discharge unit. 1 elastic seal member, a second elastic seal member, and a flow path forming means.
第1の弾性シール部材は、液体導入口に設けられる。第2の弾性シール部材は、液体排出口に設けられる。流路構成手段は、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の流路構成部および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の流路構成部を少なくとも有する。第1の流路構成部は、第1の弾性シール部材を介して液滴吐出ユニットの第1の側面と圧接するように配置される。第2の流路構成部は、第2の弾性シール部材を介して液滴吐出ユニットの第2の側面と圧接するように配置される。 The first elastic seal member is provided at the liquid inlet. The second elastic seal member is provided at the liquid discharge port. The flow path forming means includes a first flow path forming portion in which a first liquid flow path to be continuous with the liquid introduction port is provided and a second liquid flow path to be continuous with the liquid discharge port. At least a second flow path component. The first flow path component is disposed so as to be in pressure contact with the first side surface of the droplet discharge unit via the first elastic seal member. The second flow path component is disposed so as to be in pressure contact with the second side surface of the droplet discharge unit via the second elastic seal member.
この構成においては、流路構成手段の第1の流路構成部および第2の流路構成部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 arranged so as to be sandwiched between the first channel configuration unit and the second channel configuration unit of the channel configuration unit. 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.
(3) 第3の発明に係る液滴吐出装置は、(2)に記載の液滴吐出装置は、ベース部材および介在部材をさらに備える。ベース部材は、液滴吐出ユニット、第1の流路構成部、および第2の流路構成部がそれぞれ取り付けられる。ベース部材の素材の代表例として、金属が挙げられる。介在部材は、液滴吐出ユニットにおける第1の側面および第2の側面以外の面とベース部材とに固着されることによって、液滴吐出ユニットとベース部材との間に介在する。介在部材は、硬質セラミクスからなる。介在部材に用いる素材の代表例として、アルミナ、窒化アルミが挙げられる。 (3) A droplet discharge device according to a third aspect of the present invention is the droplet discharge device according to (2), further including a base member and an interposition member. The base member is attached with the droplet discharge unit, the first flow path component, and the second flow path component. A metal is mentioned as a typical example of the raw material of a base member. The interposition member is interposed between the droplet discharge unit and the base member by being fixed to a surface other than the first side surface and the second side surface of the droplet discharge unit and the base member. The interposition member is made of hard ceramics. A typical example of a material used for the interposition member includes alumina and aluminum nitride.
硬質セラミクスは、液滴吐出ユニットの母材となるシリコンや圧電体と同程度の線膨張係数を有するため、温度変化の際に液滴吐出ユニットと介在部材の間で熱応力が発生しにくい。また、硬質セラミクスはヤング率が高く靱性に富むため、ベース部材との間で生じる熱応力によって破壊されることがない。 Since hard ceramics has a linear expansion coefficient comparable to that of silicon or piezoelectric material as a base material of the droplet discharge unit, thermal stress is unlikely to occur between the droplet discharge unit and the interposition member when the temperature changes. In addition, since hard ceramics have a high Young's modulus and high toughness, they are not destroyed by thermal stress generated between them and the base member.
(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、
介在部材は、第1の流路構成部および第2の流路構成部との間に間隙を設けて配置されることを特徴とする。介在部材の配置の代表例として、液滴吐出ユニットの第1の側面と第2の側面との間隔よりも介在部材の幅を短くすることが挙げられる。
(4) A droplet discharge device according to a fourth invention is the droplet discharge device according to (3),
The interposed member is characterized in that a gap is provided between the first flow path component and the second flow path component. A typical example of the arrangement of the interposition member is to make the width of the interposition member shorter than the interval between the first side surface and the second side surface of the droplet discharge unit.
この構成においては、介在部材と液滴吐出ユニットとの接着や介在部材とベース部材との接着のための接着剤を過剰に使用してしまった場合における、余剰の接着剤が流れ込む空間が液滴吐出装置の内部に形成される。このため、液滴吐出ユニットと流路構成手段との間や、ベース部材と流路構成手段との間に接着剤が流れ込みにくくなり、その結果、液滴吐出ユニットやベース部材が接着剤によって汚されることが防止される。 In this configuration, when the adhesive for bonding the interposition member and the droplet discharge unit or the interposition member and the base member is used excessively, the space into which the excess adhesive flows is a droplet. It is formed inside the discharge device. For this reason, it is difficult for the adhesive to flow between the droplet discharge unit and the flow path forming means, or between the base member and the flow path forming means, and as a result, the liquid drop discharge unit and the base member are soiled by the adhesive. Is prevented.
(5) 第5の発明に係る液滴吐出装置は、(1)〜(3)のいずれかに記載の液滴吐出装置であって、流路構成手段が、第1の液体流路および第2の液体流路に接続されるべき第3の液体流路が内部に設けられるとともに、第1の流路構成部および第2の流路構成部と相まってベース部材を覆うように配置される第3の流路構成部を備えることを特徴とする。 (5) A droplet discharge device according to a fifth aspect of the present invention is the droplet discharge device according to any one of (1) to (3), in which the flow path configuring means includes the first liquid flow path and the first liquid flow path. A third liquid channel to be connected to the second liquid channel is provided inside, and the first liquid channel component is disposed so as to cover the base member in combination with the first channel component and the second channel component. It comprises 3 flow path components.
この構成においては、第1の流路構成部、第2の流路構成部、および第3の流路構成部によって、ベース部材が覆われる。このため、流路を構成する不可欠な部材を用いてベース部材を保護するカバーが構成される。この結果、簡易な構成によって、ベース部材やベース部材に搭載される部品が保護される。 In this configuration, the base member is covered with the first flow path component, the second flow path component, and the third flow path component. For this reason, the cover which protects a base member is comprised using the indispensable member which comprises a flow path. As a result, the base member and the components mounted on the base member are protected with a simple configuration.
(6) 第6の発明に係る液滴吐出装置は、(5)に記載の液滴吐出装置であって、第3の流路構成部が、液体を濾過するフィルタユニットを兼ねることを特徴とする。 (6) A droplet discharge device according to a sixth aspect of the invention is the droplet discharge device according to (5), wherein the third flow path component also serves as a filter unit for filtering liquid. To do.
この構成においては、第3の流路構成部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。 In this configuration, the function of the filter unit is given to the third flow path component. As a result, the filter unit is arranged near the droplet discharge unit, and the droplet discharge device can be made compact.
(7) 第7の発明に係る液滴吐出装置は、(5)または(6)に記載の液滴吐出装置であって、
第1の流路構成部、第2の流路構成部、第3の流路構成部が、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の流路構成部および第2の流路構成部と第3の流路構成部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 (5) or (6),
The first flow path component, the second flow path component, and the third flow path component are composed of PEEK (polyether ether ketone), and the first flow channel component and the second flow channel. An epoxy adhesive is used for adhesion between the path component and the third channel component.
この構成においては、第1の流路構成部、第2の流路構成部、第3の流路構成部に、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、エポキシ系接着剤を使用することによって、液滴吐出装置がより温度変化に強くなる。 In this configuration, the liquid resistance of the flow channel forming means is improved by using PEEK for the first flow channel component, the second flow channel component, and the third flow channel component. In addition, the use of an epoxy adhesive makes the droplet discharge device more resistant to temperature changes.
(1)第1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。 (1) According to the first invention, air accumulated in the common liquid chamber can be removed efficiently and with a simple configuration.
(2)第2の発明によれば、温度変化によって液滴吐出装置が破損することを防止できる。また、液体流路の構築が簡易化する。 (2) According to the second invention, it is possible to prevent the droplet discharge device from being damaged by a temperature change. Moreover, the construction of the liquid flow path is simplified.
(3)第3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。 (3) According to the third invention, it is possible to provide a droplet discharge device that is resistant to temperature changes.
(4)第4の発明によれば、液滴吐出ユニットやベース部材が接着剤によって汚されることを防止できる。 (4) According to the fourth invention, the droplet discharge unit and the base member can be prevented from being soiled by the adhesive.
(5)第5の発明によれば、簡易な構成によって、ベース部材やベース部材に搭載される部品を保護することができる。 (5) According to the fifth invention, the base member and the components mounted on the base member can be protected with a simple configuration.
(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、互いに結合されたベースユニット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における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。
As shown in FIG. 4, the
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30mmであり、チップマウント12の幅は29.5mm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。
In the present embodiment, the widths of 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。
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の流路構成部および第1の流路構成部を構成する。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、マニホールド14A,14Bにそれぞれ形成された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と液体導入口23A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の幅は、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しつつ、マニホールド14A内の液体流路およびマニホールド14B内の液体流路を、それぞれヘッドチップ11内の共通液室に連通させる。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。
FIG. 9 is a diagram illustrating a schematic configuration of the
図9に示すように、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。
As shown in FIG. 9, since 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との間にせん断力が発生し得る。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との間に発生するせん断力が微小に抑えられる。
In the present embodiment, the
以上に構成において、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
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
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 (7)
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保持するための液滴吐出ユニット保持部材と、
前記液体導入口に設けられる第1の弾性シール部材と、
前記液体排出口に設けられる第2の弾性シール部材と、
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の流路構成部および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の流路構成部を少なくとも有する流路構成手段と、
を備え、
前記本体は、前記第1の側面および前記第2の側面以外のいずれか1つの面が前記液滴吐出ユニット保持部材に固着されており、
前記流路構成手段は、前記第1の側面と前記第1の流路構成部とが前記第1の弾性シール部材を介して圧接するとともに前記第2の側面と前記第2の流路構成部とが前記第2の弾性シール部材を介して圧接するように構成され、
前記液滴吐出ユニット保持部材は、
前記液滴吐出ユニットにおける前記第1の側面および前記第2の側面以外のいずれか1つの面に固着される介在部材と、
前記介在部材を固定するベース部材と、からなり、
前記介在部材は、その線膨張係数が前記ベース部材より低く前記液滴吐出ユニットより高いことを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出装置。 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 droplet discharge unit holding member for holding the droplet discharge unit;
A first elastic seal member provided at the liquid inlet;
A second elastic seal member provided at the liquid discharge port;
A first flow path component having a first liquid flow path to be continuous with the liquid introduction port and a second liquid flow path having a second liquid flow path to be continuous to the liquid discharge port. A flow path forming means having at least a flow path forming portion;
With
The main body has one surface other than the first side surface and the second side surface fixed to the droplet discharge unit holding member,
The flow path forming means is configured such that the first side surface and the first flow path forming portion are in pressure contact with each other via the first elastic seal member, and the second side surface and the second flow path forming portion. Are configured to be in pressure contact with each other via the second elastic seal member ,
The droplet discharge unit holding member is
An interposition member fixed to any one surface other than the first side surface and the second side surface of the droplet discharge unit;
A base member for fixing the interposition member,
The droplet ejecting apparatus according to claim 1, wherein the interposition member has a linear expansion coefficient lower than that of the base member and higher than that of the droplet ejection unit.
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、
前記液体導入口に設けられる第1の弾性シール部材と、
前記液体排出口に設けられる第2の弾性シール部材と、
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の流路構成部および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の流路構成部を少なくとも有する流路構成手段と、
を備え、
前記流路構成手段は、前記第1の側面と前記第1の流路構成部とが前記第1の弾性シール部材を介して圧接するとともに前記第2の側面と前記第2の流路構成部とが前記第2の弾性シール部材を介して圧接するように配置され、
前記前記液滴吐出装置はさらに、
前記液滴吐出ユニット、前記第1の流路構成部、および前記第2の流路構成部がそれぞれ取り付けられるベース部材と、
前記液滴吐出ユニットにおける前記第1の側面および前記第2の側面以外のいずれか1つの面と前記ベース部材とに固着されることによって前記液滴吐出ユニットと前記ベース部材との間に介在する、硬質セラミクスからなる介在部材と、
を備え、かつ、
前記介在部材は、前記第1の流路構成部および前記第2の流路構成部との間に間隙を設けて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 first elastic seal member provided at the liquid inlet;
A second elastic seal member provided at the liquid discharge port;
A first flow path component having a first liquid flow path to be continuous with the liquid introduction port and a second liquid flow path having a second liquid flow path to be continuous to the liquid discharge port. A flow path forming means having at least a flow path forming portion;
With
The flow path forming means is configured such that the first side surface and the first flow path forming portion are in pressure contact with each other via the first elastic seal member, and the second side surface and the second flow path forming portion. Are arranged so as to be in pressure contact with each other via the second elastic seal member,
The droplet discharge device further includes
A base member to which the droplet discharge unit, the first flow path component, and the second flow path component are respectively attached;
The liquid droplet ejection unit is interposed between the liquid droplet ejection unit and the base member by being fixed to any one surface other than the first side surface and the second side surface and the base member. Interposing members made of hard ceramics,
And having
The liquid droplet ejection apparatus, wherein the interposition member is disposed with a gap between the first flow path component and the second flow path component.
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