JP4924339B2 - Cavity unit for droplet discharge head - Google Patents
Cavity unit for droplet discharge headInfo
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Description
本発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドのキャビティユニットに関する。 The present invention relates to a cavity unit of a droplet discharge head that discharges droplets.
一般に、インクジェットプリンタ装置を一例とする液滴吐出装置は、ノズル孔から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備えており、この液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル孔までの液体流路が内部に形成されたキャビティユニットを有している(特許文献1参照)。特許文献1に開示されているように、キャビティユニットは、液体流路となる各貫通孔が形成された複数枚のプレートが積層された構成となっており、各プレートに形成された貫通孔が互いに連通することによって液体流路を成し、この液体流路を介して液体タンク等の液体供給源からの液体がノズルまで供給されている。
In general, a droplet discharge device, such as an inkjet printer device, includes a droplet discharge head that discharges a droplet from a nozzle hole. The droplet discharge head uses a liquid flow to a nozzle hole that discharges a droplet. A path has a cavity unit formed inside (see Patent Document 1). As disclosed in
液体流路の途中には列状に配設された複数の圧力室が並設されていて、これらの圧力室の列方向に長寸の共通液室が圧力室の上流側に設けられており、液体流路の下流端に圧力室に対応して列状に配設されたノズル孔が位置している。そして、キャビティユニットに積層されたアクチュエータが選択的に駆動することにより、対応する圧力室内に充填された液体に吐出圧力が付与されてノズル孔から外部へ吐出されると共に、共通液室から圧力室へ負圧によって液体が補充されるようになっている。 A plurality of pressure chambers arranged in a row are arranged in the middle of the liquid flow path, and a long common liquid chamber is provided on the upstream side of the pressure chamber in the row direction of these pressure chambers. The nozzle holes arranged in rows corresponding to the pressure chambers are located at the downstream end of the liquid flow path. Then, when the actuator stacked in the cavity unit is selectively driven, a discharge pressure is applied to the liquid filled in the corresponding pressure chamber and the liquid is discharged from the nozzle hole to the outside, and from the common liquid chamber to the pressure chamber. The liquid is replenished by negative pressure.
このとき、選択された一つの圧力室内の液体に作用する吐出圧力は、ノズル孔へ伝播する前進成分だけでなく、共通液室へ伝搬する後退成分もある。この後退成分により共通液室を中継して他の圧力室にまで圧力が到達してしまう所謂クロストークがおこることがある。このように、所望しない圧力室へ圧力が伝搬すると、この圧力室内の液体が圧送されて所望しないノズル孔からの液滴吐出を招来してしまう可能性があるため好ましくない。従って、特許文献1にも開示されているように、共通液室に積層されるプレート(ダンパプレート)に、その共通液室に対応する位置に、共通液室との対向面とは反対側の面を凹状に窪ませて薄肉のダンパ壁を形成し、圧力室から逆流してくる圧力による共通液室内の圧力変動を、このダンパ壁によって緩和している。
ところで、ダンパ壁はその厚み寸法が小さい(薄い)ほど、圧力変動を緩和する作用を高く発揮することができるため、近年では十数ミクロン・メートル程度の厚み寸法に形成することが要望されつつある。しかしながら、ダンパプレートが形成される金属材料のインゴット内には、その製造時に注入される添加物などを含む微量の混入物が存在していて、ダンパ壁の薄肉化に伴い、ダンパ壁の厚み寸法がこのような混入物の粒径と同程度になると、ダンパ壁内の混入物の脱落により該ダンパ壁に部分的な欠けや亀裂、また欠損や貫通孔が形成されてしまう場合がある。このような欠損や貫通孔が形成されると、共通液室とダンパ壁を挟んでその反対側に位置する凹状空間(ダンパスペース)とが連通し、該ダンパスペースにも液体が充填されるため、ダンパ壁が共通液室内の圧力変動を緩和する機能を十分に発揮できなくなる恐れがある。 By the way, as the thickness of the damper wall is smaller (thin), the effect of relieving the pressure fluctuation can be enhanced, and in recent years, it is demanded to form the damper wall with a thickness of about several tens of microns. . However, in the ingot of the metal material on which the damper plate is formed, there is a trace amount of contaminants including additives injected at the time of manufacture, and as the damper wall becomes thinner, the thickness dimension of the damper wall However, when the particle size of such a contaminant is about the same, there may be a case where a partial chipping or crack, or a defect or a through hole is formed in the damper wall due to the falling off of the contaminant in the damper wall. When such a deficit or through hole is formed, the common liquid chamber and the concave space (damper space) located on the opposite side of the damper wall communicate with each other, and the damper space is filled with liquid. The damper wall may not be able to fully function to relieve pressure fluctuation in the common liquid chamber.
また、このようなダンパ壁はウェットエッチングにより形成することができる。具体的には、ダンパ壁に対応する領域以外がマスクされたダンパプレートを、エッチング液で前記領域を断面視凹状にハーフエッチングすることにより、薄肉のダンパ壁を形成することができる。このようなウェットエッチングを採用すると、エッチング液の流速が凹状部分の周縁部において大きくなり、この部分が中央部分よりも深くエッチングされてしまう傾向にある。従って、ダンパ壁の中央部分が所望の厚み寸法になるようにエッチングすると、その周縁部は所望寸法以上に深くエッチングされるため、この部分で上記混入物が脱落すると脱落箇所に部分的な欠けや亀裂、また、欠損や貫通孔が形成されてしまう可能性がより大きくなる。 Such a damper wall can be formed by wet etching. Specifically, a thin damper wall can be formed by half-etching the area of the damper plate masked in areas other than the area corresponding to the damper wall with an etching solution so that the area is concave in a sectional view. When such wet etching is employed, the flow rate of the etching solution increases at the peripheral portion of the concave portion, and this portion tends to be etched deeper than the central portion. Accordingly, when the central portion of the damper wall is etched to have a desired thickness dimension, the peripheral edge portion is etched deeper than the desired dimension. Therefore, when the contaminants fall off at this portion, There is a greater possibility that cracks, defects and through holes will be formed.
そこで本発明は、ダンパ壁の薄肉化に伴う上記のような課題を解消した液滴吐出ヘッド用のキャビティユニットを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cavity unit for a droplet discharge head that solves the above-described problems associated with thinning of a damper wall.
本発明は上述したような事情を鑑みてなされたものであり、本発明に係る液滴吐出ヘッド用のキャビティプレートは、途中に並設された複数の圧力室を経て複数の並設されたノズル孔へ至る液体流路を内部に有し、前記ノズル孔から液体を吐出させるべく前記圧力室内の液体に圧力を付与するアクチュエータが積層される液滴吐出ヘッド用のキャビティユニットであって、液体供給源からの液体を複数の前記圧力室へ導く共通液室を形成する共通液室孔が、前記圧力室の並設方向に沿う長孔状に貫通形成された共通液室プレートと、該共通液室プレートに積層接着され、該共通液室プレートとの対向面とは反対側の面が凹状に窪んで前記共通液室側に一部板厚が残された壁部が前記共通液室内の圧力変動を緩和するダンパ壁を成すダンパプレートとを備え、前記ダンパ壁は、前記各プレートの積層方向に沿ってみたときに、その輪郭形状が前記共通液室孔の輪郭形状より大きく、且つその周縁部には中央部よりも厚み寸法の小さい薄肉部が延設されており、前記共通液室プレートと前記ダンパプレートとは、前記積層方向に沿ってみたときに前記薄肉部が前記共通液室孔の外方に位置した状態で接着されており、更に、前記薄肉部は、該薄肉部の延設方向に直交する断面の途中部分に、厚み寸法の最も小さい最薄部を有し、該最薄部が、前記積層方向に沿ってみたときに前記共通液室孔の外方に位置している。
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and a cavity plate for a droplet discharge head according to the present invention includes a plurality of nozzles arranged in parallel through a plurality of pressure chambers arranged in the middle. A cavity unit for a droplet discharge head, which has a liquid flow path leading to a hole and is laminated with an actuator for applying pressure to the liquid in the pressure chamber so that the liquid is discharged from the nozzle hole. A common liquid chamber plate in which a common liquid chamber hole that forms a common liquid chamber that guides liquid from a source to the plurality of pressure chambers is formed in a long hole shape along the parallel arrangement direction of the pressure chambers, and the common liquid The wall portion laminated and bonded to the chamber plate, the surface opposite to the surface facing the common liquid chamber plate is recessed and a part of the wall is left on the common liquid chamber side is the pressure in the common liquid chamber Damper press that forms a damper wall to mitigate fluctuations And a preparative, the damper wall, the when viewed along the stacking direction of each plate, larger than the outline shape of the contour shape is the common liquid chamber hole, and thickness than the central portion to the peripheral portion and small thin portion is extended with the the common liquid chamber plate and the damper plate, the adhesive in the state in which the thin portion is positioned outwardly of said common liquid chamber hole when viewed along the stacking direction Furthermore, the thin-walled portion has the thinnest portion with the smallest thickness dimension in the middle of the cross section perpendicular to the extending direction of the thin-walled portion, and the thinnest portion is along the stacking direction. When viewed, it is located outside the common liquid chamber hole .
このような構成とすることにより、ダンパプレートが有するダンパ壁の周縁部に形成される薄肉部は、共通液室プレートの共通液室孔の外方に位置して共通液室プレートの下側の面と積層接着するため、混入物の脱落等によりこの薄肉部に欠損や貫通孔が形成されたとしても、共通液室とダンパスペースとが連通するのを防止することができる。また、このような構成とすることにより、混入物の脱落によって最も欠損や貫通孔が形成されやすい最薄部が共通液室の外方に位置することとなるため、この部分での貫通孔の形成による共通液室とダンパスペースとの連通を効果的に防止することができる。
With this configuration, the thin wall portion formed on the periphery of the damper wall of the damper plate is located outside the common liquid chamber hole of the common liquid chamber plate and is located below the common liquid chamber plate. Since the surface is laminated and adhered, even if a defect or a through-hole is formed in the thin wall portion due to dropping off of contaminants, it is possible to prevent the common liquid chamber and the damper space from communicating with each other. In addition, by adopting such a configuration, the thinnest part where a defect or a through hole is most likely to be formed due to the removal of contaminants is located outside the common liquid chamber. The communication between the common liquid chamber and the damper space due to the formation can be effectively prevented.
また、前記ダンパ壁は、これに対応する領域以外がマスクされたダンパプレートが、エッチング液によって前記領域がハーフエッチングされて形成されていてもよい。このような構成とすることにより、エッチング液によりダンパ壁の周縁部に薄肉部が形成されやすくなるため、上述したように共通液室プレートとダンパプレートを積層接着することによって、薄肉部に貫通孔が形成されたとしても共通液室とダンパスペースとが連通してしまうのを防止することができる。 In addition, the damper wall may be formed by half-etching the region of the damper plate masked except for the region corresponding thereto with an etching solution. By adopting such a configuration, a thin wall portion is easily formed on the periphery of the damper wall by the etching solution. Therefore, by laminating and bonding the common liquid chamber plate and the damper plate as described above, the through hole is formed in the thin wall portion. Even if formed, it is possible to prevent the common liquid chamber and the damper space from communicating with each other.
本発明に係る液滴吐出ヘッド用のキャビティユニットによれば、ダンパプレートのダンパ壁の薄肉化に伴い、ダンパ壁から材料中の混入物が脱落するなどしてダンパ壁に欠損や貫通孔が形成された場合であっても、共通液室とダンパスペースとが連通するのを防止することができる。 According to the cavity unit for a droplet discharge head according to the present invention, as the damper wall of the damper plate is thinned, contaminants in the material fall off from the damper wall, and a defect or a through hole is formed in the damper wall. Even in this case, it is possible to prevent the common liquid chamber and the damper space from communicating with each other.
以下、本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドのキャビティユニットについて図面を参照しながら具体的に説明する。 Hereinafter, a cavity unit of a droplet discharge head according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態に係るキャビティユニットを備える液滴吐出ヘッドが搭載されたキャリッジの断面図であり、液滴吐出ヘッドとしてインクジェットプリンタのインクを吐出するインクジェットヘッドに適用したものである。また、本発明のインクジェットプリンタは、単独のプリンタ装置としてだけでなく、コピー機能、スキャナ機能、ファクシミリ機能などを備えた多機能装置(MFD:Multi Function Device )のプリンタとしても適用することができるものである。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a carriage on which a droplet discharge head including a cavity unit according to this embodiment is mounted, and is applied to an inkjet head that discharges ink of an inkjet printer as a droplet discharge head. The ink jet printer of the present invention can be applied not only as a single printer device but also as a printer of a multi-function device (MFD) having a copy function, a scanner function, a facsimile function, and the like. It is.
図示しないインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドが搭載されたキャリッジ1が、2本のガイド軸に跨って取り付けられ、図1の左右方向へ往復移動可能(走査可能)に構成されている。インクジェットヘッドは、キャリッジ1とともに走査方向に往復移動しつつ、その下面(図1の下側)に設けられたノズル孔28a(図2参照)から、図示しない用紙搬送機構の搬送モータによって図1の下方(走査方向と交差する紙送り方向、図1の紙面の裏面側)に搬送される記録用紙にインクの液滴を噴射する。これにより、記録用紙Pに所望の文字や画像などが記録される。
An ink jet printer (not shown) is configured such that a
図1に示すように、キャリッジ1は、例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、及びブラックなどの各色のインク(液体)を、後述のキャビティユニット10へ互いに独立して供給する液体タンク3と、この液体タンク3を収容して保持するホルダケース4と、このホルダケースの下部に支持フレーム5を介して取り付けられるインクジェットヘッド6とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
また、このインクジェットヘッド6は、複数枚のプレートが積層接着されて内部に液体流路10a(図2参照)を有するキャビティユニット10の上面にプレート型の圧電ユニット11が積層接着されていて、この圧電ユニット11の上面に外部機器との電気的な接続に用いられる配線ユニット(チップオンフィルム)12がさらに接合されていて、この配線ユニット12には駆動回路であるドライバIC51が接続されている。ドライバICは、インクジェットプリンタ本体側からの印字データをもとに選択的に圧電ユニット10を駆動させる駆動信号を出力している。このようなインクジェットヘッド6を備えるキャリッジ1は、公知のインクジェットプリンタプリンタと同様に、被記録紙の紙面と平行に移動可能に構成され、移動しつつ液滴吐出ヘッド6の下面側に開口されたノズルからインクを下向きに吐出することにより、紙面上に画像を形成することができる。
Further, the
図2は、図1に示すキャリッジ1が備えるインクジェットヘッド6の拡大断面図であり、図3は、このインクジェットヘッド6をキャビティユニット10と圧電ユニット11と配線ユニット12とに分解したときの斜視図である。また、図4は、キャビティユニット10と圧電ユニット11との分解斜視図で、図5は、キャビティユニット10の拡大分解斜視図である。
2 is an enlarged cross-sectional view of the
図2及び図4に示すように、インクジェットヘッド6が有するキャビティユニット10は、圧力室プレート20、第1スペーサプレート21、絞りプレート22、第2スペーサプレート23、第1共通液室プレート24、第2共通液室プレート25、ダンパープレート26、カバープレート27、及びノズルプレート28が、それぞれの平板面が対向するようにこの順に上方から積層し、接着接合された構成となっている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
これらのうち、ノズルプレート28はポリイミド等の樹脂シートで、それ以外の各プレート21〜27は42%ニッケル合金鋼板(42合金)等の金属板であり、平面視で何れも長方形状を成し、各々50〜150μm程度の肉厚を有している。各プレート20〜27には、電解エッチング、レーザ加工、又はプラズマジェット加工等により、液体流路(チャンネル)10aを構成する開孔又は凹部が形成されている。
Among these, the
最下層のノズルプレート28には、微小径の多数の液滴噴射用のノズル孔28a(ノズル径20μm)が、ノズルプレート28における長辺方向(X方向)に沿って微小間隔を空けて多数個穿設されている。このノズル孔28aは、Y方向に5列に適宜間隔で配列されている。つまり、複数のノズル孔28aは、各インク色ごとにX方向に沿って多数個穿設されており、そのノズル孔列がY方向に沿って5列配設されている。なお、図示されていないが図4の奥側からブラックインク用のノズル孔列が2列配置され、他のインク色用のノズル孔列が各1列ずつ配置されている。
In the
キャビティユニット10において最上層に位置する圧力室プレート20には、多数の圧力室孔20aが、ノズル孔28aの各列に対応して5列配設されている(図3で奥側からブラック用に2列、他のインク色用に各1列配置)。この圧力室孔20aは、圧力室プレート20の短辺方向(Y方向)に沿う平面視細長形状を成し、圧力室プレート20をその板厚方向に貫通して形成されていて、その長手方向がノズル孔28aの列と直交する方向(Y方向)に沿うように配置されている。そして、この圧力室孔20aは、上方から圧電ユニット11が積層され、下方から第1スペーサプレート21が積層されることにより、内部空間を有する圧力室31を形成する。
In the
第1スペーサプレート21には圧力室孔20aの一端部に連通する連通孔21aが形成され、第2スペーサプレート23(図4では絞りプレート22の下面に接着された状態で示している)には連通孔23aが形成され、更に、これらのプレート21,23間に介在する絞りプレート22には、長孔形状を成す絞り孔22aが形成されている。そして、この絞り孔22aの一端部は第1スペーサプレート21の連通孔21aに連通し、他端は第2スペーサプレート23の連通孔23aに連通している。これら連通孔21a,23a及び絞り孔22aによって、圧力室31と後述する共通液室35とを連通させる絞り通路33が形成されている。この絞り孔22aは、ノズル孔28aからインクを噴射させるために、各圧力室31が噴射圧力を受けたときに、共通液室35側へのインクの後退成分を防止し、効率よくインクをノズル孔28a側へ前進させるためのものである。
The
また、各圧力室孔20aの他端部は、第1スペーサプレート21、絞りプレート22、第2スペーサプレート23、2枚のマニホールドプレート25、26、ダンパープレート26及びスペーサプレート27に穿設されている微小径の連通孔が互いに連通して成る液体流路36を介し、ノズルプレート28の各ノズル孔28aに連通している。
The other end of each
第2スペーサプレート23の下層に位置する第1共通液室プレート24および第2共通液室プレート25には、圧力室孔20aが列方向(X方向)に配置された位置に対応する下方位置にて、その列方向(X方向)に沿って延設された共通液室孔24a、25aが板厚を貫通して形成されている。この共通液室孔24a、25aは、ノズル列および圧力室列に対応して、各インク色ごとに設けられており、具体的には図4の奥側からブラックインク用に2列、そしてシアンインク用、マゼンダインク用、及びイエローインク用に各1列の計5列が設けられている(図6も参照)。そして、2枚の共通液室プレート24,25を積層し、且つ、その上面を第2スペーサプレート23で覆い、下面をダンパープレート26で覆うことにより、合計5つの共通液室35が形成される。
In the first common
ダンパープレート26は、その共通液室35との対向面とは反対側の面であって、各共通液室35の位置に対応する箇所を、下方から凹状に窪ませて薄肉に形成した5つのダンパ壁26aを有している。ダンパ壁26aは、インク噴射時に、圧力室31で発生した圧力変動が共通液室35に伝播しても、弾性変形して振動することにより、圧力変動を吸収減衰させるダンパ効果を奏し、圧力変動が共通液室35を介して他の圧力室31へ伝播するクロストークを抑制する。そして、このダンパープレート26に、カバープレート27が下方から積層接着されることにより、両プレート26,27間にダンパスペース26bが形成されている。各ダンパスペース26bの形状は、詳しくは後述するが、各共通液室35の平面視輪郭形状より外側方向にわずかに大きく(外形寸法が大きく)形成されている。また、カバープレート27には、複数のノズル孔28aを有するノズルプレート28が下方から積層接着されている。
The
また、圧力室プレート20から第2スペーサプレート23の各プレートの長手方向(X方向)の一端部には、上下の位置を対応させて、各インク色ごとに4つの液体供給路34が穿設されていて、液体タンク3(図1参照)に連通し、図示しないインクジェットプリンタ本体側に静置されたインクカートリッジからのインクが、液体供給路34から共通液室24a、25aの長手方向の一端部に供給される。また、各共通液室孔24aは、その他端部が、絞り通路33を介して圧力室31に連通している。なお、液体供給路34がそれぞれインク色数に合わせて4つ設けられているのに対して、ダンパ室、共通液室24a、25a、ノズル28a、圧力室31aが5つ設けられているのは、ブラックインク用の1つの液体供給路34(図4の一番奥側の液体供給路34)から、2つの共通液室24a,25a及び2つの圧力室列を通じてノズル孔列へブラックインクを供給するように構成されているからであり、このような構成としているのはブラックインクがその他のカラーインクに比べて使用頻度が高いことによるものである。なお、キャビティユニット10の上面には、液体供給路34に対応するろ過部29aを有するフィルタ29が接着剤等で貼着されている
このようなプレート20〜28を積層接着することにより、図2及び図4に示すようなキャビティユニット10が構成される。そしてこのキャビティユニット10内には、液体タンク3に連通する液体供給路34から共通液室35にインクが供給された後、絞り通路33を経由して圧力室31に分配供給され、ノズル通路36を経てノズル孔28aに至るようにインクが流れる液体流路10aが形成されている。
In addition, four
一方、図2に示すように圧電ユニット11は、多数枚の圧電シート40〜45と絶縁性を有するトップシート46(拘束層)とが積層されて構成されている。圧電シート40〜45は、夫々の厚みが略30μm程度のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)のセラミックス材料から構成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
各圧電シート40〜45のうち、最下層の圧電シート40から上方へ数えて偶数番目の圧電シート41,43の上面には、各圧力室31の位置に個別に対応するよう配置された多数の個別電極47が、圧力室31が形成する各列に対応するよう5列に印刷形成されている。また、最下層の圧電シート40から上方へ数えて奇数番目の圧電シート40,42,44の上面には、平面視したときに個別電極47を列ごとに全てを覆うように配置された共通電極48が印刷形成されている。そして、個別電極47及び共通電極48は、各圧電シート40〜45及びトップシート46の側端面又は図示しないスルーホールに設けた図示しない中継配線(導電性接着剤などを充填または塗布して構成)を介し、トップシート46の上面に設けられたそれぞれの外部電極49(図3も参照)と電気的に接続されている。圧電ユニット11は、各個別電極とキャビティユニット10の各圧力室31とを対向させて、キャビティユニット10に接着され固定される。共通電極48は、スルーホールを介してグランドに接地されている。なお、外部電極49はAg−Pd系の導電材を用いてスクリーン印刷されている。
Among the
この圧電ユニット11の上面には、配線ユニット12の一端部が積層接合され、他端部がノズル孔28aの列方向とは直角する方向(Y方向)に引き出されている。配線ユニット12は可撓性帯状の配線部材であり、その一端部には、圧電ユニット11上面の外部電極49に対応する複数の給電端子50を有し、該給電端子50は、配線ユニット12の他端部側に引き出された途中部分に実装された駆動回路を含むICチップ51(図3参照)と電気的に接続されている。配線ユニット12には、ICチップ51への駆動信号の入出力を行う図示しない導線がICチップを介して引き出し方向(Y方向)に沿って配線されていて、ICチップと各給電端子50とが電気的に接続されている。また、給電端子50にはハンダバンプが形成されており、圧電ユニット11とその上面に積層された配線ユニット12とは、ハンダバンプを介して各給電端子50と各外部電極49とが電気的に接続される。
One end of the
1つの圧力室31に対して積層方向に沿って見たときに重複して位置する複数の個別電極47と共通電極48との間に挟まれる圧電シートの部分が、本体側からの印字データに従いICチップ51から選択的に駆動信号が出力されることによって変形駆動する活性部となり、この活性部の変形によって前記圧力室31内のインクに吐出圧力が付与される。
A portion of the piezoelectric sheet sandwiched between the plurality of
このような構成を成すインクジェットヘッド6は、以下のようにして動作し、ノズル孔28aから液体を吐出する。即ち、液体タンク3から図示しないフィルタを介して供給された液体が、液体供給路34、共通液室35、絞り通路33、圧力室31、及びノズル通路36から成る液体流路10a内に充填されている。この状態で配線ユニット12から圧電ユニット11へ電位を付与し、複数の個別電極47を選択的に所定電位とすると、電位を付与された個別電極47と共通電極48との間に電位差が生じ、圧電シート41〜44の活性部に電界が作用して積層方向の歪み変形が発生する。そして、このように活性部が変形すると、最下層の圧電シート40が圧力室31内へ突出するため、圧力室31の内圧が上昇し、圧力室31内のインクからノズル通路36内のインクへとその圧力波が伝播され、ノズル孔28aからインクが外部へ吐出される。
The
また、圧力室31の内圧の上昇により生じた圧力波は、ノズル孔28aに向う前進成分だけでなく、共通液室35の方向に向う後退成分もある。後退成分は、周囲より断面積を小さく形成された絞り通路33にて減衰され、残りの圧力波は、ダンパ壁26aが弾性変形することによって吸収される。これにより、一の圧力室31にて生じた圧力波が、共通液室35を経て他の圧力室31へ及ぶのを抑制している。なお、圧力波の吸収は、ダンパ壁26aの弾性振動のみによって行なうこともできるが、ダンパスペース16b内の空気と併用することもできる。
In addition, the pressure wave generated by the increase in the internal pressure of the
本実施形態のダンパープレートの26構成について、詳しく説明する。 The 26 configuration of the damper plate of this embodiment will be described in detail.
図6は、互いに積層接着された第2共通液室プレート25とダンパプレート26との構成を示す平面図であって第2共通液室プレート25側から見たときの構成を示している。また、図7は、図6に示すV-V矢視線で第2共通液室プレート25及びダンパプレート26を切断したときの構成を拡大して示す部分断面図である。
FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the second common
図6に示すように、第2共通液室プレート25にはY方向に配列された5列の共通液室孔25aが形成されていて、図6の紙面上の右側の隣り合う2列が、ブラックインク用で、その他の3つが他の色のインク(マゼンタ、シアン、イエロー)用の共通液室孔となっている。この共通液室孔25aは、いずれも第2共通液室プレート25の長手方向(X方向)に沿って長さ寸法L1の細長孔状を成し、幅寸法はW1となっている。また、第2共通液室プレート25には、各共通液室孔25aに沿って、ノズル通路36を形成する複数の貫通孔25bが図6紙面上の右側の隣り合う2列がブラックインク用、その他の3列が他の色のインク用に色ごとに形成されている。なお、第1共通液室プレート24の共通液室孔24aも共通液室25aと同じ形状となっている。
As shown in FIG. 6, the second common
第2共通液室プレート25の下方に接着されたダンパプレート26には、各共通液室孔25aに対応する位置にダンパ壁26a(図6では破線で示す)が形成されている。このダンパ壁26aは、その平面視(即ち、両プレート25,26の積層方向に沿ってみたとき)での輪郭形状が共通液室孔25aの輪郭形状よりも大きく形成されており、共通液室孔25aに対応するダンパ壁26aは幅寸法W2(>W1)及び長さ寸法L2(>L1)、となっている。なお、図6にあるように、各共通液室孔25aはそれぞれ寸法や形状など多少の違いがあるが、各共通液室孔25aの輪郭形状に対応してダンパ壁26aの形状及び寸法が上記のように大きくなるように形成されている。
The
また、図7に示すようにダンパ壁26aは、ダンパプレート26の厚み寸法、即ち、ダンパ壁26aを形成する前のプレートの厚み寸法T1(例えば、50μm)に比べて薄い厚み(薄肉)に形成されている。具体的には図7に示すように、平面視で共通液室35の領域と重なり対向して位置している中央部26cが、圧力室31から逆流してくる吐出圧力による共通液室35内の圧力変動を緩和させる部分を成しており、平面視細長孔形状のダンパ壁26aの周縁部が、その中央部26cの厚み寸法T2(例えば、15μm)に比べてさらに薄い薄肉部26dを成し、この薄肉部26dが、ダンパ壁26aの周縁に沿って全周に至るように延設されている。
Further, as shown in FIG. 7, the
また、ダンパ壁26aの周縁部である薄肉部26dには、外縁端よりも内側(中央部寄り)に、最も小さい厚み寸法T3(例えば、8μm)を有する最薄部26eが全周に至るように延設して形成されている。横断面(即ち、薄肉部26dの延設方向(X方向)に直交する幅方向(Y方向)に沿った断面)では、Y方向に沿った幅寸法W2のダンパ壁26aは、中央部の厚みがT2、幅方向の両端(周縁部)が厚みT2よりも薄肉の薄肉部26dで、その両端よりわずかに中央部よりに最も小さい厚み寸法T3の最薄部26eが形成されている。本実施の形態においては、この最薄部26eは、薄肉部26dにおいて幅方向(Y方向)の略中央部分に形成されている。
Further, the
ダンパプレート26と第2共通液室プレート25とは、ダンパ壁26aの中央部26cが平面視で共通液室孔25aと対向して重なるとともに、周縁部の薄肉部26dが、共通液室孔25aよりも外方であって、第2共通液室プレート25の下面(ダンパプレート26側)と対向して積層接着される。特に最薄部26eが、第2共通液室プレート25の下面と対向して接着されているように配置される。(図5も参照)
なお、図7では一番左側に配置された一共通液室孔25aに対応するダンパ壁26aについて示しているが、他の共通液室孔25aに対応するダンパ壁26aにおいても、同様に薄肉部26d及び最薄部26eが形成され、中央部26cが各共通液室孔25aと対向し、最薄部26eおよび薄肉部26dが、共通液室孔25aよりも外方であって、第2の共通プレートの下面側と接着されているように配置される。また、薄肉部26dおよび最薄部26eは、ダンパ壁の全周辺部において形成されているため、ダンパ壁の長手方向である縦断面側(X方向)の、中央部26dよりも薄肉化した薄肉部26dおよび最薄部26eが形成されているが、少なくとも横断面側(Y方向側)の薄肉部26d、および最薄部26eが、第2共通液室プレート25の下面と対向して接着されていることが好ましい。
In the
Although FIG. 7 shows the
図8は、ダンパプレート26に上記のようなダンパ壁26aを形成する製法の一例を説明するための模式図である。図8に示すように、平坦なダンパプレート26となる平板260の両面の全体にレジスト70,71を積層して、一方の面上のレジスト70の表面において、ダンパ壁26aに対応する領域A1以外の領域A2にマスク71を施す。そして、領域A1の部分を感光させて現像することにより、レジスト70における領域A1部分を除去して平板260の一方の面を部分的に露出させる。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining an example of a manufacturing method for forming the
次に、このような平板260を、所定のエッチング液が上下方向から噴霧されて霧状に充満された空間Sを所定の速度で移動させる。これにより、レジスト70によって被覆されていない領域A1の露出部分がハーフエッチングされて凹状を成し、その底壁には周囲の領域A2部分に比べて厚み寸法の小さいダンパ壁26aが形成され、エッチングにより除去された凹状部分にはダンパスペース26bが形成され、このようなダンパ壁26a及びダンパスペース26bを有するダンパプレート26が形成される。このとき、ダンパプレート26(平板260)が空間Sを移動する間に、エッチング液は領域A1の露出部分に溜まると共に、該領域A1の周縁部に沿って流れやすい。そのため、この周縁部が中央部26cよりも深くまで溶解し、上述したような薄肉部26d及び最薄部26eが形成される。
Next, such a
図7に示すように、このようなダンパプレート26は、平面視したときに周回する薄肉部26dが共通液室孔25aの周縁より外方に位置するようにして、第2共通液室プレート25と積層接着されている。より詳しくは、ダンパプレート26においてダンパスペース26bが開口する方とは反対側の面を第2共通液室プレート25に対向させている。そして、ダンパ壁26aの周縁部を周回する薄肉部26dのうち少なくとも最薄部26eが、共通液室孔25aの外方に位置するようにして、両プレート25,26は互いに積層接着されている。
As shown in FIG. 7, the
なお、ダンパ壁26aの中央部26cが圧力波の後退成分を吸収するために必要な厚みを有するように制御してハーフエッチング形成される。また、図8では、ダンパプレート26となる1枚の平坦な平板260に対して一列のダンパ壁26aを製造する様子を例示しているが、他のダンパ壁26a列も同時に形成されるとともに、特開2002−192732号公報によって公知のように、複数のダンパプレート26となる平板260を連結片によって複数連結したリードフレーム全体をエッチングさせることで複数枚のダンパプレート26を同時に製造することも可能である。
The
以上に説明したインクジェットヘッド6用のキャビティユニット10によれば、ダンパ壁26の平面視輪郭形状が、共通液室孔25aに対応した位置において、共通液室孔25aの平面視輪郭形状よりも大きく形成されているため、ダンパ壁26aをハーフエッチングで製造するときに、その周縁部の厚みが、中央部26cよりも薄くなっても(薄肉部26dが形成されても)、その薄肉部26dが、共通液室孔25aよりも外方に位置し、第2共通液室プレート25の下面側に接着される(接着代となっている)。従って、中央部26cにてダンパ効果を確保しながら、ダンパ壁26aの薄肉部26dにおいて、混入物の脱落などで欠損や貫通孔などが形成されたとしても、該欠損部や貫通孔を介して共通液室35とダンパスペース26bとが連通するのを抑制することができる。
According to the
特に、混入物の脱落などにより最も欠損されやすい最薄部26eを、共通液室35の外方に位置させるようにして積層配置させるため、インク漏れ出しの危険性がより低くなり、製品としての信頼性を維持することができる。また、ダンパプレート26に用いる材料であるインゴット中の混入物が多くなった場合(純度の低いインゴットを利用する)でも、本実施形態のような構成であれば、混入物の脱落による欠損や貫通孔形成によってインク漏れを防ぐことができるため、ダンパプレート材料のコストダウンをさせることができる。
In particular, since the
また、上記構成によれば、薄肉部26dの上面(即ち、ダンパスペース26bとは反対側の面)と第2共通液室プレート25の下面とを接着することができる。この場合、薄肉部26dがその上面にて第2共通液室プレート25に固定されるため、薄肉部26dからの混入物などの脱落自体を抑制することができるため好都合である。
Further, according to the above configuration, the upper surface of the
なお、本実施形態の構成において、共通液室35と対向した位置のダンパ壁26aが薄肉である方がダンパ効果を向上させることができるため、薄肉部26dを若干共通液室孔寄り(内方)に位置させて積層接着させてあってもよいが、その場合も薄肉部26dにおける稜線より内側の最薄部26eは、共通液室孔25aの周縁部よりも外方に位置させておくのが好ましい。
In the configuration of this embodiment, since the damper effect can be improved if the
本発明は、インクを吐出するインクジェットヘッドだけでなく、共通液室プレートとダンパプレートとが積層接着された液滴を吐出する液滴吐出ヘッド用のキャビティユニットに適用することができる。 The present invention can be applied not only to an inkjet head that ejects ink, but also to a cavity unit for a droplet ejection head that ejects droplets in which a common liquid chamber plate and a damper plate are stacked and bonded.
6 インクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)
10 キャビティユニット
10a 液体流路
11 アクチュエータ
25 第2共通液室プレート
25a 共通液室孔
26 ダンパプレート
26a ダンパ壁
26b ダンパスペース
26c 中央部
26d 薄肉部
26e 最薄部
6 Inkjet head (droplet discharge head)
DESCRIPTION OF
Claims (2)
液体供給源からの液体を複数の前記圧力室へ導く共通液室を形成する共通液室孔が、前記圧力室の並設方向に沿う長孔状に貫通形成された共通液室プレートと、
該共通液室プレートに積層接着され、該共通液室プレートとの対向面とは反対側の面が凹状に窪んで前記共通液室側に一部板厚が残された壁部が前記共通液室内の圧力変動を緩和するダンパ壁を成すダンパプレートとを備え、
前記ダンパ壁は、前記各プレートの積層方向に沿ってみたときに、その輪郭形状が前記共通液室孔の輪郭形状より大きく、且つその周縁部には中央部よりも厚み寸法の小さい薄肉部が延設されており、
前記共通液室プレートと前記ダンパプレートとは、前記積層方向に沿ってみたときに前記薄肉部が前記共通液室孔の外方に位置した状態で接着されており、
更に、前記薄肉部は、該薄肉部の延設方向に直交する断面の途中部分に、厚み寸法の最も小さい最薄部を有し、該最薄部が、前記積層方向に沿ってみたときに前記共通液室孔の外方に位置していることを特徴とする液滴吐出ヘッド用のキャビティユニット。 It has a liquid flow path that reaches a plurality of nozzle holes arranged in parallel through a plurality of pressure chambers arranged in the middle, and applies pressure to the liquid in the pressure chamber to discharge the liquid from the nozzle holes. A cavity unit for a droplet discharge head on which an actuator is stacked,
A common liquid chamber plate in which a common liquid chamber hole that forms a common liquid chamber that guides liquid from a liquid supply source to the plurality of pressure chambers is formed in a long hole shape along the parallel direction of the pressure chambers;
A wall portion laminated and bonded to the common liquid chamber plate, the surface opposite to the surface facing the common liquid chamber plate is recessed, and a part of the wall is left on the common liquid chamber side. And a damper plate that forms a damper wall that relieves pressure fluctuations in the room,
The damper wall has a contour shape larger than the contour shape of the common liquid chamber hole when viewed along the stacking direction of the plates , and a peripheral portion has a thin portion having a thickness dimension smaller than that of the central portion. Extended ,
The common liquid chamber plate and the damper plate are bonded in a state where the thin portion is located outside the common liquid chamber hole when viewed along the stacking direction ,
Furthermore, the thin-walled portion has a thinnest portion having the smallest thickness dimension in the middle portion of the cross section perpendicular to the extending direction of the thin-walled portion, and when the thinnest portion is viewed along the stacking direction. A cavity unit for a droplet discharge head, wherein the cavity unit is located outside the common liquid chamber hole .
2. The droplet discharge head for a droplet ejection head according to claim 1, wherein the damper wall is formed by half-etching the region with an etchant, wherein the damper plate is masked in regions other than the region corresponding thereto. Cavity unit.
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