JP5116491B2 - Liquid ejection head, image forming apparatus, and piezoelectric actuator - Google Patents
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Description
本発明は液体吐出ヘッド及び画像形成装置、圧電アクチュエータに関する。 The present invention relates to a liquid discharge head, an image forming apparatus , and a piezoelectric actuator .
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙に対して吐出して、画像形成(記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。)を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。 As an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a copying apparatus, a plotter, and a complex machine of these, for example, an ink jet recording apparatus is known as an image forming apparatus of a liquid discharge recording method using a recording head for discharging ink droplets. . This liquid discharge recording type image forming apparatus ejects ink droplets from a recording head onto a conveyed paper to form an image (recording, printing, printing, and printing are also used synonymously). Serial type image forming device that forms an image by ejecting droplets while the recording head moves in the main scanning direction, and a line type that forms images by ejecting droplets without the recording head moving There is a line type image forming apparatus using a head.
なお、本願において、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体にインクを着弾させて画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること(単に液滴を媒体に着弾させること)をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用いる。また、「用紙」とは、材質を紙に限定するものではなく、上述したOHPシート、布なども含み、インク滴が付着されるものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含むものの総称として用いる。 In the present application, “image forming apparatus” means an apparatus for forming an image by landing ink on a medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, etc. "Image formation" is not only the application of images with meanings such as characters and figures to the medium, but also the addition of images with no meaning such as patterns to the medium (simply applying droplets to the medium) Also means landing). The “ink” is not limited to the ink, but is used as a general term for all liquids that can perform image formation, such as a recording liquid, a fixing processing liquid, and a liquid. The term “paper” is not limited to paper, but includes the above-described OHP sheet, cloth, and the like, and means that ink droplets adhere to the recording medium, recording medium, recording paper, recording It is used as a general term for what includes what is called paper.
液体吐出ヘッドとしては、インク滴を吐出する複数の並列されたノズルに個別に対応して配置された複数の液室の少なくとも一部の壁面を振動板で形成し、この振動板を圧電素子によって変形させて液室の容積を変化させてインク滴を吐出させる圧電型アクチュエータを用いた圧電型ヘッドが知られている。 As the liquid ejection head, at least a part of wall surfaces of a plurality of liquid chambers arranged corresponding to a plurality of nozzles arranged in parallel to eject ink droplets is formed by a diaphragm, and the diaphragm is formed by a piezoelectric element. A piezoelectric head using a piezoelectric actuator that deforms and changes the volume of a liquid chamber to eject ink droplets is known.
このような圧電型ヘッドでは、例えば積層型圧電素子を用いて、内部電極を端面に引き出した共通電極となる外部電極(端面電極ともいう。)及び個別電極となる外部電極にそれぞれFPC(フレキシブルプリントケーブル)などの配線部材の共通電極配線、個別電極配線を接合し、各圧電素子に画像信号に応じた駆動信号を与えるようにしている。 In such a piezoelectric head, for example, a multilayer piezoelectric element is used, and an FPC (flexible print) is applied to each of an external electrode (also referred to as an end face electrode) that serves as a common electrode with internal electrodes drawn to the end face and an external electrode that serves as an individual electrode. Common electrode wirings and individual electrode wirings of wiring members such as cables) are joined, and a drive signal corresponding to an image signal is given to each piezoelectric element.
この場合、FPCなどの配線部材に設けられた配線用電極と圧電素子の外部電極との電気的な接続を行う方法としては、例えば両電極間に金属を介在させ、両電極をガラス等のレーザー透過剛性部材で密着させて、レーザー光により金属を溶融させることで両電極を金属で溶着して接合する方法、両電極をヒータ等の熱圧着によりこの金属を溶融させることで両電極を金属で溶着して接合する方法が知られている。 In this case, as a method of electrically connecting the wiring electrode provided on the wiring member such as FPC and the external electrode of the piezoelectric element, for example, a metal is interposed between both electrodes, and both electrodes are made of a laser such as glass. A method in which both electrodes are welded and joined together by melting the metal with a laser beam by bonding with a transmission rigid member, and both electrodes are made of metal by melting the metal by thermocompression bonding such as a heater. A method of welding and joining is known.
例えば、従来、特許文献1にはインクジェットヘッドと可撓性基板の個別電極端子接続部の両側の外端部に互いに電気的接続をなす共通電極部を設けることが記載されている。
特許文献2にはこの複数の圧電素子を有する複数の積層型圧電素子部材を、積層型圧電素子部材の長手方向に沿ってベース部材上に配置するとともに、各積層型圧電素子部材の圧電素子は完全に分割しないで架橋部を残して溝を形成し、圧電素子部材の両端部の非駆動部の端面に共通電極となる外部電極を形成し、この外部電極にFPCケーブルの共通電極配線を接続することが記載されている。
ところで、ヘッドの共通電極とFPC側配線電極との接合抵抗を下げるためには共通電極とFPC側配線電極との接合面積を広くすることが好ましく、そのため従来は両端部又は一端部の共通電極となる外部電極を設ける圧電素子の幅を個別の圧電素子の幅よりも広くすることが行われている(特許文献2参照)。 By the way, in order to reduce the junction resistance between the common electrode of the head and the FPC side wiring electrode, it is preferable to increase the bonding area between the common electrode and the FPC side wiring electrode. The width of the piezoelectric element provided with the external electrode is made wider than the width of the individual piezoelectric element (see Patent Document 2).
しかしながら、端部の共通電極が広いために大きな熱量を与える必要があり、フレキシブル基板の伸長・収縮が大きくなるために接合不良が多く発生するという問題があった。また、両端の広い共通電極に大きな熱量を与えるために、共通電極部のみならず個別電極部を含むフレキシブル基板全体に損傷が生じやすいという問題があった。さらに、両端の共通電極が広いために大きな熱量を与える必要があり、加熱時間が長くなるために生産効率が落ちるという問題があった。
However, since the common electrode at the end portion is wide, it is necessary to apply a large amount of heat, and there is a problem in that many joint failures occur due to the expansion and contraction of the flexible substrate. In addition, since a large amount of heat is applied to the common electrode at both ends, there is a problem that not only the common electrode part but also the entire flexible substrate including the individual electrode part is easily damaged. Further, since the common electrode at both ends is wide, it is necessary to apply a large amount of heat, and there is a problem that the production efficiency is lowered because the heating time is extended.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、圧電素子と配線部材との電極の接合不良の発生、配線部材の損傷を低減することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the occurrence of defective bonding between electrodes of a piezoelectric element and a wiring member and damage to the wiring member.
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出するノズルが連通する液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板と、
前記振動板を変形させる複数の圧電素子が所定の間隔で配置された圧電素子列と、
前記圧電素子列の一端部側の圧電素子には圧電素子並び方向と直交する方向の一端面に共通電極となる複数に分岐された共通外部電極が設けられ、前記共通外部電極が設けられた圧電素子以外の圧電素子には個別電極となる個別外部電極が設けられ、
前記圧電素子列の一端部側の圧電素子の複数に分岐された共通外部電極に接続された共通電極配線と、前記共通外部電極が設けられた圧電素子以外の圧電素子の個別外部電極に接続された個別電極配線とが設けられた可撓性を有する配線部材を備え、
前記共通外部電極の分岐された部分と前記個別外部電極の圧電素子柱並び方向の幅が同じである
構成とした。
In order to solve the above-described problem, a liquid discharge head according to the present invention includes:
A diaphragm that forms at least a part of a wall surface of a liquid chamber that communicates with a nozzle that discharges droplets;
A plurality of piezoelectric elements that deform the diaphragm, arranged at predetermined intervals; and
The piezoelectric element on one end side of the piezoelectric element array is provided with a plurality of common external electrodes which are common electrodes on one end surface in a direction orthogonal to the direction in which the piezoelectric elements are arranged, and the piezoelectric element provided with the common external electrode Individual external electrodes that serve as individual electrodes are provided for piezoelectric elements other than the elements,
Connected to a common electrode wiring connected to a plurality of common external electrodes of the piezoelectric elements on one end side of the piezoelectric element array, and to individual external electrodes of piezoelectric elements other than the piezoelectric elements provided with the common external electrodes A flexible wiring member provided with the individual electrode wiring,
The width of the branched portion of the common external electrode and the width of the individual external electrode in the piezoelectric element column arrangement direction are the same .
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えたものである。 An image forming apparatus according to the present invention includes the liquid ejection head according to the present invention.
本発明に係る圧電アクチュエータは、
複数の圧電素子が所定の間隔で配置された圧電素子列と、
前記圧電素子列の一端部側の圧電素子には圧電素子並び方向と直交する方向の一端面に共通電極となる複数に分岐された共通外部電極が設けられ、前記共通外部電極が設けられた圧電素子以外の圧電素子には個別電極となる個別外部電極が設けられ、
前記圧電素子列の一端部側の圧電素子の複数に分岐された共通外部電極に接続された共通電極配線と、前記共通外部電極が設けられた圧電素子以外の圧電素子の個別外部電極に接続された個別電極配線とが設けられた可撓性を有する配線部材を備え、
前記共通外部電極の分岐された部分と前記個別外部電極の圧電素子柱並び方向の幅が同じである
構成とした。
The piezoelectric actuator according to the present invention is
A piezoelectric element array in which a plurality of piezoelectric elements are arranged at predetermined intervals;
The piezoelectric element on one end side of the piezoelectric element array is provided with a plurality of common external electrodes which are common electrodes on one end surface in a direction orthogonal to the direction in which the piezoelectric elements are arranged, and the piezoelectric element provided with the common external electrode Individual external electrodes that serve as individual electrodes are provided for piezoelectric elements other than the elements,
Connected to a common electrode wiring connected to a plurality of common external electrodes of the piezoelectric elements on one end side of the piezoelectric element array, and to individual external electrodes of piezoelectric elements other than the piezoelectric elements provided with the common external electrodes A flexible wiring member provided with the individual electrode wiring ,
The width of the branched portion of the common external electrode and the width of the individual external electrode in the piezoelectric element column arrangement direction are the same .
本発明に係る液体吐出ヘッド及び本発明に係る圧電アクチュエータによれば、圧電素子列の一端部側の圧電素子には圧電素子並び方向と直交する方向の一端面に共通電極となる複数に分岐された共通外部電極が設けられているので、配線部材と接続する共通外部電極の幅を広くすることなく共通外部電極の全体的な面積を広くすることができ、圧電素子と配線部材との電極の接合不良の発生、配線部材の損傷を低減することができる。 According to the liquid ejection head according to the present invention and the piezoelectric actuator according to the present invention, the piezoelectric element on one end side of the piezoelectric element array is branched into a plurality of common electrodes on one end surface in a direction orthogonal to the direction in which the piezoelectric elements are arranged. Since the common external electrode is provided, the overall area of the common external electrode can be increased without increasing the width of the common external electrode connected to the wiring member. Occurrence of poor bonding and damage to the wiring member can be reduced.
本発明に係る画像形成装置によれば、接合不良や配線部材の損傷が低減した液体吐出ヘッドを備えるので、安定した画像形成を行うことができる。 According to the image forming apparatus of the present invention, since the liquid discharge head with reduced bonding failure and damage to the wiring member is provided, stable image formation can be performed.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る圧電アクチュエータを含む液体吐出ヘッドの一例について図1ないし図4を参照して説明する。なお、図1は同ヘッドの分解斜視説明図、図2は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向(液室長手方向)に沿う断面説明図、図3及び図4は同ヘッドのノズル配列方向(液室短手方向)に沿う異なる例の断面説明図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. An example of a liquid discharge head including a piezoelectric actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is an exploded perspective view of the head, FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view along a direction (liquid chamber longitudinal direction) orthogonal to the nozzle arrangement direction of the head, and FIGS. 3 and 4 are nozzle arrangement directions of the head. It is sectional explanatory drawing of the different example along (liquid chamber transversal direction).
この液体吐出ヘッドは、SUS基板で形成した流路基板(液室基板)1と、この流路基板1の下面に接合した振動板部材2と、流路基板1の上面に接合したノズル板3とを有し、これらによって液滴(液体の滴)を吐出する複数のノズル4がそれぞれノズル連通路5を介して連通する個別流路としての複数の液室(加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。)6、液室6にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部7、この流体抵抗部7を介して液室6と連通する連通部8を形成し、連通部8に振動板部材2に形成した供給口9を介して後述するフレーム部材17に形成した共通液室10からインクを供給する。
The liquid discharge head includes a flow path substrate (liquid chamber substrate) 1 formed of a SUS substrate, a
流路基板1は、流路板1Aと連通板1Bとを接着して構成している。この流路基板1は、SUS基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜き(プレス)などの機械加工することで、連通路5、加圧液室6、流体抵抗部7などの開口をそれぞれ形成している。
The flow path substrate 1 is configured by bonding a
振動板部材2は各液室6に対応してその壁面を形成する各振動領域(ダイアフラム部)2aを有し、振動領域2aの面外側(液室6と反対面側)に島状凸部2bが設けられ、この島状凸部2bに振動領域2aを変形させる駆動手段(アクチュエータ手段、圧力発生手段)としての積層型圧電素子部材12の圧電素子柱12A、12Bの上端面(接合面)を接合している。また、積層型圧電素子部材12の下端面はベース部材13に接合している。
The
ここで、圧電素子部材12は、圧電材料層21と内部電極22a、22bとを交互に積層したものであり、内部電極22a、22bをそれぞれ端面、即ち圧電素子12の振動板2に略垂直な側面に引き出して、この側面に形成された端面電極(外部電極)23、24に接続し、端面電極(外部電極)23、24間に電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。この圧電素子部材12は、ハーフカットダイシングによる溝加工を施して1つの圧電素子部材に対して所要数の圧電素子柱12A、12Bを所定の間隔で櫛歯状に形成したものである。この例では、各圧電素子柱12A、12Bが「複数の圧電素子」になり、これらを形成している圧電素子部材12が「圧電素子列」に対応する。
Here, the
なお、圧電素子部材12の圧電素子柱12A、12Bは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電素子柱を圧電素子柱12A、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電素子柱を圧電素子柱12Bとして区別している。この場合、図3に示すように、駆動用圧電素子柱12Aと支柱用圧電素子柱12Bとを交互に使用するバイピッチ構成でも、あるいは、図4に示すようにすべての圧電素子柱を駆動用圧電素子柱12Aとして使用するノーマルピッチ構成のいずれでも採用できる。
Note that the
また、すべての圧電素子柱12A、12Bの外部電極24は電気的に共通に接続されて、圧電素子部材12(圧電素子列)の一端部側の複数の圧電素子柱12Bで外部電極23側の端面に設けられる共通電極となる外部電極(端面電極)である共通外部電極25(後述の図6参照)と内部電極22a、22bを介して接続されている。
Also, the
そして、圧電素子部材12の各駆動用圧電素子柱12Aの個別外部電極23には駆動信号を与えるために半田部材で可撓性を有する配線部材としてのFPC15の個別電極配線を直接接続し、また、圧電素子部材12の一端部側の複数の圧電素子柱12Bに設けられた共通外部電極25はFPC15の共通電極配線に接続されている。なお、FPC15は圧電素子部材12の近傍でベース部材13にホットメルト接着剤16で接着されている。
Then, the individual
ノズル板3は、ニッケル(Ni)の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法(電鋳)で製造している。このノズル板3には各液室6に対応して直径10〜35μmのノズル4を形成し、流路板1に接着剤接合している。そして、このノズル板3の液滴吐出側面(吐出方向の表面:吐出面、又は液室6側と反対の面)には撥水層を設けている。
The
なお、このヘッドでは、圧電素子部材12の圧電方向としてd33方向の変位を用いて液室6内インクを加圧する構成とし、更に、液滴の吐出方向が液室6での記録液の流れ方向と異なるサイドシュータ方式で液滴を吐出させる構成としている。サイドシュータ方式とすることで、圧電素子部材12の大きさが略ヘッドの大きさとなり、圧電素子部材12の小型化を直接ヘッドの小型化に結びつけることができ、ヘッドの小型化を図り易い。
This head is configured to pressurize the ink in the
さらに、これらの圧電素子部材12、ベース部材13及びFPC15などで構成されるアクチュエータ部の外周側には、エポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材17を接合している。そして、このフレーム部材17には前述した共通液室10を形成し、更に共通液室10に外部から記録液を供給するための供給口19を形成し、この供給口19は更に図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。
Further, a
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば押し打ち方式で駆動する場合には、図示しない制御部から記録する画像に応じて駆動用圧電素子柱12Aに20〜50Vの駆動パルス電圧を選択的に印加することによって、パルス電圧が印加された圧電素子柱12Aが変位して振動板2の振動領域2aをノズル板3方向に変形させ、液室6の容積(体積)変化によって液室6内の液体を加圧することで、ノズル板3のノズル4から液滴が吐出される。そして、液滴の吐出に伴って液室6内の圧力が低下し、このときの液流れの慣性によって液室6内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、圧電素子柱12Aへの電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板2が元の位置に戻って液室6が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。このとき、共通液室10から液室6内に記録液が充填され、次の駆動パルスの印加に応じて液滴がノズル4から吐出される。
In the liquid discharge head configured as described above, for example, when driven by a punching method, a driving pulse voltage of 20 to 50 V is selectively applied to the driving
なお、液体吐出ヘッドは、上記の押し打ち以外にも、引き打ち方式(振動板2を引いた状態から開放して復元力で加圧する方式)、引き−押し打ち方式(振動板2を中間位置で保持しておき、この位置から引いた後、押出す方式)などの方式で駆動することもできる。
In addition to the above-described pushing, the liquid ejection head is not limited to the pulling method (a method of releasing the
次に、この液体吐出ヘッドにおける本発明に係る圧電アクチュエータを構成する圧電素子(柱)とFPCとの接続構造について図5ないし図8を参照して説明する。なお、図5は圧電アクチュエータのノズル配列方向と直交する方向に沿う模式的説明図、図6は同じく要部斜視説明図、図7は圧電アクチュエータのノズル配列方向に沿う模式的説明図、図8は同じく圧電アクチュエータのノズル配列方向に沿う模式的説明図である。また、ここでは、圧電素子部材12の圧電素子柱は一端部の2つの圧電素子柱12Bを除いてすべて駆動用圧電素子柱12Aとして使用するノーマルピッチ構成で図示している。
Next, a connection structure between the piezoelectric element (column) constituting the piezoelectric actuator according to the present invention and the FPC in the liquid discharge head will be described with reference to FIGS. 5 is a schematic explanatory view along a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction of the piezoelectric actuator, FIG. 6 is a perspective illustration of the main part, FIG. 7 is a schematic explanatory view along the nozzle arrangement direction of the piezoelectric actuator, and FIG. FIG. 3 is a schematic explanatory view along the nozzle arrangement direction of the piezoelectric actuator. Here, the piezoelectric element columns of the
ここで、圧電素子部材12は、圧電素子柱のうち一端部側の複数(ここでは2個とする。)の圧電素子柱を支柱用圧電素子柱12Bとし、その他の圧電素子柱を駆動用圧電素子柱12Aとしている。そして、支柱用圧電素子柱12Bの圧電素子柱並び方向と直交する方向の一端面に設けられた外部電極(端面電極)は共通電極となる共通外部電極25、25とし、その他の駆動用圧電素子柱12Aの圧電素子柱並び方向と直交する方向の一端面に設けられた個別電極(端面電極)は個別電極となる個別外部電極23として使用する。
Here, in the
なお、1つの共通外部電極25及び個別外部電極23は前述したようにハーフカットダイシングによる溝加工で圧電素子柱12A、12Bと同時に形成され、圧電素子柱並び方向の幅は同じである。
As described above, one common
そして、圧電素子部材12の一端部側の2つの圧電素子柱12Bの共通外部電極(端面電極)25とFPC15の共通電極配線(接続電極)31Bとは、FPC15の共通電極配線31Bに設けた半田部材32によって直接接合することで電気的に接続されている。また、圧電素子部材12の他の圧電素子柱12Aの個別外部電極(端面電極)23とFPC15の個別電極配線(接続電極)31AとはFPC15の個別電極配線31Bに設けた半田部材32によって直接接合することで電気的に接続されている。
The common external electrode (end face electrode) 25 of the two
圧電素子部材12の個別外部電極23、共通外部電極25とFPC15の各接続電極(個別電極配線、共通電極配線)31A、31Bを接合するには、各接続電極31A、31B及び樹脂部材からなるFPC15を透過可能なレーザー光の照射又はヒータによる熱圧着等によって半田部材32を溶融させることで行う。
In order to join the individual
なお、半田部材32は、金属部材からなる接続電極31及び樹脂材料からなるFPC15に比較して低い融点を有する材料であり、かつ導電性を有する材料から構成されたものであればよく、鉛(Pb)を含有しないものであることが好ましい。たとえば、半田部材32としてスズ(Sn)及びビスマス(Bi)を主成分とする半田を用いることができる。鉛が含有されていないことから、環境保護の観点において効果的であるとともに、スズ(Sn)及びビスマス(Bi)が主成分の半田部材32は非鉛の部材の中では非常に低い融点を有していることから、FPC15及び圧電素子12にダメージを与えることなく電極31と外部電極23aとを容易に溶着することができる。
The
また、ここでは、配線部材として、FPCを用いたが、薄膜状であり互いに並列された複数の電極が設けられているものであればよく、例えば、TAB(Tape Automated Bonding)を用いることもできる。 Here, although FPC is used as the wiring member, it may be any film provided with a plurality of electrodes that are thin and parallel to each other. For example, TAB (Tape Automated Bonding) can also be used. .
このように、圧電素子列の一端部側の2以上の圧電素子(上記実施形態では圧電素子柱)には圧電素子並び方向と直交する方向の一端面に共通電極となる共通外部電極が設けられているので、配線部材と接続する共通外部電極の幅を広くすることなく共通外部電極の全体的な面積を広くすることができ、圧電素子と配線部材との電極の接合不良の発生、配線部材の損傷を低減することができる。 Thus, two or more piezoelectric elements (piezoelectric element columns in the above embodiment) on one end side of the piezoelectric element array are provided with a common external electrode serving as a common electrode on one end face in a direction orthogonal to the direction in which the piezoelectric elements are arranged. Therefore, the overall area of the common external electrode can be widened without increasing the width of the common external electrode connected to the wiring member, and the bonding failure between the electrodes of the piezoelectric element and the wiring member can occur. Damage can be reduced.
次に、本発明の第2実施形態について図9及び図10を参照して説明する。なお、図9は圧電アクチュエータのノズル配列方向に沿う模式的説明図、図10は同じく圧電アクチュエータのノズル配列方向に沿う模式的説明図である。
ここでは、圧電素子部材12の一端部側の圧電素子柱12Baは他の圧電素子柱12Aよりも圧電素子柱並び方向の幅を広く形成し、この一端部側の圧電素子柱12Baには複数(ここでは2つ)に分岐させた共通外部電極25a、25bを形成している。これらの共通外部電極25a、25bは架橋部25cにて接続され、また、共通外部電極25a、25bの圧電素子柱並び方向の幅は他の圧電素子柱12Aの個別外部電極23の幅と同じにしている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 is a schematic explanatory diagram along the nozzle arrangement direction of the piezoelectric actuator, and FIG. 10 is a schematic explanatory diagram along the nozzle arrangement direction of the piezoelectric actuator.
Here, the piezoelectric element column 12Ba on one end side of the
そして、圧電素子部材12の一端部側の分岐された2つの共通外部電極(端面電極)25a、25bはFPC15の共通電極配線(接続電極)31Bとそれぞれ独立して電気的に接続されている。
The two branched common external electrodes (end face electrodes) 25a and 25b on one end side of the
このように、圧電素子列の一端部側の圧電素子には圧電素子並び方向と直交する方向の一端面に共通電極となる複数に分岐された共通外部電極が設けられているので、配線部材と接続する共通外部電極の幅を広くすることなく共通外部電極の全体的な面積を広くすることができ、圧電素子と配線部材との電極の接合不良の発生、配線部材の損傷を低減することができる。 As described above, the piezoelectric element on one end side of the piezoelectric element array is provided with a plurality of common external electrodes that are branched into a common electrode on one end surface in a direction orthogonal to the direction in which the piezoelectric elements are arranged. The overall area of the common external electrode can be increased without increasing the width of the common external electrode to be connected, and the occurrence of defective bonding between the electrodes of the piezoelectric element and the wiring member and the damage to the wiring member can be reduced. it can.
次に、FPCなどの配線手段と圧電素子とを接合する配線部材接合装置の一例について図11の模式的構成図を参照して説明する。
この配線部材接合装置100は、薄膜状の第1配線部材に設けられた複数の並列する第1電極と、第2配線部材に設けられた複数の並列する第2電極とを電気的に接合接続するものである。以下の説明では、図11を正面視した高さ方向Z軸方向とし、これに直交する平面をX−Y平面とし、図11を正面視した幅方向(横方向)をY軸方向とする。
Next, an example of a wiring member joining apparatus for joining a wiring means such as an FPC and a piezoelectric element will be described with reference to a schematic configuration diagram of FIG.
This wiring
配線部材接合装置10では、基台111に、第1部材保持機構112と、第2部材保持機構113と、レーザー照射機構114と、カメラ115と、風路形成機構116とが設けられており、図示を略す制御機構により統括的に駆動制御されている。
In the wiring
第1部材保持機構112は、基台111上に設けられた接合XY方向調整部117と、そこに取り付けられた接合Z軸方向調整部118と、そこに取り付けられた調整ステージ119とを有する。接合XY方向調整部117は、図示しないX軸方向に延在するガイド軸に駆動自在に支承されたX軸駆動部と、Y軸方向に延在するガイド軸に駆動自在に支承されたY軸駆動部とにより構成され、X―Y平面に沿って移動自在とされている。この接合XY方向調整部117とともに移動可能とするように、接合XY方向調整部117に接合Z軸方向調整部118が取り付けられている。
The first
接合Z軸方向調整部118は、接合XY方向調整部117に対してZ軸方向に沿って出入自在に構成されている。この接合Z軸方向調整部118とともに移動可能とするように、換言すると、接合XY方向調整部117と接合Z軸方向調整部118とにより基台111上で所望の位置へと移動可能とするように、接合Z軸方向調整部118に調整ステージ119が取り付けられている。
The bonded Z-axis
調整ステージ119は、接合Z軸方向調整部118の上端位置でX−Y平面に沿って延在するように設けられた板状部材である。この調整ステージ119のX−Y平面に沿う上面(119a)が第1配線部材(上述したFPC15)の載置面119aとなり、この面から突出する複数の位置決めピン120(図11では1つのみ図示する)が設けられているとともに、載置面119aに載置された第1配線部材(FPC15)を吸着保持することが可能とされている。各位置決めピン120は、調整ステージ119の載置面119aに載置される第1配線部材(FPC15)の載置位置を概略決めるものである。
The
上記した構成により、第1部材保持機構112は、調整ステージ119の載置面119a上で吸着保持した第1配線部材(FPC15)を、X−Y平面に沿って延在する状態で所望の位置に調整することができる。この第1配線部材(FPC15)と接合される第2配線部材(圧電素子部材12)を固定保持するために第2部材保持機構113が設けられている。
With the configuration described above, the first
第2部材保持機構113は、基台111上に設けられた固定台121に取り付けられた第2部材載置台122を有し、この第2部材載置台122上に載置された第2配線部材を吸着保持することが可能(ここでは、ベース部材13を介してそこに取り付けられた第2配線部材としての圧電素子部材12を固定する)とされている。第2部材保持機構113は、吸着保持した第2配線部材(圧電素子部材12)の接合個所の上方に、第1部材保持機構112により大略位置決めされた状態で吸着保持された第1配線部材(FPC15)の接合個所が位置するように、第1部材保持機構112との相対的な位置関係が設定されている。この接合個所にレーザー光を照射するためにレーザー照射機構14が設けられている。
The second member holding mechanism 113 has a second member mounting table 122 attached to a fixed table 121 provided on the
レーザー照射機構114は、取付アーム123を介して常に一定位置で固定されるように基台111に取り付けられており、レーザーXY方向調整部124と、レーザーZ軸方向調整部125と、レーザー照射部126とを有する。
The
レーザーXY方向調整部124は、図示しないが、X軸方向に延在するガイド軸に駆動自在に支承されたX軸駆動部と、Y軸方向に延在するガイド軸に駆動自在に支承されたY軸駆動部とにより構成され、X−Y平面に沿って移動自在とされている。このレーザーXY方向調整部124とともに移動可能とするように、レーザーXY方向調整部124にレーザーZ軸方向調整部125が取り付けられている。
Although not shown, the laser XY
レーザーZ軸方向調整部125は、図示しないが、レーザーXY方向調整部124に対してZ軸方向に沿って出入自在に構成されている。このレーザーZ軸方向調整部125とともに移動可能とするように、つまり、レーザーXY方向調整部124とレーザーZ軸方向調整部125とにより基台111上で所望の位置へと移動可能とするように、レーザーZ軸方向調整部125にレーザー照射部126が取り付けられている。
Although not shown, the laser Z-axis
レーザー照射部126は、レーザー光Lを出射可能であり、半導体レーザーが採用されている。レーザー照射部126は、レーザーXY方向調整部124とレーザーZ軸方向調整部125とにより移動された位置に拘わらず、Z軸方向に沿ってレーザー光Lを出射可能にレーザーZ軸方向調整部125に取り付けられている。このことから、レーザー照射機構114が照射手段として機能している。
The
このレーザー照射部126と、第2部材保持機構113により吸着保持された第2配線部材(圧電素子部材12)と、の間に位置するようにカメラ115が設けられている。カメラ115は、図示しないが、その光軸が、レーザー照射部126の移動に拘わらずレーザー照射部126から出射されるレーザー光Lの光軸上に位置するように(例えばレーザー照射部126と連動するようにレーザーZ軸方向調整部125に固定する)設けられている。このため、カメラ115は、レーザー照射部126によるレーザー光Lの照射を阻害することなく、レーザー光Lの照射領域の近傍を撮像することができる。このカメラ115と第2部材保持機構113により吸着保持された第2配線部材(圧電素子12)との間で、風路形成板127を保持するのが風路形成機構116である。
A
風路形成機構116は、風路XY方向調整部128と、風路形成板127とを有する。風路XY方向調整部128は、図示しないが、X軸方向に延在するガイド軸に駆動自在に支承されたX軸駆動部と、Y軸方向に延在するガイド軸に駆動自在に支承されたY軸駆動部とにより構成され、X−Y平面に沿って移動自在とされている。この風路XY方向調整部128とともに移動可能とするように、風路XY方向調整部128に風路形成板127が取り外し可能に固定保持されている。
The air
風路XY方向調整部128は、後述するように全体に板形状を呈する風路形成板127がX−Y平面に沿って延在し、かつレーザー照射部126から出射されるレーザー光Lおよびそれに一致するカメラ115の光軸が、風路形成板127に設けられたレーザー透過板部141および風路形成切欠部分143の内方を縦断するように、風路形成板127を固定保持している。また、風路XY方向調整部128は、レーザーXY方向調整部124およびレーザーZ軸方向調整部125によりレーザー照射部126が移動されると、レーザー光Lおよびカメラ115の光軸に対する風路形成板127の位置関係を維持するようにレーザー照射部126の位置に連動する構成とされている。これにより、レーザー照射部126から出射されたレーザー光Lは、移動されるレーザー照射部126の位置に拘わらず、風路形成板127を透過して第1配線部材(FPC15)と第2配線部材(圧電素子部材12)との接合個所を照射することができる。
As will be described later, the air path XY
なお、ここでは、レーザー光として半導体レーザーを用いたが、安価でありかつ制御しやすいことから、接合作業を安価にかつ適切に行うことができる。また、半導体レーザーは、樹脂材料への透過率が高いことから、FPC15(第1配線部材)および圧電素子部材12(第2配線部材)にダメージを与えることなく、各接続電極31A、31Bと外部電極23、25とを適切に接合することができる。
Here, a semiconductor laser is used as the laser beam, but since it is inexpensive and easy to control, the joining operation can be performed inexpensively and appropriately. Further, since the semiconductor laser has a high transmittance to the resin material, the
また、レーザー照射部126として半導体レーザーを採用しているが、接合すべく照射する個所(上記した半田部材32)への吸収率がよく、第1配線部材(FPC15)の透過率がよいものであれば、例えば、連続的に出射されたYAG(イットリウム(Yittrium)・アルミニウム(Aluminium)・ガーネット(Garnet))レーザーであってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。
In addition, although a semiconductor laser is used as the
また、ここでは、レーザーを用いた接合を行っているが、ヒータチップ等の熱圧着ツールを使用してこの接合を行ってもよく、この場合にも接合不良に対する同様の効果が期待できる。 Here, the bonding is performed using a laser. However, this bonding may be performed using a thermocompression bonding tool such as a heater chip, and in this case, the same effect on bonding failure can be expected.
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載する画像形成装置の一例について図12及び図13を参照して説明する。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板201A、201Bに横架したガイド部材である主従のガイドロッド231、232でキャリッジ233を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査する。
Next, an example of an image forming apparatus equipped with the liquid ejection head according to the present invention will be described with reference to FIGS.
This image forming apparatus is a serial type image forming apparatus, and a
このキャリッジ233には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド234a、234b(区別しないときは「記録ヘッド234」という。)を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
The
記録ヘッド234は、それぞれ2つのノズル列を有し、記録ヘッド234aの一方のノズル列はブラック(K)の液滴を、他方のノズル列はシアン(C)の液滴を、記録ヘッド234bの一方のノズル列はマゼンタ(M)の液滴を、他方のノズル列はイエロー(Y)の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは2ヘッド構成で4色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の記録ヘッドを備えることもできるし、4色の液滴を吐出する複数のノズルを並べたノズル列を有する1つの記録ヘッド構成とすることもできる。
Each of the recording heads 234 has two nozzle rows. One nozzle row of the
また、キャリッジ233には、記録ヘッド234のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク235a、235b(区別しないときは「サブタンク235」という。)を搭載している。このサブタンク235には各色の供給チューブ236を介して、供給ユニット224によって各色のインクカートリッジ210から各色のインクが補充供給される。
The
一方、給紙トレイ202の用紙積載部(圧板)241上に積載した用紙242を給紙するための給紙部として、用紙積載部241から用紙242を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)243及び給紙コロ243に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド244を備え、この分離パッド244は給紙コロ243側に付勢されている。
On the other hand, as a paper feeding unit for feeding the
そして、この給紙部から給紙された用紙242を記録ヘッド234の下方側に送り込むために、用紙242を案内するガイド部材245と、カウンタローラ246と、搬送ガイド部材247と、先端加圧コロ249を有する押さえ部材248とを備えるとともに、給送された用紙242を静電吸着して記録ヘッド234に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト251を備えている。
In order to feed the
この搬送ベルト251は、無端状ベルトであり、搬送ローラ252とテンションローラ253との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。また、この搬送ベルト251の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ256を備えている。この帯電ローラ256は、搬送ベルト251の表層に接触し、搬送ベルト251の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト251は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ252が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
The
さらに、記録ヘッド234で記録された用紙242を排紙するための排紙部として、搬送ベルト251から用紙242を分離するための分離爪261と、排紙ローラ262及び排紙コロ263とを備え、排紙ローラ262の下方に排紙トレイ203を備えている。
Further, as a paper discharge unit for discharging the
また、装置本体の背面部には両面ユニット271が着脱自在に装着されている。この両面ユニット271は搬送ベルト251の逆方向回転で戻される用紙242を取り込んで反転させて再度カウンタローラ246と搬送ベルト251との間に給紙する。また、この両面ユニット271の上面は手差しトレイ272としている。
A double-
さらに、キャリッジ233の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド234のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構281を配置している。この維持回復機構281には、記録ヘッド234の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材(以下「キャップ」という。)282a、282b(区別しないときは「キャップ282」という。)と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード283と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け284などを備えている。
Further, a maintenance /
また、キャリッジ233の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける液体回収容器であるインク回収ユニット(空吐出受け)288を配置し、このインク回収ユニット288には記録ヘッド234のノズル列方向に沿った開口部289などを備えている。
In addition, in the non-printing area on the other side in the scanning direction of the
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ202から用紙242が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙242はガイド245で案内され、搬送ベルト251とカウンタローラ246との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド237で案内されて先端加圧コロ249で搬送ベルト251に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
In this image forming apparatus configured as described above, the
このとき、帯電ローラ256に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト251が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト251上に用紙242が給送されると、用紙242が搬送ベルト251に吸着され、搬送ベルト251の周回移動によって用紙242が副走査方向に搬送される。
At this time, a positive output and a negative output are alternately applied to the charging
そこで、キャリッジ233を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド234を駆動することにより、停止している用紙242にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙242を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙242の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙242を排紙トレイ203に排紙する。
Therefore, by driving the
このように、この画像形成装置では本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、接合不良がなく、記録ヘッドの信頼性が向上し、安定した記録を行うことができる。 As described above, since the image forming apparatus includes the liquid ejection head according to the present invention, there is no bonding failure, the reliability of the recording head is improved, and stable recording can be performed.
なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ/ファックス/コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。 In the above embodiment, the present invention has been described with reference to an example in which the present invention is applied to an image forming apparatus having a printer configuration. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to an image forming apparatus such as a printer / fax / copier multifunction machine. it can. Further, the present invention can be applied to an image forming apparatus using a liquid other than the narrowly defined ink, a fixing processing liquid, or the like.
1…流路板
2…ノズル板
3…振動板
4…ノズル
6…個別液室
10…共通液室
12…圧電素子部材
12A、12B…圧電素子柱
13…ベース部材
15…FPC(配線部材)
23…個別外部電極
25…共通外部電極
31A…個別電極配線(接続電極)
31B…共通電極配線(接続電極)
32…半田部材
234…キャリッジ
235…記録ヘッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
23 ... Individual
31B ... Common electrode wiring (connection electrode)
32 ...
Claims (3)
前記振動板を変形させる複数の圧電素子が所定の間隔で配置された圧電素子列と、
前記圧電素子列の一端部側の圧電素子には圧電素子並び方向と直交する方向の一端面に共通電極となる複数に分岐された共通外部電極が設けられ、前記共通外部電極が設けられた圧電素子以外の圧電素子には個別電極となる個別外部電極が設けられ、
前記圧電素子列の一端部側の圧電素子の複数に分岐された共通外部電極に接続された共通電極配線と、前記共通外部電極が設けられた圧電素子以外の圧電素子の個別外部電極に接続された個別電極配線とが設けられた可撓性を有する配線部材を備え、
前記共通外部電極の分岐された部分と前記個別外部電極の圧電素子柱並び方向の幅が同じである
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 A diaphragm that forms at least a part of a wall surface of a liquid chamber that communicates with a nozzle that discharges droplets;
A plurality of piezoelectric elements that deform the diaphragm, arranged at predetermined intervals; and
The piezoelectric element on one end side of the piezoelectric element array is provided with a plurality of common external electrodes which are common electrodes on one end surface in a direction orthogonal to the direction in which the piezoelectric elements are arranged, and the piezoelectric element provided with the common external electrode Individual external electrodes that serve as individual electrodes are provided for piezoelectric elements other than the elements,
Connected to a common electrode wiring connected to a plurality of common external electrodes of the piezoelectric elements on one end side of the piezoelectric element array, and to individual external electrodes of piezoelectric elements other than the piezoelectric elements provided with the common external electrodes A flexible wiring member provided with the individual electrode wiring,
The liquid discharge head according to claim 1 , wherein a width of the branched portion of the common external electrode and the width of the individual external electrode in the piezoelectric element column arrangement direction are the same .
前記圧電素子列の一端部側の圧電素子には圧電素子並び方向と直交する方向の一端面に共通電極となる複数に分岐された共通外部電極が設けられ、前記共通外部電極が設けられた圧電素子以外の圧電素子には個別電極となる個別外部電極が設けられ、
前記圧電素子列の一端部側の圧電素子の複数に分岐された共通外部電極に接続された共通電極配線と、前記共通外部電極が設けられた圧電素子以外の圧電素子の個別外部電極に接続された個別電極配線とが設けられた可撓性を有する配線部材を備え、
前記共通外部電極の分岐された部分と前記個別外部電極の圧電素子柱並び方向の幅が同じである
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。 A piezoelectric element array in which a plurality of piezoelectric elements are arranged at predetermined intervals;
The piezoelectric element on one end side of the piezoelectric element array is provided with a plurality of common external electrodes which are common electrodes on one end surface in a direction orthogonal to the direction in which the piezoelectric elements are arranged, and the piezoelectric element provided with the common external electrode Individual external electrodes that serve as individual electrodes are provided for piezoelectric elements other than the elements,
Connected to a common electrode wiring connected to a plurality of common external electrodes of the piezoelectric elements on one end side of the piezoelectric element array, and to individual external electrodes of piezoelectric elements other than the piezoelectric elements provided with the common external electrodes A flexible wiring member provided with the individual electrode wiring ,
The piezoelectric actuator characterized in that the branched portion of the common external electrode and the width of the individual external electrode in the direction of arranging the piezoelectric element columns are the same .
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