JP5691666B2 - Liquid ejection head and image forming apparatus - Google Patents
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本発明は液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head and an image forming apparatus.
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液体吐出ヘッド(液滴吐出ヘッド)からな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(例えばインクジェット記録装置)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(紙に限定するものではなく、OHPなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。)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, a copying machine, a plotter, or a complex machine of these, for example, a liquid discharge recording type image forming using a recording head composed of a liquid discharge head (droplet discharge head) that discharges ink droplets. An apparatus (for example, an ink jet recording apparatus) is known. This liquid discharge recording type image forming apparatus means that ink droplets are transported from a recording head (not limited to paper, including OHP, and can be attached to ink droplets and other liquids). Yes, it is also ejected onto a recording medium or a recording medium, recording paper, recording paper, etc.) to form an image (recording, printing, printing, and printing are also used synonymously). And a serial type image forming apparatus that forms an image by ejecting liquid droplets while the recording head moves in the main scanning direction, and a line type head that forms images by ejecting liquid droplets without moving the recording head There are line type image forming apparatuses using
なお、本願において、液体吐出記録方式の「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液体を吐出し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、例えば、DNA試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。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。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。 In the present application, the “image forming apparatus” of the liquid discharge recording method is an apparatus that forms an image by discharging liquid onto a medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, or the like. In addition, “image formation” means not only giving an image having a meaning such as a character or a figure to a medium but also giving an image having no meaning such as a pattern to the medium (simply It also means that a droplet is landed on a medium). “Ink” is not limited to ink, but is used as a general term for all liquids capable of image formation, such as recording liquid, fixing processing liquid, and liquid. DNA samples, resists, pattern materials, resins and the like are also included. 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. In addition, the “image” is not limited to a planar image, and includes an image given to a three-dimensionally formed image and an image formed by three-dimensionally modeling a solid itself.
液体吐出ヘッドとしては、液滴を吐出するノズルが連通する液室の少なくとも一つの壁面を形成する変形可能な振動板部材と、振動板部材を変形させて液室内の液体を加圧する積層型圧電素子とを備え、振動板部材は、電鋳で形成され、圧電素子が当接する島状凸部と、島状凸部の周囲の薄肉部とからなるアイランド部を有し、島状凸部はパターンエッジ部分が薄肉部に対してオーバーハング形状であるものが知られている(特許文献1)。 The liquid ejection head includes a deformable diaphragm member that forms at least one wall surface of a liquid chamber that communicates with a nozzle that ejects droplets, and a stacked piezoelectric that deforms the diaphragm member and pressurizes the liquid in the liquid chamber The diaphragm member is formed by electroforming, and has an island portion including an island-shaped convex portion with which the piezoelectric element abuts and a thin portion around the island-shaped convex portion. A pattern edge portion having an overhang shape with respect to a thin portion is known (Patent Document 1).
上述したように電鋳によって振動板部材を形成する場合、電鋳加工時の電流密度が島状凸部に集中するために、島状凸部がある領域が厚く、島状凸部がない領域が薄く形成されることになる。 As described above, when the diaphragm member is formed by electroforming, the current density at the time of electroforming is concentrated on the island-shaped convex portions, so that the region having island-shaped convex portions is thick and the region having no island-shaped convex portions. Is formed thinly.
そこで、従来からダミーアイランド部を設けることで電鋳膜の成長を振動板部材の全体で等しくして厚さの均一化を図ることが知られている(特許文献2)。 Therefore, it has been conventionally known that a dummy island portion is provided so that the growth of the electroformed film is made uniform throughout the entire diaphragm member to make the thickness uniform (Patent Document 2).
ところで、上述したような振動板部材と圧電素子を用いる液体吐出ヘッドにおいては、振動板部材と圧電素子との接合精度が滴吐出特性(吐出量及び吐出速度)に大きく影響を与えることになる。したがって、高画質画像を形成するためには、振動板部材と圧電素子との接合精度を向上させる必要がある。この場合、接合方法としては、機械的な嵌合によるものや、光学的なものなど種々あるが、いずれにしても位置合わせ用のパターンの加工精度が接合精度に直接影響を与えることになる。 By the way, in the liquid discharge head using the vibration plate member and the piezoelectric element as described above, the joining accuracy between the vibration plate member and the piezoelectric element greatly affects the droplet discharge characteristics (discharge amount and discharge speed). Therefore, in order to form a high-quality image, it is necessary to improve the bonding accuracy between the diaphragm member and the piezoelectric element. In this case, there are various bonding methods such as mechanical fitting and optical methods. In any case, the processing accuracy of the alignment pattern directly affects the bonding accuracy.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、振動板部材と圧電素子との接合精度を向上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 thereof is to improve the bonding accuracy between a diaphragm member and a piezoelectric element.
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、
液滴を吐出する複数のノズルがそれぞれ連通する液室の少なくとも一つの壁面を形成する変形可能な振動板部材と、
前記振動板部材を変形させて前記液室内の液体を加圧する駆動手段と、を備え、
前記振動板部材は、電鋳で形成され、
前記駆動手段が当接する厚肉部からなる島状凸部と、前記島状凸部の周囲の薄肉部とからなるアイランド部を有し、
前記島状凸部はオーバハング形状部を有し、
前記振動板部材には前記駆動手段と位置合わせするときの位置合わせパターンが形成され、
前記位置合わせパターンのノズル配列方向の両側には前記アイランド部と同じパターンが形成されている
構成とした。
In order to solve the above-described problem, a liquid discharge head according to the present invention includes:
A deformable diaphragm member that forms at least one wall surface of a liquid chamber through which a plurality of nozzles that discharge droplets communicate with each other;
Driving means for deforming the diaphragm member to pressurize the liquid in the liquid chamber;
The diaphragm member is formed by electroforming,
An island-shaped convex portion formed of a thick-walled portion with which the driving means abuts, and an island portion formed of a thin-walled portion around the island-shaped convex portion;
The island-shaped convex portion has an overhang shape portion,
The diaphragm member is formed with an alignment pattern for alignment with the driving means,
The same pattern as the island part is formed on both sides of the alignment pattern in the nozzle arrangement direction.
ここで、前記位置合わせパターンは貫通穴である構成とできる。 Here, the alignment pattern may be a through hole.
また、前記位置合わせパターンは凹部である構成とできる。 The alignment pattern may be a recess.
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ているものである。 The image forming apparatus according to the present invention includes the liquid discharge head according to the present invention.
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、振動板部材は、電鋳で形成され、駆動手段が当接する厚肉部からなる島状凸部と、島状凸部の周囲の薄肉部とからなるアイランド部を有し、島状凸部はオーバハング形状部を有し、振動板部材には駆動手段と位置合わせするときの位置合わせパターンが形成され、位置合わせパターンのノズル配列方向の両側にはアイランド部と同じパターンが形成されている構成としたので、位置合わせパターンの周囲の厚みが均一化されて、位置合わせパターンの中心位置精度が高くなり、振動板部材と圧電素子とを高精度に位置合わせして接合することができる。 According to the liquid discharge head according to the present invention, the diaphragm member is formed by electroforming, and includes an island-shaped convex portion that is a thick-walled portion that comes into contact with the driving unit and a thin-walled portion around the island-shaped convex portion. The island-shaped convex portion has an overhang-shaped portion, and an alignment pattern for alignment with the driving means is formed on the diaphragm member, and islands are formed on both sides of the alignment pattern in the nozzle arrangement direction. Since the same pattern as the part is formed, the thickness around the alignment pattern is made uniform, the center position accuracy of the alignment pattern is increased, and the diaphragm member and the piezoelectric element are positioned with high accuracy. Can be joined together.
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を形成できる。 Since the image forming apparatus according to the present invention includes the liquid ejection head according to the present invention, a high-quality image can be formed.
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 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板(流路基板、液室基板などとも称される。)1と、この流路板1の下面に接合した振動板を形成する振動板部材2と、流路板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 plate (also referred to as a flow path substrate or a liquid chamber substrate) 1 formed of a SUS substrate and a vibration plate member that forms a vibration plate bonded to the lower surface of the
流路板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
振動板部材2は、第1層2Aと第2層2Bとで形成されて、第1層2Aで薄肉部を形成し、第1層2A及び第2層2Bで厚肉部を形成している。そして、この振動板部材2は、各液室6に対応してその壁面を形成する第1層2Aで形成された各振動領域(ダイアフラム部)2aを有し、この振動領域2aの中に、面外側(液室6と反対面側)に第1層2A及び第2層2Bの厚肉部で形成された島状凸部2bが設けられてアイランド部20、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)としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ100を配置している。
The
この圧電アクチュエータ100は、ベース部材13上に接着剤接合した複数(ここでは2つとする)の積層型圧電部材12を有し、圧電部材12にはハーフカットダイシングによって溝31を加工して1つの圧電部材12に対して所要数の圧電柱12A、12Bを所定の間隔で櫛歯状に形成している。なお、圧電部材12の圧電柱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柱を駆動柱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柱を非駆動柱12Bとして区別している。そして、駆動柱12Aの上端面(接合面)を振動板部材2の島状凸部2bに接合している。
The
ここで、圧電部材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、即ち圧電部材12の振動板部材2に略垂直な側面(積層方向に沿う面)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。
Here, the
また、圧電部材12には駆動柱12Aに駆動信号を与えるための可撓性を有する給電部材(配線部材)としてのフレキシブル配線基板であるFPC15が接続されている。FPC15には、図示しないが駆動柱12Aに駆動波形を与えるドライバIC(駆動回路)が搭載され、ホットメルト接着剤16でベース部材13に固定されている。
The
なお、ここでは、上述したように、圧電部材12の圧電柱12A、12Bは、同じものであり、駆動波形を与えて駆動させる圧電柱を駆動柱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柱を非駆動柱12Bとして、図3に示すように、駆動柱12Aと非駆動柱12Bとを交互に使用するバイピッチ構成としているが、図4に示すように、すべての圧電柱を駆動柱12Aとして使用するノーマルピッチ構成とすることもできる。
Here, as described above, the
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
さらに、これらの圧電素子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柱12Aが変位して振動板部材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、振動板部材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 pushing method, a drive 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(振動板部材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(振動板部材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 punching, the liquid discharge head is not limited to the pulling method (a method in which the vibrating
ここで、振動板部材2の電鋳による製造方法について図5を参照して説明する。なお、図5は同製造方法の説明に供するアイランド部分の拡大断面説明図である。
図5(a)に示すように、電鋳支持基板141に薄肉部(ダイアフラム部)2aを形成する第1層142(厚さ2μm〜5μm)形成し、同図(b)に示すように厚肉部間に相当する部分が窓となるレジストパターン144を形成して、例えばニッケル電鋳を行うことで、同図(c)に示すように、第一層142上にニッケルが析出され堆積してニッケル層145が形成され、更に電鋳を継続することで、同図(d)に示すように、窓から突出するまでニッケル層145が成長すると、エッジ効果によりパターンの表面方向にも肥大してオーバハング形状部が生じる。
Here, the manufacturing method by electroforming of the
As shown in FIG. 5A, a first layer 142 (
このプロセスを継続していくと、同図(e)に示すようにニッケル層145は厚み方向と平面方向にさらに伸長し、所定の成長の段階で電鋳を終了した後、パターンを除去することで、同図(f)に示すように、凹部により囲まれた断面鋲型のアイランド状厚肉部からなる島状凸部2bを備えた振動板部材2が得られる。このとき、島状突部2bにはニッケル層145で形成されたオーバーハング形状部145aを有する。なお、ここでは、厚さ10〜20μmのオーバーハング形状部の形成を1回としているが、2回以上繰り返しても良い。
If this process is continued, the
次に、振動板部材と接合する圧電部材について図6を参照して説明する。なお、図6は同圧電部材の正面説明図である。
この圧電部材12は、前述したようにSUS430などのベース部材13上にアクリル系の嫌気性接着剤で接合固定され、溝31によって複数の圧電柱12a(駆動柱12A、12Bの総称で用いる。)が形成されている。
Next, the piezoelectric member joined to the diaphragm member will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an explanatory front view of the piezoelectric member.
As described above, the
そして、これらの圧電部材12の両端部には、振動板部材3との接合面側に溝状段差面(段差加工部)103A、103Bがそれぞれ設けられている。ここで、溝状段差面103Aには、振動板部材2との位置合わせ用溝部(アライメント用溝)104が形成され、また、溝状段差面103Bは仮接着剤を塗布する接着剤塗布領域となる。
At both ends of these
次に、本発明の第1実施形態における振動板部材について図7及び図8を参照して説明する。なお、図7は同振動板部材の圧電部材側から見た平面説明図、図8は同振動板部材の位置合わせパターン部分を比較例とともに示す拡大説明図である。
振動板部材2には、圧電部材12の各圧電柱12aに対応してアイランド部20が形成されている。そして、アイランド部20が形成されたアイランド領域120の両側に、圧電部材12のアライメント用溝104と位置合わせするための、位置合わせパターンである貫通穴21、21が形成されている。
Next, the diaphragm member according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is an explanatory plan view as viewed from the piezoelectric member side of the diaphragm member, and FIG. 8 is an enlarged explanatory view showing an alignment pattern portion of the diaphragm member together with a comparative example.
In the
この位置合わせパターンである貫通穴21は、前述した図5で第1層142を形成する前に貫通穴21の位置にフォトレジストパターンを形成して、貫通穴21の部分には第1層142が形成されないようにし、第1層142を形成した後、第2層145を形成するときのフォトレジストパターン144を形成するときに、同様に貫通穴21の位置にフォトレジストパターンを形成して第2層145を析出することで形成できる。
The through
ここで、貫通穴21、21のノズル配列方向の両側は肉抜きパターン領域121として、貫通穴21の両側にアイランド部20と同じ形状のパターン(肉抜きパターン)22が形成されている。この肉抜きパターン22の形成方法は、前述したアイランド部20と同じく、第1層142上の所要の位置にフォトレジストパターンを設けることで、電鋳時にアイランド部20と同時に形成することができる。
Here, both sides of the through
このように構成した振動板部材2を圧電部材12と接合するときには、振動板部材2の貫通穴21を介して圧電部材12のアライメント溝104をCCDカメラなどの撮像手段で撮像して、XY方向の位置を合わせする。このとき、圧電部材12及び振動板部材2の両端部のアライメント溝104、104の2箇所でアライメントを行い、部品の中央基準でアライメントすることで、振動板部材2と圧電部材12を高精度に接合することができる。
When the
ところが、上述したように振動板部材2をNi電鋳によって形成する場合、パターンがある領域とない領域では電流密度に差が生じ、パターンのある領域が相対的に厚く形成される。そのため、肉抜きパターン22がないとすると、ノズル配列方向において、アイランド領域120の膜厚が両端部領域121の膜厚よりも相対的に厚くなり、両端に向かって連続的に薄くなる。
However, when the
また、上述したように厚肉部の断面はオーバーハング形状部145となっており、図8に示すように、オーバーハング形状部145の突き出し先端位置によって、貫通穴21の位置が決まるが、この突き出し量はNi電鋳される膜厚が支配的となる。
Further, as described above, the cross section of the thick portion is an
そのため、図8(a)に示す比較例のように、貫通穴21の両側で膜厚差がある場合、左右でオーバーハング形状部145a1、145a2の突き出し量が異なり、オーバーハング形状部145a1、145a2の間隔D2が、同図(b)に示す膜厚差がない場合の間隔D1よりも広くなり、貫通穴21の中心位置が目標位置に対してずれてしまう。例えば、膜厚差が2μmあれば、貫通穴の位置は0.5μmずれることになる。
Therefore, as in the comparative example shown in FIG. 8A, when there is a difference in film thickness on both sides of the through-
そこで、貫通穴21のノズル配列方向両側にアイランド部20と同じ形状の肉抜きパターン22を形成することで、図8(b)に示すように、貫通穴21の両側の膜厚差を低減することができ、左右でオーバーハング形状部145a1、145a2の突き出し量が同じになって、貫通穴21の中心位置を高精度に出すことができる。
Therefore, by forming the thinning
位置合わせパターンとしての貫通穴21の中心位置を高精度に出すことにより、圧電部材12のアライメント溝104との位置合わせ精度が高くなり、振動板部材2と圧電部材12との接合精度を高めることができる。
By providing the center position of the through
なお、肉抜きパターン22は貫通穴21に対して対称位置に配置されることが好ましい。これにより、貫通穴21の両側の膜厚を対称に近づけることができる。
It should be noted that the lightening
また、ここでは、貫通穴21の内側(アイランド領域120側)に肉抜きパターン22を5箇所、外側(両端側)に10箇所設けているが、内側に3〜20箇所、外側に5〜30箇所程度あればよい。
In addition, here, five
このようにして、振動板部材の貫通穴(位置合わせパターン)の中心位置精度を高精度にすることができ、振動板部材と圧電部材(駆動柱)との接合を高精度に行うことができる。また、肉抜きパターンを設けることで、駆動柱に対応する領域の厚さが均一化され、さらに仮接着材塗布領域に対応する振動板部材の領域まで膜厚が均一化されることで、高い接合信頼性が得られる。 In this way, the center position accuracy of the through hole (alignment pattern) of the diaphragm member can be made high, and the diaphragm member and the piezoelectric member (drive column) can be joined with high precision. . In addition, by providing the lightening pattern, the thickness of the region corresponding to the drive column is made uniform, and further, the film thickness is made uniform up to the region of the diaphragm member corresponding to the temporary adhesive material application region, which is high. Bonding reliability can be obtained.
また、肉抜きパターンである貫通穴の周囲厚肉部がオーバーハング形状に形成されていることで、接着剤のはみだしを低減することができる。 Moreover, the protrusion of an adhesive agent can be reduced because the surrounding thick part of the through-hole which is a thinning pattern is formed in an overhang shape.
なお、上述したように圧電部材12と振動板部材2を接合した後、流路板1及びノズル板3を振動板部材2に対して接合する。ただし、振動板部材2にある位置合わせ用貫通穴21の位置に、流路板1及びノズル板3にも貫通穴が形成されていれば、振動板部材2と流路板1とノズル板3とを先に接合して流路ユニットとした後、その流路ユニットを圧電部材12と接合することもできる。
As described above, after the
次に、本発明の第2実施形態における振動板部材について図9及び図10を参照して説明する。なお、図9は同振動板部材の圧電素子側から見た平面説明図、図10は同振動板の位置合わせパターン部分を比較例とともに示す拡大説明図である。
本実施形態では、位置合わせパターンとして凹部23を形成している。この凹部23を形成するには、前述した図5で第1層142を形成した後、アイランド部20を形成するときに凹部23の位置にフォトレジストパターンを形成すればよい。
Next, a diaphragm member according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is an explanatory plan view seen from the piezoelectric element side of the diaphragm member, and FIG. 10 is an enlarged explanatory diagram showing a positioning pattern portion of the diaphragm member together with a comparative example.
In the present embodiment, the
このようにすれば、振動板部材2の第1層142を形成するときのフォトレジストを減らすことができ、第1層142の電流密度分布を均一にすることができ、均一な厚さの薄肉部を形成することができる。薄肉部は液滴吐出時の変形領域として機能するため、薄肉部の均膜化は、吐出特性のばらつきを抑えることができる。
In this way, the photoresist when forming the
この振動板部材2と圧電部材12との接合装置について図11の説明図を参照して説明する。なお、同図で振動板部材は位置合わせパターン部分のみを示している。
図11(a)に示すように、圧電部材12を固定する圧電部材固定ステージ201と、振動板部材2を固定する振動板部材固定ステージ202を有している。なお、圧電部材12、振動板部材2の固定ステージ201、202への固定は、バキューム吸着、磁力などによって行う。
An apparatus for joining the
As shown in FIG. 11A, a piezoelectric
また、CCDカメラなどからなる圧電部材用カメラ203、振動板部材用カメラ204を備えている。これらのカメラ203、204は、接合前に、貫通穴の開いたマスターワークなどを用いて光軸を合わせてある。圧電部材固定ステージ201はXYZθ軸で、振動板部材固定ステージ202はXYθ軸で可動である(なお、図11でアライメント軸方向は実線図示のときに使用することを、破線図示は使用していないことを示している。)。カメラ203、204も可動式である。
In addition, a
そして、まず、図11(b)に示すように、圧電部材12を固定ステージ201に固定する。振動板部材用カメラ204及び振動板部材固定ステージ202は手前などに退避させておき(仮想線で図示する)、圧電部材用カメラ203に対して圧電部材12のアライメント溝104をXYθ軸方向でアライメントする。なお、振動板部材固定ステージ202は、貫通穴を設けておけば手前に逃がす必要はなくなる。
First, as shown in FIG. 11B, the
次に、図11(c)に示すように、退避させていた振動板部材用カメラ204を元の位置(圧電部材用カメラ203との同じ光軸位置)に戻し、振動板部材固定ステージ202も元の位置に戻す。その状態で、振動板部材用カメラ204に対して振動板部材2のアライメントパターンである凹部23をXYθ軸でアライメントする。
Next, as shown in FIG. 11C, the
この状態では、圧電部材用カメラ203、振動板部材用カメラ204、圧電部材12、振動板部材2のすべてがアライメントされており、図11(d)に示すように、振動板部材用カメラ204を手前などに退避させた後、圧電部材固定ステージ201をZ方向に移動させることで、振動板部材2と圧電部材12を接合できる。
In this state, the
本実施形態によれば、振動板部材2と流路板1とノズル板3を先に接合して流路ユニットとし、その後圧電部材12に流路ユニットにする場合、流路板1及びノズル板3には振動板部材2のアライメント位置に貫通穴を設けないでも接合できる。
According to this embodiment, when the
なお、上述した液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに液体を供給するタンクを一体化することでヘッド一体型液体カートリッジ(カートリッジ一体型ヘッド)を得ることができる。 Note that a head-integrated liquid cartridge (cartridge-integrated head) can be obtained by integrating the above-described liquid discharge head and a tank that supplies liquid to the liquid discharge head.
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係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。なお、図12は同装置の機構部の全体構成を説明する側面説明図、図13は同機構部の要部平面説明図である。
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221A、221B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 the image forming apparatus according to the present invention including the liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is an explanatory side view for explaining the overall structure of the mechanism portion of the apparatus, and FIG.
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ユニットからなる記録ヘッド234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つのノズル列を有する液体吐出ヘッド234a、234bを1つのベース部材に取り付けて構成したもので、一方のヘッド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、他方のヘッド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、各色毎の液体吐出ヘッドを備えることもできる。
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、増粘したインク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インク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288を配置し、この空吐出受け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 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、滴吐出特性のバラツキが少なく、高画質画像を形成することができる。 As described above, since the image forming apparatus includes the liquid discharge head according to the present invention, there is little variation in the droplet discharge characteristics, and a high-quality image can be formed.
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の他の例について図14を参照して説明する。なお、図14は同装置の機構部全体の概略構成図である。
この画像形成装置は、ライン型画像形成装置であり、装置本体401の内部に画像形成部402等を有し、装置本体401の下方側に多数枚の記録媒体(用紙)403を積載可能な給紙トレイ404を備え、この給紙トレイ404から給紙される用紙403を取り込み、搬送機構405によって用紙403を搬送しながら画像形成部402によって所要の画像を記録した後、装置本体401の側方に装着された排紙トレイ406に用紙403を排紙する。
Next, another example of the image forming apparatus according to the present invention including the liquid ejection head according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a schematic configuration diagram of the entire mechanism section of the apparatus.
This image forming apparatus is a line type image forming apparatus, has an
また、装置本体401に対して着脱可能な両面ユニット407を備え、両面印刷を行うときには、一面(表面)印刷終了後、搬送機構405によって用紙403を逆方向に搬送しながら両面ユニット407内に取り込み、反転させて他面(裏面)を印刷可能面として再度搬送機構405に送り込み、他面(裏面)印刷終了後排紙トレイ406に用紙403を排紙する。
Also, a
ここで、画像形成部402は、例えばブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色の液滴を吐出する、フルライン型の4個の本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド411k、411c、411m、411y(色を区別しないときには「記録ヘッド411」という。)を備え、各記録ヘッド411は液滴を吐出するノズルを形成したノズル面を下方に向けてヘッドホルダ413に装着している。
Here, the
また、各記録ヘッド411に対応してヘッドの性能を維持回復するための維持回復機構412k、412c、412m、412y(色を区別しないときには「維持回復機構412」という。)を備え、パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、記録ヘッド411と維持回復機構412とを相対的に移動させて、記録ヘッド411のノズル面に維持回復機構412を構成するキャッピング部材などを対向させる。
In addition, a maintenance /
なお、ここでは、記録ヘッド411は、用紙搬送方向上流側から、ブランク、シアン、マゼンタ、イエローの順に各色の液滴を吐出する配置としているが、配置及び色数はこれに限るものではない。また、ライン型ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で設けた1又は複数のヘッドを用いることもできるし、ヘッドとこのヘッドにインクを供給する液体カートリッジを一体とすることも別体とすることもできる。 Here, the recording head 411 is arranged to eject droplets of each color in the order of blank, cyan, magenta, and yellow from the upstream side in the paper conveyance direction, but the arrangement and the number of colors are not limited to this. Further, as the line type head, one or a plurality of heads provided with a plurality of nozzle rows for discharging droplets of each color at a predetermined interval can be used, or a head and a liquid cartridge for supplying ink to the head are integrated. Or a separate body.
給紙トレイ404の用紙403は、給紙コロ(半月コロ)421と図示しない分離パッドによって1枚ずつ分離され装置本体401内に給紙され、搬送ガイド部材423のガイド面423aに沿ってレジストローラ425と搬送ベルト433との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材426を介して搬送機構405の搬送ベルト433に送り込まれる。
The
また、搬送ガイド部材423には両面ユニット407から送り出される用紙403を案内するガイド面423bも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構405から戻される用紙403を両面ユニット407に案内するガイド部材427も配置している。
In addition, the
搬送機構405は、駆動ローラである搬送ローラ431と従動ローラ432との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト433と、この搬送ベルト433を帯電させるための帯電ローラ434と、画像形成部402に対向する部分で搬送ベルト433の平面性を維持するプラテン部材435と、搬送ベルト433から送り出す用紙403を搬送ローラ431側に押し付ける押さえコロ436と、その他図示しないが、搬送ベルト433に付着したインクを除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなるクリーニングローラなどを有している。
The
この搬送機構405の下流側には、画像が記録された用紙403を排紙トレイ406に送り出すための排紙ローラ438及び拍車439を備えている。
On the downstream side of the
このように構成した画像形成装置において、搬送ベルト433は矢示方向に周回移動し、高電位の印加電圧が印加される帯電ローラ434と接触することで帯電され、この高電位に帯電した搬送ベルト433上に用紙403が給送されると、用紙403は搬送ベルト433に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト433に強力に吸着した用紙403は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。
In the image forming apparatus configured as described above, the
そして、搬送ベルト433を周回させて用紙403を移動させ、記録ヘッド411から液滴を吐出することで、用紙403上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙403は排紙ローラ438によって排紙トレイ406に排紙される。
Then, the
このように、この画像形成装置においては、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、滴吐出特性のバラツキが少なく、高速で、高画質画像を形成することができる。 As described above, since the image forming apparatus includes the liquid discharge head according to the present invention, there is little variation in the droplet discharge characteristics, and a high-quality image can be formed at high speed.
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-described 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, and 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(流路基板)
2 振動板部材
2a 振動板領域(薄肉部)
2b 島状凸部(厚肉部)
3 ノズル板
4 ノズル
6 液室
10 共通液室
12 圧電部材
12A 駆動柱
12B 非駆動柱
12a 圧電柱
13 ベース部材
20 アイランド部
21 貫通穴(位置合わせパターン)
22 肉抜きパターン
23 凹部(位置合わせパターン)
104 アライメント溝
233 キャリッジ
234a、234b 記録ヘッド
411k、411c、411m、411y 記録ヘッド
1 Channel plate (channel substrate)
2
2b Island-shaped convex part (thick part)
DESCRIPTION OF
22
104
Claims (4)
前記振動板部材を変形させて前記液室内の液体を加圧する駆動手段と、を備え、
前記振動板部材は、電鋳で形成され、
前記駆動手段が当接する厚肉部からなる島状凸部と、前記島状凸部の周囲の薄肉部とからなるアイランド部を有し、
前記島状凸部はオーバハング形状部を有し、
前記振動板部材には前記駆動手段と位置合わせするときの位置合わせパターンが形成され、
前記位置合わせパターンのノズル配列方向の両側には前記アイランド部と同じパターンが形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 A deformable diaphragm member that forms at least one wall surface of a liquid chamber through which a plurality of nozzles that discharge droplets communicate with each other;
Driving means for deforming the diaphragm member to pressurize the liquid in the liquid chamber;
The diaphragm member is formed by electroforming,
An island-shaped convex portion formed of a thick-walled portion with which the driving means abuts, and an island portion formed of a thin-walled portion around the island-shaped convex portion;
The island-shaped convex portion has an overhang shape portion,
The diaphragm member is formed with an alignment pattern for alignment with the driving means,
The liquid ejection head, wherein the same pattern as the island portion is formed on both sides of the alignment pattern in the nozzle arrangement direction.
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