JP6601152B2 - Liquid discharge head, liquid discharge unit, and apparatus for discharging liquid - Google Patents
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Description
本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head, a liquid discharge unit, and an apparatus for discharging liquid.
液体吐出ヘッドとして、例えば、複数の圧力発生素子が配列されたアクチュエータ基板上に、圧力発生素子を覆う保持基板(保護基板とも称される。)を接合し、保持基板には個別液室に液体を供給する共通液室を形成する共通液室部材を接着剤で接合したものがある。 As the liquid discharge head, for example, a holding substrate (also referred to as a protective substrate) that covers the pressure generating elements is bonded to an actuator substrate on which a plurality of pressure generating elements are arranged, and liquid is placed in an individual liquid chamber on the holding substrate. There is a common liquid chamber member that forms a common liquid chamber for supplying the liquid with an adhesive.
従来、複数の液体吐出ヘッドユニットを保持部材に保持して1つの液体吐出ヘッドとする構成において、液体吐出ヘッドユニットと保持部材との間に振動吸収部材を配置したものがある(特許文献1)。 Conventionally, in a configuration in which a plurality of liquid ejection head units are held by a holding member to form one liquid ejection head, there is a configuration in which a vibration absorbing member is disposed between the liquid ejection head unit and the holding member (Patent Document 1). .
また、アクチュエータ基板と保持基板との接合面に凸形状部を設けたものがある(特許文献2)。 Moreover, there exists what provided the convex-shaped part in the joint surface of an actuator substrate and a holding substrate (patent document 2).
また、共通液室部材とアクチュエータ基板とを接合し、アクチュエータ基板の外周側よりもノズル配列方向と直交する方向の外側で、共通液室部材に接合されたフレーム部材とノズル板の外周部とを接合して、アクチュエータ基板の外周面とフレーム部材との間に形成される隙間に充填材を充填したものがある(特許文献3)。 Further, the common liquid chamber member and the actuator substrate are joined together, and the frame member joined to the common liquid chamber member and the outer peripheral portion of the nozzle plate are arranged on the outer side in the direction orthogonal to the nozzle arrangement direction than the outer peripheral side of the actuator substrate. There is one in which a filler is filled in a gap formed between the outer peripheral surface of an actuator substrate and a frame member after joining (Patent Document 3).
ところで、アクチュエータ基板に接合した保持基板に共通液室部材を接合した構成にあっては、アクチュエータ基板の圧力発生素子を駆動したときに、保持基板が振動して共通液室部材に振動が伝搬することで、吐出特性が不安定になるという課題がある。 By the way, in the configuration in which the common liquid chamber member is bonded to the holding substrate bonded to the actuator substrate, when the pressure generating element of the actuator substrate is driven, the holding substrate vibrates and the vibration is propagated to the common liquid chamber member. As a result, there is a problem that the discharge characteristics become unstable.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、吐出特性の安定化、均一化を図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 stabilize and make uniform discharge characteristics.
上記の課題を解決するため、本発明の請求項1に係る液体吐出ヘッドは、
液体を吐出するノズルが形成されたノズル板と、
前記ノズル板と接合され、前記ノズルに通じる個別液室及び前記個別液室の液体を加圧する圧力発生素子が配列されたアクチュエータ基板と、
前記アクチュエータ基板と接合され、前記圧力発生素子を収容する凹部が形成された保持基板と、
前記個別液室に前記液体を供給する共通液室を形成する共通液室部材と、を備え、
前記共通液室部材は、ノズル配列方向と直交する方向において、前記保持基板の外周部と接合され、前記アクチュエータ基板及び前記保持基板の外周面よりも外側で、前記ノズル板の外周部と接合され、
前記共通液室部材の前記ノズル板を接合する部位と前記アクチュエータ基板及び前記保持基板の外周面との間には隙間が設けられ、
前記ノズル板には、前記隙間の領域で他の部材と接合されていない非接合領域があり、
前記保持基板には、ノズル配列方向と直交する方向において、前記共通液室部材と接合された前記外周部を挟んで、前記隙間と反対側に、前記共通液室と前記個別液室を通じる流路となる開口部が設けられ、
前記共通液室部材と前記保持基板の外周部とは、ノズル配列方向と直交する方向において、接合面の内側領域が第1接着剤で接合され、前記接合面の外側領域が第2接着剤で接合され、
前記第1接着剤は弾性接着剤であり、
前記第2接着剤は前記第1接着剤よりもヤング率が高い接着剤である
構成とした。
In order to solve the above problem, a liquid discharge head according to claim 1 of the present invention is
A nozzle plate on which nozzles for discharging liquid are formed;
An actuator substrate joined to the nozzle plate and arranged with individual liquid chambers communicating with the nozzles and pressure generating elements that pressurize the liquid in the individual liquid chambers;
A holding substrate bonded to the actuator substrate and having a recess for accommodating the pressure generating element;
A common liquid chamber member that forms a common liquid chamber for supplying the liquid to the individual liquid chamber,
The common liquid chamber member is bonded to the outer peripheral portion of the holding substrate in a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction, and is bonded to the outer peripheral portion of the nozzle plate outside the outer peripheral surfaces of the actuator substrate and the holding substrate. ,
A gap is provided between a portion of the common liquid chamber member that joins the nozzle plate and the outer peripheral surface of the actuator substrate and the holding substrate,
The nozzle plate has a non-joined area that is not joined to other members in the gap area,
In the direction perpendicular to the nozzle arrangement direction , the holding substrate has a flow through the common liquid chamber and the individual liquid chamber on the opposite side of the gap across the outer peripheral portion joined to the common liquid chamber member. There is an opening to be a road,
In the direction perpendicular to the nozzle arrangement direction, the common liquid chamber member and the outer peripheral portion of the holding substrate are joined with an inner region of the joint surface with a first adhesive, and an outer region of the joint surface with a second adhesive. Joined and
The first adhesive is an elastic adhesive;
The second adhesive is configured to be an adhesive having a Young's modulus higher than that of the first adhesive.
本発明によれば、吐出特性の安定化、均一化を図ることができる。 According to the present invention, the ejection characteristics can be stabilized and made uniform.
以下、本発明の実施の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。図1は同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図、図2は同じくノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図3は図2の要部拡大断面説明図、図4は同じくノズル配列方向に沿う要部断面説明図である。 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 liquid discharge head, FIG. 2 is a cross-sectional view along the direction perpendicular to the nozzle arrangement direction, FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 2, and FIG. FIG.
この液体吐出ヘッドは、ノズル板1と、流路板2と、壁面部材である振動板3と、圧力発生素子である圧電素子11と、保持基板50と、配線部材60と、共通液室部材を兼ねるフレーム部材70とを備えている。
The liquid discharge head includes a nozzle plate 1, a
ここで、流路板2、振動板3及び圧電素子11で構成される部分を、本発明における「アクチュエータ基板20」とする。ただし、アクチュエータ基板20として独立の部材が形成された後にノズル板1や保持基板50と接合されることまで意味するものではない。また、流路板2及び振動板3を併せて流路部材とする。
Here, a portion constituted by the
ノズル板1には、液体を吐出する複数のノズル4が形成されている。ここでは、ノズル4を配列したノズル列を4列配置した構成としている。 The nozzle plate 1 is formed with a plurality of nozzles 4 for discharging liquid. Here, four nozzle rows in which the nozzles 4 are arranged are arranged.
流路板2は、ノズル板1及び振動板3とともに、ノズル4が通じる個別液室6、個別液室6に通じる流体抵抗部7、流体抵抗部7が通じる液導入部(通路)8を形成している。
The
この液導入部8は振動板3の通路(供給口)9と保持基板50の流路となる開口部51を介してフレーム部材70で形成される共通液室10に通じている。
The
振動板3は、個別液室6の壁面の一部を形成する変形可能な振動領域30を形成している。そして、この振動板3の振動領域30の個別液室6と反対側の面には、振動領域30と一体的に圧電素子11が設けられ、振動領域30と圧電素子11によって圧電アクチュエータ構成している。
The
圧電素子11は、振動領域30側から下部電極13、圧電層(圧電体)12及び上部電極14を順次積層形成して構成している。この圧電素子11上には絶縁膜21が形成されている。
The
複数の圧電素子11の共通電極となる下部電極13は、共通配線15を介して共通電極電源配線パターン121に接続されている。なお、下部電極13は、図4に示すように、ノズル配列方向ですべての圧電素子11に跨って形成される1つの電極層である。
The
また、圧電素子11の個別電極となる上部電極14は、個別配線16を介して駆動回路部である駆動IC(以下、「ドライバIC」という。)500に接続されている。個別配線16などは絶縁膜22にて被覆されている。
The
ドライバIC500は、圧電素子列の列間の領域を覆うようにアクチュエータ基板20にフリップチップボンディングなどの工法により実装されている。
The
アクチュエータ基板20に搭載されたドライバIC500は、駆動波形(駆動信号)が供給される個別電極電源配線パターン101と接続されている。
The
配線部材60に設けられた配線が、ドライバIC500と電気的に接続されており、配線部材60の他端側は装置本体側の制御部に接続される。
The wiring provided in the
そして、アクチュエータ基板20上には、前述したように共通液室10と個別液室6側を通じる流路となる開口部51、圧電素子11を収容する凹部52、ドライバIC500を収容する開口部53が形成された保持基板50を設けている。
On the
この保持基板50は、接着剤によってアクチュエータ基板20の振動板3側に接合されている。
The holding
フレーム部材70は、各個別液室6に液体を供給する共通液室10を形成する。なお、共通液室10は4つのノズル列に対応してそれぞれ設けられる。また、外部からの液体供給口71(図1)を介して共通液室10に所要の色の液体が供給される。
The
フレーム部材70には、ダンパ部材90が接合されている。ダンパ部材90は、共通液室10の一部の壁面を形成する変形可能なダンパ91と、ダンパ91を補強するダンパプレート92とを有している。
A
フレーム部材70はノズル板1の外周部及び保持基板50の外周部と接着剤で接合され、アクチュエータ基板20及び保持基板50を収容して、このヘッドのフレームを構成している。
The
そして、ノズル板1の周縁部及びフレーム部材の70の外周面の一部を覆うカバー部材45を設けている。
And the
この液体吐出ヘッドにおいては、ドライバIC500から圧電素子11の上部電極14と下部電極13の間に電圧を与えることで、圧電層12が電極積層方向、すなわち電界方向に伸張し、振動領域30と平行な方向に収縮する。
In this liquid ejection head, a voltage is applied from the
このとき、下部電極13側は振動領域30で拘束されているため、振動領域30の下部電極13側に引っ張り応力が発生し、振動領域30が個別液室6側に撓み、内部の液体を加圧することで、ノズル4から液体が吐出される。
At this time, since the
次に、本発明の第1実施形態について図5ないし図9を参照して説明する。図5は同実施形態の説明に供するノズル配列方向と直交する方向に沿う拡大断面説明図、図6は同じくフレーム部材の斜視説明図、図7は同じくヘッドの断面斜視説明図、図8は図7の拡大斜視説明図、図9は共通液室部材であるフレーム部材と保持基板との接合部分の模式的斜視説明図である。 Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 is an enlarged cross-sectional explanatory view along a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction for explaining the embodiment, FIG. 6 is also a perspective explanatory view of the frame member, FIG. 7 is also a cross-sectional perspective explanatory view of the head, and FIG. FIG. 9 is an enlarged perspective explanatory view of FIG. 7, and FIG. 9 is a schematic perspective explanatory view of a joint portion between a frame member which is a common liquid chamber member and a holding substrate.
共通液室部材であるフレーム部材70には、保持基板50の外周部56を接合するリブ75と、リブ75の外側で、ノズル板1の外周部を接合するリブ78が形成されている。また、リブ75とリブ78との間にはリブ75を形成するために溝部76が形成されている。
The
したがって、ノズル配列方向と直交する方向において、共通液室部材であるフレーム部材70は、保持基板50の外周部56と接合され、アクチュエータ基板20及び保持基板50の外周面よりも外側で、ノズル板1の外周部と接合されている。このとき、フレーム部材70には、ノズル板1と保持基板50とが段違いで接合されている。
Therefore, in a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction, the
そして、アクチュエータ基板20及び保持基板50(以下、両者を合わせて「構造体200」という。図7参照)は、外周面をリブ78のノズル板面直方向の壁面から離間させて、隙間79を設けて、フレーム部材70のリブ75に接合されている。
The
一方、ノズル板1は、構造体200に接合された領域とフレーム部材70のリブ78に接合された領域との間に、隙間79に対応して、他の部材と接合されていない非接合領域42を有している。
On the other hand, the nozzle plate 1 corresponds to the
なお、保持基板50には、前述したように、外周部56を介して隙間79と反対側に、共通液室10と個別液室6を通じる流路となる開口部51が設けられている。したがって、保持基板50のフレーム部材70に接合する外周部56は、ノズル配列方向と直交する方向に沿う断面形状において、幅の狭い柱状の隔壁部となる。
As described above, the holding
共通液室部材であるフレーム部材70のリブ75と保持基板50の外周部56とは、ノズル配列方向と直交する方向において、接合面の内側領域が第1接着剤81で接合され、接合面の外側領域が第2接着剤82で接合されている。第1接着剤81は弾性接着剤であり、第2接着剤82は第1接着剤81よりもヤング率が高い接着剤である。
The
なお、弾性接着剤は、硬化後にゴム状弾性体となる接着剤であり、シリコーン系接着剤を用いることができる。また、第2接着剤としては、第1接着剤81にシリコーン系接着剤を使用するとき、シリコーン系接着剤よりもヤング率が高いエポキシ系接着剤を用いることができる。
The elastic adhesive is an adhesive that becomes a rubber-like elastic body after curing, and a silicone-based adhesive can be used. Moreover, as a 2nd adhesive agent, when using a silicone type adhesive agent for the 1st
次に、比較例における吐出特性のばらつきについて図10ないし図14を参照して説明する。 Next, variations in ejection characteristics in the comparative example will be described with reference to FIGS.
比較例は、図10に示すように、フレーム部材70のリブ75と保持基板50の外周部56とが弾性接着剤(第1接着剤81)のみで接合されているものである。
In the comparative example, as shown in FIG. 10, the
ここで、ノズル配列方向と直交する方向の端部のノズル列の外側領域において、ノズル板1には、構造体200の外周部200aを挟んで、他の部材と接合されない非接合領域41と非接合領域42とが生じる。なお、構造体200の外周部200aは、保持基板50の外周部56とアクチュエータ基板20の外周部で構成される部分である。
Here, in the outer region of the nozzle row at the end in the direction orthogonal to the nozzle arrangement direction, the nozzle plate 1 and the
非接合領域41は保持基板50の開口部51及び流路板2の液導入部8に対向する領域に相当し、非接合領域42はフレーム部材70のリブ78の壁面と構造体200の外周面との間の隙間79に相当する。なお、保持基板50の開口部51及び流路板2の液導入部8は、ノズル配列方向において複数の個別液室6に通じる開口部としている。
The
吐出特性のばらつきは、隙間79に対応するノズル板1の非接合領域42の部分が変形して生じる振動が、個別液室6に対向するノズル板1の領域に伝搬するときの挙動が、ノズル列4Aの中央部と端部とで異なることに起因すると考えられる。
The variation in the ejection characteristics is caused by the behavior when the vibration generated by the deformation of the
具体的に説明すると、複数滴(2滴で説明する。)を吐出して飛翔中にマージさせて所要滴量の液滴を形成する場合、アクチュエータ基板20の1つのノズル列4Aのすべての圧電素子11に対して、図11に示すように、駆動電圧が立ち下がって立上る2つの吐出パルスP1,P2を時系列で与えるものとする。
More specifically, when a plurality of droplets (described with two droplets) are ejected and merged during flight to form a droplet having a required droplet amount, all the piezoelectric elements of one nozzle row 4A of the
この場合、最初の吐出パルスP1の立ち下がり波形要素が与えられる(図11の時点t1)ことで、振動領域30が面外方向に変形して個別液室6が膨張する。
In this case, when the falling waveform element of the first ejection pulse P1 is given (time t1 in FIG. 11), the
これにより、図12に示すように、保持基板50の外周部56を含む構造体200の外周部200aが隙間79と反対側に傾斜して、非接合領域41が吐出方向に凸となるように変形し、非接合領域42が吐出方向と反対方向に凸となるように変形する。
As a result, as shown in FIG. 12, the outer
その後、吐出パルスP1の立ち上がり波形要素が与えられる(図11の時点t2)ことで、振動領域30が面内方向に変形して個別液室6が収縮する。
Thereafter, a rising waveform element of the ejection pulse P1 is given (time t2 in FIG. 11), so that the
これにより、図13に示すように、保持基板50の外周部56を含む構造体200の外周部200aが隙間79側に傾斜して、非接合領域41が吐出方向と反対方向に凸となるように変形し、非接合領域42が吐出方向に凸となるように変形する。
As a result, as shown in FIG. 13, the outer
そして、吐出パルスP1による吐出が終了したとき(図11の時点t3)の残留振動によって、ノズル板1の非接合領域42における突き出しと隙間79側への引き込みによる振動が生じる。この残留振動によるノズル板1の振動が、ノズル配列方向の両端部が中央部よりも速く個別液室6側に伝搬する。
Then, due to the residual vibration when the discharge by the discharge pulse P1 is completed (time point t3 in FIG. 11), the vibration due to the protrusion of the nozzle plate 1 in the
そして、図11の時点t5で吐出パルスP2を与えるとき、同じノズル列内であっても、ノズル配列方向の中央部と端部とでは、残留振動によるノズル板1の振動の影響が異なっている。 Then, when the ejection pulse P2 is given at the time point t5 in FIG. 11, the influence of the vibration of the nozzle plate 1 due to the residual vibration is different between the central portion and the end portion in the nozzle arrangement direction even in the same nozzle row. .
つまり、吐出パルスP2の引き込み波形要素を与えて個別液室6を膨張させると、ノズル列の中央部と両端部で個別液室6の膨張量が異なり、結果として、吐出される滴の滴速度や滴量(吐出特性)が異なることになる。
That is, if the individual
そこで、本実施形態では、前述したようにフレーム部材70のリブ75と保持基板50の外周部56とは、ノズル配列方向と直交する方向において、接合面の内側領域を弾性接着剤からなる第1接着剤81で接合し、接合面の外側領域を第1接着剤81よりヤング率が高い第2接着剤82で接合している。
Therefore, in the present embodiment, as described above, the
フレーム部材70のリブ75と保持基板50の外周部56の接合面の内側領域を弾性接着剤からなる第1接着剤81で接合していることで、圧電素子11を駆動することでアクチュエータ基板20を介して保持基板50に伝搬された振動が吸収される。
The
これにより、保持基板50から共通液室部材であるフレーム部材70に伝搬する振動が低減し、共通液室10内の液体の振動も低減され、吐出特性が安定化する。
As a result, the vibration propagating from the holding
一方、フレーム部材70のリブ75と保持基板50の外周部56の接合面の外側領域をヤング率の高い第2接着剤82で接合していることで、保持基板50の外周部56がフレーム部材70に対して倒れにくくなる。
On the other hand, the outer
これにより、保持基板50の外周部56の倒れによるノズル板1の非接合領域42の変形が抑制され、ノズル列4Aの両端部と中央部での変形の位相差などによる吐出特性のばらつきが低減して、吐出特性の均一化を図れる。
As a result, deformation of the
また、弾性接着剤からなる第1接着剤81を液体に接する箇所に配置していることにより、流路51から共通液室10への液体の圧力振動をダンピングすることもできる
In addition, by arranging the first adhesive 81 made of an elastic adhesive at a location in contact with the liquid, the pressure vibration of the liquid from the
次に、本発明の第2実施形態について図14を参照して説明する。図14は同実施形態の説明に供するフレーム部材と保持基板外周部の接合部分の斜視説明図である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a perspective explanatory view of a joint portion between the frame member and the outer periphery of the holding substrate for explaining the embodiment.
図14(b)に示すように、保持基板50の外周部56のフレーム部材70のリブ75と接合する接合面83に、ノズル配列方向と直交する方向において、外側に凸形状部84が設けられている。凸形状部84は、ノズル配列方向において連続的に設けられている。なお、凸形状部はフレーム部材70の接合面に設けることもできる(以下の実施形態でも同様である。)。
As shown in FIG. 14B, a
そして、図14(a)に示すように、フレーム部材70のリブ75と保持基板50の外周部56とは、弾性接着剤85で接合されている。
14A, the
このとき、凸形状部84とフレーム部材70の接合面との間に介在する弾性接着剤85の厚みが薄くなる。
At this time, the thickness of the
これにより、ノズル配列方向と直交する方向において、保持基板50の外周部56が倒れにくくなるので、前記第1実施形態と同様に、ノズル板1の非接合領域42の変形が抑制され、吐出特性のばらつきを低減することができる。
As a result, the outer
次に、本発明の第3実施形態について図15を参照して説明する。図15は同実施形態の説明に供するフレーム部材と保持基板外周部の接合部分の斜視説明図である。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a perspective explanatory view of a joint portion between the frame member and the outer periphery of the holding substrate for explaining the embodiment.
図15(b)に示すように、保持基板50の外周部56のフレーム部材70と接合する接合面83に、ノズル配列方向と直交する方向において、外側に複数の凸形状部84が設けられている。つまり、凸形状部84は、ノズル配列方向に断続的に設けられている。
As shown in FIG. 15B, a plurality of
そして、図15(a)に示すように、フレーム部材70のリブ75と保持基板50の外周部56とは弾性接着剤85で接合されている。
As shown in FIG. 15A, the
これにより、上記第1実施形態と同様に、保持基板50からフレーム部材70への振動伝搬が低減し、保持基板50の外周部56の隙間79方向への倒れが低減し、吐出特性の安定化と均一化を図れる。
Accordingly, as in the first embodiment, vibration propagation from the holding
また、性接着剤85の塗布厚が厚い領域が前記第2実施形態よりも増加し、振動低減をより効果的に行うことができる。
Moreover, the area | region where the application | coating thickness of the
次に、本発明の第4実施形態について図16を参照して説明する。図16は同実施形態の説明に供するフレーム部材と保持基板外周部の接合部分の斜視説明図である。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a perspective explanatory view of a joint portion between the frame member and the outer periphery of the holding substrate for explaining the embodiment.
図16(b)に示すように、保持基板50の外周部56のフレーム部材70との接合面83に、ノズル配列方向と直交する方向において、外側に凸形状部84が設けられている。凸形状部84は、ノズル配列方向の接合面83の長さをXとするとき、1/3Xの箇所に設けられている。
As shown in FIG. 16 (b), a convex-shaped
そして、図16(a)に示すように、フレーム部材70のリブ75と保持基板50の外周部56とは弾性接着剤85で接合されている。
16A, the
これにより、上記第1、第2実施形態と同様に、保持基板50からフレーム部材70への振動伝搬が低減し、保持基板50の外周部56の倒れが低減し、吐出特性の安定化と均一化を図れる。
Accordingly, as in the first and second embodiments, vibration propagation from the holding
また、性接着剤85の塗布厚が厚い領域が前記第2、第3実施形態よりも増加し、振動低減をより効果的に行うことができる。
Moreover, the area | region where the application | coating thickness of the
次に、本発明の第5実施形態について図17を参照して説明する。図17は同実施形態の説明に供するフレーム部材と保持基板外周部の接合部分の斜視説明図である。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a perspective explanatory view of a joint portion between a frame member and a holding substrate outer peripheral portion for explaining the embodiment.
本実施形態では、凸形状部84を円柱状形状としている。
In the present embodiment, the
これにより、上記第1、第2実施形態と同様に、保持基板50からフレーム部材70への振動伝搬が低減し、保持基板50の外周部56の倒れが低減し、吐出特性の安定化と均一化を図れる。
Accordingly, as in the first and second embodiments, vibration propagation from the holding
また、性接着剤85の塗布厚が厚い領域が前記第4実施形態よりも増加し、振動低減をより効果的に行うことができる。
Moreover, the area | region where the application | coating thickness of the
次に、本発明の第6実施形態について図18を参照して説明する。図18は同実施形態の説明に供するフレーム部材と保持基板外周部の接合部分の斜視説明図である。 Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a perspective explanatory view of a joint portion between the frame member and the outer peripheral portion of the holding substrate for explaining the embodiment.
本実施形態では、前記第1実施形態において、保持基板50の外周部56のフレーム部材70との接合面83に、第1接着剤81と第2接着剤82を仕切る仕切り部86を設けている。なお、フレーム部材70の接合面に接着剤を塗布するときは、フレーム部材70の接合面に仕切り部を設けることが好ましい。
In the present embodiment, in the first embodiment, the
これにより、種類の異なる接着剤が混じることなく塗布することができる。 As a result, different types of adhesives can be applied without being mixed.
なお、上記実施形態では、ノズル列が4列である例で説明しているが、1ないし3列、5列以上のノズル列を有するヘッドにも同様に本発明を適用できる。 In the above-described embodiment, an example in which there are four nozzle rows has been described. However, the present invention can be similarly applied to a head having 1 to 3, 5 or more nozzle rows.
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図19及び図20を参照して説明する。図19は同装置の要部平面説明図、図20は同装置の要部側面説明図である。 Next, an example of a device for ejecting liquid according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 19 is an explanatory plan view of an essential part of the apparatus, and FIG. 20 is an explanatory side view of an essential part of the apparatus.
この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構493によって、キャリッジ403は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構493は、ガイド部材401、主走査モータ405、タイミングベルト408等を含む。ガイド部材401は、左右の側板491A、491Bに架け渡されてキャリッジ403を移動可能に保持している。そして、主走査モータ405によって、駆動プーリ406と従動プーリ407間に架け渡したタイミングベルト408を介して、キャリッジ403は主走査方向に往復移動される。
This apparatus is a serial type apparatus, and the
このキャリッジ403には、本発明に係る液体吐出ヘッド404及びヘッドタンク441を一体にした液体吐出ユニット440を搭載している。液体吐出ユニット440の液体吐出ヘッド404は、例えば、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド404は、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置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
A
液体吐出ヘッド404の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド404に供給するための供給機構494により、ヘッドタンク441には、液体カートリッジ450に貯留されている液体が供給される。
The liquid stored in the
供給機構494は、液体カートリッジ450を装着する充填部であるカートリッジホルダ451、チューブ456、送液ポンプを含む送液ユニット452等で構成される。液体カートリッジ450はカートリッジホルダ451に着脱可能に装着される。ヘッドタンク441には、チューブ456を介して送液ユニット452によって、液体カートリッジ450から液体が送液される。
The
この装置は、用紙410を搬送するための搬送機構495を備えている。搬送機構495は、搬送手段である搬送ベルト412、搬送ベルト412を駆動するための副走査モータ416を含む。
This apparatus includes a
搬送ベルト412は用紙410を吸着して液体吐出ヘッド404に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト412は、無端状ベルトであり、搬送ローラ413と、テンションローラ414との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。
The
そして、搬送ベルト412は、副走査モータ416によってタイミングベルト417及びタイミングプーリ418を介して搬送ローラ413が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
The
さらに、キャリッジ403の主走査方向の一方側には搬送ベルト412の側方に液体吐出ヘッド404の維持回復を行う維持回復機構420が配置されている。
Further, on one side of the
維持回復機構420は、例えば液体吐出ヘッド404のノズル面(ノズルが形成された面)をキャッピングするキャップ部材421、ノズル面を払拭するワイパ部材422などで構成されている。
The maintenance /
主走査移動機構493、供給機構494、維持回復機構420、搬送機構495は、側板491A,491B、背板491Cを含む筐体に取り付けられている。
The main
このように構成したこの装置においては、用紙410が搬送ベルト412上に給紙されて吸着され、搬送ベルト412の周回移動によって用紙410が副走査方向に搬送される。
In this apparatus configured as described above, the
そこで、キャリッジ403を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド404を駆動することにより、停止している用紙410に液体を吐出して画像を形成する。
Therefore, the
このように、この装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。 Thus, since this apparatus includes the liquid ejection head according to the present invention, a high-quality image can be stably formed.
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図21を参照して説明する。図21は同ユニットの要部平面説明図である。 Next, another example of the liquid discharge unit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 21 is an explanatory plan view of the main part of the unit.
この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板491A、491B及び背板491Cで構成される筐体部分と、主走査移動機構493と、キャリッジ403と、液体吐出ヘッド404で構成されている。
The liquid discharge unit includes a casing portion composed of
なお、この液体吐出ユニットの例えば側板491Bに、前述した維持回復機構420、及び供給機構494の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。
Note that a liquid discharge unit in which at least one of the above-described maintenance and
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図22を参照して説明する。図22は同ユニットの正面説明図である。 Next, still another example of the liquid discharge unit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 22 is an explanatory front view of the unit.
この液体吐出ユニットは、流路部品444が取付けられた液体吐出ヘッド404と、流路部品444に接続されたチューブ456で構成されている。
This liquid discharge unit includes a
なお、流路部品444はカバー442の内部に配置されている。流路部品444に代えてヘッドタンク441を含むこともできる。また、流路部品444の上部には液体吐出ヘッド404と電気的接続を行うコネクタ443が設けられている。
The
本願において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。 In the present application, the “apparatus for discharging liquid” is an apparatus that includes a liquid discharge head or a liquid discharge unit and drives the liquid discharge head to discharge liquid. The apparatus for ejecting liquid includes not only an apparatus capable of ejecting liquid to an object to which liquid can adhere, but also an apparatus for ejecting liquid toward the air or liquid.
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。 This “apparatus for discharging liquid” may include means for feeding, transporting, and discharging a liquid to which liquid can adhere, as well as a pre-processing apparatus and a post-processing apparatus.
例えば、「液体を吐出する装置」として、液体を吐出させて媒体に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物(三次元造形物)を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置(三次元造形装置)がある。 For example, as an “apparatus that ejects liquid”, an image forming apparatus that forms an image on a medium by ejecting liquid, a powder is formed in layers to form a three-dimensional structure (three-dimensional structure) There is a three-dimensional modeling apparatus (three-dimensional modeling apparatus) that discharges a modeling liquid onto the powder layer.
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。 Further, the “apparatus for ejecting liquid” is not limited to an apparatus in which significant images such as characters and figures are visualized by the ejected liquid. For example, what forms a pattern etc. which does not have a meaning in itself, and what forms a three-dimensional image are also included.
上記「液体が付着可能もの」とは液体が一時的にでも付着可能なものを意味する。「液体が付着するもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。 The above-mentioned “thing to which liquid can adhere” means that liquid can adhere even temporarily. The material to which “the liquid adheres” may be any material as long as the liquid can temporarily adhere, such as paper, thread, fiber, cloth, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics.
また、「液体」は、インク、処理液、DNA試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液なども含まれる。 “Liquid” also includes ink, treatment liquid, DNA sample, resist, pattern material, binder, modeling liquid, and the like.
また、「液体を吐出する装置」には、特に限定しない限り、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置のいずれも含まれる。 Further, the “device for discharging liquid” includes both a serial type device that moves the liquid discharge head and a line type device that does not move the liquid discharge head, unless otherwise specified.
また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。 In addition to the “device for discharging liquid”, a processing liquid application apparatus for discharging a processing liquid onto a sheet for applying a processing liquid on the surface of the sheet for the purpose of modifying the surface of the sheet, or a raw material There is an injection granulating apparatus for granulating raw material fine particles by spraying a composition liquid dispersed in a solution through a nozzle.
「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。 The “liquid discharge unit” is a unit in which functional parts and mechanisms are integrated with a liquid discharge head, and is an assembly of parts related to liquid discharge. For example, the “liquid discharge unit” includes a combination of at least one of a head tank, a carriage, a supply mechanism, a maintenance / recovery mechanism, and a main scanning movement mechanism with a liquid discharge head.
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。 Here, the term “integrated” refers to, for example, a liquid discharge head, a functional component, and a mechanism that are fixed to each other by fastening, adhesion, engagement, etc., and one that is held movably with respect to the other. Including. Further, the liquid discharge head, the functional component, and the mechanism may be configured to be detachable from each other.
例えば、液体吐出ユニットとして、図20で示した液体吐出ユニット440のように、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
For example, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head and a head tank are integrated, such as the
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。 In addition, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head and a carriage are integrated.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、図21で示したように、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。 In addition, there is a liquid discharge unit in which the liquid discharge head and the scanning movement mechanism are integrated by holding the liquid discharge head movably on a guide member constituting a part of the scanning movement mechanism. Further, as shown in FIG. 21, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head, a carriage, and a main scanning movement mechanism are integrated.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。 Further, there is a liquid discharge unit in which a cap member that is a part of the maintenance / recovery mechanism is fixed to a carriage to which the liquid discharge head is attached, and the liquid discharge head, the carriage, and the maintenance / recovery mechanism are integrated. .
また、液体吐出ユニットとして、図22で示したように、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。 In addition, as shown in FIG. 22, there is a liquid discharge unit in which a tube is connected to a liquid discharge head to which a head tank or a flow path component is attached, and the liquid discharge head and the supply mechanism are integrated. .
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。 The main scanning movement mechanism includes a guide member alone. The supply mechanism includes a single tube and a single loading unit.
また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明したような圧電アクチュエータ(積層型圧電素子を使用するものでもよい。)以外にも、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものでもよい。 The “liquid discharge head” is not limited to the pressure generating means to be used. For example, in addition to the piezoelectric actuator as described in the above embodiment (a multilayer piezoelectric element may be used), a thermal actuator using an electrothermal conversion element such as a heating resistor, a diaphragm and a counter electrode are included. An electrostatic actuator or the like may be used.
また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。 In addition, the terms “image formation”, “recording”, “printing”, “printing”, “printing”, “modeling” and the like in the terms of the present application are all synonymous.
1 ノズル板
2 流路板
3 振動板
4 ノズル
6 個別液室
10 共通液室
11 圧電素子
14 上部電極(個別電極)
16 個別配線
20 アクチュエータ基板
50 保持基板
56 保持基板の外周部
70 フレーム部材
75 リブ
76 溝部
78 リブ
79 隙間
200 構造体
403 キャリッジ
404 液体吐出ヘッド
440 液体吐出ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
16
Claims (9)
前記ノズル板と接合され、前記ノズルに通じる個別液室及び前記個別液室の液体を加圧する圧力発生素子が配列されたアクチュエータ基板と、
前記アクチュエータ基板と接合され、前記圧力発生素子を収容する凹部が形成された保持基板と、
前記個別液室に前記液体を供給する共通液室を形成する共通液室部材と、を備え、
前記共通液室部材は、ノズル配列方向と直交する方向において、前記保持基板の外周部と接合され、前記アクチュエータ基板及び前記保持基板の外周面よりも外側で、前記ノズル板の外周部と接合され、
前記共通液室部材の前記ノズル板を接合する部位と前記アクチュエータ基板及び前記保持基板の外周面との間には隙間が設けられ、
前記ノズル板には、前記隙間の領域で他の部材と接合されていない非接合領域があり、
前記保持基板には、ノズル配列方向と直交する方向において、前記共通液室部材と接合された前記外周部を挟んで、前記隙間と反対側に、前記共通液室と前記個別液室を通じる流路となる開口部が設けられ、
前記共通液室部材と前記保持基板の外周部とは、ノズル配列方向と直交する方向において、接合面の内側領域が第1接着剤で接合され、前記接合面の外側領域が第2接着剤で接合され、
前記第1接着剤は弾性接着剤であり、
前記第2接着剤は前記第1接着剤よりもヤング率が高い接着剤である
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 A nozzle plate on which nozzles for discharging liquid are formed;
An actuator substrate joined to the nozzle plate and arranged with individual liquid chambers communicating with the nozzles and pressure generating elements that pressurize the liquid in the individual liquid chambers;
A holding substrate bonded to the actuator substrate and having a recess for accommodating the pressure generating element;
A common liquid chamber member that forms a common liquid chamber for supplying the liquid to the individual liquid chamber,
The common liquid chamber member is bonded to the outer peripheral portion of the holding substrate in a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction, and is bonded to the outer peripheral portion of the nozzle plate outside the outer peripheral surfaces of the actuator substrate and the holding substrate. ,
A gap is provided between a portion of the common liquid chamber member that joins the nozzle plate and the outer peripheral surface of the actuator substrate and the holding substrate,
The nozzle plate has a non-joined area that is not joined to other members in the gap area,
In the direction perpendicular to the nozzle arrangement direction , the holding substrate has a flow through the common liquid chamber and the individual liquid chamber on the opposite side of the gap across the outer peripheral portion joined to the common liquid chamber member. There is an opening to be a road,
In the direction perpendicular to the nozzle arrangement direction, the common liquid chamber member and the outer peripheral portion of the holding substrate are joined with an inner region of the joint surface with a first adhesive, and an outer region of the joint surface with a second adhesive. Joined and
The first adhesive is an elastic adhesive;
The liquid discharge head according to claim 1, wherein the second adhesive is an adhesive having a Young's modulus higher than that of the first adhesive.
ことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid discharge head according to claim 1, wherein the first adhesive and the second adhesive are partitioned by a partition portion.
前記ノズル板と接合され、前記ノズルに通じる個別液室及び前記個別液室の液体を加圧する圧力発生素子が配列されたアクチュエータ基板と、
前記アクチュエータ基板と接合され、前記圧力発生素子を収容する凹部が形成された保持基板と、
前記個別液室に前記液体を供給する共通液室を形成する共通液室部材と、を備え、
前記共通液室部材は、ノズル配列方向と直交する方向において、前記保持基板の外周部と接合され、前記アクチュエータ基板及び前記保持基板の外周面よりも外側で、前記ノズル板の外周部と接合され、
前記共通液室部材の前記ノズル板を接合する部位と前記アクチュエータ基板及び前記保持基板の外周面との間には隙間が設けられ、
前記ノズル板には、前記隙間の領域で他の部材と接合されていない非接合領域があり、
前記保持基板には、ノズル配列方向と直交する方向において、前記共通液室部材と接合された前記外周部を挟んで、前記隙間と反対側に、前記共通液室と前記個別液室を通じる流路となる開口部が設けられ、
前記共通液室部材と前記保持基板の外周部とは、弾性接着剤で接合され、
前記共通液室部材の及び前記保持基板の外周部の少なくともいずれか一方の接合面には、ノズル配列方向と直交する方向で、外側の領域に凸形状部が設けられている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 A nozzle plate on which nozzles for discharging liquid are formed;
An actuator substrate joined to the nozzle plate and arranged with individual liquid chambers communicating with the nozzles and pressure generating elements that pressurize the liquid in the individual liquid chambers;
A holding substrate bonded to the actuator substrate and having a recess for accommodating the pressure generating element;
A common liquid chamber member that forms a common liquid chamber for supplying the liquid to the individual liquid chamber,
The common liquid chamber member is bonded to the outer peripheral portion of the holding substrate in a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction, and is bonded to the outer peripheral portion of the nozzle plate outside the outer peripheral surfaces of the actuator substrate and the holding substrate. ,
A gap is provided between a portion of the common liquid chamber member that joins the nozzle plate and the outer peripheral surface of the actuator substrate and the holding substrate,
The nozzle plate has a non-joined area that is not joined to other members in the gap area,
In the direction perpendicular to the nozzle arrangement direction , the holding substrate has a flow through the common liquid chamber and the individual liquid chamber on the opposite side of the gap across the outer peripheral portion joined to the common liquid chamber member. There is an opening to be a road,
The common liquid chamber member and the outer peripheral portion of the holding substrate are joined with an elastic adhesive,
The joint surface of at least one of the common liquid chamber member and the outer peripheral portion of the holding substrate is provided with a convex portion in an outer region in a direction orthogonal to the nozzle arrangement direction. Liquid discharge head.
ことを特徴とする請求項3に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid ejection head according to claim 3, wherein the convex portion is formed continuously in the nozzle arrangement direction.
ことを特徴とする請求項3に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid ejection head according to claim 3, wherein the convex portion is formed intermittently in the nozzle arrangement direction.
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。 The liquid according to any one of claims 1 to 5, wherein the common liquid chamber member is provided with a groove portion that leads to the gap outside a bonding region where the outer peripheral portion of the holding substrate is bonded. Discharge head.
ことを特徴とする請求項7に記載の液体吐出ユニット。 A head tank for storing liquid to be supplied to the liquid discharge head, a carriage on which the liquid discharge head is mounted, a supply mechanism for supplying liquid to the liquid discharge head, a maintenance / recovery mechanism for maintaining and recovering the liquid discharge head, and the liquid The liquid discharge unit according to claim 7, wherein at least one of a main scanning movement mechanism that moves the discharge head in a main scanning direction and the liquid discharge head are integrated.
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