JP6728732B2 - Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、インク等の液体を噴射する技術に関する。 The present invention relates to a technique of ejecting a liquid such as ink.
圧力室に充填されたインク等の液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドが従来から提案されている。例えば特許文献1には、連通基板に形成された液室空部と、連通基板に固定されるユニットケースの液室形成空部とを相互に連通させた共通液室から圧力室に液体を供給する構造が開示されている。 A liquid ejecting head that ejects liquid such as ink filled in a pressure chamber from a nozzle has been conventionally proposed. For example, in Patent Document 1, a liquid is supplied to a pressure chamber from a common liquid chamber in which a liquid chamber empty space formed in a communication substrate and a liquid chamber formation empty space of a unit case fixed to the communication substrate communicate with each other. A structure is disclosed.
液体噴射ヘッドの小型化のためにはユニットケースの壁厚の低減が要求される。しかし、壁厚の低減により液体噴射ヘッドの機械的な強度の確保が困難になるという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明は、液体が充填される空間を形成する要素の機械的な強度を向上させることを目的とする。 To reduce the size of the liquid jet head, it is required to reduce the wall thickness of the unit case. However, there is a problem that it becomes difficult to secure the mechanical strength of the liquid jet head due to the reduction of the wall thickness. In consideration of the above circumstances, it is an object of the present invention to improve the mechanical strength of an element forming a space filled with a liquid.
以上の課題を解決するために、本発明の液体噴射ヘッドは、圧力室空間が形成された圧力室基板と、圧力室基板が設置される第1面と第1面とは反対側の第2面とを含み、第1空間と、第1空間と圧力室空間とを連通させる供給孔と、圧力室空間に連通する連通孔とが形成された流路基板と、流路基板の第2面に設置され、連通孔に連通するノズルが形成されたノズル板と、流路基板の第1面に設置され、流路基板の第1空間に連通する第2空間が形成された筐体部と、流路基板の第2面に設置され、連通孔および第1空間を封止する可撓性のコンプライアンス部と、筐体部における第2空間の内壁面間にわたる第1梁状部とを具備する。以上の構成では、筐体部に第1梁状部が設置されるから、第1梁状部を設置しない構成と比較して筐体部の機械的な強度を向上させることが可能である。 In order to solve the above problems, a liquid ejecting head according to the present invention includes a pressure chamber substrate in which a pressure chamber space is formed, a first surface on which the pressure chamber substrate is installed, and a second surface opposite to the first surface. A flow path substrate including a surface, a first space, a supply hole that communicates the first space with the pressure chamber space, and a communication hole that communicates with the pressure chamber space; and a second surface of the flow path substrate. A nozzle plate having a nozzle formed therein and communicating with the communication hole; and a casing unit having a second space formed on the first surface of the flow path substrate and communicating with the first space of the flow path substrate. A flexible compliance portion that is installed on the second surface of the flow path substrate and seals the communication hole and the first space; and a first beam-shaped portion that extends between the inner wall surfaces of the second space in the housing portion. To do. With the above configuration, since the first beam-shaped portion is installed in the housing portion, it is possible to improve the mechanical strength of the housing portion as compared with the configuration in which the first beam-shaped portion is not installed.
本発明の好適な態様において、第1梁状部は、第1面から離間した位置に設置される。以上の態様では、筐体部のうち第1面に接合される接合面に接着剤を塗布する工程において第1梁状部に接着剤が付着する可能性が低減される。したがって、第1梁状部に付着および硬化した接着剤が第2空間内のインクの流動を阻害する可能性を低減できるという利点がある。 In a preferred aspect of the present invention, the first beam-shaped portion is installed at a position separated from the first surface. In the above aspect, the possibility that the adhesive adheres to the first beam-shaped portion is reduced in the step of applying the adhesive to the joint surface that is joined to the first surface of the housing portion. Therefore, there is an advantage that it is possible to reduce the possibility that the adhesive that has adhered to the first beam-shaped portion and is hardened may impede the flow of the ink in the second space.
本発明の好適な態様に係る液体噴射ヘッドは、流路基板における第1空間の内壁面間にわたる第2梁状部を具備する。以上の態様では、筐体部の第1梁状部に加えて流路基板に第2梁状部が設置されるから、液体噴射ヘッドの機械的な強度が向上するという前述の効果は格別に顕著である。 A liquid jet head according to a preferred aspect of the present invention includes a second beam-shaped portion extending between inner wall surfaces of the first space in the flow path substrate. In the above aspect, since the second beam-shaped portion is installed on the flow path substrate in addition to the first beam-shaped portion of the casing, the above-described effect that the mechanical strength of the liquid ejecting head is improved is exceptional. It is remarkable.
本発明の好適な態様において、筐体部は、流路基板の周縁に沿って第2面から突出する側面部と、第2空間を挟んで流路基板とは反対側に位置する頂面部と、頂面部に形成されて第2空間に連通する導入口とを含み、導入口から側面部側に向かう流路を形成する。以上の態様では、筐体部の内側に導入口から側面部側に向かう流路が形成されるから、第2空間の容量を充分に確保できるという利点がある。 In a preferred aspect of the present invention, the housing portion includes a side surface portion that projects from the second surface along the peripheral edge of the flow channel substrate, and a top surface portion that is located on the opposite side of the flow channel substrate with the second space interposed therebetween. , An inlet formed in the top surface portion and communicating with the second space, and forming a flow path from the inlet to the side surface side. In the above aspect, since the flow path extending from the inlet to the side surface is formed inside the housing, there is an advantage that the capacity of the second space can be sufficiently secured.
本発明の好適な態様に係る液体噴射装置は、以上に例示した各態様に係る液体噴射ヘッドを具備する。液体噴射装置の好例は、インクを噴射する印刷装置であるが、本発明に係る液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。 A liquid ejecting apparatus according to a preferred aspect of the present invention includes the liquid ejecting head according to each aspect described above. A good example of the liquid ejecting apparatus is a printing apparatus that ejects ink, but the application of the liquid ejecting apparatus according to the present invention is not limited to printing.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係るインクジェット方式の印刷装置10の部分的な構成図である。第1実施形態の印刷装置10は、液体の例示であるインクを印刷用紙等の媒体(噴射対象)12に噴射する液体噴射装置の好適な例示であり、図1に例示される通り、制御装置22と搬送機構24とキャリッジ26と複数の液体噴射ヘッド100とを具備する。印刷装置10にはインクを貯留する液体容器(例えばカートリッジ)14が装着される。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a partial configuration diagram of an inkjet
制御装置22は、印刷装置10の各要素を統括的に制御する。搬送機構24は、制御装置22による制御のもとで媒体12をX方向に搬送する。各液体噴射ヘッド100は、制御装置22による制御のもとで複数のノズルからインクを媒体12に噴射する。複数の液体噴射ヘッド100はキャリッジ26に搭載される。制御装置22は、X方向に交差するY方向にキャリッジ26を往復させる。搬送機構24による媒体12の搬送とキャリッジ26の反復的な往復とに並行して各液体噴射ヘッド100が媒体12にインクを噴射することで媒体12の表面に所望の画像が形成される。なお、X-Y平面(例えば媒体12の表面に平行な平面)に垂直な方向を以下ではZ方向と表記する。各液体噴射ヘッド100によるインクの噴射方向(典型的には鉛直方向)がZ方向に相当する。
The
図2は、任意の1個の液体噴射ヘッド100の分解斜視図であり、図3は、図2におけるIII−III線の断面図である。図2に例示される通り、液体噴射ヘッド100は、X方向に沿って配列された複数のノズルNを具備する。第1実施形態の複数のノズルNは、第1列L1と第2列L2とに区分される。第1列L1と第2列L2との間でノズルNのX方向の位置は相違する。すなわち、複数のノズルNが千鳥配列(スタガ配列)される。図2から理解される通り、第1実施形態の液体噴射ヘッド100は、第1列L1の複数のノズルNに関連する要素と第2列L2の複数のノズルNに関連する要素とが略線対称に配置された構造である。そこで、以下の説明では、第1列L1の各ノズルNに関連する要素に便宜的に着目し、第2列L2の各ノズルNに関連する要素については説明を適宜に省略する。
2 is an exploded perspective view of any one
図2および図3に例示される通り、第1実施形態の液体噴射ヘッド100は流路基板32を具備する。流路基板32は、第1面F1と第2面F2とを包含する板状部材である。第1面F1はZ方向の負側の表面であり、第2面F2は第1面F1とは反対側(Z方向の正側)の表面である。流路基板32の第1面F1の面上には、圧力室基板34と振動部36と複数の圧電素子37と保護部材38と筐体部40とが設置され、第2面F2の面上にはノズル板52とコンプライアンス部54とが設置される。液体噴射ヘッド100の各要素は、概略的には流路基板32と同様にX方向に長尺な板状部材であり、例えば接着剤を利用して相互に接合される。
As illustrated in FIGS. 2 and 3, the
ノズル板52は、複数のノズルNが形成された板状部材であり、例えば接着剤を利用して流路基板32の第2面F2に設置される。各ノズルNはインクが通過する貫通孔である。第1実施形態のノズル板52は、半導体製造技術(例えばエッチング)を利用してシリコン(Si)の単結晶基板を加工することで製造される。ただし、ノズル板52の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。
The
流路基板32は、インクの流路を形成するための板状部材である。図4は、流路基板32の第2面F2の平面図である。図2から図4に例示される通り、第1実施形態の流路基板32には、空間R1(第1空間の例示)と複数の供給孔322と複数の連通孔324とが形成される。空間R1は、平面視で(すなわちZ方向からみて)X方向に沿う長尺状に形成された開口であり、供給孔322および連通孔324は、ノズルN毎に形成された貫通孔(すなわち第1面F1と第2面F2とにわたる開口)である。複数の供給孔322はX方向に配列され、複数の連通孔324も同様にX方向に配列される。複数の供給孔322の配列は複数の連通孔324の配列と空間R1との間に位置する。また、図3および図4に例示される通り、流路基板32の第2面F2には、相異なる供給孔322に対応する複数の分岐路326が形成される。各分岐路326は、空間R1と供給孔322とを連結するようにY方向に沿って延在する溝状の流路である。他方、任意の1個の連通孔324は平面視で1個のノズルNに重なる。すなわち、ノズルNは連通孔324に連通する。
The
図2および図3に例示される通り、圧力室基板34は、複数の圧力室空間342がX方向に沿って配列された板状部材であり、例えば接着剤を利用して流路基板32の第1面F1に設置される。圧力室空間342は、ノズルN毎に形成されて平面視でY方向に沿う長尺状の貫通孔である。図3に例示される通り、任意の1個の圧力室空間342のうちY方向の正側の端部は、流路基板32の1個の連通孔324に平面視で重なる。したがって、圧力室空間342とノズルNとは連通孔324を介して相互に連通する。
As illustrated in FIGS. 2 and 3, the
他方、圧力室空間342のうちY方向の負側の端部は、流路基板32の1個の供給孔322に平面視で重なる。以上の説明から理解される通り、第1実施形態の供給孔322は、空間R1と圧力室空間342とを所定の流路抵抗で連通させる絞り流路として機能するから、圧力室基板34に絞り流路を形成する必要はない。そこで、第1実施形態の圧力室基板34には、Y方向の全長にわたり所定の流路幅に維持された単純な矩形状の圧力室空間342が形成される。すなわち、流路面積が部分的に狭窄された絞り流路は圧力室基板34には形成されない。したがって、圧力室基板34に絞り流路を形成する構成と比較して圧力室基板34に必要なサイズが低減され、ひいては液体噴射ヘッド100の小型化を実現することが可能である。
On the other hand, the end of the
流路基板32および圧力室基板34は、前述のノズル板52と同様に、例えば半導体製造技術を利用してシリコン(Si)の単結晶基板を加工することで製造される。ただし、流路基板32および圧力室基板34の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。
The
図2および図3に例示される通り、圧力室基板34のうち流路基板32とは反対側の表面には振動部36が設置される。第1実施形態の振動部36は、弾性的に振動可能な板状部材(振動板)である。なお、図2および図3では、圧力室基板34とは別体の振動部36を圧力室基板34に固定した構成を例示したが、所定の板厚の板状部材のうち圧力室空間342に対応する領域について板厚方向の一部を選択的に除去することで、圧力室基板34と振動部36とを一体に形成することも可能である。
As illustrated in FIGS. 2 and 3, a vibrating
図3から理解される通り、流路基板32の第1面F1と振動部36とは、圧力室基板34の各圧力室空間342の内側で相互に間隔をあけて対向する。圧力室空間342の内側で流路基板32の第1面F1と振動部36との間に位置する空間は、当該空間に充填されたインクに圧力を付与するための圧力室SCとして機能する。圧力室SCはノズルN毎に個別に形成される。以上の説明から理解される通り、圧力室基板34に形成された圧力室空間342は、圧力室SCとなるべき空間である。
As can be seen from FIG. 3, the first surface F1 of the
図2および図3に例示される通り、振動部36のうち圧力室SCとは反対側の面上には、相異なるノズルNに対応する複数の圧電素子37が設置される。圧電素子37は、駆動信号の供給により振動する受動素子である。複数の圧電素子37は、各圧力室SCに対応するようにX方向に配列する。第1実施形態の圧電素子37は、相互に対向する一対の電極と電極間に積層された圧電体層とで構成される。図2および図3の保護部材38は、複数の圧電素子37を保護するための構造体であり、振動部36の表面に例えば接着剤で固定される。保護部材38のうち振動部36との対向面に形成された空間(凹部)の内側に複数の圧電素子37が収容される。
As illustrated in FIGS. 2 and 3, a plurality of
筐体部40は、複数の圧力室SCに供給されるインクを貯留するためのケースである。筐体部40のうちZ方向の正側の表面(以下「接合面」という)が例えば接着剤で流路基板32の第1面F1に固定される。第1実施形態の筐体部40は、流路基板32や圧力室基板34とは相違する材料で形成される。例えば樹脂材料の射出成形で筐体部40を製造することが可能である。ただし、筐体部40の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。
The
筐体部40の材料としては、例えばポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール(ザイロン[登録商標]/以下では「PBO繊維」という)等の合成繊維や液晶ポリマー等の樹脂材料が好適に採用され得る。ただし、以下に説明する種々の利点を考慮すると、PBO繊維と比較して液晶ポリマー(LCP:Liquid Crystal Polymer)が筐体部40の材料としては好適である。
・液晶ポリマーはPBO繊維と比較して線膨張係数が低いから、筐体部40の熱変形(特に流路基板32に対する反り)が抑制される。
・液晶ポリマーはPBO繊維と比較して低粘度であり流動性が高い(射出成形用の金型の隅々まで充分に行渡る)から、筐体部40の寸法の誤差や成形不良の発生が抑制される。
・液晶ポリマーはPBO繊維と比較して冷却時の粘度の上昇が急峻である(固化が迅速に進行する)から、固化過程で金型の隙間に材料が進入することに起因したバリの発生が抑制され、かつ、筐体部40の形成に必要な時間が短縮される。
・液晶ポリマーはPBO繊維と比較して液体(例えば水分)や気体(例えば水蒸気や酸素)に対する透過性が低いから、筐体部40の内部に対する液体や気体の進入を抑制できる。
・PBO繊維は例えば溶剤インクに反応し易い傾向がある一方、液晶ポリマーは、溶剤インクを含む多様な種類のインクに対する反応性が低いから、インクの付着に起因した筐体部40の経年的な劣化が抑制される。
As the material of the
Since the liquid crystal polymer has a lower linear expansion coefficient than PBO fiber, thermal deformation of the housing 40 (particularly warpage with respect to the flow path substrate 32) is suppressed.
The liquid crystal polymer has a lower viscosity and higher fluidity than PBO fibers (the liquid crystal polymer can sufficiently spread to every corner of the injection molding die), so that the dimensional error of the
・Since the viscosity of liquid crystal polymer rises sharply during cooling compared to PBO fiber (solidification progresses rapidly), burrs are generated due to the material entering the gap of the mold during the solidification process. It is suppressed and the time required to form the
The liquid crystal polymer has a lower permeability to liquids (for example, water) and gases (for example, water vapor and oxygen) than PBO fibers, so that it is possible to prevent liquids or gases from entering the inside of the
The PBO fiber tends to easily react with, for example, a solvent ink, while the liquid crystal polymer has a low reactivity with various kinds of ink including a solvent ink. Deterioration is suppressed.
図5は、流路基板32側(Z方向の正側)からみた筐体部40の平面図である。図3および図5に例示される通り、第1実施形態の筐体部40は、空間R2(第2空間の例示)が形成された構造体である。空間R2は、流路基板32側が開口した凹部であり、X方向に長尺な形状に形成される。図3に例示される通り、空間R2は、第1部分r1と第2部分r2とを包含する。第2部分r2は第1部分r1からみて流路基板32側(インクの流動の下流側)の空間である。また、第1列L1に対応する空間R2と第2列L2に対応する空間R2との間には、保護部材38および圧力室基板34を収容する収容空間45が形成される。
FIG. 5 is a plan view of the
図2および図3に例示される通り、第1実施形態の筐体部40は頂面部42と側面部44とを包含する。側面部44は、流路基板32の周縁に沿って第1面F1からZ方向の負側に突出するように当該第1面F1に固定された部分である。側面部44の底面が接合面として流路基板32の第1面F1に接合される。図3から理解される通り、側面部44の外壁面(空間R2側の内壁面とは反対側の表面)と流路基板32の側端面とは略同一面内(いわゆる面一)に位置する。すなわち、Z方向からみた流路基板32の外形と筐体部40の外形とは実質的に一致し、筐体部40の外形は流路基板32の外周縁の外側には突出しない。したがって、筐体部40が流路基板32と比較して大型である構成と比較して液体噴射ヘッド100の小型化が実現されるという利点がある。
As illustrated in FIGS. 2 and 3, the
筐体部40の頂面部42は、空間R2を挟んで流路基板32とは反対側に位置する部分である。側面部44および頂面部42で包囲された空間が空間R2に相当する。図2および図3に例示される通り、第1実施形態の頂面部42には導入口43が形成される。導入口43は、筐体部40の空間R2と筐体部40の外側とを連通させる管状部分である。図3から理解される通り、第1実施形態の導入口43は、平面視で空間R2の第2部分r2を挟んで側面部44とは反対側(Y方向の正側)に位置し、空間R2のうちの第1部分r1に連通する。
The
図3に例示される通り、流路基板32の空間R1と筐体部40の空間R2とは相互に連通する。空間R1と空間R2とで構成される空間は液体貯留室(リザーバー)SRとして機能する。液体貯留室SRは、複数のノズルNにわたる共通液室であり、液体容器14から導入口43に供給されたインクを貯留する。前述の通り、第2部分r2に対してY方向の正側に導入口43は位置する。したがって、液体容器14から導入口43に供給されたインクは、図3に破線の矢印で図示した通り、空間R2の第1部分r1内で側面部44側(Y方向の負側)に流動するとともに第2部分r2に到達し、第2部分r2内ではZ方向の正側に流動する。すなわち、導入口43から側面部44側に向かう流路が筐体部40の内部には形成される。そして、液体貯留室SRに貯留されたインクは、複数の分岐路326に分岐したうえで供給孔322を通過して各圧力室SCに並列に供給および充填され、振動部36の振動に応じた圧力変動により圧力室SCから連通孔324とノズルNとを通過して外部に噴射される。すなわち、圧力室SCは、インクをノズルNから噴射するための圧力を発生させる空間として機能し、液体貯留室SRは、複数の圧力室SCに供給されるインクを貯留する空間(共通液室)として機能する。
As illustrated in FIG. 3, the space R1 of the
図2および図3に例示される通り、流路基板32の第2面F2にはコンプライアンス部54が設置される。コンプライアンス部54は、可撓性のフィルムであり、液体貯留室SR(空間R1)内のインクの圧力変動を吸収する吸振体として機能する。図3に例示される通り、コンプライアンス部54は、流路基板32の空間R1と複数の分岐路326と複数の連通孔324とを封止するように流路基板32の第2面F2に設置されて液体貯留室SRの底面を構成する。すなわち、圧力室SCは連通孔324を介してコンプライアンス部54に対向する。なお、図2の例示では第1列L1に対応する空間R1と第2列L2に対応する空間R1とを別個のコンプライアンス部54で封止したが、双方の空間R1にわたり1個のコンプライアンス部54を連続させることも可能である。
As illustrated in FIGS. 2 and 3, the
他方、図2および図3に例示される通り、筐体部40の頂面部42には開口部422が形成される。具体的には、導入口43を挟んでX方向の正側および負側に開口部422が形成される。開口部422は、筐体部40の空間R2と筐体部40の外部の空間とを連通させる開口である。図2に例示される通り、頂面部42の表面にはコンプライアンス部46が設置される。コンプライアンス部46は、液体貯留室SR(空間R2)内のインクの圧力変動を吸収する吸振体として機能する可撓性のフィルムであり、開口部422を封止するように頂面部42の外壁面に設置されて液体貯留室SRの壁面(具体的には天面)を構成する。第1実施形態のコンプライアンス部46は、液体貯留室SR内でコンプライアンス部54の上流側に位置し、流路基板32の第1面F1やコンプライアンス部54に対して平行に配置される。なお、図2の例示では開口部422毎に別個のコンプライアンス部46を設置したが、1個のコンプライアンス部46が複数の開口部422にわたり連続する構成も採用され得る。以上の説明から理解される通り、第1実施形態では、コンプライアンス部54およびコンプライアンス部46が、液体貯留室SR内の圧力変動を抑制するために設置される。
On the other hand, as illustrated in FIGS. 2 and 3, an
図2から図4に例示される通り、流路基板32の空間R1には梁状部328(第2梁状部の例示)が設置される。第1実施形態では、空間R1のうちX方向の中央の位置に1個の梁状部328が形成される。梁状部328は、空間R1のうちY方向に相互に間隔をあけて対向する一対の内壁面間にわたる梁状の部分である。すなわち、梁状部328は、空間R1のうちX-Z平面に平行な一対の内壁面の一方からY方向に突出して他方に到達する形状に形成される。図2および図4に例示される通り、空間R1が梁状部328を境界として2個の空間に分割された構造と表現することも可能である。第1実施形態の梁状部328は、シリコンの単結晶基板の加工で流路基板32と一体に形成される。なお、図4では空間R1に1個の梁状部328を形成した構成を例示したが、複数の梁状部328をX方向に相互に間隔をあけて空間R1内に形成することも可能である。
As illustrated in FIGS. 2 to 4, a beam-shaped portion 328 (an example of the second beam-shaped portion) is installed in the space R1 of the
図3および図5に例示される通り、筐体部40の空間R2には複数の梁状部48(第1梁状部の例示)が形成される。梁状部48は、空間R2のうちY方向に相互に間隔をあけて対向する一対の内壁面にわたる梁状の部分である。すなわち、梁状部48は、空間R2のうちX-Z平面に平行な一対の内壁面の一方からY方向に突出して他方に到達する形状に形成される。X方向に相互に間隔をあけて複数の梁状部48が空間R2に設置される。すなわち、第1実施形態では、流路基板32の梁状部328を上回る総数の梁状部48が筐体部40に設置される。第1実施形態の梁状部328は、例えば樹脂材料の射出成形で筐体部40と一体に形成される。
As illustrated in FIGS. 3 and 5, a plurality of beam-shaped portions 48 (exemplification of the first beam-shaped portion) are formed in the space R2 of the
図6は、図3におけるVI−VI線の断面図である。すなわち、流路基板32の空間R1と筐体部40の空間R2とを通過する断面の構造が図6に図示されている。図6に例示される通り、梁状部328の上面は流路基板32の第1面F1と同一面内に位置し、梁状部328の下面は第1面F1と第2面F2との間に位置する。したがって、梁状部328とコンプライアンス部54とは、Z方向に相互に所定の間隔D1をあけて対向する。
FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. That is, the structure of the cross section passing through the space R1 of the
図6に例示される通り、筐体部40の梁状部48のうち流路基板32側の表面は、流路基板32の第1面F1(X-Y平面)に対して傾斜した傾斜面である。具体的には、第1実施形態の梁状部48の表面は、Y方向に平行な稜線を境界としてX方向の正側および負側に位置する一対の傾斜面(平面または曲面)を包含する。すなわち、梁状部48の横幅(X方向の寸法)は、Z方向の負側から正側にかけて漸減する。図6から理解される通り、流路基板32の梁状部328は筐体部40の梁状部48と比較して幅広である。また、図6から理解される通り、筐体部40の複数の梁状部48は流路基板32の第1面F1からZ方向の負側(流路基板32とは反対側)に離間した位置に設置される。具体的には、各梁状部48と第1面F1との間には所定の間隔D2が確保される。前述の通り、筐体部40の接合部が第1面F1に接合されるから、各梁状部48と接合面とが間隔D2だけ離間するとも換言され得る。
As illustrated in FIG. 6, the surface of the beam-shaped
図7は、筐体部40を流路基板32の第1面F1に設置する工程の説明図である。図7に例示される通り、接着剤が均等な厚さに塗布された作業面に筐体部40を載置することで接合面(例えば側面部44の底面)に接着剤を転写し、接着剤が転写された筐体部40を流路基板32の第1面F1に配置することで筐体部40が流路基板32に接合される。第1実施形態では、筐体部40のうち接合面から間隔D2だけ離間した位置に複数の梁状部48が設置されるから、筐体部40を作業面に載置する図7の工程において、接着剤の本来の転写対象である接合面とともに梁状部48にも接着剤が付着する可能性は低減される。したがって、梁状部48に付着して硬化した接着剤が液体貯留室SR内のインクの流動を阻害する可能性を低減できるという利点がある。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a process of installing the
以上に説明した通り、第1実施形態では、流路基板32に形成された供給孔322(絞り流路)を介して液体貯留室SRと圧力室SCとが連通されるから、圧力室空間342に絞り流路を形成する構成と比較して圧力室基板34に必要なサイズが低減される。したがって、液体噴射ヘッド100の小型化を実現することが可能である。また、連通孔324を挟んで圧力室SCに対向するように圧力室SCに近い位置にコンプライアンス部54が設置されるから、各圧力室SCから連通孔324を介して液体貯留室SRに伝播する圧力変動をコンプライアンス部54で効率的に吸収できるという利点もある。他方、液体噴射ヘッド100の小型化のために流路基板32を縮小した構成では、コンプライアンス部54の面積を充分に確保することが困難であり、コンプライアンス部54だけでは液体貯留室SR内の圧力変動を充分に抑制できない可能性も想定される。第1実施形態では、流路基板32のコンプライアンス部54に加えて筐体部40にコンプライアンス部46が設置されるから、コンプライアンス部46が設置されない構成と比較して、流路基板32が小型化された場合でも液体貯留室SR内の圧力変動を有効に抑制できるという利点がある。
As described above, in the first embodiment, since the liquid storage chamber SR and the pressure chamber SC communicate with each other via the supply hole 322 (throttle channel) formed in the
他方、液体噴射ヘッド100の小型化のためには筐体部40も小型化する必要があるが、筐体部40の小型化のために側面部44や頂面部42の板厚を削減した場合には、筐体部40の機械的な強度が不足する可能性がある。第1実施形態では、筐体部40に梁状部48が設置されるから、筐体部40の小型化のために各部の板厚を削減した構成でも、筐体部40の機械的な強度を維持できるという利点がある。第1実施形態では、筐体部40の梁状部48に加えて流路基板32に梁状部328が設置されるから、流路基板32の機械的な強度(ひいては液体噴射ヘッド100の全体的な強度)を維持できるという利点もある。
On the other hand, in order to downsize the
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態を説明する。以下に例示する各形態において作用や機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
<Second Embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described. Regarding the elements having the same functions and functions as those in the first embodiment in each of the following exemplary embodiments, the reference numerals used in the description of the first embodiment are used, and the detailed description of each is appropriately omitted.
図8は、第2実施形態の液体噴射ヘッド100の断面図であり、図9は、Z方向の負側からみた液体噴射ヘッド100の平面図である。図9では、第1列L1の複数のノズルNに対応する要素の符号の末尾に添字1が付加され、第2列L2の複数のノズルNに対応する要素の符号の末尾に添字2が付加されている。図9に例示される通り、第2実施形態における液体噴射ヘッド100の筐体部40の頂面部42には、第1列L1の複数のノズルNに対応する導入口431と第2列L2の複数のノズルNに対応する導入口432とがX方向に配列される。第2実施形態の筐体部40は、第1実施形態と同様に、例えば液晶ポリマー等の樹脂材料で形成される。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the
第1列L1に対応する液体貯留室SR1(空間R2)の内壁面は、平面視で導入口431からY方向の負側に延在する傾斜面471を包含し、第2列L2に対応する液体貯留室SR2の内壁面は、平面視で第2列L2の導入口432からY方向の正側に延在する傾斜面472を包含する。図8から理解される通り、傾斜面471および傾斜面472は、X-Y平面に対して傾斜した平面または曲面である。以上の説明から理解される通り、液体容器14から導入口43に供給されたインクは、図8に破線の矢印で図示された通り、液体貯留室SR内で傾斜面47に沿って側面部44側(Y方向の負側)に流動する。
The inner wall surface of the liquid storage chamber SR1 (space R2) corresponding to the first row L1 includes the
筐体部40の頂面部42に開口部422が形成された第1実施形態とは対照的に、第2実施形態では、図8に例示される通り、筐体部40の側面部44に開口部442が形成される。具体的には、側面部44は、流路基板32の周縁に沿ってX方向に延在する基礎部445を底辺とする矩形枠状に形成される。基礎部445の底面が接合面として流路基板32の第1面F1に例えば接着剤で接合される。したがって、基礎部445は第1面F1からZ方向の負側に突出する。図8に例示される通り、第2実施形態のコンプライアンス部46は、側面部44の外壁面に設置されて開口部442を封止する。すなわち、基礎部445の表面を含む矩形枠状の外壁面にコンプライアンス部46が固定される。流路基板32の第2面F2にコンプライアンス部54を設置した構成は第1実施形態と同様である。すなわち、第2実施形態のコンプライアンス部46は、流路基板32の第1面F1やコンプライアンス部54に対して垂直に配置される。以上の説明から理解される通り、第2実施形態においても第1実施形態と同様に、流路基板32に設置されたコンプライアンス部54と筐体部40に設置されたコンプライアンス部46との双方が、液体貯留室SR内の圧力変動を吸収するために利用される。
In contrast to the first embodiment in which the
図8に例示される通り、側面部44のうち基礎部445の内壁面には、第1実施形態と同様の複数の梁状部48が設置される。具体的には、X方向に延在する基礎部445に沿って相互に間隔をあけて複数の梁状部48が配列される。複数の梁状部48は、流路基板32の第1面F1(あるいは基礎部445の底面である接合面)に対して間隔D2だけZ方向の負側に位置する。流路基板32の梁状部328の構成は第1実施形態と同様である。
As illustrated in FIG. 8, a plurality of beam-shaped
第2実施形態においても第1実施形態と同様の効果が実現される。第2実施形態では、側面部44に開口部442が形成されるから、側面部44のうち特に基礎部445については機械的な強度が不足し易いという傾向がある。第2実施形態では、基礎部445に梁状部48が設置されるから、基礎部445の機械的な強度を効果的に補強できるという利点がある。
Also in the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment is realized. In the second embodiment, since the
また、第2実施形態では、筐体部40の側面部44にコンプライアンス部46が設置されるから、頂面部42にコンプライアンス部46を設置した第1実施形態と比較して、Z方向からみた液体噴射ヘッド100のサイズ(X-Y平面内のサイズ)を抑制しながら、液体貯留室SR内の圧力変動を吸収する性能を向上させることが可能である。他方、第1実施形態では、頂面部42にコンプライアンス部46が設置されるから、側面部44にコンプライアンス部46を設置する第2実施形態と比較して、筐体部40の高さ(Z方向のサイズ)を抑制しながら、液体貯留室SR内の圧力変動を吸収する性能を確保できるという利点がある。また、筐体部40の高さが抑制されるほど、例えば液体貯留室SR内のインクに混入した気泡をノズルNから排出するために当該気泡を移動させる距離が短縮される。すなわち、気泡の排出という観点からは第2実施形態よりも第1実施形態のほうが有利である。
Further, in the second embodiment, since the
なお、例えば筐体部40の側面部44が基礎部445を含まない構成(例えば開口部442の底辺が流路基板32の第1面F1で画定される構成である。以下「対比例」という)では、側面部44の外壁面と流路基板32の側端面とにわたりコンプライアンス部46が設置される。第2実施形では、筐体部40のうち基礎部445の表面を含む側面部44の外壁面にコンプライアンス部46が設置されるから、コンプライアンス部46が側面部44の外壁面と流路基板32の側端面との双方にわたる対比例と比較してコンプライアンス部46が強固に固定される。したがって、コンプライアンス部の接合部からのインクの漏出等の不具合の可能性を低減できるという利点がある。
Note that, for example, the
<第3実施形態>
図10は、第3実施形態の液体噴射ヘッド100の断面図である。第3実施形態の筐体部40は、図9に例示した第2実施形態と同様に2個の導入口43がX方向に配列され、液体貯留室SRの内壁面は傾斜面47(471,472)を包含する。図10に例示される通り、第3実施形態の液体噴射ヘッド100の筐体部40は、外壁面が流路基板32の第1面F1(X-Y平面)に対して傾斜した傾斜部49を包含する。具体的には、傾斜部49は、液体貯留室SRの傾斜面47に略平行な部分である。第3実施形態の筐体部40は、第1実施形態と同様に、例えば液晶ポリマー等の樹脂材料で形成される。
<Third Embodiment>
FIG. 10 is a cross-sectional view of the
第3実施形態では、筐体部40の傾斜部49に開口部492が形成される。第3実施形態のコンプライアンス部46は、傾斜部49の外壁面に設置されて開口部492を封止する。流路基板32の第2面F2にコンプライアンス部54を設置した構成は第1実施形態と同様である。したがって、第2実施形態のコンプライアンス部46は、流路基板32の第1面F1やコンプライアンス部54に対して傾斜する。以上の説明から理解される通り、第3実施形態においても第1実施形態と同様に、流路基板32に設置されたコンプライアンス部54と筐体部40に設置されたコンプライアンス部46との双方が、液体貯留室SR内の圧力変動を吸収するために利用される。なお、流路基板32の梁状部328および筐体部40の梁状部48の構成は第1実施形態と同様である。
In the third embodiment, the
第3実施形態においても第1実施形態と同様の効果が実現される。また、第3実施形態では、筐体部40の傾斜部49の外壁面にコンプライアンス部46が設置される。したがって、例えば第1実施形態のように流路基板32に平行にコンプライアンス部46を設置した構成と比較してX-Y平面内の液体噴射ヘッド100のサイズを抑制するとともに、第2実施形態のように流路基板32に垂直にコンプライアンス部46を設置した構成と比較してZ方向の液体噴射ヘッド100のサイズを抑制できるという利点がある。
Also in the third embodiment, the same effect as that of the first embodiment is realized. Further, in the third embodiment, the
なお、例えば第1実施形態や第2実施形態のように頂面部42と側面部44とが相互に略直交する構成では、液体貯留室SRのうち頂面部42と側面部44とが交差する角部の内側の部分(例えば図8の領域α)にインクが滞留し易いという傾向がある。第3実施形態では、筐体部40が傾斜部49を包含するから、第1実施形態や第2実施形態と比較して液体貯留室SR内のインクの円滑な流動が促進される。したがって、インクに混入した気泡が液体貯留室SR内に滞留する可能性を低減できるとう利点もある。
Note that, for example, in the configuration in which the
<変形例>
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
<Modification>
Each of the forms illustrated above can be variously modified. Specific modes of modification will be exemplified below. Two or more aspects arbitrarily selected from the following exemplifications can be appropriately merged within a range not inconsistent with each other.
(1)前述の各形態では、1個の流路基板32に対して1個の筐体部40を設置したが、図11に例示される通り、複数の流路基板32に対して1個の筐体部72を設置することも可能である。図11に例示された複数の液体噴射部70の各々は、前述の各形態における液体噴射ヘッド100のうち筐体部40以外の要素である。すなわち、任意の1個の液体噴射部(ヘッドチップ)70は、流路基板32と圧力室基板34と振動部36と複数の圧電素子37と保護部材38とノズル板52とコンプライアンス部54とを具備する。図11に例示される通り、複数の液体噴射部70の流路基板32に対して1個の筐体部72が共通に設置される。筐体部72には、相異なる液体噴射部70に対応する複数の空間R2(図示略)が形成されて各液体噴射部70の流路基板32の空間R1に連通する。筐体部72の側面には複数の液体噴射部70にわたる開口部722が形成され、当該開口部722を封止するコンプライアンス部74が筐体部72の外壁面に設置される。すなわち、複数の液体噴射部70にわたり1個のコンプライアンス部74が共用される。図11の構成によれば、液体噴射部70毎に筐体部72とコンプライアンス部74とを別個に設置する構成と比較して液体噴射ヘッド100の構成が簡素化されるという利点がある。なお、図11では、筐体部72の側面にコンプライアンス部74を設置したが、筐体部72の頂面(上面)に複数の液体噴射部70にわたるコンプライアンス部74を設置することも可能である。
(1) In each of the above-described embodiments, one
(2)第1実施形態では筐体部40の頂面部42にコンプライアンス部46を設置し、第2実施形態では筐体部40の側面部44にコンプライアンス部46を設置したが、筐体部40の頂面部42および側面部44の双方にコンプライアンス部46を設置することも可能である。また、第3実施形態で例示した筐体部40の傾斜部49と頂面部42および側面部44の少なくとも一方とにコンプライアンス部46を設置した構成も採用され得る。なお、コンプライアンス部54およびコンプライアンス部46の少なくとも一方を省略することも可能である。
(2) In the first embodiment, the
(3)圧力室SCの内部に圧力を付与する要素(駆動素子)は、前述の各形態で例示した圧電素子37に限定されない。例えば、加熱により圧力室SCの内部に気泡を発生させて圧力を変動させる発熱素子を駆動素子として利用することも可能である。以上の例示から理解される通り、駆動素子は、液体を噴射するための要素(典型的には圧力室SCの内部に圧力を付与する要素)として包括的に表現され、動作方式(圧電方式/熱方式)や具体的な構成の如何は不問である。
(3) The element (driving element) that applies a pressure to the inside of the pressure chamber SC is not limited to the
(4)前述の各形態では、梁状部48を筐体部40と一体に形成したが、筐体部40とは別体の梁状部48を筐体部40に固定することも可能である。流路基板32の梁状部328についても同様であり、流路基板32とは別体の梁状部328を流路基板32に固定することも可能である。
(4) In each of the above-described embodiments, the beam-shaped
(5)前述の各形態では、複数の液体噴射ヘッド100を搭載したキャリッジ26がY方向に移動するシリアルヘッドを例示したが、複数の液体噴射ヘッド100をY方向に配列したラインヘッドにも本発明を適用することが可能である。
(5) In each of the above-described embodiments, the serial head in which the
(6)以上の各形態で例示した印刷装置10は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。
(6) The
10……印刷装置(液体噴射装置)、12……媒体、14……液体容器、22……制御装置、24……搬送機構、26……キャリッジ、100……液体噴射ヘッド、32……流路基板、322……供給孔、324……連通孔、326……分岐路、328……梁状部、34……圧力室基板、342……圧力室空間、36……振動部、37……圧電素子、38……保護部材、40……筐体部、42……頂面部、43……導入口、44……側面部、46……コンプライアンス部、48……梁状部、49……傾斜部、52……ノズル板、54……コンプライアンス部、SR……液体貯留室、SC……圧力室、N……ノズル。
10... Printing device (liquid ejecting device), 12... Medium, 14... Liquid container, 22... Control device, 24... Conveying mechanism, 26... Carriage, 100... Liquid ejecting head, 32... Flow Road substrate, 322... Supply hole, 324... Communication hole, 326... Branch passage, 328... Beam portion, 34... Pressure chamber substrate, 342... Pressure chamber space, 36... Vibrating portion, 37... ...Piezoelectric element, 38...Protective member, 40...Case part, 42...Top part, 43...Introduction port, 44...Side part, 46...Compliance part, 48...Beam-shaped part, 49... ... Inclined part, 52 ... Nozzle plate, 54 ... Compliance part, SR ... Liquid storage chamber, SC ... Pressure chamber, N ... Nozzle.
Claims (6)
前記圧力室基板が設置される第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを含み、第1空間と、前記第1空間と前記圧力室空間とを連通させる供給孔と、前記圧力室空間に連通する連通孔とが形成された流路基板と、
前記流路基板の前記第2面に設置され、前記連通孔に連通するノズルが形成されたノズル板と、
前記流路基板の前記第1面に設置され、前記流路基板の前記第1空間に連通する第2空間が形成された筐体部と、
前記流路基板の前記第2面に設置され、前記連通孔および前記第1空間を封止する可撓性のコンプライアンス部と、
前記筐体部における前記第2空間の内壁面間にわたり、前記複数の圧力室空間にわたる間隔をあけて設けられる第1梁状部とを具備し、
前記第1梁状部のうち前記流路基板側の表面は、前記第1面に対して傾斜した傾斜面である
液体噴射ヘッド。 A pressure chamber substrate in which a pressure chamber space is formed,
A first space including a first surface on which the pressure chamber substrate is installed and a second surface opposite to the first surface, and a first space; and a supply hole that communicates the first space with the pressure chamber space, A flow path substrate in which a communication hole communicating with the pressure chamber space is formed,
A nozzle plate provided on the second surface of the flow path substrate and having a nozzle communicating with the communication hole;
A casing part that is installed on the first surface of the flow path substrate and has a second space that communicates with the first space of the flow path substrate;
A flexible compliance portion that is installed on the second surface of the flow path substrate and seals the communication hole and the first space;
A first beam-shaped portion provided between the inner wall surfaces of the second space in the housing portion and spaced apart over the plurality of pressure chamber spaces ;
The liquid jet head according to claim 1, wherein a surface of the first beam-shaped portion on the flow path substrate side is an inclined surface inclined with respect to the first surface .
請求項1の液体噴射ヘッド。 The liquid jet head according to claim 1, wherein the first beam-shaped portion is installed at a position separated from a third surface of the housing portion on the first surface side to an opposite side to the nozzle plate.
前記圧力室基板が設置される第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを含み、第1空間と、前記第1空間と前記圧力室空間とを連通させる供給孔と、前記圧力室空間に連通する連通孔とが形成された流路基板と、
前記流路基板の前記第2面に設置され、前記連通孔に連通するノズルが形成されたノズル板と、
前記流路基板の前記第1面に設置され、前記流路基板の前記第1空間に連通する第2空間が形成された筐体部と、
前記流路基板の前記第2面に設置され、前記連通孔および前記第1空間を封止する可撓性のコンプライアンス部と、
前記筐体部における前記第2空間の内壁面間にわたる第1梁状部と
を具備し、
前記第1梁状部は、前記筐体部における前記第1面側の第3面から、前記ノズル板に対して反対側へ離間した位置に設置され、
前記第1梁状部のうち前記流路基板側の表面は、前記第1面に対して傾斜した傾斜面である
液体噴射ヘッド。 A pressure chamber substrate in which a pressure chamber space is formed,
A first space including a first surface on which the pressure chamber substrate is installed and a second surface opposite to the first surface, and a first space; and a supply hole that communicates the first space with the pressure chamber space, A flow path substrate in which a communication hole communicating with the pressure chamber space is formed,
A nozzle plate provided on the second surface of the flow path substrate and having a nozzle communicating with the communication hole;
A casing part that is installed on the first surface of the flow path substrate and has a second space that communicates with the first space of the flow path substrate;
A flexible compliance portion that is installed on the second surface of the flow path substrate and seals the communication hole and the first space;
A first beam-shaped portion extending between inner wall surfaces of the second space in the housing portion,
The first beam-shaped portion is installed at a position away from the third surface of the housing portion on the first surface side to the opposite side to the nozzle plate ,
The surface of the channel substrate side of the first beam-like portion, said inclined inclined surfaces der Ru liquid ejecting head with respect to the first surface.
請求項1から請求項3の何れかの液体噴射ヘッド。 The casing portion includes a side surface portion protruding from the first surface along a peripheral edge of the flow path substrate, a top surface portion located on a side opposite to the flow path substrate with the second space interposed therebetween, and the top portion. The liquid ejecting head according to claim 1, further comprising: an introduction port formed in a surface portion and communicating with the second space, the flow passage extending from the introduction port toward the side surface portion.
前記第1梁状部は、前記第4面から離間した位置に設置される
請求項4の液体噴射ヘッド。 The casing has a fourth surface that is a surface facing the inlet and that forms the flow path from the inlet to the side surface side.
The liquid jet head according to claim 4, wherein the first beam-shaped portion is installed at a position apart from the fourth surface.
A liquid ejecting apparatus including any of the liquid jet head of claims 1 to 5.
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