WO2023190353A1 - 液体吐出ヘッドおよび記録装置 - Google Patents

液体吐出ヘッドおよび記録装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023190353A1
WO2023190353A1 PCT/JP2023/012222 JP2023012222W WO2023190353A1 WO 2023190353 A1 WO2023190353 A1 WO 2023190353A1 JP 2023012222 W JP2023012222 W JP 2023012222W WO 2023190353 A1 WO2023190353 A1 WO 2023190353A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sealing member
liquid ejection
ejection head
flow path
liquid
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/012222
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
徹 仲嶋
一輝 堂込
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Publication of WO2023190353A1 publication Critical patent/WO2023190353A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads

Definitions

  • the disclosed embodiments relate to a liquid ejection head and a recording device.
  • An inkjet printer or inkjet plotter that uses an inkjet recording method is known as a printing device that is one type of recording device that records images and characters.
  • Such an inkjet printing device (recording device) is equipped with a liquid ejection head for ejecting liquid.
  • a sealing member is provided to individually surround each piezoelectric element on a diaphragm on which a plurality of piezoelectric elements for ejecting liquid are provided, so that each piezoelectric element is isolated from liquid from a flow path. It protects from leakage and moisture in the outside air (see, for example, Patent Document 1).
  • a liquid ejection head includes a diaphragm, a plurality of pressure chambers, a plurality of piezoelectric elements, and a sealing member.
  • the diaphragm has a first surface and a second surface located on the opposite side of the first surface.
  • the plurality of pressure chambers face the first surface and are located side by side in one direction.
  • the plurality of piezoelectric elements are located on the second surface so as to overlap with the plurality of pressure chambers in a plan view.
  • the sealing member is a frame-shaped sealing member and is located on the second surface so as to surround the plurality of piezoelectric elements in a plan view.
  • FIG. 1 is a front view schematically showing the front of a printer according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing a schematic plane of the printer according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing a schematic configuration of the liquid ejection head according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV shown in FIG.
  • FIG. 5 is a plan view showing a schematic configuration of a liquid ejection head according to another embodiment 1.
  • FIG. FIG. 6A is a plan view showing a schematic configuration of a liquid ejection head according to another embodiment 2.
  • FIG. FIG. 6B is a plan view showing a schematic configuration of a liquid ejection head according to another embodiment 3.
  • FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII shown in FIG. 6A or 6B.
  • FIG. 1 is a front view schematically showing the front of a printer 1 according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing a schematic plane of the printer 1 according to the embodiment.
  • the printer 1 according to the embodiment is, for example, a color inkjet printer that includes an inkjet head that is a liquid ejection head.
  • the printer 1 includes a paper feed roller 2, a guide roller 3, a coating machine 4, a head case 5, a plurality of transport rollers 6, a plurality of frames 7, and a plurality of liquid ejection heads. 8, a conveyance roller 9, a dryer 10, a conveyance roller 11, a sensor section 12, and a collection roller 13.
  • the printer 1 has a control section 14 that controls each section of the printer 1.
  • the control unit 14 includes a paper feed roller 2, a guide roller 3, a coating machine 4, a head case 5, a plurality of transport rollers 6, a plurality of frames 7, a plurality of liquid ejection heads 8, a transport roller 9, a dryer 10, and a transport roller. 11. Controls the operation of the sensor section 12 and collection roller 13.
  • the printer 1 records images and characters on the printing paper P by causing droplets ejected by the liquid ejection head 8 to land on the printing paper P.
  • the printing paper P is wound around the paper feed roller 2 in a removable state before use.
  • the printer 1 transports printing paper P from a paper feed roller 2 through a guide roller 3 and a coater 4 into a head case 5 .
  • the coating machine 4 uniformly applies the coating agent to the printing paper P. Thereby, since the printing paper P can be surface-treated, the printing quality of the printer 1 can be improved.
  • the head case 5 accommodates a plurality of transport rollers 6, a plurality of frames 7, and a plurality of liquid ejection heads 8. Inside the head case 5, a space is formed that is isolated from the outside except for a portion where the printing paper P enters and exits and is connected to the outside.
  • control unit 14 In the internal space of the head case 5, at least one of control factors such as temperature, humidity, and atmospheric pressure is controlled by the control unit 14 as necessary.
  • the conveyance roller 6 conveys the printing paper P to the vicinity of the liquid ejection head 8 inside the head case 5 .
  • the frame 7 is, for example, a rectangular flat plate, and is located close to above the printing paper P conveyed by the conveyance roller 6. Further, as shown in FIG. 2, the frame 7 is positioned such that its longitudinal direction is orthogonal to the conveyance direction of the printing paper P. Inside the head case 5, a plurality of (for example, four) frames 7 are positioned at predetermined intervals along the conveyance direction of the printing paper P.
  • the conveyance direction of the printing paper P may be referred to as a "sub-scanning direction", and a direction perpendicular to the sub-scanning direction and parallel to the printing paper P may be referred to as a "main-scanning direction”.
  • the liquid ejection head 8 is a so-called circulation type liquid ejection head that ejects the liquid while circulating the liquid inside.
  • the liquid ejection head 8 is supplied with liquid, such as ink, from a liquid tank of a circulation device (not shown).
  • the liquid ejection head 8 ejects the liquid supplied from the liquid tank of the circulation device.
  • the liquid ejection head 8 collects the liquid that has not been ejected, and sends the recovered liquid to the liquid tank of the circulation device.
  • the control unit 14 controls the liquid ejection head 8 based on data such as images and characters, and causes the liquid (droplets) to be ejected toward the printing paper P.
  • the distance between the liquid ejection head 8 and the printing paper P is, for example, about 0.5 to 20 mm.
  • the liquid ejection head 8 is fixed to the frame 7.
  • the liquid ejection head 8 is fixed to the frame 7 at both ends in the longitudinal direction, for example.
  • the liquid ejection head 8 is fixed to the frame 7 so that its longitudinal direction is parallel to the main scanning direction.
  • the printer 1 according to the embodiment is a so-called line printer in which the liquid ejection head 8 is fixed inside the printer 1.
  • the printer 1 according to the embodiment is not limited to a line printer, and may be a so-called serial printer.
  • a serial printer is a printer that alternately records by moving the liquid ejection head 8 back and forth in a direction that intersects with the conveyance direction of the print paper P, for example, in a direction that is almost perpendicular to the conveyance direction, and transports the print paper P. This is a type of printer that uses
  • one frame 7 is provided with a plurality of (for example, five) liquid ejection heads 8.
  • FIG. 2 shows an example in which two liquid ejection heads 8 are arranged in the front and three liquid ejection heads 8 in the rear in the sub-scanning direction, and the centers of the liquid ejection heads 8 are arranged so that they do not overlap in the sub-scanning direction.
  • a liquid ejection head 8 is arranged at.
  • a plurality of liquid ejection heads 8 provided on one frame 7 constitute a head group 8A.
  • the four head groups 8A are located along the sub-scanning direction. Ink of the same color is supplied to the liquid ejection heads 8 belonging to the same head group 8A. Thereby, the printer 1 can perform printing with four color inks using the four head groups 8A.
  • the colors of ink ejected from each head group 8A are, for example, magenta (M), yellow (Y), cyan (C), and black (K).
  • the control unit 14 can print a color image on the printing paper P by controlling each head group 8A to eject ink of a plurality of colors onto the printing paper P.
  • a coating agent may be ejected onto the printing paper P from the liquid ejection head 8.
  • the number of liquid ejection heads 8 included in one head group 8A and the number of head groups 8A mounted on the printer 1 can be changed as appropriate depending on the object to be printed or printing conditions. For example, if the printing paper P is printed in a single color and the printable range is to be printed with one liquid ejection head 8 or head group 8A, the liquid ejection head 8 or head group mounted on the printer 1 The number of 8A may be one.
  • the printing paper P that has been printed inside the head case 5 is transported to the outside of the head case 5 by transport rollers 9 and passes through the inside of the dryer 10.
  • the dryer 10 dries the printed printing paper P.
  • the printing paper P dried in the dryer 10 is transported by a transport roller 11 and collected by a collection roller 13.
  • the printer 1 by drying the printing paper P in the dryer 10, it is possible to suppress adhesion of the printing paper P wound up overlappingly to each other and to prevent undried liquid from rubbing on the collection roller 13. can.
  • the sensor section 12 includes, for example, a position sensor, a speed sensor, a temperature sensor, and the like.
  • the control section 14 can determine the status of each section of the printer 1 based on the information from the sensor section 12 and control each section of the printer 1.
  • the printing target in the printer 1 is not limited to the printing paper P, and can also be printed on rolls of cloth, etc. You can also use it as
  • the above-described printer 1 may be configured to transport the printing paper P by placing it on a transport belt instead of transporting it directly. By using the conveyor belt, the printer 1 can print on sheets of paper, cut cloth, wood, tiles, and the like.
  • the above-described printer 1 may print a wiring pattern of an electronic device, etc. by ejecting a liquid containing conductive particles from the liquid ejection head 8.
  • the printer 1 described above may produce a chemical by ejecting a predetermined amount of a liquid chemical agent or a liquid containing a chemical agent from the liquid ejection head 8 toward a reaction container or the like.
  • the above-described printer 1 may include a cleaning section that cleans the liquid ejection head 8.
  • the cleaning section cleans the liquid ejection head 8 by, for example, wiping processing or capping processing.
  • the wiping process is a process of removing liquid that has adhered to the surface of the liquid ejection head 8 by wiping the surface of the liquid ejection portion of the liquid ejection head 8 with a flexible wiper, for example. be.
  • the capping process is performed as follows, for example. First, a cap is placed so as to cover the portion of the liquid ejection head 8 from which liquid is ejected, for example, the bottom surface 8e (see FIG. 4) of the liquid ejection head 8 (this is called capping). Thereby, a substantially sealed space is formed between the bottom surface 8e and the cap.
  • the liquid is repeatedly discharged into such a sealed space. This makes it possible to remove liquids and foreign objects that have a higher viscosity than the standard state and which have clogged the nozzle 28 (see FIG. 4).
  • FIG. 3 is a plan view showing a schematic configuration of the liquid ejection head according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a three-dimensional orthogonal coordinate system including a Z axis whose positive direction is vertically upward. Such an orthogonal coordinate system may also be shown in other drawings used in the description below.
  • the direction in which the bottom surface 8e (see FIG. 4) of the liquid ejection head 8 is located that is, the Z-axis negative direction side will be referred to as "lower” or "downward".
  • the Z-axis positive direction side is sometimes referred to as "upper” or "upper”.
  • the liquid ejection head 8 includes a diaphragm 21, a plurality of pressure chambers 22, a pressure chamber beam 23, a plurality of piezoelectric elements 24, a sealing member 25, and a flow path member. 26 and a nozzle layer 27.
  • the diaphragm 21 is located above the plurality of pressure chambers 22 and the pressure chamber beams 23.
  • the diaphragm 21 is a plate-like member made of silicon, for example, and has a first surface 21a that is one main surface and a second surface 21b located on the opposite side to the first surface 21a.
  • the plurality of pressure chambers 22 face the first surface 21a of the diaphragm 21.
  • Each pressure chamber 22 is a hollow region having a substantially rectangular planar shape with rounded corners. As shown in FIG. 3, the plurality of pressure chambers 22 are located side by side in the X-axis direction so that the longitudinal direction is along the Y-axis direction. Liquid is supplied to the inside of each pressure chamber 22 via the channel 26a of the channel member 26 and the opening 21c of the diaphragm 21 (see FIG. 4).
  • the pressure chamber girder 23 is located around each pressure chamber 22 and separates each pressure chamber 22 from other pressure chambers 22.
  • the plurality of piezoelectric elements 24 are located on the second surface 21b of the diaphragm 21 so as to overlap with the plurality of pressure chambers 22 in plan view. When energized, each piezoelectric element 24 deforms to be displaced in the Z-axis direction (vertical direction) together with the diaphragm 21, and changes the internal pressure of the corresponding pressure chamber 22 via the diaphragm 21.
  • the sealing member 25 has a frame-like overall shape, and is located on the second surface 21b of the diaphragm 21 so as to surround the plurality of piezoelectric elements 24 in a plan view. That is, the sealing member 25 seals the plurality of piezoelectric elements 24 at once.
  • the sealing member 25 is positioned to surround the diaphragm 21 (second surface), compared to a structure in which the sealing member 25 surrounds each piezoelectric element 24 individually. 21b) can occupy less space. As a result, it is possible to promote downsizing of the liquid ejection head 8 in the planar direction.
  • the sealing member 25 so as to entirely surround the plurality of piezoelectric elements 24, the plurality of piezoelectric elements 24 can be arranged close to each other on the diaphragm 21 (second surface 21b), High integration of the piezoelectric elements 24 in the surface direction of the liquid ejection head 8 can be achieved.
  • the sealing member 25 by positioning the sealing member 25 so as to surround the entire plurality of piezoelectric elements 24, the bonding area when bonding the diaphragm 21 and the flow path member 26 via the sealing member 25 is maximized. As a result, the occurrence of defects in the sealing member 25 is suppressed. This improves the reliability of the connection by the sealing member 25.
  • the sealing member 25 is made of metal.
  • the metal forming the sealing member 25 is preferably a metal that has excellent resistance to the liquid supplied into each pressure chamber 22 through the flow path 26a of the flow path member 26 and the opening 21c of the diaphragm 21.
  • a metal for example, gold (Au) or an alloy containing gold (Au) can be used.
  • the alloy containing gold (Au) for example, gold (Au)-tin (Sn) alloy, gold (Au)-silicon (Si) alloy, or gold (Au)-germanium (Ge) alloy can be used. can. Since the sealing member 25 is made of metal, the resistance of the sealing member 25 to the liquid supplied to the inside of each pressure chamber 22 is improved, so that the reliability of the connection by the sealing member 25 is further improved.
  • the sealing member 25 may be formed of resin, for example, benzocyclobutene resin, instead of metal.
  • resin for example, benzocyclobutene resin
  • the sealing member 25 can be formed and sealed at a lower temperature than when a metal is used, so the thermal load on the piezoelectric element 24 is reduced. In this case, it is advantageous for the piezoelectric element 24 to maintain desired element characteristics after being sealed.
  • the flow path member 26 is joined onto the second surface 21b of the diaphragm 21 via the sealing member 25.
  • the flow path member 26 and the second surface 21b are bonded via the sealing member 25 by, for example, diffusion bonding.
  • the flow path member 26 has a flow path 26a that penetrates the flow path member 26 in the thickness direction (Z-axis direction). Since the liquid ejection head 8 is a circulating liquid ejection head, the flow path member 26 has two flow paths 26a corresponding to one pressure chamber 22. One of the two channels 26a is a supply channel for supplying liquid to the pressure chamber 22 inside the head 8, and the other is a recovery channel for recovering the liquid from the pressure chamber 22 inside the head 8. It is a flow path. Moreover, the flow path member 26 has a cavity (no reference numeral) for accommodating and sealing the piezoelectric element 24 on the lower surface side (the surface facing the second surface 21b).
  • the nozzle layer 27 is located on the bottom surface 8e side of the liquid ejection head 8 and closes the lower end side of the pressure chamber 22.
  • the nozzle layer 27 has nozzles 28 corresponding to the plurality of pressure chambers 22, respectively.
  • the nozzle 28 is a through hole that penetrates the nozzle layer 27 in the thickness direction (Z-axis direction).
  • the liquid supplied inside each pressure chamber 22 is discharged outside as droplets from the nozzle 28 by applying pressure to the pressure chamber 22 via the vibration plate 21 due to the deformation of the piezoelectric element 24.
  • the diaphragm 21 has a through-hole opening 21c that connects the flow path 26a and each pressure chamber 22 at a position corresponding to the flow path 26a on the second surface 21b. Since the flow path member 26 has two flow paths 26a corresponding to one pressure chamber 22, the diaphragm 21 has two flow paths 26a on the second surface 21b at positions corresponding to the two flow paths 26a. It has two openings 21c that respectively connect the flow path 26a and one corresponding pressure chamber 22.
  • the sealing member 25 is positioned between the second surface 21b of the diaphragm 21 and the channel member 26 so as to surround the periphery of the channel 26a and the opening 21c in plan view. It has a ring-shaped sealing part 251. Since the flow path member 26 has two flow paths 26a corresponding to one pressure chamber 22, the sealing member 25 has two sealing portions 251 corresponding to one pressure chamber 22. The sealing portion 251 seals the periphery of the flow path 26a and the opening 21c. Since the sealing member 25 has the sealing portion 251, the sealing of the plurality of piezoelectric elements 24 and the sealing of the periphery of the flow path 26a and the opening 21c are performed by the single sealing member 25.
  • the plurality of sealing parts 251 are connected to each other and constitute a part of the sealing member 25 which has a frame shape as a whole, the plurality of piezoelectric elements 24 are sealed in that part. Since the sealing and the sealing of the respective peripheral edges of the flow path 26a and the opening 21c can be performed at the same time, it is also possible to reduce the amount of sealing material.
  • the sealing member 25 is formed into a rectangular frame shape including long sides and short sides when viewed from above.
  • the long side portion of the sealing member 25 extends along the X-axis direction.
  • a short side portion of the sealing member 25 extends along the Y-axis direction.
  • the width W1 of at least a portion of the long side of the sealing member 25 is larger than the width W2 of the short side of the sealing member 25.
  • a ring-shaped sealing part 251 is formed on a part of the long side of the sealing member 25, and the width W1 corresponding to the outer diameter of the sealing part 251 is larger than the width W2. ing.
  • the joint area per unit length between the long side portion of the sealing member 25 including the width W1 and the second surface 21b is larger than the short side of the sealing member 25 having the width W2. This is larger than the bonding area per unit length between the side portion and the second surface 21b. Thermal stress caused by the difference in coefficient of thermal expansion between the sealing member 25 and the diaphragm 21 tends to be larger on the long sides of the sealing member 25 than on the short sides.
  • the bonding area per unit length of the long side portion of the sealing member 25 is larger than the bonding area per unit length of the short side portion, the bonding area between the sealing member 25 and the diaphragm 21 is Even if the thermal stress due to the difference in coefficient of thermal expansion is applied more strongly to the long sides of the sealing member 25 than to the short sides, the occurrence of damage to the long sides of the sealing member 25 is reduced. Therefore, the reliability of the connection by the sealing member 25 is improved.
  • the corners of the sealing member 25 formed in the shape of a rectangular frame may have a rounded shape, as shown in FIG.
  • concentration of thermal stress at the corners due to the difference in thermal expansion coefficient between the sealing member 25 and the diaphragm 21 can be alleviated.
  • the occurrence of breakage at the corners of the stopper member 25 is reduced. This also improves the reliability of the connection by the sealing member 25.
  • FIGS. 3 and 4 show an example of the configuration of the liquid ejection head 8.
  • the liquid ejection head 8 may further include members other than those shown in FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 5 is a plan view showing a schematic configuration of a liquid ejection head 8 according to another embodiment 1.
  • a sealing member 25 in another embodiment 1 is electrically connected to a ground electrode G (hatching is omitted).
  • the ground electrode G is formed, for example, on the second surface 21b (see FIG. 4) of the diaphragm 21, and is connected to the ground potential.
  • the sealing member 25 is connected to the ground electrode G via a ground wiring 25a.
  • the liquid supplied into each pressure chamber 22 through the flow path 26a of the flow path member 26 and the opening 21c of the diaphragm 21 contains, for example, a dispersant for dispersing components in the liquid. It is.
  • the dispersant contained in the liquid is charged, and when this charge is accumulated by electrically attracting the sealing member 25 that surrounds the periphery of the flow path 26a and the opening 21c, the dispersing agent contained in the liquid 251), the components in the liquid may aggregate.
  • the sealing member 25 since the sealing member 25 is connected to the ground electrode G, the charge accumulated in the sealing member 25 is released to the ground electrode G. Aggregation of components in the liquid against (sealing portion 251) is reduced.
  • FIG. 6A is a plan view showing a schematic configuration of a liquid ejection head 8 according to another embodiment 2.
  • FIG. 6B is a plan view showing a schematic configuration of a liquid ejection head 8 according to another third embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII shown in FIG. 6A or 6B.
  • the liquid ejection head 8 shown in FIGS. 6A, 6B, and 7 is a so-called non-circulating liquid ejection head that ejects the supplied liquid without recovering it.
  • liquid such as ink
  • the liquid ejection head 8 circulates the liquid supplied from the liquid tank and ejects the liquid without collecting it.
  • the flow path member 26 Since the liquid ejection head 8 is a non-circulating liquid ejection head, the flow path member 26 has one flow path 26a corresponding to one pressure chamber 22, as shown in FIGS. 6A and 6B. There is.
  • the flow path 26a is a supply flow path for supplying liquid to the pressure chamber 22 inside the head 8.
  • the diaphragm 21 has a through-hole opening 21c that connects the flow path 26a and each pressure chamber 22 at a position corresponding to the flow path 26a on the second surface 21b.
  • the opening 21c in another embodiment 2 shown in FIG. 6A and another embodiment 3 shown in FIG. 6B may connect one pressure chamber 22 and one flow path 26a corresponding thereto. Therefore, it is not necessary to continuously form the openings 21c corresponding to the respective pressure chambers 22 on both long sides of the sealing member 25 as in the example of the embodiment. Therefore, in another embodiment 2, openings 21c and sealing portions 251 are alternately arranged on both long sides of the sealing member 25, corresponding to each pressure chamber 22. Further, in another embodiment 3, an opening 21c and a sealing portion 251 are arranged continuously on one long side of the sealing member 25 corresponding to each pressure chamber 22 as in the example of the embodiment. ing.
  • the sealing member 25 is arranged between the second surface 21b of the diaphragm 21 and the channel member 26 so as to surround the periphery of the channel 26a and the opening 21c in plan view. It has a ring-shaped sealing part 251 located at .
  • the sealing portion 251 seals the periphery of the flow path 26a and the opening 21c. Since the sealing member 25 has the sealing portion 251, the single sealing member 25 seals the plurality of piezoelectric elements 24 and the periphery of the flow path 26a and the opening 21c. This facilitates miniaturization of the liquid ejection head 8 in the planar direction.
  • the openings 21c and the sealing portions 251 are arranged alternately on both long sides of the sealing member 25, so compared to the example embodiment and another embodiment 3,
  • the spaced apart sealing parts 251 are connected in a pattern with a desired width, for example, the same width as or wider than the width of the short side of the sealing member 25, so that the sealing parts 251 can be connected to each other with a frame-shaped sealing member 25.
  • Such another embodiment 2 has the advantage that there is a high degree of freedom in designing the flow path 26a in the head because it is possible to provide some leeway in the arrangement and routing of the flow path 26a.
  • the sealing part 251 is located on the long side in the example of the embodiment. It can be formed in the same way as the section.
  • the arrangement and routing of the flow passages 26a can be made uniform throughout the head, which facilitates the design and manufacture of the flow passages 26a, and allows for smooth ink supply and ejection throughout the head. It has the advantage that it can be done.
  • the liquid ejection head (for example, the liquid ejection head 8) according to the embodiment includes a diaphragm (for example, the diaphragm 21), a plurality of pressure chambers (for example, the pressure chamber 22), and a plurality of piezoelectric elements. (for example, piezoelectric element 24) and a sealing member (for example, sealing member 25).
  • the diaphragm has a first surface (eg, first surface 21a) and a second surface (eg, second surface 21b) located on the opposite side of the first surface.
  • the plurality of pressure chambers face the first surface of the diaphragm and are located side by side in one direction (for example, the X-axis direction).
  • the plurality of piezoelectric elements are located on the second surface of the diaphragm so as to overlap with the plurality of pressure chambers in a plan view.
  • the sealing member is a frame-shaped sealing member, and is located on the second surface of the diaphragm so as to surround the plurality of piezoelectric elements in a plan view.
  • the liquid ejection head according to the embodiment also includes a flow path member (for example, , a flow path member 26).
  • the diaphragm may have through-hole openings (for example, openings 21c) that connect the flow channels and each pressure chamber at positions corresponding to the flow channels on the second surface.
  • the sealing member may include a sealing portion (for example, a sealing portion 251) located between the second surface of the diaphragm and the flow path member so as to surround the flow path and the periphery of the opening in plan view. good.
  • the sealing of the plurality of piezoelectric elements and the sealing of the flow path and the periphery of the opening are performed by one sealing member, so that the liquid ejection head Miniaturization in the plane direction is promoted.
  • the sealing member may be formed into a rectangular frame shape including long sides and short sides when viewed from above.
  • the width of at least a portion of the long side of the sealing member (for example, the width W1 including the sealing part) may be larger than the width of the short side of the sealing member (for example, the width W2).
  • the corners of the sealing member formed in the shape of a rectangular frame may have a rounded shape.
  • the sealing member may be formed of metal.
  • the metal may be gold (Au) or an alloy containing gold (Au).
  • the sealing member may be electrically connected to the ground electrode.
  • the electric charge accumulated in the sealing member is released to the ground electrode, so that aggregation of components in the liquid with respect to the sealing member is reduced.
  • the sealing member may be formed of benzocyclobutene resin.
  • the sealing member can be formed and sealed at a lower temperature than when metal is used, so that the thermal load on the piezoelectric element is reduced. In this case, it is advantageous to maintain desired element characteristics of the piezoelectric element after sealing.

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

液体吐出ヘッドは、振動板と、複数の圧力室と、複数の圧電素子と、封止部材とを備える。振動板は、第１面および第１面とは反対側に位置する第２面を有する。複数の圧力室は、第１面に面し、一方向に並んで位置する。複数の圧電素子は、第２面上に平面視で複数の圧力室とそれぞれ重なるように位置する。封止部材は、枠状の封止部材であり、第２面上に平面視で複数の圧電素子を囲むように位置する。

Description

液体吐出ヘッドおよび記録装置
　開示の実施形態は、液体吐出ヘッドおよび記録装置に関する。
　画像および文字を記録する記録装置の１つである印刷装置として、インクジェット記録方式を利用したインクジェットプリンタあるいはインクジェットプロッタが知られている。このようなインクジェット方式の印刷装置（記録装置）には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが搭載されている。
　かかる液体吐出ヘッドでは、液体を吐出させるための複数の圧電素子が設けられた振動板上に各圧電素子を個別に囲むように封止部材を設けることで、各圧電素子を流路からの液漏れおよび外気中の水分から保護している（たとえば、特許文献１参照）。
特開２０２１－１７６７１０号公報
　実施形態の一態様による液体吐出ヘッドは、振動板と、複数の圧力室と、複数の圧電素子と、封止部材とを備える。振動板は、第１面および第１面とは反対側に位置する第２面を有する。複数の圧力室は、第１面に面し、一方向に並んで位置する。複数の圧電素子は、第２面上に平面視で複数の圧力室とそれぞれ重なるように位置する。封止部材は、枠状の封止部材であり、第２面上に平面視で複数の圧電素子を囲むように位置する。
図１は、実施形態に係るプリンタの概略的な正面を模式的に示す正面図である。 図２は、実施形態に係るプリンタの概略的な平面を模式的に示す平面図である。 図３は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略的な構成を示す平面図である。 図４は、図３に示すＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。 図５は、別の実施形態１に係る液体吐出ヘッドの概略的な構成を示す平面図である。 図６Ａは、別の実施形態２に係る液体吐出ヘッドの概略的な構成を示す平面図である。 図６Ｂは、別の実施形態３に係る液体吐出ヘッドの概略的な構成を示す平面図である。 図７は、図６Ａまたは図６Ｂに示すＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。
　以下、添付図面を参照して、本願の開示する液体吐出ヘッドおよび記録装置の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態によって本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係および比率が異なる部分が含まれている場合がある。
　また、以下に示す実施形態では、「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」といった表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密に「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、たとえば製造精度、設置精度などのずれを許容するものとする。
[実施形態]
＜プリンタの構成＞
　図１および図２を用いて、実施形態に係る記録装置の一例であるプリンタ１の概要について説明する。図１は、実施形態に係るプリンタ１の概略的な正面を模式的に示す正面図である。図２は、実施形態に係るプリンタ１の概略的な平面を模式的に示す平面図である。実施形態に係るプリンタ１は、液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッドを備えた、たとえば、カラーインクジェットプリンタである。
　図１に示すように、プリンタ１は、給紙ローラ２と、ガイドローラ３と、塗布機４と、ヘッドケース５と、複数の搬送ローラ６と、複数のフレーム７と、複数の液体吐出ヘッド８と、搬送ローラ９と、乾燥機１０と、搬送ローラ１１と、センサ部１２と、回収ローラ１３とを備える。
　さらに、プリンタ１は、プリンタ１の各部を制御する制御部１４を有している。制御部１４は、給紙ローラ２、ガイドローラ３、塗布機４、ヘッドケース５、複数の搬送ローラ６、複数のフレーム７、複数の液体吐出ヘッド８、搬送ローラ９、乾燥機１０、搬送ローラ１１、センサ部１２および回収ローラ１３の動作を制御する。
　プリンタ１は、印刷用紙Ｐに液体吐出ヘッド８が吐出した液滴を着弾させることにより、印刷用紙Ｐに画像および文字の記録を行う。印刷用紙Ｐは、使用前において給紙ローラ２に引き出し可能な状態で巻回されている。プリンタ１は、印刷用紙Ｐを、給紙ローラ２からガイドローラ３および塗布機４を介してヘッドケース５の内部に搬送する。
　塗布機４は、コーティング剤を印刷用紙Ｐに一様に塗布する。これにより、印刷用紙Ｐに表面処理を施すことができることから、プリンタ１の印刷品質を向上させることができる。
　ヘッドケース５は、複数の搬送ローラ６と、複数のフレーム７と、複数の液体吐出ヘッド８とを収容する。ヘッドケース５の内部には、印刷用紙Ｐが出入りする部分などの一部において外部と繋がっている他は、外部と隔離された空間が形成されている。
　ヘッドケース５の内部空間は、必要に応じて、温度、湿度、および気圧などの制御因子のうち、少なくとも１つが制御部１４によって制御される。搬送ローラ６は、ヘッドケース５の内部で印刷用紙Ｐを液体吐出ヘッド８の近傍に搬送する。
　フレーム７は、たとえば、矩形状の平板であり、搬送ローラ６で搬送される印刷用紙Ｐの上方に近接して位置している。また、図２に示すように、フレーム７は、長手方向が印刷用紙Ｐの搬送方向に直交するように位置している。そして、ヘッドケース５の内部には、複数（たとえば、４つ）のフレーム７が、印刷用紙Ｐの搬送方向に沿って所定の間隔で位置している。
　以降の説明において、印刷用紙Ｐの搬送方向を「副走査方向」と表記し、かかる副走査方向に直交し、かつ印刷用紙Ｐに平行な方向を「主走査方向」と表記する場合がある。
　液体吐出ヘッド８は、内部で液体を循環させつつ、液体を吐出する、いわゆる循環型の液体吐出ヘッドである。液体吐出ヘッド８には、図示しない循環装置の液体タンクから液体、たとえば、インクが供給される。液体吐出ヘッド８は、かかる循環装置の液体タンクから供給される液体を吐出する。液体吐出ヘッド８は、吐出されなかった液体を回収し、回収した液体を循環装置の液体タンクに送り出す。
　制御部１４は、画像および文字などのデータに基づいて液体吐出ヘッド８を制御し、印刷用紙Ｐに向けて液体（液滴）を吐出させる。液体吐出ヘッド８と印刷用紙Ｐとの間の距離は、たとえば０．５～２０ｍｍ程度である。
　液体吐出ヘッド８は、フレーム７に固定されている。液体吐出ヘッド８は、たとえば、長手方向の両端部においてフレーム７に固定されている。液体吐出ヘッド８は、長手方向が主走査方向と平行となるようにフレーム７に固定されている。
　すなわち、実施形態に係るプリンタ１は、プリンタ１の内部に液体吐出ヘッド８が固定されている、いわゆるラインプリンタである。なお、実施形態に係るプリンタ１は、ラインプリンタに限られず、いわゆるシリアルプリンタであってもよい。
　シリアルプリンタとは、液体吐出ヘッド８を、印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向、たとえば、ほぼ直交する方向に往復させるなどして移動させながら記録する動作と、印刷用紙Ｐの搬送とを交互に行う方式のプリンタである。
　図２に示すように、１つのフレーム７に複数（たとえば、５つ）の液体吐出ヘッド８が設けられている。図２では、副走査方向の前方に２個、後方に３個の液体吐出ヘッド８が配置されている例を示しており、副走査方向において、それぞれの液体吐出ヘッド８の中心が重ならないように液体吐出ヘッド８が配置されている。
　そして、１つのフレーム７に設けられている複数の液体吐出ヘッド８によって、ヘッド群８Ａが構成されている。４つのヘッド群８Ａは、副走査方向に沿って位置している。同じヘッド群８Ａに属する液体吐出ヘッド８には、同じ色のインクが供給される。これにより、プリンタ１は、４つのヘッド群８Ａを用いて４色のインクによる印刷を行うことができる。
　各ヘッド群８Ａから吐出されるインクの色は、たとえば、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）である。制御部１４は、各ヘッド群８Ａを制御して複数色のインクを印刷用紙Ｐに吐出することにより、印刷用紙Ｐにカラー画像を印刷することができる。
　なお、印刷用紙Ｐの表面処理をするために、液体吐出ヘッド８からコーティング剤を印刷用紙Ｐに吐出してもよい。
　また、１つのヘッド群８Ａに含まれる液体吐出ヘッド８の個数、およびプリンタ１に搭載されているヘッド群８Ａの個数は、印刷する対象または印刷条件に応じて適宜変更可能である。たとえば、印刷用紙Ｐに印刷する色が単色で、かつ１つの液体吐出ヘッド８またはヘッド群８Ａで印刷可能な範囲を印刷するのであれば、プリンタ１に搭載されている液体吐出ヘッド８またはヘッド群８Ａの個数は１つでもよい。
　ヘッドケース５の内部で印刷処理された印刷用紙Ｐは、搬送ローラ９によってヘッドケース５の外部に搬送され、乾燥機１０の内部を通る。乾燥機１０は、印刷処理された印刷用紙Ｐを乾燥する。乾燥機１０で乾燥された印刷用紙Ｐは、搬送ローラ１１で搬送されて、回収ローラ１３で回収される。
　プリンタ１では、乾燥機１０で印刷用紙Ｐを乾燥することにより、回収ローラ１３において、重なって巻き取られる印刷用紙Ｐ同士が接着したり、未乾燥の液体が擦れたりすることを抑制することができる。
　センサ部１２は、たとえば、位置センサ、速度センサ、温度センサなどにより構成されている。制御部１４は、かかるセンサ部１２からの情報に基づいて、プリンタ１の各部における状態を判断し、プリンタ１の各部を制御することができる。
　これまで説明してきたプリンタ１では、印刷対象（すなわち記録媒体）として印刷用紙Ｐを用いた場合について示したが、プリンタ１における印刷対象は印刷用紙Ｐに限られず、ロール状の布などを印刷対象としてもよい。
　また、上述のプリンタ１は、印刷用紙Ｐを直接搬送する代わりに、搬送ベルト上に載せて搬送するものであってもよい。搬送ベルトを用いることで、プリンタ１は、枚葉紙または裁断された布、木材、タイルなどを印刷対象とすることができる。
　また、上述のプリンタ１は、液体吐出ヘッド８から導電性の粒子を含む液体を吐出するようにして、電子機器の配線パターンなどを印刷してもよい。
　また、上述のプリンタ１は、液体吐出ヘッド８から反応容器などに向けて所定量の液体の化学薬剤または化学薬剤を含んだ液体を吐出させて、化学薬品を作製してもよい。
　また、上述のプリンタ１は、液体吐出ヘッド８をクリーニングするクリーニング部を備えていてもよい。クリーニング部は、たとえば、ワイピング処理またはキャッピング処理によって液体吐出ヘッド８の洗浄を行う。
　ワイピング処理とは、たとえば、柔軟性のあるワイパーで、液体吐出ヘッド８の液体が吐出される部位の面を払拭することで、液体吐出ヘッド８のその面に付着していた液体を取り除く処理である。
　また、キャッピング処理は、たとえば、次のように実施する。まず、液体吐出ヘッド８の液体が吐出される部位、たとえば、液体吐出ヘッド８の底面８ｅ（図４参照）を覆うようにキャップを被せる（これをキャッピングという）。これにより、底面８ｅとキャップとの間に、略密閉された空間が形成される。
　次に、このような密閉された空間に液体の吐出を繰り返す。これにより、ノズル２８（図４参照）に詰まっていた、標準状態よりも粘度が高い液体および異物などを取り除くことができる。
＜液体吐出ヘッドの構成＞
　次に、図３および図４を参照して実施形態に係る液体吐出ヘッド８の構成について説明する。図３は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略的な構成を示す平面図である。図４は、図３に示すＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。
　なお、説明を分かりやすくするために、図３には、鉛直上向きを正方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、後述の説明に用いる他の図面でも示す場合がある。また、以下の説明では、便宜的に、液体吐出ヘッド８において液体吐出ヘッド８の底面８ｅ（図４参照）が位置する方向、すなわち、Ｚ軸負方向側を「下」または「下方」と呼称し、Ｚ軸正方向側を「上」または「上方」と呼称する場合がある。
　図３および図４に示すように、液体吐出ヘッド８は、振動板２１と、複数の圧力室２２と、圧力室桁２３と、複数の圧電素子２４と、封止部材２５と、流路部材２６と、ノズル層２７とを備える。
　振動板２１は、複数の圧力室２２および圧力室桁２３の上に位置している。振動板２１は、たとえば、シリコンにより形成された板状部材であり、１つの主面である第１面２１ａおよび第１面２１ａとは反対側に位置する第２面２１ｂを有している。
　複数の圧力室２２は、振動板２１の第１面２１ａに面している。各圧力室２２は、角部にアールが施された略矩形の平面形状を有する中空の領域である。複数の圧力室２２は、図３に示すように、長手方向がＹ軸方向に沿うようにＸ軸方向に並んで位置している。各圧力室２２の内部には、流路部材２６の流路２６ａおよび振動板２１の開口２１ｃ（図４参照）を介して液体が供給される。
　圧力室桁２３は、各圧力室２２の周囲に位置し、各圧力室２２を他の圧力室２２と隔てている。
　複数の圧電素子２４は、振動板２１の第２面２１ｂ上に平面視で複数の圧力室２２とそれぞれ重なるように位置している。各圧電素子２４は、通電により振動板２１とともにＺ軸方向（上下方向）に変位するように変形し、振動板２１を介して対応する圧力室２２の内部圧力を変化させる。
　封止部材２５は、全体の形状が枠状であり、振動板２１の第２面２１ｂ上に平面視で複数の圧電素子２４を囲むように位置している。すなわち、封止部材２５は、複数の圧電素子２４を一括で封止する。封止部材２５が複数の圧電素子２４を囲むように位置することにより、封止部材２５が各圧電素子２４を個別に囲む構造と比較して、封止部材２５が振動板２１（第２面２１ｂ）上において占有するスペースを小さくできる。その結果、液体吐出ヘッド８の面方向における小型化を促進することができる。
　また、封止部材２５が複数の圧電素子２４の全体を囲むように位置することにより、振動板２１（第２面２１ｂ）上において複数の圧電素子２４どうしを近接させて配置することができ、液体吐出ヘッド８の面方向における圧電素子２４の高集積化を実現することができる。
　また、封止部材２５が複数の圧電素子２４の全体を囲むように位置することにより、封止部材２５を介して振動板２１と流路部材２６とを接合する際の接合面積が可及的に小さくなって封止部材２５中の欠陥の発生が抑制される。これにより、封止部材２５による接続信頼性が向上する。
　封止部材２５は、金属により形成されている。封止部材２５を形成する金属は、流路部材２６の流路２６ａおよび振動板２１の開口２１ｃを介して各圧力室２２の内部に供給される液体に対する耐性に優れた金属であることが好ましい。かかる金属としては、たとえば、金（Ａｕ）または金（Ａｕ）を含む合金を使用することができる。金（Ａｕ）を含む合金としては、たとえば、金（Ａｕ）－錫（Ｓｎ）合金、金（Ａｕ）－シリコン（Ｓｉ）合金または金（Ａｕ）－ゲルマニウム（Ｇｅ）合金などを使用することができる。封止部材２５が金属によって形成されることにより、各圧力室２２の内部に供給される液体に対する封止部材２５の耐性が向上することから、封止部材２５による接続信頼性がより向上する。
　なお、封止部材２５は、金属に代えて、樹脂により、たとえば、ベンゾシクロブテン樹脂により形成されてもよい。ベンゾシクロブテン樹脂などの樹脂が用いられる場合は、金属が用いられる場合と比べて低温で封止部材２５を形成するとともに封止することができることから、圧電素子２４に対する熱負荷が低減される。この場合は、圧電素子２４について封止後に所望の素子特性を維持する上で有利となる。
　流路部材２６は、振動板２１の第２面２１ｂ上に封止部材２５を介して接合されている。封止部材２５を介した流路部材２６と第２面２１ｂとの接合は、たとえば、拡散接合によって行われる。
　流路部材２６は、流路部材２６を厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通する流路２６ａを有している。流路部材２６は、液体吐出ヘッド８が循環型の液体吐出ヘッドであるため、１つの圧力室２２に対応して２つの流路２６ａを有している。２つの流路２６ａのうち一方は、ヘッド８の内部の圧力室２２に液体を供給するための供給流路であり、他方は、ヘッド８の内部の圧力室２２から液体を回収するための回収流路である。また、流路部材２６は、下面（第２面２１ｂとの対向面）側に圧電素子２４を収容して封止するためのキャビティ（符号なし）を有している。
　ノズル層２７は、液体吐出ヘッド８の底面８ｅ側に位置し、圧力室２２の下端側を閉塞する。ノズル層２７は、複数の圧力室２２にそれぞれ対応したノズル２８を有している。ノズル２８は、ノズル層２７を厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔である。各圧力室２２の内部に供給された液体は、圧電素子２４の変形によって振動板２１を介して圧力室２２に圧力が加えられることにより、ノズル２８から液滴として外部へ吐出される。
　ここで、封止部材２５を介した流路部材２６と振動板２１の第２面２１ｂとの接合部分の詳細について、図３および図４を用いてさらに説明する。
　振動板２１は、図４に示すように、第２面２１ｂの流路２６ａに対応する位置に、流路２６ａと各圧力室２２とを繋げる貫通孔の開口２１ｃを有している。流路部材２６が１つの圧力室２２に対応して２つの流路２６ａを有しているため、振動板２１は、第２面２１ｂの２つの流路２６ａにそれぞれ対応する位置に、２つの流路２６ａと対応する１つの圧力室２２とをそれぞれ繋げる２つの開口２１ｃを有している。
　封止部材２５は、図３および図４に示すように、振動板２１の第２面２１ｂと流路部材２６との間に、平面視で流路２６ａおよび開口２１ｃの周縁を囲むように位置するリング状の封止部２５１を有する。流路部材２６が１つの圧力室２２に対応して２つの流路２６ａを有しているため、封止部材２５は、１つの圧力室２２に対応して２つの封止部２５１を有する。封止部２５１は、流路２６ａおよび開口２１ｃの周縁を封止する。封止部材２５が封止部２５１を有することにより、複数の圧電素子２４の封止と、流路２６ａおよび開口２１ｃの周縁の封止とが１つの封止部材２５によって纏めて行われることから、液体吐出ヘッド８の面方向における小型化が促進される。また、複数の封止部２５１が互いに連結するように繋がって、全体として枠状になっている封止部材２５の一部を構成していることから、その部分では複数の圧電素子２４の封止と流路２６ａおよび開口２１ｃのそれぞれの周縁の封止とを同時に行うことができるので、封止材料の削減を図ることもできる。
　また、封止部材２５は、図３に示すように、平面視で長辺部および短辺部を含む矩形枠状に形成される。封止部材２５の長辺部は、Ｘ軸方向に沿って延びている。封止部材２５の短辺部は、Ｙ軸方向に沿って延びている。封止部材２５の長辺部の少なくとも一部の幅Ｗ１は、封止部材２５の短辺部の幅Ｗ２よりも大きい。図３の例では、封止部材２５の長辺部の一部にリング状の封止部２５１が形成されており、封止部２５１の外径に相当する幅Ｗ１が幅Ｗ２よりも大きくなっている。幅Ｗ１が幅Ｗ２よりも大きいことにより、幅Ｗ１の部分を含む封止部材２５の長辺部と第２面２１ｂとの単位長さ当たりの接合面積が、幅Ｗ２の封止部材２５の短辺部と第２面２１ｂとの単位長さ当たりの接合面積よりも大きくなる。封止部材２５と振動板２１との間の熱膨張率差に起因する熱応力は、封止部材２５の短辺部よりも長辺部において大きくなる傾向がある。これに対し、封止部材２５の長辺部の単位長さ当たりの接合面積が短辺部の単位長さ当たりの接合面積よりも大きいことから、封止部材２５と振動板２１との間の熱膨張率差に起因する熱応力が封止部材２５の短辺部に比べて長辺部に強くかかる場合でも、封止部材２５の長辺部における破損の発生が低減される。そのため、封止部材２５による接続信頼性が向上する。
　また、矩形枠状に形成された封止部材２５の角部は、図３に示すように、丸みを帯びた形状であってもよい。封止部材２５の角部が丸みを帯びることにより、封止部材２５と振動板２１との間の熱膨張率差に起因する熱応力の角部への集中を緩和することができることから、封止部材２５の角部における破損の発生が低減される。これによっても、封止部材２５による接続信頼性が向上する。
　なお、図３および図４は、液体吐出ヘッド８の構成の一例を示すものである。液体吐出ヘッド８は図３および図４に示した部材以外の部材をさらに含んでもよい。
[別の実施形態]
　図５は、別の実施形態１に係る液体吐出ヘッド８の概略的な構成を示す平面図である。図５に示すように、別の実施形態１における封止部材２５は、グランド電極Ｇ（ハッチングは省略）に電気的に接続されている。グランド電極Ｇは、たとえば、振動板２１の第２面２１ｂ（図４参照）上に形成されており、グランド電位に接続されている。封止部材２５は、かかるグランド電極Ｇにグランド配線２５ａを介して接続される。
　ここで、流路部材２６の流路２６ａおよび振動板２１の開口２１ｃを介して各圧力室２２の内部に供給される液体には、たとえば、液体中の成分を分散させるための分散剤が含まれている。液体に含まれる分散剤は、電荷を帯びており、かかる電荷が流路２６ａおよび開口２１ｃの周縁を囲む封止部材２５と電気的に引き合って蓄積されると、封止部材２５（封止部２５１）に対して液体中の成分が凝集する可能性がある。これに対して、別の実施形態１では、封止部材２５がグランド電極Ｇに接続されることにより、封止部材２５に蓄積される電荷がグランド電極Ｇに逃がされることから、封止部材２５（封止部２５１）に対する液体中の成分の凝集が低減される。
　図６Ａは、別の実施形態２に係る液体吐出ヘッド８の概略的な構成を示す平面図である。また、図６Ｂは、別の実施形態３に係る液体吐出ヘッド８の概略的な構成を示す平面図である。図７は、図６Ａまたは図６Ｂに示すＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。図６Ａ、図６Ｂおよび図７に示す液体吐出ヘッド８は、供給される液体を回収せずに吐出する、いわゆる非循環型の液体吐出ヘッドである。かかる場合、液体吐出ヘッド８には、図示しない液体タンクから液体、たとえば、インクが供給される。液体吐出ヘッド８は、かかる液体タンクから供給される液体を循環させて回収することなく吐出する。
　流路部材２６は、液体吐出ヘッド８が非循環型の液体吐出ヘッドであるため、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、１つの圧力室２２に対応して１つの流路２６ａを有している。かかる流路２６ａは、ヘッド８の内部の圧力室２２に液体を供給するための供給流路である。
　振動板２１は、図７に示すように、第２面２１ｂの流路２６ａに対応する位置に、流路２６ａと各圧力室２２とを繋げる貫通孔の開口２１ｃを有している。図６Ａに示す別の実施形態２および図６Ｂに示す別の実施形態３における開口２１ｃは、１つの圧力室２２とそれに対応した１つの流路２６ａとを繋げばよい。そのため、実施形態の例におけるように封止部材２５の両方の長辺部において各圧力室２２に対応して開口２１ｃを連続して形成する必要はない。したがって、別の実施形態２では、各圧力室２２に対応して、封止部材２５の両方の長辺部に交互に開口２１ｃおよび封止部２５１を配置している。また、別の実施形態３では、各圧力室２２に対応して、封止部材２５の片方の長辺部に連続して、実施形態の例におけるように開口２１ｃおよび封止部２５１を配置している。
　封止部材２５は、図６Ａ、図６Ｂおよび図７に示すように、振動板２１の第２面２１ｂと流路部材２６との間に平面視で流路２６ａおよび開口２１ｃの周縁を囲むように位置するリング状の封止部２５１を有する。封止部２５１は、流路２６ａおよび開口２１ｃの周縁を封止する。封止部材２５が封止部２５１を有することにより、複数の圧電素子２４の封止と、流路２６ａおよび開口２１ｃの周縁の封止とが１つの封止部材２５によって纏めて行われる。これにより、液体吐出ヘッド８の面方向における小型化が促進される。
　なお、別の実施形態２においては、開口２１ｃおよび封止部２５１を封止部材２５の両方の長辺部に交互に配置しているので、実施形態の例および別の実施形態３に比べて間隔が開いた封止部２５１の間は、たとえば、封止部材２５の短辺部の幅と同じ幅か広い幅とした所望の幅のパターンで繋いで、枠状の封止部材２５とすればよい。このような別の実施形態２では、流路２６ａの配置および取り回しに余裕を持たせることができるので、ヘッドにおける流路２６ａの設計の自由度が高いという利点がある。
　また、別の実施形態３においては、開口２１ｃおよび封止部２５１を封止部材２５の片方の長辺部に連続して配置しているので、封止部２５１は実施形態の例における長辺部と同じように形成すればよい。このような別の実施形態３では、流路２６ａの配置および取り回しをヘッド全体で揃えることができるので、流路２６ａの設計および製作が容易になるとともに、インクの供給および吐出をヘッド全体でスムーズに行うことができるという利点がある。
　以上のように、実施形態に係る液体吐出ヘッド（たとえば、液体吐出ヘッド８）は、振動板（たとえば、振動板２１）と、複数の圧力室（たとえば、圧力室２２）と、複数の圧電素子（たとえば、圧電素子２４）と、封止部材（たとえば、封止部材２５）とを備える。振動板は、第１面（たとえば、第１面２１ａ）および第１面とは反対側に位置する第２面（たとえば、第２面２１ｂ）を有する。複数の圧力室は、振動板の第１面に面し、一方向（たとえば、Ｘ軸方向）に並んで位置する。複数の圧電素子は、振動板の第２面上に平面視で複数の圧力室とそれぞれ重なるように位置する。封止部材は、枠状の封止部材であり、振動板の第２面上に平面視で複数の圧電素子を囲むように位置する。これにより、実施形態に係る液体吐出ヘッドによれば、液体吐出ヘッドの面方向における小型化を促進することができる。
　また、実施形態に係る液体吐出ヘッドは、振動板の第２面上に封止部材を介して接合された、厚み方向に貫通する流路（たとえば、流路２６ａ）を有する流路部材（たとえば、流路部材２６）をさらに備えてもよい。振動板は、第２面の流路に対応する位置に、流路と各圧力室とを繋げる貫通孔の開口（たとえば、開口２１ｃ）を有してもよい。封止部材は、振動板の第２面と流路部材との間に平面視で流路および開口の周縁を囲むように位置する封止部（たとえば、封止部２５１）を有してもよい。これにより、実施形態に係る液体吐出ヘッドによれば、複数の圧電素子の封止と、流路および開口の周縁の封止とが１つの封止部材によって纏めて行われることから、液体吐出ヘッドの面方向における小型化が促進される。
　また、封止部材は、平面視で長辺部および短辺部を含む矩形枠状に形成されてもよい。封止部材の長辺部の少なくとも一部の幅（たとえば、封止部を含む幅Ｗ１）は、封止部材の短辺部の幅（たとえば、幅Ｗ２）よりも大きくてもよい。これにより、実施形態に係る液体吐出ヘッドによれば、封止部材と振動板との間の熱膨張率差に起因する熱応力が封止部材の短辺部に比べて長辺部に強くかかる場合でも、封止部材の長辺部における破損の発生が低減される。そのため、封止部材による接続信頼性が向上する。
　また、矩形枠状に形成された封止部材の角部は、丸みを帯びた形状であってもよい。これにより、実施形態に係る液体吐出ヘッドによれば、封止部材と振動板との間の熱膨張率差に起因する熱応力の角部への集中を緩和することができることから、封止部材の角部における破損の発生が低減される。そのため、封止部材による接続信頼性が向上する。
　また、封止部材は、金属により形成されてもよい。金属は、金（Ａｕ）または金（Ａｕ）を含む合金であってもよい。これにより、実施形態に係る液体吐出ヘッドによれば、各圧力室の内部に供給される液体に対する封止部材の耐性が向上することから、封止部材による接続信頼性がより向上する。
　また、封止部材は、グランド電極に電気的に接続されていてもよい。これにより、実施形態に係る液体吐出ヘッドによれば、封止部材に蓄積される電荷がグランド電極に逃がされることから、封止部材に対する液体中の成分の凝集が低減される。
　また、封止部材は、ベンゾシクロブテン樹脂により形成されてもよい。これにより、実施形態に係る液体吐出ヘッドによれば、金属が用いられる場合と比べて低温で封止部材を形成するとともに封止することができることから、圧電素子に対する熱負荷が低減される。この場合は、圧電素子について封止後に所望の素子特性を維持する上で有利となる。
　さらなる効果および別の実施形態は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本開示のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
１　プリンタ（記録装置）
８　液体吐出ヘッド
１４　制御部
２２　圧力室
２４　圧電素子
２５　封止部材
２６　流路部材
２６ａ　流路
２５１　封止部
Ｇ　グランド電極

Claims (9)

  1. 　第１面および前記第１面とは反対側に位置する第２面を有する振動板と、
    　前記第１面に面し、一方向に並んで位置する複数の圧力室と、
    　前記第２面上に平面視で前記複数の圧力室とそれぞれ重なるように位置する複数の圧電素子と、
    　前記第２面上に平面視で前記複数の圧電素子を囲むように位置する枠状の封止部材と
    　を備える、液体吐出ヘッド。
  2. 　前記第２面上に前記封止部材を介して接合された、厚み方向に貫通する流路を有する流路部材をさらに備え、
    　前記振動板は、前記第２面の前記流路に対応する位置に、前記流路と各前記圧力室とを繋げる貫通孔の開口を有し、
    　前記封止部材は、前記第２面と前記流路部材との間に平面視で前記流路および前記開口の周縁を囲むように位置する封止部を有する、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
  3. 　前記封止部材は、平面視で長辺部および短辺部を含む矩形枠状に形成され、
    　前記封止部材の前記長辺部の少なくとも一部の幅は、前記封止部材の前記短辺部の幅よりも大きい、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
  4. 　前記封止部材は、平面視で長辺部および短辺部を含む矩形枠状に形成され、
    　前記封止部材の角部は、丸みを帯びた形状である、請求項１～３のいずれか一つに記載の液体吐出ヘッド。
  5. 　前記封止部材は、金属により形成される、請求項１～４のいずれか一つに記載の液体吐出ヘッド。
  6. 　前記金属は、金（Ａｕ）または金（Ａｕ）を含む合金である、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
  7. 　前記封止部材は、グランド電極に電気的に接続されている、請求項５または６に記載の液体吐出ヘッド。
  8. 　前記封止部材は、ベンゾシクロブテン樹脂により形成される、請求項１～４のいずれか一つに記載の液体吐出ヘッド。
  9. 　請求項１～８のいずれか一つに記載の液体吐出ヘッドを備える記録装置。
PCT/JP2023/012222 2022-03-29 2023-03-27 液体吐出ヘッドおよび記録装置 WO2023190353A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-054517 2022-03-29
JP2022054517 2022-03-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023190353A1 true WO2023190353A1 (ja) 2023-10-05

Family

ID=88202231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/012222 WO2023190353A1 (ja) 2022-03-29 2023-03-27 液体吐出ヘッドおよび記録装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023190353A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010179470A (ja) * 2009-02-03 2010-08-19 Seiko Epson Corp 静電アクチュエーター、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びに静電アクチュエーターの駆動方法
JP2010221434A (ja) * 2009-03-19 2010-10-07 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置
US20120167823A1 (en) * 2010-12-29 2012-07-05 Gardner Deane A Electrode configurations for piezoelectric actuators
JP2013119166A (ja) * 2011-12-06 2013-06-17 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
WO2018128030A1 (ja) * 2017-01-06 2018-07-12 コニカミノルタ株式会社 インクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法及び画像形成装置
JP2018134876A (ja) * 2018-05-07 2018-08-30 株式会社リコー 液体吐出ヘッド及び画像形成装置
JP2019081282A (ja) * 2017-10-30 2019-05-30 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド及びその製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010179470A (ja) * 2009-02-03 2010-08-19 Seiko Epson Corp 静電アクチュエーター、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びに静電アクチュエーターの駆動方法
JP2010221434A (ja) * 2009-03-19 2010-10-07 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置
US20120167823A1 (en) * 2010-12-29 2012-07-05 Gardner Deane A Electrode configurations for piezoelectric actuators
JP2013119166A (ja) * 2011-12-06 2013-06-17 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
WO2018128030A1 (ja) * 2017-01-06 2018-07-12 コニカミノルタ株式会社 インクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法及び画像形成装置
JP2019081282A (ja) * 2017-10-30 2019-05-30 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド及びその製造方法
JP2018134876A (ja) * 2018-05-07 2018-08-30 株式会社リコー 液体吐出ヘッド及び画像形成装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9044946B2 (en) Droplet discharge head and image forming apparatus including same
US8348407B2 (en) Liquid ejection head, liquid-droplet ejection device, and image forming apparatus
US7467845B2 (en) Image forming apparatus
US7717537B2 (en) Liquid ejection apparatus and liquid maintenance method
EP2065202B1 (en) Liquid droplet jetting apparatus
JP4822840B2 (ja) 液体吐出ヘッド及びその製造方法並びに画像形成装置
JP7268133B2 (ja) 液体吐出ヘッドおよび記録装置
US11230101B2 (en) Liquid discharge head and recording apparatus using same
JP4872894B2 (ja) 液滴噴射装置
WO2023190353A1 (ja) 液体吐出ヘッドおよび記録装置
US7651198B2 (en) Liquid droplet ejection head and image forming apparatus
US20080002001A1 (en) Liquid ejection head, method of manufacturing liquid ejection head, and image forming apparatus
JP7328105B2 (ja) 液体吐出ヘッドおよび記録装置
US20080238973A1 (en) Liquid droplet deposition method and liquid droplet deposition apparatus
WO2023190923A1 (ja) 液体吐出ヘッドおよび記録装置
WO2023176700A1 (ja) 液体吐出ヘッドおよび記録装置
WO2023191006A1 (ja) 液体吐出ヘッドおよび記録装置
JP2019177638A (ja) 液体吐出ヘッドおよびそれを用いた記録装置
EP4316851A1 (en) Liquid discharge device and assembly method for liquid discharge device
WO2023145899A1 (ja) 液体吐出ヘッド、記録装置および液体吐出ヘッドの製造方法
JP2024031157A (ja) 液体吐出ヘッドおよび記録装置
WO2024048526A1 (ja) 液体吐出ヘッドおよび記録装置
JP7361785B2 (ja) 液体吐出ヘッドおよび記録装置
WO2024024964A1 (ja) 液体供給部材、液体吐出ヘッドおよび記録装置
JP2023128813A (ja) 液体吐出ヘッドおよび記録装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23780363

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1