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JP2014054759A - Droplet discharge head, head cartridge, and image formation device - Google Patents

Droplet discharge head, head cartridge, and image formation device Download PDF

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JP2014054759A
JP2014054759A JP2012200464A JP2012200464A JP2014054759A JP 2014054759 A JP2014054759 A JP 2014054759A JP 2012200464 A JP2012200464 A JP 2012200464A JP 2012200464 A JP2012200464 A JP 2012200464A JP 2014054759 A JP2014054759 A JP 2014054759A
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JP
Japan
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liquid chamber
liquid
droplet discharge
discharge head
head
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Application number
JP2012200464A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Shimazoe
雅紀 島添
Tadashi Mimura
忠士 三村
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】不吐出または異常吐出を低減させ、吐出安定化を図り高品質な画像形成を行うことが可能な液滴吐出ヘッド及びこれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】複数のノズル2aを有するノズル板2と、各ノズルが連通する液室1aと流体抵抗1bを有する流路板1と、液室内の液体を加圧する駆動手段5と、供給口3dを有する振動板3と、共通液室1cを有するフレーム7とを有する液滴吐出ヘッド4において、共通液室と振動板との間の供給口に複数の孔部を有するフィルタ3fを有し、ノズル板の供給口と対向する部位には他の部位に比して板厚が薄い凹部2bを設け、該凹部を液室の並列方向と同方向に連続して形成した。
【選択図】図3
Disclosed is a liquid droplet ejection head capable of reducing non-ejection or abnormal ejection, stabilizing ejection and performing high-quality image formation, and an image forming apparatus equipped with the same.
A nozzle plate 2 having a plurality of nozzles 2a, a liquid chamber 1a communicating with each nozzle, a flow path plate 1 having a fluid resistance 1b, a driving means 5 for pressurizing liquid in the liquid chamber, and a supply port 3d. In the droplet discharge head 4 having the vibration plate 3 having the common liquid chamber 1c and the frame 7 having the common liquid chamber 1c, the supply port between the common liquid chamber and the vibration plate has a filter 3f having a plurality of holes. A concave portion 2b having a smaller plate thickness than other portions was provided in a portion facing the supply port of the nozzle plate, and the concave portion was continuously formed in the same direction as the parallel direction of the liquid chambers.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、主に圧電素子からなる駆動手段により振動板を変位させてノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッド、及びこれを備えた画像形成装置に関する。   The present invention relates to a droplet discharge head that discharges droplets from nozzles by displacing a diaphragm by a driving unit mainly composed of piezoelectric elements, and an image forming apparatus including the droplet discharge head.

一般的に、プリンタ、ファクシミリ、複写機、プロッタ、これ等の複合機等の画像形成装置において、例えばインク液滴を吐出する液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッドを備え、媒体(用紙、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙等ともいう)を搬送しつつインク液滴を用紙に付着させて画像形成(記録、印刷、印写、印字等も同義で使用する)を行うものが知られている。液滴吐出ヘッドとしては、インク液滴を吐出し複数個が並列配置されたノズルと、各ノズルにそれぞれ個別に対応して配置された複数の液室(圧力室、加圧室、吐出室、インク室ともいう)と、各液室のそれぞれの少なくとも一部壁面を形成する振動板とを有し、振動板を圧電素子によって変形させて液室の容積を変化させ、これにより各ノズルからインク液滴を吐出させる圧電型アクチュエータを用いた圧電型記録ヘッドが知られている。   In general, an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a copying machine, a plotter, and a multi-function machine such as these includes a recording head including a droplet discharge head that discharges ink droplets, and a medium (paper, recording medium). And recording medium, transfer material, recording paper, etc.) while carrying an image formation (recording, printing, printing, printing, etc. are used synonymously) by adhering ink droplets to the paper. ing. As a droplet discharge head, a plurality of nozzles that discharge ink droplets and are arranged in parallel, and a plurality of liquid chambers (pressure chamber, pressurization chamber, discharge chamber, And a diaphragm that forms at least a part of the wall surface of each liquid chamber, and the diaphragm is deformed by a piezoelectric element to change the volume of the liquid chamber. A piezoelectric recording head using a piezoelectric actuator that discharges droplets is known.

近年では高画質化の要求から、画像形成を行う記録ヘッドとして複数のノズルを有するマルチノズルヘッドを使用し、各ノズルから吐出される液滴サイズを小さくする傾向にある。このために液室もより小さくする傾向にあり、ノズルピッチを微細化するために液室幅方向の縮小化のみならず、液室長さ方向も縮小化させる必要がある。これは、共振周波数を大きくして小さな液滴を吐出させるためである。ただし、液室を小型化した場合でもアクチュエータ素子の駆動エネルギが液室に十分伝搬されると共に、複数の液室を隔てる隔壁部分に駆動エネルギが伝搬されないように構成する必要がある。また、各ノズルから吐出する液滴吐出特性の均一化が必要であり、各記録ヘッド間で液室の容積や抵抗の差異を小さくすることが重要となるため、高精度加工や高精度接合が必須となっている。   In recent years, due to a demand for higher image quality, a multi-nozzle head having a plurality of nozzles is used as a recording head for image formation, and the droplet size discharged from each nozzle tends to be reduced. For this reason, the liquid chamber tends to be smaller, and in order to reduce the nozzle pitch, it is necessary to reduce not only the liquid chamber width direction but also the liquid chamber length direction. This is to increase the resonance frequency and eject small droplets. However, even when the liquid chamber is reduced in size, it is necessary that the drive energy of the actuator element is sufficiently propagated to the liquid chamber and that the drive energy is not propagated to the partition walls separating the plurality of liquid chambers. In addition, it is necessary to make the characteristics of the liquid droplets discharged from each nozzle uniform, and it is important to reduce the difference in volume and resistance of the liquid chambers between the recording heads. It is essential.

さらに、液室構造以外の要因、例えばインク粘度、気泡や異物といったものが吐出特性に大きな影響を与えることが知られている。そして高品質化の要求から、インク粘度に関してはインクの粘度を管理するために熱源を記録ヘッドに搭載させたり、例えば「特許文献1」に開示されているように、インク温度に基づいて供給量を調整したりする構成が提案されている。また気泡に関しては、例えば「特許文献2」に開示されているように、気泡をトラップする空間を液室内に設ける構成が提案されている。しかし上述の構成では、インク粘度や気泡に対して効果があるものの、異物混入に対しては効果がない。そこで、例えば「特許文献3」には、振動板にノズルよりも開口面積が小さい複数の供給口を設ける構成が開示されている。この構成では、液滴吐出ヘッドの液室組立完成後の異物混入を低減することができ、結果として記録ヘッドの吐出特性を安定化することができる。   Furthermore, it is known that factors other than the liquid chamber structure, such as ink viscosity, bubbles and foreign matter, have a great influence on the ejection characteristics. Due to the demand for higher quality, with regard to ink viscosity, a heat source is mounted on the recording head in order to manage the ink viscosity, or the supply amount based on the ink temperature as disclosed in, for example, “Patent Document 1”. There has been proposed a configuration for adjusting the above. Regarding the bubbles, as disclosed in, for example, “Patent Document 2”, a configuration in which a space for trapping bubbles is provided in the liquid chamber has been proposed. However, the above-described configuration is effective for ink viscosity and air bubbles, but is not effective for foreign matter contamination. Thus, for example, “Patent Document 3” discloses a configuration in which a plurality of supply ports having an opening area smaller than that of the nozzle are provided in the diaphragm. With this configuration, it is possible to reduce contamination by foreign matter after the liquid chamber assembly of the droplet discharge head is completed, and as a result, it is possible to stabilize the discharge characteristics of the recording head.

しかし上述の構成では、振動板に形成した供給口の直径(フィルタ径)が微細であるため、上流より侵入してくる異物または発生する気泡によって経時的にフィルタが目詰まりしてしまうという問題点がある。この場合、共通液室より供給されるはずの液体が個別液室に供給されなくなり、不吐出または異常吐出が発生してしまう。   However, in the above configuration, since the diameter of the supply port (filter diameter) formed in the diaphragm is fine, the problem is that the filter is clogged over time due to foreign matter entering from upstream or generated bubbles. There is. In this case, the liquid that should be supplied from the common liquid chamber is not supplied to the individual liquid chamber, and non-ejection or abnormal ejection occurs.

本発明は上述の問題点を解決し、不吐出または異常吐出を低減させ、吐出安定化を図り高品質な画像形成を行うことが可能な液滴吐出ヘッド及びこれを備えた画像形成装置の提供を目的とする。   The present invention solves the above-described problems, provides a droplet discharge head that can reduce non-discharge or abnormal discharge, stabilize discharge, and perform high-quality image formation, and an image forming apparatus including the same. With the goal.

請求項1記載の発明は、液体を液滴として吐出する複数のノズルを有するノズル板と、前記液体を蓄え前記各ノズルが連通する液室と、前記液室まで前記液体を流す流路に形成された流体抵抗を有する流路板と、前記液室内の前記液体を加圧すべく圧力を発生させる駆動手段と、前記液室の少なくとも一面の壁面を形成し前記液体を前記液室に供給するための供給口を有する振動板と、前記液室に流すまで前記液体を貯蔵する共通液室を有するフレームとを有する液滴吐出ヘッドにおいて、前記共通液室と前記振動板との間の前記供給口に複数の孔部を有するフィルタを有し、前記ノズル板の前記供給口と対向する部位には他の部位に比して板厚が薄い凹部が設けられ、該凹部は前記液室の並列方向と同方向に連続して形成されていることを特徴とする。   The invention according to claim 1 is formed in a nozzle plate having a plurality of nozzles that discharge liquid as droplets, a liquid chamber that stores the liquid and that communicates with each nozzle, and a flow path that allows the liquid to flow to the liquid chamber. A flow path plate having fluid resistance, driving means for generating pressure to pressurize the liquid in the liquid chamber, and supplying at least one wall surface of the liquid chamber to supply the liquid to the liquid chamber In the liquid droplet ejection head having a diaphragm having a supply port and a frame having a common liquid chamber for storing the liquid until it flows into the liquid chamber, the supply port between the common liquid chamber and the diaphragm The nozzle plate is provided with a recess having a thickness smaller than that of the other portion at the portion facing the supply port of the nozzle plate, and the recess is parallel to the liquid chamber. Is formed continuously in the same direction as And butterflies.

本発明によれば、経時的にフィルタが目詰まりした場合であっても、ノズル板に凹部を設けることにより液体の体積を確保することができるため液体を不足なく各液室に供給することができ、不吐出または異常吐出の発生を抑制することができる。   According to the present invention, even when the filter is clogged over time, the liquid volume can be secured by providing the recess in the nozzle plate, so that the liquid can be supplied to each liquid chamber without shortage. And the occurrence of non-ejection or abnormal ejection can be suppressed.

本発明の一実施形態を適用可能な液滴吐出ヘッドの概略斜視図である。1 is a schematic perspective view of a droplet discharge head to which an embodiment of the present invention can be applied. 本発明の一実施形態を適用可能な液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the droplet discharge head which can apply one Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に用いられる液滴吐出ヘッドの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the droplet discharge head used for the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に用いられる液滴吐出ヘッドの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the droplet discharge head used for the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に用いられるノズル板の概略図である。It is the schematic of the nozzle plate used for the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に用いられる流路板の概略図である。It is the schematic of the flow-path board used for the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に用いられる振動板の概略図である。It is the schematic of the diaphragm used for the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に用いられる振動板の概略図である。It is the schematic of the diaphragm used for the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の変形例に用いられる振動板の概略図である。It is the schematic of the diaphragm used for the modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に用いられるエッジシュータ方式の液滴吐出ヘッドの概略図である。1 is a schematic view of an edge shooter type droplet discharge head used in an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施形態に用いられるサイドシュータ方式の液滴吐出ヘッドの概略図である。1 is a schematic diagram of a side shooter type droplet discharge head used in an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の概略正面図である。1 is a schematic front view of an image forming apparatus to which an embodiment of the present invention can be applied. 本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の要部平面図である。1 is a plan view of a main part of an image forming apparatus to which an embodiment of the present invention can be applied.

図1及び図2は、本発明の一実施形態を適用可能な液滴吐出ヘッドを示している。同図において液滴吐出ヘッド41は、液滴を吐出するヘッド部42と、ヘッド部42と接続する電子部品が実装された電気回路基板43と、ヘッド部42に供給するインクが収容されたタンク44とを有し、ヘッド部42を構成するフレーム部材17と電気回路基板43とタンク44とは積層構造をなして一体化されている。フレーム部材17と電気回路基板43との間及び電気回路基板43とタンク44との間にはそれぞれ図示しない空間が設けられており、電気回路基板43には電子部品32が配設されている。   1 and 2 show a droplet discharge head to which an embodiment of the present invention can be applied. In the drawing, a droplet discharge head 41 includes a head portion 42 for discharging droplets, an electric circuit board 43 on which electronic components connected to the head portion 42 are mounted, and a tank in which ink to be supplied to the head portion 42 is accommodated. 44, the frame member 17 constituting the head portion 42, the electric circuit board 43, and the tank 44 are integrated in a laminated structure. Spaces (not shown) are provided between the frame member 17 and the electric circuit board 43 and between the electric circuit board 43 and the tank 44, and the electronic component 32 is disposed on the electric circuit board 43.

ヘッド部42は、液滴を吐出するノズル11が形成されたノズル板12と、ノズル11が連通する液室13を形成する流路板14と、液室13の壁面の一部を形成する振動板15と、振動板15を変位させる2つの圧電アクチュエータ16と、各液室13にインクを供給する共通液室18を形成すると共に各圧電アクチュエータ16を内部に収納してノズル板12及び流路板14及び振動板15を前面側に保持するフレーム部材17とを有している。   The head portion 42 includes a nozzle plate 12 on which nozzles 11 for discharging droplets are formed, a flow path plate 14 that forms a liquid chamber 13 that communicates with the nozzles 11, and vibration that forms part of the wall surface of the liquid chamber 13. A plate 15, two piezoelectric actuators 16 for displacing the vibration plate 15, and a common liquid chamber 18 that supplies ink to each liquid chamber 13 are formed, and each piezoelectric actuator 16 is housed in the nozzle plate 12 and the flow path. And a frame member 17 that holds the plate 14 and the diaphragm 15 on the front side.

流路板14及びその上面に接合されたノズル板12と下面に接合された振動板15とにより、液室13及び液室13にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部及び液室13とノズル11とを連通する連通孔とが構成されている。ノズル11は各液室13に対応して直径10〜30μmの大きさで形成されており、各接合面は厚さ0.4〜10μm程度の図示しない接着剤層によって接合されている。   A fluid resistance unit and a liquid chamber 13 that also serve as a supply path for supplying ink to the liquid chamber 13 and the liquid chamber 13 by the flow path plate 14 and the nozzle plate 12 bonded to the upper surface and the vibration plate 15 bonded to the lower surface. And a communication hole for communicating the nozzle 11 with each other. The nozzle 11 is formed to have a diameter of 10 to 30 μm corresponding to each liquid chamber 13, and each joining surface is joined by an adhesive layer (not shown) having a thickness of about 0.4 to 10 μm.

ノズル板12は、ステンレスやニッケル等の金属、ポリイミド樹脂フィルム等の樹脂、シリコン及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。また、吐出面(吐出方向表面)にはインクの撥水性を確保するため、メッキ被膜あるいは撥水性コーティング等の周知の方法によって撥水膜が形成されている。流路板14は、ステンレス基板を酸性エッチング液によるエッチングあるいはプレス等の機械加工によって加工することにより各液室13と流体抵抗部とをそれぞれ形成され、連通板には例えば150dpiで並んでいる各液室13とノズル11とを連通する複数の連通孔が形成されている。振動板15は、本実施形態ではニッケルの金属プレートから形成されているが、樹脂部材あるいは樹脂部材と金属部材との積層部材等によって形成してもよい。   The nozzle plate 12 may be made of a metal such as stainless steel or nickel, a resin such as a polyimide resin film, silicon, or a combination thereof. A water repellent film is formed on the discharge surface (surface in the discharge direction) by a known method such as a plating film or a water repellent coating in order to ensure the water repellency of the ink. The flow path plate 14 is formed with each liquid chamber 13 and fluid resistance portion by processing a stainless steel substrate by etching with an acidic etchant or mechanical processing such as pressing, and each of the communication plates is arranged at 150 dpi, for example. A plurality of communication holes for communicating the liquid chamber 13 and the nozzle 11 are formed. The vibration plate 15 is formed of a nickel metal plate in this embodiment, but may be formed of a resin member or a laminated member of a resin member and a metal member.

各圧電アクチュエータ16は、基板21に接合された2列の圧力発生手段である積層型圧電素子部材22を有しており、各積層型圧電素子部材22にはスリット加工が施されて各液室13に対応する圧電素子柱が形成されている。各積層型圧電素子部材22には、圧電素子柱と電気回路基板3とを電気的に接続するフレキシブル配線基板23が接続されている。フレーム部材17には、上述した共通液室18の他に圧電アクチュエータ16を収納する開口部17aが形成されている。フレキシブル配線は柔軟性を有し大きく変形可能な薄膜状の部材で形成されており、図示しないが内方に複数の電路が設けられている。   Each piezoelectric actuator 16 has a multilayer piezoelectric element member 22 which is a two-row pressure generating means joined to a substrate 21. Each multilayer piezoelectric element member 22 is slitted to provide each liquid chamber. Piezoelectric element columns corresponding to 13 are formed. Each laminated piezoelectric element member 22 is connected to a flexible wiring board 23 that electrically connects the piezoelectric element columns and the electric circuit board 3. The frame member 17 is formed with an opening 17 a for accommodating the piezoelectric actuator 16 in addition to the common liquid chamber 18 described above. The flexible wiring is formed of a thin film-like member that has flexibility and can be greatly deformed, and a plurality of electric circuits are provided inward, although not shown.

電気回路基板43には、基板本体31の両面に圧電アクチュエータ16及びフレキシブル配線基板23及び電気回路基板43上の配線パターンを介して接続される電子部品32が実装され、さらに液滴吐出ヘッド41と画像形成装置本体の制御ボードとを接続するためのFFCコネクタ33等が搭載されている他、フレキシブル配線基板23を通すための開口部が形成されている。   On the electric circuit board 43, the piezoelectric actuator 16, the flexible wiring board 23, and the electronic component 32 connected via the wiring pattern on the electric circuit board 43 are mounted on both surfaces of the board body 31, and the droplet discharge head 41 and In addition to the FFC connector 33 and the like for connecting to the control board of the image forming apparatus main body, an opening for passing the flexible wiring board 23 is formed.

図3は、本発明の特徴部を採用した第1の実施形態を示している。図3に示す液滴吐出ヘッド4は、液室1a及び流体抵抗部1bを形成する液室基板としての流路板1と、流路板1の上面に接合された液滴を吐出するノズル2aが形成されたノズル板2と、流路板1の下面に接合され薄肉部3aを有する振動板3と、振動板3に接合され液室1aの内圧を変化させる駆動手段としての積層圧電素子5と、積層圧電素子5を固定するベース基板6とを有している。図3において、接着層は他の部材に比してその厚さが薄いために図示しておらず、また本実施形態では振動板3として凸部3bと厚肉部3cとを有するものを用いている。   FIG. 3 shows a first embodiment in which the features of the present invention are employed. A droplet discharge head 4 shown in FIG. 3 includes a flow path plate 1 as a liquid chamber substrate that forms a liquid chamber 1a and a fluid resistance portion 1b, and a nozzle 2a that discharges liquid droplets bonded to the upper surface of the flow path plate 1. , A diaphragm 3 bonded to the lower surface of the flow path plate 1 and having a thin portion 3a, and a laminated piezoelectric element 5 bonded to the diaphragm 3 as a driving means for changing the internal pressure of the liquid chamber 1a. And a base substrate 6 to which the laminated piezoelectric element 5 is fixed. In FIG. 3, the adhesive layer is not shown because the thickness thereof is smaller than that of other members, and in the present embodiment, the diaphragm 3 having a convex portion 3 b and a thick portion 3 c is used. ing.

本実施形態では、積層圧電素子5として圧電材料層と内部電極とを交互に積層したものが用いられ、圧電方向としては上下方向の変位を用いて液室1a内の液体を加圧する構成としている。また本実施形態では、積層圧電素子5はハーフカットのダイシング加工により櫛歯状に分割され、交互に圧電素子駆動部と支持部(非駆動部)として使用しており、この構造をバイピッチ構造と呼ぶ。支持部により流路ユニットを支えているので、液室1aの圧力上昇によって流路板1が持ち上がることを防止し、いわゆる相互干渉を抑えることについて非常に有効である。また、より液室1aを高密度化させた積層圧電素子5の圧電素子駆動部をノズルピッチと同間隔とし、支持部を形成しない構造(ノーマルピッチ構造)を採用してもよい。   In the present embodiment, the laminated piezoelectric element 5 is formed by alternately laminating piezoelectric material layers and internal electrodes, and is configured to pressurize the liquid in the liquid chamber 1a using a vertical displacement as the piezoelectric direction. . In the present embodiment, the laminated piezoelectric element 5 is divided into comb teeth by half-cut dicing and is alternately used as a piezoelectric element driving part and a supporting part (non-driving part). Call. Since the flow path unit is supported by the support portion, it is very effective in preventing the flow path plate 1 from being lifted by the pressure increase in the liquid chamber 1a and suppressing so-called mutual interference. Further, a structure (normal pitch structure) in which the piezoelectric element driving portions of the laminated piezoelectric element 5 in which the liquid chambers 1a are further densified is made to have the same interval as the nozzle pitch and the support portions are not formed may be employed.

流路板1の材質としては、ケイ素、ニッケル、42アロイ、SUS304あるいは他のステンレス材料等が挙げられる。流路板1の液体に接する面には、酸化ケイ素膜、窒化チタン膜、あるいは金属膜やポリイミド等の有機樹脂膜からなる耐液性薄膜を成膜してもよい。このような耐液性薄膜を形成することにより流路板材料が液体に対して溶出しにくくなり、また濡れ性も向上するために気泡の滞留が生じにくく安定した液滴吐出が可能となる。本発明における層や膜は、実質的に平らな全ての構造物を含む。   Examples of the material of the flow path plate 1 include silicon, nickel, 42 alloy, SUS304, and other stainless steel materials. A liquid-resistant thin film made of a silicon oxide film, a titanium nitride film, or an organic resin film such as a metal film or polyimide may be formed on the surface of the flow path plate 1 in contact with the liquid. By forming such a liquid-resistant thin film, the flow path plate material is less likely to elute from the liquid, and the wettability is also improved, so that bubbles do not easily stay and stable droplet discharge is possible. The layers and films in the present invention include all structures that are substantially flat.

図3に示した構成では、流路板1の厚さ40〜600μm(流路板1を積層することにより液室1aを形成することも考えられる)、液室1aの長手方向長さ400〜1600μm、液室1aの幅120〜130μmとしている。流路隔壁の幅は振動板3との接合面において約15〜50μm(液室ピッチ150dpi)である。また図4に示すように、流路板1の厚さ100〜600μm(流路板1を積層することにより液室1aを形成することも考えられる)、液室1aの長手方向長さ400〜1200μm、液室1aの幅50〜70μm(液室ピッチ300dpiのため)としてもよい。   In the configuration shown in FIG. 3, the thickness of the flow channel plate 1 is 40 to 600 μm (the liquid chamber 1 a can be formed by stacking the flow channel plates 1), and the longitudinal length 400 to 400 of the liquid chamber 1 a. The width of the liquid chamber 1a is 1600 μm and the width is 120 to 130 μm. The width of the flow path partition is about 15 to 50 μm (liquid chamber pitch 150 dpi) at the joint surface with the diaphragm 3. As shown in FIG. 4, the thickness of the flow channel plate 1 is 100 to 600 μm (the liquid chamber 1 a can be formed by laminating the flow channel plates 1), and the longitudinal length 400 to 400 of the liquid chamber 1 a. The width may be 1200 μm and the width of the liquid chamber 1a may be 50 to 70 μm (because the liquid chamber pitch is 300 dpi).

ノズル板2は金属材料、例えば電鋳工法によるニッケルメッキ膜等で形成したものであり、液滴を飛翔させるための微細な吐出口である多数のノズル2aを有している。ノズル2aの内部形状(内側形状)はホーン形状(ほぼ円柱形状またはほぼ円錐台形状でもよい)であり、その径は液滴吐出側の直径で約15〜35μmである。本実施形態では、ノズル2aの直径は18〜24μmとし、各列のノズルピッチは150dpi/300dpiとした。また、ノズル板2としては樹脂材料を用いる場合もある。   The nozzle plate 2 is formed of a metal material, for example, a nickel plating film by an electroforming method, and has a number of nozzles 2a that are fine discharge ports for causing droplets to fly. The internal shape (inner side shape) of the nozzle 2a is a horn shape (may be a substantially cylindrical shape or a substantially truncated cone shape), and its diameter is about 15 to 35 μm on the droplet discharge side. In the present embodiment, the nozzle 2a has a diameter of 18 to 24 μm, and the nozzle pitch of each row is 150 dpi / 300 dpi. Further, a resin material may be used as the nozzle plate 2.

ノズル板2の液体吐出面(ノズル表面側)には、撥水性の表面処理を施した撥水処理層2dが設けられている。四フッ化エチレンニッケル共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性を有するフッ素樹脂、例えばフッ化ピッチ等を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、液体物性に応じて選定した撥水処理層2dを設け、液体の液滴形状や飛翔特性を安定化させ、高品位の画像品質を得られるように構成している。   On the liquid ejection surface (nozzle surface side) of the nozzle plate 2, a water repellent treatment layer 2d subjected to a water repellent surface treatment is provided. Liquid physical properties, such as tetrafluoroethylene nickel eutectoid plating, electrodeposition coating of fluororesin, evaporative fluororesin, such as vapor-deposited fluoride pitch, and baking after solvent coating of silicon resin and fluororesin The water-repellent treatment layer 2d selected according to the above is provided to stabilize the liquid droplet shape and flight characteristics and to obtain high-quality image quality.

外部から液体を供給するための供給口3dと共通液室1cとなる彫り込みが形成されるフレーム7は、エポキシ系樹脂の射出形成により形成している。樹脂材料としては、ポリフェニレンサルファイド等であってもよい。   The frame 7 in which the engraving that becomes the supply port 3d for supplying the liquid from the outside and the common liquid chamber 1c is formed is formed by injection molding of epoxy resin. The resin material may be polyphenylene sulfide or the like.

上述のように構成された液滴吐出ヘッド4において、記録信号に応じて積層圧電素子5の駆動部に駆動波形(10〜50Vのパルス電圧)を印加することにより、駆動部に積層方向の変位が生じて振動板3を介して液室1aが加圧されて圧力が上昇し、ノズル2aから液滴が吐出される。その後、液滴吐出の終了に伴って液室1a内の液体圧力が減少し、液体の流れの慣性と駆動パルスの放電過程とによって液室1a内に負圧が発生して液体充填工程へと移行する。このとき、液体タンクから供給された液体は共通液室1cに流入し、共通液室1cから供給口3dを介して流体抵抗部1bを通り液室1a内に充填される。   In the droplet discharge head 4 configured as described above, a driving waveform (pulse voltage of 10 to 50 V) is applied to the driving unit of the laminated piezoelectric element 5 in accordance with a recording signal, whereby the driving unit is displaced in the stacking direction. Is generated, the liquid chamber 1a is pressurized through the diaphragm 3, the pressure is increased, and droplets are ejected from the nozzle 2a. Thereafter, the liquid pressure in the liquid chamber 1a decreases with the end of the droplet discharge, and a negative pressure is generated in the liquid chamber 1a due to the inertia of the liquid flow and the discharge process of the driving pulse, and the liquid filling process is started. Transition. At this time, the liquid supplied from the liquid tank flows into the common liquid chamber 1c, and is filled into the liquid chamber 1a from the common liquid chamber 1c via the supply port 3d through the fluid resistance portion 1b.

流体抵抗部1bは、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果がある反面、表面張力による再充填(リフィル)に対して抵抗となる。流体抵抗部1bを適宜に選択することにより、残留圧力の減衰とリフィル時間とのバランスが取れ、次の液滴吐出動作に移行するまでの時間(駆動周期)を短くすることができる。   The fluid resistance portion 1b is effective in attenuating residual pressure vibration after ejection, but has resistance against refilling (refilling) due to surface tension. By appropriately selecting the fluid resistance portion 1b, it is possible to balance the attenuation of the residual pressure and the refill time, and to shorten the time (drive cycle) until shifting to the next droplet discharge operation.

上述の構成において、凸部3b及び厚肉部3cの形状として、凸部3bの周囲を薄肉部3aで囲み、その周囲を厚肉部3cによって囲む構成がある。この形成方法としては、電鋳工法によるニッケルメッキ膜を2層重ねる方法があり、この電鋳工法によって突起物、例えばリブを形成してもよい。   In the above-described configuration, as the shapes of the convex portion 3b and the thick portion 3c, there is a configuration in which the periphery of the convex portion 3b is surrounded by the thin portion 3a and the periphery is surrounded by the thick portion 3c. As this forming method, there is a method of stacking two nickel plating films by an electroforming method, and protrusions such as ribs may be formed by this electroforming method.

また振動板3としては、金属層や樹脂層を有する構成が考えられる。金属層を構成する部材としてはニッケル、42アロイ、SUS304が考えられ、酸化ケイ素やチタン等の金属膜を表面に形成することにより液体の透湿を懸念する必要がなくなる。振動板3を樹脂層とすると、金属層に比して薄肉部3aの剛性が低くなることにより積層圧電素子5の変位効率を阻害することがなくなる。また、流路板1が金属である場合、樹脂層と金属との接合は金属同士の接合に比して接合強度が増強される。樹脂層は圧延フィルムであってもよく、これにより厚みが薄くなってもピンホール等の欠陥がほとんど皆無で信頼性の高い製品を提供することができる。   Moreover, as the diaphragm 3, the structure which has a metal layer and a resin layer can be considered. As a member constituting the metal layer, nickel, 42 alloy, and SUS304 are conceivable. By forming a metal film such as silicon oxide or titanium on the surface, there is no need to worry about moisture permeation of the liquid. When the diaphragm 3 is a resin layer, the rigidity of the thin portion 3a is lower than that of the metal layer, so that the displacement efficiency of the laminated piezoelectric element 5 is not hindered. Moreover, when the flow path plate 1 is a metal, the bonding strength between the resin layer and the metal is enhanced as compared with the bonding between the metals. The resin layer may be a rolled film, which can provide a highly reliable product with almost no defects such as pinholes even when the thickness is reduced.

本実施形態において、振動板3と駆動手段である積層圧電素子5との接合領域に、接着剤に対して親和性を示す処理、例えば水酸基や酸化ケイ素薄膜層を形成すること等を行うことも考えられる。酸化ケイ素薄膜層の形成には比較的熱のかからない、すなわち振動板3に熱的影響が発生しない範囲の温度で成膜可能な方法で形成する。具体的には、スパッタリング、イオンビーム蒸着、イオンプレーティング、CVD(化学蒸着法)、P−CVD(プラズマ蒸着法)等が適している。本実施形態では、ケイ素のスパッタリング後にスパッタ膜に対して酸化処理をして酸化ケイ素膜を生成している。酸化ケイ素膜の膜厚は、密着力が確保できる範囲で必要最小限の厚さとすることが、工程時間及び材料費の観点から見て有利である。本実施形態では、酸化ケイ素膜の厚さを10〜2000Åの範囲で使用している。   In the present embodiment, a treatment showing affinity for the adhesive, such as forming a hydroxyl group or a silicon oxide thin film layer, may be performed in the bonding region between the vibration plate 3 and the laminated piezoelectric element 5 as the driving means. Conceivable. The silicon oxide thin film layer is formed by a method in which film formation can be performed at a temperature within a range in which heat is not relatively applied, that is, no thermal influence is generated on the diaphragm 3. Specifically, sputtering, ion beam vapor deposition, ion plating, CVD (chemical vapor deposition), P-CVD (plasma vapor deposition) and the like are suitable. In the present embodiment, the silicon oxide film is generated by oxidizing the sputtered film after sputtering of silicon. It is advantageous from the viewpoint of process time and material cost that the silicon oxide film has a minimum necessary thickness within a range in which adhesion can be secured. In this embodiment, the thickness of the silicon oxide film is used in the range of 10 to 2000 mm.

本実施形態の撥水処理では、メッキ被膜あるいは撥水剤コーティング等の周知の方法で撥水膜を形成している。撥水処理方法として、スピンコータ、ロールコータ、スクリーン印刷、スプレーコータ等の方法が使用可能であり、それ以外にも真空蒸着によって成膜する方法も使用されている。この方法によれば、撥水膜の密着性が向上する。本実施形態において、薄肉部の厚さは2〜10μm、液室短手方向の薄肉部領域の長さは10〜50μmである。   In the water repellent treatment of this embodiment, the water repellent film is formed by a known method such as a plating film or a water repellent coating. As a water repellent treatment method, a spin coater, a roll coater, a screen printing, a spray coater, or the like can be used. In addition, a method of forming a film by vacuum deposition is also used. According to this method, the adhesion of the water repellent film is improved. In the present embodiment, the thickness of the thin part is 2 to 10 μm, and the length of the thin part region in the liquid chamber short direction is 10 to 50 μm.

本実施形態では、樹脂層としてポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂を用いているが、延伸可能な他の高分子材料、例えばポリイミド(PI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、ポリバラバン酸(PPA)樹脂、ポリサルホン(PSF)樹脂、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂、ポリエーテルケトン(PEK)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリオレフィン(APO)樹脂、ポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂、アラミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニリデン樹脂やポリカーボネート樹脂等を用いてもよい。   In this embodiment, polyphenylene sulfide (PPS) resin is used as the resin layer. However, other polymer materials that can be stretched, such as polyimide (PI) resin, polyetherimide (PEI) resin, polyamideimide (PAI) resin, are used. , Polybalavanic acid (PPA) resin, polysulfone (PSF) resin, polyethersulfone (PES) resin, polyetherketone (PEK) resin, polyetheretherketone (PEEK) resin, polyolefin (APO) resin, polyethylene naphthalate ( PEN) resin, aramid resin, polypropylene resin, vinylidene chloride resin, polycarbonate resin, or the like may be used.

図3において、液滴吐出ヘッド4を構成する振動板3の供給口3dには、異物を除去するための複数の孔部を有するフィルタ3fが設けられている。フィルタ3fの孔部の径は5〜20μm程度であり、ノズル2aの径よりも小さくなるように形成されている。本実施形態では、振動板3に形成されている供給口3dに関し、共通液室1cに面しているほぼ全域をフィルタ3fが設けられる領域としている。ここで、接着剤の流れ出しを堰き止める領域をフィルタ3fに設けてもよい。   In FIG. 3, a filter 3 f having a plurality of holes for removing foreign matters is provided in the supply port 3 d of the diaphragm 3 constituting the droplet discharge head 4. The diameter of the hole of the filter 3f is about 5 to 20 μm, and is formed to be smaller than the diameter of the nozzle 2a. In the present embodiment, with respect to the supply port 3d formed in the diaphragm 3, almost the entire region facing the common liquid chamber 1c is set as a region where the filter 3f is provided. Here, the filter 3f may be provided with a region for blocking the flow of the adhesive.

フィルタ3fに対向するノズル板2の部位には、他の部位に比して板厚が薄肉化処理された凹部2bが形成されており、図3に示すようにこの凹部2bは液室1aの並列方向と同方向に連続して形成されている。ノズル板2としてステンレス等の金属を用いる場合には例えばエッチング等の工法により、ニッケル等の金属を用いる場合には例えば電鋳によって板厚を制御して作製することができる。また、凹部2bは液室1aの並列方向に連続していてもよいし、数チャンネルから数十チャンネル毎に仕切られた形状であってもよく、さらに凹部2bの形状は矩形でもテーパ状でもよい。   In the part of the nozzle plate 2 facing the filter 3f, a recess 2b having a thickness reduced compared to other parts is formed. As shown in FIG. 3, the recess 2b is formed in the liquid chamber 1a. It is formed continuously in the same direction as the parallel direction. When a metal such as stainless steel is used as the nozzle plate 2, it can be manufactured by controlling the plate thickness by a method such as etching, and when a metal such as nickel is used, for example, by electroforming. Further, the recess 2b may be continuous in the parallel direction of the liquid chambers 1a, may have a shape partitioned by several channels to several tens of channels, and the shape of the recess 2b may be rectangular or tapered. .

フィルタ3fは、共通液室1cに面する供給口3dのほぼ全域に設けられていても各液室1aに対応して設けられていてもよい。フィルタ3fの孔部の径が微細であるため、上流側より侵入してくる異物または発生する気泡によって経時的にフィルタ3fが目詰まりする可能性が高い。この場合、共通液室1cから供給されるはずの液体が液室1aに供給されなくなり不吐出または異常吐出が発生し易くなるが、ノズル板2に凹部2bを設けることにより液体の体積を確保することができるため液体を不足なく各液室1aに供給することができ、不吐出または異常吐出の発生を抑制することができる。   The filter 3f may be provided in substantially the entire region of the supply port 3d facing the common liquid chamber 1c or may be provided corresponding to each liquid chamber 1a. Since the diameter of the hole of the filter 3f is fine, there is a high possibility that the filter 3f will be clogged with time due to foreign matter entering from the upstream side or generated bubbles. In this case, the liquid that should be supplied from the common liquid chamber 1c is not supplied to the liquid chamber 1a, and non-discharge or abnormal discharge is likely to occur. However, the liquid volume is secured by providing the nozzle plate 2 with the recess 2b. Therefore, the liquid can be supplied to each liquid chamber 1a without shortage, and the occurrence of non-discharge or abnormal discharge can be suppressed.

図4(a)は、液滴吐出ヘッド4が上からノズル板2、流路板1、振動板3と重ね合わされた状態を示しており、図4(b)は図4(a)の1−1断面である液室1−1の断面を、図4(c)は図4(a)の2−2断面であるフィルタ3f及び凹部2bの断面をそれぞれ示している。
図5はノズル板2を示しており、ノズル板2には複数のノズル2aと凹部2bとが形成されている。凹部2bは供給口3dと対向する位置に形成されている。
FIG. 4A shows a state in which the droplet discharge head 4 is superposed on the nozzle plate 2, the flow path plate 1, and the vibration plate 3 from above, and FIG. 4B shows 1 in FIG. 4A. 4 shows a cross section of the liquid chamber 1-1, and FIG. 4C shows a cross section of the filter 3f and the recess 2b, which are 2-2 cross sections of FIG. 4A.
FIG. 5 shows the nozzle plate 2, in which a plurality of nozzles 2 a and recesses 2 b are formed. The recess 2b is formed at a position facing the supply port 3d.

図6は流路板1を示しており、流路板1は液室1a領域、流体抵抗部1b領域、ダンパ室1d領域の3つの領域を有している。流路板1の形成方法として、各領域1a,1b,1dはプレス加工等の機械加工やエッチング加工が挙げられる。
図7は振動板3を示している。本実施形態ではフィルタ3f領域の全域にわたって孔部が形成されている構成としているが、接着剤の流れ出し等でフィルタ3fの孔部が詰まらないように、フィルタ3f領域の外周部に孔部を持たない領域を設けてもよい。この領域としては、5〜50μmが好ましい。
FIG. 6 shows the flow path plate 1, and the flow path plate 1 has three areas: a liquid chamber 1a area, a fluid resistance portion 1b area, and a damper chamber 1d area. As a method for forming the flow path plate 1, each region 1 a, 1 b, 1 d includes mechanical processing such as press processing or etching processing.
FIG. 7 shows the diaphragm 3. In the present embodiment, the hole is formed over the entire area of the filter 3f region, but the outer periphery of the filter 3f region has a hole so that the hole of the filter 3f is not clogged due to the flow of adhesive or the like. There may be no area. As this area | region, 5-50 micrometers is preferable.

図8は、本発明の第2の実施形態に用いられるフィルタ3eを示している。このフィルタ3eは、上述したフィルタ3fと比較すると、液室1aの並列方向と同方向に連続して、すなわち凹部2bと対応して設けられている点においてのみ相違しており、他の構成は同一である。この構成により、孔部の数が増加したことにより経時によるフィルタの目詰まりが発生しにくくなり、第1の実施形態よりもさらに不吐出または異常吐出の発生を抑制することができる。   FIG. 8 shows a filter 3e used in the second embodiment of the present invention. This filter 3e is different from the filter 3f described above only in that it is provided continuously in the same direction as the parallel direction of the liquid chambers 1a, that is, in correspondence with the recess 2b. Are the same. With this configuration, the increase in the number of holes makes it difficult for filter clogging to occur over time, and it is possible to further suppress the occurrence of non-ejection or abnormal ejection as compared with the first embodiment.

図9はフィルタ3fの孔部形状を示している。図9(b)はストレート形状のタイプAであり、このような孔部形状であってもフィルタとしての役割を十分に果たす。図9(c)は厚み方向に共通液室1c側からダンパ室1d側に向けて、すなわち内部側から外部側に向けて次第に直径が小さくなるテーパ形状のタイプBを示している。共通液室1c側からダンパ室1d側への液体の流れではフィルタ3fにより異物を引っ掛けることができ、吐出安定性を向上することができる。またダンパ室1d側から共通液室1c側への液体の流れでは、ダンパ室1d側の孔径が小さいことによりフィルタ3fの流体抵抗が高く、残留圧力を減衰させる効果を向上することができる。これにより、高品質かつ長寿命の液滴吐出ヘッドを提供することができる。   FIG. 9 shows the hole shape of the filter 3f. FIG. 9B shows a straight type A, and even such a hole shape can sufficiently serve as a filter. FIG. 9C shows a tapered type B whose diameter gradually decreases from the common liquid chamber 1c side to the damper chamber 1d side in the thickness direction, that is, from the inner side to the outer side. In the flow of liquid from the common liquid chamber 1c side to the damper chamber 1d side, foreign matter can be caught by the filter 3f, and discharge stability can be improved. Further, in the flow of liquid from the damper chamber 1d side to the common liquid chamber 1c side, since the hole diameter on the damper chamber 1d side is small, the fluid resistance of the filter 3f is high, and the effect of attenuating the residual pressure can be improved. Thereby, a high-quality and long-life droplet discharge head can be provided.

本発明が適用可能な液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドは、インク流路から吐出口にかけての形状が直線的であるエッジシュータ方式、インク流路の向きと吐出口の向きとが異なるサイドシュータ方式の何れでもよい。以下に、このインクジェットヘッドの一例を示す。   An inkjet head, which is a droplet discharge head to which the present invention can be applied, includes an edge shooter method in which the shape from the ink flow path to the discharge port is linear, and a side shooter method in which the direction of the ink flow path differs from the direction of the discharge port Any of these may be used. Below, an example of this inkjet head is shown.

先ず、エッジシュータ方式のインクジェットヘッドを説明する。エッジシュータ方式のインクジェットヘッド50を示す図10において、このインクジェットヘッド50は、吐出エネルギ発生体57(発生体57に吐出信号を印加する電極及び発生体57に必要に応じて設けられる保護層等は省略)を有する基板51に、流路54の側壁及びオリフィス55を構成する壁材52及び流路54の覆いを構成する天板53を積層した構成を有している。   First, an edge shooter type inkjet head will be described. In FIG. 10 showing an edge shooter type inkjet head 50, the inkjet head 50 includes an ejection energy generator 57 (an electrode for applying an ejection signal to the generator 57 and a protective layer provided on the generator 57 as required). And a top plate 53 constituting a cover of the flow path 54 and a wall material 52 constituting the side wall of the flow path 54 and the orifice 55 and a top plate 53 constituting the cover of the flow path 54.

このインクジェットヘッド50においては、インクが蓄えられている図示しない液室から流路54にインクが充填された状態で、図示しない電極を介して記録信号を吐出エネルギ発生体57に印加すると、発生体57から発生した吐出エネルギが流路54内のインクに発生体57上方(吐出エネルギ作用部)で作用し、結果としてインクがオリフィス55から液滴として吐出される。吐出されたインク滴は、オリフィス55の前方に送り込まれた記録紙等の被記録材に付着する。   In the inkjet head 50, when a recording signal is applied to the ejection energy generator 57 via an electrode (not shown) in a state where the ink is stored in the flow path 54 from a liquid chamber (not shown) in which ink is stored, the generator The discharge energy generated from 57 acts on the ink in the flow path 54 above the generator 57 (discharge energy operation portion), and as a result, the ink is discharged from the orifice 55 as droplets. The ejected ink droplets adhere to a recording material such as recording paper fed in front of the orifice 55.

このようなエッジシュータ方式のインクジェットヘッドでは、各部分の精度よい微細化やオリフィスのマルチ化、あるいは小型化が極めて容易であり、また量産性に富むという利点を有する。その一方で、インク滴吐出時の応答周波数やインク滴の飛翔速度に限界がある。また、電熱変換素子が発熱することでインク中に気泡が発生するが、この気泡が温度低下により収縮し、吐出エネルギ発生体57近辺で消滅する際の衝撃により吐出エネルギ発生体57が徐々に破壊される。この現象はキャビテーション現象と呼ばれ、エッジシュータ方式のインクジェットヘッドにおいて特に顕著である。このためエッジシュータ方式のインクジェットヘッドは、寿命が比較的短い。   Such an edge shooter-type ink jet head has the advantage that each part can be precisely miniaturized, the orifices can be multi-sized or miniaturized, and the mass productivity is high. On the other hand, there is a limit to the response frequency when ejecting ink droplets and the flying speed of ink droplets. In addition, bubbles are generated in the ink as the electrothermal conversion element generates heat. The bubbles contract due to a decrease in temperature, and the discharge energy generator 57 is gradually destroyed by an impact when the bubbles disappear in the vicinity of the discharge energy generator 57. Is done. This phenomenon is called a cavitation phenomenon, and is particularly remarkable in an edge shooter type ink jet head. For this reason, the edge shooter type inkjet head has a relatively short life.

次に、サイドシュータ方式のインクジェットヘッドを説明する。サイドシュータ方式のインクジェットヘッド60を示す図11において、このインクジェットヘッド60は天板63にオリフィス65を設け、流路64内の吐出エネルギ作用部へのインクの流れ方向61とオリフィス65の開口中心軸62とを直角とした構成である。   Next, a side shooter type inkjet head will be described. In FIG. 11, which shows a side shooter type inkjet head 60, the inkjet head 60 is provided with an orifice 65 in a top plate 63, an ink flow direction 61 to an ejection energy operating portion in a flow path 64, and an opening central axis of the orifice 65. 62 is a right angle.

上述の構成とすることにより、吐出エネルギ発生体67からのエネルギをより効率よくインク滴の形成及びその飛翔運動エネルギへと変換でき、またインクの供給によるメニスカスの復帰も速いという構造上の利点を有し、吐出エネルギ発生体27に発熱素子を用いた場合において特に効果的である。またサイドシュータ方式であれば、エッジシュータ方式において問題となる、気泡消滅時の衝撃により吐出エネルギ発生体を徐々に破壊する、いわゆるキャビテーション現象の発生を回避することができる。つまり、サイドシュータ方式において気泡が成長して成長した気泡がオリフィスに達すれば、気泡が大気に通じることになり温度低下による気泡の収縮が発生しない。このため、インクジェットヘッドの寿命が長いという長所を有する。   With the above-described configuration, it is possible to more efficiently convert the energy from the ejection energy generator 67 into the formation of ink droplets and their flying kinetic energy, and the structural advantage that the meniscus can be quickly restored by supplying ink. This is particularly effective when a heating element is used for the discharge energy generator 27. Further, the side shooter method can avoid the occurrence of a so-called cavitation phenomenon, which is a problem in the edge shooter method, in which the discharge energy generator is gradually destroyed by the impact when the bubbles disappear. In other words, if the bubble grows and reaches the orifice in the side shooter system, the bubble is brought into the atmosphere, and the bubble does not contract due to the temperature drop. For this reason, there is an advantage that the life of the inkjet head is long.

次に、上述した液滴吐出ヘッド4またはインクジェットヘッド50,60を備えた画像形成装置100について説明する。図12及び図13において、図示しない左右の側板に張架されたガイドロッド101とガイドレール102とでキャリッジ103を摺動自在に保持し、主走査モータ104の作動によりタイミングベルト105を介して図13に矢印で示す主走査方向にキャリッジ103を移動走査する。キャリッジ103には、例えばイエロ(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色の液滴を吐出する4個の液滴吐出ヘッドである記録ヘッド107が、複数の液滴吐出口を主走査方向と直交する方向に配列されており、液滴吐出方向を下方に向けて装着されている。液滴吐出ヘッドとしては、圧電素子等の圧電アクチュエータを用いたものを使用している。   Next, the image forming apparatus 100 including the droplet discharge head 4 or the inkjet heads 50 and 60 described above will be described. 12 and 13, a carriage 103 is slidably held by a guide rod 101 and a guide rail 102 that are stretched on left and right side plates (not shown), and the main scanning motor 104 is actuated via a timing belt 105. The carriage 103 is moved and scanned in the main scanning direction indicated by an arrow 13. On the carriage 103, for example, a recording head 107, which is four droplet ejection heads that eject droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K), includes a plurality of liquids. The droplet discharge ports are arranged in a direction orthogonal to the main scanning direction, and are mounted with the droplet discharge direction facing downward. A droplet discharge head using a piezoelectric actuator such as a piezoelectric element is used.

またキャリッジ103には、記録ヘッド107に各色のインクを供給するためのサブタンク108がそれぞれの色毎に搭載されている。各サブタンク108には、図示しないインク供給チューブを介してメインタンクであるインクカートリッジからインクが補充される。本実施形態では、サブタンク108と記録ヘッド107とでヘッドカートリッジ106を構成しているが、サブタンク108を別に設ける構成、サブタンク108を用いずにインクカートリッジをキャリッジ103に搭載する構成等を採用してもよい。   In addition, a sub tank 108 for supplying ink of each color to the recording head 107 is mounted on the carriage 103 for each color. Each sub tank 108 is supplemented with ink from an ink cartridge as a main tank via an ink supply tube (not shown). In this embodiment, the sub tank 108 and the recording head 107 constitute the head cartridge 106. However, a configuration in which the sub tank 108 is provided separately, a configuration in which the ink cartridge is mounted on the carriage 103 without using the sub tank 108, and the like are employed. Also good.

画像形成装置100の下部には、給紙カセット110等の用紙積載部(圧板)111上に積載された用紙112を給紙する給紙部が配設されている。この給紙部は、用紙積載部111から用紙112を1枚ずつ分離給送する半月コロ状の給紙ローラ113、給紙ローラ113に対向配置された高摩擦抵抗部材からなる分離パッド114を有しており、分離パッド114は給紙ローラ113側に付勢されている。   Under the image forming apparatus 100, a paper feeding unit that feeds the paper 112 stacked on a paper stacking unit (pressure plate) 111 such as a paper feeding cassette 110 is disposed. This paper feeding unit has a half-moon roller-shaped paper feeding roller 113 for separating and feeding the paper 112 one by one from the paper stacking unit 111, and a separation pad 114 made of a high friction resistance member disposed opposite to the paper feeding roller 113. The separation pad 114 is urged toward the paper feed roller 113 side.

また、給紙部から給送された用紙112を記録ヘッド107の下方で搬送するための搬送部として、用紙112を静電吸着して搬送する搬送ベルト121、給紙部からガイド115を介して送られる用紙112を搬送ベルト121との間で挟持して搬送するカウンタローラ122、ほぼ鉛直上方に送られる用紙112をほぼ直角に方向転換させて搬送ベルト121上に倣わせる搬送ガイド123、押さえ部材124によって搬送ベルト121側に付勢された先端加圧コロ125、及び搬送ベルト121の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ126等を備えている。   Further, as a transport unit for transporting the paper 112 fed from the paper feed unit below the recording head 107, a transport belt 121 that electrostatically attracts and transports the paper 112, and a guide 115 from the paper feed unit. A counter roller 122 that holds and conveys the paper 112 to be conveyed with the conveyance belt 121, a conveyance guide 123 that changes the direction of the paper 112 that is fed substantially vertically upward to substantially follow the conveyance belt 121, and a presser A tip pressure roller 125 urged toward the conveyor belt 121 by the member 124, a charging roller 126 as a charging unit for charging the surface of the conveyor belt 121, and the like are provided.

無端状ベルトからなる搬送ベルト121は搬送ローラ127とテンションローラ128との間に掛け渡されており、副走査モータ131からの駆動力をタイミングベルト132及びタイミングローラ133を介して伝達されることにより搬送ローラ127が図12のベルト走行方向である副走査方向に周回する。搬送ベルト121の裏面側には記録ヘッド107による画像形成領域に対応してガイド部材129が設けられている。搬送ローラ127の軸には図13に示すようにスリット円板134が取り付けられており、スリット円板134の近傍にはスリット円板134の回転を検知するセンサ135が設けられ、スリット円板134とセンサ135とによってエンコーダ136が構成されている。   A conveyance belt 121 made of an endless belt is stretched between a conveyance roller 127 and a tension roller 128, and the driving force from the sub-scanning motor 131 is transmitted through the timing belt 132 and the timing roller 133. The transport roller 127 circulates in the sub-scanning direction, which is the belt traveling direction in FIG. A guide member 129 is provided on the back side of the conveyance belt 121 in correspondence with an image forming area formed by the recording head 107. As shown in FIG. 13, a slit disk 134 is attached to the shaft of the transport roller 127, and a sensor 135 that detects the rotation of the slit disk 134 is provided in the vicinity of the slit disk 134. And the sensor 135 constitute an encoder 136.

帯電ローラ126は、搬送ベルト121の表層に接触して搬送ベルト121の走行に伴い従動回転し、加圧力として支軸の両端にそれぞれ2.5Nの荷重が掛けられている。キャリッジ103の前方には、図12に示すようにスリットが形成されたエンコーダスケール142が配設され、キャリッジ103の前面にはエンコーダスケール142のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ143が配設されている。これ等によりキャリッジ103の主走査方向位置(ホームポジションに対する位置)を検知するエンコーダ144が構成されている。   The charging roller 126 is in contact with the surface layer of the conveyor belt 121 and is driven to rotate as the conveyor belt 121 travels, and a load of 2.5 N is applied to both ends of the support shaft as pressure. An encoder scale 142 having slits as shown in FIG. 12 is disposed in front of the carriage 103, and an encoder sensor 143 made up of a transmission type photosensor for detecting the slits of the encoder scale 142 is disposed on the front surface of the carriage 103. It is arranged. Thus, an encoder 144 that detects the position of the carriage 103 in the main scanning direction (position relative to the home position) is configured.

記録ヘッド107で記録された用紙112を排紙する排紙部として、搬送ベルト121から用紙112を分離する分離部、排紙ローラ152及び排紙コロ153、排紙される用紙112をストックする排紙トレイ154が設けられている。また装置背面部には、両面給紙ユニット161が着脱自在に設けられている。両面給紙ユニット161は、搬送ベルト121の逆方向回転で戻される用紙112を取り込んで反転させ、再度カウンタローラ122と搬送ベルト121との間に向けて給送する。   As a paper discharge unit that discharges the paper 112 recorded by the recording head 107, a separation unit that separates the paper 112 from the conveyance belt 121, a paper discharge roller 152 and a paper discharge roller 153, and a paper discharge unit that stocks the paper 112 to be discharged. A paper tray 154 is provided. A double-sided paper feeding unit 161 is detachably provided on the back side of the apparatus. The double-sided paper feeding unit 161 takes in and reverses the paper 112 returned by the reverse rotation of the transport belt 121 and feeds it again between the counter roller 122 and the transport belt 121.

上述のように構成された画像形成装置100では、給紙部から用紙112が1枚ずつ分離給送され、ほぼ鉛直上方に給紙された用紙112はガイド115で案内され、搬送ベルト121とカウンタローラ122との間に挟持されて搬送され、さらに先端を搬送ガイド123で案内されて先端加圧コロ125によって搬送ベルト121に押し付けられ、ほぼ直角に搬送方向を転換される。   In the image forming apparatus 100 configured as described above, the sheets 112 are separated and fed one by one from the sheet feeding unit, and the sheet 112 fed substantially vertically upward is guided by the guide 115, and the conveyance belt 121 and the counter It is sandwiched between the rollers 122 and conveyed, and further, the leading end is guided by the conveying guide 123 and pressed against the conveying belt 121 by the leading end pressing roller 125, and the conveying direction is changed substantially at right angles.

このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ126に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返されるように交番電圧が印加され、搬送ベルト121が交番帯電電圧パターン、すなわち周回方向である副走査方向にプラスとマイナスとが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラスとマイナスとが交互に帯電した搬送ベルト121上に用紙112が給送されると、用紙112が搬送ベルト121に静電力によって吸着され、搬送ベルト121の周回移動によって用紙112が副走査方向に搬送される。   At this time, an alternating voltage is applied from a high voltage power supply to the charging roller 126 by a control circuit (not shown) so that a positive output and a negative output are alternately repeated, and the conveying belt 121 is in an alternating charging voltage pattern, that is, in a circumferential direction. In the sub-scanning direction, plus and minus are alternately charged in a band shape with a predetermined width. When the paper 112 is fed onto the conveyance belt 121 in which plus and minus are alternately charged, the paper 112 is attracted to the conveyance belt 121 by electrostatic force, and the paper 112 is moved in the sub-scanning direction by the circumferential movement of the conveyance belt 121. It is conveyed to.

そこで、キャリッジ103を移動させつつ画像信号に応じて記録ヘッド107を駆動することにより、停止している用紙112に液滴を吐出して1行分を記録し、用紙112を所定量搬送後、次の記録動作を行う。記録終了信号または用紙112の後端が記録領域に達した信号を受けることにより、記録動作が終了して用紙112が排紙トレイ154に排出される。   Therefore, by driving the recording head 107 according to the image signal while moving the carriage 103, droplets are ejected onto the stopped sheet 112 to record one line, and after the sheet 112 is conveyed by a predetermined amount, The following recording operation is performed. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 112 reaches the recording area, the recording operation is finished and the paper 112 is discharged to the paper discharge tray 154.

両面画像形成の場合には、表面(最初に画像形成する面)の記録が終了したときに搬送ベルト121を逆回転させることで、記録済みの用紙112を両面給紙ユニット161内に送り込み、用紙112を反転させて(裏面が画像形成面となる状態)再度カウンタローラ122と搬送ベルト121との間に給送し、タイミング制御を行って上述と同様に搬送ベルト121上に搬送し、裏面に画像形成を行った後に排紙トレイ154に排出する。   In the case of double-sided image formation, the recording belt 112 is fed into the double-sided paper feeding unit 161 by rotating the conveyor belt 121 in reverse when the recording on the front surface (surface on which image formation is first performed) is completed. 112 is reversed (in a state where the back surface becomes the image forming surface), and is fed again between the counter roller 122 and the transport belt 121, and is controlled onto the transport belt 121 in the same manner as described above by performing timing control. After image formation, the paper is discharged to a paper discharge tray 154.

本発明に係る画像形成装置は、プリンタ、ファクシミリ、複写機、これ等の複合機等にも適用可能であり、インク以外の液体、例えばDNA試料やレジスト、パターン材料等を吐出する液滴吐出ヘッドやヘッドカートリッジ、これ等を備えた画像形成装置にも適用可能である。   The image forming apparatus according to the present invention can be applied to a printer, a facsimile, a copying machine, a complex machine of these, and the like, and a liquid droplet ejection head that ejects a liquid other than ink, such as a DNA sample, a resist, a pattern material, and the like. It can also be applied to a head cartridge and an image forming apparatus including these.

1 流路板(液室基板)
1a 液室
1b 流体抵抗
1c 共通液室
2 ノズル板
2a ノズル
2b 凹部
3 振動板
3d 供給口
3e,3f フィルタ
4 液滴吐出ヘッド
5 駆動手段(積層圧電素子)
7 フレーム
50,60 液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)
100 画像形成装置
106 ヘッドカートリッジ
107 液滴吐出ヘッド(記録ヘッド)
1 Channel plate (liquid chamber substrate)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Liquid chamber 1b Fluid resistance 1c Common liquid chamber 2 Nozzle plate 2a Nozzle 2b Recessed part 3 Diaphragm 3d Supply port 3e, 3f Filter 4 Droplet discharge head 5 Drive means (laminated piezoelectric element)
7 Frame 50, 60 Droplet discharge head (inkjet head)
100 Image forming apparatus 106 Head cartridge 107 Liquid droplet ejection head (recording head)

特開2006−306066号公報JP 2006-306066 A 特開2008−87464号公報JP 2008-87464 A 特開2005−238531号公報JP-A-2005-238531

Claims (5)

液体を液滴として吐出する複数のノズルを有するノズル板と、前記液体を蓄え前記各ノズルが連通する液室と、前記液室まで前記液体を流す流路に形成された流体抵抗を有する流路板と、前記液室内の前記液体を加圧すべく圧力を発生させる駆動手段と、前記液室の少なくとも一面の壁面を形成し前記液体を前記液室に供給するための供給口を有する振動板と、前記液室に流すまで前記液体を貯蔵する共通液室を有するフレームとを有する液滴吐出ヘッドにおいて、
前記共通液室と前記振動板との間の前記供給口に複数の孔部を有するフィルタを有し、前記ノズル板の前記供給口と対向する部位には他の部位に比して板厚が薄い凹部が設けられ、該凹部は前記液室の並列方向と同方向に連続して形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
A nozzle plate having a plurality of nozzles for discharging liquid as droplets, a liquid chamber for storing the liquid and communicating with the nozzles, and a flow path having fluid resistance formed in a flow path for flowing the liquid to the liquid chamber A plate, drive means for generating pressure to pressurize the liquid in the liquid chamber, and a diaphragm having a supply port for forming at least one wall surface of the liquid chamber and supplying the liquid to the liquid chamber; A droplet discharge head having a frame having a common liquid chamber for storing the liquid until it flows into the liquid chamber;
It has a filter having a plurality of holes in the supply port between the common liquid chamber and the diaphragm, and the portion of the nozzle plate facing the supply port has a plate thickness compared to other portions. A liquid droplet ejection head, wherein a thin concave portion is provided, and the concave portion is continuously formed in the same direction as the parallel direction of the liquid chambers.
請求項1記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記フィルタが前記液室の並列方向と同方向に連続して設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
The droplet discharge head according to claim 1,
The droplet discharge head, wherein the filter is continuously provided in the same direction as the parallel direction of the liquid chambers.
請求項1または2記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記孔部はテーパ形状であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
The droplet discharge head according to claim 1 or 2,
The droplet discharge head, wherein the hole has a tapered shape.
請求項1ないし3の何れか1つに記載の液滴吐出ヘッドを有することを特徴とするヘッドカートリッジ。   A head cartridge comprising the droplet discharge head according to claim 1. 請求項1ないし3の何れか1つに記載の液滴吐出ヘッドを有することを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 1.
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