JP5956319B2 - Liquid discharge head and recording apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は、液滴を吐出させる液体吐出ヘッドおよびそれを用いた記録装置に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head that discharges droplets and a recording apparatus using the same.
近年、インクジェットプリンタやインクジェットプロッタなどの、インクジェット記録方式を利用した印刷装置が、一般消費者向けのプリンタだけでなく、例えば電子回路の形成や液晶ディスプレイ用のカラーフィルタの製造、有機ELディスプレイの製造といった工業用途にも広く利用されている。 In recent years, printing apparatuses using inkjet recording methods such as inkjet printers and inkjet plotters are not only printers for general consumers, but also, for example, formation of electronic circuits, manufacture of color filters for liquid crystal displays, manufacture of organic EL displays It is also widely used for industrial applications.
このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが印刷ヘッドとして搭載されている。この種の印刷ヘッドには、インクが充填されたインク流路内に加圧手段としてのヒータを備え、ヒータによりインクを加熱、沸騰させ、インク流路内に発生する気泡によってインクを加圧し、インク吐出孔より、液滴として吐出させるサーマルヘッド方式と、インクが充填されるインク流路の一部の壁を変位素子によって屈曲変位させ、機械的にインク流路内のインクを加圧し、インク吐出孔より液滴として吐出させる圧電方式が一般的に知られている。 In such an ink jet printing apparatus, a liquid discharge head for discharging liquid is mounted as a print head. This type of print head includes a heater as a pressurizing unit in an ink flow path filled with ink, heats and boiles the ink with the heater, pressurizes the ink with bubbles generated in the ink flow path, A thermal head system that ejects ink as droplets from the ink ejection holes, and a part of the wall of the ink channel filled with ink is bent and displaced by a displacement element, and the ink in the ink channel is mechanically pressurized, and the ink A piezoelectric method for discharging liquid droplets from discharge holes is generally known.
また、このような液体吐出ヘッドには、記録媒体の搬送方向(副走査方向)と直交する方向(主走査方向)に液体吐出ヘッドを移動させつつ記録を行なうシリアル式、および記録媒体より主走査方向に長い液体吐出ヘッドを固定した状態で、副走査方向に搬送されてくる記録媒体に記録を行なうライン式がある。ライン式は、シリアル式のように液体吐出ヘッドを移動させる必要がないので、高速記録が可能であるという利点を有する。 In addition, in such a liquid discharge head, a serial type that performs recording while moving the liquid discharge head in a direction (main scanning direction) orthogonal to the conveyance direction (sub-scanning direction) of the recording medium, and main scanning from the recording medium There is a line type in which recording is performed on a recording medium conveyed in the sub-scanning direction with a liquid discharge head that is long in the direction fixed. The line type has the advantage that high-speed recording is possible because there is no need to move the liquid discharge head as in the serial type.
シリアル式、ライン式のいずれの方式の液体吐出ヘッドであっても、液滴を高い密度で印刷するには、液体吐出ヘッドに形成されている、液滴を吐出する液体吐出孔の密度を高くする必要がある。 In order to print droplets at a high density in any of the serial type and line type liquid discharge heads, the density of the liquid discharge holes for discharging the droplets formed in the liquid discharge head must be increased. There is a need to.
そこで液体吐出ヘッド本体を、マニホールド(共通流路)およびマニホールドから複数の液体加圧室をそれぞれ介して繋がる液体吐出孔を有した流路部材と、前記液体加圧室をそれぞれ覆うように設けられた複数の変位素子を有する圧電アクチュエータ基板とを積層して構成したが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。この液体吐出ヘッド本体では、複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がった液体加圧室がマトリックス状に配置され、それを覆うように設けられた圧電アクチュエータ基板の変位素子を変位させることで、各液体吐出孔からインクを吐出することができる。圧電アクチュエータ基板は4つあり、それらに駆動信号を伝達する4つのフレキシブル配線基板は、液体吐出ヘッド本体の左右に2つずつ交互に引き出されており、液体吐出ヘッド本体と筐体との間を通り、液体吐出ヘッド本体の上部に配置されているコネクタに接続されている。また、フレキシブル配線基板にはドライバICが実装されており、ドライバICは、液体吐出ヘッド本体と筐体に挟ませており、筺体を通じて排熱されるようになっている。 Therefore, the liquid discharge head main body is provided so as to cover the manifold (common flow path) and the flow path member having the liquid discharge holes connecting the manifold through the plurality of liquid pressurization chambers, respectively, and the liquid pressurization chamber. It is known that the piezoelectric actuator substrate having a plurality of displacement elements is laminated (see, for example, Patent Document 1). In this liquid discharge head body, liquid pressurizing chambers respectively connected to a plurality of liquid discharge holes are arranged in a matrix, and each liquid discharge head is displaced by displacing a displacement element of a piezoelectric actuator substrate provided so as to cover it. Ink can be ejected from the holes. There are four piezoelectric actuator boards, and four flexible wiring boards that transmit drive signals to them are drawn out alternately on the left and right sides of the liquid discharge head main body, and between the liquid discharge head main body and the housing. As described above, it is connected to a connector disposed on the upper part of the liquid discharge head body. In addition, a driver IC is mounted on the flexible wiring board, and the driver IC is sandwiched between the liquid discharge head main body and the casing, and is exhausted through the casing.
しかしながら、特許文献1に記載の液体吐出ヘッドでは、ドライバICの熱がフレキシ
ブル配線基板を通じて圧電アクチュエータ基板に伝わり、圧電アクチュエータ基板上の変位素子の特性が熱によって変動することで、液体の吐出速度や吐出量などの吐出特性が変動することがあった。
However, in the liquid ejection head described in Patent Document 1, the heat of the driver IC is transmitted to the piezoelectric actuator substrate through the flexible wiring substrate, and the characteristics of the displacement element on the piezoelectric actuator substrate fluctuate due to the heat. The discharge characteristics such as the discharge amount sometimes fluctuated.
より詳細には、印刷に用いる場合などでは、印刷するパターンによって、ドライバICの中で駆動信号を処理する部分が変わるので、ドライバICの一部が他の部と比較して温度が高くなったり、低くなったりすることがあった。フレキシブル配線基板には、主にドライバICからヘッド本体に向かう方向に伸びた配線が配列されているので、ドライバICの一部の温度が高くなった場合、電気的にそのドライバICに繋がっている部分の圧電アクチュエータ基板に、配線を通じて熱が伝わるので、その部分の温度が高くなる。そうするとその部分の吐出特性が変動することになり、印刷精度が低くなることがあった。 More specifically, when used for printing or the like, the portion of the driver IC that processes the drive signal changes depending on the pattern to be printed, so that the temperature of a portion of the driver IC may be higher than that of the other portions. , Sometimes it was lower. On the flexible wiring board, wiring extending mainly in the direction from the driver IC toward the head body is arranged, so that when the temperature of a part of the driver IC becomes high, it is electrically connected to the driver IC. Since heat is transferred to the piezoelectric actuator substrate of the part through the wiring, the temperature of the part becomes high. As a result, the ejection characteristics of the portion fluctuate, and the printing accuracy may be lowered.
したがって、本発明の目的は、フレキシブル配線基板を介してヘッド本体に伝わるドライバICの熱の、場所によりばらつきが低減できる液体吐出ヘッドおよびそれを用いた記録装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid discharge head capable of reducing variations in the heat of a driver IC transmitted to a head body via a flexible wiring board depending on the location, and a recording apparatus using the same.
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するヘッド本体と、該ヘッド本体を制御する信号を伝達するフレキシブル配線基板と、該フレキシブル配線基板上に実装されているドライバICと、該ドライバICと前記ヘッド本体との間の前記フレキシブル配線基板に、当該フレキシブル配線基板と交差するように取り付けられている熱伝導部とを備えていることを特徴とする。 The liquid ejection head of the present invention includes a head body that ejects liquid, a flexible wiring board that transmits a signal for controlling the head body, a driver IC that is mounted on the flexible wiring board, the driver IC, The flexible wiring board between the head main body and the heat wiring part attached so as to cross the flexible wiring board is provided.
また、本発明の記録装置は、前記液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記ヘッド本体を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。 The recording apparatus of the present invention includes the liquid discharge head, a transport unit that transports a recording medium to the liquid discharge head, and a control unit that controls the head body.
熱伝導部により、フレキシブル配線基板の交差する方向に熱が伝わるので、フレキシブル配線基板を介してドライバICからヘッド本体に伝わる熱の、場所によりばらつきがす少なくなり、吐出特性のばらつきを低減できる。 Since heat is transmitted in the direction in which the flexible wiring board intersects by the heat conducting portion, the heat transmitted from the driver IC to the head body via the flexible wiring board is less varied depending on the location, and variation in ejection characteristics can be reduced.
図1は、本発明の一実施形態による液体吐出ヘッドを含む記録装置であるカラーインクジェットプリンタの概略構成図である。このカラーインクジェットプリンタ1(以下、プリンタ1とする)は、4つの液体吐出ヘッド2を有している。これらの液体吐出ヘッド2は、印刷用紙Pの搬送方向に沿って並べられ、プリンタ1に固定されている液体吐出ヘッ
ド2は、図1の手前から奥へ向かう方向に細長い長尺形状を有している。この長い方向を長手方向と呼ぶことがある。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a color ink jet printer which is a recording apparatus including a liquid discharge head according to an embodiment of the present invention. This color inkjet printer 1 (hereinafter referred to as printer 1) has four liquid ejection heads 2. These liquid discharge heads 2 are arranged along the conveyance direction of the printing paper P, and the liquid discharge heads 2 fixed to the printer 1 have an elongated shape extending in the direction from the front to the back in FIG. ing. This long direction is sometimes called the longitudinal direction.
プリンタ1には、印刷用紙Pの搬送経路に沿って、給紙ユニット114、搬送ユニット120および紙受け部116が順に設けられている。また、プリンタ1には、液体吐出ヘッド2や給紙ユニット114などのプリンタ1の各部における動作を制御するための制御部100が設けられている。 In the printer 1, a paper feed unit 114, a transport unit 120, and a paper receiver 116 are sequentially provided along the transport path of the printing paper P. In addition, the printer 1 is provided with a control unit 100 for controlling the operation of each unit of the printer 1 such as the liquid discharge head 2 and the paper feeding unit 114.
給紙ユニット114は、複数枚の印刷用紙Pを収容することができる用紙収容ケース115と、給紙ローラ145とを有している。給紙ローラ145は、用紙収容ケース115に積層して収容された印刷用紙Pのうち、最も上にある印刷用紙Pを1枚ずつ送り出すことができる。 The paper supply unit 114 includes a paper storage case 115 that can store a plurality of printing papers P, and a paper supply roller 145. The paper feed roller 145 can send out the uppermost print paper P among the print papers P stacked and stored in the paper storage case 115 one by one.
給紙ユニット114と搬送ユニット120との間には、印刷用紙Pの搬送経路に沿って、二対の送りローラ118aおよび118b、ならびに、119aおよび119bが配置されている。給紙ユニット114から送り出された印刷用紙Pは、これらの送りローラによってガイドされて、さらに搬送ユニット120へと送り出される。 Between the paper feed unit 114 and the transport unit 120, two pairs of feed rollers 118a and 118b and 119a and 119b are arranged along the transport path of the printing paper P. The printing paper P sent out from the paper supply unit 114 is guided by these feed rollers and further sent out to the transport unit 120.
搬送ユニット120は、エンドレスの搬送ベルト111と2つのベルトローラ106および107を有している。搬送ベルト111は、ベルトローラ106および107に巻き掛けられている。搬送ベルト111は、2つのベルトローラに巻き掛けられたとき所定の張力で張られるような長さに調整されている。これによって、搬送ベルト111は、2つのベルトローラの共通接線をそれぞれ含む互いに平行な2つの平面に沿って、弛むことなく張られている。これら2つの平面のうち、液体吐出ヘッド2に近い方の平面が、印刷用紙Pを搬送する搬送面127である。 The transport unit 120 includes an endless transport belt 111 and two belt rollers 106 and 107. The conveyor belt 111 is wound around belt rollers 106 and 107. The conveyor belt 111 is adjusted to such a length that it is stretched with a predetermined tension when it is wound around two belt rollers. Thus, the conveyor belt 111 is stretched without slack along two parallel planes each including a common tangent line of the two belt rollers. Of these two planes, the plane closer to the liquid ejection head 2 is a transport surface 127 that transports the printing paper P.
ベルトローラ106には、図1に示されるように、搬送モータ174が接続されている。搬送モータ174は、ベルトローラ106を矢印Aの方向に回転させることができる。また、ベルトローラ107は、搬送ベルト111に連動して回転することができる。したがって、搬送モータ174を駆動してベルトローラ106を回転させることにより、搬送ベルト111は、矢印Aの方向に沿って移動する。 As shown in FIG. 1, a conveyance motor 174 is connected to the belt roller 106. The transport motor 174 can rotate the belt roller 106 in the direction of arrow A. The belt roller 107 can rotate in conjunction with the transport belt 111. Therefore, the conveyance belt 111 moves along the direction of arrow A by driving the conveyance motor 174 and rotating the belt roller 106.
ベルトローラ107の近傍には、ニップローラ138とニップ受けローラ139とが、搬送ベルト111を挟むように配置されている。ニップローラ138は、図示しないバネによって下方に付勢されている。ニップローラ138の下方のニップ受けローラ139は、下方に付勢されたニップローラ138を、搬送ベルト111を介して受け止めている。2つのニップローラは回転可能に設置されており、搬送ベルト111に連動して回転する。 In the vicinity of the belt roller 107, a nip roller 138 and a nip receiving roller 139 are arranged so as to sandwich the conveyance belt 111. The nip roller 138 is urged downward by a spring (not shown). A nip receiving roller 139 below the nip roller 138 receives the nip roller 138 biased downward via the conveying belt 111. The two nip rollers are rotatably installed and rotate in conjunction with the conveyance belt 111.
給紙ユニット114から搬送ユニット120へと送り出された印刷用紙Pは、ニップローラ138と搬送ベルト111との間に挟み込まれる。これによって、印刷用紙Pは、搬送ベルト111の搬送面127に押し付けられ、搬送面127上に固着する。そして、印刷用紙Pは、搬送ベルト111の回転に従って、液体吐出ヘッド2が設置されている方向へと搬送される。なお、搬送ベルト111の外周面113に粘着性のシリコンゴムによる処理を施してもよい。これにより、印刷用紙Pを搬送面127に確実に固着させることができる。 The printing paper P sent out from the paper supply unit 114 to the transport unit 120 is sandwiched between the nip roller 138 and the transport belt 111. As a result, the printing paper P is pressed against the transport surface 127 of the transport belt 111 and is fixed on the transport surface 127. The printing paper P is transported in the direction in which the liquid ejection head 2 is installed according to the rotation of the transport belt 111. The outer peripheral surface 113 of the conveyor belt 111 may be treated with adhesive silicon rubber. Thereby, the printing paper P can be securely fixed to the transport surface 127.
液体吐出ヘッド2は、下端にヘッド本体2aを有している。ヘッド本体2aの下面は、液体を吐出する多数の吐出孔が設けられている吐出孔面4−1となっている。 The liquid discharge head 2 has a head body 2a at the lower end. The lower surface of the head body 2a is a discharge hole surface 4-1, in which a large number of discharge holes for discharging liquid are provided.
1つの液体吐出ヘッド2に設けられた液体吐出孔8からは、同じ色の液滴(インク)が吐出されるようになっている。各液体吐出ヘッド2には図示しない外部液体タンクから液体が供給される。各液体吐出ヘッド2の液体吐出孔8は、液体吐出孔面に開口しており、一方方向(印刷用紙Pと平行で印刷用紙Pの搬送方向に直交する方向であり、液体吐出ヘッド2の長手方向)に等間隔で配置されているため、一方方向に隙間なく印刷することができる。各液体吐出ヘッド2から吐出される液体の色は、例えば、それぞれ、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。各液体吐出ヘッド2は、ヘッド本体2aの下面と搬送ベルト111の搬送面127との間にわずかな隙間をおいて配置されている。 Liquid droplets (ink) of the same color are ejected from the liquid ejection holes 8 provided in one liquid ejection head 2. Each liquid discharge head 2 is supplied with liquid from an external liquid tank (not shown). The liquid ejection holes 8 of each liquid ejection head 2 are open to the surface of the liquid ejection holes, and are in one direction (a direction parallel to the printing paper P and perpendicular to the conveyance direction of the printing paper P, and the longitudinal direction of the liquid ejection head 2. (Direction) at equal intervals, it is possible to print without gaps in one direction. The colors of the liquid ejected from each liquid ejection head 2 are, for example, magenta (M), yellow (Y), cyan (C), and black (K), respectively. Each liquid ejection head 2 is arranged with a slight gap between the lower surface of the head main body 2 a and the transport surface 127 of the transport belt 111.
搬送ベルト111によって搬送された印刷用紙Pは、液体吐出ヘッド2と搬送ベルト111との間の隙間を通過する。その際に、液体吐出ヘッド2を構成するヘッド本体2aから印刷用紙Pの上面に向けて液滴が吐出される。これによって、印刷用紙Pの上面には、制御部100によって記憶された画像データに基づくカラー画像が形成される。 The printing paper P transported by the transport belt 111 passes through the gap between the liquid ejection head 2 and the transport belt 111. At that time, droplets are ejected from the head main body 2 a constituting the liquid ejection head 2 toward the upper surface of the printing paper P. As a result, a color image based on the image data stored by the control unit 100 is formed on the upper surface of the printing paper P.
搬送ユニット120と紙受け部116との間には、剥離プレート140と二対の送りローラ121aおよび121bならびに122aおよび122bとが配置されている。カラー画像が印刷された印刷用紙Pは、搬送ベルト111によって剥離プレート140へと搬送される。このとき、印刷用紙Pは、剥離プレート140の右端によって、搬送面127から剥離される。そして、印刷用紙Pは、送りローラ121a〜122bによって、紙受け部116に送り出される。このように、印刷済みの印刷用紙Pが順次紙受け部116に送られ、紙受け部116に重ねられる。 A separation plate 140 and two pairs of feed rollers 121a and 121b and 122a and 122b are arranged between the transport unit 120 and the paper receiver 116. The printing paper P on which the color image is printed is conveyed to the peeling plate 140 by the conveying belt 111. At this time, the printing paper P is peeled from the transport surface 127 by the right end of the peeling plate 140. Then, the printing paper P is sent out to the paper receiving unit 116 by the feed rollers 121a to 122b. In this way, the printed printing paper P is sequentially sent to the paper receiving unit 116 and stacked on the paper receiving unit 116.
なお、印刷用紙Pの搬送方向について最も上流側にある液体吐出ヘッド2とニップローラ138との間には、紙面センサ133が設置されている。紙面センサ133は、発光素子および受光素子によって構成され、搬送経路上の印刷用紙Pの先端位置を検出することができる。紙面センサ133による検出結果は制御部100に送られる。制御部100は、紙面センサ133から送られた検出結果により、印刷用紙Pの搬送と画像の印刷とが同期するように、液体吐出ヘッド2や搬送モータ174等を制御することができる。 Note that a paper surface sensor 133 is installed between the liquid ejection head 2 and the nip roller 138 that are the most upstream in the transport direction of the printing paper P. The paper surface sensor 133 includes a light emitting element and a light receiving element, and can detect the leading end position of the printing paper P on the transport path. The detection result by the paper surface sensor 133 is sent to the control unit 100. The control unit 100 can control the liquid ejection head 2, the conveyance motor 174, and the like so that the conveyance of the printing paper P and the printing of the image are synchronized based on the detection result sent from the paper surface sensor 133.
次に、本発明の液体吐出ヘッド2について説明する。図2は、(液体吐出)ヘッド本体2aの平面図である。図3は、図2の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の構造を省略した平面図である。図4は、図2の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、説明のため図3とは異なる一部の構造を省略した図である。なお、図3および図4において、図面を分かりやすくするために、圧電アクチュエータ基板21の下方にあって破線で描くべきしぼり6、吐出孔8、加圧室10などを実線で描いている。また、図4の吐出孔8は、位置を分かりやすくするため、実際の径よりも大きく描いてある。図5は図3のV−V線に沿った縦断面図である。 Next, the liquid discharge head 2 of the present invention will be described. FIG. 2 is a plan view of the (liquid ejection) head body 2a. FIG. 3 is an enlarged view of a region surrounded by a one-dot chain line in FIG. 2, and is a plan view in which a part of the structure is omitted for explanation. 4 is an enlarged view of a region surrounded by a one-dot chain line in FIG. 2, and is a diagram in which a part of the structure different from FIG. 3 is omitted for explanation. In FIGS. 3 and 4, for easy understanding of the drawings, the squeezing 6, the discharge hole 8, the pressurizing chamber 10, and the like to be drawn by broken lines below the piezoelectric actuator substrate 21 are drawn by solid lines. Further, the discharge hole 8 in FIG. 4 is drawn larger than the actual diameter for easy understanding of the position. FIG. 5 is a longitudinal sectional view taken along line VV in FIG.
図6は、図1の液体吐出ヘッドの斜視図である。図7は、図6の液体吐出ヘッドのX−X線縦断面図である。図7では流路部材4などの流路の内部構造は省略してある。図8(a)は、本発明に用いられるフレキシブル配線基板の一実施形態の、補強板62が取り付けられている側の概略平面図であり、図8(b)は、本発明に用いられる弾性板の一実施形態の平面図である。 FIG. 6 is a perspective view of the liquid discharge head of FIG. FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of the liquid discharge head of FIG. 6 taken along the line XX. In FIG. 7, the internal structure of the flow path such as the flow path member 4 is omitted. FIG. 8A is a schematic plan view of the embodiment of the flexible wiring board used in the present invention on the side where the reinforcing plate 62 is attached, and FIG. 8B is an elasticity used in the present invention. It is a top view of one embodiment of a board.
液体吐出ヘッド2は(液体吐出)ヘッド本体2aと、フレキシブル配線基板60と、フレキシブル配線基板60に実装されているドライバIC(Integrated Circuit)55と、フレキシブル配線基板60に取り付けられている熱伝導部66とを含んでいる。液体吐出ヘッド2は、さらに筐体90を含んでいてもよく、ヘッド本体2aには、リザーバ40を含んでいてもよい。筺体90は、金属製などで、多面体形状をしており、本実施形態では
、直方体状である。筺体90は、天板と液体吐出ヘッド2の長手方向の両端の側面となる筐体本体の端面90aaとを含む筺体本体90aと、筺体本体90aに取り付けられる筺体側板90bとからなっている。筺体本体90aの天板部には接続基板の外部コネクタ80aを介して信号が入力できるように孔が開いている。
The liquid discharge head 2 includes a (liquid discharge) head main body 2 a, a flexible wiring board 60, a driver IC (Integrated Circuit) 55 mounted on the flexible wiring board 60, and a heat conduction unit attached to the flexible wiring board 60. 66. The liquid discharge head 2 may further include a housing 90, and the head body 2a may include a reservoir 40. The casing 90 is made of metal or the like and has a polyhedral shape, and in the present embodiment, has a rectangular parallelepiped shape. The housing 90 includes a housing main body 90a including a top plate and end surfaces 90aa of the housing main body which are side surfaces at both ends in the longitudinal direction of the liquid discharge head 2, and a housing side plate 90b attached to the housing main body 90a. A hole is opened in the top plate portion of the housing main body 90a so that a signal can be input via the external connector 80a of the connection board.
筐体90とリザーバ40との間には、平板上で中央に孔の空いたフレーム92がある。これは筐体90に一部とみなしてもよい。筐体本体90aは、天板の部分でガイドフレーム84にネジなどで取り付けられる。筺体側板90bは筐体本体90aにネジなどで側方から取り付けられる。この際、あらかじめ筺体側板90bの取り付け位置よりも外側に押し出されていたドライバIC55は、筺体側板90bに押し付けられるようになる。フレーム92より下側の、フレーム92とリザーバ40と流路部材4とで構成された開口部は、側板94をネジなどで取り付けることにより塞がれる。これも筐体90に一部とみなしてもよい。以上の各部材の間には必要に応じて樹脂などが塗られて硬化されて、液体のミストが筐体90の内部に入り難いようにされる。 Between the housing 90 and the reservoir 40 is a frame 92 having a hole in the center on a flat plate. This may be considered part of the housing 90. The casing body 90a is attached to the guide frame 84 with screws or the like at the top plate portion. The housing side plate 90b is attached to the housing body 90a from the side with screws or the like. At this time, the driver IC 55 that has been previously pushed outward from the attachment position of the housing side plate 90b is pressed against the housing side plate 90b. An opening formed by the frame 92, the reservoir 40, and the flow path member 4 below the frame 92 is closed by attaching the side plate 94 with screws or the like. This may also be considered part of the housing 90. Between the above members, resin or the like is applied and cured as necessary, so that liquid mist does not easily enter the inside of the housing 90.
接続基板80は、設けなくてもよいが、液体のミストなどが、筺体90内で接続基板80を越えて浸入し難いように設けるのが好ましい。接続基板80の筺体90に面している面(以下で外側の面と言うことがある)には外部の配線と接続される外部コネクタ80aが実装されている。外部コネクタ80aがあることにより、制御部100への接続が容易になる。外部コネクタ80aをスルーホール実装にして、接続基板80の筺体90の内側の面(以下で内側の面と言うことがある)に形成されている配線80cに接続することで、接続基板80の外側の面の配線を少なくできるので、そのような配線が液滴よってショートすることを抑制できる。外部コネクタ80aと接続基板80の間には樹脂などを入れることで、外部コネクタ80a下部や接続基板80の外側の面の側のスルーホール付近でのショートの発生を抑制できる。 The connection substrate 80 may not be provided, but is preferably provided so that a liquid mist or the like does not easily enter the housing 90 beyond the connection substrate 80. An external connector 80a connected to an external wiring is mounted on a surface (hereinafter sometimes referred to as an outer surface) of the connection substrate 80 facing the housing 90. The presence of the external connector 80a facilitates connection to the control unit 100. The external connector 80a is mounted through-hole and connected to the wiring 80c formed on the inner surface of the housing 90 of the connection substrate 80 (hereinafter sometimes referred to as the inner surface). Since the wiring on this surface can be reduced, it is possible to suppress such wiring from being short-circuited by droplets. By inserting a resin or the like between the external connector 80a and the connection board 80, it is possible to suppress the occurrence of a short circuit near the through-hole on the lower side of the external connector 80a or on the outer surface side of the connection board 80.
接続基板80の内側の面の配線80cには内部コネクタ80bが実装されている。内部コネクタ80bを表面実装すれば、接続基板80の外側の面の配線を少なくできるので、そのような配線が液滴によってショートすることなどを抑制できる。接続基板80は、内部コネクタ80bで、回路基板82と電気的に接続されるとともに、機械的にも固定される。 An internal connector 80 b is mounted on the wiring 80 c on the inner surface of the connection board 80. If the internal connector 80b is surface-mounted, the wiring on the outer surface of the connection substrate 80 can be reduced, so that it is possible to suppress such wiring from being short-circuited by droplets. The connection board 80 is electrically connected to the circuit board 82 by the internal connector 80b and is also mechanically fixed.
リザーバ40には、リザーバ流路が設けられている。リザーバ流路の一端は液体供給孔40aとして、液体吐出ヘッド2の外部に開口している。また、リザーバ40と流路部材4とは、長手方向の両端部で接続されており、その両方で、リザーバ流路はマニホールドの開口5aに繋がっている。つまり、液体供給孔40aから供給された液体は、リザーバ流路に入り、内部で分岐して、マニホールド5の両端に供給される。 The reservoir 40 is provided with a reservoir channel. One end of the reservoir channel is opened to the outside of the liquid discharge head 2 as a liquid supply hole 40a. The reservoir 40 and the flow path member 4 are connected at both ends in the longitudinal direction, and the reservoir flow path is connected to the opening 5a of the manifold at both of them. That is, the liquid supplied from the liquid supply hole 40 a enters the reservoir flow path, branches inside, and is supplied to both ends of the manifold 5.
また、リザーバ流路の内壁の一部は弾性変形可能な材質のダンパになっている。ダンパのリザーバ流路と反対の面が面する方向に変形できるようになっているので、ダンパは弾性変形することでリザーバ流路の体積を変化させることができ、液体吐出量が急激に多くなった場合などに、安定して液体が供給できるようになる。また、リザーバ流路の中にフィルタを設けて、液体の中に含まれる異物が流路部材4に入って行き難いようにするのが好ましく、異物が詰まることによって起こる不吐出を抑制できる。 Further, a part of the inner wall of the reservoir channel is a damper made of an elastically deformable material. Since the damper can be deformed in the direction facing the surface opposite to the reservoir flow path, the damper can be elastically deformed to change the volume of the reservoir flow path, and the liquid discharge amount increases rapidly. In this case, the liquid can be supplied stably. In addition, it is preferable to provide a filter in the reservoir flow path so that foreign matter contained in the liquid does not easily enter the flow path member 4 and can suppress non-ejection caused by clogging of foreign matter.
また、リザーバ40には、断熱性部材98が付けられた弾性板96と、筺体90aおよびヘッド本体2aから液体を吐出させる駆動信号を処理する回路基板82を固定するためのガイドフレーム84とが固定されている。制御部100から信号ケーブル(不図示)を介して送られてきた駆動信号は、外部コネクタ80a、接続基板80、内部コネクタ80b、回路基板82、フレキシブル配線基板60を通り、フレキシブル配線基板60に実装
されたドライバIC55で信号処理されて、フレキシブル配線基板60を通って圧電アクチュエータ基板21の変位素子30を駆動し、流路部材4内部の液体を加圧することにより、液滴が吐出される。なお、回路基板82は、例えば、駆動信号を複数の圧電アクチュエータ基板21に分ける他に、駆動信号の整流など行なってもよい。フレキシブル配線基板60は可撓性を有する帯状のもので、内部に金属の配線61を有し、配線61の一部は、フレキシブル配線基板60の表面に露出しており、その露出した配線61により、回路基板82、ドライバIC55および圧電アクチュエータ基板21と電気的に接続される。
In addition, an elastic plate 96 provided with a heat insulating member 98 and a guide frame 84 for fixing a circuit board 82 for processing a drive signal for discharging liquid from the housing 90a and the head body 2a are fixed to the reservoir 40. Has been. A drive signal sent from the control unit 100 via a signal cable (not shown) is mounted on the flexible wiring board 60 through the external connector 80a, the connection board 80, the internal connector 80b, the circuit board 82, and the flexible wiring board 60. The driver IC 55 performs signal processing, drives the displacement element 30 of the piezoelectric actuator substrate 21 through the flexible wiring substrate 60, and pressurizes the liquid in the flow path member 4, thereby discharging droplets. For example, the circuit board 82 may rectify the drive signal in addition to dividing the drive signal into the plurality of piezoelectric actuator boards 21. The flexible wiring board 60 has a flexible belt-like shape, and has a metal wiring 61 inside. A part of the wiring 61 is exposed on the surface of the flexible wiring board 60, and the exposed wiring 61 The circuit board 82, the driver IC 55, and the piezoelectric actuator substrate 21 are electrically connected.
ヘッド本体2aは、流路部材4と変位素子(加圧部)30が作り込まれている圧電アクチュエータ基板21とを含んでいる。流路部材4は、マニホールド5と、マニホールド5と繋がっている複数の加圧室10と、複数の加圧室10とそれぞれ繋がっている複数の吐出孔8とを備え、加圧室10は流路部材4の上面に開口しており、流路部材4の上面が加圧室面4−2となっている。また、流路部材4の上面にはマニホールド5と繋がる開口5aを有し、この開口5aより液体が供給されるようになっている。 The head body 2 a includes a flow path member 4 and a piezoelectric actuator substrate 21 in which a displacement element (pressurizing unit) 30 is formed. The flow path member 4 includes a manifold 5, a plurality of pressure chambers 10 connected to the manifold 5, and a plurality of discharge holes 8 respectively connected to the plurality of pressure chambers 10. It opens to the upper surface of the path member 4, and the upper surface of the flow path member 4 serves as the pressurizing chamber surface 4-2. In addition, an opening 5a connected to the manifold 5 is provided on the upper surface of the flow path member 4, and liquid is supplied from the opening 5a.
流路部材4の上面には、加圧部である変位素子30を含む圧電アクチュエータ基板21が接合されており、各変位素子30が加圧室10上に位置するように設けられている。また、圧電アクチュエータ基板21には、各変位素子30に信号を供給するためのフレキシブル配線基板60が電気的に接続されている。図2には、2つのフレキシブル配線基板60が圧電アクチュエータ基板21に繋がる状態が分かるように、フレキシブル配線基板60の圧電アクチュエータ基板21に接続される付近の外形を点線で示した。圧電アクチュエータ基板21に電気的に接続されている、フレキシブル配線基板60に形成されている配線61の電極は、フレキシブル配線基板60の一方の端部の圧電アクチュエータ基板との接続領域60bに矩形状に配置されている。2つのフレキシブル配線基板60は、圧電アクチュエータ基板21の短手方向の中央部にそれぞれの端がくるように接続されている。2つのフレキシブル配線基板60は、短手方向の中央部から圧電アクチュエータ基板21の長辺に向かって伸びている。 A piezoelectric actuator substrate 21 including a displacement element 30 that is a pressurizing unit is bonded to the upper surface of the flow path member 4, and each displacement element 30 is provided so as to be positioned on the pressurization chamber 10. In addition, a flexible wiring substrate 60 for supplying a signal to each displacement element 30 is electrically connected to the piezoelectric actuator substrate 21. In FIG. 2, the outline of the vicinity of the flexible wiring substrate 60 connected to the piezoelectric actuator substrate 21 is indicated by a dotted line so that the state in which the two flexible wiring substrates 60 are connected to the piezoelectric actuator substrate 21 can be seen. The electrode of the wiring 61 formed on the flexible wiring substrate 60 that is electrically connected to the piezoelectric actuator substrate 21 has a rectangular shape in the connection region 60b with the piezoelectric actuator substrate at one end of the flexible wiring substrate 60. Has been placed. The two flexible wiring boards 60 are connected so that their ends come to the center of the piezoelectric actuator board 21 in the short direction. The two flexible wiring boards 60 extend from the central portion in the short direction toward the long side of the piezoelectric actuator substrate 21.
フレキシブル配線基板60にはドライバIC55が実装されている。圧電アクチュエータ基板21上の変位素子30を駆動する駆動信号は、外部からの信号に基づき、最終的にはドライバIC55内で生成される。駆動信号の生成を制御する信号は、制御部100で生成され、帯状のフレキシブル配線基板60の一端の回路基板82側から入力され、ドライバIC55で生成された駆動信号は、他端に接続されている圧電アクチュエータ基板21へと出力される。フレキシブル配線基板60の配線61の本数は、回路基板82側で数十以上になる。フレキシブル配線基板60の回路基板82のコネクタ82aと電気的に接続される電極は4つの回路基板との接続領域60aにおいてそれぞれヘッド本体2aの長手方向に一列に並んでいる。配線61の本数は、圧電アクチュエータ基板21側では、変位素子30の一つ一つに対応するように数百以上、さらには千以上になる。 A driver IC 55 is mounted on the flexible wiring board 60. A drive signal for driving the displacement element 30 on the piezoelectric actuator substrate 21 is finally generated in the driver IC 55 based on an external signal. A signal for controlling the generation of the drive signal is generated by the control unit 100 and input from the circuit board 82 side of one end of the strip-shaped flexible wiring board 60, and the drive signal generated by the driver IC 55 is connected to the other end. Is output to the piezoelectric actuator substrate 21. The number of the wirings 61 of the flexible wiring board 60 is several tens or more on the circuit board 82 side. The electrodes electrically connected to the connector 82a of the circuit board 82 of the flexible wiring board 60 are arranged in a line in the longitudinal direction of the head body 2a in the connection areas 60a with the four circuit boards. On the piezoelectric actuator substrate 21 side, the number of wirings 61 is several hundreds or more, or even one thousand or more, corresponding to each of the displacement elements 30.
図8(a)では、配線61の一部を模式的に示しており、ほとんど省略している。配線の61のうち駆動信号が流れる信号配線の幅は20〜100μm程度と細くされる。グランド配線などは、ドライバIC55の回路基板82側でフレキシブル配線基板60が湾曲している湾曲部おいて、周囲よりその幅を太くすれば、湾曲部の剛性が高くなり、フレキシブル配線基板60をドライバIC55側に押し付ける効果を強くできる。図60(a)の配線61の斜線を付けた部分は、周囲よりも幅を太くした配線61を例示したものである。 In FIG. 8A, a part of the wiring 61 is schematically shown and almost omitted. Of the wiring 61, the width of the signal wiring through which the drive signal flows is reduced to about 20 to 100 μm. For the ground wiring, etc., if the width of the flexible wiring board 60 on the side of the circuit board 82 of the driver IC 55 is curved and the width of the curved wiring is thicker than the surrounding area, the rigidity of the curved section is increased. The effect of pressing on the IC 55 side can be strengthened. The hatched portion of the wiring 61 in FIG. 60A exemplifies the wiring 61 that is wider than the surroundings.
ドライバIC55は、駆動信号の処理を行なう際に発熱する。ドライバIC55は弾性板96をたわませることで筺体90に押し当てられているため、発生した熱は主に筺体90に伝わり、さらに筺体側板90b全体に伝わり、さらに筐体90全体に広がり、外部に
放熱されていく。ドライバIC55はフリップチップ実装にして、電極が配置されている面と反対側の面を筺体90に接触させれば、熱が伝わり易くできる。放熱を促進するように筐体側板90bは外側の表面を凹凸にするのがよい。断熱性部材98は、リザーバに熱が伝わり難くしている。断熱性部材98も弾性のあるものにしておいて、ドライバIC55を金属製の筺体90に押し当てる助けをさせてもよい。
The driver IC 55 generates heat when processing the drive signal. Since the driver IC 55 is pressed against the housing 90 by bending the elastic plate 96, the generated heat is mainly transmitted to the housing 90, further transmitted to the entire housing side plate 90b, and further spread to the entire housing 90. The heat is dissipated. If the driver IC 55 is flip-chip mounted and the surface opposite to the surface on which the electrodes are disposed is brought into contact with the housing 90, heat can be easily transmitted. The casing side plate 90b is preferably made uneven on the outer surface so as to promote heat dissipation. The heat insulating member 98 makes it difficult for heat to be transmitted to the reservoir. The heat insulating member 98 may also be made elastic to help press the driver IC 55 against the metal housing 90.
弾性板96が複数のドライバIC55を押し付けるようになっている場合、弾性板96は、図8(b)に示したように分岐した形状であると、各ドライバICにほぼ均等に押しつけることができる。図8(b)は、弾性板96の側面図であり、図の下側はL字型に折れ曲がっており、リザーバ40に取り付けられる。図の上側は、ドライバIC55の個数と同じ4つに分岐しており、分岐した先で4つあるドライバIC55をそれぞれ筐体90に押し付けられるようになっている。リザーバ40に接合される側が一体になっているため、複数あるドライバIC55を押し付ける弾性板が一つにでき、取り付けも1回でできるため好ましい。ドライバIC55やその実装部の高さのばらつきがあったとしても、分岐した先でそれぞれ押さえつけることになるので、一部の押さえつけが不十分になって、熱伝導が悪くなり難い。 When the elastic plate 96 presses the plurality of driver ICs 55, the elastic plate 96 can be pressed almost uniformly against each driver IC when the elastic plate 96 has a branched shape as shown in FIG. 8B. . FIG. 8B is a side view of the elastic plate 96, and the lower side of the figure is bent in an L shape and attached to the reservoir 40. The upper side of the figure branches into four, which is the same as the number of driver ICs 55, and the four driver ICs 55 at the branch destination can be pressed against the housing 90, respectively. Since the side joined to the reservoir 40 is integrated, it is preferable that the elastic plate for pressing the plurality of driver ICs 55 can be integrated into one and can be attached once. Even if there is a variation in the height of the driver IC 55 and its mounting portion, the driver IC 55 is pressed at the branching point, so that the pressing is partially insufficient and the heat conduction is unlikely to deteriorate.
また、ドライバIC55と筐体90との間には熱伝導材が充てんされていると、熱伝導材により接触している面積が増えるので、より熱伝導性が高くなる。熱伝導材は、熱伝導性の高粘度のグリスや、高熱伝導のフィラーを入れた樹脂が挙げられる。樹脂はある程度粘度の高い状態でもよいし、硬化させてもよい。熱伝導材は流動性のある状態のものの方が接触面積を高め易いが、使用中に熱伝導材が流れて不具合が生じるおそれもある。例えば、加圧部が変位する変位素子30の場合、流動性の熱伝導材が変位素子30に付くと、変位量を少なくしてしまおそれがある。熱伝導材がその様なものの場合、フレキシブル配線基板60のドライバIC55が実装されている部位より、フレキシブル配線基板60の変位素子30側に伸びている部分に、次で詳述する熱伝導部66を取り付ければ、熱伝導材が変位素子30側に流動するのを抑制できる。また、フレーム92も流動を抑制する役目を果たすよう断面形状が凸部形状になっている。 In addition, when the heat conduction material is filled between the driver IC 55 and the housing 90, the area in contact with the heat conduction material increases, so that the heat conductivity becomes higher. Examples of the heat conductive material include thermally conductive high-viscosity grease and a resin containing a high heat conductive filler. The resin may have a certain degree of viscosity or may be cured. The heat conductive material having a fluid state is easier to increase the contact area, but there is a possibility that the heat conductive material flows during use to cause problems. For example, in the case of the displacement element 30 in which the pressurizing portion is displaced, there is a fear that the amount of displacement may be reduced if a fluid heat conductive material is attached to the displacement element 30. In the case where such a heat conductive material is used, a heat conductive portion 66, which will be described in detail below, is provided at a portion extending from the portion where the driver IC 55 of the flexible wiring board 60 is mounted to the displacement element 30 side. If attached, it can suppress that a heat conductive material flows into the displacement element 30 side. Further, the cross-sectional shape of the frame 92 is a convex shape so as to play a role of suppressing flow.
複数のドライバIC55がある場合、各ドライバIC55が筐体90に接する位置は離れていた方が、熱が広がり易いので放熱効率を高くできる。そのようにするためには、ヘッド本体2aの長手方向で隣り合っているドライバIC55を、ヘッド本体2aから異なる距離に配置すればよい。より具体的には、ドライバIC55を千鳥状に交互に配置すればよい。 In the case where there are a plurality of driver ICs 55, the heat dissipating efficiency can be increased because the heat spreads more easily if the positions where the driver ICs 55 are in contact with the housing 90 are separated. In order to do so, the driver ICs 55 adjacent in the longitudinal direction of the head body 2a may be arranged at different distances from the head body 2a. More specifically, the driver ICs 55 may be alternately arranged in a staggered manner.
ドライバIC55が駆動信号を処理する際に発生する熱は、フレキシブル配線基板60を介して、圧電アクチュエータ基板21に伝わる。これは上述のように筐体90への排熱が行えば低減できるが、そのようにしても一部は圧電アクチュエータ基板21に伝わる。変位素子30は、圧電セラミック層21bの材質のなどに応じて、ある程度の温度特性を有するので、熱が伝わって温度が上がれば、吐出特性が変動する。発熱部の発熱で液体を気化させて圧力を発生させるなどの他の吐出方式であっても、発熱部は、ある程度の温度特性を有すると考えられるので、他の方式においても同様の影響がある。 The heat generated when the driver IC 55 processes the drive signal is transmitted to the piezoelectric actuator substrate 21 via the flexible wiring substrate 60. This can be reduced if the heat is exhausted to the housing 90 as described above, but some of this is also transmitted to the piezoelectric actuator substrate 21. Since the displacement element 30 has a certain temperature characteristic depending on the material of the piezoelectric ceramic layer 21b and the like, the discharge characteristic fluctuates when the heat is transmitted and the temperature rises. Even in other discharge methods such as generating a pressure by vaporizing the liquid by the heat generated by the heat generating portion, the heat generating portion is considered to have a certain degree of temperature characteristics. .
ドライバIC55は、印刷するパターンや、特定の機能を使用するかどうかなどにより、発熱する部分が変わる。例えば、偏ったパターンを印刷する際には、1つのドライバIC55が他のドライバIC55よりも高温になったり、ドライバIC55の特定の場所が高温になったりする。逆に、局所的に動作していない部分があればその部分が低温になる。フレキシブル配線基板60に形成されている配線61は、主に回路基板のコネクタ82aからヘッド本体2aまでを結ぶ方向、同じことであるが、ドライバIC55からヘッド本体2aまでを結ぶ方向に伸びており、その方向に直行する方向に複数並んでいる。その
ためドライバIC55の一部の温度が高くなると、その部分が電気的に接続されている圧電アクチュエータ基板21の部位に熱が伝わり易いので、その部位の温度が高くなる。
In the driver IC 55, the portion that generates heat changes depending on the pattern to be printed and whether or not a specific function is used. For example, when printing a biased pattern, one driver IC 55 becomes hotter than the other driver IC 55, or a specific place of the driver IC 55 becomes hot. Conversely, if there is a part that is not operating locally, that part becomes low temperature. The wiring 61 formed on the flexible wiring board 60 mainly extends in the direction from the connector 82a of the circuit board to the head main body 2a, and in the same direction, but extends in the direction from the driver IC 55 to the head main body 2a. A plurality are arranged in a direction perpendicular to that direction. For this reason, when the temperature of a part of the driver IC 55 is increased, heat is easily transmitted to the part of the piezoelectric actuator substrate 21 to which the part is electrically connected, so that the temperature of the part increases.
そこで、熱伝導性の高い熱伝導部66を、フレキシブル配線基板60のドライバIC55とヘッド基板2aとの間で、フレキシブル配線基板60と交差するように取り付ける。ここで交差するとは、配線61が伸びている方向である配線方向に交差することを意味する。そのように取り付ければ、フレキシブル配線基板の配線方向に交差する方向に熱が伝わり易くなり、ドライバIC55から伝わる熱の場所により依存性を低くでき、吐出特性のばらつきを小さくできる。 Therefore, the heat conductive portion 66 having high thermal conductivity is attached so as to intersect the flexible wiring board 60 between the driver IC 55 of the flexible wiring board 60 and the head substrate 2a. Crossing here means crossing in the wiring direction in which the wiring 61 extends. With such attachment, heat is easily transmitted in a direction intersecting with the wiring direction of the flexible wiring board, dependency can be reduced depending on the location of the heat transmitted from the driver IC 55, and variation in ejection characteristics can be reduced.
なお、ここで交差するようにとは、帯状のフレキシブル配線基板60に略直交するように、また、配線方向に略直交するようにすることを意味する。略直交するとは、90±30度以内程度の範囲でも構わないが、90±5度以内程度の範囲にすれば、フレキシブル配線基板60において均熱化される位置の、ヘッド本体2aからの距離の差が小さくなるので、ヘッド本体2aに伝わる温度のばらつきを、より小さくできる。 Note that “to intersect” here means to be substantially perpendicular to the belt-like flexible wiring board 60 and substantially perpendicular to the wiring direction. The term “substantially orthogonal” may be within a range of about 90 ± 30 degrees, but if it is within a range of about 90 ± 5 degrees, the distance from the head main body 2a at the position where the temperature is equalized in the flexible wiring board 60 is determined. Since the difference is reduced, the temperature variation transmitted to the head main body 2a can be further reduced.
熱伝導部66は、フレキシブル配線基板60の、少なくとも配線61が形成されている範囲、さらにはフレキシブル配線基板60の幅全体にわたって取り付けられているのが好ましい。また、熱伝導部66は、フレキシブル配線基板60を挟むようにフレキシブル配線基板60の両面に取り付ければ、さらに均熱の効果を高くできる。さらに、フレキシブル配線基板60の、ドライバIC55と回路基板82の間に、フレキシブル配線基板60と交差するように第2の熱熱伝導部を設ければ、さらに均熱化が図れる。 It is preferable that the heat conducting portion 66 is attached to the flexible wiring board 60 in a range where at least the wiring 61 is formed, and further over the entire width of the flexible wiring board 60. Moreover, if the heat conduction part 66 is attached to both surfaces of the flexible wiring board 60 so as to sandwich the flexible wiring board 60, the effect of soaking can be further increased. Furthermore, if the second thermal heat conducting portion is provided between the driver IC 55 and the circuit board 82 of the flexible wiring board 60 so as to intersect the flexible wiring board 60, the temperature can be further equalized.
熱伝導部66は、金属などの熱伝導性の高い部材で構成される。角形で棒状の硬質のものを使用してもよいが、薄いフィルム形状で可撓性のあるものを帯状にして用いれば、液体吐出ヘッド2を組み立てる際の取り扱いが簡単になる。銅製のものを用いれば、熱伝導性が高く、可撓性を持ったフィルム形状に加工するのも容易になる。同様の理由でアルミニウム製でもよい。導電性の部材が他の部位と接触することにより生じるおそれのあるショートなどを抑制するには、フィルムをポリイミドなどの樹脂でコーティングすればよい。熱伝導部66は、両面テープや接着剤などでフレキシブル配線基板に取り付ければよい。 The heat conduction part 66 is configured by a member having high heat conductivity such as metal. A rectangular, rod-like hard material may be used, but if a thin film-like flexible material is used in the form of a band, handling when assembling the liquid discharge head 2 becomes easy. If a copper product is used, it is easy to process into a film shape having high thermal conductivity and flexibility. For the same reason, it may be made of aluminum. In order to suppress a short circuit that may be caused by contact of the conductive member with another part, the film may be coated with a resin such as polyimide. What is necessary is just to attach the heat conductive part 66 to a flexible wiring board with a double-sided tape, an adhesive agent, etc.
複数のドライバIC55がある場合、ドライバIC55ごとに動作状態が違うことがあるので、温度差が生じやすいが、それらドライバIC55を熱伝導部66に沿って配置すれば、より均熱化が図れる。また、ドライバIC55の平面形状が一方方向に長い場合には、その方向に温度差が生じやすいが、ドライバIC55の長手方向が熱伝導部66に沿うように配置すれば、より均熱化が図れる。 In the case where there are a plurality of driver ICs 55, the operation state may be different for each driver IC 55, so that a temperature difference is likely to occur. However, if these driver ICs 55 are arranged along the heat conducting portion 66, more uniform temperature can be achieved. Further, when the planar shape of the driver IC 55 is long in one direction, a temperature difference is likely to occur in that direction. However, if the driver IC 55 is arranged so that the longitudinal direction of the driver IC 55 is along the heat conducting portion 66, the temperature can be more uniform. .
熱伝導部66を放熱できる部位に接触させれば、均熱化を図るだけではなく、ヘッド本体2aに伝わる熱を少なくできるので、吐出特性の変動をより少なくできる。熱伝導部66を、筐体90のドライバIC55の接している部分から離れた部位に接触させれば、効果的に放熱できる。筐体90に接触させるには、例えば、熱伝導部66を、フレキシブル配線基板60に交差している熱伝導部66の、交差している部位の端を延長したような形状にし、その延長した端部を筐体90に接触させればよい。接触させるには、筐体側板90bをねじ止めする際に、その間に挟み込むなどしてねじ止めすればよい。またた、ここで言う接触には、接着剤などを介して取り付けることも含まれる。 If the heat conducting portion 66 is brought into contact with a portion where heat can be radiated, not only the temperature can be equalized, but also the heat transmitted to the head main body 2a can be reduced, so that fluctuations in ejection characteristics can be further reduced. Heat can be effectively dissipated by bringing the heat conducting portion 66 into contact with a portion of the housing 90 that is away from the portion where the driver IC 55 is in contact. In order to make contact with the housing 90, for example, the heat conducting portion 66 is shaped so that the end of the intersecting portion of the heat conducting portion 66 that intersects the flexible wiring board 60 is extended, and the extension is made. What is necessary is just to make an edge part contact the housing | casing 90. FIG. In order to make contact, when the case side plate 90b is screwed, the case side plate 90b may be pinched between them. Further, the contact mentioned here includes attaching via an adhesive or the like.
接触させるのは片側だけでもよいが、両側にすれば、排熱する量が約2倍になるのでより効率的に排熱できるし、フレキシブル配線基板60と交差している領域の両端から排熱できるので、フレキシブル配線基板60と交差している領域内での温度ばらつきを、より
低減できる。
Only one side may be brought into contact, but if it is placed on both sides, the amount of heat exhausted is approximately doubled, so heat can be exhausted more efficiently, and heat is exhausted from both ends of the region intersecting the flexible wiring board 60. Therefore, the temperature variation in the region intersecting with the flexible wiring board 60 can be further reduced.
筐体90と接触させる部位を、ドライバIC55が接している面と異なる面にすれば、ドライバIC55からの熱が伝わっていき難いので、効率的に排熱できる。ヘッド本体2aが一方方向に長い場合、フレキシブル配線基板60はヘッド本体2aの長手方向に沿って配置すれば、空間を効率的に利用できるので好ましい。その場合、ドライバIC55は筐体99のヘッド本体2aの長手方向に沿った面に接触させるのが、フレキシブル配線基板60の長さを短くできるので好ましい。そのような場合、熱伝導部66をヘッド本体2aの長手方向の端に位置する面に接触させれば、排熱効率をよくできる。また、そのようにすれば、多色印刷をしたり、解像度やスループットを上げるために複数の液体吐出ヘッド2を並べる際は、短手方向に近接して並べられるので、そのような場合でも排熱効率がよくなる。ヘッド本体2aの長手方向の端に位置する面とは、本実施形態では、筐体本体の端面90aaである。 If the part in contact with the housing 90 is a surface different from the surface in contact with the driver IC 55, heat from the driver IC 55 is difficult to be transmitted, so heat can be efficiently exhausted. When the head main body 2a is long in one direction, it is preferable to arrange the flexible wiring board 60 along the longitudinal direction of the head main body 2a because space can be used efficiently. In that case, it is preferable that the driver IC 55 is brought into contact with the surface of the housing 99 along the longitudinal direction of the head main body 2a because the length of the flexible wiring board 60 can be shortened. In such a case, exhaust heat efficiency can be improved by bringing the heat conducting section 66 into contact with the surface located at the longitudinal end of the head body 2a. In this case, when performing multicolor printing or arranging a plurality of liquid ejection heads 2 in order to increase resolution and throughput, they are arranged close to each other in the lateral direction. Thermal efficiency is improved. In this embodiment, the surface located at the end in the longitudinal direction of the head main body 2a is the end surface 90aa of the housing main body.
また、熱伝導部66は、筐体90に接触させるようにしてもよい。熱伝導性の高い筐体90を介して均熱化が図れるので好ましい。 Further, the heat conducting unit 66 may be brought into contact with the housing 90. This is preferable because soaking can be achieved through the casing 90 having high thermal conductivity.
さらに、複数のドライバIC55を、ヘッド本体2aからの距離が違う位置に配置する際には、フレキシブル配線基板60は、複数のドライバIC55が配置される位置までの距離が違っても、ほぼ同じ長さにしておけば、伝わる熱の量を近づけることができるので好ましい。 Further, when the plurality of driver ICs 55 are arranged at positions with different distances from the head main body 2a, the flexible wiring board 60 has substantially the same length even if the distances to the positions at which the plurality of driver ICs 55 are arranged are different. If this is done, the amount of heat transferred can be made closer, which is preferable.
次にヘッド本体2aについて説明する。ヘッド本体2aは、平板状の流路部材4と、流路部材4上に接続された変位素子30を含む圧電アクチュエータ基板21を1つ有している。圧電アクチュエータ基板21の平面形状は長方形状であり、その長方形の長辺が流路部材4の長手方向に沿うように流路部材4の上面に配置されている。 Next, the head main body 2a will be described. The head body 2 a has one piezoelectric actuator substrate 21 including a flat plate-like flow path member 4 and a displacement element 30 connected on the flow path member 4. The planar shape of the piezoelectric actuator substrate 21 is rectangular, and is arranged on the upper surface of the flow path member 4 so that the long side of the rectangle is along the longitudinal direction of the flow path member 4.
流路部材4の内部には2つのマニホールド5が形成されている。マニホールド5は流路部材4の長手方向の一端部側から、他端部側に延びる細長い形状を有しており、その両端部において、流路部材4の上面に開口しているマニホールドの開口5aが形成されている。マニホールド5の両端部から流路部材4へ液体を供給することにより、液体の供給不足が起り難くできる。また、マニホールド5の一端から供給する場合と比較して、マニホールド5を液体が流れる際に生じる圧力損失の差を約半分にできるため、液体吐出特性のばらつきを少なくできる。 Two manifolds 5 are formed inside the flow path member 4. The manifold 5 has an elongated shape that extends from one end side in the longitudinal direction of the flow path member 4 to the other end side, and the manifold opening 5a that opens to the upper surface of the flow path member 4 at both ends. Is formed. By supplying the liquid from both ends of the manifold 5 to the flow path member 4, it is possible to prevent the liquid from being insufficiently supplied. Further, as compared with the case where the liquid is supplied from one end of the manifold 5, the difference in pressure loss caused when the liquid flows through the manifold 5 can be reduced to about half, so that the variation in the liquid discharge characteristics can be reduced.
また、マニホールド5は、少なくとも加圧室10に繋がっている領域である長さ方向の中央部分が、幅方向に間隔を開けて設けられた隔壁15で仕切られている。隔壁15は、加圧室10に繋がっている領域である長さ方向の中央部分では、マニホールド5と同じ高さを有し、マニホールド5を複数の副マニホールド5bに完全に仕切っている。このようにすることで、平面視したときに、隔壁15と重なるように、吐出孔8および吐出孔8から加圧室10に繋がっているディセンダを設けることができる。 In the manifold 5, at least a central portion in the length direction, which is a region connected to the pressurizing chamber 10, is partitioned by a partition wall 15 provided at an interval in the width direction. The partition wall 15 has the same height as the manifold 5 in the central portion in the length direction, which is a region connected to the pressurizing chamber 10, and completely separates the manifold 5 into a plurality of sub-manifolds 5b. By doing so, it is possible to provide the discharge hole 8 and a descender connected from the discharge hole 8 to the pressurizing chamber 10 so as to overlap with the partition wall 15 when seen in a plan view.
図2では、マニホールド5の両端部を除く全体が隔壁15で仕切られている。両端部を含んで全体が隔壁15で仕切られているようにしてもよい。その場合、流路部材4の上面に開口している開口5a付近のみが仕切られておらず、開口5aから流路部材4の深さ方向に向かう間に隔壁が設けられるようにすれば、リザーバ40との接続が容易になる。 In FIG. 2, the whole of the manifold 5 excluding both ends is partitioned by a partition wall 15. The whole may be partitioned by the partition 15 including both ends. In that case, if only the vicinity of the opening 5a opened on the upper surface of the flow path member 4 is not partitioned and a partition wall is provided from the opening 5a in the depth direction of the flow path member 4, the reservoir Connection with 40 becomes easy.
複数に分けられた部分のマニホールド5を副マニホールド5bと呼ぶことがある。本実施形態においては、マニホールド5は独立して2本設けられており、それぞれの両端部に開口5aが設けられている。また、1つのマニホールド5には、7つの隔壁15が設けら
れており、8つの副マニホールド5bに分けられている。副マニホールド5bの幅は、隔壁15の幅より大きくなっており、これにより副マニホールド5bに多くの液体を流すことができる。また、7つの隔壁15は、幅方向の中央に近いほど、長さが長くなっており、マニホールド5の両端において、幅方向の中央に近い隔壁15ほど、隔壁15の端がマニホールド5の端に近くなっている。これにより、マニホールド5の外側の壁により生じる流路抵抗と、隔壁15により生じる流路抵抗との間のバランスがとれ、各副マニホールド5bのうち、加圧室10に繋がる部分である個別供給流路14が形成されている領域の端における液体の圧力差を少なくできる。この個別供給流路14での圧力差は、加圧室10内の液体に加わる圧力差につながるため、個別供給流路14での圧力差を少なくすれば、吐出ばらつきを低減できる。
The portion of the manifold 5 divided into a plurality of parts may be referred to as a sub-manifold 5b. In the present embodiment, two manifolds 5 are provided independently, and openings 5a are provided at both ends. One manifold 5 is provided with seven partition walls 15 and divided into eight sub-manifolds 5b. The width of the sub-manifold 5b is larger than the width of the partition wall 15, so that a large amount of liquid can flow through the sub-manifold 5b. In addition, the length of the seven partition walls 15 becomes longer as they are closer to the center in the width direction. At both ends of the manifold 5, the ends of the partition walls 15 are closer to the ends of the manifold 5 as the partition walls 15 are closer to the center in the width direction. It ’s close. As a result, the flow resistance generated by the outer wall of the manifold 5 and the flow resistance generated by the partition wall 15 are balanced, and the individual supply flow that is the portion connected to the pressurizing chamber 10 in each sub-manifold 5b. The pressure difference of the liquid at the end of the region where the channel 14 is formed can be reduced. Since the pressure difference in the individual supply channel 14 leads to a pressure difference applied to the liquid in the pressurizing chamber 10, the discharge variation can be reduced if the pressure difference in the individual supply channel 14 is reduced.
流路部材4は、複数の加圧室10が2次元的に広がって形成されている。加圧室10は、角部にアールが施されている、2つの鋭角部10aと2つの鋭角部10bを有するほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。 The flow path member 4 is formed by two-dimensionally expanding a plurality of pressurizing chambers 10. The pressurizing chamber 10 is a hollow region having a substantially rhombic planar shape having two acute angle portions 10a and two acute angle portions 10b with rounded corners.
加圧室10は1つの副マニホールド5bと個別供給流路14を介して繋がっている。1つの副マニホールド5bに沿うようにして、この副マニホールド5bに繋がっている加圧室10の列である加圧室列11が、副マニホールド5bの両側に1列ずつ、合計2列設けられている。したがって、1つのマニホールド5に対して、16列の加圧室11が設けられており、ヘッド本体2a全体では32列の加圧室列11が設けられている。各加圧室列11における加圧室10の長手方向の間隔は同じであり、例えば、37.5dpiの間隔となっている。 The pressurizing chamber 10 is connected to one sub-manifold 5b through an individual supply channel 14. Along with one sub-manifold 5b, two rows of pressurizing chambers 11 which are rows of pressurizing chambers 10 connected to the sub-manifold 5b are provided, one on each side of the sub-manifold 5b. Yes. Accordingly, 16 rows of pressurizing chambers 11 are provided for one manifold 5, and 32 rows of pressurizing chamber rows 11 are provided in the entire head body 2a. The intervals in the longitudinal direction of the pressurizing chambers 10 in the respective pressurizing chamber rows 11 are the same, for example, 37.5 dpi.
各加圧室列11の端にはダミー加圧室16が設けられている。このダミー加圧室16は、マニホールド5とは繋がっているが、吐出孔8とは繋がっていない。また、32列の加圧室列11の外側には、ダミー加圧室16が直線状に並んだダミー加圧室列が設けられている。このダミー加圧室16は、マニホールド5および吐出孔8のいずれとも繋がっていない。これらのダミー加圧室により、端から1つ内側の加圧室10の周囲の構造(剛性)が他の加圧室10の構造(剛性)と近くなることで、液体吐出特性の差を少なくできる。なお、周囲の構造の差の影響は、距離の近い、長さ方向に隣接する加圧室10の影響が大きいため、長さ方向には、両端にダミー加圧室を設けてある。幅方向については、影響が比較的小さいため、ヘッド本体21aの端に近い方のみに設けている。これにより、ヘッド本体21aの幅を小さくできる。 A dummy pressurizing chamber 16 is provided at the end of each pressurizing chamber row 11. The dummy pressurizing chamber 16 is connected to the manifold 5 but is not connected to the discharge hole 8. A dummy pressurizing chamber row in which dummy pressurizing chambers 16 are arranged in a straight line is provided outside the 32 pressurizing chamber rows 11. The dummy pressurizing chamber 16 is not connected to either the manifold 5 or the discharge hole 8. By these dummy pressurizing chambers, the structure (rigidity) around the pressurizing chamber 10 that is one inward from the end is close to the structure (rigidity) of the other pressurizing chambers 10, thereby reducing the difference in liquid ejection characteristics. it can. In addition, since the influence of the surrounding structure difference has a large influence on the pressurizing chambers 10 adjacent to each other in the length direction, the dummy pressurizing chambers are provided at both ends in the length direction. Since the influence in the width direction is relatively small, it is provided only on the side closer to the end of the head main body 21a. Thereby, the width | variety of the head main body 21a can be made small.
1つのマニホールド5に繋がっている加圧室10は、液体吐出ヘッド2の長手方向である行方向と短手方向である列方向とに沿って、行上および列上で、それぞれ略等間隔で配置されている。行方向は、菱形形状の加圧室10の鈍角部10b同士を結ぶ対角線と同じ方向であり、列方向は、菱形形状の加圧室10の鋭角部10a同士を結ぶ対角線と同じ方向である。つまり、加圧室10の菱形形状の対角線が行および列と角度がついていない状態になっている。加圧室10を格子状に配置し、そのような角度の菱形形状の加圧室10を配置することにより、クロストークを小さくできる。これは1つの加圧室10に対して、行方向、列方向のいずれの方向においても、角部同士が対向する状態になっているため、辺同士で対向して場合よりも、流路部材4を通じて、振動伝わり難いためである。なお、この場合、鈍角部10b同士を長手方向に対向させることにより長手方向における、加圧室10の密度を高くして配置でき、これにより、長手方向の吐出孔8の密度を高くできるので、高解像度の液体吐出ヘッド2とできるからである。行上および列上での加圧室10の間隔は、等間隔にすれば、間隔が他より狭いところがなくなりクロストークを小さくできるが、間隔は±20%程度異なるようにしてもよい。 The pressurizing chambers 10 connected to one manifold 5 are arranged at substantially equal intervals on the rows and on the columns along the row direction which is the longitudinal direction of the liquid discharge head 2 and the column direction which is the short direction. Is arranged. The row direction is the same direction as the diagonal line connecting the obtuse angle portions 10b of the rhombus-shaped pressurizing chamber 10, and the column direction is the same direction as the diagonal line connecting the acute angle portions 10a of the rhombus-shaped pressurizing chamber 10. That is, the rhombus-shaped diagonal line of the pressurizing chamber 10 is not in an angle with the rows and columns. By arranging the pressurizing chambers 10 in a lattice shape and arranging the rhombic pressurizing chambers 10 having such angles, crosstalk can be reduced. This is because the corners face each other in both the row direction and the column direction with respect to one pressurizing chamber 10, so that the flow path member is more than the case where the sides face each other. This is because it is difficult for vibration to be transmitted through 4. In this case, the obtuse angle portions 10b are opposed to each other in the longitudinal direction so that the density of the pressurizing chamber 10 in the longitudinal direction can be increased, thereby increasing the density of the discharge holes 8 in the longitudinal direction. This is because a high-resolution liquid ejection head 2 can be obtained. If the intervals between the pressurizing chambers 10 on the rows and columns are equal, the crosstalk can be reduced by eliminating the narrower intervals than others, but the intervals may differ by about ± 20%.
加圧室10を格子状の配置にして、圧電アクチュエータ基板21を、行および列に沿っ
た外辺を有する矩形状にすると、圧電アクチュエータ基板21の外辺から、加圧室10の上に形成されている個別電極25が等距離に配置されることになるので、個別電極25を形成する際に、圧電アクチュエータ基板21に変形が生じ難くできる。圧電アクチュエータ基板21と流路部材4とを接合する際に、この変形が大きいと外辺に近い変位素子30に応力が加わり、変位特性にばらつきが生じるおそれがあるが、変形を少なくすることで、そのばらつきを低減できる。また、最も外辺に近い加圧室列11の外側にダミー加圧室16のダミー加圧室列が設けられているために、変形の影響をより受け難くできる。加圧室列11に属する加圧室10は等間隔で配置されており、加圧室列11に対応する個別電極25も等間隔で配置されている。加圧室列11は短手方向に等間隔で配置されており、加圧室列11に対応する個別電極25の列も短手方向に等間隔で配置されている。これにより、特にクロストークの影響が大きくなる部位をなくすことができる。
When the pressurizing chambers 10 are arranged in a grid pattern and the piezoelectric actuator substrate 21 is formed in a rectangular shape having outer sides along rows and columns, the piezoelectric actuator substrate 21 is formed on the pressurizing chamber 10 from the outer sides. Since the individual electrodes 25 are arranged at equal distances, the piezoelectric actuator substrate 21 can be hardly deformed when the individual electrodes 25 are formed. When the piezoelectric actuator substrate 21 and the flow path member 4 are joined, if this deformation is large, stress may be applied to the displacement element 30 near the outer side, resulting in variations in displacement characteristics. However, by reducing the deformation, The variation can be reduced. In addition, since the dummy pressurizing chamber row of the dummy pressurizing chamber 16 is provided outside the pressurizing chamber row 11 closest to the outer side, the influence of deformation can be made less susceptible. The pressurizing chambers 10 belonging to the pressurizing chamber row 11 are arranged at equal intervals, and the individual electrodes 25 corresponding to the pressurizing chamber rows 11 are also arranged at equal intervals. The pressurizing chamber rows 11 are arranged at equal intervals in the short direction, and the rows of individual electrodes 25 corresponding to the pressurizing chamber rows 11 are also arranged at equal intervals in the short direction. Thereby, it is possible to eliminate a portion where the influence of the crosstalk becomes particularly large.
流路部材4を平面視したとき、1つの加圧室列11に属する加圧室10が、隣接する加圧室列11に属する加圧室10と、液体吐出ヘッド2の長手方向において、重ならないように配置することにより、クロストークを抑制できる。一方、加圧室列11の間の距離を離すと、液体吐出ヘッド2の幅が大きくなるので、プリンタ1に対する液体吐出ヘッド2の設置角度の精度や、複数の液体吐出ヘッド2を使用する際の、液体吐出ヘッド2の相対位置の精度が印刷結果に与える影響が大きくなる。そこで、隔壁15の幅を副マニホールド5bよりも小さくすることで、それらの精度が印刷結果に与える影響を少なくできる。 When the flow path member 4 is viewed in plan, the pressurizing chamber 10 belonging to one pressurizing chamber row 11 is overlapped with the pressurizing chamber 10 belonging to the adjacent pressurizing chamber row 11 in the longitudinal direction of the liquid ejection head 2. By arranging so as not to become crosstalk, crosstalk can be suppressed. On the other hand, when the distance between the pressurizing chamber rows 11 is increased, the width of the liquid discharge head 2 is increased. Therefore, the accuracy of the installation angle of the liquid discharge head 2 with respect to the printer 1 and the use of a plurality of liquid discharge heads 2 are used. The influence of the relative position accuracy of the liquid discharge head 2 on the printing result is increased. Therefore, by making the width of the partition wall 15 smaller than that of the sub-manifold 5b, the influence of the accuracy on the printing result can be reduced.
1つの副マニホールド5bに繋がっている加圧室10は、2列の加圧室列11を構成しており、1つの加圧室列11に属する加圧室10から繋がっている吐出孔8は、1つの吐出孔列9を構成している。2列の加圧室列11に属する加圧室10に繋がっている吐出孔8はそれぞれ、副マニホールド5bの異なる側に開口している。図4では隔壁15には、2列の吐出孔列9が設けられているが、それぞれの吐出孔列9に属する吐出孔8は、吐出孔8に近い側の副マニホールド5bに加圧室10を介して繋がっている。隣接する副マニホールド5bに加圧室列11を介して繋がっている吐出孔8と液体吐出ヘッド2の長手方向において重ならないように配置されていると、加圧室10と吐出孔8とを繋ぐ流路間のクロストークが抑制できるので、さらにクロストークを小さくすることができる。加圧室10と吐出孔8とを繋ぐ流路全体が、液体吐出ヘッド2の長手方向において重ならないように配置されていると、さらにクロストークを小さくすることができる。 The pressurizing chambers 10 connected to one sub-manifold 5 b constitute two pressurizing chamber rows 11, and the discharge holes 8 connected to the pressurizing chambers 10 belonging to one pressurizing chamber row 11 are One discharge hole row 9 is configured. The discharge holes 8 connected to the pressurizing chambers 10 belonging to the two pressurizing chamber rows 11 are opened on different sides of the sub manifold 5b. In FIG. 4, the partition wall 15 is provided with two rows of discharge holes 9. The discharge holes 8 belonging to each of the discharge hole rows 9 are connected to the sub-manifold 5 b on the side close to the discharge holes 8 in the pressurizing chamber 10. Are connected through. If the discharge hole 8 connected to the adjacent sub-manifold 5b via the pressurizing chamber row 11 and the liquid discharge head 2 do not overlap in the longitudinal direction, the pressurizing chamber 10 and the discharge hole 8 are connected. Since crosstalk between the flow paths can be suppressed, the crosstalk can be further reduced. If the entire flow path connecting the pressurizing chamber 10 and the discharge hole 8 is arranged so as not to overlap in the longitudinal direction of the liquid discharge head 2, the crosstalk can be further reduced.
また、平面視において、加圧室10と副マニホールド5bとが重なるように配置することにより、液体吐出ヘッド2の幅を小さくできる。加圧室10の面積に対する、重なっている面積の割合が80%以上、さらに90%以上にすることで、液体吐出ヘッド2の幅をより小さくできる。また、加圧室10と副マニホールド5bとが重なっている部分の加圧室10の底面は、副マニホールド5bと重なっていない場合と比較して剛性が低くなっており、その差により吐出特性がばらつくおそれがある。加圧室10全体の面積に対する、副マニホールド5bと重なっている加圧室10の面積の割合を、各加圧室10で略同じにすることで、加圧室10を構成する底面の剛性が変わることによる吐出特性のばらつきを少なくすることができる。ここで略同じとは、面積の割合の差が、10%以下、特に5%以下であることを言う。 In addition, the width of the liquid discharge head 2 can be reduced by arranging the pressurizing chamber 10 and the sub-manifold 5b so as to overlap each other in plan view. When the ratio of the overlapping area to the area of the pressurizing chamber 10 is 80% or more, and further 90% or more, the width of the liquid discharge head 2 can be further reduced. Further, the bottom surface of the pressurizing chamber 10 where the pressurizing chamber 10 and the sub-manifold 5b overlap is less rigid than the case where the pressurizing chamber 10 and the sub-manifold 5b do not overlap. There is a risk of variation. By making the ratio of the area of the pressurizing chamber 10 overlapping the sub-manifold 5b to the area of the entire pressurizing chamber 10 substantially the same in each pressurizing chamber 10, the rigidity of the bottom surface constituting the pressurizing chamber 10 is increased. Variations in ejection characteristics due to changes can be reduced. Here, “substantially the same” means that the difference in area ratio is 10% or less, particularly 5% or less.
1つのマニホールド5に繋がっている複数の加圧室10により加圧室群が構成されており、マニホールド5が2つあるため、加圧室群は2つある。各加圧室群内における吐出に関わる加圧室10の配置は同じで、短手方向に平行移動させた配置されている。これらの加圧室10は、流路部材4の上面における圧電アクチュエータ基板21に対向する領域に、加圧室群間などの少し間隔が広くなった部分があるものの、ほぼ全面にわたって配列されている。つまり、これらの加圧室10によって形成された加圧室群は圧電アクチュエータ基板21とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有している。また、各加圧室10の
開口は、流路部材4の上面に圧電アクチュエータ基板21が接合されることで閉塞されている。
A plurality of pressurizing chambers are formed by a plurality of pressurizing chambers 10 connected to one manifold 5. Since there are two manifolds 5, there are two pressurizing chamber groups. The arrangement of the pressurizing chambers 10 related to ejection in each pressurizing chamber group is the same, and is arranged to be translated in the lateral direction. These pressurizing chambers 10 are arranged over almost the entire surface although there are portions where the gaps between the pressurizing chamber groups are slightly wide in the region facing the piezoelectric actuator substrate 21 on the upper surface of the flow path member 4. . That is, the pressurizing chamber group formed by these pressurizing chambers 10 occupies an area having almost the same size and shape as the piezoelectric actuator substrate 21. Further, the opening of each pressurizing chamber 10 is closed by bonding the piezoelectric actuator substrate 21 to the upper surface of the flow path member 4.
加圧室10の個別供給流路14が繋がっている角部と対向する角部からは、流路部材4の下面の吐出孔面4−1に開口している吐出孔8に繋がるディセンダが伸びている。ディセンダは、平面視において、加圧室10から離れる方向に伸びている。より具体的には、加圧室10の長い対角線に沿う方向に離れつつ、その方向に対して左右にずれながら伸びている。これにより、加圧室10は各加圧室列11内での間隔が37.5dpiになっている格子状の配置にしつつ、吐出孔8は、全体で1200dpiの間隔で配置することができる。 A descender connected to the discharge hole 8 opened in the discharge hole surface 4-1 on the lower surface of the flow path member 4 extends from a corner portion of the pressurizing chamber 10 facing the corner portion where the individual supply flow path 14 is connected. ing. The descender extends in a direction away from the pressurizing chamber 10 in plan view. More specifically, the pressurizing chamber 10 extends away from the direction along the long diagonal line while being shifted to the left and right with respect to that direction. As a result, the discharge chambers 8 can be arranged at an interval of 1200 dpi as a whole, while the pressurization chambers 10 are arranged in a lattice shape in which the intervals in the respective pressurization chamber rows 11 are 37.5 dpi.
これは別の言い方をすると、流路部材4の長手方向に平行な仮想直線に対して直交するように吐出孔8を投影すると、図4に示した仮想直線のRの範囲に、各マニホールド5に繋がっている16個の吐出孔8、全部で32個の吐出孔8が、1200dpiの等間隔となっているということである。これにより、全てのマニホールド5に同じ色のインクを供給することで、全体として長手方向に1200dpiの解像度で画像が形成可能となる。また、1つのマニホールド5に繋がっている1個の吐出孔8は、仮想直線のRの範囲で600dpiの等間隔になっている。これにより、各マニホールド5に異なる色のインクを供給することで、全体として長手方向に600dpiの解像度で2色の画像が形成可能となる。この場合、2つの液体吐出ヘッド2を用いれば、600dpiの解像度で4色の画像が形成可能となり、600dpiで印刷可能な液体吐出ヘッドを用いるよりも、印刷精度が高くなり、印刷のセッティングも簡単にできる。 In other words, when the discharge holes 8 are projected so as to be orthogonal to the virtual straight line parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4, each manifold 5 is within the range of R of the virtual straight line shown in FIG. That is, 16 discharge holes 8 connected to, and a total of 32 discharge holes 8 are equally spaced by 1200 dpi. Thus, by supplying the same color ink to all the manifolds 5, an image can be formed with a resolution of 1200 dpi in the longitudinal direction as a whole. Further, one discharge hole 8 connected to one manifold 5 is equally spaced at 600 dpi within the range of R of the imaginary straight line. As a result, by supplying different colors of ink to the respective manifolds 5, it is possible to form two-color images with a resolution of 600 dpi in the longitudinal direction as a whole. In this case, if two liquid ejection heads 2 are used, an image of four colors can be formed at a resolution of 600 dpi, and printing accuracy is higher and printing settings are easier than using a liquid ejection head capable of printing at 600 dpi. Can be.
さらに、液体吐出ヘッド2には、マニホールドの開口5aからの液体の供給を安定させるように流路部材4に、リザーバを接合してもよい。リザーバには、外部から供給された液体を分岐させて、2つの開口5aに繋がる流路が設けられることにより、2つの開口に液体を安定して供給できる。分岐してからの流路長をほぼ等しくすることで、外部から供給される液体の温度変動や圧力変動が、マニホールド5の両端の開口5aに、少ない時間差で伝わるため、液体吐出ヘッド2内の液滴の吐出特性のばらつきをより少なくできる。リザーバにダンパを設けることで、さらに液体の供給が安定化できる。さらに、液体中の異物などが流路部材4に向かうのを抑制するように、フィルタを設けてもよい。またさらに、流路部材4に向かう液体の温度を安定化させるようにヒータを設けてもよい。 Furthermore, a reservoir may be joined to the flow path member 4 in the liquid ejection head 2 so as to stabilize the liquid supply from the opening 5a of the manifold. The reservoir is provided with a flow path that branches the liquid supplied from the outside and is connected to the two openings 5a, so that the liquid can be stably supplied to the two openings. By making the flow path lengths after branching substantially equal, temperature fluctuations and pressure fluctuations of the liquid supplied from the outside are transmitted to the openings 5a at both ends of the manifold 5 with a small time difference. Variations in droplet ejection characteristics can be further reduced. By providing a damper in the reservoir, the liquid supply can be further stabilized. Further, a filter may be provided so as to prevent foreign matters in the liquid from moving toward the flow path member 4. Furthermore, a heater may be provided so as to stabilize the temperature of the liquid toward the flow path member 4.
圧電アクチュエータ基板21の上面における各加圧室10に対向する位置には個別電極25がそれぞれ形成されている。個別電極25は、加圧室10より一回り小さく、加圧室10とほぼ相似な形状を有している個別電極本体25aと、個別電極本体25aから引き出されている引出電極25bとを含んでおり、個別電極25は、加圧室10と同じように、個別電極列および個別電極群を構成している。引出電極25bは、一端部が個別電極本体25aに接続されており、他端部が加圧室10の鋭角部10aを通り、加圧室10の外側で、加圧室10の2つの鋭角部10aを結ぶ対角線を延長した列と重ならない領域に引き出されている。これによりクロストークが低減できる。引出電極25bの形状については、後で詳述する。 Individual electrodes 25 are formed at positions facing the pressurizing chambers 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator substrate 21. The individual electrode 25 includes an individual electrode main body 25a that is slightly smaller than the pressurizing chamber 10 and has a shape substantially similar to the pressurizing chamber 10, and an extraction electrode 25b that is extracted from the individual electrode main body 25a. In the same manner as the pressurizing chamber 10, the individual electrode 25 constitutes an individual electrode row and an individual electrode group. One end of the extraction electrode 25b is connected to the individual electrode main body 25a, and the other end passes through the acute angle portion 10a of the pressurization chamber 10, and outside the pressurization chamber 10, two acute angle portions of the pressurization chamber 10 are provided. 10a is drawn to a region that does not overlap with the extended row of diagonal lines connecting 10a. Thereby, crosstalk can be reduced. The shape of the extraction electrode 25b will be described in detail later.
また、圧電アクチュエータ基板21の上面には、共通電極24とビアホールを介して電気的に接続されている共通電極用表面電極28が形成されている。共通電極用表面電極28は、圧電アクチュエータ基板21の短手方向の中央部に、長手方向に沿うように2列形成され、また、長手方向の端近くで短手方向に沿って1列形成されている。図示した、共通電極用表面電極28は直線上に断続的に形成されたものであるが、直線上に連続的に形成してもよい。 A common electrode surface electrode 28 is formed on the upper surface of the piezoelectric actuator substrate 21 and is electrically connected to the common electrode 24 via a via hole. The common electrode surface electrodes 28 are formed in two rows along the longitudinal direction at the central portion of the piezoelectric actuator substrate 21 in the lateral direction, and are formed in one row along the lateral direction near the end in the longitudinal direction. ing. Although the illustrated common electrode surface electrode 28 is intermittently formed on a straight line, it may be formed continuously on a straight line.
圧電アクチュエータ基板21は、後述のようにビアホールを形成した圧電セラミック層21a、共通電極24、圧電セラミック層21bを積層し、焼成した後、個別電極25および共通電極用表面電極28を同一工程で形成するのが好ましい。個別電極25と加圧室10との位置ばらつきは吐出特性に大きく影響を与えこと、個別電極25を形成した後、焼成すると圧電アクチュエータ基板21に反りが生じるおそれがあり、反りが生じた圧電アクチュエータ基板21を流路部材4に接合すると、圧電アクチュエータ基板21に応力が加わった状態になり、その影響で変位がばらつくおそれがあることから、個別電極25は、焼成後に形成される。共通電極用表面電極28も同様に反りを生じされるおそれがあることと、個別電極25と同時に形成した方が、位置精度が高くなり、工程も簡略化できるので、個別電極25と共通電極用表面電極28は同一工程で形成される。 The piezoelectric actuator substrate 21 is formed by laminating and firing a piezoelectric ceramic layer 21a having a via hole, a common electrode 24, and a piezoelectric ceramic layer 21b, as will be described later, and then forming individual electrodes 25 and a common electrode surface electrode 28 in the same process. It is preferable to do this. The positional variation between the individual electrode 25 and the pressurizing chamber 10 greatly affects the ejection characteristics, and if the individual electrode 25 is formed and then fired, the piezoelectric actuator substrate 21 may be warped. When the substrate 21 is joined to the flow path member 4, stress is applied to the piezoelectric actuator substrate 21, and the displacement may vary due to the influence. Therefore, the individual electrode 25 is formed after firing. Similarly, the surface electrode 28 for the common electrode may be warped, and if the surface electrode 28 is formed at the same time as the individual electrode 25, the positional accuracy becomes higher and the process can be simplified. The surface electrode 28 is formed in the same process.
このような圧電アクチュエータ基板21を焼成する際に生じるおそれのある、焼成収縮によるビアホールの位置ばらつきは、主に圧電アクチュエータ基板21の長手方向に生じるので、共通電極用表面電極28が偶数個あるマニホールド5の中央、別の言い方をすれば、圧電アクチュエータ基板21の短手方向の中央に設けられており、共通電極用表面電極28が圧電アクチュエータ基板21の長手方向に長い形状をしていることにより、ビアホールと共通電極用表面電極28とが位置ずれにより電気的に接続されなくなることを抑制できる。 Such a positional variation of via holes due to firing shrinkage that may occur when firing the piezoelectric actuator substrate 21 mainly occurs in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21, and therefore, a manifold having an even number of common electrode surface electrodes 28. 5, in other words, it is provided at the center in the short direction of the piezoelectric actuator substrate 21, and the common electrode surface electrode 28 has a long shape in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21. In addition, it is possible to prevent the via hole and the common electrode surface electrode 28 from being electrically connected due to misalignment.
圧電アクチュエータ基板21には、2枚のフレキシブル配線基板60が、圧電アクチュエータ基板21の2つの長辺側から、それぞれ中央に向かうように配置され、接合される。その際、圧電アクチュエータ基板21aの引出電極25bおよび共通電極用表面電極28の上に、それぞれ、接続電極26および共通電極用接続電極を形成して接続することで、接続が容易になる。また、その際、共通電極用表面電極28および共通電極用接続電極の面積を接続電極26の面積よりも大きくすれば、フレキシブル配線基板60の端部(先端および圧電アクチュエータ基板21の長手方向の端)にける接続が、共通電極用表面電極28上の接続により強くできるので、フレキシブル配線基板60が端からはがれ難くできる。 Two flexible wiring boards 60 are arranged and bonded to the piezoelectric actuator substrate 21 from the two long sides of the piezoelectric actuator substrate 21 toward the center. At this time, the connection is facilitated by forming the connection electrode 26 and the common electrode connection electrode on the extraction electrode 25b and the common electrode surface electrode 28 of the piezoelectric actuator substrate 21a, respectively, and connecting them. At this time, if the area of the common electrode surface electrode 28 and the common electrode connection electrode is made larger than the area of the connection electrode 26, the end of the flexible wiring board 60 (the front end and the end in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21). ) Can be strengthened by the connection on the common electrode surface electrode 28, so that the flexible wiring board 60 can be hardly peeled off from the end.
また、吐出孔8は、流路部材4の下面側に配置されたマニホールド5と対向する領域を避けた位置に配置されている。さらに、吐出孔8は、流路部材4の下面側における圧電アクチュエータ基板21と対向する領域内に配置されている。これらの吐出孔8は、1つの群として圧電アクチュエータ基板21とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有しており、対応する圧電アクチュエータ基板21の変位素子30を変位させることにより吐出孔8から液滴が吐出できる。 Further, the discharge hole 8 is arranged at a position avoiding the area facing the manifold 5 arranged on the lower surface side of the flow path member 4. Further, the discharge hole 8 is disposed in a region facing the piezoelectric actuator substrate 21 on the lower surface side of the flow path member 4. These discharge holes 8 occupy a region having almost the same size and shape as the piezoelectric actuator substrate 21 as a group, and the displacement elements 30 of the corresponding piezoelectric actuator substrate 21 are displaced to displace the discharge holes 8 from the discharge holes 8. Droplets can be ejected.
ヘッド本体2aに含まれる流路部材4は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路部材4の上面から順に、キャビティプレート4a、ベースプレート4b、アパーチャ(しぼり)プレート4c、サプライプレート4d、マニホールドプレート4e〜j、カバープレート4kおよびノズルプレート4lである。これらのプレートには多数の孔が形成されている。各プレートの厚さは10〜300μm程度であることにより、形成する孔の形成精度を高くできる。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路12およびマニホールド5を構成するように、位置合わせして積層されている。ヘッド本体2aは、加圧室10は流路部材4の上面に、マニホールド5は内部の下面側に、吐出孔8は下面にと、個別流路12を構成する各部分が異なる位置に互いに近接して配設され、加圧室10を介してマニホールド5と吐出孔8とが繋がる構成を有している。 The flow path member 4 included in the head main body 2a has a laminated structure in which a plurality of plates are laminated. These plates are a cavity plate 4a, a base plate 4b, an aperture plate 4c, a supply plate 4d, manifold plates 4e to j, a cover plate 4k, and a nozzle plate 4l in order from the upper surface of the flow path member 4. A number of holes are formed in these plates. Since the thickness of each plate is about 10 to 300 μm, the formation accuracy of the holes to be formed can be increased. Each plate is aligned and laminated so that these holes communicate with each other to form the individual flow path 12 and the manifold 5. In the head main body 2a, the pressurizing chamber 10 is on the upper surface of the flow path member 4, the manifold 5 is on the inner lower surface side, the discharge holes 8 are on the lower surface, and the parts constituting the individual flow path 12 are close to each other in different positions. The manifold 5 and the discharge hole 8 are connected via the pressurizing chamber 10.
各プレートに形成された孔について説明する。これらの孔には、次のようなものがある。第1に、キャビティプレート4aに形成された加圧室10である。第2に、加圧室10
の一端からマニホールド5へと繋がる個別供給流路14を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート4b(詳細には加圧室10の入り口)からサプライプレート4c(詳細にはマニホールド5の出口)までの各プレートに形成されている。なお、この個別供給流路14には、アパーチャプレート4cに形成されている、流路の断面積が小さくなっている部位であるしぼり6が含まれている。
The holes formed in each plate will be described. These holes include the following. The first is the pressurizing chamber 10 formed in the cavity plate 4a. Second, the pressure chamber 10
It is a communicating hole which comprises the individual supply flow path 14 connected with the manifold 5 from the end of this. This communication hole is formed in each plate from the base plate 4b (specifically, the inlet of the pressurizing chamber 10) to the supply plate 4c (specifically, the outlet of the manifold 5). The individual supply flow path 14 includes a squeeze 6 that is formed in the aperture plate 4c and is a portion where the cross-sectional area of the flow path is small.
第3に、加圧室10の他端から吐出孔8へと連通する流路を構成する連通孔であり、この連通孔は、以下の記載においてディセンダ(部分流路)と呼称される。ディセンダは、ベースプレート4b(詳細には加圧室10の出口)からノズルプレート4l(詳細には吐出孔8)までの各プレートに形成されている。ノズルプレート4lの孔は、吐出孔8として、流路部材4の外部に開口している径が、例えば10〜40μmのもので、内部に向かって径が大きくなっていくものが開けられている。第4に、マニホールド5を構成する連通孔である。この連通孔は、マニホールドプレート4e〜jに形成されている。マニホールドプレート4e〜jには、副マニホールド5bを構成するように隔壁15が残るように孔が形成されている。各マニホールドプレート4e〜jにおける隔壁15は、マニホールド5となる部分全体を孔にすると、保持できない状態になるので、隔壁15は、ハーフエッチングしたタブで各マニホールドプレート4e〜jの外周と繋がった状態にされる。 Third, there is a communication hole constituting a flow path communicating from the other end of the pressurizing chamber 10 to the discharge hole 8, and this communication hole is referred to as a descender (partial flow path) in the following description. The descender is formed on each plate from the base plate 4b (specifically, the outlet of the pressurizing chamber 10) to the nozzle plate 4l (specifically, the discharge hole 8). The hole of the nozzle plate 41 is opened as a discharge hole 8 having a diameter of 10 to 40 μm, for example, which is open to the outside of the flow path member 4, and the diameter increases toward the inside. . Fourthly, communication holes constituting the manifold 5. The communication holes are formed in the manifold plates 4e to 4j. Holes are formed in the manifold plates 4e to 4j so that the partition walls 15 remain so as to constitute the sub-manifold 5b. The partition 15 in each manifold plate 4e-j cannot be held when the entire portion to be the manifold 5 is made a hole, so the partition 15 is connected to the outer periphery of each manifold plate 4e-j with a half-etched tab. To be.
第1〜4の連通孔が相互に繋がり、マニホールド5からの液体の流入口(マニホールド5の出口)から吐出孔8に至る個別流路12を構成している。マニホールド5に供給された液体は、以下の経路で吐出孔8から吐出される。まず、マニホールド5から上方向に向かって、個別供給流路14に入り、しぼり6の一端部に至る。次に、しぼり6の延在方向に沿って水平に進み、しぼり6の他端部に至る。そこから上方に向かって、加圧室10の一端部に至る。さらに、加圧室10の延在方向に沿って水平に進み、加圧室10の他端部に至る。そこから少しずつ水平方向に移動しながら、主に下方に向かい、下面に開口した吐出孔8へと進む。 The first to fourth communication holes are connected to each other to form an individual flow path 12 from the liquid inflow port (outlet of the manifold 5) to the discharge hole 8 from the manifold 5. The liquid supplied to the manifold 5 is discharged from the discharge hole 8 through the following path. First, from the manifold 5, it enters the individual supply flow path 14 and reaches one end of the throttle 6. Next, it proceeds horizontally along the extending direction of the restriction 6 and reaches the other end of the restriction 6. From there, it reaches one end of the pressurizing chamber 10 upward. Furthermore, it progresses horizontally along the extending direction of the pressurizing chamber 10 and reaches the other end of the pressurizing chamber 10. While moving little by little in the horizontal direction from there, it proceeds mainly downward and proceeds to the discharge hole 8 opened in the lower surface.
圧電アクチュエータ基板21は、圧電体である2枚の圧電セラミック層21a、21bからなる積層構造を有している。これらの圧電セラミック層21a、21bはそれぞれ20μm程度の厚さを有している。圧電アクチュエータ基板21の圧電セラミック層21aの下面から圧電セラミック層21bの上面までの厚さは40μm程度である。圧電セラミック層21a、21bのいずれの層も複数の加圧室10を跨ぐように延在している。これらの圧電セラミック層21a、21bは、例えば、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系のセラミックス材料からなる。 The piezoelectric actuator substrate 21 has a laminated structure composed of two piezoelectric ceramic layers 21a and 21b which are piezoelectric bodies. Each of these piezoelectric ceramic layers 21a and 21b has a thickness of about 20 μm. The thickness from the lower surface of the piezoelectric ceramic layer 21a of the piezoelectric actuator substrate 21 to the upper surface of the piezoelectric ceramic layer 21b is about 40 μm. Both of the piezoelectric ceramic layers 21 a and 21 b extend so as to straddle the plurality of pressure chambers 10. These piezoelectric ceramic layers 21a and 21b are made of, for example, a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material having ferroelectricity.
圧電アクチュエータ基板21は、Ag−Pd系などの金属材料からなる共通電極24およびとAu系などの金属材料からなる個別電極25を有している。個別電極25は上述のように圧電アクチュエータ基板21の上面における加圧室10と対向する位置に配置されている個別電極本体25aと、そこから引き出された引出電極25bとを含んでいる。引出電極25bの一端の、加圧室10と対向する領域外に引き出され部分には接続電極26が形成されている。接続電極26は例えばガラスフリットを含む銀−パラジウムからなり、厚さが15μm程度で凸状に形成されている。また、接続電極26は、フレキシブル配線基板60に設けられた電極と電気的に接合されている。詳細は後述するが、個別電極25には、制御部100からフレキシブル配線基板60を通じて駆動信号が供給される。駆動信号は、印刷媒体Pの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。 The piezoelectric actuator substrate 21 includes a common electrode 24 made of a metal material such as Ag—Pd and an individual electrode 25 made of a metal material such as Au. As described above, the individual electrode 25 includes the individual electrode main body 25a disposed at the position facing the pressurizing chamber 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator substrate 21, and the extraction electrode 25b extracted therefrom. A connection electrode 26 is formed at a portion of one end of the extraction electrode 25 b that is extracted outside the region facing the pressurizing chamber 10. The connection electrode 26 is made of, for example, silver-palladium containing glass frit, and has a convex shape with a thickness of about 15 μm. Further, the connection electrode 26 is electrically joined to an electrode provided on the flexible wiring board 60. Although details will be described later, a drive signal is supplied from the control unit 100 to the individual electrode 25 through the flexible wiring board 60. The drive signal is supplied in a constant cycle in synchronization with the conveyance speed of the print medium P.
共通電極24は、圧電セラミック層21aと圧電セラミック層21bとの間の領域に面方向のほぼ全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極24は、圧電アクチュエータ基板21に対向する領域内の全ての加圧室10を覆うように延在している。共通電極24の厚さは2μm程度である。共通電極24は、圧電セラミック層21b上に個別電極
25からなる電極群を避ける位置に形成されている共通電極用表面電極28に、圧電セラミック層21bに形成されたビアホールを介して繋がっていて、接地され、グランド電位に保持されている。共通電極用表面電極28は、多数の個別電極25と同様に、フレキシブル配線基板60上の別の電極と接続されている。
The common electrode 24 is formed over almost the entire surface in the region between the piezoelectric ceramic layer 21a and the piezoelectric ceramic layer 21b. That is, the common electrode 24 extends so as to cover all the pressurizing chambers 10 in the region facing the piezoelectric actuator substrate 21. The thickness of the common electrode 24 is about 2 μm. The common electrode 24 is connected to the common electrode surface electrode 28 formed at a position avoiding the electrode group composed of the individual electrodes 25 on the piezoelectric ceramic layer 21b through a via hole formed in the piezoelectric ceramic layer 21b. Grounded and held at ground potential. The common electrode surface electrode 28 is connected to another electrode on the flexible wiring board 60 in the same manner as the large number of individual electrodes 25.
なお、後述のように、個別電極25に選択的に所定の駆動信号が供給されることにより、この個別電極25に対応する加圧室10の体積が変わり、加圧室10内の液体に圧力が加えられる。これによって、個別流路12を通じて、対応する液体吐出口8から液滴が吐出される。すなわち、圧電アクチュエータ基板21における各加圧室10に対向する部分は、各加圧室10および液体吐出口8に対応する個別の変位素子30に相当する。つまり、2枚の圧電セラミック層21a、21bからなる積層体中には、図5に示されているような構造を単位構造とする圧電アクチュエータである変位素子30が加圧室10毎に、加圧室10の直上に位置する振動板21a、共通電極24、圧電セラミック層21b、個別電極25により作り込まれており、圧電アクチュエータ基板21には加圧部である変位素子30が複数含まれている。なお、本実施形態において1回の吐出動作によって液体吐出口8から吐出される液体の量は1.5〜4.5pl(ピコリットル)程度である。 As will be described later, when a predetermined drive signal is selectively supplied to the individual electrode 25, the volume of the pressurizing chamber 10 corresponding to the individual electrode 25 changes, and the liquid in the pressurizing chamber 10 is pressurized. Is added. As a result, droplets are discharged from the corresponding liquid discharge ports 8 through the individual flow paths 12. That is, the portion of the piezoelectric actuator substrate 21 that faces each pressurizing chamber 10 corresponds to the individual displacement element 30 corresponding to each pressurizing chamber 10 and the liquid discharge port 8. That is, a displacement element 30, which is a piezoelectric actuator having a unit structure as shown in FIG. 5, is added to each pressurizing chamber 10 in a laminate composed of two piezoelectric ceramic layers 21 a and 21 b. The piezoelectric actuator substrate 21 includes a plurality of displacement elements 30 as pressurizing portions. The diaphragm 21a is located directly above the pressure chamber 10, is formed by a common electrode 24, a piezoelectric ceramic layer 21b, and individual electrodes 25. Yes. In the present embodiment, the amount of liquid ejected from the liquid ejection port 8 by one ejection operation is about 1.5 to 4.5 pl (picoliter).
多数の個別電極25は、個別に電位を制御することができるように、それぞれがフレキシブル配線基板60および配線を介して、個別に制御部100に電気的に接続されている。個別電極25を共通電極24と異なる電位にして圧電セラミック層21bに対してその分極方向に電界を印加したとき、この電界が印加された部分が、圧電効果により歪む活性部として働く。この構成において、電界と分極とが同方向となるように、制御部100により個別電極25を共通電極24に対して正または負の所定電位にすると、圧電セラミック層21bの電極に挟まれた部分(活性部)が、面方向に収縮する。一方、非活性層の圧電セラミック層21aは電界の影響を受けないため、自発的には縮むことがなく活性部の変形を規制しようとする。この結果、圧電セラミック層21bと圧電セラミック層21aとの間で分極方向への歪みに差が生じて、圧電セラミック層21bは加圧室10側へ凸となるように変形(ユニモルフ変形)する。 The large number of individual electrodes 25 are individually electrically connected to the control unit 100 via the flexible wiring board 60 and the wires so that the potentials can be individually controlled. When an electric field is applied to the piezoelectric ceramic layer 21b in the polarization direction by setting the individual electrode 25 to a potential different from that of the common electrode 24, a portion to which the electric field is applied functions as an active portion that is distorted by the piezoelectric effect. In this configuration, when the control unit 100 sets the individual electrode 25 to a predetermined positive or negative potential with respect to the common electrode 24 so that the electric field and the polarization are in the same direction, a portion sandwiched between the electrodes of the piezoelectric ceramic layer 21b. (Active part) contracts in the surface direction. On the other hand, the piezoelectric ceramic layer 21a, which is an inactive layer, is not affected by an electric field, so that it does not spontaneously shrink and tries to restrict deformation of the active portion. As a result, there is a difference in strain in the polarization direction between the piezoelectric ceramic layer 21b and the piezoelectric ceramic layer 21a, and the piezoelectric ceramic layer 21b is deformed so as to protrude toward the pressurizing chamber 10 (unimorph deformation).
本実施の形態における実際の駆動手順は、あらかじめ個別電極25を共通電極24より高い電位(以下高電位と称す)にしておき、吐出要求がある毎に個別電極25を共通電極24と一旦同じ電位(以下低電位と称す)とし、その後所定のタイミングで再び高電位とする。これにより、個別電極25が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層21a、21bが元の形状に戻り、加圧室10の容積が初期状態(両電極の電位が異なる状態)と比較して増加する。このとき、加圧室10内に負圧が与えられ、液体がマニホールド5側から加圧室10内に吸い込まれる。その後再び個別電極25を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層21a、21bが加圧室10側へ凸となるように変形し、加圧室10の容積減少により加圧室10内の圧力が正圧となり液体への圧力が上昇し、液滴が吐出される。つまり、液滴を吐出させるため、高電位を基準とするパルスを含む駆動信号を個別電極25に供給することになる。このパルス幅は、圧力波がしぼり6から吐出孔8まで伝播する時間長さであるAL(Acoustic Length)が理想的である。これによると、加圧
室10内部が負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさり、より強い圧力で液滴を吐出させることができる。
In an actual driving procedure in the present embodiment, the individual electrode 25 is set to a potential higher than the common electrode 24 (hereinafter referred to as a high potential) in advance, and the individual electrode 25 is temporarily set to the same potential as the common electrode 24 every time there is a discharge request. (Hereinafter referred to as a low potential), and then set to a high potential again at a predetermined timing. As a result, the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b return to their original shapes at the timing when the individual electrode 25 becomes low potential, and the volume of the pressurizing chamber 10 increases compared to the initial state (the state where the potentials of both electrodes are different). To do. At this time, a negative pressure is applied to the pressurizing chamber 10 and the liquid is sucked into the pressurizing chamber 10 from the manifold 5 side. After that, at the timing when the individual electrode 25 is set to a high potential again, the piezoelectric ceramic layers 21 a and 21 b are deformed so as to protrude toward the pressurizing chamber 10, and the pressure in the pressurizing chamber 10 is reduced by the volume reduction of the pressurizing chamber 10. The pressure becomes positive and the pressure on the liquid rises, and droplets are ejected. That is, in order to discharge the droplet, a drive signal including a pulse based on a high potential is supplied to the individual electrode 25. The ideal pulse width is AL (Acoustic Length), which is the length of time during which the pressure wave propagates from the orifice 6 to the discharge hole 8. According to this, when the inside of the pressurizing chamber 10 is reversed from the negative pressure state to the positive pressure state, both pressures are combined, and the liquid droplets can be discharged at a stronger pressure.
また、階調印刷においては、吐出孔8から連続して吐出される液滴の数、つまり液滴吐出回数で調整される液滴量(体積)で階調表現が行われる。このため、指定された階調表現に対応する回数の液滴吐出を、指定されたドット領域に対応する吐出孔8から連続して行なう。一般に、液体吐出を連続して行なう場合は、液滴を吐出させるために供給するパルスとパルスとの間隔をALとすることが好ましい。これにより、先に吐出された液滴を吐出させるときに発生した圧力の残余圧力波と、後に吐出させる液滴を吐出させるときに
発生する圧力の圧力波との周期が一致し、これらが重畳して液滴を吐出するための圧力を増幅させることができる。なお、この場合後から吐出される液滴の速度が速くなると考えられるが、その方が複数の液滴の着弾点が近くなり、好ましい。
In gradation printing, gradation expression is performed by the number of droplets ejected continuously from the ejection holes 8, that is, the droplet amount (volume) adjusted by the number of droplet ejections. For this reason, the number of droplet discharges corresponding to the designated gradation expression is continuously performed from the discharge holes 8 corresponding to the designated dot region. In general, when liquid ejection is performed continuously, it is preferable that the interval between pulses supplied to eject liquid droplets is AL. As a result, the period of the residual pressure wave of the pressure generated when discharging the previously discharged liquid droplet coincides with the pressure wave of the pressure generated when discharging the liquid droplet discharged later, and these are superimposed. Thus, the pressure for discharging the droplet can be amplified. In this case, it is considered that the speed of the liquid droplets ejected later increases, but this is preferable because the landing points of a plurality of liquid droplets are close.
なお、本実施形態では、加圧部として圧電変形を用いた変位素子30を示したが、これに限られるものでなく、液体加圧室10中の液体を加圧できるものなら他のものでよく、例えば、液体加圧室10中の液体を加熱して沸騰させて圧力を生じさせるものや、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を用いたものでも良い。 In the present embodiment, the displacement element 30 using piezoelectric deformation is shown as the pressurizing unit. However, the present invention is not limited to this, and any other device that can pressurize the liquid in the liquid pressurizing chamber 10 is used. For example, the liquid in the liquid pressurizing chamber 10 may be heated and boiled to generate pressure, or may be one using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems).
1・・・プリンタ
2・・・液体吐出ヘッド
2a・・・(液体吐出)ヘッド本体
4・・・流路部材
4a〜l・・・(流路部材の)プレート
5・・・マニホールド
5・・・マニホールド
5a・・・(マニホールドの)開口
5b・・・副マニホールド
6・・・しぼり
8・・・吐出孔
9・・・吐出孔列
10・・・加圧室
11・・・加圧室列
12・・・個別流路
14・・・個別供給流路
15・・・隔壁
21・・・圧電アクチュエータ基板
21a・・・圧電セラミック層(振動板)
21b・・・圧電セラミック層
30・・・変位素子(加圧部)
32・・・個別流路
34・・・共通電極
35・・・個別電極
36・・・接続電極
40・・・リザーバ
40a・・・(リザーバの)液体供給孔
55・・・ドライバIC
60・・・フレキシブル配線基板
60a・・・回路基板との接続領域
60b・・・圧電アクチュエータ基板との接続領域
61・・・(フレキシブル配線基板の)配線
62・・・(第1の)補強板
64・・・第2の補強板
66・・・熱伝導部
80・・・接続基板
80a・・・(接続基板の)外部コネクタ
80b・・・(接続基板の)内部コネクタ
80c・・・(接続基板の)配線
82・・・回路基板
82a・・・(回路基板の)コネクタ
84・・・ガイドフレーム
90・・・筺体
90a・・・筐体本体
90aa・・・筐体本体の端面
90b・・・筐体側板
92・・・フレーム
94・・・側板
96・・・弾性板
98・・・断熱性部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printer 2 ... Liquid discharge head 2a ... (Liquid discharge) head main body 4 ... Channel member 4a-l ... (Channel member) plate 5 ... Manifold 5, ... -Manifold 5a ... (manifold) opening 5b ... Sub-manifold 6 ... Squeeze 8 ... Discharge hole 9 ... Discharge hole row 10 ... Pressurizing chamber 11 ... Pressurizing chamber row DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Individual flow path 14 ... Individual supply flow path 15 ... Bulkhead 21 ... Piezoelectric actuator substrate 21a ... Piezoelectric ceramic layer (vibration plate)
21b: Piezoelectric ceramic layer 30: Displacement element (pressure unit)
32 ... Individual channel 34 ... Common electrode 35 ... Individual electrode 36 ... Connection electrode 40 ... Reservoir 40a ... (Reservoir) liquid supply hole 55 ... Driver IC
60 ... flexible wiring board 60a ... connection area with circuit board 60b ... connection area with piezoelectric actuator board 61 ... wiring (of flexible wiring board) 62 ... (first) reinforcing plate 64 ... Second reinforcing plate 66 ... Heat conduction part 80 ... Connection substrate 80a ... External connector (of connection substrate) 80b ... Internal connector (of connection substrate) 80c ... (Connection) Wiring 82 ... Circuit board 82a ... (Circuit board) connector 84 ... Guide frame 90 ... Housing 90a ... Housing body 90aa ... End face of housing body 90b ... -Housing side plate 92 ... Frame 94 ... Side plate 96 ... Elastic plate 98 ... Thermal insulation member
Claims (11)
第1方向に延びる第1部分を有しており、前記ヘッド本体に接続されたフレキシブル配線基板と、
該フレキシブル配線基板上に設けられたドライバICと、
前記第1方向と交差する第2方向に延びる第2部分を有しており、前記ドライバICと前記ヘッド本体との間の前記フレキシブル配線基板上に、前記第2部分が前記第1部分と交差するように設けられた熱伝導部と、
前記フレキシブル配線基板、前記ドライバICおよび前記熱伝導部を覆う第1部材と、
を備えており、
前記ドライバICは、前記第1部材に接しており、
前記熱伝導部は、前記第1部材における前記ドライバICが接している面以外の面に接しており、
前記第1部材は、前記ドライバICに接する面と反対側の面に凹凸を有している
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 The head body,
A flexible wiring board having a first portion extending in a first direction and connected to the head body;
A driver IC provided on the flexible wiring board;
A second portion extending in a second direction intersecting with the first direction , wherein the second portion intersects the first portion on the flexible wiring board between the driver IC and the head body; A heat conduction part provided to
A first member that covers the flexible wiring board, the driver IC, and the heat conducting unit;
Equipped with a,
The driver IC is in contact with the first member,
The heat conducting portion is in contact with a surface other than the surface with which the driver IC is in contact with the first member,
The liquid discharge head according to claim 1, wherein the first member has irregularities on a surface opposite to a surface in contact with the driver IC .
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