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JP2012061704A - Liquid droplet ejection head, head cartridge, image forming apparatus, and micro pump - Google Patents

Liquid droplet ejection head, head cartridge, image forming apparatus, and micro pump Download PDF

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JP2012061704A
JP2012061704A JP2010207366A JP2010207366A JP2012061704A JP 2012061704 A JP2012061704 A JP 2012061704A JP 2010207366 A JP2010207366 A JP 2010207366A JP 2010207366 A JP2010207366 A JP 2010207366A JP 2012061704 A JP2012061704 A JP 2012061704A
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JP
Japan
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droplet discharge
driver
discharge head
cooling medium
liquid chamber
Prior art date
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Application number
JP2010207366A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Shimizu
明 清水
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently cool a driver IC by bringing the driver IC into direct contact with a cooling medium.SOLUTION: A liquid droplet ejection head includes: a nozzle plate having a plurality of nozzle holes for ejecting liquid droplets; an individual liquid chamber substrate in which a pressure chamber and an actuator are formed corresponding to each of nozzle holes; a driver IC for output of driving signals for driving the actuator; and a common liquid chamber substrate in which a common liquid chamber and a supply port for supplying the liquid droplets to the pressure chamber are provided. The driver IC is arranged immediately above the individual liquid chamber substrate and is cooled by coming into direct contact with the cooling medium.

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド、ヘッドカートリッジ、画像形成装置、及びマイクロポンプに関する。   The present invention relates to a droplet discharge head, a head cartridge, an image forming apparatus, and a micropump.

プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像形成装置(画像記録装置)として用いられるインクジェット記録装置は、記録時の騒音が極めて小さい、高速印字が可能、インクの自由度が高い、及び安価な普通紙を使用できる等の多くの利点を有する。また、インクジェット記録装置の中でも、記録が必要なときのみインク液滴を吐出するインク・オン・デマンド方式が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないため、現在では主流となってきている。   An ink jet recording apparatus used as an image forming apparatus (image recording apparatus) such as a printer, a facsimile machine, a copying apparatus, etc. uses plain paper with extremely low noise during recording, high-speed printing, high degree of freedom of ink, and low cost. It has many advantages such as being usable. Also, among ink jet recording devices, the ink-on-demand method, which ejects ink droplets only when recording is necessary, does not require the collection of ink droplets that are not necessary for recording, and has now become mainstream. Yes.

このようなインクジェット記録装置は、インク液滴を吐出するノズルと、ノズルが連通する吐出室(加圧液室、圧力室、インク流路等とも称される。)と、吐出室内のインクを加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドを搭載している。液滴吐出ヘッドは、圧力発生手段により発生した圧力で吐出室内のインクを加圧することにより、ノズルからインク液滴を吐出させる。   Such an ink jet recording apparatus adds a nozzle that discharges ink droplets, a discharge chamber (also referred to as a pressurized liquid chamber, a pressure chamber, an ink flow path, and the like) that communicates with the nozzle, and ink in the discharge chamber. A droplet discharge head including pressure generating means for generating pressure to be pressed is mounted. The droplet discharge head discharges ink droplets from the nozzles by pressurizing the ink in the discharge chamber with the pressure generated by the pressure generating means.

液滴吐出ヘッドには、圧力発生手段として圧電素子等の電気機械変換素子を用いて、吐出室の壁面を形成している振動板を変形変位させてインク液滴を吐出させるピエゾ型や、吐出室内に配設した発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させ、インク液滴を吐出させるバブル型(サーマル型)等が知られている。また、ピエゾ型には、縦振動型、横振動(ベンドモード)型の他、剪断変形を利用したシェアモード型等がある。その中で、近年、半導体プロセスやマイクロマシニング技術の進歩により、パターニング加工技術が確立され、コストの安いSi基板に吐出室及びピエゾ素子を直接形成するアクチュエータの構成が検討されている。   The droplet discharge head uses a piezoelectric type that discharges ink droplets by deforming and displacing the diaphragm forming the wall surface of the discharge chamber using an electromechanical transducer element such as a piezoelectric element as a pressure generating means, There is known a bubble type (thermal type) in which bubbles are generated by boiling an ink film using an electrothermal conversion element such as a heating resistor disposed in a room and ink droplets are ejected. In addition, the piezoelectric type includes a longitudinal mode, a lateral mode (bend mode) type, and a shear mode type using shear deformation. Among them, in recent years, with the advance of semiconductor processes and micromachining technology, patterning technology has been established, and the configuration of an actuator that directly forms a discharge chamber and a piezoelectric element on a low-cost Si substrate has been studied.

また、液滴吐出ヘッドの小型化を目的とする高集積化を実現するため、アクチュエータを振動する駆動信号を供給するドライバIC(Integrated Circuit)を、上述した吐出室やアクチュエータが形成された個別液室基板に直接搭載する液滴吐出ヘッドが検討されている。しかしながら、ドライバICは、インク液滴を吐出させるアクチュエータを駆動させることで温度が上昇し、単位面積当たりの発熱量が大きくなるため、ドライバICを冷却させる必要が生じる。   Further, in order to realize high integration for the purpose of downsizing the droplet discharge head, a driver IC (Integrated Circuit) that supplies a drive signal for vibrating the actuator is provided with an individual liquid in which the above-described discharge chamber and actuator are formed. A droplet discharge head mounted directly on a chamber substrate has been studied. However, the driver IC is driven by an actuator that ejects ink droplets, so that the temperature rises and the amount of heat generated per unit area increases. Therefore, the driver IC needs to be cooled.

そこで、従来では、例えばヘッドの排出口と回収タンクを繋ぐ循環流路をドライバ基板に引き回すことで、ドライバ基板の循環流路が引き回された部分が冷却される方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, conventionally, for example, a method is known in which a portion of the driver board where the circulation flow path is routed is cooled by drawing a circulation flow path connecting the discharge port of the head and the recovery tank to the driver board (for example, , See Patent Document 1).

また、液体を吐出する吐出口と、液体を吐出口から吐出するために吐出エネルギーを発生させる記録素子とを有する記録素子基板を支持する支持板の周囲に当接するように冷却媒体用流路を形成して記録ヘッドを冷却させる方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。   Further, the cooling medium flow path is provided so as to abut the periphery of a support plate that supports a recording element substrate having a discharge port that discharges the liquid and a recording element that generates discharge energy for discharging the liquid from the discharge port. A method of forming and cooling the recording head is known (for example, see Patent Document 2).

しかしながら、上述した特許文献1の手法では、循環流路がドライバICの配設されたドライバ基板に引き回されるように構成されているが、循環流路はドライバICの周囲に近接するように配設されているだけであるため、ドライバICを効率良く冷却することができない。また、上述した特許文献2の手法は、ドライバICを直接冷却するものではなく、支持板を冷却しているだけである。   However, in the method of Patent Document 1 described above, the circulation flow path is configured to be routed around the driver board on which the driver IC is disposed, but the circulation flow path is close to the periphery of the driver IC. Since it is only provided, the driver IC cannot be cooled efficiently. Further, the above-described method of Patent Document 2 does not directly cool the driver IC, but only cools the support plate.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、ドライバICが冷却媒体に直接接することで、ドライバICを効率良く冷却する液滴吐出ヘッド、ヘッドカートリッジ、画像形成装置、及びマイクロポンプを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and includes a droplet discharge head, a head cartridge, an image forming apparatus, and a micropump that efficiently cool a driver IC by directly contacting the cooling medium with the driver IC. The purpose is to provide.

本発明は、上記目的を達成するために、液滴を吐出する複数のノズル孔を有するノズル板と、前記ノズル孔のそれぞれに対応して形成された圧力室及びアクチュエータが設けられた個別液室基板と、前記アクチュエータを駆動する駆動信号を出力するドライバICと、前記圧力室に液滴を供給する供給口及び共通液室が設けられた共通液室基板とを備えた液滴吐出ヘッドであって、前記ドライバICは、前記個別液室基板の中央直上に配置され、冷却媒体に直接接することにより冷却されることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a nozzle plate having a plurality of nozzle holes for discharging droplets, and an individual liquid chamber provided with a pressure chamber and an actuator formed corresponding to each of the nozzle holes. A droplet discharge head comprising a substrate, a driver IC that outputs a drive signal for driving the actuator, and a common liquid chamber substrate provided with a supply port for supplying droplets to the pressure chamber and a common liquid chamber. The driver IC is disposed immediately above the center of the individual liquid chamber substrate and is cooled by being in direct contact with a cooling medium.

また、本発明は、上述した液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクとを一体に備えたことを特徴とするヘッドカートリッジである。また、本発明は、上述した液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする画像形成装置である。   According to another aspect of the present invention, there is provided a head cartridge comprising the above-described droplet discharge head and an ink tank that supplies ink to the droplet discharge head. According to another aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus including the above-described droplet discharge head.

また、本発明は、上述した液滴吐出ヘッドを備え、前記振動板の変形によって前記液滴を輸送することを特徴とするマイクロポンプである。   According to another aspect of the present invention, there is provided a micropump including the above-described droplet discharge head and transporting the droplet by deformation of the diaphragm.

本発明によれば、ドライバICが冷却媒体に直接接することで、ドライバICを効率良く冷却することを可能とする。   According to the present invention, the driver IC can be efficiently cooled by directly contacting the cooling medium.

本発明の第1実施形態に係る液滴吐出ヘッドを真上から見た図である。It is the figure which looked at the droplet discharge head concerning a 1st embodiment of the present invention from right above. 図1の液滴吐出ヘッドのA−A′に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the droplet discharge head of FIG. 1. 図1の液滴吐出ヘッドのB−B′に沿った断面図である。It is sectional drawing along BB 'of the droplet discharge head of FIG. 図1のB−B′に沿った断面における工程図である。FIG. 4 is a process diagram in a cross section taken along the line BB ′ of FIG. 本発明の第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドのA−A′に沿った断面図である。It is sectional drawing along AA 'of the droplet discharge head which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドのフレームと共通液室基板の分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view of a frame of a droplet discharge head and a common liquid chamber substrate according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係る液滴吐出ヘッドのA−A′に沿った断面図である。It is sectional drawing along AA 'of the droplet discharge head which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係るヘッドカートリッジの斜視図である。It is a perspective view of the head cartridge which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係るインクジェット記録装置の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the inkjet recording device which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係るインクジェット記録装置の一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of the inkjet recording device which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態に係るマイクロポンプの断面図である。It is sectional drawing of the micropump which concerns on 6th Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

<第1実施形態:液滴吐出ヘッド1>
図1は、本発明の第1実施形態に係る液滴吐出ヘッドを真上から見た図である。なお、図1は、ノズル板、個別液室基板、ドライバICの透視上面図である。また、図2は、図1の液滴吐出ヘッドのA−A′に沿った断面図である。また、図3は、図1の液滴吐出ヘッドのB−B′に沿った断面図である。
<First Embodiment: Droplet Discharge Head 1>
FIG. 1 is a view of a droplet discharge head according to the first embodiment of the present invention as viewed from directly above. FIG. 1 is a perspective top view of the nozzle plate, the individual liquid chamber substrate, and the driver IC. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the droplet discharge head of FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of the droplet discharge head of FIG.

ここで、図2、図3は、便宜上、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド1の形状や動作を明確に説明するために主な構成部分のみを示し、さらに図3では1つの圧力室のみ示している。また、図1〜図3に示す液滴吐出ヘッド1は、ノズル基板に設けたノズル孔からインク液滴を吐出するサイドシュータータイプのものであり、圧電型アクチュエータにより駆動される方式のものである。   Here, FIGS. 2 and 3 show only main components for the sake of convenience in order to clearly describe the shape and operation of the droplet discharge head 1 according to the present embodiment, and FIG. 3 shows only one pressure chamber. Show. The droplet discharge head 1 shown in FIGS. 1 to 3 is a side shooter type that discharges ink droplets from nozzle holes provided in a nozzle substrate, and is of a type driven by a piezoelectric actuator. .

図1〜図3に示す第1実施形態に係る液滴吐出ヘッド1は、共通液室基板10と、個別液室基板20と、ノズル基板30の3つの基板を有するように構成されている。個別液室基板20の一方側には、共通液室基板10が接合されており、個別液室基板20の他方側にはノズル板30が接合されている。   The droplet discharge head 1 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is configured to have three substrates, a common liquid chamber substrate 10, an individual liquid chamber substrate 20, and a nozzle substrate 30. The common liquid chamber substrate 10 is bonded to one side of the individual liquid chamber substrate 20, and the nozzle plate 30 is bonded to the other side of the individual liquid chamber substrate 20.

また、図1に示すように、個別液室基板20のほぼ中央にあたる位置の個別液室基板20の直上に、圧電型アクチュエータを駆動する信号を供給するドライバIC(Integrated Circuit)40が設けられている。また、図2に示すように、液滴吐出ヘッド1は、インク液、冷却媒体の供給口及び排出口を有するフレーム50を有しており、フレーム50は、共通液室基板10に接合されている。   As shown in FIG. 1, a driver IC (Integrated Circuit) 40 for supplying a signal for driving the piezoelectric actuator is provided immediately above the individual liquid chamber substrate 20 at a position substantially in the center of the individual liquid chamber substrate 20. Yes. As shown in FIG. 2, the droplet discharge head 1 has a frame 50 having ink liquid and cooling medium supply ports and discharge ports, and the frame 50 is joined to the common liquid chamber substrate 10. Yes.

共通液室基板10は、共通液室11と、圧力室22にインク液(記録液)を供給する貫通孔12と、後述する圧電アクチュエータの動作領域を確保し、保護するための空間13と、冷却媒体の流路となる冷却媒体流路14とを有するように構成されている。   The common liquid chamber substrate 10 includes a common liquid chamber 11, a through hole 12 for supplying ink liquid (recording liquid) to the pressure chamber 22, a space 13 for securing and protecting an operation area of a piezoelectric actuator described later, A cooling medium flow path 14 serving as a cooling medium flow path is provided.

個別液室基板20は、振動可能な振動板21と、ノズル穴31に対応して形成され、インク液を収容する圧力室22と、振動板21を介して圧力室22と対向する側に形成され、振動板21を振動させて圧力室22のインク液に圧力を与える圧電アクチュエータ23と、圧力室22に連通する流体抵抗部24と、各圧力室22を仕切る隔壁25とを有するように構成されている。   The individual liquid chamber substrate 20 is formed corresponding to the vibration plate 21 that can vibrate and the nozzle hole 31, and is formed on the side facing the pressure chamber 22 through the vibration plate 21 and the pressure chamber 22 that stores the ink liquid. And a piezoelectric actuator 23 that vibrates the vibration plate 21 to apply pressure to the ink liquid in the pressure chamber 22, a fluid resistance portion 24 that communicates with the pressure chamber 22, and a partition wall 25 that partitions each pressure chamber 22. Has been.

圧力室22は、流体抵抗部24を通じて、共通液室基板10の貫通孔12に連通しており、貫通孔12からインクが供給される。また、図3に示すように、圧電アクチュエータ23は、共通電極26と、圧電体27と、個別電極28とによって形成されている。また、ノズル基板30は、インク液滴を吐出する複数のノズル孔31を有している。   The pressure chamber 22 communicates with the through hole 12 of the common liquid chamber substrate 10 through the fluid resistance portion 24, and ink is supplied from the through hole 12. As shown in FIG. 3, the piezoelectric actuator 23 is formed by a common electrode 26, a piezoelectric body 27, and an individual electrode 28. Further, the nozzle substrate 30 has a plurality of nozzle holes 31 for ejecting ink droplets.

なお、図1〜図3に示すように、圧力室22は、細長い直方体の形状を有し、個別液室基板20において、例えば主走査方向に沿って2列に配列され、副走査方向に沿って例えば300dpiの解像度で複数列に配列されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the pressure chambers 22 have an elongated rectangular parallelepiped shape, and are arranged in, for example, two rows along the main scanning direction in the individual liquid chamber substrate 20 and along the sub-scanning direction. For example, they are arranged in a plurality of columns at a resolution of 300 dpi.

第1実施形態では、図1に示すように、個別液室基板20に配置されるドライバIC40の出力端子は、圧電アクチュエータ23から引き出された個別電極28の入力端子とバンプ接合されている。なお、個別液室基板20には、圧電アクチュエータ23を駆動するための電力を外部から取り入れる入力配線が形成されており、ドライバIC40の入力端子は、この入力配線からの電力を入力するための端子等とバンプ接合されている。   In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the output terminal of the driver IC 40 arranged on the individual liquid chamber substrate 20 is bump-bonded with the input terminal of the individual electrode 28 drawn from the piezoelectric actuator 23. The individual liquid chamber substrate 20 is formed with an input wiring for taking in electric power for driving the piezoelectric actuator 23 from the outside, and an input terminal of the driver IC 40 is a terminal for inputting electric power from this input wiring. Etc. are bump-bonded.

また、図2に示すように、共通液室基板10には、上述したように個別液室基板20のほぼ中央直上に、ドライバIC40が配置され、共通液室基板10を真上から見ると、共通液室基板10は、ドライバIC40が露出するように貫通加工されている。したがって、共通液室基板10が、個別液室基板20とフレーム50とに接合されて形成される冷却媒体流路14は、その内壁の一部が、ドライバIC40の表面の一部で構成される。   In addition, as shown in FIG. 2, the common liquid chamber substrate 10 has a driver IC 40 disposed almost directly above the center of the individual liquid chamber substrate 20 as described above, and when the common liquid chamber substrate 10 is viewed from directly above, The common liquid chamber substrate 10 is through-processed so that the driver IC 40 is exposed. Therefore, the cooling medium flow path 14 formed by bonding the common liquid chamber substrate 10 to the individual liquid chamber substrate 20 and the frame 50 has a part of the inner wall formed by a part of the surface of the driver IC 40. .

第1実施形態では、上述した構成を有することにより、ドライバIC40は、冷却媒体流路14を循環する冷却媒体に直接接することにより熱交換で冷却される。これにより、高集積化により液滴吐出ヘッド1に発生する発熱を冷却して、ドライバIC40の電気的特性を安定化させることが可能となる。また、チップの小型化により印字速度を向上させることが可能となる。   In the first embodiment, by having the above-described configuration, the driver IC 40 is cooled by heat exchange by directly contacting the cooling medium circulating in the cooling medium flow path 14. Thereby, it is possible to cool the heat generated in the droplet discharge head 1 due to high integration, and to stabilize the electrical characteristics of the driver IC 40. Further, the printing speed can be improved by downsizing the chip.

なお、冷却媒体は、インク液滴と同じ液体を用いることができる。これにより、供給ポンプ、供給タンクを共通化して、低コスト化を図ることが可能となる。   Note that the same liquid as the ink droplets can be used as the cooling medium. As a result, the supply pump and the supply tank can be shared to reduce the cost.

<液滴吐出ヘッド1の動作>
次に、上述のように構成された液滴吐出ヘッド1の動作について説明する。インク液は、貫通孔12から共通液室11を経由して各圧力室22に供給される。各圧力室22が、インク液が満たされた状態で、ドライバIC40から個別電極28に電圧パルスを印加する。
<Operation of Droplet Discharge Head 1>
Next, the operation of the droplet discharge head 1 configured as described above will be described. The ink liquid is supplied from the through hole 12 to each pressure chamber 22 via the common liquid chamber 11. Each pressure chamber 22 applies a voltage pulse from the driver IC 40 to the individual electrode 28 in a state where the ink liquid is filled.

これにより、圧電体27が振動板21と平行方向に収縮を起こし、圧電アクチュエータ23と密着している振動板21全体が圧力室22側に撓む。圧力室22内の体積は減少し、圧力室22内の圧力が急激に上昇して、圧力室22に連通するノズル孔31からインク液滴が吐出する。   As a result, the piezoelectric body 27 contracts in a direction parallel to the vibration plate 21, and the entire vibration plate 21 in close contact with the piezoelectric actuator 23 is bent toward the pressure chamber 22. The volume in the pressure chamber 22 decreases, the pressure in the pressure chamber 22 rises rapidly, and ink droplets are ejected from the nozzle holes 31 communicating with the pressure chamber 22.

電圧パルス印加後は、収縮した圧電体27が元に戻ることにより、撓んだ振動板21が元の位置に戻るため、圧力室22内が共通液室11内と比較して負圧となり、共通液室11から流体抵抗部24を介してインク液が圧力室22に供給される。   After the voltage pulse is applied, the contracted piezoelectric body 27 returns to the original position, so that the deflected diaphragm 21 returns to the original position. Therefore, the pressure chamber 22 has a negative pressure as compared with the common liquid chamber 11. Ink liquid is supplied from the common liquid chamber 11 to the pressure chamber 22 through the fluid resistance portion 24.

このパルス電圧を連続的に印加することにより、ノズル孔31から連続的にインク液を吐出することが可能となり、液滴吐出ヘッド1に対向して配置される用紙等の記録媒体に画像が形成される。   By continuously applying this pulse voltage, it becomes possible to discharge ink liquid continuously from the nozzle hole 31 and an image is formed on a recording medium such as a sheet disposed opposite to the droplet discharge head 1. Is done.

<液滴吐出ヘッド1の製造方法>
次に、図4を用いて、第1実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。図4は、図1のB−B′に沿った断面における工程図を示している。第1実施形態では、シリコン基板110に振動板材料及び圧電素子材料を成膜していくことでアクチュエータを作成していく。
<Method for Manufacturing Droplet Discharge Head 1>
Next, a manufacturing method of the droplet discharge head according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a process chart in a cross section taken along the line BB ′ of FIG. In the first embodiment, an actuator is created by depositing a diaphragm material and a piezoelectric element material on a silicon substrate 110.

図4(A)に示すように、厚み約250〔μm〕の<100>シリコン基板110の一方の表面上に、絶縁膜であるシリコン酸化物(SiO)からなるシリコン酸化膜21−1を約0.5〔μm〕と、振動板21を形成する材料となる単結晶シリコン21−2を約1.0〔μm〕を張り合わせたSOI(Silicon on Insulator)基板を用いる。なお、シリコン基板110の反対側の面には、シリコン酸化物(SiO)からなるシリコン酸化膜29を形成する。 As shown in FIG. 4A, a silicon oxide film 21-1 made of silicon oxide (SiO 2 ) as an insulating film is formed on one surface of a <100> silicon substrate 110 having a thickness of about 250 [μm]. An SOI (Silicon on Insulator) substrate in which about 1.0 [μm] is bonded to about 0.5 [μm] and single crystal silicon 21-2 that is a material for forming the diaphragm 21 is used. A silicon oxide film 29 made of silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the opposite surface of the silicon substrate 110.

次に、SOI基板の表面に、パイロ(Wet)酸化法により、シリコン酸化物(SiO)からなる約0.6〔μm〕のシリコン酸化膜21−3を形成することにより、振動板21を形成する。 Next, by forming a silicon oxide film 21-3 of about 0.6 [μm] made of silicon oxide (SiO 2 ) on the surface of the SOI substrate by a pyro oxidation method, the diaphragm 21 is formed. Form.

次に、図4(B)に示すように、圧電素子の共通電極26となる白金(Pt)層をスパッタ法により約0.1〔μm〕成膜し、リソエッチ法によりパターニングする。更にスパッタ法により、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)からなる圧電材27を約1.0〔μm〕成膜し、その上に個別電極28となる白金(Pt)層をスパッタ法により約0.1〔μm〕成膜する。   Next, as shown in FIG. 4B, a platinum (Pt) layer to be the common electrode 26 of the piezoelectric element is formed to a thickness of about 0.1 [μm] by sputtering and patterned by lithoetch. Further, a piezoelectric material 27 made of lead zirconate titanate (PZT) is formed in a thickness of about 1.0 [μm] by a sputtering method, and a platinum (Pt) layer serving as an individual electrode 28 is formed on the piezoelectric material 27 by a sputtering method. 1 [μm] film is formed.

次に、図4(C)に示すように、リソエッチ法により圧電材27と個別電極28となるを上述した層を同じマスクを用いてパターニングする。これにより、振動板21の圧力室22に対向する領域に圧電アクチュエータ23が形成される。   Next, as shown in FIG. 4C, the above-described layers to be the piezoelectric material 27 and the individual electrodes 28 are patterned by the lithoetch method using the same mask. As a result, the piezoelectric actuator 23 is formed in a region of the diaphragm 21 that faces the pressure chamber 22.

次に、図4(D)に示すように、図4(A)においてシリコン酸化膜21−1と同時にシリコン基板110の反対側の面に形成されたシリコン酸化膜29をリソエッチ法によりパターニングし、シリコン酸化膜29のパターンをマスクに用いて、シリコン基板110をICPドライエッチングによりエッチングして、圧力室22、流体抵抗部24、及び共通液室11の一部となる凹部を形成する。   Next, as shown in FIG. 4D, the silicon oxide film 29 formed on the opposite surface of the silicon substrate 110 simultaneously with the silicon oxide film 21-1 in FIG. Using the pattern of the silicon oxide film 29 as a mask, the silicon substrate 110 is etched by ICP dry etching to form the pressure chamber 22, the fluid resistance portion 24, and a recess that becomes a part of the common liquid chamber 11.

次に、図4(E)に示すように、スルファミン酸浴で高速電鋳法により作製されたノズル基板30を、個別液室基板20の圧力室22側に接着する。   Next, as shown in FIG. 4E, the nozzle substrate 30 produced by high-speed electroforming in a sulfamic acid bath is bonded to the pressure chamber 22 side of the individual liquid chamber substrate 20.

次に、ドライバIC40の出力端子等を圧電アクチュエータ23の個別電極28から引き出された入力端子等にバンプ接合する。また、図4(F)に示すように、別途シリコン基板110を用いてリソエッチ法で、共通液室11、空間13、冷却媒体流路14等となる凹部、開口部等を形成した共通液室基板10を、個別液室基板20の圧電素子が形成されている面に接着する。   Next, the output terminal and the like of the driver IC 40 are bump-bonded to the input terminal and the like drawn from the individual electrode 28 of the piezoelectric actuator 23. Further, as shown in FIG. 4F, the common liquid chamber in which the common liquid chamber 11, the space 13, the concave portions to be the cooling medium flow path 14, and the like are formed by the lithoetch method using the silicon substrate 110 separately. The substrate 10 is bonded to the surface of the individual liquid chamber substrate 20 on which the piezoelectric element is formed.

上述したように、共通液室基板10を形成する際に、例えば図2等に示すように、ドライバIC40に冷却媒体が直接接する冷却媒体流路14となる凹部、開口部等を形成しておく。   As described above, when the common liquid chamber substrate 10 is formed, as shown in FIG. 2 and the like, for example, a recess, an opening, and the like serving as the cooling medium flow path 14 in direct contact with the cooling medium are formed in the driver IC 40. .

なお、共通液室基板10は、<110>シリコン基板110をTMAH、KOH等のアルカリエッチング液を用いたウェットエッチングにより加工したものでも良く、樹脂モールドやメタルインジェクションモールド等の成型部品でも良い。   The common liquid chamber substrate 10 may be a <110> silicon substrate 110 processed by wet etching using an alkaline etching solution such as TMAH or KOH, or may be a molded part such as a resin mold or a metal injection mold.

最後に、図4(G)に示すように、インク液滴、冷却媒体の供給口及び排出口を備えたフレーム50を接合する。これにより、第1実施形態に係る液滴吐出ヘッド1が完成する。   Finally, as shown in FIG. 4G, a frame 50 having ink droplets, a cooling medium supply port and a discharge port is joined. Thereby, the droplet discharge head 1 according to the first embodiment is completed.

<第2実施形態:液滴吐出ヘッド>
次に、図5及び図6を用いて、本発明の第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドについて説明する。図5は、本発明の第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドのA−A′に沿った断面図である。また、図6は、本発明の第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドのフレームと共通液室基板の分解斜視図である。
<Second Embodiment: Droplet Discharge Head>
Next, a liquid droplet ejection head according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the droplet discharge head according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is an exploded perspective view of the frame of the droplet discharge head and the common liquid chamber substrate according to the second embodiment of the present invention.

図5に示す第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドは、図2に示す第1実施形態に係る液滴吐出ヘッド1と比較して、液滴吐出ヘッドの冷却媒体流路15の形状が、液滴吐出ヘッド1の冷却媒体流路14の形状と異なる。   Compared with the droplet discharge head 1 according to the first embodiment shown in FIG. 2, the droplet discharge head according to the second embodiment shown in FIG. It is different from the shape of the cooling medium flow path 14 of the droplet discharge head 1.

すなわち、図5に示すように、液滴吐出ヘッドの冷却媒体流路15は、ドライバIC40の上面(フレーム50と対向する面)の一部の領域と、冷却媒体流路15を構成する共通液室基板10の側面(壁面)の一部の領域とが接合された構成となっている。具体的には、図5のAに示すように、冷却媒体流路15を構成する共通液室基板10の側面が、ドライバIC40の上面に接触するように凸形状を有しており、個別液室基板20に対向する凸形状の面が、ドライバIC40の上面に重なるように接合されている。   That is, as shown in FIG. 5, the cooling medium flow path 15 of the droplet discharge head includes a part of the upper surface of the driver IC 40 (the surface facing the frame 50) and a common liquid that constitutes the cooling medium flow path 15. The chamber substrate 10 is configured to be joined to a partial region of the side surface (wall surface). Specifically, as shown in FIG. 5A, the side surface of the common liquid chamber substrate 10 constituting the cooling medium flow path 15 has a convex shape so as to come into contact with the upper surface of the driver IC 40. A convex surface facing the chamber substrate 20 is joined so as to overlap the upper surface of the driver IC 40.

ここで、例えば、ドライバIC40の上面と冷却媒体流路15を構成する共通液室基板10の側面との接合部分には、冷却媒体接液性を有する接着剤を用いると良い。   Here, for example, an adhesive having a cooling medium wettability may be used for a joint portion between the upper surface of the driver IC 40 and the side surface of the common liquid chamber substrate 10 constituting the cooling medium flow path 15.

このように、第2実施形態では、ドライバIC40をバンプ接合した後、ドライバIC40の上面部分を覗くように貫通加工された共通液室基板10が、個別液室基板20に接合され、共通液室基板10にフレーム50が接合される。これにより、冷却媒体流路15が形成され、冷却媒体流路15を流れる冷却媒体は、ドライバIC40に直接接触して熱交換を行うことが可能となるため、ドライバIC40の放熱効果を高めることが可能となる。   As described above, in the second embodiment, after the driver IC 40 is bump-bonded, the common liquid chamber substrate 10 that is penetrated so as to look into the upper surface portion of the driver IC 40 is bonded to the individual liquid chamber substrate 20, and the common liquid chamber The frame 50 is bonded to the substrate 10. As a result, the cooling medium flow path 15 is formed, and the cooling medium flowing through the cooling medium flow path 15 can directly contact the driver IC 40 for heat exchange, so that the heat dissipation effect of the driver IC 40 can be enhanced. It becomes possible.

また、図6に示すように、共通液室基板10と接合されるフレーム50には、冷却媒体供給口51−1と冷却媒体排出口51−2とを有するように構成されている。したがって、フレーム50を共通液室基板10と接合することで、冷却媒体が循環する冷却媒体流路15を形成することが可能となる。   As shown in FIG. 6, the frame 50 joined to the common liquid chamber substrate 10 is configured to have a cooling medium supply port 51-1 and a cooling medium discharge port 51-2. Therefore, by joining the frame 50 to the common liquid chamber substrate 10, it is possible to form the cooling medium flow path 15 through which the cooling medium circulates.

また、フレーム50には、インク液供給口52−1〜52−2とインク液排出口52−3〜52−4とを有するように構成されている。したがって、上述したように冷却媒体供給口51−1と冷却媒体排出口51−2を用いて形成される冷却媒体流路15は、インク液の供給と排出が行われる共通液室11と並列に流路を形成することが可能となる。   Further, the frame 50 is configured to have ink liquid supply ports 52-1 to 52-2 and ink liquid discharge ports 52-3 to 52-4. Therefore, as described above, the cooling medium flow path 15 formed by using the cooling medium supply port 51-1 and the cooling medium discharge port 51-2 is in parallel with the common liquid chamber 11 in which the ink liquid is supplied and discharged. A flow path can be formed.

このように、共通液室11と並列に冷却媒体流路15を形成することで、例えば共通液室11と直列に冷却媒体流路15を形成するよりも、冷却媒体流路15は、振動板21の圧力変動やインク液の流量変動を受けにくくなる。これにより、冷却媒体流路15には、吐出液体の消費にあまり影響を受けることなく、冷却に最適な流量を供給することが可能となる。   Thus, by forming the cooling medium flow path 15 in parallel with the common liquid chamber 11, for example, the cooling medium flow path 15 has a vibration plate rather than forming the cooling medium flow path 15 in series with the common liquid chamber 11. 21 is less susceptible to pressure fluctuations and ink liquid flow fluctuations. As a result, the cooling medium channel 15 can be supplied with an optimal flow rate for cooling without being significantly affected by the consumption of the discharged liquid.

<第3実施形態:液滴吐出ヘッド>
次に、図7を用いて、本発明の第3実施形態に係る液滴吐出ヘッドについて説明する。図7は、本発明の第3実施形態に係る液滴吐出ヘッドのA−A′に沿った断面図である。
<Third Embodiment: Droplet Discharge Head>
Next, a droplet discharge head according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the droplet discharge head according to the third embodiment of the present invention.

図7に示す第3実施形態に係る液滴吐出ヘッドは、第1実施形態及び第2実施形態に係る液滴吐出ヘッドと比較すると、冷却媒体に直接接触するドライバIC40の表面が凹凸形状を有している。   Compared with the droplet discharge heads according to the first embodiment and the second embodiment, the droplet discharge head according to the third embodiment shown in FIG. 7 has an uneven surface on the surface of the driver IC 40 that directly contacts the cooling medium. is doing.

すなわち、図7のBに示すように、冷却媒体と直接接触するドライバIC40の表面に凹凸加工が施されている。したがって、液滴吐出ヘッドの冷却媒体流路16を流れる冷却媒体とドライバIC40が直接接触する面積を増やすことが可能となる。   That is, as shown in FIG. 7B, the surface of the driver IC 40 that is in direct contact with the cooling medium is subjected to uneven processing. Therefore, it is possible to increase the area where the driver IC 40 directly contacts the cooling medium flowing through the cooling medium flow path 16 of the droplet discharge head.

これにより、冷却媒体流路16を流れる冷却媒体がドライバIC40に直接接触して熱交換を行うことにより、ドライバIC40の放熱効果を高めることが可能となる。なお、第3実施形態における凹凸形状については特に限定されず、冷却媒体とドライバIC40とが直接接触する面積が平面接触時と比較して増加するような形状であれば良い。   As a result, the cooling medium flowing through the cooling medium flow path 16 is in direct contact with the driver IC 40 to perform heat exchange, whereby the heat dissipation effect of the driver IC 40 can be enhanced. In addition, the uneven shape in the third embodiment is not particularly limited as long as the area in which the cooling medium and the driver IC 40 are in direct contact with each other is increased as compared with the planar contact.

<第4実施形態:ヘッドカートリッジ>
次に、図8を用いて、上述した本発明の液滴吐出ヘッドが適用可能な第4実施形態に係るヘッドカートリッジ(液体カートリッジ:インクタンク一体型ヘッド)について説明する。図8は、本発明の第4実施形態に係るヘッドカートリッジの斜視図である。
<Fourth Embodiment: Head Cartridge>
Next, a head cartridge (liquid cartridge: ink tank integrated head) according to a fourth embodiment to which the above-described droplet discharge head of the present invention can be applied will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a perspective view of a head cartridge according to the fourth embodiment of the present invention.

第4実施形態は、上述した各実施形態のいずれかの液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したものである。   In the fourth embodiment, an ink tank that supplies ink to the droplet discharge head of any of the above-described embodiments is integrated.

図8に示す第4実施形態に係るヘッドカートリッジ60は、ノズル孔31等を有する上述した各実施形態のいずれかの液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッド61と、インクジェットヘッド61にインクを供給するインクタンク62とを一体化したものである。   A head cartridge 60 according to the fourth embodiment shown in FIG. 8 includes an inkjet head 61 that is a droplet discharge head according to any of the above-described embodiments having the nozzle holes 31 and the like, and ink that supplies ink to the inkjet head 61. The tank 62 is integrated.

すなわち、第4実施形態では、図8に示すヘッドカートリッジ60に上述した各実施形態に示す液滴吐出ヘッドの何れかを用いる。   That is, in the fourth embodiment, any of the droplet discharge heads shown in the above-described embodiments is used for the head cartridge 60 shown in FIG.

このように、上述した各実施形態による液滴吐出ヘッドを用いることで、ドライバIC40を効率良く冷却することが可能となるため、ドライバIC40の電気的特性を安定化させ、液滴吐出特性のバラツキを少なくして、信頼性を向上させ、高画質記録が可能なヘッドカートリッジ60を得ることが可能となる。また、ヘッドカートリッジ60は、インクジェットヘッド61にインクタンク62とを一体化したものであるため、製品の信頼性を確保しつつ、低コスト化を図ることが可能となる。   As described above, since the driver IC 40 can be efficiently cooled by using the droplet discharge head according to each of the above-described embodiments, the electrical characteristics of the driver IC 40 are stabilized, and the droplet discharge characteristics vary. Thus, it is possible to improve the reliability and obtain the head cartridge 60 capable of high-quality recording. Further, since the head cartridge 60 is an ink jet head 61 integrated with an ink tank 62, it is possible to reduce the cost while ensuring the reliability of the product.

<第5実施形態:インクジェット記録装置>
次に、図9及び図10を用いて、上述した本発明の液滴吐出ヘッドが適用可能な第5実施形態に係るインクジェット記録装置の一例について説明する。図9は、本発明の第5実施形態に係るインクジェット記録装置の一例を示す斜視図であり、図10は、本発明の第5実施形態に係るインクジェット記録装置の一例を示す側面図である。
<Fifth embodiment: inkjet recording apparatus>
Next, an example of an ink jet recording apparatus according to a fifth embodiment to which the above-described droplet discharge head of the present invention can be applied will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a perspective view showing an example of an ink jet recording apparatus according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a side view showing an example of the ink jet recording apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.

第5実施形態は、本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドを画像形成装置であるインクジェット記録装置に搭載したものである。   In the fifth embodiment, an inkjet head that is a droplet discharge head according to the present invention is mounted on an inkjet recording apparatus that is an image forming apparatus.

図9に示す第5実施形態に係るインクジェット記録装置70は、記録装置本体71の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発明に係るインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部72等を収納する。また、装置本体71の下方部には、前方側から多数枚の用紙73を積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでも良い。)74を抜き差し自在に装着することができる。   An ink jet recording apparatus 70 according to the fifth embodiment shown in FIG. 9 has a carriage movable in the main scanning direction inside a recording apparatus main body 71, a recording head comprising the ink jet head according to the present invention mounted on the carriage, and a recording head. A printing mechanism 72 including an ink cartridge for supplying ink and the like are accommodated. In addition, a sheet feeding cassette (or a sheet feeding tray) 74 on which a large number of sheets 73 can be stacked from the front side can be detachably attached to the lower part of the apparatus main body 71.

また、インクジェット記録装置70は、用紙73を手差しで給紙するための手差しトレイ75を開倒して、給紙カセット74或いは手差しトレイ75から給送される用紙73を取り込み、印字機構部72によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ76に排紙する。   Further, the ink jet recording apparatus 70 opens the manual feed tray 75 for manually feeding the paper 73 and takes in the paper 73 fed from the paper feed cassette 74 or the manual feed tray 75, and the printing mechanism unit 72 performs the required operation. After the image is recorded, it is discharged to a discharge tray 76 mounted on the rear side.

印字機構部72は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド81と従ガイドロッド82とでキャリッジ83を主走査方向に摺動自在に保持する。また、キャリッジ83には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク液滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからなる記録ヘッド84を複数のインク吐出口(ノズル)を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。   The printing mechanism 72 holds the carriage 83 slidably in the main scanning direction by a main guide rod 81 and a sub guide rod 82 which are guide members horizontally mounted on left and right side plates (not shown). Further, the carriage 83 is a recording composed of an ink jet head which is a droplet discharge head according to the present invention for discharging ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk). The head 84 is mounted with a plurality of ink discharge ports (nozzles) arranged in a direction crossing the main scanning direction, and the ink droplet discharge direction is directed downward.

また、キャリッジ83には、記録ヘッド84に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ85を交換可能に装着している。なお、本実施形態では、上述した本発明に係るヘッドカートリッジ(インクカートリッジ)を搭載する構成としても良い。   In addition, each ink cartridge 85 for supplying ink of each color to the recording head 84 is replaceably mounted on the carriage 83. In the present embodiment, the above-described head cartridge (ink cartridge) according to the present invention may be mounted.

インクカートリッジ85は、上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、記録ヘッドとして、ここでは各色の記録ヘッド84を用いているが、各色のインク液滴を吐出するノズルを有する1個のヘッドでも良い。   The ink cartridge 85 has an atmosphere port communicating with the atmosphere above, a supply port for supplying ink to the inkjet head below, and a porous body filled with ink inside, and a capillary tube for the porous body. The ink supplied to the inkjet head is maintained at a slight negative pressure by force. Further, here, the recording heads 84 of the respective colors are used as the recording heads, but a single head having nozzles for ejecting ink droplets of the respective colors may be used.

ここで、キャリッジ83は、後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド81に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッド82に摺動自在に載置している。キャリッジ83を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ87で回転駆動される駆動プーリ88と従動プーリ89との間にタイミングベルト90を張装し、タイミングベルト90をキャリッジ83に固定して、主走査モータ87の正逆回転によりキャリッジ83が往復駆動される。   Here, the carriage 83 is slidably fitted to the main guide rod 81 on the rear side (downstream side in the paper conveyance direction), and slidably mounted on the secondary guide rod 82 on the front side (upstream side in the paper conveyance direction). It is location. In order to move and scan the carriage 83 in the main scanning direction, a timing belt 90 is stretched between a driving pulley 88 and a driven pulley 89 that are rotationally driven by a main scanning motor 87, and the timing belt 90 is fixed to the carriage 83. The carriage 83 is reciprocated by forward and reverse rotation of the main scanning motor 87.

一方、給紙カセット74にセットした用紙73を記録ヘッド84の下方側に搬送するために、給紙カセット74から用紙73を分離給装する給紙ローラ91及びフリクションパッド92と、用紙73を案内するガイド部材93と、給紙された用紙73を反転させて搬送する搬送ローラ94と、搬送ローラ94の周面に押し付けられる搬送コロ95及び搬送ローラ94からの用紙73の送り出し角度を規定する先端コロ96とを設けている。搬送ローラ94は副走査モータ97によってギヤ列を介して回転駆動される。   On the other hand, in order to convey the paper 73 set in the paper feed cassette 74 to the lower side of the recording head 84, the paper feed roller 91 and the friction pad 92 for separating and feeding the paper 73 from the paper feed cassette 74 and the paper 73 are guided. Guide member 93, a conveyance roller 94 that reverses and conveys the fed paper 73, a conveyance roller 95 that is pressed against the peripheral surface of the conveyance roller 94, and a tip that defines a feeding angle of the paper 73 from the conveyance roller 94 A roller 96 is provided. The transport roller 94 is rotationally driven by a sub-scanning motor 97 through a gear train.

キャリッジ83の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ94から送り出された用紙73を記録ヘッド84の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材99を設けている。   Corresponding to the range of movement of the carriage 83 in the main scanning direction, there is provided a printing receiving member 99 which is a sheet guide member for guiding the sheet 73 fed from the conveying roller 94 below the recording head 84.

印写受け部材99の用紙搬送方向下流側には、用紙73を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ101、拍車102を設け、さらに用紙73を排紙トレイ76に送り出す排紙ローラ103、拍車104と、排紙経路を形成するガイド部材105、106とを配設している。   A conveyance roller 101 and a spur 102 that are rotationally driven to send out the paper 73 in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the printing receiving member 99 in the paper conveyance direction, and a paper discharge roller that sends out the paper 73 to the paper discharge tray 76. 103, a spur 104, and guide members 105 and 106 that form a paper discharge path are disposed.

記録時には、キャリッジ83を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド84を駆動することにより、停止している用紙73にインクを吐出して1行分を記録し、用紙73を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号、又は、用紙73の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙73を排紙する。   At the time of recording, the recording head 84 is driven according to the image signal while moving the carriage 83 to eject ink onto the stopped sheet 73 to record one line, and after conveying the sheet 73 by a predetermined amount, Record the next line. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the sheet 73 has reached the recording area, the recording operation is terminated and the sheet 73 is discharged.

また、キャリッジ83の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド84の吐出不良を回復するための回復装置107を配置している。回復装置107はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。   Further, a recovery device 107 for recovering defective ejection of the recording head 84 is disposed at a position outside the recording area on the right end side in the moving direction of the carriage 83. The recovery device 107 includes a cap unit, a suction unit, and a cleaning unit.

キャリッジ83は、印字待機中には回復装置107側に移動して、キャッピング手段で記録ヘッド84をキャッピングし、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中等に記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。   The carriage 83 moves to the recovery device 107 side during printing standby, capping the recording head 84 by the capping unit, and keeps the ejection port portion in a wet state to prevent ejection failure due to ink drying. Further, by ejecting ink that is not related to recording during recording or the like, the ink viscosity of all the ejection ports is made constant and stable ejection performance is maintained.

吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド84の吐出口(ノズル)を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクと共に気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等は、クリーニング手段により除去して、吐出不良を回復する。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜(図示せず)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。   When a discharge failure occurs, the discharge port (nozzle) of the recording head 84 is sealed by the capping unit, and bubbles and the like are sucked out from the discharge port by the suction unit through the tube. Etc. are removed by the cleaning means to recover the ejection failure. The sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) installed at the lower part of the main body and absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

上述したように、第5実施形態では、インクジェット記録装置70の記録ヘッド84に、上述した各実施形態のいずれかの液滴吐出ヘッドを適用することで、ドライバIC40を効率良く冷却することが可能となる。これにより、ドライバIC40の電気的特性を安定化させ、液滴吐出特性のバラツキが少なく、高画質の画像を記録可能な画像形成装置を得ることが可能となる。   As described above, in the fifth embodiment, the driver IC 40 can be efficiently cooled by applying any one of the above-described droplet discharge heads to the recording head 84 of the inkjet recording apparatus 70. It becomes. As a result, it is possible to stabilize the electrical characteristics of the driver IC 40 and to obtain an image forming apparatus capable of recording a high-quality image with little variation in droplet discharge characteristics.

なお、上述した各実施形態の例として液滴吐出ヘッドを用いてきたが、本発明による圧電型アクチュエータは、光学走査ミラー、光学バルブ等の光学デバイスとして利用することができる。   In addition, although the droplet discharge head has been used as an example of each embodiment described above, the piezoelectric actuator according to the present invention can be used as an optical device such as an optical scanning mirror or an optical valve.

<第6実施形態:マイクロポンプ>
次に、図11を用いて、上述した本発明の構成を適用した第6実施形態に係るマイクロポンプ120について説明する。本発明の第6実施形態に係るマイクロポンプの断面図である。
<Sixth Embodiment: Micro Pump>
Next, a micro pump 120 according to a sixth embodiment to which the above-described configuration of the present invention is applied will be described with reference to FIG. It is sectional drawing of the micropump which concerns on 6th Embodiment of this invention.

図11に示す第6実施形態に係るマイクロポンプ120は、圧力発生室と空隙部が、電極に挟まれた圧電素子を含む振動板121を挟んで対峙しており、この組み合わせが複数設けられている。なお、振動板121は、圧電材料を個別電極122と共通電極123とが挟み、絶縁膜に挟まれた積層構造となっている。また、流路124には流体が流れる構造となっている。   In the micropump 120 according to the sixth embodiment shown in FIG. 11, the pressure generation chamber and the gap are opposed to each other with a diaphragm 121 including a piezoelectric element sandwiched between electrodes, and a plurality of combinations of these are provided. Yes. The diaphragm 121 has a laminated structure in which a piezoelectric material is sandwiched between an individual electrode 122 and a common electrode 123 and sandwiched between insulating films. In addition, a fluid flows through the flow path 124.

流路124内の流体は、圧電素子を含む振動板121が図中右側から順次駆動することによって、図11の矢印方向へ流れが生じる。このように、マイクロポンプ120は、流体の輸送が可能となる。なお、第6実施形態では、振動板121を複数設けた例を示しているが、振動板121は、1つのみでも良い。   The fluid in the flow path 124 flows in the direction of the arrow in FIG. 11 when the diaphragm 121 including the piezoelectric element is sequentially driven from the right side in the drawing. Thus, the micropump 120 can transport a fluid. In the sixth embodiment, an example in which a plurality of diaphragms 121 are provided is shown, but only one diaphragm 121 may be provided.

上述したように、第6実施形態の動作原理を簡単に説明したが、第1実施形態の構成、及び製造方法を第6実施形態に適用することで、大流量の液体を効率良く送液可能な駆動力(輸送力)の高いマイクロポンプ120を得ることが可能となる。   As described above, the operation principle of the sixth embodiment has been briefly described. However, by applying the configuration and manufacturing method of the first embodiment to the sixth embodiment, a large flow rate of liquid can be efficiently fed. It is possible to obtain a micropump 120 having a high driving force (transport force).

また、第6実施形態では、上述した各実施形態による液滴吐出ヘッド又はヘッドカートリッジを備えることで、ドライバIC125を効率良く冷却することが可能となる。これにより、ドライバIC125の電気的特性を安定化させ、液滴吐出特性のバラツキが少なく、信頼性を向上させ、低コスト化を図ると共に、高画質記録が可能なマイクロポンプ120を得ることが可能となる。なお、本発明の構成は、液体輸送デバイスにも応用可能である。   In the sixth embodiment, the driver IC 125 can be efficiently cooled by including the droplet discharge heads or head cartridges according to the above-described embodiments. As a result, the electrical characteristics of the driver IC 125 can be stabilized, there is little variation in the droplet ejection characteristics, the reliability can be improved, the cost can be reduced, and the micropump 120 capable of high-quality recording can be obtained. It becomes. In addition, the structure of this invention is applicable also to a liquid transport device.

上述したように、本実施形態によれば、ドライバICが冷却媒体に直接接することで、ドライバICを効率良く冷却することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the driver IC can be efficiently cooled by directly contacting the cooling medium.

以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本
発明は上記実施例で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能である。
The invention made by the present inventor has been specifically described based on the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to that described in the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Is possible.

1 液滴吐出ヘッド
10 共通液室基板
11 共通液室
12 貫通孔
13 空間
14〜16 冷却媒体流路
20 個別液室基板
21 振動板
21−1,21−3,29 シリコン酸化膜
21−2 単結晶シリコン
22 圧力室
23 圧電アクチュエータ
24 流体抵抗部
25 隔壁
26 共通電極
27 圧電体
28 個別電極
30 ノズル基板
31 ノズル孔
40 ドライバIC
50 フレーム
51−1 冷却媒体供給口
51−2 冷却媒体排出口
52−1〜52−2 インク液供給口
52−3〜52−4 インク液排出口
60 ヘッドカートリッジ
61 インクジェットヘッド
62 インクタンク
70 インクジェット記録装置
71 記録装置本体
72 印字機構部
73 用紙
74 給紙カセット
75 手差しトレイ
76 排紙トレイ
81 主ガイドロッド
82 従ガイドロッド
83 キャリッジ
84 記録ヘッド
85 インクカートリッジ
87 主走査モータ
88 駆動プーリ
89 従動プーリ
90 タイミングベルト
91 給紙ローラ
92 フリクションパッド
93 ガイド部材
94 搬送ローラ
95 搬送コロ
96 先端コロ
97 副走査モータ
99 印写受け部材
101 搬送コロ
102,104 拍車
103 排紙ローラ
105,106 ガイド部材
107 回復装置
110 シリコン基板
120 マイクロポンプ
121 振動板
122 個別電極
123 共通電極
124 流路
125 ドライバIC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Droplet discharge head 10 Common liquid chamber board | substrate 11 Common liquid chamber 12 Through-hole 13 Spaces 14-16 Cooling medium flow path 20 Individual liquid chamber board | substrate 21 Diaphragm 21-1, 21-3, 29 Silicon oxide film 21-2 Single Crystalline silicon 22 Pressure chamber 23 Piezoelectric actuator 24 Fluid resistance portion 25 Partition 26 Common electrode 27 Piezoelectric body 28 Individual electrode 30 Nozzle substrate 31 Nozzle hole 40 Driver IC
50 Frame 51-1 Cooling medium supply port 51-2 Cooling medium discharge port 52-1 to 52-2 Ink liquid supply port 52-3 to 52-4 Ink liquid discharge port 60 Head cartridge 61 Inkjet head 62 Ink tank 70 Inkjet recording Device 71 recording device main body 72 printing mechanism 73 paper 74 paper feed cassette 75 manual feed tray 76 paper discharge tray 81 main guide rod 82 sub guide rod 83 carriage 84 recording head 85 ink cartridge 87 main scanning motor 88 driving pulley 89 driven pulley 90 timing Belt 91 Feed roller 92 Friction pad 93 Guide member 94 Transport roller 95 Transport roller 96 End roller 97 Sub-scanning motor 99 Printing receiving member 101 Transport roller 102, 104 Spur 103 Discharge roller 105, 106 Guide member 107 times Recovery device 110 Silicon substrate 120 Micro pump 121 Diaphragm 122 Individual electrode 123 Common electrode 124 Flow path 125 Driver IC

特開2009−241316号公報JP 2009-241316 A 特開2009−132095号公報JP 2009-132095 A

Claims (8)

液滴を吐出する複数のノズル孔を有するノズル板と、前記ノズル孔のそれぞれに対応して形成された圧力室及びアクチュエータが設けられた個別液室基板と、前記アクチュエータを駆動する駆動信号を出力するドライバICと、前記圧力室に液滴を供給する供給口及び共通液室が設けられた共通液室基板とを備えた液滴吐出ヘッドであって、
前記ドライバICは、前記個別液室基板の中央直上に配置され、冷却媒体に直接接することにより冷却されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
A nozzle plate having a plurality of nozzle holes for discharging droplets, an individual liquid chamber substrate provided with a pressure chamber and an actuator corresponding to each of the nozzle holes, and a drive signal for driving the actuator are output. A droplet discharge head comprising a driver IC for performing the operation, a supply port for supplying droplets to the pressure chamber, and a common liquid chamber substrate provided with a common liquid chamber,
The liquid droplet ejection head, wherein the driver IC is disposed immediately above the center of the individual liquid chamber substrate and is cooled by being in direct contact with a cooling medium.
前記冷却媒体に直接接する前記ドライバICの表面は凹凸形状を有していることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein the surface of the driver IC that is in direct contact with the cooling medium has an uneven shape. 前記ドライバICの出力端子は、前記アクチュエータから引き出された入力端子にバンプ接合されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein an output terminal of the driver IC is bump-bonded to an input terminal drawn out from the actuator. 前記冷却媒体に吐出液滴と同じ液体を用いることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein the same liquid as the discharge droplet is used for the cooling medium. 前記共通液室と並列に、前記冷却媒体が流れる冷却媒体流路が形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein a cooling medium flow path through which the cooling medium flows is formed in parallel with the common liquid chamber. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクとを一体に備えたことを特徴とするヘッドカートリッジ。   6. A head cartridge comprising: the droplet discharge head according to claim 1; and an ink tank that supplies ink to the droplet discharge head. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 1. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドを備え、前記振動板の変形によって液体を輸送することを特徴とするマイクロポンプ。   A micropump comprising the droplet discharge head according to any one of claims 1 to 5, wherein the liquid is transported by deformation of the diaphragm.
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