JP4720498B2 - Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置に係り、特に、共通液体室から圧力室を通ってノズル開口に至る一連の液体流路を形成する流路ユニットを備え、圧力発生手段の駆動によりノズル開口から液体を液滴として吐出可能な液体噴射ヘッド、及び、これを備える液体噴射装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting head such as an ink jet recording head, and a liquid ejecting apparatus, and in particular, includes a flow path unit that forms a series of liquid flow paths from a common liquid chamber to a nozzle opening through a pressure chamber. The present invention relates to a liquid ejecting head capable of ejecting liquid as droplets from a nozzle opening by driving a pressure generating unit, and a liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head.
圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることでノズル開口から液滴として吐出させる液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられるインクジェット式記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレー、FED(面発光ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ(生物化学素子)の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等がある。 Examples of liquid ejecting heads that discharge liquid droplets from nozzle openings by causing pressure fluctuations in the pressure chambers include, for example, ink jet recording heads used in image recording apparatuses such as printers, and manufacture of color filters such as liquid crystal displays. Material injection heads used in manufacturing, electrode material injection heads used for electrode formation of organic EL (Electro Luminescence) displays, FEDs (surface emitting displays), etc., and bioorganic matter injection heads used in the manufacture of biochips (biochemical elements) Etc.
液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッドは、共通インク室(共通液体室/リザーバ)から圧力室を通ってノズルに至るまでの一連のインク流路を備え、圧電振動子等の圧力発生手段を作動させて圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用して圧力室内のインクをノズルからインク滴として吐出可能に構成されている。そして、この記録ヘッドには、圧電振動子群を固定板に接合したアクチュエータユニット(振動子ユニット)と、上記インク流路を形成した流路ユニットとを、ヘッドケースに固定して構成されたものがある。 A recording head, which is a type of liquid ejecting head, has a series of ink flow paths from a common ink chamber (common liquid chamber / reservoir) to a nozzle through a pressure chamber, and operates pressure generating means such as a piezoelectric vibrator. Thus, a pressure fluctuation is generated in the liquid in the pressure chamber, and the ink in the pressure chamber can be ejected as an ink droplet from the nozzle using the pressure fluctuation. In this recording head, an actuator unit (vibrator unit) in which a piezoelectric vibrator group is joined to a fixed plate and a flow path unit in which the ink flow path is formed are fixed to a head case. There is.
上記の流路ユニットは、例えば、複数のノズル開口を列状に開設した金属板状のノズルプレートと、圧力室等のインク流路となる流路基部を形成した流路形成基板と、この流路形成基板の流路基部の開口を封止する封止板(振動板)とを備え、これらの各部材を積層状態で一体化することにより作製されている。封止板は、例えば、ステンレス鋼等の金属製の支持板に樹脂製の弾性フィルムをラミネートし、支持板を部分的に除去した複合板材により構成され、弾性フィルム側の面を流路形成基板に接合するようになっている。この封止板における圧力室に対応する部分には、圧力室の容積を変化させるダイヤフラム部が設けられている。このダイヤフラム部は、圧電振動子の先端面が接合される部分を島部として残した状態で、この島部の周囲の支持板をエッチング等によって除去して弾性フィルムのみとすることで作製されている。また、封止板において共通インク室に対応する部分には、ヘッドケースのケース流路側からのインクをインク流路の一部である共通インク室に導入するためのインク導入穴(液体導入穴)が、支持板と弾性フィルムを貫通した状態で開設されている。 The flow path unit includes, for example, a metal plate-like nozzle plate in which a plurality of nozzle openings are opened in a row, a flow path forming substrate on which a flow path base portion serving as an ink flow path such as a pressure chamber is formed, A sealing plate (vibration plate) that seals the opening of the flow path base of the path forming substrate is provided, and these members are manufactured by integrating them in a laminated state. The sealing plate is made of a composite plate material in which a resin elastic film is laminated on a metal support plate such as stainless steel and the support plate is partially removed, and the surface on the elastic film side is a flow path forming substrate. It comes to be joined to. A portion of the sealing plate corresponding to the pressure chamber is provided with a diaphragm portion that changes the volume of the pressure chamber. This diaphragm part is manufactured by removing the supporting plate around the island part by etching or the like and leaving only the elastic film while leaving the part where the tip surface of the piezoelectric vibrator is joined as an island part. Yes. In addition, an ink introduction hole (liquid introduction hole) for introducing ink from the case flow path side of the head case into a common ink chamber that is a part of the ink flow path is provided in a portion corresponding to the common ink chamber in the sealing plate. However, it is established in a state where it penetrates the support plate and the elastic film.
ヘッドケースは、例えば、合成樹脂等によって中空のブロック状に形成された部材である。このヘッドケースには、アクチュエータユニットを収容可能な収容室が形成されている。この収容室は、流路ユニット接合面となるヘッドケースの底面から、底面とは反対側の上面に亘って一連に形成されている。つまり、この収容室は、ヘッドケースの高さ方向を貫通する貫通開口部として形成されている。また、ヘッドケースの内部には、高さ方向を貫通してケース流路が設けられている。このケース流路の上端は、インク導入針を備える導入針ユニットのインク導入路と連通し、ケース流路の下端は、封止板のインク導入穴を通じて流路ユニット内のインク流路に連通するようになっている。したがって、インク導入針から導入されたインクは、ケース流路とインク導入穴を通ってインク流路側に供給される。 The head case is a member formed in a hollow block shape with, for example, a synthetic resin. The head case is formed with a storage chamber in which the actuator unit can be stored. The housing chamber is formed in a series from the bottom surface of the head case serving as the flow path unit joint surface to the upper surface opposite to the bottom surface. That is, the storage chamber is formed as a through opening that penetrates the height direction of the head case. Further, a case flow path is provided inside the head case so as to penetrate the height direction. The upper end of the case flow path communicates with the ink introduction path of the introduction needle unit including the ink introduction needle, and the lower end of the case flow path communicates with the ink flow path in the flow path unit through the ink introduction hole of the sealing plate. It is like that. Therefore, the ink introduced from the ink introduction needle is supplied to the ink channel side through the case channel and the ink introduction hole.
上記構成のヘッドケースの底面には、流路ユニットが接合される。具体的には、収容室の底面側開口内に封止板のダイヤフラム部を配置し、インク導入穴を介してケース流路とインク流路とが液密に連通する状態で、封止板をヘッドケース底面に接着等によって接合することで、流路ユニットをヘッドケースに固定する。また、アクチュエータユニットは、圧電振動子の自由端部を先頭にした姿勢で収容室の上面側開口から挿入され、自由端部の先端を対応する島部の表面に当接させた状態で収容室内に収容される。そして、圧電振動子の自由端部の先端を島部に接合すると共に、固定板を収容室の内壁面とを接着することで、アクチュエータユニットが収容室内に固定される(特許文献1参照)。 A flow path unit is joined to the bottom surface of the head case having the above configuration. Specifically, the diaphragm portion of the sealing plate is disposed in the opening on the bottom side of the storage chamber, and the sealing plate is placed in a state where the case channel and the ink channel are in fluid-tight communication with each other through the ink introduction hole. The flow path unit is fixed to the head case by bonding to the bottom surface of the head case by bonding or the like. The actuator unit is inserted from the upper surface side opening of the accommodation chamber in a posture with the free end of the piezoelectric vibrator as the head, and the tip of the free end is in contact with the surface of the corresponding island portion. Is housed in. And while joining the front-end | tip of the free end part of a piezoelectric vibrator to an island part, the actuator unit is fixed in a storage chamber by adhere | attaching a fixing plate with the inner wall face of a storage chamber (refer patent document 1).
ここで、上記のダイヤフラム部の島部は、支持板の他の部分と電気的に独立しているため、通常では、圧電振動子に駆動信号を印加しても島部から他の部分に電流が流れることはない。ところが、ダイヤフラム部はヘッドケースの底面開口から収容室内に露出しているため、記録ヘッドの組み立て工程中に加工屑等の異物が収容室内に入り込み、ダイヤフラム部に落下することがある。この異物が金属等の導電性を有するものである場合、ダイヤフラム部(即ち、島部)と支持板の他の部分との間を短絡する虞がある。このような短絡が生じたとき、支持板全体が圧電振動子の自由端部の先端面と同電位(正電位)になる。一方、支持板とは流路形成基板を挟んで反対側に配置されているノズルプレートは、帯電防止のために接地電位に調整されている。これにより、支持板においてインクと接触する部分であるインク導入口の内周面と、ノズルプレートのノズル開口周辺部とが恰も電極のように作用して、これらの間のインクが電気分解される虞がある。この電気分解が進むと、インク導入口周囲に顔料等のインクの含有成分が析出し、この析出物が流路を塞ぐ等して吐出不良の原因となることがあった。 Here, since the island portion of the diaphragm portion is electrically independent from the other portions of the support plate, normally, even if a drive signal is applied to the piezoelectric vibrator, a current flows from the island portion to the other portions. Will not flow. However, since the diaphragm portion is exposed from the bottom opening of the head case into the accommodation chamber, foreign matter such as processing dust may enter the accommodation chamber during the recording head assembly process and fall to the diaphragm portion. When the foreign matter has conductivity such as metal, there is a risk of short-circuiting between the diaphragm portion (that is, the island portion) and the other portion of the support plate. When such a short circuit occurs, the entire support plate has the same potential (positive potential) as that of the free end portion of the piezoelectric vibrator. On the other hand, the nozzle plate disposed on the opposite side of the support plate from the flow path forming substrate is adjusted to the ground potential to prevent charging. As a result, the inner peripheral surface of the ink introduction port, which is a portion in contact with the ink on the support plate, and the peripheral portion of the nozzle opening of the nozzle plate act like an electrode so that the ink between them is electrolyzed. There is a fear. As this electrolysis proceeds, ink-containing components such as pigments are deposited around the ink inlet, and this deposit may block the flow path and cause ejection failure.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、導電性の異物の付着に起因する液体の電気分解を防止することが可能な液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus capable of preventing liquid electrolysis caused by adhesion of conductive foreign matter. Is to provide.
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドは、ノズル開口が開設されたノズル形成基板、ノズル開口に通じる圧力室となる圧力室空部を含む流路が形成された流路形成部材、当該流路形成部材の一方の面に接合される封止板、供給された駆動信号に基づいて圧力室に圧力を発生させる圧力発生手段を収容する収容室を有するヘッドケースを備え、
液体は、ヘッドケースのケース流路から封止板の液体導入穴を経て流路へ供給され、
前記封止板の圧力室に対応する部分であるダイヤフラム部を前記収容室の底面側開口に配置すると共に、前記液体導入穴を介して前記ケース流路と前記液体流路とが液密に連通する液体噴射ヘッドであって、
前記封止板は、導電性の支持基板を有し、
前記支持基板において、ヘッドケースとの接合状態で前記収容室の底面側開口内に露出するダイヤフラム部を含む露出部と、前記液体導入穴が開設された導入穴開設部との間に、両者を電気的に絶縁する分断部を設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a liquid jet head according to the present invention includes a nozzle forming substrate having a nozzle opening, a flow path forming member in which a flow path including a pressure chamber empty portion serving as a pressure chamber leading to the nozzle opening is formed , A sealing plate bonded to one surface of the flow path forming member, and a head case having a storage chamber for storing pressure generating means for generating pressure in the pressure chamber based on the supplied drive signal ,
The liquid is supplied from the case passage of the head case to the passage through the liquid introduction hole of the sealing plate,
A diaphragm portion corresponding to the pressure chamber of the sealing plate is disposed at the bottom side opening of the storage chamber, and the case flow path and the liquid flow path are liquid-tightly connected via the liquid introduction hole. a liquid body jet head that passed through,
The sealing plate has a conductive support substrate ,
In the support substrate, between the exposed portion including the diaphragm portion exposed in the bottom side opening of the storage chamber in a joined state with the head case, and the introduction hole opening portion in which the liquid introduction hole is opened. The present invention is characterized in that a dividing portion that is electrically insulated is provided.
上記構成によれば、ヘッドケースの収容室の底面側開口内に露出する露出部と、液体が接触する部分である導入穴開設部との間に両者を電気的に絶縁する分断部が設けられているので、液体噴射ヘッドの組み立て工程中に導電性を有する異物が収容室を通じて露出部上に落下して、万一、この異物によってダイヤフラム部とその周囲の支持基板とが電気的に短絡した場合においても、支持基板における液体導入穴とノズル形成基板におけるノズル開口周辺部との間で液体の電気分解が生じることを防止することができる。これにより、液体の含有成分が電気分解によって析出することによる吐出不良等の不具合を防止することが可能となる。 According to the above configuration, the dividing portion that electrically insulates between the exposed portion exposed in the bottom side opening of the storage chamber of the head case and the introduction hole opening portion that is a portion in contact with the liquid is provided. As a result, during the assembly process of the liquid ejecting head, a foreign substance having conductivity falls on the exposed part through the storage chamber, and by any chance, the diaphragm part and the surrounding support substrate are electrically short-circuited by this foreign substance. Even in this case, it is possible to prevent the liquid from being electrolyzed between the liquid introduction hole in the support substrate and the peripheral portion of the nozzle opening in the nozzle formation substrate. This makes it possible to prevent problems such as ejection failure due to the liquid-containing components being deposited by electrolysis.
上記構成において、前記分断部が、ケース流路と液体流路との液密状態を確保可能なシール代として前記導入穴開設部を残して当該導入穴開設部及び前記液体導入穴を囲繞する状態でその周囲の支持基板が除去された部分である構成を採用することが望ましい。 In the above configuration, the dividing portion surrounds the introduction hole opening portion and the liquid introduction hole while leaving the introduction hole opening portion as a seal allowance for securing a liquid-tight state between the case flow channel and the liquid flow channel. in it is desirable that the periphery of the support substrate that is to adopt a configuration which is portion removed.
また、本発明の液体噴射装置は、上記各構成の液体噴射ヘッドを備え、
当該液体噴射ヘッドから液滴を吐出して当該液滴を吐出対象物に着弾させることを特徴とする。
Further, a liquid ejecting apparatus of the invention includes the liquid ejecting head having the above-described configuration,
It is characterized in that a droplet is ejected from the liquid ejecting head and the droplet is landed on an ejection target.
上記構成によれば、液体の電気分解による吐出不良を防止可能な液体噴射ヘッドを搭載しているので、信頼性の高い液体噴射装置を提供することが可能となる。 According to the above configuration, since the liquid ejecting head capable of preventing ejection failure due to the electrolysis of the liquid is mounted, it is possible to provide a highly reliable liquid ejecting apparatus.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、図1に示すインクジェット式プリンタ(以下、プリンタと略記する)を例示する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the embodiments described below, various limitations are made as preferred specific examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following description unless otherwise specified. However, the present invention is not limited to these embodiments. In the following, an ink jet printer (hereinafter abbreviated as a printer) shown in FIG. 1 will be exemplified as the liquid ejecting apparatus of the invention.
プリンタ1は、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド2を搭載すると共に液体貯留部材の一種であるインクカートリッジ3を着脱可能に装着するキャリッジ4と、記録ヘッド2の下方に配設され、記録紙6(吐出対象物の一種)が搬送されるプラテン5と、キャリッジ4を記録紙6の紙幅方向に移動させるキャリッジ移動機構7と、記録紙6を紙送り方向に搬送する紙送り機構8等を備えて概略構成されている。ここで、紙幅方向とは、主走査方向(ヘッド走査方向)であり、紙送り方向とは、副走査方向(即ち、ヘッド走査方向に直交する方向)である。なお、インクカートリッジ3としては、本実施形態のようにキャリッジ4に装着するものには限らず、プリンタ1の筐体側に装着してインク供給チューブを介して記録ヘッド2に供給するタイプのものを採用することもできる。
The printer 1 includes a
キャリッジ4は、主走査方向に架設されたガイドロッド9に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構7の作動により、ガイドロッド9に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ4の主走査方向の位置は、リニアエンコーダ10によって検出され、検出信号が位置情報として制御部(図示せず)に送信される。これにより、制御部はこのリニアエンコーダ10からの位置情報に基づいて記録ヘッド2の走査位置を認識しながら、記録ヘッド2による記録動作(吐出動作)等を制御することができる。
The carriage 4 is attached while being supported by a guide rod 9 installed in the main scanning direction, and is configured to move in the main scanning direction along the guide rod 9 by the operation of the
また、記録ヘッド2の移動範囲内であってプラテン5よりも外側には、記録ヘッド2の走査起点となるホームポジションが設定されている。このホームポジションには、キャッピング機構11が設けられている。このキャッピング機構11は、キャップ部材11´によって記録ヘッド2のノズル形成面を封止し、ノズル開口37(図2等参照)からのインク溶媒の蒸発を防止する。また、このキャッピング機構11は、封止状態のノズル面に負圧を与えてノズル開口37からインクを強制的に吸引排出するクリーニング動作等にも用いられる。
Further, a home position serving as a scanning start point of the
図2は、記録ヘッド2の構成を説明する要部断面図である。例示した記録ヘッド2は、インク導入針13を立設する導入針ユニット14、複数の圧電振動子15を有する振動子ユニット16、インク流路(液体流路の一種)が形成された流路ユニット17、振動子ユニット16や流路ユニット17が固定されるヘッドケース18、及び、圧電振動子15に駆動信号を供給するための配線基板28等を備えて概略構成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part for explaining the configuration of the
インク導入針13(液体導入針の一種)は、合成樹脂で成型された中空針状の部材であり、その内部空間は、図示しないインクカートリッジやサブタンク等の液体貯留部材内のインク(本発明における液体の一種)が導入される針流路20となっている。このインク導入針13の尖端部分には、針流路20と連通する導入孔21が開設されており、インク導入針13が液体貯留部材の内部に挿入されると、この導入孔21を通じて液体貯留部材内のインクが針流路20内に導入されるようになっている。
The ink introduction needle 13 (a kind of liquid introduction needle) is a hollow needle-shaped member molded of synthetic resin, and the internal space of the ink in a liquid storage member such as an ink cartridge or a sub tank (not shown) (in the present invention) This is a
導入針ユニット14は、インク導入針13と同様に合成樹脂によって成型されており、その内部には、インク導入針13に対応したインク導入路22が形成されている。このインク導入路22の上流端部は、導入針取り付け側に向けて漏斗状に拡径した形状とされ、その開口部分にはインク内の異物を濾別するフィルタ23が配設されている。そして、インク導入針13は、針流路20の下流側開口の位置をインク導入路22の上流側開口に重合させた状態で、導入針ユニット14上に溶着等によって固定される。これにより、導入針ユニット14のインク導入路22とインク導入針13の針流路20とがフィルタ23を介して液密状態で連通する。
The
振動子ユニット16は、圧力発生手段としての圧電振動子15と、この圧電振動子15が接合される固定板27と、配線基板28からの駆動信号を圧電振動子15に供給するフレキシブルケーブル29等から構成される。本実施形態における圧電振動子15は、圧電体を電極で挟んで積層し、細長い櫛歯状に切り分けられた積層型の圧電振動子である。そして、この圧電振動子15は、縦方向に伸縮可能な縦振動型の圧電振動子として構成されている。各圧電振動子15は、固定端部を固定板27上に接合することにより、自由端部を固定板27の先端縁よりも外側に突出させて所謂片持ち梁の状態となっている。そして、各圧電振動子15における自由端部の先端面は、後述するように、封止板35に形成されたダイヤフラム部47の島部49に接合される。
The
上記の圧電振動子15の表面には、個別外部電極30と共通外部電極31とが形成されている。個別外部電極30は、圧電振動子15の先端面部と、圧電振動子15における積層方向の一側面である配線接続面(フレキシブルケーブル29が接続される面)とに一連に形成された電極であり、圧電振動子15内部の個別内部電極(図示せず)と導通している。また、共通外部電極31は、圧電振動子15の基端面部と、圧電振動子15における積層方向の他側面である固定板取付面とに一連に形成された電極であり、圧電振動子15内部の共通内部電極(図示せず)と導通している。これらの外部電極のうち、一方の個別外部電極30はフレキシブルケーブル29の個別端子と電気的に接続され、他方の共通外部電極31はフレキシブルケーブル29の接地端子と電気的に接続される。そして、フレキシブルケーブル29からの駆動信号を個別外部電極30を通じて圧電振動子15に印加すると、個別外部電極30(個別内部電極)と共通外部電極31(共通内部電極)との電位差により圧電体が変形する。これにより、圧電振動子15を伸縮駆動することができる。
An individual
図3に示すように、上記流路ユニット17は、ノズルプレート33、流路形成基板34、及び封止板35(振動板)から構成され、ノズルプレート33を流路形成基板34の一方の表面に、封止板35をノズルプレート33とは反対側となる流路形成基板34の他方の表面にそれぞれ配置して積層し、接着等により一体化することで構成されている。流路ユニット17において最下部に配設されるノズルプレート33は、複数のノズル開口37を列状に開設したステンレス鋼製の薄い板材である。本実施形態では、例えば、180dpiに対応するピッチで180個のノズル開口37を列状に開設し、これらのノズル開口37によってノズル列を構成している。このノズルプレート33は、記録紙等から発生する静電気の帯電やノイズを防止する目的で、図示しない金属製のカバーを通じて接地電位に調整される。
As shown in FIG. 3, the
流路形成基板34は、例えば、シリコンウェハーから作製され、共通インク室38、インク供給口39、及び圧力室40からなる一連のインク流路(液体流路の一種)となる流路基部が区画形成された板状部材である。具体的には、圧力室40となる圧力室空部41、インク供給口39となる溝部42および共通インク室38となる空部43等が、エッチング処理によって流路形成基板34上に作製されている。上記の圧力室40は、ノズル開口37の列設方向(ノズル列方向)に対して直交する方向に細長い室として形成され、インク供給口39は、圧力室40と共通インク室38との間を連通する流路幅の狭い狭窄部(オリフィス)として形成されている。また、共通インク室38は、インク導入針13から導入されてインク導入路22及びケース流路25を通じて供給されるインクを一時的に貯留する室である。この共通インク室38に貯留されたインクは、インク供給口39を通じて対応する各圧力室40に分配供給される。
The flow
封止板35は、ステンレス鋼等の導電性を有する支持基板45にPPS(ポリフェニレンサルファイド)等の絶縁性を有する可撓性フィルムから作製された弾性体膜46をラミネート加工した二重構造の複合板材であり、弾性体膜46側の面が流路形成基板34に、支持基板45側の面がヘッドケース18の底面に、それぞれ接合されるようになっている。この封止板35は、図4に示すように、圧力室40(圧力室空部41)の一方の開口面を封止してこの圧力室40の容積を変動させるためのダイヤフラム部47が形成されると共に、共通インク室38(凹部43)の一方の開口面を封止するコンプライアンス部48が形成された部材である。ダイヤフラム部47は、圧電振動子15の先端面を接合するための部分を島部49として各圧力室40に対応して複数残した状態で、その周囲の支持基板45をエッチング加工によって除去して弾性体膜46のみとすることで構成されている。この島部49は、圧力室40の平面形状と同様に、ノズル開口37の列設方向と直交する方向に細長いブロック状に形成されている。
The sealing
また、封止板35においてコンプライアンス部48として機能する部分、すなわち共通インク室38に対応する部分は、流路形成基板34の凹部43の開口形状にほぼ倣って支持基板45が除去され、弾性体膜46のみとなっている。このコンプライアンス部48を形成する際、封止板35における支持基板45の一部がコンプライアンス部48の縁部から中心側に向けて平面視略台形状に張り出したエプロン部44として残るようにエッチング加工が施されている(図4)。
Further, the portion of the sealing
そして、上記のエプロン部44には、インク導入穴50(本発明における液体導入穴に相当)が、支持基板45と弾性体膜46を貫通した状態で開設されている。このインク導入穴50は、流路形成基板34との接合状態でインク流路の一部である共通インク室38と連通し、また、ヘッドケース18との接合状態でケース流路25と連通する。即ち、このインク導入穴50は、ヘッドケース18のケース流路25側から流下してくるインクを共通インク室38側に導入するための貫通穴であり、本実施形態においては円形の穴に形成されている。また、本実施形態におけるインク導入穴50の周辺部は、導入穴開設部51となっている。この導入穴開設部51は、ヘッドケース18との接合時にケース流路25との液密性を確保可能するための接合代(シール代)として機能する部分である。なお、この導入穴開設部51の周囲の支持基板45は、インク導入穴50の外周形状よりも一回り大きい環状に除去されている。この点の詳細については、後述する。
The
ヘッドケース18は、合成樹脂製の中空のブロック状部材であり、その内部には振動子ユニット16を収容可能な収容室53と、導入針ユニット14側からのインクを流路ユニット17側に供給するケース流路25とが形成されている。ヘッドケース18の収容室53は、流路ユニット取付面となるヘッドケース18の底面から、導入針ユニット14や配線基板28が取り付けられる上面に亘って一連に形成されている。つまり、収容室53は、ヘッドケース18の高さ方向を貫通する貫通開口部として形成されている。
The
上記のヘッドケース18には、まず、流路ユニット17が接合される。具体的には、収容室53の底面開口内に封止板35のダイヤフラム部47を配置すると共に、ケース流路25と共通インク室38(即ち、インク流路)とが封止板35のインク導入穴50を介して液密に連通する状態で、封止板35の支持基板45側の面をヘッドケース18の底面に接着剤等によって接着することで、流路ユニット17をヘッドケース18に接合する。これにより、ヘッドケース18の収容室53の底面開口には、ダイヤフラム部47(島部49)が臨む。次に、振動子ユニット16がヘッドケース18の収容室53に収容される。即ち、振動子ユニット16は、圧電振動子15の自由端部を先頭にした姿勢で収容室53の上面側開口から挿入され、自由端部の先端を対応する島部49の表面に当接させた状態で収容室53内に収容される。そして、圧電振動子15の自由端部の先端を島部49に接合すると共に、固定板27を収容室53の内壁面に接着することで、収容室53内に固定される。
First, the
流路ユニット17と振動子ユニット16がヘッドケース18に取り付けられたならば、ヘッドケース18の上面に配線基板28が配設され、この配線基板28とフレキシブルケーブル29の配線が行われる。その後、ヘッドケース18の上面には、パッキン24を介在させた状態で導入針ユニット14が取り付けられる。これにより、導入針ユニット14のインク導入路22がパッキン24を介してヘッドケースのケース流路25と液密に連通する。したがって、インク導入針13の導入孔21から導入されたインクは、インク導入路22及びケース流路25を通ってインク導入穴50から流路ユニット17のインク流路側、即ち、共通インク室38に供給される。
If the
そして、上記構成の記録ヘッド2において、上記配線基板28からフレキシブルケーブル29を通じて圧電振動子15に駆動信号が供給されると、この圧電振動子15が素子長手方向に伸縮し、これに伴い島部49が圧力室40に近接する方向或いは離隔する方向に移動する。これにより、圧力室40の容積が変化し、圧力室40内のインクに圧力変動が生じる。この圧力変動によって、ノズル開口37からインク滴(液滴の一種)が吐出される。
In the
ここで、上記封止板35に関し、導電性を有する支持基板45の一部である島部49は、圧電振動子15の自由端部の先端面に形成されている個別外部電極30と接合されているので、圧電振動子15と同電位となる。一方、封止板35とは流路形成基板34を間に挟んで反対側に配置されているノズルプレート33は、上述したように接地電位に調整されている。上記島部49は、支持基板45の他の部分と電気的に独立しているため、通常では、圧電振動子15に駆動信号を印加しても島部49から他の部分に電流が流れることはない。
Here, with respect to the sealing
ところが、上述のように、ダイヤフラム部47はヘッドケース18の収容室53の底面開口内に露出しているため、図4に示すように、記録ヘッド2の組み立て工程中に加工屑等の異物Fがヘッドケース18の収容室53内に入り込み、ダイヤフラム部47とその周辺部を含む露出部55上に落下することがある。そして、この異物Fが金属等の導電性を有するものであって島部49と支持基板45の他の部分との間に渡って付着した場合には、両者間を電気的に短絡する虞がある。このような短絡が生じたとき、支持基板45のほぼ全体が圧電振動子15の自由端部の先端面と同電位(正電位)になる。
However, as described above, since the
これにより、従来では、封止板の支持基板においてインクと接触する部分であるインク導入口の内周面と、ノズルプレートのノズル開口周辺部とが恰も電極として作用し、これらの間のインクが電気分解される場合があった。そして、インクの電気分解が進むと、インク導入口の周囲に顔料等のインクの含有成分が析出し、この析出物がインク流路を塞ぐ等して吐出不良の原因となる等の問題があった。この場合のインクの電気分解はゆっくりと進行するため、記録ヘッドの製造時の検査段階では発見し難く、製品としてユーザの手に渡ってから不具合が生じる可能性がある。 As a result, conventionally, the inner peripheral surface of the ink introduction port, which is a portion in contact with the ink on the support substrate of the sealing plate, and the peripheral portion of the nozzle opening of the nozzle plate act as electrodes, and the ink between them is There was a case of electrolysis. As the electrolysis of the ink progresses, there are problems such as the inclusion of ink-containing components such as pigments around the ink inlet, and the deposits block the ink flow path and cause ejection failure. It was. In this case, since the electrolysis of the ink proceeds slowly, it is difficult to find it at the inspection stage at the time of manufacturing the recording head, and there is a possibility that a defect occurs after reaching the user's hand as a product.
このような事情に鑑み、本発明に係る記録ヘッド2では、上記の露出部55と、インク導入穴50が開設されている導入穴開設部51との間に、両者を電気的に絶縁する分断部56を設けている。本実施形態においては、図4に示すように、導入穴開設部51及びインク導入穴50を囲繞する状態でその周囲の支持基板45を環状に除去して弾性体膜46のみとすることで、インク導入穴50の外周形状よりも一回り大きい濠状の分断部56を形成している。これにより、インク導入口50とその周囲の導入穴開設部51が、支持基板45の他の部分(即ち、島部49と導入穴開設部51以外の部分)に対して電気的に独立するので、万一、上記のような導電性の異物Fの付着によって、島部49と支持基板45の他の部分とが短絡した場合(或いは、圧電振動子15の個別外部電極30と支持基板45とが短絡した場合)においても、インクの電気分解を防止することができ、その結果、インクの電気分解に起因する吐出不良を抑制することが可能となる。そして、上記プリンタ1は、上記構成の記録ヘッド2を搭載しているので、信頼性の高い吐出制御を行うことが可能となる。
In view of such circumstances, in the
なお、導入穴開設部51は、ヘッドケース18のケース流路25と流路ユニット17のインク流路との液密状態を十分に確保可能なシール代として残してある。これにより、インク導入穴50においてインク漏れが発生することを防止することができる。また、上記の分断部56を、インク導入穴50の外周形状に沿って均一な幅で形成することにより、例えば、温度や湿度の変化によって分断部56における弾性体膜46が伸縮変形した場合においても、一方向に偏って変形することを抑制することができるので、ケース流路25に対するインク導入穴50の位置ずれを可及的に防止することができる。
The
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。 By the way, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made based on the description of the scope of claims.
図5は、本発明の第2の実施形態における封止板35の構成を説明する平面図である。この第2実施形態では、分断部56の形状と形成位置が上記第1実施形態と異なる。具体的には、支持基板45におけるコンプライアンス部48よりも外側の枠状の部分に、この枠状部分を横断する状態で分断部56が形成されている。即ち、インク導入穴50と導入穴開設部51を間に挟んで左右2箇所にそれぞれ分断部56a,56bが形成されている。この構成によっても、インク導入口50とその周囲の導入穴開設部51を、支持基板45の他の部分に対して電気的に独立させることができるので、上記のインクの電気分解を防止することが可能である。要は、異物が付着する虞のある露出部55と、インク導入穴50が開設された導入穴開設部51とを電気的に絶縁可能であって、且つ、ケース流路25とインク流路との液密状態が確保可能であれば、任意の位置に任意の形状の分断部56を形成することができる。
FIG. 5 is a plan view illustrating the configuration of the sealing
また、以上では、本発明は、上記プリンタに限らず、上記のような構成の封止板を備えるものであれば他の液体噴射ヘッド及び液体噴射装置にも適用することができる。例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルタを製造するディスプレー製造装置,有機EL(Electro Luminescence)ディスプレーやFED(面発光ディスプレー)等の電極を形成する電極製造装置,バイオチップ(生物化学素子)を製造するチップ製造装置等にも適用することができる。 In addition, the present invention is not limited to the printer described above, and can be applied to other liquid ejecting heads and liquid ejecting apparatuses as long as the sealing plate having the above-described configuration is provided. For example, a display manufacturing apparatus that manufactures color filters such as liquid crystal displays, an electrode manufacturing apparatus that forms electrodes such as organic EL (Electro Luminescence) displays and FEDs (surface emitting displays), and chips that manufacture biochips (biochemical elements) The present invention can also be applied to a manufacturing apparatus or the like.
1…プリンタ,2…記録ヘッド,15…圧電振動子,16…振動子ユニット,17…流路ユニット,18…ヘッドケース,25…ケース流路,33…ノズルプレート,34…流路形成基板,35…封止板,37…ノズル開口,38…共通インク室,40…圧力室,44…エプロン部,45…支持基板,46…弾性体膜,47…ダイヤフラム部,49…島部,50…インク導入穴,51…導入穴開設部,53…収容室,55…露出部,56…分断部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printer, 2 ... Recording head, 15 ... Piezoelectric vibrator, 16 ... Vibrator unit, 17 ... Channel unit, 18 ... Head case, 25 ... Case channel, 33 ... Nozzle plate, 34 ... Channel formation substrate, 35 ... Sealing plate, 37 ... Nozzle opening, 38 ... Common ink chamber, 40 ... Pressure chamber, 44 ... Apron part, 45 ... Support substrate, 46 ... Elastic body film, 47 ... Diaphragm part, 49 ... Island part, 50 ... Ink introduction hole, 51 ... introduction hole opening part, 53 ... storage chamber, 55 ... exposure part, 56 ... dividing part
Claims (3)
液体は、ヘッドケースのケース流路から封止板の液体導入穴を経て流路へ供給され、
前記封止板の圧力室に対応する部分であるダイヤフラム部を前記収容室の底面側開口に配置すると共に、前記液体導入穴を介して前記ケース流路と前記液体流路とが液密に連通する液体噴射ヘッドであって、
前記封止板は、導電性の支持基板を有し、
前記支持基板において、ヘッドケースとの接合状態で前記収容室の底面側開口内に露出するダイヤフラム部を含む露出部と、前記液体導入穴が開設された導入穴開設部との間に、両者を電気的に絶縁する分断部を設けたことを特徴とする液体噴射ヘッド。 Nozzle forming substrate having a nozzle opening, a flow path forming member in which a flow path including a pressure chamber empty portion serving as a pressure chamber leading to the nozzle opening is formed, and a seal bonded to one surface of the flow path forming member A plate , and a head case having a storage chamber for storing pressure generating means for generating pressure in the pressure chamber based on the supplied drive signal ,
The liquid is supplied from the case passage of the head case to the passage through the liquid introduction hole of the sealing plate,
A diaphragm portion corresponding to the pressure chamber of the sealing plate is disposed at the bottom side opening of the storage chamber, and the case flow path and the liquid flow path are liquid-tightly connected via the liquid introduction hole. a liquid body jet head that passed through,
The sealing plate has a conductive support substrate ,
In the support substrate, between the exposed portion including the diaphragm portion exposed in the bottom side opening of the storage chamber in a joined state with the head case, and the introduction hole opening portion in which the liquid introduction hole is opened. A liquid ejecting head comprising a dividing portion that is electrically insulated.
当該液体噴射ヘッドから液滴を吐出して当該液滴を吐出対象物に着弾させることを特徴とする液体噴射装置。 A liquid ejecting head according to claim 1 or 2,
A liquid ejecting apparatus, comprising: ejecting liquid droplets from the liquid ejecting head to land the liquid droplets on an ejection target.
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