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JP5451009B2 - Liquid discharge head and printing apparatus using the same - Google Patents

Liquid discharge head and printing apparatus using the same Download PDF

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JP5451009B2
JP5451009B2 JP2008219236A JP2008219236A JP5451009B2 JP 5451009 B2 JP5451009 B2 JP 5451009B2 JP 2008219236 A JP2008219236 A JP 2008219236A JP 2008219236 A JP2008219236 A JP 2008219236A JP 5451009 B2 JP5451009 B2 JP 5451009B2
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明は、液体吐出ヘッドに関し、特に、文字や画像の記録に用いるインクジェット式プリンタに搭載される液体吐出ヘッドに関するものである。   The present invention relates to a liquid discharge head, and more particularly to a liquid discharge head mounted on an ink jet printer used for recording characters and images.

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おり、この種の液体吐出ヘッドには、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ーを備え、ヒーター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、インク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、インク吐出孔よりインク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, and this type of liquid discharge head is added to an ink flow path filled with ink. It is equipped with a heater as a pressure means, heated and boiled by the heater, pressurized with air bubbles generated in the ink flow path, and ejected as ink droplets from the ink ejection holes, and filled with ink A piezoelectric method is generally known in which a part of a wall of an ink flow path is bent and displaced by a displacement element, and ink in the ink flow path is mechanically pressurized and discharged as ink droplets from an ink discharge hole.

ところで、圧電方式のインクジェットヘッドとして、インクが充填される流路部材に圧電素子を接合し、前記圧電素子に電圧を印加するドライバIC(Integrated Circuit)を実装した基板の熱を、フレームを介してキャリッジに伝導させる放熱板を備えたもの知られている。(例えば、特許文献1を参照。)。
特開2004−90491号公報
By the way, as a piezoelectric ink jet head, a piezoelectric element is bonded to a flow path member filled with ink, and the heat of a substrate on which a driver IC (Integrated Circuit) for applying a voltage to the piezoelectric element is mounted is transmitted through a frame. One having a heat radiating plate for conducting to a carriage is known. (For example, see Patent Document 1).
JP 2004-90491 A

しかしながら、特許文献1に記載の液体吐出ヘッドでは、放熱板への熱の伝導が十分でなく、またフレームにも熱が伝わるため、基板あるいはフレームを介して流路部材に熱が伝わり、流路部材中の液体の温度が変わるため、吐出される液滴の量や速度などが変動するという問題があった。   However, in the liquid discharge head described in Patent Document 1, heat conduction to the heat radiating plate is not sufficient, and heat is also transmitted to the frame. Therefore, heat is transmitted to the flow path member via the substrate or the frame, and the flow path Since the temperature of the liquid in the member changes, there is a problem that the amount and speed of the ejected droplets fluctuate.

したがって、本発明は、ドライバICからの発熱が流路部材(液体吐出ヘッド本体)に伝わり難い液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid discharge head in which heat generated from the driver IC is not easily transmitted to the flow path member (liquid discharge head main body).

本発明の液体吐出ヘッドは、複数の液体吐出孔を備えた一方方向に長い平板状の液体吐出ヘッド本体と、前記複数の液体吐出孔からそれぞれ液滴を吐出するための複数の加圧手
段と、前記複数の加圧手段を駆動する駆動信号を伝達するフレキシブルフラットケーブルと、前記フレキシブルフラットケーブルが接続されており、駆動信号が通る樹脂基板と、前記フレキシブルフラットケーブルに実装されている駆動信号を処理するドライバICと、前記液体吐出ヘッド本体に固定されているフレームと、前記フレームに固定され、前記フレキシブルフラットケーブルおよび前記ドライバICが収納される金属製の筺体とを備えた液体吐出ヘッドであって、前記ドライバICは、前記フレームに設けられた断熱性弾性部材により、前記フレキシブルフラットケーブルを介して押され、前記筺体の内壁面に押し当てられており、前記フレームと前記液体吐出ヘッド本体とは、前記樹脂基板を介して固定されていることを特徴とする。
A liquid discharge head according to the present invention includes a flat liquid discharge head main body having a plurality of liquid discharge holes and extending in one direction, and a plurality of pressurizing units for discharging droplets from the plurality of liquid discharge holes, respectively. , A flexible flat cable for transmitting a driving signal for driving the plurality of pressurizing means, a resin substrate to which the flexible flat cable is connected and through which the driving signal passes, and a driving signal mounted on the flexible flat cable. a driver IC for processing, and frame that is fixed to the liquid discharging head body is fixed to the frame, in the liquid discharge head provided with a metal housing in which the flexible flat cable and said driver IC are housed The driver IC is formed of the flexible elastic member by a heat insulating elastic member provided on the frame. Pushed through the flat cable, the has been pressed against the inner wall surface of the housing, wherein the frame and the liquid ejection head main body, characterized in that it is fixed through the resin substrate.

また、前記フレームは、前記一方方向の端部で前記液体吐出ヘッド本体に固定されていることが好ましい。
Further, it is preferable that the frame is fixed to the liquid discharge head main body at an end portion in the one direction .

またさらに、前記筺体と前記液体吐出ヘッド本体との間には、断熱材が介在していることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that a heat insulating material is interposed between the housing and the liquid discharge head main body.

本発明の印刷装置は、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前記一方方向に平行でない方向に搬送させる搬送部と、前記液体吐出ヘッドの駆動を制御する制御部とを備えることを特徴とする。   The printing apparatus of the present invention includes the liquid discharge head, a transport unit that transports a recording medium in a direction that is not parallel to the one direction with respect to the liquid discharge head, and a control unit that controls driving of the liquid discharge head. It is characterized by providing.

本発明の液体吐出ヘッドによれば、前記フレームに設けられた断熱性弾性部材により、前記フレキシブルフラットケーブルを介して押され、前記筺体の内壁面に押し当てられていることにより、ドライバICの熱が主に筐体に伝わるため、前記液体吐出ヘッド本体に熱が伝わり難く、さらに、前記フレームと前記液体吐出ヘッド本体との間に前記樹脂基板が介在しているため、熱が伝わり難くできる。
According to the liquid ejection head of the present invention, the heat insulating elastic member provided in front Symbol frame, said pressed through a flexible flat cable, by being pressed against the inner wall surface of the housing, the driver IC since heat is conducted mainly to the housing, the liquid ejection head body heat is transferred difficulty rather to further, since the resin substrate between said frame said liquid discharge head body is interposed hardly heat is transferred it can.

また、前記フレームは、前記一方方向の端部で前記液体吐出ヘッド本体に固定されている場合、前記液体吐出ヘッド本体の中央に熱が伝わりにくくできる。
Further, when the frame is fixed to the liquid discharge head main body at the end in the one direction, heat can be hardly transmitted to the center of the liquid discharge head main body.

またさらに、前記筺体と前記液体吐出ヘッド本体との間には、断熱材が介在している場合、ドライバICの熱が前記液体吐出ヘッド本体により伝わり難い。   Furthermore, when a heat insulating material is interposed between the housing and the liquid discharge head body, it is difficult for the heat of the driver IC to be transmitted by the liquid discharge head body.

本発明の印刷装置は、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前記一方方向に平行でない方向に搬送させる搬送部と、前記液体吐出ヘッドの駆動を制御する制御部とを備えることにより、ドライバICの発熱の影響で印刷精度悪くなることが抑制できる。   The printing apparatus of the present invention includes the liquid discharge head, a transport unit that transports a recording medium in a direction that is not parallel to the one direction with respect to the liquid discharge head, and a control unit that controls driving of the liquid discharge head. By providing, it is possible to suppress deterioration in printing accuracy due to the influence of heat generated by the driver IC.

図1は、本発明の印刷装置の一実施形態である液体吐出ヘッドを含む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、記録媒体である印刷用紙Pの搬送方向に沿って並べられ、プリンタ1内に固定されている。液体吐出ヘッド2は、図1の紙面手前から奥へ向かう方向に細長い形状を有している。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a color inkjet printer including a liquid discharge head which is an embodiment of a printing apparatus of the present invention. This color inkjet printer 1 (hereinafter referred to as printer 1) has four liquid ejection heads 2. These liquid ejection heads 2 are arranged along the transport direction of the printing paper P that is a recording medium, and are fixed in the printer 1. The liquid discharge head 2 has an elongated shape in a direction from the front side to the back side in FIG.

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138、139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 138 and 139 are rotatably installed and rotate in conjunction with the transport 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.

4つの液体吐出ヘッド2は、搬送ベルト111による搬送方向に沿って互いに近接して配置されている。各液体吐出ヘッド2の下面には、液体を吐出する多数の液体吐出孔8が設けられている(図9および10参照)。   The four liquid discharge heads 2 are arranged close to each other along the conveyance direction by the conveyance belt 111. A large number of liquid discharge holes 8 for discharging liquid are provided on the lower surface of each liquid discharge head 2 (see FIGS. 9 and 10).

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の液体吐出孔8は一方方向(印刷用紙Pと平行で印刷用紙Pの搬送方向に垂直な方向であり、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、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. The liquid discharge holes 8 of each liquid discharge head 2 are arranged at equal intervals in one direction (a direction parallel to the print paper P and perpendicular to the transport direction of the print paper P, and the longitudinal direction of the liquid discharge head 2). , It can be printed without gaps in one direction. The colors of the liquid ejected from each liquid ejection head 2 are magenta (M), yellow (Y), cyan (C), and black (K), respectively. A slight gap is disposed between the lower surface of each liquid discharge head 2 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 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もっと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。制御部100から各液体吐出ヘッド2に送られた駆動信号は、さらに各液体吐出ヘッド2に備えられたドライバICにより処理され、液滴が吐出される。   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. The drive signal sent from the control unit 100 to each liquid ejection head 2 is further processed by a driver IC provided in each liquid ejection head 2 to eject droplets.

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2の斜視図である。液体吐出ヘッド2は液体吐出ヘッド本体200と筐体201とを含んでいる。筐体201は金属製であり、一部に駆動信号が伝達される信号ケーブルが通る孔202が開口している。図2の例では上面の一部に孔202が開口しており、孔202は制御部100と繋がる駆動信号が伝達される信号ケーブル(不図示)が通っており、樹脂製のふたなどで塞がれる。液体吐出ヘッド2には液体導入孔236が開口しており、液体導入孔236から吐出する液体が入れられる。また、ヘッド本体200の一部にはサイドプレート210がねじ留めや接着などにより付けられている。   Next, the liquid discharge head 2 of the present invention will be described. FIG. 2 is a perspective view of the liquid discharge head 2. The liquid discharge head 2 includes a liquid discharge head main body 200 and a casing 201. The casing 201 is made of metal, and a hole 202 through which a signal cable for transmitting a drive signal is partially opened. In the example of FIG. 2, a hole 202 is opened in a part of the upper surface, and a signal cable (not shown) through which a drive signal connected to the control unit 100 is transmitted passes through the hole 202 and is closed with a resin lid or the like. Can be removed. A liquid introduction hole 236 is opened in the liquid ejection head 2, and a liquid ejected from the liquid introduction hole 236 is placed therein. A side plate 210 is attached to a part of the head body 200 by screwing or bonding.

図3は、図2に示した液体吐出ヘッド2のX−X線断面図である。液体吐出ヘッド本体200には、流路部材4、分岐流路部材230、圧電アクチュエータユニット21、フレキシブルフラットケーブル(以下、FPCと略すことがある)220、ドライバIC222およびサイドプレート210が含まれる。液体吐出ヘッド本体200には、断熱性弾性部材242が付けられたフレーム240と、コネクタ234が実装された基板232とが固定されている。各部については後述するが、制御部100から信号ケーブル(不図示)を介して基板232に送られた駆動信号は、コネクタ234を介してFPC220に送られる。FPC220に実装されたドライバIC222は、駆動信号を処理し、処理後の駆動信号はFPC220を通じて、後述の加圧手段を備える圧電アクチュエータユニット21に伝わり、加圧手段により流路部材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、基板232は、例えば、吐出信号を複数のドライバIC222に分けたり、吐出信号の整流など行なってもよいが、基板232を設けず、制御部100からの信号ケーブルを直接FPC220に接続するようにしてもよい。FPC220は可撓性を有する帯状のもので、内部に金属の配線224を有し、配線224の一部は、FPC220の表面に露出しており、露出した配線224により、コネクタ234、ドライバIC222および圧電アクチュエータユニット21と電気的に接続される。   3 is a cross-sectional view of the liquid discharge head 2 shown in FIG. The liquid discharge head body 200 includes a flow path member 4, a branch flow path member 230, a piezoelectric actuator unit 21, a flexible flat cable (hereinafter sometimes abbreviated as FPC) 220, a driver IC 222, and a side plate 210. A frame 240 with a heat insulating elastic member 242 and a substrate 232 on which a connector 234 is mounted are fixed to the liquid discharge head body 200. Although each part will be described later, a drive signal sent from the control unit 100 to the substrate 232 via a signal cable (not shown) is sent to the FPC 220 via the connector 234. The driver IC 222 mounted on the FPC 220 processes the drive signal, and the processed drive signal is transmitted to the piezoelectric actuator unit 21 having a pressurizing unit described later through the FPC 220, and the liquid inside the flow path member 4 is removed by the pressurizing unit. By applying pressure, droplets are discharged. For example, the substrate 232 may divide the ejection signal into a plurality of driver ICs 222 or perform rectification of the ejection signal. However, the substrate 232 is not provided, and the signal cable from the control unit 100 is directly connected to the FPC 220. It may be. The FPC 220 is a strip having flexibility, and has a metal wiring 224 inside, and a part of the wiring 224 is exposed on the surface of the FPC 220, and the connector 234, the driver IC 222 and the It is electrically connected to the piezoelectric actuator unit 21.

ドライバIC222は、上述の駆動信号処理を行なう際に発熱する。この熱が流路部材4に伝わると流路部材4およびその内部の液体の中で温度差が生じる。液体は温度が変わると粘度が変化するため、加圧手段からの加圧が一定であっても、液滴の吐出速度や量が変わってしまう。吐出される液滴の速度や量が変わると、印刷用紙Pへの着弾位置がずれたり、着弾後に液滴が広がってできる画素の大きさが変わったりするため、印刷される画像の精度が低くなることがある。しかし、ドライバIC222が断熱性弾性部材242によりFPC220を介して押されて、金属製の筐体201に押し当てられているため、発生した熱は主に筐体201に伝わり、さらに筐体201全体に速く広がり、外部に放熱されていく。   The driver IC 222 generates heat when performing the above-described drive signal processing. When this heat is transmitted to the flow path member 4, a temperature difference occurs between the flow path member 4 and the liquid inside the flow path member 4. Since the viscosity of the liquid changes as the temperature changes, even if the pressure from the pressurizing means is constant, the discharge speed and amount of the droplets change. If the speed and amount of the ejected droplets change, the landing position on the printing paper P shifts, and the size of the pixels formed by the spreading of the droplets after landing changes, so the accuracy of the printed image is low. May be. However, since the driver IC 222 is pressed through the FPC 220 by the heat insulating elastic member 242 and pressed against the metal casing 201, the generated heat is mainly transmitted to the casing 201, and further the entire casing 201 It spreads quickly and is dissipated to the outside.

図4(a)は、液体吐出ヘッド本体200、基板およびフレームの斜視図であり、図2の液体吐出ヘッド2から筐体201およびサイドプレート210を外し、FPC220の一端をコネクタ234から外して広げた状態にしたものである。図4(b)は、液体吐出ヘッド本体200および基板232の斜視図である図5(a)は液体吐出ヘッド本体200の斜視図である。図5(b)は液体吐出ヘッド本体200から分岐流路部材230を外した状態の斜視図である。   4A is a perspective view of the liquid discharge head main body 200, the substrate, and the frame. The casing 201 and the side plate 210 are removed from the liquid discharge head 2 of FIG. 2, and one end of the FPC 220 is removed from the connector 234 and widened. It is what was in the state. FIG. 4B is a perspective view of the liquid discharge head main body 200 and the substrate 232, and FIG. 5A is a perspective view of the liquid discharge head main body 200. FIG. 5B is a perspective view of the liquid discharge head body 200 with the branch channel member 230 removed.

図6は、圧電アクチュエータユニット21、FPC220およびドライバIC222の底面図である。   FIG. 6 is a bottom view of the piezoelectric actuator unit 21, the FPC 220, and the driver IC 222.

4つのドライバICは、2つずつ筐体201の異なる面に押し当てられている。これにより、筐体201内の熱の分布を平均化できる。筐体201の異なる面は対向する面であるのが好ましく、またその対向する面は、筐体201の面の中でもっとも広い面であることが好ましい。   Four driver ICs are pressed against different surfaces of the housing 201 two by two. Thereby, the heat distribution in the housing 201 can be averaged. The different surfaces of the housing 201 are preferably opposing surfaces, and the opposing surface is preferably the widest surface among the surfaces of the housing 201.

フレーム240は特定の材質である必要はないが、強度が強い点で金属であることが好ましい。筐体201はフレーム240に固定され、フレーム240は分岐流路部材230に固定されており、筐体201と分岐流路部材230とは直接固定されておらず、これにより筐体201から流路部材4に熱が伝わりにくくなっている。固定はねじなどで行なわれるが。筐体201とフレーム240との間には、ドライバIC222、FPC220および断熱性弾性体242があるため、筐体201とフレーム240とは直接面接触しておらず、このためフレーム240を介して筐体201の熱が流路部材4に伝わるのが抑制されている。
また、フレーム240から流路部材4へ熱が伝わり難いように、分岐流路部材230に接続するフレーム240は断面積を小さくする方よい。図4(a)ではフレーム240は環状のクレーム本体と脚部から構成されており、その脚部が分岐流路部材230の長辺の端部で接続されているので、好ましい。
The frame 240 does not need to be made of a specific material, but is preferably a metal because of its high strength. The casing 201 is fixed to the frame 240, and the frame 240 is fixed to the branch flow path member 230. The casing 201 and the branch flow path member 230 are not directly fixed. Heat is not easily transmitted to the member 4. Fixing is done with screws. Since the driver IC 222, the FPC 220, and the heat insulating elastic body 242 exist between the housing 201 and the frame 240, the housing 201 and the frame 240 are not in direct surface contact. It is suppressed that the heat of the body 201 is transmitted to the flow path member 4.
Further, the frame 240 connected to the branch flow channel member 230 should have a small cross-sectional area so that heat is not easily transmitted from the frame 240 to the flow channel member 4. In FIG. 4A, the frame 240 is composed of an annular claim main body and a leg portion, and the leg portion is connected at the end of the long side of the branch channel member 230, which is preferable.

また、筐体201とサイドプレート210とは、筐体201の端部で幅が筐体を構成する金属版の厚さの線接触で接触しており、外部からの液体のミストなどの侵入を抑制するとともに、広い面接触でないため、筐体201の熱がサイドプレート210を介して、流路部材4に伝わることが抑制されている。そして、この断熱性をより高めるために、筐体201とサイドプレート210との間に断熱材となる樹脂やゴムを介在させてもよい。   In addition, the casing 201 and the side plate 210 are in contact with each other at the end of the casing 201 by a line contact with the thickness of the metal plate that forms the casing, so that intrusion of liquid mist or the like from the outside is prevented. While suppressing, it is not a wide surface contact, Therefore It is suppressed that the heat | fever of the housing | casing 201 is transmitted to the flow-path member 4 via the side plate 210. FIG. And in order to improve this heat insulation more, you may interpose resin and rubber | gum used as a heat insulating material between the housing | casing 201 and the side plate 210. FIG.

分岐流路部材230は、液体導入孔236に入ってきた液体を、流路部材4の開口5bに流すように分岐した流路を含んでいる。分岐流路部材230には、これ以外に、液体中のごみを止めるフィルターや、吐出される液体量の変動があった際に、その変動を吸収できるように、樹脂、ゴム、金属の薄板などのダンパーを備えることができる。   The branch flow path member 230 includes a flow path branched so that the liquid that has entered the liquid introduction hole 236 flows through the opening 5 b of the flow path member 4. In addition to this, the branch channel member 230 includes a filter for stopping dust in the liquid, a thin plate of resin, rubber, metal, etc. so that the fluctuation can be absorbed when the quantity of discharged liquid changes. The damper can be provided.

また、フレーム240を固定する際に、基板232を間に入れるようにすれば、基板232を固定する工程を減らすことができる。また、基板232がFR4などの樹脂基板である場合、断熱する効果もある。   In addition, if the substrate 232 is interposed when the frame 240 is fixed, the number of steps for fixing the substrate 232 can be reduced. In addition, when the substrate 232 is a resin substrate such as FR4, there is an effect of heat insulation.

図7は、図2に示された液体吐出ヘッド2のうちの流路部材4および圧電アクチュエータユニット21の平面図である。図8は、図7の一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図であり、液体吐出ヘッド2の一部である。図9は、図8と同じ位置の拡大透視図で、液体吐出孔8の位置が分かりやすいように、一部の流路を省略して描いている。なお、図8および図9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ユニット21の下方にあって破線で描くべき液体加圧室10(液体加圧室群9)、しぼり12および液体吐出孔8を実線で描いている。図10は図8のV−V線縦断面図である。   FIG. 7 is a plan view of the flow path member 4 and the piezoelectric actuator unit 21 in the liquid ejection head 2 shown in FIG. FIG. 8 is an enlarged plan view of a region surrounded by a one-dot chain line in FIG. 7 and is a part of the liquid discharge head 2. FIG. 9 is an enlarged perspective view of the same position as in FIG. 8, in which some of the flow paths are omitted so that the position of the liquid discharge holes 8 can be easily understood. 8 and 9, in order to make the drawings easy to understand, the liquid pressurizing chamber 10 (liquid pressurizing chamber group 9), the squeezing 12, and the liquid discharge holes which are to be drawn by broken lines below the piezoelectric actuator unit 21. 8 is drawn with a solid line. 10 is a vertical cross-sectional view taken along the line VV in FIG.

液体吐出ヘッド2は、平板状の流路部材4と、流路部材4上に、複数の加圧手段を備える圧電アクチュエータユニット21とを有している。圧電アクチュエータユニット21は台形形状を有しており、その台形の1対の平行対向辺が流路部材4の長手方向に平行になるように流路部材4の上面に配置されている。また、流路部材4の長手方向に平行な2本の仮想直線のそれぞれに沿って2つずつ、つまり合計4つの圧電アクチュエータユニット21が、全体として千鳥状に流路部材4上に配列されている。流路部材4上で隣接し合う圧電アクチュエータユニット21の斜辺同士は、流路部材4の短手方向について部分的にオーバーラップしている。詳細は後述するが、このオーバーラップしている部分の圧電アクチェータユニット21を駆動することにより印刷される領域では、2つの圧電アクチュエータユニット21により吐出された液滴が混在して着弾することになる。   The liquid discharge head 2 includes a flat plate-like channel member 4 and a piezoelectric actuator unit 21 having a plurality of pressurizing means on the channel member 4. The piezoelectric actuator unit 21 has a trapezoidal shape, and is disposed on the upper surface of the flow path member 4 so that a pair of parallel opposing sides of the trapezoid is parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4. Further, two piezoelectric actuator units 21 are arranged on the flow path member 4 as a whole in a zigzag manner, two along each of two virtual straight lines parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4. Yes. The oblique sides of the piezoelectric actuator units 21 adjacent to each other on the flow path member 4 partially overlap in the short direction of the flow path member 4. Although details will be described later, in the area printed by driving the overlapping piezoelectric actuator unit 21, droplets discharged by the two piezoelectric actuator units 21 are mixed and landed. .

流路部材4の内部には液体流路の一部であるマニホールド5が形成されている。マニホールド5は流路部材4の長手方向に沿って延び細長い形状を有しており、流路部材4の上面にはマニホールド5の開口5bが形成されている。開口5bは、流路部材4の長手方向に平行な2本の直線(仮想線)のそれぞれに沿って5個ずつ、合計10個形成されている。開口5bは、4つの圧電アクチュエータユニット21が配置された領域を避ける位置に形成されている。マニホールド5には開口5bを通じて図示されていない液体タンクから液体が供給されるようになっている。   A manifold 5 that is a part of the liquid flow path is formed inside the flow path member 4. The manifold 5 has an elongated shape extending along the longitudinal direction of the flow path member 4, and an opening 5 b of the manifold 5 is formed on the upper surface of the flow path member 4. A total of ten openings 5 b are formed along each of two straight lines (imaginary lines) parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4. The opening 5b is formed at a position that avoids a region where the four piezoelectric actuator units 21 are disposed. The manifold 5 is supplied with liquid from a liquid tank (not shown) through the opening 5b.

流路部材4内に形成されたマニホールド5は、複数本に分岐している(分岐した部分のマニホールド5を副マニホールド5aということがある)。開口5bに繋がるマニホールド5は、圧電アクチュエータユニット21の斜辺に沿うように延在しており、流路部材4の長手方向と交差して配置されている。2つの圧電アクチュエータユニット21に挟まれた領域では、1つのマニホールド5が、隣接する圧電アクチュエータユニット21に共有されており、副マニホールド5aがマニホールド5の両側から分岐している。これらの副マニホールド5aは、流路部材4の内部の各圧電アクチュエータユニット21に対向する領域に互いに隣接して液体吐出ヘッド2の長手方向に延在している。   The manifold 5 formed in the flow path member 4 is branched into a plurality of branches (the manifold 5 at the branched portion may be referred to as a sub-manifold 5a). The manifold 5 connected to the opening 5 b extends along the oblique side of the piezoelectric actuator unit 21 and is disposed so as to intersect with the longitudinal direction of the flow path member 4. In a region sandwiched between two piezoelectric actuator units 21, one manifold 5 is shared by adjacent piezoelectric actuator units 21, and the sub-manifold 5 a branches off from both sides of the manifold 5. These sub-manifolds 5 a extend in the longitudinal direction of the liquid discharge head 2 adjacent to each other in the region facing the piezoelectric actuator units 21 inside the flow path member 4.

流路部材4は、複数の液体加圧室10がマトリクス状(すなわち、2次元的かつ規則的)に形成されている4つの液体加圧室群9を有している。液体加圧室10は、角部にアールが施されたほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。液体加圧室10は流路部材4の上面に開口するように形成されている。これらの液体加圧室10は、流路部材4の上面における圧電アクチュエータユニット21に対向する領域のほぼ全面にわたって配列されている。したがって、これらの液体加圧室10によって形成された各液体加圧室群9は圧電アクチュエータユニット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、各液体加圧室10の開口は、流路部材4の上面に圧電アクチュエータユニット21が接着されることで閉塞されている。   The flow path member 4 has four liquid pressurizing chamber groups 9 in which a plurality of liquid pressurizing chambers 10 are formed in a matrix (that is, two-dimensionally and regularly). The liquid pressurizing chamber 10 is a hollow region having a substantially rhombic planar shape with rounded corners. The liquid pressurizing chamber 10 is formed so as to open on the upper surface of the flow path member 4. These liquid pressurizing chambers 10 are arranged over almost the entire surface of the upper surface of the flow path member 4 facing the piezoelectric actuator unit 21. Accordingly, each liquid pressurizing chamber group 9 formed by these liquid pressurizing chambers 10 occupies a region having almost the same size and shape as the piezoelectric actuator unit 21. Further, the opening of each liquid pressurizing chamber 10 is closed by adhering the piezoelectric actuator unit 21 to the upper surface of the flow path member 4.

本実施形態では、図8に示されているように、マニホールド5は、流路部材4の短手方向に互いに平行に並んだ4列のE1〜E4の副マニホールド5aに分岐し、各副マニホールド5aに繋がった液体加圧室10は、等間隔に流路部材4の長手方向に並ぶ液体加圧室10の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に4列配列されている。副マニホールド5aに繋がった液体加圧室10の並ぶ列は副マニホールド5aの両側に2列ずつ配列されている。   In this embodiment, as shown in FIG. 8, the manifold 5 branches into four rows of E1-E4 sub-manifolds 5a arranged in parallel with each other in the short direction of the flow path member 4, and each sub-manifold The liquid pressurizing chambers 10 connected to 5a constitute a row of liquid pressurizing chambers 10 arranged in the longitudinal direction of the flow path member 4 at equal intervals, and the four rows are arranged in parallel to each other in the short direction. Yes. Two rows of liquid pressurizing chambers 10 connected to the sub-manifold 5a are arranged on both sides of the sub-manifold 5a.

全体では、マニホールド5から繋がる液体加圧室10は、等間隔に流路部材4の長手方向に並ぶ液体加圧室10の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に16列配列されている。各液体加圧室列に含まれる液体加圧室10の数は、アクチュエータである変位素子50の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。液体吐出孔8もこれと同様に配置されている。これによって、全体として長手方向に600dpiの解像度で画像形成が可能となっている。すなわち、各副マニホールド5aには平均すれば150dpiに相当する間隔で個別流路32が接続されている。これは、600dpi分の液体吐出孔8を4つ列の副マニホールド5aに分けて繋ぐ設計をする際に、各副マニホールド5aに繋がる個別流路32が等しい間隔で繋がるとは限らないため、マニホールド5aの延在方向、すなわち主走査方向に平均170μm(150dpiならば25.4mm/150=169μm間隔である)以下の間隔で個別流路32が形成されているということである。   As a whole, the liquid pressurizing chambers 10 connected from the manifold 5 constitute rows of the liquid pressurizing chambers 10 arranged in the longitudinal direction of the flow path member 4 at equal intervals, and the rows are 16 rows parallel to each other in the short direction. It is arranged. The number of liquid pressurizing chambers 10 included in each liquid pressurizing chamber row is arranged so as to gradually decrease from the long side toward the short side, corresponding to the outer shape of the displacement element 50 that is an actuator. ing. The liquid discharge holes 8 are also arranged in the same manner. As a result, it is possible to form an image with a resolution of 600 dpi in the longitudinal direction as a whole. That is, the individual flow paths 32 are connected to each sub-manifold 5a at intervals corresponding to 150 dpi on average. This is because the individual flow paths 32 connected to the sub-manifolds 5a are not necessarily connected at equal intervals when the liquid ejection holes 8 for 600 dpi are divided and connected to the four sub-manifolds 5a. This means that the individual flow paths 32 are formed at intervals of an average of 170 μm (25.4 mm / 150 = 169 μm intervals if 150 dpi) in the extending direction of 5a, that is, the main scanning direction.

圧電アクチュエータユニット21の上面における各液体加圧室10に対向する位置には後述する個別電極35がそれぞれ形成されている。個別電極35は液体加圧室10より一回り小さく、液体加圧室10とほぼ相似な形状を有しており、圧電アクチュエータユニット21の上面における液体加圧室10と対向する領域内に収まるように配置されている。   Individual electrodes 35 to be described later are formed at positions facing the liquid pressurizing chambers 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator unit 21. The individual electrode 35 is slightly smaller than the liquid pressurizing chamber 10, has a shape substantially similar to the liquid pressurizing chamber 10, and fits in a region facing the liquid pressurizing chamber 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator unit 21. Is arranged.

流路部材4の下面の液体吐出面には多数の液体吐出孔8が形成されている。これらの液体吐出孔8は、流路部材4の下面側に配置された副マニホールド5aと対向する領域を避けた位置に配置されている。また、これらの液体吐出孔8は、流路部材4の下面側における圧電アクチュエータユニット21と対向する領域内に配置されており、4つの液体吐出孔群となっている。これらの液体吐出孔群は圧電アクチュエータユニット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ユニット21の変位素子50を変位させることにより液体吐出孔8から液滴が吐出できる。そして、それぞれの領域内の液体吐出孔8は、流路部材4の長手方向に平行な複数の直線に沿って等間隔に配列されている。   A large number of liquid discharge holes 8 are formed in the liquid discharge surface on the lower surface of the flow path member 4. These liquid discharge holes 8 are arranged at a position avoiding a region facing the sub-manifold 5 a arranged on the lower surface side of the flow path member 4. Further, these liquid discharge holes 8 are arranged in a region facing the piezoelectric actuator unit 21 on the lower surface side of the flow path member 4 and constitute a group of four liquid discharge holes. These liquid discharge hole groups occupy an area having almost the same size and shape as the piezoelectric actuator unit 21, and by displacing the displacement element 50 of the corresponding piezoelectric actuator unit 21, a droplet is discharged from the liquid discharge hole 8. Can be discharged. The liquid discharge holes 8 in each region are arranged at equal intervals along a plurality of straight lines parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4.

流路部材4の内部には、多数のしぼり12が形成されている。これらのしぼり12は、液体加圧室群9と対向する領域内に配置されている。本実施形態のしぼり12は、水平面に平行な1方向に沿って延在している。しぼり12の一方の端は、後述の個別供給流路6を介して副マニホールド5aに繋がっている。また、しぼり12の他方の端は、液体加圧室10に繋がっている。   A large number of apertures 12 are formed inside the flow path member 4. These throttles 12 are arranged in a region facing the liquid pressurizing chamber group 9. The aperture 12 of the present embodiment extends along one direction parallel to the horizontal plane. One end of the squeezing 12 is connected to the sub-manifold 5a via the individual supply channel 6 described later. Further, the other end of the squeezing 12 is connected to the liquid pressurizing chamber 10.

液体吐出ヘッド2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22、ベースプレート23、アパーチャ(しぼり)プレート24、サプライプレート25、26、マニホールドプレート27、28、29、カバープレート30およびノズルプレート31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22〜31は、これらの孔が互いに連通して個別流路32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。液体吐出ヘッド2は、図10に示されているように、液体加圧室10は流路部材4の上面に、副マニホールド5aは内部の下面側に、液体吐出孔8は下面にと、個別流路32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、液体加圧室10を介して副マニホールド5aと液体吐出孔8とが繋がる構成を有している。   The flow path member 4 included in the liquid ejection head 2 has a stacked structure in which a plurality of plates are stacked. These plates are a cavity plate 22, a base plate 23, an aperture (squeezing) plate 24, supply plates 25 and 26, manifold plates 27, 28 and 29, a cover plate 30 and a nozzle plate 31 in order from the upper surface of the flow path member 4. is there. A number of holes are formed in these plates. The plates 22 to 31 are laminated in alignment so that these holes communicate with each other to form the individual flow path 32 and the manifold 5. As shown in FIG. 10, the liquid discharge head 2 is configured such that the liquid pressurizing chamber 10 is on the upper surface of the flow path member 4, the sub manifold 5 a is on the inner lower surface side, and the liquid discharge holes 8 are on the lower surface. Each portion constituting the flow path 32 is disposed close to each other at a different position, and the sub manifold 5 a and the liquid discharge hole 8 are connected via the liquid pressurizing chamber 10.

各プレート22〜31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22に形成された液体加圧室10である。第2に、液体加圧室10の一端から副マニホールド5aへと繋がる流路を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート23(詳細には液体加圧室10の入り口)からサプライプレート25(詳細には副マニホールド5aの出口)までのプレート23〜25に形成されている。なお、この連通孔には、アパーチャプレート24に形成されたしぼり12と、サプライプレート25、26に形成された個別供給流路6とが含まれている。   The hole formed in each plate 22-31 is demonstrated. These holes include the following. First, the liquid pressurizing chamber 10 formed in the cavity plate 22. Second, there is a communication hole that forms a flow path that connects from one end of the liquid pressurizing chamber 10 to the sub-manifold 5a. The communication holes are formed in the plates 23 to 25 from the base plate 23 (specifically, the inlet of the liquid pressurizing chamber 10) to the supply plate 25 (specifically, the outlet of the sub manifold 5a). The communication hole includes the aperture 12 formed in the aperture plate 24 and the individual supply flow path 6 formed in the supply plates 25 and 26.

第3に、液体加圧室10の他端から液体吐出孔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23(詳細には液体加圧室10の出口)からノズルプレート31(詳細には液体吐出孔8)までの各プレートに形成されている。第4に、副マニホールド5a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27〜29に形成されている。   Third, there is a communication hole that constitutes a flow channel that communicates from the other end of the liquid pressurizing chamber 10 to the liquid discharge hole 8, and this communication hole is referred to as a descender (partial flow channel) in the following description. . The descender is formed on each plate from the base plate 23 (specifically, the outlet of the liquid pressurizing chamber 10) to the nozzle plate 31 (specifically, the liquid discharge hole 8). Fourthly, there is a communication hole constituting the sub-manifold 5a. The communication holes are formed in the manifold plates 27 to 29.

このような連通孔が相互に繋がり、副マニホールド5aからの液体の流入口(副マニホールド5aの出口)から液体吐出孔8に至る個別流路32を構成している。副マニホールド5aに供給された液体は、以下の経路で液体吐出孔8から吐出される。まず、副マニホールド5aから上方向に向かって、個別供給流路6を通り、しぼり12の一端部に至る。次に、しぼり12の延在方向に沿って水平に進み、しぼり12の他端部に至る。そこから上方に向かって、液体加圧室10の一端部に至る。さらに、液体加圧室10の延在方向に沿って水平に進み、液体加圧室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、下面に開口した液体吐出孔8へと進む。   Such communication holes are connected to each other to form an individual flow path 32 from the liquid inflow port (the outlet of the submanifold 5a) from the submanifold 5a to the liquid discharge hole 8. The liquid supplied to the sub manifold 5a is discharged from the liquid discharge hole 8 through the following path. First, from the sub-manifold 5a, it passes through the individual supply flow path 6 and reaches one end of the aperture 12. Next, it proceeds horizontally along the extending direction of the aperture 12 and reaches the other end of the aperture 12. From there, it reaches one end of the liquid pressurizing chamber 10 upward. Further, the liquid pressurizing chamber 10 proceeds horizontally along the extending direction of the liquid pressurizing chamber 10 and reaches the other end of the liquid pressurizing chamber 10. While moving little by little in the horizontal direction from there, it proceeds mainly downward and proceeds to the liquid discharge hole 8 opened on the lower surface.

圧電アクチュエータユニット21は、図10に示されるように、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ユニット21全体の厚さは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液体加圧室10を跨ぐように延在している(図3参照)。これらの圧電セラミック層21a、21bは、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。   As shown in FIG. 10, the piezoelectric actuator unit 21 has a laminated structure including two piezoelectric ceramic layers 21a and 21b. Each of these piezoelectric ceramic layers 21a and 21b has a thickness of about 20 μm. The total thickness of the piezoelectric actuator unit 21 is about 40 μm. Each of the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b extends so as to straddle the plurality of liquid pressurizing chambers 10 (see FIG. 3). The piezoelectric ceramic layers 21a and 21b are made of a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material having ferroelectricity.

圧電アクチュエータユニット21は、Ag−Pd系などの金属材料からなる共通電極34およびとAu系などの金属材料からなる個別電極35を有している。個別電極35は上述のように圧電アクチュエータユニット21の上面における液体加圧室10と対向する位置に配置されている。個別電極35の一端は、液体加圧室10と対向する領域外に引き出されて接続電極36が形成されている。この接続電極36は例えばガラスフリットを含む金からなり、厚さが15μm程度で凸状に形成されている。   The piezoelectric actuator unit 21 includes a common electrode 34 made of a metal material such as Ag—Pd and an individual electrode 35 made of a metal material such as Au. As described above, the individual electrode 35 is disposed at a position facing the liquid pressurizing chamber 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator unit 21. One end of the individual electrode 35 is drawn out of a region facing the liquid pressurizing chamber 10 to form a connection electrode 36. The connection electrode 36 is made of, for example, gold containing glass frit, and has a convex shape with a thickness of about 15 μm.

共通電極34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34は、圧電アクチュエータユニット21に対向する領域内の全ての液体加圧室10を覆うように延在している。共通電極34の厚さは2μm程度である。共通電極34は図示しない領域において接地され、グランド電位に保持されている。本実施形態では、圧電セラミック層21b上において、個別電極35からなる電極群を避ける位置に個別電極35とは異なる表面電極(不図示)が形成されている。表面電極は、圧電セラミック層21bの内部に形成されたスルーホールを介して共通電極34と電気的に接続されているとともに、多数の個別電極35と同様に、FPC220上の別の電極と接続されている。   The common electrode 34 is formed over almost the entire surface in the area between the piezoelectric ceramic layer 21a and the piezoelectric ceramic layer 21b. That is, the common electrode 34 extends so as to cover all the liquid pressurizing chambers 10 in the region facing the piezoelectric actuator unit 21. The thickness of the common electrode 34 is about 2 μm. The common electrode 34 is grounded in a region not shown, and is held at the ground potential. In the present embodiment, a surface electrode (not shown) different from the individual electrode 35 is formed on the piezoelectric ceramic layer 21b at a position avoiding the electrode group composed of the individual electrodes 35. The surface electrode is electrically connected to the common electrode 34 through a through hole formed inside the piezoelectric ceramic layer 21b, and is connected to another electrode on the FPC 220 in the same manner as the large number of individual electrodes 35. ing.

なお、後述のように、個別電極35に選択的に所定の吐出信号が供給されることにより、この個別電極35に対応する液体加圧室10内の液体に圧力が加えられる。これによって、個別流路32を通じて、対応する液体吐出孔8から液滴が吐出される。すなわち、圧電アクチュエータユニット21における各液体加圧室10に対向する部分は、各液体加圧室10および液体吐出孔8に対応する個別の変位素子50(アクチュエータ)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10に示されているような構造を単位構造とする変位素子50が液体加圧室10毎に、液体加圧室10の直上に位置する振動板21a、共通電極34、圧電セラミック層21b、個別電極35により作り込まれており、圧電アクチュエータユニット21には変位素子50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孔8から吐出される液体の量は5〜7pL(ピコリットル)程度である。   As will be described later, when a predetermined ejection signal is selectively supplied to the individual electrode 35, pressure is applied to the liquid in the liquid pressurizing chamber 10 corresponding to the individual electrode 35. As a result, droplets are ejected from the corresponding liquid ejection holes 8 through the individual channels 32. That is, the portion of the piezoelectric actuator unit 21 that faces each liquid pressurizing chamber 10 corresponds to an individual displacement element 50 (actuator) corresponding to each liquid pressurizing chamber 10 and the liquid discharge hole 8. That is, in the laminate composed of the two piezoelectric ceramic layers 21a and 21b, the displacement element 50 having a unit structure as shown in FIG. 10 is formed by a diaphragm 21a, a common electrode 34, a piezoelectric ceramic layer 21b, and individual electrodes 35, which are located immediately above 10, and the piezoelectric actuator unit 21 includes a plurality of displacement elements 50. In the present embodiment, the amount of liquid discharged from the liquid discharge hole 8 by one discharge operation is about 5 to 7 pL (picoliter).

多数の個別電極35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FPC220上のコンタクト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。   A large number of individual electrodes 35 are individually electrically connected to the control unit 100 via contacts and wirings on the FPC 220 so that potentials can be individually controlled.

本実施形態における圧電アクチュエータユニット21においては、個別電極35を共通電極34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すると、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。この時圧電セラミック層21bは、その厚み方向すなわち積層方向に伸長または収縮し、圧電横効果により積層方向と垂直な方向すなわち面方向には収縮または伸長しようとする。一方、残りの圧電セラミック層21aは、個別電極35と共通電極34とに挟まれた領域をもたない非活性層であるので、自発的に変形しない。つまり、圧電アクチュエータユニット21は、上側(つまり、液体加圧室10とは離れた側)の圧電セラミック層21bを、活性部を含む層とし、かつ下側(つまり、液体加圧室10に近い側)の圧電セラミック層21aを非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。   In the piezoelectric actuator unit 21 in the present embodiment, when an electric field is applied in the polarization direction to the piezoelectric ceramic layer 21b by setting the individual electrode 35 to a potential different from that of the common electrode 34, the portion where the electric field is applied becomes the piezoelectric effect. Acts as an active part that is distorted by At this time, the piezoelectric ceramic layer 21b expands or contracts in the thickness direction, that is, the stacking direction, and tends to contract or extend in the direction perpendicular to the stacking direction, that is, the surface direction, due to the piezoelectric lateral effect. On the other hand, the remaining piezoelectric ceramic layer 21a is an inactive layer that does not have a region sandwiched between the individual electrode 35 and the common electrode 34, and therefore does not spontaneously deform. In other words, the piezoelectric actuator unit 21 uses the upper piezoelectric ceramic layer 21b (that is, the side away from the liquid pressurizing chamber 10) as a layer including the active portion and the lower side (that is, close to the liquid pressurizing chamber 10). This is a so-called unimorph type configuration in which the piezoelectric ceramic layer 21a on the side) is an inactive layer.

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35を共通電極34に対して正または負の所定電位とすると、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は液体加圧室10側へ凸となるように変形(ユニモルフ変形)する。   In this configuration, when the control unit 100 sets the individual electrode 35 to a predetermined positive or negative potential with respect to the common electrode 34 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 liquid 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35を共通電極34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35を共通電極34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35が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層21a、bが元の形状に戻り、液体加圧室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、液体加圧室10内に負圧が与えられ、液体がマニホールド5側から液体加圧室10内に吸い込まれる。その後再び個別電極35を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層21a、bが液体加圧室10側へ凸となるように変形し、液体加圧室10の容積減少により液体加圧室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吐出信号を個別電極35に供給することになる。このパルス幅は、液体加圧室10内において圧力波がマニホールド5から液体吐出孔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、液体加圧室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 35 is set to a potential higher than the common electrode 34 (hereinafter referred to as a high potential) in advance, and the individual electrode 35 is temporarily set to the same potential as the common electrode 34 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 the original shape at the timing when the individual electrode 35 becomes low potential, and the volume of the liquid pressurizing chamber 10 is compared with the initial state (the state where the potentials of both electrodes are different). To increase. At this time, a negative pressure is applied to the liquid pressurizing chamber 10 and the liquid is sucked into the liquid pressurizing chamber 10 from the manifold 5 side. Thereafter, at the timing when the individual electrode 35 is set to a high potential again, the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b are deformed so as to protrude toward the liquid pressurizing chamber 10, and the volume of the liquid pressurizing chamber 10 is reduced, so Becomes a positive pressure, the pressure on the liquid rises, and droplets are ejected. That is, an ejection signal including a pulse based on a high potential is supplied to the individual electrode 35 in order to eject a droplet. The ideal pulse width is AL (Acoustic Length), which is the length of time during which the pressure wave propagates from the manifold 5 to the liquid discharge hole 8 in the liquid pressurizing chamber 10. According to this, when the inside of the liquid pressurizing chamber 10 is reversed from the negative pressure state to the positive pressure state, both pressures are combined, and the liquid droplet can be ejected with a stronger pressure.

また、階調印刷においては、液体吐出孔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)で階調表現が行なわれる。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液体吐出孔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。   In gradation printing, gradation expression is performed by the number of droplets ejected continuously from the liquid 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 specified gradation expression is continuously performed from the liquid discharge hole 8 corresponding to the specified 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.

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims.

以上のような液体吐出ヘッド2は、例えば、以下のようにして作製する。   The liquid discharge head 2 as described above is manufactured as follows, for example.

ロールコータ法、スリットコーター法などの一般的なテープ成形法により、圧電性セラミック粉末と有機組成物からなるテープの成形を行ない、焼成後に圧電セラミック層21a、21bとなる複数のグリーンシートを作製する。グリーンシートの一部には、その表面に共通電極34となる電極ペーストを印刷法等により形成する。また、必要に応じてグリーンシートの一部にビアホールを形成し、その内部にビア導体を充填する。   A tape composed of a piezoelectric ceramic powder and an organic composition is formed by a general tape forming method such as a roll coater method or a slit coater method, and a plurality of green sheets that become piezoelectric ceramic layers 21a and 21b after firing are produced. . An electrode paste to be the common electrode 34 is formed on a part of the green sheet by a printing method or the like. Further, a via hole is formed in a part of the green sheet as necessary, and a via conductor is filled in the via hole.

ついで、各グリーンシートを積層して積層体を作製し、加圧密着を行なう。加圧密着後の積層体を高濃度酸素雰囲気下で焼成し、その後有機金ペーストを用いて焼成体表面に個別電極35を印刷して、焼成した後、Agペーストを用いて接続電極36を印刷し、焼成することにより、圧電アクチュエータユニット21を作製する。   Next, each green sheet is laminated to produce a laminate, and pressure adhesion is performed. The laminated body after pressure contact is fired in a high-concentration oxygen atmosphere, and then the individual electrode 35 is printed on the surface of the fired body using an organic gold paste. After firing, the connection electrode 36 is printed using an Ag paste. And the piezoelectric actuator unit 21 is produced by baking.

次に、流路部材4を、圧延法等により得られプレート22〜31を接着層を介して積層して作製する。プレート22〜31に、マニホールド5、個別供給流路6、液体加圧室10およびディセンダなどとなる孔を、エッチングにより所定の形状に加工する。   Next, the flow path member 4 is produced by laminating plates 22 to 31 obtained by a rolling method or the like via an adhesive layer. Holes to be the manifold 5, the individual supply flow path 6, the liquid pressurizing chamber 10, the descender, and the like are processed in the plates 22 to 31 into a predetermined shape by etching.

これらプレート22〜31は、Fe―Cr系、Fe−Ni系、WC−TiC系の群から選ばれる少なくとも1種の金属によって形成されていることが望ましく、特に液体としてインクを使用する場合にはインクに対する耐食性の優れた材質からなることが望ましため、Fe−Cr系がより好ましい。   These plates 22 to 31 are preferably formed of at least one metal selected from the group consisting of Fe—Cr, Fe—Ni, and WC—TiC, particularly when ink is used as a liquid. Since it is desired to be made of a material having excellent corrosion resistance against ink, Fe-Cr is more preferable.

圧電アクチュエータユニット21と流路部材4とは、例えば接着層を介して積層接着することができる。接着層としては、周知のものを使用することができるが、圧電アクチュエータユニット21や流路部材4への影響を及ぼさないために、熱硬化温度が100〜150℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも1種の熱硬化性樹脂系の接着剤を用いるのがよい。このような接着層を用いて熱硬化温度にまで加熱することによって、圧電アクチュエータユニット21と流路部材4とを加熱接合することができる。   The piezoelectric actuator unit 21 and the flow path member 4 can be laminated and bonded via an adhesive layer, for example. A well-known adhesive layer can be used as the adhesive layer, but in order not to affect the piezoelectric actuator unit 21 and the flow path member 4, an epoxy resin, phenol resin, polyphenylene having a thermosetting temperature of 100 to 150 ° C. It is preferable to use at least one thermosetting resin adhesive selected from the group of ether resins. By heating to the thermosetting temperature using such an adhesive layer, the piezoelectric actuator unit 21 and the flow path member 4 can be heat-bonded.

次に圧電アクチュエータユニット21と制御回路100とを電気的に接続するために、接続電極36に銀ペーストを供給し、あらかじめドライバIC222を実装したFPC220を載置し、熱を加えて銀ペーストを硬化させて電気的に接続させる。なお、ドライバIC222の実装は、FPC220に半田で電気的にフリップチップ接続した後、半田周囲に保護樹脂を供給して硬化させた。   Next, in order to electrically connect the piezoelectric actuator unit 21 and the control circuit 100, the silver paste is supplied to the connection electrode 36, the FPC 220 on which the driver IC 222 is mounted in advance is placed, and heat is applied to cure the silver paste. To make electrical connection. The driver IC 222 was mounted by electrically flip-chip connecting the FPC 220 with solder, and then supplying a protective resin around the solder and curing it.

続いて、分岐流路部材230と流路部材4とは、例えば接着層を介して積層接着することができる。接着層としては、周知のものを使用することができるが、圧電アクチュエータユニット21や流路部材4への影響を及ぼさないために、熱硬化温度が100〜150℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも1種の熱硬化性樹脂系の接着剤を用いるのがよい。このような接着層を用いて熱硬化温度にまで加熱することによって、分岐流路部材230と流路部材4とを加熱接合することができる。選ばれる少なくとも1種の熱硬化性樹脂系の接着剤を用いるのがよい。   Subsequently, the branch flow channel member 230 and the flow channel member 4 can be laminated and bonded via an adhesive layer, for example. A well-known adhesive layer can be used as the adhesive layer, but in order not to affect the piezoelectric actuator unit 21 and the flow path member 4, an epoxy resin, phenol resin, polyphenylene having a thermosetting temperature of 100 to 150 ° C. It is preferable to use at least one thermosetting resin adhesive selected from the group of ether resins. By heating to the thermosetting temperature using such an adhesive layer, the branch flow channel member 230 and the flow channel member 4 can be heat-bonded. It is preferable to use at least one selected thermosetting resin adhesive.

続いて、フレーム240の所定の位置に断熱性弾性部材242を樹脂などで取り付ける。断熱性導電部材242としてゴムを取り付けたフレーム240と分岐流路部材230の間に、あらかじめコネクタ234を実装した基板232を挟み、ねじでフレーム240と分岐流路部材230とを接合するとともに、基板232を固定した。   Subsequently, the heat insulating elastic member 242 is attached to a predetermined position of the frame 240 with a resin or the like. A substrate 232 on which a connector 234 is mounted in advance is sandwiched between a frame 240 attached with rubber as the heat-insulating conductive member 242 and the branch flow path member 230, and the frame 240 and the branch flow path member 230 are joined with screws. 232 was fixed.

さらに、FPC220をまげて、FPC220の一端をコネクタ234に差し込んで固定する。さらに、サイドプレート210を流路部材4にねじで固定する。このようにすることで、サイドプレート210により、FPC220の圧電アクチュエータユニット21に接続された端部からドライバIC222が実装された部分までが平板状になるため、ドライバIC222と断熱性弾性部材242との位置の細かい調整をしなくても、それらの位置が合う。その後、筐体201をはめ、筐体201をフレーム240にねじで固定して、液体吐出ヘッド2を作製することができる。   Further, the FPC 220 is turned up, and one end of the FPC 220 is inserted into the connector 234 and fixed. Further, the side plate 210 is fixed to the flow path member 4 with screws. By doing so, the side plate 210 forms a flat plate from the end connected to the piezoelectric actuator unit 21 of the FPC 220 to the portion where the driver IC 222 is mounted, so that the driver IC 222 and the heat insulating elastic member 242 Even if the position is not finely adjusted, those positions are matched. Thereafter, the casing 201 is fitted, and the casing 201 is fixed to the frame 240 with screws, whereby the liquid ejection head 2 can be manufactured.

図2に示した液体吐出ヘッドを作製した。すなわち、平均粒径が0.5μmのPbZrTiO系粉末を、バインダおよび有機溶剤とともに混合して圧電材料のスラリーを調合し、しかる後に、得られたスラリーを用いてロールコータ法で厚み30μmのグリーンシートを作製した。 The liquid discharge head shown in FIG. 2 was produced. That is, a PbZrTiO 3 system powder having an average particle size of 0.5 μm is mixed with a binder and an organic solvent to prepare a slurry of a piezoelectric material. A sheet was produced.

また、Ag−Pd粉末を、混合比が質量比でAg:Pd=7:3となるように配合し、有機粘結剤と溶媒とを所定量混合して導電性ペーストを調製した。   Moreover, Ag—Pd powder was blended so that the mixing ratio was Ag: Pd = 7: 3 by mass ratio, and a predetermined amount of organic binder and solvent were mixed to prepare a conductive paste.

次に、この導電性ペーストを塗布したグリーンシートと電極ペーストを塗布していないグリーンシートとを積層し、熱を加えて圧着して母体積層体を形成し、この母体積層体を切断して積層体を形成し、酸素雰囲気中、1000℃で2時間保持して焼成を行なって、圧電アクチュエータユニット21を作製した。   Next, the green sheet coated with the conductive paste and the green sheet not coated with the electrode paste are laminated, heat is applied to form a mother laminate, and the mother laminate is cut and laminated. The piezoelectric actuator unit 21 was produced by forming a body and firing in an oxygen atmosphere at 1000 ° C. for 2 hours.

次に、この圧電アクチュエータユニット21の一方の表面にAuを主成分とする金属ペーストをスクリーン印刷して750℃で焼付けを行なって駆動電極35を形成した。   Next, a drive electrode 35 was formed by screen printing a metal paste mainly composed of Au on one surface of the piezoelectric actuator unit 21 and baking it at 750 ° C.

さらに、Agを主成分とする金属ペーストをスクリーン印刷して600℃で焼付けを行なって制御回路100との電気的に接続される接続電極36を形成し、圧電アクチュエータユニット21を完成させた。   Further, a metal paste containing Ag as a main component was screen-printed and baked at 600 ° C. to form a connection electrode 36 electrically connected to the control circuit 100, thereby completing the piezoelectric actuator unit 21.

次に、Fe−Cr系の合金を圧延法により厚さ30μmにし、所定寸法に打ち抜いてプレート31を作製し、裏面から金型による打ち抜きを行ない複数の液体吐出孔8を形成した。   Next, the Fe—Cr alloy was made 30 μm in thickness by a rolling method, punched to a predetermined dimension to produce a plate 31, and punched with a mold from the back surface to form a plurality of liquid discharge holes 8.

次に、Fe−Cr系の合金を圧延法によりプレート状にし、マニホールド5および液体加圧室10を含む個別流路32が形成できるようエッチングにより所定形状に加工し、プレート22〜30を作製した。プレート22〜30を、エポキシ樹脂で接合して流路部材4を作製し、さらにエポキシ系接着剤で圧電アクチュエータユニット21を接合した。   Next, the Fe—Cr alloy was formed into a plate shape by a rolling method, and processed into a predetermined shape by etching so that the individual flow path 32 including the manifold 5 and the liquid pressurizing chamber 10 could be formed, thereby producing plates 22 to 30. . The plates 22 to 30 were joined with an epoxy resin to produce the flow path member 4, and the piezoelectric actuator unit 21 was further joined with an epoxy adhesive.

次に、圧電アクチュエータユニット21にドライバIC222を実装したFPC220を銀ペーストで接合した。   Next, the FPC 220 having the driver IC 222 mounted on the piezoelectric actuator unit 21 was joined with a silver paste.

次に、Fe−Cr系の合金を圧延法によりプレート状にし、複数のプレートに、積層後に液体導入孔236から流路部材4の開口5bに繋がるようにエッチングで流路を形成し、複数のプレートをエポキシ樹脂で接合して分岐流路部材230を作製した。   Next, a Fe—Cr alloy is formed into a plate shape by a rolling method, and a flow path is formed by etching so as to be connected to the opening 5b of the flow path member 4 from the liquid introduction hole 236 after being stacked on a plurality of plates. The plate was joined with an epoxy resin to produce a branch channel member 230.

次に、分岐流路部材230と流路部材4とをエポキシ樹脂で接合した。   Next, the branch flow path member 230 and the flow path member 4 were joined with an epoxy resin.

次に、所定の位置に断熱性弾性部材242を取り付けたフレーム240と分岐流路部材230とを、間にコネクタ234を実装した基板232を挟んで、ねじ固定した。   Next, the frame 240 having the heat insulating elastic member 242 attached at a predetermined position and the branch flow path member 230 were fixed with screws, with the substrate 232 having the connector 234 mounted therebetween.

次に、サイドプレート210を流路部材4にねじで固定することにより、ドライバIC222の位置を断熱性導電部材242の位置に合うようにした。その後、FPC220の一端をコネクタ234に固定し、筐体201をはめて固定して、液体吐出ヘッド2を得た。   Next, the side plate 210 is fixed to the flow path member 4 with a screw so that the position of the driver IC 222 matches the position of the heat insulating conductive member 242. Thereafter, one end of the FPC 220 was fixed to the connector 234, and the housing 201 was fixed to fix the liquid discharge head 2.

以上のように作製した液体吐出ヘッド(ヘッドNo.1)とヘッドNo.1の構造を一部変更した液体吐出ヘッドとを比較する試験を行なった。試験は、液体吐出ヘッドに20kHzの駆動信号で吐出信号を与え、ドライバICの発熱が最大になるように、すなわち吐出可能な液体吐出孔から、液滴の量が最大になる条件で吐出させて印刷を行ない、印刷結果が最も濃いベタになるようにして、液体吐出ヘッドの各部の温度をサーモグラフィーで測定した。また、ドライバICとしてIC内部の温度が測定できるものを使用し、ドライバIC内部の温度も調べた。なお、液体吐出ヘッド内部の温度を測定するため、サイドプレートおよび筐体の一部に孔を開けて試験を行なった。   The liquid discharge head (head No. 1) and head No. A test was performed to compare with a liquid discharge head in which the structure of 1 was partially changed. In the test, a discharge signal is given to the liquid discharge head with a drive signal of 20 kHz, and discharge is performed under the condition that the amount of liquid droplets is maximized from the dischargeable liquid discharge hole so that the heat generation of the driver IC is maximized. Printing was performed, and the temperature of each part of the liquid discharge head was measured by thermography so that the printed result was the darkest solid. Further, a driver IC that can measure the temperature inside the IC was used, and the temperature inside the driver IC was also examined. In addition, in order to measure the temperature inside the liquid discharge head, a test was performed by making holes in a part of the side plate and the casing.

本発明の一実施例であるヘッドNo.1では、連続して駆動させるとドライバIC内部の温度は59℃で一定になり、安定して吐出させ続けることができた。周囲温度25℃に対して、筐体のドライバICの接触している部分の温度は32℃と低くなっており、金属製の筐体に熱が広がることによりドライバIC付近でも温度上昇は少ない。また、流路部材の側面ではの温度上昇は1℃以下であった。   Head No. 1 which is an embodiment of the present invention. In No. 1, when driven continuously, the internal temperature of the driver IC became constant at 59 ° C., and ejection could be continued stably. The temperature of the portion of the housing in contact with the driver IC is as low as 32 ° C. with respect to the ambient temperature of 25 ° C., and the temperature rises little even in the vicinity of the driver IC due to the heat spreading to the metal housing. Moreover, the temperature rise on the side surface of the flow path member was 1 ° C. or less.

ヘッドNo.1の構造を一部変更し、4つあるドライバICのうち2つをドライバICの位置を元の位置に対向するの位置の筐体に押し当てられている液体吐出ヘッド(ヘッドNo.2)を作製した。この本発明の他の実施例であるヘッドNo.2では、ドライバICの内部温度は59℃で安定して吐出を続けることができた。流路部材の温度上昇は1℃以下であったが、ドライバICが4つ押し当てられている筐体側の流路部材の温度とこれと反対側の流路部材の温度を比較すると、ドライバICが4つ押し当てられている筐体側の流路部材の温度が0.3℃高くなっていた。ただし、印刷結果に差は見られなかった。   Head No. 1 is partially changed, and two of the four driver ICs are pressed against the housing at a position where the position of the driver IC faces the original position (head No. 2) Was made. This is another embodiment of the present invention. In No. 2, the internal temperature of the driver IC was 59 ° C., and ejection could be continued stably. Although the temperature rise of the flow path member was 1 ° C. or less, when comparing the temperature of the flow path member on the housing side where four driver ICs are pressed against the temperature of the flow path member on the opposite side, the driver IC The temperature of the flow path member on the casing side on which the four are pressed is 0.3 ° C. higher. However, there was no difference in the print results.

ヘッドNo.1の構造を一部変更し、導電性弾性部材の厚さを薄くし、全てのドライバICが筐体に押し当てられていない、本発明の範囲外の液体吐出ヘッド(ヘッドNo.3)を作製した。ヘッドNo.3では、吐出を始めるとドライバICの内部の温度が80℃を超えたため、吐出を続けることができなくなった。   Head No. The liquid discharge head (head No. 3) outside the scope of the present invention, in which the structure of 1 is partially changed, the thickness of the conductive elastic member is reduced, and all the driver ICs are not pressed against the casing. Produced. Head No. In No. 3, when the ejection was started, the temperature inside the driver IC exceeded 80 ° C., and thus the ejection could not be continued.

ヘッドNo.1の構造を一部変更し、フレームがフレキシブルフラットケーブルを介してドライバICを筐体に押し当てられる、本発明の範囲外の液体吐出ヘッド(ヘッドNo.4)を作製した。ヘッドNo.4では、ドライバICの内部の温度が58℃で、安定して吐出を続けることができた。しかし、流路部材の温度は場所により違い、フレームの脚の直下の流路部材では4℃の上昇、フレームの脚の中間の下の流路部材では1℃の上昇であった。このため、印刷結果を比較する、温度上昇の大かった部分の流路部材に対応した
部分の印刷は濃くなっており、印刷むらが見られた。
Head No. A liquid discharge head (head No. 4) outside the scope of the present invention in which the structure of 1 was partially changed and the frame was pressed against the housing via a flexible flat cable was manufactured. Head No. In No. 4, the temperature inside the driver IC was 58 ° C., and ejection could be continued stably. However, the temperature of the flow path member varied depending on the location, and the flow path member immediately below the leg of the frame increased by 4 ° C., and the flow path member below the middle of the frame leg increased by 1 ° C. For this reason, the printing of the portion corresponding to the flow path member of the portion where the temperature rise was large, which compares the printing results, was dark and uneven printing was observed.

本発明の一実施形態である液体吐出ヘッドを用いたプリンタを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating a printer using a liquid discharge head according to an embodiment of the present invention. 図1の液体吐出ヘッドの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the liquid ejection head in FIG. 1. 図2の液体吐出ヘッドのX−X線縦断面図である。FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the liquid discharge head of FIG. 2 taken along line XX. (a)図2の液体吐出ヘッドの一部である液体吐出ヘッド本体、基板およびフレームの斜視図である。(b)液体吐出ヘッド本体および基板の斜視図である。FIG. 3A is a perspective view of a liquid discharge head body, a substrate, and a frame that are a part of the liquid discharge head of FIG. 2. (B) It is a perspective view of a liquid discharge head main body and a board | substrate. (a)液体吐出ヘッド本体の斜視図である。(b)図5(a)の液体吐出ヘッド本体から分岐流路部材を取り除いたものの斜視図である。(A) It is a perspective view of a liquid discharge head main body. FIG. 5B is a perspective view of the liquid discharge head main body of FIG. 図4(a)の液体吐出ヘッドの一部であるフレキシブルフラットケーブルおよびそれに接続されたドライバICおよび圧電アクチュエータの底面図である。FIG. 5 is a bottom view of a flexible flat cable that is a part of the liquid discharge head of FIG. 4A and a driver IC and a piezoelectric actuator connected to the flexible flat cable. 図4(a)の液体吐出ヘッド本体の一部である流路部材の平面図である。FIG. 5 is a plan view of a flow path member that is a part of the liquid discharge head main body of FIG. 図7の一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図である。FIG. 8 is an enlarged plan view of a region surrounded by an alternate long and short dash line in FIG. 7. 図7の一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。FIG. 8 is an enlarged plan view of a region surrounded by an alternate long and short dash line in FIG. 図8のV−V線縦断面図である。It is the VV line longitudinal cross-sectional view of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・プリンタ
2・・・液体吐出ヘッド
4・・・流路部材
5・・・マニホールド
5a・・・副マニホールド
5b・・・開口
6・・・個別供給流路
8・・・液体吐出孔
9・・・液体加圧室群
10・・・液体加圧室
11a、b、c、d・・・液体加圧室列
12・・・しぼり
21・・・圧電アクチュエータユニット
21a・・・圧電セラミック層(振動板)
21b・・・圧電セラミック層
22〜31・・・プレート
32・・・個別流路
34・・・共通電極
35・・・個別電極
36・・・接続電極
50・・・変位素子
200・・・液体吐出ヘッド本体
201・・・筐体
210・・・サイドプレート
220・・・フレキシブルフラットケーブル
222・・・ドライバIC
230・・・分岐流路部材
232・・・基板
234・・・コネクタ
240・・・フレーム
242・・・断熱性弾性部材
236・・・液体導入孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printer 2 ... Liquid discharge head 4 ... Flow path member 5 ... Manifold 5a ... Sub manifold 5b ... Opening 6 ... Individual supply flow path 8 ... Liquid discharge hole DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Liquid pressurization chamber group 10 ... Liquid pressurization chamber 11a, b, c, d ... Liquid pressurization chamber row | line | column 12 ... Squeezing 21 ... Piezoelectric actuator unit 21a ... Piezoelectric ceramic Layer (diaphragm)
21b ... Piezoelectric ceramic layer 22-31 ... Plate 32 ... Individual flow path 34 ... Common electrode 35 ... Individual electrode 36 ... Connection electrode 50 ... Displacement element 200 ... Liquid Discharge head main body 201 ... Case 210 ... Side plate 220 ... Flexible flat cable 222 ... Driver IC
230 ... Branch channel member 232 ... Substrate 234 ... Connector 240 ... Frame 242 ... Heat-insulating elastic member 236 ... Liquid introduction hole

Claims (4)

複数の液体吐出孔を備えた一方方向に長い平板状の液体吐出ヘッド本体と、
前記複数の液体吐出孔からそれぞれ液滴を吐出するための複数の加圧手段と、
前記複数の加圧手段を駆動する駆動信号を伝達するフレキシブルフラットケーブルと、
前記フレキシブルフラットケーブルに実装されている駆動信号を処理するドライバICと、
前記フレキシブルフラットケーブルが接続されており、駆動信号が通る樹脂基板と、
前記液体吐出ヘッド本体に固定されているフレームと、
前記フレームに固定され、前記フレキシブルフラットケーブルおよび前記ドライバICが収納される金属製の筺体とを備えた液体吐出ヘッドであって、
前記ドライバICは、前記フレームに設けられた断熱性弾性部材により、前記フレキシブルフラットケーブルを介して押され、前記筺体の内壁面に押し当てられており、前記フレームと前記液体吐出ヘッド本体とは、前記樹脂基板を介して固定されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
A flat liquid discharge head body which is long in one direction and has a plurality of liquid discharge holes;
A plurality of pressurizing means for discharging droplets from the plurality of liquid discharge holes, respectively;
A flexible flat cable for transmitting a drive signal for driving the plurality of pressurizing means;
A driver IC for processing a drive signal mounted on the flexible flat cable;
The flexible flat cable is connected, and a resin substrate through which a drive signal passes,
And frame that is fixed to the liquid ejection head main body,
A liquid ejection head fixed to the frame and provided with a metal casing in which the flexible flat cable and the driver IC are housed;
The driver IC is pressed through the flexible flat cable by a heat insulating elastic member provided on the frame, and is pressed against the inner wall surface of the housing. The frame and the liquid discharge head body are: A liquid ejection head, which is fixed via the resin substrate .
前記フレームは、前記一方方向の端部で前記液体吐出ヘッド本体に固定されていることを特徴とする請求項1記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 1, wherein the frame is fixed to the liquid discharge head main body at an end portion in the one direction. 前記筺体と前記液体吐出ヘッド本体との間には、断熱材が介在していることを特徴とする請求項1または2記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 1, wherein a heat insulating material is interposed between the housing and the liquid discharge head main body. 請求項1〜のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して前記一方方向に平行でない方向に搬送させる搬送部と、前記液体吐出ヘッドの駆動を制御する制御部とを備えることを特徴とする記録装置。 A liquid discharge head according to any one of claims 1 to 3, the conveyance unit to convey the recording medium in a direction that is not parallel to the one direction with respect to the liquid ejection head, control for controlling the driving of the liquid discharging head A recording apparatus.
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