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JP7689066B2 - Liquid ejection head - Google Patents
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Description

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッドに関する。 An embodiment of the present invention relates to a liquid ejection head.

近年、インクジェットヘッドにおいて、高生産性が求められ、高速化や液滴量増加が課題となっている。例えば、シェアモードシェアウォール式のインクジェットヘッドにおいては、同じ駆動柱を2つの圧力室で共有し、複数配列される室のうちの1/3を圧力室として同時に駆動する所謂3サイクル駆動が一般的である。また、駆動する圧力室の両側をダミー圧力室として、1つの圧力室を独立した2つの駆動柱で駆動する独立駆動ヘッドも開発されている。例えば、圧電体に多数の溝を形成し、1本おきに出入り口を塞ぎ、出入り口が塞がれない溝を圧力室とし、塞がれた溝を空気室として、独立駆動とする構造が開発されている。 In recent years, high productivity has been required for inkjet heads, and higher speeds and increased droplet volume have become issues. For example, in a share-mode share-wall type inkjet head, the same drive column is shared by two pressure chambers, and so-called three-cycle drive is common, in which one-third of the multiple arranged chambers are driven simultaneously as pressure chambers. In addition, an independent drive head has been developed in which both sides of the driven pressure chamber are used as dummy pressure chambers and one pressure chamber is driven by two independent drive columns. For example, a structure has been developed in which many grooves are formed in a piezoelectric body, and the entrances and exits of every other groove are blocked, with the grooves whose entrances and exits are not blocked serving as pressure chambers and the blocked grooves serving as air chambers, and independent drive is achieved.

このようなインクジェットヘッドにおいて、圧力室を駆動する際の変位振動が、空気室を塞ぐ壁を伝って隣接する圧力室内のインクに伝わり、クロストークが発生する。 In such inkjet heads, the displacement vibrations that occur when driving a pressure chamber are transmitted through the wall that blocks the air chamber to the ink in an adjacent pressure chamber, causing crosstalk.

特開2008-94036号公報JP 2008-94036 A

本発明が解決しようとする課題は、安定的な吐出特性を確保することができる液体吐出ヘッドを提供することである。 The problem that this invention aims to solve is to provide a liquid ejection head that can ensure stable ejection characteristics.

一実施形態に係る液体吐出ヘッドは、圧電材料で構成され、複数の圧力室及び複数の空気室を交互に構成する複数の溝を形成する複数の側壁と、複数の前記圧力室の延出方向の一端側に配される第1共通室と、複数の前記圧力室の延出方向の他端側に配される第2共通室と、前記空気室の両側を構成する一対の前記側壁の端部からそれぞれ前記空気室の延出方向に延びる一対の延出壁と、前記延出壁を前記側壁の端部よりも外側で接続する接続壁を有し、前記空気室の溝の端部を塞ぐ隔壁部と、を備え、前記圧力室は、液滴を吐出するノズルと連通する。前記延出方向の一端側が前記第1共通室に開口し、前記延出方向の他端側が前記第2共通室に開口する。 A liquid ejection head according to one embodiment is made of a piezoelectric material and includes a plurality of side walls forming a plurality of grooves that alternately configure a plurality of pressure chambers and a plurality of air chambers, a first common chamber arranged at one end side of the extension direction of the plurality of pressure chambers, a second common chamber arranged at the other end side of the extension direction of the plurality of pressure chambers, a pair of extension walls extending in the extension direction of the air chamber from ends of a pair of the side walls that configure both sides of the air chamber, respectively, and a connecting wall that connects the extension walls outside the ends of the side walls and closes the ends of the grooves of the air chambers, and the pressure chambers communicate with a nozzle that ejects liquid droplets. One end side of the extension direction opens into the first common chamber, and the other end side of the extension direction opens into the second common chamber.

実施形態に係るインクジェットヘッドを示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing an inkjet head according to an embodiment. 実施形態に係るインクジェットヘッドの一部の構成を示す分解斜視図。FIG. 2 is an exploded perspective view showing a configuration of a portion of an inkjet head according to an embodiment. 図2のインクジェットヘッドの要部を部分的に拡大した斜視図。FIG. 3 is a partially enlarged perspective view of a main part of the inkjet head of FIG. 2 . 同インクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す断面図。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration of a portion of the inkjet head. 図4のインクジェットヘッドをF5-F5線に沿って切断した断面図。5 is a cross-sectional view of the inkjet head of FIG. 4 taken along line F5-F5. 図4のインクジェットヘッドをF6-F6線に沿って切断した断面図。6 is a cross-sectional view of the inkjet head of FIG. 4 taken along line F6-F6. 図2のインクジェットヘッドをF7-F7線に沿って切断した断面の一部を拡大した部分拡大断面図。3 is a partially enlarged cross-sectional view of the inkjet head of FIG. 2 taken along line F7-F7; 実施形態に係るインクジェットヘッドの駆動動作を説明するための部分拡大断面図。5A and 5B are enlarged partial cross-sectional views for explaining the driving operation of the inkjet head according to the embodiment. 同インクジェットヘッドと比較例1に係るインクジェットヘッドにおける駆動時の振動状態の説明図。5A and 5B are explanatory diagrams of vibration states during driving in the inkjet head according to the first comparative example and the inkjet head according to the first comparative example. 同インクジェットヘッドと比較例1に係るインクジェットヘッドにおけるクロストークの説明図。4 is an explanatory diagram of crosstalk in the inkjet head according to the first embodiment and the inkjet head according to the first comparative example. 比較例2に係るインクジェットヘッドにおける駆動時の振動状態の説明図。11A and 11B are explanatory diagrams of a vibration state during driving in the inkjet head according to Comparative Example 2. 実施形態に係るインクジェットプリンタを示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing an inkjet printer according to an embodiment.

以下に、第1実施形態に係る液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッド10の構成について、図1乃至図8を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係るインクジェットヘッドを示す斜視図であり、図2はインクジェットヘッドの一部の分解斜視図である。図3はインクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す斜視図であり、図4乃至図7はインクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す断面図である。図8は駆動状態の説明図である。図中X、Y、Zは互いに直交する第1方向、第2方向、及び3方向をそれぞれ示す。なお、本実施形態において、インクジェットヘッド10のノズル28や圧力室31の並列方向がX軸に、圧力室31の延出方向がY軸に、液体の吐出方向がZ軸に、それぞれ沿う姿勢を基準として方向の説明を記載するが、これに限られるものではない。 The configuration of the inkjet head 10, which is a liquid ejection head according to the first embodiment, will be described below with reference to Figs. 1 to 8. Fig. 1 is a perspective view showing the inkjet head according to the first embodiment, and Fig. 2 is an exploded perspective view of a part of the inkjet head. Fig. 3 is an enlarged perspective view showing a part of the configuration of the inkjet head, and Figs. 4 to 7 are enlarged cross-sectional views showing a part of the configuration of the inkjet head. Fig. 8 is an explanatory diagram of the driving state. In the figure, X, Y, and Z respectively indicate a first direction, a second direction, and a third direction that are perpendicular to each other. Note that in this embodiment, the directions are described based on the orientation in which the parallel direction of the nozzles 28 and pressure chambers 31 of the inkjet head 10 is along the X axis, the extension direction of the pressure chambers 31 is along the Y axis, and the ejection direction of the liquid is along the Z axis, but the present invention is not limited to this.

図1乃至図7に示すように、インクジェットヘッド10は、いわゆるサイドシュータ型のシェアモードシェアウォール方式インクジェットヘッドである。インクジェットヘッド10は、インクを吐出するための装置であり、例えばインクジェットプリンタの内部に搭載される。例えばインクジェットヘッド10は圧力室31と空気室32が交互に配される独立駆動式のインクジェットヘッドである。空気室32は、インクが供給されない空気室であり、ノズル28を備えない。 As shown in Figures 1 to 7, the inkjet head 10 is a so-called side shooter type share mode share wall type inkjet head. The inkjet head 10 is a device for ejecting ink, and is mounted inside an inkjet printer, for example. For example, the inkjet head 10 is an independently driven inkjet head in which pressure chambers 31 and air chambers 32 are arranged alternately. The air chamber 32 is an air chamber to which ink is not supplied, and does not have a nozzle 28.

インクジェットヘッド10は、アクチュエータベース11と、ノズルプレート12と、フレーム13と、を備えている。アクチュエータベース11は、基材の一例である。インクジェットヘッド10の内部に、液体の一例としてのインクが供給されるインク室27が形成される。 The inkjet head 10 includes an actuator base 11, a nozzle plate 12, and a frame 13. The actuator base 11 is an example of a substrate. Inside the inkjet head 10, an ink chamber 27 is formed to which ink, an example of a liquid, is supplied.

さらに、インクジェットヘッド10は、インクジェットヘッド10を制御する回路基板17や、インクジェットヘッド10とインクタンクとの間の経路の一部を形成するマニホールド18などの部品を備える。 The inkjet head 10 further includes components such as a circuit board 17 that controls the inkjet head 10 and a manifold 18 that forms part of the path between the inkjet head 10 and the ink tank.

図2に示すように、アクチュエータベース11は、基板21と、一対のアクチュエータ22と、を備える。 As shown in FIG. 2, the actuator base 11 includes a substrate 21 and a pair of actuators 22.

基板21は、例えばアルミナなどのセラミックスによって矩形の板状に形成される。基板21は平坦な実装面を有する。基板の実装面に一対のアクチュエータ22が接合されている。基板21には複数の供給孔25と排出孔26とが形成されている。 The substrate 21 is formed in a rectangular plate shape from ceramics such as alumina. The substrate 21 has a flat mounting surface. A pair of actuators 22 are bonded to the mounting surface of the substrate. A plurality of supply holes 25 and discharge holes 26 are formed in the substrate 21.

図2及び図3に示すように、アクチュエータベース11の基板21には、パターン配線211が形成される。パターン配線211は、例えばニッケル薄膜によって形成される。パターン配線211は、共通パターンや個別パターンを有し、アクチュエータ22に形成された電極層34に接続される所定のパターン形状に構成される。例えばパターン配線211は、供給孔25や排出孔26を避けた位置に形成される。 As shown in Figures 2 and 3, a pattern wiring 211 is formed on the substrate 21 of the actuator base 11. The pattern wiring 211 is formed, for example, from a nickel thin film. The pattern wiring 211 has a common pattern and an individual pattern, and is configured in a predetermined pattern shape that is connected to the electrode layer 34 formed on the actuator 22. For example, the pattern wiring 211 is formed at a position that avoids the supply hole 25 and the discharge hole 26.

供給孔25は、基板21の中央部であって一対のアクチュエータ22の間において、アクチュエータ22の長手方向に並んで設けられている。供給孔25は、マニホールド18のインク供給部に連通する。供給孔25は、インク供給部を介してインクタンクに接続される。供給孔25はインクタンクのインクをインク室27に供給する。 The supply holes 25 are provided in the center of the substrate 21, between the pair of actuators 22, and aligned in the longitudinal direction of the actuators 22. The supply holes 25 communicate with the ink supply section of the manifold 18. The supply holes 25 are connected to an ink tank via the ink supply section. The supply holes 25 supply ink from the ink tank to the ink chambers 27.

排出孔26は、供給孔25及び一対のアクチュエータ22を挟んで、二列に並んで設けられている。排出孔26は、マニホールド18のインク排出部に連通する。排出孔26は、インク排出部を介してインクタンクに接続される。排出孔26はインク室27のインクをインクタンクに排出する。 The discharge holes 26 are arranged in two rows, sandwiching the supply holes 25 and the pair of actuators 22. The discharge holes 26 communicate with the ink discharge section of the manifold 18. The discharge holes 26 are connected to the ink tank via the ink discharge section. The discharge holes 26 discharge the ink from the ink chamber 27 into the ink tank.

一対のアクチュエータ22は、基板21の実装面に接着される。一対のアクチュエータ22は供給孔25を挟んで二列に並んで基板21に設けられている。各アクチュエータ22は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)によって形成された板状の二つの圧電体によってそれぞれ形成される。前記二つの圧電体は、分極方向がその厚さ方向に互いに逆向きになるように貼り合わされる。アクチュエータ22は、例えば熱硬化性を有するエポキシ系接着剤によって基板21の実装面に接着される。図2に示すように、アクチュエータ22は、二列に並ぶノズル28に対応して、インク室27内において平行に並んで配置される。アクチュエータ22は、インク室27を、供給孔25が開口する第1共通室271と、排出孔26が開口する二つの第2共通室272とに区切る。 The pair of actuators 22 are attached to the mounting surface of the substrate 21. The pair of actuators 22 are arranged in two rows on the substrate 21 with the supply hole 25 in between. Each actuator 22 is formed of two plate-shaped piezoelectric bodies made of lead zirconate titanate (PZT), for example. The two piezoelectric bodies are bonded together so that their polarization directions are opposite to each other in the thickness direction. The actuators 22 are attached to the mounting surface of the substrate 21, for example, with a thermosetting epoxy adhesive. As shown in FIG. 2, the actuators 22 are arranged in parallel in the ink chamber 27 corresponding to the two rows of nozzles 28. The actuators 22 divide the ink chamber 27 into a first common chamber 271 in which the supply hole 25 opens, and two second common chambers 272 in which the discharge hole 26 opens.

アクチュエータ22は、短手方向の幅が頂部側から基板側に向かって漸次大きくなる。アクチュエータ22の長手方向に直交する方向(短手方向)に沿う断面形状は台形状に形成される。アクチュエータ22の側面部221は、第2方向及び第3方向に対して傾斜する傾斜面を有する。アクチュエータ22の頂部は、ノズルプレート12に接着される。アクチュエータ22は、複数の圧力室31と、複数の空気室32と、を備える。アクチュエータ22は、複数の側壁33を有し、側壁33の間に、圧力室31及び空気室32を構成する溝を有する。言い換えると、側壁33は、圧力室31及び空気室32を形成する溝の間に駆動素子として形成される。 The actuator 22 has a width in the short side direction that gradually increases from the top side toward the substrate side. The cross-sectional shape of the actuator 22 along the direction perpendicular to the longitudinal direction (short side direction) is formed into a trapezoid shape. The side portion 221 of the actuator 22 has an inclined surface that is inclined with respect to the second direction and the third direction. The top of the actuator 22 is bonded to the nozzle plate 12. The actuator 22 has a plurality of pressure chambers 31 and a plurality of air chambers 32. The actuator 22 has a plurality of side walls 33, and has grooves between the side walls 33 that form the pressure chambers 31 and the air chambers 32. In other words, the side walls 33 are formed as drive elements between the grooves that form the pressure chambers 31 and the air chambers 32.

図4は、図2に示したインクジェットヘッド10のアクチュエータ22の一方を部分的に拡
大した平面図である。図5は、図4に示したインクジェットヘッド10の圧力室31を構成する溝をF5-F5で切断した断面図である。そして、図6は、図4に示したインクジェットヘッド10の空気室32を構成する溝をF6-F6で切断した断面図である。
Fig. 4 is a partially enlarged plan view of one of the actuators 22 of the inkjet head 10 shown in Fig. 2. Fig. 5 is a cross-sectional view taken along F5-F5 of the groove constituting the pressure chamber 31 of the inkjet head 10 shown in Fig. 4. And Fig. 6 is a cross-sectional view taken along F6-F6 of the groove constituting the air chamber 32 of the inkjet head 10 shown in Fig. 4.

図2、図5、図6に示すように、溝の底面部と基板21の主面とは傾斜する側面部221によって繋がる。圧力室31と空気室32とは、交互に配置される。圧力室31および空気室32は、アクチュエータ22の長手方向と交差する方向にそれぞれ延び、アクチュエータ22の長手方向である第1方向(図中X軸)において複数並列する。本実施形態において例えば溝14は、X方向の幅寸法が、Z方向に沿う深さ方向において一定に構成され、溝14の延出方向であるY方向に直交する断面が矩形状に構成される。 As shown in Figures 2, 5, and 6, the bottom surface of the groove and the main surface of the substrate 21 are connected by an inclined side surface 221. The pressure chambers 31 and air chambers 32 are arranged alternately. The pressure chambers 31 and air chambers 32 each extend in a direction intersecting the longitudinal direction of the actuator 22, and are arranged in parallel in a first direction (X-axis in the figures) which is the longitudinal direction of the actuator 22. In this embodiment, for example, the width dimension of the groove 14 in the X direction is constant in the depth direction along the Z direction, and the cross section perpendicular to the Y direction which is the extension direction of the groove 14 is rectangular.

なお、圧力室31の形状と空気室32の形状とが異なっていても良い。側壁33は、圧力室31と空気室32の間に形成され、駆動信号に応じて変形することで、圧力室31の容積を変化させる。 The shape of the pressure chamber 31 and the shape of the air chamber 32 may be different. The side wall 33 is formed between the pressure chamber 31 and the air chamber 32, and changes the volume of the pressure chamber 31 by deforming in response to a drive signal.

アクチュエータベース11の圧力室31及び空気室32の内壁面、及び側面部221にはそれぞれ電極層34が設けられている。電極層34は、例えばニッケル薄膜等の導電膜によって形成される。電極層34は溝の内面部から側面部221を通って基板21上に至り、パターン配線211に接続される。例えば電極層34は、側壁33の側面部及び底面部の少なくともいずれかに形成されている。 An electrode layer 34 is provided on the inner wall surfaces of the pressure chamber 31 and air chamber 32 of the actuator base 11 and on the side surface 221. The electrode layer 34 is formed of a conductive film such as a nickel thin film. The electrode layer 34 runs from the inner surface of the groove through the side surface 221 onto the substrate 21 and is connected to the pattern wiring 211. For example, the electrode layer 34 is formed on at least one of the side surface and bottom surface of the side wall 33.

複数の圧力室31は、頂部に接合されるノズルプレート12の複数のノズル28に連通する。圧力室31の第2方向の両端はインク室27に連通する。すなわち、一方の端部はインク室27の第1共通室271に開口し、他方の端部は、インク室27の第2共通室272に開口する。このため、圧力室31の一方の端部からインクが流入し、他方の端部からインクが流出する。また、圧力室31の両方の端部からインクが流入してもよい。 The multiple pressure chambers 31 communicate with multiple nozzles 28 of the nozzle plate 12 joined to the top. Both ends of the pressure chamber 31 in the second direction communicate with the ink chamber 27. That is, one end opens into the first common chamber 271 of the ink chamber 27, and the other end opens into the second common chamber 272 of the ink chamber 27. Therefore, ink flows in from one end of the pressure chamber 31, and ink flows out from the other end. Also, ink may flow in from both ends of the pressure chamber 31.

図3、図6に示すように、空気室32は第3方向(Z方向)における一方側が頂部に接合されるノズルプレート12によって塞がれる。また複数の空気室32は例えば第2方向の両端がカバー部23により塞がれる。すなわち、インク室27の第1共通室271と空気室32の間、及び空気室32と第2共通室272との間にそれぞれカバー部23が配され、空気室32の両端はインク室27と隔てられている。このため、空気室32はインクが流入しない空気室を構成する。 As shown in Figures 3 and 6, one side of the air chamber 32 in the third direction (Z direction) is blocked by the nozzle plate 12 joined to the top. In addition, both ends of the multiple air chambers 32 in the second direction are blocked by the cover portion 23, for example. That is, cover portions 23 are arranged between the first common chamber 271 of the ink chamber 27 and the air chamber 32, and between the air chamber 32 and the second common chamber 272, respectively, and both ends of the air chamber 32 are separated from the ink chamber 27. Therefore, the air chamber 32 constitutes an air chamber into which ink does not flow.

例えばカバー部23は、各空気室32の延出方向であるY方向の両端に、それぞれ設けられている。カバー部23は、側壁33の端部同士を接続するとともに、共通室271,272と空気室32との間を隔てる隔壁部230を有する。例えば隔壁部230は少なくとも一部が空気室32の延出方向において側壁33の外側に配置される。 For example, the cover portion 23 is provided at both ends of each air chamber 32 in the Y direction, which is the extension direction of each air chamber 32. The cover portion 23 connects the ends of the side walls 33 to each other and has a partition portion 230 that separates the common chambers 271, 272 from the air chamber 32. For example, at least a portion of the partition portion 230 is disposed outside the side walls 33 in the extension direction of the air chamber 32.

隔壁部230は、側壁33の変位振動の伝達を抑える構成である。隔壁部230は、空気室32の延出方向に延びる一対の延出壁231と、一対の延出壁231を接続する接続壁232と、を備える。一対の延出壁231の間に空気層321が介在する。すなわち、一対の延出壁231は変形方向となる第1方向(X方向)において、離間している。隔壁部230は曲げ部を有し、一対の側壁33間の間隔よりも長い接続距離で、迂回して、一対の側壁33間を接続する。隔壁部230は、弾性変形可能であり、側壁33の変位振動を吸収可能に構成される。すなわち、隔壁部230は、側壁33の端部同士を平板状の部材で最短距離にて接続した構成よりも、側壁33を接続する接続距離が長く構成されている。隔壁部230の壁の長さは、空気室32の幅寸法よりも長い。隔壁部230は、側壁33の端部よりも空気室32の延出方向における外側を通り、空気室32の端部を塞ぐ壁状部材であり、U字状あるいはコ字状に曲がる曲げ部を有する。 The partition wall 230 is configured to suppress the transmission of displacement vibration of the side wall 33. The partition wall 230 includes a pair of extending walls 231 extending in the extension direction of the air chamber 32, and a connecting wall 232 connecting the pair of extending walls 231. An air layer 321 is interposed between the pair of extending walls 231. That is, the pair of extending walls 231 are spaced apart in the first direction (X direction) which is the deformation direction. The partition wall 230 has a bent portion, and connects the pair of side walls 33 in a detour at a connection distance longer than the distance between the pair of side walls 33. The partition wall 230 is elastically deformable and configured to absorb the displacement vibration of the side wall 33. That is, the partition wall 230 is configured such that the connection distance connecting the side walls 33 is longer than the connection distance of the end portions of the side walls 33 connected to each other at the shortest distance with a flat plate-shaped member. The length of the wall of the partition wall 230 is longer than the width dimension of the air chamber 32. The partition 230 is a wall-shaped member that passes outside the end of the side wall 33 in the extension direction of the air chamber 32, blocks the end of the air chamber 32, and has a bent portion that is U-shaped or C-shaped.

一対の延出壁231は、対象となる空気室32の両側部を構成する一対の側壁33からそれぞれ空気室32の延出方向に延出する壁部材である。延出壁231は、側壁33の変位振動によって変形可能な弾性変形部を構成する。一対の延出壁231の間には、空気室32につながる空気層321が介在する。言い換えると、一対の延出壁231によって空気室32は側壁33の端部よりも外側に拡張される。 The pair of extending walls 231 are wall members that extend in the extending direction of the air chamber 32 from a pair of side walls 33 that form both sides of the target air chamber 32. The extending walls 231 form an elastic deformation portion that can be deformed by the displacement vibration of the side walls 33. An air layer 321 that connects to the air chamber 32 is interposed between the pair of extending walls 231. In other words, the pair of extending walls 231 expands the air chamber 32 outward beyond the ends of the side walls 33.

接続壁232は、側壁33から離れた位置で一対の延出壁231の外側の端部同士を接続する。接続壁232は空気室32の長手方向と直交する方向であって複数の溝の並び方向に延出する壁部材である。接続壁232は、側壁33の端部よりも外側に配される平板状の壁部材であってもよいし、湾曲した壁であってもよい。 The connecting wall 232 connects the outer ends of the pair of extending walls 231 at a position away from the side walls 33. The connecting wall 232 is a wall member that extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the air chamber 32 and in the direction in which the multiple grooves are arranged. The connecting wall 232 may be a flat wall member that is disposed outside the ends of the side walls 33, or may be a curved wall.

また隔壁部230は、圧電材料よりも硬度が低い材料で構成される。例えば隔壁部230は、側壁33よりも軟質の樹脂材料で構成される。一例として、隔壁部230は感光性樹脂材料で構成される。例えば隔壁部230は空気室32の両端部に感光性樹脂を塗布した後、隔壁部230の形状に露光硬化させて形成される。 The partition 230 is also made of a material that is less hard than the piezoelectric material. For example, the partition 230 is made of a resin material that is softer than the side walls 33. As an example, the partition 230 is made of a photosensitive resin material. For example, the partition 230 is formed by applying a photosensitive resin to both ends of the air chamber 32, and then exposing the resin to light and curing it into the shape of the partition 230.

このように構成された隔壁部230は、側壁33がX方向に変位すると、延出壁231がX方向に変位するように弾性変形することで、側壁33の変位振動を吸収することができ、一方の側壁33から他方の側壁33への振動の伝達を抑制する。すなわち側壁33の振動方向であるX方向において互い離間する一対の延出壁231が介在することにより、一方の側壁33の振動が他方の側壁33に伝わることを抑制できる。 When the side wall 33 is displaced in the X direction, the partition wall 230 configured in this manner elastically deforms so that the extending walls 231 are displaced in the X direction, thereby absorbing the displacement vibration of the side wall 33 and suppressing the transmission of vibration from one side wall 33 to the other side wall 33. In other words, the presence of a pair of extending walls 231 spaced apart from each other in the X direction, which is the vibration direction of the side wall 33, can suppress the transmission of vibration of one side wall 33 to the other side wall 33.

ノズルプレート12は、例えばポリイミド製の矩形のフィルムによって形成される。ノズルプレート12は、アクチュエータベース11の実装面に対向する。ノズルプレート12には、ノズルプレート12を厚さ方向に貫通する、複数のノズル28が形成される。 The nozzle plate 12 is formed, for example, from a rectangular film made of polyimide. The nozzle plate 12 faces the mounting surface of the actuator base 11. The nozzle plate 12 has a plurality of nozzles 28 formed therein, which penetrate the nozzle plate 12 in the thickness direction.

複数のノズル28は、圧力室31と同数設けられ、圧力室31にそれぞれ対向して配置される。ノズル28は、第1方向(X方向)に沿って複数並び、一対のアクチュエータ22に対応して2列に配列される。各ノズル28はそれぞれ軸が第3方向に延びる筒状に構成される。例えばノズル28は径が一定であっても、中央部または先端部にかけて縮径する形状であってもよい。ノズル28は、一対のアクチュエータ22に形成される圧力室31の延出方向の中途部に対向配置され、圧力室31にそれぞれ連通する。ノズル28は、各圧力室31の、両端部の間に対応する位置であって、例えば長手方向中央部に、1つずつ、配置される。 The nozzles 28 are provided in the same number as the pressure chambers 31, and are arranged opposite each of the pressure chambers 31. The nozzles 28 are arranged in two rows along the first direction (X direction) corresponding to the pair of actuators 22. Each nozzle 28 is configured in a cylindrical shape with an axis extending in the third direction. For example, the nozzles 28 may have a constant diameter, or may have a shape that narrows toward the center or tip. The nozzles 28 are arranged opposite the midpoint of the pressure chambers 31 formed in the pair of actuators 22 in the extension direction, and each nozzle 28 is connected to the pressure chambers 31. The nozzles 28 are arranged at positions corresponding to between both ends of each pressure chamber 31, for example, one nozzle each in the longitudinal center.

フレーム13は、例えばニッケル合金によって矩形の枠状に形成される。フレーム13は、アクチュエータベース11の実装面とノズルプレート12との間に介在する。フレーム13は、アクチュエータベース11の実装面とノズルプレート12とにそれぞれ接着される。すなわち、ノズルプレート12は、フレーム13を介してアクチュエータベース11に取り付けられている。 The frame 13 is formed into a rectangular frame shape, for example, from a nickel alloy. The frame 13 is interposed between the mounting surface of the actuator base 11 and the nozzle plate 12. The frame 13 is adhered to both the mounting surface of the actuator base 11 and the nozzle plate 12. In other words, the nozzle plate 12 is attached to the actuator base 11 via the frame 13.

マニホールド18は、アクチュエータベース11のノズルプレート12とは反対側に接合される。マニホールド18の内部に、供給孔25に連通する流路であるインク供給部や排出孔26に連通する流路であるインク排出部が形成される。 The manifold 18 is joined to the actuator base 11 on the side opposite the nozzle plate 12. Inside the manifold 18, an ink supply section, which is a flow path that communicates with the supply hole 25, and an ink discharge section, which is a flow path that communicates with the discharge hole 26, are formed.

図1に示す回路基板17は、フィルムキャリアパッケージ(FCP)である。回路基板17は、複数の配線が形成されるとともに、柔軟性を有する樹脂製のフィルム51と、フィルム51の複数の配線に接続された駆動IC52と、を有する。駆動IC52はフィルム51の配線やパターン配線211を介して電極層34に電気的に接続される。 The circuit board 17 shown in FIG. 1 is a film carrier package (FCP). The circuit board 17 has a flexible resin film 51 on which multiple wirings are formed, and a driving IC 52 connected to the multiple wirings of the film 51. The driving IC 52 is electrically connected to the electrode layer 34 via the wirings of the film 51 and the pattern wiring 211.

以上のように構成されたインクジェットヘッド10の内部において、アクチュエータベース11と、ノズルプレート12と、フレーム13とに囲まれるインク室27が形成される。すなわち、インク室27は、アクチュエータベース11とノズルプレート12との間に形成される。例えばインク室27は、2つのアクチュエータ22によって第2方向(Y方向)において3つの区間に仕切られ、排出孔26が開口する共通室としての二つの第2共通室272と、供給孔25が開口する共通室としての第1共通室271と、を有する。第1共通室271及び第2共通室272は、複数の圧力室31に連通している。 Inside the inkjet head 10 configured as above, an ink chamber 27 is formed surrounded by the actuator base 11, the nozzle plate 12, and the frame 13. That is, the ink chamber 27 is formed between the actuator base 11 and the nozzle plate 12. For example, the ink chamber 27 is divided into three sections in the second direction (Y direction) by the two actuators 22, and has two second common chambers 272 as common chambers into which the discharge holes 26 open, and a first common chamber 271 as common chamber into which the supply hole 25 opens. The first common chamber 271 and the second common chamber 272 are connected to a plurality of pressure chambers 31.

図7は、図2のインクジェットヘッド10を長手方向にF7-F7で切断した部分の拡大断面図である。図8は、図7の側壁33をシェアモード変形させた状態の一例を示す部分拡大断面図である。 Figure 7 is an enlarged cross-sectional view of the inkjet head 10 of Figure 2 cut longitudinally along F7-F7. Figure 8 is an enlarged cross-sectional view showing an example of the state in which the side wall 33 of Figure 7 has been deformed in a shear mode.

以上のように構成されたインクジェットヘッド10において、供給孔、圧力室、及び排出孔を通って、インクはインクタンクとインク室27との間で循環する。例えばインクジェットプリンタの制御部から入力された信号によって、駆動IC52がフィルム51の配線を介して圧力室31の電極層34に駆動電圧を印加することにより、圧力室31の電極層34と、空気室32の電極層34との間に電位差を生じさせることで、側壁33を選択的にシェアモード変形させる。圧力室31と空気室32の間に形成された側壁33を駆動信号に応じて変形することで、圧力室31の容積を変化させる。 In the inkjet head 10 configured as described above, ink circulates between the ink tank and the ink chamber 27 through the supply hole, pressure chamber, and discharge hole. For example, in response to a signal input from the control unit of the inkjet printer, the driving IC 52 applies a driving voltage to the electrode layer 34 of the pressure chamber 31 via the wiring of the film 51, thereby generating a potential difference between the electrode layer 34 of the pressure chamber 31 and the electrode layer 34 of the air chamber 32, thereby selectively deforming the side wall 33 in a shear mode. The volume of the pressure chamber 31 is changed by deforming the side wall 33 formed between the pressure chamber 31 and the air chamber 32 in response to the driving signal.

図8に実線で示すように、側壁33がシェアモード変形することにより、当該電極層34が設けられた圧力室31の容積が増加し、圧力が減少する。これにより当該圧力室31にインク室27のインクが流入する。 As shown by the solid line in FIG. 8, when the side wall 33 undergoes shear mode deformation, the volume of the pressure chamber 31 in which the electrode layer 34 is provided increases and the pressure decreases. This causes ink in the ink chamber 27 to flow into the pressure chamber 31.

圧力室31の容積が増加した状態で、駆動IC52が圧力室31の電極層34に逆電位の駆動電圧を印加する。これにより、図8に二点鎖線で示すように、側壁33がシェアモード変形して当該電極層34が設けられた圧力室31の容積が減少し、圧力が増加する。これにより、圧力室31の中のインクが加圧され、ノズル28から吐出される。 With the volume of the pressure chamber 31 increased, the drive IC 52 applies a drive voltage of reverse potential to the electrode layer 34 of the pressure chamber 31. As a result, as shown by the two-dot chain line in FIG. 8, the side wall 33 undergoes shear mode deformation, decreasing the volume of the pressure chamber 31 in which the electrode layer 34 is provided, and increasing the pressure. As a result, the ink in the pressure chamber 31 is pressurized and ejected from the nozzle 28.

インクジェットヘッド10の製造方法について説明する。まず、板状の基板21に複数の溝を形成する圧電部材を接着剤等で貼り付け、ダイシングソーやスライサー等を使用した機械加工を施して所定形状の外形を有するアクチュエータベース11を成形する。なお、例えば予め複数枚分の厚さのブロック状のベース部材を形成してから分割し、所定形状のアクチュエータベース11を複数枚製造してもよい。 The manufacturing method of the inkjet head 10 will be described. First, a piezoelectric member having multiple grooves is attached to a plate-shaped substrate 21 with adhesive or the like, and then machining is performed using a dicing saw, slicer, or the like to form an actuator base 11 having a predetermined outer shape. Note that, for example, a block-shaped base member having a thickness equivalent to multiple sheets may be formed in advance and then divided to manufacture multiple actuator bases 11 of the predetermined shape.

続いて、圧力室31や空気室32を構成する溝の内面や基板21の表面に電極層34やパターン配線211を形成する。以上により、アクチュエータベース11の表面に、電極層34、及びパターン配線211が所定箇所にそれぞれ形成される。 Next, the electrode layer 34 and the pattern wiring 211 are formed on the inner surfaces of the grooves that form the pressure chamber 31 and the air chamber 32 and on the surface of the substrate 21. As a result, the electrode layer 34 and the pattern wiring 211 are formed in predetermined locations on the surface of the actuator base 11.

続いて、空気室32の端部に、カバー部23を形成することによって空気室32の両端を塞ぐ。例えば空気室32を構成する溝に感光性樹脂を充填し、迂回形状の対象部位を硬化させてカバー部23を形成する。あるいは感光性樹脂を硬化させた後、空気層321となる部位を除去してスリット状の空気層321を形成し、感光性樹脂層をコ字状に成形することで、カバー部23が形成される。 Next, cover portions 23 are formed at the ends of air chamber 32 to close both ends of air chamber 32. For example, photosensitive resin is filled into the groove that constitutes air chamber 32, and the target area of the detour shape is hardened to form cover portion 23. Alternatively, after hardening the photosensitive resin, the area that will become air layer 321 is removed to form slit-shaped air layer 321, and the photosensitive resin layer is molded into a U-shape to form cover portion 23.

そして、アクチュエータベース11をマニホールド18に組み付け、アクチュエータベース11の基板21の一方の面に、熱可塑性樹脂の接着シートにより、フレーム13を貼付ける。 Then, the actuator base 11 is assembled to the manifold 18, and the frame 13 is attached to one side of the substrate 21 of the actuator base 11 using a thermoplastic resin adhesive sheet.

そして、組立てられたフレーム13、アクチュエータ22の側壁33の頂部、及び突起部241のノズルプレート12側の面が同一面となるよう研磨する。そして、側壁33の頂部、フレーム13、突起部241の研磨面にノズルプレート12を接着して取り付ける。このとき、圧力室31にノズル28が対向するように位置決めを行う。さらに、図1に示すように基板21の主面に形成されたパターン配線211に、フレキシブルプリント基板を介して駆動IC52や回路基板17を接続することで、インクジェットヘッド10が完成する。 The assembled frame 13, the top of the side wall 33 of the actuator 22, and the surface of the protrusion 241 facing the nozzle plate 12 are polished to be flush with each other. The nozzle plate 12 is then attached by gluing to the polished surface of the top of the side wall 33, the frame 13, and the protrusion 241. At this time, the nozzle 28 is positioned so that it faces the pressure chamber 31. Furthermore, as shown in FIG. 1, the driving IC 52 and the circuit board 17 are connected to the pattern wiring 211 formed on the main surface of the substrate 21 via a flexible printed circuit board, thereby completing the inkjet head 10.

以下に、インクジェットヘッド10を備えるインクジェットプリンタ100の一例について、図12を参照して説明する。インクジェットプリンタ100は、筐体111と、媒体供給部112と、画像形成部113と、媒体排出部114と、搬送装置115と、制御部116と、を備える。 Below, an example of an inkjet printer 100 equipped with an inkjet head 10 will be described with reference to FIG. 12. The inkjet printer 100 includes a housing 111, a medium supply unit 112, an image forming unit 113, a medium discharge unit 114, a conveying device 115, and a control unit 116.

インクジェットプリンタ100は、媒体供給部112から画像形成部113を通って媒体排出部114に至る所定の搬送路Aに沿って、吐出対象物である記録媒体として例えば用紙Pを搬送しながらインク等の液体を吐出することで、用紙Pに画像形成処理を行う液体吐出装置である。 The inkjet printer 100 is a liquid ejection device that ejects liquid such as ink onto a recording medium, such as paper P, while transporting the recording medium, such as paper P, along a predetermined transport path A that runs from the medium supply unit 112 through the image forming unit 113 to the medium ejection unit 114, thereby forming an image on the paper P.

筐体111は、インクジェットプリンタ100の外郭を構成する。筐体111の所定箇所に、用紙Pを外部に排出する排出口を備える。 The housing 111 forms the outer shell of the inkjet printer 100. A discharge port for discharging paper P to the outside is provided at a predetermined location on the housing 111.

媒体供給部112は複数の給紙カセットを備え、各種サイズの用紙Pを複数枚積層して保持可能に構成される。 The media supply unit 112 is equipped with multiple paper feed cassettes and is configured to hold multiple stacks of paper P of various sizes.

媒体排出部114は、排出口から排出される用紙Pを保持可能に構成された排紙トレイを備える。 The medium discharge unit 114 is equipped with a paper discharge tray configured to hold the paper P discharged from the discharge port.

画像形成部113は、用紙Pを支持する支持部117と、支持部117の上方に対向配置された複数のヘッドユニット130と、を備える。 The image forming unit 113 includes a support unit 117 that supports the paper P, and a number of head units 130 that are arranged opposite each other above the support unit 117.

支持部117は、画像形成を行う所定領域にループ状に備えられる搬送ベルト118と、搬送ベルト118を裏側から支持する支持プレート119と、搬送ベルト118の裏側に備えられた複数のベルトローラ120と、を備える。 The support section 117 includes a conveyor belt 118 that is looped in a predetermined area where image formation is performed, a support plate 119 that supports the conveyor belt 118 from the back side, and a number of belt rollers 120 that are provided on the back side of the conveyor belt 118.

支持部117は、画像形成の際に、搬送ベルト118の上面である保持面に用紙Pを支持するとともに、ベルトローラ120の回転によって所定のタイミングで搬送ベルト118を送ることにより、用紙Pを下流側へ搬送する。 During image formation, the support section 117 supports the paper P on the holding surface, which is the upper surface of the conveyor belt 118, and conveys the paper P downstream by feeding the conveyor belt 118 at a predetermined timing by rotating the belt roller 120.

ヘッドユニット130は、複数(4色)のインクジェットヘッド10と、各インクジェットヘッド10上にそれぞれ搭載された液体タンクとしてのインクタンク132と、インクジェットヘッド10とインクタンク132とを接続する接続流路133と、循環部である循環ポンプ134と、を備える。ヘッドユニット130は、インクタンク132と、インクジェットヘッド10の内部に作りこまれた圧力室31、空気室32、及びインク室27において液体を常時循環させる循環型のヘッドユニットである。 The head unit 130 includes multiple (four colors) inkjet heads 10, ink tanks 132 as liquid tanks mounted on each inkjet head 10, a connection flow path 133 connecting the inkjet heads 10 and the ink tanks 132, and a circulation pump 134 as a circulation unit. The head unit 130 is a circulation type head unit that constantly circulates liquid in the ink tanks 132 and the pressure chambers 31, air chambers 32, and ink chambers 27 built inside the inkjet heads 10.

本実施形態において、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの4色のインクジェットヘッド10と、これらの各色のインクをそれぞれ収容するインクタンク132を備える。インクタンク132は接続流路133によってインクジェットヘッド10に接続される。接続流路133は、インクジェットヘッド10の供給口に接続される供給流路と、インクジェットヘッド10の排出口に接続される回収流路と、を備える。 In this embodiment, the inkjet head 10 has four colors, cyan, magenta, yellow, and black, and ink tanks 132 that contain ink of each color. The ink tanks 132 are connected to the inkjet head 10 by a connection flow path 133. The connection flow path 133 has a supply flow path that is connected to the supply port of the inkjet head 10, and a recovery flow path that is connected to the discharge port of the inkjet head 10.

また、インクタンク132には、図示しないポンプなどの負圧制御装置が連結される。そして、インクジェットヘッド10とインクタンク132との水頭値に対応して、負圧制御装置はインクタンク132内を負圧制御することで、インクジェットヘッド10の各ノズル28に供給されたインクを所定形状のメニスカスを形成する。 The ink tank 132 is also connected to a negative pressure control device such as a pump (not shown). The negative pressure control device controls the negative pressure inside the ink tank 132 in accordance with the head value between the inkjet head 10 and the ink tank 132, causing the ink supplied to each nozzle 28 of the inkjet head 10 to form a meniscus of a predetermined shape.

循環ポンプ134は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。循環ポンプ134は、供給流路に設けられている。循環ポンプ134は、配線により制御部116の駆動回路に接続され、CPU(Central Processing Unit)による制御によって制御可能に構成される。循環ポンプ134は、インクジェットヘッド10とインクタンク132を含む循環流路で液体を循環させる。 The circulation pump 134 is a liquid delivery pump, for example, a piezoelectric pump. The circulation pump 134 is provided in the supply flow path. The circulation pump 134 is connected to the drive circuit of the control unit 116 by wiring, and is configured to be controllable by the CPU (Central Processing Unit). The circulation pump 134 circulates the liquid in the circulation flow path that includes the inkjet head 10 and the ink tank 132.

搬送装置115は、媒体供給部112から画像形成部113を通って媒体排出部114に至る搬送路Aに沿って、用紙Pを搬送する。搬送装置115は、搬送路Aに沿って配置される複数のガイドプレート対121と、複数の搬送用ローラ122と、を備えている。 The transport device 115 transports the paper P along a transport path A that runs from the medium supply unit 112 through the image forming unit 113 to the medium discharge unit 114. The transport device 115 includes a plurality of guide plate pairs 121 and a plurality of transport rollers 122 that are arranged along the transport path A.

複数のガイドプレート対121は、それぞれ、搬送される用紙Pを挟んで対向配置される一対のプレート部材を備え、用紙Pを搬送路Aに沿って案内する。 Each of the multiple guide plate pairs 121 has a pair of plate members arranged opposite each other with the paper P being transported therebetween, and guides the paper P along the transport path A.

搬送用ローラ122は、制御部116の制御によって駆動されて回転することで、用紙Pを搬送路Aに沿って下流側に送る。なお、搬送路Aには用紙の搬送状況を検出するセンサが各所に配置される。 The conveying rollers 122 are driven to rotate under the control of the control unit 116, thereby sending the paper P downstream along the conveying path A. Sensors that detect the conveying status of the paper are placed at various points along the conveying path A.

制御部116は、コントローラであるCPU等の制御回路と、各種のプログラムなどを記憶するROM(Read Only Memory)と、各種の可変データや画像データなどを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、外部からのデータの入力及び外部へのデータの出力をするインターフェイス部と、を備える。 The control unit 116 includes a control circuit such as a CPU that serves as a controller, a ROM (Read Only Memory) that stores various programs, a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores various variable data and image data, and an interface unit that inputs data from outside and outputs data to outside.

以上のように構成されたインクジェットプリンタ100において、制御部116は、例えばインターフィースにおいてユーザが操作入力部の操作による印刷指示を検出すると、搬送装置115を駆動して用紙Pを搬送するとともに、所定のタイミングでヘッドユニット130に対して印字信号を出力することで、インクジェットヘッド10を駆動する。インクジェットヘッド10は吐出動作として、画像データに応じた画像信号により、駆動IC52に駆動信号を送り、配線を介して圧力室31の電極層34に駆動電圧を印加してアクチュエータ22の側壁33を選択的に駆動してノズル28から液滴としてのインクを吐出し、搬送ベルト118上に保持された用紙Pに画像を形成する。また、液体吐出動作として、制御部116は、循環ポンプ134を駆動することで、インクタンク132とインクジェットヘッド10とを通る循環流路で液体を循環させる。循環動作により、インクタンク132内のインクは、循環ポンプ134が駆動されることにより、インクタンク132のインクが、マニホールド18のインク供給部を通って、供給孔25からインク室27の第1共通室271に供給される。このインクは、一対のアクチュエータ22の複数の圧力室31に供給される。インクは、圧力室31を通ってインク室27の第2共通室272に流入する。このインクは、排出孔26から、マニホールド18のインク排出部を通ってインクタンク132に排出される。 In the inkjet printer 100 configured as described above, when the control unit 116 detects a print instruction by a user operating the operation input unit, for example, in the interface, the control unit 116 drives the transport device 115 to transport the paper P and outputs a print signal to the head unit 130 at a predetermined timing to drive the inkjet head 10. As a discharge operation, the inkjet head 10 sends a drive signal to the drive IC 52 by an image signal corresponding to the image data, applies a drive voltage to the electrode layer 34 of the pressure chamber 31 via wiring, and selectively drives the side wall 33 of the actuator 22 to discharge ink as droplets from the nozzle 28, forming an image on the paper P held on the transport belt 118. As a liquid discharge operation, the control unit 116 drives the circulation pump 134 to circulate the liquid in a circulation flow path passing through the ink tank 132 and the inkjet head 10. By the circulation operation, the ink in the ink tank 132 is supplied from the supply hole 25 to the first common chamber 271 of the ink chamber 27 through the ink supply part of the manifold 18 by driving the circulation pump 134. This ink is supplied to the multiple pressure chambers 31 of the pair of actuators 22. The ink flows into the second common chamber 272 of the ink chamber 27 through the pressure chamber 31. This ink is discharged from the discharge hole 26 through the ink discharge part of the manifold 18 to the ink tank 132.

上述した実施形態によれば、いわゆるクロストークを抑制でき、吐出性能を維持しやすい。上記実施形態によれば、空気室32の方向に延びる一対の延出壁231を有する隔壁部230によって塞がれることにより、複数の側壁33間の変位振動の伝達を抑制することができる。例えば隔壁部230のうち空気室32の延出方向に延びる延出壁231が弾性変形することで、変位振動を減衰させることができる。したがって、アクチュエータ22において圧力室31を駆動する際の側壁33の変位振動が隣接する別の圧力室31内のインクへ伝達することで、圧力室内のインクの圧力に影響を及ぼす、いわゆるクロストークを抑制でき、吐出性能を維持しやすい。また、複数の側壁33の端部同士の直線距離よりも長い接続距離で、側壁33間を接続する隔壁部230によって、隔壁部230内で振動が減衰する効果が大きくなり、変位振動の伝達が抑制できる。 According to the above-mentioned embodiment, so-called crosstalk can be suppressed, and it is easy to maintain the ejection performance. According to the above-mentioned embodiment, the transmission of the displacement vibration between the multiple side walls 33 can be suppressed by blocking with the partition part 230 having a pair of extension walls 231 extending in the direction of the air chamber 32. For example, the extension wall 231 of the partition part 230 extending in the extension direction of the air chamber 32 is elastically deformed, and the displacement vibration can be damped. Therefore, the displacement vibration of the side wall 33 when driving the pressure chamber 31 in the actuator 22 is transmitted to the ink in another adjacent pressure chamber 31, which affects the pressure of the ink in the pressure chamber, so-called crosstalk can be suppressed, and the ejection performance can be easily maintained. In addition, the partition part 230 that connects the side walls 33 with a connection distance longer than the straight-line distance between the ends of the multiple side walls 33 increases the effect of damping the vibration within the partition part 230, and the transmission of the displacement vibration can be suppressed.

図9は、本実施形態にかかるインクジェットヘッド10と比較例1にかかるインクジェットヘッド1010について、駆動時の側壁33の振動の状態を示す説明図である。図9に示すように、比較例1にかかるインクジェットヘッド1010は、側壁33間を、平板状のカバー部123で最短距離にて接続した構成である。インクジェットヘッド1010のカバー部123は、側壁33が変位振動した際に変形しない。そのため、インクジェットヘッド1010では、圧力室31を駆動する際の側壁33の変位振動は、カバー部123内を伝搬し、隣接する側壁33へ変位振動が伝わることで、隣接する別の圧力室31内のインクの圧力に影響を及ぼすクロストークが発生しやすい。一方、インクジェットヘッド10は、側壁33が変位振動した際に、延出壁231が弾性変形することで、変位振動を減衰させることができる。したがって、クロストークを抑制できる。 9 is an explanatory diagram showing the state of vibration of the side walls 33 during driving for the inkjet head 10 according to the present embodiment and the inkjet head 1010 according to the comparative example 1. As shown in FIG. 9, the inkjet head 1010 according to the comparative example 1 has a configuration in which the side walls 33 are connected at the shortest distance by a flat cover part 123. The cover part 123 of the inkjet head 1010 does not deform when the side walls 33 are displaced and vibrated. Therefore, in the inkjet head 1010, the displacement vibration of the side walls 33 when the pressure chamber 31 is driven is propagated inside the cover part 123, and the displacement vibration is transmitted to the adjacent side walls 33, which tends to cause crosstalk that affects the pressure of the ink in another adjacent pressure chamber 31. On the other hand, in the inkjet head 10, when the side walls 33 are displaced and vibrated, the extension wall 231 is elastically deformed, so that the displacement vibration can be attenuated. Therefore, crosstalk can be suppressed.

図10は、隔壁部のヤング率と、隔壁部の位置、及び隔壁部が側壁33から外側に延びる延出壁231の長さと、クロストークとの関係を示すグラフである。本実施形態のインクジェットヘッド10の構成は、図10の0μmより大きい値に相当し、隔壁部の位置が溝の外方であるほど(延出壁231が長い程)、クロストークを減少できることがわかる。比較例1のインクジェットヘッド1010の構成は、図10の0μmの位置に相当する。 Figure 10 is a graph showing the relationship between crosstalk and the Young's modulus of the partition, the position of the partition, and the length of the extension wall 231 where the partition extends outward from the side wall 33. The configuration of the inkjet head 10 of this embodiment corresponds to a value greater than 0 μm in Figure 10, and it can be seen that the further outward the partition is positioned in the groove (the longer the extension wall 231), the more crosstalk can be reduced. The configuration of the inkjet head 1010 of Comparative Example 1 corresponds to the 0 μm position in Figure 10.

図11に示す比較例2にかかるインクジェットヘッド2010は、図10の0μm未満(負の値)の位置に相当し、カバー部123が空気室32の溝内にも形成されている構成である。カバー部123が空気室32の溝内に形成される長さが長い程、側壁33の変位振動が、空気室32の溝内のカバー部123を介して、隣接する側壁33へ伝達しやすく、クロストークの影響が大きくなる。本実施形態にかかるインクジェットヘッド10は隔壁部230が溝の外方に張り出しており、延出壁231が、側壁33の変位振動を弾性変形によって緩和することにより、比較例1、2のインクジェットヘッドよりもクロストークを低減できる。 The inkjet head 2010 according to Comparative Example 2 shown in FIG. 11 corresponds to the position of less than 0 μm (negative value) in FIG. 10, and has a configuration in which the cover portion 123 is also formed inside the groove of the air chamber 32. The longer the length of the cover portion 123 formed inside the groove of the air chamber 32, the more easily the displacement vibration of the side wall 33 is transmitted to the adjacent side wall 33 via the cover portion 123 inside the groove of the air chamber 32, and the effect of crosstalk becomes greater. In the inkjet head 10 according to this embodiment, the partition portion 230 protrudes outward from the groove, and the extending wall 231 mitigates the displacement vibration of the side wall 33 by elastic deformation, thereby reducing crosstalk more than the inkjet heads of Comparative Examples 1 and 2.

すなわち、本実施形態にかかるインクジェットヘッド10は、隔壁部230が延出壁231及び接続壁232を有し、側壁33が変位振動する際に、隔壁部230が弾性変形可能な形状であることにより、側壁33の変位振動を低減することで、隣接する圧力室への振動の伝達を抑えられる。さらにインクジェットヘッド10によれば、隔壁部230の隣接する側壁33間の接続距離が長いことで、隔壁部230内で変位振動を減衰する効果を大きくすることができる。また、インクジェットヘッド10は、隔壁部230が圧電部材よりも軟質の樹脂材料で構成されることにより、振動を減衰する効果が得られる。 In other words, in the inkjet head 10 according to this embodiment, the partition 230 has an extending wall 231 and a connecting wall 232, and since the partition 230 has an elastically deformable shape, when the side wall 33 undergoes displacement vibration, the displacement vibration of the side wall 33 is reduced, thereby suppressing the transmission of vibration to adjacent pressure chambers. Furthermore, in the inkjet head 10, the connection distance between adjacent side walls 33 of the partition 230 is long, which increases the effect of attenuating the displacement vibration within the partition 230. In addition, in the inkjet head 10, the partition 230 is made of a resin material that is softer than the piezoelectric member, thereby achieving the effect of attenuating vibration.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the components can be modified in the implementation stage without departing from the spirit of the invention.

例えば隔壁部230は屈曲部を有し、突出壁と延出壁とで構成される例を示したが、これに限られるものではなく。例えばU字状に湾曲する湾曲部を有する構成であってもよい。 For example, the partition wall 230 has a bent portion and is configured with a protruding wall and an extending wall, but this is not limited to this. For example, the partition wall 230 may have a curved portion that is curved in a U-shape.

上記実施形態においては、基板21の主面部分に複数の溝を備えるアクチュエータ22を配した例を示したが、これに限られるものではない。たとえば基板21の端面に、アクチュエータを備える構成であってもよい。また、ノズル列の数も上記実施形態に限られるものではなく、1列、あるいは3列以上備える構成としてもよい。 In the above embodiment, an example is shown in which an actuator 22 having multiple grooves is arranged on the main surface portion of the substrate 21, but this is not limited to the above. For example, the actuator may be provided on the end surface of the substrate 21. Furthermore, the number of nozzle rows is not limited to that in the above embodiment, and a configuration having one row, or three or more rows may be used.

また、上記実施形態においては、基板21に圧電部材131からなる積層圧電体を備えたアクチュエータベース11を例示したが、これに限るものではない。例えば基板を用いずに圧電部材のみでアクチュエータベース11を形成しても良い。また、2枚の圧電部材を用いずに、1枚の圧電部材としてもよい。また供給側と排出側が逆であってもよく、あるいは切り替え可能に構成されていてもよい。 In the above embodiment, the actuator base 11 is provided with a laminated piezoelectric body made of a piezoelectric member 131 on a substrate 21, but the present invention is not limited to this. For example, the actuator base 11 may be formed only from a piezoelectric member without using a substrate. Also, instead of using two piezoelectric members, a single piezoelectric member may be used. The supply side and discharge side may be reversed, or may be configured to be switchable.

また、上記実施形態においては、一例として、圧力室31の一方側が供給側であり、他方側が排出側であり、第1共通室流体が圧力室の一方側から流入して他方側から流出する循環型のインクジェットヘッドを例示したがこれに限られるものではない。例えば非循環型としてもよい。また、例えば圧力室31の両側の共通室が供給側であって、両側から流入する構成であってもよい。すなわち、圧力室31の両側から流体が流入し、圧力室31の中央に配置されるノズル28から流出する構成であってもよい。また、両端にそれぞれ形成されるカバー部23の形状が互いに異なっていてもよい。 In addition, in the above embodiment, as an example, a circulation type inkjet head is exemplified in which one side of the pressure chamber 31 is the supply side and the other side is the discharge side, and the first common chamber fluid flows in from one side of the pressure chamber and flows out from the other side, but this is not limited to this. For example, a non-circulation type is also possible. Also, for example, the common chambers on both sides of the pressure chamber 31 may be the supply side, and the fluid may flow in from both sides. In other words, the fluid may flow in from both sides of the pressure chamber 31 and flow out from the nozzle 28 located in the center of the pressure chamber 31. Also, the shapes of the cover parts 23 formed on both ends may be different from each other.

また、例えば、吐出する液体は印字用のインクに限られるものではなく、例えばプリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出する装置等であっても良い。 In addition, for example, the liquid to be ejected is not limited to ink for printing, but may be, for example, a device that ejects liquid containing conductive particles for forming a wiring pattern on a printed wiring board.

また、上記実施形態において、インクジェットヘッドは、インクジェットプリンタ等の液体吐出装置に用いられる例を示したが、これに限られるものではなく、例えば3Dプリンタ、産業用の製造機械、医療用途にも用いることが可能であり、小型軽量化及び低コスト化が可能である。 In addition, in the above embodiment, the inkjet head is used in a liquid ejection device such as an inkjet printer, but the invention is not limited to this and can also be used in, for example, 3D printers, industrial manufacturing machines, and medical applications, allowing for reductions in size, weight, and cost.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、安定的な吐出特性を確保することができる液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供できる。 At least one of the embodiments described above can provide a liquid ejection head and a method for manufacturing a liquid ejection head that can ensure stable ejection characteristics.

この他、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。以下に、本願出願当初の特許請求の範囲に記載された発明と同等の記載を付記する。
(1)
圧電材料で構成され、複数の圧力室及び複数の空気室を交互に構成する複数の溝を形成する複数の側壁と、
前記空気室の両側を構成する一対の前記側壁の端部からそれぞれ前記空気室の延出方向に延びる一対の延出壁と、前記延出壁を前記側壁の端部よりも外側で接続する接続壁を有し、前記空気室の溝の端部を塞ぐ隔壁部と、を備え、
前記圧力室は、液滴を吐出するノズルと連通する液体吐出ヘッド。
(2)
前記延出壁は前記側壁の振動方向と直交する方向に延びる、(1)に記載の液体吐出ヘッド。
(3)
前記隔壁部は曲げ部を有し、
一対の前記延出壁の間は離間し、
前記接続壁は、前記側壁から離れた位置で一対の前記延出壁を連結する、(1)または(2)に記載の液体吐出ヘッド。
(4)
前記隔壁部は、前記圧電材料よりも硬度が低い材料で構成される、(1)乃至(3)のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
(5)
前記隔壁部は、感光性樹脂材料で構成される、(1)乃至(4)のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
Although several other embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and their equivalents. Below, descriptions equivalent to the invention described in the claims at the time of the initial filing of this application are added.
(1)
a plurality of side walls formed of a piezoelectric material and forming a plurality of grooves that alternately define a plurality of pressure chambers and a plurality of air chambers;
a pair of extending walls extending in an extending direction of the air chamber from ends of the pair of side walls constituting both sides of the air chamber, and a connecting wall connecting the extending walls outside the ends of the side walls, and a partition wall portion closing an end of a groove of the air chamber,
The pressure chamber of the liquid ejection head communicates with a nozzle that ejects liquid droplets.
(2)
The liquid ejection head according to (1), wherein the extension wall extends in a direction perpendicular to a vibration direction of the side wall.
(3)
The partition wall has a bent portion,
The pair of extending walls are spaced apart from each other,
The liquid ejection head according to (1) or (2), wherein the connecting wall connects the pair of extending walls at a position spaced apart from the side walls.
(4)
The liquid ejection head according to any one of (1) to (3), wherein the partition portion is made of a material having a lower hardness than the piezoelectric material.
(5)
The liquid ejection head according to any one of (1) to (4), wherein the partition portion is made of a photosensitive resin material.

10…インクジェットヘッド、11…アクチュエータベース、12…ノズルプレート、13…フレーム、17…回路基板、18…マニホールド、21…基板、22…アクチュエータ、23…カバー部、230…隔壁部、231…延出壁、232…接続壁、321…空気層、25…供給孔、26…排出孔、27…インク室、31…圧力室、32…空気室、33…側壁、34…電極層、51…フィルム、52…駆動IC、100…インクジェットプリンタ、111…筐体、112…媒体供給部、113…画像形成部、114…媒体排出部、115…搬送装置、116…制御部、117…支持部、118…搬送ベルト、119…支持プレート、120…ベルトローラ、121…ガイドプレート対、122…搬送用ローラ、130…ヘッドユニット、132…インクタンク、133…接続流路、134…循環ポンプ、211…パターン配線、221…側面部、271…第1共通室、272…第2共通室。 10...inkjet head, 11...actuator base, 12...nozzle plate, 13...frame, 17...circuit board, 18...manifold, 21...substrate, 22...actuator, 23...cover portion, 230...partition portion, 231...extension wall, 232...connection wall, 321...air layer, 25...supply hole, 26...discharge hole, 27...ink chamber, 31...pressure chamber, 32...air chamber, 33...side wall, 34...electrode layer, 51...film, 52...driving IC, 100...inkjet printer , 111...housing, 112...medium supply section, 113...image forming section, 114...medium discharge section, 115...conveyor device, 116...control section, 117...support section, 118...conveyor belt, 119...support plate, 120...belt roller, 121...pair of guide plates, 122...conveyor roller, 130...head unit, 132...ink tank, 133...connection flow path, 134...circulation pump, 211...pattern wiring, 221...side section, 271...first common chamber, 272...second common chamber.

Claims (5)

圧電材料で構成され、複数の圧力室及び複数の空気室を交互に構成する複数の溝を形成する複数の側壁と、
複数の前記圧力室の延出方向の一端側に配される第1共通室と、
複数の前記圧力室の延出方向の他端側に配される第2共通室と、
前記空気室の両側を構成する一対の前記側壁の端部からそれぞれ前記空気室の延出方向に延びる一対の延出壁と、前記延出壁を前記側壁の端部よりも外側で接続する接続壁を有し、前記空気室の溝の端部を塞ぐ隔壁部と、を備え、
前記圧力室は、液滴を吐出するノズルと連通するとともに、前記延出方向の一端側が前記第1共通室に開口し、前記延出方向の他端側が前記第2共通室に開口する、
液体吐出ヘッド。
a plurality of side walls formed of a piezoelectric material and forming a plurality of grooves that alternately define a plurality of pressure chambers and a plurality of air chambers;
a first common chamber disposed on one end side of the extension direction of the plurality of pressure chambers;
a second common chamber disposed on the other end side in the extension direction of the plurality of pressure chambers;
a pair of extending walls extending in an extending direction of the air chamber from ends of the pair of side walls constituting both sides of the air chamber, and a connecting wall connecting the extending walls outside the ends of the side walls, and a partition wall portion closing an end of a groove of the air chamber,
the pressure chamber communicates with a nozzle that ejects droplets, one end side in the extension direction opens into the first common chamber, and the other end side in the extension direction opens into the second common chamber;
Liquid ejection head.
前記延出壁は前記側壁の振動方向と直交する方向に延びる、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。 The liquid ejection head according to claim 1, wherein the extension wall extends in a direction perpendicular to the vibration direction of the side wall. 前記隔壁部は曲げ部を有し、
一対の前記延出壁の間は離間し、
前記接続壁は、前記側壁から離れた位置で一対の前記延出壁を連結する、請求項1または2に記載の液体吐出ヘッド。
The partition wall has a bent portion,
The pair of extending walls are spaced apart from each other,
The liquid ejection head according to claim 1 , wherein the connecting wall connects the pair of extending walls at a position spaced apart from the side walls.
前記隔壁部は、前記圧電材料よりも硬度が低い材料で構成される、請求項1乃至3のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。 The liquid ejection head according to any one of claims 1 to 3, wherein the partition is made of a material that is lower in hardness than the piezoelectric material. 前記隔壁部は、感光性樹脂材料で構成される、請求項1乃至4のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。 The liquid ejection head according to any one of claims 1 to 4, wherein the partition portion is made of a photosensitive resin material.
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