JP2009178969A - Liquid ejection head and image forming apparatus - Google Patents
Liquid ejection head and image forming apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009178969A JP2009178969A JP2008020822A JP2008020822A JP2009178969A JP 2009178969 A JP2009178969 A JP 2009178969A JP 2008020822 A JP2008020822 A JP 2008020822A JP 2008020822 A JP2008020822 A JP 2008020822A JP 2009178969 A JP2009178969 A JP 2009178969A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- region
- piezoelectric actuator
- piezoelectric
- base member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
【課題】圧電素子とベース部材との間を導通させるために全面を導電性接着剤で接合すると、組立の容易性や接合強度の確保が難しい。
【解決手段】複数の圧電素子柱12が配列されて形成された圧電素子部材2が導電性を有するベース部材3に接着剤層4を介して接合され、圧電素子部材2のベース部材3との接合面には複数の圧電素子柱12に共通の共通電極23bが設けられ、接合面の接着剤層4は、導電性粒子を含有し、共通電極23bとベース部材4を導通させる第1の領域41と、導電性粒子を含有しない第2の領域42とを有する。
【選択図】図5When a whole surface is bonded with a conductive adhesive to make electrical connection between a piezoelectric element and a base member, it is difficult to ensure assembly ease and bonding strength.
A piezoelectric element member 2 formed by arranging a plurality of piezoelectric element columns 12 is bonded to a conductive base member 3 via an adhesive layer 4 so that the piezoelectric element member 2 is connected to the base member 3 of the piezoelectric element member 2. A common electrode 23b common to the plurality of piezoelectric element columns 12 is provided on the joint surface, and the adhesive layer 4 on the joint surface contains conductive particles, and a first region that conducts the common electrode 23b and the base member 4 electrically. 41 and a second region 42 that does not contain conductive particles.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head and an image forming apparatus.
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからラインク滴を、搬送される用紙に対して吐出して、画像形成(記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。)を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。 As an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a copying apparatus, a plotter, and a complex machine of these, for example, an ink jet recording apparatus is known as an image forming apparatus of a liquid discharge recording method using a recording head for discharging ink droplets. . This liquid discharge recording type image forming apparatus discharges droplets from a recording head onto a conveyed paper to form an image (recording, printing, printing, and printing are also synonymous). Serial type image forming device that forms an image by ejecting droplets while the recording head moves in the main scanning direction, and a line type that forms images by ejecting droplets without the recording head moving There is a line type image forming apparatus using a head.
なお、本願において、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体にインクを着弾させて画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること(単に液滴を媒体に着弾させること)をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用いる。また、「用紙」とは、材質を紙に限定するものではなく、上述したOHPシート、布なども含み、インク滴が付着されるものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含むものの総称として用いる。 In the present application, “image forming apparatus” means an apparatus for forming an image by landing ink on a medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, etc. "Image formation" is not only the application of images with meanings such as characters and figures to the medium, but also the addition of images with no meaning such as patterns to the medium (simply applying droplets to the medium) Also means landing). The “ink” is not limited to the ink, but is used as a general term for all liquids that can perform image formation, such as a recording liquid, a fixing processing liquid, and a liquid. The term “paper” is not limited to paper, but includes the above-described OHP sheet, cloth, and the like, and means that ink droplets adhere to the recording medium, recording medium, recording paper, recording It is used as a general term for what includes what is called paper.
液体吐出ヘッドとしては、液室内の液体であるインクを加圧する圧力を発生するための圧力発生手段(アクチュエータ手段)として、複数の圧電素子柱が配列された圧電素子部材がベース部材に接着剤層を介して接合された圧電アクチュエータを用いる圧電型ヘッドが知られている。 As a liquid discharge head, a piezoelectric element member in which a plurality of piezoelectric element columns are arranged is used as an adhesive layer on a base member as pressure generating means (actuator means) for generating pressure to pressurize ink that is liquid in a liquid chamber. There is known a piezoelectric head using a piezoelectric actuator joined via a wire.
このように複数の圧電素子を用いた液体吐出ヘッドにおいて、複数の圧電素子に共通する共通電極の取り出し方法として、共通電極(COMライン)をFPCなどの給電部材の接合面と同一面に引き出す構成が一般的に採用されている。 As described above, in the liquid discharge head using a plurality of piezoelectric elements, as a method of taking out the common electrode common to the plurality of piezoelectric elements, the common electrode (COM line) is drawn out to the same surface as the joint surface of the power feeding member such as an FPC. Is generally adopted.
また、特許文献1に記載されているように、金属からなるベース部材に、金属イオンにより重合を開始する嫌気性接着剤によって圧電素子部材を接合することが知られている。
また、特許文献2に記載されているように、嫌気硬化性の絶縁性接着剤に導電性粒子を含有し、圧電素子と基材を接着することも知られている。
上述したように、共通電極(COMライン)をFPCなどの給電部材の接合面と同一面に引き出す構成によると、圧電素子部材の長さが実際の駆動領域よりも長くなったり、高さが高くなったりしてしまい、圧電アクチュエータの大型化、コスト高になる。また、ヘッドの長尺化、ライン化をコンパクトに実現するためには、複数のヘッドを並べるよりも、圧電素子部材を直線上に並べる方が良いのは明らかであるが、この場合、圧電素子部材の全長が駆動領域となるため、COMラインの引きだしが困難となってしまうという課題がある。 As described above, according to the configuration in which the common electrode (COM line) is drawn out to the same surface as the joint surface of the power supply member such as the FPC, the length of the piezoelectric element member is longer than the actual driving region or the height is high. This increases the size and cost of the piezoelectric actuator. In order to realize a long head and a compact line, it is clear that it is better to arrange the piezoelectric element members in a straight line rather than arranging a plurality of heads. Since the entire length of the member becomes the drive region, there is a problem that it is difficult to pull out the COM line.
また、圧電素子部材と圧電素子部材を固定するベース部材を導電性接着剤で接着して、ベース部材からCOMラインを引き出す構成のように導電性接着剤を使用する場合、熱を与える必要があるため、線膨張係数の差により接合部の剥離が生じ、あるいは、圧電素子部材とベース部材の位置関係を保つことが困難であるという課題がある。 Also, when a conductive adhesive is used such as a structure in which the piezoelectric element member and the base member for fixing the piezoelectric element member are bonded with a conductive adhesive and the COM line is drawn from the base member, it is necessary to apply heat. Therefore, there is a problem that separation of the joint portion occurs due to the difference in linear expansion coefficient, or it is difficult to maintain the positional relationship between the piezoelectric element member and the base member.
さらに、1つのベース部材上に複数の圧電素子部材を直線上に並べるアクチュエータ構成の場合、圧電素子部材間の位置を高精度に管理する必要があるため、圧電素子部材を位置決めした後、接着剤を即硬化できることが好ましい。 Furthermore, in the case of an actuator configuration in which a plurality of piezoelectric element members are arranged in a straight line on one base member, the position between the piezoelectric element members needs to be managed with high accuracy. It is preferable that can be cured immediately.
なお、上記特許文献1に記載の構成では、接合面全域において導電性粒子が含有されているため、接合面からはみ出した部分(空気に触れている部分)の接着剤に紫外線を照射したとしても、導電性粒子が紫外線を遮蔽し、最表面しか硬化しないことから、仮接合することができないという課題もある。 In the configuration described in Patent Document 1, since conductive particles are contained in the entire bonding surface, even if the adhesive on the portion protruding from the bonding surface (the portion in contact with air) is irradiated with ultraviolet rays. Furthermore, since the conductive particles shield ultraviolet rays and only the outermost surface is cured, there is a problem that temporary bonding cannot be performed.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、圧電素子とベース部材との間を導通させるとともに、組立が容易で、接合強度も確保できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to make electrical connection between a piezoelectric element and a base member, easy assembly, and securing of bonding strength.
上記の課題を解決するため、本発明に係る圧電アクチュエータは、
複数の圧電素子柱が配列されて形成された圧電素子部材が導電性を有するベース部材に接着剤層を介して接合され、
前記圧電素子部材の前記ベース部材との接合面には前記複数の圧電素子柱に共通の共通電極が設けられ、
前記接合面の接着剤層は、導電性粒子を含有し、前記共通電極と前記ベース部材を導通させる第1の領域と、前記導電性粒子を含有しない第2の領域とを有する
構成とした。
In order to solve the above problems, the piezoelectric actuator according to the present invention is:
A piezoelectric element member formed by arranging a plurality of piezoelectric element columns is bonded to a conductive base member via an adhesive layer,
A common electrode common to the plurality of piezoelectric element columns is provided on a joint surface of the piezoelectric element member with the base member,
The adhesive layer on the joint surface includes conductive particles, and includes a first region that conducts the common electrode and the base member, and a second region that does not include the conductive particles.
ここで、前記第1の領域は前記第2の領域で囲まれている構成、前記第1の領域は前記圧電素子柱の配列方向と直交する方向の両端部側が前記第2の領域で挟まれている構成、又は、前記第1の領域は前記圧電素子柱の配列方向の両端部側が前記第2の領域で挟まれている構成とできる。また、1つの前記ベース部材に複数の前記圧電素子部材が接合されている構成とできる。また、前記導電性粒子は銀である構成とでき、更に前記導電性粒子は球状のものとフレーク状のものが混在している構成とできる。 Here, the first region is surrounded by the second region, and the first region is sandwiched between the second regions at both ends in the direction orthogonal to the arrangement direction of the piezoelectric element columns. Alternatively, the first region may be configured such that both end sides in the arrangement direction of the piezoelectric element columns are sandwiched between the second regions. Moreover, it can be set as the structure by which the said several piezoelectric element member was joined to one said base member. In addition, the conductive particles can be configured to be silver, and the conductive particles can be configured to have a mixture of spherical and flaky particles.
本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出する複数のノズルがそれぞれ連通する複数の液室を形成する流路部材と、
前記液室の少なくとも1つの壁面を形成する振動板部材と、
前記振動板部材を変形させる圧電アクチュエータと、を備え、
前記圧電アクチュエータは、請求項1ないし7のいずれかに記載の圧電アクチュエータである
構成とした。
The liquid discharge head according to the present invention includes:
A flow path member that forms a plurality of liquid chambers each communicating with a plurality of nozzles that discharge droplets;
A diaphragm member forming at least one wall surface of the liquid chamber;
A piezoelectric actuator for deforming the diaphragm member,
The piezoelectric actuator is a piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 7.
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているものである。 The image forming apparatus according to the present invention includes the liquid discharge head according to the present invention.
本発明に係る圧電アクチュエータによれば、複数の圧電素子柱が配列されて形成された圧電素子部材が導電性を有するベース部材に接着剤層を介して接合され、圧電素子部材のベース部材との接合面には複数の圧電素子柱に共通の共通電極が設けられ、接合面の接着剤層は、導電性粒子を含有し、共通電極とベース部材を導通させる第1の領域と、導電性粒子を含有しない第2の領域とを有するので、第1の領域で圧電素子とベース部材とを導通させることができるとともに、第2の領域で圧電素子部材とベース部材とを容易に、接合強度を確保して接合することができる。 According to the piezoelectric actuator of the present invention, a piezoelectric element member formed by arranging a plurality of piezoelectric element columns is joined to a conductive base member via an adhesive layer, and the piezoelectric element member is connected to the base member of the piezoelectric element member. A common electrode common to the plurality of piezoelectric element columns is provided on the bonding surface, and the adhesive layer on the bonding surface contains conductive particles, a first region for conducting the common electrode and the base member, and conductive particles Since the piezoelectric element and the base member can be electrically connected in the first region, the piezoelectric element member and the base member can be easily joined in the second region. It can be secured and bonded.
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、本発明に係る圧電アクチュエータを備えるので、コンパクトで長尺のヘッドを得ることができる。 According to the liquid ejection head according to the present invention, since the piezoelectric actuator according to the present invention is provided, a compact and long head can be obtained.
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、長尺のヘッドを備えて高速記録化を図れる。 According to the image forming apparatus of the present invention, since the liquid ejection head according to the present invention is provided, a long head can be provided to achieve high-speed recording.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る圧電アクチュエータの第1実施形態について図1ないし図5を参照して説明する。なお、図1は同圧電アクチュエータの模式的正面説明図、図2は図1の側面説明図、図3は同じく圧電素子部材の拡大側断面説明図、図4は図1のA部の拡大説明図、図5は図1の平面説明図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment of a piezoelectric actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a schematic front view of the piezoelectric actuator, FIG. 2 is a side view of FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged side cross-sectional view of the piezoelectric element member, and FIG. 4 is an enlarged view of portion A of FIG. FIG. 5 and FIG. 5 are plan explanatory views of FIG.
この圧電アクチュエータ1は、2本の圧電素子部材2、2を導電性のベース部材3に接着剤層4を介して接合して構成されている。なお、圧電素子部材2は櫛歯状(図4参照)に形成されているが、図1では図示を簡略化している(以下の図でも同じ)。
The piezoelectric actuator 1 is configured by joining two
圧電素子部材2には、図4に示すように、ハーフカットダイシングによる溝加工を施して所要数の圧電素子柱12が配列されて形成されている。この圧電素子部材2は、図3に示すように、PZTなどの圧電材料層21と内部電極22a、22bとを交互に積層したものであり、内部電極22a、22bをそれぞれ端面に引き出して、この端面に形成された個別端面電極(外部電極)23a、共通端面電極(外部電極)23bにそれぞれ接続し、共通端面電極23bはベース部材3との接合面(部材底面)まで回り込んで形成され(接合面部分に「23b1」の符号を付している。)、これらの端面電極(外部電極)23a、23b間に電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。
As shown in FIG. 4, the
接着剤層4は、図2及び図5に示すように、導電性粒子が添加された紫外線(UV)嫌気接着剤からなる第1の領域41と、導電性粒子が添加されていないUV嫌気接着剤層からなる第2の領域42とを有している。そして、ここでは、第2の領域42は2つの圧電素子部材2の圧電素子柱12の配列方向と直交する方向の外側に対応する領域に、第1の領域41は2つの圧電素子部材2の圧電素子柱12の配列方向と直交する方向の内側に対応する領域に、それぞれ設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 5, the
なお、ベース部材3は、例えば長さ約30mm、幅3mm、高さ7mmの部材であり、圧電素子部材2は、長さ約30mm、幅1.5mm、高さ1mmの部材であり、2本の圧電素子2が0.3mm離れて接合している。
The
したがって、ベース部材3上の圧電素子部材2を接合固定するとき、第1の領域41の導電性粒子を含有したUV嫌気接着剤層と第2の領域42の導電性粒子を含有しないUV嫌気接着剤が存在するので、圧電素子部材2とベース部材3を接合後に紫外線硬化により位置ずれを抑えることができ、かつ、圧電素子部材2の共通電極23bとベース部材3を導通させることができる。
Therefore, when the
このように、圧電素子部材とベース部材を接合する接着剤層は、導電性粒子を含有し、共通電極とベース部材を導通させる第1の領域と、導電性粒子を含有しない第2の領域とを有しているので、第1の領域で圧電素子とベース部材とを導通させることができるとともに、第2の領域で圧電素子部材とベース部材とを容易に、接合強度を確保して接合することができる。 Thus, the adhesive layer that joins the piezoelectric element member and the base member contains the conductive particles, the first region that conducts the common electrode and the base member, and the second region that does not contain the conductive particles. Therefore, the piezoelectric element and the base member can be electrically connected in the first region, and the piezoelectric element member and the base member can be easily joined in the second region while securing the bonding strength. be able to.
次に、本発明に係る圧電アクチュエータの第2実施形態について図6ないし図8を参照して説明する。なお、図6は同圧電アクチュエータの模式的正面説明図、図7は図6の側面説明図、図8は同じく平面説明図である。
ここでは、導電性粒子を含有するUV嫌気接着剤からなる第1の領域41の周囲に導電性粒子を含有しないUV嫌気接着剤からなる第2の領域42を配置している。このように、UV嫌気接着剤の第2の領域42が導電性粒子を含有したUV嫌気接着剤の第1の領域41を囲んでいるので、圧電素子部材2とベース部材3の接合面外周を紫外線硬化することができる。
Next, a second embodiment of the piezoelectric actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. 6 is a schematic front view of the piezoelectric actuator, FIG. 7 is a side view of FIG. 6, and FIG. 8 is a plan view of the same.
Here, the 2nd area |
次に、本発明に係る圧電アクチュエータの第3実施形態について図9ないし図11を参照して説明する。なお、図9は同圧電アクチュエータの模式的正面説明図、図10は図9の側面説明図、図11は同じく平面説明図である。
ここでは、第2の領域42内に第1の領域41を点在させて、導電性粒子を含有するUV嫌気接着剤からなる第1の領域41の周囲に導電性粒子を含有しないUV嫌気接着剤からなる第2の領域42を配置している。このように、導電性粒子を含有しないUV嫌気接着剤の第2の領域42が導電性粒子を含有したUV嫌気接着剤の第1の領域41を囲んでいるので、圧電素子部材2とベース部材3の接合面外周を紫外線硬化することができる。
Next, a third embodiment of the piezoelectric actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. 9 is a schematic front view of the piezoelectric actuator, FIG. 10 is a side view of FIG. 9, and FIG. 11 is a plan view of the same.
Here, the
次に、本発明に係る圧電アクチュエータの第4実施形態について図12ないし図14を参照して説明する。なお、図12は同圧電アクチュエータの模式的正面説明図、図13は図12の側面説明図、図14は同じく平面説明図である。
ここでは、1つの圧電素子部材2に対応して、圧電素子柱配列方向に沿って第2の領域42、42間に第1の領域41を配置することで、圧電素子柱配列方向に沿う第1の領域41に対して圧電素子柱の配列方向と直交する方向の両側に第2の領域42、42を配置している。このように、導電性粒子を含有しないUV嫌気接着剤の第2の領域42が導電性粒子を含有したUV嫌気接着剤の第1の領域41を挟みこんでいるので、充分な接合強度を確保することができる。
Next, a fourth embodiment of the piezoelectric actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. 12 is a schematic front view of the piezoelectric actuator, FIG. 13 is a side view of FIG. 12, and FIG. 14 is a plan view of the same.
Here, by arranging the
次に、本発明に係る圧電アクチュエータの第5実施形態について図15ないし図17を参照して説明する。なお、図15は同圧電アクチュエータの模式的正面説明図、図16は図15の側面説明図、図17は同じく平面説明図である。
ここでは、1つの圧電素子部材2に対応して、圧電素子柱配列方向に沿って第1の領域41を設けて配列方向両端部に第2の領域42、42を設けている。このように、導電性粒子を含有しないUV嫌気接着剤の第2の領域42が導電性粒子を含有したUV嫌気接着剤の第1の領域41を挟みこんでいるので、充分な接合強度を確保することができる。
Next, a fifth embodiment of the piezoelectric actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. 15 is a schematic front view of the piezoelectric actuator, FIG. 16 is a side view of FIG. 15, and FIG. 17 is a plan view of the same.
Here, corresponding to one
次に、本発明に係る圧電アクチュエータの第6実施形態について図18ないし図20を参照して説明する。なお、図18は同圧電アクチュエータの模式的正面説明図、図19は図18の側面説明図、図20は同じく平面説明図である。
ここでは、1つのベース部材3上に、1列当たり、複数(この例では6本)の圧電素子部材2を並べて接合配置している。例えば、ベース部材3の長さは約300mm、圧電素子部材2の長さは約50mmとなっており、直線上につなげた圧電素子部材2,2の隙間は約10μm程度である。これにより、長尺の圧電アクチュエータを得ることができる。
Next, a sixth embodiment of the piezoelectric actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. 18 is a schematic front view of the piezoelectric actuator, FIG. 19 is a side view of FIG. 18, and FIG. 20 is a plan view of the same.
Here, a plurality (six in this example) of
次に、これらの各実施形態における第1の領域を形成している導電性粒子を含有するUV嫌気性接着剤について図21及び図22を参照して説明する。なお、図21及び図22は図1のB部の拡大模式的説明図である。
第1の領域41において、導電性粒子41bとして銀(Ag)を使用しており、UV嫌気性接着剤41aに対して、重量比80%の銀を添加している。この場合、図21に示すように球状の銀の粒子41b1を添加することも、図22に示すように、球状の銀の粒子41b1とフレーク状の銀の粒子42b2を混合して添加することもできる。
Next, a UV anaerobic adhesive containing conductive particles forming the first region in each of these embodiments will be described with reference to FIGS. 21 and 22. 21 and 22 are enlarged schematic explanatory views of a portion B in FIG.
In the
導電性粒子に銀を使用することで圧電素子部材とベース部材間を低抵抗にすることができる。また、導電性粒子として球状の銀とフレーク状の銀を混合して使用するので、銀の接触面積が大きくなり、攪拌性を損なわずに接合部(接続部)をより低抵抗にすることができる。 By using silver for the conductive particles, the resistance between the piezoelectric element member and the base member can be reduced. Moreover, since spherical silver and flaky silver are mixed and used as the conductive particles, the contact area of the silver is increased, and the joint (connection portion) can be made to have a lower resistance without impairing the stirring property. it can.
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの一実施形態について図23ないし図25を参照して説明する。なお、図23は同液体吐出ヘッドの外観斜視説明図、図24は図23のA−A線に沿う液室長手方向(液室の並び方向と直交する方向)に沿う断面説明図、図25は同じく液室短手方向(液室の並び方向)に沿う断面説明図である。 Next, an embodiment of a liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 23 is an explanatory perspective view of the appearance of the liquid discharge head. FIG. 24 is a cross-sectional explanatory view along the longitudinal direction of the liquid chamber along the line AA in FIG. 23 (direction perpendicular to the direction in which the liquid chambers are arranged). FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view along the liquid chamber short direction (direction in which the liquid chambers are arranged).
この液体吐出ヘッドは、SUS基板で形成した流路基板(液室基板)101と、この流路基板1の下面に接合した振動板部材102と、流路基板101の上面に接合したノズル板103とを有し、これらによって液滴(液体の滴)を吐出するノズル104が連通する個別流路としての液室(以下「加圧液室」というが、圧力室、加圧室、流路などとも称される。)106、加圧液室106に液体であるインク(記録液)を供給する供給路を兼ねた流体抵抗部107、複数の加圧液室106にインクを供給する共通液室108を形成している。なお、共通液室108には図示しないインクタンクから供給路を介して記録液が供給される。
The liquid discharge head includes a flow path substrate (liquid chamber substrate) 101 formed of a SUS substrate, a
ここで、流路基板101は、リストリクタプレート101Aとチャンバーブレート101Bとを接着して構成している。この流路基板101は、SUS基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜き(プレス)などの機械加工することで、各加圧液室6、流体抵抗部7、共通液室8などの開口をそれぞれ形成している。なお、流体抵抗部107は、リストリクタプレート101Aの部分を開口し、チャンバーブレート101Bの部分を開口しないことで形成している。
Here, the
振動板部材102は、流路基板101を構成するチャンバーブレート101Bに接着接合している。この振動板部材2は、例えば、SUS基板などの金属部材121に金属部材21よりも線膨張係数を大きく調製した樹脂を直接塗布(塗工)して加熱、固化させた樹脂層(樹脂部材)122を直接成膜して形成したものであり、樹脂層122で液室106の壁面となる変形可能な部分(振動板領域)102Aを形成し、この振動板領域102Aの液室106と反対側には金属部材121からなる島状の突起部(以下「島状凸部」ともいう。)102Bを形成している。また、この振動板部材102には流路基板101の液室間隔壁部106Aに対応する位置には金属部材121による厚肉部102Dが形成(残存)されている。この他、振動板部材102は、樹脂層と金属部材とを接着剤で接合したもの、Niなどの電鋳で形成したものなどを用いることもできる。
The
ノズル板103は、各加圧液室106に対応して直径10〜30μmの多数のノズル104を形成し、流路基板101のリストリクタプレート101Aに接着剤接合している。このノズル板103としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、ポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。また、ノズル面(吐出方向の表面:吐出面)には、インクとの撥水性を確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜を形成している。
The
そして、振動板部材102の面外側(加圧液室106と反対面側)に本発明に係る圧電アクチュエータ110を配置している。この圧電アクチュエータ110は、前述した第6実施形態に係る圧電アクチュエータ1と同様に、複数個の圧電素子部材112を金属材料からなる導電性を有する1つのベース部材113に列状に並べて第1の領域及び第2の領域を有する接着剤層4を介して接合し、各圧電素子部材112に給電するFPCなどで構成される給電部材115を備えている。
The
圧電素子部材112は、分断することのないスリット加工(溝加工)を施すなどして、偶数個の圧電素子柱112A、112Bを、スリット溝115を介して、所定のピッチで形成し、隣り合う2つの圧電素子部材112の間隔もスリット溝115の溝幅として配置している。そして、圧電素子部材112の各圧電素子柱、1つおきに駆動する圧電素子柱(駆動圧電素子柱)112Aと駆動しない圧電素子柱(非駆動圧電素子柱)112Bとして使用する。
The
この圧電アクチュエータ110の駆動圧電素子柱112Aは振動板部材102の島状凸部102Bに接着剤接合し、非駆動圧電素子柱112Bは液室間隔壁部106Aに対応する厚肉部102Dに接着剤接合している。
The driving
なお、圧電素子部材112は、厚さ10〜50μm/1層のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の圧電層と、厚さ数μm/1層の銀・パラジューム(AgPd)からなる内部電極層とを交互に積層したものであり、前述した圧電素子部材2と同様に、内部電極を交互に端面の端面電極(外部電極)である図示しない個別電極及び共通電極にそれぞれ電気的に接続し、共通電極はベース部材113との接合面側まで形成されている。
The
この圧電定数がd33(d33は内部電極面に垂直(厚み方向)の伸び縮みを指す。)である圧電素子部材112の駆動圧電素子柱112Aの伸縮により振動板領域102Aを変位させて液室106を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子柱112Aに駆動信号が印加され充電が行われると伸長し、また圧電素子柱112Aに充電された電荷が放電すると反対方向に収縮する。
The
なお、圧電素子部材112(駆動圧電素子柱112A)の圧電方向としてd33方向の変位を用いて加圧液室106内インクを加圧する構成とすることも、圧電素子部材112の圧電方向としてd31方向の変位を用いて加圧液室106内インクを加圧する構成とすることもできる。本実施形態ではd33方向の変位を用いた構成をとっている。
It should be noted that a configuration in which the ink in the pressurized
さらに、振動板部材102の周囲にはフレーム部材117を接着剤で接合している。そして、このフレーム部材117には、振動板部材102の樹脂層122で構成した変形可能な部分としてのダイアフラム部102Cを介して共通液室108に隣接するバッファ室118を形成している。ダイアフラム部102Cは共通液室108及びバッファ室118の壁面を形成する。なお、バッファ室118は連通路120を介して大気と連通させている。
Further, a
また、この液体吐出ヘッドでは、圧電素子部材112の圧電素子柱112A、112Bは300dpiの間隔で形成し、それが対向して2列に並んでいる構成としている。また、加圧液室106及びノズル104は1列150dpiの間隔で2列を千鳥状に並べて配置しており、300dpiの解像度を1スキャンで得ることができる。
In this liquid discharge head, the
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子部材112の駆動圧電素子柱112Aに印加する電圧を基準電位から下げることによって駆動圧電素子柱112Aが収縮し、振動板部材102の振動板領域102Aが下降して加圧液室106の容積が膨張することで、加圧液室106内にインクが流入し、その後駆動圧電素子柱112Aに印加する電圧を上げて駆動圧電素子柱112Aを積層方向に伸長させ、振動板領域102Aをノズル104方向に変形させて加圧液室106の容積/体積を収縮させることにより、加圧液室106内の記録液が加圧され、ノズル104から記録液の滴が吐出(噴射)される。
In the liquid ejection head configured in this way, for example, the drive
そして、駆動圧電素子柱112Aに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板領域102Aが初期位置に復元し、加圧液室106が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室108から加圧液室106内に記録液が充填される。そこで、ノズル104のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
Then, by returning the voltage applied to the drive
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例(引き−押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。 Note that the driving method of the head is not limited to the above example (drawing-pushing), and striking or pushing can be performed depending on the direction of the drive waveform.
このように、この液体吐出ヘッドは本発明に係る圧電アクチュエータを備えているので、コンパクトで長尺のヘッドを得ることができ、共通電極ラインの取り出しも容易になる。 As described above, since the liquid ejection head includes the piezoelectric actuator according to the present invention, a compact and long head can be obtained, and the common electrode line can be easily taken out.
次に、本発明に係る液体吐出装置を含む本発明に係る画像形成装置の一例について図26を参照して説明する。なお、図26は同装置の機構部全体の概略構成図である。
この画像形成装置は、装置本体201の内部に画像形成部202等を有し、装置本体201の下方側に多数枚の記録媒体(用紙)203を積載可能な給紙トレイ204を備え、この給紙トレイ204から給紙される用紙203を取り込み、搬送機構205によって用紙203を搬送しながら画像形成部202によって所要の画像を記録した後、装置本体201の側方に装着された排紙トレイ206に用紙203を排紙する。
Next, an example of the image forming apparatus according to the present invention including the liquid ejection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 26 is a schematic configuration diagram of the entire mechanism unit of the apparatus.
This image forming apparatus includes an
また、装置本体201に対して着脱可能な両面ユニット207を備え、両面印刷を行うときには、一面(表面)印刷終了後、搬送機構205によって用紙203を逆方向に搬送しながら両面ユニット207内に取り込み、反転させて他面(裏面)を印刷可能面として再度搬送機構205に送り込み、他面(裏面)印刷終了後排紙トレイ206に用紙203を排紙する。
In addition, a
ここで、画像形成部202は、例えばブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色の液滴を吐出する、フルライン型の4個の本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド211k、211c、211m、211y(色を区別しないときには「記録ヘッド211」という。)を備え、各記録ヘッド211は液滴を吐出するノズルを形成したノズル面を下方に向けてヘッドホルダ213に装着している。
Here, the
また、各記録ヘッド211に対応してヘッドの性能を維持回復するための維持回復機構212k、212c、212m、212y(色を区別しないときには「維持回復機構212」という。)を備え、パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、記録ヘッド211と維持回復機構212とを相対的に移動させて、記録ヘッド211のノズル面に維持回復機構212を構成するキャッピング部材などを対向させる。
In addition, maintenance and
なお、ここでは、記録ヘッド211は、用紙搬送方向上流側から、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に各色の液滴を吐出する配置としているが、配置及び色数はこれに限るものではない。また、ライン型ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で設けた1又は複数のヘッドを用いることもできるし、ヘッドとこのヘッドに記録液を供給する記録液カートリッジを一体とすることも別体とすることもできる。 Here, the recording head 211 is arranged to eject droplets of each color in the order of yellow, magenta, cyan, and black from the upstream side in the paper conveyance direction, but the arrangement and the number of colors are not limited to this. Further, as the line-type head, one or a plurality of heads provided with a plurality of nozzle rows for discharging droplets of each color at predetermined intervals can be used, and a recording liquid cartridge for supplying a recording liquid to the head and the head. Can be integrated or separated.
給紙トレイ204の用紙203は、給紙コロ(半月コロ)221と図示しない分離パッドによって1枚ずつ分離され装置本体201内に給紙され、搬送ガイド部材223のガイド面223aに沿ってレジストローラ225と搬送ベルト233との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材226を介して搬送機構205の搬送ベルト233に送り込まれる。
The
また、搬送ガイド部材223には両面ユニット207から送り出される用紙203を案内するガイド面223bも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構205から戻される用紙203を両面ユニット207に案内するガイド部材227も配置している。
In addition, a
搬送機構205は、駆動ローラである搬送ローラ231と従動ローラ232との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト233と、この搬送ベルト233を帯電させるための帯電ローラ234と、画像形成部202に対向する部分で搬送ベルト233の平面性を維持するプラテン部材235と、搬送ベルト233から送り出す用紙203を搬送ローラ231側に押し付ける押さえコロ236と、その他図示しないが、搬送ベルト233に付着した記録液(インク)を除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなるクリーニングローラなどを有している。
The transport mechanism 205 includes an
この搬送機構205の下流側には、画像が記録された用紙203を排紙トレイ206に送り出すための排紙ローラ238及び拍車239を備えている。
A
このように構成した画像形成装置において、搬送ベルト233は矢示方向に周回移動し、高電位の印加電圧が印加される帯電ローラ334と接触することで正に帯電される。この場合、帯電ローラ234の帯電電圧は所定の時間間隔で極性を切り替えることによって、搬送ベルト233を所定の帯電ピッチで帯電させる。
In the image forming apparatus configured as described above, the
ここで、この高電位に帯電した搬送ベルト233上に用紙203が給送されると、用紙203内部が分極状態になり、搬送ベルト233上の電荷と逆極性の電荷が用紙203の搬送ベルト233と接触している面に誘電され、搬送ベルト233上の電荷と搬送される用紙203上に誘電された電荷同士が互いに静電的に引っ張り合い、用紙203は搬送ベルト233に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト233に強力に吸着した用紙203は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。
Here, when the
そして、搬送ベルト233を周回させて用紙203を移動させ、記録ヘッド211から液滴を吐出することで、用紙203上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙203は排紙ローラ238によって排紙トレイ206に排紙される。
Then, the
このように、この画像形成装置においては本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッドを備えているので、長尺ヘッドによる高速記録化を図れる。 As described above, since the image forming apparatus includes the recording head including the liquid discharge head according to the present invention, high-speed recording with a long head can be achieved.
なお、上記実施形態では本発明に係る画像形成装置としてライン型画像形成装置で説明しているが、記録ヘッドをキャリッジに搭載するシリアル型画像形成装置にも同様に適用することができる。 In the above embodiment, the line type image forming apparatus is described as the image forming apparatus according to the present invention, but the present invention can be similarly applied to a serial type image forming apparatus in which a recording head is mounted on a carriage.
1…圧電アクチュエータ
2…圧電素子部材
3…ベース部材
4…接着剤層
12…圧電素子柱
23b…共通電極
41…第1の領域
41a…UV嫌気接着剤
41b…導電性粒子(銀)
42…第2の領域
101…流路基板
102…振動板部材
103…ノズル板
104…ノズル
106…加圧液室
110…圧電アクチュエータ
211k、211c、211m、211y…記録ヘッド(液体吐出ヘッド)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
42 ...
Claims (9)
前記圧電素子部材の前記ベース部材との接合面には前記複数の圧電素子柱に共通の共通電極が設けられ、
前記接合面の接着剤層は、導電性粒子を含有し、前記共通電極と前記ベース部材を導通させる第1の領域と、前記導電性粒子を含有しない第2の領域とを有する
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。 A piezoelectric element member formed by arranging a plurality of piezoelectric element columns is bonded to a conductive base member via an adhesive layer,
A common electrode common to the plurality of piezoelectric element columns is provided on a joint surface of the piezoelectric element member with the base member,
The adhesive layer on the bonding surface includes conductive particles, and includes a first region that conducts the common electrode and the base member, and a second region that does not include the conductive particles. Piezoelectric actuator.
前記液室の少なくとも1つの壁面を形成する振動板部材と、
前記振動板部材を変形させる圧電アクチュエータと、を備え、
前記圧電アクチュエータは、請求項1ないし7のいずれかに記載の圧電アクチュエータである
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 A flow path member that forms a plurality of liquid chambers each communicating with a plurality of nozzles that discharge droplets;
A diaphragm member forming at least one wall surface of the liquid chamber;
A piezoelectric actuator for deforming the diaphragm member,
The liquid ejecting head according to claim 1, wherein the piezoelectric actuator is the piezoelectric actuator according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008020822A JP2009178969A (en) | 2008-01-31 | 2008-01-31 | Liquid ejection head and image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008020822A JP2009178969A (en) | 2008-01-31 | 2008-01-31 | Liquid ejection head and image forming apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009178969A true JP2009178969A (en) | 2009-08-13 |
Family
ID=41033311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008020822A Pending JP2009178969A (en) | 2008-01-31 | 2008-01-31 | Liquid ejection head and image forming apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009178969A (en) |
-
2008
- 2008-01-31 JP JP2008020822A patent/JP2009178969A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9427968B2 (en) | Liquid discharge head and image forming apparatus | |
| JP5754188B2 (en) | Liquid ejection head and image forming apparatus | |
| JP5633200B2 (en) | Piezoelectric actuator, liquid discharge head, and image forming apparatus | |
| JP6256107B2 (en) | Liquid ejection head and image forming apparatus | |
| JP4944687B2 (en) | Piezoelectric actuator and manufacturing method thereof, liquid ejection head, and image forming apparatus | |
| JP2013063551A (en) | Liquid ejection head, and image forming apparatus | |
| JP2008114561A (en) | Liquid ejection head, liquid ejection apparatus, and image forming apparatus | |
| US8960876B2 (en) | Liquid ejection head and image forming apparatus | |
| JP5343610B2 (en) | Piezoelectric actuator, liquid discharge head, image forming apparatus | |
| JP5338585B2 (en) | Liquid ejection head and image forming apparatus | |
| JP5381527B2 (en) | Liquid ejection head and image forming apparatus | |
| JP2008149588A (en) | Piezoelectric actuator, liquid discharge head, image forming apparatus | |
| JP6119320B2 (en) | Liquid ejection head and image forming apparatus | |
| JP6455071B2 (en) | Liquid ejection head and image forming apparatus | |
| JP5343630B2 (en) | Piezoelectric actuator, liquid discharge head, image forming apparatus | |
| JP2009178969A (en) | Liquid ejection head and image forming apparatus | |
| JP5107657B2 (en) | Piezoelectric actuator, liquid ejection head, liquid ejection apparatus, image forming apparatus | |
| JP2012224081A (en) | Method of manufacturing nozzle member, method of manufacturing liquid discharge head, the liquid discharge head and image forming device | |
| JP2011000738A (en) | Image forming apparatus | |
| JP5750959B2 (en) | Liquid ejection head and image forming apparatus | |
| JP5696934B2 (en) | Liquid discharge head and image forming apparatus provided with the same | |
| JP2012160692A (en) | Piezoelectric actuator, method of manufacturing piezoelectric actuator, liquid ejection head and image forming apparatus | |
| JP4111726B2 (en) | Droplet ejection head, inkjet recording apparatus, image forming apparatus, and apparatus for ejecting droplets | |
| JP5776463B2 (en) | Multilayer piezoelectric element, liquid discharge head, and image forming apparatus | |
| JP6015043B2 (en) | Nozzle plate manufacturing method |