JP2009196240A - Liquid injection head and printer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体噴射ヘッドおよびプリンタに関する。 The present invention relates to a liquid ejecting head and a printer.
液体噴射ヘッドは、印刷以外にも半導体装置にパターンを形成するときなどに利用されている。このような装置は、媒体と液体噴射ヘッドとの相対的な位置を変化させながら目標位置でノズルから液体を噴射させる機構を有している。液体噴射ヘッドに要求される性能の一つとして、液体を媒体に塗布するときの塗布位置の精度がある。液体を媒体に高い位置精度で塗布するためには、精密な動作機構や組み付け精度が要求される。また、このような装置には、高速化のために、一般に、複数の配列されたノズルの列を有する液体噴射ヘッドが備えられている。 The liquid ejecting head is used for forming a pattern on a semiconductor device in addition to printing. Such an apparatus has a mechanism for ejecting liquid from a nozzle at a target position while changing a relative position between the medium and the liquid ejecting head. One of the performances required for the liquid ejecting head is the accuracy of the application position when the liquid is applied to the medium. In order to apply a liquid to a medium with high positional accuracy, a precise operation mechanism and assembly accuracy are required. Such an apparatus is generally provided with a liquid ejecting head having a plurality of rows of arranged nozzles for speeding up.
このような複数のノズル列は、互いに近接して配置させれば動作機構や組み付けに要求される精度を緩和することができる。このような理由から、たとえば、特開平06−234218号公報には、ノズル列を近接して配置させたインクジェット記録ヘッドが開示されている。ところが同公報のヘッドは、2つのノズル列を近接させることができても、圧力発生室等の配置が平面的であり、3つ以上のノズル列を近接させることが難しかった。
本発明の目的の1つは、2つのノズル列が互いに近接して配置された液体噴射ヘッド、およびこれを有するプリンタを提供することである。 One of the objects of the present invention is to provide a liquid ejecting head in which two nozzle rows are arranged close to each other, and a printer having the liquid ejecting head.
本発明にかかる液体噴射ヘッドは、
振動板と、
前記振動板の上方に設けられた圧電素子と、
前記振動板の下方に設けられ、複数の圧力室を区画するための複数の側壁部材と、
を有する駆動ユニットと、
セパレータ基板と、
を有し、
前記セパレータ基板は、前記側壁部材側を内側にして対向する一対の前記駆動ユニットに挟まれており、
前記各圧力室は、該圧力室に液体を供給する第1開口部と、該圧力室から前記液体を排出する第2開口部とを有する。
A liquid ejecting head according to the present invention includes:
A diaphragm,
A piezoelectric element provided above the diaphragm;
A plurality of side wall members provided below the diaphragm for partitioning a plurality of pressure chambers;
A drive unit having
A separator substrate;
Have
The separator substrate is sandwiched between a pair of the drive units facing each other with the side wall member side inward,
Each of the pressure chambers has a first opening for supplying a liquid to the pressure chamber, and a second opening for discharging the liquid from the pressure chamber.
このような液体噴射ヘッドは、液体噴射ノズルの列が互いに近接して配置され、液体を塗布するときの位置ずれを抑制することができる。 In such a liquid ejecting head, the rows of liquid ejecting nozzles are arranged close to each other, and positional deviation when applying liquid can be suppressed.
なお、本発明において、特定のA部材(以下、「A部材」という。)の上方に設けられた特定のB部材(以下、「B部材」という。)というとき、A部材の上に直接B部材が設けられた場合と、A部材の上に他の部材を介してB部材が設けられた場合とを含むことを意味する。 In the present invention, when a specific B member (hereinafter referred to as “B member”) provided above a specific A member (hereinafter referred to as “A member”) is referred to as “B” directly on the A member. It means that the case where the member is provided and the case where the B member is provided on the A member via another member are included.
本発明にかかる液体噴射ヘッドにおいて、
前記各圧力室の前記第2開口部の開口面積は、該圧力室の断面積よりも小さくすることができる。
In the liquid jet head according to the present invention,
The opening area of the second opening of each pressure chamber can be made smaller than the cross-sectional area of the pressure chamber.
本発明にかかる液体噴射ヘッドにおいて、
前記圧力室の前記2つの開口部のうちの一方から液体が噴射されることができる。
In the liquid jet head according to the present invention,
Liquid can be ejected from one of the two openings of the pressure chamber.
本発明にかかる液体噴射ヘッドにおいて、
さらに、前記セパレータ基板に直交して設けられたノズルプレートを有し、
前記ノズルプレートは、前記各圧力室の前記第2開口部に連通する複数のノズル孔を有し、
前記液体は、前記ノズル孔を介して排出されることができる。
In the liquid jet head according to the present invention,
Furthermore, it has a nozzle plate provided orthogonal to the separator substrate,
The nozzle plate has a plurality of nozzle holes communicating with the second opening of each pressure chamber,
The liquid can be discharged through the nozzle hole.
本発明にかかる液体噴射ヘッドにおいて、
前記液体の排出方向は、前記振動板の変位の方向に直交する方向であることができる。
In the liquid jet head according to the present invention,
The discharge direction of the liquid may be a direction orthogonal to the direction of displacement of the diaphragm.
本発明にかかる液体噴射ヘッドにおいて、
一方の前記駆動ユニットの第2開口部、および他方の前記駆動ユニットの第2開口部は、前記セパレータ基板を挟んで互いに対称的に配置されることができる。
In the liquid jet head according to the present invention,
The second opening of one of the drive units and the second opening of the other drive unit may be arranged symmetrically with respect to the separator substrate.
本発明にかかる液体噴射ヘッドにおいて、
一方の前記駆動ユニットの第2開口部、および他方の前記駆動ユニットの第2開口部は、前記セパレータ基板を挟んで互いにずらして配置されることができる。
In the liquid jet head according to the present invention,
The second opening of one of the drive units and the second opening of the other drive unit may be arranged offset from each other with the separator substrate interposed therebetween.
本発明にかかる液体噴射ヘッドにおいて、
さらに、前記駆動ユニットの前記圧電素子側に、前記圧電素子を空間を介して覆うように設けられた封止板を有することができる。
In the liquid jet head according to the present invention,
Furthermore, a sealing plate can be provided on the piezoelectric element side of the drive unit so as to cover the piezoelectric element through a space.
本発明にかかるライン型液体噴射ヘッドは、上述の封止板を有する液体噴射ヘッドを複数有する。 The line type liquid jet head according to the present invention includes a plurality of liquid jet heads having the above-described sealing plate.
このようなライン型液体噴射ヘッドは、複数の液体噴射ヘッドの複数のノズル列が互いに近接して配置されるため、液体を塗布するときの位置ずれを抑制することができる。 In such a line-type liquid ejecting head, the plurality of nozzle rows of the plurality of liquid ejecting heads are arranged close to each other, and therefore, it is possible to suppress positional deviation when applying the liquid.
本発明にかかるプリンタは、上述のいずれかの液体噴射ヘッドを有する。 The printer according to the present invention includes any one of the liquid ejecting heads described above.
このようなプリンタは、2つのノズル列が互いに近接して配置された液体噴射ヘッドを有するため、液体を塗布するときの位置ずれを抑制することができる。 Since such a printer has a liquid ejecting head in which two nozzle rows are arranged close to each other, it is possible to suppress positional deviation when applying a liquid.
本発明にかかるライン型プリンタは、上述のライン型液体噴射ヘッドを有する。 A line type printer according to the present invention includes the above-described line type liquid ejecting head.
このようなライン型プリンタは、複数のノズル列が互いに近接して配置された液体噴射ヘッドを有するため、液体を塗布するときの位置ずれを抑制することができる。 Such a line-type printer has a liquid ejecting head in which a plurality of nozzle rows are arranged in close proximity to each other, so that it is possible to suppress misalignment when applying liquid.
以下に本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の例を説明するものである。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the following embodiment demonstrates the example of this invention.
1.第1実施形態
1.1.液体噴射ヘッド
図1は、本実施形態の液体噴射ヘッド100を模式的に示す平面図である。図2は、本実施形態の液体噴射ヘッド100を模式的に示す断面図である。図3は、本実施形態の液体噴射ヘッド100を模式的に示す断面図である。図2は、図1に示したA−A線の断面に対応する。図3は、図1に示したB−B線の断面に対応する。
1. 1. First embodiment 1.1. Liquid Ejecting Head FIG. 1 is a plan view schematically showing a liquid ejecting
本実施形態の液体噴射ヘッドは、振動板10と、振動板10の上方に設けられた圧電素子20と、振動板10の下方に設けられ、複数の圧力室32を区画するための複数の側壁部材30と、を有する駆動ユニット40と、セパレータ基板50と、を有し、セパレータ基板50は、側壁部材30側を内側にして対向する一対の駆動ユニット40に挟まれており、各圧力室32は、該圧力室32に液体を供給する第1開口部34と、該圧力室32から前記液体を排出する第2開口部36とを有する。
The liquid jet head according to the present embodiment includes a
駆動ユニット40は、少なくとも振動板10、圧電素子20、および側壁部材30によって構成される。
The
振動板10は、図2および図3に示すように、たわみ振動をおこなうための弾性を有する板状の部材である。振動板10は、複数の層が積層した構造を有してもよい。振動板10は、圧電素子20の動作によって変形し、圧力室32の体積を変化させる機能を有する。振動板10の材質は、特に限定されないが、適度な機械的強度のある物質を用いることが望ましい。強度のない材料で形成した場合には、破損したり、高い駆動周波数で液体噴射ヘッド100を駆動できなくなることがある。また硬すぎる材料を用いた場合は、ヘッドの駆動時の振動板10のたわみ量が減少し、噴射できる液体の滴が小さくなることがある。振動板10の厚さは、ヤング率等の振動板10の特性、圧電素子20の変形能力、圧力室32の体積の変化量などの特性が要求を満たせるよう、最適に選ばれる。振動板10の材質としては、たとえば、酸化ジルコニウム、窒化シリコン、酸化シリコンまたは、酸化アルミニウムなどが好適である。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the
圧電素子20は、図1ないし図3に示すように、振動板10の上方に、圧力室32に対応して複数設けられる。圧電素子20は、下部電極22と、圧電体層24と、上部電極26とを積層して構成される。
As shown in FIGS. 1 to 3, a plurality of
下部電極22は、振動板10の上方に形成される。下部電極22の厚みは、振動板10に圧電体層24の変形が伝達できる範囲であれば任意である。下部電極22の厚みは、たとえば20nm〜400nmとすることができる。下部電極22は、上部電極26と対になり、圧電体層24を挟み圧電素子20の一方の電極としての機能を有する。下部電極22は、外部から電気的な接続がとれるように形成される。下部電極22は、複数の圧電素子20の共通電極として用いられてもよい。下部電極22の材質は、導電性を有する物質である限り、特に限定されない。下部電極22の材質は、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物(たとえば酸化イリジウムなど)、ストロンチウムとルテニウムの複合酸化物などを用いることができる。また、下部電極22は、前記例示した材料の単層でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
The
圧電体層24は、下部電極22の上に形成される。圧電体層24の厚みは、機械的な信頼性を確保するために300nm〜1500nmとすることができる。圧電体層24は、下部電極22および、上部電極26によって電界が印加されると伸縮変形し、これにより振動板10を振動させる機能を有する。圧電体層24には、圧電性を有する材料が用いられる。圧電体層24の材質は、たとえば、鉛、ジルコニウム、チタンを構成元素として含む酸化物とすることができる。圧電体層24の材質は、さらに、ニオブなどの添加物を含んでいてもよい。圧電体層24の材質として、チタン酸ジルコン酸鉛は、圧電性能が良好なため好適に用いることができる。
The
上部電極26は、圧電体層24の上に形成される。上部電極26の厚みは、圧電素子20の動作に悪影響を与えない範囲であれば限定されない。上部電極26の厚みは、たとえば10nm〜400nmとすることができる。上部電極26は、下部電極22と対になり、圧電体層24を挟み圧電素子20の一方の電極としての機能を有する。下部電極22は、外部から電気的な接続がとれるように形成される。上部電極26の材質は、導電性を有する物質である限り特に限定されない。上部電極26の材質としては、下部電極22と同様のものを挙げることができる。
The
側壁部材30は、振動板10の下方に設けられる。側壁部材30は、図1に示すように、複数の圧力室32を区画するために複数設けられる。側壁部材30は、圧力室32の側壁となる。側壁部材30の上面および下面は、互いに平行となっている。図示の例では、12個の側壁部材30によって、11個の圧力室が形成されているが、側壁部材30の数および圧力室32の数は、任意である。側壁部材30は、各圧力室32に液体を導入する第1開口部34と、各圧力室32から液体を排出する第2開口部36とを有するように形成される。側壁部材30の材質としては、特に限定されないが、水酸化カリウム(KOH)を用いた異方性ウェットエッチングにより高い加工精度が得られるシリコンを用いるのが好適である。
The
セパレータ基板50は、一対の駆動ユニット40によって挟まれる板状の部材である。セパレータ基板50は、側壁部材30側を内側にして対向する一対の駆動ユニット40に挟まれている。このように配置されたセパレータ基板50および一対の駆動ユニット40によって、セパレータ基板50の両面にそれぞれ複数の圧力室32が形成される。セパレータ基板50は、圧力室32の振動板10側と対向する壁面を構成する。セパレータ基板50の厚みは、液体噴射ヘッド100が変形しない程度の強度を有する限り任意である。ただしノズル列間を縮小させるためにも、組み立て、加工上の制約、強度の制約を回避できる範囲で薄くすることが望ましい。セパレータ基板50の厚みは、たとえば、10μmないし1000μmであることができる。セパレータ基板50の材質としては、厚みおよび強度を考慮すれば、金属、樹脂、半導体など任意のものを用いることができる。また、セパレータ基板50の材質として、側壁部材30の線膨張係数と近い線膨張係数を有する材質を選ぶと、液体噴射ヘッド100の変形を抑制することができる。たとえば、側壁部材30がシリコンで構成される場合には、セパレータ基板50の材質をシリコンとすると、側壁部材30とセパレータ基板50の接着、接合時や、それ以降の組み立て工程時にこれら部材が加熱される場合でも、同じ熱膨張係数のため、部材間の線膨張係数差に伴う熱応力による破損を回避することができる。
The
圧力室32は、第1開口部34および第2開口部36を有する。圧力室32は、振動板10、側壁部材30、およびセパレータ基板50によって囲まれた空間である。圧力室30には、第1開口部34から液体が供給される。圧力室32に導入された液体は、圧力室32の第2開口部36を介して排出される。圧力室32は、振動板10の変形によって体積が変化する。圧力室32の体積が大きくなれば、圧力室32内部の圧力が小さくなり、第1開口部34から液体が圧力室32に導入される。液体が充填された圧力室32の体積が小さくなれば、圧力室32内部の圧力が大きくなり、第2開口部36から液体が排出される。このように、液体は、振動板10の動作に応じて、圧力室32を通過して流動することができる。
The
第1開口部34は、圧力室32に液体を供給するために形成される。第1開口部34は、図1の例のように、平面的に見て、液体噴射ヘッド100の1つの辺に整列して設けられることができる。第1開口部34の開口面積(液体噴射ヘッド100を外部から見たときの開口部の面積)は、図1に例示したように、圧力室32の断面積よりも小さく形成されることができる。第1開口部34の開口面積を小さくすれば、圧力室32への液体の導入経路が狭窄された形状となる。このようにすれば、第1開口部34から圧力室32内に充填された液体の流動状態を制御することができる。第1開口部34は、たとえば、液体のリザーバ(図示せず)に接続されることができる。複数の第1開口部34は、同一、或いは別々のリザーバに接続されることができる。
The
第2開口部36は、圧力室32に充填された液体を排出するために設けられる。第2開口部36は、図1の例のように、平面的に見て、液体噴射ヘッド100の1つの辺に整列して設けられることができる。第2開口部36は、振動板10の変位方向に直交する方向に向かって開口している。したがって、圧力室32から液体が排出される方向は、振動板10の変位方向に直交する方向となる。第2開口部36の開口面積は、図1に例示したように、圧力室32の断面積よりも小さく形成される。そのため、圧力室32から液体が排出される経路が狭窄された形状となる。これにより、第2開口部36は、液体を噴射するノズルとして機能することができる。複数の第2開口部36は、セパレータ基板50に沿って整列している。第2開口部36がノズルとして機能しうるため、液体噴射ヘッド100において、2つのノズル列がセパレータ基板50を挟んで並列した配置となる。液体噴射ヘッド100に形成される2つの第2開口部36の列(以下、ノズル列という場合がある。)は、セパレータ基板50を挟んで各第2開口部36が互いに対称的に配置されることができる(図5参照)。また、液体噴射ヘッド100に形成される2つの第2開口部36の列は、セパレータ基板50を挟んで各第2開口部36が互いにずらして配置されることができる(図7参照)。
The
以上のような液体噴射ヘッド100は、液体を排出する第2開口部36の列が、セパレータ基板50を挟んで、互いに近接して配置される。そのため、第2開口部36の列の間の間隔が小さい。本実施形態の液体噴射ヘッド100は、液体を塗布する媒体および液体噴射ヘッド100の相対位置を、第2開口部36の列に交差する方向に変化させながら、媒体の目標の位置に各第2開口部36からの液体を塗布するときの位置精度が高くなる。すなわち、本実施形態の液体噴射ヘッド100によれば、媒体の目標位置にセパレータ基板50の一方の側の第2開口部36からの液体が塗布された後、同じ位置に他方の側の第2開口部36が到達するように、媒体および液体噴射ヘッド100の相対位置を変化させる場合、機械的な精度の不足により後者の第2開口部36が到達する位置が目標の位置からずれることを抑制することができる。したがって、液体噴射ヘッド100および媒体の少なくとも一方の移動機構に要求される機械的精度や組み付け精度を軽減することができる。また、本実施形態の液体噴射ヘッド100は、液体を塗布する媒体および液体噴射ヘッド100の相対位置を、第2開口部36の列に交差する方向に変化させながら、媒体の目標の位置に各第2開口部36からの液体を塗布するとき、セパレータ基板50の一方の側の第2開口部36からの液体が塗布された後、同じ位置に他方の側の第2開口部36が到達するまでの時間を短くすることができる。そのため、前者の液体が塗布された後に生じる媒体の変形等によって、後者の第2開口部36が到達する位置が目標の位置からずれることを抑制することができる。
In the
また、液体噴射ヘッド100が有する2つの第2開口部36の列は、互いに同一の液体を排出することができる。このようにすれば、液体噴射ヘッド100は、高密度に液体を媒体に塗布することができ、高解像度または高濃度な塗布結果を得ることができる。また、液体噴射ヘッド100の2つの第2開口部36の列は、互いに異なる液体を噴射するようにすることもできる。たとえば、液体噴射ヘッド100をインクジェットヘッドとして用いる場合、一方の第2開口部36の列から濃色の液体を噴射させ、他方の第2開口部36の列から淡色の液体を噴射させるようにすることができる。このようにすれば、色の表現力のよい塗布結果を得ることができる。
Further, the two
本実施形態の液体噴射ヘッドは、各種の液体を各種の媒体に塗布するために適用することができる。本実施形態の液体噴射ヘッドで塗布できる液体としては、各種のインク、各種金属の前駆体、各種誘電体の前駆体などを挙げることができる。本実施形態の液体噴射ヘッドを用いて塗布されうる媒体としては、紙、シリコンウエハ、半導体装置などが挙げられる。 The liquid jet head according to this embodiment can be applied to apply various liquids to various media. Examples of the liquid that can be applied by the liquid jet head according to the present embodiment include various inks, various metal precursors, various dielectric precursors, and the like. Examples of the medium that can be applied using the liquid jet head according to the present embodiment include paper, a silicon wafer, and a semiconductor device.
1.2.変形例
図4は、本実施形態の変形例の液体噴射ヘッド200を模式的に示す断面図である。図5は、液体噴射ヘッド200を模式的に示す斜視図である。図6は、他の変形例の液体噴射ヘッド300を模式的に示す斜視図である。図7は、他の変形例の液体噴射ヘッド400を模式的に示す斜視図である。図8は、他の変形例の液体噴射ヘッド500を模式的に示す斜視図である。
1.2. Modification FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a
本実施形態の液体噴射ヘッドは、多くの変形実施が可能である。以下の説明において、液体噴射ヘッド100と実質的に同様の部材については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
The liquid ejecting head according to the present embodiment can be modified in many ways. In the following description, members substantially the same as those of the
図4および図5に示す液体噴射ヘッド200は、上述の液体噴射ヘッド100に一対の封止板60を設けた例である。図示のように、封止板60は、駆動ユニット40の圧電素子20側に、圧電素子20を空間を介して覆うように設けられる。封止板60は、圧電素子20と接しない。封止板60は、複数の圧電素子30を覆ってもよく、各圧電素子20を1つずつ覆うように設けてもよい。また、封止板60には、圧電素子20と接しないようにするための柱(ピラー)などが設けられていてもよい(図示せず)。封止板60は、たとえば、液体噴射ヘッド100が積層したときに、圧電素子20並びに振動板10が駆動するための空間を確保する機能を有する。また、封止板60は、その内側の空間22を気密に保つ機能を有してもよい。また、封止板60によって形成される空間は、減圧状態となっていてもよい。これにより、封止板60によって、圧電素子20が大気と接触しないようにすることができるため、たとえば、圧電体層24の劣化を抑制することができる。また、封止板60を有することにより、圧電素子20が機械的に保護され、液体噴射ヘッド200の取り扱いが容易になる。封止板60の厚みは、機械的な強度を有せば限定されない。封止板60の材質は、たとえば、ポリイミドなどの樹脂、窒化シリコン、酸化シリコンまたは、酸化アルミニウムなどの無機物とすることができる。
The
このような封止板60を有する液体噴射ヘッド200は、圧電素子20が外部に露出していない。そのため、たとえば、図6に示すように、液体噴射ヘッド200を厚み方向に積層することが容易である。図6に示した液体噴射ヘッド300は、液体噴射ヘッド200を複数有し、各液体噴射ヘッド200は、封止板60が重なるように積層している。このような積層構造は、圧力室32の長手方向(図6の奥行方向)と、液体の排出方向とが一致していることにより可能である。これにより、複数の液体噴射ヘッド200が積層した場合において、特定の液体噴射ヘッド200が有するノズル列と、他の液体噴射ヘッド200が有するノズル列との間の間隔を小さくすることができる。そのため、液体噴射ヘッド400は、液体を媒体に、より高密度かつ高精度に塗布することができる。
In the
図5に示す液体噴射ヘッド200は、各第2開口部36が、セパレータ基板50を挟んで互いに対称的に配置されている。一方、図7に示す液体噴射ヘッド400は、第2開口部36が、セパレータ基板50を挟んで互いにずらして配置されている。液体噴射ヘッド400は、セパレータ基板50の一方の面側に形成されている第2開口部36の列が、他方の面側に形成されている第2開口部36の列とピッチ方向にずらして配置されている。
In the
図7に示す液体噴射ヘッド400のように、第2開口部36が互いにピッチの方向へずれると、セパレータ基板50の法線方向から見たときに、一方の第2開口部36の列に属する2つの第2開口部36の間に、他方の第2開口部36が補完されるように配置される。このように配置することにより、液体噴射ヘッド400をセパレータ基板50に垂直な方向に移動させて媒体に液体を塗布する際に、セパレータ基板50の一方の面の第2開口部36の間の間隔よりも小さい間隔で媒体に液体を塗布することができる。すなわち、液体噴射ヘッド400は、セパレータ基板50の片面の第2開口部36による解像度(第2開口部36の配列方向における密度)よりも高い解像度(塗布密度)で媒体に液体を塗布することができる。
When the
また、図5に示した液体噴射ヘッド200のように、各第2開口部36が、セパレータ基板50を挟んで互いに対称的に配置されている場合は、たとえば、セパレータ基板50の両側の第2開口部36からそれぞれ異なる種類の液体を排出させるようにすれば、それぞれの液体を解像度高く媒体に塗布することができ、かつ2種類の液体を一度の走査で位置精度高く塗布することができる。また、液体噴射ヘッド200をインクジェット用ヘッドとして用いるとき、2種類の液体が、たとえば同系色のインクであれば、媒体(紙等)に塗布される色の表現力を高めることができる。
In addition, as in the
図8に示した液体噴射ヘッド500は、上述の液体噴射ヘッド300にノズルプレート70を設けたものである。ノズルプレート70は、セパレータ基板50に直交して設けられている。ノズルプレート70は、各第2開口部36に対応するように複数のノズル孔72を有する。ノズル孔72は、ノズルプレート70の法線方向に中心線が一致するように形成されている。また、ノズル孔72の形成される位置は、第2開口部36を介して圧力室32と連続することができる限り任意である。ノズルプレート70の材質は、限定されず、たとえばシリコンや、ステンレスなどを好適に用いることができる。液体噴射ヘッド400は、ノズルプレート70を有するため、たとえば、吐出する液体の飛行精度を向上することができる。
A
1.3.液体噴射ヘッドの製造方法
本実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法の一例として、液体噴射ヘッド100の製造方法を以下に述べる。
1.3. Manufacturing Method of Liquid Ejecting Head A manufacturing method of the
まず、側壁部材30となるシリコン基板を準備する。シリコン基板の上方に、振動板10を形成する。振動板10は、シリコン基板の熱酸化による熱酸化膜や、蒸着法、スパッタ法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法などにより形成することができる。次に、振動板10の上方に下部電極22を形成する。下部電極22は、スパッタ法、蒸着法、CVD法、スピンコート法などにより形成した膜を、フォトリソグラフィ法等によりパターニングして形成することができる。次に、下部電極22の上方に圧電体層24をを形成する。圧電体層24は、スパッタ法、CVD法、スピンコート法などにより形成した膜を、フォトリソグラフィ法等によりパターニングして形成することができる。次に、上部電極26を形成する。上部電極26は、スパッタ法、蒸着法、CVD法、スピンコート法などにより形成した膜を、フォトリソグラフィ法等によりパターニングして形成することができる。次に、振動板10の下方から、シリコン基板をフォトリソグラフィ法等によりエッチングして、圧力室32および側壁部材30を形成する。以上の工程を経て、駆動ユニット40を製造することができる。なお、封止板60を設けたい場合には、たとえばシリコン基板をエッチングする前に、封止板60を適当な位置あわせ手段を用いて接着して設けることができる。
First, a silicon substrate to be the
次に、セパレータ基板50を準備する。セパレータ基板50の両面にそれぞれ上述の駆動ユニット40を適当な位置あわせ手段を用いて、シリコン基板側がセパレータ基板50と接触するように接着する。このようにして液体噴射ヘッド100が製造される。さらにノズルプレート70を設ける場合は、たとえば、液体噴射ヘッド100の第2開口部36が形成されている面に、適当な位置あわせ手段を用いて、あらかじめノズル孔72が形成されたノズルプレート70を接着して設けることができる。
Next, the
1.4.プリンタ
次に、本実施形態の液体噴射ヘッドを有するプリンタについて説明する。ここでは、本実施形態に係るプリンタがインクジェットプリンタである場合について説明する。
1.4. Printer Next, a printer having the liquid ejecting head of the present embodiment will be described. Here, a case where the printer according to the present embodiment is an inkjet printer will be described.
図9は、本実施形態に係るプリンタ1000を概略的に示す斜視図である。プリンタ1000は、ヘッドユニット630と、駆動部610と、制御部660と、を含む。また、プリンタ8000は、装置本体620と、給紙部650と、媒体P(記録用紙)を設置するトレイ621と、媒体Pを排出する排出口622と、装置本体620の上面に配置された操作パネル670と、を含むことができる。
FIG. 9 is a perspective view schematically showing the
ヘッドユニット630は、本実施形態の液体噴射ヘッド(たとえば、液体噴射ヘッド100〜500)から構成されるインクジェット式記録ヘッド(以下単に「ヘッド」ともいう)を有する。ヘッドユニット630は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ631と、ヘッドおよびインクカートリッジ631を搭載した運搬部(キャリッジ)632と、を備える。
The
駆動部610は、ヘッドユニット630を往復動させることができる。駆動部610は、ヘッドユニット630の駆動源となるキャリッジモータ641と、キャリッジモータ641の回転を受けて、ヘッドユニット630を往復動させる往復動機構642と、を有する。液体噴射ヘッド(図中符号100〜500)は、ヘッドユニット630の往復動の方向と、ヘッドのセパレータ基板50の法線方向とが一致するようにヘッドユニット630に取り付けられている。
The
往復動機構642は、その両端がフレーム(図示せず)に支持されたキャリッジガイド軸644と、キャリッジガイド軸644と平行に延在するタイミングベルト643と、を備える。キャリッジガイド軸644は、キャリッジ632が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ632を支持している。さらに、キャリッジ632は、タイミングベルト643の一部に固定されている。キャリッジモータ641の作動により、タイミングベルト643を走行させると、キャリッジガイド軸644に導かれて、ヘッドユニット630が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、媒体Pへの印刷が行われる。
The
制御部660は、ヘッドユニット630、駆動部610、および給紙部650を制御することができる。
The
給紙部650は、媒体Pをトレイ621からヘッドユニット630側へ送り込むことができる。給紙部650は、その駆動源となる給紙モータ651と、給紙モータ651の作動により回転する給紙ローラ652とを備える。給紙ローラ652は、媒体Pの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラ652aおよび駆動ローラ652bを備える。駆動ローラ652bは、給紙モータ651に連結されている。制御部660によって給紙部650が駆動されると、媒体Pは、ヘッドユニット630の下方を通過するように送られる。
The
ヘッドユニット630、駆動部610、制御部660、および給紙部650は、装置本体620の内部に設けられている。
The
なお、上述した例では、プリンタ1000がインクジェットプリンタである場合について説明したが、本実施形態のプリンタは、工業的な液滴吐出装置として用いられることもできる。この場合に吐出される液体(液状材料)としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。
In the above-described example, the case where the
本実施形態のプリンタ1000は、その記録ヘッド部位に本実施形態の液体噴射ヘッドを有するため、印刷対象への液滴の塗工精度が優れている。すなわち、印刷時において、液滴の位置ずれが抑制されるため、印刷結果物において、塗工位置の精度が高い。これに加えて、上述した液体噴射ヘッド300のように、第2開口部36がずらして配置された場合には、本実施形態のプリンタ1000は、インクを紙等の媒体に印刷した際の印刷結果の解像度を高くすることができる。
Since the
2.第2実施形態
2.1.ライン型液体噴射ヘッド
本実施形態のライン型液体噴射ヘッドは、第1実施形態の液体噴射ヘッドのうち、封止板60を有するものを複数有している。封止板60を有する第1実施形態の液体噴射ヘッドは、上述したとおりであり、詳細な説明を省略する。
2. Second Embodiment 2.1. Line-type liquid ejecting head The line-type liquid ejecting head according to the present embodiment includes a plurality of liquid ejecting heads according to the first embodiment having the sealing
図10は、本実施形態にかかるライン型液体噴射ヘッド600を模式的に示す斜視図である。本実施形態のライン型液体噴射ヘッド600は、第1実施形態の液体噴射ヘッド400を複数有している。図10のライン型液体噴射ヘッド600において、複数の液体噴射ヘッド400は、第2開口部36の列の方向に沿って千鳥状に並んでいる。そして、各液体噴射ヘッド400の第2開口部36は、互いに列方向に連続するように配置されている。
FIG. 10 is a perspective view schematically showing the line type
図10のライン型液体噴射ヘッド600の例では、液体噴射ヘッド400が4個、液体の排出方向を揃えて、それぞれの第2開口部36の列が隣接するように並べられ、かつ、第2開口部36の列の延びる方向に沿って千鳥状に並べられている。このような千鳥状の配列は、各液体噴射ヘッド400間で重複する領域を有してもよい。ライン型液体噴射ヘッド600は、液体噴射ヘッド400が単数の場合に比べて、4倍の面積に対して液体を塗布することができる。これにより、ライン型液体噴射ヘッド600と媒体との相対的な位置を変化させるとき、ライン型液体噴射ヘッド600または媒体の移動に要する操作を減少させることができる。また、たとえば、逐次走査(ラスタースキャン)によって液体を塗布する場合、走査(スキャン)回数を減少させることができる。
In the example of the line-type
本実施形態のライン型液体噴射ヘッド600が有する液体噴射ヘッド400の個数は、任意である。そのため、たとえば、ライン型液体噴射ヘッド600の第2開口部36の連続する方向の長さが、媒体の幅以上の大きさとなるように、液体噴射ヘッド400の数を増せば、媒体およびライン型液体噴射ヘッド600のいずれかを、第2開口部36の連続する方向に垂直な方向に走査することのみによって、媒体の目標位置に液体を塗布することができる。そのため、このようなライン型液体噴射ヘッド600によれば、ラスタースキャンが不要になり、ラスタースキャンのための機構や制御装置等を省略することができる。
The number of liquid ejecting heads 400 included in the line type
本実施形態のライン型液体噴射ヘッド600は、第1実施形態の封止板を有する液体噴射ヘッド400を複数有している。そのため、第1実施形態の液体噴射ヘッド400と同様な効果を奏することができるとともに、大面積の媒体に対して、位置精度高く、かつ高速に液体を塗布することができる。
The line-type
2.2.ライン型プリンタ
次に、本実施形態のライン型液体噴射ヘッド600を有するライン型プリンタ2000について説明する。ここでは、ライン型プリンタ2000がインクジェットプリンタである場合について説明する。
2.2. Line Type Printer Next, a
図11は、本実施形態に係るライン型プリンタ2000を概略的に示す斜視図である。ライン型プリンタ2000は、ヘッドユニット630と、制御部660と、を含む。ライン型プリンタ2000は、第1実施形態のプリンタ1000における駆動部610を有さない。また、ライン型プリンタ2000は、装置本体620と、給紙部650と、媒体P(記録用紙)を設置するトレイ621と、媒体Pを排出する排出口622と、装置本体620の上面に配置された操作パネル670と、を含むことができる。ライン型プリンタ2000のヘッドユニット630以外の部材は、プリンタ1000と同様であるため、当該部材についての詳細な説明を省略する。
FIG. 11 is a perspective view schematically showing a
ヘッドユニット630は、上述した本実施形態のライン型液体噴射ヘッド600から構成されるインクジェット式記録ヘッド(以下単に「ヘッド」ともいう)を有する。本実施形態では、ライン型液体噴射ヘッド600は、媒体Pの幅よりも大きい第2開口部36の列が延びる方向の大きさを有している。ヘッドユニット630は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ631を備える。
The
ライン型液体噴射ヘッド500は、ヘッドユニット630に、媒体Pの移動方向と、該ヘッドの第2開口部36の列が延びる方向に垂直な方向とが一致するようにヘッドユニット630に取り付けられている。
The line-type
制御部660によって、給紙部650が駆動され、ライン型液体噴射ヘッド600と媒体Pとの相対的な位置を変化させながらインクが媒体Pの所望の位置に塗布され、媒体Pへの印刷が行われる。
The
なお、上述した例では、ライン型プリンタ2000がインクジェットプリンタである場合について説明したが、本実施形態のライン型プリンタは、工業的な液滴吐出装置として用いられることもできる。この場合に吐出される液体(液状材料)としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。
In the above-described example, the case where the
本実施形態のライン型プリンタ2000は、その記録ヘッド部位にライン型液体噴射ヘッド600を有するため、印刷対象への液滴の塗工精度が優れている。すなわち、印刷時において、液滴の位置ずれが抑制されるため、印刷結果物において、塗工位置の精度が高い。
Since the
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。たとえば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(たとえば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same purposes and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effect as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
10 振動板、20 圧電素子、22 下部電極、24 圧電体層、26 上部電極、
30 側壁部材、32 圧力室、34 第1開口部、36 第2開口部、
40 駆動ユニット、50 セパレータ基板、60 封止板、70 ノズルプレート、
72 ノズル孔、100,200,300,400,500 液体噴射ヘッド、
600 ライン型液体噴射ヘッド、610 駆動部、620 装置本体、
621 トレイ、622 排出口、630 ヘッドユニット、
631 インクカートリッジ、632 キャリッジ、641 キャリッジモータ、
642 往復動機構、643 タイミングベルト、644 キャリッジガイド軸、
650 給紙部、651 給紙モータ、652 給紙ローラ、660 制御部、
670 操作パネル、1000 プリンタ、2000 ライン型プリンタ
10 Diaphragm, 20 Piezoelectric element, 22 Lower electrode, 24 Piezoelectric layer, 26 Upper electrode,
30 side wall member, 32 pressure chamber, 34 1st opening part, 36 2nd opening part,
40 drive unit, 50 separator substrate, 60 sealing plate, 70 nozzle plate,
72 nozzle holes, 100, 200, 300, 400, 500 liquid jet heads,
600 line-type liquid jet head, 610 drive unit, 620 device main body,
621 tray, 622 discharge port, 630 head unit,
631 Ink cartridge, 632 carriage, 641 carriage motor,
642 reciprocating mechanism, 643 timing belt, 644 carriage guide shaft,
650 paper feed unit, 651 paper feed motor, 652 paper feed roller, 660 control unit,
670 Operation panel, 1000 printer, 2000 line printer
Claims (10)
前記振動板の上方に設けられた圧電素子と、
前記振動板の下方に設けられ、複数の圧力室を区画するための複数の側壁部材と、
を有する駆動ユニットと、
セパレータ基板と、
を有し、
前記セパレータ基板は、前記側壁部材側を内側にして対向する一対の前記駆動ユニットに挟まれており、
前記各圧力室は、該圧力室に液体を供給する第1開口部と、該圧力室から前記液体を排出する第2開口部とを有する、液体噴射ヘッド。 A diaphragm,
A piezoelectric element provided above the diaphragm;
A plurality of side wall members provided below the diaphragm for partitioning a plurality of pressure chambers;
A drive unit having
A separator substrate;
Have
The separator substrate is sandwiched between a pair of the drive units facing each other with the side wall member side inward,
Each of the pressure chambers has a first opening for supplying a liquid to the pressure chamber, and a second opening for discharging the liquid from the pressure chamber.
前記各圧力室の前記第2開口部の開口面積は、該圧力室の断面積よりも小さい、液体噴射ヘッド。 In claim 1,
The liquid ejecting head, wherein an opening area of the second opening of each pressure chamber is smaller than a cross-sectional area of the pressure chamber.
さらに、前記セパレータ基板に直交して設けられたノズルプレートを有し、
前記ノズルプレートは、前記各圧力室の前記第2開口部に連通する複数のノズル孔を有し、
前記液体は、前記ノズル孔を介して排出される、液体噴射ヘッド。 In claim 1 or claim 2,
Furthermore, it has a nozzle plate provided orthogonal to the separator substrate,
The nozzle plate has a plurality of nozzle holes communicating with the second opening of each pressure chamber,
The liquid ejecting head, wherein the liquid is discharged through the nozzle hole.
前記液体の排出方向は、前記振動板の変位の方向に直交する方向である、液体噴射ヘッド。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
The liquid ejecting head is a direction in which the liquid is discharged in a direction perpendicular to the direction of displacement of the diaphragm.
一方の前記駆動ユニットの第2開口部、および他方の前記駆動ユニットの第2開口部は、前記セパレータ基板を挟んで互いに対称的に配置された、液体噴射ヘッド。 In any one of Claim 1 thru | or 4,
The liquid jet head in which the second opening of one of the drive units and the second opening of the other drive unit are arranged symmetrically with respect to the separator substrate.
一方の前記駆動ユニットの第2開口部、および他方の前記駆動ユニットの第2開口部は、前記セパレータ基板を挟んで互いにずらして配置された、液体噴射ヘッド。 In any one of Claim 1 thru | or 4,
The liquid ejection head, wherein the second opening of one of the drive units and the second opening of the other drive unit are arranged to be shifted from each other with the separator substrate interposed therebetween.
さらに、前記駆動ユニットの前記圧電素子側に、前記圧電素子を空間を介して覆うように設けられた封止板を有する、液体噴射ヘッド。 In any one of Claims 1 thru | or 6,
And a sealing plate provided on the piezoelectric element side of the drive unit so as to cover the piezoelectric element through a space.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008041304A JP2009196240A (en) | 2008-02-22 | 2008-02-22 | Liquid injection head and printer |
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Cited By (1)
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JP2011194777A (en) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Seiko Epson Corp | Liquid droplet injection head and liquid droplet injection apparatus |
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- 2008-02-22 JP JP2008041304A patent/JP2009196240A/en not_active Withdrawn
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