JP2002113875A - Ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head

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JP2002113875A
JP2002113875A JP2001293779A JP2001293779A JP2002113875A JP 2002113875 A JP2002113875 A JP 2002113875A JP 2001293779 A JP2001293779 A JP 2001293779A JP 2001293779 A JP2001293779 A JP 2001293779A JP 2002113875 A JP2002113875 A JP 2002113875A
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ink
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jet recording
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強 北原
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a nozzle plate from being deformed and correctly discharge ink drops from nozzles. SOLUTION: A recess 3 having a larger diameter than a diameter of a nozzle orifice is formed by electrocasting to a rear face of the nozzle plate 1 having a thickness of a level whereby the nozzle plate is prevented from being deformed by pressures and vibrations. Ink drops are efficiently discharged by acting the pressure only to the required nozzle 2 with the utilization of the formed recess pressed open to an arc-shaped section.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電気機械変換手段の運
動エネルギ−によりインク室内のインクを液滴として記
録紙上に飛翔させて、ドット像を形成するインクジェッ
ト記録ヘッドに関し、より詳しくは、そのノズルの形状
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head for forming a dot image by causing ink in an ink chamber to fly as droplets on recording paper by the kinetic energy of electromechanical conversion means. It relates to the shape of the nozzle.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクを液滴として記録紙上に飛翔させ
てドットの集合による文字や図形を形成するインクジェ
ット記録ヘッドには、通常、圧力室を覆うようにして薄
いノズルプレ−トが設けられ、そこに必要とする数のノ
ズルを形成するようにしている。
2. Description of the Related Art In general, an ink jet recording head that forms characters and figures by a collection of dots by causing ink to fly as droplets on recording paper is provided with a thin nozzle plate so as to cover a pressure chamber. The required number of nozzles are formed.

【0003】このように薄いノズルプレ−トを用いるこ
とは、ノズルの形成を容易にすることと、オリフィスの
径に対するノズルの軸方向長さをある所定の範囲内に抑
えて、インクの吐出効率をより高めるようにすることに
ある。
[0003] The use of such a thin nozzle plate facilitates the formation of the nozzle and suppresses the axial length of the nozzle with respect to the diameter of the orifice within a predetermined range, thereby improving the ink ejection efficiency. The idea is to make it even higher.

【0004】ところが、印字品質をより高めるためによ
り小さなインク滴を飛翔させるべくオリフィスの径をよ
り小さくした場合には、これに伴って、ノズルプレ−ト
をより薄くする必要が生じてきて、その剛性が問題とな
ってくる。
However, when the diameter of the orifice is made smaller in order to fly smaller ink droplets in order to further improve the printing quality, it is necessary to make the nozzle plate thinner, and the rigidity of the nozzle plate becomes higher. Comes into question.

【0005】これは、インク滴の吐出手段として圧電振
動子を用いるようにしたものにおいて特に問題で、ノズ
ルプレ−トを極度に薄くすると、これに高い周波数で1
〜5Kg/cm2 の繰り返し荷重を加えた場合に、ノズルプ
レ−トが簡単に変形してインク滴の飛翔方向を狂わせる
ことになる。
[0005] This is a problem particularly in the case where a piezoelectric vibrator is used as a means for ejecting ink droplets.
When a repetitive load of about 5 kg / cm @ 2 is applied, the nozzle plate is easily deformed and the flying direction of the ink droplet is disturbed.

【0006】もとより、このような問題に対しては、米
国特許第4282533号明細書に見られるように、圧
力、振動に耐えられる十分な厚みを持ったノズルプレ−
トを用い、この背面に溝を設けて、その底部に必要とす
る数のノズルを列設するようにしたものも提案されてい
るが、このように構成した場合には、選択した1つの圧
電振動子を作動させた場合でも、その圧力が溝の軸線方
向に応力集中として作用する結果、ノズルプレ−トを大
きく撓ませたり、あるいは加えた圧力が溝に沿って伝幡
する結果、クロスト−クを発生させかねないといった別
の問題が派生する。
In order to solve such a problem, as described in US Pat. No. 4,282,533, a nozzle plate having a sufficient thickness to withstand pressure and vibration is known.
A groove is provided on the back surface of the nozzle, and a required number of nozzles are arranged at the bottom of the groove. However, in such a configuration, one selected piezoelectric element is provided. Even when the vibrator is operated, the pressure acts as a stress concentration in the axial direction of the groove, resulting in a large deflection of the nozzle plate, or the applied pressure propagates along the groove, resulting in crosstalk. Another problem arises that may cause

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、
インク滴吐出の際の加圧作用に対して変形することな
く、しかもインク液を効率よく正確に飛翔させることの
できる新たなノズルプレ−トを備えたインクジェット記
録ヘッドを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a problem.
An object of the present invention is to provide an ink jet recording head provided with a new nozzle plate capable of efficiently and accurately flying an ink liquid without being deformed by a pressurizing action at the time of discharging an ink droplet.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明はかか
る課題を達成するためのインクジェット記録ヘッドとし
て、電気機械変換手段による加圧作用を受けてインク加
圧室内のインクをノズルから記録媒体上へ吐出させる形
式のインクジェット記録ヘッドであって、圧力及び振動
に対して変形しない程度の肉厚を有するノズルプレ−ト
の背面に、ノズルのオリフィス径よりも大径の凹部を、
各ノズル毎に電鋳により形成するようにしたものであ
る。
That is, according to the present invention, as an ink jet recording head for achieving the above object, ink in an ink pressurizing chamber is moved from a nozzle onto a recording medium by a pressurizing action of electromechanical conversion means. An ink jet recording head of a type that discharges, a concave portion having a diameter larger than the nozzle orifice diameter is formed on the back surface of a nozzle plate having a thickness that is not deformed by pressure and vibration.
It is formed by electroforming for each nozzle.

【0009】[0009]

【実施例】図1乃至図3は本発明の一実施例を示したも
のである。図において符号1で示したノズルプレ−ト
は、圧力及び振動に耐えることのできる十分な板厚Tを
有するニッケルの板材により形成されている。
1 to 3 show an embodiment of the present invention. The nozzle plate denoted by reference numeral 1 in the figure is formed of a nickel plate material having a sufficient plate thickness T capable of withstanding pressure and vibration.

【0010】このノズルプレ−ト1の板厚Tは、ノズル
オリフィスの径dに対する理想的な軸方向長さをt1、
凹部3の深さをt2としたとき、T=t1+t2となるよ
うに設定され、一例としてt1=30μm、t2=50μ
m、T=80μmに設定される。
The plate thickness T of the nozzle plate 1 is represented by an ideal axial length with respect to the diameter d of the nozzle orifice t1, t1.
When the depth of the concave portion 3 is t2, it is set so that T = t1 + t2. For example, t1 = 30 .mu.m and t2 = 50 .mu.m.
m, T = 80 μm.

【0011】このノズルプレ−ト1には、その背面に深
さがt2、内径がDをなす大径の凹部3が電鋳加工によ
り形成され、さらにこの内底面4には、リング状の大き
な巾Wを持つ平坦面が形成されていて、その中心部に
は、オリフィス径dが例えば30μmの漏斗状をなすノ
ズル2が電鋳加工により凹部3と同軸上に形成されてい
るる。
A large-diameter concave portion 3 having a depth t2 and an inner diameter D is formed on the back surface of the nozzle plate 1 by electroforming, and the inner bottom surface 4 has a ring-shaped large width. A flat surface having W is formed, and a funnel-shaped nozzle 2 having an orifice diameter d of, for example, 30 μm is formed coaxially with the concave portion 3 at the center thereof by electroforming.

【0012】このノズルプレ−ト1の背面にはまた、図
2、図3に示したように、各ノズル2、2を区画するよ
うな低い隔壁5が一体的に突出形成されていて、この隔
壁5と、その頂部に載置した加圧プレ−ト6とによって
囲まれた内部をインク加圧室7となすように構成されて
いる。
As shown in FIGS. 2 and 3, a low partition wall 5 for partitioning the nozzles 2 and 2 is integrally formed on the back surface of the nozzle plate 1 so as to project therefrom. An ink pressurizing chamber 7 is formed inside the pressurizing plate 5 and a pressurizing plate 6 placed on the top thereof.

【0013】上記した隔壁5は、個々のインク加圧室7
に作用する圧力が隣接する他のインク加圧室7に及ばな
いようにするためのものであるが、上述したように、こ
れらのノズル2は凹部3を介してその内奥に形成されて
いる関係上、これらの隔壁5は、ノズル2部分のみを区
画する不完全なもので十分であって、その両端に間隙を
形成することにより、そこをインクの流路8として利用
することができる。
The above-mentioned partition 5 is provided with individual ink pressurizing chambers 7.
In order to prevent the pressure acting on the nozzles from reaching the other adjacent ink pressurizing chambers 7, as described above, these nozzles 2 are formed inside the recesses 3 via the recesses 3. In relation to these, it is sufficient that these partition walls 5 only imperfectly define the nozzle 2 part, and by forming gaps at both ends thereof, they can be used as ink flow paths 8.

【0014】なお、図中符号9は、加圧プレ−ト6の他
面を押圧する支持プレ−ト、10は図示しないインクタ
ンクに連通するインクの供給路、11は圧電振動子、1
2は圧力板をそれぞれ示している。
In FIG. 1, reference numeral 9 denotes a support plate for pressing the other surface of the pressure plate 6, reference numeral 10 denotes an ink supply path communicating with an ink tank (not shown), reference numeral 11 denotes a piezoelectric vibrator,
Reference numeral 2 denotes each pressure plate.

【0015】このように構成されたインクジェット記録
ヘッドは、ノズルプレ−ト1の板厚Tを十分大きくする
ことができ、しかも背面に凹部3を設けることによって
ノズル2の軸長を理想の寸法にすることができるため、
圧力等による変形もなくインク滴を記録紙上に安定的に
吐出させることができる。
In the ink jet recording head constructed as described above, the plate thickness T of the nozzle plate 1 can be made sufficiently large, and the axial length of the nozzle 2 is set to an ideal size by providing the concave portion 3 on the back surface. Because you can
Ink droplets can be stably ejected onto recording paper without deformation due to pressure or the like.

【0016】しかも、この凹部3は、電鋳により加圧室
7側にスムーズに拡開した曲面を介して大きな巾径を持
つ平坦部に達した上、ノズル2へと通じているため、イ
ンク7に加わる瞬間的な圧力と均等してインク滴をノズ
ル2から安全的に吐出させる効果をもたらす。
In addition, since the concave portion 3 reaches a flat portion having a large width through a curved surface which is smoothly expanded toward the pressurizing chamber 7 by electroforming, the concave portion 3 communicates with the nozzle 2. 7 has an effect of safely ejecting ink droplets from the nozzles 2 equally to the instantaneous pressure applied to the nozzles 7.

【0017】しかも、この凹部3は電鋳により加圧室7
側にスムーズに拡開した曲面として形成され、この凹部
3を介して大きな巾Wを持つ平坦部に達してノズル2へ
と通じているため、インクに加わる瞬間的な圧力はここ
で均されてインク滴をノズル2から安定的に吐出させる
効果をもたらす。
Moreover, the recess 3 is formed by electroforming in the pressure chamber 7.
It is formed as a curved surface that smoothly expands to the side and reaches a flat portion having a large width W through the concave portion 3 and communicates with the nozzle 2, so that the instantaneous pressure applied to the ink is equalized here. An effect of stably ejecting ink droplets from the nozzle 2 is provided.

【0018】図4は本発明の第2の実施例を示したもの
である。この実施例は、ノズルプレ−ト21の背面にノ
ズル22の軸線と一致させるようにして大、中2段の凹
部23A、23Bを形成したものである。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, two large and middle recesses 23A and 23B are formed on the back surface of the nozzle plate 21 so as to coincide with the axis of the nozzle 22.

【0019】これらの凹部23A、23Bは、背面から
2度の電鋳加工を加えることにより形成したもので、こ
のため、これらの凹部内周面は段をなして断面弧状に拡
開するが、この弧状内周面は、同時にインク中の気泡の
引掛りを抑えて、インク滴の吐出不良を防ぐ上で有効に
作用する。
These recesses 23A and 23B are formed by applying two electroforming processes from the back surface. Therefore, the inner peripheral surfaces of these recesses are stepped and open in an arc-shaped cross section. The arc-shaped inner peripheral surface simultaneously acts to effectively prevent bubbles in the ink from being caught and prevent defective ejection of ink droplets.

【0020】この凹部23は1段でもよいが、2段に形
成すれば、2段目の凹部23Bの形成過程で、残す板厚
をより正確にノズル22の軸長に相当する寸法に管理す
ることができ、また、この実施例では特にノズル22の
背面に撥インク性のフツ素樹脂共折メッキを施すことに
よって、ノズル22の開口部周面の濡れをなくすことが
できる。
The recess 23 may be formed in one step, but if it is formed in two steps, the thickness of the remaining plate is more accurately controlled to a dimension corresponding to the axial length of the nozzle 22 in the process of forming the recess 23B in the second step. In addition, in this embodiment, in particular, by applying an ink-repellent fluorine resin co-fold plating to the back surface of the nozzle 22, wetting of the peripheral surface of the opening of the nozzle 22 can be eliminated.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、十分
な肉厚を有するノズルプレ−トの背面にノズルのオリフ
ィス径よりはるかに大径の凹部を電鋳により形成するこ
とによって、その開口部を加圧室側に弧状に大きく拡開
した凹部として形成することができるばかりでなく、特
に電気機械変換手段と対向してノズルを配設したインク
ジェット記録ヘッドにあっては、必要とする凹部にのみ
圧力を作用させることを可能として、クロストークの発
生を抑えつつ、その中心部のノズルからインク滴を効率
よく吐出させることができる。
As described above, according to the present invention, a recess having a diameter much larger than the diameter of the orifice of the nozzle is formed on the back surface of the nozzle plate having a sufficient thickness by electroforming. Not only can the part be formed as a concave part which is greatly expanded in an arc shape on the side of the pressurizing chamber, but particularly in the case of an ink jet recording head in which a nozzle is arranged opposite to the electromechanical conversion means, the necessary concave part is provided. The ink droplet can be efficiently ejected from the nozzle at the center thereof while suppressing the occurrence of crosstalk.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例をなすノズルプレ−トの断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view of a nozzle plate according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記ノズルプレ−トを備えたインクジェット記
録ヘッドの一部を断面で示した側面図である。
FIG. 2 is a side view showing a cross section of a part of an ink jet recording head provided with the nozzle plate.

【図3】上記装置の一部を断面で示した正面図である。FIG. 3 is a front view showing a part of the device in a cross section.

【図4】本発明の第2の実施例をなすノズルプレ−トの
断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a nozzle plate according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21、 ノズルプレ−ト 2、22、 ノズル 3、23、 凹部 5 隔壁 7 インク加圧室 11 圧電振動子 1, 21, nozzle plate 2, 22, nozzle 3, 23, concave portion 5, partition wall 7, ink pressurizing chamber 11, piezoelectric vibrator

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気機械変換手段による加圧作用を受け
てインク加圧室内のインクをノズルから記録媒体上へ吐
出させる形式のインクジェット記録ヘッドであって、圧
力及び振動に対して変形しない程度の肉厚を有するノズ
ルプレ−トの背面に、ノズルのオリフィス径よりも大径
の凹部を、各ノズル毎に電鋳により形成したことを特徴
とするインクジェット記録ヘッド。
An ink jet recording head of a type in which ink in an ink pressurizing chamber is ejected from a nozzle onto a recording medium by receiving a pressurizing action of an electromechanical converting means, and is of such a degree that it is not deformed by pressure and vibration. An ink jet recording head, wherein a concave portion having a diameter larger than the orifice diameter of a nozzle is formed by electroforming for each nozzle on the back surface of a thick nozzle plate.
【請求項2】 前記凹部を、電鋳により2段に形成した
ことを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録ヘ
ッド。
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein said recess is formed in two steps by electroforming.
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