JP2003266683A - Inkjet head and inkjet recorder - Google Patents
Inkjet head and inkjet recorderInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数ノズルを有す
るインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に
関し、特に圧電素子等の電気機械変換素子により振動板
を変位させ、ノズルからインク滴を吐出させるインクジ
ェットヘッドにおいて、隣接する加圧液室間でクロスト
ークが少なく、ドット位置精度が向上して画像品質が向
上するインクジェットヘッド及び該インクジェットヘッ
ドを用いたインクジェット記録装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head having a plurality of nozzles and an ink jet recording apparatus, and more particularly to an ink jet head in which an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element is used to displace a vibration plate to eject ink droplets from the nozzle. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an inkjet head that reduces crosstalk between adjacent pressurized liquid chambers, improves dot position accuracy, and improves image quality, and an inkjet recording apparatus using the inkjet head.
【0002】[0002]
【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プ
ロッタ等の画像形成装置として使用するインクジェット
記録装置におけるインクジェットヘッドは、インク滴を
吐出するノズルと、このノズルが連通する吐出室(圧力
室、加圧液室、液室、インク室、インク流路等とも称さ
れる。)と、この吐出室内のインクを加圧するエネルギ
を発生するアクチュエータ手段とを備え、アクチュエー
タ手段を駆動することで吐出室内のインクを加圧してノ
ズルからインク滴を吐出させるものであり、記録の必要
なときにのみインク滴を吐出するインク・オン・デマン
ド方式のものが主流である。2. Description of the Related Art An ink jet head in an ink jet recording apparatus used as an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a copying machine and a plotter, has a nozzle for ejecting ink droplets and a discharge chamber (pressure chamber, pressurizing chamber) communicating with the nozzle. (Also referred to as a liquid chamber, a liquid chamber, an ink chamber, an ink flow path, etc.) and actuator means for generating energy for pressurizing the ink in the discharge chamber, and the ink in the discharge chamber is driven by driving the actuator means. Is used to eject ink droplets from a nozzle, and the ink-on-demand method in which ink droplets are ejected only when recording is required is the mainstream.
【0003】インク・オン・デマンド方式のインクジェ
ットヘッドは、インク滴(記録液体)を吐出させるアク
チュエータ手段の種類により、いくつかの方式に分類さ
れる。液室の壁の一部を薄い振動板とし、これに対応し
て電気機械変換素子としての圧電素子を配置し、電圧印
加に伴って発生する圧電素子の変形により振動板を変形
させることで液室内のインク圧力を変化させてインク滴
を吐出させるピエゾ方式のもの、液室内部に発熱体素子
を配置し、通電による発熱体の加熱によって気泡を発生
させ、気泡の圧力によってインク滴を吐出させるバブル
ジェット(登録商標)方式のものが一般に良く知られて
いる。また、液室の壁面を形成する振動板と、この振動
板に対向して配置された液室外の個別電極とを備え、振
動板と個別電極との間に電圧を印加することで発生する
静電力により振動板を変形させて、液室内の圧力を変化
させることによりノズルからインク滴を吐出させる静電
方式のものも知られている。Ink-on-demand type ink jet heads are classified into several types according to the type of actuator means for ejecting ink droplets (recording liquid). A thin diaphragm is used as a part of the wall of the liquid chamber, and a piezoelectric element as an electromechanical conversion element is arranged corresponding to this, and the diaphragm is deformed by the deformation of the piezoelectric element that occurs when a voltage is applied. Piezo type that changes the ink pressure in the chamber to eject ink droplets, a heating element is placed inside the liquid chamber, bubbles are generated by heating the heating element by energization, and ink droplets are ejected by the pressure of the bubbles The bubble jet (registered trademark) type is generally well known. In addition, a vibrating plate that forms the wall surface of the liquid chamber and an individual electrode outside the liquid chamber that is arranged so as to face the vibrating plate are provided, and static electricity generated by applying a voltage between the vibrating plate and the individual electrode is provided. There is also known an electrostatic type in which the vibration plate is deformed by electric power to change the pressure in the liquid chamber to eject ink droplets from the nozzle.
【0004】本発明に関連した従来例として、特開平1
1−993号公報に記載された発明が知られているが、
この発明は静電方式あるいは圧電方式のインクジェット
ヘッドにおいて、インクの供給能力の観点及びクロスト
ークの抑制と生産性向上という観点から、加圧液室の隔
壁の高さを100〜160μmの範囲に設定することを
特徴とするものである。As a conventional example related to the present invention, Japanese Patent Laid-Open No.
Although the invention described in Japanese Patent Publication No. 1-993 is known,
According to the present invention, the height of the partition wall of the pressurized liquid chamber is set in the range of 100 to 160 μm in the electrostatic type or piezoelectric type inkjet head, from the viewpoint of the ink supply capability and the viewpoint of suppressing crosstalk and improving productivity. It is characterized by doing.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】インクジェットヘッド
は、近年、画質の高品位化の要求から、ノズルピッチが
ますます狭くなる傾向にあり、これに伴い必然的に加圧
液室の隔壁幅が狭くなっている。一方、高速印字のため
にはインク吐出周波数を高くする必要があり、そのため
にはインク吐出後のインク充填(リフィル)時間を速く
する必要がある。また、インクリフィル時間を速くする
には、流体抵抗値を下げる必要から、加圧液室の高さ、
すなわち隔壁の高さを高くする必要がある。つまり、加
圧液室の隔壁は、より狭く、より高くなる傾向があり、
隣接する加圧液室の影響を受けてクロストークが発生し
易くなっている。In recent years, ink jet heads have tended to have a narrower nozzle pitch due to the demand for higher quality image quality, and as a result, the partition wall width of the pressurized liquid chamber is inevitably narrower. Has become. On the other hand, for high-speed printing, it is necessary to increase the ink ejection frequency, and for that purpose, it is necessary to shorten the ink filling (refill) time after ink ejection. In addition, in order to shorten the ink refill time, it is necessary to lower the fluid resistance value.
That is, it is necessary to increase the height of the partition wall. That is, the bulkhead of the pressurized liquid chamber tends to be narrower and higher,
Crosstalk easily occurs due to the influence of the adjacent pressurized liquid chamber.
【0006】また、前記特開平11−993号公報に記
載のインクジェットヘッドは、隔壁の高さ(加圧液室の
高さ)を100〜160μmに設定することにより隣接
する加圧液室からのクロストークが抑えられるというも
のであるが、実際は隔壁の高さのみでクロストークが決
まるわけではなく、隔壁の幅、発生させる圧力等によっ
て影響が異なる。また、隔壁の高さの下限値である10
0μmに関しては、インクの供給能力から壁が低いとイ
ンク抵抗値が大きくなるとの記述があるだけで根拠が明
らかでなく、また隔壁の横方向振動によるクロストーク
のみを問題にしているが、加圧液室を構成する流路板を
押し上げる縦方向の振動については考慮されていない。Further, in the ink jet head described in JP-A No. 11-993, the height of the partition wall (height of the pressurized liquid chamber) is set to 100 to 160 μm so that the pressure from the adjacent pressurized liquid chamber is increased. Although crosstalk can be suppressed, actually, the crosstalk is not determined only by the height of the partition wall, but the influence varies depending on the width of the partition wall, the generated pressure, and the like. The lower limit of the height of the partition wall is 10
Regarding 0 μm, the reason is not clear because there is a description that the ink resistance value increases when the wall is low due to the ink supply capacity, and only the crosstalk due to the lateral vibration of the partition walls is a problem. The vertical vibration that pushes up the flow path plate forming the liquid chamber is not considered.
【0007】したがって、本発明は、隣接する加圧液室
間のクロストークをなくし、画像品質をより向上させる
と共に、噴射安定性を向上させることができるインクジ
ェットヘッドを提供することを目的とする。また、前記
インクジェットヘッドを搭載し、高品位な画質を得るこ
とができるインクジェット記録装置を提供することを目
的とする。Accordingly, it is an object of the present invention to provide an ink jet head which can eliminate crosstalk between adjacent pressurized liquid chambers, improve image quality, and improve jetting stability. Another object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus which is equipped with the ink jet head and can obtain high quality image.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するためになされたもので、請求項1記載の発明は、
複数のノズルを有するノズル板と、前記各々のノズルに
連通し隔壁によって離隔した複数の加圧液室とインク供
給路を形成した流路板と、振動板と、該振動板を変位さ
せる電気機械変換手段を有するインクジェットヘッドに
おいて、前記加圧液室間の隔壁の高さは70〜120μ
mであり、前記流路板の厚さは、前記隔壁の高さの2倍
以上であることを特徴とする。The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to claim 1 is
A nozzle plate having a plurality of nozzles, a plurality of pressurized liquid chambers communicating with each of the nozzles and separated from each other by a partition wall, a flow path plate having an ink supply path, a vibration plate, and an electric machine for displacing the vibration plate. In the ink jet head having the conversion means, the height of the partition wall between the pressurized liquid chambers is 70 to 120 μm.
m, and the thickness of the flow path plate is at least twice the height of the partition wall.
【0009】請求項2の発明は、複数のノズルを有する
ノズル板と、前記各々のノズルに連通し隔壁によって離
隔した複数の加圧液室とインク供給路を形成した流路板
と、振動板と、該振動板を変位させる電気機械変換手段
を有するインクジェットヘッドにおいて、前記加圧液室
間の隔壁の高さは70〜120μmであり、前記電気機
械変換手段は駆動部と支持部を有し、前記隔壁は前記支
持部によって前記振動板を介して支持されることを特徴
とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a nozzle plate having a plurality of nozzles, a plurality of pressurized liquid chambers communicating with each of the nozzles and separated from each other by a partition wall, and a flow path plate having an ink supply path, and a vibrating plate. And an ink jet head having electromechanical conversion means for displacing the vibrating plate, the partition wall between the pressurized liquid chambers has a height of 70 to 120 μm, and the electromechanical conversion means has a driving part and a supporting part. The partition wall is supported by the supporting unit via the diaphragm.
【0010】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載のインクジェットヘッドにおいて、前記振動板のコ
ンプライアンスは、インクの圧縮によるコンプライアン
スより小であることを特徴とする。The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2.
In the inkjet head described above, the compliance of the vibrating plate is smaller than the compliance due to the compression of the ink.
【0011】請求項4記載の発明は、請求項1〜3記載
のインクジェットヘッドにおいて、前記加圧液室の容積
を縮小する行程によりインク滴を吐出することを特徴と
する。According to a fourth aspect of the present invention, in the ink jet head according to the first to third aspects, the ink droplets are ejected in the process of reducing the volume of the pressurized liquid chamber.
【0012】請求項5記載の発明は、複数のノズルを有
するノズル板と、前記各々のノズルに連通し隔壁によっ
て隔離された複数の加圧液室とインク供給路を形成した
流路板と、振動板と、該振動板を変位させる電気機械変
換手段を有し、前記加圧液室間の隔壁の高さは70〜1
20μmであり、前記流路板の厚さは、前記隔壁の高さ
の2倍以上のインクジェットヘッドを搭載したインクジ
ェット記録装置であることを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a nozzle plate having a plurality of nozzles, a flow passage plate having a plurality of pressurized liquid chambers communicating with the respective nozzles and separated by partition walls, and an ink supply passage. A diaphragm and an electromechanical converting means for displacing the diaphragm are provided, and the height of the partition between the pressurized liquid chambers is 70 to 1
The thickness of the flow path plate is 20 μm, and the thickness of the flow path plate is an inkjet recording device having an inkjet head that is at least twice the height of the partition wall.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図1〜図6に示す実施例に基づいて説明する。図1
は、本発明を適用したインクジェットヘッドの実施例を
示す要部断面図、図2は、図1のA−A断面図、図3
は、図1のB−B断面図である。本実施例のインクジェ
ットヘッドは、インク供給口11と共通液室12となる
彫り込みを形成したフレーム10と、それぞれ流体抵抗
部21、加圧液室22となる彫り込みとノズルに連通す
る連通口23を形成した流路板20と、複数のノズル3
1によってノズル列を形成したノズル板30と、複数の
島状凸部(アイランド部)61、ダイアフラム部62及
びインク流入口63を有する振動板60と、振動板60
の島状凸部61に接着層70を介して接合された積層圧
電素子50と、積層圧電素子50を固定しているベース
40を備えている。ベース40はチタン酸バリウム系セ
ラミックからなり、積層圧電素子50を2列配置して接
合し、図1の左方の積層圧電素子上に、図示されていな
い同様のインクジェットヘッドが配置され、2つのノズ
ル列が形成されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the embodiments shown in FIGS. Figure 1
FIG. 2 is a sectional view of a main part showing an embodiment of an inkjet head to which the present invention is applied, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG. 1. The ink jet head of this embodiment is provided with an ink supply port 11 and a frame 10 in which a common liquid chamber 12 is engraved, and a fluid resistance portion 21, a pressurizing liquid chamber 22, and a communication port 23 communicating with the engraved nozzle. The formed flow path plate 20 and the plurality of nozzles 3
Nozzle plate 30 in which a nozzle row is formed by 1, a diaphragm 60 having a plurality of island-shaped convex portions (island portions) 61, a diaphragm portion 62, and an ink inlet 63;
The laminated piezoelectric element 50 joined to the island-shaped convex portion 61 via the adhesive layer 70, and the base 40 fixing the laminated piezoelectric element 50 are provided. The base 40 is made of barium titanate-based ceramic, and the laminated piezoelectric elements 50 are arranged and joined in two rows, and a similar inkjet head (not shown) is arranged on the laminated piezoelectric element on the left side of FIG. A nozzle row is formed.
【0014】積層圧電素子50は、1層あたりの厚さが
10〜50μmのチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の圧
電層51と、1層あたりの厚さが数μmの銀・パラジウ
ム(AgPd)からなる内部電極層52とが交互に積層
され、内部電極層52は両端で外部電極53に接続され
ている。The laminated piezoelectric element 50 includes a piezoelectric layer 51 of lead zirconate titanate (PZT) having a thickness of 10 to 50 μm per layer, and silver-palladium (AgPd) having a thickness of several μm per layer. And the internal electrode layers 52 of are alternately laminated, and the internal electrode layers 52 are connected to the external electrodes 53 at both ends.
【0015】積層圧電素子50は、図2に示すようにハ
ーフカットのダイシング加工により櫛歯状に分割され
る。櫛歯のピッチは、流路板20に形成される加圧液室
22のピッチの2倍であって、各櫛歯を交互に駆動部5
6と支持部57(非駆動部)として使用する。一方の外
部電極53(図1において右側の外部電極53)は、積
層圧電素子50をハーフカットのダイシング加工で櫛歯
状に分割する際、完全に分割されるようにするため、下
辺に沿って予め切り欠き等を設ける加工を行い積層圧電
素子50の積層方向に短い長さとされており、分割後こ
れらは独立した複数の個別電極54となる。他方の外部
電極53(図1において左側の外部電極53)は、ダイ
シング加工では分割されずに導通しており、共通電極5
5となる。積層圧電素子50の駆動部56と接続された
個別電極54にはFPC(flexible printed circuit
s)80が半田接合されている。また、共通電極55は
積層圧電素子50の端部に電極層を設け、積層圧電素子
50の周囲を回し込んでFPC80の接地電極(Gn
d)に接合している。FPC80には図示しないドライ
バICが実装されており、このドライバICにより駆動
部56の個別電極54への駆動電圧印加を制御してい
る。As shown in FIG. 2, the laminated piezoelectric element 50 is divided into comb teeth by half-cut dicing. The pitch of the comb teeth is twice the pitch of the pressurized liquid chambers 22 formed in the flow path plate 20, and the comb teeth are alternately driven by the drive unit 5.
6 and the support portion 57 (non-driving portion). One of the external electrodes 53 (the external electrode 53 on the right side in FIG. 1) is arranged along the lower side in order to be completely divided when the laminated piezoelectric element 50 is divided into comb teeth by half-cut dicing. The cutout or the like is preliminarily processed so as to have a short length in the stacking direction of the stacked piezoelectric element 50, and after division, these become individual independent electrodes 54. The other external electrode 53 (the external electrode 53 on the left side in FIG. 1) is electrically connected without being divided by the dicing process.
It becomes 5. An FPC (flexible printed circuit) is provided on the individual electrode 54 connected to the driving unit 56 of the laminated piezoelectric element 50.
s) 80 is soldered. Further, the common electrode 55 is provided with an electrode layer at the end portion of the laminated piezoelectric element 50, and wraps around the laminated piezoelectric element 50 so that the ground electrode (Gn
It is joined to d). A driver IC (not shown) is mounted on the FPC 80, and the driver IC controls the application of the drive voltage to the individual electrode 54 of the drive unit 56.
【0016】振動板60は、薄膜のダイアフラム部62
と、ダイアフラム部62の中央部に形成した積層圧電素
子50の駆動部56と接合する島状凸部(アイランド
部)61と、積層圧電素子50の支持部57に接合する
梁を含む厚膜部と、インク流入口63となる開口を電鋳
工法によるNiメッキ膜を2層重ねて形成している。ダ
イアフラム部62の厚さは3μm、幅は35μm(片
側)である。この振動板60の島状凸部61と積層圧電
素子50の駆動部56、振動板60とフレーム10の結
合は、ギャップ材を含んだ接着層70をパターニングし
て接着している。The diaphragm 60 has a thin film diaphragm portion 62.
And a thick film portion including an island-shaped convex portion (island portion) 61 formed in the central portion of the diaphragm portion 62 and joined to the driving portion 56 of the laminated piezoelectric element 50, and a beam joined to the support portion 57 of the laminated piezoelectric element 50. Then, the opening serving as the ink inlet port 63 is formed by stacking two Ni plating films by the electroforming method. The diaphragm portion 62 has a thickness of 3 μm and a width of 35 μm (one side). The island-shaped convex portions 61 of the vibration plate 60, the drive unit 56 of the laminated piezoelectric element 50, and the vibration plate 60 and the frame 10 are bonded by patterning an adhesive layer 70 including a gap material.
【0017】流路板20はシリコン単結晶基板を用い
て、流体抵抗部21、加圧液室22となる彫り込み、及
びノズル31に対する位置に連通口23となる貫通口を
エッチング工法でパターニングして形成される。エッチ
ングで残された部分が複数の加圧液室22を離隔する隔
壁24となる。また、このインクジェットヘッドではエ
ッチング幅を狭くする部分を設けて、これを流体抵抗部
21とした。The flow path plate 20 is made of a silicon single crystal substrate, and the fluid resistance portion 21, the engraved portion serving as the pressurized liquid chamber 22, and the through hole serving as the communication opening 23 at a position corresponding to the nozzle 31 are patterned by an etching method. It is formed. The portion left by etching becomes the partition wall 24 that separates the plurality of pressurized liquid chambers 22. Further, in this ink jet head, a portion for narrowing the etching width was provided and used as the fluid resistance portion 21.
【0018】ノズル板30は金属材料、例えば電鋳工法
によるNiメッキ膜等で形成したもので、インク滴を飛
翔させるための微細な吐出口であるノズル31を多数形
成している。このノズル31の内部形状(内側形状)
は、ホーン形状にされるが、略円柱形状または略円錘台
形状でもよい。また、ノズル31の径はインク滴出口側
の直径で約20〜35μmである。各列のノズルピッチ
は150dpiとした。The nozzle plate 30 is formed of a metal material, for example, a Ni plating film by an electroforming method, and has a large number of nozzles 31 which are fine ejection openings for ejecting ink droplets. Internal shape (inner shape) of this nozzle 31
Is shaped like a horn, but may be shaped like a cylinder or a truncated cone. The diameter of the nozzle 31 is about 20 to 35 μm on the ink droplet outlet side. The nozzle pitch of each row was 150 dpi.
【0019】ノズル板30のインク吐出面(ノズル表面
側)は、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理
層32を設けている。PTFE−Ni共析メッキやフッ
素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂(例えば、
フッ化ピッチ等)を蒸着コートしたもの、シリコン系樹
脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物
性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形
状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られる
ようにしている。インク供給口11と共通液室12とな
る彫り込みを形成するフレーム10は、樹脂成形で作製
している。The ink ejection surface (nozzle surface side) of the nozzle plate 30 is provided with a water repellent treatment layer 32 which is not shown and which is subjected to a water repellent surface treatment. PTFE-Ni eutectoid plating, electrodeposition coating of fluororesin, fluororesin with evaporative property (for example,
Stabilizes ink droplet shape and flight characteristics by providing a water repellent film selected according to the physical properties of the ink, such as those obtained by vapor deposition coating (fluoride pitch, etc.), baking after applying a silicone resin / fluorine resin solvent, etc. In order to obtain high quality image quality. The frame 10 forming the engraving that becomes the ink supply port 11 and the common liquid chamber 12 is made by resin molding.
【0020】このように構成したインクジェットヘッド
においては、記録信号に応じて積層圧電素子50の駆動
部56に駆動波形(10〜50Vのパルス電圧)を印加
することによって、駆動部56に積層方向の変位が生起
し、振動板60を介して加圧液室22が加圧されてイン
ク圧力が上昇し、ノズル31からインク滴が吐出され
る。その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室22
内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パ
ルスの放電過程によって加圧液室22内に負圧が発生し
てインク充填行程へ移行する。このとき、インクタンク
から供給されたインクはインク供給口11を経て共通液
室12に流入し、共通液室12からインク流入口63を
経て流体抵抗部21を通り、加圧液室22内に充填され
る。In the thus constructed ink jet head, a driving waveform (pulse voltage of 10 to 50 V) is applied to the driving section 56 of the laminated piezoelectric element 50 in accordance with a recording signal, so that the driving section 56 is moved in the laminating direction. Displacement occurs, the pressurized liquid chamber 22 is pressurized through the vibrating plate 60, the ink pressure rises, and ink droplets are ejected from the nozzle 31. After that, when the ejection of the ink droplets is completed, the pressurized liquid chamber 22
The ink pressure in the inside decreases, a negative pressure is generated in the pressurized liquid chamber 22 due to the inertia of the ink flow and the discharge process of the driving pulse, and the process proceeds to the ink filling process. At this time, the ink supplied from the ink tank flows into the common liquid chamber 12 through the ink supply port 11, passes from the common liquid chamber 12 through the ink inflow port 63, the fluid resistance portion 21, and enters the pressurized liquid chamber 22. Is filled.
【0021】流体抵抗部21は、吐出後の残留圧力振動
の減衰に効果がある反面、表面張力によるインク再充填
(リフィル)に対して抵抗になる。流体抵抗部21の流
体抵抗を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフ
ィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移
行するまでの時間(駆動周期)を短くすることができ
る。The fluid resistance portion 21 has an effect of damping the residual pressure vibration after ejection, but has resistance against ink refilling due to surface tension. By appropriately selecting the fluid resistance of the fluid resistance portion 21, it is possible to balance the attenuation of the residual pressure and the refill time, and to shorten the time (driving cycle) until the transition to the next ink droplet ejection operation.
【0022】(請求項1の説明)請求項1の発明は、図
2に示すように加圧液室22の高さH、すなわち隔壁2
4の高さを70〜120μmの範囲に設定することを特
徴とする。インクジェットヘッド中の個々のインクジェ
ットヘッドを駆動部毎に駆動した時、すなわち1チャン
ネルのインクジェットヘッド毎に駆動した時の滴速度V
jと、マルチ駆動した時の滴速度Vjの差ΔVjでクロ
ストークの大きさを判断した。評価したインクジェット
ヘッドは、隔壁の高さHを50から150μmまで、1
0μm毎に隔壁24(加圧液室22)の高さHを変えて
いる。なお、流体抵抗部21は高さに依存して抵抗値が
変わるので、同じ抵抗値になるように幅を調整してい
る。(Explanation of Claim 1) In the invention of Claim 1, as shown in FIG. 2, the height H of the pressurized liquid chamber 22, that is, the partition 2
The height of No. 4 is set in the range of 70 to 120 μm. Drop velocity V when each inkjet head in the inkjet head is driven for each drive unit, that is, when each channel of inkjet head is driven
The magnitude of the crosstalk was determined by the difference ΔVj between j and the drop velocity Vj when multi-driving. The evaluated inkjet head had a partition wall height H of 50 to 150 μm,
The height H of the partition wall 24 (pressurized liquid chamber 22) is changed every 0 μm. Since the resistance value of the fluid resistance portion 21 changes depending on the height, the width is adjusted to have the same resistance value.
【0023】駆動条件は、定周波数(f=1kHz)の
安定した条件で個々のインクジェットヘッド毎に(1チ
ャンネルのインクジェットヘッド毎に)駆動した場合、
滴速度Vj=7m/s、滴体積Mj=18plとなるパ
ルス電圧(正確には、立上がり、立ち下がり時定数も調
整)を、駆動周波数f=16kHzで印加している。こ
の結果、隔壁の高さH=70〜120μmのインクジェ
ットヘッドでは、ΔVjが±1m/sの範囲に入ってい
ることが確認された。ドット位置精度を考えると、±1
m/sの差は滴速度Vjの変動範囲としては限界であ
る。The driving conditions are as follows: when each ink jet head is driven (every one channel ink jet head) under stable conditions of constant frequency (f = 1 kHz),
A pulse voltage (to be precise, the rising and falling time constants are adjusted) that gives a drop velocity Vj = 7 m / s and a drop volume Mj = 18 pl is applied at a drive frequency f = 16 kHz. As a result, it was confirmed that ΔVj was within the range of ± 1 m / s in the inkjet head with the partition wall height H = 70 to 120 μm. ± 1 considering the dot position accuracy
The difference of m / s is the limit as the variation range of the drop velocity Vj.
【0024】また、隔壁の高さがH=130μmより高
いインクジェットヘッドになると、残留振動による影響
で、吐出状態が不安定になりはじめ、H=150μmの
インクジェットヘッドでは、メニスカスが破れてノズル
面にインク溜りができ、噴射ダウン(停止)する現象が
起き始めた。これは、隔壁24及び流路板20全体の機
械的振動が、主に流体抵抗部21に代表される流体抵抗
による流れの減衰では、十分減衰しないことを表わす。
次式のように、圧力Pが一定ならば、隔壁の高さHが高
いほど、圧力による隔壁の持ち上げ量ΔHが大きくな
り、流路板自体が振動しやすくなる。
P∝ΔH/H より P一定ならば ΔH∝H
つまり、この観点からも隔壁の高さ、すなわち加圧液室
の高さHは、120μm以下であることが好ましい。ま
た、100μm未満であればさらに好ましい。When the height of the partition wall becomes higher than H = 130 μm in the ink jet head, the ejection state becomes unstable due to the influence of the residual vibration. In the ink jet head of H = 150 μm, the meniscus is broken and the nozzle surface is broken. The phenomenon of ink accumulation and jetting down (stopping) began to occur. This means that the mechanical vibrations of the partition wall 24 and the flow path plate 20 as a whole are not sufficiently damped by the flow damping mainly due to the fluid resistance represented by the fluid resistance portion 21.
If the pressure P is constant as in the following equation, the higher the partition wall height H is, the larger the partition lift amount ΔH due to the pressure becomes, and the flow path plate itself easily vibrates. From P∝ΔH / H, if P is constant, ΔH∝H. That is, also from this viewpoint, the height of the partition wall, that is, the height H of the pressurized liquid chamber is preferably 120 μm or less. Further, it is more preferable if it is less than 100 μm.
【0025】また、H=50〜60μmのインクジェッ
トヘッドでは、ノズル面にはインク溜りはできていない
が噴射ダウンする現象、いわゆる気泡引き込みによる噴
射ダウンが発生し始めたが、これはヘッド回復機構によ
ってノズル面を真空で吸引することにより、インクを再
充填すると噴射ダウンは解消するので、確実に気泡引き
込みが原因である。ただし、インク粘度から計算する
と、充分インク再充填(リフィル)できる吐出量であ
り、流体抵抗部等供給経路の流体抵抗が高いことによる
インク供給力不足が原因ではない。Further, in the ink jet head of H = 50-60 μm, although the ink is not accumulated on the nozzle surface, the phenomenon of jetting down, that is, jetting down due to so-called bubble drawing-in starts to occur. This is caused by the head recovery mechanism. When the ink is refilled by sucking the nozzle surface with a vacuum, the jetting down is eliminated, so that the bubble drawing is surely caused. However, when calculated from the ink viscosity, the ejection amount is such that ink can be refilled (refilled) sufficiently, and it is not the cause of insufficient ink supply due to high fluid resistance in the supply path such as the fluid resistance portion.
【0026】これを図4のパルス電圧波形を参照して説
明する。加圧液室22に対して、ノズル側/流体抵抗側
の流体定数の設計(抵抗値、コンプライアンス、インダ
クタンスの比)によって多少の差はあっても、振動板6
0の変位体積(排除体積)ΔWと、滴体積(ドット径)
Mjには強い相関がある。振動板60の変位体積ΔW
は、積層圧電素子50の駆動部56の変位量δ、つまり
駆動電圧Vpに比例する。つまり、同じ(必要な)滴体
積Mjを吐出させるためには、同程度の電圧Vpを印加
する必要がある。This will be described with reference to the pulse voltage waveform of FIG. The vibrating plate 6 is slightly different from the pressurized liquid chamber 22 depending on the design (resistance value, compliance, inductance ratio) of the fluid constants on the nozzle side / fluid resistance side.
0 displacement volume (excluded volume) ΔW and drop volume (dot diameter)
There is a strong correlation with Mj. Displacement volume ΔW of diaphragm 60
Is proportional to the displacement amount δ of the drive unit 56 of the laminated piezoelectric element 50, that is, the drive voltage Vp. That is, in order to eject the same (required) drop volume Mj, it is necessary to apply the same voltage Vp.
【0027】一方、体積変化率ΔW/W(W:加圧液室
の体積)は圧力の指標であるから、加圧液室の高さH=
50〜60μmのインクジェットヘッドでは加圧液室の
体積がH=90μmのインクジェットヘッドの場合より
小さいので、図4の(イ)のようなH=90μmのイン
クジェットヘッドに適した急な立上がりのパルス電圧を
印加すると、圧力が高くなりすぎて残留振動による激し
い気泡巻き込みが発生する。ここで、液体積Mjの関係
から駆動電圧Vpは変えられないが、滴速度Vjは十分
速いので、図4の(ロ)のように立上がりが緩やかなパ
ルス電圧を印加して残留圧力を減少させることが考えら
れる。On the other hand, since the volume change rate ΔW / W (W: volume of the pressurized liquid chamber) is an index of pressure, the height of the pressurized liquid chamber H =
Since the volume of the pressurized liquid chamber of the inkjet head of 50 to 60 μm is smaller than that of the inkjet head of H = 90 μm, a pulse voltage with a steep rising edge suitable for the inkjet head of H = 90 μm as shown in FIG. When the voltage is applied, the pressure becomes too high, and violent bubble entrapment occurs due to residual vibration. Here, the drive voltage Vp cannot be changed due to the relationship with the liquid volume Mj, but since the droplet velocity Vj is sufficiently fast, a residual voltage is reduced by applying a pulse voltage having a gentle rise as shown in FIG. 4B. It is possible.
【0028】ただし、加圧液室22にはヘルムホルツ共
振周期Tcがあり、圧力は振動するので、図4(ロ)の
ように立上がりが半周期Tc/2より長くなると、打ち
消しあって圧力が有効に作用しなくなる。また、巨視的
には圧力が上がらないと考えられるが、実際は分布があ
るので、圧力の高い部分があり不安定になる。また、干
渉してロスする圧力分だけ余分に圧力をかけているの
で、局所的な圧力は更に高くなってしまう。本実施例の
ホルムヘルツ周期はTc=7μsであった。以上のこと
から、加圧液室の高さHが低いと、残留圧力が大きく不
安定になり易く、駆動条件(この場合Tc)だけでは、
不安定さを解消できない。However, since the pressurized liquid chamber 22 has a Helmholtz resonance period Tc and the pressure oscillates, if the rise is longer than the half period Tc / 2 as shown in FIG. 4B, the pressure is canceled and the pressure is effective. Will not work. In addition, although it is considered that the pressure does not rise macroscopically, since there is a distribution in reality, there is a high pressure portion and it becomes unstable. Further, since the extra pressure is applied by the pressure that is lost due to the interference, the local pressure is further increased. The Form Hertz cycle of this example was Tc = 7 μs. From the above, when the height H of the pressurized liquid chamber is low, the residual pressure tends to be large and unstable, and the driving condition (Tc in this case) alone
Instability cannot be eliminated.
【0029】このように、本発明は隔壁24の撓みによ
るクロストークだけではなく、隔壁24及び流路板20
の振動及び残留圧力の観点から、隔壁の高さ、すなわち
加圧液室の高さHを70μm〜120μmの範囲に設定
したものである。これにより、クロストークが少なく、
ドット位置精度が向上して画像品質が向上する。また、
安定性が向上して、噴射ダウン等の重要問題が発生する
のを抑えることができる。As described above, according to the present invention, not only the crosstalk due to the bending of the partition wall 24, but also the partition wall 24 and the flow path plate 20.
From the viewpoint of vibration and residual pressure, the height of the partition wall, that is, the height H of the pressurized liquid chamber is set in the range of 70 μm to 120 μm. This reduces crosstalk,
The dot position accuracy is improved and the image quality is improved. Also,
The stability is improved, and it is possible to suppress the occurrence of important problems such as injection down.
【0030】流路板20が持ち上がり易いという面か
ら、隔壁24を支持部57で保持しないインクジェット
ヘッドに対してはより有効である。また、アクチュエー
タは実施例のd33タイプの積層圧電素子に限らず、d
31タイプを使用したインクジェットヘッドに関しても
同様である。Since the flow path plate 20 is easily lifted, it is more effective for the ink jet head in which the partition wall 24 is not held by the support portion 57. Further, the actuator is not limited to the d33 type laminated piezoelectric element of the embodiment, and d
The same applies to an inkjet head using the 31 type.
【0031】また、請求項1の発明では、流路板20の
厚さは400μmとしているが、流路板20の厚さを薄
くしていくと、流路板自体の曲げ振動が隔壁での支持を
伸縮してしまうことになり、噴射ダウンの不安定さを助
長することが分かった。つまり、隔壁24の高さ、すな
わち加圧液室22の高さHに対して、流路板20にはあ
る程度の厚みが必要といえる。流路板20を研磨して厚
みを減らした実験的な検討の結果、隔壁24の高さHに
対して、流路板20の厚みは隔壁24の高さ、すなわち
加圧液室22の高さの2倍以上必要であることが分かっ
た。In the first aspect of the invention, the thickness of the flow channel plate 20 is set to 400 μm. However, as the thickness of the flow channel plate 20 is reduced, bending vibration of the flow channel plate itself is not generated in the partition wall. It was found that the support would expand and contract, which promotes instability of the injection down. That is, it can be said that the flow path plate 20 needs to have a certain thickness with respect to the height of the partition wall 24, that is, the height H of the pressurized liquid chamber 22. As a result of an experimental study in which the thickness of the flow path plate 20 is reduced by polishing, the thickness of the flow path plate 20 is higher than the height H of the partition wall 24, that is, the height of the pressurized liquid chamber 22. It turns out that it is necessary to double the length.
【0032】これより流路板20の厚さが薄い場合に
は、加圧液室の高さが70〜120μmの範囲でも流路
板20の振動によるクロストークが大きくなり、滴速度
Vjのバラツキが大きくなる。マルチ駆動にした場合、
流路板20の振動によって個々の加圧液室毎のVjのバ
ラツキが大きくなっている。これは画像品質に影響す
る。また、この機械的振動はノズル板30も振動させる
ので、インク溜り発生や気泡引き込みによる噴射ダウン
の重大問題を発生しやすくなり、安定性のマージンが小
さい。When the thickness of the flow path plate 20 is smaller than this, the crosstalk due to the vibration of the flow path plate 20 becomes large even when the height of the pressurized liquid chamber is in the range of 70 to 120 μm, and the drop velocity Vj varies. Grows larger. When using multi-drive,
Due to the vibration of the flow path plate 20, the variation of Vj for each pressurized liquid chamber becomes large. This affects image quality. Further, since this mechanical vibration also vibrates the nozzle plate 30, a serious problem of jet down due to the generation of ink pools and the drawing of bubbles is likely to occur, and the margin of stability is small.
【0033】本発明のように、加圧液室間の隔壁の高さ
を70〜120μmとし、流路板の厚さを隔壁の高さH
に対して2倍以上にすることで、流路板自体の振動を抑
えて、クロストークによる画像品質の低下を防ぎ、気泡
引き込み等の噴射ダウンにつながる重大問題発生に対す
る安定性のマージンを広げることができる。As in the present invention, the height of the partition wall between the pressurized liquid chambers is 70 to 120 μm, and the thickness of the flow path plate is the height H of the partition wall.
2 times or more, to suppress the vibration of the flow path plate itself, to prevent the deterioration of image quality due to crosstalk, and to widen the stability margin against the occurrence of serious problems that lead to jet down such as bubble drawing. You can
【0034】(請求項2の説明)本実施例は、積層圧電
素子50を加圧液室22が配置されているピッチの2倍
のピッチでダイシング加工し、分割された積層圧電素子
50を駆動部56と支持部57とが交互になるように配
置して、流路板20の隔壁24を振動板の島状凸部(ア
イランド部)61の間の部分を介して支持する構成にな
っている(バイピッチ構成)。一方、インクジェットヘ
ッドとしては、隔壁を圧電素子で支持しない構成、いわ
ゆる、ノーマルピッチ構造のインクジェットヘッドも存
在する。このような構成の場合、隔壁24は図1のフレ
ーム10で支持することになる。(Explanation of Claim 2) In this embodiment, the laminated piezoelectric element 50 is diced at a pitch twice as large as the pitch where the pressurized liquid chamber 22 is arranged, and the divided laminated piezoelectric element 50 is driven. The portions 56 and the supporting portions 57 are arranged alternately so that the partition walls 24 of the flow path plate 20 are supported via the portions between the island-shaped convex portions (island portions) 61 of the vibration plate. Yes (bi-pitch configuration). On the other hand, as an inkjet head, there is also an inkjet head having a structure in which the partition wall is not supported by a piezoelectric element, that is, a so-called normal pitch structure. In such a configuration, the partition wall 24 is supported by the frame 10 shown in FIG.
【0035】本発明のように流路板20の振動に着目す
ると、隔壁24を前記したようなバイピッチ構成によっ
て支持することが好ましい。つまり、本発明は、隔壁2
4をバイピッチ構成で支持することにより有効に作用
し、流路板20自体の振動を抑えて、クロストークによ
る画像品質の低下を防ぎ、気泡引き込み等の噴射ダウン
につながる重大問題発生に対する安定性のマージンを広
げることができる。Focusing on the vibration of the flow path plate 20 as in the present invention, it is preferable to support the partition wall 24 by the bi-pitch structure as described above. That is, the present invention is directed to the partition wall 2
4 is supported by a bi-pitch structure to effectively operate, suppress vibration of the flow path plate 20 itself, prevent deterioration of image quality due to crosstalk, and stabilize stability against occurrence of a serious problem such as bubble drawing in which jetting down occurs. The margin can be widened.
【0036】(請求項3の説明)本実施例では、振動板
60のダイアフラム部62の厚さ、幅、材質(Ni)か
ら計算されるコンプライアンスは、インクの圧縮による
コンプライアンスより小さい。これは、ノズルがより高
密度化された結果である。このようなインクジェットヘ
ッドでは、圧力が振動板で緩和されないので、加圧液室
の圧力が高くなり、前記したような残留振動の減衰問題
が発生し易い。(Explanation of Claim 3) In this embodiment, the compliance calculated from the thickness, width and material (Ni) of the diaphragm portion 62 of the diaphragm 60 is smaller than the compliance due to the compression of the ink. This is a result of the higher density nozzles. In such an inkjet head, since the pressure is not relaxed by the vibration plate, the pressure in the pressurized liquid chamber becomes high, and the problem of damping residual vibration as described above easily occurs.
【0037】その一方、圧力がインクに有効に作用する
ので駆動効率が良く低電圧駆動が可能になると共に、系
全体のコンプライアンスが小さいので応答性が良く、高
周波駆動による高速印写に適している。つまり、本発明
は、振動板のコンプライアンスよりもインクの圧縮によ
るコンプライアンスが大きいインクジェットヘッドに採
用することで、応答性が良く、安定したインクジェット
ヘッドを提供することが可能となる。On the other hand, since the pressure effectively acts on the ink, the driving efficiency is good and the low voltage driving is possible, and the compliance of the entire system is small so that the response is good and it is suitable for high-speed printing by high frequency driving. . That is, the present invention can provide a stable inkjet head with good responsiveness by adopting it to an inkjet head having a greater compliance due to ink compression than a compliance of a vibration plate.
【0038】(請求項4の説明)本実施例では、初期状
態から加圧液室の容積を縮小する行程によりインク滴を
吐出させている。本実施例の積層圧電素子50はd33
方式であるために、電圧を印加すると加圧液室22の容
積を縮小してインク滴を吐出する「押し打ち」での挙動
を基本動作とする。(Explanation of Claim 4) In this embodiment, ink droplets are ejected in the process of reducing the volume of the pressurized liquid chamber from the initial state. The laminated piezoelectric element 50 of this embodiment is d33.
Since this is a system, the behavior of “pushing” in which the volume of the pressurized liquid chamber 22 is reduced when a voltage is applied and ink droplets are ejected is the basic operation.
【0039】「引き打ち」の場合も、加圧液室の高さH
により圧力が最適化され、隔壁の振動、流路板全体の振
動のような機械的な振動問題を抑える効果には変わりは
ない。同じインクジェットヘッド構造で、中間電位を個
別電極に印加しておき、電圧を下げることでインク滴を
吐出する「引き打ち」、またはd31方式のアクチュエ
ータを使って行う「引き打ち」でも同様である。ただ
し、引き打ちは元々圧力干渉を利用しているので、加圧
液室の膨張・収縮のタイミンク等で液体積Mj、滴速度
Vjが変わるので、本発明の効果には及ばない。Also in the case of "pulling", the height H of the pressurized liquid chamber
The pressure is optimized by, and the effect of suppressing mechanical vibration problems such as the vibration of the partition wall and the vibration of the entire flow path plate remains unchanged. The same applies to “pull-out” in which an intermediate potential is applied to the individual electrodes and ink drops are ejected by lowering the voltage in the same inkjet head structure, or “pull-out” to be performed using a d31 type actuator. However, since the hitting originally utilizes the pressure interference, the liquid volume Mj and the drop velocity Vj change due to the expansion / contraction timing of the pressurized liquid chamber, so that the effect of the present invention is not achieved.
【0040】インクジェットヘッドを押し打ち駆動する
ことで、メニスカスを引き込まずに吐出させるので、引
き打ちより大きい滴を容易に吐出することができる。ま
た、滴体積Mj(ドット径)を電圧で容易に調整でき
る。また、d33方式のアクチュエータの場合、押し打
ちは中間電位が必要ないので駆動回路が簡略で、低コス
トで作製することができる。ただし、加圧液室の高さH
を本発明の範囲で限定しないと、流路板を持ち上げるク
ロストークが発生しやすく、マルチ駆動したときの滴速
度Vjが下がる。本発明は、押し打ち駆動を採用するこ
とで、流路板振動の問題を小さくして、押し打ちの特徴
を活かすことができる。By driving the ink jet head by pushing, the meniscus is ejected without being drawn in. Therefore, it is possible to easily eject droplets larger than the ejected ink. Further, the drop volume Mj (dot diameter) can be easily adjusted by the voltage. Further, in the case of the d33 type actuator, since the pushing impact does not require an intermediate potential, the drive circuit is simple and can be manufactured at low cost. However, the height H of the pressurized liquid chamber
If the above is not limited within the scope of the present invention, crosstalk that lifts the flow path plate is likely to occur, and the drop velocity Vj when multi-driving decreases. According to the present invention, by adopting the push-driving drive, it is possible to reduce the problem of flow path plate vibration and make the best use of the features of push-driving.
【0041】(請求項5の説明)次に、本発明のインク
ジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置につ
いて説明する。図5は、本発明のインクジェットヘッド
を搭載したインクジェット記録装置を示す斜視図、図6
は、図5のインクジェット記録装置の機構部を示す断面
図である。このインクジェット記録装置は、記録装置本
体111の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ1
23、キャリッジ123に搭載した本発明に係るインク
ジェットヘッドからなる記録ヘッド124、記録ヘッド
124へインクを供給するインクカートリッジ125等
で構成される印字機構部112等を収納し、記録装置本
体111の下方部には前方側から多数枚の用紙113を
積載可能な給紙カセット(あるいは給紙トレイでもよ
い。)114を抜き差し自在に装着することができ、ま
た、用紙113を手差しで給紙するための手差しトレイ
115を開倒することができ、給紙カセット114ある
いは手差しトレイ115から給送される用紙113を取
り込み、印字機構部112によって所要の画像を記録し
た後、後面側に装着された排紙トレイ116に排紙す
る。(Explanation of Claim 5) Next, an ink jet recording apparatus equipped with the ink jet head of the present invention will be explained. FIG. 5 is a perspective view showing an ink jet recording apparatus equipped with the ink jet head of the present invention, and FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a mechanical portion of the inkjet recording apparatus of FIG. This inkjet recording apparatus includes a carriage 1 that is movable inside the recording apparatus main body 111 in the main scanning direction.
23, a printing mechanism 112 including a recording head 124 including an inkjet head according to the present invention mounted on a carriage 123, an ink cartridge 125 for supplying ink to the recording head 124, and the like, and below the recording apparatus main body 111. A paper feed cassette (or a paper feed tray) 114 capable of stacking a large number of papers 113 from the front side can be detachably attached to the section, and the papers 113 can be manually fed. The manual feed tray 115 can be opened and closed, the paper 113 fed from the paper feed cassette 114 or the manual feed tray 115 is taken in, a desired image is recorded by the printing mechanism unit 112, and then the paper ejected mounted on the rear surface side. The paper is discharged to the tray 116.
【0042】印字機構部112は、図示しない左右の側
板に横架したガイド部材である主ガイドロッド121と
従ガイドロッド122とでキャリッジ123を主走査方
向(図6で紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、このキ
ャリッジ123にはイエロー(Y)、シアン(C)、マ
ゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐
出する前記実施例のインクジェットヘッドからなる記録
ヘッド124を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉
する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装
着している。また、キャリッジ123には記録ヘッド1
24に各色のインクを供給するための各インクカートリ
ッジ125を交換可能に装着している。インクカートリ
ッジ125は、上方に大気と連通する大気口を、下方に
はインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、
内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多
孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給され
るインクをわずかな負圧に維持している。The printing mechanism 112 slides the carriage 123 in the main scanning direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 6) by the main guide rod 121 and the sub guide rod 122, which are guide members that are laterally mounted on the left and right side plates (not shown). A plurality of recording heads 124, which are freely held and are ejected to the carriage 123, eject ink droplets of respective colors of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk). The ink ejection ports are arranged in a direction intersecting with the main scanning direction, and the ink droplet ejection direction is attached downward. Further, the recording head 1 is attached to the carriage 123.
Each ink cartridge 125 for supplying the ink of each color is exchangeably attached to the 24. The ink cartridge 125 has an upper atmosphere port communicating with the atmosphere, and a lower supply port supplying ink to the inkjet head.
The interior has a porous body filled with ink, and the ink supplied to the inkjet head is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of the porous body.
【0043】また、記録ヘッド124として、ここでは
各色の記録ヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐
出するノズルを有する1個のヘッドでもよい。ここで、
キャリッジ123は後方側(用紙搬送方向下流側)を主
ガイドロッド121に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙
搬送方向上流側)を従ガイドロッド122に摺動自在に
載置している。そして、このキャリッジ123を主走査
方向に移動走査するため、主走査モータ127で回転駆
動される駆動プーリ128と従動プーリ129との間に
タイミングベルト130を張装し、このタイミングベル
ト130をキャリッジ123に固定しており、主走査モ
ータ127の正逆回転によりキャリッジ123が往復駆
動される。一方、給紙カセット114にセットした用紙
113を記録ヘッド124の下方側に搬送するために、
給紙カセット114から用紙113を分離給送する給紙
ローラ131及びフリクションパッド132と、用紙1
13を案内するガイド部材133と、給紙された用紙1
13を反転させて搬送する搬送ローラ134と、この搬
送ローラ134の周面に押し付けられる搬送コロ135
及び搬送ローラ134からの用紙113の送り出し角度
を規定する先端コロ136とを設けている。搬送ローラ
134は副走査モータ137によってギヤ列を介して回
転駆動される。Although the recording heads of the respective colors are used as the recording heads 124, a single head having nozzles for ejecting ink droplets of the respective colors may be used. here,
The carriage 123 is slidably fitted to the main guide rod 121 on the rear side (downstream side in the sheet conveying direction) and slidably mounted on the sub guide rod 122 on the front side (upstream side in the sheet conveying direction). . Then, in order to move and scan the carriage 123 in the main scanning direction, a timing belt 130 is stretched between the drive pulley 128 and the driven pulley 129 which are rotationally driven by the main scanning motor 127, and the timing belt 130 is mounted on the carriage 123. The carriage 123 is reciprocally driven by the forward and reverse rotations of the main scanning motor 127. On the other hand, in order to convey the paper 113 set in the paper feed cassette 114 to the lower side of the recording head 124,
The paper feed roller 131 and the friction pad 132 for separating and feeding the paper 113 from the paper feed cassette 114, and the paper 1
Guide member 133 for guiding 13 and the fed sheet 1
A transport roller 134 that inverts and transports 13 and a transport roller 135 that is pressed against the peripheral surface of the transport roller 134.
And a leading end roller 136 that defines the feed angle of the paper 113 from the transport roller 134. The conveyance roller 134 is rotationally driven by the sub-scanning motor 137 via a gear train.
【0044】キャリッジ123の主走査方向の移動範囲
に対応して、搬送ローラ134から送り出された用紙1
13を記録ヘッド124の下方側で案内する用紙ガイド
部材である印写受け部材139を設けている。この印写
受け部材139の用紙搬送方向下流側には、用紙113
を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ1
41、拍車142を設け、さらに用紙113を排紙トレ
イ116に送り出す排紙ローラ143及び拍車144
と、排紙経路を形成するガイド部材145,146とを
配設している。The paper 1 sent from the carrying roller 134 in correspondence with the range of movement of the carriage 123 in the main scanning direction.
A print receiving member 139, which is a paper guide member for guiding the sheet 13 below the recording head 124, is provided. On the downstream side of the print receiving member 139 in the paper transport direction, the paper 113
Roller 1 that is driven to rotate in order to send out paper in the paper discharge direction
41 and a spur 142, and further, a paper discharge roller 143 and a spur 144 for sending the paper 113 to the paper discharge tray 116.
And guide members 145 and 146 that form a paper discharge path.
【0045】記録時には、キャリッジ123を移動させ
ながら画像信号に応じて記録ヘッド124を駆動するこ
とにより、停止している用紙113にインクを吐出して
1行分を記録し、用紙113を所定量搬送後次の行の記
録を行う。記録終了信号または用紙113の後端が記録
領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終
了させ用紙113を排紙する。この場合、記録ヘッド1
24を構成する本発明に係るインクジェットヘッドは、
インク滴噴射の制御性が向上し特性変動が抑制されてい
るので、安定して高い画像品質の画像を記録することが
できる。At the time of recording, by driving the recording head 124 in accordance with the image signal while moving the carriage 123, ink is ejected onto the stopped paper 113 to record one line, and the paper 113 is moved by a predetermined amount. After transportation, the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the rear end of the paper 113 reaches the recording area, the recording operation is ended and the paper 113 is ejected. In this case, the recording head 1
The inkjet head according to the present invention, which constitutes 24,
Since the controllability of ink droplet ejection is improved and the characteristic variation is suppressed, it is possible to stably record an image of high image quality.
【0046】また、キャリッジ123の移動方向右端側
の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド124の吐出
不良を回復するための回復装置147を配置している。
回復装置147はキャップ手段と吸引手段とクリーニン
グ手段を有している。キャリッジ123は印字待機中に
はこの回復装置147側に移動されてキャッピング手段
で記録ヘッド124をキャッピングされ、吐出口部を湿
潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防
止する。また、記録途中等に記録と関係しないインクを
吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定
にし、安定した吐出性能を維持する。吐出不良が発生し
た場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド124の
吐出口を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口か
らインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着し
たインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐
出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体
下部に設置された図示しない廃インク溜に排出され、廃
インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。A recovery device 147 for recovering the ejection failure of the recording head 124 is arranged at a position outside the recording area on the right end side of the carriage 123 in the moving direction.
The recovery device 147 has a cap means, a suction means, and a cleaning means. The carriage 123 is moved to the recovery device 147 side while waiting for printing, and the recording head 124 is capped by the capping means, and the ejection port portion is kept in a wet state to prevent ejection failure due to ink drying. Further, by ejecting ink that is not related to recording during recording or the like, the ink viscosity of all the ejection ports is made constant, and stable ejection performance is maintained. When an ejection failure occurs, the ejection port of the recording head 124 is sealed with a capping unit, and bubbles and the like are sucked from the ejection port with a suction unit through a tube and ink or dust adhered to the ejection port surface is cleaned. And the defective ejection is recovered. Further, the sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) installed in the lower portion of the main body, and is absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.
【0047】このように、本発明に係る液滴吐出ヘッド
であるインクジェットヘッドを搭載することによって、
安定したインク滴吐出特性が得られるので、高画質記録
を行うことができる記録装置を得ることができる。な
お、以上のインクジェット記録装置は、インクジェット
ヘッドを搭載したキャリッジが主走査方向に移動しなが
らインク吐出を行うシリアルプリンタについて説明した
が、本発明のインクジェットヘッドをノズル列が主走査
方向にライン状となるように配置し、行単位でインク吐
出を行うラインプリンタとして実施することもできる。As described above, by mounting the ink jet head which is the droplet discharge head according to the present invention,
Since stable ink droplet ejection characteristics can be obtained, it is possible to obtain a recording apparatus that can perform high-quality recording. The above inkjet recording apparatus has been described as a serial printer that discharges ink while a carriage equipped with an inkjet head moves in the main scanning direction. However, in the inkjet head of the present invention, the nozzle rows are linear in the main scanning direction. It is also possible to implement as a line printer which is arranged as described above and discharges ink in units of rows.
【0048】[0048]
【発明の効果】以上の記載から明らかなように、本発明
によれば次のような効果を奏する。請求項1記載のイン
クジェットヘッドにおいては、加圧液室間の隔壁の高
さ、すなわち加圧液室の高さHを70〜120μmの範
囲に設定しているので、クロストークが少なく、ドット
位置精度が向上して画像品質が向上し、必要以上に圧力
が上がることを抑え残留圧力による気泡引き込みや、隔
壁及び流路板の振動による噴射ダウンを発生し難くし
て、安定性を向上させることができる。また、隔壁の高
さを70〜120μmの範囲に設定するとともに、流路
板の厚さを、隔壁の高さ、すなわち加圧液室の高さHの
2倍以上としているので、流路板自体の振動を抑えて、
クロストークによる画像品質の低下を防ぎ、気泡引き込
み等による噴射ダウンにつながる事態に対する安定性の
マージンを広げることができる。As is apparent from the above description, the present invention has the following effects. In the inkjet head according to claim 1, since the height of the partition wall between the pressurized liquid chambers, that is, the height H of the pressurized liquid chambers is set in the range of 70 to 120 μm, crosstalk is small and dot positions are small. To improve stability by improving accuracy and improving image quality, suppressing excessive rise in pressure, making it difficult for air bubbles to be drawn in due to residual pressure and jet down due to vibration of partition walls and flow path plates to occur. You can Further, since the height of the partition wall is set in the range of 70 to 120 μm, and the thickness of the flow channel plate is set to be at least twice the height of the partition wall, that is, the height H of the pressurized liquid chamber, Suppress the vibration of itself,
It is possible to prevent deterioration of image quality due to crosstalk and widen the stability margin against a situation such as jetting down due to air bubble drawing.
【0049】請求項2記載のインクジェットヘッドにお
いては、加圧液室間の隔壁を圧電素子等電気機械変換器
の一部で支持する構造(バイピッチ構造)になっている
ので、流路板自体の振動をより有効に抑えることがで
き、クロストークによる画像品質の低下を防ぎ、気泡引
き込み等の噴射ダウンにつながる事態に対する安定性の
マージンを広げることができる。In the ink jet head according to the second aspect, since the partition wall between the pressurized liquid chambers is supported by a part of the electromechanical transducer such as a piezoelectric element (bi-pitch structure), the flow path plate itself is formed. Vibration can be suppressed more effectively, deterioration of image quality due to crosstalk can be prevented, and a margin of stability can be widened against a situation such as air bubble entrainment that leads to jet down.
【0050】請求項3記載のインクジェットヘッドにお
いては、振動板のコンプライアンスよりもインクの圧縮
によるコンプライアンスが大きいので、応答性が良く高
速印写が可能になると共に、隔壁の高さ、すなわち加圧
液室の高さHを限定することで、クロストークによる画
像品質の低下を防ぎ、気泡引き込み等の噴射ダウンにつ
ながる事態に対する安定性のマージンを広げることがで
きる。In the ink jet head according to the third aspect of the invention, since the compliance by the compression of the ink is larger than the compliance of the vibrating plate, the response is good and high-speed printing is possible, and the height of the partition wall, that is, the pressurized liquid. By limiting the height H of the chamber, it is possible to prevent deterioration of image quality due to crosstalk, and to widen the margin of stability against a situation such as air bubble entrainment that leads to jet down.
【0051】請求項4記載のインクジェットヘッドにお
いては、インクの吐出を押し打ち駆動によって行うので
滴体積Mjの調整が容易で、簡単な回路構成が実現でき
ると共に、加圧液室の高さ、すなわち隔壁の高さHを限
定することで、クロストークによる画像品質の低下を防
ぎ、気泡引き込み等の噴射ダウンにつながる事態に対す
る安定性のマージンを広げることができる。In the ink jet head according to the fourth aspect of the present invention, since the ejection of ink is performed by the pushing drive, the droplet volume Mj can be easily adjusted, a simple circuit configuration can be realized, and the height of the pressurized liquid chamber, that is, By limiting the height H of the partition wall, it is possible to prevent the deterioration of image quality due to crosstalk, and to widen the stability margin against a situation such as air bubble drawing that leads to jetting down.
【0052】請求項5記載のインクジェット記録装置に
おいては、請求項1記載のインクジェットヘッドを搭載
することで、高品位な画質のインクジェット記録装置を
提供することができる。In the ink jet recording apparatus according to the fifth aspect, by mounting the ink jet head according to the first aspect, it is possible to provide an ink jet recording apparatus having a high quality image.
【図1】 本発明を適用したインクジェットヘッドの実
施例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an inkjet head to which the present invention is applied.
【図2】 図1のA−Aの断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
【図3】 図1のB−Bの断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG.
【図4】 積層圧電素子に印加するパルス電圧波形を示
す図である。FIG. 4 is a diagram showing a pulse voltage waveform applied to a laminated piezoelectric element.
【図5】 本発明のインクジェットヘッドを搭載したイ
ンクジェット記録装置を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing an inkjet recording apparatus equipped with the inkjet head of the present invention.
【図6】 図5のインクジェット記録装置の機構部を示
す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a mechanical portion of the inkjet recording apparatus of FIG.
10…フレーム、11…インク供給口、12…共通液
室、20…流路板、21…流体抵抗部、22…加圧液
室、23…連通口、30…ノズル板、31…ノズル、3
2…撥水処理層、40…ベース、50…積層圧電素子、
51…圧電層(PZT)、52…内部電極層、53…外
部電極、54…個別電極、55…共通電極、56…駆動
部、57…支持部、60…振動板、61…島状凸部、6
2…ダイアフラム部、63…インク流入口、70…接着
層、80…FPC、111…記録装置本体、112…印
字機構部、113…用紙、114…給紙カセット、11
5…手差しトレイ、116…排紙トレイ、121…主ガ
イドロッド、122…従ガイドロッド、123…キャリ
ッジ、124…記録ヘッド、125…インクカートリッ
ジ、127…主走査モータ、134…搬送ローラ、13
5,141,142…搬送コロ、139…印写受け部
材。10 ... Frame, 11 ... Ink supply port, 12 ... Common liquid chamber, 20 ... Flow path plate, 21 ... Fluid resistance part, 22 ... Pressurized liquid chamber, 23 ... Communication port, 30 ... Nozzle plate, 31 ... Nozzle, 3
2 ... Water repellent treatment layer, 40 ... Base, 50 ... Laminated piezoelectric element,
51 ... Piezoelectric layer (PZT), 52 ... Internal electrode layer, 53 ... External electrode, 54 ... Individual electrode, 55 ... Common electrode, 56 ... Drive part, 57 ... Support part, 60 ... Vibrating plate, 61 ... Island-shaped convex part , 6
2 ... Diaphragm part, 63 ... Ink inlet, 70 ... Adhesive layer, 80 ... FPC, 111 ... Recording device main body, 112 ... Printing mechanism part, 113 ... Paper, 114 ... Paper feed cassette, 11
5 ... Manual feed tray, 116 ... Paper discharge tray, 121 ... Main guide rod, 122 ... Slave guide rod, 123 ... Carriage, 124 ... Recording head, 125 ... Ink cartridge, 127 ... Main scanning motor, 134 ... Conveying roller, 13
5, 141, 142 ... Transport rollers, 139 ... Printing receiving member.
Claims (5)
各々のノズルに連通し隔壁によって離隔した複数の加圧
液室とインク供給路を形成した流路板と、振動板と、該
振動板を変位させる電気機械変換手段を有するインクジ
ェットヘッドにおいて、 前記加圧液室間の隔壁の高さは70〜120μmであ
り、前記流路板の厚さは、前記隔壁の高さの2倍以上で
あることを特徴とするインクジェットヘッド。1. A nozzle plate having a plurality of nozzles, a plurality of pressurized liquid chambers communicating with each of the nozzles and separated from each other by a partition wall, a flow path plate having an ink supply path, a vibration plate, and the vibration plate. In the ink jet head having the electromechanical conversion means for displacing, the height of the partition wall between the pressurized liquid chambers is 70 to 120 μm, and the thickness of the flow path plate is at least twice the height of the partition wall. An inkjet head characterized in that there is.
各々のノズルに連通し隔壁によって離隔した複数の加圧
液室とインク供給路を形成した流路板と、振動板と、該
振動板を変位させる電気機械変換手段を有するインクジ
ェットヘッドにおいて、 前記加圧液室間の隔壁の高さは70〜120μmであ
り、前記電気機械変換手段は駆動部と支持部を有し、前
記隔壁は前記支持部によって前記振動板を介して支持さ
れることを特徴とするインクジェットヘッド。2. A nozzle plate having a plurality of nozzles, a plurality of pressurized liquid chambers communicating with each of the nozzles and separated from each other by a partition wall, a flow path plate having an ink supply path, a vibration plate, and the vibration plate. In the ink jet head having the electromechanical conversion means for displacing, the height of the partition wall between the pressurized liquid chambers is 70 to 120 μm, the electromechanical conversion means has a drive part and a support part, and the partition wall is the An inkjet head, wherein the inkjet head is supported by a supporting portion via the diaphragm.
クの圧縮によるコンプライアンスより小であることを特
徴とする請求項1または2記載のインクジェットヘッ
ド。3. The ink jet head according to claim 1, wherein the compliance of the vibration plate is smaller than the compliance due to the compression of the ink.
りインク滴を吐出することを特徴とする請求項1乃至3
いずれか記載のインクジェットヘッド。4. The ink droplets are ejected in the process of reducing the volume of the pressurized liquid chamber.
The inkjet head according to any one of the above.
各々のノズルに連通し隔壁によって離隔した複数の加圧
液室とインク供給路を形成した流路板と、振動板と、該
振動板を変位させる電気機械変換手段を有し、前記加圧
液室間の隔壁の高さは70〜120μmであり、前記流
路板の厚さは前記隔壁の高さの2倍以上であるインクジ
ェットヘッドを搭載したことを特徴とするインクジェッ
ト記録装置。5. A nozzle plate having a plurality of nozzles, a plurality of pressurized liquid chambers communicating with each of the nozzles and separated from each other by a partition wall, and a flow path plate forming an ink supply path, a vibration plate, and the vibration plate. An ink jet head having electromechanical conversion means for displacing the partition wall, the height of the partition wall between the pressurized liquid chambers is 70 to 120 μm, and the thickness of the flow path plate is twice or more the height of the partition wall. An ink jet recording apparatus characterized by being equipped with.
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---|---|---|---|
JP2002070914A JP2003266683A (en) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | Inkjet head and inkjet recorder |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2018001479A (en) * | 2016-06-29 | 2018-01-11 | セイコーエプソン株式会社 | Droplet discharge method |
-
2002
- 2002-03-14 JP JP2002070914A patent/JP2003266683A/en active Pending
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