JP2004249470A - Inkjet recording head and inkjet recorder - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録ヘッドのインク供給路及びインクジェット記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
圧電素子の電歪作用を用いて、インクが充填された圧力室を振動板を介して加圧することで、圧力室に連通するノズルからインク滴を吐出するインクジェット記録方式が知られている。
【0003】
このようなインクジェット記録ヘッドにおいては、インク供給口から導入されたインクが共通インク室に充填され、この共通インク室からインク供給路を通って各圧力室に充填される。
【0004】
このインク供給路の形状は、インクの吐出効率及びメニスカスの減衰時間に影響をおよぼす。すなわち、圧力室から共通インク室へインクを逆流させにくくし、効率良くノズルからインク滴を吐出させる為にはインク供給路の音響抵抗を大きくしたい。しかし、音響抵抗を大きくするとインク供給路のイナータンスも大きくなる為、ノズルからインク滴が吐出した後、メニスカスが安定しにくくなる。従って、音響抵抗とイナータンスとのバランスのとれた設計が重要である。つまり、音響抵抗を大きく、且つ、イナータンスはあまり大きくならないような形状としたい。
【0005】
従来、このような特性を有するインク供給路については、振動板に対して水平方向にエッチング等によって形成される溝形状のインク供給路や、振動板に対して鉛直方向にプレス加工や電鋳加工等によって形成される孔形状の供給路などがあった。(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5参照)
【0006】
【特許文献1】
特開平07−329292号公報
【特許文献2】
特表平10−508808号公報
【特許文献3】
特開平08−108534号公報
【特許文献4】
特開平08−169111号公報
【特許文献5】
特開平09−150511号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように形成されるインク供給路は、精度を出すことが困難であったり、製造コストが高コストであったり、或いは、電鋳加工の場合はインクによりインク供給路が腐食しやすい等の問題があった。
【0008】
また、振動板に対して水平方向(真下)に位置する溝形状のインク供給路の場合、供給路の上面が薄い振動板であるため強度が低い。従って、ノズルの高密度化に伴い圧電素子の電気接続部分がインク供給路の上面に位置せざるを得ない場合などでは、電気接続時に圧力がかかりインク供給路が変形したり、それによって圧電素子が破損することがあった。
【0009】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、インク供給路の音響抵抗が大きく、且つイナータンスが大きくならず、製造工程においてインク供給路に変形しない十分な強度を持たせることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、共通インク室の開口部と圧力室とを連通し、前記共通インク室から前記圧力室にインクを供給するインク供給路を備え、アクチュエータによって前記圧力室内のインクを加圧してインク滴をノズルから吐出させるインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記インク供給路が、前記アクチュエータと接する前記圧力室の圧力発生面を含まないで形成され、且つ、前記インク供給路内のインク流れ方向が、前記圧力発生面と並行であることを特徴としている。
【0011】
請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、インク供給路が、アクチュエータと接する圧力室の圧力発生面を含まないで形成され、且つ、インク供給路内のインク流れ方向が圧力発生面と並行である。
【0012】
従って、インク供給路は圧力発生面と接していないので、インク供給路は十分な強度を保つことができる。このため、例えば、ノズルの高密度化に伴いインク供給路の上面に電気接続部分が位置せざるを得なくなっても、アクチュエータへの電気接続を行う際にインク供給路が変形したり、それによってアクチュエータが破損することがない。
【0013】
また、インク供給路は、圧力発生面と鉛直方向の孔形状でなく、インク供給路は圧力発生面と並行である。従って、プレス加工や電鋳加工等で孔形状に加工することによる、精度上の問題、高い製造コストとなる問題、インクによる腐食する問題などが無い。
【0014】
請求項2に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項1に記載の構成において、前記インク供給路が、インク供給路プレートに開けられた孔によって構成されていることを特徴としている。
【0015】
請求項2に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項1と同様の作用を奏すが、インク供給路がインク供給路プレートに開けられた孔によって構成されているため、インク供給路の圧力発生面と直行する方向の長さ(以下、この長さを「インク供給路の高さ」と記す)は、インク供給路プレートの厚みとなる。インク供給路プレートの厚みは低コストで容易に高精度に制御することができる。従って、インク供給路の高さも低コストで容易に高精度に制御できる
請求項3に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項2に記載の構成において、前記インク供給プレートが、前記ノズルを形成するノズルプレートと前記圧力室を形成する圧力室プレートとの間にあることを特徴としている。
【0016】
請求項3に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項2と同様の作用を奏すが、インク供給プレートが、ノズルを形成するノズルプレートと圧力室を形成する圧力室プレートとの間にあるので、インク供給路プレートは圧力発生面と接していない。従って、インク供給路は十分な強度を保つことができる。
【0017】
請求項4に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項3に記載の構成において、前記インク供給プレートが、前記共通インク室を形成するプールプレートと前記圧力室プレートとの間にあることを特徴としている。
【0018】
請求項4に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項2と同様の作用を奏すが、インク供給プレートが、共通インク室を形成するノズルプレートとプールプレートとの間にあるので、インク滴が吐出する方向を垂直方向とすると、垂直方向に見たとき共通インク室とインク供給路と圧力室とが重なって構成することができる。従って、共通インク室とインク供給路と圧力室が、水平方向に対しては高密度に配置可能となる。
【0019】
請求項5に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項2乃至は請求項4に記載の構成において、前記孔が、平面視したときインクの流れ方向に長い略長方形であることを特徴としている。
【0020】
請求項5に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項2乃至は請求項4と同様の作用を奏すが、インク供給路となるインク供給プレートに開けられた孔が、平面視したときインクの流れ方向に長い略長方形である。従って、インクの流れ方向に多少の加工誤差を有していても、インク供給路の音響抵抗及びイナータンスには影響が少ない。
【0021】
請求項6に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項5に記載の構成において、前記インク供給路の前記前記圧力発生面に対して直交する方向を高さH、該高さ方向Hと直交する方向を幅D、前記インク流れ方向の長さをLとするとき、L>D>Hの関係を有することを特徴としている。
【0022】
請求項6に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項5と同様の作用を奏すが、インク供給路がインク供給路の圧力発生面に対して直交する方向を高さH、高さ方向Hと直交する方向を幅D、インク流れ方向の長さをLとするとき、L>D>Hの関係を有しているので、インク供給路の音響抵抗及びイナータンスは、高さHの精度に最も依存する。従って、高さHを高精度に加工すれば、インク供給路の音響抵抗及びイナータンスを高精度に制御できる。
【0023】
尚、インク供給路はインク供給路プレートに開けられた孔によって構成されているので、インク供給路プレートの厚み、つまりインク供給路の高さHは低コストで容易に高精度にすることができるので、好適である。
【0024】
請求項7に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項6に記載の構成において、前記インク供給路の高さH、幅D、長さLがL>2D>3Hの関係を有することを特徴としている。
【0025】
請求項7に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項6と同様の作用を奏すが、前記インク供給路の高さH、幅D、長さLがL>2D>3Hの関係を有しているので、インク供給路の音響抵抗及びイナータンスは、高さHの精度に最も依存し、幅D及び長さLを高精度に制御する必要がない。従って、高さHのみを高精度に加工すれば、幅D、長さLが多少の加工誤差を有していても、インク供給路の音響抵抗及びイナータンスには影響が少ない。
【0026】
請求項8に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項6に記載の構成において、前記インク供給路の幅D、高さH、長さLが、L>200μm、D>100μm、50μm>Hであることを特徴としている。
【0027】
請求項7に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項6と同様の作用を奏すが、インク供給路の幅D、高さH、長さLが、L>200μm、D>100μm、50μm>Hであるので、インク供給路の音響抵抗及びイナータンスは、高さHの精度に最も依存する。従って、高さHを高精度に加工すれば、インク供給路の音響抵抗及びイナータンスを高精度に制御できる。
【0028】
請求項9に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項7又は請求項8に記載の構成において、前記インク供給路の幅D、高さH、長さLが、L>300μm、D>120μm、40μm>Hであることを特徴としている。
【0029】
請求項9に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項7又は請求項8と同様の作用を奏すが、インク供給路の幅D、高さH、長さLが、L>300μm、D>120μm、40μm>Hであるので、高さHのみを高精度に加工すれば、幅D、長さLは10μm程度の加工誤差を有してもインク供給路の音響抵抗及びイナータンスには影響が少ない。
【0030】
請求項10に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項2乃至は請求項9に記載の構成において、前記共通インク室と連通する前記インク供給路の連通部が、前記共通インク室の開口部より拡幅されている拡幅部を有することを特徴としている。
【0031】
請求項10に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項2乃至は請求項9と同様の作用を奏すが、共通インク室と連通するインク供給路の連通部が、共通インク室の開口部より拡幅されている拡幅部を有しているので、インク供給路プレートを積層する際、多少のずれが生じても、拡幅部が共通インク室の開口部より、はみ出ることはない。
【0032】
従って、インク供給路プレートの音響抵抗及びイナータンスは、積層ずれの影響を受けにくい。
【0033】
請求項11に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項2乃至は請求項9に記載の構成において、前記共通インク室の開口部が、前記インク供給路の連通部より拡幅されているとを特徴としている。
【0034】
請求項11に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項2乃至は請求項9と同様の作用を奏すが、共通インク室の開口部が、インク供給路の連通部より拡幅されているので、インク供給路プレートを積層する際、多少のずれが生じても、インク供給路の連通部が共通インク室の開口部より、はみ出ることはない。
【0035】
従って、インク供給路プレートの音響抵抗及びイナータンスは、積層ずれの影響を受けにくい。
【0036】
請求項12に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項1乃至は請求項11に記載の構成において、前記ノズルがマトリックス状に配置されたことを特徴としている。
【0037】
請求項12に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項1乃至は請求項11と同様の作用を奏すが、ノズルがマトリックス状に配置されているので、高速に印字が可能である。
【0038】
また、インク供給路は圧力発生面と接していないので、インク供給路は十分な強度を有している。このため、ノズルがマトリックス状に高密度に配置されるに伴い、インク供給路の上面に電気接続部分が位置せざるを得なくなっても、アクチュエータへの電気接続を行う際にインク供給路が変形したり、それによってアクチュエータが破損することがない。
【0039】
請求項13に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項1乃至12に記載の構成において、前記アクチュエータが、電歪作用によって前記圧力室内のインクを加圧する圧電素子であることを特徴とする、
請求項14に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項1乃至12に記載の構成において、前記アクチュエータが、前記圧力室内のインクを加熱し発泡させることで加圧する発熱抵抗体であることを特徴としている。
【0040】
請求項15に記載の発明に係るインクジェット記録装置は、請求項1乃至は請求項14に記載のインクジェット記録ヘッドを備えることを特徴としている
請求項15に記載のインクジェット記録装置によれば、請求項1乃至は請求項14に記載されているインク供給路の音響抵抗及びイナータンスが低コストで高精度であるインクジェット記録ヘッドを備えている。すなわち、インクの吐出効率が良く、メニスカスの減衰時間が短い、インクジェット記録ヘッドを備えている。
【0041】
従って、製造コストが低く、また、高速に良好な画像形成が可能なインクジェット記録装置である。
【0042】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第1実施形態を図1乃至は図3に基づき説明する。
【0043】
図1又は図2に示すように本実施の形態のインクジェット記録ヘッド112は、マトリックス状に複数開けられたインク滴を吐出するノズル10と、インクを加圧し連通するノズル10からインク滴を吐出させる圧力室12と、図示しないインク供給部材からインクが供給される共通インク室14とを備えている。そして、ノズル10と圧力室12とを連通するノズル連通室16と、共通インク室14の開口部20と圧力室12とを連通するインク供給路18とを備えている。また、図2(A)に示すように圧力室12の上面には振動板34が接着され、振動板34の上面には圧電素子36が接着され、更に圧電素子36の上面にはボール半田40を介して電気基板38が接合されている。
【0044】
次に本実施の形態のインクジェット記録ヘッド112の製造方法について説明する。
【0045】
ノズル10が形成されるノズルプレート22と、ノズル連通室16と共通インク室14とを形成するインクプールプレート24、26と、ノズル連通室16と共通インク室14の開口部20とを形成するスループレート28と、インク供給路18が形成されたインク供給路プレート30と、圧力室12が形成された圧力室プレート32と、を順番に積層し接合する。
【0046】
尚、このようにインク供給路プレート30が、インクプールプレート28と圧力室プレート32との間にある為、インク滴が吐出する方向を垂直方向とすると、垂直方向に見たとき、共通インク室14とインク供給路18と圧力室12とが重なって構成される。従って、共通インク室とインク供給路と圧力室が、水平方向に対しては高密度に配置可能となる。つまり、ノズル10が高密度にマトリックス状に配置可能となる。
【0047】
次にノズルプレート22の表面に撥水コート膜を被覆すると共に、エキシマレーザにてノズル10を開ける。そして、ノズル10を形成後に圧力室プレート32に振動板34を接着する。
【0048】
尚、ノズルプレート22の材質はポリイミドであり、インクプールプレート24、26、スループレート28、インク供給路プレート30、圧力室プレート32、振動板34の材質はSUSであり、それぞれのプレートの厚みは、振動板34が約20μm、圧力室プレート32が約100μm、インク供給路プレート30が約30μm、スループレート28が約150μm、プールプレート24が約200μm、プールプレート36が約150μmとなっている。
【0049】
また、インク供給路プレート30は、図2に示すように厚み(H)が約30μmのプレートに、幅Dが約140μm、長さLが約320μmの略長方形の孔がエッチングで開けられている。この孔がインク供給路18となる。つまり、インク供給路18の形状は、高さH(約30μm)、幅D(約140μm)の矩形状の断面をした長さL(約320μm)の溝形状をしている。
【0050】
更に、インク供給路18の共通インク室14との連通部分は、共通インク室14の開口部20の直径φ2(約150μm)より拡幅された直径φ1(約200μm)の拡幅部18Aを有している。このためインク供給路プレート30の積層ずれは、共通インク室14の開口部20との連通部が、図3(B)まで許容できる。尚、本実施形態における製造誤差による最大の積層ずれは、図3(B)であり、図3(C)の状態になることは無い。
【0051】
従って、後述するインク滴の吐出効率及びメニスカスの減衰時間に影響を与えるインク供給路18の音響抵抗及びイナータンスは、積層ずれによって影響を受けない。
【0052】
次に、剥離可能な接着剤、例えば接着後に所定の温度で加熱されると、発泡して接着力が大幅に低下する性質を有する熱発泡性接着フィルムを介して固定基板に接着された圧電プレートに、例えばサンドブラスト加工を用いて、マトリックス状に配列された圧電素子36を作成する。
【0053】
この圧電素子36の固定基板と逆の面を振動板34に接合する。尚、圧電素子36の両面には、電極層として第1及び第2電極層がスパッタリングなどで予め形成されており、共通電極として兼用する振動板34と導電性接着剤で接着することで、第一電極層、すなわち圧電素子36と振動板34とは電気的にも接続される。
【0054】
続いて、固定基板を加熱して熱発泡性接着フィルムの接着力を低減させ、固定基板を剥離する。
【0055】
剥離後、各圧電素子36毎にボール半田40を形成し、その上に電気基板38を接合する。前述したように圧電素子36の両面には第1及び第2電極層が形成されているので、第2電極層、すなわち圧電素子36と電気基板38とは電気的に接続されている。また、電気基板38と振動板34とは図示しない接点にて接続されている。
【0056】
尚、ノズル10がマトリックス状に配置されて高密度化されるに伴い、インク供給路18の上面に圧電素子36への電気接続部分が位置する構成にならざるを得なくなる。
【0057】
しかし、インク供給路18の上面は振動板34でなく圧力室プレート32によって形成されており、インク供給路18は十分な強度を有している。従って、ボール半田40の電気接点は、電気接続工程においても、間に圧力室プレート32を介しているので、インク供給路18に圧力がかかりインク供給路18が変形したり、それによって、圧電素子36が破損することがない。
【0058】
そして最後に図示しないインク供給部材等を取り付けることにより、本実施の形態のインクジェット記録ヘッド112が完成する。
【0059】
次に本実施の形態のインクジェット記録ヘッド112の作用を説明する。
【0060】
図1(B)の矢印のように、インクジェット記録ヘッド112の図示しないインク供給口から導入されたインクが共通インク室14に充填され、この共通インク室14からインク供給路18を通って各圧力室12にインクが充填される。各圧力室12にインクが充填された状態で、例えばボール半田40から振動板34へと通電することで圧電素子36が歪み、振動板34を介して圧力室12のインクが加圧され、ノズル10からインク滴が吐出する。このとき圧力室12のインクはインク供給路18にも逆流する。この逆流量が大きいとインク滴の吐出効率が悪くなる。
【0061】
そして、インク滴が吐出した後、共通インク室14からインク供給路18を通ってインクが圧力室12に再度充填され、ノズル10のインクのメニスカスの動きが減衰し安定した後、次のインク滴が吐出が可能になる。尚、インク滴を連続吐出する最大駆動周波数、すなわち印字記録速度はメニスカスの動きが減衰し安定する時間にも依存する。従って、ノズル10のインクのメニスカスを速やかに安定させる必要がある。
【0062】
ここで、メニスカスの動きについて下記で説明する。
【0063】
図4には、液滴吐出前後におけるノズル10でのメニスカス50の動作が、順に(A)から(F)へと模式的に示されている。僅かに凹んだ状態であったメニスカス50(図4(A))は、圧力室12が圧縮されるとノズル10からインク滴52を吐出させる(図4(B))。インク滴52の吐出が行われると、ノズル10内部のインク量が減少するため、凹形状のメニスカス50が形成される(図4(C))。凹形状になったメニスカス50は、インクの表面張力の作用によって徐々にノズル10の開口部まで復帰し(図4(D)および図4(E))、吐出前の状態に回復する(図4(F))。なお、こうしたインク滴52の吐出後におけるメニスカス50の復帰動作のことを、以後「リフィル」と呼び、インク滴52の吐出後にメニスカス50がノズル10の開口面22Aに復帰し、安定するまでの時間をメニスカスの減衰時間と呼ぶ。
【0064】
図5には、インク滴52の吐出直後からの経過時間と、メニスカス50の位置変化(メニスカス50の中央の位置y、図4(C)参照)との関係がグラフにて示されている。吐出直後(t=0)に大きく後退したメニスカス50(y=−60μm)は、このグラフに示されるように振動しながら初期位置(y=0)に復帰する。
【0065】
このようなインク滴52の吐出効率及びメニスカスの減衰時間は、インク供給路18の形状が大きな影響をおよぼす。すなわち、インク供給路18は、圧力室12から共通インク室14へインクを逆流させにくくし、効率良くノズル10からインク滴52を吐出させる為にインク供給路18の音響抵抗を大きくしたい。しかし、音響抵抗を大きくすると、インク供給路18のイナータンスも大きくなる為、ノズル10からインク滴52が吐出した後、メニスカス50が安定しにくくなる。従って、音響抵抗とイナータンスのバランスのとれた設計が重要である。つまり、音響抵抗を大きく、且つ、イナータンスはあまり大きくならない形状としたい。
【0066】
本実施形態では、前述したように、インク供給路18は、その断面形状が高さH(約30μm)、幅D(約140μm)の矩形形状をした、長さL(約320μm)の溝形状とすることで、音響抵抗を大きく、且つイナータンスはあまり大きくならない形状としている。つまり、高い吐出効率及び十分短いメニスカスの減衰時間を得る事ができる形状となっている。尚、このように高さHが小さく、幅D及び長さLが大きな形状の為、後述するように、その音響抵抗及びイナータンスは高さHの精度がもっとも影響する。
【0067】
しかし、本実施形態では、インク供給路18はインク供給路プレート30にエッチングで略長方形に開けられた孔であるので、高さHはインク供給路プレート30の厚みとなり高精度に加工できる。その反面、インク供給路18の幅D、長さLは、エッチングによって開けられる孔であるので高精度には加工できないが、幅D、長さLが大きい為、後述するように、その加工精度は音響抵抗及びイナータンスにあまり影響を与えないので問題は無い。
【0068】
従って、音響抵抗及びイナータンスを高精度に低コストで製造が可能なインク供給路18となっている。また、インク供給路18の上面は振動板34でなく圧力室プレート32によって形成されており、インク供給路18は十分な強度を保ている。
【0069】
さて、このインク供給路18の音響抵抗及びイナータンスと加工精度との関係について以下に詳しく見ていく。
【0070】
幅Dm、高さHmの矩形断面で、長さLmの流路に、粘度(Pa・s)、密度ρ(kg/m3)の液体が流れるときの流路のイナータンス(kg/m4)、音響抵抗(Ns/m5)は、図10の▲1▼及び▲2▼の式で計算できる。
【0071】
本実施形態に使用しているインクは、インク粘度が約0.003(Pa・s)、インク密度ρが約998(kg/m3)であり、また、前述したように、幅Dは約0.00014m(140μm)、高さHは約0.00003m(30μm)、長さLは約0.00032m(320μm)である。したがって、これらの数値を図10の▲1▼及び▲2▼式に入れ計算すると、イナータンスは7.60E+07(Kg/m4)、音響抵抗は3.47E+12(Ns/m5)となる。
【0072】
さて、例えば、仮に幅D及び高さHが設計値より10μm大きくなるような製造誤差が生じたとすると、幅D及び高さHの設計値とイナータンス及び音響抵抗の設計値からの誤差は図6のグラフのようになる。このグラフより、幅Dは140μmであるので、仮に10μm大きくなる、つまり幅が150μmとなる製造誤差が生じてもイナータンス及び音響抵抗は共に約7%の減少に抑えられる。しかし、高さHは30μmであるので、仮に10μm大きくなる、つまり高さHが40μmになる製造誤差が生じるとイナータンスが約25%、音響抵抗が約42%も減少する。
【0073】
尚、イナータンス及び音響抵抗の誤差が10%程度以下であれば、インク滴の吐出特性のばらつきは、人間の目では認識できない程度の画像品質への影響で納まる。つまり、イナータンス及び音響抵抗の誤差が10%程度以下であれば、画像品質に影響しない。
【0074】
また、長さLについても、Lは図10の▲1▼及び▲2▼の式とも分子にあるので、320μm(L1)が10μm大きくなって330μm(L2)となる製造誤差を生じても、図10の▲3▼式のように3%程度しか影響しない。
【0075】
従って、本実施形態のようなインク供給路の形状の場合、製造誤差に対するイナータンス及び音響抵抗への影響は、高さHがもっとも大きくなる。換言すると、本実施形態のようなインク供給路の形状であれば、高さHのみを高精度に加工すれば、音響抵抗及びイナータンスを高精度に制御できる。
【0076】
本実施形態のインク供給路18は、インク供給路プレート30にエッチングで略長方形に開けられた孔であるので、高さHはインク供給路プレート30の厚みとなり高精度に設定できる為、好適である。
【0077】
尚、一般にエッチングによる加工の場合は数μmの製造誤差を生じる。仮に、溝深さ(インク供給路18の高さH)をエッチングにより加工する場合、つまりインク供給路プレート30を設けないで圧力室プレート32に加工する場合、溝深さも数μm程度の誤差が生じる。しかも、深さ方向の加工は幅方向の加工よりも加工精度が劣ることが一般的であり、10μm程度の誤差が生じる。このような加工精度であってもイナータンス及び音響抵抗の誤差を、前述したように、画像品質に影響を与えない10%程度以下にする為には、図6のグラフより100μm以上の寸法を必要とする。
【0078】
仮に、幅D、高さHとも100μm以上のインク供給路では断面積が大きいため、特にほぼ同じ音響抵抗(3.47E+12(Ns/m5))を得るためには長さLを4000μm(4mm)程度にする必要が生じ、非現実的である。
【0079】
このようにエッチングの加工精度を考慮して溝状のインク供給路18を形成すると断面積が大きくなり音響抵抗が小さくなってしまう。また、インク供給路18を長くすることで音響抵抗を大きくすることも非現実的である。従って、高さHを小さく、つまりインク流路プレート30の厚みとし、幅Dを大きくすることで、音響抵抗を大きく、且つ、イナータンスはあまり大きくならない設計が可能となっている。
【0080】
尚、スループレート28の開口部20は、インク供給路18に比べて断面積が大きく、長さ(この場合はスループレート28の厚み)が短いため、イナータンス及び音響抵抗は供給路に比べて小さく、この部分の製造誤差は特性に殆ど影響しない。
【0081】
次に、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第二実施形態について図7及び図8にて説明する。
【0082】
尚、第一実施形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0083】
本実施形態のインクジェット記録ヘッド113は、図7に示すように、インク供給路プレート31は拡幅部を有して無く、共通インク室14の開口部21直径φ3が約200μmとなり、インク供給路19の幅D(約140μm)の連通部より拡幅されている以外は、第1実施形態と同様の構成である。
【0084】
このように共通インク室14の開口部21は、インク供給路プレート31の幅D(約140μm)より大きな直径φ3(約200μm)となっているので、インク供給路プレート31の積層ずれは、共通インク室14の開口部21との連通部が図8(B)まで許容できる。尚、本実施形態における製造誤差による最大の積層ずれは、図8(B)であり、図8(C)の状態になることは無い。
【0085】
従って、インク滴の吐出効率及びメニスカスの減衰時間に影響を与えるインク供給路18の音響抵抗及びイナータンスは、積層ずれによって影響を受けない。
【0086】
次に第2実施形態のインクジェット記録ヘッド113の作用を説明する。
【0087】
第2実施形態のインク供給路19も第一実施形態と同様の構成となっているので、インク供給路19の音響抵抗及びイナータンスは高さHの精度がもっとも影響する。
【0088】
しかし、第一実施形態と同様にインク供給路19はインク供給路プレート31にエッチングで略長方形に開けられた孔であるので、高さHはインク供給路プレート31の厚みとなり高精度に加工でき、低コストで高精度に音響抵抗及びイナータンスを制御可能な構成となっている。
【0089】
次に第一実施形態のインクジェット記録ヘッド112又は、第二実施形態のインクジェット記録ヘッド113を備えたインクジェット記録装置102について図9に基づき説明する。
【0090】
インクジェット記録装置102はインクジェット記録ヘッド112又はインクジェット記録ヘッド113を搭載するキャリッジ104、キャリッジ104を主走査方向Mに走査する為の主走査機構106、記録媒体としての記録紙Pを副走査方向Sに走査する為の副走査機構108、及びメンテナンスステーション110等を含んで構成されている。
【0091】
インクジェット記録ヘッド112又はインクジェット記録ヘッド113は、ノズル10が形成されたノズルプレート22が記録用紙Pと対向するようにキャリッジ104上に搭載されており、主走査機構106によって主走査方向Mに移動されながら記録用紙Pに対してインク滴を吐出することにより、一定のバンド領域BEに対して画像の記録を行う。主走査方向への1回の移動が終了すると、副走査機構108によって記録用紙Pが副走査方向Sに搬送され、再びキャリッジ104を主走査方向Mに移動させながら次のバンド領域BEを記録する。こうした動作を複数回繰り返すことにより、記録用紙Pの全面にわたって画像記録を行うことができる。
【0092】
本実施の形態のインクジェット記録ヘッド112又はインクジェット記録ヘッド113は、マトリックス状に配置された多数のノズル10を備えている。このため、キャリッジ104の主走査方向Mの一回の移動で、広いバンド領域BEに画像が形成できる。つまり、少ないキャリッジ104の移動回数で記録用紙Pの全面にわたって画像記録を行うことができる。また、前述したようにメニスカスの減衰時間が十分短いインク供給路18又はインク供給路19を有しているので駆動周波数を高くすることが可能である。従って、高速に画像形成が可能である。
【0093】
また、高い吐出効率となるインク供給路18又はインク供給路19を有しているので、良好で安定した画像形成が行える
従って、良好で安定した画像形成が高速に行えるインクジェット記録装置102となっている。
【0094】
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【0095】
例えば、上記実施の形態では圧電素子36は、1枚の圧電素子36のたわみ振動によって圧力室12を加圧したが、これに限定されない。例えば、圧電素子を積層する形態であっても良いし、縦振動タイプの圧電素子であっても良い。或いは、その他形態の圧電素子であっても良い。
【0096】
また、例えば、上記実施の形態では、アクチュエータは圧電素子36からなっているが、これに限定されない。例えば、圧力室内のインクを加熱し発泡させることで加圧する発熱抵抗体であっても良いし、静電力や磁力を利用したものであっても良い。或いは、その他の形態のアクチュエータであっても良い。
【0097】
また、例えば、上記実施の形態では、ノズル10はマトリックス状に配置されていたが、これに限定されない。例えば、ノズルが1列に配置されているものでも良い。
【0098】
また、例えば、上記実施の形態では、インクジェット記録ヘッド112又はインクジェット記録ヘッド113をキャリッジ104によって搬送しながら記録を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、ノズルを記録媒体の全般にわたって配置したインクジェット記録ヘッドを用い、インクジェット記録ヘッドは固定して、記録媒体のみを搬送しながら記録を行っても良い。
【0099】
また、本明細書におけるインクジェット記録とは、記録紙上への文字や画像の記録に限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりするなど、工業用的に用いられる液滴噴射装置全般に対して本発明を利用することが可能である。
【0100】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係るインクジェット記録ヘッドのインク供給路は、音響抵抗及びイナータンスを高精度に低コストで製造が可能であり、また、製造工程においてインク供給路が変形しない十分な強度を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの要部を示す断面斜視図である。尚、図(B)は図(A)のX部分の拡大図である。
【図2】本発明の第一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。尚、図(B)は図(A)のA−A断面図である。
【図3】本発明の第一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドのインク供給路プレートの積層ずれを説明する説明図である。
【図4】インクジェット記録ヘッドのノズルからインクが吐出する時のメニスカスの変化を模式的に表した説明図である。
【図5】インクジェット記録ヘッドのノズルからインクが吐出する時のメニスカスの減衰とメニスカス中央の位置との関係の一例を示すグラフである。
【図6】インク供給路の製造誤差とイナータンス及び音響抵抗との関係を表すグラフである。
【図7】本発明の第二実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。尚、図(B)は図(A)のB−B断面図である。
【図8】本発明の第二実施形態に係るインクジェット記録ヘッドのインク供給路プレートの積層ずれを説明する説明図である。
【図9】本発明の第一実施形態又は第二実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置を示す断面斜視図である。
【図10】イナータンス(kg/m4)、音響抵抗(Ns/m5)の計算式(▲1▼▲2▼)及び長さLの製造誤差の影響を計算した計算式(▲3▼)である。
【符号の説明】
10 ノズル
12 圧力室
14 共通インク室
18、19 インク供給路
18A 拡幅部
20、21 開口部
30 インク供給路プレート
34 振動板(圧力発生面)
36 圧電素子(アクチュエータ)
102 インクジェット記憶装置
112、113 インクジェット記録ヘッド[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink supply path of an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art There is known an ink jet recording method in which a pressure chamber filled with ink is pressurized through a vibration plate by using an electrostrictive action of a piezoelectric element to discharge ink droplets from a nozzle communicating with the pressure chamber.
[0003]
In such an ink jet recording head, the ink introduced from the ink supply port is filled in the common ink chamber, and the pressure chamber is filled from the common ink chamber through the ink supply path.
[0004]
The shape of the ink supply path affects the ink ejection efficiency and the meniscus decay time. That is, in order to make it difficult for ink to flow backward from the pressure chamber to the common ink chamber and to efficiently eject ink droplets from the nozzles, it is desired to increase the acoustic resistance of the ink supply path. However, if the acoustic resistance is increased, the inertance of the ink supply path is also increased, so that the meniscus becomes difficult to stabilize after the ink droplet is ejected from the nozzle. Therefore, a design that balances acoustic resistance and inertance is important. In other words, it is desired that the shape be such that the acoustic resistance is large and the inertance is not so large.
[0005]
Conventionally, for an ink supply path having such characteristics, a groove-shaped ink supply path formed by etching or the like in the horizontal direction with respect to the diaphragm, or a press working or an electroforming processing in the vertical direction with respect to the diaphragm. There is a supply path in the shape of a hole formed by the above method. (For example, see Patent Literature 1,
[0006]
[Patent Document 1]
JP 07-329292 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Publication No. 10-508808
[Patent Document 3]
JP 08-108534 A
[Patent Document 4]
JP-A-08-169111
[Patent Document 5]
JP-A-09-150511
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the ink supply path formed in this way is difficult to achieve accuracy, the manufacturing cost is high, or in the case of electroforming, the ink supply path is easily corroded by ink. There was a problem.
[0008]
Further, in the case of a groove-shaped ink supply path located in the horizontal direction (directly below) with respect to the diaphragm, the strength is low because the upper surface of the supply path is a thin diaphragm. Therefore, when the electrical connection portion of the piezoelectric element must be located on the upper surface of the ink supply path due to the increase in the density of the nozzles, pressure is applied at the time of electrical connection and the ink supply path is deformed. Could be damaged.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an ink supply path having a large acoustic resistance, a large inertance, and a sufficient strength not to deform the ink supply path in a manufacturing process. And
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The ink jet recording head according to the first aspect of the present invention includes an ink supply path that communicates an opening of the common ink chamber with the pressure chamber, and supplies ink from the common ink chamber to the pressure chamber. In an ink jet recording head that pressurizes ink in a pressure chamber and ejects ink droplets from a nozzle, the ink supply path is formed without including a pressure generating surface of the pressure chamber in contact with the actuator, and The ink flow direction in the path is parallel to the pressure generating surface.
[0011]
According to the inkjet recording head of the first aspect, the ink supply path is formed without including the pressure generating surface of the pressure chamber in contact with the actuator, and the ink flow direction in the ink supply path is parallel to the pressure generating surface. It is.
[0012]
Therefore, since the ink supply path is not in contact with the pressure generating surface, the ink supply path can maintain sufficient strength. For this reason, for example, even if the electric connection part has to be located on the upper surface of the ink supply path due to the high density of the nozzles, the ink supply path is deformed when making the electric connection to the actuator, The actuator will not be damaged.
[0013]
Further, the ink supply path is not formed in a vertical hole shape with the pressure generating surface, and the ink supply path is parallel to the pressure generating surface. Therefore, there is no problem of accuracy, a problem of high manufacturing cost, a problem of corrosion by ink, and the like due to processing into a hole shape by pressing or electroforming.
[0014]
An ink jet recording head according to a second aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the first aspect, wherein the ink supply path is formed by a hole formed in an ink supply path plate.
[0015]
According to the inkjet recording head of the second aspect, the same operation as that of the first aspect is achieved, but since the ink supply path is constituted by the holes formed in the ink supply path plate, the pressure of the ink supply path is generated. The length in the direction perpendicular to the surface (hereinafter, this length is referred to as “the height of the ink supply path”) is the thickness of the ink supply path plate. The thickness of the ink supply path plate can be easily and accurately controlled at low cost. Therefore, the height of the ink supply path can be easily and accurately controlled at low cost.
An ink jet recording head according to a third aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the second aspect, wherein the ink supply plate is provided between a nozzle plate forming the nozzle and a pressure chamber plate forming the pressure chamber. It is characterized by having.
[0016]
According to the ink jet recording head of the third aspect, the same operation as the second aspect is achieved, but the ink supply plate is located between the nozzle plate forming the nozzle and the pressure chamber plate forming the pressure chamber. The ink supply path plate is not in contact with the pressure generating surface. Therefore, the ink supply path can maintain sufficient strength.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the third aspect, the ink supply plate is located between a pool plate forming the common ink chamber and the pressure chamber plate. Features.
[0018]
According to the ink jet recording head of the fourth aspect, the same operation as that of the second aspect is achieved, but since the ink supply plate is located between the nozzle plate forming the common ink chamber and the pool plate, the ink droplets are reduced. Assuming that the ejection direction is the vertical direction, the common ink chamber, the ink supply path, and the pressure chamber can be configured to overlap when viewed in the vertical direction. Therefore, the common ink chamber, the ink supply path, and the pressure chamber can be arranged with high density in the horizontal direction.
[0019]
An ink jet recording head according to a fifth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the second to fourth aspects, wherein the hole has a substantially rectangular shape that is long in the ink flow direction when viewed in plan. I have.
[0020]
According to the inkjet recording head of the fifth aspect, the same effect as that of the second to fourth aspects is obtained, but the holes formed in the ink supply plate serving as the ink supply path are provided with the ink when viewed in plan. It is a substantially rectangular shape that is long in the flow direction. Therefore, even if there is some processing error in the ink flow direction, the acoustic resistance and the inertance of the ink supply path are little affected.
[0021]
An ink jet recording head according to a sixth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the fifth aspect, wherein a direction perpendicular to the pressure generating surface of the ink supply path is a height H, and the height direction H is When the width D is orthogonal to the direction and the length in the ink flow direction is L, the relationship is L>D> H.
[0022]
According to the inkjet recording head of the sixth aspect, the same operation as that of the fifth aspect is achieved, but the height H and the height direction H are set such that the direction in which the ink supply path is perpendicular to the pressure generating surface of the ink supply path. When the width D is perpendicular to the width and the length in the ink flow direction is L, the acoustic resistance and the inertance of the ink supply path can be adjusted to the accuracy of the height H because L>D> H. Most dependent. Therefore, if the height H is processed with high precision, the acoustic resistance and inertance of the ink supply path can be controlled with high precision.
[0023]
Since the ink supply path is formed by holes formed in the ink supply path plate, the thickness of the ink supply path plate, that is, the height H of the ink supply path can be easily adjusted at low cost with high accuracy. Therefore, it is preferable.
[0024]
According to a seventh aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the sixth aspect, the height H, the width D, and the length L of the ink supply path have a relationship of L>2D> 3H. Features.
[0025]
According to the inkjet recording head of the seventh aspect, the same operation as that of the sixth aspect is achieved, but the height H, the width D, and the length L of the ink supply path have a relationship of L>2D> 3H. Therefore, the acoustic resistance and inertance of the ink supply path most depend on the accuracy of the height H, and there is no need to control the width D and the length L with high accuracy. Therefore, if only the height H is processed with high precision, even if the width D and the length L have some processing errors, the acoustic resistance and inertance of the ink supply path are little affected.
[0026]
In an ink jet recording head according to an eighth aspect of the present invention, in the configuration according to the sixth aspect, the width D, the height H, and the length L of the ink supply path are L> 200 μm, D> 100 μm, and 50 μm> H.
[0027]
According to the inkjet recording head of the seventh aspect, the same operation as the sixth aspect is achieved, but the width D, the height H, and the length L of the ink supply path are L> 200 μm, D> 100 μm, and 50 μm> Since it is H, the acoustic resistance and inertance of the ink supply path most depend on the accuracy of the height H. Therefore, if the height H is processed with high precision, the acoustic resistance and inertance of the ink supply path can be controlled with high precision.
[0028]
According to a ninth aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the seventh or eighth aspect, the width D, the height H, and the length L of the ink supply path are L> 300 μm, D> 120 μm, 40 μm> H.
[0029]
According to the ink jet recording head of the ninth aspect, the same operation as the seventh or eighth aspect is achieved, but the width D, the height H, and the length L of the ink supply path are L> 300 μm, D> Since 120 μm and 40 μm> H, if only the height H is processed with high accuracy, even if the width D and the length L have a processing error of about 10 μm, the acoustic resistance and the inertance of the ink supply path are affected. Few.
[0030]
According to a tenth aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the second to ninth aspects, the communication portion of the ink supply path that communicates with the common ink chamber has an opening in the common ink chamber. It is characterized by having a widened part wider than the part.
[0031]
According to the ink jet recording head of the tenth aspect, the same effect as that of the second to ninth aspects is obtained, but the communicating part of the ink supply path communicating with the common ink chamber is located closer to the opening of the common ink chamber. Since the widened portion is widened, even when the ink supply path plates are laminated, even if there is a slight displacement, the widened portion does not protrude from the opening of the common ink chamber.
[0032]
Therefore, the acoustic resistance and the inertance of the ink supply path plate are hardly affected by the stacking deviation.
[0033]
An ink jet recording head according to an eleventh aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the second to ninth aspects, wherein the opening of the common ink chamber is wider than the communicating part of the ink supply path. It is characterized by.
[0034]
According to the ink jet recording head of the eleventh aspect, the same effect as that of the second to ninth aspects is obtained, but since the opening of the common ink chamber is wider than the communicating part of the ink supply path, When the ink supply path plates are stacked, even if the ink supply path plates are slightly misaligned, the communication portion of the ink supply path does not protrude from the opening of the common ink chamber.
[0035]
Therefore, the acoustic resistance and the inertance of the ink supply path plate are hardly affected by the stacking deviation.
[0036]
An ink jet recording head according to a twelfth aspect of the present invention is the ink jet recording head according to the first to eleventh aspects, wherein the nozzles are arranged in a matrix.
[0037]
According to the inkjet recording head of the twelfth aspect, the same operation as that of the first to eleventh aspects is achieved, but printing can be performed at high speed because the nozzles are arranged in a matrix.
[0038]
Further, since the ink supply path is not in contact with the pressure generating surface, the ink supply path has a sufficient strength. For this reason, as the nozzles are arranged in a matrix at a high density, the ink supply path is deformed when making an electric connection to the actuator, even if the electric connection part has to be located on the upper surface of the ink supply path. Or damage to the actuator.
[0039]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the first to twelfth aspects, the actuator is a piezoelectric element that presses the ink in the pressure chamber by an electrostrictive action. ,
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the first to twelfth aspects, the actuator is a heating resistor that pressurizes the ink in the pressure chamber by heating and foaming the ink. Features.
[0040]
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided an inkjet recording apparatus including the inkjet recording head according to any one of the first to fourteenth aspects.
According to the ink jet recording apparatus of the present invention, the ink jet recording head according to the present invention is provided with an ink jet recording head in which the acoustic resistance and inertance of the ink supply path are low cost and high accuracy. That is, an ink jet recording head having good ink ejection efficiency and a short meniscus decay time is provided.
[0041]
Therefore, the inkjet recording apparatus has a low manufacturing cost and can form a good image at high speed.
[0042]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of an inkjet recording head according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0043]
As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the ink
[0044]
Next, a method for manufacturing the
[0045]
The
[0046]
Since the ink
[0047]
Next, the surface of the
[0048]
The material of the
[0049]
As shown in FIG. 2, the ink
[0050]
Further, the portion of the
[0051]
Therefore, the acoustic resistance and inertance of the
[0052]
Next, a peelable adhesive, for example, a piezoelectric plate bonded to a fixed substrate via a heat-foamable adhesive film having a property of being foamed and greatly reduced in adhesive strength when heated at a predetermined temperature after bonding. Next, the
[0053]
The surface of the
[0054]
Subsequently, the fixed substrate is heated to reduce the adhesive force of the thermally foamable adhesive film, and the fixed substrate is peeled off.
[0055]
After peeling, a
[0056]
In addition, as the
[0057]
However, the upper surface of the
[0058]
Finally, by attaching an ink supply member (not shown) or the like, the ink
[0059]
Next, the operation of the
[0060]
As shown by the arrow in FIG. 1B, ink introduced from an ink supply port (not shown) of the ink
[0061]
After the ink droplets are ejected, the ink is refilled into the
[0062]
Here, the movement of the meniscus will be described below.
[0063]
FIG. 4 schematically illustrates the operation of the
[0064]
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the elapsed time immediately after the ejection of the
[0065]
The shape of the
[0066]
In the present embodiment, as described above, the
[0067]
However, in this embodiment, since the
[0068]
Therefore, the
[0069]
Now, the relationship between the acoustic resistance and inertance of the
[0070]
In a rectangular section having a width Dm and a height Hm, a flow path having a length Lm is provided with a viscosity (Pa · s) and a density ρ (kg / m 3 ), The inertance of the flow path when the liquid flows (kg / m 4 ), Acoustic resistance (Ns / m 5 ) Can be calculated by the equations (1) and (2) in FIG.
[0071]
The ink used in the present embodiment has an ink viscosity of about 0.003 (Pa · s) and an ink density ρ of about 998 (kg / m 3 As described above, the width D is about 0.00014 m (140 μm), the height H is about 0.00003 m (30 μm), and the length L is about 0.00032 m (320 μm). Therefore, when these numerical values are put into equations (1) and (2) in FIG. 10 and calculated, the inertance is 7.60E + 07 (Kg / m2). 4 ), The acoustic resistance is 3.47E + 12 (Ns / m 5 ).
[0072]
Now, for example, if a manufacturing error occurs such that the width D and the height H are larger than the design values by 10 μm, the error between the design values of the width D and the height H and the design values of the inertance and the acoustic resistance are as shown in FIG. It becomes like the graph of. According to this graph, since the width D is 140 μm, the inertance and the acoustic resistance are both reduced to about 7% even if a manufacturing error occurs in which the width D is increased by 10 μm, that is, the width is 150 μm. However, since the height H is 30 μm, if the height H is increased by 10 μm, that is, if a manufacturing error occurs when the height H is 40 μm, the inertance decreases by about 25% and the acoustic resistance decreases by about 42%.
[0073]
If the error between the inertance and the acoustic resistance is about 10% or less, the variation in the ejection characteristics of the ink droplets is limited to the image quality that cannot be recognized by human eyes. That is, if the error of the inertance and the acoustic resistance is about 10% or less, the image quality is not affected.
[0074]
Also, as for the length L, since L is in the numerator in both the formulas (1) and (2) in FIG. 10, even if a manufacturing error occurs in which 320 μm (L1) is increased by 10 μm to 330 μm (L2), As shown by the equation (3) in FIG. 10, the influence is only about 3%.
[0075]
Therefore, in the case of the shape of the ink supply path as in the present embodiment, the height H has the largest influence on the inertance and the acoustic resistance with respect to the manufacturing error. In other words, in the case of the shape of the ink supply path as in the present embodiment, if only the height H is processed with high precision, the acoustic resistance and inertance can be controlled with high precision.
[0076]
The
[0077]
In general, in the case of processing by etching, a manufacturing error of several μm occurs. If the groove depth (the height H of the ink supply path 18) is processed by etching, that is, if the processing is performed on the
[0078]
If the ink supply path having a width D and a height H of 100 μm or more has a large cross-sectional area, the acoustic resistance (3.47E + 12 (Ns / m 5 )), It is necessary to make the length L about 4000 μm (4 mm), which is impractical.
[0079]
When the groove-shaped
[0080]
Since the
[0081]
Next, a second embodiment of the ink jet recording head according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0082]
The members described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0083]
In the ink
[0084]
As described above, since the
[0085]
Therefore, the acoustic resistance and inertance of the
[0086]
Next, the operation of the
[0087]
Since the
[0088]
However, as in the first embodiment, since the
[0089]
Next, an ink
[0090]
The
[0091]
The
[0092]
The ink
[0093]
Further, since the
Accordingly, the ink
[0094]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment.
[0095]
For example, in the above embodiment, the
[0096]
Further, for example, in the above-described embodiment, the actuator is formed of the
[0097]
Further, for example, in the above embodiment, the
[0098]
Further, for example, in the above-described embodiment, printing is performed while the
[0099]
Further, the ink jet recording in this specification is not limited to the recording of characters and images on recording paper. That is, the recording medium is not limited to paper, and the liquid to be ejected is not limited to ink. For example, ink is discharged onto a polymer film or glass to create a color filter for display, or solder in a welded state is discharged onto a substrate to form bumps for component mounting, for industrial use. The present invention can be applied to all droplet ejecting apparatuses used.
[0100]
【The invention's effect】
As described above, the ink supply path of the ink jet recording head according to the present invention can produce acoustic resistance and inertance with high accuracy and at low cost. Has strength.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional perspective view illustrating a main part of an inkjet recording head according to a first embodiment of the present invention. FIG. (B) is an enlarged view of a portion X in FIG. (A).
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the inkjet recording head according to the first embodiment of the present invention. FIG. (B) is a sectional view taken along the line AA of FIG. (A).
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a stacking deviation of an ink supply path plate of the inkjet recording head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a meniscus change when ink is ejected from a nozzle of an ink jet recording head.
FIG. 5 is a graph showing an example of a relationship between a meniscus attenuation and a center position of a meniscus when ink is ejected from a nozzle of an ink jet recording head.
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a manufacturing error of an ink supply path and inertance and acoustic resistance.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an inkjet recording head according to a second embodiment of the present invention. FIG. (B) is a sectional view taken along the line BB of FIG. (A).
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining lamination misalignment of an ink supply path plate of an inkjet recording head according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a sectional perspective view showing an ink jet recording apparatus provided with an ink jet recording head according to the first embodiment or the second embodiment of the present invention.
FIG. 10: inertance (kg / m 4 ), Acoustic resistance (Ns / m 5 ) And (3) calculating the effect of the manufacturing error of the length L.
[Explanation of symbols]
10 nozzles
12 pressure chamber
14 Common ink chamber
18, 19 Ink supply path
18A Wide section
20, 21 opening
30 Ink supply path plate
34 diaphragm (pressure generating surface)
36 Piezoelectric element (actuator)
102 Inkjet storage device
112, 113 inkjet recording head
Claims (15)
前記インク供給路が、前記アクチュエータと接する前記圧力室の圧力発生面を含まないで形成され、且つ、前記インク供給路内のインク流れ方向が、前記圧力発生面と並行であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。An ink supply path is provided that communicates the opening of the common ink chamber with the pressure chamber and supplies ink from the common ink chamber to the pressure chamber. The ink in the pressure chamber is pressurized by an actuator to eject ink droplets from the nozzles. In the ink jet recording head to be
The ink supply path is formed without including a pressure generation surface of the pressure chamber in contact with the actuator, and an ink flow direction in the ink supply path is parallel to the pressure generation surface. Ink jet recording head.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003039189A JP2004249470A (en) | 2003-02-18 | 2003-02-18 | Inkjet recording head and inkjet recorder |
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Publications (1)
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JP2004249470A true JP2004249470A (en) | 2004-09-09 |
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ID=33023428
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Country | Link |
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JP (1) | JP2004249470A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012071594A (en) * | 2010-08-31 | 2012-04-12 | Kyocera Corp | Liquid ejection head and recorder using the same |
-
2003
- 2003-02-18 JP JP2003039189A patent/JP2004249470A/en active Pending
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JP2012071594A (en) * | 2010-08-31 | 2012-04-12 | Kyocera Corp | Liquid ejection head and recorder using the same |
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