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Abstract
Description
本発明は、インクジェットヘッドに係り、特にインク供給源からのインクが供給されるキャビティユニットの構造に関するものである。 The present invention relates to an inkjet head, and more particularly to a structure of a cavity unit to which ink from an ink supply source is supplied.
インクジェットヘッドとしては、インクの流通路を複数枚のプレートを積層して形成したキャビティユニットと、このキャビティユニットのインクに吐出圧力を与える圧電アクチュエータとを組み合せる構造が知られている。このようなキャビティユニットには、これとは別体のインク供給源からインクが供給されるため、通常、キャビティユニットの平板面に外側に向けて開口するインク供給口が設けられている。そして、インク中に含まれるゴミ等の異物がキャビティユニットへ流れ込むと吐出不良を引き起こすため、これを防止するために、前記インク供給口の外側にフィルタが貼着されていた。 As an ink jet head, there is known a structure in which a cavity unit in which a plurality of plates are formed by laminating a plurality of plates for an ink flow path and a piezoelectric actuator that applies discharge pressure to the ink in the cavity unit are known. Since ink is supplied from a separate ink supply source to such a cavity unit, an ink supply port that opens outward is usually provided on the flat plate surface of the cavity unit. When foreign matter such as dust contained in the ink flows into the cavity unit, a discharge failure is caused. In order to prevent this, a filter is attached to the outside of the ink supply port.
しかしながら、インク供給口にフィルタを貼着する形態では、キャビティユニットを構成するプレートの接着工程とは別に、フィルタを接着する工程が必要となるから、製造工程数が増加するという問題があった。また、フィルタは微小な部品であり、接着する領域が狭いため、接着作業も困難であった。 However, in the form in which the filter is attached to the ink supply port, there is a problem that the number of manufacturing steps increases because a step of bonding the filter is required in addition to the step of bonding the plate constituting the cavity unit. Further, the filter is a minute part, and the bonding area is narrow, so that the bonding work is difficult.
そこで、本発明者は、特許文献1に開示しているように、インク供給口の外側にフィルタを貼着せずに、キャビティユニットの内部におけるインクの流通路にフィルタ機能をもたせる技術を開発した。前記特許文献1では、キャビティユニットの複数枚のプレートに、インクの流通路となる連通孔を複数個ずつ設け、プレートの積層方向に隣接する連通孔の中心を位置ずれさせ、その重なりが連通孔の径以下となるようにしている。これにより、前記連通孔の重なりをインク中の異物を除去するためのフィルタとして機能させている。
しかしながら、積層方向に隣接する連通孔同士の重なりをフィルタとして機能させるには、前記重なりがフィルタのメッシュ程度の大きさ(特許文献1では15μm程度)になるように位置合わせする必要があり、仮に、プレートの対向面同士の位置ずれが生じると、フィルタのメッシュの大きさが変化し、キャビティユニット毎にフィルタ性能が異なることになる。そのため、各プレートの対向面同士の位置合わせには、きわめて精度の高い作業が必要であり、工程が煩雑化するという問題を生じていた。 However, in order for the overlapping of communication holes adjacent in the stacking direction to function as a filter, it is necessary to align the overlap so that the overlap is about the size of the filter mesh (about 15 μm in Patent Document 1). When the positions of the opposing surfaces of the plates are displaced, the size of the filter mesh changes, and the filter performance differs for each cavity unit. Therefore, in order to align the opposing surfaces of each plate, a highly accurate operation is required, which causes a problem that the process becomes complicated.
本発明は、上記問題を解消するものであり、キャビティユニットへの異物の混入を確実に防止することができ、部品コストの削減及び製造工程の簡略化を図ることができるインクジェットヘッドの提供を目的とするものである。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide an ink jet head that can reliably prevent foreign matters from being mixed into a cavity unit, reduce component costs, and simplify a manufacturing process. It is what.
前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明におけるインクジェットヘッドは、インクを吐出する複数のノズルと、ノズル毎に対応して設けられる複数の圧力室と、複数の圧力室にインクを分配するための共通インク室と、インク供給源側と接続されるインク供給口とを有するとともに複数のプレートを積層して形成されるキャビティユニットを、備えたインクジェットヘッドにおいて、前記インク供給口と前記共通インク室とは、複数のプレートを積層して構成されたインク供給路により接続され、前記インク供給路は、プレート毎に複数個ずつ穿設された貫通孔と、積層方向に隣接するプレート同士の対向面のうちの少なくとも一方に形成された粗面とを有し、前記プレートの積層方向に隣接する貫通孔同士は、前記粗面を介して連通するように構成されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an ink jet head according to a first aspect of the present invention includes a plurality of nozzles for ejecting ink, a plurality of pressure chambers provided corresponding to each nozzle, and ink in a plurality of pressure chambers. In an inkjet head having a common ink chamber for distribution and an ink supply port connected to an ink supply source side and a cavity unit formed by stacking a plurality of plates, the ink supply port and the ink supply port The common ink chamber is connected by an ink supply path configured by laminating a plurality of plates. The ink supply path includes a plurality of through-holes per plate and plates adjacent in the stacking direction. A through-hole adjacent to each other in the laminating direction of the plates through the rough surface. And it is characterized in that it is configured to passing.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のインクジェットヘッドは、前記キャビティユニットを形成する複数のプレートは、少なくとも前記圧力室を有するキャビティプレートと、前記共通インク室を有するマニホールドプレートと、前記圧力室と前記共通インク室とを接続する接続流路を有するスペーサプレートとを備え、前記貫通孔は、前記キャビティプレートと前記スペーサプレートとに互いに対向しない位置に形成され、前記粗面は、前記キャビティプレートと前記スペーサプレートとの対向面のうち少なくとも一方に形成されていることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the ink jet head according to the first aspect, the plurality of plates forming the cavity unit are at least a cavity plate having the pressure chamber and a manifold plate having the common ink chamber. And a spacer plate having a connection flow path connecting the pressure chamber and the common ink chamber, and the through hole is formed at a position that does not oppose the cavity plate and the spacer plate, and the rough surface Is formed on at least one of the opposing surfaces of the cavity plate and the spacer plate.
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記スペーサプレートは、複数のプレートを積層して構成され、前記貫通孔は、その各プレートに互いに対向しない位置に形成され、前記粗面は、その各プレートの対向面のうち少なくとも一方に形成されていることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the ink jet head according to the second aspect, the spacer plate is formed by laminating a plurality of plates, and the through holes are located at positions that do not face each other. The rough surface is formed on at least one of the opposing surfaces of the plates.
また、請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記粗面の表面粗さは、Rzが0.01〜0.02mmであることを特徴とするものである。
The invention according to claim 4 is the inkjet head according to any one of
また、請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記粗面は、ブラスト加工、プレス加工またはエッチング加工によることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the ink jet head according to any one of the first to fourth aspects, the rough surface is formed by blasting, pressing or etching.
また、請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記インク供給路を構成するプレートは金属製であり、前記貫通孔はエッチング加工により形成されることを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the ink jet head according to any one of the first to fifth aspects, the plate constituting the ink supply path is made of metal, and the through hole is formed by etching. It is characterized by this.
請求項1に記載の発明によれば、インク供給路において、プレート同士の対向面のうち少なくとも一方に粗面が形成されているから、積層方向に隣接するプレートは面同士が密着せずに、その界面には前記粗面の凹凸に応じた隙間が形成される。そのため、インク供給口から共通インク室に流れるインクは、貫通孔から次ぎのプレートの貫通孔に前記粗面の隙間を介して移動する。これにより、インク中に含まれる異物が粗面を通過する際に取り除かれ、粗面がフィルタとして機能する。 According to the first aspect of the present invention, since the rough surface is formed on at least one of the opposing surfaces of the plates in the ink supply path, the surfaces adjacent to each other in the stacking direction do not adhere to each other. A gap corresponding to the unevenness of the rough surface is formed at the interface. Therefore, the ink flowing from the ink supply port to the common ink chamber moves from the through hole to the through hole of the next plate through the rough surface gap. As a result, foreign matters contained in the ink are removed when passing through the rough surface, and the rough surface functions as a filter.
そして、フィルタの性能は粗面の表面粗さで規定されるから、キャビティユニットを構成するプレートを接着する工程で、プレートの対向面同士が多少位置ずれしても、フィルタ性能に影響を与えないので、キャビティユニット毎のフィルタ性能の製造バラツキをなくすることができる。 Since the performance of the filter is defined by the surface roughness of the rough surface, even if the opposing surfaces of the plates are slightly displaced in the step of bonding the plates constituting the cavity unit, the filter performance is not affected. Therefore, it is possible to eliminate manufacturing variations in filter performance for each cavity unit.
また、キャビティユニットの内部にフィルタ機能を持たせているから、フィルタをキャビティユニットの外面に別途接着する従来の工程が不要となる。 Further, since the filter function is provided inside the cavity unit, a conventional process for separately bonding the filter to the outer surface of the cavity unit is not required.
請求項2に記載の発明によれば、キャビティプレートとスペーサプレートとに、貫通孔は互いに対向しない位置に形成されるから、キャビティプレートの貫通孔を出たインクはスペーサプレートの貫通孔に至る前に、必ずキャビティプレートとスペーサプレートとの対向面の粗面を通過するので、粗面によるフィルタ機能が確実に発揮される。 According to the second aspect of the present invention, since the through holes are formed in the cavity plate and the spacer plate at positions that do not face each other, the ink that has exited the through holes of the cavity plate has not yet reached the through holes of the spacer plate. In addition, since it always passes through the rough surface of the cavity plate and the spacer plate, the filter function by the rough surface is reliably exhibited.
請求項3に記載の発明によれば、スペーサプレートは、複数のプレートを積層して構成されるから、前記粗面は、キャビティプレートとスペーサプレートとの間、及びスペーサプレート同士の間に設けられることになる。これにより、フィルタ機能を発揮する粗面は、多層構造に形成されるので、フィルタ性能を高めることができる。
According to the invention described in
請求項4に記載の発明によれば、粗面はその表面粗さが規定範囲にあることで、インク中の異物の除去に適したフィルタ効果を確実に発揮することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the rough surface has a surface roughness within a specified range, so that a filter effect suitable for removing foreign matters in the ink can be surely exhibited.
請求項5に記載の発明のよれば、ブラスト加工、プレス加工またはエッチング加工によるので、粗面の加工を容易にできるとともに、ブラスト加工の場合には、用いる砥粒によって、粗面を規定の粗さに確実に仕上げることができる。 According to the invention described in claim 5, since the blasting, pressing or etching process is used, the rough surface can be easily processed. In the case of blasting, the rough surface is defined by the abrasive grains used. It can be surely finished.
請求項6に記載の発明によれば、各プレートのその他のエッチング加工と、貫通孔のエッチング加工を同じ工程で行なうことができ、インク供給路の形成のために、工程を付加する必要がない。 According to the sixth aspect of the present invention, the other etching processes for each plate and the etching process for the through holes can be performed in the same process, and there is no need to add a process for forming the ink supply path. .
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明の実施形態のインクジェットヘッドの斜視図、図2はインクジェットヘッドの分解斜視図、図3(a)はジョイント部材を取り付けた状態での図1のIIIa−IIIa線矢視断面図、図3(b)は図1のIIIb−IIIb線矢視断面図、図4はインク供給路の模式的な拡大図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a perspective view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the inkjet head, and FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line IIIa-IIIa in FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line IIIb-IIIb in FIG. 1, and FIG. 4 is a schematic enlarged view of the ink supply path.
図1は、本発明の実施形態による圧電式のインクジェットヘッド1におけるキャビティユニット20、圧電アクチュエータ21、及びフレキシブルフラットケーブル22の斜視図であり、金属板製の複数枚のプレートからなるキャビティユニット20にプレート型の圧電アクチュエータ21が接合され、このプレート型の圧電アクチュエータ21の上面に外部機器との接続のためのフレキシブルフラットケーブル22が重ね接合されている。そして、キャビティユニット20の下面側に開口されたノズル23から、下向きにインクが吐出するものとする(図3(b)参照)。
FIG. 1 is a perspective view of a
前記キャビティユニット20は、図2に示すように、ノズルプレート31、ベースプレート32、マニホールドプレート33、3枚のスペーサプレート35a、35b、35c、及びキャビティプレート36の合計7枚の薄い板をそれぞれ接着剤にて重ね接合した構造となっている。
As shown in FIG. 2, the
実施形態では、各プレート31〜36は50〜150μm程度の厚さを有し、ノズルプレート31はポリイミド等の合成樹脂製で、その他のプレート32〜36は42%ニッケル合金鋼板製である。前記ノズルプレート31には、微小径(約20〜23μm程度)のインク吐出用のノズル23が微小間隔で多数個穿設されている。このノズル23は、当該ノズルプレート31における長辺方向(X方向)と平行な2列に配列されている。
In the embodiment, each of the
また、前記キャビティプレート36には、図2及び図3(b)に示すように、複数の圧力室24がキャビティプレート36の長辺(前記X方向)と平行な2列に配列されている。実施形態では、前記各圧力室24は、平面視細長形状に形成され、その長手方向がキャビティプレート36の短辺方向(Y方向)に沿うようにして穿設され、長手方向の一端部がノズル23と連通し、他端部が後述する共通インク室25と連通する。
In the
各圧力室24における先端部は、3枚のスペーサプレート、マニホールドプレート33、及びベースプレート32に穿設されている微小径の連通孔26を介して、ノズルプレート30における前記各ノズル23に連通している。
The front end of each
キャビティプレート36の下面に隣接するスペーサプレート35c、35b、35aには、各圧力室24の他端部に接続する接続流路28が各プレートに貫通加工されている。3枚のスペーサプレート35c、35b、35aのうち、マニホールドプレート33に隣接するスペーサプレート35aの接続流路28は、他の2枚のスペーサプレート35b、35cの接続流路28よりも小径(断面積を小さく)に形成されており、後述する共通インク室25と圧力室24との間で流路抵抗を大きくした絞り部28aとして機能させている。
In each of the
マニホールドプレート33には、その長辺方向(X方向)に沿って長い2つの共通インク室25が前記ノズル23の各列に沿って延びるように板厚さを貫通して形成されている。すなわち、図2及び図3に示すように、マニホールドプレート33の上面をスペーサプレート35aにて覆い、下面をベースプレート32にて覆うことにより、合計2つの共通インク室(マニホールド室)25が密閉状に形成される。各共通インク室25は、各プレートの積層方向から平面視したときに、前記圧力室24の一部と重なって圧力室24の列方向(ノズル23の列方向)に沿って長く延びている。
The
そして、図2及び図3(a)に示すように、キャビティプレート36、3枚のスペーサプレート35a〜35cの一方の短辺側の端部には、上下の位置を対応させて、それぞれ2箇所のインク供給口40が設けられている。インク供給源(図示せず)からのインクが、これらインク供給口40に取り付けられたジョイント部材41を介して、キャビティユニット20内に供給される。
As shown in FIGS. 2 and 3 (a), the
このインク供給口40と共通インク室25の一端部とはインク供給路42で接続されており、このインク供給路42は、キャビティプレート36と3枚のスペーサプレート35a〜35cの計4枚のプレートに跨って形成されている。インク供給路42は、プレート毎に複数個ずつ穿設された貫通孔43と、積層方向に隣接するプレート同士の対向面のうち少なくとも一方に形成された粗面44とを有している。この実施形態では、プレート同士の対向面のうちの上方側、すなわちキャビティプレート36、スペーサプレート35a、35bの各下面側のインク供給路42の領域のみが、同一平面の他の領域よりも表面粗さの大きい粗面44に形成されている。粗面44の表面粗さとしては、ノズル23の直径よりも十分に小さい、例えば、Rzが0.01〜0.02mmであることが望ましく、また貫通孔43の孔径は、50μm以上500μm以下が望ましい。なお、粗面44は、ブラスト加工、プレス加工、またはエッチング加工により、プレート同士の対向面の下方側に設けたり、上下両方に設けてもよい。
The
各プレートは前述したように金属製であるから、貫通孔43の加工は、キャビティプレート36では圧力室24の加工とともに、スペーサプレート35a〜35cでは連通孔26及び接続流路28の加工とともに、ウエットエッチング加工の工程において同時に形成することができる。
Since each plate is made of metal as described above, the processing of the through
また、貫通孔43は、積層方向に隣接する貫通孔43同士が対向しない位置、換言すれば積層方向からの平面視で重なり合わない位置に設けられている。これにより、インク供給口40から供給されたインクは、貫通孔43から次(共通インク室25に近い側)の貫通孔43に至る途中で必ず粗面44を通ることになる(インク供給路42を通るインクの一経路を図3の矢印Aに示す)。そして、粗面44がフィルタとして機能し、インクに含まれるゴミ等の異物は、図3(a)に示すように、粗面44の凹凸を通過する際にろ過されて、共通インク室25に達する前に除去される。異物が除去されたインクは、共通インク室25に供給された後、図3(b)に示すように、スペーサプレート35a、35b、35cの接続流路28を経由してキャビティプレート36の各圧力室24に分配供給される。そして、インクは各圧力室24内から前記連通孔26を通って、その圧力室24に対応するノズル23に至るという構成になっている。
The through holes 43 are provided at positions where the through
一方、前記圧電アクチュエータ21は、特開平4−341853号公報等に開示された公知のものと同様に、図3(b)に示すように1枚の厚さが30μm程度の複数枚の圧電シート51〜53を積層した構造で、各圧電シートのうち下から所定数の偶数段目の圧電シート52の上面(広幅面)には、前記キャビティユニット20における各圧力室24に対応した箇所ごとに細幅の個別電極54が長辺方向(X方向)に沿って列状に形成されている。下から所定数の奇数段目の圧電シート51の上面(広幅面)には、複数個の圧力室24に対して共通のコモン電極55が形成されており、最上段のシートの上面には、表面電極56(図1参照)として、積層方向に対応する前記個別電極の各々に対して電気的に接続される表面電極と、前記コモン電極に対して電気的に接続される表面電極とが設けられている。
On the other hand, the
公知のように個別電極54とコモン電極55との間に高電圧を印加することで、両電極間に位置する圧電シートの部分が分極され、活性部として形成される。
As is well known, by applying a high voltage between the
上記構成では、キャビティユニット20におけるインク供給口40と共通インク室25とを接続するインク供給路42自体がフィルタとして機能するから、従来のようにわざわざフィルタをキャビティユニット20の外側面に貼着する必要はなく、キャビティユニット20を構成するプレートを積層接着するだけで、キャビティユニット20にフィルタ機能を持たせることができる。
In the above configuration, since the
そして、インク供給路42は、貫通孔43ではなく、プレート同士の対向面に形成された粗面44の表面粗さを利用して異物を取り除くようにしているため、プレート同士を接着する際に面方向に多少の位置ずれが生じても、粗面44の異物に対する除去性能に影響を与えない。従って、キャビティユニット20毎のフィルタ性能の製造バラツキをなくすることができる。
The
なお、上記実施形態では、インク供給路42は、キャビティプレート36と3枚のスペーサプレート35a〜35cとに設けているが、スペーサプレートの枚数はこれに限定するものではないが、インク供給路を構成するプレートの枚数を多くして粗面44を多層化したほうが、フィルタ性能を高めることができる。
In the above embodiment, the
1 インクジェットヘッド
20 キャビティユニット
21 圧電アクチュエータ
22 フレキシブルフラットケーブル
23 ノズル
24 圧力室
25 共通インク室
26 連通孔
28 接続流路
31 ノズルプレート
32 ベースプレート
33 マニホールドプレート
35a、35b、35c スペーサプレート
36 キャビティプレート
40 インク供給口
42 インク供給路
43 貫通孔
44 粗面
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記インク供給口と前記共通インク室とは、複数のプレートを積層して構成されたインク供給路により接続され、
前記インク供給路は、プレート毎に複数個ずつ穿設された貫通孔と、積層方向に隣接するプレート同士の対向面のうちの少なくとも一方に形成された粗面とを有し、
前記プレートの積層方向に隣接する貫通孔同士は、前記粗面を介して連通するように構成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。 A plurality of nozzles for discharging ink, a plurality of pressure chambers provided corresponding to each nozzle, a common ink chamber for distributing ink to the plurality of pressure chambers, and an ink supply port connected to the ink supply source side In an inkjet head provided with a cavity unit formed by laminating a plurality of plates
The ink supply port and the common ink chamber are connected by an ink supply path configured by stacking a plurality of plates,
The ink supply path includes a plurality of through-holes per plate and a rough surface formed on at least one of opposing surfaces of the plates adjacent in the stacking direction,
An inkjet head characterized in that through holes adjacent in the stacking direction of the plates communicate with each other through the rough surface.
前記貫通孔は、前記キャビティプレートと前記スペーサプレートとに互いに対向しない位置に形成され、前記粗面は、前記キャビティプレートと前記スペーサプレートとの対向面のうち少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッド。 The plurality of plates forming the cavity unit include a cavity plate having at least the pressure chamber, a manifold plate having the common ink chamber, and a spacer plate having a connection flow path connecting the pressure chamber and the common ink chamber. And
The through hole is formed at a position where the cavity plate and the spacer plate are not opposed to each other, and the rough surface is formed on at least one of the opposed surfaces of the cavity plate and the spacer plate. The inkjet head according to claim 1.
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WO2009091504A1 (en) * | 2008-01-17 | 2009-07-23 | Eastman Kodak Company | Silicon filter |
US8888260B2 (en) | 2012-03-13 | 2014-11-18 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid-jet head and image forming apparatus |
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