JP2007076303A - Inkjet head - Google Patents

Inkjet head Download PDF

Info

Publication number
JP2007076303A
JP2007076303A JP2005270074A JP2005270074A JP2007076303A JP 2007076303 A JP2007076303 A JP 2007076303A JP 2005270074 A JP2005270074 A JP 2005270074A JP 2005270074 A JP2005270074 A JP 2005270074A JP 2007076303 A JP2007076303 A JP 2007076303A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
pressure chamber
chamber
nozzle
nozzle opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005270074A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4765505B2 (en
Inventor
Tomohiko Koda
智彦 甲田
Satoru Hida
悟 飛田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Printing Systems Ltd
Original Assignee
Ricoh Printing Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Printing Systems Ltd filed Critical Ricoh Printing Systems Ltd
Priority to JP2005270074A priority Critical patent/JP4765505B2/en
Publication of JP2007076303A publication Critical patent/JP2007076303A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4765505B2 publication Critical patent/JP4765505B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make a head small-sized by reducing a cross talk in an inkjet head with a pressure chamber which is arranged with two trains being opposed. <P>SOLUTION: In forming one train of nozzle from two trains of pressure chamber, a relay passage is installed between the pressure chamber and a nozzle opening. Thereby, the stiffness of the center section between the pressure chamber trains is enhanced. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、インクジェットヘッドに関し、詳しくは、2列対向して配設された圧力室を備えて、駆動素子でインクを吐出させるインクジェットヘッドに関する。   The present invention relates to an ink jet head, and more particularly, to an ink jet head that includes pressure chambers arranged to face two rows and ejects ink with a drive element.

従来のインクジェットヘッドについて、縦振動の圧電振動子を用いたプッシュ型のものがある(例えば、特許文献1参照)。このヘッドでは、インクを吐出するノズル開口と、ノズル開口に連通するインク溜めである圧力室と、各圧力室にインクを供給する共通インク室と、共通インク室と各圧力室を結ぶリストリクタと、圧力室の液体を加圧する圧電振動子と、圧電振動子のエネルギーを圧力室に伝える振動板とから構成されるノズルが、一列に配列されている。近年、ヘッド構成部品の作製技術の向上により、インクジェットヘッドは、ノズル数増加とノズルの高密度化が進み、ノズル間の距離は非常に狭くなっている。その結果、次のような問題がある。
(1)隣接ノズル間の距離の縮みで、隣接間を形成する圧力室の隔壁の剛性が低下し、隣接ノズルへの振動の干渉が発生する(以下、クロストークと言う)。
(2)圧電振動子列が狭ピッチ化して加工に限界がある。
As a conventional inkjet head, there is a push type using a longitudinally vibrating piezoelectric vibrator (see, for example, Patent Document 1). In this head, a nozzle opening that ejects ink, a pressure chamber that is an ink reservoir communicating with the nozzle opening, a common ink chamber that supplies ink to each pressure chamber, a restrictor that connects the common ink chamber and each pressure chamber, A nozzle composed of a piezoelectric vibrator that pressurizes the liquid in the pressure chamber and a diaphragm that transmits the energy of the piezoelectric vibrator to the pressure chamber is arranged in a line. In recent years, due to improvements in head component manufacturing technology, the number of nozzles and the density of nozzles in ink jet heads have increased, and the distance between nozzles has become very narrow. As a result, there are the following problems.
(1) As the distance between adjacent nozzles decreases, the rigidity of the partition walls of the pressure chambers that form adjacent spaces decreases, and vibration interference with the adjacent nozzles occurs (hereinafter referred to as crosstalk).
(2) The piezoelectric vibrator array has a narrow pitch, and there is a limit to processing.

これらの問題を解決するため、1列のノズル列に対して圧力室の列を2列で構成する2列対向方式がとられている(例えば、特許文献2参照)。この方式では、ノズル列を中心として、圧力室、リストリクタ、共通インク室の列が、2列形成されている。一方の列の圧力室とノズルが連通すると、隣のノズルは他方の列と連通して交互に連通しあう。ノズルピッチをPnとおけば、圧力室ピッチPcは、Pc=2×Pnとなり、前述のクロストークや加工限界等の問題を解決している。   In order to solve these problems, a two-row facing system is adopted in which two rows of pressure chambers are formed with respect to one nozzle row (see, for example, Patent Document 2). In this method, two rows of pressure chambers, restrictors, and common ink chambers are formed around the nozzle row. When the pressure chambers in one row communicate with the nozzles, the adjacent nozzles communicate with the other row alternately. If the nozzle pitch is set to Pn, the pressure chamber pitch Pc becomes Pc = 2 × Pn, which solves the above-mentioned problems such as crosstalk and processing limit.

特許第3041952号公報Japanese Patent No. 3041952

特許第2850762号公報Japanese Patent No. 2850762

以上述べた従来のインクジェットヘッドでは、ノズル密度を向上できるが、ノズル開口が中央部に一列状に並ぶ場合、ノズル開口と圧力室を結ぶ連通孔がノズル数と同じ数だけ集中的に設けられるので、中央部の剛性が低下する。これにより、一方の列の振動が他方の列に容易に伝わり、クロストークが大きい。また、圧力室、リストリクタ、共通インク室が2列並ぶため、ノズル列に直行する方向のヘッドの幅が大きくなってヘッドサイズを小さくできない。このため、ヘッドの多数個配列が容易ではない。   In the conventional ink jet head described above, the nozzle density can be improved. However, when the nozzle openings are arranged in a line at the center, the same number of communication holes connecting the nozzle openings and the pressure chambers are provided in a concentrated manner. , The rigidity of the central portion is reduced. Thereby, the vibration of one row is easily transmitted to the other row, and the crosstalk is large. In addition, since the pressure chamber, the restrictor, and the common ink chamber are arranged in two rows, the head width in the direction perpendicular to the nozzle row is increased, and the head size cannot be reduced. For this reason, it is not easy to arrange a large number of heads.

本発明では、2列対向して配設された圧力室を有するインクジェットヘッドにおいて、ヘッド中央部の剛性を高めてクロストークを低減して、ヘッドサイズを小型化できるインクジェットヘッドの提供を目的とする。   An object of the present invention is to provide an inkjet head that can reduce the head size by increasing the rigidity of the central portion of the inkjet head having pressure chambers arranged in two rows so as to reduce crosstalk. .

上記の目的を達成するために、本発明のインクジェットヘッドでは、ほぼ1列に並んだ複数のノズル開口と、該ノズル開口のそれぞれに連通する第1の連通孔と、該連通孔に連通する中継流路と、該中継流路に連通する第2の連通路と、該第2の連通路に連通し、インクを加圧する駆動素子が設けられている圧力室と、該圧力室に連通し、供給されるインク量を制限するリストリクタとが設けられ、かつ前記圧力室は前記ノズル開口列を介して相対するように2本の圧力室列として対向して配設され、前記圧力室列間には、その内部に隔壁を有する中継インク室が設けられ、前記中継インク室と連通している共通インク室よりインクが供給される構成であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, in the ink jet head of the present invention, a plurality of nozzle openings arranged in approximately one row, a first communication hole communicating with each of the nozzle openings, and a relay communicating with the communication hole A flow path, a second communication path communicating with the relay flow path, a pressure chamber communicating with the second communication path and provided with a drive element for pressurizing ink, and communicating with the pressure chamber; A restrictor for limiting the amount of ink to be supplied, and the pressure chambers are arranged as two pressure chamber rows so as to face each other through the nozzle opening rows, and between the pressure chamber rows. Is characterized in that a relay ink chamber having a partition wall is provided therein, and ink is supplied from a common ink chamber communicating with the relay ink chamber.

また、本発明のインクジェットヘッドでは、2列に対向して並んだ複数のノズル開口と、該ノズル開口のそれぞれに連通する連通孔と、該連通孔に連通し、インクを加圧するための駆動素子が設けられている圧力室と、前記圧力室に連通して供給されるインク量を制限するリストリクタとが設けられ、かつ前記圧力室は前記ノズル開口列を介して相対するように2本の圧力室列として対向して配設され、前記圧力室列間には、その内部に隔壁を有する中継インク室が設けられ、前記中継インク室と連通している共通インク室よりインクが供給される構成であることを特徴とする。   In the ink jet head of the present invention, a plurality of nozzle openings arranged in two rows facing each other, a communication hole communicating with each of the nozzle openings, a driving element communicating with the communication hole and pressurizing ink And a restrictor for limiting the amount of ink supplied in communication with the pressure chamber, and the pressure chambers are arranged so as to face each other through the nozzle opening row. The pressure chamber rows are arranged opposite to each other, and a relay ink chamber having a partition is provided between the pressure chamber rows, and ink is supplied from a common ink chamber communicating with the relay ink chamber. It is the structure.

次に、本発明のインクジェットヘッドでは、前記ノズル開口と、前記連通孔と、前記圧力室と、前記リストリクタと、前記中継インク室とが一体形成されて、Siのドライエッチング加工で形成されている。   Next, in the inkjet head of the present invention, the nozzle opening, the communication hole, the pressure chamber, the restrictor, and the relay ink chamber are integrally formed and formed by dry etching of Si. Yes.

さらに、本発明のインクジェットヘッドでは、前記ノズル開口列の一方は、前記ノズル開口が前記圧力室中心から前記ノズル開口列方向に対して、一方向に前記圧力室のピッチの1/4の距離だけずれて配置され、かつ、もう一方のノズル開口列は、前記ノズル開口の配置方向と逆に、前記圧力室のピッチの1/4ずれている。   Furthermore, in the ink jet head of the present invention, one of the nozzle opening rows has a distance of 1/4 of the pitch of the pressure chambers in one direction with respect to the nozzle opening row direction from the center of the pressure chamber. The other nozzle opening row is displaced and is shifted by a quarter of the pitch of the pressure chambers, contrary to the arrangement direction of the nozzle openings.

本発明のインクジェットヘッドでは、前記ノズル開口列において、一方に配列された圧力室と連通するノズル開口と隣接するノズル開口は、他方に配列された圧力室と連通し、前記圧力室中心から、前記圧力室のピッチの1/4の距離だけずれて配置されている。   In the inkjet head of the present invention, in the nozzle opening row, the nozzle opening adjacent to the pressure chamber arranged on one side communicates with the pressure chamber arranged on the other side, and from the center of the pressure chamber, The pressure chambers are arranged with a distance of 1/4 of the pressure chamber pitch.

また、本発明のインクジェットヘッドでは、前記中継流路の断面積が、前記圧力室と連通する側から前記ノズル開口に向けて漸減されている。   In the ink jet head of the present invention, the cross-sectional area of the relay flow path is gradually reduced from the side communicating with the pressure chamber toward the nozzle opening.

また、本発明のインクジェットヘッドでは、前記圧力室と前記リストリクタが前記ノズル列に直行する方向に対して傾斜した状態で配置され、前記中継インク室の中央部に前記隔壁が配置されていないことを特徴とする。   In the ink jet head of the present invention, the pressure chamber and the restrictor are disposed in an inclined state with respect to a direction orthogonal to the nozzle row, and the partition wall is not disposed in a central portion of the relay ink chamber. It is characterized by.

本発明のインクジェットヘッドは、2列の圧力室列から1列のノズル列を形成する際に、圧力室とノズル開口間に中継流路を設けて、圧力室列間の中央部の剛性を高める構造としたため、一方の列の圧力室の流体振動を他方の列の圧力室に容易に伝わらないことからクロストークを低減できる。   In the ink jet head of the present invention, when forming one nozzle row from two pressure chamber rows, a relay flow path is provided between the pressure chamber and the nozzle opening to increase the rigidity of the central portion between the pressure chamber rows. Since the structure is adopted, the crosstalk can be reduced because the fluid vibration of the pressure chambers in one row is not easily transmitted to the pressure chambers in the other row.

また、2列に対向して配設させた複数の圧力室の中央部に中継インク室を設けて、その中継インク室中央部に隔壁を配置する構造としたため、一方の列の圧力室の流体振動が対向する他方の列の圧力室に影響しないことからクロストークを低減できる。   In addition, since the relay ink chamber is provided in the central portion of the plurality of pressure chambers arranged opposite to the two rows and the partition wall is provided in the central portion of the relay ink chamber, the fluid in the pressure chambers in one row is provided. Crosstalk can be reduced because the vibration does not affect the pressure chambers of the other row facing each other.

その結果、安定吐出による高品質印刷が可能となる。さらに、ノズル列が1列のヘッドでは、ヘッドを斜めに配置すれば、高解像度印刷も容易である。   As a result, high quality printing by stable ejection becomes possible. Further, in a head having one nozzle row, high resolution printing is easy if the head is arranged obliquely.

また、ノズル開口、圧力室、リストリクタ、中継インク室を一体化して、Siのドライエッチング加工で形成するため、インク流路の形成が容易になり、高精度でノズルを配列することができる。   In addition, since the nozzle opening, the pressure chamber, the restrictor, and the relay ink chamber are integrated and formed by Si dry etching, the ink flow path can be easily formed, and the nozzles can be arranged with high accuracy.

また、一方のノズル開口列が、圧力室の中心に対して、ノズル開口列方向に圧力室間のピッチの1/4だけずれて配置され、他方のノズル開口列が反対方向に同様のピッチでずれて配置されるため、ノズル開口列直行方向において、圧力室ピッチの1/2のノズル開口配列を実現することができる。   Also, one nozzle opening row is arranged with a shift of 1/4 of the pitch between the pressure chambers in the nozzle opening row direction with respect to the center of the pressure chamber, and the other nozzle opening row is arranged at the same pitch in the opposite direction. Since they are displaced from each other, it is possible to realize a nozzle opening arrangement that is ½ of the pressure chamber pitch in the nozzle opening row orthogonal direction.

同様に、2列の圧力室に対して1列のノズル開口列とする場合、一方の圧力室列と連通するノズルの隣接ノズルを他方の圧力室列と連通させて、圧力室の中心から圧力室列のピッチの1/4の距離だけずれて配置することで実現できる。   Similarly, when one nozzle opening row is used for two rows of pressure chambers, the nozzle adjacent to one pressure chamber row is connected to the other pressure chamber row, and pressure is applied from the center of the pressure chamber. This can be realized by shifting the distance by 1/4 of the pitch of the chamber rows.

また、中継流路の断面積が、圧力室と連通する側からノズルに向けて漸減されるため、インクの流れが滑らかになって気泡の排出を容易にして、インクの初期充填性を向上できる。   In addition, since the cross-sectional area of the relay flow path is gradually reduced from the side communicating with the pressure chamber toward the nozzle, the ink flow becomes smooth and air bubbles can be easily discharged, thereby improving the initial ink filling property. .

また、圧力室、リストリクタは、ノズル列に直行する方向に対して傾斜した状態で配置されるため、圧力室の長さを一定にしたままヘッドを小型化できる。特に、ヘッドの幅を狭くすることができる。   In addition, since the pressure chamber and the restrictor are disposed in an inclined state with respect to the direction orthogonal to the nozzle row, the head can be reduced in size while keeping the length of the pressure chamber constant. In particular, the width of the head can be reduced.

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施例では、駆動素子として、圧電振動子を用いた場合で説明するが、本発明では、圧力室のインクを吐出できれば、どのような駆動素子を使用しても構わない。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a case where a piezoelectric vibrator is used as a driving element will be described. However, in the present invention, any driving element may be used as long as ink in a pressure chamber can be ejected.

本実施例のインクジェットヘッドは、大別すると、インクの流れを制御するインク流路部と、インク吐出エネルギを発生する駆動部から構成されているため、それぞれについて以下に詳しく説明する。   The ink jet head according to the present embodiment is roughly divided into an ink flow path portion that controls the flow of ink and a drive portion that generates ink discharge energy, and each will be described in detail below.

まず、インク流路部について詳述する。図1は本発明の実施形態を示すインクジェットヘッドの分解斜視図であり、図2はノズル断面図である。図において、インク流路部28は、ノズルプレート7、チャンバープレート8、ダイアフラムプレート2、ハウジング3の積層による接着で組み立てられている。チャンバープレート8は、圧力室11、リストリクタ12、中継インク室13、第2の連通孔10を備える。ダイアフラムプレート2は、駆動部4のエネルギを圧力室11に伝達するとともに圧力室11の蓋の役目もする振動板16とフィルタ17からなっている。ノズルプレート7は、ノズル開口9、第1の連通孔10、中継流路15を備えている。   First, the ink flow path portion will be described in detail. FIG. 1 is an exploded perspective view of an inkjet head showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a nozzle. In the drawing, the ink flow path portion 28 is assembled by bonding by laminating the nozzle plate 7, the chamber plate 8, the diaphragm plate 2, and the housing 3. The chamber plate 8 includes a pressure chamber 11, a restrictor 12, a relay ink chamber 13, and a second communication hole 10. The diaphragm plate 2 includes a diaphragm 16 and a filter 17 that transmit the energy of the drive unit 4 to the pressure chamber 11 and also serve as a lid for the pressure chamber 11. The nozzle plate 7 includes a nozzle opening 9, a first communication hole 10, and a relay flow path 15.

図5は、本実施例におけるハウジングの構成を示す図である。ハウジング3は、駆動部4を挿入する貫通孔18、中継インク室13にインクを供給する共通インク室19、共通インク室19にインクを供給するインク供給路20からなる。   FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the housing in the present embodiment. The housing 3 includes a through hole 18 into which the driving unit 4 is inserted, a common ink chamber 19 that supplies ink to the relay ink chamber 13, and an ink supply path 20 that supplies ink to the common ink chamber 19.

ダイアフラムプレート2は、ステンレスに熱可塑性ポリイミドを溶着し、その後、ステンレス部分をエッチングして振動板16とフィルタ17領域を露出させて形成する。振動板16は、圧力室11の一側面となる部分で圧力室11の面積よりも若干広く形成されている。ステンレスの厚みは、25〜39μm、ポリイミドの厚みは15〜25μmである。フィルタ17は、中継インク室13を覆うように設けられ、フィルタ穴は、ノズル開口径より小さく、レーザー加工で形成される。ただし、インクの中に微粒子が入ったものを用いる場合などは、フィルタ17を設けないので、フィルタ17形成領域を切り抜くことも可能である。このような構成により、2列のインク流路に供給されるインクを一箇所のフィルタ17によりろ過することができる。   The diaphragm plate 2 is formed by welding thermoplastic polyimide to stainless steel, and then etching the stainless steel portion to expose the diaphragm 16 and the filter 17 region. The diaphragm 16 is formed to be slightly wider than the area of the pressure chamber 11 at a portion that is one side surface of the pressure chamber 11. The thickness of stainless steel is 25 to 39 μm, and the thickness of polyimide is 15 to 25 μm. The filter 17 is provided so as to cover the relay ink chamber 13, and the filter hole is smaller than the nozzle opening diameter and is formed by laser processing. However, when the ink containing fine particles is used, the filter 17 is not provided, so that the filter 17 forming region can be cut out. With such a configuration, the ink supplied to the two rows of ink flow paths can be filtered by the filter 17 in one place.

また、ハウジング3は、チャンバープレート1と同じ熱膨張係数であるFe−42Ni合金の機械加工で形成されている。共通インク室19は、ハウジング3をえぐるようにして形成され、ノズル列の両端部にあたる部分には外部からインクを送るインク供給路20が設けられる。共通インク室19はチャンバープレート1の中継インク室13とほぼ同じ面積で形成される。駆動部4を入れる貫通孔18は、共通インク室19を挟むようにノズル列ごとに2つ設けられ、駆動部4と一定の隙間が形成される広さに加工される。ノズル列に直行する方向の幅はクロストークに大きく影響するため、できる限り狭くする必要がある。このようにノズル列ごとに貫通孔18を設けることにより、ノズル列直行方向の開口広さを比較的狭くすることができ、クロストークの影響を減らすことができる。   The housing 3 is formed by machining an Fe-42Ni alloy having the same thermal expansion coefficient as that of the chamber plate 1. The common ink chamber 19 is formed so as to go around the housing 3, and an ink supply path 20 for sending ink from the outside is provided in a portion corresponding to both ends of the nozzle row. The common ink chamber 19 is formed with substantially the same area as the relay ink chamber 13 of the chamber plate 1. Two through holes 18 into which the drive unit 4 is inserted are provided for each nozzle row so as to sandwich the common ink chamber 19, and are processed into a width that forms a certain gap with the drive unit 4. Since the width in the direction perpendicular to the nozzle row greatly affects the crosstalk, it is necessary to make it as narrow as possible. By providing the through holes 18 for each nozzle row in this way, the opening area in the nozzle row orthogonal direction can be made relatively narrow, and the influence of crosstalk can be reduced.

ノズルプレート7、チャンバープレート8、ダイアフラムプレート2、ハウジング3は接着剤で接合される。各プレート間をフィルム状のエポキシ接着剤で接合する。各プレートの位置合わせは位置決めピン穴22を用いて接合する。   The nozzle plate 7, the chamber plate 8, the diaphragm plate 2, and the housing 3 are joined with an adhesive. Each plate is joined with a film-like epoxy adhesive. The positioning of each plate is joined using the positioning pin hole 22.

次に、駆動部について詳述する。図1において、駆動部4は、電極パターニングされた基台5にノズル開口9と等しい数の圧電振動子21が接合され、基台5を介してFPC6より電気信号が印加される構成である。圧電振動子21は、インク吐出エネルギ発生源となり、本実施例では、d33圧電振動子を用いた。   Next, the drive unit will be described in detail. In FIG. 1, the drive unit 4 has a configuration in which the same number of piezoelectric vibrators 21 as the nozzle openings 9 are bonded to an electrode-patterned base 5 and an electric signal is applied from the FPC 6 through the base 5. The piezoelectric vibrator 21 becomes an ink discharge energy generation source. In this embodiment, the d33 piezoelectric vibrator is used.

図6は、本実施例における駆動振動子部の斜視図である。ここでは、基台5にセラミックを用いており、圧電振動子21が貼り付けられる面は、高精度の平面度加工が施され、その側面の一面側には、個別電極パターン23が、また、反対面には、共通電極パターン24がスクリーン印刷でパターニングされている。圧電振動子21は、棒状の状態で基台5に接着接合され、個別電極パターン23にあわせて短冊状に歯割りされる。圧電振動子21と基台5との電気的な接合は、導電性接着剤25を塗布して導通させる。   FIG. 6 is a perspective view of the drive vibrator section in the present embodiment. Here, ceramic is used for the base 5, and the surface to which the piezoelectric vibrator 21 is attached is subjected to high-precision flatness processing, and the individual electrode pattern 23 is provided on one side of the side surface, On the opposite surface, the common electrode pattern 24 is patterned by screen printing. The piezoelectric vibrator 21 is adhesively bonded to the base 5 in a rod-like state, and is divided into strips according to the individual electrode pattern 23. Electrical connection between the piezoelectric vibrator 21 and the base 5 is conducted by applying a conductive adhesive 25.

本実施例では、前記した駆動部4を2クミ用いることにより、千鳥配列も容易に対応することができる。   In this embodiment, the staggered arrangement can be easily accommodated by using the two drive units 4 described above.

インク流路部1と駆動部4をそれぞれ別々の行程で作製してから、両者を接着剤で接合する。ここでは図示しない装置で振動子が圧力室11の中心にくるように位置決めして接合する。   After the ink flow path section 1 and the drive section 4 are produced in separate steps, both are bonded with an adhesive. Here, the vibrator is positioned and joined so that the vibrator comes to the center of the pressure chamber 11 by an apparatus not shown.

図3は、本発明のインクジェットヘッドの部品上面図で、(a)はチャンバープレートの圧力室側、(b)はノズルプレートの圧力室側である。(a)における点線部分は振動板の位置を示している。ノズルプレート7及びチャンバープレート8は、Siのドライエッチングで形成されている。   3A and 3B are top views of components of the ink jet head of the present invention. FIG. 3A is a pressure chamber side of the chamber plate, and FIG. 3B is a pressure chamber side of the nozzle plate. The dotted line in (a) indicates the position of the diaphragm. The nozzle plate 7 and the chamber plate 8 are formed by dry etching of Si.

図3(a)において、中継インク室13は、チャンバーププレート8の中央に配置され、そこから外側に向かってリストリクタ12、圧力室11の順に配置される。このように貫通する穴が最外部にあるため、中央部に貫通する孔を形成した場合に比べチャンバープレートの剛性を向上することができる。   In FIG. 3A, the relay ink chamber 13 is disposed at the center of the chamber plate 8, and from there, the restrictor 12 and the pressure chamber 11 are disposed in this order. Since the through-hole is in the outermost part as described above, the rigidity of the chamber plate can be improved as compared with the case where the through-hole is formed in the central portion.

本発明のインクジェットヘッドでは、中継インク室13の中央部に仕切りとなる隔壁14を設けている。これは、一方の列の流体振動が中継インク室13を経由して他方の列に及ぶことを防ぐもので、クロストークを低減するために設けられたものである。   In the ink jet head of the present invention, a partition wall 14 serving as a partition is provided at the center of the relay ink chamber 13. This is provided to reduce crosstalk by preventing fluid vibration in one row from reaching the other row via the relay ink chamber 13.

図3(b)において、ノズルプレート7では、ノズル開口9と連通する第1の連通孔10が中央に配置され、また、中継流路15が、対向する圧力室11の第2の連通孔10に対応した位置からノズル開口9の第1の連通孔10を連結するように配置されている。そして、中継流路15の断面積は、圧力室11側からノズル開口9側に近づくにつれて狭くなるように形成されている。これによって、インクがスムーズに流れ込み、気泡の排出を容易にして、インクの初期充填性を向上できる。なお、ノズル開口9の第1の連通孔10は、図示上では真円であるが、楕円や変形した円であっても構わない。しかし、あまり大きくすると隣接するノズルに振動が伝わり易くなるため小さくすることが望ましい。   In FIG. 3B, in the nozzle plate 7, the first communication hole 10 communicating with the nozzle opening 9 is disposed at the center, and the relay flow path 15 is provided in the second communication hole 10 of the pressure chamber 11 facing the nozzle plate 7. It arrange | positions so that the 1st communicating hole 10 of the nozzle opening 9 may be connected from the position corresponding to. And the cross-sectional area of the relay flow path 15 is formed so that it becomes narrow as it approaches the nozzle opening 9 side from the pressure chamber 11 side. As a result, the ink flows smoothly, bubbles can be easily discharged, and the initial filling property of the ink can be improved. The first communication hole 10 of the nozzle opening 9 is a perfect circle in the drawing, but may be an ellipse or a deformed circle. However, if it is too large, vibrations are easily transmitted to adjacent nozzles, so it is desirable to make it small.

ノズル開口9は次のように配置されている。圧力室11間のピッチをPc、圧力室11側とノズル開口9側のそれぞれの連通孔の水平方向における中心間距離をLとしたとき、まず、対向する圧力室11側の連通孔10を、その中心が水平直線上に位置するように配置する。次に、一方のノズル開口9を、前述の直線を基線としてL=Pc/4となるように、また、対向する圧力室11の第2の連通孔10に連通するノズル開口9を、同様に、前述の直線を基線として反対側にL=Pc/4となるように配置する。その結果、ノズル開口9のピッチPnは、Pn=2×Pc/4=Pc/2となる。   The nozzle openings 9 are arranged as follows. When the pitch between the pressure chambers 11 is Pc and the distance between the centers of the communication holes on the pressure chamber 11 side and the nozzle opening 9 side in the horizontal direction is L, first, the communication holes 10 on the opposing pressure chamber 11 side The center is arranged on a horizontal straight line. Next, the nozzle opening 9 communicating with the second communication hole 10 of the opposing pressure chamber 11 is similarly set so that one nozzle opening 9 becomes L = Pc / 4 with the above-mentioned straight line as a base line. The above-mentioned straight line is used as a base line and L = Pc / 4 is arranged on the opposite side. As a result, the pitch Pn of the nozzle openings 9 is Pn = 2 × Pc / 4 = Pc / 2.

図4は、他の実施例となるチャンバープレート8の上面図である。圧力室11の配置では、図に示すように、圧力室11の列を千鳥に配列してもよい。この場合、一方の列の流体振動が他方の列の圧力室間の隔壁に衝突するため、隔壁14を必要としなくなる。   FIG. 4 is a top view of a chamber plate 8 according to another embodiment. In the arrangement of the pressure chambers 11, as shown in the figure, the rows of the pressure chambers 11 may be arranged in a staggered manner. In this case, since the fluid vibration of one row collides with the partition between the pressure chambers of the other row, the partition 14 is not necessary.

このような構成では、2列のノズル列に共通の中継インク室13が使えるため、ノズル列に直行する方向のヘッド幅を狭くすることができる。本実施例のように構成すれば、圧力室11が2列配置されたヘッドであっても、ノズル列と直行方向の幅を可及的に狭くすることが容易にできる。千鳥配列では隔壁14がなくなるので更に狭くすることができる。また、インクジェットヘッド全体の大きさを変えないで、2列の圧力室11の位置だけが比較的離れるので、列間のクロストークの影響を減らすことができる。   In such a configuration, since the common relay ink chamber 13 can be used for the two nozzle rows, the head width in the direction perpendicular to the nozzle rows can be reduced. If configured as in the present embodiment, even if the pressure chambers 11 are arranged in two rows, the width in the direction perpendicular to the nozzle rows can be easily reduced as much as possible. In the zigzag arrangement, the partition walls 14 are eliminated, so that the width can be further reduced. Further, since the positions of the two pressure chambers 11 are relatively separated without changing the overall size of the inkjet head, the influence of crosstalk between the rows can be reduced.

上記した本発明の構成によるインク吐出プロセスを図2で説明する。まず、図示されないインクタンクよりチューブ等によりインク供給路20にインクを送り、インク供給路20から共通インク室19にインクを溜める。共通インク室19からフィルタ17を通り中継インク室13にインクを送り、各リストリクタ12を経由して圧力室11にインクが充填される。図示しない駆動回路からの電気信号を圧電振動子21に送り、圧電振動子21を伸縮させて振動板16を変形させて、圧電振動子21の吐出エネルギを圧力室11のインクに伝達して、チャンバープレート8の第2の連通孔10から、中継流路15を介して、ノズルプレート7の第1の連通孔10を経由してノズル開口9よりインクが吐出される。   The ink ejection process according to the above-described configuration of the present invention will be described with reference to FIG. First, ink is sent from an ink tank (not shown) to the ink supply path 20 through a tube or the like, and the ink is stored in the common ink chamber 19 from the ink supply path 20. Ink is sent from the common ink chamber 19 to the relay ink chamber 13 through the filter 17, and the pressure chamber 11 is filled with ink via each restrictor 12. An electric signal from a drive circuit (not shown) is sent to the piezoelectric vibrator 21, the piezoelectric vibrator 21 is expanded and contracted to deform the diaphragm 16, and the ejection energy of the piezoelectric vibrator 21 is transmitted to the ink in the pressure chamber 11. Ink is ejected from the nozzle opening 9 from the second communication hole 10 of the chamber plate 8 through the relay flow path 15 and the first communication hole 10 of the nozzle plate 7.

図7は、本発明の第2の実施例におけるヘッド断面図である。ここでは、ノズルプレート7とチャンバープレート8が一体化され、ノズル開口9と、ノズルプレート7の第1の連通孔26と、チャンバープレート8の第2の連通孔10と、圧力室11と、中継インク室13と、隔壁14が、一体で、Siのドライエッチング加工で形成されている。このように一体形成するため、中継流路15を設けず、ノズル開口列をノズルプレート7の両端部にそれぞれ配置されているが、部材の剛性は高く、クロストーク低減、ヘッドの小型化には有効である。   FIG. 7 is a cross-sectional view of the head in the second embodiment of the present invention. Here, the nozzle plate 7 and the chamber plate 8 are integrated, the nozzle opening 9, the first communication hole 26 of the nozzle plate 7, the second communication hole 10 of the chamber plate 8, the pressure chamber 11, and the relay. The ink chamber 13 and the partition wall 14 are integrally formed by Si dry etching. In order to integrally form in this way, the relay flow path 15 is not provided, and the nozzle opening rows are arranged at both ends of the nozzle plate 7 respectively. However, the rigidity of the members is high, so that crosstalk is reduced and the head is downsized. It is valid.

図8は、第2の実施例におけるチャンバープレート1の上面図である。図では、図7におけるチャンバープレート1の上面図を示している。一方のノズル開口列において、ノズル開口9は圧力室11の中心に対して、隣接ノズル開口側に圧力室ピッチPcに対してPc/4だけズレている。対向するノズル開口列は反対側にPc/4ピッチだけズレて配列される。これにより一方の列のノズル開口間に他方の列のノズル開口9が配置されるので、ヘッドを印刷方向に対してノズル開口列を垂直に配列した場合、ノズル開口ピッチPn=Pc/2となり、解像度を倍にすることができる。   FIG. 8 is a top view of the chamber plate 1 in the second embodiment. In the figure, a top view of the chamber plate 1 in FIG. 7 is shown. In one nozzle opening row, the nozzle opening 9 is shifted from the center of the pressure chamber 11 by Pc / 4 with respect to the pressure chamber pitch Pc on the adjacent nozzle opening side. The opposed nozzle opening rows are arranged on the opposite side with a shift of Pc / 4 pitch. As a result, the nozzle openings 9 in the other row are arranged between the nozzle openings in one row. Therefore, when the nozzle opening rows are arranged perpendicular to the printing direction, the nozzle opening pitch Pn = Pc / 2. The resolution can be doubled.

第2の実施例の構成では、プレート数が減るので組立作業時間を減らすことができ、また、空洞部分が減少するのでプレートの剛性が向上する。   In the configuration of the second embodiment, the number of plates is reduced, so that the assembly work time can be reduced, and the cavity portion is reduced, so that the rigidity of the plates is improved.

図9はチャンバープレート1の別な実施例を示す。ここでは、リストリクタ12を圧力室11の長手方向に対して、かつ中継インク室13の長手方向に対して傾斜するように形成している。このようにリストリクタ12を斜めにすることでヘッドの幅を可及的に狭くすることができる。この場合、リストリクタ12は圧力室11の対角線上にある角部と接続することでインクの流れを滞らすことを防ぐことができ、対向した圧力室に流体振動を伝達しないため、隔壁を持たなくともクロストークを低減することができる。   FIG. 9 shows another embodiment of the chamber plate 1. Here, the restrictor 12 is formed to be inclined with respect to the longitudinal direction of the pressure chamber 11 and with respect to the longitudinal direction of the relay ink chamber 13. Thus, by making the restrictor 12 oblique, the width of the head can be made as small as possible. In this case, the restrictor 12 can be connected to the corners on the diagonal line of the pressure chamber 11 to prevent the ink flow from stagnation, and since the fluid vibration is not transmitted to the opposing pressure chamber, the restrictor 12 has a partition wall. Even if it is not, crosstalk can be reduced.

本発明のインクジェットヘッドの分解斜視図The exploded perspective view of the ink-jet head of the present invention 本発明のインクジェットヘッドの断面図Sectional view of the inkjet head of the present invention 本発明のインクジェットヘッド部品の上面図で、(a)はチャンバープレートの圧力室側、(b)はノズルプレートの圧力室側をそれぞれ示す。2A and 2B are top views of the inkjet head component of the present invention, in which FIG. 1A shows the pressure chamber side of the chamber plate, and FIG. 2B shows the pressure chamber side of the nozzle plate. 本発明のインクジェットヘッドの第2の実施例におけるチャンバープレート1の上面図The top view of the chamber plate 1 in the 2nd Example of the inkjet head of this invention. 本発明のインクジェットヘッドにおけるハウジング3の斜視図The perspective view of the housing 3 in the inkjet head of this invention 本発明のインクジェットヘッドにおける駆動部4の斜視図The perspective view of the drive part 4 in the inkjet head of this invention 本発明のインクジェットヘッドの第2の実施例におけるヘッド断面図Head sectional view in the second embodiment of the ink jet head of the present invention. 本発明のインクジェットヘッドの第2の実施例におけるチャンバープレートの上面図The top view of the chamber plate in the 2nd example of the ink-jet head of the present invention. 本発明のインクジェットヘッドの第2の実施例における別なチャンバープレートの上面図Top view of another chamber plate in the second embodiment of the inkjet head of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1 チャンバープレート
2 ダイアフラムプレート
3 ハウジング
4 駆動部
5 基台
6 FPC
7 ノズルプレート
8 チャンバープレート
9 ノズル
10 チャンバープレート連通孔
11 圧力室
12 リストリクタ
13 共通インク室
14 隔壁
15 中継流路
16 振動板
17 フィルタ
18 駆動部貫通孔
19 中継インク室
20 インク供給路
21 圧電振動子
22 位置決めピン穴
23 個別電極パターン
24 共通電極パターン
導電性接着剤
ノズルプレート連通孔
ノズルチャンバープレート
インク流路部
1 Chamber plate
2 Diaphragm plate
3 Housing
4 Drive unit
5 base
6 FPC
7 Nozzle plate
8 Chamber plate
9 nozzles
10 Chamber plate communication hole
11 Pressure chamber
12 restrictor
13 Common ink chamber
14 Bulkhead
15 Relay channel
16 Diaphragm
17 Filter
18 Drive through hole
19 Relay ink chamber
20 Ink supply path
21 Piezoelectric vibrator
22 Locating pin hole
23 Individual electrode pattern
24 Common electrode pattern Conductive adhesive Nozzle plate communication hole Nozzle Chamber plate Ink flow path

Claims (8)

ほぼ1列に並んだ複数のノズル開口と、該ノズル開口のそれぞれに連通する第1の連通孔と、該連通孔に連通する中継流路と、該中継流路に連通する第2の連通路と、該第2の連通路に連通し、インクを加圧する駆動素子が設けられている圧力室と、該圧力室に連通し、供給されるインク量を制限するリストリクタとが設けられ、かつ前記圧力室は前記ノズル開口列を介して相対するように2本の圧力室列として対向して配設され、前記圧力室列間には、その内部に隔壁を有する中継インク室が設けられ、前記中継インク室と連通している共通インク室よりインクが供給される構成であることを特徴とするインクジェットヘッド。   A plurality of nozzle openings arranged in approximately one row, a first communication hole communicating with each of the nozzle openings, a relay flow path communicating with the communication hole, and a second communication path communicating with the relay flow path A pressure chamber that is in communication with the second communication path and is provided with a drive element that pressurizes the ink; and a restrictor that is in communication with the pressure chamber and limits the amount of ink to be supplied; and The pressure chambers are arranged opposite to each other as two pressure chamber rows so as to face each other via the nozzle opening row, and a relay ink chamber having a partition wall is provided between the pressure chamber rows, An ink jet head, wherein ink is supplied from a common ink chamber communicating with the relay ink chamber. 2列に対向して並んだ複数のノズル開口と、該ノズル開口のそれぞれに連通する連通孔と、該連通孔に連通し、インクを加圧するための駆動素子が設けられている圧力室と、前記圧力室に連通して供給されるインク量を制限するリストリクタとが設けられ、かつ前記圧力室は前記ノズル開口列を介して相対するように2本の圧力室列として対向して配設され、前記圧力室列間には、その内部に隔壁を有する中継インク室が設けられ、前記中継インク室と連通している共通インク室よりインクが供給される構成であることを特徴とするインクジェットヘッド。   A plurality of nozzle openings arranged opposite to each other in two rows, a communication hole communicating with each of the nozzle openings, a pressure chamber communicating with the communication hole and provided with a drive element for pressurizing ink; A restrictor for limiting the amount of ink supplied in communication with the pressure chambers, and the pressure chambers are arranged opposite to each other as two pressure chamber rows so as to face each other through the nozzle opening rows. An ink jet is characterized in that a relay ink chamber having a partition wall is provided between the pressure chamber rows, and ink is supplied from a common ink chamber communicating with the relay ink chamber. head. 前記ノズル開口と、前記連通孔と、前記圧力室と、前記リストリクタと、前記中継インク室とが一体形成されている請求項2に記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 2, wherein the nozzle opening, the communication hole, the pressure chamber, the restrictor, and the relay ink chamber are integrally formed. 前記ノズル開口と、前記連通孔と、前記圧力室と、前記リストリクタと、前記中継インク室とが、Siのドライエッチング加工で一体形成されている請求項3に記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 3, wherein the nozzle opening, the communication hole, the pressure chamber, the restrictor, and the relay ink chamber are integrally formed by Si dry etching. 前記ノズル開口列の一方は、前記ノズル開口が前記圧力室中心から前記ノズル開口列方向に対して、一方向に前記圧力室のピッチの1/4の距離だけずれて配置され、かつ、もう一方のノズル開口列は、前記ノズル開口の配置方向と逆に、前記圧力室のピッチの1/4ずれている請求項2に記載のインクジェットヘッド。   One of the nozzle opening rows is arranged such that the nozzle opening is shifted from the center of the pressure chamber by a distance of 1/4 of the pitch of the pressure chamber in one direction with respect to the nozzle opening row direction, and the other 3. The inkjet head according to claim 2, wherein the nozzle opening row is shifted by a quarter of the pitch of the pressure chambers in the direction opposite to the arrangement direction of the nozzle openings. 前記ノズル開口列において、一方に配列された圧力室と連通するノズル開口と隣接するノズル開口は、他方に配列された圧力室と連通し、前記圧力室中心から、前記圧力室のピッチの1/4の距離だけずれて配置されている請求項1に記載のインクジェットヘッド。   In the nozzle opening row, a nozzle opening adjacent to a pressure chamber arranged on one side communicates with a pressure chamber arranged on the other side, and from the center of the pressure chamber, 1 / of the pitch of the pressure chambers. The inkjet head according to claim 1, wherein the inkjet head is arranged so as to be shifted by a distance of four. 前記中継流路の断面積が、前記圧力室と連通する側から前記ノズル開口に向けて漸減されている請求項1に記載のインクジェットヘッド。   The inkjet head according to claim 1, wherein a cross-sectional area of the relay flow path is gradually reduced from the side communicating with the pressure chamber toward the nozzle opening. 前記圧力室と前記リストリクタが前記ノズル列に直行する方向に対して傾斜した状態で配置され、前記中継インク室の中央部に前記隔壁が配置されていない請求項1または請求項2に記載のインクジェットヘッド。
The said pressure chamber and the said restrictor are arrange | positioned in the state inclined with respect to the direction orthogonal to the said nozzle row, The said partition is not arrange | positioned in the center part of the said relay ink chamber. Inkjet head.
JP2005270074A 2005-09-16 2005-09-16 Inkjet head Expired - Fee Related JP4765505B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005270074A JP4765505B2 (en) 2005-09-16 2005-09-16 Inkjet head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005270074A JP4765505B2 (en) 2005-09-16 2005-09-16 Inkjet head

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007076303A true JP2007076303A (en) 2007-03-29
JP4765505B2 JP4765505B2 (en) 2011-09-07

Family

ID=37937047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005270074A Expired - Fee Related JP4765505B2 (en) 2005-09-16 2005-09-16 Inkjet head

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4765505B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009056646A (en) * 2007-08-30 2009-03-19 Ricoh Co Ltd Channel-member structure, liquid droplet discharge head, manufacturing method of liquid droplet discharge head, and image formation device
JP2014058093A (en) * 2012-09-18 2014-04-03 Ricoh Co Ltd Inkjet head and image formation device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001301167A (en) * 2000-04-21 2001-10-30 Seiko Epson Corp Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus
JP2003237091A (en) * 2001-12-18 2003-08-26 Samsung Electronics Co Ltd Piezoelectric inkjet printing head and method for manufacturing the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001301167A (en) * 2000-04-21 2001-10-30 Seiko Epson Corp Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus
JP2003237091A (en) * 2001-12-18 2003-08-26 Samsung Electronics Co Ltd Piezoelectric inkjet printing head and method for manufacturing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009056646A (en) * 2007-08-30 2009-03-19 Ricoh Co Ltd Channel-member structure, liquid droplet discharge head, manufacturing method of liquid droplet discharge head, and image formation device
JP2014058093A (en) * 2012-09-18 2014-04-03 Ricoh Co Ltd Inkjet head and image formation device

Also Published As

Publication number Publication date
JP4765505B2 (en) 2011-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4770413B2 (en) Inkjet recording head
JP2010089518A (en) Liquid jet head
JP4956929B2 (en) Actuator, droplet discharge head, droplet discharge device, and actuator manufacturing method
JP5040263B2 (en) Droplet ejector
US6467885B2 (en) Ink jet record head
JP2001179973A (en) Ink jet recording head
US7712873B2 (en) Inkjet head
JP2940544B1 (en) Inkjet recording head
JP3231523B2 (en) On-demand type inkjet head
JP4765505B2 (en) Inkjet head
JP2004255838A (en) Ink jet head
JP2008044296A (en) Liquid jetting head
JP6390092B2 (en) Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
JPH11245406A (en) Ink-jet head
JP4792890B2 (en) Inkjet recording head and printing apparatus therefor
JP3680947B2 (en) Multilayer ink jet recording head
JP2009083243A (en) Cavity unit for liquid drop delivery head
JP3842120B2 (en) Droplet discharge head and inkjet recording apparatus
JP2003182076A (en) Ink jet recording head and ink jet recorder
JP2016049677A (en) Liquid discharge head and liquid discharge device
JP2003191469A (en) Ink ejecting unit
JPH0825621A (en) Ink jet head
US20230311499A1 (en) Liquid ejection head
JP2008080517A (en) Head for liquid droplet jet device and method for manufacturing the same
JP2010069639A (en) Liquid droplet jetting head, liquid droplet delivering apparatus and image forming apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080725

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20081016

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20081016

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101210

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101214

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110210

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110517

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110530

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140624

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140624

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees