JP2010143173A - Inkjet recording device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット記録装置に関するものである。 The present invention relates to an ink jet recording apparatus.
今日、これまでのインパクト方式の記録装置にとってかわり、その市場を大きく拡大しつつあるノンインパクト方式の記録装置のなかで、原理が最も単純で、かつ多階調化やカラー化が容易であるものとして、インクジェット方式の記録装置が上げられる。なかでも印字に使用するインク滴のみを噴射するドロップ・オン・デマンド型が、噴射効率の良さ、ランニングコストの安さなどから急速に普及している。 Today, it replaces conventional impact-type recording devices, and has the simplest principle among the non-impact-type recording devices that are expanding the market greatly, and is easy to achieve multi-gradation and colorization. As an example, an ink jet recording apparatus can be used. Among them, the drop-on-demand type that ejects only ink droplets used for printing is rapidly spreading due to its good ejection efficiency and low running cost.
ドロップ・オン・デマンド型としてカイザー型、あるいはサーマルジェット型がその代表的な方式としてある。このうち、前者は小型化が難しく、後者は高熱をインクに加えるためにインクの耐熱性に対する要求が必要とされ、それぞれに非常に困難な問題を抱えている。 The drop-on-demand type is typically a Kaiser type or thermal jet type. Among these, the former is difficult to reduce in size, and the latter requires a heat resistance requirement for applying high heat to the ink, and each has a very difficult problem.
以上のような欠陥を同時に解決する新たな方式として提案されたのが、特許文献1に開示されているせん断モード型である。 The shear mode type disclosed in Patent Document 1 has been proposed as a new method for simultaneously solving the above defects.
図12に示すように、上記せん断モード型のインク噴射装置600は、底壁601、天壁602及びその間のせん断モードアクチュエータ壁603からなる。そのアクチュエータ壁603は、底壁601に接着され、且つ矢印611方向に分極された下部壁607と、天壁602に接着され、且つ矢印609方向に分極された上部壁605とからなっている。アクチュエータ壁603は一対となってその間にインクチャネル613を形成し、且つ次の一対のアクチュエータ壁603の間には、インクチャネル613よりも狭い空間の空気チャネル615を形成している。
As shown in FIG. 12, the shear mode type
各インクチャネル613の一端には、ノズル618を有するノズルプレート617が固着され、各アクチュエータ壁603の両側面には電極619、621が金属化層として設けられている。各電極619、621はインクと絶縁するための絶縁層(図示せず)で覆われている。そして、空気チャネル615に面している電極619、621はアース623に接続され、インクチャネル613内に設けられている電極619、621は、アクチュエータ駆動回路を与えるシリコン・チップ625に接続されている。
A
次に、このインク噴射装置600の製造方法を説明する。まず、矢印611に分極された圧電セラミックス層を底壁601に接着し、矢印609に分極された圧電セラミックス層を天壁602に接着する。各圧電セラミックス層の厚みは、下部壁607、上部壁605の高さに等しい。次に、圧電セラミックス層に、平行な溝をダイヤモンドカッティング円板の回転等によって形成して、下部壁607、上部壁605を形成する。そして、真空蒸着によって下部壁607の側面に電極619を形成し、その電極619上に前記絶縁層を設ける。同様にして上部壁605の側面に電極621、前記絶縁層を設ける。
Next, a method for manufacturing the
上部壁605の天頂部と下部壁607の天頂部とを接着してインクチャネル613と空気チャネル615とを形成する。次に、ノズル618が穿孔されているノズルプレート617を、ノズル618がインクチャネル613と対応するように、インクチャネル613及び空気チャネル615の一端に接着し、インクチャネル613と空気チャネル615との他端をシリコン・チップ625とアース623とに接続する。
The
そして、各インクチャネル613の電極619、621にシリコン・チップ625が電圧を印加することによって、各アクチュエータ壁603がインクチャネル613の容積を増加する方向に圧電厚みすべり変形して、所定時間後電圧印加が停止されてインクチャネル613の容積が増加状態から自然状態となってインクチャネル613内のインクに圧力が加えられ、インク滴がノズル618から噴射される。
Then, when the
しかしながら、上述した構成のインク噴射装置600では、空気チャネル615に面している電極619、621はアース623に接続され、インクチャネル613内に設けられている電極619、621は、アクチュエータ駆動回路を与えるシリコン・チップ625に接続されているので、各インクチャネル613内の電極619、621に電圧を印加してインクを噴射している。このため、インクチャネル613内の電極619、621は、インクと絶縁するための前記絶縁層で被覆しなければならない。これは、前記絶縁層がないと、導電性の高いインクであると、短絡する可能性があり、導電性がそれほど高くないインクであっても電気的、化学的な腐食により、電極619、621が劣化されて、アクチュエータ壁603変形が十分に行われなくなり、印字品質が悪くなるといった問題があった。従って、インクと電極619、621とを絶縁するための前記絶縁層が必要となり、そのための設備、工程が必要で、生産性が下がり、コストが上がるといった問題があった。
However, in the
そこで上述した問題点を解決するための技術として、インクチャネル内の電極が接地され、空気チャネル内の電極に電圧が印加されて、インクチャネルからインクが噴射されることにより、インクと電極との絶縁を不要とする技術(特許文献2参照)が知られている。
しかしながら、特許文献2に開示されているようなインクチャネルと空気チャネルとが交互に並設されたヘッドの場合、空気チャネルの両側のチャネル壁の各壁面の電極を微細なチャネル内で分断し、個別電極として作り分ける必要があるため、工程が複雑化するという問題がある。
However, in the case of a head in which ink channels and air channels are alternately arranged as disclosed in
この従来のヘッドでは、空気チャネルの両側のチャネル壁の上半分のみに電極膜を形成しており、斜方蒸着法が用いられ、蒸着粒子の入射方向を変えて2回蒸着しなければならないので生産性が低下するという問題があった。 In this conventional head, an electrode film is formed only on the upper half of the channel wall on both sides of the air channel, and the oblique vapor deposition method is used. There was a problem that productivity was lowered.
そこで、本発明は、駆動波形が印加される空気チャネル内の電極形成が容易であり、生産性の向上を図ることが可能なインクジェット記録装置を提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus that can easily form an electrode in an air channel to which a driving waveform is applied and can improve productivity.
本発明の課題は、以下のような構成により達成される。 The object of the present invention is achieved by the following configurations.
1.少なくとも一部が圧電材料で構成された側壁で仕切られた複数のチャネルが並設されると共に、前記チャネルの内壁面に電極が形成され、前記チャネルは、インク吐出を行うインクチャネルとインク吐出を行わない空気チャネルとが下記の条件(1)及び(2)を満足するように配置されてチャネル列を構成し、前記インクチャネルの側壁を隔てた両側の空気チャネル内の電極に駆動波形を印加することによって前記側壁をせん断変形させ、前記インクチャネル内のインクをノズルから吐出させることを特徴とするインクジェット記録装置。
(1)インクチャネルの前記側壁を隔てた両側は空気チャネルが配置される
(2)隣接するインクチャネル間には、少なくとも2つの空気チャネルが配置される
2.隣接するインクチャネル間には、少なくとも3つの空気チャネルが配置されることを特徴とする前記1に記載のインクジェット記録装置。
1. A plurality of channels partitioned at least partially by a side wall made of a piezoelectric material are arranged side by side, and an electrode is formed on the inner wall surface of the channel, and the channel performs ink ejection and ink ejection. A non-performing air channel is arranged so as to satisfy the following conditions (1) and (2) to form a channel row, and a drive waveform is applied to the electrodes in the air channel on both sides across the side wall of the ink channel. By doing so, the side wall is shear-deformed, and the ink in the ink channel is ejected from the nozzle.
(1) Air channels are arranged on both sides of the ink channel across the side wall (2) At least two air channels are arranged between adjacent ink channels. 2. The ink jet recording apparatus according to 1 above, wherein at least three air channels are arranged between adjacent ink channels.
3.前記インクチャネルは、隣接したインクチャネルのインク吐出タイミングが同一にならないように、N(Nは2以上の整数)個の群に分割し、各群毎にインクチャネルの側壁を隔てた両側の空気チャネル内の電極に駆動波形を印加することを特徴とする前記1に記載のインクジェット記録装置。 3. The ink channels are divided into N (N is an integer of 2 or more) groups so that the ink discharge timings of adjacent ink channels are not the same, and air on both sides separating the side walls of the ink channels for each group. 2. The ink jet recording apparatus according to 1 above, wherein a drive waveform is applied to an electrode in the channel.
本発明によれば、駆動波形が印加される空気チャネル内の電極形成が容易であり、生産性の向上を図ることが可能なインクジェット記録装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an ink jet recording apparatus capable of easily forming an electrode in an air channel to which a driving waveform is applied and improving productivity.
以下に本発明に関する実施の形態の例を示すが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。 Although the example of embodiment regarding this invention is shown below, the aspect of this invention is not limited to these.
図1は、ライン型のインクジェット記録装置1の構成を示す模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a line-type ink jet recording apparatus 1.
ロール状に巻かれた長尺状の記録媒体10は、図示しない駆動手段により巻き出しロール10Aから矢印X方向に繰り出され搬送される。
The
長尺状の記録媒体10はバックロール20に巻回され支持されながら搬送される。インクジェットヘッドユニット30よりインクが記録媒体10に向け吐出され、画像データに基づいた画像形成が行われる。インクジェットヘッドユニット30は、記録媒体幅方向に吐出幅に対応した複数のインクジェットヘッド31を有する。
The
また、各インクジェットヘッド31毎に設けられた駆動信号発生部101(図5参照)を備え、制御部(図示せず)は、駆動信号発生部101を制御して、各インクジェットヘッド31毎に共通の駆動波形をインクジェットヘッド31に出力させ、ノズルからインク液滴を吐出させる。
Further, a drive signal generation unit 101 (see FIG. 5) provided for each
図2は、インクジェトヘッドユニット30のインクジェットヘッド31の配置例である。また、全てのインクジェットヘッド31が、インクを一時的に貯留する中間タンク40に対して同じ高さに配置されている例である。前述のように、1つのインクジェットヘッドで吐出できる吐出幅はインクジェットヘッドの外形寸法よりも狭いことから、隙間なく吐出するために複数のインクジェットヘッドを記録媒体搬送方向に対して千鳥配置している。図2に示す例では、記録媒体幅方向に吐出幅に対応した複数のインクジェットヘッドを2列の千鳥配置としている。図3に、インクジェットヘッド31の外形、吐出幅及び千鳥配置の関係を示す。インクジェットヘッド31の数及び千鳥配置の列数は、インクジェットヘッド31の吐出幅等により適宜設定されるものであり、図2の例に限定されるものではない。
FIG. 2 is an arrangement example of the
インクは、インクジェットヘッド31のインクの背圧を調整する中間タンク40から複数のインクチューブ43を介してインクジェットヘッド31毎に供給される。なお、本説明において、図中のインクチューブ43は、複数のインクチューブである。
Ink is supplied to each
中間タンク40へのインク供給は、インクを貯留する貯留タンク50から供給管51の途中に配設された送液ポンプPで行われる。
Ink supply to the
画像が形成された記録媒体は、乾燥部100で乾燥が行われ、巻き取りロール10Bに巻き取られる。
The recording medium on which the image is formed is dried by the drying
次に、せん断モード型のインクジェットヘッド31について説明する。
Next, the shear mode
各インクジェットヘッド31は、ノズル面側が記録媒体10の記録面と対向するように配置されており、フレキシブルケーブル6を介して、駆動波形を生成するための回路が設けられる駆動信号発生部101(図5参照)に電気的に接続されている。
Each
図4(a)はせん断モード型のインクジェットヘッド31のヘッドチップ部分の一部断面で示す斜視図、(b)はチャネル配列方向からみたインクチャネル28の断面図である。
4A is a perspective view showing a partial cross section of the head chip portion of the shear mode
図中、310はヘッドチップ、22はヘッドチップ310の前面に接合されたノズル形成部材である。
In the figure, 310 is a head chip, and 22 is a nozzle forming member bonded to the front surface of the
図5は、チャネル延伸方向からみたチャネル列の断面図であり、わかりやすいように各インクチャネルに対応して設けられたノズルの位置を示してある。 FIG. 5 is a cross-sectional view of the channel row as seen from the channel extending direction, and shows the positions of the nozzles provided corresponding to each ink channel for easy understanding.
なお、本明細書においては、ヘッドチップからインクが吐出される側の面を「前面」といい、その反対側の面を「後面」という。また、ヘッドチップにおいて並設されるチャネルを挟んで図示上下に位置する外側面をそれぞれ「上面」及び「下面」という。 In this specification, the surface on the side where ink is ejected from the head chip is referred to as the “front surface”, and the opposite surface is referred to as the “rear surface”. In addition, the outer surfaces located above and below in the figure across the channels arranged in parallel in the head chip are referred to as “upper surface” and “lower surface”, respectively.
ヘッドチップ310は、側壁27で仕切られた複数のチャネル28、128が並設されたチャネル列を有している。ここではチャネル列は19個のチャネル28、128を有するものを例示しているが、チャネル列のチャネル数は何ら限定されない。
The
各側壁27は、ここでは図5の矢印で示すように分極方向が異なる2枚の圧電材料27a、27bによって構成されているが、圧電材料は側壁27の少なくとも一部にあればよい。
Each
本実施形態のように、2板の圧電材料を分極方向が反対になるように接着して使用すると、1板の圧電材料の場合よりせん断変形量が倍になるので、同じ変形量を得るには、駆動電圧が1/2以下ですむという利点がある。 As in this embodiment, when two sheets of piezoelectric material are bonded and used so that the polarization directions are opposite, the shear deformation amount is doubled compared to the case of one plate piezoelectric material, so the same deformation amount can be obtained. Has the advantage that the drive voltage is 1/2 or less.
このヘッドチップ310は、チャネル列が、インクを吐出するインクチャネル28とインクを吐出しない空気チャネル128とが以下の条件(1)及び(2)を満足するように並設されることにより構成されている。
(1)インクチャネル28の側壁27を隔てた両側は空気チャネル128が配置される
(2)隣接するインクチャネル28間には、2つの空気チャネル128が配置される
また、チャネル列の両端のインクチャネル28の側壁27を隔てた両外側は空気チャネル128が3つずつ配置されている。各チャネル28、128の形状は、両側壁がヘッドチップ310の上面及び下面に対してほぼ垂直方向に延びており、そして互いに平行である。
The
(1)
ヘッドチップ310の前面及び後面には、それぞれ各チャネル28、128の前面側の開口部と後面側の開口部とが対向している。各チャネル28、128は、その後面側の開口部から前面側の開口部に亘る長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレートタイプである。
On the front surface and the rear surface of the
図5に示すように、各チャネル28、128の内面全面には、それぞれNi、Au、Cu、Al等の金属膜からなる電極29が密着形成されている。インクチャネル28の電極29のインクに接する表面は、絶縁性の保護膜が形成されていてもよい。保護膜としては、パリレン膜等の有機絶縁膜が好ましい。各インクチャネル28の両側の空気チャネル128内の電極29を第1の接続電極301を介してそれぞれ駆動信号発生部101に接続し、全てのインクチャネル28内及びインクチャネル28の両側以外のすべての空気チャネル128内の電極29を第2の接続電極300を介して接地している。
As shown in FIG. 5,
図4(b)に示すチャネル配列方向からみたインクチャネル28の断面図を参照しながら電気接続の具体例について説明する。なお、図示していないが、空気チャネル128についても同様の電気接続がなされている。ヘッドチップ310の下面には、表面にヘッドチップ310の各インクチャネル28の両側の空気チャネル128内の電極29に対応する第1の接続電極301と全てのインクチャネル28内及びインクチャネル28の両側以外のすべての空気チャネル128内の電極29に対応する第2の接続電極300とが、各チャネルの電極29と同ピッチで同数平行に形成された配線基板102が、該接続電極がヘッドチップ310と反対側の面となるように固着されており、そのヘッドチップ310の前面と配線基板102の前端面とに亘って、各電極29と配線基板102表面の接続電極とを電気的に接続する接続電極を形成した構成としている。
A specific example of electrical connection will be described with reference to a cross-sectional view of the
配線基板102は、ヘッドチップ310の幅(チャネルの配列方向の長さ)とほぼ同幅で、且つヘッドチップ310の長さよりも十分に長尺な基板からなり、その前端面がヘッドチップ310の前面と面一となるように、且つ、その表面の各接続電極形成面と反対側の面をヘッドチップ310の下面に固着されている。
The
このインクジェットヘッド31には、配線基板102の各接続電極300、301に、異方性導電フィルム78によりフレキシブルケーブル6を接続することで、駆動信号発生部101からの駆動波形が、各接続電極301を介して各インクチャネル28の両側の空気チャネル128内の各電極29に印加される。また、全てのインクチャネル28内及びインクチャネル28の両側以外のすべての空気チャネル128内の電極29は第2の接続電極300を介して接地される。
By connecting the
尚、本実施形態では、図5に示すように、各インクチャネル28の両側の空気チャネル128内の各電極29を共通電極として駆動信号発生部101に接続し、全てのインクチャネル28内及びインクチャネル28の両側以外のすべての空気チャネル128内の電極29は共通電極として接地されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 5, each
流路基板104は、ヘッドチップ310の幅とほぼ同幅で、且つ、上記配線基板102よりも若干短尺であるが、ヘッドチップ310の長さよりも十分に長尺な基板により形成されており、その前端面がヘッドチップ310の前面と面一となるように、ヘッドチップ310の上面に固着されている。
The
これによりヘッドチップ310の後面は、該ヘッドチップ310の後面側にはみ出した配線基板102及び流路基板104によって上下が覆われる状態とされている。
Thereby, the rear surface of the
囲い壁部103は、これら配線基板102と流路基板104との間に亘って前記インクジェットヘッド31の後面を包囲するように設けられる平面視略コ字型を呈する側壁形成部材であり、ポリイミド、ポリカーボネート等のエンジニアリングプラスチックと呼ばれる高機能樹脂により形成されている。これによりインクジェットヘッド31の後面側には、上下が流路基板104と配線基板102とによって覆われると共に側面が囲い壁部103によって閉鎖された空間が形成され、この空間によって各インクチャネル28にインクを供給するための共通インク室77を形成している。25は共通インク室77内にインクを流入させるための流入口であり、これにより共通インク室77はインクマニホールドとして機能する。この共通インク室77は、図示しないが、ゴミの流入を防ぐためにフィルターを内蔵している。
The surrounding
なお、ヘッドチップ310の後面には、各インクチャネル28にインクを流入させ、各空気チャネル128へのインク流入を規制する流路規制部材302が、各空気チャネル128の後面側の開口部を完全に閉塞するように接着され、各空気チャネル128へのインクの流入を阻止するように流路を規制している。
In addition, on the rear surface of the
ヘッドチップ310の前面には、ノズル形成部材22が接合されている。ノズル形成部材22には、各インクチャネル28に対応する位置にのみノズル23が開設されている。従って、インクを吐出しない各空気チャネル128の前面側の開口部はノズル形成部材22によって閉塞されている。
The
インクチャネル28の一端(以下、これをノズル端という場合がある)はノズル形成部材22に形成されたノズル23につながり、他端(以下、これをマニホールド端という場合がある)は、共通インク室77、インク供給口25を経て、インクチューブ43に接続されている。
One end of the ink channel 28 (hereinafter sometimes referred to as a nozzle end) is connected to a
次に、このようなインクジェットヘッド31の製造例を以下に説明するが、何らこれに限定されるものではない。
Next, although the manufacture example of such an
まず、厚み方向に分極処理されたPZT等からなる板状の圧電材料27bと27aとを接合部を挟んで分極方向が互いに異なる方向となるように積層してエポキシ系接着剤を用いて接合し、更に、その上側の圧電材料基板27aの表面にドライフィルムを貼着する。
First, plate-like
次いで、そのドライフィルムの側から、ダイシングブレード等を用いてチャネル28,128となる複数の平行な溝を研削する。各溝は圧電材料27aと27bの一方の端から他方の端に亘り、且つ、下側の圧電材料27bの中途部に至る程度の一定の深さD(図4参照)で研削することで、長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレート状に形成する。
Next, from the dry film side, a plurality of parallel grooves to be the
次いで、溝を研削した側から、Ni、Au、Cu、Al等の電極形成用金属をスパッタリング法、蒸着法、めっき法等によって適用し、削り残されたドライフィルムの上面及び各溝の内面に金属膜を形成する。 Next, an electrode forming metal such as Ni, Au, Cu, and Al is applied by sputtering, vapor deposition, plating, or the like from the ground side of the groove, and is applied to the top surface of the remaining dry film and the inner surface of each groove. A metal film is formed.
その後、ドライフィルムをその表面に形成された金属膜と共に除去することにより、各溝の内面のみに金属膜が形成された基板を得る。 Thereafter, the dry film is removed together with the metal film formed on the surface thereof to obtain a substrate on which the metal film is formed only on the inner surface of each groove.
次いで、各溝を覆うようにカバープレート24が接着剤を介して接着し、溝の長さ方向と直交する方向に沿って切断することにより、チャネル列を有する複数個のヘッドチップ310を一度に作成する。各溝はチャネル28又は128となり、各溝内の金属膜は電極29となり、隣接する溝の間は接合部を挟んで分極方向が互いに異なる圧電材料27aと27bから構成される側壁27となる。カットライン間の幅は、それによって作製されるヘッドチップ310のインクチャネル28の駆動長(図4中のLで表示)を決定するものであり、この駆動長に応じて適宜決定される。
Next, the
その後、ヘッドチップ310と配線基板102とを接着剤を用いて固着した後に、例えばヘッドチップ310の前面及び配線基板102の前端面及び表面(ヘッドチップ310の固着面と反対側面)にドライフィルムを用いてパターニングを行い、その後アルミニウムを蒸着することで、各チャネル内の電極29に電気的に接続された各接続電極300,301を一挙に形成することができる。
Thereafter, after the
Al膜の形成方法としては蒸着に限らず、一般の薄膜形成方法を採用することができる。また、導電性ペーストをインクジェットで塗布する方法を用いることもできる。Al膜の形成後、溶剤でドライフィルムを溶解剥離することで、ドライフィルム上に形成されていたAl膜は除去され、ヘッドチップ310の前面及び配線基板102の前端面及び表面に第2の接続電極300、第1の接続電極301のみが残存する。
The method for forming the Al film is not limited to vapor deposition, and a general thin film forming method can be employed. Moreover, the method of apply | coating an electrically conductive paste with an inkjet can also be used. After the Al film is formed, the dry film is dissolved and peeled off with a solvent to remove the Al film formed on the dry film, and the second connection is made to the front surface of the
そして、ヘッドチップ310の後面に、各空気チャネル128へのインク流入を規制する流路規制部材302が、各空気チャネル128の後面側の開口部を完全に閉塞するように接着される。
Then, a flow
その後、流路基板104を固着する。その後、配線基板102と流路基板104との間に亘って、該ヘッドチップ310の後面を包囲するように囲い壁部103を固着して共通インク室77を形成する。その後は、配線基板102の各接続電極300,301に、フレキシブルケーブル6を接合する。
Thereafter, the
次いで、ノズル23が開設された1枚のノズル形成部材22が接着剤を介して接着される。
Next, the single
また、ノズル形成部材22の材料としては、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリマー、アロマティックポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリサルフォン樹脂等の合成樹脂のほか、ステンレス等の金属材料を用いることもできる。
In addition, as a material for the
このように本実施形態のインクジェットヘッド31によれば、隣接するインクチャネル28間には、2つの空気チャネル128が配置されるため、空気チャネル128内の電極をチャネル内壁の全面に形成することが可能になる。
As described above, according to the
このため、電極の形成位置を、従来のようにチャネル壁の上半分に限定する必要がないので、方向を変えた2回の蒸着を行う必要がなくなる。 For this reason, it is not necessary to limit the electrode formation position to the upper half of the channel wall as in the prior art, so that it is not necessary to perform evaporation twice in different directions.
すなわち、1回の蒸着、スパッタでチャネル内壁の全面に形成することができ、また、電極の形成方法として、無電解めっき法等を用いることができるため、空気チャネル内の電極形成が容易となり、生産性の向上を図ることが可能となる。特に無電解めっき法が、溝内に大きな凹凸があっても溝全面に電極を形成できるので好適である。 That is, it can be formed on the entire inner wall of the channel by a single vapor deposition and sputtering, and since an electroless plating method or the like can be used as a method for forming an electrode, it becomes easy to form an electrode in the air channel, Productivity can be improved. In particular, the electroless plating method is preferable because an electrode can be formed on the entire surface of the groove even if there are large irregularities in the groove.
また、本実施形態では、配線基板102の各接続電極により、各インクチャネル128の両側の空気チャネル128内の電極29と駆動信号発生部101からの配線との電気的接続及び各インクチャネル28とその他の空気チャネル128内の電極29と接地との電気的接続を簡単に行うことができると共に、各インクチャネル28内へのインク供給を行う共通インク室の形成を容易に行うことのできる、生産性の高いインクジェットヘッドを提供することができる。
In the present embodiment, the connection electrodes of the
これに対して、従来のインクチャネルと空気チャネルとが交互に並設されたヘッドの場合、空気チャネルの両側のチャネル壁の各壁面の電極を微細なチャネル内で分断し、個別電極として作り分けて、駆動信号発生部と接続する配線を設けなければならないので構造が複雑になる。 On the other hand, in the case of a head in which ink channels and air channels are alternately arranged in parallel, the electrodes on the wall surfaces of the channel walls on both sides of the air channel are divided into fine channels and separated into individual electrodes. Thus, since the wiring for connecting to the drive signal generator must be provided, the structure becomes complicated.
次に、インクチャネル28のノズル23からインク滴を吐出する際の動作原理について説明する。
Next, the operation principle when ejecting ink droplets from the
図6(a)〜(c)はその動作を示す図であり、インクジェットヘッド31をチャネルの延伸方向から見た断面図である。図6では19個のチャネル28、128の一部である5本が示されている。
FIGS. 6A to 6C are diagrams showing the operation, and are cross-sectional views of the
中央のインクチャネル28の両側の空気チャネル128の内面に密着形成された電極29A、29Cに駆動信号発生部101から図7に示す駆動波形を印加し、他の電極29はすべて接地されると、以下に例示する動作によってインク滴をノズル23から吐出する。
When the drive waveform shown in FIG. 7 is applied from the
(1)かかるインクジェットヘッド31は、図6(a)に示す状態において、電極29Bを接地すると共に電極29A及び29Cに、パルス幅が1ALの矩形波からなる膨張パルス(正電圧)を印加すると、まず、パルスの最初の立ち上がり(P1)によって、側壁27B、27Cを構成する圧電材料27a、27bの分極方向に直角な方向の電界が生じ、27a、27bともに側壁の接合面にズリ変形を生じ、図6(b)に示すように側壁27B及び側壁27Cは互いに外側に向けて変形し、インクチャネル28の容積が膨張する。これによりインクチャネル28内のインクに負の圧力が生じてインクが流れ込む(Draw)。このとき、インクチャネル28の上下の壁部分が縮むが、このインクチャネル28の両側の空気室128の側壁27A、27Dも図示のように変形し、この空気室128の上下の壁部分が伸びることになるため、インクチャネル28の上下の壁部分の縮みをアシストして駆動電圧を低下させることができる。これについて詳細に説明する。
(1) In the state shown in FIG. 6A, the
インクチャネル28の両側の空気チャネル128に駆動波形が印加された際、その空気チャネル128に隣接する空気チャネル128に同様の駆動波形が印加される場合は、側壁27Aあるいは27Dの両側の電極に電位差が生じないので、電界が加わらず、側壁27Aあるいは27Dは変形しない。
When a drive waveform is applied to the
これに対し、図6(b)のように、インクチャネル28の両側の空気チャネル128に駆動波形が印加された際、その空気チャネル128に隣接する空気チャネル128が接地されている場合、側壁27Aあるいは27Dの両側の電極に電位差が生じ、側壁の分極方向と直交する方向に電界が加わり、側壁27Aあるいは27Dが変形する。この変形により生じる空気室128の上下の壁部分の伸びは、インクチャネル28の上下の壁部分の縮みをアシストするため、インクチャネル28の体積変位が大きくなり、インク滴をノズルより吐出するための圧力変化が大きくなるので駆動電圧を低下させることができる。
In contrast, as shown in FIG. 6B, when a driving waveform is applied to the
このように、本実施形態のインクジェットヘッドでは、インクチャネルの両側の空気チャネルに隣接する空気チャネルが接地されている場合、インクチャネルからインク滴を吐出する際の駆動電圧を低下させることができる。 As described above, in the ink jet head of this embodiment, when the air channel adjacent to the air channel on both sides of the ink channel is grounded, the driving voltage when ejecting ink droplets from the ink channel can be reduced.
(2)この最初のP1の印加から1AL時間経過後に電位を0に戻す(P2)と、側壁27B、27Cは膨張位置から図6(a)に示す中立位置に戻り、インクチャネル28内のインクに高い圧力が掛かる。
(2) When the potential is returned to 0 after 1 AL time has elapsed since the first application of P1 (P2), the
引き続いて、矩形波からなるパルス幅が2ALの収縮パルス(負電圧)を印加する。まず収縮パルスの立ち下がり(P3)によって、図6(c)に示すように、側壁27B及び27Cは互いに逆方向に変形し、インクチャネル28の容積が収縮する。この収縮によりインクチャネル28内のインクに更に高い圧力を掛かる(Reinforce)。これによりノズル内のインクメニスカスがノズル23から押し出される方向に変化する。この正の圧力がインク滴をノズルから吐出させるほど大きくなるとインク滴はノズルから吐出する。このとき、インクチャネル28の上下の壁部分が伸びるが、このインクチャネル28の両側の空気室128の側壁27A、27Dも図示のように変形し、この空気室128の上下の壁部分が縮むことになるため、インクチャネル28の上下の壁部分の伸びをアシストして駆動電圧を低下させることができる。
Subsequently, a contraction pulse (negative voltage) having a pulse width of 2AL made of a rectangular wave is applied. First, as shown in FIG. 6C, the
(3)更に、2AL時間経過すると、電位を0に戻し(P4)、側壁27B、27Cを収縮位置から中立位置に戻す。
(3) Further, when 2AL time elapses, the potential is returned to 0 (P4), and the
これらの一連の動作によりインクチャネル28内のインクの一部がインク滴としてノズル23から飛翔する。
Through a series of these operations, a part of the ink in the
このような液滴吐出方法は、いわゆるDRR(Draw−Release−Reinforce)方式による液滴吐出方法であり、膨張パルスのパルス幅はインク滴の吐出力に大きく影響し、1AL近傍にこのパルス幅が一致したときにインク滴吐出力(吐出速度)は最大となる。 Such a droplet discharge method is a droplet discharge method based on a so-called DRR (Draw-Release-Reinforce) method, and the pulse width of the expansion pulse greatly affects the discharge force of the ink droplet, and this pulse width is in the vicinity of 1AL. When they coincide, the ink droplet ejection force (ejection speed) becomes maximum.
なお、AL(Acoustic Length)とは、上述したように、インクチャネルの音響的共振周期の1/2である。このALは、電気・機械変換手段である側壁27に矩形波のパルスを印加して吐出するインク滴の速度を測定し、矩形波の電圧値を一定にして矩形波のパルス幅を変化させたときに、インク滴の飛翔速度が最大になるパルス幅として求められる。このALの値は、ヘッドの構造やインクの密度等に依存して決まるものである。
Note that AL (Acoustic Length) is ½ of the acoustic resonance period of the ink channel, as described above. This AL measured the speed of ink droplets ejected by applying a rectangular wave pulse to the
また、パルスとは、一定電圧波高値の矩形波であり、0Vを0%、波高値電圧を100%とした場合に、パルス幅とは、電圧の0Vからの電圧の立ち上がり始め又は立ち下がり始めの10%から波高値電圧からの立ち下がり始め又は立ち上がり始めの10%との間の時間として定義する。更に、ここで矩形波とは、電圧の10%と90%との間の立ち上がり時間、立ち下がり時間のいずれもがALの1/2以内、好ましくは1/4以内であるような波形を指す。 A pulse is a rectangular wave having a constant voltage peak value. When 0V is 0% and a peak voltage is 100%, the pulse width is the start of rising or falling of the voltage from 0V. Is defined as the time between 10% of 10% and 10% of the start of falling from the peak voltage or 10% of rising. Furthermore, the rectangular wave here refers to a waveform in which both the rise time and fall time between 10% and 90% of the voltage are within ½ of AL, preferably within ¼. .
駆動波形として矩形波を用いることは、吐出効率が向上するとともにパルス幅の設定が容易になるため好ましい。 It is preferable to use a rectangular wave as the driving waveform because the ejection efficiency is improved and the pulse width can be easily set.
図7の駆動波形では、膨張パルスの駆動電圧Von(V)と収縮パルスの駆動電圧Voff(V)の比を|Von|>|Voff|とすることが好ましい。このように|Von|>|Voff|の関係とすると、インクチャネル内へのインクの供給を促進する効果があり、特に、高粘度インクで高周波駆動を行う場合に好ましい。なお、この電圧Vonと電圧Voffの基準電圧は0とは限らない。この電圧Vonと電圧Voffは、それぞれ基準電圧からの差分の電圧である。また、|Von|/|Voff|=2とすることがより好ましい。 In the drive waveform of FIG. 7, it is preferable that the ratio of the drive voltage Von (V) of the expansion pulse and the drive voltage Voff (V) of the contraction pulse is | Von |> | Voff |. Thus, the relationship | Von |> | Voff | has an effect of promoting the supply of ink into the ink channel, and is particularly preferable when high-frequency driving is performed with high-viscosity ink. Note that the reference voltage of the voltage Von and the voltage Voff is not always zero. The voltage Von and the voltage Voff are respectively differential voltages from the reference voltage. Further, it is more preferable that | Von | / | Voff | = 2.
以上のように、隣接するインクチャネル28間に2つの空気チャネル128を設けた本実施形態のインクジェットヘッドでは、インクチャネル28の両側の空気チャネル128に隣接する空気チャネル128が接地されている場合、インクチャネル28からインク滴を吐出する際の駆動電圧を低下させることができる。
As described above, in the inkjet head of this embodiment in which the two
かかるインクジェットヘッドでは、図5から明らかなように隣接するインクチャネルが同時に駆動される場合、インクチャネル28の両側の空気チャネル128に隣接する空気チャネル128は接地されずに駆動波形が印加されるので、アシスト効果が得られず、駆動電圧を低下させることができない。
In this ink jet head, as shown in FIG. 5, when adjacent ink channels are driven simultaneously, the driving waveform is applied to the
この点を補うため、隣接したインクチャネル28のインク吐出タイミングが同一にならないように、N(Nは2以上の整数)個の群に分割し、各群毎にインクチャネル28の側壁を隔てた両側の空気チャネル128内の電極29に駆動波形を印加することが好ましい。
In order to compensate for this, the ink discharge timings of
複数のインクチャネル28のうち、互いに1本以上のインクチャネル28を挟んで離れているインクチャネル28をまとめて1つの群となすようにして、2つ以上の群に分割し、各群毎にインク吐出動作を時分割で順次行うように駆動制御される。
Among the plurality of
例えば、全インクチャネル28を1チャネルおきに選んで2群に分けて吐出する、2サイクル吐出法が行われる。
For example, a two-cycle ejection method is performed in which all the
本実施形態では、図5に示す5個のインクチャネルについて、一方の端部のインクチャネルから他方の端部のインクチャネルに向かって順次チャネル番号28−1、28−2,28−3、28−4、28−5としたとき、全インクチャネルを、チャネル番号28−1、28−3、28−5をA群、チャネル番号28−2,28−4をB群として2群に分けて分割駆動する。 In the present embodiment, channel numbers 28-1, 28-2, 28-3, 28 are sequentially applied from the ink channel at one end to the ink channel at the other end for the five ink channels shown in FIG. -4, 28-5, all ink channels are divided into two groups with channel numbers 28-1, 28-3, 28-5 as group A and channel numbers 28-2, 28-4 as group B. Divided drive.
かかる2サイクル吐出動作について図7の駆動波形で駆動する場合のA、Bの各群のインクチャネル28の両側の空気チャネルの電極に印加される駆動波形のタイミングチャートを図8に示す。
FIG. 8 shows a timing chart of drive waveforms applied to the air channel electrodes on both sides of the
インク吐出時には、まずA群の各インクチャネルの両側の空気チャネルの電極に図7の駆動波形を印加し、その以外のチャネルの電極はすべて接地して、A群の各インクチャネルのノズルからインク滴を吐出させる。 At the time of ink discharge, first, the drive waveform of FIG. 7 is applied to the air channel electrodes on both sides of each ink channel of group A, and all the other channel electrodes are grounded, and ink is ejected from the nozzles of each ink channel of group A. Let the drops be ejected.
続いてB群の各チャネル28へと上記同様に動作する。記録媒体を搬送させながらA群、B群の順で行われるインク吐出動作が繰り返されることにより、画像形成が行われる。
Subsequently, the same operation as described above is performed for each
勿論、図8に示す駆動方法において、実際に画像形成する場合には上記のように全てのインクチャネルの両側の空気チャネルに駆動波形が印加されるとは限らず、画像データに応じて駆動されないインクチャネルもある。 Of course, in the driving method shown in FIG. 8, when an image is actually formed, the driving waveform is not always applied to the air channels on both sides of all the ink channels as described above, and the driving is not performed according to the image data. There is also an ink channel.
次に、インクチャネル28を2チャネルおきに選んで3群に分けて吐出する、3サイクル吐出法の例を示す。
Next, an example of a three-cycle discharge method in which the
本実施形態では、図5に示す5個のインクチャネルについて、全インクチャネルを、チャネル番号28−1、28−4をA群、チャネル番号28−2,28−5をB群、チャネル番号28−3をC群として3群に分けて分割駆動する。
In the present embodiment, among the five ink channels shown in FIG. 5, all ink channels are grouped as channel numbers 28-1 and 28-4, group A, channel numbers 28-2 and 28-5 as group B, and
かかる3サイクル吐出動作について図7の駆動波形で駆動する場合のA、B、Cの各群のインクチャネル28の両側の空気チャネルの電極に印加される駆動波形のタイミングチャートを図9に示す。
FIG. 9 shows a timing chart of the drive waveforms applied to the air channel electrodes on both sides of the
インク吐出時には、まずA群の各インクチャネルの両側の空気チャネルの電極に図7の駆動波形を印加し、その以外のチャネルの電極はすべて接地して、A群の各インクチャネルのノズルからインク滴を吐出させる。 At the time of ink ejection, first, the drive waveform of FIG. Let the drops be ejected.
続いてB群の各チャネル28、更に続いてC群の各チャネル28へと上記同様に動作する。
Subsequently, the operation is performed in the same manner as described above for each
以上のように、隣接したインクチャネル28のインク吐出タイミングが同一にならないように、N(Nは2以上の整数)個の群に分割し、各群毎にインクチャネル28の側壁を隔てた両側の空気チャネル128内の電極29に駆動波形を印加することにより、あるインクチャネルからインク吐出する場合に、隣接するインクチャネルがインク吐出するか否かに拘わらず前述のアシスト効果により駆動電圧を低下させることができる。
<他の実施の形態>
上記実施の形態では、隣接するインクチャネル28間に、2つの空気チャネル128を配置するようにしたが、本実施の形態では、隣接するインクチャネル28間に、3つの空気チャネル128を配置するようにしたものであり、この点を除けば装置の構成や吐出動作は、上記の実施の形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。
As described above, the ink discharge timings of
<Other embodiments>
In the above embodiment, two
図10は、隣接するインクチャネル28間に3つの空気チャネル128が配置されたチャネル列の断面図である。なお、上記の実施の形態と同一の構成については同一符号を付して説明する。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a channel row in which three
図10に示すように、この3つの空気チャネルのうちの中央の空気チャネルを接地することにより、あるインクチャネルからインク吐出する場合に、隣接するインクチャネルがインク吐出するか否かに拘わらず前述のアシスト効果により駆動電圧を低下させることができる。しかも中央の空気チャネルは常に接地されているので全インクチャネルを同時に駆動することも可能になる。 As shown in FIG. 10, by grounding the central air channel among the three air channels, when ink is ejected from a certain ink channel, the above-mentioned ink channel is ejected regardless of whether ink is ejected or not. The driving voltage can be reduced by the assist effect. Moreover, since the central air channel is always grounded, all ink channels can be driven simultaneously.
前述の通り、本発明に係るインクジェット記録装置は、隣接するインクチャネル28間に、少なくとも2つの空気チャネル128を配置することを特徴とするものである。例えば、前述の実施の形態では、アシスト効果により駆動電圧を低下させる場合、隣接するインクチャネル28は同時にインク吐出動作を行うことができず、時分割でインク吐出動作を行う必要があるが、本実施形態では、全インクチャネル28は同時にインク吐出動作を行うことができ、記録時間を短縮することができる。
As described above, the ink jet recording apparatus according to the present invention is characterized in that at least two
また、以上の実施の形態では、厚み方向に分極された平板状の第1の圧電材料27aと第2の圧電材料27bを積層した後、溝を形成したが、本実施の形態では、厚み方向に分極された平板状の第1の圧電材料27aと第2の圧電材料27bにそれぞれ溝を形成した後接合するようにしたものであり、この点を除けば装置の構成や吐出動作は、上記の実施の形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。
In the above embodiment, the first
図11は、厚み方向に分極された平板状の第1の圧電材料27aと第2の圧電材料27bにそれぞれ溝を形成した後接合したヘッドのチャネル列の断面図である。なお、上記の実施の形態と同一の構成については同一符号を付して説明する。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a channel array of heads bonded to each other after grooves are formed in the first
厚み方向に分極された平板状の第1の圧電材料27aと第2の圧電材料27bを準備し、それぞれ、ダイヤモンドブレード等により、インクチャネル28及びダミーチャネル128となる複数の溝がストレート状に平行に切削加工される。
A plate-like first
溝中に金属電極29を設けた第2の圧電材料27a、第1の圧電材料27bを、各基板の溝を形成した面が相対するように固着する。ここでは、各基板の溝同士が相対するように位置合わせして固着している。固着手段は、例えばエポキシ系接着剤による接着手法を通常採用できるが、この態様では、位置合わせされた各基板の溝中の金属電極同士が電気的に接続されれば格別限定されない。
The second
また、以上の実施形態では本発明をライン型のインクジェット記録装置1に適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、その他のインクジェット記録装置に適用することも可能である。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the line type ink jet recording apparatus 1 has been described. The present invention is not limited to this, and can be applied to other ink jet recording apparatuses.
1 インクジェット記録装置
10 記録媒体
10A 捲き出しロール
10B 巻き取りロール
20 バックロール
30 インクジェットヘッドユニット
31 インクジェットヘッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
(1)インクチャネルの前記側壁を隔てた両側は空気チャネルが配置される
(2)隣接するインクチャネル間には、少なくとも2つの空気チャネルが配置される A plurality of channels partitioned at least partially by a side wall made of a piezoelectric material are arranged side by side, and an electrode is formed on the inner wall surface of the channel, and the channel performs ink ejection and ink ejection. A non-performing air channel is arranged so as to satisfy the following conditions (1) and (2) to form a channel row, and a drive waveform is applied to the electrodes in the air channel on both sides across the side wall of the ink channel. By doing so, the side wall is shear-deformed, and the ink in the ink channel is ejected from the nozzle.
(1) Air channels are arranged on both sides of the ink channel across the side wall (2) At least two air channels are arranged between adjacent ink channels
Priority Applications (1)
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JP2013188974A (en) * | 2012-03-14 | 2013-09-26 | Konica Minolta Inc | Ink jet recording device |
JP2015044362A (en) * | 2013-08-28 | 2015-03-12 | エスアイアイ・プリンテック株式会社 | Liquid jet head and liquid jet device |
JP2017209799A (en) * | 2016-05-23 | 2017-11-30 | 東芝テック株式会社 | Ink jet head, ink jet printer, and manufacturing method for ink jet head |
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2008
- 2008-12-22 JP JP2008325203A patent/JP2010143173A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015044362A (en) * | 2013-08-28 | 2015-03-12 | エスアイアイ・プリンテック株式会社 | Liquid jet head and liquid jet device |
JP2017209799A (en) * | 2016-05-23 | 2017-11-30 | 東芝テック株式会社 | Ink jet head, ink jet printer, and manufacturing method for ink jet head |
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