JP2010184405A - Liquid droplet discharge head, ink cartridge, inkjet recording device, and method for manufacturing nozzle plate - Google Patents
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Description
本発明は、記録用のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、インクジェット記録装置及びノズルプレートの製造方法に関する。 The present invention relates to a droplet discharge head that discharges ink droplets for recording, an ink cartridge, an inkjet recording apparatus, and a method for manufacturing a nozzle plate.
一般にプリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置に用いる液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する複数のノズル孔が形成されたノズルプレートと、ノズル孔に連通して吐出されるインク液を貯留するためのインク液室と、インク液室内のインクにエネルギーを作用させるためのエネルギー発生素子より構成されている。 In general, a droplet discharge head used in an image recording apparatus such as a printer, a facsimile, a copying apparatus, or a plotter has a nozzle plate in which a plurality of nozzle holes for discharging droplets are formed and an ink liquid that is discharged in communication with the nozzle holes. And an energy generating element for applying energy to the ink in the ink liquid chamber.
このように構成された液滴吐出ヘッドにおいては、記録信号によってエネルギー発生素子が駆動され、対応したノズル孔よりインク液滴を吐出し、画像が形成される。 In the droplet discharge head configured as described above, the energy generating element is driven by the recording signal, and ink droplets are discharged from the corresponding nozzle holes to form an image.
近年、このようなインクジェット記録装置では記録画像の高画質化が進んでおり、現在では1200dpi相当の高精彩な画像が実用化されているが、このような高精彩な画像を形成するためには吐出されるインク液滴の微小化をはじめ、ノズル孔の高密度化とインク液滴の高い着弾位置精度が要求されることになる。 In recent years, in such an ink jet recording apparatus, the quality of recorded images has been improved, and high-definition images equivalent to 1200 dpi have been put into practical use. In order to form such high-definition images, however, In addition to miniaturization of ejected ink droplets, high density of nozzle holes and high landing position accuracy of ink droplets are required.
このような微細かつ高密度なノズル孔を形成する方法として、従来よりエキシマレーザを用いた形成方法が広く知られている。一般的にはノズル孔パターンが形成された遮光マスクにエキシマレーザを照射し、透過されたビーム光によってノズル孔が形成される方法であり、特徴としてマスクに複数のノズルパターンを形成することで、多数のノズル孔を一括で、あるいはそれらを繰り返し行うことでノズル孔が形成できるため、加工品質とともに生産性に優れた工法として知られている。 As a method for forming such fine and high-density nozzle holes, a formation method using an excimer laser has been widely known. Generally, it is a method in which an excimer laser is irradiated to a light-shielding mask on which a nozzle hole pattern is formed, and nozzle holes are formed by the transmitted beam light, and by forming a plurality of nozzle patterns as a feature, Since nozzle holes can be formed by forming a large number of nozzle holes at once or by repeating them, it is known as a construction method that is excellent in productivity as well as processing quality.
しかしながら、エキシマレーザによって形成されるノズル孔の課題として、レーザ光の入射側から、吐出側に向かって先細り形状に形成されるため、吐出口径に対して入射口径が大径となることからノズル孔の高密度配列の点において課題となっている。 However, as a problem of the nozzle hole formed by the excimer laser, the nozzle hole is formed to have a tapered shape from the laser beam incident side toward the discharge side, and therefore the nozzle hole has a larger diameter than the discharge port diameter. This is a problem in terms of high-density arrangement.
そこで、これらの課題を解決する方法として、特許文献1から3には、ノズル孔の形状を長円あるいは楕円形状としたものが提案されている。
Therefore, as a method for solving these problems,
特許文献1では、エキシマレーザによるノズル孔の形成において、ノズル孔の形状として、吐出側が真円で、流入側がノズルピッチ方向に短径をもつ長円形状としたものが開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses that in the formation of a nozzle hole by excimer laser, the shape of the nozzle hole is an ellipse having a perfect circle on the discharge side and a short diameter in the nozzle pitch direction on the inflow side.
流入側を長円形状にすることによって、ノズルの配列密度を上げつつ、ノズル孔の内容積が確保されるため、高密度で噴射特性に優れたノズルが形成される。製造方法は、長円の径方向に対して、段階的にレーザ照射とノズル板の移動を繰り返して形成する。 By making the inflow side into an oval shape, the inner volume of the nozzle holes is secured while increasing the arrangement density of the nozzles, so that a nozzle having high density and excellent ejection characteristics is formed. In the manufacturing method, the laser irradiation and the movement of the nozzle plate are repeated in stages in the radial direction of the ellipse.
また、特許文献2では、特許文献1と同様に、ノズル孔の吐出側が真円で、流入側がノズルピッチ方向に短径をもつ長円形状としたものが示されている。製造方法は、照射されるレーザ光の焦点を変化させて断面形状を連続的に変化させたものである。
Further, in Patent Document 2, as in
また、特許文献3では、ノズル孔の配列方向に対して長径をもった楕円形状のノズル基板について開示されており、ノズル孔の吐出側と流入側を同じ径、形状にて形成されている。ヘッドの走査方向に対して、用紙の送り方向の機械精度が劣ることにより、ノズル形状を改良することで、送り方向の画像解像度を改良させたものである。 Further, Patent Document 3 discloses an elliptical nozzle substrate having a long diameter with respect to the arrangement direction of the nozzle holes, and the discharge side and the inflow side of the nozzle holes are formed with the same diameter and shape. The machine resolution in the paper feed direction is inferior to the head scanning direction, and the nozzle shape is improved to improve the image resolution in the feed direction.
これらによるとノズル孔の配列方向に短径を、またそれと直行する方向に長径を有する長円あるいは楕円形状にノズル孔を形成することによって、高密度なノズル孔の配列が可能としている。また、長円あるいは楕円形状にノズル孔を形成することによって、ノズル孔の配列ピッチに影響を及ぼさない長径側の開口径をより大径に形成することが可能となり、ノズル孔内部を大容積に確保されることからインク滴の噴射の安定化がはかれる。 According to these, by forming the nozzle holes in the shape of an ellipse or ellipse having a minor axis in the nozzle hole arrangement direction and a major axis in a direction perpendicular thereto, it is possible to arrange the nozzle holes at a high density. In addition, by forming the nozzle holes in an oval or elliptical shape, it becomes possible to form a larger opening diameter on the long diameter side that does not affect the arrangement pitch of the nozzle holes, and the inside of the nozzle holes has a large volume. As a result, the ejection of ink droplets is stabilized.
しかしながら、特許文献1から3に示されるようなノズル構成および製造方法においては、いくつかの課題が残る。ひとつは、インクジェットヘッドの特性として、インク液室内に発生する気泡の排出性が重要な特性となる。インク液室の気泡排出性に対しては、ノズル孔をインク液室の端部に配置することが有効であるが、従来の構成では、この課題が解決できていない。
However, some problems remain in the nozzle configuration and the manufacturing method as disclosed in
また、このような長円あるいは楕円形状のノズル孔を形成するためには、レーザ光の照射と、ノズルプレートを保持した加工ステージの移動を交互に繰り返す必要があることから、半面、加工時間が長くなり、生産性および生産コストに対して課題が発生する。 In addition, in order to form such an oval or elliptical nozzle hole, it is necessary to alternately repeat the irradiation of the laser beam and the movement of the processing stage holding the nozzle plate. It becomes long and a problem arises with respect to productivity and production cost.
また、レーザ光の照射と加工ステージの移動を交互に繰り返すことで、ノズル孔が形成されることから、加工ステージの動作精度が要求され、加工設備の複雑化およびコストアップの要因となっている。また、ノズル配列方向に対して長円に形成することが困難であった。 In addition, the nozzle hole is formed by alternately repeating the irradiation of the laser beam and the movement of the processing stage, so that the operation accuracy of the processing stage is required, which is a factor in complicating processing equipment and increasing costs. . Moreover, it was difficult to form an ellipse with respect to the nozzle arrangement direction.
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ノズル孔の形状を適正化することによって、気泡排出性に優れたノズル形状を獲得することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to obtain a nozzle shape excellent in bubble discharge performance by optimizing the shape of the nozzle hole.
上記課題を解決するため、本発明における液滴吐出ヘッドは、インク液室を有する液室基板と、インク液室に連通する複数のノズル孔が配列されるノズルプレートと、インク液室に圧力を印加して、インク液室内のインク液をノズル孔から液滴として吐出させる吐出手段とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、ノズル孔の液室基板側の断面形状が、ノズル孔の配列方向に対して長円ないし楕円形状を有するとともに、ノズル孔の吐出側の断面形状は、ノズル孔の配列方向に沿う開口径がインク液室側の開口径よりも小径であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a liquid droplet ejection head according to the present invention includes a liquid chamber substrate having an ink liquid chamber, a nozzle plate in which a plurality of nozzle holes communicating with the ink liquid chamber are arranged, and pressure applied to the ink liquid chamber. And a liquid discharge head having a discharge means for discharging the ink liquid in the ink liquid chamber as a liquid droplet from the nozzle hole, the cross-sectional shape of the nozzle hole on the liquid chamber substrate side is relative to the arrangement direction of the nozzle holes. In addition, the cross-sectional shape on the ejection side of the nozzle holes is characterized in that the opening diameter along the nozzle hole arrangement direction is smaller than the opening diameter on the ink liquid chamber side.
また、本発明におけるインクカートリッジは、上記記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする。 In addition, an ink cartridge according to the present invention includes the above-described droplet discharge head.
また、本発明におけるインクジェット記録装置は、上記記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする。 In addition, an ink jet recording apparatus according to the present invention includes the above-described droplet discharge head.
また、本発明におけるノズルプレートの製造方法は、インク液室に連通する複数のノズル孔が配列されるノズルプレートにおいて、ノズル孔の前記インク液室側の断面形状が、ノズル孔の配列方向に対して長円ないし楕円形状を有するとともに、ノズル孔の吐出側の断面形状は、ノズル孔の配列方向に沿う開口径がインク液室側の開口径よりも小径となるように、レーザ光を1パルス照射毎にノズルプレートを所定距離だけノズル孔の配列方向に平行に移動させて、再び照射とノズルプレートの同一方向への移動とを繰り返してノズル孔を形成することを特徴とする。 In the nozzle plate manufacturing method according to the present invention, in the nozzle plate in which a plurality of nozzle holes communicating with the ink liquid chamber are arranged, the cross-sectional shape of the nozzle holes on the ink liquid chamber side is in the nozzle hole arrangement direction. In addition, the cross-sectional shape on the ejection side of the nozzle holes is one pulse of laser light so that the opening diameter along the nozzle hole arrangement direction is smaller than the opening diameter on the ink liquid chamber side. The nozzle plate is moved by a predetermined distance in parallel with the arrangement direction of the nozzle holes for each irradiation, and the nozzle holes are formed by repeating the irradiation and the movement of the nozzle plate in the same direction again.
本発明により、気泡排出性に優れたノズル形状を獲得できる。 According to the present invention, it is possible to obtain a nozzle shape having excellent bubble discharging properties.
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Next, the best mode for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの構成図である。また図2は、図1a−a方向の断面(図2(a))を、図1b−b方向の断面(図2(b))を示す。 FIG. 1 is a configuration diagram of a droplet discharge head according to an embodiment of the present invention. 2 shows a cross section in the direction of FIG. 1a-a (FIG. 2 (a)) and a cross section in the direction of FIG. 1b-b (FIG. 2 (b)).
本液滴吐出ヘッドは、ノズルプレート100と、液室基板102と、振動基板105と、アクチュエータ基板108と、を積層して構成される。
This droplet discharge head is configured by laminating a
ここでノズルプレート100は、液滴吐出面側に撥水層109を有するポリイミド樹脂によるシート材110より形成されており、ノズル孔101が配列されている。
Here, the
液室基板102には、ノズル孔101に連通した連通孔103とインク液室104が形成されている。ここで液室基板102は、シリコンウェハにより形成されている。
In the
振動基板105には、インク液室104に対応し、かつインク液室104の一面を形成するダイヤフラム状の振動板106が形成されている。ここでは振動基板105としてNi基材が用いられている。
A diaphragm-
アクチュエータ基板108には、インク液室104に対応した圧電素子107が配列されている。
このように構成された液滴吐出ヘッドにおいて、外部の電気回路(図示しない)から供給される駆動信号によって、アクチュエータ基板108上に形成された圧電素子107が電気機械変換作用によって収縮し、圧電素子107に対応した振動板106に変位をもたらす。振動板106の変位によって液室基板102に形成されたインク液室104に貯留されたインク液に圧力が作用し、インク液室104に連通した連通孔103を経て、ノズル孔101からインク液滴が吐出される。
In the droplet discharge head configured as described above, the
次に、本発明の実施形態におけるノズルプレート及びノズル孔の形態について説明する。 Next, the form of the nozzle plate and the nozzle hole in the embodiment of the present invention will be described.
図3に、ノズルプレートと液室基板を接合した基材の平面図を示す。また図4(a)には、ノズル孔近傍の拡大図を、図4(b)にはその断面図を示す。図示するように、ノズル孔101は、インク液室104側の入射口113がノズルの配列方向に沿って長円あるいは楕円形を有した形状であり、吐出口112が略円形状を有した形状となっている。
FIG. 3 shows a plan view of a base material obtained by joining the nozzle plate and the liquid chamber substrate. 4A shows an enlarged view of the vicinity of the nozzle hole, and FIG. 4B shows a cross-sectional view thereof. As shown in the figure, the
また、ノズル孔101の配列方向に直行する方向、すなわち長円の短径方向においては、入射口113および吐出口112の径は同径に形成される。
Further, in the direction perpendicular to the arrangement direction of the nozzle holes 101, that is, in the direction of the minor axis of the ellipse, the diameters of the
また、図4(c)に示すようにノズル内壁は吐出口112から入射口113に沿って次第に大径を成す広がり形状に形成される。
Further, as shown in FIG. 4C, the inner wall of the nozzle is formed in an expanding shape that gradually increases in diameter from the
ノズル孔をこのように形成することにより、図5(a)に示すように、インク液室104の端部からL1の距離にノズル孔101を配置することが可能となり、図5(b)に示す従来構成の距離L2に対して、ノズル孔101とインク液室104の端部との距離を短くすることが可能となり、液室端部に流れてきた気泡をノズル孔を通して速やかに液滴吐出ヘッド外に排出できる。
By forming the nozzle holes in this way, the nozzle holes 101 can be arranged at a distance L1 from the end of the
さらにノズル孔のインク液室側がノズル孔の配列方向(図5のおける横方向)に長く形成されていることにより、インク液室の角部に生じるデッドスペースをなくすという効果も有する。すなわち、従来構成に比べてノズル孔のインク液室側の開口部がインク液室角部の近傍まで達しているために、この部位にもインクの流れが生じ角部に気泡等がトラップされてしまうという不具合を解消できる。 Furthermore, since the ink liquid chamber side of the nozzle holes is formed long in the nozzle hole arrangement direction (lateral direction in FIG. 5), there is also an effect of eliminating a dead space generated at the corner of the ink liquid chamber. That is, since the opening on the ink liquid chamber side of the nozzle hole reaches the vicinity of the corner of the ink liquid chamber as compared with the conventional configuration, the flow of ink also occurs in this portion, and bubbles and the like are trapped in the corner. Can solve the problem of
この角部のデッドスペースは図5(b)に示す構成に限らず、図5(c)に示すようなインク液室側が吐出側よりも大きな円形であるノズル孔の形状であっても生じてしまう。本願はこのような図5(c)よりもさらにデッドスペースを縮小するという効果を有する。 The dead space at the corners is not limited to the configuration shown in FIG. 5B, but is generated even if the ink liquid chamber side has a larger circular shape than the ejection side as shown in FIG. 5C. End up. The present application has an effect of further reducing the dead space as compared with FIG.
ここで液室基板102は、結晶方位<110>を有する400μm厚のシリコン基板より形成されており、ノズル孔101の開口部に通じた連通孔103、およびインク液を貯留されるインク液室104が形成されている。また、ノズルプレート100は最表面に撥水膜が付与された25μm厚のポリイミドフィルムより形成されており、図示しないが液室基板102に接着剤によって接合されている。
Here, the
次に、本発明の実施形態におけるノズル孔の形成に用いるレーザ加工設備の概要について説明する。 Next, an outline of laser processing equipment used for forming nozzle holes in the embodiment of the present invention will be described.
図6は、本実施形態におけるレーザ装置の概要図である。図示するように、加工ステージ404上に保持された加工ワーク403(この場合は液室基板とノズルプレートを貼り合わせたもの)に対して、レーザ発振器401より発振されたレーザ光400をマスク402を透過して、加工ワーク403に照射する構成である。
FIG. 6 is a schematic diagram of the laser apparatus according to this embodiment. As shown in the drawing, a
ここでレーザ光源としては、YAGレーザを基調とした波長変換システムによって、266μm波長のレーザ光400を用いることが好ましい。
Here, as a laser light source, it is preferable to use a
レーザ光源としては、一般的にYAGレーザ、エキシマレーザ等が利用されるが、このようなレーザでは発振周波数が数百Hz程度であるために高速での連続加工が困難である。そのため、通常はレーザ照射時はノズルプレートの移動を停止し、照射が終わると次の照射位置まで高速で移動し、停止後に次の照射を行う。このような加工では、移動と停止の繰り返しによる装置のバックラッシュ等でノズル間の位置精度が悪くなってしまう。 As a laser light source, a YAG laser, an excimer laser, or the like is generally used. However, with such a laser, since the oscillation frequency is about several hundred Hz, continuous processing at high speed is difficult. For this reason, the movement of the nozzle plate is usually stopped during laser irradiation, and when irradiation is completed, the nozzle plate moves to the next irradiation position at a high speed, and the next irradiation is performed after the stop. In such processing, the positional accuracy between the nozzles deteriorates due to backlash of the apparatus due to repeated movement and stoppage.
もちろん、YAGレーザ、エキシマレーザで上記のようなバックラッシュが無いように定速度で動かすことも可能であるが、発振周波数により移動速度は決まってしまうため、レーザ発振の必要のないノズル孔間の移動も同じ速度で移動せざるを得ず、生産性を著しく低下させるため現実的ではない。 Of course, it is possible to move the YAG laser and excimer laser at a constant speed so that the backlash does not occur as described above. However, since the moving speed is determined by the oscillation frequency, the nozzle holes between which the laser oscillation is not necessary are determined. Movement is also impractical because it has to move at the same speed and significantly reduces productivity.
しかし、ここで前述のYAGレーザの波長変換による266μm波長(高調波)のレーザ光を用いれば、波長変換により発振周波数を20〜50kHzまで数百倍高めることができ、高速の定速度搬送でノズル孔一列を装置を停止させることなく加工することが可能となる。 However, if a laser beam having a wavelength of 266 μm (harmonic) obtained by wavelength conversion of the YAG laser described above is used, the oscillation frequency can be increased several hundred times from 20 to 50 kHz by wavelength conversion. It becomes possible to process a row of holes without stopping the apparatus.
また、このような加工はノズル孔の配列方向に長径を有する本願の構成でのみ可能であり、ノズル孔の配列方向と直角方向に長径を有する従来構成では、YAGレーザの波長変換を用いてもこのような高速加工を行うことはできない。 Further, such processing is possible only in the configuration of the present application having a major axis in the nozzle hole arrangement direction, and in the conventional configuration having a major axis in a direction perpendicular to the nozzle hole arrangement direction, the wavelength conversion of the YAG laser can be used. Such high speed machining cannot be performed.
また図7に示すように、一般的なレーザ光400は約2mmのビーム径を有するものであり、形成するノズル孔101の口径に応じたマスク402を透過させてノズルプレート100に照射させ、所望の開口径を得る。
Further, as shown in FIG. 7, a
次に、本発明の実施形態におけるノズル孔の形成方法を模式的に説明する。図8(a)にノズル孔形成時の平面図を、図8(b)にその断面図を示す。ここでは模式的に5パルスのレーザ照射によってノズル孔101を形成する場合の例を示す。
Next, a method for forming nozzle holes in the embodiment of the present invention will be schematically described. FIG. 8A shows a plan view when the nozzle holes are formed, and FIG. 8B shows a cross-sectional view thereof. Here, an example in which the
図示するように、ノズル孔101はパルス毎に「ノズル加工1−1」から「ノズル加工1−5」のステップから成るもので、まず「ノズル加工1−1」のステップで1パルスのレーザ光400がノズルプレート100に照射され、次に、ノズルプレート100の移動を伴って「ノズル加工1−2」のステップとして2パルス目のレーザ光400が照射される。
As shown in the figure, the
このように、同時にレーザ光400の照射とノズルプレート100の動作を行なうことによって、ワークの移動方向に対して長径あるいは楕円形を成したノズル孔が形成されることになる。すなわち、ノズルプレート100は、ノズル孔101の形成中は定速度で移動させたまま、レーザ光400の発振周波数に同調したノズル孔101の形成方法となっている。
Thus, by simultaneously irradiating the
ここでは説明として5パルスを用いたが、実際の形成条件としては、発振周波数を20KHzとして、50パルスでノズル孔101が形成される。ここでレーザ光400の出力は1.5Wを用いている。また、ノズル孔101の形成中、ノズルプレートの移動はノズル孔の配列方向に沿っていることから、それと直行する方向、すなわち長円の短径方向に関しては吐出口112と入射口113の開口径は同径に形成されている。
Here, 5 pulses are used as an explanation. However, as actual formation conditions, the
上記のような形成ステップを繰り返すことによって、すなわち隣接したノズル孔101までの移動時間はレーザ光400の発振を停止させることによって、加工ワーク403を移動させながら、ノズル孔101が形成される。
By repeating the formation steps as described above, that is, the movement time to the
次に、本発明の実施形態における加工基材について説明する。図9に示すように、加工基材としてシリコン基板802としてノズルプレート100と液室基板102を接合した基材を用いている。
Next, the processed substrate in the embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 9, a base material in which a
図示するように、シリコン基板802内には、インクジェットヘッドのノズルプレート100及び液室基板102に対応するヘッドチップが複数形成されており、ノズル孔101形成時の加工基材の形態としてシリコン基板802を扱う形としている。
As shown in the figure, a plurality of head chips corresponding to the
レーザ装置の加工ステージに保持されたシリコン基板802は、例えば図示するような移動経路801を定速度で移動する間に、上記に記される加工ステップを繰り返すことで、ノズル孔101が形成される。また、ヘッドチップ803間の移動速度を加工時の移動速度より高速にするなどによって、より生産性を高めることも可能である。
The
次に、第2の実施形態について図10を参照に詳細に説明する。第1の実施形態においては、マスク402の開口パターンを真円形としていることから、レーザ光400の断面形状もほぼ真円形状となり、形成されるノズル孔101の吐出口112の形状がノズル孔の配列方向に対して短径を有した細長状に形成されている。
Next, a second embodiment will be described in detail with reference to FIG. In the first embodiment, since the opening pattern of the
これに対して、第2の実施形態は、マスク402の開口パターンをより長円にすることによって、レーザ光400の断面形状を長円とし、形成されるノズル孔101の吐出口112を略真円形状に形成している。
In contrast, in the second embodiment, the opening pattern of the
このように、本発明の実施形態によれば、マスクを用いることで、レーザ光400の形状を任意に形成できることから、ノズル孔の配列方向に対して横長形状を有した所望のノズル形状の形成が可能となる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, since the shape of the
またノズル孔のテーパ形状に関して、ノズル形状は図11に示すようにテーパがついていることが好ましい。テーパがつくことで、インクの供給がよりスムーズに行われる。テーパ角θは、1〜45度であることが好ましく、3〜30度であることがさらに好ましい。θが1度未満ではインクリフィルが十分でなく、逆に45度を超えるとノズルの高集積化に支障が出てしまう。 Further, regarding the taper shape of the nozzle hole, the nozzle shape is preferably tapered as shown in FIG. By supplying a taper, ink can be supplied more smoothly. The taper angle θ is preferably 1 to 45 degrees, and more preferably 3 to 30 degrees. If θ is less than 1 degree, ink refill is not sufficient. Conversely, if it exceeds 45 degrees, high integration of nozzles will be hindered.
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドあるいは液滴吐出装置を備えた画像形成装置の一例について図12及び図13を参照して説明する。なお、図12は同装置の全体構成を説明する側面説明図、図13は同装置の要部平面説明図である。 Next, an example of an image forming apparatus provided with a droplet discharge head or a droplet discharge device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 12 is an explanatory side view for explaining the overall configuration of the apparatus, and FIG. 13 is an explanatory plan view of a main part of the apparatus.
本画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド1101とガイドレール1102とでキャリッジ1103を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ1104でタイミングベルト1105を介して矢示方向(主走査方向)に移動走査する。
In this image forming apparatus, a
このキャリッジ1103には、例えば、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する4個の液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド1107を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。なお、記録ヘッド1107を構成する液滴吐出ヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータを用いたものを使用している。
The
また、キャリッジ1103には、記録ヘッド1107に各色のインクを供給するための各色のサブタンク1108を搭載している。このサブタンク1108には図示しないインク供給チューブを介してメインタンク(インクカートリッジ)からインクが補充供給される。
In addition, the
本実施形態では、サブタンク1108と記録ヘッド1107で本実施形態に係る液滴吐出装置を構成しているが、記録ヘッド1107を本実施形態に係る液滴吐出ヘッドで構成し、別途サブタンク1108を設ける構成とすることもできるし、あるいは、サブタンクを用いないでインクカートリッジを搭載する構成とすることも可能である。
In this embodiment, the sub-tank 1108 and the
一方、給紙カセット1110などの用紙積載部(圧板)1111上に積載した用紙1112を給紙するための給紙部として、用紙積載部1111から用紙1112を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙ローラ)1113及び給紙ローラ1113に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド1114を備え、この分離パッド1114は給紙ローラ1113側に付勢されている。
On the other hand, as a paper feeding unit for feeding
そして、この給紙部から給紙された用紙1112を記録ヘッド1107の下方側で搬送するための搬送部として、用紙1112を静電吸着して搬送するための搬送ベルト1121と、給紙部からガイド1115を介して送られる用紙1112を搬送ベルト1121との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ1122と、略鉛直上方に送られる用紙1112を略90°方向転換させて搬送ベルト1121上に倣わせるための搬送ガイド1123と、押さえ部材1124で搬送ベルト1121側に付勢された先端加圧コロ1125とを備えている。また、搬送ベルト1121表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ1126を備えている。
As a transport unit for transporting the
ここで、搬送ベルト1121は、無端状ベルトであり、搬送ローラ1127とテンションローラ1128との間に掛け渡されて、副走査モータ1131からタイミングベルト1132及びタイミングローラ1133を介して搬送ローラ1127が回転されることで、図13のベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。なお、搬送ベルト1121の裏面側には記録ヘッド1107による画像形成領域に対応してガイド部材1129を配置している。
Here, the
また、図12に示すように、搬送ローラ1127の軸には、スリット円板1134を取り付け、このスリット円板1134のスリットを検知するセンサ1135を設けて、これらのスリット円板1134及びセンサ1135によってエンコーダ1136を構成している。
Also, as shown in FIG. 12, a
帯電ローラ1126は、搬送ベルト1121の表層に接触し、搬送ベルト1121の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各2.5Nをかけている。
The charging
また、キャリッジ1103の前方側には、図12に示すように、スリットを形成したエンコーダスケール1142を設け、キャリッジ1103の前面側にはエンコーダスケール1142のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ1143を設け、これらによって、キャリッジ1103の主走査方向位置(ホーム位置に対する位置)を検知するためのエンコーダ1144を構成している。
Further, as shown in FIG. 12, an
さらに、記録ヘッド1107で記録された用紙1112を排紙するための排紙部として、搬送ベルト1121から用紙1112を分離するための分離部と、排紙ローラ1152及び排紙コロ1153と、排紙される用紙1112をストックする排紙トレイ1154とを備えている。
Further, as a paper discharge unit for discharging the
また、背部には両面給紙ユニット1161が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット1161は搬送ベルト1121の逆方向回転で戻される用紙1112を取り込んで反転させて再度カウンタローラ1122と搬送ベルト1121との間に給紙する。
A double-sided
このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙1112が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙1112はガイド1115で案内され、搬送ベルト1121とカウンタローラ1122との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド1123で案内されて先端加圧コロ1125で搬送ベルト1121に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
In the image forming apparatus configured as described above, the
このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ1126に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト1121が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト1121上に用紙1112が給送されると、用紙1112が搬送ベルト1121に静電力で吸着され、搬送ベルト1121の周回移動によって用紙1112が副走査方向に搬送される。
At this time, a positive output and a negative output are alternately repeated from the high voltage power source to the charging
そこで、キャリッジ1103を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド1107を駆動することにより、停止している用紙1112にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙1112を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙1112の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙1112を排紙トレイ1154に排紙する。
Therefore, by driving the
また、両面印刷の場合には、表面(最初に印刷する面)の記録が終了したときに、搬送ベルト1121を逆回転させることで、記録済みの用紙1112を両面給紙ユニット1161内に送り込み、用紙1112を反転させて(裏面が印刷面となる状態にして)再度カウンタローラ1122と搬送ベルト1121との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル1121上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ1154に排紙する。
In the case of duplex printing, when recording on the front surface (surface to be printed first) is completed, the
なお、本発明の実施形態に係る画像形成装置は、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、これらの複合機などにも適用することができる。また、インク以外の液体、例えばDNA試料やレジスト、パターン材料などを吐出する液滴吐出ヘッドや液滴吐出装置、或いはこれらを備える画像形成装置にも適用することができる。 Note that the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention can also be applied to a printer, a facsimile machine, a copying machine, a complex machine of these, and the like. Further, the present invention can also be applied to a droplet discharge head or a droplet discharge device that discharges a liquid other than ink, such as a DNA sample, a resist, or a pattern material, or an image forming apparatus that includes these.
以下、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの作用効果について説明する。 Hereinafter, the operation and effect of the droplet discharge head according to the embodiment of the present invention will be described.
本発明の実施形態によれば、長円あるいは楕円形状のノズル孔の形成に対して、また入射口径と吐出口径の異径ノズルを形成に対して、精密な加工精度を確保しつつ、高い生産性を実現したノズル孔の形成方法を獲得するところにあり、本実施形態における液滴吐出ヘッドは、ノズル形状の適性化による気泡排出性の改良、あるいは噴射特性の安定化に対してノズル孔の形状および製造方法が有効であることを示してきた。またエキシマレーザで長円あるいは楕円形状のノズル孔を形成する際の課題に対して、波長変換されたYAGレーザ光を用いて、レーザの発振周波数と加工ワークの移動を同期させることによってノズル孔が形成されることで、加工時間の短縮化、生産性の改善が可能であることを示した。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to achieve high production while ensuring precise machining accuracy for forming an elliptical or elliptical nozzle hole, and for forming different diameter nozzles having an incident diameter and a discharge diameter. In this embodiment, the liquid droplet ejection head of the present embodiment is designed to improve the bubble discharge property by optimizing the nozzle shape or to stabilize the ejection characteristics. The shape and manufacturing method have been shown to be effective. In addition, in response to the problem of forming an elliptical or elliptical nozzle hole with an excimer laser, the nozzle hole is formed by synchronizing the laser oscillation frequency and the movement of the workpiece by using wavelength-converted YAG laser light. It was shown that the processing time can be shortened and productivity can be improved.
本実施形態における液滴吐出ヘッドによると、ノズル孔とインク液室の距離を最小にとどめることが可能であることから、気泡排出性が改善されるとともに、吐出側の開口径に対して、インク液室側の開口径が長円あるいは楕円形状であることから、インク滴の噴射安定性に有効なノズル孔およびノズルプレートの実現が可能となる。 According to the droplet discharge head in the present embodiment, since the distance between the nozzle hole and the ink liquid chamber can be kept to a minimum, the bubble discharge performance is improved and the ink can be discharged with respect to the opening diameter on the discharge side. Since the opening diameter on the liquid chamber side is an ellipse or an ellipse, it is possible to realize a nozzle hole and a nozzle plate effective for ink droplet ejection stability.
また、ノズルプレートとしてポリイミド樹脂フィルムを用いることによって、アブレーション加工による高品位、かつ高精度なノズル孔、およびノズルプレートに形成が可能となる。 Further, by using a polyimide resin film as the nozzle plate, it is possible to form high-quality and high-precision nozzle holes and nozzle plates by ablation processing.
また、本実施形態における液滴吐出ヘッドの製造方法によると、加工レーザ光源として、波長変換されたYAGレーザをもちいることによって、アブレーション加工が可能となるとともに、エキシマレーザなどで必要とされる光学素子を不要とした簡素なレーザ装置によって、ノズル孔の形成が可能となる。 In addition, according to the method of manufacturing a droplet discharge head in the present embodiment, by using a wavelength-converted YAG laser as a processing laser light source, it becomes possible to perform ablation processing, and an optical required for an excimer laser or the like. The nozzle hole can be formed by a simple laser device that does not require an element.
また、加工ワークであるノズルプレートを移動させながらノズル孔が形成されることによって、加工時間の短縮化および生産性に優れたノズル孔の形成方法が可能となる。 In addition, by forming the nozzle holes while moving the nozzle plate, which is a workpiece, it is possible to reduce the processing time and form a nozzle hole with excellent productivity.
また、ノズルプレートを定速度で移動させながらノズル孔が形成されることによって、静定精度などの加工ステージの高精度を伴わないことから、レーザ装置の簡素化および設備コストの低減が可能となる。 In addition, since the nozzle hole is formed while moving the nozzle plate at a constant speed, there is no need for high accuracy of the processing stage such as static accuracy, so that the laser device can be simplified and the equipment cost can be reduced. .
また、マスクパターンを透過したレーザ光によってノズル孔が形成されることによって、所望の開口形状が得られることから、噴射特性が安定した最適なノズル孔形状を形成することが可能となる。 In addition, since a desired opening shape can be obtained by forming the nozzle hole with the laser light transmitted through the mask pattern, it is possible to form an optimum nozzle hole shape with stable ejection characteristics.
また、本実施形態における液滴吐出ヘッドを用いたインクカートリッジ、あるいはインクジェット記録装置においては、インク滴の吐出効率および着弾位置精度の向上から、より高精細な画像の記録が可能となる。また狭ピッチでノズル孔を配列することが可能となることから、より高画質な画像の記録が可能となる。 In addition, in the ink cartridge using the droplet discharge head or the ink jet recording apparatus according to the present embodiment, higher-definition image recording is possible due to the improvement of the ink droplet discharge efficiency and the landing position accuracy. In addition, since the nozzle holes can be arranged at a narrow pitch, it is possible to record an image with higher image quality.
以上、実施の形態を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら実施の形態や具体例に様々な修正および変更が可能である。 Although the embodiments have been described above, various modifications and changes can be made to these embodiments and specific examples without departing from the broad scope and scope of the present invention defined in the claims.
医療分野において液状薬剤を霧状として肺吸入させる際に使用される吸入装置などに好適に用いられる、液体を微小な液滴として吐出する液体吐出ヘッドなどに適用可能である。 The present invention can be applied to a liquid discharge head that discharges liquid as fine droplets, which is preferably used in an inhaler used when a liquid medicine is inhaled as a mist in the medical field.
100 ノズルプレート
101 ノズル孔
102 液室基板
103 連通孔
104 インク液室
105 振動基板
106 振動板
107 圧電素子
108 アクチュエータ基板
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記インク液室に連通する複数のノズル孔が配列されるノズルプレートと、
前記インク液室に圧力を印加して、インク液室内のインク液を前記ノズル孔から液滴として吐出させる吐出手段とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
前記ノズル孔の前記液室基板側の断面形状が、前記ノズル孔の配列方向に対して長円ないし楕円形状を有するとともに、前記ノズル孔の吐出側の断面形状は、前記ノズル孔の配列方向に沿う開口径がインク液室側の開口径よりも小径であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A liquid chamber substrate having an ink liquid chamber;
A nozzle plate in which a plurality of nozzle holes communicating with the ink liquid chamber are arranged;
In a droplet discharge head comprising: a discharge unit that applies pressure to the ink liquid chamber and discharges the ink liquid in the ink liquid chamber as a droplet from the nozzle hole;
The cross-sectional shape of the nozzle hole on the liquid chamber substrate side has an oval or elliptical shape with respect to the arrangement direction of the nozzle hole, and the cross-sectional shape on the discharge side of the nozzle hole is in the arrangement direction of the nozzle hole. A droplet discharge head characterized in that the opening diameter along the opening is smaller than the opening diameter on the ink liquid chamber side.
前記ノズル孔の前記インク液室側の断面形状が、前記ノズル孔の配列方向に対して長円ないし楕円形状を有するとともに、前記ノズル孔の吐出側の断面形状は、前記ノズル孔の配列方向に沿う開口径がインク液室側の開口径よりも小径となるように、レーザ光を1パルス照射毎に前記ノズルプレートを所定距離だけ前記ノズル孔の配列方向に平行に移動させて、再び照射と前記ノズルプレートの同一方向への移動とを繰り返して前記ノズル孔を形成することを特徴とするノズルプレートの製造方法。 In the nozzle plate in which a plurality of nozzle holes communicating with the ink liquid chamber are arranged,
The cross-sectional shape of the nozzle holes on the ink liquid chamber side has an oval or elliptical shape with respect to the arrangement direction of the nozzle holes, and the cross-sectional shape on the discharge side of the nozzle holes is in the arrangement direction of the nozzle holes. The nozzle plate is moved by a predetermined distance in parallel to the arrangement direction of the nozzle holes for each pulse irradiation so that the opening diameter along the opening is smaller than the opening diameter on the ink liquid chamber side. The nozzle plate is formed by repeatedly moving the nozzle plate in the same direction to form the nozzle hole.
前記レーザ光の断面形状はマスクの開口パターンによって形成されることを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載のノズルプレートの製造方法。 The laser beam is applied to the nozzle plate after passing through a mask,
9. The method of manufacturing a nozzle plate according to claim 6, wherein the cross-sectional shape of the laser beam is formed by an opening pattern of a mask.
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---|---|---|---|---|
CN104718081A (en) * | 2012-08-10 | 2015-06-17 | 萨尔技术有限公司 | Droplet deposition apparatus and method for depositing droplets of fluid |
KR20160097025A (en) * | 2015-02-06 | 2016-08-17 | 세메스 주식회사 | Unit for supplying chemical and Apparatus treating substrate with the unit |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0422644A (en) * | 1990-05-18 | 1992-01-27 | Seiko Epson Corp | Ink-jet recorder |
JPH09131877A (en) * | 1995-10-25 | 1997-05-20 | Hewlett Packard Co <Hp> | Print head |
JP3127570B2 (en) * | 1992-05-25 | 2001-01-29 | セイコーエプソン株式会社 | Method of manufacturing inkjet head |
JP2001347669A (en) * | 2000-06-08 | 2001-12-18 | Ricoh Co Ltd | Method for making nozzle hole and nozzle hole |
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0422644A (en) * | 1990-05-18 | 1992-01-27 | Seiko Epson Corp | Ink-jet recorder |
JP3127570B2 (en) * | 1992-05-25 | 2001-01-29 | セイコーエプソン株式会社 | Method of manufacturing inkjet head |
JPH09131877A (en) * | 1995-10-25 | 1997-05-20 | Hewlett Packard Co <Hp> | Print head |
JP2001347669A (en) * | 2000-06-08 | 2001-12-18 | Ricoh Co Ltd | Method for making nozzle hole and nozzle hole |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104718081A (en) * | 2012-08-10 | 2015-06-17 | 萨尔技术有限公司 | Droplet deposition apparatus and method for depositing droplets of fluid |
KR20160097025A (en) * | 2015-02-06 | 2016-08-17 | 세메스 주식회사 | Unit for supplying chemical and Apparatus treating substrate with the unit |
KR102290907B1 (en) * | 2015-02-06 | 2021-08-18 | 세메스 주식회사 | Unit for supplying chemical and Apparatus treating substrate with the unit |
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