JP2023082362A - Ink jet head and ink jet recording device - Google Patents
Ink jet head and ink jet recording device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023082362A JP2023082362A JP2021196083A JP2021196083A JP2023082362A JP 2023082362 A JP2023082362 A JP 2023082362A JP 2021196083 A JP2021196083 A JP 2021196083A JP 2021196083 A JP2021196083 A JP 2021196083A JP 2023082362 A JP2023082362 A JP 2023082362A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- ink
- width
- substrate
- pressure chamber
- 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.)
- Pending
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 82
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 10
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 9
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
この発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。 The present invention relates to an inkjet head and an inkjet recording apparatus.
複数のノズルからインクを吐出させるインクジェットヘッドを備え、吐出されたインクにより画像などを記録するインクジェット記録装置がある。インクジェットヘッドの形状の一つとして、インク流路が貫通する複数の基板を積層して、最下層に位置するノズル基板のノズルの開口からインクを吐出させるものがある。ノズル配列密度の増大とインク吐出特性の安定性などの観点から、ノズル径はインク流路のサイズよりも小さく、また、インク流路の積層方向に垂直な断面において、多数のノズルの配列方向についての幅が、当該配列方向に垂直な方向についての幅よりも狭い形状とされる技術が知られている(特許文献1)。 2. Description of the Related Art There is an inkjet recording apparatus that includes an inkjet head that ejects ink from a plurality of nozzles and that records an image or the like with the ejected ink. As one of the shapes of the inkjet head, there is one in which a plurality of substrates through which ink flow paths penetrate are stacked and ink is ejected from nozzle openings of a nozzle substrate located in the bottom layer. From the viewpoint of increasing the nozzle array density and stabilizing the ink ejection characteristics, the nozzle diameter should be smaller than the size of the ink flow path. is narrower than the width in the direction perpendicular to the arrangement direction (Patent Document 1).
しかしながら、ノズル基板とヘッドチップの他の部分とは、接着剤により貼り合わされる。これらの間を密着させて固定しようとすると、接着剤がインク流路にはみ出して固化するのが避けられない。このはみ出した接着剤がノズル内に侵入すると、顕著にインクの吐出特性が低下するという課題がある。 However, the nozzle substrate and other parts of the head chip are bonded together with an adhesive. If an attempt is made to bring them into close contact with each other to fix them, it is inevitable that the adhesive protrudes into the ink flow path and solidifies. If the protruding adhesive enters the nozzle, there is a problem that the ink ejection characteristics are significantly deteriorated.
この発明の目的は、インクの吐出精度の低下を抑えつつ、より高密度でノズルを並べることのできるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an inkjet head and an inkjet recording apparatus capable of arranging nozzles at a higher density while suppressing deterioration in ink ejection accuracy.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、
内部のインクに圧力変動を付与する圧力室を有する圧力室基板と、
インクを吐出するノズルを有するノズル基板と、
前記ノズルと前記圧力室とを連通させる連通流路を有する流路基板と、
が重なっているヘッドチップを備え、
前記圧力室の前記重なりの方向に垂直な断面形状は、第1の方向についての第1の幅が当該第1の方向に垂直な第2の方向についての第1の長さの半分以下であり、
前記連通流路の前記ノズルと接している側から少なくとも一部における前記第1の方向についての第2の幅は、前記ノズルの前記流路基板に接する一端である接続口の第1の径及び前記第1の幅よりも広い
ことを特徴とするインクジェットヘッドである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1,
a pressure chamber substrate having pressure chambers that apply pressure fluctuations to the ink inside;
a nozzle substrate having nozzles for ejecting ink;
a channel substrate having a communication channel for communicating the nozzle and the pressure chamber;
with a head chip that overlaps the
A cross-sectional shape of the pressure chamber perpendicular to the overlapping direction has a first width in a first direction that is less than or equal to half a first length in a second direction perpendicular to the first direction. ,
A second width in the first direction of at least a portion of the communication channel from the side in contact with the nozzle is a first diameter of a connection port that is one end of the nozzle in contact with the channel substrate. The inkjet head is characterized in that the width is wider than the first width.
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記ノズルは、前記接続口からインクを出射する開口までの間で、径が前記第1の径から漸減しているテーパー形状であることを特徴とする。
Further, the invention according to claim 2 is the inkjet head according to claim 1,
The nozzle has a tapered shape in which a diameter gradually decreases from the first diameter from the connection port to an opening for ejecting ink.
また、請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記第1の幅は、前記第1の径よりも小さいことを特徴とする。
Further, the invention according to claim 3 is the inkjet head according to claim 1 or 2,
The first width is smaller than the first diameter.
また、請求項4記載の発明は、請求項1~3のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記第2の幅は、前記第1の径に前記流路基板と前記ノズル基板との貼り合わせに係る所定の製造誤差の最大値である公差の2倍を加えた幅よりも広いことを特徴とする。
Further, the invention according to claim 4 is the inkjet head according to any one of claims 1 to 3,
The second width is wider than the width obtained by adding twice the tolerance, which is the maximum value of a predetermined manufacturing error associated with the bonding of the channel substrate and the nozzle substrate, to the first diameter. and
また、請求項5記載の発明は、請求項4記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記公差は50μm以下であることを特徴とする。
Further, the invention according to claim 5 is the inkjet head according to claim 4,
The tolerance is 50 μm or less.
また、請求項6記載の発明は、請求項3~5のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記第1の径は、50μm以上100μm以下であることを特徴とする。
Further, the invention according to claim 6 is the inkjet head according to any one of claims 3 to 5,
The first diameter is 50 μm or more and 100 μm or less.
また、請求項7記載の発明は、請求項3~6のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記ノズルのテーパー形状のテーパー角度は10度以上であることを特徴とする。
Further, the invention according to claim 7 is the inkjet head according to any one of claims 3 to 6,
The tapered shape of the nozzle has a taper angle of 10 degrees or more.
また、請求項8記載の発明は、請求項1~7のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記ノズル基板は金属部材であることを特徴とする。
Further, the invention according to claim 8 is the inkjet head according to any one of claims 1 to 7,
The nozzle substrate is characterized by being a metal member.
また、請求項9記載の発明は、請求項1~8のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記連通流路に係る前記流路基板の厚みは、100μm以下であることを特徴とする。
Further, the invention according to claim 9 is the inkjet head according to any one of claims 1 to 8,
A thickness of the flow path substrate relating to the communication flow path is 100 μm or less.
また、請求項10記載の発明は、請求項1~9のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記圧力室基板は、駆動壁をなす圧電部材と当該駆動壁を貫通している複数の圧力室とが前記第1の方向に交互に並んでいることを特徴とする。
Further, the invention according to claim 10 is the inkjet head according to any one of claims 1 to 9,
The pressure chamber substrate is characterized in that piezoelectric members forming drive walls and a plurality of pressure chambers penetrating through the drive walls are alternately arranged in the first direction.
また、請求項11記載の発明は、請求項1~10のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記流路基板は、複数の前記連通流路からそれぞれ分岐する個別インク排出路を有し、
当該インクジェットヘッドは、複数の前記個別インク排出路に連通する共通インク排出路を備える
ことを特徴とする。
Further, the invention according to
The channel substrate has individual ink discharge channels branching from the plurality of communication channels,
The inkjet head is characterized by comprising a common ink discharge path that communicates with the plurality of individual ink discharge paths.
また、請求項12記載の発明は、請求項1~11のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とするインクジェット記録装置である。 According to a twelfth aspect of the invention, there is provided an inkjet recording apparatus comprising the inkjet head according to any one of the first to eleventh aspects.
本発明に従うと、インクの吐出精度の低下を抑えつつ、より高密度でノズルを並べることができるという効果がある。 According to the present invention, there is an effect that the nozzles can be arranged at a higher density while suppressing deterioration of ink ejection accuracy.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態のインクジェット記録装置である画像形成装置1の全体構成を示す模式図である。この図1では、画像形成装置1を正面から見た場合について示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an image forming apparatus 1, which is an inkjet recording apparatus of this embodiment. FIG. 1 shows the case where the image forming apparatus 1 is viewed from the front.
この画像形成装置1は、ノズルからインクを吐出するインクジェット記録装置であり、例えば、ラインヘッドを有し、当該ラインヘッドに対して記録媒体Mを移動させながら複数色のインクを適切なタイミングで吐出することでカラー画像を記録することのできるプリンターである。
画像形成装置1は、媒体供給部10と、形成動作部20と、媒体排出部30などを備えている。この画像形成装置1では媒体供給部10に格納された記録媒体Mが所定の搬送経路に沿って形成動作部20に搬送されて移動し、画像が記録された後に媒体排出部30に排出される。
The image forming apparatus 1 is an inkjet recording apparatus that ejects ink from nozzles. For example, the image forming apparatus 1 has a line head. It is a printer that can record color images by
The image forming apparatus 1 includes a medium supply section 10, a forming
媒体供給部10は、内部に格納された記録媒体Mを一枚ずつ形成動作部20へ送る。
記録媒体Mとしては、種々の厚さの印刷用紙のほか、セル、フィルムや布帛など、種々のもの、ここでは、画像形成ドラム21の外周面上に湾曲して担持され得るものが挙げられる。
The medium supply unit 10 sends the recording medium M stored inside to the forming
Examples of the recording medium M include printing paper of various thicknesses, cells, films, fabrics, and various other media, and here, media that can be curvedly carried on the outer peripheral surface of the
媒体供給部10は、記録媒体Mを格納する供給トレー11と、供給トレー11から形成動作部20へ記録媒体Mを搬送するフィーダーボード12とを有する。供給トレー11は、一又は複数の記録媒体Mを載置可能に設けられた板状の部材である。供給トレー11は、供給トレー11に載置された記録媒体Mの量に応じて上下動するよう設けられており、当該上下動方向について、最上の記録媒体Mがフィーダーボード12により搬送される位置で保持される。
フィーダーボード12は、内側が複数(例えば、2本)のローラー121、122により担持された輪状のベルト123を駆動してベルト123上の記録媒体Mを搬送する搬送機構や、供給トレー11上に載置された最上の記録媒体Mをベルト123上に受け渡す供給部を有する。フィーダーボード12は、供給部によりベルト123上に受け渡された記録媒体Mをベルト123に沿わせるように搬送する。
The medium supply unit 10 has a
The
形成動作部20は、画像形成ドラム21と、受け渡しユニット22と、ドラムヒーター231と、ヘッドユニット24(吐出動作部)と、照射部25と、デリバリー部26などを備える。
The forming
画像形成ドラム21は、円筒状の外形を有し、当該円筒状部分の外周面上に最大3枚の記録媒体Mを担持して、円筒の中心軸に対する回転動作に応じて記録媒体Mを搬送する搬送動作を行う。
The
受け渡しユニット22は、媒体供給部10から受け渡された記録媒体Mを画像形成ドラム21に受け渡す。受け渡しユニット22は、フィーダーボード12により搬送された記録媒体Mの一端を担持するスイングアーム部221と、スイングアーム部221に担持された記録媒体Mを画像形成ドラム21に受け渡す円筒状の受け渡しドラム222などを有し、フィーダーボード12上の記録媒体Mをスイングアーム部221により取り上げて受け渡しドラム222に受け渡すことで記録媒体Mを画像形成ドラム21の外周面に沿う向きに誘導して画像形成ドラム21に受け渡す。
The
ドラムヒーター231は、画像形成ドラム21の外周面の近傍に位置し、この外周面及び記録媒体Mを加熱する。ここでは、ドラムヒーター231は、画像形成ドラム21の回転方向について、受け渡しユニット22による画像形成ドラム21への記録媒体Mの引き渡し位置からヘッドユニット24による記録媒体Mへの画像形成位置との間に設けられている。画像形成ドラム21の外周面がドラムヒーター231により加熱されて、担持する記録媒体Mが適度な温度とされる。これにより、インクが記録媒体M上に着弾した際の記録媒体Mへの硬化速度などが適切に保たれ、安定して高品質な画像が記録される。このドラムヒーター231には、例えば、赤外線ヒーターが用いられる。
The
ヘッドユニット24は、画像形成ドラム21の回転に応じて移動する記録媒体Mの一の画像形成対象面に対し、当該ヘッドユニット24において記録媒体Mの当該画像形成対象面と対向する面(ノズル開口面)に設けられた複数のノズル開口部から適切なタイミングでインクの液滴を吐出し、記録媒体Mの画像形成対象面上に着弾させていくことで画像を記録する。本実施形態の画像形成装置1では、ヘッドユニット24は、記録媒体Mの搬送方向に所定の間隔で複数、ここでは、4色の各インクにそれぞれ応じて4つ並んで位置している。4つのヘッドユニット24は、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、K(黒)のインクをそれぞれ出力する。これらのインクは、例えば、温度に応じてゾル状態とゲル状態との間で相変化し、また、紫外線を照射することで硬化するものであってもよい。インクは、必要に応じて図示略のインクヒーターにより加熱されてよい。
The
照射部25は、所定波長のエネルギー線(電磁波)、ここでは、近紫外領域(波長が400nm程度)の紫外線を照射して、ヘッドユニット24から吐出されて記録媒体M上に着弾したインク(すなわち、当該インクにより記録された画像)を硬化、定着させる。照射部25は、例えば、紫外線を発する発光ダイオード(LED251)を有し、当該LED251に電圧を印加して電流を流すことで発光させて紫外線を照射する。照射部25は、画像形成ドラム21の回転により搬送される記録媒体Mに対してヘッドユニット24から吐出されたインクの着弾位置よりも下流側、かつ記録媒体Mがデリバリー部26に引き渡される位置よりも上流側がインクの定着位置、すなわち、当該記録媒体M上に紫外線を照射可能となるように位置している。
The
なお、照射部25において紫外線を発する構成は、LEDに限られない。照射部25は、例えば、水銀ランプを有していてもよい。また、インクが紫外線以外のエネルギー線を受けて硬化する性質を有する場合には、上述の紫外線を発する構成の代わりに、当該インクを硬化させる波長のエネルギー線を発する各種光源が設けられる。
In addition, the structure which emits an ultraviolet-ray in the
デリバリー部26は、画像の形成動作が終了し、着弾したインクが硬化した後の記録媒体Mを媒体排出部30に搬送する。デリバリー部26は、円筒状の受け渡しローラー261と、複数(例えば、2本)のローラー262、263と、内側面でローラー262、263に支持された輪状のベルト264などを有する。受け渡しローラー261は、画像形成ドラム21から記録媒体Mを受け取ってベルト264上に誘導する。デリバリー部26は、受け渡しローラー261からベルト264上へと受け渡された記録媒体Mをローラー262、263の回転に伴い周回移動するベルト264と共に移動させることで搬送して媒体排出部30に送り出す。
The
媒体排出部30は、デリバリー部26により形成動作部20から送り出された記録媒体Mをユーザーにより取り出されるまで格納する。媒体排出部30は、板状の排出トレー31などを有し、この排出トレー31上に画像の形成後の記録媒体Mを載置する。
なお、記録媒体Mの搬送は、上記の構成に限られない。記録媒体Mは、周回移動するベルト上やローラーなどにより搬送されてもよい。また、搬送面は平面であってもよく、ヘッドユニット24及び照射部25は、当該平面に対向して搬送方向上流側から下流側へ一列に並んでいてもよい。また、記録媒体Mを媒体供給部10から形成動作部20へ受け渡す機構や形成動作部20から媒体排出部30へ排出する構成なども上記と異なっていてもよい。
The
It should be noted that the transportation of the recording medium M is not limited to the configuration described above. The recording medium M may be transported on a circulating belt or by rollers. Further, the transport surface may be a flat surface, and the
図2は、ヘッドユニット24のインク吐出面側を見た底面図である。
ヘッドユニット24は、各々複数、ここでは8個ずつのインクジェットヘッド240を有し、これらのインクジェットヘッド240を支持部材に固定保持している。各インクジェットヘッド240の底面に位置するヘッドチップ241には、それぞれ、インクを吐出する複数のノズルNの開口が並んでいる。各インクジェットヘッド240におけるノズルNの配列範囲は、搬送方向(Y方向)に直交するX方向(第1の方向)について一部他のインクジェットヘッド240と重複しながら記録媒体Mへの記録可能幅全体にわたって延びている。各インクジェットヘッド240(ヘッドチップ241)のノズルNは、Y方向(第2の方向)について4箇所の位置でそれぞれX方向に延びるノズル列上に位置している。各ノズル列上のノズル位置は、各ノズル列におけるノズルNの間隔の1/4ずつ互いにずれており、したがってノズルNは、全体として、X方向に連続して所定の間隔(ノズル間隔D)で並んでいる。
FIG. 2 is a bottom view of the
Each
図3は、インクジェットヘッド240の概略構造を説明する図である。
インクジェットヘッド240は、下部に位置する筐体Fに対し、上側にカバーHが取り付けられている。筐体Fの底面は開放されていて、上述のヘッドチップ241が露出されている。筐体Fの上面側には、供給されるインクが流入するインレット2421と、排出されるインクが流出するアウトレット2422、2423とが延びている。インレット2421及びアウトレット2422、2423は、それぞれ筐体F内でヘッドチップ241の上側に位置するマニホールドにつながっており、その内部のインク貯留部にインクが供給され、また、インク貯留部からインクが排出される。マニホールドからインクがヘッドチップ241の個々のノズルNへ送られる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the schematic structure of the
The
また、カバーHの上端を介して回路基板243が当該カバーHの内外をつないでおり、筐体F内の駆動基板を介してヘッドチップ241でノズルNからインクを吐出させるための電極に電圧信号が送られる。回路基板243は、特には限られないが、フレキシブル回路基板であってもよい。
A
図4は、ヘッドチップ241におけるインク流路を説明する図である。
図4(a)は、図2に示したノズルNのうち1つのYZ面内での断面のノズルN側一部を示している。
FIG. 4 is a diagram for explaining the ink flow paths in the
FIG. 4(a) shows a part of the nozzle N side of the cross section in the YZ plane of one of the nozzles N shown in FIG.
ヘッドチップ241は、最下層にノズルNを有するノズルプレート63(ノズル基板)を有し、その上方(+Z側)に流路プレート62(流路基板。スペーサー流路基板とも呼ばれる)と、圧力室基板61とが順番に積層されている。上記のように、インクは、圧力室基板61の更に上方に位置するマニホールドのインク貯留部から供給される。
The
圧力室基板61は、圧電部材からなり、圧力室71が上下(Z方向)に貫通している。圧力室71の壁面に沿って図示略の電極が位置し、上記の回路基板243から駆動基板を経て当該電極に電圧が印加されることで駆動壁をなすこの圧電部材を変形させて、圧力室71の内部のインクに圧力変動を付与する。圧電部材は、特には限られないが、ここではせん断モードで変形する。また、圧力室基板61の流路プレート62と接する部分には、圧力室71とは離隔して凹部を有し、当該凹部が後述の共通排出流路74(共通インク排出路)となっている。
The
流路プレート62は、圧力室基板61の圧力室71とノズルプレート63のノズルNとを連通する連通流路72を有する。連通流路72は、流路プレート62を上下方向に貫通している。連通流路72は、XY面に平行な(ヘッドチップ241における各基板の重なり方向であるZ方向に垂直な)断面において圧力室71と同一長さの上部流路721と、圧力室71よりも長い下部流路722とを含む。また、連通流路72のY方向両端からは、それぞれ個別排出流路73(個別インク排出路)が分岐して伸びて、上記の共通排出流路74につながっている。流路プレート62は、圧力室71やノズルNとは異なり、インクの吐出に直接関係せず、連通流路72の長さ分だけインクの振動に係る共振周波数を下げる方向に働くので、必要以上に厚くない方がよく、例えば、700μm以下であるとよく、特に、100μm以下であることが好ましい。一方で、連通流路72の長さ(流路プレート62の厚さ)の下限は、下部流路722が最低限ノズルNへインクの淀みを低減することができればよいので、精度よく製造可能な範囲で微小でもよく、例えば、1μm以上である。
The
ノズルプレート63は、ノズルNを有する。ノズルNは、一端が連通流路72に連通し、他方が外側に露出、開放されている。ノズルプレート63は、金属部材、例えばSUS又はニッケルである。ノズルプレート63の底面(-Z側)などの露出部分(外面)は、不要なインクが付着して乾燥、硬化することによるインクの吐出不良やメンテナンス不良といったトラブルを抑制するための図示略の撥水膜などにより被覆されていてもよい(なお、膜自体はノズルプレート63に含まれない)。
The
図4(b)には、図4(a)の断面Aで切断した圧力室基板61のうち、図3で示したX方向に延びているノズル列のうちY方向に隣り合う2列の一部を示している。各ノズルNに対応する圧力室71は、それぞれX方向(ノズル列に沿った方向)に幅W1(第1の幅)であり、Y方向(ノズル列に垂直な方向)に長さL1(第1の長さ)である。圧力室71の断面形状は、長さL1が幅W1よりも顕著に長く(すなわち、アスペクト比が高く)、ここでは、L1≧2×W1(幅W1が長さL1の半分以下)である。上記のノズルNの位置関係に従って、各ノズル列に応じた圧力室71は、それぞれX方向に間隔4D(ノズル間隔Dの4倍)で圧電部材(すなわち駆動壁)と交互に並んでいる。これら2列の圧力室71は、千鳥格子状に互い違いに並んでいるので、これら2列の圧力室71のX方向についての間隔は、上記間隔4Dの半分(2D)である。同一のノズル列に応じてX方向に隣り合う2つの圧力室71の間の圧電部材(駆動壁)の厚みTは、間隔4Dから圧力室の幅W1を引いたもの(T=4D-W1)である。
FIG. 4(b) shows one of two rows of nozzles adjacent in the Y direction among the nozzle rows extending in the X direction shown in FIG. showing the part. The
図5は、図4(a)、(b)の断面線BBで切断した断面を示す図である。
上述のように、連通流路72は、上部流路721と下部流路722(ノズルNと接している側から少なくとも一部)とに分かれており(図5(a))、上部流路721のX方向についての幅が圧力室71の幅W1と等しいのに対し、下部流路722のX方向についての幅W2(第2の幅)は、幅W1よりも広くなっている。
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the cross-sectional line BB in FIGS. 4(a) and 4(b).
As described above, the
ノズルNのX方向についての断面形状は、図4(a)に示したY方向についての断面形状と同一の円錐台形状、すなわち連通流路72との接続口Niから開口Ne(インクの吐出口)までの間で直径(径φ)が漸減しているテーパー形状である。テーパー角度、すなわち、Z軸方向に対するノズルNの内壁面の傾斜角度が、例えば、10度以上とされることでインクの高速吐出が安定して可能になる。また、ノズルプレート63が金属部材の場合には、ノズルNを形成するパンチ加工において、多少のテーパー角度を伴ったノズルNの方が形成しやすい。最大径φ0(第1の径。すなわち接続口Niでの径φ)は、幅W1よりも大きくかつ幅W2よりも小さい(W1<φ0<W2)。さらに、図5(b)に示すように、一体形成される圧力室基板61及び流路プレート62に対し、接着剤により貼り合わされるノズルプレート63の相対位置には、製造上微小なずれ(製造誤差)が生じ得る。圧力室71及び連通流路72の中心軸とノズルNの中心軸との間の微小なずれとして許容される幅(誤差)の最大値(公差d)を考慮しても、ノズルNの接続口Niが連通流路72の断面の範囲内に収まるように、W2≧φ0+2dの関係(すなわち、幅W2が最大径φ0に公差dの2倍を加えた幅よりも広い)が満たされている。この公差は、ノズルNの径φ、特に、1滴当たりのインク吐出量などにも依存し、特には限られるものではないが、例えば、ノズルNの最大径φ0が50μm以上100μm以下に対し、公差が50μm以下である。
The cross-sectional shape of the nozzle N in the X direction is the same truncated cone shape as the cross-sectional shape in the Y direction shown in FIG. ) in which the diameter (diameter φ) gradually decreases. When the taper angle, that is, the inclination angle of the inner wall surface of the nozzle N with respect to the Z-axis direction, is set to, for example, 10 degrees or more, high-speed ejection of ink becomes possible stably. Further, when the
図6は、図4(a)の断面線CCにおけるヘッドチップ241の断面図である。
上記のように、平面視で、X方向への幅に比してY方向に長い圧力室71を内包するように下部流路722が位置している。なお、圧力室71の幅W1と長さL1との比は、下部流路722の幅W2と長さL2との比と異なっていてもよい。また、ノズルNの接続口Niは、平面視で圧力室71の範囲から幅方向(X方向)にはみ出しており、一方で、平面視で下部流路722の内部に内包されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the
As described above, the
せん断モードのインクジェットヘッド240において、X方向について並ぶ圧力室71の間の圧電部材が薄くなると、変形や変形時の印加電圧などに影響するので、厚みTを小さくするのは難しい。したがって、ノズル列におけるノズル間の間隔を狭めるには、圧力室71の幅W1を狭くすることになる。
In the shear
一方で、ノズルNの形状やサイズもインクの吐出に直接的に影響するので、自由に変更することはできない。また、ノズルNに対してインクがスムーズに流入せずに淀む部分があると、やはりノズルNからのインク吐出特性が悪化する。したがって、ノズルNの接続口Niが連通流路72のノズルNとの接続面より広い部分があるのは好ましくない。インクジェットヘッド240では、上記のように、圧力室71付近で幅W1をノズルNの最大径φ0よりも小さくしつつ、連通流路72のノズルNとの接続部分を部分的に幅W1及び最大径φ0(直径)よりも広い幅W2とすることで、ノズルNからのインク吐出特性の低下を抑えつつ各ノズル列の間隔4Dを小さくしている。
On the other hand, the shape and size of the nozzles N directly affect ink ejection, and cannot be freely changed. In addition, if the ink does not flow smoothly into the nozzle N and there is a portion where the ink stagnates, the ink ejection characteristics from the nozzle N also deteriorate. Therefore, it is not preferable that the connection port Ni of the nozzle N has a portion wider than the connection surface of the
また、ノズルNがテーパー形状の方が安定してインクを高速吐出させやすいが、ノズルNからの液滴サイズに応じて定まる開口Neの直径に対して、接続口Niの直径である最大径φ0は、テーパー角度に応じて大きくなる。このように、下部流路722の幅W2を最大径φ0よりも大きく取ることで、インク吐出の特性を悪化させずに適切なインク吐出が可能となる。
The tapered shape of the nozzle N is more stable and facilitates high-speed ejection of ink. increases with the taper angle. By setting the width W2 of the
上記のように、本実施形態のインクジェットヘッド240は、内部のインクに圧力変動を付与する圧力室71を有する圧力室基板61と、インクを吐出するノズルNを有するノズルプレート63と、ノズルNと圧力室71とを連通させる連通流路72を有する流路プレート62と、が重なっているヘッドチップ241を備える。圧力室71の各基板の積層方向に垂直な断面形状は、X方向についての幅W1が当該X方向に垂直なY方向についての長さL1の半分以下であり、連通流路72のノズルNと接している側から少なくとも一部である下部流路722におけるX方向についての幅W2は、ノズルNの流路プレート62に接する一端である接続口Niの径(最大径φ0)及び幅W1よりも広い。
このように、連通流路72のノズルNと接する側に部分的に最大径φ0及び幅W1よりも広い部分があることで、ノズルプレート63を流路プレート62に貼り合わせるときに貼り合わせ面から漏れ出す微量の接着剤がノズルN内に侵入するのを抑えるので、ノズルNの吐出特性の低下を抑制し、より安定してインクを吐出させることができる。
また、不連続にインク流路の幅が広がると、広がった角などでインクが淀みやすく、ノズルN内でこのような淀みが発生するとインクの吐出特性の低下につながりやすいが、ノズルNよりも上流側でインク流路の幅を広げておくことで、このような吐出特性の低下を抑えることができる。特に、変形しない流路プレート62でのみ流路幅を広げることで、ノズルNを高密度配置するために圧力室71の幅W1を狭くしてもインク吐出に悪影響を与えるのを抑えることができる。
As described above, the
In this way, since the side of the
In addition, if the width of the ink flow path expands discontinuously, the ink tends to stagnate at the widened corners. By widening the width of the ink flow path on the upstream side, it is possible to suppress such deterioration in ejection characteristics. In particular, by widening the width of the flow path only in the
また、幅W1は、最大径φ0よりも小さくてもよい。このように、圧力室71の幅をノズルNの最大径φ0よりも小さくしても、ノズルNからのインク吐出特性の低下を抑制できるので、より高密度なノズルNの配置が可能になる。
Also, the width W1 may be smaller than the maximum diameter φ0. In this way, even if the width of the
また、ノズルNは、接続口Niからインクを出射する開口Neまでの間で、径φが最大径φ0から漸減しているテーパー形状である。これにより、インクをより安定して高速吐出させることができる。また、金属部材のノズルプレート63にノズルNを形成しやすくなるので、従来の樹脂などによるノズルプレートに比して、ヘッドチップ241の耐久性を向上させることができる。
Further, the nozzle N has a tapered shape in which the diameter φ gradually decreases from the maximum diameter φ0 from the connection port Ni to the opening Ne for ejecting ink. As a result, the ink can be ejected more stably and at high speed. Further, since the nozzles N can be easily formed in the
また、幅W2は、最大径φ0に流路プレート62とノズルプレート63との貼り合わせに係る公差dの2倍を加えた幅よりも広い。すなわち、貼り合わせ位置が許容可能な最大限ずれた場合でも、平面視でノズルNの接続口Niが下部流路722に内包されるので、ノズルNからのインク吐出特性に上記の悪影響が出るのを抑えることができる。
Further, the width W2 is wider than the maximum diameter φ0 plus twice the tolerance d related to bonding between the
また、上記の公差は50μm以下である。これにより、現状の多くのインクジェットヘッド240におけるノズル間隔では、インクの圧力室71からノズルNへの流れの軸が大きくぶれないので、インク吐出特性を低下させない。
Also, the above tolerance is 50 μm or less. As a result, the axis of the ink flow from the
また、ノズルNの最大径φ0は、50μm以上100μm以下である。開口Neの径に比して、接続口Niを上記のように大きめに定めても、ヘッドチップ241のサイズに比して高密度でノズルNを並べることができる。
Further, the maximum diameter φ0 of the nozzle N is 50 μm or more and 100 μm or less. Even if the connection port Ni is set larger than the diameter of the opening Ne as described above, the nozzles N can be arranged at a high density compared to the size of the
また、ノズルNのテーパー形状のテーパー角度は10度以上である。これにより、インクを安定的に高速吐出することが可能となる。また、金属部材のノズルプレート63であってもノズルNをパンチ加工などで形成しやすく、コストの上昇などを抑えることができる。
Further, the taper angle of the tapered shape of the nozzle N is 10 degrees or more. This makes it possible to stably eject ink at high speed. Moreover, even if the
また、ノズルプレート63は金属部材である。これにより、ヘッドチップ241の耐久性を向上させることができる。また、この場合でも上記構造によりノズルNのより高密度な配置が可能になる。
Also, the
また、連通流路72に係る流路プレート62の厚みは、700μm以下であることが好ましく、より好ましくは100μm以下である。上記のように、流路プレート62自体はインクへの圧力変動の付与には関係がなく、インクの吐出動作にも関係がない一方で、連通流路72の長さの分だけ共振周波数を下げる方に機能する。したがって、圧力室71とノズルNの接続に必要であり、また、上記のように下部流路722によりノズルNの吐出特性の低下を抑制するなどに必要とする長さ以上にあまり長くしないことで、インクジェットヘッド240の性能の低下を抑制することができる。
Further, the thickness of the
また、圧力室基板61は、駆動壁をなす圧電部材と当該駆動壁を貫通している複数の圧力室71とがX方向に交互に並んでいる。このように圧力室71の両側面を圧電部材で挟んで駆動する構造は、一般的には圧電部材のせん断モードでの変形によるインクへの圧力変動の付与である。この構成では、駆動壁の厚さを小さくしづらいので、上記のように部分的に下部流路722を残して圧力室71などの幅W1を長さL1や最大径φ0に対して小さくすることで、ノズルNの高密度配置が可能となる。
In the
また流路プレート62は、複数の連通流路72からそれぞれ分岐する個別排出流路73を有し、インクジェットヘッド240は、複数の個別排出流路73に連通する共通排出流路74を備える。連通流路72、特に下部流路722の幅W2が局所的に広いことで、この部分に気泡などが溜まりやすくなるので、この連通流路72の位置から排出流路が分岐することで、効果的に気泡を排出することができ、これにより、より安定してインクを吐出させることができる。
Further, the
また、本実施形態のインクジェット記録装置である画像形成装置1は、上記のインクジェットヘッド240を備える。このような画像形成装置1であれば、吐出特性の低下を抑制しつつより高密度なノズル配置により高解像度高精度な画像を記録することができる。
Further, the image forming apparatus 1, which is the inkjet recording apparatus of the present embodiment, includes the
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、流路プレート62における上部流路721と下部流路722との間で幅W1、W2が階段状に変化するものとして説明したが、境界で壁面が多少傾斜していてもよい。また、上部流路721と下部流路722の長さ(該当部分の流路プレート62の厚み)は適宜変更設定されてよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible.
For example, in the above embodiment, the widths W1 and W2 change stepwise between the
また、上記実施の形態では、圧力室の幅W1がノズルNの最大径φ0よりも小さいものとして説明したが、必ずしもこの条件を満たさないといけないわけではない。幅W1が最大径φ0以上であってもよい。 Also, in the above embodiment, the width W1 of the pressure chamber is smaller than the maximum diameter φ0 of the nozzle N, but this condition is not necessarily satisfied. The width W1 may be greater than or equal to the maximum diameter φ0.
また、上記実施の形態では、ノズルNがテーパー形状であるものとして説明したが、径φが一定であってもよい。また、テーパー形状である場合でも、テーパー角度が10度未満であってもよい。 Further, in the above embodiment, the nozzle N has been described as having a tapered shape, but the diameter φ may be constant. Moreover, even when it is tapered, the taper angle may be less than 10 degrees.
また、上記実施の形態では、ノズルプレート63がSUS又はニッケルなどの金属部材であるものとして説明したが、その他の金属部材であってもよいし、金属部材以外のもの、例えば樹脂部材などであってもよい。
Further, in the above embodiment, the
また、上記実施の形態で示した具体的な数値は、インクジェットヘッド240の解像度や吐出周期などに応じて適宜変更されてよい。
Further, the specific numerical values shown in the above embodiment may be appropriately changed according to the resolution of the
また、インクジェットヘッド240におけるノズルNの並びは、上記実施の形態で示したものに限られない。例えば、ノズルNは全て1列に並んでいてもよいし、より2次元的な並びであってもよい。また、ノズルNが厳密にX方向に並んでいなくてもよい。また、圧力室71は、せん断モードでの周囲の圧電部材の変形に応じた変形を生じるものでなくてもよい。たわみモードでの変形など、他のモードでの変形に応じて変形するものであってもよい。
Also, the arrangement of the nozzles N in the
また、インクジェットヘッド240は、必ずしも個別排出流路73及び共通排出流路74を備えていなくてもよい。また、個別排出流路73が下部流路722のY方向両側からそれぞれ分岐していなくてもよい。
Also, the
また、上記インクジェットヘッド240は、画像形成装置1と独立して譲渡販売などがなされてもよい。
Further, the
また、上記実施の形態では、圧力室71及び上部流路721が平面視矩形であるものとして説明したが、必ずしも矩形でなくてもよい。下部流路722で示したものと同様に、角が多少丸められていてもよい。また、ノズルNは平面視で円形でなくてもよい。楕円形や四角形状であってもよい。この場合、径φや最大径φ0は、接続口Niや開口Neの中心から縁までの最大距離とされてよい。
その他、上記実施の形態で示した具体的な構成、処理動作の内容及び手順などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載した発明の範囲とその均等の範囲を含む。
Further, in the above embodiment, the
In addition, the specific configurations, contents and procedures of processing operations, etc. shown in the above embodiments can be changed as appropriate without departing from the scope of the present invention. The scope of the present invention includes the scope of the invention described in the claims and the scope of equivalents thereof.
1 画像形成装置
10 媒体供給部
11 供給トレー
12 フィーダーボード
121、122 ローラー
123 ベルト
20 形成動作部
21 画像形成ドラム
22 受け渡しユニット
221 スイングアーム部
222 受け渡しドラム
231 ドラムヒーター
24 ヘッドユニット
240 インクジェットヘッド
241 ヘッドチップ
2421 インレット
2422、2423 アウトレット
243 回路基板
25 照射部
26 デリバリー部
261 受け渡しローラー
262、263 ローラー
264 ベルト
30 媒体排出部
31 排出トレー
61 圧力室基板
62 流路プレート
63 ノズルプレート
71 圧力室
72 連通流路
721 上部流路
722 下部流路
73 個別排出流路
74 共通排出流路
F 筐体
H カバー
M 記録媒体
N ノズル
Ne 開口
Ni 接続口
1 Image Forming Apparatus 10
Claims (12)
インクを吐出するノズルを有するノズル基板と、
前記ノズルと前記圧力室とを連通させる連通流路を有する流路基板と、
が重なっているヘッドチップを備え、
前記圧力室の前記重なりの方向に垂直な断面形状は、第1の方向についての第1の幅が当該第1の方向に垂直な第2の方向についての第1の長さの半分以下であり、
前記連通流路の前記ノズルと接している側から少なくとも一部における前記第1の方向についての第2の幅は、前記ノズルの前記流路基板に接する一端である接続口の第1の径及び前記第1の幅よりも広い
ことを特徴とするインクジェットヘッド。 a pressure chamber substrate having pressure chambers that apply pressure fluctuations to the ink inside;
a nozzle substrate having nozzles for ejecting ink;
a channel substrate having a communication channel for communicating the nozzle and the pressure chamber;
with a head chip that overlaps the
A cross-sectional shape of the pressure chamber perpendicular to the overlapping direction has a first width in a first direction that is less than or equal to half a first length in a second direction perpendicular to the first direction. ,
A second width in the first direction of at least a portion of the communication channel from the side in contact with the nozzle is a first diameter of a connection port that is one end of the nozzle in contact with the channel substrate. An inkjet head, wherein the width is wider than the first width.
当該インクジェットヘッドは、複数の前記個別インク排出路に連通する共通インク排出路を備える
ことを特徴とする請求項1~10のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。 The channel substrate has individual ink discharge channels branching from the plurality of communication channels,
The inkjet head according to any one of claims 1 to 10, further comprising a common ink discharge path communicating with the plurality of individual ink discharge paths.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021196083A JP2023082362A (en) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | Ink jet head and ink jet recording device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021196083A JP2023082362A (en) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | Ink jet head and ink jet recording device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023082362A true JP2023082362A (en) | 2023-06-14 |
Family
ID=86728607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021196083A Pending JP2023082362A (en) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | Ink jet head and ink jet recording device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023082362A (en) |
-
2021
- 2021-12-02 JP JP2021196083A patent/JP2023082362A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6323655B2 (en) | Liquid ejecting head, liquid ejecting head unit, liquid ejecting line head, and liquid ejecting apparatus | |
US9789686B2 (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
US9427965B2 (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
US11104130B2 (en) | Flow-path member, liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
JP7167697B2 (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
US10059099B2 (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
JP2010201730A (en) | Manufacturing method of liquid ejection head and recording apparatus including the same, liquid ejection head and recording apparatus | |
US9726328B2 (en) | Flow-path forming member, liquid ejecting head, and liquid ejecting apparatus | |
JP6243267B2 (en) | Liquid discharge head and recording apparatus | |
JP2023082362A (en) | Ink jet head and ink jet recording device | |
JP4661951B2 (en) | Droplet ejector | |
JP2020110957A (en) | Ink jet head, ink jet device, and manufacturing method of ink jet head | |
US12023925B2 (en) | Liquid ejection head | |
JP2022011063A (en) | Liquid jet head and liquid jet device | |
US20240025172A1 (en) | Liquid ejection head | |
US20240009997A1 (en) | Liquid ejection head | |
US20240066867A1 (en) | Liquid ejection head | |
US20240326433A1 (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
JP2023093856A (en) | Liquid discharge head | |
JP2024119528A (en) | Liquid ejection head | |
JP2024101386A (en) | Liquid discharge head |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240625 |