JP3182915B2 - インクジェット記録ヘッド - Google Patents
インクジェット記録ヘッドInfo
- Publication number
- JP3182915B2 JP3182915B2 JP25142892A JP25142892A JP3182915B2 JP 3182915 B2 JP3182915 B2 JP 3182915B2 JP 25142892 A JP25142892 A JP 25142892A JP 25142892 A JP25142892 A JP 25142892A JP 3182915 B2 JP3182915 B2 JP 3182915B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- ink
- pressure chamber
- forming member
- recording head
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
ッドに関し、特に、インク吐出ノズルの高密度化と小型
化を図ったインクジェット記録ヘッドに関する。
を行うインクジェット記録ヘッドは特開平1−1156
38号公報に開示されている。その構成を、図9に示
す。縦方向、換言すると、振動面に対し垂直な方向に振
動する圧電素子である積層型振動子5の振動面はそれぞ
れ複数の圧力室9に対向し、各々の圧力室の弾性板4に
固定される。一方、振動子の他端は振動子ホルダ6に固
定される。振動子ホルダは、圧力室、弾性板、インク吐
出ノズル7を有する1枚あるいは多層の板から成るイン
ク流路構成部材に固定されており、振動子はインク流路
構成部材と振動子ホルダに挟み込まれた構造となる。イ
ンク流路構成部材は前記構造では、複数の圧力室が形成
されている領域を除く面で振動子ホルダにより固定さ
れ、圧力室の形成されている領域は振動子でのみ固定さ
れており、他に支持するものは何もない。
ンク吐出ノズル、および圧力室を高密度化していくと、
ノズル形成部材を支える圧力室の構成壁が薄くなって行
き、ついにはその剛性をノズル形成部材に依存するよう
になる。また、インク吐出ノズルを高密度化していけ
ば、必要なインクドット量を得るために圧力室内の圧力
を高めなければならない。
いては、印字品質を支配するインク飛行特性が非常に重
要であり、各ノズルより吐出するインク滴は均一な形状
を確保しなければならない。そのため、インク吐出ノズ
ルの形状と位置は極めて高い精度を要求される。ゆえ
に、ノズル形成部は、加工精度上、薄く設計した方が良
い。インク吐出ノズルを精度良く開口するには、シリコ
ンウエハー、ガラス、ステンレス等耐インク性の高い材
料をエッチングする方法があげられる。但し、エッチン
グによる成形方法では、孔径精度を得るためには板の両
側からエッチングすることが望ましく、工程数が増えコ
ストが上がる。
エキシマレーザー等で孔開けをするか、ステンレス等の
金属にプレスで孔開けする方法がある。これらの方法に
おいては、いづれも薄いプレートを用いる事でインク吐
出ノズルの精度が保障され、また、工程数も少なく、コ
スト上のメリットもある。
あるノズル形成部材のインク吐出ノズルを精度良く開口
しても、振動子の他何も支持部材のない、圧力室が形成
されている領域において、振動子の駆動力と、圧力室内
のインクにかかる圧力により、振動子を多数本駆動した
場合には、振動子は圧力室構成領域を変形させる働きが
多くなる。つまり、インク飛行特性は同じノズルにおい
ても振動子の駆動本数によって変化してしまう。また、
ノズル形成部材の変形により各ノズルより吐出するイン
ク滴の飛行速度が均一でなくなる。さらに、ノズル形成
部材の振動によりインク滴の形状が劣化する。このた
め、著しくインク飛行特性が悪くなり、印字品質の劣化
を招く。
形モードを図10、11に示した。インク流路構成部材
の構成内容はノズル形成部に厚さ60μmのステンレ
ス、圧力室形成部材に感光性樹脂、弾性壁に厚さ2μm
のニッケルを使用している。ノズルは24個でピッチ
0.1411mmである。図10は振動子を24本駆動
した場合、図11は振動子を3本駆動した場合である。
振動子を24本駆動した場合の最大変位量は1.5μm
であり、3本駆動した場合の最大変位量は0.1μmで
ある。また、その変位分布は、振動子ホルダによる固定
部(図中斜線部)を支点としてドーム状になり、最大変
位を起こす場所は振動子が弾性壁に接合された面をイン
ク流路構成部材に投影した部分である。この変形はイン
ク吐出と同期しており、変形方向と吐出方向も同じなの
で、この変形により、ノズル毎のインク流路構成部材の
変形量が異なると、各ノズルから吐出するインクスピー
ドが異なることになる。
吐出スピードで示す。振動子ホルダーによる固定部に近
い場所ほどインクスピードが速く、遠い場所ほど遅くな
っている。
ーンによって、振動子を駆動させていないノズルからイ
ンクが吐出する現象が現れる。これはインク流路形成部
材の弾性板が薄いことと、インク流路構成部材の変形に
よって起こる現象である。図13においてこの現象を詳
しく説明する。図13は振動子を24本中23本駆動さ
せた場合の、駆動していない振動子を有するインク流路
構成部の動きを示す。図13の(a)は待機状態であ
る。図13の(b)において、インク流路構成部材は振
動子側に引かれる。このときは100μsec程度で振
動子を収縮させているので圧力室内の容積が小さくなっ
てもインクは吐出しない。次に駆動している振動子は1
0μsec程度の時間内に元の長さに戻る(図13
(c))。その時インク流路構成部材はオーバーシュー
トするのだが、振動子は固定されているために弾性板が
伸び、圧力室内の容積が増加する(図13(d))。そ
の後20μsec程度の周期でインク流路構成部材は反
復し、圧力室の容積変化を起こすためにインクが吐出し
てしまう(図13(e))。尚、図12中イ−イ線は、
ノズル面の待機状態における位置を示す。
ンク滴は大きな径で1粒であることが理想であるが、イ
ンク滴の形状がノズル形成部材の振動により図14に示
すような2段形状となりインク滴径の小さな長い液滴と
なってしまう。このような吐出インク滴では、インクの
速乾性において不利であり、また、記録媒体に印字した
ときのドット径も小さくなる。
面を、インク流路構成部材のノズル形成部材に投影した
領域に、強化部材を付加し、安定かつ信頼性の高いイン
ク吐出を実現し、さらには多数高密度ノズルヘッドにお
いて、各ノズル間の均一なインク吐出速度の実現およ
び、インク流路構成部材の振動によるインク滴形状の劣
化防止を実現することが本発明の目的とするところであ
る。
ジェット記録ヘッドはインク吐出ノズルを有するノズル
形成部材と、ノズルと連通するノズル連通路を有するノ
ズル連通路形成部材と、ノズル連通路と連通する圧力室
を有する圧力室形成部材と、圧力室の一壁面であり圧力
発生部材からのエネルギーを圧力室に伝える弾性板と、
を有するインクジェット記録装置において、ノズル連通
路形成基板は強化部材と一体的に形成されており、強化
部材は、ノズル連通路が形成された領域外で、且つ圧力
発生部材と弾性板の接合面に対向する領域に設けられて
いることを特徴とする。
いて、強化部材はノズル形成部材と圧力室形成部材間に
密着されていることを特徴とする。
いて、強化部材は、共通のインク室は覆わないことを特
徴とする。
いて、ノズル形成部材は、高分子樹脂から成ることを特
徴とする。
いて、強化部材は、圧電素子の変形によって生じるノズ
ル形成部材の最大撓み量が、圧電素子の最大変位量の1
0%以下になる剛性を有することを特徴とする。
細に説明する。
ッドの第1実施例の基本構造を示す分解斜視図である。
図中1のノズル形成部材1に、強化部材2、圧力室9と
共通インク室10を備えた圧力室形成部材3、圧力室9
に振動子5の変位を伝える弾性板4をそれぞれ積層して
インク流路構成部材を形成する。11は、インク供給口
であり、図示していないがインク供給管に連結される。
強化部材2は圧力室9からインク吐出ノズル7へインク
を通すノズル連通路8が開けてある。振動子5は圧力室
9のほぼ中央に接合されている。振動子ホルダ6は振動
子5とインク流路構成部材を固定する。本実施例におい
ては、インク流路構成部材の材質は、ノズル形成部材1
として、厚さ0.06mmのステンレスを、強化部材2
として厚さ0.1mmのステンレス板を、弾性板4とし
ては、厚さ2μmのニッケルを使用し、他は感光性樹脂
で形成した。強化部材の連通路8はピッチ0.1411
mmである。穴径はφ0.08〜φ0.1mmとする。
レス等の耐インク性の高い金属の他に、耐インク性の高
い高分子樹脂、例えば、ポリサルホン、ポリイミド、ポ
リカーボネイト、ポリアセタール、ポリエーテルイミ
ド、ポリエーテルエーテルケトン、ABS樹脂、エポキ
シ樹脂、シリコン樹脂等も使用できる。高分子樹脂をノ
ズル形成部材1として使用する場合は、樹脂の弾性率に
より強化部材2の厚みを変更する必要がある。 圧力室
形成部材3の材質は、感光性樹脂の他、その他の耐イン
ク性を有す高分子樹脂、ガラス、シリコンウエハー、金
属等、低コストで精度良く圧力室9が形成される材料で
あればいずれでも良い。
24ノズル2列配置のインクジェット記録ヘッドの飛行
状態を図2にインクの吐出スピードで示す。強化部材2
を用いたことによってインク滴の飛行分布は一定となっ
た。このときの強化部材2の厚みは0.1mmである。
インク滴の飛行状態は図3に示すように、1つの球形に
なり、瓢箪型の長い液柱にはならない。また、このとき
のノズル形成部材1の最大変位量は0.1μmであっ
た。このとき、インク流路構成部材の流路形成領域にか
かる圧力は、インク流路構成部材を1枚の平板と考える
と、1.5気圧であった。このときの圧電素子5の最大
変位量は1μmであり、強化部材2を設計するには、強
化部材2を合わせたインク流路構成部材の最大変位量が
振動子5の最大変位量の10%以下になるような強化部
材2の強度を算出する。
振動子5の振動面をノズル孔開口部に対向して配置した
構成においても同様の効果を有する。
る。前記第1実施例と異なる点は、ノズル形成部材1に
ノズル連通路形成部材となる感光性樹脂12をラミネー
トし、予め強化部材2を入れ込む穴13とノズル連通路
14を形成した後、穴13に強化部材2を挿入し、ノズ
ル形成部材1に接合する点と、さらに圧力室9を密閉す
るために感光性樹脂15を積層し、ノズル連通路16を
開ける点である。強化部材2のインク吐出ノズル7側の
端面は振動子5の弾性板4に接合している面がノズル形
成部材1に投影した領域よりインク吐出ノズル1側であ
れば良いが、本実施例ではノズル連通路14、16をφ
0.1mmとし、ノズル連通路14と強化部材2の隔壁
を0.15mmとして、強化部材2の端面をインク吐出
ノズル7から0.2mmとした。この場合強化部材2の
厚みは0.2mm必要であった。ノズル形成部材1の材
質は前記第1実施例と同様であるが、特に高分子樹脂を
ノズル形成部材1とする場合は、強化部材2は振動子ホ
ルダ6の固定端に架かるように設計しなければならな
い。本実施例によれば、穴あけしにくい強化部材2に敢
えてノズル連通路を形成する必要がないという効果があ
る。また、図6に示すように、共通インク室10から圧
力室9のインク供給部(弾性壁として作用しない場所)
に振動子ホルダ6の端部を固定するようにして、強化部
材2を共通インク室10を覆わないようにすれば、共通
インク室10の圧力吸収能力が増し、安定したインク供
給を犠牲にすることもないという効果も生じる。
が第1実施例と異なる点は、強化部材2、ノズル形成部
材1、圧力室形成部材3の順に積層されている点であ
る。強化部材2には、インク吐出用の窓17が開けてあ
り、図7に示すように、ノズル面18のクリーニングの
ために、強化部材2の窓17は、ノズル7の近傍から傾
斜をなしている。ノズル7付近に紙ケバ、ごみ等が堆積
すると吐出するインクはそれらに引かれ、飛行曲がりを
起こす、そのためにノズル7部のクリーニングが必要な
のである。クリーニングはゴム製の平板等で行われるた
め、本実施例の様に強化部材2には傾斜が必要となる。
また、この補強部材2はノズル面18を記録媒体(紙
等)による損傷を防止し、紙けば等が直接ノズル7に付
着する事を防ぐ効果も有する。
ェット記録ヘッドは、インク吐出ノズルを有するノズル
形成部材と、ノズルと連通するノズル連通路を有するノ
ズル連通路形成部材と、ノズル連通路と連通する圧力室
を有する圧力室形成部材と、圧力室の一壁面であり圧力
発生部材からのエネルギーを圧力室に伝える弾性板と、
を有するインクジェット記録装置において、ノズル連通
路形成基板は強化部材と一体的に形成されており、強化
部材は、ノズル連通路が形成された領域外で、且つ圧力
発生部材と弾性板の接合面に対向する領域に設けられて
いることにより、圧力室形成部材の振動によるインク滴
形状の劣化を防止することができるため、安定かつ信頼
性の高いインク吐出が可能となりノズルを多数高密度化
しても各ノズル間で均一なインク吐出速度を得られる。
また、圧力室とノズルの位置合わせや気泡排出性の向上
のため非常に精度を要するノズル連通路は、強化部材と
は別部材で形成する構成であるため、強化部材は比較的
加工しづらい部材、つまり精度が出にくい部材であって
も使用することができ設計の自由度を増すことができ
る。
性の高いインクジェット記録ヘッドを容易に提供するこ
とができるという効果を有する。
構成部材の変形図。
成部材の変形図。
ドの関係図。
図。
Claims (5)
- 【請求項1】 インク吐出ノズルを有するノズル形成部
材と、前記ノズルと連通するノズル連通路を有するノズ
ル連通路形成部材と、前記ノズル連通路と連通する圧力
室を有する圧力室形成部材と、前記圧力室の一壁面であ
り圧力発生部材からのエネルギーを圧力室に伝える弾性
板と、を有するインクジェット記録装置において、 前記ノズル連通路形成基板は強化部材と一体的に形成さ
れており、前記強化部材は、ノズル連通路が形成された
領域外で、且つ前記圧力発生部材と弾性板の接合面に対
向する領域に設けられていることを特徴とするインクジ
ェット記録ヘッド。 - 【請求項2】 前記強化部材は前記ノズル形成部材と前
記圧力室形成部材間に密着されていることを特徴とする
請求項1記載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項3】 前記強化部材は、共通のインク室は覆わ
ないことを特徴とする請求項1記載のインクジェット記
録ヘッド。 - 【請求項4】 前記ノズル形成部材は、高分子樹脂から
成ることを特徴とする請求項1記載のインクジェット記
録ヘッド。 - 【請求項5】 前記強化部材は、前記圧電素子の変形に
よって生じる前記ノズル形成部材の最大撓み量が、前記
圧電素子の最大変位量の10%以下になる剛性を有する
ことを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録ヘ
ッド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25142892A JP3182915B2 (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | インクジェット記録ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25142892A JP3182915B2 (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | インクジェット記録ヘッド |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0699578A JPH0699578A (ja) | 1994-04-12 |
JP3182915B2 true JP3182915B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=17222700
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25142892A Expired - Fee Related JP3182915B2 (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | インクジェット記録ヘッド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3182915B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008238594A (ja) | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置 |
-
1992
- 1992-09-21 JP JP25142892A patent/JP3182915B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0699578A (ja) | 1994-04-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3235635B2 (ja) | インクジェット記録ヘッド | |
US5992978A (en) | Ink jet recording apparatus, and an ink jet head manufacturing method | |
EP0573055B1 (en) | Ink jet recording head | |
US6729716B2 (en) | Liquid drop jet head and ink jet recording apparatus | |
JP3665370B2 (ja) | インクジェット記録装置 | |
US6371598B1 (en) | Ink jet recording apparatus, and an ink jet head | |
US6540339B2 (en) | Flextensional transducer assembly including array of flextensional transducers | |
US4788557A (en) | Ink jet method and apparatus for reducing cross talk | |
JP3231523B2 (ja) | オンデマンド型インクジェットヘッド | |
KR100823562B1 (ko) | 유체 젯 장치와 잉크젯 장치를 동작시키는 방법 | |
JP2000006397A (ja) | インクジェット式記録ヘッドおよびその製造方法 | |
JPH0999557A (ja) | インクジェット式印字ヘッド | |
JP3182915B2 (ja) | インクジェット記録ヘッド | |
JPH09314832A (ja) | インクジェットヘッド | |
JP3125536B2 (ja) | インクジェットヘッド | |
JP3407514B2 (ja) | 液体吐出装置 | |
JP3339288B2 (ja) | インクジェット式記録ヘッド | |
JP3070625B2 (ja) | インクジェット記録ヘッド、及びその駆動方法 | |
JP3213859B2 (ja) | インクジェット式記録ヘッド | |
JPH09174837A (ja) | インクジェット記録ヘッド | |
JP2001162792A (ja) | インクジェット式記録ヘッド | |
JP3412156B2 (ja) | インクジェット記録ヘッド | |
JP3170943B2 (ja) | インクジェットヘッド | |
JP3189575B2 (ja) | インクジェット式記録ヘッド | |
JP2000071449A (ja) | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080427 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090427 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090427 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100427 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110427 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 10 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110427 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |