JP3664497B2

JP3664497B2 - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JP3664497B2
Application number: JP35663392A
Authority: JP
Inventors: 俊生稲田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-12-21
Filing date: 1992-12-21
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2020-06-29
Also published as: JPH06182999A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、インクジェットヘッド、より詳細には、インク中において圧力波を発生させ、ノズル開口からインクを吐出させて印字を行うインクジェットヘッドのノズル形状に関する。
【０００２】
【従来技術】
図６は、本発明が適用されるインクジェット記録装置のインクジェットヘッドの基本構成を示す図で、図（ａ）は構成要素を示す斜視図、図（ｂ）は流路板の裏面を示す斜視図、図（ｃ）は各構成要素を一体に接合したときの斜視図で、図中、１は流路板、２はノズルプレート、３はノズル、４は隔壁、５は加圧室、６はインク室、７はインク供給口、８は圧電体、９は仕切スリット、１０は歪部、１１は充填剤、１２は基板である。
【０００３】
図６において、流路板１には、インク供給口７よりインクの供給を受けてインクを収容するインク室６が、図（ｂ）に示すごとく、裏面に凹部として設けられており、更に、該インク室６に連通して隔壁４により区画されてインクの流路となり、加圧によりインク内に圧力波を発生させる加圧室５が複数平行して設けられている。流路板１には、圧電体８と基板１２とが順に接合され、圧電体８には加圧室５に対応してインクを加圧する歪部１０が設けられている。歪部１０は仕切スリット９により区画され、該仕切スリット９内には弾性のある軟質な充填剤１１が充填されている。流路板１の加圧室５のノズル側５ａには、加圧室５に対応したノズル３を有するノズルプレート２が接合され、図（ｃ）に示す如く、一体構成されている。歪部１０に画像情報に基づく信号が印加されると、加圧室５内は体積変化して圧力波を発生し、ノズルよりインク液を噴射する。
【０００４】
図７は、上述のごときインクジェットヘッドにおいて、ノズル３が、従来の点対称断面形状（円状）である場合の、インク滴噴射の様子を示す図で、（ａ）はノズルプレート２０に形成されたノズル口形状２１が円形であることを示している。（ｂ）はインク２５の吐出の様子、（ｃ）はインク２５の吐出と引き込みが同時に起こっている様子、（ｄ）は引き込みが最大となっている時の様子、（ｅ）はメニスカス２５ａが平常状態に戻った様子を示す。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
而して、図７に示した様子は、メニスカス２５ａがノズル断面から見て中心対称に保たれている場合のものであり、実際には機械的な振動、ゴミなどによりバランスが乱されがちで、噴射方向も乱されることが多い。
更に、ノズルプレートのノズル口の形状のうち、流路側の輪郭が波形のものが提案されているが（特開平４−２２６４４号公報）、このようにノズル口の形状が波状のようなもの、あるいは、前述のように一般的に円状のものは、穴形状が点対称となっている。そのため、ノズル口から、曲がりなくまっすぐインク滴を噴射することができる。しかし、バランスよく点対称に力が働いていることが前提であるため、振動、ゴミなどのノイズによって容易に噴射方向が曲げられたり、最悪の場合、噴射不能となる。
【０００６】
本発明は、上述のごとき問題点を解決するためのものであり、機械振動、ゴミなどによって噴射方向が乱されにくいノズルを提供することを目的としてなされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、インクの流路が形成された流路基板と、前記流路に連通するノズルを有するノズルプレートとを接合したインクジェットヘッドにおいて、前記ノズルプレートは、該ノズルプレートの前記流路連通部にくぼみを有し、かつ、該くぼませた部に吐出側に向けて貫通穴を有し、（１）前記くぼみ断面が、６０°以下の角を１箇所有する三角形であること、或いは、（２）前記くぼみ断面が、点対称な形状に一部鋭角的な狭部を有することを特徴としたものである。
【０００８】
【実施例】
図１は、本発明によるノズル平断面（上段）及び側断面（下段）を示す図で、図（ａ）は、ノズル加工前のノズルプレート２０の状態図、図（ｂ）は、該ノズルプレート２０のインク流路側の面に前加工を行ったもので、図示のように、二等辺三角形状のくぼみ２２が形成されている。図（ｃ）は、くぼみ部２２に貫通穴２３の加工を行って、ノズルを形成した状態を示している。２２ａはくぼみの頂角部で、この場合、従来のように、ノズル上部に位置するノズル穴からの液の吐出、メニスカスの引き込みに関し、流体的な抵抗は、ノズル上部が大きく、ノズル下部は小さくなる。
【０００９】
図２に、図１に示したノズルを用いた場合の滴形成動作について示す。
図（ａ）はインク２４の吐出の様子であり、抵抗の小さい下側を中心に液柱２４ａが伸びる。図（ｂ）は吐出と引き込みが同時に起こっている様子を示し、抵抗の小さい下側を中心に引き込みが進行する。そして、滴尾は上側でつながりやがて切れる。図（ｃ）は引き込みが最大となっている時の様子で、滴尾は上側に曲がっている。図（ｄ）はメニスカス２４ｂが平常状態に戻った様子である。
【００１０】
上述のように、本発明によると、ノズル断面の中に流体的抵抗の大きい部分と小さい部分を設けることによって、バランスに依存することなく安定的な噴射を得ることができる。
【００１１】
図３，図４は、それぞれ本発明の他のノズル断面の例を示す図で、図１に示した例と同様の作用する部分には、図１の場合と同一の参照番号が付してある。共に、図（ａ）は未加工状態図、図（ｂ）は前加工のみ施した時の状態図、図（ｃ）は前加工および穴加工を施した時の状態図で、図３は、ひし形を変形した形状のくぼみ２２₁を形成したもの、図４は、円錐状のくぼみ２２₂を形成したもので、円錐２２₂の中心と加工穴２３の中心をずらしている。
【００１２】
図５は、その他のノズル断面の例を示す図で、図（ａ）,（ｂ）,（ｃ）は、前加工くぼみ２２の断面を、６０°以下の角２２ａを１箇所有する三角形であることを特徴としたものの例である。
図（ｄ）,（ｅ）,（ｆ）は、前加工くぼみの断面２２を点対称な形状に一部鋭角的な狭部２２ｂを設けた形状であることを特徴としたものの例である。
図（ｇ）,（ｈ）,（ｉ）は、前くぼみ２２の加工部中心と貫通穴２３の加工中心とをずらしたことを特徴とするものの例である。
これらの前加工は、射出成形加工、プレス加工等にて行うことができる。また、穴加工としては、レーザ加工、マイクロドリル加工、パンチ加工にて行うことができる。
【００１３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によると、インクジェットヘッドノズルにおいて、吐出断面に流体的抵抗の大きい部分と小さい部分を設けているので、メニスカスバランスに依存しない安定した噴射を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるノズルの一例を示す断面図である。
【図２】図１に示したノズルを用いた場合のインク滴形成動作を説明するための図である。
【図３】本発明によるノズルの他の例を示す断面図である。
【図４】本発明によるノズルの他の例を示す断面図である。
【図５】本発明によるノズルの他の例を示す断面図である。
【図６】本発明が適用されるインクジェットヘッドの一例を説明するための図である。
【図７】図６に示したインクジェットヘッドを用いた場合のインク滴形成の様子を示す図である。
【符号の説明】
１…流路板、２…ノズルプレート、３…ノズル、４…隔壁、５…加圧室、６…インク室、７…インク供給口、８…圧電体、９…仕切スリット、１０…歪部、１１…充填剤、１２…基板、２０…ノズルプレート、２１…ノズル口、２２…くぼみ、２３…加工穴、２４…インク、２４ａ…インク柱、２５…インク、２５ａ…メニスカス。

Claims

インクの流路が形成された流路基板と、前記流路に連通するノズルを有するノズルプレートとを接合したインクジェットヘッドにおいて、該ノズルプレートは、ノズルプレートの前記流路連通部にくぼみを有し、かつ、該くぼみ部位に吐出側に向けて貫通穴を有し、前記くぼみ断面が、６０°以下の角を１箇所有する三角形であることを特徴とするインクジェットヘッド。
インクの流路が形成された流路基板と、前記流路に連通するノズルを有するノズルプレートとを接合したインクジェットヘッドにおいて、該ノズルプレートは、ノズルプレートの前記流路連通部にくぼみを有し、かつ、該くぼみ部位に吐出側に向けて貫通穴を有し、前記くぼみ断面が、点対称な形状に一部鋭角的な狭部を有する形状であることを特徴とするインクジェットヘッド。