JP3665370B2

JP3665370B2 - Inkjet recording device

Info

Publication number: JP3665370B2
Application number: JP20108894A
Authority: JP
Inventors: 真理酒井; 芳雄宮澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-08-25
Filing date: 1994-08-25
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2020-06-29
Also published as: JPH0858089A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は印字データの入力を受けた時点で、インク滴を飛翔させ、このインク滴により記録用紙にドットを形成させるオンデマンド型インクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
入力情報に応じて複数のノズルからインク滴を噴射し文字や図形を出力するオンデマンド型インクジェット記録装置は、低騒音、低ランニングコストで普通紙や再生紙に高印字品質の記録書き込みができる点で他の方式のものに比べて優れている。
【０００３】
このインクジェット記録装置として、図１３に示す従来技術が特開平６−４００３０号公報に開示されている。このインクジェットヘッドは以下に示すように、それぞれ異なる機能を有する複数のプレートを積層して構成されている。即ち、平面状に配列された細長い圧力室５を確定する圧力室形成基板３２は、その一方の面を圧力室５に対応して配設された圧電素子３４を持つ振動板３３で封止され、他方の面を連通流路３８，３９を有する封止基板４３で覆蓋されて、インク滴吐出に必要な圧力を生成する個別に区画された圧力室５を構成する。更に封止基板３１上にはインク供給絞り４を有するインク供給絞り形成基板４３が積層され、この基板上に積層されたインクリザーバ室形成基板４２に穿孔形成されたインクリザーバ室６と連通路３８との間のインク流れを制限している。
【０００４】
この従来のインクジェット記録装置は、基板を積層する構造であるため容易に製造でき、特にアクチュエータ部分をセラミクスの一体焼成で構成した場合においても、接合部材間におけるインク流路のシール性を容易に且つ安定して確保できるため、量産性と信頼性の高いインクジェット記録装置を提供できる。
【０００５】
ところで、このようなインクジェットヘッドでは、インク流路中に気泡が滞留すると、気泡がインク供給を妨げたり、インクを吐出させるための圧力を吸収し、インクの吐出不良を発生させる。このような気泡は、インクを補給するインクタンクから初めてインクを充填する場合にインク流路内に残留したり、インクの消耗によりインクタンクを交換する時にインクタンクとの接続部から進入したり、振動等によりノズルのインクメニスカスが破壊しノズルから進入したりするため、この気泡を排出させるための手段をインクジェット記録装置が備えていなければならない。一般には、インクジェット記録装置にポンプを設置し、インクタンクの交換時やインク吐出不良が発生した時に、ポンプを駆動してノズルよりインクを強制的に排出させ、その時の流れで気泡を取り除く方法が採られる。
【０００６】
しかし、従来インクジェット記録装置では、インク供給絞りの狭い開口部から連通流路部にインクが噴出する部分では、連通流路部の角にインク流れの淀みが生じ、ポンプのインク排出力を高めても気泡が排出できない。このような淀み部は、基板を積層して接合する時の組立誤差によって非常に大きくなる場合があり、例えば、図１４に示す流路構造ではＣ部とＤ部に、図１５に示す流路構造ではＤ部とＥ部に淀みが生じ、インクジェットヘッドの製造上の歩留まりを著しく低下させる。
【０００７】
気泡排出性が低いインクジェットヘッドでは、ポンプを用いて強く長い時間インクを排出しなければならず、インクが無駄に消費され印字コストが高くなると言う問題点も有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる課題を解決するものであって、その目的とするところは、圧力室と、供給連通路と、インク供給絞りと、インクリザーバ室とを順に積層配置したインク流路中の気泡と容易に排出できる流路構造を提供することで、気泡滞留によるインク吐出不良が発生せず、不必要に無駄なインク消費の無い、信頼性の高いインクジェット記録装置を提供することである。
【０００９】
また、組立誤差が有っても気泡の排出性が低下しない、歩留まりの高いインクジェット記録装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のインクジェット記録装置は、インクを加圧する圧力発生手段を有する圧力室と、供給連通路と、前記圧力室から発生したインクの流れを制限するインク供給絞りと、インクリザーバ室とを、順に積層配置し、互いに接続するインク流路を形成したインクジェット記録装置において、前記インク供給絞りを積層方向より見て前記圧力室の外側に配置し前記供給連通路の一方の端部において該供給連通路の圧力室側壁面に対向するように接続するとともに、前記供給連通路の他方の端部を積層方向から見て前記圧力室の端部に重ね前記圧力室に接続し、前記供給連通路を、前記インク供給絞りが該供給連通路を隔てて前記圧力室と対向せずに配置されるような長さで、かつ、強制的なインクの排出時に前記インク供給絞りからの噴流が対向する前記圧力室側壁面に衝突するように、形成したことを特徴とする。
【００１１】
【作用】
インクをノズルより排出する場合に、インク供給絞りから供給連通路へ噴出する噴流が対向する壁面との間に渦を発生する。この渦はインク供給絞りから対向する壁面までの距離が長くなるほど大きくなる。また、この渦が発生する部分に構造上の段部があると、気泡が滞留し、インク流量を増加させても排出不可能である。供給連通路を長くしその両端に流路を接続し、インク供給絞りの開口部と圧力室が対向しないように構成することにより、渦を小さくすることと構造上の段部を無くすことを両立できる。従って、インク供給絞りから圧力室まで滑らかな流れが作られ、気泡が容易に排出できる流路となる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明を実施例により図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明のインクジェット記録装置１の実施例を示す斜視図である。図１においてインクジェットヘッドカートリッジ２はキャリッジ８０上に位置決め固定されており、キャリッジ８０はキャリッジモータ８１によって主走査方向である矢印Ａの方向に移動することができる。また印字紙等の被記録媒体８２はプラテン８３に巻き付けられ、紙送りモータ８４によって副走査方向である矢印Ｂの方向に移動することができる。キャリッジ８０上に搭載されたインクジェットヘッドカートリッジ２は主走査方向に移動しながら、印字信号に応じてインク滴を吐出し、被記録媒体の副走査方向の移動と組み合わせて、２次元面内に画像を形成する。また、印字が一定時間以上行なわれない場合にはインク吸引手段８５のある待機位置８６に移動する。インク吸引手段８５は、キャップ８７と、不図示のキャップ進退機構とを有し、インクジェットヘッドカートリッジ２のインク吐出面にキャップ８７を当接させた状態と、当接させない状態とを実現することができる。インクカートリッジの交換に伴い新規インクをインクジェットヘッド内に導入する場合や、インクの吐出不良が発生した場合には、このインク吸引手段を用いてインクジェットヘッド内のインクを吸引し、吐出不良の原因となるインクジェット内の気泡や劣化したインクをノズルより排出させる。
【００１４】
図２はインクジェットヘッドカートリッジ２の断面図である。図２においてインクジェットヘッドカートリッジ２はヘッドユニット１０と、固定部材２０と、インク収納部７０とによって構成されている。ヘッドユニット１０は固定部材２０に位置決めされ、接着剤によって接合されている。インク収納部７０は、そのインク排出部７２に固定部材２０のインク導入路２１を挿入して、固定部材２０に固定される。インク導入路２１とインク排出部７２の嵌合はＯリング７１によってシールされている。インク収納部７０に蓄えられているインクは、固定部材２０のインク導入路２１を通ってヘッドユニット１０に供給される。インク収納部７０は内部に多孔質体７４を収納しており、この多孔質体７４にインクが含浸されている。多孔質体７４はインクによって侵されずかつインクを変質させない材質からなる発泡材などが好適である。またインク収納部７０のインク排出部７２の対向面には通気性を有するフィルム７７に覆われた連通孔７６が設けられており、インクの蒸発を抑さえながら内部の圧力をインクの消費量に関係なく大気圧に保っている。
【００１５】
本実施例では、インクジェットヘッドカートリッジ２は一体に接合されており、インク収納部のみの交換は出来ない構成となっているが、インク導入路２１に外部からごみが入らないようにするフィルタ７５や、インク排出部から外部にインクが漏れない構造等を設けることにより、インク収納部７０が交換出来る構成にすることも可能である。
【００１６】
また、インク収納部をキャリッジ上に搭載せず、インクジェット記録装置内の固定された位置にインク収納部を設け、キャリッジと共に往復移動するインクジェットヘッドとの間を、フレキシブルチューブで接続する構成も可能である。
【００１７】
図３は、本発明のインクジェットヘッド１０をノズルプレート側から見た外観斜視図である。また、図４はヘッドユニット１０を固定部材側から見た外観斜視図である。ヘッドユニット１０は板状のアクチュエータユニット３０と、アクチュエータユニット３０を表面に実装するのに十分な面積を持つ同じく板状の流路ユニット４０とを積層して構成されている。また、アクチュエータユニット３０の一方の面には、圧力発生素子への駆動信号を印加するための配線手段２６が接続されている。
【００１８】
本発明のヘッドユニットの更に詳細な構成を、図５を用いて説明する。図５は説明のために各構成部品を分解し、相対的な寸法を変えて示してある。
【００１９】
アクチュエータユニット３０と流路ユニット４０はそれぞれ複数のプレートを積層して構成されている。
【００２０】
初めにアクチュエータユニット３０を説明する。アクチュエータユニット３０は封止基板３１と圧力室形成基板３２と振動板３３とを順次積層して構成されている。また、振動板３３上にはそれぞれの圧力室５に対応した下部電極３５が形成されており、更に下部電極３５上にはそれぞれの圧力室５に対応した圧力発生手段が形成されている。本実施例の圧力発生手段は圧電素子３４より成り、この圧電素子３４に駆動電圧を供給するため下部電極３５とで圧電素子３４を挟むように上部電極３６が複数の圧電素子３４に股がって形成されている。即ち、下部電極３５には個別の圧電素子３４を選択的に駆動するための個別駆動信号が加えられる。共通電極である上部電極３６と個別電極である下部電極３５は、振動板３３上に形成された接続端子３７とフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）２６とを接続して、外部の駆動回路に接続される。インク滴吐出に必要なインク圧力を発生する圧力室５は、圧力室形成基板３２に細長く形成された通孔により平面内の配列が確定され、通孔の周囲が側壁となり複数の圧力室に区画されている。封止基板３１は圧力室５を封止すべく側壁と気密的に接合され圧力室底壁をなす。この封止基板３１には、各圧力室毎にアクチュエータユニット外からインクを供給するための細長い供給連通路３８と、インク滴を吐出するノズル３と接続するためのノズル連通路３９が穿孔されており、各圧力室５は一方の端部近傍でノズル連通路３９に接続し、他方の端部で供給連通路３８の一方の端部に接続している。
【００２１】
次に流路ユニット４０を説明する。流路ユニット４０はノズルプレート４１とリザーバ室形成基板４２とインク供給絞り形成基板４３とを順次積層して構成されている。リザーバ室形成基板４２には、リザーバ室６を確定する通孔が形成されており、通孔の一方をノズルプレート４１で、他方をインク供給絞り形成基板４３で封止することでリザーバ室６を構成している。このリザーバ室６は、インク収納部からのインクを各圧力室に分岐させるマニフォールドとしての機能を有し、基板面から見て、各供給連通路３８と平面的に重なる部分からアクチュエータユニット３０と平面的に重ならない部分に渡って形成されている。このリザーバ室６にあって、インク供給絞り形成基板４３にはリザーバ室６と細長い各供給連通路３８の一方の端部を接続するインク供給絞り４が穿孔されており、アクチュエータユニット３０と平面的に重ならない部分のインク供給絞り形成基板４３には、インク収納部からのインクをリザーバ室６に導くリザーバ口８が穿孔されている。また、ノズルプレート４１にはインク滴を吐出するノズル３が、圧力室５に対応して穿孔されている。このノズル３と対応する圧力室５とを接続するため、インク供給絞り形成基板４３とリザーバ室形成基板４２にはノズル３に対応してノズル連通路４４、４５が形成されている。
【００２２】
本実施例では、一つのアクチュエータユニット３０に対向した２列の圧力室５が形成されており、相互に圧力室配列間隔の２分の１だけ配列方向にずらして配置されている。また、対応するノズル３も相互にノズル配列間隔の２分の１だけずらして２列に配設されている。従って、主走査方向Ａから見たノズルの配列間隔は圧力室間隔の２分の１となり、実質的なノズル密度を倍にしている。
【００２３】
流路ユニット４０の一方の面に開口するインク供給絞り４とノズル連通路４４は、それぞれ一対一に対応するアクチュエータユニット３０の供給連通路３８とノズル連通路３９に重なる位置に形成されており、アクチュエータユニット３０を流路ユニット４０上に、対応する開口を重ねて接合することにより、両ユニット間の流路が接続される。
【００２４】
次に、流路ユニット４０のより詳細な構成を以下に説明する。厚さ５０乃至１５０μｍのステンレス板よりなるノズルプレート４１には開口径３０乃至５０μｍのテーパノズル３が、列内の間隔が５６４μｍで、２列に形成されている。リザーバ形成基板４２は厚さ１５０μｍのステンレス板を打ち抜いてリザーバ室６を確定する通孔とノズル連通路４５とを形成した。ノズル連通路４５の直径は板材と同じ１５０μｍ程度が好ましい。インク供給絞り形成基板４３は５０乃至１５０μｍステンレス板に打ち抜きによりインク供給絞り４とノズル連通路４４を穿孔した。インク供給絞り４は圧力室の圧力によって発生するインク流れが、リザーバ室６側へ逃げるのを制限しノズル３側へ効率良く向けるため、ノズルの流体的なインピーダンスより等しいか大きく設定することが好ましい。本実施例ではノズル３と同じ寸法とし、断面が厚さ方向に拡大するテーパ部を持つように穿孔した。テーパを持たせたため、最狭部の直径を板厚より小さくでき、また精度良く形成することが可能となった。ノズル連通路４４の直径は、リザーバ室形成基板４２のノズル連通路４５より等しいか若干大きく、圧力室５の幅より小さく設定し、本実施例では１５０乃至３００μｍとした。このように設定することにより、圧力室５からノズル３への流路中に気泡が滞留するのを防止できる。これら３枚のプレートは、相互に関連付けられた通孔が連通するように積層される。プレート間の接合は、ろう接合、拡散接合、接着剤、型抜きされた接着シート等が採用でるが、ここではインクに腐食されないエポキシ樹脂からなる接着剤を用いた。各プレートには、本実施例では全てステンレス板を用いたが、インクに腐食されない素材であれば、セラミクス、硝子等の無機材料や、シリコン、ニッケル等の金属材料や、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリサルフォン等のプラスチック材料から適宜選択して組み合わせることも可能である。また、それぞれの素材に適した加工方法として、エッチングや、ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ等を用いたレーザ加工等の除去加工方法の他に、電鋳法や樹脂成型等の直接形状を形成する方法も採用できる。
【００２５】
例えば、ノズルプレート４１やインク供給絞り形成基板４３は比較的基板が薄く、形成される穴の直径が小さくかつ高精度に形成する必要があるため、プラスチックプレートをエキシマレーザで加工する方法や、ニッケルの電鋳で形成する方法も適している。
【００２６】
次に、アクチュエータユニット３０のより詳細な構成を以下に説明する。圧力室形成基板３２は厚さ１５０μｍのジルコニアの焼成体で、複数の圧力室５がノズル３と同じく列内の間隔が５６４μｍで、２列に形成されている。圧力室５の幅は３５０乃至４５０μｍで長さは１乃至３ｍｍである。これらの寸法は、必要なインク滴重量やノズル配列密度等により、最適に設計される。封止基板３１は厚さ１５０μｍのジルコニアの焼成体で、圧力室５の一方の側壁上を封止して接合される。封止基板３１のノズル連通路３９は３００μｍの直径で形成した。供給連通路は幅が２００μｍで長さが３００μｍ乃至１ｍｍの長穴に形成した。振動板３３は厚さ１０乃至２０μｍのジルコニアの焼成体で、圧力室５の他方の側壁上を封止して接合される。振動板３３上に圧力室５に対応して形成した下部電極３５の上には幅が圧力室５の幅の８０乃至９０％で厚さが２０乃至４０μｍのチタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電セラミクスを積層する。また、ジルコニアの代わりにアルミナ、窒化アルミ、チタン酸ジルコン酸鉛等も用いることが出来る。
【００２７】
本実施例では、これらは以下のようにして、焼成によって一体に形成した。即ち、図１２（Ａ）において振動板３３と、予め圧力室５を確定する通孔を打ち抜いて形成した圧力室形成基板３２と、予め連通路を打ち抜いて形成した封止基板３１とをセラミックス材料であるグリーンシートの状態で加圧し、その後８００℃から１０００℃の温度で一体に焼成する。次に図１２（Ｂ）で下部電極３５として白金、パラジウム、銀−パラジウム、銀−白金、白金−パラジウムからなる合金のうち少なくとも１種類以上を主成分とする材料を印刷によって圧力室５に対応する部分に形成し焼成する。更に図１２（Ｃ）で圧電材料３４を同じく印刷によって形成し、焼成してアクチュエータユニットを一体に仕上げ、最後に複数の圧電素子に股がってクロム、金、ニッケル、銅等からなる共通電極をスパッタリングで形成する。このように一体焼成によって形成されたアクチュエータは、非常に微細な構造を持つ圧力室形成基板３２と薄い振動板３３とが焼成で強固に接合されるため、インク密封性と耐インク腐食性に優れたものとなる上に、その製造過程は印刷技術によってペースト状の電極あるいは圧電素子を塗布し焼成するだけで済むため極めて簡単であるという利点がある。封止基板３１は、流路ユニットとの接合面積を増やすことができること、従って両ユニットの接続部のインクシールを容易に行える特徴を持つ。特に、アクチュエータユニット３０をセラミックスの一体焼成で形成する場合には、先に述べたように圧力室５の気密性を十分に確保できるという特徴を持つ。
【００２８】
焼成によって一体に形成する上述の方法は非常に優れているが、従来行われているように、金属や樹脂からなる基板を接着や溶着や融着で接合する方法、硝子やシリコン基板をエッチングで加工する方法や、プラスチックの成型で形成する方法や、振動板上にチップ状の圧電素子を実装する方法等を組み合わせて、アクチュエータユニットを形成することも可能である。
【００２９】
次に、流路ユニット４０とアクチュエータユニット３０からなるヘッドユニット１０の流路構成とインク流れを細長い圧力室に沿った断面図６と、流路の輪郭で重なり状態を示した平面図７を用いて説明する。インク格納部から導かれたインクはリザーバ口８、インクリザーバ室６、インク供給絞り４、供給連通路３８を経由して圧力室５に供給される。インクの供給力は、流路へ初めてインクを充填する場合や流路内に気泡や塵や粘度が増加した変質インク等が存在する場合にはインク吸引手段８５を用いて、インクジェットヘッド外部より強制的に与えられる。また、インクジェットヘッドの動作時には、ノズル３に形成されるメニスカスの毛細管力によって与えられる。圧力発生素子として圧電素子３４を用いた本実施例では、圧電素子３４と振動板３３によりユニモルフアクチュエータが構成され、圧電素子３４への電圧印加により圧電素子３４は面内方向に収縮し、振動板３３は圧力室５を収縮する方向にたわみ変形する。この時発生する流体圧力により、圧力室５からノズル連通路３９、４４、４５を経てノズル３につながるインク流れが発生し、ノズル開口よりインク滴が吐出する。
【００３０】
インク供給絞り４は、図７に示すように、圧力室５の長手方向外側に配置され、細長い供給連通路３８の一方の端部の下壁に開口している。従って、インク吸引手段８５を用いてインクを排出した時、インク供給絞り４から供給連通路内に流入したインク噴流は、インク供給絞り４に対向する供給連通路の上壁、即ち圧力室形成基板面に衝突し、供給連通路の他方の端部、即ち圧力室端部との接続部の方向に向きを変えて、供給連通路に沿って流れる。本発明の構成にすることで、インク噴流が供給連通路に大きな渦を発生させることなく滑らかに向きを変え、更に流れの淀みを作る段部が構造上無くなるため、気泡が滞留する事が皆無となった。しかし、供給連通路３８の長さによっては、供給連通路の圧力室側の端部Ｆに気泡が滞留する可能性が予測された。そこで、図８に示すように、供給連通路３８の寸法Ｌ１，Ｌ２を変えて、端部Ｆに気泡が滞留するかを観察した。観察を可能にするためガラスの振動板を用いた。インク供給絞りの寸法は、インク供給絞りの最小部の直径が３０μｍ，円筒部の長さが２０μｍ，テーパ部のテーパ角度が全角で３５度，インク供給絞りの全長（基板厚さ）が６０μｍである。供給連通路の他の寸法は、幅が２００μｍ，高さ（基板厚さ＋接着層厚さ）が１８０μｍである。
【００３１】
故意に気泡を滞留させ、インク吸引手段を用いてその気泡が排出できるかを実験により確認したところ、以下に示す結果を得た。
【００３２】
【表１】

【００３３】
上記表において、×は気泡の排出が不可能であった実施例、△は一部の気泡は排出できた実施例、○は気泡が完全に排出できた実施例である。この結果より寸法Ｌ１が重要であり、この寸法が流路の断面の寸法（１８０μｍ）より等しいかそれ以上とすることで、供給連通路の流れが圧力室形成基板側に偏ることなく、インク供給絞り形成基板側にも均等に流れるようになることが確かめられた。
【００３４】
次に、本発明の他の実施例を図９、図１０、図１１に示す。
【００３５】
図９に示すように、本実施例ではインク供給絞り形成基板４３には、各供給連通路（各圧力室）毎にインク供給絞り１０４，１０５が２個形成されている。図１０の断面図に示すように、第１のインク供給絞り１０４は先の実施例と同様に、圧力室５の長手方向外側に配置され、細長い供給連通路３８の一方の端部の下壁に開口している。また、第２のインク供給絞り１０５は、図１１の平面図に示すように、圧力室５と供給連通路３８の開口が重なり、相互を接続している端部に開口するように配置し、従って、第２のインク供給絞り１０５が供給連通路３８を挟んで圧力室５の端部と対向している。第２のインク供給絞り１０５を設けることにより、図１０のＦ部とＧ部の気泡を容易に排出することができ、より少ないインク排出量でインクジェット記録装置を正常な状態に回復させることが可能となった。また、本実施例の副次的な効果として、インクリザーバ室６側の流れが２つのインク供給絞りに分散されるため、インクの流れが均一になり、インクリザーバ室６の気泡排出性が向上した。
【００３６】
インク供給絞りは、先に述べたように圧力室の圧力によって発生するインク流れが、リザーバ室６側へ逃げるのを制限しノズル３側へ効率良く向ける役割を持っている。従って、インク供給絞りを２個配置させると、ノズル側への流れが少なくなり、駆動電圧を高くしなければならないなど効率が低下する。この効率を低下させることなく、効果的に気泡を排出させるには、第２のインク供給絞り１０５から流入する流れを、第１のインク供給絞り１０４から圧力室５に流れ込む流れより小さくすることが有効であることが解った。第２のインク供給絞り１０５からの流れは、供給連通路３８と圧力室５の接続部に渦を発生させるため、過度の流れは逆に気泡の排出性を低下させた。従って、第１のインク供給絞り１０４からの流量より少なく、好ましくは半分程度の流量になるように、第１のインク供給絞り１０４の流体抵抗より、第２のインク供給絞り１０５の流体抵抗を大きくすることが有効である。流体抵抗はインク供給絞りの最小部の直径の４乗に概ね反比例するため、第１のインク供給絞り１０４の最小部の直径を３５μｍ、第２のインク供給絞り１０５の最小部の直径を３０μｍとすることで、両者のインク流量は２対１に設定できる。
【００３７】
また、渦の発生を小さくすることが、少ないインク流れで効果的に気泡を排出させるために重要であるが、そのためには、第２のインク供給絞り１０５のテーパの方向を、連通供給路３８に向かって広がる方向に取ると良いことが明らかになった。
【００３８】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明においては、インク供給絞りを積層方向より見て圧力室の外側に配置し供給連通路の一方の端部近傍に接続し、供給連通路の他方の端部を積層方向から見て圧力室の端部に重ね圧力室に接続し、インク供給絞りが供給連通路を隔てて圧力室と対向しないよう配置しすることで、供給連通路から圧力室への流路の気泡を確実に排出させることができ、信頼性の高く、無駄なインク消費の無い経済的なインクジェット記録装置を提供することが可能となった。また、流路中にインクの淀みを発生させる段部が無くなり、積層の位置誤差等の製造ばらつきで、信頼性が著しく低下することのない、製造歩留まりの高いインクジェット記録装置を提供することが可能となった。
【００３９】
また、第２のインク供給絞りを供給連通路を隔てて圧力室と対向する位置に配置したことにより、気泡の排出性を可及的に高められるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット記録装置の全体を示した斜視図である。
【図２】本発明のインクジェットヘッドの全体を示した断面図である。
【図３】本発明のヘッドユニットを示した斜視図である。
【図４】本発明のヘッドユニットを示した斜視図である。
【図５】本発明のインクジェットヘッドの内部構造を説明する分解斜視図である。
【図６】本発明のインクジェットヘッドのインク流路を説明する断面図である。
【図７】本発明のインクジェットヘッドのインク流路を説明する平面図である。
【図８】本発明のインクジェットヘッドのインク流路を説明する断面図である。
【図９】本発明のインクジェットヘッドの内部構造を説明する分解斜視図である。
【図１０】本発明のインクジェットヘッドのインク流路を説明する断面図である。
【図１１】本発明のインクジェットヘッドのインク流路を説明する平面図である。
【図１２】本発明のアクチュエータユニットの製造方法を説明する図である。
【図１３】従来のインクジェットヘッドの構造を説明する断面図である。
【図１４】従来のインクジェットヘッドの構造を説明する断面図である。
【図１５】従来のインクジェットヘッドの構造を説明する断面図である。
【符号の説明】
２インクジェットヘッドカートリッジ
３ノズル
４インク供給絞り
５圧力室
６リザーバ室
８リザーバ口
１０ヘッドユニット
３０アクチュエータユニット
３１封止基板
３２圧力室形成基板
３３振動板
３４圧電素子
３８供給連通路
３９ノズル連通路
４０流路ユニット
４１ノズルプレート
４２リザーバ室形成基板
４３インク供給絞り形成基板
４４、４５ノズル連通路[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an on-demand type ink jet recording apparatus that ejects ink droplets at the time of receiving print data and forms dots on recording paper by the ink droplets.
[0002]
[Prior art]
An on-demand inkjet recording device that ejects ink droplets from multiple nozzles according to input information and outputs characters and figures can record and write high quality prints on plain or recycled paper with low noise and low running costs This is superior to other methods.
[0003]
As this ink jet recording apparatus, the prior art shown in FIG. 13 is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-4030. As shown below, this ink jet head is configured by laminating a plurality of plates each having a different function. That is, the pressure chamber forming substrate 32 for defining the elongated pressure chambers 5 arranged in a planar shape is sealed with a diaphragm 33 having a piezoelectric element 34 disposed on one surface corresponding to the pressure chamber 5. The other surface is covered with a sealing substrate 43 having

communication channels

38 and 39 to form individually partitioned pressure chambers 5 that generate pressure necessary for ink droplet ejection. Further, an ink supply throttle forming substrate 43 having the ink supply throttle 4 is laminated on the sealing substrate 31, and the ink reservoir chamber 6 and the communication path 38 formed in the ink reservoir chamber forming substrate 42 laminated on the substrate. Restricts ink flow to and from.
[0004]
This conventional ink jet recording apparatus can be easily manufactured because it has a structure in which substrates are laminated. In particular, even when the actuator portion is constructed by integrally firing ceramics, the ink flow path between the joining members can be easily sealed. Since it can be secured stably, an ink jet recording apparatus with high productivity and high reliability can be provided.
[0005]
By the way, in such an ink jet head, if air bubbles stay in the ink flow path, the air bubbles obstruct ink supply or absorb the pressure for ejecting ink, thereby causing ink ejection failure. Such bubbles remain in the ink flow path when ink is filled for the first time from the ink tank that replenishes ink, or enter from the connection with the ink tank when the ink tank is replaced due to ink consumption. Since the ink meniscus of the nozzle is broken due to vibration or the like and enters from the nozzle, the ink jet recording apparatus must be provided with means for discharging the bubbles. In general, there is a method in which a pump is installed in an ink jet recording apparatus, and when an ink tank is replaced or an ink discharge failure occurs, the pump is driven to forcibly eject ink from the nozzle, and bubbles are removed by the flow at that time. Taken.
[0006]
However, in the conventional ink jet recording apparatus, in the portion where the ink is ejected from the narrow opening of the ink supply throttle to the communication flow path portion, the stagnation of the ink flow occurs at the corner of the communication flow path portion, and the ink discharge force of the pump is increased. Even air bubbles can not be discharged. Such a stagnation part may become very large due to an assembly error when the substrates are laminated and joined. For example, in the channel structure shown in FIG. 14, the channel part shown in FIG. In the structure, stagnation occurs in the D part and the E part, and the manufacturing yield of the inkjet head is significantly reduced.
[0007]
Ink jet heads with low bubble discharge performance have a problem in that ink must be discharged for a long and strong time using a pump, and ink is consumed wastefully and printing costs increase.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide a bubble in an ink flow path in which a pressure chamber, a supply communication path, an ink supply throttle, and an ink reservoir chamber are sequentially stacked. By providing a flow path structure that can be easily discharged, it is possible to provide a highly reliable ink jet recording apparatus that does not cause ink ejection failure due to bubble retention and that does not unnecessarily waste ink consumption.
[0009]
Another object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus having a high yield, in which the bubble discharge performance does not deteriorate even if there is an assembly error.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an ink jet recording apparatus of the present invention includes a pressure chamber having a pressure generating means for pressurizing ink, a supply communication path, an ink supply restrictor for limiting the flow of ink generated from the pressure chamber, In the ink jet recording apparatus in which the ink reservoir chambers are sequentially stacked and formed so as to form an ink flow path connected to each other, the ink supply throttle is disposed outside the pressure chamber when viewed from the stacking direction, and one of the supply communication paths is disposed. The end of the supply communication path is connected to face the pressure chamber side wall, and the other end of the supply communication path is overlapped with the end of the pressure chamber when viewed from the stacking direction and connected to the pressure chamber. , The supply communication path, The ink supply throttle is The In such a length that it is arranged without facing the pressure chamber across the supply communication path, In addition, when the ink is forcibly discharged, the jet flow from the ink supply restrictor collides with the opposing pressure chamber side wall surface. Features.
[0011]
[Action]
When the ink is discharged from the nozzle, a vortex is generated between the opposing wall surface of the jet flow ejected from the ink supply throttle to the supply communication path. This vortex increases as the distance from the ink supply diaphragm to the opposing wall surface increases. Further, if there is a structural step at the portion where the vortex is generated, bubbles will stay and cannot be discharged even if the ink flow rate is increased. By making the supply communication path long and connecting the flow path to both ends of the ink supply restrictor so that the opening of the ink supply throttle and the pressure chamber do not face each other, it is possible to reduce vortices and eliminate structural steps. it can. Therefore, a smooth flow is created from the ink supply throttle to the pressure chamber, and the flow path can be easily discharged.
[0012]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an ink jet recording apparatus 1 of the present invention. In FIG. 1, the inkjet head cartridge 2 is positioned and fixed on a carriage 80, and the carriage 80 can be moved by a carriage motor 81 in the direction of arrow A, which is the main scanning direction. A recording medium 82 such as printing paper is wound around a platen 83 and can be moved by a paper feed motor 84 in the direction of arrow B which is the sub-scanning direction. The ink jet head cartridge 2 mounted on the carriage 80 ejects ink droplets according to the print signal while moving in the main scanning direction, and in combination with the movement of the recording medium in the sub scanning direction, the image is displayed in a two-dimensional plane. Form. Further, when printing is not performed for a certain period of time or longer, it moves to a standby position 86 where the ink suction means 85 is located. The ink suction means 85 includes a cap 87 and a cap advance / retreat mechanism (not shown), and can realize a state in which the cap 87 is in contact with the ink ejection surface of the inkjet head cartridge 2 and a state in which the cap 87 is not in contact. it can. When new ink is introduced into the inkjet head due to the replacement of the ink cartridge, or when ink ejection failure occurs, the ink in the inkjet head is aspirated using this ink suction means, causing the ejection failure. The bubbles in the ink jet or the deteriorated ink are discharged from the nozzle.
[0014]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the inkjet head cartridge 2. In FIG. 2, the inkjet head cartridge 2 includes a head unit 10, a fixing member 20, and an ink storage unit 70. The head unit 10 is positioned on the fixing member 20 and joined by an adhesive. The ink storage unit 70 is fixed to the fixing member 20 by inserting the ink introduction path 21 of the fixing member 20 into the ink discharge unit 72. The fitting between the ink introduction path 21 and the ink discharge portion 72 is sealed by an O-ring 71. The ink stored in the ink storage unit 70 is supplied to the head unit 10 through the ink introduction path 21 of the fixing member 20. The ink storage unit 70 stores a porous body 74 therein, and the porous body 74 is impregnated with ink. The porous body 74 is preferably a foamed material made of a material that is not affected by the ink and does not change the quality of the ink. In addition, a communication hole 76 covered with a gas-permeable film 77 is provided on the surface of the ink storage unit 70 that faces the ink discharge unit 72, and the internal pressure is reduced to the ink consumption while suppressing the evaporation of the ink. Regardless of the atmospheric pressure.
[0015]
In this embodiment, the ink jet head cartridge 2 is integrally joined, and only the ink storage portion cannot be replaced. However, the filter 75 for preventing dust from entering the ink introduction path 21 from the outside. In addition, by providing a structure that does not allow ink to leak from the ink discharge portion to the outside, it is possible to make the ink storage portion 70 replaceable.
[0016]
In addition, it is also possible to provide a configuration in which an ink storage unit is provided at a fixed position in the ink jet recording apparatus without connecting the ink storage unit on the carriage, and a flexible tube is connected to the ink jet head that reciprocates together with the carriage. is there.
[0017]
FIG. 3 is an external perspective view of the inkjet head 10 of the present invention as viewed from the nozzle plate side. FIG. 4 is an external perspective view of the head unit 10 as viewed from the fixed member side. The head unit 10 is configured by laminating a plate-like actuator unit 30 and a plate-like flow path unit 40 having a sufficient area for mounting the actuator unit 30 on the surface. Further, wiring means 26 for applying a drive signal to the pressure generating element is connected to one surface of the actuator unit 30.
[0018]
A more detailed configuration of the head unit of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the respective components disassembled and changed in relative dimensions for the sake of explanation.
[0019]
Each of the actuator unit 30 and the flow path unit 40 is configured by laminating a plurality of plates.
[0020]
First, the actuator unit 30 will be described. The actuator unit 30 is configured by sequentially laminating a sealing substrate 31, a pressure chamber forming substrate 32, and a diaphragm 33. Further, lower electrodes 35 corresponding to the respective pressure chambers 5 are formed on the vibration plate 33, and pressure generating means corresponding to the respective pressure chambers 5 are formed on the lower electrode 35. The pressure generating means of this embodiment is composed of a piezoelectric element 34, and the upper electrode 36 is connected to the plurality of piezoelectric elements 34 so as to sandwich the piezoelectric element 34 with the lower electrode 35 in order to supply a driving voltage to the piezoelectric element 34. Is formed. That is, an individual drive signal for selectively driving individual piezoelectric elements 34 is applied to the lower electrode 35. The upper electrode 36 that is a common electrode and the lower electrode 35 that is an individual electrode are connected to an external drive circuit by connecting a connection terminal 37 formed on the diaphragm 33 and a flexible printed circuit board (FPC) 26. . The pressure chambers 5 that generate ink pressure necessary for ink droplet ejection are arranged in a plane by the elongated through holes formed in the pressure chamber forming substrate 32, and the periphery of the through holes serves as side walls and are partitioned into a plurality of pressure chambers. Has been. The sealing substrate 31 is hermetically bonded to the side wall so as to seal the pressure chamber 5 to form the bottom wall of the pressure chamber. The sealing substrate 31 is perforated with an elongated supply communication path 38 for supplying ink from the outside of the actuator unit for each pressure chamber and a nozzle communication path 39 for connection with the nozzle 3 for ejecting ink droplets. Each pressure chamber 5 is connected to the nozzle communication path 39 in the vicinity of one end, and is connected to one end of the supply communication path 38 at the other end.
[0021]
Next, the flow path unit 40 will be described. The flow path unit 40 is configured by sequentially laminating a nozzle plate 41, a reservoir chamber forming substrate 42, and an ink supply throttle forming substrate 43. The reservoir chamber forming substrate 42 is formed with a through hole for defining the reservoir chamber 6. One of the through holes is sealed with the nozzle plate 41, and the other is sealed with the ink supply throttle forming substrate 43. It is composed. The reservoir chamber 6 has a function as a manifold for branching the ink from the ink storage section to each pressure chamber, and the actuator unit 30 and the planar surface from a portion overlapping the supply communication passages 38 when viewed from the substrate surface. It is formed over the part that does not overlap. In the reservoir chamber 6, the ink supply throttle forming substrate 43 is perforated with an ink supply throttle 4 that connects the reservoir chamber 6 and one end of each of the elongated supply communication paths 38. A reservoir port 8 that guides ink from the ink storage portion to the reservoir chamber 6 is perforated in the portion of the ink supply aperture forming substrate 43 that does not overlap. A nozzle 3 for ejecting ink droplets is perforated in the nozzle plate 41 so as to correspond to the pressure chamber 5. In order to connect the pressure chambers 5 corresponding to the nozzles 3,

nozzle communication paths

44 and 45 corresponding to the nozzles 3 are formed in the ink supply throttle forming substrate 43 and the reservoir chamber forming substrate 42.
[0022]
In this embodiment, two rows of pressure chambers 5 facing one actuator unit 30 are formed, and they are shifted from each other in the arrangement direction by a half of the pressure chamber arrangement interval. Corresponding nozzles 3 are also arranged in two rows with a shift of one half of the nozzle arrangement interval. Accordingly, the nozzle array interval viewed from the main scanning direction A is ½ of the pressure chamber interval, and the actual nozzle density is doubled.
[0023]
The ink supply throttle 4 and the nozzle communication passage 44 that open on one surface of the flow path unit 40 are formed at positions that overlap the supply communication passage 38 and the nozzle communication passage 39 of the actuator unit 30 that correspond one-on-one, respectively. The actuator unit 30 is joined to the flow path unit 40 by overlapping corresponding openings, thereby connecting the flow paths between the two units.
[0024]
Next, a more detailed configuration of the flow path unit 40 will be described below. On the nozzle plate 41 made of a stainless plate having a thickness of 50 to 150 μm, the taper nozzles 3 having an opening diameter of 30 to 50 μm are formed in two rows at intervals of 564 μm. The reservoir forming substrate 42 was formed by punching a 150 μm thick stainless steel plate to form a through hole and a nozzle communication path 45 for defining the reservoir chamber 6. The diameter of the nozzle communication path 45 is preferably about 150 μm, which is the same as the plate material. The ink supply throttle forming substrate 43 was punched in a 50 to 150 μm stainless steel plate, and the ink supply throttle 4 and the nozzle communication path 44 were perforated. The ink supply throttle 4 is preferably set equal to or larger than the fluid impedance of the nozzle in order to restrict the flow of ink generated by the pressure in the pressure chamber from escaping to the reservoir chamber 6 side and efficiently direct the ink flow toward the nozzle 3 side. . In the present embodiment, the same size as the nozzle 3 was used, and the hole was perforated so as to have a tapered portion whose cross section expanded in the thickness direction. Since the taper is provided, the diameter of the narrowest portion can be made smaller than the plate thickness, and it can be formed with high accuracy. The diameter of the nozzle communication path 44 is set to be equal to or slightly larger than the nozzle communication path 45 of the reservoir chamber forming substrate 42 and smaller than the width of the pressure chamber 5, and is 150 to 300 μm in this embodiment. By setting in this way, it is possible to prevent bubbles from staying in the flow path from the pressure chamber 5 to the nozzle 3. These three plates are stacked so that their associated through holes communicate with each other. For bonding between the plates, brazing, diffusion bonding, an adhesive, a die-cut adhesive sheet, and the like can be used. Here, an adhesive made of an epoxy resin that is not corroded by ink is used. For each plate, a stainless steel plate was used in this example. However, as long as the material is not corroded by ink, inorganic materials such as ceramics and glass, metal materials such as silicon and nickel, polyimide, polycarbonate, polysulfone, etc. It is also possible to appropriately select and combine these plastic materials. In addition to removal processing methods such as etching, laser processing using YAG laser, carbon dioxide gas laser, excimer laser, etc. as a processing method suitable for each material, direct shapes such as electroforming and resin molding are formed It is also possible to adopt a method of
[0025]
For example, since the nozzle plate 41 and the ink supply diaphragm forming substrate 43 are relatively thin and need to be formed with a small hole diameter and high accuracy, a method of processing a plastic plate with an excimer laser, nickel A method of forming by electroforming is also suitable.
[0026]
Next, a more detailed configuration of the actuator unit 30 will be described below. The pressure chamber forming substrate 32 is a zirconia fired body having a thickness of 150 μm, and the plurality of pressure chambers 5 are formed in two rows at intervals of 564 μm in the same manner as the nozzle 3. The pressure chamber 5 has a width of 350 to 450 μm and a length of 1 to 3 mm. These dimensions are optimally designed according to the required ink drop weight, nozzle arrangement density, and the like. The sealing substrate 31 is a zirconia fired body having a thickness of 150 μm, and is sealed and bonded on one side wall of the pressure chamber 5. The nozzle communication path 39 of the sealing substrate 31 was formed with a diameter of 300 μm. The supply communication path was formed as a long hole having a width of 200 μm and a length of 300 μm to 1 mm. The diaphragm 33 is a sintered body of zirconia having a thickness of 10 to 20 μm, and is sealed and joined on the other side wall of the pressure chamber 5. Piezoelectric ceramics made of lead zirconate titanate having a width of 80 to 90% of the width of the pressure chamber 5 and a thickness of 20 to 40 μm on the lower electrode 35 formed on the vibration plate 33 corresponding to the pressure chamber 5. Are stacked. Further, alumina, aluminum nitride, lead zirconate titanate, or the like can be used instead of zirconia.
[0027]
In this example, they were integrally formed by firing as follows. That is, in FIG. 12A, the vibration plate 33, the pressure chamber forming substrate 32 formed by previously punching the through hole for defining the pressure chamber 5, and the sealing substrate 31 formed by previously punching the communication path are ceramic materials. The green sheet is pressed and then fired integrally at a temperature of 800 ° C. to 1000 ° C. Next, in FIG. 12B, as the lower electrode 35, a material mainly composed of at least one of platinum, palladium, silver-palladium, silver-platinum, and platinum-palladium is used for the pressure chamber 5 by printing. It is formed and fired on the part to be. Further, in FIG. 12C, the piezoelectric material 34 is also formed by printing, fired to finish the actuator unit integrally, and finally, a common electrode made of chromium, gold, nickel, copper, etc. is crotched by a plurality of piezoelectric elements. Is formed by sputtering. Thus, the actuator formed by integral firing is excellent in ink sealability and ink corrosion resistance because the pressure chamber forming substrate 32 having a very fine structure and the thin vibration plate 33 are firmly joined by firing. In addition, the manufacturing process has the advantage that it is extremely simple because it only requires applying and baking paste-like electrodes or piezoelectric elements by printing technology. The sealing substrate 31 has a feature that the bonding area with the flow path unit can be increased, and therefore, the ink seal of the connecting portion of both units can be easily performed. In particular, when the actuator unit 30 is formed by integral firing of ceramics, the airtightness of the pressure chamber 5 can be sufficiently secured as described above.
[0028]
The above-mentioned method of integrally forming by firing is very excellent. However, as has been done in the past, a method of bonding substrates made of metal or resin by bonding, welding or fusion, or etching a glass or silicon substrate by etching. It is also possible to form an actuator unit by combining a method of processing, a method of forming by plastic molding, a method of mounting a chip-like piezoelectric element on a diaphragm, and the like.
[0029]
Next, the flow path configuration of the head unit 10 composed of the flow path unit 40 and the actuator unit 30 and the cross-sectional view 6 showing the ink flow along the elongated pressure chamber, and the plan view 7 showing the overlapping state with the outline of the flow path are used. I will explain. The ink guided from the ink storage unit is supplied to the pressure chamber 5 via the reservoir port 8, the ink reservoir chamber 6, the ink supply throttle 4, and the supply communication path 38. The ink supply force is forced from the outside of the inkjet head using the ink suction means 85 when the ink is first filled into the flow path or when there are bubbles, dust, or denatured ink with increased viscosity in the flow path. Given. Further, when the ink jet head is operated, it is given by the capillary force of the meniscus formed in the nozzle 3. In this embodiment using the piezoelectric element 34 as the pressure generating element, the piezoelectric element 34 and the diaphragm 33 constitute a unimorph actuator, and by applying a voltage to the piezoelectric element 34, the piezoelectric element 34 contracts in the in-plane direction. 33 bends and deforms in the direction in which the pressure chamber 5 contracts. Due to the fluid pressure generated at this time, an ink flow connected from the pressure chamber 5 to the nozzle 3 through the

nozzle communication passages

39, 44, and 45 is generated, and ink droplets are ejected from the nozzle opening.
[0030]
As shown in FIG. 7, the ink supply throttle 4 is disposed on the outer side in the longitudinal direction of the pressure chamber 5, and opens at the lower wall of one end of the elongated supply communication path 38. Accordingly, when ink is discharged using the ink suction means 85, the ink jet flow that flows into the supply communication path from the ink supply restriction 4 is the upper wall of the supply communication path facing the ink supply restriction 4, that is, the pressure chamber forming substrate. It collides with the surface, changes its direction toward the other end of the supply communication passage, that is, the connection portion with the pressure chamber end, and flows along the supply communication passage. With the configuration of the present invention, the ink jet flow smoothly changes direction without generating a large vortex in the supply communication path, and further, there is no step portion that creates a stagnation of the flow, so that bubbles do not stay at all. It became. However, depending on the length of the supply communication path 38, it is predicted that bubbles may stay at the end F of the supply communication path on the pressure chamber side. Therefore, as shown in FIG. 8, the dimensions L1 and L2 of the supply communication passage 38 are changed to observe whether bubbles remain in the end F. A glass diaphragm was used to enable observation. The ink supply diaphragm has the following dimensions: the minimum diameter of the ink supply diaphragm is 30 μm, the length of the cylindrical section is 20 μm, the taper angle of the taper is 35 degrees, and the total length of the ink supply diaphragm (substrate thickness) is 60 μm. is there. Other dimensions of the supply communication path are a width of 200 μm and a height (substrate thickness + adhesive layer thickness) of 180 μm.
[0031]
When the bubbles were intentionally retained and it was confirmed by experiments whether the bubbles could be discharged using the ink suction means, the following results were obtained.
[0032]
[Table 1]

[0033]
In the above table, x is an example in which bubbles cannot be discharged, Δ is an example in which some bubbles are discharged, and ◯ is an example in which bubbles are completely discharged. From this result, the dimension L1 is important. By making this dimension equal to or larger than the dimension (180 μm) of the cross section of the flow path, the flow of the supply communication path is not biased toward the pressure chamber forming substrate side, and the ink supply It was confirmed that the flow would be even on the aperture-formed substrate side.
[0034]
Next, another embodiment of the present invention is shown in FIGS.
[0035]
As shown in FIG. 9, in this embodiment, the ink supply throttle forming substrate 43 is formed with two ink supply throttles 104 and 105 for each supply communication path (each pressure chamber). As shown in the cross-sectional view of FIG. 10, the first ink supply throttle 104 is arranged on the outer side in the longitudinal direction of the pressure chamber 5 as in the previous embodiment, and is a lower wall at one end of the elongated supply communication passage 38. Is open. Further, as shown in the plan view of FIG. 11, the second ink supply throttle 105 is arranged so that the opening of the pressure chamber 5 and the supply communication path 38 overlaps and opens at the end connecting them. Therefore, the second ink supply throttle 105 is opposed to the end of the pressure chamber 5 with the supply communication path 38 interposed therebetween. By providing the second ink supply throttle 105, the bubbles in the F and G portions in FIG. 10 can be easily discharged, and the inkjet recording apparatus can be restored to a normal state with a smaller ink discharge amount. It became. Further, as a secondary effect of the present embodiment, the flow on the ink reservoir chamber 6 side is distributed to the two ink supply restrictors, so that the ink flow becomes uniform and the bubble discharge property of the ink reservoir chamber 6 is improved. did.
[0036]
As described above, the ink supply restrictor has a role of restricting the escape of the ink flow generated by the pressure in the pressure chamber to the reservoir chamber 6 side and efficiently directing it to the nozzle 3 side. Therefore, when two ink supply apertures are arranged, the flow to the nozzle side is reduced, and the efficiency is lowered, for example, the drive voltage must be increased. In order to effectively discharge the bubbles without reducing the efficiency, the flow flowing from the second ink supply throttle 105 is made smaller than the flow flowing from the first ink supply throttle 104 into the pressure chamber 5. It turns out that it is effective. Since the flow from the second ink supply restrictor 105 generates vortices at the connection portion between the supply communication path 38 and the pressure chamber 5, the excessive flow, on the contrary, lowered the bubble discharge performance. Accordingly, the fluid resistance of the second ink supply throttle 105 is made larger than the fluid resistance of the first ink supply throttle 104 so that the flow rate is less than the flow rate from the first ink supply throttle 104, preferably about half. It is effective to do. Since the fluid resistance is approximately inversely proportional to the fourth power of the diameter of the minimum portion of the ink supply throttle, the diameter of the minimum portion of the first ink supply throttle 104 is 35 μm, and the diameter of the minimum portion of the second ink supply throttle 105 is 30 μm. By doing so, the ink flow rates of both can be set to 2: 1.
[0037]
Further, reducing the generation of vortices is important for effectively discharging bubbles with a small ink flow. For this purpose, the taper direction of the second ink supply throttle 105 is set to the communication supply path 38. It became clear that it was better to take it in the direction of spreading toward
[0038]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the ink supply restrictor is disposed outside the pressure chamber when viewed from the stacking direction, connected to the vicinity of one end of the supply communication path, and the other end of the supply communication path is stacked. When viewed from the direction, the pressure chamber is overlapped with the end of the pressure chamber and connected to the pressure chamber, and the ink supply throttle is arranged so as not to face the pressure chamber across the supply communication path, so that the flow path from the supply communication path to the pressure chamber It has become possible to provide an economical inkjet recording apparatus that can reliably discharge bubbles, has high reliability, and does not waste ink consumption. In addition, it is possible to provide an ink jet recording apparatus with a high manufacturing yield in which there is no step portion that generates ink stagnation in the flow path, and manufacturing reliability such as stacking position error does not significantly reduce reliability. It became.
[0039]
In addition, by disposing the second ink supply throttle at a position facing the pressure chamber with the supply communication path interposed therebetween, there is an effect that the bubble discharge performance can be enhanced as much as possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing the entire inkjet recording apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the entire inkjet head of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a head unit of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing a head unit of the present invention.
FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating the internal structure of the inkjet head of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the ink flow path of the inkjet head of the present invention.
FIG. 7 is a plan view illustrating an ink flow path of the inkjet head of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the ink flow path of the inkjet head of the present invention.
FIG. 9 is an exploded perspective view illustrating the internal structure of the inkjet head of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating the ink flow path of the inkjet head of the present invention.
FIG. 11 is a plan view illustrating an ink flow path of the inkjet head according to the invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating a method for manufacturing the actuator unit of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating the structure of a conventional inkjet head.
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating the structure of a conventional inkjet head.
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating the structure of a conventional inkjet head.
[Explanation of symbols]
2 Inkjet head cartridge
3 nozzles
4 Ink supply restriction
5 Pressure chamber
6 Reservoir chamber
8 Reservoir port
10 Head unit
30 Actuator unit
31 Sealing substrate
32 Pressure chamber forming substrate
33 Diaphragm
34 Piezoelectric elements
38 Supply passage
39 Nozzle communication passage
40 Channel unit
41 Nozzle plate
42 Reservoir chamber forming substrate
43 Ink supply diaphragm forming substrate
44, 45 Nozzle communication passage

Claims

The pressure chamber having pressure generating means for pressurizing the ink, the supply communication path, the ink supply throttle for restricting the flow of ink generated from the pressure chamber, and the ink reservoir chamber are sequentially stacked and connected to each other. In the ink jet recording apparatus in which the flow path is formed,
The ink supply restrictor is disposed outside the pressure chamber when viewed from the stacking direction, and is connected so as to face the pressure chamber side wall surface of the supply communication passage at one end of the supply communication passage. And the other end of the pressure chamber is overlapped with the end of the pressure chamber when viewed from the stacking direction, and connected to the pressure chamber,
The supply communication passage, the ink supply aperture length for positioning without facing the pressure chamber at a the supply communication passage, and, from the ink supply aperture at the discharge of forced ink An ink jet recording apparatus , characterized in that the jet is formed so as to collide with the opposing pressure chamber side wall surface .

The supply communication path and the ink supply throttle are each defined as a void formed in a sealing substrate and an ink supply throttle forming substrate, and these substrates are sequentially stacked on the pressure chamber to form the ink flow path. The inkjet recording apparatus according to claim 1, wherein the inkjet recording apparatus is formed.

The pressure chamber is configured as a ceramic body in which a pressure chamber forming substrate having a diaphragm and a window partitioning the pressure chamber, and the sealing substrate are laminated with a green sheet and integrally fired, and the pressure is formed on an outer surface of the diaphragm. 3. An ink jet recording apparatus according to claim 2, wherein pressure generating means comprising a piezoelectric element is provided corresponding to the chamber.

The length of the supply communication path from the connection position with the ink supply throttle to the connection position with the pressure chamber is equal to or greater than the height dimension of the supply communication path. Item 2. An ink jet recording apparatus according to Item 1.

2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, further comprising a second ink supply throttle, wherein the second ink supply throttle is disposed at a position facing the pressure chamber with the supply communication path therebetween.

6. The ink jet recording apparatus according to claim 5, wherein the fluid resistance of the second ink supply throttle is made larger than the fluid resistance of the ink supply throttle (first ink supply throttle).

6. The ink jet recording apparatus according to claim 5, wherein the second ink supply restrictor has a tapered portion, and the tapered portion extends in the supply communication path side.