JP4211449B2 - インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents
インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4211449B2 JP4211449B2 JP2003081634A JP2003081634A JP4211449B2 JP 4211449 B2 JP4211449 B2 JP 4211449B2 JP 2003081634 A JP2003081634 A JP 2003081634A JP 2003081634 A JP2003081634 A JP 2003081634A JP 4211449 B2 JP4211449 B2 JP 4211449B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- flow path
- recording head
- flow
- jet recording
- 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
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14459—Matrix arrangement of the pressure chambers
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録ヘッドは圧力室内のインクをアクチュエータ、例えば、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する圧電素子を用いて振動板を介して加圧することで、各イジェクタの圧力室に連通するノズルからインク滴を吐出する方法が知られている。また、このようなインクジェット記録ヘッドにおいては、インク供給口から導入されたインクが共通インク流路に充填され、この共通インク流路から各イジェクタのインク供給路を通って圧力室に充填される。
【０００３】
また、近年、インクジェット記録装置は高速化の傾向が強まっている。このためインクジェット記録ヘッドを長尺化し、インクジェット記録ヘッド１つあたりのノズル数を増やし、より短時間に広い領域に画像形成することが可能なインクジェット記録ヘッドが作られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特表平１０−５０８８０８号公報
【特許文献２】
特開平０９−１５０５１１号公報
【特許文献３】
特開平０９−１５６０９５号公報
【特許文献４】
特開２００１−２８７３６１公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、共通インク流路の最流末のイジェクタの開口部は、流末の壁の近傍にあるため、インクが流末の壁によって流れが拘束され、開口部に流れ込むインクの流速が低下している。このためイジェクタの流路抵抗が増大し、インク滴の吐出特性が悪化する。従って、流路抵抗が増大しないように開口部と壁との間に適切な隙間を開ける必要がある。
【０００６】
しかし、図１０のように、最流末側の開口部２０と壁１５Ａの距離を適性に保つと、共通インク流路１５が重なるため、共通インク流路１５を図１０のようにずらす必要がある。
【０００７】
従って、共通インク流路１５は、流末の壁１５Ａを対面させて、一列に並べることができず、ノズル１０を高密度に配置できない。
【０００８】
また、流末の壁１５Ａ近傍にはインクの澱みが発生し、気泡が残留しやすかった。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、最流末のイジェクタの開口部に流れ込むインクの流速が低下することを防止しつつ、流末の壁の近傍の澱みの領域を減少させるとともに、ノズルを高密度に配置可能とすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、ノズルと、該ノズルに連通した圧力室と、該圧力室に接して該圧力室内のインクを加圧し前記ノズルからインク滴を吐出させるアクチュエータと、前記圧力室に連通し該圧力室にインクを供給するインク供給路と、を有するイジェクタと、複数の前記イジェクタの前記インク供給路が接続され、前記インク供給路の開口部からインクを流入させる共通インク流路と、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記共通インク流路の流末の壁は流路中心線に対して傾斜し、流末の前記壁が対向且つ略平行になると共に前記流路中心線に直交する方向に見て流末の前記壁が重なるように、前記共通インク流路が一対配置され、前記インク供給路の前記開口部が、前記流路中心線よりも流路長が延びる壁側にずれて配置されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、共通インク流路の流末の壁が流路中心線に対して傾斜しているため、流末の壁の一方の角度が鈍角となり澱みの領域が減少する。
【００１２】
また、共通インク流路の開口部が、流路中心線よりも流路長が延びる壁側にずれて配置されているため、最流末のイジェクタの開口部が壁から適切に離れる。このため開口部に流れ込むインクの流速が低下せず、流路抵抗が増大することが防止され、吐出特性が悪化することがない。つまり、各イジェクタのインク滴の吐出特性のばらつきが少ない。
【００１３】
従って、気泡の排出性を向上させつつ、イジェクタの吐出特性のばらつきが減少する。また、一対の共通インク流路を、流末の斜めの壁が対向し且つ平行になるように配置し、更に対向する流末の斜めの壁が流路中心線と直交する方向に見て重なっている。従って、インクジェット記録ヘッドの幅は増大しない。
【００１４】
また、プレートを積層してインクジェット記録ヘッドを製造する場合、開口となる共通インク流路の面積が小さくなるのでインクジェット記録ヘッドの強度が向上する。
【００１５】
尚、共通インク流路に気泡が残留しても、気泡が移動せず、そこに留まっていれば吐出特性に影響を及ぼすことは無い。しかし、振動や衝撃等、何らかの要因で残留していた気泡が移動し、インク供給路を通り圧力室に流入すると、気泡によって圧力室にかかる圧力が吸収され、そのイジェクタではインク滴の吐出特性が悪化したり、最悪の場合は不吐出となる。つまり、共通インク流路内の気泡の残留は、インクジェット記録ヘッドの信頼性を大きく損なう原因となる。
【００１６】
しかし、上述したように、共通インク流路の流末の壁の一方の角度が鈍角となり、流末の壁の近傍のインクの流れが遅い澱みの領域が減少しているので、共通インク流路に残留した気泡が圧力室に侵入することに起因する、インク滴の吐出特性の悪化や不吐出が抑えられる。
【００１７】
請求項２に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項１に記載の構成において、前記壁の流路中心線に対する傾きが６０度以下であることを特徴としている。
【００１８】
請求項２に記載のインクジェットによれば、請求項１と同様の作用を奏すが、壁の流路中心線に対する傾きが６０度以下であるので、最流末のイジェクタの開口部に流れ込むインクの流速と他のイジェクタの開口部に流れ込むインクの流速との差が少ない。従って、各イジェクタの流路抵抗のばらつきが減少し、各イジェクタのインク滴の吐出特性のばらつきが減少する。
【００１９】
請求項３に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項１又は請求項２に記載の構成において、流末の前記壁が対向して配置された一対の前記共通インク流路は、前記流路中心線が同一線上になるように配置されていることを特徴としている。
【００２０】
請求項３に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項１又は請求項２と同様の作用を奏すが、複数の共通インク流路の流路中心線が同一線上となるように並び、対面した壁が略平行となっている。従って、ノズルが高密度に配置可能となり、インクジェット記録ヘッドの幅は増大しない。
【００２１】
請求項４に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項３に記載の構成において、流末の前記壁が対向して配置された一対の前記共通インク流路に接続された複数の前記イジェクタは、前記共通インク流路の対向する前記壁の間の中心を対称点として、点対称となって並んで配置されていることを特徴としている。
【００２２】
請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項３と同様の作用を奏すが、流末の壁が対向して配置された一対の共通インク流路に接続された複数のイジェクタが、点対称となって並んでいるので、流末の壁の方向とイジェクタの方向が同一になる為、イジェクタの特性の均一化が容易になり、設計の自由度が広がる。
【００２３】
請求項５に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の構成において、前記アクチュエータが、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電素子であることを特徴としている。
【００２４】
請求項６に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の構成において、前記アクチュエータが、前記圧力室内のインクを加熱し発泡させることで加圧する発熱抵抗体であることを特徴としている。
【００２５】
請求項７に記載の発明に係るインクジェット記録装置は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドを使用することを特徴としている。
【００２６】
請求項７に記載のインクジェット記録装置によれば、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドを使用しているので、共通インク流路の流末の壁の一方の角度が鈍角となり、流末の壁の近傍に澱みの領域が減少している。
【００２７】
従って、共通インク流路の気泡の排出性が向上している。このため、気泡が圧力室に侵入することに起因する、インク滴の吐出特性の悪化や不吐出が抑えられる。
【００２８】
インク滴の吐出特性が悪化したり、不吐出が発生したりした場合、インクジェット記録ヘッドのノズル面にキャップ部材を当接させ、ノズルからインクを吸引することで吐出特性を回復する吸引回復動作を行う必要がある。このような吸引回復動作をしばしば行うことは、ユーザーの信頼性を損なうだけでなく、吸引によってインクを浪費するためランニングコストも増加することになる。
【００２９】
しかし、本発明のインクジェット記録装置は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドを使用しているので、共通インク流路に残留した気泡に起因する吐出特性の悪化や不吐出を回復する為の吸引回復動作を行うことが抑えられる。このためユーザーの信頼性を損なうことがなく、また、吸引によりインクを浪費しランニングコストが増加することも抑えられる。
【００３０】
更に、ノズルが高密度に配置可能であるためインクジェット記録ヘッドの幅が増大せず、インクジェット記録装置は大型化しない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第1実施形態を図１〜図４及び図８に基づき説明する。尚、各図の矢印Ｆはインクの流れを表す矢印である。
【００３２】
図１及び図２に示すようにインクジェット記録ヘッド１１２は、２箇所のインク供給部５２から導入されたインクが充填される２個の第２共通インク流路５０を備えている。この各第２共通インク流路５０は２箇所の連通部５４から、インクジェット記録ヘッドを平面視したとき略長方形をした第１共通インク流路１４がそれぞれ平行に伸びている。
【００３３】
各第１共通インク流路１４にはイジェクタ６０のインク供給路１８の開口部２０が所定の間隔で接続されている。
【００３４】
更に、図８に示すように、第１共通インク流路１４の流末の壁１４Ａが流路中心線１４Ｃに対して角度θを持って傾斜している（インク流路１４の流末の先端１４Ｂの同じく角度もθとなる）。また、開口部２０は、流路中心線１４Ｃより、流路長が延びる共通インク流路１４の幅方向にずらして配置されている。つまり、開口部２０は、先端１４Ｂ側の壁（図中のＫ）に沿って並んでいる。また、イジェクタ６０も同方向に揃って並んでいる。
【００３５】
従って、第１共通インク流路１４の最流末のイジェクタの開口部２０と壁１４Ａとは適切な距離が開く（図２のＬ）。このような構成とすることで、最流末の開口部２０と壁１４Ａとの距離を適切に開けつつ、第１共通インク流路１４を壁１４を対面させて一列に配置することができる。従って、インクジェット記録ヘッド１１２が大型化することは無い。
【００３６】
尚、壁１４Ａは流路中心線１４Ｃに対する角度θは６０度以下であることが望ましい。このような角度θとすることで、後述するように、最流末のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速と他のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速との差が少なくなる。
【００３７】
図３及び図４に示すようにイジェクタ６０は、インク滴を吐出するノズル１０と、インクを加圧し連通するノズル１０からインク滴を吐出させ、インクの吐出方向に平面視したときの形状が六角形形状をした圧力室１２と、を備えている。更に、ノズル１０と圧力室１２とを連通するノズル連通室１６と、第１共通インク流路１４の開口部２０と圧力室１２とを連通するインク供給路１８とを備えている。
【００３８】
また、インクの吐出方向を垂直方向としたとき、垂直方向に平面視すると第１共通インク流路１４とインク供給路１８と圧力室１２とが重なるように配置されている。このような配置とすることで、第１共通インク流路１４とインク供給路１８と圧力室１２とが、水平方向に対しては高密度に配置可能となる。
【００３９】
更に、圧力室１２の上面には振動板３４が接着され、振動板３４の上面には、圧電素子３６が接着され、圧電素子３６の上面にはボール半田４０を介して配線基板３８が接合されている。
【００４０】
次に本実施形態のインクジェット記録ヘッド１１２の製造方法について説明する。上述したインクジェット記録ヘッド１１２の各インク流路や各インク室は、孔が形成された複数のプレートを積層していくことで構成される。
【００４１】
具体的には、ノズル１０が形成されるノズルプレート２２と、ノズル連通室１６と第１共通インク流路１４とを形成するインクプールプレート２４、２６と、ノズル連通室１６と第１共通インク流路１４の開口部２０と第２共通インク流路５０とを形成するスループレート２８と、インク供給路１８と第２共通インク流路５０が形成されたインク供給路プレート３０と、圧力室１２と第２共通インク流路５０が形成された圧力室プレート３２とを順番に積層し接合する。
【００４２】
次にノズルプレート２２の表面に撥水コート膜を被覆すると共に、エキシマレーザにてノズル１０を開ける。
【００４３】
そして、ノズル１０を形成後に圧力室プレート３２に振動板３４を接着する。
【００４４】
尚、ノズルプレート２２の材質はポリイミドであり、インクプールプレート２４、２６、スループレート２８、インク供給路プレート３０、圧力室プレート３２、振動板３４の材質はＳＵＳである。尚、インクプールプレート２４、２６、スループレート２８、インク供給路プレート３０、圧力室プレート３２、振動板３４が接合されたものを流路プレートユニット４４と言う。
【００４５】
次に別途、剥離可能な接着剤、例えば接着後に所定の温度で加熱すると、発泡して接着力が大幅に低下する性質を有する熱発泡性接着フィルムを介して図示しない固定基板に接着された、図示しない圧電プレートに、例えばサンドブラスト加工を用いて、マトリックス状に配列された圧電素子３６を作成する。
【００４６】
この固定基板上にマトリックス状に作成された圧電素子の固定基板が接着された逆の面を、前述した流路プレートユニット４４の振動板３４の面に接着する
尚、圧電プレートの両面には、電極層として第１及び第２電極層がスパッタリングなどで予め形成されており、共通電極として兼用する振動板と導電性接着剤で接着することで、第一電極層、すなわち圧電素子３６と振動板とは電気的にも接続される。
【００４７】
続いて、固定基板を加熱して熱発泡性接着フィルムの接着力を低減させ、固定基板を剥離する。
【００４８】
剥離後、各圧電素子３６毎にボール半田４０を形成した配線基板３８を圧電素子３６と接合する。前述したように圧電素子３６の両面には第１及び第２電極層が形成されているので、第２電極層、すなわち圧電素子３６と配線基板３８とは電気的に接続されている。また、配線基板３８と振動板３４とは導電性材にて接続されている。
【００４９】
このような製造方法にて本実施の形態のインクジェット記録ヘッド１１２が完成する。
【００５０】
次に第1実施形態の作用について説明する。
【００５１】
インク供給部５２からインクが導入され、第２共通インク流路５０に充填される。第２共通インク流路５０に充填後、各連通部５４から各第１共通インク流路１４に充填されていく。
【００５２】
第１共通インク流路１４に充填された後、図３（Ｂ）の矢印Ｆのように開口部２０からインク供給路１８を通って各圧力室１２とノズル連通室１６とにインクが充填され、ノズル１０において表面が圧力室１２側に僅かに凹んだメニスカスを形成する。
【００５３】
インクが充填された状態で、例えばボール半田４０から振動板３４へと通電することで圧電素子３６が歪み、振動板３４を介して圧力室１２のインクが加圧され、ノズル１０からインク滴が吐出する。
【００５４】
さて、第１共通インク流路の流末の壁近傍は、インクの流れが壁に当たり拘束されるため、流末の壁近傍にあるイジェクタの開口部へ流れ込むインクの流速が低下する。このためイジェクタの流路抵抗が増大し、インク滴の吐出特性が悪化する。従って、流末の壁と開口部との距離をインク滴の吐出特性に影響がでないように適切な距離をあけることが必要となる。しかし、適切な距離を開けると図１０のように共通インク流路１５を対向して一列に配置することができず、インクジェット記録ヘッドの幅が増大する。
【００５５】
しかしながら、本実施形態のインクジェット記録へッド１１２は、図１、図２、図８に示すように第１共通インク流路１４の流末の壁１４Ａが流路中心線１４Ｃに対して角度θを持って傾斜し、対面する流末の壁１４Ａは略平行になっている。また、イジェクタ６０のインク供給路１４の開口部２０は、流末の壁１４Ａの先端１４Ｂ側の壁（図中のＫ）に沿って並んでいる。従って、流末の開口部２０は壁１４Ａと適切な距離が開く（図２のＬ）。
【００５６】
このような構成とすることで、第１共通インク流路１４の最流末の開口部２０と壁１４Ａとの距離を適切にあけつつ、第１共通インク流路１４を一列に壁１４Ａを対面させて配置することができる。従って、第１共通インク流路１４の最流末のイジェクタ６０の流路抵抗が増大し、インク滴の吐出特性が悪化することがなく、ノズル１０は高密度に配置可能となる。
【００５７】
尚、後述する理由により、角度θが６０度以下であるので、最流末のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速と他のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速との差が少ない。従って、各イジェクタ６０の流路抵抗のばらつきが減少し、インク滴の吐出特性のばらつきが減少する。
【００５８】
また、第１共通インク流路１４の流末の壁１４Ａ近傍はインクの流れが遅くなる澱みが発生する。このような澱みには気泡が残留しやすい。残留した気泡は振動や衝撃等の何らかの要因で移動し、インク供給路１８を通り圧力室１２に流入すると、気泡によって圧力室１２にかかる圧力が吸収され、そのイジェクタ６０ではインク滴の吐出特性が悪化したり、最悪の場合は不吐出となる。
【００５９】
しかし、本実施形態では、上述したように第１共通インク流路１４の流末の壁１４Ａが流路中心線１４Ｃに対して角度θを持って傾斜しているので、図７に示すように、一方が鈍角となるため、傾斜していない場合（図７の（Ｂ））と比較して澱みの領域Ｙが少なくなる。従って、第１共通インク流路１４の気泡の排出性が向上している。このため、第１共通インク流路１４に残留した気泡が圧力室１２に侵入することに起因する、インク滴の吐出特性の悪化や不吐出が抑えられる。
【００６０】
ここで、最流末のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速と他のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速との差と、壁１４Ａの流路中心線１４Ｃに対する角度θとの関係を三次元解析ソフトウエアによって計算した結果を説明する。
【００６１】
三次元解析ソフトウエアは、株式会社エス・イー・エー社のＦＬＯＷ−３Ｄ（登録商標）を用いておこなった。このＦＬＯＷ−３Ｄ（登録商標）はコントロール・ボリューム法（有限差分法）を用い、自由表面解析機能を有する３次元熱流体解析ソフトウェアで、自由表面および２流体界面の大変形を伴う複雑な流動現象を精度よく計算する。
【００６２】
図８のように、流末の壁に近い一方の開口部２０ａに流れ込むインクの速度Ｖａ、他方の開口部２０ｂに流れ込むインクの流速の速度Ｖｂとし、壁１４Ａの流路中心線１４Ｃに対する壁１４Ａの角度θを変化させたときのＶａとＶｂとの速度差を、本ソフトウエアによって計算した結果が図９のグラフである。
【００６３】
この図９のグラフから判るように角度θが６０度以下のとき、ＶａとＶｂとの速度差が５．６６％以下と十分少なくなっている。
【００６４】
従って、第１共通インク流路１４の流末の壁１４Ａの流路中心線１４Ｃに対する角度θを６０度以下とすることで、最流末のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速と他のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速との差が少くなる。従って、各イジェクタ６０の流路抵抗のばらつきが減少し、インク滴の吐出特性のばらつきが減少する。
【００６５】
次に本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第２実施形態を図５に基づいて説明する。尚、第１実施形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６６】
第２実施形態のインクジェット記録ヘッド１１３は、第１実施形態ではイジェクタ６０は同方向に揃って並んでいたが、第２実施形態では第１共通インク流路１４の流末の壁１４Ａを境にイジェクタ６０が点対称に対向して並んでいる。
【００６７】
尚、上記以外は、製造方法も含め第１実施形態及び第２実施形態と同様である。
【００６８】
次に第２実施形態の作用について説明する。
【００６９】
第２実施形態のインクジェット記録ヘッド１１２は第１実施形態と同様の作用を奏すが、イジェクタ６０が、第１共通インク流路１４の流末の壁１４Ａを境に点対称に対向して並んでいるので、流末の壁１４Ａの方向とイジェクタ６０の方向が同一になる為、イジェクタ６０の特性の均一化が容易になり、設計の自由度が広げることができる。
【００７０】
次に本実施形態のインクジェット記録ヘッド１１２、又は１１３を使用したインクジェット記録装置について説明する。図６は、インクジェット記録ヘッド１１２、又は１１３を備えたインクジェット記録装置１０２の部分断面斜視図である。
【００７１】
インクジェット記録装置１０２はインクジェット記録ヘッド１１２、又は１１３を搭載するキャリッジ１０４、キャリッジ１０４を主走査方向Ｍに走査する為の主走査機構１０６、記録媒体としての記録紙Ｐを副走査方向Ｓに走査する為の副走査機構１０８、及びメンテナンスステーション１１０等を含んで構成されている。
【００７２】
インクジェット記録ヘッド１１２、又は１１３は、ノズル１０が形成されたノズルプレート２２（図３及び図４参照）が、記録用紙Ｐと対向するようにキャリッジ１０４上に搭載されており、主走査機構１０６によって主走査方向Ｍに移動されながら記録用紙Ｐに対してインク滴を吐出することにより、一定のバンド領域ＢＥに対して画像の記録を行う。主走査方向Ｍへの１回の移動が終了すると、副走査機構１０８によって記録用紙Ｐが副走査方向Ｓに搬送され、再びキャリッジ１０４を主走査方向Ｍに移動させながら次のバンド領域ＢＥを記録する。こうした動作を複数回繰り返すことにより、記録用紙Ｐの全面にわたって画像記録を行うことができる。
【００７３】
尚、インクジェット記録ヘッド１１２、１１３は壁１４に最流末のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速が低下していないので、流路抵抗が増大し、吐出特性が悪化することもない。このため各イジェクタ６０のインク滴の吐出特性のばらつきが少ない。
【００７４】
従って、イジェクタ６０のインク滴の吐出特性が異なることによる、例えば、インク滴の大きさが異なり記録画像にムラを生じさせる等の印字品位の低下を招かない。
【００７５】
更に、流末の壁１４Ａが略平行となっているので、インクジェット記録ヘッド１１２、１１３を長尺化するために第１共通インク流路１４を壁１４を対面させて一列に並べることができる。従って、インクジェット記録ヘッド１１２、１１３の幅が増大せずにノズル１０を高密度に配置できるので、インクジェット記録装置１０２が大型化しない。
【００７６】
また、メンテナンスステーション１１０は、図示しないキャップ部材、吸引ポンプ、ダミージェット受け、クリーニング機構等を含んで構成されており、吸引回復動作、ダミージェット動作、クリニーニング動作等のメンテナンス動作を行う。
【００７７】
吸引回復動作とは、インク滴の吐出特性が悪化したり、不吐出が発生したりした場合等、インクジェット記録ヘッド１１２、又は１１３のノズルプレート２２面にキャップ部材を当接させ、ノズル１０からインクを吸引することで吐出特性を回復する動作のことをいう。尚、このような吸引回復動作をしばしば行うことは、ユーザーの信頼性を損なうだけでなく、吸引によってインクを浪費するためランニングコストも増加することになる。
【００７８】
インク滴の吐出特性が悪化したり、不吐出が発生したりする原因は、いくつかあげられるが、前述したように、第１共通インク流路１４に残留した気泡が、何らかの原因で圧力室１２に進入することでも発生する。しかし、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１１２、１１３は、第１共通インク流路１４の流末の壁１４Ａ近傍のインクの澱みが発生する領域Ｙが減少している。従って、第１共通インク流路１４の気泡の排出性が向上している。このため、第１共通インク流路１４に残留した気泡が圧力室１２に侵入することに起因する、インク滴の吐出特性の悪化や不吐出の回復の為の吸引回復動作を行うことが抑制される。従って、ユーザーの信頼性を損なうことがなく、また、吸引によりインクを浪費しランニングコストが増加することが抑制される。
【００７９】
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００８０】
例えば、上記実施の形態では、インクジェット記録ヘッド１１２、又は１１３をキャリッジ１０４によって搬送しながら記録を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、ノズルを記録媒体の全幅にわたって配置したインクジェット記録ヘッドを用い、インクジェット記録ヘッドは固定して、記録媒体のみを搬送しながら記録を行っても良い。
【００８１】
また、例えば、上記実施の形態では圧電素子３６は、１枚の圧電素子３６のたわみ振動によって圧力室１２を加圧したが、これに限定されない。例えば、圧電素子を積層する形態であっても良いし、縦振動タイプの圧電素子であっても良い。或いは、その他形態の圧電素子であっても良い。
【００８２】
また、例えば、上記実施の形態では、アクチュエータは圧電素子３６からなっているが、これに限定されない。例えば、圧力室内のインクを加熱し発泡させることで加圧する発熱抵抗体であっても良いし、静電力や磁力を利用したものであっても良い。或いは、その他の形態のアクチュエータであっても良い。
【００８３】
また、本明細書におけるインクジェット記録とは、記録紙上への文字や画像の記録に限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりするなど、工業用的に用いられる液滴噴射装置全般に対して本発明を利用することが可能である。
【００８４】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、共通インク流路の最流末のイジェクタの開口部に流れ込むインクの流速が低下することを防止しつつ、共通インク流路の流末の壁近傍の澱みの領域を減少させるとともに、ノズルを高密度に配置可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す図である。
【図２】 本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの第１共通インク流路の流末近傍を示す図である。
【図３】 （Ａ）は、本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの要部を示す断面斜視図である。（Ｂ）は、（Ａ）のＸ部分の拡大図である。
【図４】 （Ａ）は、本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの要部を示す断面図である。（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ部分の断面図である。
【図５】 本発明の第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの第１共通インク流路の流末近傍を示す図である。
【図６】 本発明の第１実施形態又は第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを使用したインクジェット記録装置を示す図である。
【図７】 （Ａ）は本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの第１共通インク流路の流末の壁近傍に発生する澱み領域を模式的に表した図である。（Ｂ）は従来のインクジェット記録ヘッドの第１共通インク流路の流末の壁近傍に発生する澱みの領域を模式的に表した図である。
【図８】 本発明の第１実施形態又は第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの流末の壁の流路中心線に対する傾きと、開口部とを模式的に表した図である。
【図９】 本発明の第１実施形態又は第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの流末の壁の流路中心線に対する傾きと、最流末の開口部とその他の開口部に流れ込むインクの流速の差を示すグラフである。
【図１０】 従来のインクジェット記録ヘッドの共通インク流路の流末近傍を示し、第１共通インク流路が流末の壁を対面させて一列に配置することができないことを説明する図である。
【符号の説明】
１０ ノズル
１２ 圧力室
１４ 第１共通インク流路（共通インク流路）
１４Ａ 壁
１８ インク供給路
２０ 開口部
３６ 圧電素子（アクチュエータ）
６０ イジェクタ
１０２ インクジェット記録装置
１１２、１１３ インクジェット記録ヘッド
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録ヘッドは圧力室内のインクをアクチュエータ、例えば、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する圧電素子を用いて振動板を介して加圧することで、各イジェクタの圧力室に連通するノズルからインク滴を吐出する方法が知られている。また、このようなインクジェット記録ヘッドにおいては、インク供給口から導入されたインクが共通インク流路に充填され、この共通インク流路から各イジェクタのインク供給路を通って圧力室に充填される。
【０００３】
また、近年、インクジェット記録装置は高速化の傾向が強まっている。このためインクジェット記録ヘッドを長尺化し、インクジェット記録ヘッド１つあたりのノズル数を増やし、より短時間に広い領域に画像形成することが可能なインクジェット記録ヘッドが作られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特表平１０−５０８８０８号公報
【特許文献２】
特開平０９−１５０５１１号公報
【特許文献３】
特開平０９−１５６０９５号公報
【特許文献４】
特開２００１−２８７３６１公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、共通インク流路の最流末のイジェクタの開口部は、流末の壁の近傍にあるため、インクが流末の壁によって流れが拘束され、開口部に流れ込むインクの流速が低下している。このためイジェクタの流路抵抗が増大し、インク滴の吐出特性が悪化する。従って、流路抵抗が増大しないように開口部と壁との間に適切な隙間を開ける必要がある。
【０００６】
しかし、図１０のように、最流末側の開口部２０と壁１５Ａの距離を適性に保つと、共通インク流路１５が重なるため、共通インク流路１５を図１０のようにずらす必要がある。
【０００７】
従って、共通インク流路１５は、流末の壁１５Ａを対面させて、一列に並べることができず、ノズル１０を高密度に配置できない。
【０００８】
また、流末の壁１５Ａ近傍にはインクの澱みが発生し、気泡が残留しやすかった。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、最流末のイジェクタの開口部に流れ込むインクの流速が低下することを防止しつつ、流末の壁の近傍の澱みの領域を減少させるとともに、ノズルを高密度に配置可能とすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、ノズルと、該ノズルに連通した圧力室と、該圧力室に接して該圧力室内のインクを加圧し前記ノズルからインク滴を吐出させるアクチュエータと、前記圧力室に連通し該圧力室にインクを供給するインク供給路と、を有するイジェクタと、複数の前記イジェクタの前記インク供給路が接続され、前記インク供給路の開口部からインクを流入させる共通インク流路と、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記共通インク流路の流末の壁は流路中心線に対して傾斜し、流末の前記壁が対向且つ略平行になると共に前記流路中心線に直交する方向に見て流末の前記壁が重なるように、前記共通インク流路が一対配置され、前記インク供給路の前記開口部が、前記流路中心線よりも流路長が延びる壁側にずれて配置されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、共通インク流路の流末の壁が流路中心線に対して傾斜しているため、流末の壁の一方の角度が鈍角となり澱みの領域が減少する。
【００１２】
また、共通インク流路の開口部が、流路中心線よりも流路長が延びる壁側にずれて配置されているため、最流末のイジェクタの開口部が壁から適切に離れる。このため開口部に流れ込むインクの流速が低下せず、流路抵抗が増大することが防止され、吐出特性が悪化することがない。つまり、各イジェクタのインク滴の吐出特性のばらつきが少ない。
【００１３】
従って、気泡の排出性を向上させつつ、イジェクタの吐出特性のばらつきが減少する。また、一対の共通インク流路を、流末の斜めの壁が対向し且つ平行になるように配置し、更に対向する流末の斜めの壁が流路中心線と直交する方向に見て重なっている。従って、インクジェット記録ヘッドの幅は増大しない。
【００１４】
また、プレートを積層してインクジェット記録ヘッドを製造する場合、開口となる共通インク流路の面積が小さくなるのでインクジェット記録ヘッドの強度が向上する。
【００１５】
尚、共通インク流路に気泡が残留しても、気泡が移動せず、そこに留まっていれば吐出特性に影響を及ぼすことは無い。しかし、振動や衝撃等、何らかの要因で残留していた気泡が移動し、インク供給路を通り圧力室に流入すると、気泡によって圧力室にかかる圧力が吸収され、そのイジェクタではインク滴の吐出特性が悪化したり、最悪の場合は不吐出となる。つまり、共通インク流路内の気泡の残留は、インクジェット記録ヘッドの信頼性を大きく損なう原因となる。
【００１６】
しかし、上述したように、共通インク流路の流末の壁の一方の角度が鈍角となり、流末の壁の近傍のインクの流れが遅い澱みの領域が減少しているので、共通インク流路に残留した気泡が圧力室に侵入することに起因する、インク滴の吐出特性の悪化や不吐出が抑えられる。
【００１７】
請求項２に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項１に記載の構成において、前記壁の流路中心線に対する傾きが６０度以下であることを特徴としている。
【００１８】
請求項２に記載のインクジェットによれば、請求項１と同様の作用を奏すが、壁の流路中心線に対する傾きが６０度以下であるので、最流末のイジェクタの開口部に流れ込むインクの流速と他のイジェクタの開口部に流れ込むインクの流速との差が少ない。従って、各イジェクタの流路抵抗のばらつきが減少し、各イジェクタのインク滴の吐出特性のばらつきが減少する。
【００１９】
請求項３に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項１又は請求項２に記載の構成において、流末の前記壁が対向して配置された一対の前記共通インク流路は、前記流路中心線が同一線上になるように配置されていることを特徴としている。
【００２０】
請求項３に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項１又は請求項２と同様の作用を奏すが、複数の共通インク流路の流路中心線が同一線上となるように並び、対面した壁が略平行となっている。従って、ノズルが高密度に配置可能となり、インクジェット記録ヘッドの幅は増大しない。
【００２１】
請求項４に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項３に記載の構成において、流末の前記壁が対向して配置された一対の前記共通インク流路に接続された複数の前記イジェクタは、前記共通インク流路の対向する前記壁の間の中心を対称点として、点対称となって並んで配置されていることを特徴としている。
【００２２】
請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項３と同様の作用を奏すが、流末の壁が対向して配置された一対の共通インク流路に接続された複数のイジェクタが、点対称となって並んでいるので、流末の壁の方向とイジェクタの方向が同一になる為、イジェクタの特性の均一化が容易になり、設計の自由度が広がる。
【００２３】
請求項５に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の構成において、前記アクチュエータが、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電素子であることを特徴としている。
【００２４】
請求項６に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の構成において、前記アクチュエータが、前記圧力室内のインクを加熱し発泡させることで加圧する発熱抵抗体であることを特徴としている。
【００２５】
請求項７に記載の発明に係るインクジェット記録装置は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドを使用することを特徴としている。
【００２６】
請求項７に記載のインクジェット記録装置によれば、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドを使用しているので、共通インク流路の流末の壁の一方の角度が鈍角となり、流末の壁の近傍に澱みの領域が減少している。
【００２７】
従って、共通インク流路の気泡の排出性が向上している。このため、気泡が圧力室に侵入することに起因する、インク滴の吐出特性の悪化や不吐出が抑えられる。
【００２８】
インク滴の吐出特性が悪化したり、不吐出が発生したりした場合、インクジェット記録ヘッドのノズル面にキャップ部材を当接させ、ノズルからインクを吸引することで吐出特性を回復する吸引回復動作を行う必要がある。このような吸引回復動作をしばしば行うことは、ユーザーの信頼性を損なうだけでなく、吸引によってインクを浪費するためランニングコストも増加することになる。
【００２９】
しかし、本発明のインクジェット記録装置は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドを使用しているので、共通インク流路に残留した気泡に起因する吐出特性の悪化や不吐出を回復する為の吸引回復動作を行うことが抑えられる。このためユーザーの信頼性を損なうことがなく、また、吸引によりインクを浪費しランニングコストが増加することも抑えられる。
【００３０】
更に、ノズルが高密度に配置可能であるためインクジェット記録ヘッドの幅が増大せず、インクジェット記録装置は大型化しない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第1実施形態を図１〜図４及び図８に基づき説明する。尚、各図の矢印Ｆはインクの流れを表す矢印である。
【００３２】
図１及び図２に示すようにインクジェット記録ヘッド１１２は、２箇所のインク供給部５２から導入されたインクが充填される２個の第２共通インク流路５０を備えている。この各第２共通インク流路５０は２箇所の連通部５４から、インクジェット記録ヘッドを平面視したとき略長方形をした第１共通インク流路１４がそれぞれ平行に伸びている。
【００３３】
各第１共通インク流路１４にはイジェクタ６０のインク供給路１８の開口部２０が所定の間隔で接続されている。
【００３４】
更に、図８に示すように、第１共通インク流路１４の流末の壁１４Ａが流路中心線１４Ｃに対して角度θを持って傾斜している（インク流路１４の流末の先端１４Ｂの同じく角度もθとなる）。また、開口部２０は、流路中心線１４Ｃより、流路長が延びる共通インク流路１４の幅方向にずらして配置されている。つまり、開口部２０は、先端１４Ｂ側の壁（図中のＫ）に沿って並んでいる。また、イジェクタ６０も同方向に揃って並んでいる。
【００３５】
従って、第１共通インク流路１４の最流末のイジェクタの開口部２０と壁１４Ａとは適切な距離が開く（図２のＬ）。このような構成とすることで、最流末の開口部２０と壁１４Ａとの距離を適切に開けつつ、第１共通インク流路１４を壁１４を対面させて一列に配置することができる。従って、インクジェット記録ヘッド１１２が大型化することは無い。
【００３６】
尚、壁１４Ａは流路中心線１４Ｃに対する角度θは６０度以下であることが望ましい。このような角度θとすることで、後述するように、最流末のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速と他のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速との差が少なくなる。
【００３７】
図３及び図４に示すようにイジェクタ６０は、インク滴を吐出するノズル１０と、インクを加圧し連通するノズル１０からインク滴を吐出させ、インクの吐出方向に平面視したときの形状が六角形形状をした圧力室１２と、を備えている。更に、ノズル１０と圧力室１２とを連通するノズル連通室１６と、第１共通インク流路１４の開口部２０と圧力室１２とを連通するインク供給路１８とを備えている。
【００３８】
また、インクの吐出方向を垂直方向としたとき、垂直方向に平面視すると第１共通インク流路１４とインク供給路１８と圧力室１２とが重なるように配置されている。このような配置とすることで、第１共通インク流路１４とインク供給路１８と圧力室１２とが、水平方向に対しては高密度に配置可能となる。
【００３９】
更に、圧力室１２の上面には振動板３４が接着され、振動板３４の上面には、圧電素子３６が接着され、圧電素子３６の上面にはボール半田４０を介して配線基板３８が接合されている。
【００４０】
次に本実施形態のインクジェット記録ヘッド１１２の製造方法について説明する。上述したインクジェット記録ヘッド１１２の各インク流路や各インク室は、孔が形成された複数のプレートを積層していくことで構成される。
【００４１】
具体的には、ノズル１０が形成されるノズルプレート２２と、ノズル連通室１６と第１共通インク流路１４とを形成するインクプールプレート２４、２６と、ノズル連通室１６と第１共通インク流路１４の開口部２０と第２共通インク流路５０とを形成するスループレート２８と、インク供給路１８と第２共通インク流路５０が形成されたインク供給路プレート３０と、圧力室１２と第２共通インク流路５０が形成された圧力室プレート３２とを順番に積層し接合する。
【００４２】
次にノズルプレート２２の表面に撥水コート膜を被覆すると共に、エキシマレーザにてノズル１０を開ける。
【００４３】
そして、ノズル１０を形成後に圧力室プレート３２に振動板３４を接着する。
【００４４】
尚、ノズルプレート２２の材質はポリイミドであり、インクプールプレート２４、２６、スループレート２８、インク供給路プレート３０、圧力室プレート３２、振動板３４の材質はＳＵＳである。尚、インクプールプレート２４、２６、スループレート２８、インク供給路プレート３０、圧力室プレート３２、振動板３４が接合されたものを流路プレートユニット４４と言う。
【００４５】
次に別途、剥離可能な接着剤、例えば接着後に所定の温度で加熱すると、発泡して接着力が大幅に低下する性質を有する熱発泡性接着フィルムを介して図示しない固定基板に接着された、図示しない圧電プレートに、例えばサンドブラスト加工を用いて、マトリックス状に配列された圧電素子３６を作成する。
【００４６】
この固定基板上にマトリックス状に作成された圧電素子の固定基板が接着された逆の面を、前述した流路プレートユニット４４の振動板３４の面に接着する
尚、圧電プレートの両面には、電極層として第１及び第２電極層がスパッタリングなどで予め形成されており、共通電極として兼用する振動板と導電性接着剤で接着することで、第一電極層、すなわち圧電素子３６と振動板とは電気的にも接続される。
【００４７】
続いて、固定基板を加熱して熱発泡性接着フィルムの接着力を低減させ、固定基板を剥離する。
【００４８】
剥離後、各圧電素子３６毎にボール半田４０を形成した配線基板３８を圧電素子３６と接合する。前述したように圧電素子３６の両面には第１及び第２電極層が形成されているので、第２電極層、すなわち圧電素子３６と配線基板３８とは電気的に接続されている。また、配線基板３８と振動板３４とは導電性材にて接続されている。
【００４９】
このような製造方法にて本実施の形態のインクジェット記録ヘッド１１２が完成する。
【００５０】
次に第1実施形態の作用について説明する。
【００５１】
インク供給部５２からインクが導入され、第２共通インク流路５０に充填される。第２共通インク流路５０に充填後、各連通部５４から各第１共通インク流路１４に充填されていく。
【００５２】
第１共通インク流路１４に充填された後、図３（Ｂ）の矢印Ｆのように開口部２０からインク供給路１８を通って各圧力室１２とノズル連通室１６とにインクが充填され、ノズル１０において表面が圧力室１２側に僅かに凹んだメニスカスを形成する。
【００５３】
インクが充填された状態で、例えばボール半田４０から振動板３４へと通電することで圧電素子３６が歪み、振動板３４を介して圧力室１２のインクが加圧され、ノズル１０からインク滴が吐出する。
【００５４】
さて、第１共通インク流路の流末の壁近傍は、インクの流れが壁に当たり拘束されるため、流末の壁近傍にあるイジェクタの開口部へ流れ込むインクの流速が低下する。このためイジェクタの流路抵抗が増大し、インク滴の吐出特性が悪化する。従って、流末の壁と開口部との距離をインク滴の吐出特性に影響がでないように適切な距離をあけることが必要となる。しかし、適切な距離を開けると図１０のように共通インク流路１５を対向して一列に配置することができず、インクジェット記録ヘッドの幅が増大する。
【００５５】
しかしながら、本実施形態のインクジェット記録へッド１１２は、図１、図２、図８に示すように第１共通インク流路１４の流末の壁１４Ａが流路中心線１４Ｃに対して角度θを持って傾斜し、対面する流末の壁１４Ａは略平行になっている。また、イジェクタ６０のインク供給路１４の開口部２０は、流末の壁１４Ａの先端１４Ｂ側の壁（図中のＫ）に沿って並んでいる。従って、流末の開口部２０は壁１４Ａと適切な距離が開く（図２のＬ）。
【００５６】
このような構成とすることで、第１共通インク流路１４の最流末の開口部２０と壁１４Ａとの距離を適切にあけつつ、第１共通インク流路１４を一列に壁１４Ａを対面させて配置することができる。従って、第１共通インク流路１４の最流末のイジェクタ６０の流路抵抗が増大し、インク滴の吐出特性が悪化することがなく、ノズル１０は高密度に配置可能となる。
【００５７】
尚、後述する理由により、角度θが６０度以下であるので、最流末のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速と他のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速との差が少ない。従って、各イジェクタ６０の流路抵抗のばらつきが減少し、インク滴の吐出特性のばらつきが減少する。
【００５８】
また、第１共通インク流路１４の流末の壁１４Ａ近傍はインクの流れが遅くなる澱みが発生する。このような澱みには気泡が残留しやすい。残留した気泡は振動や衝撃等の何らかの要因で移動し、インク供給路１８を通り圧力室１２に流入すると、気泡によって圧力室１２にかかる圧力が吸収され、そのイジェクタ６０ではインク滴の吐出特性が悪化したり、最悪の場合は不吐出となる。
【００５９】
しかし、本実施形態では、上述したように第１共通インク流路１４の流末の壁１４Ａが流路中心線１４Ｃに対して角度θを持って傾斜しているので、図７に示すように、一方が鈍角となるため、傾斜していない場合（図７の（Ｂ））と比較して澱みの領域Ｙが少なくなる。従って、第１共通インク流路１４の気泡の排出性が向上している。このため、第１共通インク流路１４に残留した気泡が圧力室１２に侵入することに起因する、インク滴の吐出特性の悪化や不吐出が抑えられる。
【００６０】
ここで、最流末のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速と他のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速との差と、壁１４Ａの流路中心線１４Ｃに対する角度θとの関係を三次元解析ソフトウエアによって計算した結果を説明する。
【００６１】
三次元解析ソフトウエアは、株式会社エス・イー・エー社のＦＬＯＷ−３Ｄ（登録商標）を用いておこなった。このＦＬＯＷ−３Ｄ（登録商標）はコントロール・ボリューム法（有限差分法）を用い、自由表面解析機能を有する３次元熱流体解析ソフトウェアで、自由表面および２流体界面の大変形を伴う複雑な流動現象を精度よく計算する。
【００６２】
図８のように、流末の壁に近い一方の開口部２０ａに流れ込むインクの速度Ｖａ、他方の開口部２０ｂに流れ込むインクの流速の速度Ｖｂとし、壁１４Ａの流路中心線１４Ｃに対する壁１４Ａの角度θを変化させたときのＶａとＶｂとの速度差を、本ソフトウエアによって計算した結果が図９のグラフである。
【００６３】
この図９のグラフから判るように角度θが６０度以下のとき、ＶａとＶｂとの速度差が５．６６％以下と十分少なくなっている。
【００６４】
従って、第１共通インク流路１４の流末の壁１４Ａの流路中心線１４Ｃに対する角度θを６０度以下とすることで、最流末のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速と他のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速との差が少くなる。従って、各イジェクタ６０の流路抵抗のばらつきが減少し、インク滴の吐出特性のばらつきが減少する。
【００６５】
次に本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第２実施形態を図５に基づいて説明する。尚、第１実施形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６６】
第２実施形態のインクジェット記録ヘッド１１３は、第１実施形態ではイジェクタ６０は同方向に揃って並んでいたが、第２実施形態では第１共通インク流路１４の流末の壁１４Ａを境にイジェクタ６０が点対称に対向して並んでいる。
【００６７】
尚、上記以外は、製造方法も含め第１実施形態及び第２実施形態と同様である。
【００６８】
次に第２実施形態の作用について説明する。
【００６９】
第２実施形態のインクジェット記録ヘッド１１２は第１実施形態と同様の作用を奏すが、イジェクタ６０が、第１共通インク流路１４の流末の壁１４Ａを境に点対称に対向して並んでいるので、流末の壁１４Ａの方向とイジェクタ６０の方向が同一になる為、イジェクタ６０の特性の均一化が容易になり、設計の自由度が広げることができる。
【００７０】
次に本実施形態のインクジェット記録ヘッド１１２、又は１１３を使用したインクジェット記録装置について説明する。図６は、インクジェット記録ヘッド１１２、又は１１３を備えたインクジェット記録装置１０２の部分断面斜視図である。
【００７１】
インクジェット記録装置１０２はインクジェット記録ヘッド１１２、又は１１３を搭載するキャリッジ１０４、キャリッジ１０４を主走査方向Ｍに走査する為の主走査機構１０６、記録媒体としての記録紙Ｐを副走査方向Ｓに走査する為の副走査機構１０８、及びメンテナンスステーション１１０等を含んで構成されている。
【００７２】
インクジェット記録ヘッド１１２、又は１１３は、ノズル１０が形成されたノズルプレート２２（図３及び図４参照）が、記録用紙Ｐと対向するようにキャリッジ１０４上に搭載されており、主走査機構１０６によって主走査方向Ｍに移動されながら記録用紙Ｐに対してインク滴を吐出することにより、一定のバンド領域ＢＥに対して画像の記録を行う。主走査方向Ｍへの１回の移動が終了すると、副走査機構１０８によって記録用紙Ｐが副走査方向Ｓに搬送され、再びキャリッジ１０４を主走査方向Ｍに移動させながら次のバンド領域ＢＥを記録する。こうした動作を複数回繰り返すことにより、記録用紙Ｐの全面にわたって画像記録を行うことができる。
【００７３】
尚、インクジェット記録ヘッド１１２、１１３は壁１４に最流末のイジェクタ６０の開口部２０に流れ込むインクの流速が低下していないので、流路抵抗が増大し、吐出特性が悪化することもない。このため各イジェクタ６０のインク滴の吐出特性のばらつきが少ない。
【００７４】
従って、イジェクタ６０のインク滴の吐出特性が異なることによる、例えば、インク滴の大きさが異なり記録画像にムラを生じさせる等の印字品位の低下を招かない。
【００７５】
更に、流末の壁１４Ａが略平行となっているので、インクジェット記録ヘッド１１２、１１３を長尺化するために第１共通インク流路１４を壁１４を対面させて一列に並べることができる。従って、インクジェット記録ヘッド１１２、１１３の幅が増大せずにノズル１０を高密度に配置できるので、インクジェット記録装置１０２が大型化しない。
【００７６】
また、メンテナンスステーション１１０は、図示しないキャップ部材、吸引ポンプ、ダミージェット受け、クリーニング機構等を含んで構成されており、吸引回復動作、ダミージェット動作、クリニーニング動作等のメンテナンス動作を行う。
【００７７】
吸引回復動作とは、インク滴の吐出特性が悪化したり、不吐出が発生したりした場合等、インクジェット記録ヘッド１１２、又は１１３のノズルプレート２２面にキャップ部材を当接させ、ノズル１０からインクを吸引することで吐出特性を回復する動作のことをいう。尚、このような吸引回復動作をしばしば行うことは、ユーザーの信頼性を損なうだけでなく、吸引によってインクを浪費するためランニングコストも増加することになる。
【００７８】
インク滴の吐出特性が悪化したり、不吐出が発生したりする原因は、いくつかあげられるが、前述したように、第１共通インク流路１４に残留した気泡が、何らかの原因で圧力室１２に進入することでも発生する。しかし、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１１２、１１３は、第１共通インク流路１４の流末の壁１４Ａ近傍のインクの澱みが発生する領域Ｙが減少している。従って、第１共通インク流路１４の気泡の排出性が向上している。このため、第１共通インク流路１４に残留した気泡が圧力室１２に侵入することに起因する、インク滴の吐出特性の悪化や不吐出の回復の為の吸引回復動作を行うことが抑制される。従って、ユーザーの信頼性を損なうことがなく、また、吸引によりインクを浪費しランニングコストが増加することが抑制される。
【００７９】
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００８０】
例えば、上記実施の形態では、インクジェット記録ヘッド１１２、又は１１３をキャリッジ１０４によって搬送しながら記録を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、ノズルを記録媒体の全幅にわたって配置したインクジェット記録ヘッドを用い、インクジェット記録ヘッドは固定して、記録媒体のみを搬送しながら記録を行っても良い。
【００８１】
また、例えば、上記実施の形態では圧電素子３６は、１枚の圧電素子３６のたわみ振動によって圧力室１２を加圧したが、これに限定されない。例えば、圧電素子を積層する形態であっても良いし、縦振動タイプの圧電素子であっても良い。或いは、その他形態の圧電素子であっても良い。
【００８２】
また、例えば、上記実施の形態では、アクチュエータは圧電素子３６からなっているが、これに限定されない。例えば、圧力室内のインクを加熱し発泡させることで加圧する発熱抵抗体であっても良いし、静電力や磁力を利用したものであっても良い。或いは、その他の形態のアクチュエータであっても良い。
【００８３】
また、本明細書におけるインクジェット記録とは、記録紙上への文字や画像の記録に限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりするなど、工業用的に用いられる液滴噴射装置全般に対して本発明を利用することが可能である。
【００８４】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、共通インク流路の最流末のイジェクタの開口部に流れ込むインクの流速が低下することを防止しつつ、共通インク流路の流末の壁近傍の澱みの領域を減少させるとともに、ノズルを高密度に配置可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す図である。
【図２】 本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの第１共通インク流路の流末近傍を示す図である。
【図３】 （Ａ）は、本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの要部を示す断面斜視図である。（Ｂ）は、（Ａ）のＸ部分の拡大図である。
【図４】 （Ａ）は、本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの要部を示す断面図である。（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ部分の断面図である。
【図５】 本発明の第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの第１共通インク流路の流末近傍を示す図である。
【図６】 本発明の第１実施形態又は第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを使用したインクジェット記録装置を示す図である。
【図７】 （Ａ）は本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの第１共通インク流路の流末の壁近傍に発生する澱み領域を模式的に表した図である。（Ｂ）は従来のインクジェット記録ヘッドの第１共通インク流路の流末の壁近傍に発生する澱みの領域を模式的に表した図である。
【図８】 本発明の第１実施形態又は第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの流末の壁の流路中心線に対する傾きと、開口部とを模式的に表した図である。
【図９】 本発明の第１実施形態又は第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの流末の壁の流路中心線に対する傾きと、最流末の開口部とその他の開口部に流れ込むインクの流速の差を示すグラフである。
【図１０】 従来のインクジェット記録ヘッドの共通インク流路の流末近傍を示し、第１共通インク流路が流末の壁を対面させて一列に配置することができないことを説明する図である。
【符号の説明】
１０ ノズル
１２ 圧力室
１４ 第１共通インク流路（共通インク流路）
１４Ａ 壁
１８ インク供給路
２０ 開口部
３６ 圧電素子（アクチュエータ）
６０ イジェクタ
１０２ インクジェット記録装置
１１２、１１３ インクジェット記録ヘッド
Claims (7)
- ノズルと、該ノズルに連通した圧力室と、該圧力室に接して該圧力室内のインクを加圧し前記ノズルからインク滴を吐出させるアクチュエータと、前記圧力室に連通し該圧力室にインクを供給するインク供給路と、を有するイジェクタと、
複数の前記イジェクタの前記インク供給路が接続され、前記インク供給路の開口部からインクを流入させる共通インク流路と、
を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記共通インク流路の流末の壁は流路中心線に対して傾斜し、
流末の前記壁が対向且つ略平行になると共に前記流路中心線に直交する方向に見て流末の前記壁が重なるように、前記共通インク流路が一対配置され、
前記インク供給路の前記開口部が、前記流路中心線よりも流路長が延びる壁側にずれて配置されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 - 流末の前記壁の前記流路中心線に対する傾きが６０度以下であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 流末の前記壁が対向して配置された一対の前記共通インク流路は、前記流路中心線が同一線上になるように配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 流末の前記壁が対向して配置された一対の前記共通インク流路に接続された複数の前記イジェクタは、
前記共通インク流路の対向する前記壁の間の中心を対称点として、点対称となって並んで配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 前記アクチュエータが、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電素子であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記アクチュエータが、前記圧力室内のインクを加熱し発泡させることで加圧する発熱抵抗体であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 請求項１〜は請求項６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドを使用することを特徴とするインクジェット記録装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003081634A JP4211449B2 (ja) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003081634A JP4211449B2 (ja) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004284292A JP2004284292A (ja) | 2004-10-14 |
| JP4211449B2 true JP4211449B2 (ja) | 2009-01-21 |
Family
ID=33295115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003081634A Expired - Fee Related JP4211449B2 (ja) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4211449B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4841293B2 (ja) * | 2006-04-03 | 2011-12-21 | 株式会社リコー | 液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法、液体収容容器、液体吐出装置、画像形成装置 |
| JP5225249B2 (ja) * | 2009-10-28 | 2013-07-03 | 京セラ株式会社 | 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた液体吐出装置、ならびに記録装置 |
-
2003
- 2003-03-24 JP JP2003081634A patent/JP4211449B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004284292A (ja) | 2004-10-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8651631B2 (en) | Liquid jet head, liquid jet apparatus, and method of manufacturing liquid jet head | |
| KR100738102B1 (ko) | 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드 | |
| JP4774742B2 (ja) | インクジェット記録ヘッド、及びインクジェット記録装置 | |
| JP2003127363A (ja) | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 | |
| JP5040263B2 (ja) | 液滴噴射装置 | |
| JP2016172381A (ja) | 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置 | |
| JP2012131180A (ja) | 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 | |
| JP2012061704A (ja) | 液滴吐出ヘッド、ヘッドカートリッジ、画像形成装置、及びマイクロポンプ | |
| JP2012051236A (ja) | 液滴吐出ヘッド | |
| JP4211449B2 (ja) | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 | |
| JP2016159441A (ja) | 液体噴射ヘッド、液体噴射装置および液体噴射ヘッドの製造方法 | |
| JP2013163341A (ja) | 液滴吐出ヘッド、インクカートリッジおよび画像形成装置 | |
| JP2018094866A (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置 | |
| JP4277549B2 (ja) | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 | |
| JP2002321354A (ja) | インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置 | |
| JP2006082394A (ja) | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 | |
| JP4292841B2 (ja) | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 | |
| JP2004358872A (ja) | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 | |
| KR20070079296A (ko) | 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드 | |
| JP2003276196A (ja) | インクジェット記録ヘッド、及び該インクジェット記録ヘッドを搭載したインクジェットプリンタ | |
| JP4380255B2 (ja) | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 | |
| JP7220328B1 (ja) | ヘッドチップ、液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置 | |
| EP4023443B1 (en) | Head chip, liquid jet head, and liquid jet recording device | |
| JP2008080517A (ja) | 液滴吐出装置用ヘッドおよびその製造方法 | |
| JP2006088570A (ja) | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060221 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080620 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080708 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080829 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081007 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081020 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111107 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4211449 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111107 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121107 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121107 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131107 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees | ||
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |