JP4263676B2 - 液滴吐出ヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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かかる態様によれば、エッチング等の加工技術を利用して容易に流路の穴加工を行うことができる。
ここで、第1ノズル供給路71と第2ノズル供給路72の設計方法について説明する。一般に、円管の音響抵抗R(Pa・ s/m 3 )と音響イナータンスL(kg/m4 ) はそれぞれ
以下の式で与えられる。
円管(A)の形状が図6の表に示すものであり、円管(B)の細管の半径r2 =50μm のとき、円管(B)の太管の長さh1 を 520〜1200μmの範囲で変えたときの太管の半径r1 、細い管の長さh2 を計算する。計算式は、式(5)、(6)を利用して、太管の断面積S1 及び細管の長さh2 を求め、断面積S1 から半径r1 を求める。
また、他の計算例として、前記計算例1における円管(A)と同じ形状の円管(A)に対して、円管(B)の細管の半径r2 を20〜69.99 μmの範囲で変えた時の太管の半径r1 、細管の長さh2 を計算する。計算式は、式(5)、(6)を利用して、太管の断面積S1 、細管の長さh2 を求め、断面積S1 から半径r1 を求める。
して説明した。しかしながら、本発明の実施に際して、供給路側の形状が同一形状であることは必ずしも必要とされない。供給路側の流路形状について同等に構成することができない場合は、ノズル供給路の場合と同様に、少なくとも一方の供給路側について半径の異なる円管を二つ以上組み合わせた構造とし、音響抵抗と音響イナータンスが同一になるように断面積及び長さを設計する態様が可能である。
図11は本発明の第2の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す要部断面図である。同図において、図2と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
圧力室からノズルまでのノズル供給路の形状とノズル形状の組み合わせを設定し、圧電素子の駆動波形とその動作について考察する。
ノズルの形状:半径=15μm,長さ=30μm、ノズル供給路の形状:半径=75μm,長さ=500 μmとし、使用するインクについては、粘度=2cP, 密度=1000kg/m 3, 圧力伝搬速度(インク中の音速)=1500m/s とする。また、駆動条件は、図12に示すような台形駆動とした。かかる条件から求められた計算結果を図13に示す。
ノズル供給路の長さの条件のみを変更して長さ=2000μmとし、他の条件については上記〔条件1〕と同様であるものとする。また、駆動条件についても〔条件1〕と同様とする。この場合の計算結果を図14に示す。
流路の形状とインクパラメータについて、ノズル供給路の長さ=2000μmとし、他の条件は上記〔条件1〕と同様であるものとする。また、駆動条件は〔条件1〕に対して、振幅1.8倍、周期0.9倍とする。この場合の計算結果を図15に示す。
図2乃至図10で説明したように、音響抵抗と音響イナータンスを合わせ込む流路設計を行い、更に、それぞれの圧力室について適切な駆動波形を設定することにより、吐出性能の差を極めて小さくすることが可能である。
次に、上述した実施形態によるインクジェット記録ヘッド10又は100を適用したインクジェット記録装置の構成例について説明する。
Claims (9)
- 液滴を吐出する第1ノズル及び第2ノズルが形成されたノズルプレートと、
前記第1ノズルに連通し該第1ノズルから吐出させる液体が充填される第1圧力室と、
前記第1圧力室内の液体に圧力変化を生じさせて、対応する前記第1ノズルから液滴を
吐出させる第1圧電素子と、
前記第2ノズルに連通し該第2ノズルから吐出させる液体が充填される第2圧力室と、
前記第2圧力室内の液体に圧力変化を生じさせて、対応する前記第2ノズルから液滴を
吐出させる第2圧電素子と、
を備えた液滴吐出ヘッドであって、
前記第1及び第2圧電素子の変形による前記第1及び第2圧力室からの液体の吐出方向を下方向と見たときの前記第1圧力室の上面に前記第1圧電素子が配置されるとともに、前記第2圧力室の上面に前記第2圧電素子が配置され、
前記第1圧力室と前記第2圧力室とが階層構造で前記ノズルプレートに対して異なる距離に配置され、
前記第1圧力室から対応する前記第1ノズルまでの第1ノズル供給路の流路距離と前記第2圧力室から対応する前記第2ノズルまでの第2ノズル供給路の流路距離とが異なる構造を有するとともに、
前記第1圧力室と前記第2圧力室のうち前記ノズルプレートから遠い距離の前記第2圧力室の上面に配置される前記第2圧電素子よりも更に上層に、前記第1圧力室及び前記第2圧力室に対して共通に液体を供給する共通流路が配置され、
前記共通流路から前記第1圧力室に液体を導く第1供給側供給路と前記共通流路から前記第2圧力室に液体を導く第2供給側供給路は、それぞれ前記共通流路の下面から真下に向かってまっすぐに形成されており、
前記共通流路から前記第1圧力室までの前記第1供給側供給路の流路距離と前記共通流路から前記第2圧力室までの前記第2供給側供給路の流路距離とが異なる構造を有し、
前記第1ノズル供給路と前記第2ノズル供給路について、両者の音響抵抗及び音響イナータンスが略同一となる流路形状に構成され、かつ、前記第1供給側供給路と前記第2供給側供給路について、両者の音響抵抗及び音響イナータンスが略同一となる流路形状に構成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 前記第1ノズル供給路と前記第2ノズル供給路の断面積及び長さの少なくとも一方の値を互いに異ならせるように設定することで、前記第1ノズル供給路と前記第2ノズル供給路の音響抵抗及び音響イナータンスを略同一にすることを特徴とする請求項1記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記第1ノズル供給路と前記第2ノズル供給路のうち少なくとも一方は、断面積が異なる流路が二つ以上組み合わされた構造を有していることを特徴とする請求項1又は2記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記第1ノズル供給路と前記第2ノズル供給路は、圧力室からノズルに向かって断面積が次第に小さくなる構造を有していることを特徴とする請求項2又は3記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記第1供給側供給路と前記第2供給側供給路の断面積及び長さの少なくとも一方の値を互いに異ならせるように設定することで、前記第1供給側供給路と前記第2供給側供給路の音響抵抗及び音響イナータンスを略同一にすることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記第1供給側供給路と前記第2供給側供給路のうち少なくとも一方は、断面積が異なる流路が二つ以上組み合わされた構造を有していることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記液滴吐出ヘッドは、複数枚のプレート部材を積層して形成され、前記プレート部材の積層の境界面で流路の断面積を変化させる構成であることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記第1圧電素子と前記第2圧電素子を異なる駆動波形で駆動することにより、前記第1圧力室及び前記第2圧力室について略同等の吐出性能を実現することを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項記載の液滴吐出ヘッド。
- 請求項1乃至8の何れか1項記載の液滴吐出ヘッドをインクジェット記録ヘッドとして用い、該インクジェット記録ヘッドに対して被記録媒体を相対移動させながら、前記第1ノズル及び前記第2ノズルからインク滴を吐出することにより前記被記録媒体上に画像を記録することを特徴とするインクジェット記録装置。
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