JP4455783B2 - Inkjet head and inkjet recording apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明はインクジェット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】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは画像形成装置として用いるインクジェット記録装置において使用する液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドとしては、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する圧力室(加圧液室、液室、吐出室、インク流路等とも称される。)と、液室内のインクを加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えて、圧力発生手段で発生した圧力で液室内インクを加圧することによってノズルからインク滴を吐出させる。
【0003】
このようなインクジェットヘッドとしては、圧力発生手段として圧電素子などの電気機械変換素子を用いて液室の壁面を形成している振動板を変形変位させることでインク滴を吐出させるピエゾ型のもの、液室内に配設した発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させてインク滴を吐出させるバブル型(サーマル型)のもの、液室の壁面を形成する振動板(又はこれと一体の電極)とこれに対向する電極を用いて静電力で振動板を変形させることでインク滴を吐出させる静電型のものなどがある。
【0004】
従来のインクジェットヘッドとして、例えば特開平11−48475号公報に記載されているように、複数の圧力室を並べた圧力室の列を2列有し、各圧力室の列に対応してそれぞれ圧力室にインクを供給する共通液室(リザーバ室)を配置したものがある。また、このインクジェットヘッドでは、リザーバ室とインク供給穴との間に、圧力室の並び方向に伸びるスリット状の気泡誘導溝を形成し、リザーバ室の気泡を気泡誘導溝で誘導することで気泡の効率的な排出を行おうとしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のインクジェットヘッドにあっては、各圧力室の列毎にリザーバ室を設けていることから、カラープリンタのように、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の4個のヘッド、或いはこれに淡いイエロー(FY)、淡いマゼンタ(FM)、淡いシアン(FC)の三色を加えた7個のヘッドを搭載するようなインクジェット記録装置に使用した場合、ヘッド部の幅が大きくなり、この結果、ヘッドの信頼性を回復するための回復装置の幅も大きくなり、インクジェット記録装置が大型化するという課題がある。
【0006】
また、圧力室やリザーバ室をシリコン基板で形成したような場合には、結晶面方位の関係で共通液室の断面形状が台形状になり、またその断面積は一定となるため、リザーバ室の端部ではインクの流れが極端に低下し、澱みが発生し、気泡が排出されず共通液室の端部に留まり、圧力室へのインクの流入が悪くなり、インク滴吐出が不安定になり、画像品質が低下するという課題がある。そのために、従来のインクジェットヘッドのように気泡誘導溝を形成することは構成が複雑になる。
【0007】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッドの小型化及び記録装置の小型化を図ることを目的とし、更に気泡排出性に優れたヘッド及びこのヘッドを搭載することで画像品質を向上したインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係るインクジェットヘッドは、
インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する圧力室と、この圧力室に流体抵抗部を介して連通する共通液室と、前記共通液室にインクを供給するインク供給口と、前記圧力室内のインクを加圧する圧力発生手段とを備えたインクジェットヘッドにおいて、
複数の圧力室の列を複数列設け、各圧力室の列間に前記共通液室を配置し、
前記共通液室は分離壁により複数に分割され、前記分離壁により前記インク供給口も複数に分割されている
構成とした。
【0009】
ここで、前記インク供給口を前記圧力室の並び方向に沿う方向の分離壁で2つに分割している構成とできる。また、前記インク供給口を前記圧力室の並び方向と交差する方向の分離壁で2つに分離している構成とできる。さらに、前記共通液室の前記インク供給口から離れた端部が平面形状で円弧状に形成されている構成とできる。
【0011】
本発明に係るインクジェット記録装置は、インク滴を吐出するインクジェットヘッドとして本発明に係るインクジェットヘッドを搭載したものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図1は本発明の第1実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視説明図、図2は同ヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図、図3は同ヘッドの振動板短手方向に沿う模式的断面説明図、図4は同ヘッドの共通液室形状の平面説明図である。
【0013】
このインクジェットヘッド1は、ヘッドチップ2と、このヘッドチップ2に接合したインク供給部材3とを有している。ヘッドチップ2は、第1基板である流路基板11と、流路基板11の下側に設けた第2基板である電極基板12と、流路基板11の上側に設けた第3基板であるノズル板13とを重ねて接合した積層構造体であり、これらにより複数のノズル15が連通するインク流路である圧力室16、圧力室16に流体抵抗部17を介して連通する共通液室18を形成している。
【0014】
ここで、複数のノズル15、圧力室16、流体抵抗部17の列を2列設け、各列のノズル15、圧力室16、流体抵抗部17は並び方向(以下「圧力室の並び方向」という。)で配列ピッチPの1/2(P/2)だけ配列方向にずらして配置している(図1参照)。そして、各圧力室列16A、16B間に1つの共通液室18を配置し、この実施形態ではこの1つの共通液室18から左右の(両側の)圧力室列16A、16Bの各圧力室16のインクを供給する。
【0015】
流路基板11には、各列の複数の圧力室16及びこの圧力室16の底部となる壁面を構成する振動板20を形成する凹部、また個々の圧力室16に流体抵抗部17を介してインクを供給するための共通液室18を形成するための開口部(貫通開口部)19が形成されている。また、この流路基板11の振動板20が共通電極を兼ねるので外部回路と接続するための共通電極パッド部20aを設けている。
【0016】
この流路基板11は、結晶面方位(110)の単結晶シリコン基板に高濃度p型不純物であるボロンを拡散して高濃度ボロン拡散層を形成し、この高濃度ボロン拡散層をエッチングストップ層としてシリコン基板を異方性エッチングして、圧力室16及び共通液室18とともに高濃度ボロン拡散層からなる振動板20を形成したものである。なお、振動板20を形成した後に共通液室18となる部分に残存している高濃度ボロン拡散層をエッチング除去することで開口部19が形成される。
【0017】
なお、この実施形態では振動板20は第1電極を兼ねているが、別途、振動板20に電極膜を形成することもできる。また、振動板20の電極基板12側の表面には、図示しないが、ショート防止のため熱酸化によるシリコン酸化膜を形成している。
【0018】
電極基板12には結晶面方位(100)の単結晶シリコン基板を用いて熱酸化法、ウエット酸化法などで酸化膜12aを形成し、この熱酸化膜12aに電極形成用溝(凹部)24を形成し、この凹部24の底面に振動板20に所定のギャップ26を介して対向する第2電極である個別電極25を形成し、これらの振動板20と電極25で静電アクチュエータを構成している。
【0019】
この実施形態の電極基板12は、熱酸化膜12aを形成したシリコン基板上に、フッ化水素水溶液でエッチングにより凹部24を所望の深さで形成し、この凹部24に電極材料としてTiNをスパッタ、CVD、蒸着等の薄膜形成法で所望の厚さに成膜して、その後電極パターンにフォトレジストを形成してエッチングすることにより、凹部24底面に電極25を形成している。
【0020】
また、電極25の上にシリコン酸化膜からなる絶縁保護膜27を形成し、ショート等による電極25の破損を防止している。さらに、電極基板12には共通液室18にインクを供給するためのインク供給口28を形成している。
【0021】
そして、これらの電極基板12と流路基板11とは、接着剤による接合も可能であるが、より信頼性の高い物理的な接合、例えば電極基板12をシリコン基板で形成しているので、酸化膜を介した直接接合法で接合している。この直接接合は1000℃程度の高温下で実施する。
【0022】
ノズル板13には、多数のノズル15を形成するとともに、共通液室18と圧力室16を連通するための流体抵抗部17となる溝部を形成している。ここでは、インク吐出面(ノズル表面側)には撥水性皮膜を成膜している。このノズル板13にはガラス基板、プラスチック板、ステンレス等の金属板、シリコン基板、エレクトロフォーミング(電鋳)工法によるニッケルメッキ膜、ポリイミド等の樹脂にエキシマレーザー加工をしたもの、金属と樹脂とを積層したもの等を用いることができる。
【0023】
インク供給部材3は、電極基板12のインク供給口28に連通するインク供給路31を有し、このインク供給路31の途中にはフィルタユニット32を設けている。
【0024】
そして、ヘッドチップ2の電極25の電極パッド部25aにFPCケーブル41を熱圧着などで接続して、このFPCケーブル41には電極25に対して駆動波形を印加するためのドライバIC42を搭載し、このドライバIC42はインク供給部材3の側面に形成した凹部38に収納している。これらのヘッドチップ2及びインク供給部材3の外側にはフレーム部材44を配設して、このフレーム部材44とノズル板13とを接合している。
【0025】
このインクジェットヘッド1においては、振動板20をグラウンドとして、第1電極を兼ねた振動板20と第2電極である電極25の間に、例えば10〜100V程度のパルス電位を印加することで、振動板20の表面にマイナス電荷が誘起され、電極間(振動板20と電極25との間)の静電力により振動板20が電極25側に変形し、圧力室16内にインクが充填される。続いて、電極25の電圧印加をオフにすると、電極間に蓄積された電荷の放出に伴い、振動板20が圧力室16側に復元する。その際、圧力室16内に急激な体積変化/圧力変化が生じ、充填されたインクがノズル15よりインク滴として吐出される。
【0026】
そして、このインクジェットヘッド1においては、複数の圧力室16の列16A、16Bを設け、各圧力室の列16A、16Bは並び方向で1/2ピッチずつずらして配置し、各圧力室の列16A、16B間に共通液室18を配置し、この共通液室18にインク供給口28を臨ませて、図5に示すように、1つの共通液室18から両側の列16A、16Bの各圧力室16に対してインクを供給するので、ヘッドの幅が小さくなる。
【0027】
これにより、このインクジェットヘッド1を複数個搭載してカラー記録を行うインクジェット記録装置の小型化を図ることができる。
【0028】
次に、本発明の第2実施形態について図6乃至図9を参照して説明する。なお、図6は同実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視説明図、図7は同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図、図8は同ヘッドの共通液室形状の平面説明図、図9は同ヘッドの作用説明に供する平面説明図である。
この実施形態では、流路基板11の共通液室18の両端部18a、18aに臨む平面形状で略三角形状のインクの流れを整える整流部材(整流板)51、51を一体に形成している。
【0029】
このように整流板51、51を形成することによって共通液室18の両端部18a、18aにおける気泡の滞留を防止することができる。すなわち、前述した第1実施形態の共通液室18では両端部が四角状になっているので、図5に示したようなインクの流れRが生じてインク供給口28から供給されたインクの流速が共通液室18では両端部で急速に低下して淀みが生じ易くなり、この部分で同図に示すように気泡Bがトラップされると、気泡Bをうまく排出できないことがある。
【0030】
これに対して、この実施形態では共通液室18の両端部18a、18aに略三角形状の整流板51、51を設けているので、この整流板51、51により流路断面積が狭められ、図9に示すようにインクの流れRは整流板51、51で振り分けられて各圧力室の列16A、16Bの圧力室16に向かう方向に流れ易くなり、淀みが発生せず、流速の著しい低下も生じない。これにより、共通液室18の両端部18a、18aに気泡がトラップされることが防止されて、気泡排出性が向上し、気泡残留による吐出不良も生じない。
【0031】
次に、本発明の第3実施形態について図10及び図11を参照して説明する。なお、図10は同実施形態に係るインクジェットヘッドの共通液室形状の平面説明図、図11は同ヘッドの作用説明に供する平面説明図である。
この実施形態でも、流路基板11の共通液室18の両端部18a、18aに臨む平面形状で2つの円弧をつなぎ合わせた形状のインクの流れを整える整流部材(整流板)52、52を一体に形成している。
【0032】
したがって、上述した第2実施形態と同様に、整流板52、52により共通液室18の両端部18a、18aの流路断面積が狭められ、図11に示すようにインクの流れRは整流板52、52で振り分けられて各圧力室の列16A、16Bの圧力室16に向かう方向に流れ易くなり、淀みが発生せず、流速の著しい低下も生じない。これにより、共通液室18の両端部18a、18aに気泡がトラップされることが防止されて、気泡排出性が向上し、気泡残留による吐出不良も生じない。
【0033】
この第3実施形態の整流板52と前記第2実施形態の整流板51との形状の違いによる差は、整流板51では直線的に流路断面積が減少するのに対して、整流板52では端部に近づくほどに流路断面積が大きく減少することにある。
【0034】
次に、本発明の第4実施形態について図12乃至図14を参照して説明する。なお、図12は同実施形態に係るインクジェットヘッドの要部斜視説明図、図13は共通液室形状の平面説明図、図14は図13のA−A線に沿う断面説明図である。
この実施形態では、流路基板11の振動板短手方向(圧力室の並び方向に沿う方向)に沿う分離壁55を形成することによって、共通液室を圧力室の列16Aの各圧力室16に対応する共通液室58Aと圧力室の列16Bの各圧力室16に対応する共通液室58Bとに分割分離している。
【0035】
そして、インク供給口28は分離壁55に対応して配置し、1つのインク供給口28から両側の共通液室58A、58Bに供給する。また、共通液室58A、58Bの両端部58Aa、58Baはいずれも円弧状に形成している。
【0036】
この実施形態の作用について図15及び図16を参照して説明する。先ず、図15に示すように、分離壁55を持たない共通液室18を備えたインクジェットヘッドを駆動してノズル15からインク滴を吐出させた場合、一方の列の圧力室16で生じる圧力波59は、流体抵抗部17を介して共通液室18に至り、更に他の列の流体抵抗部17を介して他の列の圧力室16まで伝搬することがある。このような状態になると、他の列の圧力室16に連通するノズル15のメニスカスが振動したり、他の列の圧力室16を駆動するときの圧力が減殺されるなどして噴射特性が低下することなる。
【0037】
これに対して、この実施形態のインクジェットヘッドでは、図16に示すように分離壁55があるために、一方の列の圧力室16で生じる圧力波59が流体抵抗部17を介して共通液室58Aに至っても分離壁55があるためにそれ以上に他の列の共通液室58Bまで伝搬しない。これにより、安定した噴射特性が得られる。なお、共通液室58A、58Bの両端部58Aa、58Baはいずれも円弧状に形成しているので、前記第2、第3実施形態と同様に端部における流速の低下を低減することができて、気泡排出性を向上できる。
【0038】
次に、本発明の第5実施形態について図17を参照して説明する。なお、同図は同実施形態に係るインクジェットヘッドの共通液室形状の平面説明図である。
この実施形態では、流路基板11の振動板長手方向(圧力室の並び方向と直交する方向)に沿う分離壁65を形成することによって、共通液室を圧力室の並び方向で共通液室68Aと共通液室68Bとに分割分離している。
【0039】
そして、インク供給口28は分離壁65に対応して配置し、1つのインク供給口28から両側の共通液室68A、68Bに供給する。また、共通液室68A、68Bのインク供給口28から離れた側の端部68Aa、68Baには前述した整流部材53(整流部材51でも良い。)を臨ませている。
【0040】
このように構成すると、前記第4実施形態の共通液室58A、58Bよりも共通液室の長さが短くなり、その分インク流速の低下も少なくなり、更にこの例では整流部材53を設けているので、一層気泡排出性が向上する。
【0041】
次に、本発明の第6実施形態について図18及び図19を参照して説明する。なお、図18は同実施形態に係るインクジェットヘッドの要部斜視説明図、図19は共通液室形状の平面説明図である。
この実施形態では、上記第4実施形態と同様に分離壁55を形成して共通液室58Aと共通液室58Bとに分割分離し、更に、各共通液室58Aと共通液室58Bに独立してインクを供給するためのインク供給口28A、28Bを電極基板12に設けている。なお、この場合、インク供給部材3にも2つのインク供給路31A、31Bを設け、各インク供給路31A、31Bにはそれぞれフィルタユニット32を配設する。
【0042】
このように共通液室58Aと共通液室58Bに対して独立したインク供給口28A、28Bからインクを供給することで、共通液室58Aと共通液室58Bとは完全に分離されることになり、圧力波の伝搬がなくなり、より噴射特性が安定する。
【0043】
次に、本発明の第7実施形態について図20を参照して説明する。なお、同図は同実施形態に係るインクジェットヘッドの共通液室形状の平面説明図である。
この実施形態では、上記第5実施形態と同様に分離壁65を形成して共通液室68Aと共通液室68Bとに分割分離し、更に、各共通液室68Aと共通液室68Bに独立してインクを供給するためのインク供給口28A、28Bを電極基板12に設けている。なお、この場合も上記第6実施形態と同様に、インク供給部材3にも2つのインク供給路を設け、各インク供給路にはそれぞれフィルタユニットを配設する。
【0044】
このように構成すれば、共通液室68Aと共通液室68Bに対して独立したインク供給口28A、28Bからインクを供給することになって、共通液室68Aと共通液室68Bとは完全に分離されることになり、圧力波の伝搬がなくなり、より噴射特性が安定するとともに、共通液室の長さが短くなってインク流速の低下が低減し、気泡排出性が一層向上する。
【0045】
次に、本発明に係るインクジェット記録装置の一例について図21及び図22を参照して説明する。なお、図21は同記録装置の斜視説明図、図22は同記録装置の機構部の側面説明図である。
このインクジェット記録装置は、記録装置本体111の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発明に係るインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部112等を収納し、装置本体111の下方部には前方側から多数枚の用紙113を積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい。)114を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙113を手差しで給紙するための手差しトレイ115を開倒することができ、給紙カセット114或いは手差しトレイ115から給送される用紙113を取り込み、印字機構部112によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ116に排紙する。
【0046】
印字機構部112は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド12と従ガイドロッド122とでキャリッジ123を主走査方向(図15で紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、このキャリッジ123にはイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェットヘッドからなるヘッド124を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ123にはヘッド124に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ125を交換可能に装着している。
【0047】
インクカートリッジ125は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。
【0048】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド124を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個のヘッドでもよい。
【0049】
ここで、キャリッジ123は後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド112に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッド122に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ123を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ127で回転駆動される駆動プーリ128と従動プーリ129との間にタイミングベルト130を張装し、このタイミングベルト130をキャリッジ123に固定しており、主走査モーター127の正逆回転によりキャリッジ123が往復駆動される。
【0050】
一方、給紙カセット114にセットした用紙113をヘッド124の下方側に搬送するために、給紙カセット114から用紙113を分離給装する給紙ローラ131及びフリクションパッド132と、用紙113を案内するガイド部材133と、給紙された用紙113を反転させて搬送する搬送ローラ134と、この搬送ローラ134の周面に押し付けられる搬送コロ135及び搬送ローラ134からの用紙113の送り出し角度を規定する先端コロ136とを設けている。搬送ローラ134は副走査モータ137によってギヤ列を介して回転駆動される。
【0051】
そして、キャリッジ113の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ134から送り出された用紙113を記録ヘッド124の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材139を設けている。この印写受け部材139の用紙搬送方向下流側には、用紙113を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ141、拍車142を設け、さらに用紙113を排紙トレイ116に送り出す排紙ローラ143及び拍車144と、排紙経路を形成するガイド部材145、146とを配設している。
【0052】
記録時には、キャリッジ113を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド124を駆動することにより、停止している用紙113にインクを吐出して1行分を記録し、用紙113を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙113の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙113を排紙する。
【0053】
また、キャリッジ113の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド124の吐出不良を回復するための回復装置147を配置している。回復装置147はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。回復装置137のキャップ手段はヘッド124を構成するインクジェットヘッド1毎に設けられ、インクジェットヘッド1のノズル15のすべてを覆う大きさに設定される。
【0054】
そして、キャリッジ123は印字待機中にはこの回復装置147側に移動されてキャッピング手段でヘッド124をキャッピングされ、吐出口部(ノズル部)を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口(ノズル)のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【0055】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド124の吐出口(ノズル)を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜(不図示)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【0056】
ここで、上記各実施形態に係るインクジェットヘッドをヘッド124として搭載することによってヘッド124の主走査方向の幅が狭くなるので、回復装置147の主走査方向の幅も小さくなり、記録装置の小型化を図れる。
【0057】
また、ヘッド124として前記第6、第7実施形態のインクジェットヘッドのように共通液室を分離して各共通液室毎にインク供給口を設けたインクジェットヘッドを搭載した場合には、各インク供給口から異なる色のインクを供給することで、使用するインクの色数に対してヘッドの数を半分にすることができて、更に小型化を図れる。この場合には、第6実施形態のように圧力室の並び方向に沿う方向の分離壁で共通液室を分離したインクジェットヘッドの用いる方が一列のノズルがすべて同じ色になるので制御が容易になる。
【0058】
なお、上記実施形態においては、本発明を振動板変位方向とインク滴吐出方向が同じになるサイドシュータ方式のインクジェットヘッドに適用したが、振動板変位方向とインク滴吐出方向とが直交するエッジシュータ方式のインクジェットヘッドにも同様に適用することができる。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るインクジェットヘッドによれば、複数の圧力室の列を複数列設け、各圧力室の列間に前記共通液室を配置し、共通液室は分離壁により複数に分割され、分離壁によりインク供給口も複数に分割されている構成としたので、ヘッドの小型化及びインクジェット記録装置の小型化を図れる。
【0062】
本発明に係るインクジェット記録装置によれば、インク滴を吐出するインクジェットヘッドとして本発明に係るインクジェットヘッドを搭載したので、装置の小型化を図れ、また気泡残留による吐出不良もなく、安定した画像記録を行うことができる。
【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ヘッドの分解斜視説明図
【図2】同ヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図
【図3】同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図
【図4】同ヘッドの共通液室形状を説明する平面説明図
【図5】同実施形態の作用説明に供する平面説明図
【図6】本発明の第2実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視説明図
【図7】同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図
【図8】同ヘッドの共通液室形状を説明する平面説明図
【図9】同実施形態の作用説明に供する平面説明図
【図10】本発明の第3実施形態に係るインクジェットヘッドの共通液室形状を説明する平面説明図
【図11】同実施形態の作用説明に供する平面説明図
【図12】本発明の第4実施形態に係るインクジェットヘッドの要部分解斜視説明図
【図13】同ヘッドの共通液室形状を説明する平面説明図
【図14】図13のA−A線に沿う断面説明図
【図15】同実施形態の作用説明に供する断面説明図
【図16】同実施形態の作用説明に供する断面説明図
【図17】本発明の第5実施形態に係るインクジェットヘッドの共通液室形状を説明する平面説明図
【図18】本発明の第6実施形態に係るインクジェットヘッドの要部分解斜視説明図
【図19】同ヘッドの共通液室形状を説明する平面説明図
【図20】本発明の第7実施形態に係るインクジェットヘッドの共通液室形状を説明する平面説明図
【図21】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部を説明する斜視説明図
【図22】同記録装置の側面説明図
【符号の説明】
1…インクジェットヘッド、2…ヘッドチップ、3…インク供給部材、11…流路基板、12…電極基板、13…ノズル板、15…ノズル、16…圧力室、16A、16B…圧力室の列、17…流体抵抗部、18…共通液室、19…開口部、20…振動板、25…電極、28…インク供給口、51、52…整流部材、55、65…分離壁、58A、58B、68A、68B…共通液室。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an inkjet head and an inkjet recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
An inkjet head, which is a droplet discharge head used in an image recording apparatus such as a printer, a facsimile machine, a copying apparatus, or an image forming apparatus, includes a nozzle that discharges ink droplets and a pressure chamber that communicates with the nozzle. A pressure liquid chamber, a liquid chamber, a discharge chamber, an ink flow path, etc.) and a pressure generating means for generating pressure to pressurize the ink in the liquid chamber, and the pressure generated by the pressure generating means An ink droplet is ejected from the nozzle by pressurizing the ink in the liquid chamber.
[0003]
As such an ink-jet head, a piezo-type head that discharges ink droplets by deforming and displacing a diaphragm forming a wall surface of a liquid chamber using an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element as a pressure generating unit, Bubble type (thermal type) that generates bubbles by ink film boiling by using an electrothermal conversion element such as a heating resistor placed in the liquid chamber to eject ink droplets, vibration that forms the wall surface of the liquid chamber There is an electrostatic type that discharges ink droplets by deforming a diaphragm with an electrostatic force using a plate (or an electrode integrated with the plate) and an electrode facing the plate.
[0004]
As a conventional ink jet head, for example, as described in JP-A-11-48475, there are two rows of pressure chambers in which a plurality of pressure chambers are arranged, and each pressure chamber corresponds to each pressure chamber row. Some have a common liquid chamber (reservoir chamber) for supplying ink to the chamber. Further, in this ink jet head, a slit-shaped bubble guide groove extending in the direction in which the pressure chambers are arranged is formed between the reservoir chamber and the ink supply hole, and the bubbles in the reservoir chamber are guided by the bubble guide groove. It is trying to discharge efficiently.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional inkjet head, since a reservoir chamber is provided for each column of pressure chambers, yellow (Y), magenta (M), cyan (C), Used in inkjet recording devices that have four black (Bk) heads or seven heads with three colors of light yellow (FY), light magenta (FM), and light cyan (FC). In this case, the width of the head portion increases, and as a result, the width of the recovery device for recovering the reliability of the head also increases, and there is a problem that the ink jet recording apparatus is increased in size.
[0006]
When the pressure chamber or reservoir chamber is formed of a silicon substrate, the cross-sectional shape of the common liquid chamber is trapezoidal due to the crystal plane orientation, and the cross-sectional area is constant. At the edge, the flow of ink is extremely reduced, stagnation occurs, bubbles are not discharged and stays at the edge of the common liquid chamber, ink flow into the pressure chamber worsens, and ink droplet ejection becomes unstable. There is a problem that the image quality deteriorates. Therefore, the formation of the bubble guide groove as in the conventional ink jet head is complicated.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has an object to reduce the size of the head and the size of the recording apparatus, and further to improve the image quality by mounting the head having excellent bubble discharge performance and the head. An object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus with improved performance.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an ink jet head according to the present invention includes:
A nozzle that ejects ink droplets, a pressure chamber that communicates with the nozzle, a common liquid chamber that communicates with the pressure chamber via a fluid resistance unit, an ink supply port that supplies ink to the common liquid chamber, and the pressure In an inkjet head comprising pressure generating means for pressurizing ink in a room,
A plurality of rows of pressure chambers are provided , and the common liquid chamber is disposed between the rows of pressure chambers ,
The common liquid chamber is divided into a plurality by a separation wall, and the ink supply port is also divided into a plurality by the separation wall .
[0009]
Here, the ink supply port may be divided into two by a separation wall in a direction along the direction in which the pressure chambers are arranged. In addition, the ink supply port may be separated into two by a separation wall in a direction intersecting with the direction in which the pressure chambers are arranged. Furthermore, the end of the common liquid chamber away from the ink supply port can be configured to be planar and arcuate.
[0011]
The ink jet recording apparatus according to the present invention is equipped with the ink jet head according to the present invention as an ink jet head for ejecting ink droplets .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of the inkjet head according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the head along the longitudinal direction of the diaphragm, and FIG. 3 is a schematic view of the head along the transverse direction of the diaphragm. FIG. 4 is a schematic cross-sectional explanatory view, and FIG. 4 is a plan explanatory view of a common liquid chamber shape of the head.
[0013]
The
[0014]
Here, two rows of
[0015]
The
[0016]
This
[0017]
In this embodiment, the
[0018]
A single crystal silicon substrate having a crystal plane orientation (100) is used for the
[0019]
In the
[0020]
In addition, an insulating
[0021]
The
[0022]
In the
[0023]
The
[0024]
Then, the
[0025]
In the
[0026]
In the
[0027]
Accordingly, it is possible to reduce the size of an ink jet recording apparatus that performs color recording by mounting a plurality of ink jet heads 1.
[0028]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 is an exploded perspective view of the ink jet head according to the embodiment, FIG. 7 is a cross-sectional view along the short side of the diaphragm of the head, and FIG. 8 is a plan view of the common liquid chamber shape of the head. FIG. 9 is an explanatory plan view for explaining the operation of the head.
In this embodiment, flow straightening members (flow straightening plates) 51 and 51 for adjusting the flow of substantially triangular ink in a planar shape facing both
[0029]
By forming the rectifying
[0030]
On the other hand, in this embodiment, since the substantially triangular
[0031]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 is an explanatory plan view of the common liquid chamber shape of the ink jet head according to the embodiment, and FIG. 11 is an explanatory plan view for explaining the operation of the head.
Also in this embodiment, rectifying members (rectifying plates) 52 and 52 that adjust the flow of ink in a shape of two circular arcs connected in a planar shape facing both
[0032]
Accordingly, similarly to the second embodiment described above, the flow passage cross-sectional areas of the both
[0033]
The difference due to the difference in shape between the rectifying
[0034]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 is an explanatory perspective view of a main part of the ink jet head according to the embodiment, FIG. 13 is an explanatory plan view of a common liquid chamber shape, and FIG. 14 is an explanatory sectional view taken along the line AA in FIG.
In this embodiment, by forming the
[0035]
The
[0036]
The operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 15, when an ink droplet is ejected from the
[0037]
On the other hand, in the ink jet head of this embodiment, since there is the
[0038]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the figure is a plane explanatory view of the common liquid chamber shape of the ink jet head according to the embodiment.
In this embodiment, by forming the
[0039]
The
[0040]
With this configuration, the length of the common liquid chamber is shorter than that of the
[0041]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 18 is a perspective view illustrating a main part of the inkjet head according to the embodiment, and FIG. 19 is a plan view illustrating a common liquid chamber shape.
In this embodiment, the
[0042]
Thus, by supplying ink from the independent
[0043]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the figure is a plane explanatory view of the common liquid chamber shape of the ink jet head according to the embodiment.
In this embodiment, a
[0044]
With this configuration, ink is supplied from the independent
[0045]
Next, an example of the ink jet recording apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 21 is a perspective explanatory view of the recording apparatus, and FIG. 22 is a side explanatory view of a mechanism portion of the recording apparatus.
This ink jet recording apparatus includes a carriage movable in the main scanning direction inside the recording apparatus
[0046]
The
[0047]
The
[0048]
Further, although the
[0049]
Here, the
[0050]
On the other hand, in order to convey the
[0051]
A
[0052]
At the time of recording, the
[0053]
A
[0054]
The
[0055]
When a discharge failure occurs, the discharge port (nozzle) of the
[0056]
Here, since the width of the
[0057]
Further, in the case where an ink jet head in which a common liquid chamber is separated and an ink supply port is provided for each common liquid chamber, as in the ink jet heads of the sixth and seventh embodiments, is mounted as the
[0058]
In the above embodiment, the present invention is applied to the side shooter type ink jet head in which the vibration plate displacement direction and the ink droplet ejection direction are the same. However, the edge shooter in which the vibration plate displacement direction and the ink droplet ejection direction are orthogonal to each other. The same can be applied to the inkjet head of the type.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the inkjet head according to the present invention, a plurality of rows of pressure chambers are provided , the common liquid chambers are arranged between the rows of the pressure chambers , and a plurality of common liquid chambers are separated by the separation wall. to be divided, the ink supply port also has a configuration which is divided into a plurality by a separating wall, downsizing of the size and the ink jet recording apparatus of the f head.
[0062]
According to the ink jet recording apparatus of the present invention, since the ink jet head according to the present invention is mounted as an ink jet head for ejecting ink droplets, the apparatus can be reduced in size, and there is no ejection failure due to residual bubbles, and stable image recording is possible. It can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of an inkjet head according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the head along the longitudinal direction of the diaphragm. FIG. Cross-sectional explanatory diagram [FIG. 4] Planar explanatory diagram for explaining the shape of the common liquid chamber of the head. [FIG. 5] Planar explanatory diagram for explaining the operation of the same embodiment. [FIG. 6] Inkjet head according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional explanatory view of the head along the transversal direction of the diaphragm. FIG. 8 is a plan explanatory view illustrating the shape of a common liquid chamber of the head. FIG. FIG. 10 is an explanatory plan view for explaining the common liquid chamber shape of the ink jet head according to the third embodiment of the present invention. FIG. 11 is an explanatory plan view for explaining the operation of the embodiment. An inkjet head according to a fourth embodiment of the invention FIG. 13 is an explanatory plan view illustrating the shape of a common liquid chamber of the head. FIG. 14 is a cross-sectional explanatory view taken along line AA in FIG. 13. FIG. FIG. 16 is a cross-sectional explanatory diagram for explaining the operation of the embodiment. FIG. 17 is a plan explanatory diagram for explaining a common liquid chamber shape of an ink jet head according to the fifth embodiment of the invention. Fig. 19 is an exploded perspective view of the main part of an ink jet head according to a sixth embodiment of the present invention. Fig. 19 is a plan view illustrating the shape of a common liquid chamber of the head. Fig. 20 is an ink jet according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 21 is an explanatory plan view illustrating the shape of the common liquid chamber of the head. FIG. 21 is a perspective explanatory view illustrating the mechanism of the ink jet recording apparatus according to the present invention.
DESCRIPTION OF
Claims (5)
複数の圧力室の列を複数列設け、各圧力室の列間に前記共通液室を配置し、
前記共通液室は分離壁により複数に分割され、前記分離壁により前記インク供給口も複数に分割されている
ことを特徴とするインクジェットヘッド。A nozzle that ejects ink droplets, a pressure chamber that communicates with the nozzle, a common liquid chamber that communicates with the pressure chamber via a fluid resistance unit, an ink supply port that supplies ink to the common liquid chamber, and the pressure In an inkjet head comprising pressure generating means for pressurizing ink in a room,
A plurality of rows of pressure chambers are provided , and the common liquid chamber is disposed between the rows of pressure chambers ,
The inkjet head according to claim 1, wherein the common liquid chamber is divided into a plurality by a separation wall, and the ink supply port is also divided into a plurality by the separation wall .
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