JP4660993B2 - Inkjet head - Google Patents

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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14411Groove in the nozzle plate

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  • 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、複数のインクノズルを備えたインクジェットヘッドに関するものであり、更に詳しくは、各インクノズル間の圧力干渉に起因した印字むらの発生を抑制可能なインクジェットヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
インクジェットヘッドは、一般に、複数個のインクノズルと、各インクノズルからインク液滴を吐出させるための圧力変動を発生させるために各インクノズルに対応して形成されたインク圧力室と、各インク圧力室にインクを供給するための共通インク室とを備えている。各インク圧力室に圧力変動を発生させるための方法としては、ヒータを加熱してインクを沸騰させ、それによって生ずる気泡圧を利用するもの、インク圧力室に貼り付けられた圧電素子を印加することによりインク圧力室の容積を変動させるもの、静電気力を利用してインク圧力室の容積を変動させるものがある。
【0003】
ここで、インク液滴を吐出させるためにインク圧力室に圧力変動を発生させると、その吐出圧力は共通インク室に伝達する。共通インク室に圧力変動が生ずると、この共通インク室を介してインクノズル間で相互に圧力干渉を起こし、インク液滴の吐出量が変化したり、インク液滴を吐出させたい駆動インクノズル以外の非駆動インクノズルから不要なインク液滴が漏れ出る弊害が発生する。かかる弊害を回避するために、圧力変動が減衰するのを待って、次のインク液滴の吐出動作を行うようにしていたのではインクノズルを高速駆動できないので好ましくない。
【0004】
そこで、従来においては、共通インク室の壁に弾性変形可能な圧力干渉防止用のダイヤフラムを設けたり、あるいは、共通インク室に圧縮性流体を内包した圧力緩衝室を設ける方法が提案されている。例えば、後者の方法は、特開平8−281943号公報に開示されている。
【0005】
これらの方法は、インク液滴の吐出時に発生する圧力で、共通インク室の一部に形成された弾性変形可能な部材分を振動させることによって、当該圧力を吸収・減衰させようとするものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような圧力干渉防止用の弾性変形可能な部材が備わったインクジェットヘッドにおいても、インクノズル間の圧力干渉を十分に防止できないために、インクノズル間のインク吐出特性にばらつきが生じ、インクノズル間で印字むらが発生する場合がある。
【0007】
すなわち、弾性変形可能な部材は、一般に複数の振動モードによる固有振動数を持っており、このような固有振動数は、当該部材の諸元によるばらつきや、当該部材の拘束条件のばらつきなどによって、微妙に変動する。このために、弾性変形可能な部材を備えた共通インク室における圧力変動周波数成分の中に、インクノズルの圧力変動に共振する周波数成分が発生し、かかる周波数成分による圧力変動が減衰されずに、インクノズル間の吐出特性に悪影響を及ぼす場合がある。
【0008】
このように、各インクへットヘッド毎に、固体差に起因して、その弾性変形可能な部材の振動特性も微妙に異なっているので、圧力干渉用の弾性変形可能な部材のみを用いて、確実にインクノズル間の圧力干渉を防止あるいは抑制することには限界がある。
【0009】
本発明の課題は、この点に鑑みて、インクノズル間の圧力干渉を確実に防止あるいは抑制可能なインクジェットヘッドを提案することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のインクジェットヘッドは、複数のインクノズルと、各インクノズルからインク液滴を吐出させるための圧力変動を発生させるために各インクノズルに対応して配置されているインク圧力室と、各インク圧力室にインクを供給する共通インク室と、各インクノズル間の圧力干渉を防止するために前記共通インク室に形成されている圧力干渉防止部とを有し、この圧力干渉防止部が、少なくとも、前記共通インク室の一部を形成している弾性変形可能な弾性板部分と、この弾性板部分の振動を減衰させるために当該弾性板部分に取り付けた振動減衰物質とを備えていることを特徴としている。
【0011】
本発明のインクジェットヘッドでは、インクノズル間の圧力干渉を防止あるいは抑制するために、弾性変形可能な弾性板部分と、ここに取り付けた振動減衰物質を備えている。このように振動特性の異なる複数の部材を用いているので、インクノズル間の圧力干渉を確実に防止あるいは抑制できる。
【0012】
ここで、前記弾性板部分による圧力干渉に必要なコンプライアンスの低下を抑制するためには、前記振動減衰物質は柔軟なものが望ましく、そのヤング率は、前記弾性板部分のヤング率の1/10以下であることが望ましい。特に、1/105以下とすることが望ましい。
【0013】
また、前記振動減衰物質にインクが接触して当該振動減衰物質が前記弾性板部分から剥離したり、あるいは、インクに接触して溶出してインクノズルの目詰まりを引き起こすことの無いように、前記振動減衰物質は耐インク性を備えていることが望ましい。このような物質として、シリコーン接着剤を用いることが望ましい。
【0014】
次に、本発明は、静電気力により各インク圧力室に圧力変動を発生させるようになっている静電駆動方式のインクジェットヘッドに適用することができる。
【0015】
この場合、インクジェットヘッドは、積層された第1および第2の半導体基板を有し、これらの間に、少なくとも前記共通インク室が区画形成された構成とすることができる。また、この場合には、当該共通インク室を区画形成している前記第1あるいは第2の半導体基板の基板部分における一部を薄くすることにより、前記弾性板部分を形成することができる。
【0016】
さらに、前記基板部分における一部をエッチングすることにより形成した凹部の底部分に前記弾性板部分を形成し、当該凹部を、前記振動減衰物質の充填部分として利用することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したインクジェットヘッドの例を説明する。
【0018】
(全体構成)
図1は本発明を適用したインクジェットヘッドの外観形状を示す斜視図である。また、図2はそのインクジェットヘッドの一部分の分解斜視図であり、図3はその部分断面図である。
【0019】
これらの図に示すように、インクジェットヘッド1は、インク液滴を基板の上面に設けたインクノズルから吐出させるフェイスインクジェットタイプであり、静電駆動方式のものである。インクジェットヘッド1は、ノズルプレート(第1の基板)2、キャビティプレート(第2の基板)3、およびガラス基板4がこの順序で相互に接合された積層構造をしている。
【0020】
キャビティプレート3は、例えばシリコン基板であり、プレートの表面には底壁が振動板5として機能するインク圧力室6を構成することになる凹部7と、凹部7の後部に設けられたインク供給口8を構成することになる細溝9と、各々のインク圧力室6にインクを供給するための共通インク室10を構成することになる凹部11とがエッチングによって形成されている。このキャビティプレート3の下面は鏡面研磨によって平滑化されており、ガラス基板4に対する取付け部とされている。
【0021】
このキャビティプレート3の上面(溝形成側の基板表面)に接合されるノズルプレート2において、インク圧力室6の上面を規定する壁部分には各インク圧力室6に連通する複数のインクノズル21が形成されている。インクノズル21は段状断面をしており、インク液滴の吐出方向の前側には円形の小断面ノズル部分21aが形成され、後側には円形の大断面ノズル部分21bが形成されている。
【0022】
このノズルプレート2およびキャビティプレート3を相互に重ね合わせることにより、これらのプレート2、3の間にインク圧力室6、インク供給口8、および共通インク室10とが平面方向Hに配列された状態に区画形成される。
【0023】
キャビティプレート3の下面に接合されるガラス基板4において、共通インク室10の底面に対応する壁部分にはインク供給孔19が形成されている。このインク供給孔19は共通インク室10まで延びている。インク供給孔19には接続パイプを介してインクタンク等の外部インク供給源が接続されている。インク供給源からインク供給孔19を介して共通インク室10にインクが供給可能な状態となっている。
【0024】
ガラス基板4において、各々の振動板5に対峙する部分には、振動室12を構成することになる凹部13が形成されている。この凹部13の底面には、振動板5に対峙する個別電極14が配置されている。個別電極14はリード部15を介して端子部16に接続されている。端子部16を除く個別電極14およびリード部15は絶縁膜17に被覆されている。各端子部16にはリード線18がボンディングされている。
【0025】
キャビティプレート2に形成した各インク圧力室6の底面を規定している振動板5は、共通電極として機能し、この共通電極と各個別電極14の端子部16との間にはドライバ20が接続されている。ドライバ20によって個別電極14に印加すると、電圧が印加された個別電極14と対峙している振動板5が静電気力によって振動し、これに伴ってインク圧力室6の圧力が変動してインクノズル21からインク液滴23が吐出される。
【0026】
例えば、正の電圧パルスを印加して個別電極14の表面を正の電位に帯電させると、対応する振動板5の下面は負の電位に帯電される。したがって、振動板5は、静電気力によって吸引されて下方へ撓む。次に、個別電極14へ印加している電圧パルスをオフにすると、振動板5が元の位置に復帰する。この復帰動作によって、インク圧力室6の内圧が急激に上昇して、インクノズル21からインク液滴23が吐出される。そして、振動板5が下方に撓むことにより、インクが共通インク室10からインク供給口8を経由して、インク圧力室6に補給される。
【0027】
なお、インクジェットヘッド1で使用されるインクとしては、水、アルコール、トルエン等の主溶媒にエチレングリコール等の界面活性材と、染料または顔料とを溶解または分散させることにより調製される。さらに、インクジェットヘッドにヒータを設けておけば、ホットメルトインクも使用できる。
【0028】
ここで、共通インク室10には、当該共通インク室10の圧力変動を緩衝させて、インクノズル間の圧力干渉を防止するための圧力干渉防止部22が形成されている。本例の圧力干渉防止部22は、共通インク室10の一部を形成している弾性変形可能な弾性板部分であるダイヤフラム22Aと、このダイヤフラム22Aの振動を減衰させるために当該ダイヤフラム22Aの表面に塗布した振動減衰物質22Bとを含んでいる。
【0029】
本例では、共通インク室10を区画形成している一方のノズルプレート2の部分をその表面から所定の深さだけエッチングすることにより、矩形の凹部22aを合計6個形成し、当該凹部22aを形成することによりその底面部分にできた薄い部分を面外方向に弾性変形可能なダイヤフラム22Aとしている。また、各凹部22aには振動減衰物質22Bが所定量だけ充填されている。本例の振動減衰物質22Bはゲルタイプのシリコーン接着剤である。
【0030】
ここで、図4には圧力干渉防止部22が形成されている共通インク室10のコンプライアンスCrとインク吐出量の重量変化率の相関関係を示してある。この図から分かるように、共通インク室10のコンプラインスCrが1×10-17(N/m5)であれば、インク吐出量の重量変換率を約75%程度に維持でき、インク吐出特性の要求を十分満足できる。また、コンプライアンスCrを3×10-17(N/m5)以上にすれば、インク吐出量の重量変化率が殆どないので好ましい。
【0031】
本例では、共通インク室10のコンプライアンスCrが1×10-17(N/m5)以上となるように、好ましくは、3×10-17(N/m5)以上となるように、当該圧力干渉防止部22を構成しているダイヤフラム22Aの厚さおよび面積を調整すると共に、振動減衰物質22Bの弾性特性および塗布量を調整している。
【0032】
ここで、かかる観点からは、振動減衰物質22Bとしては、そのヤング率が、ダイヤフラム22Aのヤング率の1/10以下であるような柔軟なものとすることが望ましく、これによって、コンプライアンスCrを3×10-17(N/m5)以上とすることができる。また、振動減衰物質22Bには、インクノズル21から吐出されたインク液滴などに接する可能性があるので、耐インク性のものが望ましい。すなわち、インクに接してダイヤフラム22Aの表面から剥離したり、インクに接して溶出してインクノズル21の目詰まりの原因とならないことが望ましい。
【0033】
本例では、このような点に鑑みて、柔軟で耐インク性の高いシリコーン接着剤を振動減衰物質22Bとして用いている。
【0034】
このように、本例のインクジェットヘッド1では、共通インク室10を区画形成しているノズルプレート2の部分に、ダイヤフラム22Aおよび振動減衰物質22Bからなる圧力干渉防止部22を設けてある。振動特性の異なる二つの部分を備えた圧力干渉防止部22によって、インクノズル駆動によってインク圧力室6に発生する圧力変動に起因する共通インク室10の圧力変動を確実に抑制することができる。よって、インクノズル間の圧力干渉が確実に防止あるいは抑制されるので、インクノズル間でのインク吐出特性のばらつきに起因する印字むらなどの印字品質の低下を防止できる。
【0035】
(その他の実施の形態)
なお、圧力干渉防止部22を外部から保護するためには、例えば、図5に示すように、各凹部22aを保護カバー25によって覆っておくことが望ましい。この場合、凹部22aを完全に密閉してしまうと、気密状態になって圧力干渉防止部22の各部分の振動に悪影響が及ぶおそれがあるので、保護カバー25には通気孔25aを設けておくことが望ましい。
【0036】
ここで、かかる観点からは、振動減衰物質22Bとしては、そのヤング率が、ダイヤフラム22Aのヤング率の1/105以下であるような柔軟なものとすることが望ましく、これによって、圧力干渉防止部22の各部分の振動に悪影響を及ぼすことがなく、良好な印字品質を確保することができる。
【0037】
次に、上記の実施例は、インク液滴をノズルプレートの上面から吐出させるフェイスイジェクトタイプのものであるが、インク液滴をノズルプレートの端面から吐出させるエッジイジェクトタイプのインクジェットヘッドに対しても本発明を同様に適用できることは勿論である。
【0038】
また、上記の実施例では、圧力干渉防止部22を、ダイヤフラム22Aと振動減衰物質22Bの2つの部分から構成したが、これに、別の振動減衰物質を加えた3つの部分あるいはそれ以上の部分から構成することも可能である。
【0039】
さらに、上記の実施例は静電駆動式のインクジェットヘッドに関するものであるが、それ以外の駆動方式のインクジェットヘッドに対しても本発明を同様に適用可能である。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインクジェットヘッドにおいては、共通インク室に、弾性変形可能な弾性板部分とこの弾性板部分に取り付けた振動減衰物質を備えた圧力干渉防止部を形成し、これによって、共通インク室の圧力変動を緩衝させることによりインクノズル間の圧力干渉を防止するようにしている。
【0041】
本発明の圧力干渉防止部は、異なる振動特性の部分が備わっているので、その振動板部分がインクジェットヘッドの駆動周波数に共振したとしても振動減衰物質によって当該共振振動の共振振幅を減衰させることができる。よって、共通インク室の圧力変動を確実に緩衝させることができるので、インクノズル間の圧力干渉を確実に防止あるいは抑制できる。よって、かかるインクノズル間の圧力干渉に起因するインクノズル間のインク吐出特性のばらつきによる印字むらなどを防止できる。
【0042】
また、本発明では、振動減衰物質として、そのヤング率が、弾性板部分のヤング率の1/10以下、好ましくは1/105以下の柔軟なもの、例えばゲルタイプのシリコーン接着剤を用いているので、弾性板部分による圧力緩衝に必要なコンプライアンスの低下を抑制できる。
【0043】
さらに、本発明では、振動減衰物質として、耐インク性の高いもの、例えば、ゲルタイプのシリコーン接着剤を用いているので、圧力干渉防止部にインクが触れて、振動減衰物質が剥離したり、あるいはそれが溶出してインクノズルに目詰まりを起こすといった弊害も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したインクジェットヘッドの外観形状を示す斜視図である。
【図2】図1のインクジェットヘッドの一部を示す分解斜視図である。
【図3】図1のインクジェットヘッドの一部を示す部分断面図である。
【図4】共通インク室のコンプライアンスとインク吐出量の重量変化率の相関関係を示すグラフである。
【図5】圧力干渉防止部に保護カバーが取り付けられている、図1のインクジェットヘッドの変形例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
1 インクジェットヘッド
2 ノズルプレート(第1の半導体基板)
3 キャビティプレート(第2の半導体基板)
4 ガラス基板
5 振動室
6 インク圧力室
10 共通インク室
12 個別電極
21 インクノズル
22 圧力干渉防止部
22A ダイヤフラム(弾性板部分)
22B 振動減衰物質
22a 凹部
25 保護カバー
25a 通気孔
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet head having a plurality of ink nozzles, and more particularly to an ink jet head capable of suppressing the occurrence of print unevenness due to pressure interference between the ink nozzles.
[0002]
[Prior art]
In general, an inkjet head includes a plurality of ink nozzles, an ink pressure chamber formed corresponding to each ink nozzle to generate pressure fluctuations for discharging ink droplets from each ink nozzle, and each ink pressure. And a common ink chamber for supplying ink to the chamber. As a method for generating a pressure fluctuation in each ink pressure chamber, a heater is heated to boil the ink, and a bubble pressure generated thereby is applied, or a piezoelectric element attached to the ink pressure chamber is applied. In some cases, the volume of the ink pressure chamber is changed, and in other cases, the volume of the ink pressure chamber is changed using electrostatic force.
[0003]
Here, when a pressure fluctuation is generated in the ink pressure chamber in order to discharge ink droplets, the discharge pressure is transmitted to the common ink chamber. When pressure fluctuations occur in the common ink chamber, pressure interference occurs between the ink nozzles via this common ink chamber, and the ink droplet ejection amount changes or other than the drive ink nozzle that wants to eject ink droplets. This causes a problem that unnecessary ink droplets leak from the non-driven ink nozzles. In order to avoid such an adverse effect, it is not preferable to wait for the pressure fluctuation to attenuate before performing the next ink droplet ejection operation because the ink nozzle cannot be driven at high speed.
[0004]
Therefore, conventionally, a method has been proposed in which a diaphragm for pressure interference that can be elastically deformed is provided on the wall of the common ink chamber, or a pressure buffer chamber containing a compressible fluid is provided in the common ink chamber. For example, the latter method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-281943.
[0005]
These methods attempt to absorb and attenuate the pressure by vibrating an elastically deformable member formed in a part of the common ink chamber with a pressure generated when ink droplets are ejected. is there.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, even in an ink jet head provided with such an elastically deformable member for preventing pressure interference, pressure interference between ink nozzles cannot be sufficiently prevented, resulting in variations in ink ejection characteristics between ink nozzles. Printing unevenness may occur between nozzles.
[0007]
That is, the elastically deformable member generally has a natural frequency due to a plurality of vibration modes, and such a natural frequency is due to variations due to the specifications of the member, variations in the constraint conditions of the member, etc. It fluctuates slightly. For this reason, a frequency component that resonates with the pressure fluctuation of the ink nozzle is generated in the pressure fluctuation frequency component in the common ink chamber having the elastically deformable member, and the pressure fluctuation due to the frequency component is not attenuated. In some cases, the ejection characteristics between the ink nozzles may be adversely affected.
[0008]
As described above, the vibration characteristics of the elastically deformable member are slightly different due to the difference in each ink head, so that only the elastically deformable member for pressure interference is used. However, there is a limit in preventing or suppressing pressure interference between ink nozzles.
[0009]
In view of this point, an object of the present invention is to propose an ink jet head capable of reliably preventing or suppressing pressure interference between ink nozzles.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the inkjet head of the present invention is arranged corresponding to each ink nozzle in order to generate a plurality of ink nozzles and pressure fluctuations for ejecting ink droplets from each ink nozzle. An ink pressure chamber, a common ink chamber that supplies ink to each ink pressure chamber, and a pressure interference prevention unit that is formed in the common ink chamber to prevent pressure interference between the ink nozzles. The pressure interference prevention unit includes at least an elastically deformable elastic plate portion forming a part of the common ink chamber, and a vibration attached to the elastic plate portion to attenuate the vibration of the elastic plate portion. It is characterized by having an attenuation substance.
[0011]
The ink jet head of the present invention includes an elastic plate portion that can be elastically deformed and a vibration damping material attached thereto in order to prevent or suppress pressure interference between the ink nozzles. Since a plurality of members having different vibration characteristics are used as described above, pressure interference between the ink nozzles can be reliably prevented or suppressed.
[0012]
Here, in order to suppress a decrease in compliance required for pressure interference by the elastic plate portion, the vibration damping material is preferably flexible, and its Young's modulus is 1/10 of the Young's modulus of the elastic plate portion. The following is desirable. In particular, 1/10 5 or less is desirable.
[0013]
Further, the ink is not brought into contact with the vibration damping material and the vibration damping material is peeled off from the elastic plate portion, or the ink is contacted with the vibration and eluted to cause clogging of the ink nozzle. It is desirable that the vibration damping material has ink resistance. It is desirable to use a silicone adhesive as such a substance.
[0014]
Next, the present invention can be applied to an electrostatic drive type ink jet head configured to generate a pressure fluctuation in each ink pressure chamber by electrostatic force.
[0015]
In this case, the inkjet head can have a configuration in which the first and second semiconductor substrates are stacked, and at least the common ink chamber is partitioned between them. In this case, the elastic plate portion can be formed by thinning a part of the substrate portion of the first or second semiconductor substrate that defines the common ink chamber.
[0016]
Furthermore, the elastic plate portion can be formed at the bottom portion of the recess formed by etching a part of the substrate portion, and the recess can be used as the filling portion of the vibration damping material.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an inkjet head to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
[0018]
(overall structure)
FIG. 1 is a perspective view showing the external shape of an inkjet head to which the present invention is applied. 2 is an exploded perspective view of a part of the inkjet head, and FIG. 3 is a partial cross-sectional view thereof.
[0019]
As shown in these drawings, the inkjet head 1 is a face inkjet type that ejects ink droplets from an ink nozzle provided on the upper surface of a substrate, and is of an electrostatic drive type. The inkjet head 1 has a laminated structure in which a nozzle plate (first substrate) 2, a cavity plate (second substrate) 3, and a glass substrate 4 are joined together in this order.
[0020]
The cavity plate 3 is, for example, a silicon substrate, and a recess 7 that forms an ink pressure chamber 6 whose bottom wall functions as the diaphragm 5 on the surface of the plate, and an ink supply port provided at the rear of the recess 7. 8 are formed by etching and a recess 11 that forms a common ink chamber 10 for supplying ink to each ink pressure chamber 6 is formed. The lower surface of the cavity plate 3 is smoothed by mirror polishing and serves as a mounting portion for the glass substrate 4.
[0021]
In the nozzle plate 2 joined to the upper surface of the cavity plate 3 (the substrate surface on the groove forming side), a plurality of ink nozzles 21 communicating with the ink pressure chambers 6 are formed on the wall portion defining the upper surface of the ink pressure chamber 6. Is formed. The ink nozzle 21 has a stepped cross section, and a circular small section nozzle portion 21a is formed on the front side in the ink droplet ejection direction, and a circular large section nozzle portion 21b is formed on the rear side.
[0022]
When the nozzle plate 2 and the cavity plate 3 are overlapped with each other, the ink pressure chamber 6, the ink supply port 8, and the common ink chamber 10 are arranged in the plane direction H between the plates 2 and 3. It is divided into sections.
[0023]
In the glass substrate 4 bonded to the lower surface of the cavity plate 3, an ink supply hole 19 is formed in a wall portion corresponding to the bottom surface of the common ink chamber 10. The ink supply hole 19 extends to the common ink chamber 10. An external ink supply source such as an ink tank is connected to the ink supply hole 19 via a connection pipe. The ink can be supplied from the ink supply source to the common ink chamber 10 through the ink supply hole 19.
[0024]
In the glass substrate 4, concave portions 13 that constitute the vibration chambers 12 are formed in portions facing the respective vibration plates 5. An individual electrode 14 that faces the diaphragm 5 is disposed on the bottom surface of the recess 13. The individual electrode 14 is connected to the terminal portion 16 via the lead portion 15. The individual electrodes 14 and the lead portions 15 except for the terminal portions 16 are covered with an insulating film 17. A lead wire 18 is bonded to each terminal portion 16.
[0025]
The diaphragm 5 that defines the bottom surface of each ink pressure chamber 6 formed in the cavity plate 2 functions as a common electrode, and a driver 20 is connected between the common electrode and the terminal portion 16 of each individual electrode 14. Has been. When applied to the individual electrode 14 by the driver 20, the diaphragm 5 facing the individual electrode 14 to which voltage is applied vibrates due to electrostatic force, and the pressure in the ink pressure chamber 6 fluctuates accordingly, and the ink nozzle 21. Ink droplets 23 are ejected from.
[0026]
For example, when a positive voltage pulse is applied to charge the surface of the individual electrode 14 to a positive potential, the corresponding lower surface of the diaphragm 5 is charged to a negative potential. Therefore, the diaphragm 5 is attracted by the electrostatic force and bent downward. Next, when the voltage pulse applied to the individual electrode 14 is turned off, the diaphragm 5 returns to the original position. By this returning operation, the internal pressure of the ink pressure chamber 6 is rapidly increased, and the ink droplets 23 are ejected from the ink nozzles 21. Then, when the vibration plate 5 is bent downward, ink is supplied from the common ink chamber 10 to the ink pressure chamber 6 through the ink supply port 8.
[0027]
The ink used in the inkjet head 1 is prepared by dissolving or dispersing a surfactant such as ethylene glycol and a dye or pigment in a main solvent such as water, alcohol or toluene. Furthermore, if a heater is provided in the ink jet head, hot melt ink can also be used.
[0028]
Here, the common ink chamber 10 is formed with a pressure interference prevention unit 22 for buffering pressure fluctuations in the common ink chamber 10 and preventing pressure interference between the ink nozzles. The pressure interference prevention unit 22 of this example includes a diaphragm 22A that is an elastically deformable elastic plate part that forms a part of the common ink chamber 10, and the surface of the diaphragm 22A in order to attenuate vibrations of the diaphragm 22A. And a vibration damping material 22B applied to the substrate.
[0029]
In this example, a portion of one nozzle plate 2 that defines the common ink chamber 10 is etched by a predetermined depth from the surface to form a total of six rectangular recesses 22a. A thin portion formed on the bottom surface portion by forming is a diaphragm 22A that can be elastically deformed in the out-of-plane direction. Each recess 22a is filled with a predetermined amount of vibration damping material 22B. The vibration damping material 22B of this example is a gel type silicone adhesive.
[0030]
Here, FIG. 4 shows a correlation between the compliance Cr of the common ink chamber 10 in which the pressure interference preventing unit 22 is formed and the weight change rate of the ink discharge amount. As can be seen from this figure, when the compliance Cr of the common ink chamber 10 is 1 × 10 −17 (N / m 5 ), the weight conversion rate of the ink ejection amount can be maintained at about 75%, and the ink ejection characteristics. Can fully satisfy the demands. Further, it is preferable that the compliance Cr is 3 × 10 −17 (N / m 5 ) or more because there is almost no change in the weight of the ink discharge amount.
[0031]
In this example, the common Cr chamber 10 has a compliance Cr of 1 × 10 −17 (N / m 5 ) or more, preferably 3 × 10 −17 (N / m 5 ) or more. The thickness and area of the diaphragm 22A constituting the pressure interference prevention unit 22 are adjusted, and the elastic characteristics and application amount of the vibration damping material 22B are adjusted.
[0032]
From this point of view, it is desirable that the vibration damping material 22B be flexible so that its Young's modulus is 1/10 or less of the Young's modulus of the diaphragm 22A. × 10 -17 (N / m 5 ) or more. Further, since the vibration damping material 22B may come into contact with ink droplets ejected from the ink nozzle 21, an ink resistant material is desirable. That is, it is desirable that the ink nozzle 21 is not peeled off from the surface of the diaphragm 22A in contact with the ink, or is eluted by contact with the ink so that the ink nozzle 21 is not clogged.
[0033]
In this example, in view of such points, a silicone adhesive that is flexible and has high ink resistance is used as the vibration damping material 22B.
[0034]
As described above, in the inkjet head 1 of this example, the pressure interference prevention unit 22 including the diaphragm 22A and the vibration damping material 22B is provided in the portion of the nozzle plate 2 that defines the common ink chamber 10. The pressure interference prevention unit 22 having two portions having different vibration characteristics can reliably suppress the pressure fluctuation of the common ink chamber 10 due to the pressure fluctuation generated in the ink pressure chamber 6 by driving the ink nozzle. Accordingly, pressure interference between the ink nozzles can be reliably prevented or suppressed, so that it is possible to prevent deterioration in print quality such as print unevenness due to variations in ink discharge characteristics between the ink nozzles.
[0035]
(Other embodiments)
In order to protect the pressure interference preventing unit 22 from the outside, it is desirable to cover each recess 22a with a protective cover 25 as shown in FIG. In this case, if the concave portion 22a is completely sealed, the protective cover 25 is provided with a vent hole 25a because the airtight state may occur and the vibration of each part of the pressure interference preventing portion 22 may be adversely affected. It is desirable.
[0036]
From this point of view, it is desirable that the vibration damping material 22B be flexible so that its Young's modulus is 1/10 5 or less of the Young's modulus of the diaphragm 22A, thereby preventing pressure interference. The vibration of each part of the part 22 is not adversely affected, and good print quality can be ensured.
[0037]
Next, the above embodiment is a face eject type that ejects ink droplets from the upper surface of the nozzle plate, but it is also applicable to an edge eject type inkjet head that ejects ink droplets from the end surface of the nozzle plate. Of course, the present invention can be similarly applied.
[0038]
In the above-described embodiment, the pressure interference prevention unit 22 is composed of two parts, the diaphragm 22A and the vibration damping material 22B. However, three or more parts including another vibration damping material added thereto. It is also possible to configure from
[0039]
Further, the above embodiment relates to an electrostatic drive type ink jet head, but the present invention can be similarly applied to other drive type ink jet heads.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, in the ink jet head according to the present invention, the common ink chamber is formed with the elastic plate portion that can be elastically deformed and the pressure interference preventing portion provided with the vibration damping material attached to the elastic plate portion. The pressure variation between the ink nozzles is prevented by buffering the pressure fluctuation in the common ink chamber.
[0041]
Since the pressure interference prevention unit of the present invention has portions with different vibration characteristics, even if the vibration plate portion resonates with the driving frequency of the inkjet head, the resonance amplitude of the resonance vibration can be attenuated by the vibration damping material. it can. Therefore, the pressure fluctuation in the common ink chamber can be reliably buffered, and the pressure interference between the ink nozzles can be reliably prevented or suppressed. Therefore, it is possible to prevent uneven printing due to variations in ink ejection characteristics between ink nozzles due to pressure interference between the ink nozzles.
[0042]
In the present invention, a flexible material having a Young's modulus of 1/10 or less, preferably 1/10 5 or less of the Young's modulus of the elastic plate portion, such as a gel type silicone adhesive, is used as the vibration damping material. Therefore, it is possible to suppress a decrease in compliance necessary for pressure buffering by the elastic plate portion.
[0043]
Furthermore, in the present invention, as the vibration damping material, a material having high ink resistance, for example, a gel type silicone adhesive is used, so that the ink touches the pressure interference prevention part, and the vibration damping material peels off, Alternatively, it is possible to prevent adverse effects such as elution and clogging of the ink nozzles.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an external shape of an inkjet head to which the present invention is applied.
2 is an exploded perspective view showing a part of the ink jet head of FIG. 1. FIG.
3 is a partial cross-sectional view showing a part of the ink jet head of FIG. 1;
FIG. 4 is a graph showing a correlation between a compliance of a common ink chamber and a weight change rate of an ink discharge amount.
5 is a partial cross-sectional view showing a modified example of the ink jet head of FIG. 1, in which a protective cover is attached to the pressure interference prevention unit.
[Explanation of symbols]
1 Inkjet head 2 Nozzle plate (first semiconductor substrate)
3 Cavity plate (second semiconductor substrate)
4 Glass substrate 5 Vibration chamber 6 Ink pressure chamber 10 Common ink chamber 12 Individual electrode 21 Ink nozzle 22 Pressure interference prevention unit 22A Diaphragm (elastic plate portion)
22B Vibration damping material 22a Recess 25 Protective cover 25a Vent

Claims (4)

複数のインクノズルと、各インクノズルからインク液滴を吐出させるための圧力変動を発生させるために各インクノズルに対応して配置されているインク圧力室と、各インク圧力室にインクを供給する共通インク室と、前記共通インク室を介して各インクノズル間に発生する圧力干渉を防止するために前記共通インク室に形成されている圧力干渉防止部とを有し、
この圧力干渉防止部は、少なくとも、前記共通インク室の一部を形成している弾性変形可能な弾性板部分と、この弾性板部分の振動を減衰させるために当該弾性板部分に配置された耐インク性を有する振動減衰物質とを備えていることを特徴とするインクジェットヘッド。
A plurality of ink nozzles, an ink pressure chamber disposed corresponding to each ink nozzle to generate pressure fluctuations for ejecting ink droplets from each ink nozzle, and ink is supplied to each ink pressure chamber A common ink chamber, and a pressure interference prevention unit formed in the common ink chamber in order to prevent pressure interference generated between the ink nozzles via the common ink chamber,
The pressure interference prevention unit includes at least an elastically deformable elastic plate portion that forms a part of the common ink chamber, and an anti-resistance disposed on the elastic plate portion in order to attenuate vibration of the elastic plate portion. An ink-jet head comprising: a vibration damping material having ink properties.
請求項1のインクジェットヘッドにおいて、
前記振動減衰物質のヤング率は、前記弾性板部分のヤング率の1/10以下であることを特徴とするインクジェットヘッド。
The inkjet head according to claim 1, wherein
The inkjet head according to claim 1, wherein a Young's modulus of the vibration damping material is 1/10 or less of a Young's modulus of the elastic plate portion.
請求項1のインクジェットヘッドにおいて、
前記振動減衰物質のヤング率は、前記弾性板部分のヤング率の1/105以下であることを特徴とするインクジェットヘッド。
The inkjet head according to claim 1, wherein
The inkjet head according to claim 1, wherein a Young's modulus of the vibration damping material is 1/10 5 or less of a Young's modulus of the elastic plate portion.
請求項1ないし3のうちの何れか一項の液体噴射ヘッドにおいて、
前記振動減衰物質はシリコーン接着剤であることを特徴とするインクジェットヘッド。
In the liquid jet head according to any one of claims 1 to 3,
The inkjet head according to claim 1, wherein the vibration damping material is a silicone adhesive.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8197048B2 (en) 2006-04-26 2012-06-12 Ricoh Company, Ltd. Image forming apparatus
JP2007307774A (en) * 2006-05-17 2007-11-29 Ricoh Co Ltd Liquid delivering head, liquid delivering apparatus, and image forming apparatus
JP2007313761A (en) * 2006-05-26 2007-12-06 Ricoh Co Ltd Liquid discharge head, liquid cartridge, liquid ejector, image forming apparatus
US7922284B2 (en) 2006-08-28 2011-04-12 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Liquid-droplet jetting head and liquid-droplet jetting apparatus having the same
JP4992615B2 (en) * 2007-08-31 2012-08-08 セイコーエプソン株式会社 Fluid ejecting head and fluid ejecting apparatus

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61130052A (en) * 1984-11-28 1986-06-17 Ricoh Co Ltd On-demand type ink jet head
JPH08290567A (en) * 1995-04-20 1996-11-05 Seiko Epson Corp Ink jet head
JPH1148473A (en) * 1997-08-01 1999-02-23 Hitachi Koki Co Ltd On demand type multinozzle ink jet head
JPH11115179A (en) * 1997-10-09 1999-04-27 Seiko Epson Corp Ink jet head
JP2000127391A (en) * 1998-10-30 2000-05-09 Seiko Epson Corp Actuator, ink jet recording head and ink jet recorder

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61130052A (en) * 1984-11-28 1986-06-17 Ricoh Co Ltd On-demand type ink jet head
JPH08290567A (en) * 1995-04-20 1996-11-05 Seiko Epson Corp Ink jet head
JPH1148473A (en) * 1997-08-01 1999-02-23 Hitachi Koki Co Ltd On demand type multinozzle ink jet head
JPH11115179A (en) * 1997-10-09 1999-04-27 Seiko Epson Corp Ink jet head
JP2000127391A (en) * 1998-10-30 2000-05-09 Seiko Epson Corp Actuator, ink jet recording head and ink jet recorder

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