JPH0623985A - Ink jet head and its manufacture - Google Patents

Ink jet head and its manufacture

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Publication number
JPH0623985A
JPH0623985A JP4177911A JP17791192A JPH0623985A JP H0623985 A JPH0623985 A JP H0623985A JP 4177911 A JP4177911 A JP 4177911A JP 17791192 A JP17791192 A JP 17791192A JP H0623985 A JPH0623985 A JP H0623985A
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JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
pressure chamber
ink
flow path
reference surface
Prior art date
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Application number
JP4177911A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuaki Okazawa
宣昭 岡沢
Hideaki Suzuki
秀昭 鈴木
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Publication of JPH0623985A publication Critical patent/JPH0623985A/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B41J2002/14475Structure thereof only for on-demand ink jet heads characterised by nozzle shapes or number of orifices per chamber

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reconcile a highly precise nozzle formation of a high yield having ensured stability for discharge of ink which is worked with ultraviolet light from a pressure chamber side and ink flying normal to a medium to be printed in parallel with a reference face of a passage substrate. CONSTITUTION:1 is a nozzle, 2 is a pressure chamber, 3 is a nozzle forming part, and 4 is a passage substrate which forms the pressure chamber. 4A is a reference face of the passage substrate 4, which is a reference for assembling other parts and an upper face of the pressure chamber 2 also. The nozzle 1 is formed aslant the reference face 4A side by irradiating the nozzle forming member 3 with ultraviolet light from the pressure chamber 2 side. Then, a shape of the spearhead of the nozzle 1 is formed so that a peripheral length on the reference face 4A side becomes larger than that for an anti-reference face.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、インク滴を飛翔させ被
記録媒体に記録を行うためのインクジェットヘッド及び
前記インクジェットヘッドの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head for ejecting ink droplets for recording on a recording medium and a method for manufacturing the ink jet head.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、インクジェットヘッドの高性能
化、低価格化の要望から、インクジェットヘッドの特性
を決定するノズル形成には、高精度で、量産上の歩留ま
りの高い紫外線光(例えば、エキシマレーザー光)によ
る加工法を用いるようになりつつある。その中でも、特
許公開公報平2−187346のように、エキシマレー
ザー光を圧力室側から照射し、インク吐出の安定性を図
るために、前記ノズルの断面積がインク吐出方向に向か
って縮小する形状に形成する方法等が広く用いられてい
る。
2. Description of the Related Art Recently, due to the demand for higher performance and lower cost of ink jet heads, the nozzles that determine the characteristics of the ink jet heads are formed with high precision and high yield of ultraviolet light (for example, excimer laser). (Light) processing methods are being used. Among them, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-187346, a shape in which the cross-sectional area of the nozzle is reduced in the ink ejection direction in order to irradiate the excimer laser light from the pressure chamber side and stabilize the ink ejection. The method of forming the same is widely used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
方法では次のような課題を有する(図16参照)。紫外
線光11(例えば、エキシマレーザー光、点線の矢印)
を圧力室2側から照射するには、圧力室2を形成する流
路基板4の圧力室2後方(図中に於て右側)の部材(図
示せず)や、流路基板4に形成される圧力室2間の側壁
(図示せず)等を避けて、図16に示すごとく圧力室2
上面である流路基板4の基準面4Aに対してある傾きを
持って入射せざるおえない。図16に於いて、1はノズ
ル、2は圧力室、3はノズル形成部材、4は圧力室を形
成する流路基板、5はノズル前面である。
However, the above method has the following problems (see FIG. 16). Ultraviolet light 11 (eg excimer laser light, dotted arrow)
To irradiate the light from the pressure chamber 2 side, a member (not shown) behind the pressure chamber 2 of the flow channel substrate 4 forming the pressure chamber 2 (on the right side in the drawing) or the flow channel substrate 4 is formed. Side walls (not shown) between the pressure chambers 2 and the pressure chambers 2 as shown in FIG.
There is no choice but to inject with a certain inclination with respect to the reference surface 4A of the flow path substrate 4, which is the upper surface. In FIG. 16, 1 is a nozzle, 2 is a pressure chamber, 3 is a nozzle forming member, 4 is a flow path substrate that forms the pressure chamber, and 5 is the front face of the nozzle.

【0004】この構造に於いて、流路基板4の基準面4
Aに対しノズル1が傾いて配置されているため、吐出イ
ンク滴は基準面4Aに対して図16の実線の矢印12
(インク滴吐出方向)のごとく斜めに飛行する。通常、
図17のように、基準面4Aは被印字媒体21、22に
対して垂直に配置される(理由は後述)ため、吐出イン
ク滴は被印字媒体に対し斜めに着弾する事となる。この
吐出インク滴の斜めの飛翔は、プラテンギャップ(ノズ
ル前面5と被印字媒体21、22間距離)が不変で、厳
密に一定であるならば、印字方向13、14が逆(往復
印字対応)であっても、印字タイミングを制御すること
により、印字位置精度に関して何等問題ない。しかし、
プラテンギャップが厳密に一定であり、且つ、不変であ
ることは、プラテンギャップを決定する複数の部品精度
の累積、又、被印字媒体(例えば、紙)厚みのばらつき
等により、確保しがたいものである。従って、図17に
示すごとく、プラテンギャップが変わる(図中では被印
字媒体位置を変えている)ことにより、インク滴吐出方
向12の延長線(図中では2点鎖線)と被印字媒体2
1、22との交点で示す吐出インク滴の着弾位置にD1
(印字方向13、14に沿った)の位置ずれが生ずる。
この位置ずれは2つの印字品質劣化をもたらす。1つ
は、プラテンギャップが各印字場所で変化する際、ドッ
ト位置精度のばらつきとして現れ、もう1つは、プラテ
ンギャップの平均値が個体間でばらついた際に、個体間
の印字領域のばらつきとして現れる。
In this structure, the reference surface 4 of the flow path substrate 4 is
Since the nozzle 1 is arranged so as to be inclined with respect to A, the ejected ink droplets are directed to the reference surface 4A by the solid arrow 12 in FIG.
It flies diagonally (in the direction of ink droplet ejection). Normal,
As shown in FIG. 17, the reference surface 4A is arranged perpendicular to the print media 21, 22 (the reason will be described later), so that the ejected ink droplets land obliquely on the print media. If the platen gap (distance between the nozzle front surface 5 and the print media 21, 22) does not change and the discharge ink drops are strictly constant, the print directions 13, 14 are reversed (reciprocal print compatible). However, by controlling the print timing, there is no problem regarding the print position accuracy. But,
It is difficult to ensure that the platen gap is strictly constant and invariable due to the accumulation of the precision of multiple parts that determine the platen gap and the variation in the thickness of the print medium (for example, paper). Is. Therefore, as shown in FIG. 17, by changing the platen gap (the print medium position is changed in the figure), the extension line (two-dot chain line in the figure) of the ink droplet ejection direction 12 and the print medium 2 are changed.
D1 is set at the landing position of the ejected ink drop indicated by the intersection with Nos. 1 and 22.
Misalignment (along print directions 13, 14) occurs.
This misalignment causes two print quality deteriorations. One is the variation in dot position accuracy when the platen gap changes at each printing location, and the other is the variation in the printing area between individuals when the average platen gap varies among individuals. appear.

【0005】ここで、基準面4Aが被印字媒体21、2
2に対して垂直に配置される理由について説明する(図
17参照)。通常、あらゆる部品製造、もしくはその部
品を作る型、工具製造に於いて、ある傾きを形成するよ
う製造することは、平行、もしくは直角の角度を有する
ものより、はるかに製造難易度が上がってしまう。当
然、傾きを確保して組み立てることも、同様に製造難易
度を著しく引き上げてしまい、製造コストの上昇、角度
精度の劣化を招いてしまう。それを回避するために、基
準となる面(ここでは、流路基板4の基準面4A)に対
して、部品、部品間構成は直角、平行の組合せで形成さ
れて行く。例えば、流路基板4の圧力室2を閉溝とする
天蓋6の上面(図中の上側)は基準面4Aに対して平行
になる様に設定される。この様に、各部品はインクジェ
ットヘッド内部だけでなく、システム全体として、直
角、平行の角度構成で連結されてゆき、最終的には、流
路基板4の基準面4Aが被印字媒体21、22に対して
垂直に配置されることとなる。この部品間構成の条件は
必要不可欠のものではないが、最低コスト(製造の難易
度低減、歩留まり向上等による)で、高信頼性のインク
ジェットヘッドを構成するための最も重要な要件とな
る。
Here, the reference surface 4A is the print medium 21,2.
The reason why they are arranged perpendicular to 2 will be described (see FIG. 17). Normally, in manufacturing all parts, or molds and tools for making the parts, it is much more difficult to manufacture them with a certain inclination than those having parallel or right angles. . Of course, assembling while ensuring the inclination also raises the manufacturing difficulty significantly, which leads to an increase in manufacturing cost and deterioration of angular accuracy. In order to avoid this, the components and the inter-component configuration are formed in a combination of right angles and parallels with respect to the reference surface (here, the reference surface 4A of the flow path substrate 4). For example, the upper surface (upper side in the drawing) of the canopy 6 having the pressure chamber 2 of the flow path substrate 4 as a closed groove is set to be parallel to the reference surface 4A. As described above, the respective components are connected not only inside the inkjet head but also as a system as a whole at a right angle and a parallel angle. Finally, the reference surface 4A of the flow path substrate 4 is connected to the print media 21, 22. Will be arranged perpendicular to. The condition of the configuration between the components is not indispensable, but it is the most important requirement for constructing a highly reliable inkjet head at the lowest cost (due to reduction in manufacturing difficulty, improvement in yield, etc.).

【0006】次に前記の従来例(紫外線光の圧力室2側
からの照射によるノズル形成)を、両面流路形成基板に
適用する場合について説明する。
Next, a case where the above-mentioned conventional example (nozzle formation by irradiation of ultraviolet light from the pressure chamber 2 side) is applied to a double-sided channel forming substrate will be described.

【0007】最近のインクジェットヘッドは高密度化、
高速化が要望されており、それに対応するためには、多
ノズル化は非常に有効な手段である。中でも、図18に
示すように、流路基板4Bの両面に圧力室2を複数形成
し(図中に於いて、裏面の圧力室2は図示せず)、圧力
室2に連通するノズルの数を倍増させる方法が一般的で
ある。しかし、多ノズル化と、高精度、高歩留まりノズ
ル形成の両立を目的とし、前記両面流路形成基板による
多ノズル化の方法と、紫外線光(例えばエキシマレーザ
ー光)の圧力室2側からの照射によるノズル形成の方法
を融合すると、図19で示す課題が発生する。
Recent ink jet heads have high density,
There is a demand for higher speeds, and in order to meet this demand, increasing the number of nozzles is a very effective means. Among them, as shown in FIG. 18, a plurality of pressure chambers 2 are formed on both surfaces of the flow path substrate 4B (the pressure chambers 2 on the back surface are not shown in the figure), and the number of nozzles communicating with the pressure chambers 2 is increased. Is generally doubled. However, in order to achieve both high nozzle count and high precision and high yield nozzle formation, the double-sided flow channel forming substrate is used for the multi-nozzle method, and ultraviolet light (for example, excimer laser light) is irradiated from the pressure chamber 2 side. If the methods for forming a nozzle according to the above are combined, the problem shown in FIG. 19 occurs.

【0008】図19に於いて、相互の基準面4Aは平行
で、印字方向13、14及び、被印字媒体21、22に
対し垂直に配置されている。そして、各ノズル1と基準
面4Aの関係及び、斜めのインク飛行に関しては図17
の片面の場合と同様であり、両者の吐出インク滴は図1
9のインク滴吐出方向12に示すごとく、その距離を狭
める方向に飛翔する。この結果、プラテンギャップが変
動した場合は、(D3−D2)のドット位置ずれが生
じ、このずれは、前記プラテンギャップの変動が明確に
予期されない限り、印字タイミングの制御では対応不可
能である。
In FIG. 19, the reference planes 4A are parallel to each other and are arranged perpendicular to the printing directions 13 and 14 and the print media 21 and 22. The relationship between each nozzle 1 and the reference surface 4A and the oblique ink flight are shown in FIG.
The same as in the case of one side of
As indicated by the ink droplet ejection direction 12 in FIG. 9, the ink droplet flies in a direction in which the distance is narrowed. As a result, when the platen gap fluctuates, a dot position deviation of (D3-D2) occurs, and this deviation cannot be coped with by the control of the print timing unless the fluctuation of the platen gap is clearly expected.

【0009】又、プラテンギャップが不変で、厳密に一
定であるとしても、前記構成では、基準面4Aと被印字
媒体21、22の垂直関係が少しでもくずるれると、両
吐出インク滴の着弾位置及びその距離が変動し、印字品
質の劣化を導いてしまう。
Further, even if the platen gap is not changed and is strictly constant, in the above configuration, when the vertical relationship between the reference surface 4A and the print media 21, 22 is slightly broken, both ejected ink droplets land. The position and its distance fluctuate, leading to deterioration of print quality.

【0010】そこで、本発明はこの様な課題を解決する
ものであって、その目的は、インクの吐出安定性を確保
した高精度、高歩留まりノズル形成と、被印字媒体に対
する垂直なインク飛行を両立させ、プラテンギャップの
変動等の外乱に対しても、印字品質が劣化しない信頼性
の高いインクジェットヘッドを提供することにある。加
えて、本発明を両面流路形成基板にも適用し、多ノズル
化による高密度、高速インクジェットヘッドを提供する
ことも本発明の目的である。
Therefore, the present invention is intended to solve such a problem, and its object is to form a high-precision, high-yield nozzle in which ink ejection stability is secured and ink flight perpendicular to a print medium. It is an object of the present invention to provide a highly reliable inkjet head that does not deteriorate the print quality even when a disturbance such as a change in the platen gap is satisfied. In addition, it is also an object of the present invention to apply the present invention to a double-sided flow path forming substrate to provide a high-density, high-speed inkjet head with a large number of nozzles.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、インク滴を吐出するノズルは圧力室に連
通し、前記圧力室を形成する流路基板の圧力室上面であ
る基準面に対し、前記ノズルが傾いて配されるインクジ
ェットヘッドに於て、前記ノズルの端面形状は前記流路
基板の前記基準面側の周長が反基準面に対し大きくなる
ことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a nozzle for ejecting an ink droplet communicates with a pressure chamber, and is a top surface of the pressure chamber of a flow path substrate forming the pressure chamber. In the ink jet head in which the nozzle is arranged to be inclined with respect to the surface, the end surface shape of the nozzle is characterized in that the circumferential length of the flow path substrate on the reference surface side is larger than the anti-reference surface.

【0012】又、前記圧力室を形成する流路基板の両面
に、前記圧力室を複数形成し、前記流路基板の端面に前
記ノズルを連通させ、前記ノズルの端面形状は前記流路
基板の前記基準面側の周長が反基準面に対し大きくなる
ことを特徴とする。
Further, a plurality of the pressure chambers are formed on both sides of the flow path substrate forming the pressure chambers, and the nozzle is communicated with the end surface of the flow path substrate. The end surface shape of the nozzle is the same as that of the flow path substrate. The peripheral length on the side of the reference surface is larger than that of the anti-reference surface.

【0013】[0013]

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を用い詳細に
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0014】図1に第1の実施例の主要概略断面図を示
す。1はノズル、2は圧力室、3はノズル形成部材、4
は圧力室を形成する流路基板。4Aは流路基板4の基準
面で他部品との組立基準になり、圧力室2の上面でもあ
る。又、流路基板4とノズル形成部材3とは別部材を接
合するか、一体形成されたものであっても構わない。こ
のノズル形成部材3と流路基板4が一体化したものに対
し、圧力室2側から紫外線光11(例えば、エキシマレ
ーザー光)を照射しノズル1を形成する。この紫外線光
11は、圧力室2を形成する流路基板4の圧力室2後方
(図中に於て右側)の部材(図示せず)や、流路基板4
に形成される圧力室2間の側壁(図示せず)等を避けて
ノズル形成部材3に照射させるため、図1に示すごとく
圧力室2上面である流路基板4の、基準面4A対してあ
る傾きを持って入射せざるおえない。当然、図1のごと
く、形成されるノズル1も基準面4Aに対してある傾き
を持って斜めに形成される。
FIG. 1 is a main schematic sectional view of the first embodiment. 1 is a nozzle, 2 is a pressure chamber, 3 is a nozzle forming member, 4
Is a flow path substrate that forms a pressure chamber. Reference numeral 4A is a reference surface of the flow path substrate 4 which serves as an assembly reference with other components, and is also an upper surface of the pressure chamber 2. Further, the flow path substrate 4 and the nozzle forming member 3 may be joined together as separate members or may be integrally formed. Ultraviolet light 11 (for example, excimer laser light) is irradiated from the pressure chamber 2 side to the nozzle forming member 3 and the flow path substrate 4 that are integrated to form the nozzle 1. The ultraviolet light 11 is applied to a member (not shown) behind the pressure chamber 2 (on the right side in the drawing) of the flow path substrate 4 forming the pressure chamber 2 and the flow path substrate 4.
In order to irradiate the nozzle forming member 3 while avoiding the side wall (not shown) between the pressure chambers 2 formed on the upper surface of the pressure chamber 2, as shown in FIG. There is no choice but to inject with a certain inclination. Of course, as shown in FIG. 1, the nozzle 1 to be formed is also formed obliquely with a certain inclination with respect to the reference surface 4A.

【0015】ノズル1の端面であるノズル最先端部9
は、図2(ノズル前面5から見た図)に示す様に、基準
面4Aに垂直に引いたA−A線に対し、左右対称であ
り、流路基板4の基準面4A側の周長が反基準面に対し
長くなるような形状とする。
The nozzle tip 9 which is the end face of the nozzle 1.
2 is, as shown in FIG. 2 (viewed from the front surface 5 of the nozzle), symmetrical with respect to the line AA drawn perpendicular to the reference surface 4A, and the circumferential length of the flow path substrate 4 on the reference surface 4A side. Is longer than the anti-reference plane.

【0016】この構成に於て(インクジェットヘッドと
して完成した後)、ノズル1より吐出されるインク滴
は、図3(図1のノズル近傍拡大図)に示すように、ノ
ズル1の先端に形成されるインクメニスカス(ノズル1
の最先端部9に形成されるインクの液面)の基準面4A
側とその反対側の保持力の差により生ずる速度成分15
Aとインク吐出時のインクの慣性によりノズル方向に発
生する速度成分15Bの釣り合により基準面4Aと平行
(インク滴吐出方向15で示す)に飛翔する。
In this structure (after completed as an ink jet head), the ink droplets ejected from the nozzle 1 are formed at the tip of the nozzle 1 as shown in FIG. 3 (enlarged view of the vicinity of the nozzle of FIG. 1). Ink meniscus (nozzle 1
Reference surface 4A of the liquid surface of the ink formed on the most advanced portion 9 of the
Velocity component 15 caused by the difference in holding force between the side and the opposite side
Due to the balance between A and the velocity component 15B generated in the nozzle direction due to the inertia of the ink at the time of ink ejection, it flies parallel to the reference surface 4A (indicated by the ink droplet ejection direction 15).

【0017】尚、速度成分15Aはノズル面の、インク
の張力によっても大きな影響を受ける。特にノズル前面
5がインクによって濡れる場合、速度成分15Aは、よ
り大きなものとなる。
The velocity component 15A is also greatly affected by the ink tension on the nozzle surface. In particular, when the nozzle front surface 5 gets wet with ink, the velocity component 15A becomes larger.

【0018】この流路基板4の基準面4A側のノズル1
の最先端部9の周長差を含めた最適形状は、吐出インク
滴のスピードと、インクの特性(粘度、表面張力等)と
に大きく左右され、その他の寸法、要求特性にも少なか
らず影響される。従って、基準面4A側のノズル1の最
先端の周長は、設計的要求品質と、製造的要求寸法の兼
ね合いにより、計算上あるいは実験的に見いだし設定す
れば良い。
The nozzle 1 on the reference surface 4A side of the flow path substrate 4
The optimum shape including the peripheral length difference of the most tip 9 is greatly affected by the speed of the ejected ink droplets and the characteristics of the ink (viscosity, surface tension, etc.), and has a considerable influence on other dimensions and required characteristics. To be done. Therefore, the leading edge circumference of the nozzle 1 on the reference surface 4A side may be calculated or experimentally found depending on the balance between the design required quality and the manufacturing required dimension.

【0019】ちなみに、我々は、試作品に於て、ノズル
1の最先端の形状を長軸60μm単軸45μmの楕円を
短軸で2分割した形状とし、ノズル長さを100μmと
した場合、吐出インク滴のスピードが8〜10m/s
で、基準面4Aに対し±2度の直進性を確認した。
By the way, in the prototype, in the case where the leading edge of the nozzle 1 has a shape in which an ellipse having a major axis of 60 μm and a single axis of 45 μm is divided into two parts by a minor axis, and the nozzle length is 100 μm, discharge is performed. Ink drop speed is 8-10m / s
Then, the straightness of ± 2 degrees with respect to the reference surface 4A was confirmed.

【0020】これに対して、ノズル最先端部9が円形で
ある場合のインク滴の飛行状態は、基準面4Aの反対方
向に6〜8度傾いて飛行した。
On the other hand, in the flying state of the ink droplet when the nozzle tip 9 is circular, the ink droplet flew at an angle of 6 to 8 degrees in the direction opposite to the reference plane 4A.

【0021】尚、本発明の実施例においては、ノズル1
の最先端の形状を、楕円を短軸で2分割した形状として
いるが、ノズル1の最先端部9に働くメニスカス力の差
が基準面4Aの反対側よりも、基準面4A側の方が大き
くなるような形状であればよく、図4、図5、図6、図
7、図8(いづれもノズル前面より見た図)に示すよう
な形状であっても対応でき、本発明の適用範囲に入る。
In the embodiment of the present invention, the nozzle 1
Although the elliptical shape of the ellipse is a shape obtained by dividing an ellipse into two with a short axis, the difference in meniscus force acting on the most distal end portion 9 of the nozzle 1 is closer to the reference surface 4A side than to the opposite side of the reference surface 4A. Any shape may be used as long as it is large, and the shapes shown in FIGS. 4, 5, 6, 7, and 8 (each of which is a view as seen from the front surface of the nozzle) can be applied. Enter the range.

【0022】ところで、流路基板4(ノズル形成部材3
含む)は、高分子樹脂の射出成形や、感光性組成物のフ
ォトリソグラフィー手法等で形成される。その他、圧力
室2の形状パターンの開いた金属薄板の積層、金属材料
のダイカスト形成等でも前記流路基板を形成できるが、
ノズル形成を紫外線光(例えば、エキシマレーザー光)
で行う場合は適さない(前記の場合は、YAGレーザー
加工等でノズル形成可能である)。
By the way, the flow path substrate 4 (nozzle forming member 3
Are included by injection molding of a polymer resin, a photolithography method of a photosensitive composition, or the like. In addition, the flow path substrate can be formed by laminating thin metal plates having an open shape pattern of the pressure chamber 2 or by die casting a metal material.
UV light (for example, excimer laser light) for nozzle formation
It is not suitable for the above (in the above case, the nozzle can be formed by YAG laser processing or the like).

【0023】図9に本発明の第2の実施例の主要概略断
面図を示す。基本的な構成及び効果は第1の実施例と同
等であるが、ノズル1のノズル方向に沿った断面形状
が、ノズルの最先端部9に向かって大きく縮小するテー
パ形状(ノズル1のノズル方向の垂直断面積がインク吐
出方向に向かって縮小する形状)となっている。第1の
実施例に於いても前記テーパ角を片側2〜3度に設定し
ているが、第2の実施例では、より大きく前記テーパ角
をとることを特徴とし、ここではこのノズル1のテーパ
角を片側15度に設定している。この構造により、イン
ク吐出の安定性及び、入力エネルギーに対するインク滴
吐出効率が向上し、信頼性の向上、並びに省エネルギー
化が図れる。我々の試作品に於いては、第1の実施例の
ものに対し印加電圧を25〜30%の低下することがで
きた。
FIG. 9 is a main schematic sectional view of the second embodiment of the present invention. The basic configuration and effects are the same as those of the first embodiment, but the cross-sectional shape of the nozzle 1 along the nozzle direction is greatly reduced toward the tip 9 of the nozzle (the nozzle direction of the nozzle 1). Has a shape in which the vertical cross-sectional area thereof decreases in the ink ejection direction). Also in the first embodiment, the taper angle is set to 2 to 3 degrees on one side, but in the second embodiment, the taper angle is set to be larger. The taper angle is set to 15 degrees on one side. With this structure, ink ejection stability and ink droplet ejection efficiency with respect to input energy are improved, reliability is improved, and energy saving is achieved. In our prototype, the applied voltage could be reduced by 25-30% compared to that of the first embodiment.

【0024】図10に本発明の第3の実施例の主要概略
断面図を示す。基本的な構成及び効果は第1の実施例と
同等であが、紫外線光11の入射面7(ノズル形成部材
3)が、紫外線光11に対し概直角になるよう傾けられ
ている。この構造は、照射する紫外線光に対する材料除
去(ノズル1形成)率が向上し、安価なノズル1形成に
つながる。又、圧力室2とノズル1連通部での流体的損
失を低減できる。
FIG. 10 is a main schematic sectional view of the third embodiment of the present invention. The basic configuration and effect are the same as those of the first embodiment, but the incident surface 7 (nozzle forming member 3) of the ultraviolet light 11 is inclined so as to be substantially perpendicular to the ultraviolet light 11. With this structure, the material removal (nozzle 1 formation) rate with respect to the irradiation ultraviolet light is improved, which leads to inexpensive nozzle 1 formation. Further, it is possible to reduce the fluid loss in the communicating portion between the pressure chamber 2 and the nozzle 1.

【0025】以上、本発明の第1、第2、第3の実施例
は、ノズル1が基準面4Aに対してある傾きを持って斜
めに形成されていても、基準面4Aに対して平行なイン
ク吐出が達成されるため、被印字媒体に対する垂直なイ
ンク飛行を安価で、且つ高い信頼性で実現できる。その
ため、プラテンギャップの変動等の外乱に対しても、印
字品質が劣化しない高信頼性インクジェットヘッドとな
り得る。
As described above, in the first, second, and third embodiments of the present invention, even if the nozzle 1 is formed obliquely with a certain inclination with respect to the reference surface 4A, it is parallel to the reference surface 4A. Since various ink ejections are achieved, ink flight perpendicular to the print medium can be realized at low cost and with high reliability. Therefore, it is possible to provide a highly reliable inkjet head in which the print quality does not deteriorate even with disturbance such as a change in the platen gap.

【0026】加えて、図11、図12に示す様に、ノズ
ル前面5に各ノズル1に対してクレーター8A,8B
(ノズル1の最先端部9を保護する凹部)を配すること
も本発明に属する。このクレーター8A,8Bは、印字
途中のトラブルとして発生するノズル最先端部5と被印
字媒体との衝突、接触(例えば、紙ジャム、紙擦り)の
際に、ノズル1先端をノズル前面5より一段引き込ませ
ているため直接、印字媒体がノズル1先端に衝突するの
を防ぐことができる。このクレーター8A,8Bの形状
設定には自由度があり、ノズル1先端を取り囲むもので
あれば良い。又、必ずしもノズル1とクレーター8A
(8B)が一対一に対応する必要はなく、複数のノズル
1に対し1つのクレーターで対応しても構わない。(図
示せず) 図11に於いて示したクレーター8Aは、ノ
ズル前面5側より紫外線光を照射して形成したものであ
り、その入射方向はノズル前面5に対して垂直でなけれ
ばならない。このクレーター8A形成を、ノズル1形成
後に行えば、ノズル1形成時に発生するドロス(紫外線
光貫通時に発生するバリのようなもの)除去も同時に対
応できる。図12に於いて示したクレーター8Bは、ノ
ズル形成部材3(流路基板4)を形成する際同時に形成
したものであり、流路基板4の圧力室2を閉溝とするた
めに基準面4Aに接合する天蓋6により、その一陵を代
用している。この方法は、クレーター8Bを形成するた
めの後加工をする必要がないため、製造コスト面でのメ
リットを有する。
In addition, as shown in FIGS. 11 and 12, craters 8A, 8B are provided on the nozzle front face 5 for each nozzle 1.
Disposing the (recessed portion that protects the most distal end portion 9 of the nozzle 1) also belongs to the present invention. The craters 8A and 8B are arranged such that the tip of the nozzle 1 is moved further than the front surface 5 of the nozzle 1 at the time of collision or contact (for example, paper jam or paper rubbing) between the tip end portion 5 of the nozzle and the print medium, which occurs as a trouble during printing. Since the print medium is pulled in, it is possible to directly prevent the print medium from colliding with the tip of the nozzle 1. The craters 8A and 8B have a degree of freedom in setting their shapes, and may be any as long as they surround the tip of the nozzle 1. Also, the nozzle 1 and the crater 8A are not always required.
(8B) does not have to correspond one-to-one, and one crater may correspond to a plurality of nozzles 1. (Not shown) The crater 8A shown in FIG. 11 is formed by irradiating ultraviolet light from the nozzle front surface 5 side, and its incident direction must be perpendicular to the nozzle front surface 5. If this crater 8A is formed after the nozzle 1 is formed, it is possible to simultaneously remove dross (such as burrs that occurs when ultraviolet light penetrates) that occurs when the nozzle 1 is formed. The crater 8B shown in FIG. 12 is formed at the same time when the nozzle forming member 3 (flow channel substrate 4) is formed, and is used as a reference surface 4A for forming the pressure chamber 2 of the flow channel substrate 4 as a closed groove. The canopy 6 joined to is used to substitute that one tomb. This method has an advantage in manufacturing cost because it is not necessary to perform post-processing for forming the crater 8B.

【0027】次に、本発明の第4の実施例を図13を用
いて説明する。これは第1、第2、第3の実施例を多ノ
ズル化を目的として、両面流路形成基板に適用したもの
である。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This is one in which the first, second and third embodiments are applied to a double-sided channel forming substrate for the purpose of increasing the number of nozzles.

【0028】基本的に片側(図に於いて、上方あるいは
下方)の構成は、前記の実施例と同様であり、流路基板
4Bの表裏(図中では上下)の基準面4Aどうしを平行
に設定し、双方の吐出インク滴は平行で、双方の基準面
4Aに対しても平行(図中の15)に飛翔させる。この
両面の流路基板4Bは、裏表面を一体で形成したもので
もよいし、片面のものを基準面4Aを外側にするように
2つ合わせて、一体化したものでも構わない。
The structure on one side (upper or lower in the figure) is basically the same as that of the above-mentioned embodiment, and the reference surfaces 4A on the front and back sides (upper and lower in the figure) of the flow path substrate 4B are made parallel to each other. The ejected ink droplets are set to be parallel, and the ejected ink droplets are also made to fly in parallel (15 in the figure) to both reference surfaces 4A. The flow path substrates 4B on both surfaces may be integrally formed on the back surface, or may be integrated by combining two ones so that the reference surface 4A is on the outside.

【0029】この構成は、ノズル1A,1Bが基準面4
Aに対して斜めで、双方が向かい合うような傾きを持っ
て形成されていても、双方のノズル1A,1Bから吐出
されるインク滴は平行で、且つ、双方の基準面4Aに対
しても平行であるため、被印字媒体に対する垂直で、並
列なインク飛行を安価で、且つ高い信頼性で実現でき
る。そのため、プラテンギャップの変動等の外乱に対し
ても、印字品質が劣化しない高信頼性インクジェットヘ
ッドを多ノズル化することができる。
In this structure, the nozzles 1A and 1B have the reference surface 4
Even if the nozzles 1A and 1B are formed so as to be oblique to A and have an inclination such that they face each other, the ink droplets ejected from both nozzles 1A and 1B are parallel and are also parallel to both reference surfaces 4A. Therefore, it is possible to realize ink flight perpendicular to the print medium and in parallel, at low cost and with high reliability. Therefore, it is possible to increase the number of nozzles in the highly reliable inkjet head that does not deteriorate the print quality even when the platen gap changes or the like.

【0030】図14、図15は両面に対応したヘッドの
ノズル配列に関する実施例である。図14は両面の複数
のノズル1A列と1B列がそれぞれ同一ピッチで、印字
高さ方向(図中の上下方向)にずれなく配列した例であ
り、高速化に対応したのもである。図15は両面の複数
のノズル1A列と1B列がそれぞれ同一ピッチで、印字
高さ方向(図中の上下方向)に半ピッチずらした例であ
り、高密度化に対応したものである。尚、前記ずらし量
は目的によって様々に設定できるが、すべて本発明の適
用範囲に属する。
14 and 15 show an embodiment relating to the nozzle arrangement of the head corresponding to both sides. FIG. 14 shows an example in which a plurality of nozzles 1A row and 1B row on both sides are arranged at the same pitch without any deviation in the printing height direction (vertical direction in the drawing), which corresponds to speeding up. FIG. 15 shows an example in which a plurality of nozzles 1A and 1B on both sides are arranged at the same pitch and are shifted by a half pitch in the print height direction (vertical direction in the drawing), which corresponds to high density. The amount of shift can be variously set according to the purpose, but all belong to the scope of application of the present invention.

【0031】以上の本発明の実施例全てに渡って、圧力
室2内に圧力変動を発生させる能動素子(図示せず)と
しては、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する発熱
素子や、電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、天
蓋6をたわませる圧電素子(天蓋6上で、圧力室2外に
設置)等を用いることができる。
In all of the above-described embodiments of the present invention, as the active element (not shown) for generating the pressure fluctuation in the pressure chamber 2, the heat generating element for converting the electric energy into the heat energy or the electric energy is used. A piezoelectric element that is converted into mechanical energy and bends the canopy 6 (installed on the canopy 6 and outside the pressure chamber 2) or the like can be used.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明はインクの
吐出安定性を確保した高精度、高歩留まりノズル形成
と、被印字媒体に対する垂直なインク飛行を両立させ、
プラテンギャップの変動等の外乱に対しても、印字品質
が劣化しない信頼性の高いインクジェットヘッドを提供
することができる。加えて、本発明を両面流路形成基板
にも適用し、前記の効果も有する高密度、高速インクジ
ェットヘッドを提供することができる。
As described above, the present invention achieves both high precision and high yield nozzle formation that secures ink ejection stability, and ink flight perpendicular to the print medium.
It is possible to provide a highly reliable inkjet head in which the print quality does not deteriorate even with a disturbance such as a change in the platen gap. In addition, the present invention can be applied to a double-sided channel forming substrate to provide a high-density, high-speed inkjet head that also has the above effects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第1の実施例の主要概略断面図であ
る。
FIG. 1 is a main schematic cross-sectional view of a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1の実施例のノズル前面図であ
る。
FIG. 2 is a front view of the nozzle according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 図1のノズル近傍拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the nozzle of FIG.

【図4】 本発明の実施例のノズル前面図である。FIG. 4 is a front view of the nozzle according to the embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施例のノズル前面図である。FIG. 5 is a front view of the nozzle according to the embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施例のノズル前面図である。FIG. 6 is a front view of the nozzle according to the embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施例のノズル前面図である。FIG. 7 is a front view of the nozzle according to the embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施例のノズル前面図である。FIG. 8 is a front view of the nozzle according to the embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の第2の実施例の主要概略断面図であ
る。
FIG. 9 is a main schematic cross-sectional view of the second embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の第3の実施例の主要概略断面図で
ある。
FIG. 10 is a main schematic cross-sectional view of a third embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の実施例のノズル前面からの断面斜
視図である。
FIG. 11 is a sectional perspective view from the front surface of the nozzle according to the embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の実施例のノズル前面からの断面斜
視図である。
FIG. 12 is a sectional perspective view from the front surface of the nozzle according to the embodiment of the present invention.

【図13】 本発明の第4の実施例の主要概略断面図で
ある。
FIG. 13 is a main schematic cross-sectional view of a fourth embodiment of the present invention.

【図14】 本発明の第4の実施例の両面流路形成記板
の斜視図である。
FIG. 14 is a perspective view of a double-sided channel forming plate according to a fourth embodiment of the present invention.

【図15】 本発明の第4の実施例の両面流路形成記板
の斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view of a double-sided channel forming plate according to a fourth embodiment of the present invention.

【図16】 従来例の主要概略断面図である。FIG. 16 is a main schematic cross-sectional view of a conventional example.

【図17】 従来例と印字媒体との相関図である。FIG. 17 is a correlation diagram between a conventional example and a print medium.

【図18】 従来例の主要概略断面図である。FIG. 18 is a main schematic cross-sectional view of a conventional example.

【図19】 従来例と印字媒体との相関図である。FIG. 19 is a correlation diagram between a conventional example and a print medium.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ノズル 1A ノズル 1B ノズル 2 圧力室 3 ノズル形成部材 4 流路基板 4A 基準面 4B 流路基板 5 ノズル前面 6 天蓋 7 紫外線光の入射面 8A クレーター 8B クレーター 9 ノズルの最先端部 11 紫外線光 12 インク滴吐出方向 13 印字方向 14 印字方向 15 インク滴吐出方向 15A 吐出インク滴のノズルメニスカスによる速度成
分 15B 吐出インク滴のノズル方向の速度成分 21 被印字媒体 22 被印字媒体 D1 吐出インク滴の着弾位置ずれ D2 両面の吐出インク滴の着弾位置間距離 D3 両面の吐出インク滴の着弾位置間距離
1 Nozzle 1A Nozzle 1B Nozzle 2 Pressure Chamber 3 Nozzle Forming Member 4 Flow Path Substrate 4A Reference Surface 4B Flow Path Substrate 5 Nozzle Front Surface 6 Canopy 7 UV Light Incident Surface 8A Crater 8B Crater 9 Nozzle Leading Edge 11 UV Light 12 Ink Droplet ejection direction 13 Printing direction 14 Printing direction 15 Ink droplet ejection direction 15A Velocity component of ejected ink droplet due to nozzle meniscus 15B Velocity component of ejected ink droplet in nozzle direction 21 Print medium 22 Print medium D1 Displacement of ejected ink droplet D2 Distance between landing positions of ejected ink drops on both sides D3 Distance between landing positions of ejected ink drops on both sides

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B41J 2/135 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location B41J 2/135

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク滴を吐出するノズルは圧力室に連
通し、前記圧力室を形成する流路基板の圧力室上面であ
る基準面に対し、前記ノズルが傾いて配されるインクジ
ェットヘッドに於て、前記ノズルの端面形状は前記流路
基板の前記基準面側の周長が反基準面側に対し大きくな
る事を特徴とするインクジェットヘッド。
1. An ink jet head in which a nozzle for ejecting an ink droplet communicates with a pressure chamber, and the nozzle is arranged to be inclined with respect to a reference surface which is an upper surface of the pressure chamber of a flow path substrate forming the pressure chamber. In the ink jet head, the end surface shape of the nozzle is such that the circumferential length of the flow path substrate on the reference surface side is larger than that on the anti-reference surface side.
【請求項2】 前記圧力室を形成する前記流路基板の両
面に、前記圧力室を複数形成し、前記流路基板の端面に
前記ノズルが連通することを特徴とする請求項1に記載
のインクジェットヘッド。
2. The pressure chamber according to claim 1, wherein a plurality of the pressure chambers are formed on both sides of the flow path substrate forming the pressure chamber, and the nozzle communicates with an end surface of the flow path substrate. Inkjet head.
【請求項3】 前記ノズルの形成は紫外線光を使用して
行うことを特徴とする請求項1ないし2に記載のインク
ジェットヘッドの製造方法。
3. The method of manufacturing an inkjet head according to claim 1, wherein the nozzle is formed by using ultraviolet light.
【請求項4】 前記ノズルは前記圧力室側から、紫外線
光を照射して形成することを特徴とする請求項1ない
し、2に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
4. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein the nozzle is formed by irradiating ultraviolet light from the pressure chamber side.
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