JPH11157060A - Ink jet head - Google Patents

Ink jet head

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JPH11157060A
JPH11157060A JP32481297A JP32481297A JPH11157060A JP H11157060 A JPH11157060 A JP H11157060A JP 32481297 A JP32481297 A JP 32481297A JP 32481297 A JP32481297 A JP 32481297A JP H11157060 A JPH11157060 A JP H11157060A
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JP
Japan
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ink
pressure chamber
nozzle
pressure
flow path
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP32481297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Ishikawa
博之 石川
Taro Takekoshi
太郎 竹腰
Masahiro Fujii
正寛 藤井
Shigeo Nojima
重男 野島
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JPH11157060A publication Critical patent/JPH11157060A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • B41J2/14314Structure of ink jet print heads with electrostatically actuated membrane
    • 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
    • B41J2002/14411Groove in the nozzle plate

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent foams from remaining in a pressure chamber when ink is filled and a nozzle surface is cleaned or the like. SOLUTION: An ink jet head is constituted of a nozzle hole 11 for jetting ink drops, a pressure chamber 5 for applying pressure to ink, a connecting section flow path 12 for connecting the nozzle hole 11 with the pressure chamber 5 and a pressure generating means for generating jet pressure in the pressure chamber 5. The distance L from a top 52 of a wall face 51 of the pressure chamber 5 on the opposite side of an ink jet line 7 in the longitudinal direction of the pressure chamber 5 to the connecting section flow path 12 on the section almost vertical to an ink flow line 14 in the vicinity of a connecting section of the connecting section flow path 12 with the pressure chamber 5 is almost 50 μm or shorter.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットヘッ
ドの構造に関し、特に整流作用を持つノズル部付近の気
泡排出作用及びインク流線の整流作用の技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of an ink jet head, and more particularly, to a technique of discharging air bubbles near a nozzle portion having a rectifying function and rectifying an ink stream line.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にインクジェットヘッドは、インク
を加圧してインク滴を吐出するための圧力発生室を備え
ており、その一端はインク供給路を経てインクタンクに
連通し、他端にはインク滴を吐出させるノズル開口が設
けられている。そして、圧力発生室の一部を変形しやす
く形成して振動板として用い、これを電気機械変換手段
によって弾性変位させることによってノズル開口からイ
ンク滴を吐出する圧力を発生させている。
2. Description of the Related Art In general, an ink jet head has a pressure generating chamber for pressurizing ink to discharge ink droplets, one end of which communicates with an ink tank via an ink supply path, and the other end of which has an ink droplet. Is provided. Then, a part of the pressure generating chamber is formed so as to be easily deformed and used as a vibration plate, and this is elastically displaced by an electromechanical conversion means to generate a pressure for discharging the ink droplet from the nozzle opening.

【0003】このようなインクジェットヘッドを用いた
記録装置は低騒音、低消費電力等の優れた特徴を有し、
情報処理装置用の出力装置として広く普及している。そ
して、情報処理装置の高性能化に伴って出力文字及び画
像の更なる高品位化が求められており、より微細なイン
ク滴をより安定して吐出させる技術を開発することが急
務となっている。
A recording apparatus using such an ink jet head has excellent features such as low noise and low power consumption.
It is widely used as an output device for an information processing device. Further, with higher performance of information processing devices, higher quality of output characters and images is required, and it is urgently necessary to develop a technology for more stably ejecting fine ink droplets. I have.

【0004】通常、インクジェットヘッドは複数のノズ
ルをほぼ直線上に配置して有しており、これを用いた記
録装置はインクジェットヘッドと記録紙とをこの直線と
略直交する方向に相対的に移動することによって二次元
の画像を出力する。従って、ドット密度を高めて高品位
を達成するためには、隣接するノズル同士の間隔(ノズ
ルピッチともいう)を狭めることと、複数列に配置した
ノズル列間のインク滴飛行方向の違いを小さくすること
が必要である。また、安定的な吐出を得るため圧力室の
気泡を確実に排除することが必要である。
In general, an ink jet head has a plurality of nozzles arranged substantially on a straight line, and a recording apparatus using the nozzle relatively moves the ink jet head and the recording paper in a direction substantially orthogonal to the straight line. To output a two-dimensional image. Therefore, in order to achieve high quality by increasing the dot density, the interval between adjacent nozzles (also referred to as nozzle pitch) is reduced, and the difference in the ink droplet flight direction between the nozzle rows arranged in a plurality of rows is reduced. It is necessary to. In addition, it is necessary to reliably eliminate bubbles in the pressure chamber in order to obtain stable ejection.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
技術はそれぞれ以下のような解決すべき課題を有してい
た。
However, each of the above prior arts has the following problems to be solved.

【0006】特開平8−290567号公報において開
示された静電アクチュエータを用いたインクジェットヘ
ッドにおいては、インク充填時、及びノズル面のクリー
ニング時等で、圧力室内のインクを吸引する場合にノズ
ル部直下の圧力室の斜面とノズルプレートとの挟まれた
領域に気泡が停留することがあった。インクの気泡が停
留すると、インク滴を吐出するために十分な圧力を圧力
室内のインクに加えられず、インク滴を吐出する事がで
きなくなるという課題があった。また、その停留しやす
い気泡を排除するために、長い時間ノズル孔側よりイン
クを吸引する必要があり、印字に使用される以外のイン
クの消費量が多くなる。また、印字に要するまでの時間
が長くなる等の課題も発生した。
[0006] In an ink jet head using an electrostatic actuator disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-290567, when ink in a pressure chamber is sucked when ink is filled or when the nozzle surface is cleaned, etc. In some cases, air bubbles sometimes stayed in the region between the slope of the pressure chamber and the nozzle plate. When the bubbles of the ink remain, there is a problem in that a sufficient pressure for ejecting the ink droplet cannot be applied to the ink in the pressure chamber, and the ink droplet cannot be ejected. In addition, it is necessary to suck ink from the nozzle hole side for a long time in order to eliminate the air bubbles that are likely to stay, and the consumption of ink other than that used for printing increases. In addition, there have also been problems such as a longer time required for printing.

【0007】また、図に示すように、圧力室内の気泡の
停留を回避するためにノズル部を圧力室内の壁面を含む
位置に配置した場合には、インク流線が所望の方向に向
かず、吐出インクの飛行曲がりを発生するという課題が
あった。
Further, as shown in the figure, when the nozzle portion is arranged at a position including the wall surface in the pressure chamber in order to avoid stagnation of bubbles in the pressure chamber, the ink stream lines do not point in a desired direction, There has been a problem that a flight deflection of the ejected ink occurs.

【0008】[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、本発明のインクジェットヘッドは、インク滴を吐出
するためのノズル部と、このノズルに連通して設けられ
インクに圧力を加えるための圧力室と、この圧力室にイ
ンクを供給するインク供給路と、インク滴を吐出するた
めの吐出圧力を圧力室に発生させる圧力発生手段とを有
するタイプのインクジェットヘッドであって、ノズル部
の圧力室側への開口部は圧力室側に全て開き、ノズル部
はノズル孔と複数の連結部流路から構成され、ノズル部
と圧力室の連通部とのインク流線に概垂直な断面におい
て、インク供給路と反対側の圧力室の壁面の頂点はノズ
ル部との距離を50μm以下の位置にあることを特徴と
するこの場合において、ノズル孔と連結部流路のインク
流線に概垂直な断面における断面積は圧力室の断面積に
対し、インク流線の進む方向に徐々に減少することが望
ましい。
In order to solve the above-mentioned problems, an ink jet head according to the present invention comprises a nozzle portion for discharging ink droplets, and a nozzle portion provided in communication with the nozzle for applying pressure to the ink. An ink jet head of a type having a pressure chamber, an ink supply path for supplying ink to the pressure chamber, and pressure generating means for generating a discharge pressure for discharging ink droplets in the pressure chamber, wherein the pressure of the nozzle portion is The opening to the chamber side opens all the way to the pressure chamber side, the nozzle part is composed of a nozzle hole and a plurality of connecting part flow paths, and in a cross section substantially perpendicular to the ink flow line between the nozzle part and the communicating part of the pressure chamber, The apex of the wall surface of the pressure chamber on the side opposite to the ink supply path is located at a distance of 50 μm or less from the nozzle portion. Interruption Cross-sectional area of the relative cross-sectional area of the pressure chamber, it is desirable to reduce gradually in the direction of travel of the ink flow line.

【0009】また、ノズル部がノズル孔と一つの連結部
流路から構成される場合、圧力室の幅と連結部流路の幅
との比は連結部流路の幅とノズル孔の幅の比と略同等で
あることが望ましい。
Further, when the nozzle portion is composed of the nozzle hole and one connecting portion flow path, the ratio of the width of the pressure chamber to the width of the connecting portion flow passage is determined by the width of the connecting portion flow passage and the width of the nozzle hole. Desirably, it is approximately equal to the ratio.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】(静電アクチュエータの動作原理
の説明)図1は本発明を適用したインクジェットヘッド
の断面図であり、図2はその平面透視図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Explanation of Operation Principle of Electrostatic Actuator) FIG. 1 is a sectional view of an ink jet head to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a plan perspective view thereof.

【0011】これらの図に示すように、インクジェッド
ヘッド1は、シリコン基板2を挟み、上側に同じくシリ
コン製のノズルプレート3、下側にシリコンと熱膨張率
が近いホウ珪酸ガラス基板4がそれぞれ積層された3層
構造となっている。中央のシリコン基板2には、それぞ
れ独立した複数の圧力室5、これらに共通に設けられた
共通インク室6としてそれぞれ機能する溝が、その表面
(図中、上面)からエッチングを施すことにより形成さ
れている。
As shown in these figures, an ink jet head 1 has a silicon substrate 2 sandwiched therebetween, a nozzle plate 3 also made of silicon on the upper side, and a borosilicate glass substrate 4 whose thermal expansion coefficient is close to that of silicon on the lower side. It has a laminated three-layer structure. In the central silicon substrate 2, a plurality of independent pressure chambers 5 and grooves respectively functioning as common ink chambers 6 provided in common with the pressure chambers 5 are formed by etching from the surface thereof (the upper surface in the figure). Have been.

【0012】ノズルプレート3には、各圧力室5の先端
側の部分に対応する位置に、連結部流路12及びノズル
孔11が形成されており、これらが各圧力室5に連通し
ている。また、各圧力室5の後端側の部分に対応する位
置に共通インク室6と接続するインク供給路7が形成さ
れている。シリコン基板2の複数の圧力室5及び共通イ
ンク室6をノズルプレート3によって塞ぐことにより、
各部分5、6、7が区画形成される。
In the nozzle plate 3, a connecting portion flow path 12 and a nozzle hole 11 are formed at positions corresponding to the front end portions of the respective pressure chambers 5, and these communicate with the respective pressure chambers 5. . Further, an ink supply path 7 connected to the common ink chamber 6 is formed at a position corresponding to the rear end side portion of each pressure chamber 5. By closing the plurality of pressure chambers 5 and the common ink chamber 6 of the silicon substrate 2 with the nozzle plate 3,
Each part 5, 6, 7 is sectioned.

【0013】インクは、外部の図示しないインクタンク
から、インク供給口(図示しない)を通って共通インク
室6に供給される。共通インク室6に供給されたインク
は、インク供給路7を通って、互いに独立した圧力室5
にそれぞれ供給される。
The ink is supplied to the common ink chamber 6 from an external ink tank (not shown) through an ink supply port (not shown). The ink supplied to the common ink chamber 6 passes through the ink supply path 7 and passes through the independent pressure chambers 5.
Respectively.

【0014】圧力室5は、その底壁8が図1の上下方向
に弾性変位可能な振動板として機能するように薄肉に形
成されている。したがって、この底壁8の部分を、以後
の説明の都合上、振動板8と称して説明することもあ
る。
The pressure chamber 5 is formed so as to be thin so that the bottom wall 8 functions as a diaphragm which can be elastically displaced in the vertical direction in FIG. Therefore, the portion of the bottom wall 8 may be referred to as a diaphragm 8 for convenience of the following description.

【0015】次に、シリコン基板2の下面に接している
ガラス基板4においては、その上面、即ちシリコン基板
2との接合面には、シリコン基板2の各圧力室5に対応
した位置に、浅くエッチングされた凹部9が形成されて
いる。したがって、各圧力室5の底壁8は、非常に僅か
の隙間を隔てて、ガラス基板4の凹部9の表面92と対
峙している。
Next, in the upper surface of the glass substrate 4 which is in contact with the lower surface of the silicon substrate 2, that is, in the bonding surface with the silicon substrate 2, a shallow surface is formed at a position corresponding to each pressure chamber 5 of the silicon substrate 2. An etched recess 9 is formed. Therefore, the bottom wall 8 of each pressure chamber 5 faces the surface 92 of the concave portion 9 of the glass substrate 4 with a very small gap.

【0016】ここで、各圧力室5の底壁8は、それぞれ
電荷を蓄えるための電極として機能する。そして、各圧
力室5の底壁8に対峙するように、ガラス基板4の凹部
表面92には、セグメント電極10が形成されている。
各セグメント電極10の表面は無機ガラスからなる絶縁
層により覆われている。このように、セグメント電極1
0と各圧力室5の底壁8とは、絶縁層を挟んで互いに対
向電極を形成している。
Here, the bottom wall 8 of each pressure chamber 5 functions as an electrode for storing a charge. A segment electrode 10 is formed on the concave surface 92 of the glass substrate 4 so as to face the bottom wall 8 of each pressure chamber 5.
The surface of each segment electrode 10 is covered with an insulating layer made of inorganic glass. Thus, the segment electrode 1
0 and the bottom wall 8 of each pressure chamber 5 form opposing electrodes with an insulating layer interposed therebetween.

【0017】インクジェットヘッドを駆動するために
は、印字信号21に応じて、これらの対向電極間の充放
電を行う。印字信号21の一方の出力は個々のセグメン
ト電極10に直接接続され、他方の出力はシリコン基板
2に形成された共通電極端子22に接続されている。シ
リコン基板2には不純物が注入されており、それ自体が
導電性をもつため、この共通電極端子22から底壁8に
電荷を供給することができる。また、より低い電気抵抗
で共通電極に電圧を供給する必要がある場合には、例え
ば、シリコン基板の一方の面に金等の導電性材料の薄膜
を蒸着やスパッタリングで形成すればよい。
In order to drive the ink jet head, charging and discharging between these opposing electrodes are performed in accordance with the print signal 21. One output of the print signal 21 is directly connected to each segment electrode 10, and the other output is connected to a common electrode terminal 22 formed on the silicon substrate 2. Since impurities are implanted into the silicon substrate 2 and the silicon substrate 2 itself has conductivity, charges can be supplied from the common electrode terminal 22 to the bottom wall 8. When it is necessary to supply a voltage to the common electrode with a lower electric resistance, for example, a thin film of a conductive material such as gold may be formed on one surface of the silicon substrate by vapor deposition or sputtering.

【0018】(実施例1)図3は本発明を適用したイン
クジェットヘッドの平面透視図の拡大図であり、図4は
その断面図である。
(Embodiment 1) FIG. 3 is an enlarged plan perspective view of an ink jet head to which the present invention is applied, and FIG. 4 is a sectional view thereof.

【0019】図3、4をもとに実施例を説明すると、本
発明のインクジェットヘッド1は、インク滴を吐出する
ノズル孔11と、インクに圧力を加えるための圧力室5
と、ノズル孔11と圧力室5とを連結する連結部流路1
2と、インク滴を吐出するための吐出圧力を圧力室5に
発生させる圧力発生手段とで構成される。ノズル孔11
と連結部流路12で構成されるノズル部13の圧力室5
側への開口部は圧力室5側に全て開いている。ノズル部
13と圧力室5との連通部付近のインク流線14に概垂
直な断面において、圧力室5の長手方向におけるインク
供給路7と反対側の圧力室5の壁面51の頂点52はノ
ズル部13との距離Lが略50μm以下の位置にある。
The embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. In the ink jet head 1 of the present invention, a nozzle hole 11 for discharging ink droplets and a pressure chamber 5 for applying pressure to ink are provided.
Connecting passage 1 connecting nozzle hole 11 and pressure chamber 5
And pressure generating means for generating an ejection pressure for ejecting ink droplets in the pressure chamber 5. Nozzle hole 11
And the pressure chamber 5 of the nozzle portion 13 composed of the connecting portion flow path 12
The openings to the sides are all open to the pressure chamber 5 side. In a section substantially perpendicular to the ink flow line 14 near the communicating portion between the nozzle portion 13 and the pressure chamber 5, the vertex 52 of the wall surface 51 of the pressure chamber 5 opposite to the ink supply path 7 in the longitudinal direction of the pressure chamber 5 is a nozzle. The distance L from the part 13 is at a position of about 50 μm or less.

【0020】従来は距離Lは数十から百数十μm程度で
あり、インクジェットヘッドに対する外乱の振動によっ
て発生するノズル孔11から混入する微少な気泡や図示
しないインクタンク側からの微少な気泡の混入が有った
場合、数十μm程度の大きさの気泡が頂点52付近に停
留し、ノズル孔11からインクを吸引した場合でも気泡
15が停留したままになる。
Conventionally, the distance L is on the order of several tens to one hundred and several tens of μm, and the entry of minute bubbles from the nozzle holes 11 generated by disturbance vibration to the ink jet head and minute bubbles from the ink tank (not shown). In the case where there is, a bubble having a size of about several tens of μm stays near the vertex 52, and the bubble 15 stays still even when ink is sucked from the nozzle hole 11.

【0021】本発明による構成においては、頂点52と
ノズル部13との距離Lが微少な気泡15の大きさより
小さいため、ノズル部13直下の頂点52付近に気泡1
5が有ったとしても、ノズル孔11からインクを吸引す
ると気泡15はノズル孔11より、インクと共に排除さ
れる。
In the structure according to the present invention, since the distance L between the vertex 52 and the nozzle portion 13 is smaller than the size of the minute bubble 15, the bubble 1 is located near the vertex 52 immediately below the nozzle portion 13.
Even if the nozzle 5 is provided, when the ink is sucked from the nozzle hole 11, the bubble 15 is removed together with the ink from the nozzle hole 11.

【0022】(実施例2)図5、6、7をもとに他の実
施例を説明する。実施例1に対し、同一物は同一番号で
示し説明を省略する。図5は実施例1を適用したインク
ジェットヘッドの平面透視図の拡大図であり、ノズルプ
レート3のノズル部13の加工ズレ、シリコン基板2の
圧力室5の加工ズレ、及びシリコン基板2とノズルプレ
ート3の位置ズレが発生した場合を示す。図6はその断
面図である。図7は本実施例2を適用したインクジェッ
トヘッド1の平面透視図の拡大図である。
(Embodiment 2) Another embodiment will be described with reference to FIGS. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. FIG. 5 is an enlarged plan perspective view of the ink jet head to which the first embodiment is applied, and shows processing deviation of the nozzle portion 13 of the nozzle plate 3, processing deviation of the pressure chamber 5 of the silicon substrate 2, and the silicon substrate 2 and the nozzle plate. 3 shows a case where the position shift of No. 3 occurs. FIG. 6 is a sectional view thereof. FIG. 7 is an enlarged plan perspective view of the inkjet head 1 to which the second embodiment is applied.

【0023】図5に示すように加工ズレ、位置ズレが大
きく発生した場合にはシリコン基板2とノズル部13の
重なり部18が発生する。重なり部18がある場合に
は、連結部流路12内のインク流線16を図中Z軸方向
へ整流する作用を低減し、インク滴19は所望する方向
(図中Z軸方向)とずれた方向へ吐出し、印字品位を下
げることになる。そのため、上記のような不具合を発生
させないために、ノズル部13の加工ズレ、圧力室5の
加工ズレ、シリコン基板2とノズルプレート3の位置ズ
レを極力抑え、精度の高い加工方法が必要であった。
As shown in FIG. 5, when the processing deviation and the positional deviation are large, an overlapping portion 18 of the silicon substrate 2 and the nozzle portion 13 is generated. When there is the overlapping portion 18, the action of rectifying the ink flow line 16 in the connecting portion flow path 12 in the Z-axis direction in the drawing is reduced, and the ink droplet 19 is shifted from the desired direction (Z-axis direction in the drawing). And the print quality is degraded. Therefore, in order to prevent the above-described problems from occurring, a processing method of the nozzle portion 13, a processing displacement of the pressure chamber 5, and a positional deviation between the silicon substrate 2 and the nozzle plate 3 are suppressed as much as possible, and a processing method with high accuracy is required. Was.

【0024】本実施例2では、図7に示すように実施例
1に示す圧力室5の頂点52の部分に面取り部53を施
し、上記加工ズレ、位置ズレが有る場合においても圧力
室5の新たな頂点56とノズル部13との距離Lを略5
0μm以下に位置し、かつ、シリコン基板2とノズル部
13の重なり部18の発生をなくすことを可能とした。
また、ノズル部13の中心と圧力室5を構成する対向す
る壁54、55との距離M、Nは本実施例1の変形例で
は、略同等に設定可能なため、吐出するインク滴19を
図中X軸方向から観察した場合にも所望する方向(図中
Z軸方向)とずれることが無く、さらに印字品位を高め
ることが可能となる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 7, a chamfered portion 53 is formed at the vertex 52 of the pressure chamber 5 shown in the first embodiment, so that the pressure chamber 5 can be removed even when there is a processing deviation and a positional deviation. The distance L between the new vertex 56 and the nozzle 13 is set to approximately 5
It is possible to eliminate the occurrence of the overlapping portion 18 between the silicon substrate 2 and the nozzle portion 13 which is located at 0 μm or less.
In the modification of the first embodiment, the distances M and N between the center of the nozzle 13 and the opposing walls 54 and 55 forming the pressure chamber 5 can be set to be substantially equal. Even when observed from the X-axis direction in the drawing, there is no deviation from the desired direction (Z-axis direction in the drawing), and the print quality can be further improved.

【0025】(実施例3)図8,9をもとに他の実施例
を説明する。実施例1、実施例2に対し、同一物は同一
番号で示し説明を省略する。図8はインクジェットヘッ
ドの平面透視図の拡大図であり、ノズルプレート3に
は、各圧力室5の先端側の部分に対応する位置に、連結
部流路12、第2の連結部流路20及びノズル孔11で
構成されるノズル部13が形成されており、これらが各
圧力室5に連通している。図9は図8の断面図である。
(Embodiment 3) Another embodiment will be described with reference to FIGS. The same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted. FIG. 8 is an enlarged plan perspective view of the ink jet head. In the nozzle plate 3, the connecting portion flow path 12 and the second connecting portion flow path 20 are provided at positions corresponding to the front end portions of the respective pressure chambers 5. And a nozzle portion 13 composed of a nozzle hole 11, which communicates with each pressure chamber 5. FIG. 9 is a sectional view of FIG.

【0026】図8,9に示すように連結部流路12、第
2の連結部流路20、ノズル孔11になるに従い徐々に
穴の径は小さくなる。シリコン基板2、ノズルプレート
3の加工ズレ、位置ズレが大きく発生した場合には、実
施例1と同様にシリコン基板2とノズル部13の重なり
部18が発生する。重なり部18がある場合には、連結
部流路12内のインク流線16を図中Z軸方向へ整流す
る作用を低減することになるが、第2の連結部流路20
のインク流線の整流作用により第2の連結部流路20内
のインク流線21は所望の方向(図中Z軸方向)へと整
流され、インク滴19は所望する方向(図中Z軸方向)
へと吐出し、印字品位を高めることが可能である。ま
た、実施例1に対して、連結部流路12の穴径を大きく
できる為、気泡の停留の可能性はさらに小さくなり、イ
ンク滴の吐出安定性をさらにあげることが可能となる。
As shown in FIGS. 8 and 9, the diameter of the hole gradually decreases as the position of the connecting portion flow path 12, the second connecting portion flow path 20, and the nozzle hole 11 increases. When the processing deviation and the positional deviation of the silicon substrate 2 and the nozzle plate 3 are large, the overlapping portion 18 of the silicon substrate 2 and the nozzle portion 13 occurs as in the first embodiment. When the overlapping portion 18 is present, the effect of rectifying the ink streamlines 16 in the connecting portion flow path 12 in the Z-axis direction in the drawing is reduced.
The ink streamline 21 in the second connecting portion flow path 20 is rectified in a desired direction (the Z-axis direction in the figure) by the rectifying action of the ink streamline of FIG. direction)
And the print quality can be improved. Further, as compared with the first embodiment, the hole diameter of the connecting portion flow path 12 can be made larger, so that the possibility of the retention of bubbles is further reduced, and the ejection stability of ink droplets can be further improved.

【0027】(実施例4)図10をもとに他の実施例を
説明する。実施例3に対し、同一物は同一番号で示し説
明を省略する。図10は本実施例を適用したインクジェ
ットヘッドの、図2におけるX軸方向側面断面図であ
る。
(Embodiment 4) Another embodiment will be described with reference to FIG. The same components as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. FIG. 10 is a cross-sectional side view in the X-axis direction of FIG. 2 of the inkjet head to which the present embodiment is applied.

【0028】本実施例のインクジェットヘッド1は、イ
ンク滴を吐出するノズル孔11と、インクに圧力を加え
るための圧力室5と、ノズル孔11と圧力室5とを連結
する連結部流路12及び第2の連結部流路20と、イン
ク滴を吐出するための吐出圧力を圧力室5に発生させる
圧力発生手段とで構成され、特に、圧力室5の幅W1と
連結部流路12の幅W2との比P1、連結部流路12の
幅W2と第2の連結部流路20の幅W3との比P2、第
2の連結部流路20の幅W3とノズル孔11の幅W4の
比P3と略同等である。
The ink jet head 1 of this embodiment has a nozzle hole 11 for discharging ink droplets, a pressure chamber 5 for applying pressure to the ink, and a connecting portion flow path 12 connecting the nozzle hole 11 and the pressure chamber 5. And a second connecting portion flow path 20 and pressure generating means for generating a discharge pressure for discharging ink droplets in the pressure chamber 5. In particular, the width W 1 of the pressure chamber 5 and the connecting portion flow path 12 The ratio P1 of the width W2, the ratio P2 of the width W2 of the connecting portion channel 12 and the width W3 of the second connecting portion channel 20, the width W3 of the second connecting portion channel 20, and the width W4 of the nozzle hole 11 Is substantially equal to the ratio P3.

【0029】このようにノズル孔11、連結部流路1
2、第2の連結部流路20によるノズル部13の構成に
よると、連結部流路内のインク流線16方向になめらか
に断面形状が変化することになり、インクの流れも急激
に変化せず、安定的に徐々に変化することになる。イン
クの流れが安定的に徐々に変化するということは、イン
ク滴の吐出状態も安定し、インクジェットヘッド内の気
泡の排出も容易となる。
As described above, the nozzle hole 11 and the connecting portion flow path 1
2. According to the configuration of the nozzle portion 13 by the second connecting portion flow path 20, the cross-sectional shape changes smoothly in the direction of the ink flow line 16 in the connecting portion flow path, and the ink flow also changes rapidly. Instead, it changes gradually and stably. The stable and gradual change of the ink flow also stabilizes the ejection state of the ink droplets and facilitates the discharge of air bubbles in the inkjet head.

【0030】ノズル孔11と連結部流路12のみでノズ
ル部13が構成される場合は、圧力室5の幅W1と連結
部流路12の幅W2との比P1を、連結部流路12の幅
W2とノズル孔11の幅W4との比P2と略同等に設定
すると同様の効果が得られる。
When the nozzle portion 13 is constituted only by the nozzle hole 11 and the connecting portion flow path 12, the ratio P1 between the width W1 of the pressure chamber 5 and the width W2 of the connecting portion flow path 12 is determined by the following formula. The same effect can be obtained by setting the ratio W2 to the ratio P2 of the width W2 of the nozzle hole 11 to the width W2 of the nozzle hole 11.

【0031】(実施例4の変形例)本実施例4の変形例
のインクジェットヘッド1は、図10に示すように、イ
ンク滴を吐出するノズル孔11と、インクに圧力を加え
るための圧力室5と、ノズル孔11と圧力室5とを連結
する連結部流路12及び第2の連結部流路20と、イン
ク滴を吐出するための吐出圧力を圧力室5に発生させる
圧力発生手段とで構成され、特に、ノズル孔11、連結
部流路12、圧力室5を結ぶ線22が概ね一直線上にあ
る。この構成においても、実施例4と同様に、連結部流
路12からノズル孔11まで、インクの流れが安定的に
徐々に変化する効果を得られる。
(Modification of the Fourth Embodiment) As shown in FIG. 10, an ink jet head 1 according to a modification of the fourth embodiment has a nozzle hole 11 for discharging ink droplets and a pressure chamber for applying pressure to the ink. 5, a connecting portion flow path 12 and a second connecting portion flow path 20 connecting the nozzle hole 11 and the pressure chamber 5, and pressure generating means for generating a discharge pressure for discharging ink droplets in the pressure chamber 5. In particular, a line 22 connecting the nozzle hole 11, the connecting portion flow path 12, and the pressure chamber 5 is substantially on a straight line. Also in this configuration, similarly to the fourth embodiment, an effect of stably gradually changing the flow of the ink from the connection channel 12 to the nozzle hole 11 can be obtained.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明による構成においては、圧力室5
内に気泡が停留することが無くなり、インク滴を吐出す
るために十分な圧力を圧力室内のインクに加える事が可
能で、安定的に吐出する事が可能となった。また、圧力
室内の気泡を排除するために必要なインク吸引時間も低
減するため、印字以外に使用される無駄なインクの消費
量を削減することが可能となった。
In the structure according to the present invention, the pressure chamber 5
Bubbles do not stay in the inside, and it is possible to apply a sufficient pressure to the ink in the pressure chamber to discharge the ink droplet, and it is possible to stably discharge the ink. Further, since the ink suction time required for eliminating bubbles in the pressure chamber is also reduced, it is possible to reduce the consumption of waste ink used for purposes other than printing.

【0033】また、圧力室内の気泡の停留を回避するた
めにノズル部を圧力室内の壁面を含む位置に配置する必
要もなくなり、インク流線は所望の方向に向き、吐出イ
ンク滴の吐出方向も所望の方向に略一致するため、印字
品位を高める効果が得られる。
Further, it is not necessary to dispose the nozzle portion at a position including the wall surface in the pressure chamber in order to avoid the stagnation of bubbles in the pressure chamber, and the ink stream line is directed in a desired direction, and the discharge direction of the discharged ink droplet is also changed. Since they substantially coincide with the desired direction, the effect of improving the print quality can be obtained.

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

【図1】本発明のインクジェットヘッドの実施例を示す
概略縦断面図である。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an embodiment of an ink jet head of the present invention.

【図2】図1に示すインクジェットヘッドの実施例の平
面透視図である。
FIG. 2 is a plan perspective view of an embodiment of the inkjet head shown in FIG. 1;

【図3】図2に示すインクジェットヘッドの実施例の部
分拡大図である。
FIG. 3 is a partially enlarged view of an embodiment of the ink jet head shown in FIG.

【図4】図3に示すインクジェットヘッドの実施例の断
面図である。
FIG. 4 is a sectional view of an embodiment of the ink jet head shown in FIG.

【図5】図3に示すインクジェットヘッドの実施例の加
工上のズレが発生した場合の平面透視図の拡大図であ
る。
FIG. 5 is an enlarged plan perspective view of the embodiment of the ink jet head shown in FIG. 3 when a processing shift occurs.

【図6】図5に示すインクジェットヘッドの実施例の断
面図である。
FIG. 6 is a sectional view of an embodiment of the ink jet head shown in FIG.

【図7】本発明のインクジェットヘッドの他の実施例を
示す平面透視図の拡大図である。
FIG. 7 is an enlarged plan perspective view showing another embodiment of the inkjet head of the present invention.

【図8】本発明のインクジェットヘッドの他の実施例を
示す平面透視図の拡大図である。
FIG. 8 is an enlarged plan perspective view showing another embodiment of the inkjet head of the present invention.

【図9】図8に示すインクジェットヘッドの実施例の断
面図である。
FIG. 9 is a sectional view of an embodiment of the ink jet head shown in FIG.

【図10】本発明のインクジェットヘッドの他の実施例
を示す図2におけるX軸方向側面断面図である。
10 is a side sectional view in the X-axis direction in FIG. 2 showing another embodiment of the ink jet head of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 インクジェットヘッド 2 シリコン基板 3 ノズルプレート 4 ガラス基板 5 圧力室 6 共通インク室 7 インク供給路 8 振動板 9 ガラス基板上の凹部 10 セグメント電極 11 ノズル孔 12 連結部流路 13 ノズル部 14 ノズル部と圧力室との連通部付近のインク流線 15 ノズル部直下の気泡 16 連結部流路内のインク流線 17 吐出インク滴の吐出方向 18 シリコン基板と連結部流路の重なり部 19 吐出インク滴 20 第2の連結部流路 21 第2の連結部流路内のインク流線 22 ノズル孔、複数の連結部流路、圧力室を結ぶ線 51 圧力室の壁面 52 圧力室の頂点 53 圧力室の面取り部 54 圧力室の壁面 55 圧力室の壁面 56 圧力室の頂点 92 ガラス室の凹部の表面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ink-jet head 2 Silicon substrate 3 Nozzle plate 4 Glass substrate 5 Pressure chamber 6 Common ink chamber 7 Ink supply path 8 Vibration plate 9 Depression on glass substrate 10 Segment electrode 11 Nozzle hole 12 Connection part flow path 13 Nozzle part 14 Nozzle part Ink flow line near the communicating part with the pressure chamber 15 Bubbles just below the nozzle part 16 Ink flow line in the connecting part flow path 17 Discharge direction of the discharged ink droplet 18 Overlapping part of the silicon substrate and the connecting part flow path 19 Discharged ink droplet 20 2nd connecting part flow path 21 Ink flow line in the second connecting part flow path 22 Line connecting the nozzle hole, the plurality of connecting part flow paths, and the pressure chambers 51 Wall surface of the pressure chamber 52 Apex of the pressure chamber 53 of the pressure chamber Chamfered part 54 Wall surface of pressure chamber 55 Wall surface of pressure chamber 56 Apex of pressure chamber 92 Surface of concave part of glass chamber

フロントページの続き (72)発明者 野島 重男 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内Continued on the front page (72) Inventor Shigeo Nojima 3-3-5 Yamato, Suwa-shi, Nagano Pref. Seiko Epson Corporation

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク滴を吐出するためのノズル部と、
該ノズル部に連通して設けられインクに圧力を加えるた
めの圧力室と、該圧力室にインクを供給するインク供給
路と、インク滴を吐出するための吐出圧力を前記圧力室
に発生させる圧力発生手段とを有するインクジェットヘ
ッドにおいて、 前記ノズル部の前記圧力室への開口部は該圧力室に全て
開いており、該ノズル部はノズル孔と複数の連結部流路
から構成され、該ノズル部と該圧力室の連通部とのイン
ク流線に概垂直な断面において、前記インク供給路と反
対側の該圧力室の壁面の頂点は該ノズル部との距離を5
0μm以下の位置にあることを特徴とするインクジェッ
トヘッド。
A nozzle for discharging ink droplets;
A pressure chamber provided in communication with the nozzle portion for applying pressure to ink, an ink supply path for supplying ink to the pressure chamber, and a pressure for generating a discharge pressure for discharging ink droplets in the pressure chamber. And an opening to the pressure chamber of the nozzle portion is entirely open to the pressure chamber, and the nozzle portion is constituted by a nozzle hole and a plurality of connecting portion flow paths. In a cross section substantially perpendicular to the ink flow line between the pressure chamber and the communication section of the pressure chamber, the top of the wall of the pressure chamber opposite to the ink supply path has a distance of 5 mm from the nozzle section.
An inkjet head, which is located at a position of 0 μm or less.
【請求項2】 請求項1記載のインクジェットヘッドに
おいて、前記ノズル孔と前記連結部流路のインク流線に
概垂直な断面における断面積は前記圧力室の断面積に対
し、インク流線の進む方向に徐々に減少することを特徴
とするインクジェットヘッド。
2. The ink jet head according to claim 1, wherein a cross-sectional area of the nozzle hole and a cross section of the connecting portion flow path in a section substantially perpendicular to an ink flow line advances with respect to a cross-sectional area of the pressure chamber. An ink jet head characterized by gradually decreasing in a direction.
【請求項3】 請求項1記載のインクジェットヘッドに
おいて、前記ノズル部は前記ノズル孔と一つの連結部流
路から構成され、前記圧力室の幅と該連結部流路の幅と
の比は該連結部流路の幅と該ノズル孔の幅の比と略同等
であることを特徴とするインクジェットヘッド。
3. The ink jet head according to claim 1, wherein the nozzle portion includes the nozzle hole and one connecting portion flow path, and a ratio of a width of the pressure chamber to a width of the connecting portion flow path is equal to the width. An ink jet head, wherein the ratio of the width of the connecting portion flow path to the width of the nozzle hole is substantially equal.
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