JPWO2017047533A1 - インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents
インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2017047533A1 JPWO2017047533A1 JP2017539883A JP2017539883A JPWO2017047533A1 JP WO2017047533 A1 JPWO2017047533 A1 JP WO2017047533A1 JP 2017539883 A JP2017539883 A JP 2017539883A JP 2017539883 A JP2017539883 A JP 2017539883A JP WO2017047533 A1 JPWO2017047533 A1 JP WO2017047533A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- flow path
- common
- pressure
- nozzle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
- B41J2/18—Ink recirculation systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
- B41J2/055—Devices for absorbing or preventing back-pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2002/14306—Flow passage between manifold and chamber
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14411—Groove in the nozzle plate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14419—Manifold
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14459—Matrix arrangement of the pressure chambers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14491—Electrical connection
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/12—Embodiments of or processes related to ink-jet heads with ink circulating through the whole print head
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/18—Electrical connection established using vias
Abstract
Description
このようなインクジェット記録装置では、インクジェットヘッド内に発生した気泡や混入した異物等によって、ノズルが詰まり、射出不良等の問題が生じる場合がある。また、インクの種類によっては、長時間使用しないままにしておくと、インク粒子の沈降等によってノズル付近のインク粘度が高まり、安定したインクの射出性能が得難い場合がある。
インクを射出する複数のノズルと、
前記複数のノズルの各々に連通し、インクが貯留された複数の圧力室と、
前記複数の圧力室の各々に対応して設けられ、対応する前記圧力室内のインクに圧力を加える複数の圧力発生手段と、
前記圧力室の入口から前記ノズルの出口に至るインク流路から分岐して設けられ、前記複数の圧力室内のインクを排出可能な複数の個別循環流路と、
前記複数の個別循環流路のうち少なくとも二つが連通する共通循環流路と、
を備えるヘッドチップと、
前記ヘッドチップの上面に設けられ、前記ヘッドチップの上面に開口する複数のインク供給孔から、前記複数の圧力室の各々に共通に供給するインクを貯留する共通供給液室と、を備えることを特徴とする。
前記個別循環流路は、前記インク流路のうち前記圧力室の出口側の端部から前記ノズルの出口に至る部分から分岐して設けられていることを特徴とする。
前記インク流路は、前記ノズルと、前記圧力室とを連通する連通路を有し、
前記個別循環流路は、前記連通路から分岐して設けられていることを特徴とする。
前記共通循環流路と前記複数の圧力室は、前記ノズルのインク射出方向において、少なくとも一部が重なる位置に設けられていることを特徴とする。
前記複数のノズルは、複数列で配列されており、
前記複数列の各列又は2列毎に、前記共通循環流路が設けられていることを特徴とする。
前記個別循環流路及び前記共通循環流路の少なくとも一方に面して設けられ、圧力により弾性変形して流路の容積を変更可能な第1ダンパーを備えることを特徴とする。
前記共通循環流路の上部及び下部の少なくとも一方に面して設けられ、圧力により弾性変形して流路の容積を変更可能な第1ダンパーを備え、
前記第1ダンパーは、前記共通循環流路の側とは反対側に、前記第1ダンパーに面して空気室を有していることを特徴とする。
前記共通供給液室に面して設けられ、圧力により弾性変形して前記共通供給液室の容積を変更可能な第2ダンパーを備えることを特徴とする。
請求項1〜8のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドと、
前記インク流路から前記個別循環流路への循環流を発生させるための循環手段を備えることを特徴とするインクジェット記録装置である。
なお、以下の説明では、ラインヘッドを用いた記録媒体の搬送のみで描画を行う1パス描画方式での実施形態を例にして説明するが、適宜の描画方式に適用可能であり、例えば、スキャン方式やドラム方式を用いた描画方式を採用しても良い。
また、以下の説明では、記録媒体Rの搬送方向を前後方向、記録媒体Rの搬送面において当該搬送方向に直交する方向を左右方向とし、前後方向及び左右方向に垂直な方向を上下方向として説明する。
インクジェット記録装置100は、プラテン1001、搬送ローラー1002、ラインヘッド1003,1004,1005,1006、及びインクの循環機構8等を備える(図1及び図6参照)。
プラテン1001は、上面に記録媒体Rを支持しており、搬送ローラー1002が駆動されると、記録媒体Rを搬送方向(前後方向)に搬送する。
ラインヘッド1003,1004,1005,1006は、記録媒体Rの搬送方向(前後方向)の上流側から下流側にかけて、搬送方向に直交する幅方向(左右方向)に並列して設けられている。そして、ラインヘッド1003,1004,1005,1006の内部には、後述するインクジェットヘッド1が少なくとも一つ設けられており、例えば、シアン(C),マゼンタ(M),イエロー(Y),黒(K)のインクを記録媒体Rに向けて吐出する。
なお、インクの循環機構8については、後述する(図6参照)。
インクジェットヘッド1の概略構成について、図2〜5に基づいて説明する。
なお、図3は、ヘッドチップ2の平面図であり、ヘッドチップ2の内部に形成される構成要素の一部を破線で示している。
インクジェットヘッド1は、ヘッドチップ2、共通インク室3、接続部材4及び保持部90等を備える(図2〜図5等参照)。
また、高精度に位置合わせを行う観点から、ヘッドチップ2と保持部90のそれぞれにアライメントマーク(図示省略)を設けて、接合することが望ましい。
次に、ヘッドチップ2について、詳細に説明する。
ヘッドチップ2は、下側から順にノズル基板10、共通流路基板70、中間基板20、圧力室基板30,スペーサー基板40,配線基板50及び接着層60が積層一体化されることによって構成されている(図5参照)。
また、ノズル基板10は、SOI基板によって製造されており、異方性エッチングにより高精度に加工されて形成されている。そのため、ノズルNの上下方向の長さ及び個別循環流路102の下部の厚みは、例えば10μm程度に薄くすることができる。また、個別循環流路102は、ノズルNの上部の大径部101に分岐して設けられているため、ノズルNの近傍のインクを循環させることができ、ノズルNの近傍の気泡等を個別循環流路102に流すことができる。
大径部701は、共通流路基板70を上下方向に貫通しており、ノズル基板10の大径部101と同径でそれぞれが連通している。
共通循環流路703は、ノズルNの配列方向(左右方向)に並んだ一列分の個別循環流路102が絞り部702を通じて連通しており、複数の個別循環流路102から流れてきたインクが合流する。また、共通循環流路703は、ノズルNの配列方向(左右方向)に沿って設けられ、ヘッドチップ2の右端部及び左端部付近で上方向に流路が形成されており、ヘッドチップ2上面のインク排出孔602に連通している(図3等参照)。また、以下の説明では、個別循環流路102と、絞り部702と、共通循環流路703を合わせて循環流路72という。個別循環流路102の流路インピーダンスを十分大きくすることが出来れば、絞り部702を省略することもできる。
また、共通流路基板70には、第1ダンパー704が形成されている。第1ダンパー704は、例えば、弾性変形可能なシリコン、金属又は樹脂などからなり、共通流路基板70は、複数の層を接着などで積層した構成としてもよい。
第1ダンパー704は、例えば、厚さ1〜50μmからなるSi基板からなり、共通循環流路703の上面に面して設けられ、第1ダンパー704の上面には空気室203が形成されている。第1ダンパー704は、薄いSi基板であるため、共通循環流路703と空気室203との圧力差によって弾性変形して、共通循環流路703の容積を変更可能である。例えば、圧力室311に一度に圧力が加えられ射出が行われ、共通循環流路703に一度にインクが流れて共通循環流路703内の圧力が急激に下がった場合、第1ダンパー704が下方向に向かって弾性変形することにより、インク流路の急激な圧力変動を防ぐことができる。また、空気室203を閉空間とすることで、第1ダンパー704が変形に伴う振動を起こした場合の減衰力が働き、さらに圧力変動を抑えることができる。
なお、共通循環流路703には、ノズルNの配列方向(左右方向)に並んだ一列分の個別循環流路102が連通するとしたが、二列分の個別循環流路102が連通するように構成しても良い。
連通孔201は、大径部701に連通している。また、連通孔201は、インクが通過する経路の径を絞る形状となっており、インクの射出においてインクに加えられる運動エネルギーを調整するように形成されている。また、以下の説明では、連通孔201、大径部701及び大径部101を合わせて連通路71という。
圧力室層31は、シリコン製の基板であり、圧力室層31には、ノズルNから射出されるインクが貯留される圧力室311が形成されている。また、圧力室311は、ノズル列に対応して複数列(例えば、4列)で、左右方向に配列して設けられている(図3参照)。また、圧力室311は、前方向の下部(圧力室の出口311b)において、インクが射出される際の流路となる連通路71に連通している。また、圧力室311は、圧力室層31を上下方向に貫通しつつ前後方向に延在するように形成されている。
振動板32は、圧力室311の開口を覆うように圧力室層31の上面に積層され、圧力室311の上壁部を構成している。振動板32の表面には、酸化膜が形成されている。また、振動板32には、圧力室311と連通して上方向に貫通する貫通孔321が形成されている。
圧電素子42は、圧力室311と略同一の平面視形状で形成され、振動板32を挟んで圧力室311と対向する位置に設けられている。圧電素子42は、振動板32を変形させるためのPZT(lead zirconium titanate)からなるアクチュエーターである。また、圧電素子42には、上面及び下面に2つの電極421,422が設けられており、このうち下面側の電極422が振動板32に接続されている。
また、スペーサー基板40には、振動板32の貫通孔321と連通して上方向に貫通する貫通孔401が、空間41とは独立して形成されている。
インターポーザ51には、上方向に貫通するスルーホール511が形成されており、このスルーホール511には、貫通電極55が挿通されている。貫通電極55の下端には、水平方向に延在する配線56の一端が接続されており、この配線56の他端には、圧電素子42上面の電極421上に設けられたスタッドバンプ423が、空間41内に露出した半田561を介して接続されている。また、貫通電極55の上端には、個別配線57が接続されており、個別配線57は水平方向に延在し、接続部材4に接続されている(図4参照)。
また、インターポーザ51には、スペーサー基板40の貫通孔401と連通して上方向に貫通するインレット512が形成されている。なお、絶縁層52〜54のうち、インレット512近傍を被覆する各部分は、インレット512よりも大きい開口径となるように形成されている。
圧力室311の入口311a(インク入口)及び出口311b(ノズルNの入口Naに連通するインク出口)、並びに、ノズルNの入口Na(インク入口)及び出口Nb(インク出口)は、それぞれ図5に示している。
ここで、共通循環流路703や絞りはノズル形成基板に形成しても良いし流路基板に形成しても良い。
例えば、流路基板に形成する場合は、ノズル形成基板に各ノズルNに対応して形成され一方側に隣接する絞り又は共通循環流路703に達する溝(個別循環流路102)を形成し、このノズル形成基板が絞り又は共通循環流路703が形成された流路基板に接合されることにより、循環流路72を構成することが好ましい。
循環流路72を圧力室311の出口311b側の端部から分岐する場合は、圧力室311が形成された圧力室基板30のノズルN側の面に各圧力室311に対応して形成され循環流路72となる溝を形成し、この圧力室基板が圧力室311に連通する流路が形成された流路基板に接合されることにより、循環流路72を構成することが好ましい。
流路基板に形成する場合は、圧力室基板30に各圧力室311に対応して形成され一方側に隣接する絞りや共通循環流路703に達する溝(個別循環流路102)を形成し、この圧力室基板30が絞りや共通循環流路703が形成された流路基板に接合されることにより、循環流路72を構成することが好ましい。
また、図5の上下方向から見て絞り部702が圧力室311と重ならないように図5の後側にずれた位置に配置されるように、共通循環流路703、絞り部702、第1ダンパー704の位置を図5の後側にずらして配置させる。そして、圧力室311を形成する圧力室基板30の中間基板20側の面に各圧力室311に連通して形成され他方側に隣接する絞り部702に達し、個別循環流路102となる溝を形成し、この圧力室基板30が中間基板20(流路基板)に接合されることにより、個別循環流路102、絞り部702、共通循環流路703を形成できる。絞り部702を設けない場合は、例えば、絞り部702を共通循環流路703にすればよい。
インクの循環手段としてのインクの循環機構8は、供給用サブタンク81、循環用サブタンク82及びメインタンク83等によって構成されている(図6)。
循環用サブタンク82は、共通インク室3の共通排出液室3bから排出されたインクが充填されており、インク流路85によってインク排出口302,302に接続されている。
また、供給用サブタンク81と循環用サブタンク82は、ヘッドチップ2のノズル面(以下、「位置基準面」ともいう。)に対して、上下方向(重力方向)に異なる位置に設けられている。よって、位置基準面と供給用サブタンク81の水頭差による圧力P1と、位置基準面と循環用サブタンク82との水頭差による圧力P2が生じている。
また、供給用サブタンク81と循環用サブタンク82は、インク流路86で接続されている。そして、ポンプ88によって加えられた圧力によって、循環用サブタンク82から供給用サブタンク81にインクを戻すことができる。
本発明の共通供給液室3aは、ヘッドチップ2の上面に設けられており、ヘッドチップ2の上面に開口するインク供給孔601から、圧力室311の各々に共通に供給するインクを貯留している。このように、比較的大きな容積が必要となる共通供給液室3aを、ヘッドチップ2の上面に設けることによって、小型のインクジェットヘッド1であっても、共通供給液室3aを設けるためのスペースを確保しやすい構成となっている。そして、共通供給液室3aの容積を大きくすれば、共通供給液室3aの粘性抵抗RとイナータンスLを小さくすることができる。そのため、圧力室311が負圧になった際の圧力室311へのインクの供給の大半を、共通供給液室3a側(上流側)から供給することができる。
このように、共通供給液室3a側から圧力室311へインクを供給されやすくできるため、循環流路72から連通路71に向かってインクが引き込まれ難くし、ノズルN付近の圧力変動を抑え、インクの射出安定性を向上させることができる。
具体的には、「(A1)共通供給液室3a」、「(A2)インク供給孔601から大径部101までのインク流路」、「(A3)個別循環流路102及び絞り部702」、「(A4)共通循環流路703」、の4つの流路に分けて、それぞれのA1〜A4の流路について、粘性抵抗R(R1〜R4)、イナータンスL(L1〜L4)、コンプライアンスC(C1,C4)を算出し、ノズルNからのインクの射出流量に相当する電流源Iを与えることとして、等価回路モデルを用いて評価した(図7参照)。なお、本モデルでは、インクの流量が電流、流路内の圧力が電圧に相当する。また、ノズルNは、A2の大径部101とA3の個別循環流路102との境界にあるものと仮定している。
流路形状が直方体である場合は、流路の幅(前後方向)をw(m)、流路の高さ(上下方向)をh(m)、流路の長さ(左右方向)をl(m)、インクの流体粘度をη(Pa・s)、インク密度をρ(kg/m3)とした場合、イナータンスはL=ρl/hw、粘性抵抗はR=8ηl(h+w)2/(hw)3と計算することができる。
また、流路形状が円柱形状である場合は、流路の直径をd(m)、流路の高さ(上下方向)をl(m)、インクの流体粘度をη(Pa・s)、インク密度をρ(kg/m3)とした場合、イナータンスはL=4ρl/πd2、粘性抵抗はR=128ηl/πd4と計算することができる。
また、その他の形状の場合、例えば、テーパ形状の場合は、テーパ形状の長さ方向に直方体として細分化して積分することによって計算することができる。
なお、A2及びA3における粘性抵抗R及びイナータンスLの算出では、それぞれの流路が直列に繋がれているとして、各流路の数値の和として算出している。
また、コンプライアンスCは、C1が第2ダンパー303、C4が第1ダンパー704に対応している。コンプライアンスCは、ばね定数の逆数であり、例えば有限要素法などを用いて算出し、「pL/MPa」を「nF」に変換することができる。
なお、図8では、B2地点から共通供給液室3a側(A1とA2側)を上流側とし、B2地点から循環流路72側(A3とA4側)を下流側として、上流側からノズルN上部に向かって流れるインク流量を正の値とし、下流側からノズルN上部に向かって流れるインク流量を負の値としている。
また、図8に示すように、インクの射出開始から、およそ0.5×10−3秒以降では、略一定値に留まっていることが分かる。これは、時間経過とともに、インクの咄嗟の動きやすさの指標となるイナータンスLの影響が小さくなり、次第に流路の粘性抵抗Rに比例する供給割合となったためである。
ここで、B2地点の圧力変動は、ノズルN上部における圧力変動を示しており、B2地点における圧力変動が小さければ、インクの射出安定性が高くなる。図9に示すシミュレーション結果では、B2地点の圧力変動は、おおよそ、−3.5〜−3.0kPaの範囲内に収まり、圧力変動量は約0.5kPa程度であることが分かった。
したがって、シミュレーションを行ったインクの射出条件が、射出液滴量を6pL、駆動周波数50kHz、ノズル数1024個であり、射出されるインクの流量が非常に多い条件であるにもかかわらず、圧力変動を約0.5kPa程度の低い水準に抑えることができていることが分かった。圧力変動0.5kPaは、インクのサブタンク水頭値5cm相当であり、射出速度に対する影響は小さい。以上のように、本発明のインクジェットヘッド1は、インクの射出安定性が非常に高いことが確認できた。
図10に示すように、イナータンスL1を100倍にした場合は、上流側からのインクの供給が減少し、上流側からインクがさらに供給され難くなり、下流側からの供給が増加している。
また、図11に示すように、B2地点の圧力変動は、4kPa以上の大きな値となっている。このように、イナータンスL1を大きくすることで、圧力変動が大きくなり、射出安定性が低下する。
以上、説明した通り、本発明のインクジェットヘッド1は、圧力室311の入口311aからノズルNの出口Nbに至るインク流路から分岐して設けられ、複数の圧力室311内のインクを排出可能な複数の個別循環流路102と、当該複数の個別循環流路102のうち少なくとも二つが連通する共通循環流路703、とを有するヘッドチップ2と、ヘッドチップ2の上面に設けられ、ヘッドチップ2の上面に開口する複数のインク供給孔601から、複数の圧力室311の各々に共通に供給するインクを貯留する共通供給液室3aと、を備えている。
これにより、小型のインクジェットヘッド1においても、共通供給液室3aを設ける容積を確保しやすく、共通供給液室3aの粘性抵抗RとイナータンスLを小さくすることができる。したがって、ノズルNからのインクの射出によって圧力室311が負圧になった際に、共通供給液室3aからインクの大半を供給でき、循環流路72から圧力室311側に向かってインクが引き込まれ難くなるため、ノズルN付近の圧力変動を抑え、インクの射出安定性を向上させることができる。また、本発明のインクジェットヘッド1の小型化が可能なため、小型で高解像度化が可能であり、生産コストを低減できる。
本発明の今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した詳細な説明に限定されるものではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
また、第1ダンパー704は、循環流路72に面するように設ければよく、大きさや設ける面は、適宜変更可能である。なお、製造効率の観点から、循環流路72の上面又は下面に設けることが好ましいが、左面又は右面に対して設けることも可能である。
102 個別循環流路
203 空気室
3a 共通供給液室
303 第2ダンパー
311 圧力室
311a 圧力室の入口
311b 圧力室の出口
42 圧電素子(圧力発生手段)
601 インク供給孔
703 共通循環流路
704 第1ダンパー
71 連通路
8 インクの循環機構(インクの循環手段)
100 インクジェット記録装置
N ノズル
Nb ノズルの出口
Claims (9)
- インクを射出する複数のノズルと、
前記複数のノズルの各々に連通し、インクが貯留された複数の圧力室と、
前記複数の圧力室の各々に対応して設けられ、対応する前記圧力室内のインクに圧力を加える複数の圧力発生手段と、
前記圧力室の入口から前記ノズルの出口に至るインク流路から分岐して設けられ、前記複数の圧力室内のインクを排出可能な複数の個別循環流路と、
前記複数の個別循環流路のうち少なくとも二つが連通する共通循環流路と、
を備えるヘッドチップと、
前記ヘッドチップの上面に設けられ、前記ヘッドチップの上面に開口する複数のインク供給孔から、前記複数の圧力室の各々に共通に供給するインクを貯留する共通供給液室と、を備えることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 前記個別循環流路は、前記インク流路のうち前記圧力室の出口側の端部から前記ノズルの出口に至る部分から分岐して設けられてい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。
- 前記インク流路は、前記ノズルと、前記圧力室とを連通する連通路を有し、
前記個別循環流路は、前記連通路から分岐して設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のインクジェットヘッド。 - 前記共通循環流路と前記複数の圧力室は、前記ノズルのインク射出方向において、少なくとも一部が重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
- 前記複数のノズルは、複数列で配列されており、
前記複数列の各列又は2列毎に、前記共通循環流路が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。 - 前記個別循環流路及び前記共通循環流路の少なくとも一方に面して設けられ、圧力により弾性変形して流路の容積を変更可能な第1ダンパーを備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
- 前記共通循環流路の上部及び下部の少なくとも一方に面して設けられ、圧力により弾性変形して流路の容積を変更可能な第1ダンパーを備え、
前記第1ダンパーは、前記共通循環流路の側とは反対側に、前記第1ダンパーに面して空気室を有していることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。 - 前記共通供給液室に面して設けられ、圧力により弾性変形して前記共通供給液室の容積を変更可能な第2ダンパーを備えることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドと、
前記インク流路から前記個別循環流路への循環流を発生させるための循環手段を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015184585 | 2015-09-18 | ||
JP2015184585 | 2015-09-18 | ||
PCT/JP2016/076734 WO2017047533A1 (ja) | 2015-09-18 | 2016-09-12 | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2017047533A1 true JPWO2017047533A1 (ja) | 2018-07-05 |
Family
ID=58288815
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017539883A Pending JPWO2017047533A1 (ja) | 2015-09-18 | 2016-09-12 | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10457063B2 (ja) |
EP (1) | EP3351388B1 (ja) |
JP (1) | JPWO2017047533A1 (ja) |
CN (1) | CN108025552B (ja) |
WO (1) | WO2017047533A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10596815B2 (en) * | 2017-04-21 | 2020-03-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid ejection head and inkjet printing apparatus |
JP7064516B2 (ja) * | 2017-06-09 | 2022-05-10 | フジフィルム ディマティックス, インコーポレイテッド | クロストークを減少させた流体吐出装置 |
JP7106917B2 (ja) * | 2018-03-23 | 2022-07-27 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 |
JP7087701B2 (ja) * | 2018-06-13 | 2022-06-21 | コニカミノルタ株式会社 | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 |
WO2020044457A1 (ja) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | コニカミノルタ株式会社 | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 |
CN111347786B (zh) * | 2018-12-21 | 2022-09-13 | 精工爱普生株式会社 | 液体喷射头以及液体喷射装置 |
JP7388028B2 (ja) * | 2019-07-26 | 2023-11-29 | ブラザー工業株式会社 | 液体吐出ヘッド |
JP7380104B2 (ja) | 2019-11-12 | 2023-11-15 | ブラザー工業株式会社 | 液体吐出装置 |
KR102194622B1 (ko) * | 2020-03-13 | 2020-12-24 | 주식회사 고산테크 | 잉크젯 헤드의 잉크 순환 공급 시스템 및 방법 |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008087288A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Fujifilm Corp | インクジェット記録装置 |
JP2008290292A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Fuji Xerox Co Ltd | 液滴吐出ヘッド及び画像形成装置 |
JP2010077259A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Fujifilm Corp | 画像形成方法 |
JP2012194152A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 塩害予測装置および方法 |
JP2012532772A (ja) * | 2009-07-10 | 2012-12-20 | フジフィルム ディマティックス, インコーポレイテッド | 高密度実装のためのmemsジェット射出構造 |
WO2014185369A1 (ja) * | 2013-05-15 | 2014-11-20 | コニカミノルタ株式会社 | インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法 |
WO2014185370A1 (ja) * | 2013-05-15 | 2014-11-20 | コニカミノルタ株式会社 | インクジェットヘッド |
US20150124019A1 (en) * | 2012-07-30 | 2015-05-07 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Printhead including integrated circuit die cooling |
JP2015142979A (ja) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | コニカミノルタ株式会社 | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 |
JP2015147374A (ja) * | 2014-02-07 | 2015-08-20 | 京セラ株式会社 | 液体吐出ヘッド、および記録装置 |
JP2015150882A (ja) * | 2014-02-19 | 2015-08-24 | 京セラ株式会社 | 流路部材、およびそれを用いた液体吐出ヘッド、ならびに記録装置 |
JP2016049683A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッドとそれを用いたヘッドユニット |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5563332B2 (ja) | 2009-02-26 | 2014-07-30 | 富士フイルム株式会社 | 流体液滴吐出中の供給チャンネル及び回収チャンネルにおけるクロストークの低減装置 |
CN103596763B (zh) * | 2011-05-31 | 2015-10-14 | 柯尼卡美能达株式会社 | 喷墨头以及具备喷墨头的喷墨描绘装置 |
-
2016
- 2016-09-12 CN CN201680053333.8A patent/CN108025552B/zh active Active
- 2016-09-12 WO PCT/JP2016/076734 patent/WO2017047533A1/ja active Application Filing
- 2016-09-12 US US15/760,793 patent/US10457063B2/en active Active
- 2016-09-12 JP JP2017539883A patent/JPWO2017047533A1/ja active Pending
- 2016-09-12 EP EP16846404.8A patent/EP3351388B1/en active Active
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008087288A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Fujifilm Corp | インクジェット記録装置 |
JP2008290292A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Fuji Xerox Co Ltd | 液滴吐出ヘッド及び画像形成装置 |
JP2010077259A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Fujifilm Corp | 画像形成方法 |
JP2012532772A (ja) * | 2009-07-10 | 2012-12-20 | フジフィルム ディマティックス, インコーポレイテッド | 高密度実装のためのmemsジェット射出構造 |
JP2012194152A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 塩害予測装置および方法 |
US20150124019A1 (en) * | 2012-07-30 | 2015-05-07 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Printhead including integrated circuit die cooling |
WO2014185369A1 (ja) * | 2013-05-15 | 2014-11-20 | コニカミノルタ株式会社 | インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法 |
WO2014185370A1 (ja) * | 2013-05-15 | 2014-11-20 | コニカミノルタ株式会社 | インクジェットヘッド |
JP2015142979A (ja) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | コニカミノルタ株式会社 | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 |
JP2015147374A (ja) * | 2014-02-07 | 2015-08-20 | 京セラ株式会社 | 液体吐出ヘッド、および記録装置 |
JP2015150882A (ja) * | 2014-02-19 | 2015-08-24 | 京セラ株式会社 | 流路部材、およびそれを用いた液体吐出ヘッド、ならびに記録装置 |
JP2016049683A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッドとそれを用いたヘッドユニット |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10457063B2 (en) | 2019-10-29 |
EP3351388A4 (en) | 2018-09-26 |
EP3351388B1 (en) | 2020-09-09 |
WO2017047533A1 (ja) | 2017-03-23 |
US20190047286A1 (en) | 2019-02-14 |
CN108025552B (zh) | 2019-12-24 |
EP3351388A1 (en) | 2018-07-25 |
CN108025552A (zh) | 2018-05-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2017047533A1 (ja) | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 | |
JP6607197B2 (ja) | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 | |
JP6724923B2 (ja) | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 | |
US11390080B2 (en) | Ink-jet recording apparatus | |
JPWO2017130695A1 (ja) | インクジェット駆動装置およびインクジェット駆動方法 | |
JP7167697B2 (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
JP7225794B2 (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
JP2017056664A (ja) | インクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法 | |
JP2012171255A (ja) | インクジェットヘッド及び記録装置 | |
JP2019181707A (ja) | 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 | |
CN107538910B (zh) | 喷墨头及喷墨记录装置 | |
JP7028178B2 (ja) | インクジェットヘッドおよびその製造方法と、インクジェットプリンタ | |
TWI440562B (zh) | 流體噴出裝置 | |
JP7151708B2 (ja) | 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 | |
JP6915670B2 (ja) | インクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法 | |
JP2016124271A (ja) | 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 | |
JP2020100053A (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
JP2017030352A (ja) | バブルスクリーンを有する単一噴射 | |
JP2023109057A (ja) | 液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法 | |
JP2023128607A (ja) | 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 | |
JP2023046782A (ja) | 液体吐出ヘッド | |
JP2020044740A (ja) | 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200114 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200309 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200707 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200828 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210112 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210311 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20210330 |