WO2023276009A1 - ノズルプレート、インクジェットヘッドおよび画像形成装置 - Google Patents

ノズルプレート、インクジェットヘッドおよび画像形成装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023276009A1
WO2023276009A1 PCT/JP2021/024606 JP2021024606W WO2023276009A1 WO 2023276009 A1 WO2023276009 A1 WO 2023276009A1 JP 2021024606 W JP2021024606 W JP 2021024606W WO 2023276009 A1 WO2023276009 A1 WO 2023276009A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flow path
nozzle plate
cross
discharge direction
nozzle
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/024606
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
久珠 小林
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コニカミノルタ株式会社 filed Critical コニカミノルタ株式会社
Priority to JP2023531209A priority Critical patent/JPWO2023276009A1/ja
Priority to PCT/JP2021/024606 priority patent/WO2023276009A1/ja
Priority to US18/571,455 priority patent/US20240278566A1/en
Publication of WO2023276009A1 publication Critical patent/WO2023276009A1/ja

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
    • B41J2/135—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
    • B41J2/1433—Structure of nozzle plates
    • 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
    • B41J2002/14475—Structure thereof only for on-demand ink jet heads characterised by nozzle shapes or number of orifices per chamber

Definitions

  • the present invention relates to a nozzle plate, an inkjet head and an image forming apparatus.
  • An inkjet head used in an inkjet printer or the like has a nozzle plate with a large number of minute nozzle holes on the ejection surface of droplets (ink).
  • Such a nozzle plate for example, as described in Patent Document 1, has a channel having a tapered shape and a channel having a wall surface parallel to the ejection direction of droplets.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a nozzle plate, an inkjet head, and an image forming apparatus capable of suppressing entrainment of air into the interior of the inkjet head.
  • a nozzle plate according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a nozzle plate having nozzle holes for ejecting droplets, wherein the nozzle holes include a first flow path and the a second flow path arranged downstream of the first flow path with respect to the ejection direction of the droplet so as to communicate with the first flow path;
  • a cross-sectional area orthogonal to the ejection direction on the most upstream side of the ejection direction is larger than a cross-sectional area orthogonal to the ejection direction on the most downstream side, and in a cross section including the central axis of the nozzle hole and parallel to the ejection direction , the inclination of the straight line connecting the most upstream end and the most downstream end of the wall surface of the second flow path disposed on one side of the central axis with respect to the discharge direction is , the wall surface of the first flow path disposed on the one side is smaller than the inclination with respect to the discharge direction of a straight line connecting the end on the most upstream side
  • an inkjet head has the above nozzle plate.
  • an image forming apparatus for solving the above problems has the above inkjet head.
  • the present invention provides a nozzle plate, an inkjet head, and an image forming apparatus capable of improving ejection stability.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an image forming apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing an outline of an inkjet head according to one embodiment of the present invention.
  • 3A is a cross-sectional view of the head chip of FIG. 2 taken along the line AA.
  • 3B is a cross-sectional view of the head chip of FIG. 2 taken along the line BB.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of region C in FIG. 3A.
  • FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views schematically showing how droplets are drawn in in an inkjet head having a conventional nozzle plate.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view schematically showing a state of drawing droplets in an inkjet head having a nozzle plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing cross-sectional areas S A and S B of a nozzle plate according to one embodiment of the present invention.
  • 7A to 7C are schematic diagrams showing an example of a method of manufacturing a nozzle plate by punching.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the punch, including the central axis and parallel to the direction of pressing the punch into the plate.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a nozzle plate according to Modification 1 of the present embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a nozzle plate according to Modification 2 of the present embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an image forming apparatus 100 according to Embodiment 1. As shown in FIG.
  • the image forming apparatus 100 has an inkjet head 1, an ink supply device 110, a conveying device 120, and a main tank 130, as shown in FIG.
  • the inkjet head 1 has a plurality of nozzles for ejecting ink droplets onto a recording medium M such as paper, which is an object to be printed.
  • the inkjet head 1 is configured to supply a plurality of different color inks to specific nozzles.
  • the inkjet head 1 is arranged so as to be capable of scanning in a direction crossing the conveying direction D of the recording medium M on which an image is to be formed, for example, by a scanning method. The details of the configuration of the inkjet head 1 will be described later.
  • the inkjet heads 1 may be arranged in a line system.
  • the type of ink ejected by the inkjet head 1 is not particularly limited, and includes, for example, actinic radiation curable ink, solvent-based ink, water-based ink, and hot-melt ink.
  • the transport device 120 is a device for transporting the recording medium M to the inkjet head 1 .
  • the transport device 120 includes, for example, a belt conveyor 121 and rotatable feed rollers 122 .
  • the belt conveyor 121 includes a plurality of rotatable pulleys 121a and an endless belt 121b stretched around the pulleys 121a.
  • the feed roller 122 is arranged at a position facing the upstream pulley 121a in the transport direction D of the recording medium M so as to sandwich the belt 121b and the recording medium M and feed the recording medium M onto the belt 121b.
  • the ink supply device 110 is arranged integrally with the inkjet head 1 .
  • the ink supply device 110 is arranged for each type of ink. For example, when using four color inks of Y (yellow), M (magenta), C (cyan) and K (black), four ink supply devices 110 are arranged in the inkjet head 1 .
  • Each ink supply device 110 is supplied with ink in the main tank 130 via a pipe 141 and a valve 142 connected to the main tank 130 .
  • Each ink supply device 110 communicates with a common ink chamber 2 (to be described later) of the inkjet head 1 through a pipe 144, and is connected so as to be able to supply ink of each color to an ink supply port 2a of the desired common ink chamber 2.
  • the inkjet head 1 is also connected to the main tank 130 by a bypass pipe 143 branching from the pipe 141 described above.
  • a valve 142 that can switch and set the flow path of the ink to one or both of the pipe 141 and the bypass pipe 143 is arranged.
  • the pipe 141, the pipe 144, and the bypass pipe 143 are all flexible tubes, for example.
  • Valve 142 is, for example, a three-way valve.
  • the main tank 130 is a tank for containing ink to be supplied to the inkjet head 1 .
  • the main tank 130 is arranged separately from the inkjet head 1 .
  • the main tank 130 has, for example, a stirring device (not shown).
  • the main tank 130 can be appropriately determined according to the image forming performance and size of the image forming apparatus 100 . For example, when the image forming speed of the image forming apparatus is 1 to 3 m 2 /min, the capacity of the main tank 130 is 1 L, for example.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing an outline of the inkjet head 1 used in the image forming apparatus 100 described above. As shown in FIG. 2 , the inkjet head 1 has a common ink chamber 2 , a holding section 3 and a head chip 4 .
  • the common ink chamber 2 is formed in a hollow, substantially rectangular parallelepiped shape, and one surface facing the holding section 3 is open.
  • An ink supply port 2a for supplying ink from the ink supply device 110 and an ink discharge port 2b for discharging ink to the ink supply device 110 are provided on one side of the common ink chamber 2 facing the opening.
  • the common ink chamber 2 is provided with a filter inside, which removes foreign substances from the ink supplied from the ink supply port 2a and crushes air bubbles contained in the ink finely.
  • the holding part 3 is formed in a substantially flat plate shape having an opening part 3a substantially in the center, and is arranged so as to cover the opening of the common ink chamber 2.
  • the common ink chamber 2 is connected to one surface of the holding portion 3 so as to cover the opening 3a.
  • a head chip 4 is connected to the other surface of the holding portion 3 so as to cover the opening 3a.
  • the holding portion 3 allows the common ink chamber 2 and the head chip 4 to communicate with each other through the opening 3a.
  • An insertion hole 3b is provided in the outer peripheral portion of the holding portion 3.
  • a flexible wiring board 5 is inserted through the insertion hole 3b.
  • One end of the flexible wiring board 5 is connected to the head chip 4 which will be described later.
  • the other end of the flexible wiring board 5 is inserted through the insertion hole 3b provided in the holding portion 3 from the other surface of the holding portion 3 and is pulled out to the common ink chamber 2 side.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view along line AA in FIG. 2 showing an outline of the head chip 4 included in the inkjet head 1 described above
  • FIG. 3B is an outline of the head chip 4 included in the inkjet head 1 described above
  • 3 is a cross-sectional view along line BB in FIG. 2, showing the .
  • the head chip 4 has a nozzle plate 10, a pressure chamber forming plate 20, a drive plate 30, and a wiring substrate 40.
  • the nozzle plate 10, the pressure chamber forming plate 20, the drive plate 30, and the wiring board 40 are stacked in this order from the ink ejection surface side.
  • a plurality of nozzle holes 11 are formed in the nozzle plate 10 .
  • the nozzle hole 11 penetrates from one surface to the other surface of the nozzle plate 10 .
  • the nozzle holes 11 eject ink droplets (hereinafter simply referred to as droplets) supplied from the common ink chamber 2 from ejection ports to the outside.
  • a plurality of (for example, 500 to 2000) nozzle holes 11 are provided in the nozzle plate 10 and arranged in a matrix.
  • the nozzle holes 11 communicate with pressure chambers 21 formed in the pressure chamber forming plate 20 .
  • the nozzle hole 11 may be composed of two substrates, as shown in FIG. 9 (described later).
  • a liquid-repellent film 14 is formed on the surface of the nozzle plate 10 on the ink ejection side.
  • the material included in the liquid-repellent film 14 is not particularly limited, but is, for example, a fluororesin.
  • the thickness of the liquid-repellent film 14 is not particularly limited, but is, for example, 1 nm or more and less than 100 nm.
  • the pressure chamber forming plate 20 has multiple pressure chambers 21 and a vibration plate 22 .
  • the pressure chambers 21 are provided at positions corresponding to the nozzle holes 11 of the nozzle plate 10 . Also, the pressure chambers 21 penetrate from one surface to the other surface of the pressure chamber forming plate 20 .
  • the pressure chamber 21 applies ejection pressure to the ink ejected from the nozzle hole 11 by its volume fluctuation.
  • Partition walls 23 are formed between the plurality of pressure chambers 21 .
  • the partition wall 23 is entirely made of a metal that can be electroplated, such as nickel (Ni). As a result, the rigidity of the partition wall 23 can be increased, and the inkjet head 1 can have a stable structure that is less likely to be destroyed by vibration. Note that the nozzle plate 10 and the pressure chamber forming plate 20 may be adhered.
  • the diaphragm 22 is arranged so as to cover the opening of the pressure chamber 21 on the side opposite to the nozzle plate 10 .
  • a second communication hole 24 communicating with the pressure chamber 21 is provided in the diaphragm 22 .
  • a drive plate 30 is arranged on one surface of the vibration plate 22 opposite to the one surface on the pressure chamber 21 side.
  • the drive plate 30 has a space 31 and a third communication hole 32 communicating with the second communication hole 24 .
  • the space portion 31 is arranged at a position facing the pressure chamber 21 with the diaphragm 22 interposed therebetween.
  • An actuator 50 is housed in the space 31 .
  • the actuator 50 has a piezoelectric element 51 , a first electrode 52 and a second electrode 53 .
  • the first electrode 52 is laminated on one surface of the diaphragm 22 .
  • An insulating layer may be arranged between the first electrode 52 and the diaphragm 22 .
  • the piezoelectric element 51 is laminated on the first electrode 52 and arranged for each pressure chamber 21 (each channel) at a position facing the pressure chamber 21 with the diaphragm 22 and the first electrode 52 interposed therebetween.
  • the piezoelectric element 51 is made of a material that deforms when a voltage is applied, and is made of, for example, a ferroelectric material such as lead zirconate titanate (PZT).
  • a second electrode 53 is laminated on the surface of the piezoelectric element 51 opposite to the first electrode 52 .
  • the second electrode 53 is connected via a bump 54 to a wiring layer 41 provided on a wiring substrate 40, which will be described later.
  • the film thickness of the piezoelectric element 51 is, for example, 10 ⁇ m or less.
  • the wiring board 40 has a wiring layer 41 and a silicon layer 42 with the wiring layer 41 formed over one surface.
  • the wiring layer 41 is connected to the bump 54 provided on the second electrode 53 via solder 41a.
  • the outer edge of the wiring layer 41 is connected to the flexible wiring board 5 .
  • a silicon layer 42 is arranged on one surface of the wiring layer 41 opposite to the driving plate 30 . Silicon layer 42 is bonded to holding portion 3 .
  • the wiring board 40 is provided with a fourth communication hole 43 penetrating through the wiring layer 41 and the silicon layer 42 .
  • the fourth communication hole 43 communicates with the common ink chamber 2 via the third communication hole 32 of the drive plate 30 and the opening 3 a of the holding portion 3 .
  • the ink in the common ink chamber 2 is circulated through the fourth communication hole 43 of the wiring board 40, the third communication hole 32 of the drive plate 30, and the second communication hole 24 of the vibration plate 22, which are in communication with each other.
  • An inlet serving as a flow path for supplying to the pressure chamber 21 is configured. The inlet serves to throttle the flow path resistance (flow rate) of ink flowing from the common ink chamber 2 into the pressure chamber 21 .
  • the nozzle holes 11 of the nozzle plate 10 constitute outlets for ejecting the ink in the pressure chambers 21 toward the recording medium 150 .
  • the ink contained in the common ink chamber 2 passes through the inlets (that is, the fourth communication hole 43, the third communication hole 32 and the second communication hole 24) to the pressure chamber 21. flow into.
  • the piezoelectric element 51 is deformed (vibrates), and the vibration plate 22 is deformed (vibrated) as the piezoelectric element 51 is deformed. .
  • Deformation (vibration) of the vibration plate 22 generates pressure for ejecting ink into the pressure chamber 21 . Due to the generation of such pressure, the ink in the pressure chamber 21 is pushed out to the outlet (that is, the nozzle hole 11 ) and ejected from the tip (nozzle opening) of the nozzle hole 11 toward the recording medium 150 .
  • the inkjet head 1 may be a piezoelectric inkjet head in which the nozzle plate 10 is included and the piezoelectric element 51 constitutes the wall of the pressure chamber 21, or a thermal inkjet head. good.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of region C in FIG. 3A, showing the cross-sectional shape of nozzle plate 10. As shown in FIG.
  • the nozzle hole 11 of the nozzle plate 10 is located downstream of the first flow path 12 with respect to the first flow path 12 and the droplet ejection direction (arrow E in FIG. 4). and a second flow path 13 disposed so as to communicate with the first flow path 12, the cross-sectional area of the first flow path 12 on the most upstream side of the discharge direction perpendicular to the discharge direction being the most downstream larger than the above cross-sectional area of the side.
  • the first flow path 12 and the second flow path 13 of the nozzle plate 10 are formed by processing one substrate.
  • FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views schematically showing essential parts of an inkjet head 1 equipped with a conventional nozzle plate C1 as described in Patent Document 1.
  • FIG. 5A the piezoelectric element 51 is vibrated to change the pressure in the pressure chamber 21, thereby ejecting the ink droplet X.
  • the pressure in the pressure chamber 21 is reduced (because the volume of the pressure chamber increases) immediately before the ink droplet X is ejected, so the ink is drawn into the pressure chamber through the nozzle hole C2 (FIG. 5B). .
  • the surface tension of the ink forms a concave liquid surface (meniscus) Y in the nozzle hole C2, which may draw air Z into the pressure chamber 21 (FIG. 5B).
  • the force of the piezoelectric element 51 that pushes out the ink in the pressure chamber 21 will be the air Z when the next droplet is ejected. It reaches.
  • air bubbles are contained in the ink, and if droplets are to be ejected as they are, the drop in ejection stability occurs, such as the occurrence of missing nozzles or the failure of droplets to land at predetermined positions due to ejection disturbances. There is a risk.
  • the inventors considered that by sufficiently increasing the volume of the first flow path 12 , it becomes difficult for the air to be caught inside the pressure chamber 21 .
  • the present inventors have found that, in a cross section including the central axis CA1 of the nozzle hole 11 and parallel to the droplet ejection direction, the minimum cross-sectional area S A of the first flow path 12 and the second flow
  • the minimum cross - sectional area SB of the path 13 satisfies the relationship of formula (1), it is possible to suppress air from being drawn into the pressure chamber 21 when the droplet is drawn in, and the droplet ejection stability is improved. can be improved (Fig. 6A, B).
  • central axis CA1 of the nozzle hole 11 refers to the center (center of gravity) of the cross section of the first flow path 12 perpendicular to the droplet ejection direction, It means a straight line connecting the center (center of gravity) of the cross section perpendicular to the ejection direction.
  • the first flow path 12 discharges liquid droplets toward the pressure chamber 21 .
  • the area of the cross section orthogonal to the direction is enlarged.
  • the area of the cross section of the first flow path 12 perpendicular to the ejection direction can be sufficiently increased. It is conceivable that a sufficient volume can be ensured to suppress the air Z that is taken in during drawing from reaching the inside of the pressure chamber 21 due to pressure loss.
  • the first flow path 12 and the second flow path 13 have shapes and sizes that satisfy the expression (1), so that the first flow path 12 can be sufficiently secured, the adverse effects caused by air entrainment caused by variations in shape and size due to the manufacturing and processing of the nozzle plate can be sufficiently prevented by the first flow path 12 having the sufficient volume. can be supplemented. Therefore, it is possible to suppress deterioration of ejection stability caused by variations in manufacturing and processing more than the conventional nozzle plate.
  • the cross-sectional area orthogonal to the ejection direction on the most upstream side of the droplet ejection direction is larger than the cross-sectional area orthogonal to the ejection direction on the most downstream side.
  • the orthogonal cross-sectional area of the first flow path 12 has a tapered shape that decreases at a constant rate in the ejection direction.
  • the area of the cross section perpendicular to the discharge direction can be enlarged toward the pressure chamber 21 .
  • the pressure in the first flow path 12 is likely to be evenly applied to the droplets, and the disturbance of the droplet shape can be further suppressed.
  • the tapered shape can sufficiently suppress deterioration in the robustness of the nozzle plate due to variations in shape and dimensions during manufacturing and processing.
  • the shape of the cross section of the first channel 12 perpendicular to the droplet ejection direction is not particularly limited, and may be, for example, a circle, an oval, an elongated hole, a rectangle, or a rhombus.
  • the shape of the cross section of the first channel 12 perpendicular to the droplet ejection direction is an elongated hole.
  • the most upstream end of the wall surface 12a of the first flow path 12 arranged on one side with respect to the central axis CA1 in a cross section that includes the central axis CA1 of the nozzle hole 11 and is parallel to the droplet ejection direction.
  • a straight line connecting the portion 12b and the end portion 12c on the most downstream side has an inclination with respect to the ejection direction.
  • the inclination of the wall surface 12a of the first channel 12 is preferably 5° or more and 20° or less. Since the inclination of the wall surface 12a of the first channel is 5° or more, the cross-sectional area perpendicular to the ejection direction on the most upstream side of the droplet ejection direction is sufficiently larger than the cross-sectional area perpendicular to the ejection direction on the most downstream side. , the pressure loss can more sufficiently suppress the entrainment of air into the pressure chamber 21, and the discharge stability can be further enhanced. By setting the inclination of the wall surface 12a of the first channel to 20° or less, it is possible to more appropriately adjust the ejection amount of droplets.
  • the length LA of the first flow path 12 in the droplet ejection direction is not particularly limited, it is preferably 55 ⁇ m or more and 115 ⁇ m or less. Since the length LA of the first flow path 12 in the ejection direction is within the above range, the distance from the tip of the nozzle hole 11 to the pressure chamber 21 is sufficiently ensured, It is possible to make it difficult for air to be entrained inside 21, and to achieve space saving of the nozzle plate 10 in the inkjet head 1.
  • the minimum cross-sectional area S A of the first flow path 12 in the cross section parallel to the droplet ejection direction including the central axis CA1 of the nozzle hole 11 is not particularly limited as long as it satisfies the formula (1). From the viewpoint of more sufficiently suppressing entrainment of air into the pressure chamber 21, it is preferably 1300 ⁇ m 2 or more and 7000 ⁇ m 2 or less, more preferably 1600 ⁇ m 2 or more and 7000 ⁇ m 2 or less, and 2400 ⁇ m 2 or more and 5000 ⁇ m 2 or less. is more preferable.
  • the second flow path 13 is arranged so as to communicate with the first flow path 12 downstream of the first flow path 12 with respect to the ejection direction of droplets.
  • the wall surface 13a of the second flow path 13 arranged on one side with respect to the central axis CA1 is The inclination of the straight line connecting the end 13 b on the most upstream side and the end 13 c on the most downstream side with respect to the discharge direction is smaller than the inclination of the wall surface 12 a of the first flow path 12 .
  • An acute angle among the angles to be formed is referred to as "inclination of the wall surface 13a of the second flow path 13".
  • the inclination of the wall surface 12a of the first flow path 12 is the angle ⁇ 1 in FIG. 5
  • the inclination of the wall surface 13a of the second flow path 13 is the angle ⁇ 2 (not shown), and the angles satisfies the relationship ⁇ 1> ⁇ 2.
  • the inclination (angle ⁇ 2) of the wall surface 13a of the second flow path 13 is not particularly limited as long as it is smaller than the inclination (angle ⁇ 1) of the wall surface 12a of the first flow path 12, but it is preferably 0° or more and 10° or less. It is preferably 0° or more and 5° or less, and even more preferably 0°.
  • angle ⁇ 2 is within the above range, the flow direction of the ink in the second flow path 13 is easily aligned with the ejection direction of the liquid droplets, and the ejection stability can be further enhanced.
  • the angle ⁇ 2 is within the above range, it is possible to sufficiently suppress variations in the ejection angle of droplets due to variations in the shape and dimensions of the flow path due to manufacturing and processing.
  • the wall surface 13a of the second flow path 13 has an inclination of 0°
  • the wall surface 13a of the second flow path 13 is parallel to the droplet ejection direction and perpendicular to the ejection direction of the second flow path 13.
  • the area of the cross section becomes constant in the ejection direction.
  • the inclination (angle ⁇ 2) of wall surface 13a of second channel 13 is 0°.
  • the shape of the cross section of the second flow path 13 perpendicular to the droplet ejection direction is not particularly limited, and may be circular, elliptical, rectangular, or rhombic, for example.
  • the shape of the cross section of the second flow path 13 perpendicular to the droplet ejection direction is circular. That is, in the present embodiment, the shape of the cross section perpendicular to the ejection direction at the most downstream side of the ejection direction of the droplets of the nozzle hole 11 is circular.
  • the minimum width RY of the first flow path 12 in the direction orthogonal to the discharge direction is the same as the diameter of the circle of the cross section of the second flow path 13. Therefore, the first flow path 12 The most downstream end 12c of the wall surface 12a in the discharge direction coincides with the most upstream end 13b of the wall surface 13a of the second flow path 13 in the discharge direction.
  • the length LB of the second flow path 13 in the droplet ejection direction is not particularly limited, it is preferably 1 ⁇ m or more, and preferably 5 ⁇ m or more and 7 ⁇ m or less. When LB is 1 ⁇ m or more, it is possible to secure a length for bringing the ink flow direction closer to the ejection direction of droplets in the second flow path 13, and it is possible to further improve the ejection stability. .
  • the sum of the length LA of the first channel 12 in the ejection direction of droplets and the length LB of the second channel 13 in the ejection direction of droplets is preferably 60 ⁇ m or more.
  • a sufficient distance can be secured from the tip of the nozzle hole 11 to the pressure chamber 21, so that the inclination (angle ⁇ 1) of the wall surface 12a of the first flow path 12 is made smaller, and the pressure inside the pressure chamber 21 is reduced. entrainment of air can be made difficult to occur.
  • the sum of LA and LB is preferably 60 ⁇ m or more and 120 ⁇ m or less. When the thickness is 120 ⁇ m or less, the pressure loss (fluid resistance) can be reduced and the ink can be easily ejected. In particular, when a piezoelectric ink jet head is used, the voltage applied when ejecting ink can be lowered.
  • the length L B of the second flow path in the ejection direction of the droplet is more preferably 0.01 times or more and less than 0.1 times the length L A of the first flow path in the ejection direction. It is more preferably 0.01 times or more and less than 0.08 times.
  • LB 0.01 times or more of LA
  • the ratio is less than 0.1 times, the fluid resistance in the nozzle holes 11 can be lowered, making it easier to eject ink droplets.
  • a cross-sectional area S B of the second flow path 13 in a cross section including the central axis CA1 of the nozzle hole 11 and parallel to the droplet ejection direction is not particularly limited as long as it satisfies the formula (1). From the viewpoint of more sufficiently suppressing the entrainment of air into the chamber 21, it is preferably 100 ⁇ m 2 or more and 400 ⁇ m 2 or less, more preferably 185 ⁇ m 2 or more and 300 ⁇ m 2 or less, and 200 ⁇ m 2 or more and 250 ⁇ m 2 or less. It is even more preferable to have
  • the minimum width R X in the direction orthogonal to the ejection direction on the most downstream side of the second flow path 13 in the ejection direction is not particularly limited, it is preferably 20 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less. Within the above range, the ejection amount of droplets can be adjusted more appropriately.
  • the wall surface 13a of the second flow path 13 is parallel to the ejection direction of droplets, so the minimum width Rx of the second flow path 13 is the same as that of the first flow path 12. is the same as the minimum width RY in the orthogonal direction of the most downstream side in the ejection direction.
  • the surface 15 of the nozzle plate 10 on the most downstream side in the droplet ejection direction is preferably made of stainless steel.
  • the most downstream surface 15 of the nozzle plate 10 in the ejection direction refers to the surface on the ink ejection side.
  • the liquid-repellent film is formed on the nozzle plate 10
  • it refers to the surface of the nozzle plate 10 on which the liquid-repellent film is applied and which faces the ink ejection side. Since the surface 15 of the nozzle plate 10 on the most downstream side in the ejection direction is made of stainless steel, it is possible to prevent the nozzle holes 11 from being damaged by wiping the ink after the inkjet head 1 is used. , the deterioration of ejection stability due to damage to the nozzle holes 11 can be more sufficiently suppressed.
  • the nozzle plate 10 may be made of a material other than stainless steel except for the surface 15 on the most downstream side.
  • the method of forming the first flow path 12 and the second flow path 13 is not particularly limited. Examples of methods of manufacturing nozzle plate 10 include punching, etching, sandblasting, laser machining, and the like.
  • FIGS. 7A to 7C are schematic diagrams showing an example of a method of manufacturing the nozzle plate 10 by punching.
  • the nozzle plate 10 in the case of punching, can be manufactured by pressing a punch 72 into a plate 71 placed on a die 70, for example.
  • the die 70 functions as a receiving member for the punch 72.
  • the material included in the die 70 is not particularly limited, examples thereof include stainless steel and aluminum.
  • the plate 71 is a substrate that serves as the base material of the nozzle plate 10 .
  • the surface of the plate 71 on the most downstream side with respect to the direction in which the punch 72 is press-fitted is preferably made of stainless steel.
  • FIG. 8 is a sectional view of the punch 72 including the central axis CA2 and parallel to the direction of pressing the punch 72 into the plate 71.
  • FIG. 8 is a sectional view of the punch 72 including the central axis CA2 and parallel to the direction of pressing the punch 72 into the plate 71.
  • the punch 72 has a first punch portion 72a and a second punch portion 72b.
  • the first punch portion 72a has a cross-sectional area perpendicular to the press-fitting direction on the most upstream side in the direction in which the punch 72 is press-fitted into the plate 71, and is larger than the cross-sectional area on the most downstream side.
  • the second punch portion 72b is downstream of the first punch portion with respect to the direction in which the punch 72 is press-fitted into the plate 71, and is continuous with the first punch portion 72a.
  • the shape of the cross section of the first punch portion 72a perpendicular to the direction in which the punch 72 is press-fitted is not particularly limited, but is, for example, an elongated hole shape.
  • a wall surface 72c of the first punch portion 72a arranged on one side with respect to the central axis CA2 in a cross section parallel to the direction of the press-fit including the central axis CA2 of the punch 72 is a straight line parallel to the direction of the press-fit. It has a slope with respect to P2.
  • the angle formed by the straight line P2 and the straight line connecting the most upstream end 72e and the most downstream end 72f of the first punch portion 72a in the press-fitting direction is an acute angle.
  • the angle ( ⁇ 3 in FIG. 5) is referred to as "inclination of wall surface 72c of first punch portion 72a".
  • the angle ⁇ 3 is not particularly limited, it is preferably 3° or more and 30° or less.
  • the inclination of the wall surface 72d of the second punch portion 72b arranged on one side with respect to the central axis CA2 is the same as that of the first punch portion 72a. It is smaller than the inclination of the wall surface 72c.
  • a straight line P2 parallel to the press-fitting direction and a straight line connecting the most upstream end 72g and the most downstream end 72h of the wall surface 72d of the second punch portion in the press-fitting direction. is called an inclination of "the wall surface 72d of the second punch portion 72b".
  • the inclination of the wall surface 72d of the second punch portion 72b is ⁇ 4 (not shown), and the angles ⁇ 3 and ⁇ 4 satisfy the relationship ⁇ 3> ⁇ 4. Further, in the present embodiment, 0° ⁇ 3 ⁇ 90° and 0° ⁇ 4 ⁇ 90°.
  • the shape of the cross section of the second punch part 72b perpendicular to the direction in which the punch 72 is press-fitted is not particularly limited, but is circular, for example.
  • the inclination (angle ⁇ 4) of the wall surface 72d of the second punch part 72b is not particularly limited as long as it is smaller than the inclination of the wall surface 72c of the first punch part 72a. It is more preferably 5° or more, and further preferably 0°. In this embodiment, the inclination of the wall surface 72d of the second punch portion 72b is 0°.
  • the minimum cross-sectional area S C of the first punch portion 72a and the minimum cross-sectional area S D of the second punch portion 72b in the cross section including the central axis CA2 of the punch 72 and parallel to the direction of press-fitting are given by the following equation (4): satisfy the relationship S C >13 S D (4)
  • a method of manufacturing the nozzle plate 10 by punching will be described in order below with reference to FIGS. 7A to 7C.
  • the second punch portion 72b of the punch 72 is pressed into the plate 71 placed on the die 70 (Fig. 7A). Further, when the first punch portion 72a is press-fitted into the plate 71 (FIG. 7B) and the punch 72 is removed from the plate 71, the plate 71 is formed with the first flow path 12 and the second flow path 13, and the expansion portion 73 with the bottom. is formed. Finally, the nozzle plate 10 can be manufactured by polishing and removing the expanded portion 73 (FIG. 7C).
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a nozzle plate 10 according to Modification 1 of the present embodiment.
  • the nozzle plate 10 includes a first substrate 10a having a first channel 12, a second substrate 10b having a second channel 13, and a nozzle hole 11.
  • the first flow path 12 is a through hole formed in the first substrate 10a
  • the second flow path 13 is a through hole formed in the second substrate 10b.
  • the first flow path 12 and the second flow path 13 can be formed separately and independently to manufacture the nozzle plate 10, so the first flow path 12 and the second flow path 13 can be easily formed. can be formed.
  • the dimensions and shape of each flow path can be formed with higher accuracy than when the first flow path 12 and the second flow path 13 are integrally formed, variations due to manufacturing and processing are less likely to occur. can be made
  • the material included in the first substrate 10a is not particularly limited, but may be, for example, stainless steel, copper, silicon, polyimide resin, or the like.
  • the material contained in the second substrate 10b is not particularly limited, it may be, for example, stainless steel, copper, silicon, polyimide resin, or the like.
  • the second substrate 10b is preferably made of stainless steel.
  • the nozzle holes 11 can be prevented from being damaged by wiping the ink after the inkjet head 1 is used. can be done.
  • the surface of the second substrate 10b on the most downstream side in the droplet ejection direction is made of stainless steel.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a nozzle plate 10 according to Modification 2 of the present embodiment.
  • the first flow path 12 of the nozzle plate 10 has a cross-sectional area perpendicular to the ejection direction on the most upstream side in the ejection direction of the droplets. It may have a round shape that is larger than the orthogonal cross-sectional area. By having such a shape, the first flow path 12 can secure a larger volume than when it has a tapered shape. It becomes difficult, and ejection stability can be improved more.
  • Such a nozzle plate 10 can be manufactured by, for example, punching, isotropic etching, sandblasting, laser processing, or the like.
  • nozzle plates 10 (Evaluation of entrainment of air) Among the nozzle plates 10 according to the present embodiment, a nozzle plate having first and second flow passages having the same shape as the nozzle plate 10 shown in FIG. 4 and satisfying the conditions shown in Table 1 was used.
  • a piezoelectric inkjet head was simulated (experiment Nos. 1 to 32) using general-purpose three-dimensional thermofluid analysis software (FLOE-3D, manufactured by FLOW Science), and the amount of air in the nozzle when ink was drawn in was measured. behavior was observed.
  • FLOE-3D general-purpose three-dimensional thermofluid analysis software
  • the inkjet head is filled with a solvent-based ink (colorless, viscosity: 0.010 kg/m s, manufactured by Konica Minolta Mechatronics Co., Ltd.), and the ink droplet ejection speed is adjusted to 9 m/s. It was driven at a frequency of 11.4 kHz and ejected continuously for 5 minutes.
  • a solvent-based ink colorless, viscosity: 0.010 kg/m s, manufactured by Konica Minolta Mechatronics Co., Ltd.
  • the ejection stability of ink droplets was evaluated according to the following criteria. ⁇ During ejection of ink droplets, no ejection disturbances or missing nozzles were observed, and the droplets landed in the specified positions. cannot land in place
  • the nozzle plate, inkjet head, and image forming apparatus according to the present invention are useful in the field of image formation, for example, because they can improve the ejection stability of droplets.

Landscapes

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

Abstract

液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズルプレートであって、前記ノズル孔は、第１流路と、前記液滴の吐出方向に対して、前記第１流路よりも下流側で前記第１流路と連通するように配置された第２流路と、を有し、前記第１流路は、前記吐出方向の最上流の前記吐出方向に直交する断面積が、最下流側の前記吐出方向に直交する断面積よりも大きく、前記ノズル孔の中心軸を含み、前記吐出方向に平行な断面において、前記中心軸に対して一方側に配置された、前記第２流路の壁面の、前記最上流側の端部と前記最下流側の端部とを結ぶ直線の、前記吐出方向に対する傾きは、前記一方側に配置された前記第１流路の壁面の、前記最上流側の端部と前記最下流側の端部とを結ぶ直線の、前記吐出方向に対する傾きよりも小さく、前記第１流路の最小断面積ＳＡと、前記第２流路の最小断面積ＳＢとが、式（１）の関係を満たすノズルプレート。　ＳＡ＞１３ＳＢ　（１）

Description

ノズルプレート、インクジェットヘッドおよび画像形成装置
　本発明は、ノズルプレート、インクジェットヘッドおよび画像形成装置に関する。
　インクジェットプリンタ等に用いられるインクジェットヘッドは、液滴（インク）の吐出面に、微小なノズル孔を多数備えたノズルプレートを有する。
　このようなノズルプレートは、例えば、特許文献１に記載されているように、テーパー形状を有する流路と、液滴の吐出方向に平行な壁面を有する流路と、を有している。
特開２０１０－２６７９５１号公報
　しかしながら、特許文献１に記載されているような、従来のノズルプレートを用いたインクジェットヘッドを連続駆動させると、インクを吐出する直前に起こるインクの引き込み時に、インクジェットヘッド内部に空気が巻き込まれ、吐出安定性の低下が生じるおそれがある。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、インクジェットヘッド内部への空気の巻き込みを抑制することができる、ノズルプレート、インクジェットヘッドおよび画像形成装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するための、本発明の一実施の形態に係るノズルプレートは、液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズルプレートであって、前記ノズル孔は、第１流路と、前記液滴の吐出方向に対して、前記第１流路よりも下流側で前記第１流路と連通するように配置された第２流路と、を有し、前記第１流路は、前記吐出方向の最上流側の前記吐出方向に直交する断面積が、最下流側の前記吐出方向に直交する断面積よりも大きく、前記ノズル孔の中心軸を含み、前記吐出方向に平行な断面において、前記中心軸に対して一方側に配置された、前記第２流路の壁面の、前記最上流側の端部と前記最下流側の端部とを結ぶ直線の、前記吐出方向に対する傾きは、前記一方側に配置された前記第１流路の壁面の、前記最上流側の端部と前記最下流側の端部とを結ぶ直線の、前記吐出方向に対する傾きよりも小さく、前記第１流路の最小断面積ＳＡと、前記第２流路の最小断面積ＳＢとが、式（１）の関係を満たす。
　ＳＡ＞１３ＳＢ　　　　　（１）
　また、上記課題を解決するための、本発明の一実施の形態に係るインクジェットヘッドは、上記ノズルプレートを有する。
　また、上記課題を解決するための、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置は、上記インクジェットヘッドを有する。
　本発明により、吐出安定性を向上させることができる、ノズルプレート、インクジェットヘッドおよび画像形成装置が提供される。
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示した模式図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの概要を示す分解斜視図である。 図３Ａは、図２のヘッドチップにおける、Ａ－Ａ線断面図である。図３Ｂは、図２のヘッドチップにおけるＢ－Ｂ線断面図である。 図４は、図３Ａにおける、領域Ｃの部分拡大図である。 図５Ａ、Ｂは、従来のノズルプレートを備えるインクジェットヘッドにおいて、液滴引き込み時の様子を模式的に示した断面図である。 図６Ａは、本発明の一実施形態に係るノズルプレートを備えるインクジェットヘッドにおいて、液滴引き込み時の様子を模式的に示した断面図である。図６Ｂは、本発明の一実施形態に係るノズルプレートの断面積ＳＡとＳＢとを示した断面図である。 図７Ａ～Ｃは、ノズルプレートをパンチ加工で製造する方法の一例を示す模式図である。 図８は、パンチの、中心軸を含み、プレートにパンチを圧入する方向に平行な断面図である。 図９は、本実施の形態における変形例１に係るノズルプレートを示す断面図である。 図１０は、本実施の形態における変形例２に係るノズルプレートを示す断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。また、本発明は、以下の形態に限定されるものではない。
　（画像形成装置）
　図１は、実施の形態１に係る、画像形成装置１００の構成を模式的に示した図である。
　画像形成装置１００は、図１に示すように、インクジェットヘッド１と、インク供給装置１１０と、搬送装置１２０と、メインタンク１３０とを有している。
　インクジェットヘッド１は、インク滴を被印刷物である用紙などの記録媒体Ｍに吐出するための複数のノズルを有する。たとえば、インクジェットヘッド１には、色の異なる複数種のインクがそれぞれ特定のノズルに供給されるように構成される。インクジェットヘッド１は、例えば、スキャン方式により、画像を形成すべき記録媒体Ｍの搬送方向Ｄを横切る方向に走査自在に配置される。インクジェットヘッド１の構成についての詳細は後述する。なお、インクジェットヘッド１は、ライン方式による配置がなされていてもよい。
　本実施の形態において、インクジェットヘッド１が吐出するインクの種類は、特に限定されず、例えば、活性線硬化型インク、溶剤系インク、水系インク、ホットメルトインクである。
　搬送装置１２０は、インクジェットヘッド１に対して記録媒体Ｍを搬送するための装置である。搬送装置１２０は、例えば、ベルトコンベア１２１と、回転自在な送りローラー１２２とを備える。ベルトコンベア１２１は、回転自在な複数のプーリー１２１ａ、プーリー１２１ａに張設されている無端状のベルト１２１ｂと、から構成される。送りローラー１２２は、記録媒体Ｍの搬送方向Ｄにおける上流側のプーリー１２１ａに対向する位置に、ベルト１２１ｂと記録媒体Ｍを挟持してベルト１２１ｂ上に記録媒体Ｍを送り出すように配置されている。
　インク供給装置１１０は、インクジェットヘッド１と一体的に配置されている。インク供給装置１１０は、インクの種類ごとに配置されている。たとえば、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（ブラック）の４色のインクを用いるときは、インク供給装置１１０は、インクジェットヘッド１に四つ配置される。
　各インク供給装置１１０は、メインタンク１３０に接続された管１４１および弁１４２を介して、メインタンク１３０内のインクを供給される。また、各インク供給装置１１０は、管１４４を介してインクジェットヘッド１の後述する共通インク室２と連通し、各色のインクを所望の共通インク室２のインク供給口２ａへ供給可能に接続されている。
　インクジェットヘッド１は、上記の管１４１から分岐するバイパス管１４３によってメインタンク１３０にも接続されている。管１４１とバイパス管１４３との分岐点には、これら管１４１およびバイパス管１４３の一方または両方にインクの流路を切換、設定可能な弁１４２が配置されている。管１４１、管１４４、およびバイパス管１４３は、例えばいずれも可撓性を有するチューブである。弁１４２は、例えば三方弁である。
　メインタンク１３０は、インクジェットヘッド１に供給されるべきインクを収容するためのタンクである。メインタンク１３０は、インクジェットヘッド１とは分離して配置されている。メインタンク１３０は、例えば、不図示の撹拌装置を有している。メインタンク１３０は、画像形成装置１００の画像形成性能や大きさなどに応じて適宜に決めることが可能である。たとえば、画像形成装置の画像形成速度が１～３ｍ２／分である場合、メインタンク１３０の容量は、例えば１Ｌである。
　（インクジェットヘッド）
　図２は、上述した画像形成装置１００に用いられるインクジェットヘッド１の概要を示す分解斜視図である。図２に示すように、インクジェットヘッド１は、共通インク室２と、保持部３と、ヘッドチップ４と、を有する。
　共通インク室２は、中空の略直方体状に形成されており、保持部３と対向する一面が開口している。共通インク室２の上記開口と対向する一面には、インク供給装置１１０のインクを供給するためのインク供給口２ａと、インクをインク供給装置１１０に排出するためのインク排出口２ｂが設けられている。共通インク室２は、内部にフィルターを備え、上記フィルターによりインク供給口２ａから供給されたインクから異物を取り除くと共に、インク内に含有する気泡を細かく破砕する。
　保持部３は、略中央に開口部３ａを有する略平板状に形成されており、共通インク室２の上記開口を覆うように配置されている。これにより、保持部３の一方の面には、開口部３ａを覆うようにして共通インク室２が接続される。また、保持部３の他方の面には、開口部３ａを覆うようにしてヘッドチップ４が接続される。保持部３は、開口部３ａを介して、共通インク室２とヘッドチップ４とを連通させる。
　保持部３の外周部には、挿通孔３ｂが設けられている。挿通孔３ｂには、フレキシブル配線基板５が挿通される。フレキシブル配線基板５は、その一方の端部が、後述するヘッドチップ４に接続される。また、フレキシブル配線基板５は、その他方の端部が、保持部３に設けた挿通孔３ｂを保持部３の他方の面から挿通して、共通インク室２側に引き出される。
　図３Ａは、上述したインクジェットヘッド１が有するヘッドチップ４の概要を示す、図２における線Ａ－Ａに沿った断面図であり、図３Ｂは、上述したインクジェットヘッド１が有するヘッドチップ４の概要を示す、図２における線Ｂ－Ｂに沿った断面図である。
　ヘッドチップ４は、ノズルプレート１０と、圧力室形成プレート２０と、駆動プレート３０と、配線基板４０とを有している。また、ヘッドチップ４は、インクの吐出面側から、ノズルプレート１０、圧力室形成プレート２０、駆動プレート３０、配線基板４０の順に積層されている。
　ノズルプレート１０には、複数のノズル孔１１が形成されている。ノズル孔１１は、ノズルプレート１０の一面から他面にかけて貫通している。このノズル孔１１は、共通インク室２から供給されたインクの液滴（以下、単に液滴と称する）を吐出口から外部に吐出する。また、ノズル孔１１は、ノズルプレート１０に複数（たとえば、５００～２０００個）設けられ、マトリックス状に配置されている。このノズル孔１１は、圧力室形成プレート２０に形成された圧力室２１と連通する。なお、本実施の形態において、ノズル孔１１は、図９（後述）に示されるように、二枚の基板で構成されていてもよい。
　ノズルプレート１０のインク吐出側の表面には、撥液膜１４が形成されている。撥液膜１４に含まれる材料は、特に限定されないが、例えば、フッ素系樹脂である。また、撥液膜１４の厚さは、特に限定されないが、例えば、１ｎｍ以上１００ｎｍ未満である。
　圧力室形成プレート２０は、複数の圧力室２１と、振動板２２とを有している。圧力室２１は、ノズルプレート１０のノズル孔１１と対応する位置に設けられている。また、圧力室２１は、圧力室形成プレート２０の一面から他面にかけて貫通している。圧力室２１は、その体積変動によって、ノズル孔１１から吐出されるインクに吐出圧力を付与する。また、複数の圧力室２１の間には、隔壁２３が形成されている。本実施の形態において、隔壁２３は、その全体がニッケル（Ｎｉ）などの電気メッキが可能な金属によって形成されている。これにより、隔壁２３の剛性をより高くして、インクジェットヘッド１を振動によって破壊されにくく安定した構造とすることができる。なお、ノズルプレート１０と、圧力室形成プレート２０とは、接着されていてもよい。
　振動板２２は、圧力室２１が有するノズルプレート１０とは反対側の開口を覆うように配置されている。振動板２２には、圧力室２１と連通する第２連通孔２４が設けられている。振動板２２における圧力室２１側の一面と反対側の一面には、駆動プレート３０が配置されている。
　駆動プレート３０は、空間部３１と、第２連通孔２４と連通する第３連通孔３２とを有している。空間部３１は、振動板２２を間に挟んで圧力室２１と対向する位置に配置されている。空間部３１には、アクチュエータ５０が収容されている。
　アクチュエータ５０は、圧電素子５１と、第１電極５２と、第２電極５３とを有している。第１電極５２は、振動板２２の一面に積層されている。なお、第１電極５２と振動板２２との間には、絶縁層が配置されていてもよい。圧電素子５１は、第１電極５２に積層されて、振動板２２および第１電極５２を間に挟んで圧力室２１と対向する位置に、圧力室２１毎（チャネル毎）に配置される。
　圧電素子５１は、電圧が印加されることによって変形する材料で構成されており、たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの強誘電体材料で構成されている。また、圧電素子５１における第１電極５２とは反対側の面には、第２電極５３が積層されている。第２電極５３は、バンプ５４を介して後述する配線基板４０に設けられた配線層４１と接続される。圧電素子５１の膜厚は、たとえば１０μｍ以下である。
　配線基板４０は、配線層４１と、配線層４１が一面に形成されたシリコン層４２とを有している。配線層４１は、第２電極５３に設けたバンプ５４と、半田４１ａを介して接続される。また、配線層４１の外縁部は、フレキシブル配線基板５に接続される。さらに、配線層４１における駆動プレート３０と反対側の一面には、シリコン層４２が配置される。シリコン層４２は、保持部３に接合される。
　また、配線基板４０には、配線層４１およびシリコン層４２を貫通する第４連通孔４３が設けられている。この第４連通孔４３は、駆動プレート３０の第３連通孔３２と、保持部３の開口部３ａを介して共通インク室２と連通する。
　本実施の形態では、互いに連通された配線基板４０の第４連通孔４３、駆動プレート３０の第３連通孔３２、および振動板２２の第２連通孔２４により、共通インク室２内のインクを圧力室２１に供給する流路となるインレットが構成される。インレットは、共通インク室２から圧力室２１に流入されるインクの流路抵抗（流量）を絞る役割を担う。また、ノズルプレート１０のノズル孔１１により、圧力室２１内のインクを記録媒体１５０に向けて吐出するためのアウトレットが構成される。
　かかる構成を備えたインクジェットヘッド１では、共通インク室２に収容されたインクは、インレット（すなわち第４連通孔４３、第３連通孔３２および第２連通孔２４）を通過して、圧力室２１に流れ込む。そして、第１電極５２と第２電極５３との間に電圧が印加されることで、圧電素子５１が変形（振動）すると共に圧電素子５１の変形に伴い、振動板２２が変形（振動）する。この振動板２２が変形（振動）することで、圧力室２１内にインクを吐出するための圧力が発生する。かかる圧力の発生により、圧力室２１内のインクは、アウトレット（すなわちノズル孔１１）に押し出され、ノズル孔１１の先端（ノズル開口）から記録媒体１５０に向けて吐出される。
　なお、本実施の形態において、インクジェットヘッド１は、ノズルプレート１０を含んでいればよく、圧電素子５１が圧力室２１の壁を構成する、圧電式のインクジェットヘッドでもよいし、サーマル式インクジェットヘッドでもよい。
　（ノズルプレート）
　図４は、ノズルプレート１０の断面形状を示す、図３Ａにおける領域Ｃの部分拡大図である。
　図４に示されるように、ノズルプレート１０のノズル孔１１は、第１流路１２と、液滴の吐出方向（図４における矢印Ｅ）に対して、第１流路１２よりも下流側で第１流路１２と連通するように配置された第２流路１３と、を有し、第１流路１２の上記吐出方向の最上流側の上記吐出方向に直交する断面積が、最下流側の上記断面積よりも大きい。本実施の形態では、ノズルプレート１０の第１流路１２および第２流路１３は、一つの基板を加工してなる。
　図５Ａ、Ｂは、特許文献１に記載されているような、従来のノズルプレートＣ１を備えたインクジェットヘッド１の要部を模式的に示した断面図である。インクジェットヘッド１では（図５Ａ）、圧電素子５１を振動させて、圧力室２１内の圧力を変化させてインク液滴Ｘを吐出させる。このとき、インク液滴Ｘを吐出させる直前に、圧力室２１内が減圧されるため（圧力室の体積が増えるため）、インクがノズル孔Ｃ２から圧力室内部に向けて引き込まれる（図５Ｂ）。インクが引き込まれる際、インクの表面張力により、ノズル孔Ｃ２内に凹状の液面（メニスカス）Ｙが形成されるため、圧力室２１内部に空気Ｚを巻き込むおそれがある（図５Ｂ）。圧力室２１内部に、空気が巻き込まれると、次に液滴を吐出するときに、圧電素子５１による、圧力室２１内のインクを押し出す力（圧力室２１の体積を収縮させる力）が空気Ｚに及んでしまう。このとき、インク内に気泡が含まれてしまい、そのまま液滴を吐出しようとすると、ノズル欠の発生や、吐出の乱れにより液滴が所定位置に着弾できないなどといった、吐出安定性の低下が生じるおそれがある。
　そこで、本発明者らは、第１流路１２の体積を十分に大きくさせることで、圧力室２１内部に空気が巻き込まれにくくなると考えた。そして、本発明者らは、鋭意研究の結果、ノズル孔１１の中心軸ＣＡ１を含み、液滴の吐出方向に平行な断面において、第１流路１２の最小断面積ＳＡと、第２流路１３の最小断面積ＳＢとが、式（１）の関係を満たすことで、液滴の引き込み時に、空気を圧力室２１内部に巻き込むことを抑制することができ、液滴の吐出安定性を向上させることができることを見出した（図６Ａ、Ｂ）。ここで、本明細書において、「ノズル孔１１の中心軸ＣＡ１」とは、第１流路１２の、液滴の吐出方向に直交する断面の中心（重心）と、第２流路１３の、上記吐出方向に直交する断面の中心（重心）とを結ぶ直線のことを意味する。
　ＳＡ＞１３ＳＢ　　　　　（１）
　第１流路１２と第２流路１３とが、式（１）の関係を満たすことで、圧力室２１内部への空気の巻き込みを抑制できる理由は、定かではないが、以下のように考えられる。
　第１流路１２は、液滴の吐出方向の最上流側の上記吐出方向に直交する断面積が、最下流側の上記直交する断面積よりも大きいため、圧力室２１に向けて、上記吐出方向に直交する断面の面積が拡大する。このとき、第１流路１２が、式（１）を満たすような大きさであると、第１流路１２の上記吐出方向に直交する断面の面積を十分に大きくすることができ液滴の引き込み時に巻き込まれる空気Ｚが、圧力損失によって、圧力室２１の内部に到達することを抑制するのに十分な体積を確保することができると考えられる。
　また、特許文献１に記載されているようなノズルプレートでは、製造・加工により、流路の形状や寸法にバラツキが生じた場合、上述した空気の巻き込みが、より生じやすくなることがあり、吐出安定性がさらに低下してしまうことがある。
　これに対して、本実施の形態におけるノズルプレートでは、第１流路１２と、第２流路１３とが、式（１）を満たすような形状、大きさを有することで、第１流路１２の体積を十分に確保することができるため、ノズルプレートの製造・加工による、形状や寸法のバラツキによって引き起こされる空気の巻き込みによる弊害を、上記十分な体積を有する第１流路１２で十分に補填することができる。したがって、従来のノズルプレートよりも、製造・加工によるバラツキが及ぼす、吐出安定性の低下を抑制することができる。
　上述のように、第１流路１２は、液滴の吐出方向の最上流側の上記吐出方向に直交する断面積が、最下流側の上記直交する断面積よりも大きい。本実施の形態では、第１流路１２の上記直交する断面積が、上記吐出方向に向かって一定の割合で小さくなる、テーパー形状を有する。これにより、第１流路１２において、圧力室２１に向けて、上記吐出方向に直交する断面の面積を拡大させることができる。また、液滴の吐出時において、第１流路１２内の圧力が液滴に対して均等に加わりやすくなり、液滴の形状の乱れをより抑制ことができる。さらに、テーパー形状であることで、製造・加工時による、形状や寸法のバラツキに起因する、ノズルプレートのロバスト性の低下を十分に抑制することができる。
　第１流路１２の、液滴の吐出方向に直交する断面の形状は、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、長穴形、矩形、菱形である。本実施の形態では、第１流路１２の、液滴の吐出方向に直交する断面の形状は長穴形である。
　ノズル孔１１の中心軸ＣＡ１を含み、液滴の吐出方向に平行な断面において、中心軸ＣＡ１に対して一方側に配置された、第１流路１２の壁面１２ａの、上記最上流側の端部１２ｂと最下流側の端部１２ｃとを結ぶ直線は、上記吐出方向に対して傾きを有する。本明細書において、液滴の吐出方向に平行な直線Ｐ１と、第１流路１２の壁面１２ａの、上記最上流側の端部１２ｂと上記最下流側の端部１２ｃとを結ぶ直線とのなす角のうち、鋭角である角度（図５におけるθ１）のことを、「第１流路１２の壁面１２ａの傾き」と称する。
　第１流路１２の壁面１２ａの傾きは、５°以上２０°以下であることが好ましい。第１流路の壁面１２ａの傾きが５°以上であることで、液滴の吐出方向の最上流側の上記吐出方向に直交する断面積を、最下流側の上記直交する断面積よりも十分に大きくすることができるため、圧力損失によって、圧力室２１内部への空気の巻き込みをより十分に抑制して、吐出安定性をより高めることができる。第１流路の壁面１２ａの傾きが２０°以下であることで、液滴の吐出量をより適切に調整することができる。
　第１流路１２の、液滴の吐出方向の長さＬＡは、特に限定されないが、５５μｍ以上１１５μｍ以下であることが好ましい。第１流路１２の、上記吐出方向の長さＬＡが上記範囲にあることで、ノズル孔１１の先端から圧力室２１までの距離を十分に確保して、液滴の引き込み時に、圧力室２１内部への空気の巻き込みを生じにくくさせることができ、かつ、インクジェットヘッド１におけるノズルプレート１０の省スペース化を達成することができる。
　ノズル孔１１の中心軸ＣＡ１を含み、液滴の吐出方向に平行な断面における、第１流路１２の最小断面積ＳＡは、式（１）を満たす大きさであれば特に限定されないが、圧力室２１内部への空気の巻き込みを、より十分に抑制する観点から、１３００μｍ２以上７０００μｍ２以下であることが好ましく、１６００μｍ２以上７０００μｍ２以下であることがより好ましく、２４００μｍ２以上５０００μｍ２以下であることがさらに好ましい。
　第２流路１３は、液滴の吐出方向に対して、第１流路１２よりも下流側で第１流路１２と連通するように配置されている。また、ノズル孔１１の中心軸ＣＡ１を含み、液滴の吐出方向に平行な断面において、中心軸ＣＡ１に対して一方側に配置された、第２流路１３の壁面１３ａの、上記吐出方向の最上流側の端部１３ｂと最下流側の端部１３ｃとを結ぶ直線の、上記吐出方向に対する傾きは、第１流路１２の壁面１２ａの傾きよりも小さい。本明細書では、液滴の吐出方向に平行な直線Ｐ１と、第２流路１３の壁面１３ａの、上記最上流側の端部１３ｂと上記最下流側の端部１３ｃとを結ぶ直線とのなす角のうち鋭角となる角度を「第２流路１３の壁面１３ａの傾き」と称する。本実施の形態では、第１流路１２の壁面１２ａの傾きを、図５における角度θ１とし、第２流路１３の壁面１３ａの傾きを、角度θ２（不図示）とし、角度θ１と角度θ２とは、θ１＞θ２の関係を満たしている。また、本実施の形態では、０°＜θ１＜９０°、０°≦θ２＜９０°である。
　第２流路１３の壁面１３ａの傾き（角度θ２）は、第１流路１２の壁面１２ａの傾き（角度θ１）よりも小さければ、特に限定されないが、０°以上１０°以下であることが好ましく、０°以上５°以下であることがより好ましく、０°であることがさらに好ましい。角度θ２が上記範囲にあることで、第２流路１３内で、インクの流れ方向が液滴の吐出方向に揃いやすくなり、吐出安定性をより高めることができる。また、角度θ２が上記範囲にあることで、製造・加工による、流路の形状や寸法にバラツキに起因する、液滴の射出角度のバラツキをより十分に抑制することができる。第２流路１３の壁面１３ａの傾きが０°のとき、第２流路１３の壁面１３ａは、液滴の吐出方向に対して平行になり、第２流路１３の上記吐出方向に直交する断面の面積が、上記吐出方向に向かって一定となる。本実施の形態では、第２流路１３の壁面１３ａの傾き（角度θ２）は０°である。
　第２流路１３の、液滴の吐出方向に直交する断面の形状は、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、矩形、菱形である。本実施の形態では、第２流路１３の、液滴の吐出方向に直行する断面の形状は、円形である。すなわち、本実施の形態では、ノズル孔１１の、液滴の吐出方向の最下流側における、上記吐出方向に直交する断面の形状は、円形である。本実施の形態では、第１流路１２の上記吐出方向に直交する方向の最小幅ＲＹは、第２流路１３における、上記断面の円の直径と同じであるため、第１流路１２の壁面１２ａの上記吐出方向の最下流側の端部１２ｃと、第２流路１３の壁面１３ａの、上記吐出方向の最上流側の端部１３ｂとが一致する。
　第２流路１３の、液滴の吐出方向の長さＬＢは、特に限定されないが、１μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上７μｍ以下であることが好ましい。ＬＢが１μｍ以上であることで、第２流路１３内において、インクの流れ方向を液滴の吐出方向に近づけるための長さを確保することができ、吐出安定性をより高めることができる。
　第１流路１２の、液滴の吐出方向の長さＬＡと、第２流路１３の液滴の吐出方向の長さＬＢとの和は、６０μｍ以上であることが好ましい。これにより、ノズル孔１１の先端から圧力室２１までの距離を十分に確保することができるため、第１流路１２の壁面１２ａの傾き（角度θ１）をより小さくして、圧力室２１内部への空気の巻き込みを生じにくくさせることができる。上記観点から、ＬＡとＬＢとの和は、６０μｍ以上１２０μｍ以下であることが好ましい。１２０μｍ以下であることで、圧力損失（流体抵抗）を少なくして、インクを射出しやすくすることができる。特に、圧電式インクジェットヘッドを用いる場合は、インクを射出する際に印加する電圧を低くすることができる。
　第２流路の、液滴の吐出方向の長さＬＢは、第１流路の上記吐出方向の長さＬＡの０．０１倍以上０．１倍未満であることがより好ましく、０．０１倍以上０．０８倍未満であることがさらに好ましい。ＬＢがＬＡの０．０１倍以上であることで、第２流路１３内において、インクの流れ方向を液滴の吐出方向に近づけるための長さを確保することができる。０．１倍未満であることで、ノズル孔１１内の流体抵抗が低下させて、インク液滴を吐出しやすくすることができる。
　ノズル孔１１の中心軸ＣＡ１を含み、液滴の吐出方向に平行な断面における、第２流路１３の断面積ＳＢは、式（１）を満たす大きさであれば特に限定されないが、圧力室２１内部への空気の巻き込みを、より十分に抑制する観点から、１００μｍ２以上４００μｍ２以下であることが好ましく、１８５μｍ２以上３００μｍ２以下であることがより好ましく、２００μｍ２以上２５０μｍ２以下であることがさらに好ましい。
　ノズル孔１１の中心軸ＣＡ１を含み、液滴の吐出方向に平行な断面において、第２流路１３の、上記吐出方向における最下流側の、上記吐出方向に直交する方向の最小幅ＲＸの大きさは、特に限定されないが、２０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。上記範囲にあることで、液滴の吐出量をより適切に調整することができる。本実施の形態では、第２流路１３の壁面１３ａが、液滴の吐出方向に対して平行であるため、第２流路１３の上記最小幅ＲＸの大きさは、第１流路１２の上記吐出方向における最下流側の、上記直交する方向の最小幅ＲＹと同一である。
　ノズル孔１１の中心軸ＣＡ１を含み、液滴の吐出方向に平行な断面において、第１流路１２の上記吐出方向の長さＬＡと、第２流路１３の上記吐出方向の長さＬＢと、第２流路１３における、上記ＲＸとは、式（２）および式（３）の関係を満たすことが好ましい。これにより、インク吐出時の流体抵抗を小さくして、インク液滴を吐出しやすくすることができる。
　ＬＡ≦２ＲＸ　　　　　（２）
　ＬＢ＜１／２ＲＸ　　　（３）
 
　ノズルプレート１０に含まれる材料は特に限定されないが、ノズルプレート１０の、液滴を吐出する方向の最下流側の面１５は、ステンレス製であることが好ましい。本明細書において、ノズルプレート１０の上記吐出方向の最下流側の面１５は、インク吐出側の表面のことを指す。ノズルプレート１０に撥液膜が形成される場合は、撥液膜が塗布されるノズルプレート１０の表面のうち、インク吐出側の表面のことを指す。ノズルプレート１０の、上記吐出方向の最下流側の面１５がステンレス製であることで、インクジェットヘッド１を使用後に行う、インクをぬぐう作業によって、ノズル孔１１が傷つくことを抑制することができるため、ノズル孔１１が傷つくことによる吐出安定性の低下をより十分に抑制することができる。なお、ノズルプレート１０は、上記最下流側の面１５以外は、ステンレス以外の材料で構成されていてもよい。
　第１流路１２と第２流路１３とを形成する方法は、特に限定されない。ノズルプレート１０を製造する方法の例には、パンチ加工、エッチング、サンドブラスト、レーザー加工などが含まれる。
　図７Ａ～Ｃは、ノズルプレート１０をパンチ加工で製造する方法の一例を示す模式図である。
　図７Ａ～Ｃに示されるように、パンチ加工の場合、例えば、ダイ７０の上に載置されたプレート７１に、パンチ７２を圧入することで、ノズルプレート１０を製造することができる。
　ダイ７０は、パンチ７２の受け部材として機能する。ダイ７０に含まれる材料は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼や、アルミニウムが挙げられる。
　プレート７１は、ノズルプレート１０の基材となる基板である。プレート７１の、パンチ７２を圧入する方向に対する最下流側の面は、ステンレス製であることが好ましい。
　図８は、パンチ７２の、中心軸ＣＡ２を含み、プレート７１にパンチ７２を圧入する方向に平行な断面図である。
　パンチ７２は、第１パンチ部７２ａと、第２パンチ部７２ｂとを有する。第１パンチ部７２ａは、プレート７１にパンチ７２を圧入する方向の最上流側の、上記圧入する方向に直交する断面積は、最下流側の上記直交する断面積よりも大きい。また、第２パンチ部７２ｂは、プレート７１にパンチ７２を圧入する方向に対して、第１パンチ部よりも下流側で、第１パンチ部７２ａと連続している。第１パンチ部７２ａのパンチ７２を圧入する方向に直交する断面の形状は、特に限定されないが、例えば長穴形である。
　パンチ７２の中心軸ＣＡ２を含み、上記圧入する方向に平行な断面において、中心軸ＣＡ２に対して一方側に配置された、第１パンチ部７２ａの壁面７２ｃは、上記圧入する方向に平行な直線Ｐ２に対して傾きを有する。本明細書において、直線Ｐ２と、第１パンチ部７２ａの、上記圧入方向の最上流側の端部７２ｅと、最下流側の端部７２ｆとを結ぶ直線と、のなす角のうち鋭角である角度（図５におけるθ３）を、「第１パンチ部７２ａの壁面７２ｃの傾き」と称する。角度θ３は、特に限定されないが、３°以上３０°以下であることが好ましい。
　パンチ７２の中心軸ＣＡ２を含み、上記圧入する方向に平行な断面において、中心軸ＣＡ２に対して一方側に配置された、第２パンチ部７２ｂの壁面７２ｄの傾きは、第１パンチ部７２ａの壁面７２ｃの傾きよりも小さい。本明細書では、上記圧入する方向に平行な直線Ｐ２と、第２パンチ部の壁面７２ｄの、上記圧入する方向の最上流側の端部７２ｇと最下流側の端部７２ｈとを結ぶ直線と、のなす角のうち鋭角である角度を、「第２パンチ部７２ｂの壁面７２ｄ」の傾きと称する。本実施の形態では、第２パンチ部７２ｂの壁面７２ｄの傾きをθ４（不図示）とし、角度θ３と角度θ４とは、θ３＞θ４の関係を満たしている。また、本実施の形態では、０°＜θ３＜９０°、０°≦θ４＜９０°である。
　第２パンチ部７２ｂのパンチ７２を圧入する方向に直交する断面の形状は、特に限定されないが、例えば円形である。
　第２パンチ部７２ｂの壁面７２ｄの傾き（角度θ４）は、第１パンチ部７２ａの壁面７２ｃの傾きよりも小さければ、特に限定されないが、０°以上１０°以下であることが好ましく、０°以上５°以下であることがより好ましく、０°であることがさらに好ましい。本実施の形態では、第２パンチ部７２ｂの壁面７２ｄの傾きは０°である。
　パンチ７２の中心軸ＣＡ２を含み、上記圧入する方向に平行な断面において、第１パンチ部７２ａの最小断面積ＳＣと、第２パンチ部７２ｂの最小断面積ＳＤとは、式（４）の関係を満たす。
　ＳＣ＞１３ＳＤ　　　（４）
　以下、パンチ加工で、ノズルプレート１０を製造する方法を、図７Ａ～Ｃを参照して、順に説明する。
　まず、ダイ７０に載置されたプレート７１に対して、パンチ７２の第２パンチ部７２ｂを圧入させる（図７Ａ）。さらに第１パンチ部７２ａをプレート７１の内部に圧入させ（図７Ｂ）、パンチ７２をプレート７１から取り出すと、プレート７１に第１流路１２および第２流路１３と、有底の膨張部７３とが形成される。最後に、膨張部７３を研磨加工して除去してノズルプレート１０を製造することができる（図７Ｃ）。
　［変形例１］
　図９は、本実施の形態における変形例１に係るノズルプレート１０を示す断面図である。
　図９に示されるように、本実施の形態において、ノズルプレート１０は、ノズル孔１１が、第１流路１２を有する第１基板１０ａと、第２流路１３を有する第２基板１０ｂと、を有していてもよい。このとき、第１流路１２は、第１基板１０ａに形成された貫通孔であり、第２流路１３は、第２基板１０ｂに形成された貫通孔である。これにより、第１流路１２と第２流路１３とを、別個独立に形成させて、ノズルプレート１０を製造することができるため、第１流路１２および第２流路１３を簡易的に形成することができる。また、第１流路１２と第２流路１３とを、一体して形成するよりも、各流路の寸法・形状について、精度良く形成することができるため、製造・加工によるバラツキを生じにくくさせることができる。
　第１基板１０ａに含まれる材料は、特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼、銅、シリコン、ポリイミド樹脂などである。
　第２基板１０ｂに含まれる材料は特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼、銅、シリコン、ポリイミド樹脂などである。これらのうち、第２基板１０ｂは、ステンレス製であることが好ましい。これにより、インクジェットヘッド１を使用後に行う、インクをぬぐう作業によって、ノズル孔１１が傷つくことを抑制することができるため、ノズル孔１１が傷つくことによる吐出安定性の低下をより十分に抑制することができる。上記観点から、第２基板１０ｂの、液滴の吐出方向の最下流側の面がステンレス製であることがより好ましい。
　［変形例２］
　図１０は、本実施の形態における変形例２に係るノズルプレート１０を示す断面図である。
　図１０に示されるように、本実施の形態において、ノズルプレート１０の第１流路１２は、液滴の吐出方向の最上流側の、上記吐出方向に直交する断面積が、最下流側の上記直交する断面積よりも大きい、ラウンド形状を有していてもよい。第１流路１２が、このような形状を有することで、テーパー形状を有するときよりも、より大きな体積を確保することができるため、液滴引き込み時に巻き込まれる空気が、圧力室２１に到達しにくくなり、吐出安定性をより高めることができる。
　このようなノズルプレート１０は、例えばパンチ加工、等方性エッチング、サンドブラスト、レーザー加工などで製造することができる。
　（空気の巻き込み評価）
　本実施の形態におけるノズルプレート１０のうち、図４に示したノズルプレート１０と同様の形状の第１流路および第２流路を有し、表１に示した条件を満たすノズルプレートをもちいた圧電式のインクジェットヘッドについて、汎用三次元熱流体解析ソフトウェア（ＦＬＯＥ－３Ｄ、ＦＬＯＷ　Ｓｃｅｉｎｃｅ社製）を用いてシミュレーション（実験Ｎｏ．１～３２）を行い、インクの引き込み時における、ノズル内の空気の挙動を、観察した。インク物性値に関する条件設定は、密度を９８０ｋｇ／ｍ３、粘度を０．０１０ｋｇ／ｍ・ｓ、圧縮率を５．８８×１０－１０とし、インクの加熱は行わないものとした。そして、インク液滴の吐出方向において、ノズル孔の吐出口の位置をｚ＝０とし、上記シミュレーションにより、ｚ≧０の領域に存在する流体分布を算出し、可視化した。
　シミュレーションで得られた結果を基に、ノズル孔において、インクの引き込み時に起きる、空気の巻き込みについて、以下の基準に沿って評価した。評価結果を表１に示した。
　（評価基準）
　○：インクの引き込み時に空気が圧力室内部まで到達しないことを確認した
　×：インクの引き込み時に空気が圧力室内部に到達することを確認した
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　（吐出安定性の評価）
　表１における実験Ｎｏ．１、２、７、１３の条件を満たすノズルプレートを、本実施の形態におけるパンチ７２と同様の形状を有するパンチを、ダイに載置されたプレートに対して、圧入した後、プレートから取り出した。パンチの圧入によって形成された、膨張部を研磨加工して除去してノズルプレートＡ～Ｄを製造した。ノズルプレートＡ～Ｄを、圧電式のインクジェットヘッドに取り付け、接着した。
　上記インクジェットヘッドに、溶剤系インク（無色、粘度：０．０１０ｋｇ／ｍ・ｓ、コニカミノルタメカトロニクス株式会社製）を充填し、インク液滴の吐出速度を９ｍ／ｓに調整した後、圧電素子を周波数１１．４ｋＨｚで駆動させ、５分間連続で吐出した。
　インク液滴の吐出安定性について、以下の基準に沿って評価した。
　○　インク液滴の吐出中に、吐出乱れやノズル欠が確認されず、液滴が所定の位置に着弾している
　×　インク液滴の吐出中に、吐出乱れやノズル欠が確認され、液滴が所定の位置に着弾できない
　評価の結果を表２に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　本発明に係るノズルプレート、インクジェットヘッドおよび画像形成装置によれば、液滴の吐出安定性高めることができるため、例えば、画像形成の分野などにおいて有用である。
　１　インクジェットヘッド
　２　共通インク室
　２ａ　インク供給口
　２ｂ　インク排出口
　３　保持部
　３ａ　開口部
　４　ヘッドチップ
　５　フレキシブル配線基板
　１０　ノズルプレート
　１０ａ　第１基板
　１０ｂ　第２基板
　１１　ノズル孔
　１２　第１流路
　１２ａ、１３ａ　壁面
　１３　第２流路
　１４　撥液膜
　２０　圧力室形成プレート
　２１　圧力室
　２２　振動板
　２３　隔壁
　２３ａ　第１の隔壁部材
　２３ｂ　第２の隔壁部材
　２４　第２連通孔
　３０　駆動プレート
　３１　空間部
　３２　第３連通孔
　４０　配線基板
　４１　配線層
　４１ａ　半田
　４２　シリコン層
　４３　第４連通孔
　５０　アクチュエータ
　５１　圧電素子
　５２　第１電極
　５３　第２電極
　１００　画像形成装置
　１１０　インク供給装置
　１２０　搬送装置
　１２１　ベルトコンベア
　１２２　送りローラー
　１２３ａ　プーリー
　１３０　メインタンク
　１４１、１４４　管
　１４３　バイパス管
　１４２　弁

Claims (15)

  1. 　液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズルプレートであって、
    　前記ノズル孔は、
    　第１流路と、
    　前記液滴の吐出方向に対して、前記第１流路よりも下流側で前記第１流路と連通するように配置された第２流路と、を有し、
    　前記第１流路は、前記吐出方向の最上流側の前記吐出方向に直交する断面積が、最下流側の前記吐出方向に直交する断面積よりも大きく、
    　前記ノズル孔の中心軸を含み、前記吐出方向に平行な断面において、
    　前記中心軸に対して一方側に配置された、前記第２流路の壁面の、前記最上流側の端部と前記最下流側の端部とを結ぶ直線の、前記吐出方向に対する傾きは、前記一方側に配置された前記第１流路の壁面の、前記最上流側の端部と前記最下流側の端部とを結ぶ直線の、前記吐出方向に対する傾きよりも小さく、
    　前記第１流路の最小断面積ＳＡと、前記第２流路の最小断面積ＳＢとが、式（１）の関係を満たす、
    　ノズルプレート。
    　ＳＡ＞１３ＳＢ　　　　　（１）
  2. 　前記ノズル孔の、前記液滴の吐出方向の最下流側における、前記吐出方向に直交する断面の形状は、円形である、請求項１に記載のノズルプレート。
  3. 　前記第１流路は、テーパー形状を有する、請求項１または２に記載のノズルプレート。
  4. 　前記第２流路は、前記吐出方向に直交する断面の面積が前記吐出方向に向かって一定である、請求項１～３のいずれか一項に記載のノズルプレート。
  5. 　前記第１流路の前記吐出方向の長さＬＡと、前記第２流路の前記吐出方向の長さＬＢとの和が、６０μｍ以上である、請求項１～４のいずれか一項に記載のノズルプレート。
  6. 　前記第１流路の前記吐出方向の長さＬＡと、前記第２流路の前記吐出方向の長さＬＢと、前記第２流路の前記吐出方向における最下流側の、前記吐出方向に直交する方向の最小幅ＲＸとが、式（２）および式（３）の関係を満たす、請求項１～５のいずれか一項に記載のノズルプレート。
    　ＬＡ≦２ＲＸ　　　　　（２）
    　ＬＢ＜１／２ＲＸ　　　（３）
  7. 　前記第２流路の前記吐出方向の長さＬＢは、前記第１流路の前記吐出方向の長さＬＡの０．１倍未満である、請求項１～６のいずれか一項に記載のノズルプレート。
  8. 　前記第２流路の前記吐出方向の長さＬＢは、１μｍ以上である、請求項１～７のいずれか一項に記載のノズルプレート。
  9. 　前記ノズル孔の中心軸を含み、前記吐出方向に平行な断面において、
    　前記第１流路の前記壁面の前記傾きは、５°以上２０°以下である、請求項１～８のいずれか一項に記載のノズルプレート。
  10. 　前記吐出方向の最下流側の面を含む基板は、ステンレス製である、請求項１～９のいずれか一項に記載のノズルプレート。
  11. 　前記第１流路および前記第２流路は、一つの基板を加工してなる、請求項１～１０のいずれか一項に記載のノズルプレート。
  12. 　前記第１流路を有する第１基板と、
    　前記第２流路を有する第２基板と、
    　を有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載のノズルプレート。
  13. 　インクジェットヘッドに用いられる、請求項１～１２のいずれか一項に記載のノズルプレート。
  14. 　請求項１～１３のいずれか一項に記載のノズルプレートを有する、インクジェットヘッド。
  15. 　請求項１４に記載のインクジェットヘッドを有する、画像形成装置。
PCT/JP2021/024606 2021-06-29 2021-06-29 ノズルプレート、インクジェットヘッドおよび画像形成装置 WO2023276009A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023531209A JPWO2023276009A1 (ja) 2021-06-29 2021-06-29
PCT/JP2021/024606 WO2023276009A1 (ja) 2021-06-29 2021-06-29 ノズルプレート、インクジェットヘッドおよび画像形成装置
US18/571,455 US20240278566A1 (en) 2021-06-29 2021-06-29 Nozzle plate, inkjet head, and image formation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/024606 WO2023276009A1 (ja) 2021-06-29 2021-06-29 ノズルプレート、インクジェットヘッドおよび画像形成装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023276009A1 true WO2023276009A1 (ja) 2023-01-05

Family

ID=84691646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/024606 WO2023276009A1 (ja) 2021-06-29 2021-06-29 ノズルプレート、インクジェットヘッドおよび画像形成装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240278566A1 (ja)
JP (1) JPWO2023276009A1 (ja)
WO (1) WO2023276009A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6425654B1 (en) * 1999-01-15 2002-07-30 Silverbrook Research Pty Ltd Ink jet print head with tapered nozzle chambers
JP2003182072A (ja) * 2001-12-17 2003-07-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd インクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置
JP2007152870A (ja) * 2005-12-08 2007-06-21 Konica Minolta Holdings Inc ノズルプレート、ノズルプレートの製造方法及び液体吐出ヘッド
JP2010131909A (ja) * 2008-12-05 2010-06-17 Seiko Epson Corp 液体吐出装置、及び、液体吐出方法
JP2012000785A (ja) * 2010-06-14 2012-01-05 Fujifilm Corp 液体吐出ヘッドの製造方法
JP2017094636A (ja) * 2015-11-26 2017-06-01 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドの製造方法および液体吐出ヘッド

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6425654B1 (en) * 1999-01-15 2002-07-30 Silverbrook Research Pty Ltd Ink jet print head with tapered nozzle chambers
JP2003182072A (ja) * 2001-12-17 2003-07-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd インクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置
JP2007152870A (ja) * 2005-12-08 2007-06-21 Konica Minolta Holdings Inc ノズルプレート、ノズルプレートの製造方法及び液体吐出ヘッド
JP2010131909A (ja) * 2008-12-05 2010-06-17 Seiko Epson Corp 液体吐出装置、及び、液体吐出方法
JP2012000785A (ja) * 2010-06-14 2012-01-05 Fujifilm Corp 液体吐出ヘッドの製造方法
JP2017094636A (ja) * 2015-11-26 2017-06-01 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドの製造方法および液体吐出ヘッド

Also Published As

Publication number Publication date
US20240278566A1 (en) 2024-08-22
JPWO2023276009A1 (ja) 2023-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101170870B1 (ko) 크로스 토크를 억제하기 위한 복수의 리스트릭터를 가진잉크젯 헤드
JP6449629B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
US7401905B2 (en) Ink-jet head with ink blockage prevention device
JP5040263B2 (ja) 液滴噴射装置
JP6064470B2 (ja) 液体吐出ヘッド及び画像形成装置
JP5510119B2 (ja) 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
WO2023276009A1 (ja) ノズルプレート、インクジェットヘッドおよび画像形成装置
JP7545643B2 (ja) 液体吐出ヘッド
JP2005297557A (ja) インクジェットヘッド
JP3904033B2 (ja) インクジェットヘッド
JP7047587B2 (ja) インクジェットヘッドおよびインクジェット画像形成装置
WO2020044457A1 (ja) インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置
EP3300893A1 (en) Plate body, liquid ejection head, and liquid ejection recording apparatus
WO2024034219A1 (ja) ノズルプレートの製造方法、ノズルプレート、インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッド、および画像形成装置
WO2024063031A1 (ja) ノズルプレート、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置
JP7287451B2 (ja) ノズルプレートおよびその製造方法
JP2006231601A (ja) 積層ノズルプレート、液滴吐出ヘッド、及び、積層ノズルプレート製造方法
JP7193334B2 (ja) ヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置およびヘッドチップの製造方法
WO2023157127A1 (ja) インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置
JP2010143110A (ja) ヘッドチップ、液体噴射ヘッド、及び液体噴射装置
JP2006082448A (ja) 液滴吐出ヘッドとインクカートリッジと画像記録装置及び液滴吐出ヘッドの製造方法
JP2023114243A (ja) 液体吐出ヘッド
JP2023032319A (ja) 液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法
WO2019244227A1 (ja) インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置
JP2023109057A (ja) 液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21948317

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023531209

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18571455

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21948317

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1