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JP2000177119A - インクジェット式記録ヘッド - Google Patents

インクジェット式記録ヘッド

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JP2000177119A
JP2000177119A JP35405298A JP35405298A JP2000177119A JP 2000177119 A JP2000177119 A JP 2000177119A JP 35405298 A JP35405298 A JP 35405298A JP 35405298 A JP35405298 A JP 35405298A JP 2000177119 A JP2000177119 A JP 2000177119A
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Japan
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ink
reservoir
recording head
jet recording
supply port
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JP35405298A
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Tomoaki Takahashi
智明 高橋
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Seiko Epson Corp
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    • 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

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リザーバに残留した気泡によるインク滴の吐
出不良を防止しつつ、クロストークを低減すること。 【解決手段】 リザーバ８が略矩形状の開口として形成
され、外部からインクの供給を受けるインク導入口１７
から離れた端部領域がインク供給口１１’よりも外側に
延長されていて、リザーバの端部に停滞しやすい気泡
を、インク供給口から離れた端部領域に留めさせて印刷
時に圧力発生室９、９’に流入するのを防止し、また最
外側のインク供給口１１’よりも外側に充分なコンプラ
イアンスを付与してクロストークを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノズル開口とリザ
ーバに連通する圧力発生室のインクを圧力発生手段によ
り加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインク
ジェット式記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット式記録ヘッドは、リザー
バ、ノズル開口に連通する圧力発生室、及びインク供給
口が形成された流路基板を蓋体により封止して、圧力発
生室を発熱素子や、圧力発生室の一部を変形させること
ができるように設けられた圧電振動子等の圧力発生手段
により加圧し、ノズル開口からインク滴を吐出させるよ
うに構成されている。しかしながら、加圧手段により一
つの圧力発生室を加圧してインク滴を吐出させると、一
部のインクが各インク供給口からリザーバに逆流し、他
の圧力発生室のインク供給口の圧力を変動させ、結果と
してクロストークを発生させたり、またインク滴の吐出
性能を影響を与える。このため、リザーバに逆流したイ
ンクによる圧力変動を吸収するため、この圧力変動によ
り変位可能な弾性変形領域をリザーバ全体に形成して弾
性領域で吸収させる構造が採られている。
【０００３】一方、高速印字を実現するために１列のノ
ズル開口の数が多くなると、リザーバの端部領域に停滞
した気泡の排除が困難になるため、図１０に示したよう
に圧力発生室Ａにインクを供給するリザーバＢの端部領
域Ｃを先細り形状に構成し、ノズル開口に負圧を作用さ
せてインクの強制排出時の端部領域でのインク流速を高
め、もって気泡の排除性を高めることが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リザー
バＢの端部領域Ｃを封止する弾性板の変形領域が狭くな
るため、端部領域Ｃにおけるコンプライアンスを十分に
確保することができず、クロストークが発生しやすくな
るという不都合がある。本発明は、このような事情に鑑
みてなされたものであって、その目的とするところはリ
ザーバの端部領域に残留した気泡によるインク滴の吐出
不良を防止しつつ、端部領域でのコンプライアンスを確
保してクロストークを防止することができるインクジェ
ット式記録ヘッドを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、インク供給口を介してリザ
ーバからインクの供給を受け、加圧手段により加圧され
てインク滴をノズル開口から吐出する圧力発生室を複数
備え、前記リザーバの一方の面にインク滴吐出後の圧力
吸収用の弾性変形領域が設けられた流路ユニットを備え
たインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記リザーバ
が略矩形状の開口として形成され、外部からインクの供
給を受けるインク導入口から離れた端部領域が前記イン
ク供給口よりも外側に延長されている。
【０００６】
【作用】リザーバの端部に停滞しやすい気泡を、インク
供給口から離れた端部領域に留めさせて印刷時に圧力発
生室に流入するのを防止し、また最外側のインク供給口
よりも外側に充分なコンプライアンスを付与してクロス
トークを防止する。
【０００７】
【発明の実施の形態】そこで以下に本発明の詳細を図示
した実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の一実
施例を示すものであって、圧力発生手段を構成する軸方
向に伸縮する圧電振動子１は、その先端を流路ユニット
２を構成する弾性板３に当接した状態でヘッドホルダ４
に固定されている。この流路ユニット２は、弾性板３
と、流路形成基板５と、ノズル開口６を備えたノズルプ
レート７とを積層して構成されている。
【０００８】流路形成基板５は、貫通孔として形成され
るリザーバ８と、圧電振動子１側とノズルプレート７側
に形成された凹部からなる第１、第２圧力発生室９、１
０と、第１圧力発生室９に連通する凹部として形成され
た第１インク供給口１１と、第２圧力発生室１０に連通
する第２インク供給口１２と、ノズル開口６に対向する
位置に貫通孔からなるノズル連通孔１３を形成して構成
されている。
【０００９】弾性板３は、高分子等の耐インク性を備え
た弾性変形可能なフィルム３ａと、金属などの剛性の高
い材料３ｂとの積層体を、エッチング等により圧電振動
子１の変位を伝達するアイランド部１４、アイランド部
１４の変位により圧力発生室９の容積を変化させるダイ
ヤフラム部１５、及びリザーバ８の圧力変動を吸収する
コンプライアンス付与部１６を形成して構成されてい
る。
【００１０】図２は、上述の流路形成基板５の一実施例
を示すものであって、リザーバ３は、全ての圧力発生室
９、１０に対してほぼ同一の幅となるように略長方形に
形成され、各リザーバ３の中央部に外部からのインクが
流入するインク導入口１７が形成されている。
【００１１】また、端部の圧力発生室９’、１０’は、
リザーバ８、８の端部から一定の距離Ｌ、例えば圧力発
生室９、１０の幅の数倍内側に位置するように形成され
ている。
【００１２】このような流路形成基板３は、シリコン単
結晶基板を用いた場合には、（１１０）面を貫通孔や凹
部に対応して異方性フルエッチングしたり、異方性ハー
フエッチングすることにより製造でき、また、硝子、金
属等のエッチング可能な他の材料を用いた場合には、そ
れぞれの材料に適したエッチン法により貫通孔を形成す
べき領域に対してはフルエッチングし、また凹部を形成
すべき領域に対してはハーフエッチングを施すことによ
り簡単に製造できる。
【００１３】この実施例において、圧電振動子１が収縮
して第１圧力発生室９、９’が膨張すると、リザーバ８
のインクが第１インク供給口１１、１１’から第１圧力
発生室９、９’に、また第２インク供給口１２、１２’
から第２圧力発生室１０、１０’に流れ込む。
【００１４】この際、リザーバの端部に残留している気
泡Ｂ,、Ｂ、端部の圧力発生室９’、１０’のインク供
給口１１’、１２’から離れているため、インク滴吐出
程度の流速Ｆ1では圧力発生室９’、１０’に流れ込む
ことができず、インク滴の吐出に支障を及ぼすことはな
い。
【００１５】圧力発生室９、９’へのインクの充填が終
了した段階で、圧電振動子１が伸長して弾性板３がノズ
ルプレート側に押圧されると、第１圧力発生室９、９’
のインクの一部がノズル連通孔１３を介して第２圧力発
生室１０、１０’にインクが流れ込み、ノズル開口６か
らインク滴として吐出し、またインク供給口１１、１
１’及びインク供給口１２、１２’からリザーバ３にイ
ンクの一部が逆流する。
【００１６】インク供給口１１、１１’、１２、１２’
からリザーバ８に逆流したインクは、自身の圧力により
リザーバ８を封止している弾性板３を弾性変形させて速
やかに圧力が低下する。そして、本実施例においてはリ
ザーバ８が矩形状に形成され、かつ端部に位置するイン
ク供給口１１’、１２’よりも外側にまで弾性板３が存
在するから、端部領域においても弾性板３の変形領域が
十分に確保されていて、端部のインク供給口１１’、１
２’から流れ込んだインクも容易に吸収され、端部領域
におけるクロストークが防止される。
【００１７】ところで、長時間の印刷や、またインクカ
ートリッジの交換によりリザーバ８に気泡が侵入した場
合には、記録ヘッドをキャッピング手段により封止して
吸引ポンプの負圧をノズル開口６に作用させてインクを
強制的に排出させると、速いインクの流れＦ２によって
気泡Ｂ、Ｂがインク供給口１１’に流れ込み外部に排出
される。
【００１８】このようにリザーバ８の端部領域に停滞し
ている気泡を容易に排除するためには、図４、５に示し
たようにインク供給口が形成されていないリザーバ８の
端部領域に斜めの壁８ａ、８ｂを形成して先細り形状と
するのが望ましい。
【００１９】この実施例によれば、外部から負圧を作用
させて強制的にインクを排出させる際に、リザーバ８の
端部領域が絞られているから、この領域のインク流速が
上昇して気泡をインク供給口側１１’、１２’に引寄て
圧力発生室９、１０から簡単に排出することができる。
もとより、端部の圧力発生室９’、１０’よりも外側に
までリザーバ８が延長されているから、端部領域のコン
プライアンスを充分に確保できて、クロストークの発生
を防止することができる。
【００２０】なお、図６に示したように先細り部８ｃを
可及的に滑らかに形成すると、角部でのインクの淀みを
少なくして気泡の排出性を、より一層高めることができ
る。
【００２１】図７は本発明の他の実施例を示すものであ
って、リザーバ８の端部領域には、少なくと弾性板のコ
ンプライアンスを低下させることがない程度のギャップ
を確保できる段差８ｄを持つようにハーフエッチング等
により凹部８ｅが形成されている。
【００２２】この実施例によれば、インク滴の吐出後に
インク供給口１１からインクが逆流すると、インク供給
口よりもさらに外側にまで張り出して形成されている弾
性板３が凹部８ｅとの間で弾性変形してリザーバ８の圧
力変動を確実に吸収する。
【００２３】一方、外部から負圧を作用させて強制的に
インクを排出させると、リザーバ８の端部領域の断面積
が凹部８ｅにより縮小されていてインクの流速が高く、
ここに停滞している気泡は凹部８ｅの壁８ｆに案内され
ながらインク供給口１１’に移動して圧力発生室９’に
吸引されて外部に排出される。
【００２４】この壁８ｆは、好ましくは図８に示したよ
うにインク供給口１１、１１’と対向するリザーバの壁
側から端部側に斜めの壁８ｆ’として形成すると、外部
から負圧を作用させて強制的にインクを排出させた場合
に、インク供給口から離れた壁側に位置する気泡が、斜
めの壁８ｆ’にガイドされてインク供給口１１’に移動
して圧力発生室に吸引されて容易に外部に排出される。
【００２５】なお、上述の実施例においては、インク導
入口１７をリザーバ８の中央領域に配置したものについ
て説明したが、図９に示したようにインク導入口２１を
リザーバ８の一端側に配置したものにあっては、イン導
入口１７とは反対側の端部にだけリザーバを延長して形
成すればよい。
【００２６】また、上述の実施例においては、圧力発生
手段として縦振動モードの圧電振動子を使用した記録ヘ
ッドに例を採って説明したが、リザーバから複数の圧力
発生室にインクを供給するとともに、ノズル開口に負圧
を作用させてリザーバ内の気泡を排除する形式の記録ヘ
ッドであれば、たわみモードの圧電振動子や、また圧力
発生室内のインクを気化させて圧力を発生する加熱素子
等を加圧手段として使用したインクジェット式記録ヘッ
ドに適用できることは明らかである。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
リザーバが略矩形状の開口として形成され、外部からイ
ンクの供給を受けるインク導入口から離れた端部領域が
インク供給口よりも外側に延長されているので、端部の
インク供給口近傍でのコンプライアンスを確保してクロ
ストークを防止でき、かつリザーバリザーバの端部に停
滞しやすい気泡が印刷時に圧力発生室に流入するのを防
止して安定にインク滴を吐出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施
例を示す断面図である。
【図２】同上インクジェット式記録ヘッドの流路形成基
板の一実施例を示す上面図である。
【図３】同上流路形成基板のリザーバの端部領域を拡大
して示す上面図である。
【図４】流路形成基板の他の実施例を示す上面図であ
る。
【図５】流路形成基板の他の実施例を示す上面図であ
る。
【図６】流路形成基板の他の実施例を示す上面図であ
る。
【図７】流路形成基板の他の実施例を、リザーバ端部領
域におけるインク供給口近傍を拡大して示す斜視図であ
る。
【図８】流路形成基板の他の実施例を、リザーバ端部領
域におけるインク供給口近傍を拡大して示す斜視図であ
る。
【図９】流路形成基板の他の実施例を示す上面図であ
る。
【図１０】従来のインクジェット式記録ヘッドを構成し
ている流路形成基板の一例を示す上面図である。
【符号の説明】
１ 圧電振動子 ２ 流路ユニット ３ 弾性板 ５ 流路形成基板 ６ ノズル開口 ７ ノズルプレート ８ リザーバ ９ 第１圧力発生室 １０ 第２圧力発生室 １１ 第１インク供給口 １２ 第２インク供給口 １３ ノズル連通孔 １６ ダイヤフラム部 １７ インク導入口

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インク供給口を介してリザーバからイン
    クの供給を受け、加圧手段により加圧されてインク滴を
    ノズル開口から吐出する圧力発生室を複数備え、前記リ
    ザーバの一方の面にインク滴吐出後の圧力吸収用の弾性
    変形領域が設けられた流路ユニットを備えたインクジェ
    ット式記録ヘッドにおいて、 前記リザーバが略矩形状の開口として形成され、外部か
    らインクの供給を受けるインク導入口から離れた端部領
    域が前記インク供給口よりも外側に延長されているイン
    クジェット式記録ヘッド。
  2. 【請求項２】 前記流路形成基板が、リザーバと、前記
    圧力発生手段側と前記ノズルプレート側とに形成された
    凹部からなる第１圧力発生室及び第２圧力発生室と、第
    １圧力発生室と前記リザーバとを接続する第１インク供
    給口と、第２圧力発生室と前記リザーバとを接続する第
    ２インク供給口と、第１、第２圧力発生室を連通するノ
    ズル連通孔とを備える請求項１に記載のインクジェット
    式記録ヘッド。
  3. 【請求項３】 前記インク供給口よりも外側に延長され
    ている領域が、インク滴吐出時には気泡を前記圧力発生
    室に吸引せず、かつインクの強制排出時には前記気泡を
    前記圧力発生室に吸引できる広さである請求項１に記載
    のインクジェット式記録ヘッド。
  4. 【請求項４】 前記リザーバの前記インク供給口よりも
    外側に延長された領域が先細り形状に形成されている請
    求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
  5. 【請求項５】 前記先細り部が丸み付けされている請求
    項４に記載のインクジェット式記録ヘッド。
  6. 【請求項６】 前記リザーバの前記インク供給口よりも
    外側に延長された領域の、前記リザーバを区画する壁の
    少なくとも一方が斜めに形成されている請求項１に記載
    のインクジェット式記録ヘッド。
  7. 【請求項７】 前記リザーバの前記インク供給口よりも
    外側に延長された領域に、前記弾性変形領域側に開口す
    る凹部が形成されている請求項１に記載のインクジェッ
    ト式記録ヘッド。
  8. 【請求項８】 前記凹部にインクを前記インク供給口側
    にガイドする斜めの壁が形成されている請求項７に記載
    のインクジェット式記録ヘッド。
  9. 【請求項９】 前記リザーバが貫通孔として形成され、
    また前記凹部がハーフエッチングにより形成されている
    請求項７に記載のインクジェット式記録ヘッド。
  10. 【請求項１０】 前記インク導入口が、前記リザーバの
    中央部に形成されている請求項１に記載のインクジェッ
    ト式記録ヘッド。
  11. 【請求項１１】 前記インク導入口が、前記リザーバの
    一端側の領域に形成され、また前記リザーバの他端部側
    が前記インク供給口よりも外側に延長されている請求項
    １に記載のインクジェット式記録ヘッド。
  12. 【請求項１２】 前記流路形成基板が、シリコン単結晶
    基板の（１１０）面を異方性エッチングすることにより
    構成されている請求項２に記載のインクジェット式記録
    ヘッド。
  13. 【請求項１３】 前記圧力発生手段が圧電振動子である
    請求項１または請求項２に記載のインクジェット式記録
    ヘッド。
  14. 【請求項１４】 前記圧力発生手段が、前記圧力発生室
    に設けられた発熱素子である請求項１に記載のインクジ
    ェット式記録ヘッド。
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