JP6201527B2 - Inkjet head - Google Patents
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Description
本発明はインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの駆動方法に関し、詳しくは、クロストークに起因する圧力室の列間の影響を低減することのできるインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの駆動方法に関する。 The present invention relates to an inkjet head and an inkjet head driving method, and more particularly to an inkjet head and an inkjet head driving method capable of reducing the influence between rows of pressure chambers due to crosstalk.
産業用インクジェット技術において多ノズル化、多列化が進んでいる。それに伴い、従来以上にノズル毎の射出性能を整えることが難しくなってきている。 In the industrial inkjet technology, the number of nozzles and the number of rows are increasing. Along with this, it has become more difficult to arrange the injection performance for each nozzle than before.
例えば、駆動によって発生する圧力波や温度分布が原因で射出性能が不均一になることがある。圧力室が複数列によって構成され、列間の圧力室のインク入口が共通インク室によって連通する構造を有するインクジェットヘッドの場合、1つの圧力室の列を駆動したことによって圧力室内に発生した圧力波は、共通インク室を介して他列の圧力室に伝播し、その圧力波が伝播した圧力室の射出特性に変動を生じさせるいわゆるクロストークの問題を発生させる。 For example, injection performance may become non-uniform due to pressure waves and temperature distribution generated by driving. In the case of an ink jet head having a structure in which the pressure chambers are constituted by a plurality of rows and the ink inlets of the pressure chambers between the rows communicate with each other by a common ink chamber, Causes a problem of so-called crosstalk that propagates to the pressure chambers in the other rows through the common ink chamber and causes fluctuations in the ejection characteristics of the pressure chambers through which the pressure waves propagate.
その一方で、インクジェット技術の実用化に伴いノズル単価も減少しており、構造簡単で安価であり、生産性の高いインクジェットヘッドが要求されている。 On the other hand, the unit price of nozzles is decreasing with the practical application of inkjet technology, and there is a demand for inkjet heads that are simple in structure, inexpensive, and highly productive.
従来、クロストークに起因する圧力室間の影響を低減する技術として、圧力室のインク入口とインク出口とを結ぶ直線の延長線に対して交叉する壁面部材を、体積弾性率40GPa以下の材質によって形成したもの(特許文献1)や、共通インク室に面して弾性変形するダンパ壁を形成したもの(特許文献2)や、共通インク室内に空気が充填されたダンパ室を有するダンパ部材を配置したもの(特許文献3)等が提案されている。 Conventionally, as a technique for reducing the influence between pressure chambers due to crosstalk, a wall member that intersects a straight extension line connecting an ink inlet and an ink outlet of a pressure chamber is made of a material having a bulk modulus of 40 GPa or less. A formed damper (Patent Document 1), a damper wall that is elastically deformed facing the common ink chamber (Patent Document 2), or a damper member having a damper chamber filled with air in the common ink chamber is disposed. (Patent Document 3) and the like have been proposed.
インクジェットヘッドは、圧力室の列数が増加するほど射出特性のばらつきが大きくなる。特に3列以上になると、真ん中の列の圧力室で発生した圧力波は、両隣りの2つの列の各圧力室に影響を及ぼすため、列間でのクロストークの影響が無視できない程に大きくなり、射出特性のばらつきが大きくなる。 In the ink jet head, the variation in ejection characteristics increases as the number of pressure chambers increases. Especially when there are more than three rows, the pressure wave generated in the pressure chamber in the middle row affects each pressure chamber in the two rows adjacent to each other, so that the influence of crosstalk between rows cannot be ignored. As a result, the variation in injection characteristics increases.
特許文献1、2は、共通インク室の一壁面が圧力波の減衰機能を有するため構造簡単であるものの、圧力室の列数が多くなるほど圧力波の減衰効果が不十分となるおそれがある。これは、圧力室の列数が増加するほど圧力室へ供給されるインク量が多くなって共通インク室が大容積となり、その共通インク室が大容積になるほど圧力室のインク入口と圧力波の減衰機能を有する壁面との距離が大きくなるためである。
Although
また、特許文献3は、共通インク室内にダンパ部材を別部材として配置させる構造であるため上記のような問題はないが、圧力室の列間でのクロストークの問題を解決することについての開示はない。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 has a structure in which a damper member is arranged as a separate member in a common ink chamber, and thus does not have the above-described problem, but discloses that it solves the problem of crosstalk between rows of pressure chambers. There is no.
圧力室の列間のクロストークに関し、特許文献2では、共通インク室内に仕切り壁を設けることによって共通インク室内の流路断面積を狭める狭窄部を形成し、この狭窄部によって列間のクロストークを防止することを開示している。しかし、この場合、共通インク室内にダンパ部材を設ける他に、狭窄部を形成する必要があり、構造が複雑化し、コスト増となる問題がある。
Regarding crosstalk between rows of pressure chambers, in
そこで、本発明の課題は、2列以上に配列された圧力室の列間でのクロストークの影響を簡単な構成で低減でき、安定した射出特性を実現できるインクジェットヘッドを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an ink jet head that can reduce the influence of crosstalk between rows of pressure chambers arranged in two or more rows with a simple configuration and can realize stable ejection characteristics.
また、共通インク室内にダンパ部材を設けたインクジェットヘッドを15kHz以上で高周波駆動すると、駆動によって発生する圧力波が連続的に減衰、反射することで、規則的な圧力むらを発生させることがある。このような圧力むらは軽微なものではあるが、場合によっては液量変化、濃度むらとして視認できることがある。 Further, when an inkjet head provided with a damper member in a common ink chamber is driven at a high frequency of 15 kHz or more, a pressure wave generated by the driving may be attenuated and reflected continuously, thereby generating regular pressure unevenness. Although such pressure unevenness is slight, in some cases, it may be visually recognized as a change in liquid amount or uneven concentration.
そこで、本発明の他の課題は、共通インク室内にダンパ部材を設けたインクジェットヘッドにおける高周波駆動時の圧力波むらの発生を抑制して濃度むらを低減することができるインクジェットヘッドの駆動方法を提供することにある。 Accordingly, another object of the present invention is to provide a driving method of an ink jet head that can reduce density unevenness by suppressing the occurrence of pressure wave unevenness during high frequency driving in an ink jet head provided with a damper member in a common ink chamber. There is to do.
本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。 Other problems of the present invention will become apparent from the following description.
上記課題は、以下の各発明によって解決される。 The above problems are solved by the following inventions.
1.
2列以上配列された圧力室と、全ての前記圧力室と連通する共通インク室とを有し、前記圧力室の各々が、前記共通インク室に面するインク入口を介して該共通インク室から共通にインクが供給され、前記圧力室内に発生した圧力変化によって該圧力室のインク出口と連通するノズルからインクを射出するインクジェットヘッドにおいて、
前記共通インク室の内部にダンパ部材を備えると共に、
前記ダンパ部材と前記インク入口とを結ぶ最短距離が、隣り合う列における前記インク入口間の距離よりも小さく、
前記ダンパ部材は、気体が封入されたダンパ室を有し、
前記共通インク室のインクが使用温度に達した時の前記ダンパ部材の内部の圧力が、大気圧以下であることを特徴とするインクジェットヘッド。
1.
There are two or more rows of pressure chambers and a common ink chamber communicating with all the pressure chambers, and each of the pressure chambers is separated from the common ink chamber via an ink inlet facing the common ink chamber. In an inkjet head that is supplied with ink in common and ejects ink from a nozzle that communicates with an ink outlet of the pressure chamber by a pressure change generated in the pressure chamber.
A damper member is provided inside the common ink chamber,
The shortest distance connecting the damper member and the ink inlet, rather smaller than the distance between the ink inlet in adjacent rows,
The damper member has a damper chamber filled with gas,
The inkjet head according to
2.
前記ダンパ部材と前記インク入口とを結ぶ最短距離が、全ての前記インク入口で等しいことを特徴とする前記1記載のインクジェットヘッド。
2.
2. The inkjet head according to
3.
前記共通インク室は前記ダンパ部材を1つだけ有し、該ダンパ部材が全ての前記圧力室の列に跨るように配置されていることを特徴とする前記2記載のインクジェットヘッド。
3.
3. The ink jet head according to 2, wherein the common ink chamber has only one damper member , and the damper member is disposed so as to straddle all the rows of the pressure chambers.
4.
前記インク入口が存在する平面に垂直な方向から前記ダンパ部材を投影したときに、前記ダンパ部材が前記インク入口の全てを包含することを特徴とする前記3記載のインクジェットヘッド。
4).
4. The inkjet head according to item 3, wherein the damper member includes all of the ink inlets when the damper member is projected from a direction perpendicular to a plane on which the ink inlets exist.
5.
前記インク入口、前記インク出口及び前記ノズルが一直線上に配置され、且つ、該直線と前記ダンパ部材とが交差していることを特徴とする前記1〜4のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
5.
5. The ink jet head according to any one of 1 to 4, wherein the ink inlet, the ink outlet, and the nozzle are arranged in a straight line, and the straight line and the damper member intersect each other.
6.
隣り合う前記圧力室間の隔壁が圧電素子を含み、該隔壁の変形によって前記圧力室内のインクに圧力を付与し、前記ノズルからインクを射出する構成であることを特徴とする前記5記載のインクジェットヘッド。
6).
6. The inkjet according to claim 5, wherein a partition between adjacent pressure chambers includes a piezoelectric element, and pressure is applied to the ink in the pressure chamber by deformation of the partition and the ink is ejected from the nozzle. head.
7.
前記インク入口の周囲に、体積弾性率が40GPa以上の部材が、前記ダンパ部材と平行に配置されていることを特徴とする前記1〜6のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
7).
7. The ink jet head according to any one of 1 to 6, wherein a member having a bulk modulus of 40 GPa or more is disposed in parallel with the damper member around the ink inlet.
8.
前記ダンパ部材は、筐体の少なくとも一面が可撓性を有する膜によって形成され、前記ダンパ室が前記筐体及び前記膜によって画成されており、前記膜が前記インク入口に面するように配置されていることを特徴とする前記1記載のインクジェットヘッド。
8 .
The damper member is formed such that at least one surface of the housing is formed of a flexible film, the damper chamber is defined by the housing and the film, and the film faces the ink inlet. 2. The inkjet head as described in 1 above, wherein
9.
前記筐体は金属を含むことを特徴とする前記8記載のインクジェットヘッド。
9 .
9. The ink jet head according to 8, wherein the casing contains a metal.
10.
前記圧力室の一壁面が、圧電素子が積層された振動板によって形成され、該振動板の振動によって前記圧力室内のインクに圧力を付与し、前記ノズルからインクを射出する構成であることを特徴とする前記1記載のインクジェットヘッド。
1 0 .
One wall surface of the pressure chamber is formed by a vibration plate in which piezoelectric elements are stacked, and is configured to apply pressure to the ink in the pressure chamber by the vibration of the vibration plate and eject the ink from the nozzle. 2. The inkjet head according to 1 above.
本発明によれば、2列以上に配列された圧力室の列間でのクロストークの影響を簡単な構成で低減でき、安定した射出特性を実現できるインクジェットヘッドを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an ink jet head capable of reducing the influence of crosstalk between rows of pressure chambers arranged in two or more rows with a simple configuration and realizing stable ejection characteristics.
また、本発明によれば、共通インク室内にダンパ部材を設けたインクジェットヘッドにおける高周波駆動時の圧力むらの発生を抑制して濃度むらを低減することができるインクジェットヘッドの駆動方法を提供することができる。 In addition, according to the present invention, it is possible to provide a method for driving an ink jet head that can suppress uneven density during high frequency driving in an ink jet head provided with a damper member in a common ink chamber, thereby reducing density unevenness. it can.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(インクジェットヘッドの第1の実施形態)
図1は本発明に係るインクジェットヘッドの第1の実施形態を示す分解斜視図、図2はそのインクジェットヘッドの断面図、図3はダンパ部材の断面図である。
(First Embodiment of Inkjet Head)
1 is an exploded perspective view showing a first embodiment of an inkjet head according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the inkjet head, and FIG. 3 is a sectional view of a damper member.
インクジェットヘッド1は、図中下から順に、ノズルプレート11、ヘッドチップ12、基板13、インクマニホールド14が接合され、インクマニホールド14の内部にダンパ部材15が配置されている。
In the
ヘッドチップ12は六面体形状をしており、本発明における圧力室として機能するチャネル121が複数配列されている。各チャネル121は、ヘッドチップ12のノズルプレート11側の面と基板13側の面とに亘ってストレート状に貫通するように形成され、図1中のX方向に沿って複数並設されることによって1列のチャネル列を形成している。そして、このチャネル列が、X方向と交差するY方向に沿って複数並設されることによって複数のチャネル列を形成している。
The
ここでは7つのチャネル121でX方向に延びる1列のチャネル列を構成し、このチャネル列がY方向に4列並設されたものを例示しているが、本発明において1列のチャネル121の数は問わない。また、チャネル列の数も2列以上配列されていればよく、3列以上配列されていることが好ましい。3列以上のチャネル列を有するものは、1つのチャネル列で発生した圧力波がその両隣りの2つのチャネル列に影響を与えることから、クロストークの影響が顕著となり、本発明による効果が顕著に得られるためである。
Here, one channel row extending in the X direction is formed by seven
このヘッドチップ12は、各チャネル列において隣り合うチャネル121、121の間を仕切る隔壁122が圧電素子を含んでおり、各隔壁122の両面に不図示の駆動電極が形成されている。隔壁122は両面の駆動電極に所定電圧の駆動信号が印加されることによってせん断変形し、一対の隔壁122、122で挟まれるチャネル121内の容積を変化させる。これにより、チャネル121内に供給されているインクに吐出のための圧力変化が付与され、ノズルプレート11にチャネル121のインク出口121aと連通するように形成されているノズル111からインク滴を射出するようになっている。なお、インク出口121aは、チャネル121における図2中の下側の開口部である。
In the
基板13は、ヘッドチップ12よりも大きな面積を有する平板状の薄板である。この基板13には、ヘッドチップ12側の面に該ヘッドチップ12の各駆動電極と電気的に接続される不図示の電極が形成されており、ヘッドチップ12から張り出した領域が、この電極と不図示のFPC等の外部配線部材との接続部としても機能している。この基板13においてヘッドチップ12が接合される領域内には、ヘッドチップ12の各チャネル121に1対1に対応するように個別に貫通孔131が形成されている。従って、各チャネル121の内部は、それぞれ対応する貫通孔131と連通している。貫通孔131のヘッドチップ12側の開口部は、チャネル121の開口部とほぼ同等の面積を有し、該チャネル121の開口部と同一形状となるように形成されている。
The
インクマニホールド14は、一面が開口する箱型に形成され、この開口を塞ぐように基板13と接合されることにより、インクマニホールド14内に全てのチャネル121に共通にインクを供給する共通インク室141を形成している。共通インク室141内には、不図示のインク流入口から供給されるインクが貯留されている。
The
基板13の全ての貫通孔131は、この共通インク室141に面するように開口している。このため、各貫通孔131は、共通インク室141とチャネル121との間で、共通インク室141内のインクをチャネル121内に供給する個別のインク流路を構成している。この共通インク室141に面する各貫通孔131の開口部は、各チャネル121へ個別にインクを流入させるインク入口131aである。すなわち、本発明においてインク入口とは、共通インク室内に面する表面に、圧力室に連通して該圧力室毎に個別に開口している開口部のことである。
All the through
本実施形態に示すダンパ部材15は薄い箱型に形成されており、共通インク室141の内部に、基板13に近接し、全てのチャネル列に跨るように1つだけ配置されている。このダンパ部材15は、図3に示すように、内部にダンパ室152を有している。筐体151の少なくとも一面は薄肉状の可撓性を有する膜によって形成されたダンパ壁153とされており、このダンパ壁153と筐体151とによって画成される内部空間がダンパ室152とされ、該ダンパ室152に気体が封入されている。気体の種類は特に問わない。ダンパ部材15はこのダンパ壁153が基板13に面するように配置されている。ダンパ壁153を構成する可撓性を有する膜には合成樹脂製フィルムを用いることができる。合成樹脂製フィルムとしてはポリイミドフィルムが好ましい。
The
このダンパ部材15は、ダンパ壁153によって、基板13に形成されている全ての貫通孔131のインク入口131aを覆うことができる大きさに形成されている。すなわち、図1に示すように、インク入口131aが存在する基板13の平面に垂直な方向からダンパ部材15を該平面に対して投影したとき、ダンパ部材15がインク入口131aの全てを包含している。本実施形態では、平面視矩形状に形成されているが、インク入口131aの全てを包含するものであれば、円形状、楕円形状等任意である。但し、ダンパ部材15はインクマニホールド14の開口面積よりも小さく形成されている。このため、図2に示すように、ダンパ部材15の周囲と共通インク室141の内壁面との間に、インク入口131aへのインク流路141aが確保されている。
The
ダンパ部材15の基板13からの離間距離は、基板13のインク入口131aと対面するダンパ部材15の面と、チャネル121に対応する貫通孔131のインク入口131aとの最短距離によって規定される。従って、このダンパ部材15では、ダンパ壁153とインク入口131aとを結ぶ最短距離によって規定される。そして、この最短距離をD(図2参照)、隣り合うチャネル列におけるインク入口131a間の距離をそれぞれd1、d2、d3(図4参照)とするとき、D<d1、且つ、D<d2、且つ、D<d3とされている。すなわち、この最短距離Dは、隣り合うチャネル列のインク入口131a、131a間の距離d1、d2、d3のいずれとの比較でも、その距離よりも小さくなるようにダンパ部材15が配置されている。従って、各インク入口131aから見た場合、隣りのチャネル列のインク入口131aまでの距離よりもダンパ部材15のダンパ壁153までの距離の方が近くなる。
The separation distance of the
このようにダンパ部材15が基板13に近接して配置されていることにより、ダンパ部材15と共通インク室141の後部内壁面142との間には大きな空間が確保されている。この後部内壁面142は、共通インク室141内で基板13と対面する内壁面である。このため、共通インク室141は、内部にダンパ部材15を配置させても、後部内壁面142との間に確保される空間を利用して、十分なインクを貯留することができる。
Since the
ここで、上記最短距離Dは、各インク入口131aからダンパ部材15のダンパ壁153に対して直交するように引いた直線によって規定される距離である。ダンパ部材15は、この最短距離Dが全てのインク入口131aで等しくなるように、インク入口131aが開口する基板13の平面に対してダンパ壁153が平行となるように配置されている。
Here, the shortest distance D is a distance defined by a straight line drawn from each
また、上記距離d1、d2、d3は、一つのチャネル列内のインク入口(これをインク入口Aとする。)と、その隣りのチャネル列内においてインク入口Aに最も近接したインク入口(これをインク入口Bとする。)との間の最短距離である。この距離は、一般には、図4に示すように、隣り合うチャネル列のインク入口131a、131a間に形成される列間間隙の幅となる。距離d1、d2、d3は同一の値でなくてもよい。
The distances d1, d2, and d3 are the ink inlets in one channel row (referred to as ink inlet A) and the ink inlets closest to the ink inlet A in the adjacent channel row (this is referred to as “ink inlet A”). The shortest distance from the ink inlet B). This distance is generally the width of the inter-column gap formed between the
次に、このインクジェットヘッド1の作用について説明する。
Next, the operation of the
インクジェットヘッド1は、所定の印画データに基づいて駆動電極に所定電圧の駆動信号を印加することにより隔壁122を変形させると、一対の隔壁122に挟まれたチャネル121内のインクに吐出圧力が付与され、ノズル111からインク滴が射出される。このときチャネル121内に発生した圧力波は、ノズル111に向かう成分のみならず基板13の貫通孔131側に向かう成分を有している。この貫通孔131に向かう成分の一部は、基板13の貫通孔131を通って共通インク室141内に伝播する。このとき、インク入口131aからの距離は、隣りのチャネル列のインク入口131aよりもダンパ部材15の方が近いので、インク入口131aから共通インク室141内に伝播した圧力波のうちダンパ部材15に向けて直進する成分が直ちにダンパ部材15に衝突し、ダンパ壁153の可撓性及び内部に封入されている気体の圧縮性によって該ダンパ壁153が撓み変形することによって吸収される。
When the
これにより、共通インク室141内に伝播した圧力波は、隣りのチャネル列のインク入口131aに到達する前に低減され、共通インク室141を介して連通している隣り合うチャネル列のチャネル121に与えるクロストークの影響を低減することができる。また、チャネル121内に残留する圧力波も低減させることができる。これは、チャネル121内で発生した圧力波を吸収する距離が近い程、早いタイミングで圧力波を低減することができるためである。これによって射出特性の変動を抑制して安定した射出特性を実現することができる。このような効果を得るためには、共通インク室141内のダンパ部材15の配置を規定するだけで良い。従って、従来のように仕切り壁によって狭窄部を形成するといったダンパ部材とは別の部材を設ける必要がなく、2列以上に配列された圧力室の列間でのクロストークの影響を簡単な構成で低減できる。
As a result, the pressure wave propagated in the
特に本実施形態に示すように、ダンパ部材15はダンパ壁153が各インク入口131aと対面するように配置されているため、インク入口131aからダンパ部材15に向けて直進する圧力波はダンパ壁153に直接衝突するようになる。このため、圧力波の吸収効果が高く、クロストークの影響の低減効果が高い。
In particular, as shown in the present embodiment, the
また、共通インク室141内のインクは、駆動時のヘッドチップ12の発熱による熱や、不図示のヒーター等の加熱手段が設けられる場合は当該加熱手段による熱によって所定の温度を持つようになる。この場合、共通インク室141内に大量のインクが貯留されると、インクに温度分布が発生し易くなり、インクの粘度がばらつくことによって、チャネル列毎あるいはチャネル121毎に射出特性がばらついてしまうおそれがある。射出特性がばらつくと、インク滴の射出速度が不均一となって着弾位置が乱れてしまう。しかし、ダンパ部材15は基板13に近接するように配置されるため、ダンパ部材15とインク入口131aとの間に存在するインク量を少なくすることができ、それによっても温度分布の影響を少なくすることができる。
Further, the ink in the
本実施形態に示すダンパ部材15は、共通インク室141内に1つだけ設けられているため低コストに構成できる。また、例えばチャネル列毎に1つずつのダンパ部材を配置させたり、それぞれ2列ずつのチャネル列に対応するように2つのダンパ部材を配置させたりすることもできるが、このように複数のダンパ部材を配置した場合、ダンパ部材毎に基板13との離間距離のばらつきが発生すると、圧力波の吸収性能がばらつき、異なるダンパ部材に対応するチャネル列間でクロストークの影響や温度分布の影響の低減効果が均一にならず、かえって射出特性がばらついてしまうことが想定される。しかし、本実施形態に示すように1つのダンパ部材15を全てのチャネル列に跨るように設けるようにすれば、このようなことがないため、クロストークの影響や温度分布の影響の低減効果をチャネル列間で均一化できる。
Since only one
また、本実施形態では、1つのダンパ部材15がインク入口131aの全てを包含するように配置されているため、チャネル121毎に圧力波の吸収性能がばらつくことを低減できる。このため、クロストークの影響や温度分布の影響の低減効果を各チャネル121間で均一化できる。
Further, in the present embodiment, since one
更に、本実施形態では、共通インク室141内に面している各インク入口131aは、ダンパ部材15のダンパ壁153までの距離が全て等しいため、チャネル121毎の圧力波の吸収性能のばらつきがより一層低減できる。また、共通インク室141から各インク入口131aへ供給される際のインクの流路抵抗も均一化できるため、この流路抵抗のばらつきに起因する射出特性のばらつきも低減される。
Furthermore, in this embodiment, since each
ダンパ部材15は、筐体151が金属を含むものであることが好ましい。金属は筐体151の一部の壁面に使用されていてもよいし、全ての壁面を形成するものでもよい。一般に、金属はインク(液体)よりも熱伝導率が高いため、共通インク室141内のインクの温度分布を素早く均一化することができる。このため、ダンパ部材15がインク入口131aに近接していることと相俟って、チャネル121付近の急激な温度変化を抑えつつ、全体として温度分布を均一化することができる。
The
金属としては熱伝導率が良好な金属を好ましく使用することができ、例えばアルミニウム、銅、ステンレス等が挙げられる。このような金属は、共通インク室141内のインクと直に接することができるようにするため、筐体151の表面に露出していることが好ましい。
As the metal, a metal having good thermal conductivity can be preferably used, and examples thereof include aluminum, copper, and stainless steel. Such metal is preferably exposed on the surface of the
本実施形態に示すインクジェットヘッド1は、図2中に破線で示す直線Lのように、インク入口131a、インク出口121a及びノズル111が一直線上に配置され、この直線Lがダンパ部材15と交差している。この構成によれば、チャネル121内で発生してインク入口131aに向かう圧力波の成分をダンパ部材15で直接吸収できるため、圧力波の吸収効果が最も高く、クロストークの影響を低減する効果が顕著に得られるために好ましい。
In the
インク入口131aは基板13に開口していることにより、各インク入口131aの周囲には基板13がダンパ部材15と平行に対向するように配置されている。このため、ダンパ部材15に衝突した圧力波の一部の成分が、該ダンパ部材15から基板13側に向けて反射して共通インク室141内に残留するおそれがある。従って、このように基板13に向けて反射した圧力波による残留を防止できるようにするため、インク入口131aの周囲には、体積弾性率が40GPa以上の部材がダンパ部材15と平行に配置されていることが好ましい。これによれば、ダンパ部材15で反射した圧力波を、インク入口131aの周囲でダンパ部材15に向けて再度反射させることができ、共通インク室141内に残留する圧力波を低減させることができる。
Since the
このような部材の材質は、体積弾性率が40GPa以上のものであれば特に問わず、ガラス、シリコン、金属、合成樹脂等を使用することができる。中でも加工が容易で安価であり、圧力波によって変形を起こしにくい点でガラスが好ましい。このような部材は、インク入口131aの周囲に配置されるように、基板13とダンパ部材15との間に配置させることができるが、基板13そのものをガラス製とすれば、部材を別途設ける必要がなく、構造をより簡素にできると共に低コストであるために特に好ましい。
The material of such a member is not particularly limited as long as the bulk modulus is 40 GPa or more, and glass, silicon, metal, synthetic resin, or the like can be used. Among them, glass is preferable because it is easy to process and inexpensive, and is not easily deformed by pressure waves. Such a member can be disposed between the
ダンパ部材15の内部の圧力(気圧)は、共通インク室141内のインクが使用温度に達した時に大気圧以下であることが好ましい。使用時にダンパ部材15が膨張することが避けられるため、インクの流路抵抗の増加や貯留できるインク量の低下等の事態を招くことがない。このインクの使用温度とは、例えばUVインクやセラミックインク等のようにインクをヒーター等の加熱手段によって加熱して使用するものにあっては、この加熱時の温度であり、このようなインクの加熱を行わないものにあっては、一般には常温(25℃)である。
The pressure (atmospheric pressure) inside the
このようなダンパ部材15は、インクの使用温度よりも高い温度、例えば60℃の雰囲気内で筐体151の一面にダンパ壁153を貼り付け、空気等の気体が封入されたダンパ室152を形成することによって作製することができる。このダンパ部材15を、インクの使用温度が60℃以下となるような共通インク室141内に配置させることで、使用時のダンパ室152は大気圧以下となり、膨張することはない。
Such a
ダンパ部材15を基板13から所定距離をおいて配置させる手段は特に問わない。例えば図5に示すように、基板13に対面するダンパ壁153側に適宜数の脚部154を突設しておくことが挙げられる。この脚部154を基板13に対して接着させれば、ダンパ部材15のダンパ壁153を、基板13から脚部154の突出高さによって規定される所定の離間距離となるように容易に配置させることができる。
The means for arranging the
また、このような脚部154は、ダンパ部材15側ではなく、基板13側に突設させるようにしてもよい。
Further, such a
その他、図示しないが、ダンパ部材15と共通インク室141の内壁面との間に支柱を架け渡して、ダンパ部材15を基板13から所定の離間距離となるように支持するようにしてもよい。
In addition, although not shown, a support may be bridged between the
(インクジェットヘッドの第2の実施形態)
図6は本発明に係るインクジェットヘッドの第2の実施形態を示す断面図である。
(Second Embodiment of Inkjet Head)
FIG. 6 is a sectional view showing a second embodiment of the inkjet head according to the present invention.
このインクジェットヘッド2は、ヘッド基板21と配線基板22とが接着樹脂層23によって積層一体化されている。配線基板22の上面には箱型形状のインクマニホールド24が接合され、配線基板22との間で、内部にインクが貯留される共通インク室241を形成している。そして、この共通インク室241内にダンパ部材25が配置されている。
In the
ヘッド基板21は、図中下層側から、Si(シリコン)基板によって形成されたノズルプレート211、ガラス基板によって形成された中間プレート212、Si(シリコン)基板によって形成された圧力室プレート213、SiO2薄膜によって形成された振動板214と有している。ノズルプレート211には下面にノズル211aが開口している。
The
圧力室プレート213には、インクを収容する圧力室213aが形成されており、その上壁が振動板214によって構成され、下壁が中間プレート212によって構成されている。中間プレート212には、圧力室213aの内部とノズル211aとを連通する連通路212aが貫通形成されている。
The
振動板214の上面には、各圧力室213aに1対1に対応してアクチュエータ215が積層されている。アクチュエータ215は、薄膜PZT等の圧電素子からなるアクチュエータ本体が、駆動電極としての上部電極と下部電極とで挟まれた構造をしており、その下部電極側が振動板214の上面に配置されている。
On the upper surface of the
配線基板22は、各アクチュエータ215に対して所定電圧の駆動信号を印加するための配線が形成された基板であり、その端部にFPC等の外部配線部材26がACF(異方性導電フィルム)によって電気的に接続されている。
The
接着樹脂層23は、例えば熱硬化性の感光性接着樹脂シートによって形成され、ヘッド基板21と配線基板22との間に介在されることによって、両基板21、22を積層一体化している。この接着樹脂層23によって両基板21、22の間には該接着樹脂層23の厚み分の間隔が設けられている。接着樹脂層23は、アクチュエータ215及びその周囲に相当する領域が露光、現像によって除去されている。各アクチュエータ215は、この接着樹脂層23が除去された空間内にそれぞれ収容されている。
The
接着樹脂層23には、上下に貫通する貫通孔231が各圧力室213aの数に対応して形成されている。各貫通孔231の一端(上端)は、配線基板22に形成されているインク供給路221と連通し、他端(下端)は、振動板214に形成された開口部214aを通して圧力室213aの内部と連通している。インク供給路221は配線基板22の上面に開口している。この開口部は共通インク室241内に面しており、共通インク室241内のインクを各圧力室213a内に供給するインク入口221aとして機能している。
In the
このインクジェットヘッド2は、共通インク室241からインク入口221aを介して圧力室213a内にインクが供給される。そして、外部配線部材26からアクチュエータ215に駆動信号が印加されると、アクチュエータ215の変形動作によって振動板214が振動し、圧力室213a内に吐出のための圧力変化が付与され、該圧力室213a内のインクが連通路212aを通ってノズル211aから射出される。
In the
このインクジェットヘッド2は、図示しないが、複数の圧力室213aが並設されることによって圧力室213aの列を形成し、その圧力室213aの列が複数配列されることによって複数列、好ましくは3列以上の圧力室213aを備えている。このため、各列の圧力室213aに対応するインク入口221aが共通インク室241内に臨んでいる。そして、ダンパ部材25は、第1の実施形態におけるダンパ部材15と同様に、インク入口221aとを結ぶ最短距離が、隣り合う圧力室213aの列におけるインク入口221a、221a間の距離よりも小さくなるように配置されている。ダンパ部材25は、内部に気体が封入されたダンパ室251を有している。
Although not shown, the
このインクジェットヘッド2においても、アクチュエータ215を動作させると圧力室213a内に圧力波が発生する。この圧力波の一部は、圧力室213aから貫通孔231、インク供給路221に至る過程で流路が絞られることによって若干減衰するものの、インク入口221aから共通インク室241内に伝播することとなる。しかし、この共通インク室241内に伝播した圧力波が隣りの列のインク入口221aに到達する前に、ダンパ部材25によって吸収することができるため、この圧力波が隣り合う列の圧力室213aに影響を与えるクロストークの影響を低減することができ、第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。
Also in the
なお、このダンパ部材25の配置及び構造に関する構成は、第1の実施形態において説明したダンパ部材15と全く同様の構成とすることができるため、その詳細については第1の実施形態におけるダンパ部材15の説明を援用し、ここでは省略する。
The configuration related to the arrangement and structure of the
(インクジェットヘッドのその他の実施形態)
以上説明した実施形態では、ダンパ部材15、25として、筐体151の壁面を可撓性の膜からなるダンパ壁153によって形成した好ましい態様を例示したが、これに限定されず、2枚の可撓性の膜の周囲を封止して、内部に気体が封入された袋状のダンパ部材としてもよい。
(Other Embodiments of Inkjet Head)
In the embodiment described above, a preferred embodiment in which the wall surface of the
また、気体が封入されたダンパ部材15、25は圧力波を吸収する効果が最も高いため、本発明において好ましく使用できるが、ダンパ部材は圧力波を吸収する効果を有するものであればよく、必ずしも内部に気体が封入されたものに限らず使用することができる。例えば、図示しないが、少なくともインク入口と面する壁面が、体積弾性率が40GPa以下の材質によって形成された板状部材からなるダンパ部材であってもよい。このようなダンパ部材は内部が中実に形成されたものであり、気体が封入されない。このようなダンパ部材によっても、共通インク室内に伝播した圧力波がダンパ部材のインク入口と面する壁面に衝突した際、圧力波の反射を鈍らせ、その一部を吸収することができる。従って、ダンパ部材15、25と同様に列間のクロストークの影響を低減する効果が得られる。
Further, the
体積弾性率が40GPa以下の材質としては、軟質の合成樹脂が好ましく使用できる。このような用途で使用できる軟質の合成樹脂としては、例えば、ポリエーテルイミド、液晶ポリマー、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、不飽和ポリエステル等が挙げられる。 As a material having a bulk modulus of 40 GPa or less, a soft synthetic resin can be preferably used. Examples of the soft synthetic resin that can be used in such applications include polyetherimide, liquid crystal polymer, polyphenylene ether, polyamide, polyphenylene sulfide, polyimide, and unsaturated polyester.
(インクジェットヘッドの駆動方法)
次に、本発明に係るインクジェットヘッドの好ましい駆動方法について説明する。
(Driving method of inkjet head)
Next, a preferable driving method of the ink jet head according to the present invention will be described.
共通インク室内にダンパ部材を設けたインクジェットヘッドを高速で駆動した際に発生する規則的な圧力むらについて本発明者が検討したところ、圧力室の音響的共振周期に応じた一定の周期を持つことがわかった。圧力室内の圧力は、音響的共振周期に応じて正から負へ、負から正へと転じるため、この圧力むらが発生する周期に応じて、一つの駆動タイミングとこれに続く駆動タイミングとの間に所定の位相差を持たせ、これら駆動グループ間での圧力が正圧と負圧の組合せとなるようにタイミングを異ならせることにより、圧力むらを相殺することができる。 The present inventor has examined regular pressure unevenness that occurs when an inkjet head provided with a damper member in a common ink chamber is driven at high speed, and has a constant period corresponding to the acoustic resonance period of the pressure chamber. I understood. The pressure in the pressure chamber changes from positive to negative and from negative to positive according to the acoustic resonance period. Therefore, depending on the period in which this pressure unevenness occurs, there is a gap between one drive timing and the following drive timing. By giving a predetermined phase difference to each other and changing the timing so that the pressure between these drive groups is a combination of a positive pressure and a negative pressure, the pressure unevenness can be offset.
そこで、本発明に係るインクジェットヘッドの駆動方法は、全圧力室をN個の駆動グループに分割し、駆動グループ毎に駆動タイミングを(2n−1)ALだけずらすものである。ここで、Nは2以上の整数。nは、0.8<n<1.2を満たす数である。また、AL(Acoustic Length)は圧力室の音響的共振周期の1/2である。これにより、異なる駆動グループ間は、ほぼ奇数ALだけタイミングがずれるため、駆動グループ毎の圧力を正圧と負圧の組合せとすることができ、圧力むらを実質的に相殺することができる。これにより、濃度むらの発生を抑制することができ、濃度むらを視認し難くすることができる。また、駆動グループで駆動タイミングをずらせることにより、特に高速駆動下では駆動回路への負荷も低減できる。このため、発熱や負荷による波形鈍りも低減する効果がある。 Therefore, the inkjet head driving method according to the present invention divides all pressure chambers into N drive groups, and shifts the drive timing by (2n-1) AL for each drive group. Here, N is an integer of 2 or more. n is a number satisfying 0.8 <n <1.2. AL (Acoustic Length) is 1/2 of the acoustic resonance period of the pressure chamber. As a result, the timing between the different drive groups is shifted by almost an odd number AL, so that the pressure for each drive group can be a combination of positive pressure and negative pressure, and pressure unevenness can be substantially offset. Thereby, generation | occurrence | production of density | concentration unevenness can be suppressed and it can make it difficult to visually recognize density | concentration unevenness. Further, by shifting the drive timing in the drive group, it is possible to reduce the load on the drive circuit, particularly under high-speed drive. For this reason, there is an effect of reducing waveform dullness due to heat generation and load.
なお、このALは、圧力室(チャネル121、圧力室213a)の駆動電極に矩形波の駆動信号を印加した際に射出されるインク滴の速度を測定し、矩形波の電圧値を一定にして矩形波のパルス幅を変化させたときに、インク滴の飛翔速度が最大になるパルス幅として求められる。パルスとは一定電圧波高値の矩形波であり、0Vを0%、波高値電圧を100%とした場合に、パルス幅は、電圧の0Vからの立ち上がり10%と波高値電圧からの立ち下がり10%との間の時間として定義される。また矩形波とは、電圧の10%と90%との間の立ち上がり時間、立ち下がり時間のいずれもがALの1/2以内、好ましくは1/4以内であるような波形を指す。
The AL measures the velocity of the ink droplet ejected when a rectangular wave drive signal is applied to the drive electrode of the pressure chamber (
図7は、駆動グループをABの2個のグループに分割した場合に、各駆動グループの駆動電極に対して駆動信号を印加する際のタイミングチャートの一例を示している。このように分割された駆動グループAと駆動グループBとの間に(2n−1)ALの位相差を与える。ここでは駆動グループAの各駆動周期Tに1つの駆動信号Pが印加され、駆動グループBよりも駆動グループAを先に駆動した例を示している。各駆動信号Pの具体的な波形形状は特に問わない。パルス幅PWは特に限定されるものではないが、一例を挙げれば、圧力室内の圧力が負から正に転じる1AL近傍とすることができ、具体的には0.8AL以上1.2AL以下の範囲とすることができる。 FIG. 7 shows an example of a timing chart when a drive signal is applied to the drive electrodes of each drive group when the drive group is divided into two groups AB. A phase difference of (2n−1) AL is given between the drive group A and the drive group B thus divided. Here, an example in which one drive signal P is applied to each drive period T of the drive group A and the drive group A is driven before the drive group B is shown. The specific waveform shape of each drive signal P is not particularly limited. The pulse width PW is not particularly limited. For example, the pulse width PW can be in the vicinity of 1AL where the pressure in the pressure chamber changes from negative to positive, and specifically, a range of 0.8AL to 1.2AL. It can be.
駆動グループとは、インクジェットヘッドの駆動周期内において、駆動信号を同一タイミングで印加する圧力室のグループのことである。この駆動グループは、圧力室の列を単位として分割することが好ましい。これによれば、圧力室の列間に亘って伝播する圧力波を効率的に相殺することができる。この場合、同一列内の各圧力室は同一の駆動グループに含まれることになる。同一駆動グループ内の圧力室は全て同時に駆動する。また、同一駆動グループには複数の列が含まれていてもよい。 The drive group is a group of pressure chambers to which drive signals are applied at the same timing within the drive cycle of the inkjet head. This drive group is preferably divided in units of pressure chamber columns. According to this, the pressure wave which propagates between the rows of pressure chambers can be canceled efficiently. In this case, the pressure chambers in the same row are included in the same drive group. All pressure chambers in the same drive group are driven simultaneously. The same drive group may include a plurality of columns.
また、圧力室の列が3列以上となる場合、隣り合う圧力室の列は異なる駆動グループに属するように分割することが好ましい。これによれば、同一駆動グループに属する圧力室の列間に少なくとも1つの異なる駆動グループに属する圧力室の列が配置されることになるため、同一タイミングで駆動される同一の駆動グループ間の離間距離がそれだけ大きくなり、同一の駆動グループ間でのクロストークの影響をより低減することができる。 When there are three or more pressure chamber columns, it is preferable that the adjacent pressure chamber columns are divided so as to belong to different drive groups. According to this, at least one row of pressure chambers belonging to different drive groups is arranged between the rows of pressure chambers belonging to the same drive group, so that the same drive groups driven at the same timing are separated from each other. The distance increases accordingly, and the influence of crosstalk between the same drive groups can be further reduced.
なお、分割される駆動グループが3個以上となる場合、それら駆動グループ間の位相差(2n−1)ALのnの値を全て1とすることが、着弾精度の低下を避ける観点から好ましい。 In addition, when there are three or more drive groups to be divided, it is preferable that all the values of n of the phase differences (2n−1) AL between the drive groups are 1 from the viewpoint of avoiding a decrease in landing accuracy.
このようなインクジェットヘッドにおける駆動周波数は、15kHz以上であることが好ましい。15kHz以上の高周波駆動になるにつれて、上述した圧力むらの問題が顕著に発生するようになり、圧力むらの発生を低減する効果が顕著となる。 The drive frequency in such an ink jet head is preferably 15 kHz or more. As high-frequency driving of 15 kHz or higher occurs, the above-described problem of pressure unevenness occurs more remarkably, and the effect of reducing the occurrence of pressure unevenness becomes significant.
(実施例1)
圧電素子を含む隔壁とストレート状のチャネルとを交互に配置したチャネル列が4列となるように配列したヘッドチップを用いて、図1、図2と同様のせん断モード型インクジェットヘッドを構成した。1列のチャネル列を構成するチャネル数は256であり、チャネル列間のインク入口の距離d1〜d3(図4参照)は、d1=0.85mm、d2=1.13mm、d3=0.85mmとした。
Example 1
A shear mode type ink jet head similar to that shown in FIGS. 1 and 2 was configured using a head chip in which four channel rows in which partition walls including piezoelectric elements and straight channels were alternately arranged were arranged in four rows. The number of channels constituting one channel row is 256, and the ink inlet distances d1 to d3 (see FIG. 4) between the channel rows are d1 = 0.85 mm, d2 = 1.13 mm, d3 = 0.85 mm. It was.
共通インク室内には、ダンパ室に空気を封入したダンパ部材をインク入口に近接するように配置した。ダンパ部材は、60℃の雰囲気内でアルミニウム製の筐体の一面にポリイミドフィルムからなるダンパ壁を貼着することによって内部に空気を封入した。ダンパ部材は全てのインク入口を覆う大きさを有しており、ダンパ壁とインク入口とを結ぶ最短距離Dが全てのインク入口で0.3mmとなるように、基板に対して平行となるように配置させた。 In the common ink chamber, a damper member in which air is sealed in the damper chamber is disposed so as to be close to the ink inlet. The damper member sealed air inside by sticking a damper wall made of a polyimide film on one surface of an aluminum casing in an atmosphere of 60 ° C. The damper member has a size covering all the ink inlets, and is parallel to the substrate so that the shortest distance D connecting the damper wall and the ink inlet is 0.3 mm at all the ink inlets. Arranged.
AL変動の測定
チャネル列間にクロストークの影響が発生している場合、チャネルの射出特性に変動が生じる。得られたインクジェットヘッドのチャネルのAL(音響的共振周期の1/2)は本来チャネルごとに一義的に決まるが、クロストークの影響が大きいと隣接チャネルの駆動の影響によりALが変動する。その為、AL変動を測定することでクロストークの影響の発生具合を調べることができる。
When the influence of crosstalk occurs between the measurement channel trains of AL fluctuation, the emission characteristics of the channel fluctuate. The channel AL (1/2 of the acoustic resonance period) of the obtained inkjet head is originally uniquely determined for each channel. However, when the influence of crosstalk is large, the AL fluctuates due to the influence of adjacent channel driving. Therefore, it is possible to examine the occurrence of the influence of crosstalk by measuring the AL fluctuation.
そこで、以下の通りチャネルのAL変動を測定し、チャネル列間のクロストークの影響の発生具合を評価した。 Therefore, the AL fluctuation of the channel was measured as follows, and the degree of occurrence of the crosstalk between the channel strings was evaluated.
まず、ヘッドの中央部、端部などから任意の10チャネルを選択しておき、インクジェットヘッドを以下の(1)〜(6)の駆動パターンでそれぞれ駆動した場合について、その選択した10チャネルのALを測定し、各駆動パターンによるAL変動を比較した。なお、ALは、矩形波によるパルスをヘッドに印加してノズルからインク滴を射出させた際に、射出速度が最大となるパルス幅を測定することで測定した。 First, any 10 channels are selected from the center, end, etc. of the head, and when the inkjet head is driven by the following drive patterns (1) to (6), the selected 10 channel AL is selected. Were measured, and the AL fluctuation by each driving pattern was compared. Note that AL was measured by measuring a pulse width at which the ejection speed is maximum when a pulse by a rectangular wave is applied to the head and an ink droplet is ejected from the nozzle.
(1)1チャネルのみ駆動した場合
(2)1列のチャネルすべて(256チャネル)を駆動した場合
(3)隣接列と併せて2列(512チャネル)を駆動した場合
(4)3列(768チャネル)を駆動した場合
(5)4列(1024チャネル)を駆動した場合
(6)4列すべてを1ノズルおき(512チャネル)に駆動した場合
(1) When driving only one channel (2) When driving all the channels in one row (256 channels) (3) When driving two rows (512 channels) together with adjacent rows (4) Three rows (768 (5) When driving 4 rows (1024 channels) (6) When driving all 4 rows every other nozzle (512 channels)
AL変動は、上記各駆動パターンについて10チャネルで測定したALの各値からALの平均値を駆動パターン毎に求め、そのALの平均値が最も小さい値をXmin、最も大きい値をXmaxとしたとき、(|Xmin−Xmax|/Xmin)×100(%)で求めた。 The AL fluctuation is obtained when the average value of AL is obtained for each driving pattern from the AL values measured for the above driving patterns with 10 channels, and the smallest average value of the AL is Xmin and the largest value is Xmax. , (| Xmin−Xmax | / Xmin) × 100 (%).
評価基準は以下の通りである。
○:駆動パターンによるAL変動が2%未満
△:駆動パターンによるAL変動が2%以上、5%未満
×:駆動パターンによるAL変動が5%以上
The evaluation criteria are as follows.
○: AL variation due to drive pattern is less than 2% △: AL variation due to drive pattern is 2% or more and less than 5% ×: AL variation due to drive pattern is 5% or more
AL変動が2%未満であれば、クロストークの影響は軽微であり、ノズルから射出されるインク滴の射出速度は各ノズルで安定し、得られる画像にも目立つ乱れは生じない。2%以上となると、クロストークによるインク滴の射出速度のばらつきが発生し出して画像中に濃度むらが出始めることにより、高精細な画像を記録する上では問題がある。また、5%以上ではクロストークによるインク滴の射出速度のばらつきが大きくなり、得られる画像の乱れも大きく目立つようになる。 If the AL fluctuation is less than 2%, the influence of crosstalk is negligible, the ejection speed of ink droplets ejected from the nozzles is stable at each nozzle, and no noticeable disturbance occurs in the obtained image. If it is 2% or more, there will be a problem in recording a high-definition image by causing variations in the ejection speed of ink droplets due to crosstalk and starting density unevenness in the image. On the other hand, if it is 5% or more, the variation in the ejection speed of ink droplets due to crosstalk becomes large, and the resulting image is greatly disturbed.
その結果を表1に示す。 The results are shown in Table 1.
(実施例2)
実施例1において、ダンパ壁とインク入口とを結ぶ最短距離Dを0.5mmとなるようにした以外は実施例1と同様にしてAL変動を測定し、評価した。結果を表1に示す。
(Example 2)
In Example 1, the AL fluctuation was measured and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the shortest distance D connecting the damper wall and the ink inlet was 0.5 mm. The results are shown in Table 1.
(比較例1)
実施例1において、ダンパ壁とインク入口とを結ぶ最短距離Dを1.0mmとなるようにした以外は実施例1と同様にしてAL変動を測定し、評価した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
In Example 1, the AL variation was measured and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the shortest distance D connecting the damper wall and the ink inlet was 1.0 mm. The results are shown in Table 1.
(比較例2)
共通インク室内にダンパ部材を設けない以外は実施例1と同様にしてAL変動を測定し、評価した。結果を表1に示す。
The AL fluctuation was measured and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the damper member was not provided in the common ink chamber. The results are shown in Table 1.
以上のように、ダンパ部材とインク入口との最短距離Dが、4列のチャネル列相互間のインク入口間の距離d1〜d3のいずれよりも小さい実施例1、2では、AL変動が小さくなり、チャネル列間のクロストークの影響が低減された。
As described above, in
描画試験
<描画試験1>
実施例1、2、比較例1、2について、インクジェットヘッドをチャネル列の長さ方向と直交する方向に走査させる過程で、それぞれ駆動周波数14kHz、10kHz、60Hzで全てのチャネルを駆動して描画を行うベタ画像の描画試験を行った。
Drawing Test <
For Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, in the process of scanning the inkjet head in the direction orthogonal to the length direction of the channel row, drawing is performed by driving all channels at drive frequencies of 14 kHz, 10 kHz, and 60 Hz, respectively. A solid image drawing test was performed.
ベタ画像を用いた理由は、同時に駆動するチャネル数が多いため、クロストークの影響が大きい上に着弾後の濃度むらを視認しやすいためである。 The reason for using the solid image is that the number of channels that are driven simultaneously is large, so that the influence of crosstalk is large and the density unevenness after landing is easily visible.
駆動波形は図8に示すDRR波形を使用した。この駆動波形は、チャネルの両側の一対の隔壁を外側にくの字状に変形させてチャネルの容積を膨張させるパルスP1と、このパルスP1を一定時間維持するパルスP2と、このパルスP2の後に、膨張した隔壁の変形を元に戻すパルスP3と、このパルスP3に続けて一対の隔壁を内側にくの字状に変形させてチャネルの容積を収縮させ、チャネル内のインクをノズルから押し出すパルスP4と、このパルスP4を一定時間維持するパルスP5と、このパルスP5の後に、収縮した隔壁の変形を元に戻すパルスP6とを有している。パルスP2の維持期間PW1は5.1μs(=1AL)、パルスP5の維持期間PW2は10.2μs(=2AL)とした。 The driving waveform used was the DRR waveform shown in FIG. This drive waveform includes a pulse P1 that expands the volume of the channel by deforming a pair of partition walls on both sides of the channel outward, a pulse P2 that maintains the pulse P1 for a certain period of time, and a pulse P2 after this pulse P2. , A pulse P3 for restoring the deformation of the expanded partition wall, and a pulse that, after this pulse P3, deforms the pair of partition walls inwardly to contract the volume of the channel and pushes ink in the channel from the nozzle. P4, a pulse P5 for maintaining the pulse P4 for a certain period of time, and a pulse P6 for restoring the deformation of the contracted partition after the pulse P5. The sustain period PW1 of the pulse P2 is 5.1 μs (= 1AL), and the sustain period PW2 of the pulse P5 is 10.2 μs (= 2AL).
得られた画像を目視観察した結果、実施例1、2では、いずれの駆動周波数においても濃度むらのない均一なべた画像を得ることができた。これは、チャネル列毎の液滴量が均一化されていることを意味している。 As a result of visual observation of the obtained image, in Examples 1 and 2, a uniform solid image having no density unevenness could be obtained at any driving frequency. This means that the droplet amount for each channel row is made uniform.
しかし、比較例1では、14kHzでやや濃度むらが目立つようになった。また、比較例2では60Hz以外の周波数において帯状の濃度むらが目立っていた。 However, in Comparative Example 1, the density unevenness was slightly noticeable at 14 kHz. Further, in Comparative Example 2, band-like density unevenness was conspicuous at frequencies other than 60 Hz.
<描画試験2>
次に、実施例1、2において、上記と同じ駆動信号を用いて、それぞれ駆動周波数15kHzで全てのチャネルを駆動してベタ画像を記録したところ、高周波駆動によって発生した圧力むらに起因すると思われる濃度むらが僅かに認められた。
<
Next, in the first and second embodiments, when all the channels were driven at the driving frequency of 15 kHz using the same driving signal as described above, solid images were recorded, which seems to be caused by pressure unevenness generated by the high frequency driving. Slight density unevenness was observed.
そこで、4列のチャネル列をABの2つの駆動グループに分割し、各駆動グループ間の駆動タイミングを5.1μs(=1AL)だけずらして同じく駆動周波数15kHzで全てのチャネルを駆動した。駆動グループはチャネル列を単位とし、端のチャネル列から順に駆動グループA、A、B、Bに分割した。 Therefore, the four channel columns were divided into two driving groups AB, and the driving timing between each driving group was shifted by 5.1 μs (= 1 AL), and all channels were driven at the same driving frequency of 15 kHz. The drive group is divided into drive groups A, A, B, and B in order from the end channel row in units of channel rows.
その結果、実施例1、2のいずれも濃度むらが目立つようなことはなくなり、高周波駆動時に発生する圧力むらの影響は低減された。 As a result, in all of Examples 1 and 2, the density unevenness did not become conspicuous, and the influence of the pressure unevenness generated during high frequency driving was reduced.
1:インクジェットヘッド
11:ノズルプレート
111:ノズル
12:ヘッドチップ
121:チャネル(圧力室)
121a:インク出口
122:隔壁
13:基板
131:貫通孔
131a:インク入口
14:インクマニホールド
141:共通インク室
141a:インク流路
142:後部内壁面
15:ダンパ部材
151:筐体
152:ダンパ室
153:ダンパ壁
154:脚部
2:インクジェットヘッド
21:ヘッド基板
211:ノズルプレート
211a:ノズル
212:中間プレート
212a:連通路
213:圧力室プレート
213a:圧力室
214:振動板
214a:開口部
215:アクチュエータ
22:配線基板
221:インク供給路
221a:インク入口
23:接着樹脂層
231:貫通孔
24:インクマニホールド
241:共通インク室
25:ダンパ部材
251:ダンパ室
26:外部配線部材
P:駆動信号
PW:パルス幅
1: Inkjet head 11: Nozzle plate 111: Nozzle 12: Head chip 121: Channel (pressure chamber)
121a: Ink outlet 122: Partition wall 13: Substrate 131: Through
Claims (10)
前記共通インク室の内部にダンパ部材を備えると共に、
前記ダンパ部材と前記インク入口とを結ぶ最短距離が、隣り合う列における前記インク入口間の距離よりも小さく、
前記ダンパ部材は、気体が封入されたダンパ室を有し、
前記共通インク室のインクが使用温度に達した時の前記ダンパ部材の内部の圧力が、大気圧以下であることを特徴とするインクジェットヘッド。 There are two or more rows of pressure chambers and a common ink chamber communicating with all the pressure chambers, and each of the pressure chambers is separated from the common ink chamber via an ink inlet facing the common ink chamber. In an inkjet head that is supplied with ink in common and ejects ink from a nozzle that communicates with an ink outlet of the pressure chamber by a pressure change generated in the pressure chamber.
A damper member is provided inside the common ink chamber,
The shortest distance connecting the damper member and the ink inlet, rather smaller than the distance between the ink inlet in adjacent rows,
The damper member has a damper chamber filled with gas,
The inkjet head according to claim 1 , wherein a pressure inside the damper member when the ink in the common ink chamber reaches a use temperature is equal to or lower than an atmospheric pressure .
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