JP3589236B2

JP3589236B2 - Ink jet recording head and image recording apparatus using the same

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Publication number: JP3589236B2
Application number: JP2003103297A
Authority: JP
Inventors: 智明高橋; 聡細野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: JP2003260796A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタ或はインクジェットプロッタなどとして用いられるインクジェット式画像記録装置及びインクジェット式記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の記録ヘッドは、ノズル開口を有する圧力発生室を複数並べて形成するとともに、これら圧力発生室の配列方向に沿って細長い共通インク室を形成し、この共通インク室と各圧力発生室との間をインク供給路により連通し、各圧力発生室に振動板を介して圧力発生素子を設け、この圧力発生素子による圧力発生室内の圧力変動によりノズル開口からインク滴を吐出させる構成を採る。そして、共通インク室は、ここにインクを供給するインク供給管から最も遠い左右の端部で流路幅を絞って先細りな形状にしているが、これは断面積を減少させることによりインクの流速を高め、これによりインクを充填する際やノズル開口から吸引するクリーニング時に残留気泡をなくすためである。
【０００３】
また、共通インク室の一面を弾性フィルムで区画することにより大きなコンプライアンスを与えている。これは、インク吐出時にインク供給路から逆流するインクの圧力を吸収し、また、各圧力発生室に素早くインクを供給するためである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２９７７０１号公報
【特許文献２】
特開平９−０５７９６１号公報
【特許文献３】
特開平９−０９９５５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の記録ヘッドでは、同一条件で圧力発生素子を駆動しても、共通インク室の端部（インク供給管から遠い端部）で連通している圧力発生室のノズル開口から吐出されるインク滴の吐出特性が他のノズル開口の吐出特性とは異なる現象が発生し、そのばらつき範囲は目標値に対して＋−１５％程度となる。この様な現象は共通インク室の端部で圧力損失が生じてインク供給路の入口に負圧が生ずると推測される。そして、これを解消するには、共通インク室のコンプライアンスを大きくすることが考えられるが、共通インク室の端部は、気泡排除性を高めるために先細りにする必要があるので、単にコンプライアンス部を拡張することは困難である。また、画像記録速度の高速化、記録対象物の大型化などの要求から一列当たりのノズル数を増加させる傾向にあるが、クリーニング用ポンプを大型化して気泡排出能力を高めると排除するインクの量が増加してしまうので、共通インク室の先端部分を先細りにすることは避けられない。
【０００６】
本発明は上記した事情に鑑みなされたもので、その目的は、複数のノズル開口を有し、これらノズル開口のそれぞれの吐出特性の均一化を図ることができるインクジェット式記録ヘッド、及びこの記録ヘッドを用いた画像記録装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のインクジェット式記録ヘッドは、ノズル開口と連通する圧力発生室を複数並べて形成し、該複数の圧力発生室の体積を全て揃えるとともに、これら圧力発生室の一側に共通インク室を形成し、共通インク室と各圧力発生室とをインク供給路によりそれぞれ連通し、各圧力発生室に対応して圧力発生素子を設け、共通インク室にはインク供給管を接続し、圧力発生素子による圧力発生室内の圧力変動により当該圧力発生室内のインクをノズル開口から吐出するインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記インク供給管の接続部から離れた前記共通インク室の端部近傍に、他の部分よりも断面積を減少させた絞り領域を有し、
前記共通インク室の絞り領域近傍で連通するインク供給路のイナータンスが、前記絞り領域近傍以外で連通する複数の同一形状のインク供給路のイナータンスに比較して小さくなる様にインク供給路の断面積あるいは長さの少なくとも一方を異ならせて形成されていることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド１という。）を用いた画像記録装置２の斜視図である。この画像記録装置２は、スキャナ（図示せず）などと共にコンピュータ（図示せず）に接続された状態で使用される。このコンピュータには、所定のプログラムがロードされ、実行されることにより、これらの装置全体が一体で記録装置として機能する。コンピュータでは、所定のオペレーティングの下でアプリケーションプログラムが動作し、スキャナから読み込んだ画像などに対して所定の処理を行ないつつＣＲＴディスプレイ（図示せず）に画像を表示する。また、コンピュータは、アプリケーションプログラムが印刷命令を発すると、スキャナを介して読み込んだ画像データやキーボードを介して入力された文字データなどを画像記録装置２に出力する。
【００１８】
画像記録装置２は、キャリッジ３がタイミングベルト４を介してキャリッジモータ５に接続され、ガイド部材６に案内されて記録用紙７の紙幅方向に往復動するように構成されている。また、この画像記録装置２には、紙送りローラ７′を用いた紙送り機構も設けられている。キャリッジ３には記録用紙７と対向する面、すなわち本実施形態では下面に記録ヘッド１が取り付けられており、記録ヘッド１は、キャリッジ３の上部に取り付けられたホルダ８にセットされているインクカートリッジ９からインクの供給を受けて、キャリッジ３の移動に合わせて記録用紙７にインク滴を吐出することにより画像や文字等を印刷する。
【００１９】
また、記録用紙７から外れた非印刷領域（非記録領域）には、キャッピング装置１０が配設され、印刷の休止中に記録ヘッド１のノズル開口を封止する。したがって、印刷の休止中、キャッピング装置１０によるノズル開口の封止によりインクが増粘あるいはインク膜を形成することを抑制することができる。また、キャッピング装置１０は、図面には示していないが吸引パイプを介してポンプに接続しており、インクを充填する際やクリーニング時にノズル開口から吸引して記録ヘッド１内のインク流路内にある気泡を排除する。そして、キャッピング装置１０の近傍に配置されたワイピング装置１１により、記録ヘッド１の表面（ノズル開口のある下面）を払拭して、そこに付着したインク滓や紙粉等を除去するように構成されている。
【００２０】
図２は、図１に示すインクジェット式画像記録装置２の記録ヘッド１の分解斜視図、図３は記録ヘッド１のアクチュエータの断面図、図４は、前記記録ヘッド１の流路形成板１２の平面図である。図２及び図３に示す記録ヘッド１を製造するには、複数の列にノズル開口１３が形成されたノズルプレート１４、ノズル開口１３のそれぞれに連通する圧力発生室２０が形成された流路形成板１２、および圧力発生室２０のそれぞれに重なる振動領域が島状に形成された弾性板２１をこの順に積層して流路ユニット２２を構成した後、流路ユニット２２を圧力発生素子２３が支持されたヘッドケース２４に重ね合わせて、各圧力発生素子２３の先端部分を弾性板２１の各振動領域にそれぞれ当接して接着し、ノズルプレート１４側に縁カバー２５を被せる。
【００２１】
ノズルプレート１４は、ステンレス板などの薄板に直径２０μｍから３０μｍのノズル開口１３がドット形成密度に対応したピッチで形成されたものである。また、流路形成板１２は、図４に示すように、厚さが４００μｍ程度のシリコン基板に対してウエットエッチングなどによって貫通穴を形成したものであり、この貫通穴により、共通インク室２６、この共通インク室２６からノズルプレート１４のノズル開口１３と重なる位置まで細長く形成されたインク供給路２７、および圧力発生室２０が構成される。
【００２２】
弾性板２１は、ステンレス板２９と樹脂フィルム３０からなる複合板に対して、圧力発生室２０と重なる領域にステンレス部分が島状の振動領域（アイランド部）３１として残され、この振動領域３１の周りは樹脂フィルム３０だけが残されている。また、この弾性板２１には、共通インク室２６に重なる領域にインク供給穴３２が形成されている。
【００２３】
ヘッドケース２４には、その先端面に窓３３が開設され、このヘッドケース２４内に、ステンレス製固定基板３４に基端を固定して複数本櫛歯状に形成された圧力発生素子２３を差し込むと、窓３３の内側に圧力発生素子２３の先端部分が入り込む。なお、ヘッドケース２４にはインク供給管３５が形成されている。
【００２４】
この様に構成された記録ヘッド１において、電圧パルスが圧力発生素子２３に印加されると、圧力発生素子２３は圧力発生室２０の容積を膨張させる方に撓み、すなわち収縮し、圧力発生室２０に負圧を発生させる。その結果、インクのメニスカスはノズル開口１３の内部に引き込まれ、共通インク室２６からは各インク供給路２７を介して各圧力発生室２０にインクが流れ込む。一方、放電パルスを印加すると、圧力発生素子２３は圧力発生室２０の容積を収縮させる方向に撓み、すなわち伸長し、圧力発生室２０に正圧が発生する。その結果、ノズル開口１３からインク滴が吐出される。この様な動作はいずれも、圧力発生素子２３の伸長、収縮が弾性板２１の振動領域３１を介して伝達される。
【００２５】
図４に示す流路形成板１２の実施形態における特徴は、インク供給管３５が共通インク室２６の一方の端部に連通しているので、このインク供給管３５から遠く離隔した他方の端部の領域で連通しているインク供給路２７の幅がノズル番号＃４から＃１の方向に徐々に広げられていることにある。換言すると、共通インク室２６中央側から先端に位置するものほどその幅が徐々に広げられている。
【００２６】
流路形成板１２に形成される共通インク室２６の深さは均一であるので、インク供給路２７の入口（＃１〜＃４に対応する供給口）の断面積が徐々に大きくなり、ノズル番号＃４〜＃１にかけて生じるインク速度とインク量の変動を抑制することができる。
【００２７】
ここでその原理を図５を参照して説明する。Ｍｎ、Ｍｓ、Ｍａは、それぞれノズル開口１３、インク供給路２７および圧力発生素子２３のイナータンスである。Ｒｎ、Ｒｓ、Ｒａは、それぞれノズル開口１３、インク供給路２７および圧力発生素子２３のレジスタンスである。Ｃｎ、Ｃｃ、Ｃａは、それぞれノズル開口１３、圧力発生室２０，及び圧力発生素子２３のコンプライアンスである。Ｕｓ、Ｕｎは、それぞれノズル開口１３側、インク供給路２７側に流れるインクの体積速度である。Ｕａは、圧力発生素子２３が動作したときに圧力発生室２０の内部に生じる単位時間当たりのインクの体積速度である。したがって、体積速度ＵｎとＵｓの和がＵａとなる。
【００２８】
圧力発生室２０の中を流れるインクの振動周波数（Ｆｉｎｋ）は次式で表される。
Ｆｉｎｋ＝１／２π・√（Ｍｎ・Ｍｓ）／√｛Ｃｃ（Ｍｎ＋ｍｓ）｝
本実施形態においては、Ｍｎ＝１．２７×１０^８（ｋｇ／ｍ^４）、Ｍｓ＝１．５０×１０^８（ｋｇ／ｍ^４）、Ｃｃ＝２．４４×１０^−２０（ｍ^５／Ｎ）であるから、Ｆｉｎｋは約１２３ｋＨｚと導かれる。
【００２９】
ＵｎとＵｓの比率は、ノズル側のインピーダンスＺｎ、インク供給側のインピーダンスＺｓとの比率によって決定されるが、Ｆｉｎｋが非常に高速であるため、Ｚｎ≒Ｍｎ、Ｚｓ≒Ｍｓと考えることができる。
【００３０】
したがって、Ｕｎ／Ｕｓ≒Ｍｎ／Ｍｓとなり、インク供給口のＭｓを調整することによりＵｎ／Ｕｓをコントロールすることができる。ノズル開口１３から吐出するインク速度は、体積速度Ｕｎ（ｍ^３／ｓ）／ノズル開口面積（ｍ^２）と考えることができるので、Ｕｎを小さくすればインク速度を減少させることができる。インク量においても同様にＵｎを小さくすれば減少させることができる。
【００３１】
Ｍｓは次式で表すことができる。
Ｍｓ＝ρ×１／Ｓ
ここで、
ρ：インクの比重
ｌ：インク供給路２７の長さ
Ｓ：インク供給路２７の断面積
である。
【００３２】
よって、インク供給路２７の断面積Ｓを大きくすることによりＭｓは小さくなり、インク速度、インク量をコントロールすることが可能である。また、インク供給路２７の長さを短くしても同様な効果を得ることができるのは上述の通りである。
【００３３】
次に、図６に示す第２の実施形態について説明する。この第２実施形態の特徴は、インク供給管３５が共通インク室２６の長手方向に対して略中央に位置することである。この様な構成にすると、インク供給管３５から共通インク室２６の端部までの長さを、前記第１実施形態の約半分にすることが可能となり、共通インク室２６の長さと断面積による損失水頭の問題をノズル列が長くなっても回避することが可能となる。なお、本実施形態においては、インク供給管３５から共通インク室２６の端部までの距離が両方とも同じになるので、両方の端部を、断面積が次第に減少する先細り形状とし、この先細りにした端部の領域（絞り領域３６）で連通しているインク供給路２７の幅を中央側から先端に向かうにしたがって、すなわち＃４から＃１になるにしたがって徐々に広くしてある。
【００３４】
次に、図７に示す第３の実施形態について説明する。この第３実施形態の特徴は、インク供給路２７が１つの圧力発生室２０に対して複数形成されていることである。第１の実施形態の説明で、気泡排出性に優れた共通インク室２６であって、かつ、端部におけるインク量、インク速度を補正できることを説明したが、記録速度を更に高速化しようとする場合、圧力発生室２０内でのインクの振動を効率良く減衰させる必要がある。
【００３５】
一般に、減衰係数はＭｓ／Ｒｓで表すことができる。
ここで、Ｒｓは次式で表すことができる。
Ｒｓ＝１２×η×ｌ／（Ｗ×ｔ^３）
η：インクの粘度（Ｐａ×ｓ）
ｌ：供給口（インク供給路２７）の長さ（ｍ）
Ｗ：供給口断面の長辺（供給口が長方形断面の時）
ｔ：供給口断面の短辺（供給口が長方形断面の時）
である。
【００３６】
本実施形態において、流路形成板１２の厚さは２００〜５００μｍであり、インク供給路２７の幅は１０〜５０μｍであるため、第１の実施形態で示したように、インク供給路２７の幅でＭｓを小さくしようとすると、Ｒｓはその幅の３乗に比例して小さくなってしまう。
【００３７】
減衰係数Ｍｎ／Ｒｎは小さいほど速くインクの振動を減衰させることができるが、インク供給路２７の幅により、インク速度、インク量を小さくすることができても減衰が悪くなり、高速印字実現への障害となる。
【００３８】
しかしながら、第３の実施形態においては、１つの圧力発生室２０に対して複数のインク供給路２７を備えることを特徴としているので、Ｍｎを並列に考えることが可能となり、インク供給路２７の長さｌと幅Ｗと深さｔを調整することにより減衰係数Ｍｎ／Ｒｎを補正しないインク供給路２７と同等にしながら端部におけるＭｎを小さく調整することが可能となる。
【００３９】
なお、前記実施形態ではインク供給路２７の内部に仕切りなどが形成されていない構成であったが、一つのインク供給路２７内が上下、あるいは左右に分かれて圧力発生室２０で合流するように構成してもよい。
【００４０】
これまで説明した各実施形態は、共通インク室２６に連通しているインク供給路２７のうち、共通インク室２６の端部に連通しているインク供給路２７について、当該共通インク室２６に前記端部以外の他の部分で連通している同一形状の複数のインク供給路２７に比較して、断面積あるいは長さの少なくとも一方を異ならせ、これにより各ノズル開口１３から吐出されるインク滴の吐出特性を揃えるように構成した。すなわち、インク供給量、およびインク滴の速度を揃えて記録品位を高めるようにしたものであるが、これは、共通インク室２６に個々に連通し、インク供給路２７からそれに連通する圧力発生室２０を介してそのノズル開口１３に至るインク経路のうち、前記絞り領域３６で連通しているインク経路については、形状と長さと断面積との少なくとも一つを、絞り領域３６以外で当該共通インク室２６に連通しているインク経路のものと異ならせることにより、各ノズル開口１３から吐出されるインク滴の速度が揃うようにしたということである。そして、以下に説明する各実施形態ではさらに記録品位を高めようとするものである。なお、理解を容易にするために、説明が前記実施形態と一部重複するが、詳しく説明する。
【００４１】
図８及び図９に示す記録へッド１は、前記実施形態と同様に、ヘッドケース２４の収納室４０内に圧電振動子４１を圧力発生素子として一方の開口から挿入して櫛歯状先端を他方の開口（窓３３）に臨ませ、この開口側のヘッドケース２４の表面（下面）に流路ユニット２２を接合するとともに、圧電振動子４１の櫛歯状先端をそれぞれ流路ユニット２２の所定部位に当接固定することにより概略構成されている。
【００４２】
流路ユニット２２は、前記実施形態と同様に、流路形成板１２を間に挟んでノズルプレート１４と弾性板２１を両側に積層することにより構成されている。
【００４３】
ノズルプレート１４は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル開口１３を列状に開設したステンレス製の薄いプレートであり、本実施形態では０．１４１ｍｍのピッチ（１８０ｄｐｉ）で１列９６個のノズル開口１３を５列開設してある。なお、このノズルプレート１４は、流路形成板１２など他の部材と一体に成形してもよい。
【００４４】
ノズルプレート１４の一方の面に積層する流路形成板１２は、厚さが４００μｍ程度のシリコン基板に対してウエットエッチングなどにより、ノズルプレート１４のノズル開口１３に対応して圧力発生室２０となる空部を隔壁で区画した状態で複数並べて形成するとともに、これら圧力発生室２０の配列方向に沿って共通インク室２６となる空部を形成し、この共通インク室２６と各圧力発生室２０とをそれぞれ連通するインク供給路２７となる空部を形成した板状の部材である。
【００４５】
共通インク室２６は、インクカートリッジ９に貯留されたインクを各圧力発生室２０に供給するための室であり、長手方向のほぼ中央にインク供給管３５が連通し、このインク供給管３５から遠い端の部分（左右端部）に、図１０に示すように、流路幅を狭く絞って断面積を他の部分よりも減少させた絞り領域３６を設定する。この絞り領域３６を形成するには、圧力発生室２０側の辺を直線状としたまま、圧力発生室２０とは反対側に位置する辺を屈曲或は彎曲させて圧力発生室２０側に近付けることにより形成する。なお、インク供給管３５の左右近傍部分（即ち、中央部分）と上記絞り領域３６との間は適宜傾斜させて接続するが、本実施形態では絞り領域３６の手前部分の辺を他の部分よりも急な角度で圧力発生室２０側に傾斜させることにより複数段に分けて形成している。
【００４６】
圧力発生室２０は、ノズル開口１３の列に対して直交する方向に細長い室であり、その一部（ノズル開口１３側）が、流路形成板１２の厚さ方向に貫通した矩形の貫通孔２０ａにより構成され、残りの部分は、流路形成板１２の厚さ方向の中央に形成した上下室隔壁４２で上下に区画された偏平な凹室で構成されている。そして、本発明における圧力発生室２０は、９６個すべて同じ体積になるように形成してある。
【００４７】
インク供給路２７は、共通インク室２６と各圧力発生室２０とを連通する流路であり、図１１に示す実施形態では、共通インク室２６側に開口した入口２７ａと圧力発生室２０側に開口した出口２７ｂとの間に仕切り（中州部）４３を形成し、該中州部４３の寸法により流路幅と流路長さを調整し、これにより個々のイナータンスを調整している。特に、本実施形態では前記絞り領域３６で連通しているインク供給路２７の入口２７ａと出口２７ｂとの間におけるそれぞれのイナータンスを、絞り領域３６以外で共通インク室２６に連通している他のインク供給路２７のイナータンスに比較して小さく設定するとともに、共通インク室２６の上記先端側に位置するインク供給路２７ほど小さく設定し、尚且つ、イナータンスを小さく設定した上記インク供給路２７に連通した圧力発生室２０の体積を、上記絞り領域３６以外で当該共通インク室２６に連通している他の圧力発生室２０の体積に揃えている。
【００４８】
具体的に説明すると、図１１に示す絞り領域３６で連通している３つの圧力発生室２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのうち、最も端のインク供給路２７Ａの中州部４３Ａの幅を最小にするとともに、長さも最短に設定し、これにより当該インク供給路２７Ａのイナータンスを最小に設定し、このインク供給路２７Ａの隣りに位置する端から２番目の中州部４３Ｂの幅を上記中州部４３Ａよりも少し幅広（標準幅）にするとともに、長さを最短に設定し、これにより当該インク供給路２７Ｂのイナータンスを２番目に小さく設定し、このインク供給路２７Ｂの隣りに位置する端から３番目の中州部４３Ｃの幅を標準幅にするとともに、長さを１番目や２番目よりも少し長く（中間長さ）に設定し、これにより当該インク供給路２７Ｃのイナータンスを３番目に小さく設定してある。
【００４９】
この様に中州部４３の寸法を変化させてインク供給路２７の入口２７ａと出口２７ｂとの間の流路断面積を変化させることによりそれぞれのイナータンスを端部（絞り領域３６の先端）ほど小さく設定したが、インク供給路２７の出口２７ｂの位置、すなわち中州部４３の圧力室側端部の位置を、圧力発生室２０の配列方向に沿った仮想直線Ｌ１上に揃えることにより各圧力発生室２０の体積を揃えている。なお、絞り領域３６以外で連通している圧力発生室２０Ｄ，２０Ｅ…のインク供給路２７の中州部４３は、幅を、前記２番目や３番目の中州部４３Ｂ，４３Ｃと同じ標準幅とし、長さを、前記３番目の中州部４３Ｃと同じ標準長としてある。したがって、これらインク供給路２７のイナータンスは、絞り領域３６で連通している３つの圧力発生室２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのイナータンスよりも大きい値で揃っている。
【００５０】
弾性板２１は、本実施形態では図８に示すように、ノズルプレート１４とは反対側に位置する流路形成板１２の他方の面に積層され、上記圧力発生室２０の一方の開口面を封止する封止板と、同じく流路形成板１２の他方の面に積層され、共通インク室２６の一方の開口面を封止する弾性体膜（薄膜部）とを兼ねており、ステンレス板２９上にＰＰＳ等の高分子体フィルム３０をラミネート加工した二重構造である。そして、同一材により封止板と弾性体膜とを構成するので、封止板として機能する部分、すなわち圧力発生室２０に重なる部分のステンレス板２９をエッチング加工して圧電振動子４１の先端を当接固定するための厚肉部（アイランド部３１）を島状に形成し、また、弾性体膜として機能する部分、すなわち共通インク室２６に重なる部分のステンレス板２９をエッチング加工で除去してフィルム３０（弾性体膜）だけにする。そして、共通インク室２６に重なる領域に、インク供給管３５と連通してインクを共通インク室２６内に供給するインク供給穴３２（図１０参照）を開設する。
【００５１】
上記の構成を有する記録ヘッド１では、圧電振動子４１を振動子長手方向に伸長させることにより、アイランド部３１がノズルプレート１４側に押圧され、アイランド部３１周辺のフィルム（弾性体膜）３０が変形して圧力発生室２０が収縮する。また、圧電振動子４１を振動子長手方向に収縮させると、弾性体膜３２の弾性により圧力発生室２０が膨張する。そして、圧力発生室２０の膨張・収縮を制御することによりノズル開口１３からインク滴が吐出される。
【００５２】
そして、インクを充填する際やクリーニング時にキャッピング装置１０の作動によりノズル開口１３から吸引すると、共通インク室２６においては左右の端部に絞り領域３６を形成してあるので、この部分のインク流速が高められ、これにより気泡が引っ掛かることなく排除され、残留気泡をなくすことができる。
【００５３】
この様に、本実施形態では共通インク室２６の端部を絞って残留気泡の減少を図っており、また、共通インク室２６の端部を絞っても、インク供給路２７のイナータンスを調整（補正）することにより各ノズル開口１３の吐出特性の均一化を図っている。以下、この吐出特性について説明する。
【００５４】
この記録ヘッド１２における振動系は、図５に示す等価回路によって表すことができる。図５において、記号Ｍは媒質の慣性成分であるイナータンス〔Ｋｇ／ｍ^４〕であり、Ｍａは圧電振動子４１におけるイナータンス、Ｍｎはノズル開口１３におけるイナータンス、Ｍｓはインク供給路２７におけるイナータンスである。記号Ｒは媒質の内部損失であるレジスタンス〔Ｎ・ｓ／ｍ^５〕であり、Ｒｎはノズル開口１３におけるレジスタンス、Ｒｓはインク供給路２７におけるレジスタンスである。記号Ｃは単位圧力あたりの容積変化であるコンプライアンス〔ｍ^５／Ｎ〕であり、Ｃｃは圧力発生室２０のコンプライアンス、Ｃａは圧電振動子４１におけるコンプライアンス、Ｃｎはノズルプレート１４のコンプライアンスである。また、記号Ｐは圧電振動子４１が経時的に発生する圧力、換言すれば、圧電振動子４１に印加する電圧パルスを等価圧力に変換したものである。
【００５５】
そして、圧力発生室２０のコンプライアンスＣｃは、主に弾性板２１のコンプライアンスＣｓとインクのコンプライアンスＣ．ｉｎｋとからなる。圧力発生室２０の容積をＶ、インク密度をρ、インク中の音速をｃとすると、インクのコンプライアンスＣ．ｉｎｋは、次式（１）のように表すことができる。
Ｃ．ｉｎｋ＝Ｖ／ρ・ｃ^２・・・（１）
ここで、ρおよびｃは一定であるから、
Ｃ．ｉｎｋ＝ｋ・Ｖ（ｋ；定数）・・・（２）
とも表すことができる。
【００５６】
また、圧力発生室２０のコンプライアンスＣｃは、圧力発生室２０を構成している、すなわち圧力発生室２０の内壁面として機能する流路形成板１２の隔壁、弾性板２１、ノズルプレート１４の各コンプライアンスに関係し、これら圧力発生室２０構成部材のコンプライアンスをＣ．ｓｔｒとすると、このＣ．ｓｔｒは圧力変化ΔＰに対する容積変化ΔＶであり、次式（３）のように表すことができる。
Ｃ．ｓｔｒ＝ΔＶ／ΔＰ・・・（３）
ここで、記録ヘッド１のコンプライアンス成分のうち、圧力発生室２０内のインクのコンプライアンスＣ．ｉｎｋの割合を、圧力発生室２０を構成している上記隔壁、弾性板２１などの圧力発生室２０構成部材のコンプライアンスＣ．ｓｔｒの割合よりも大きくする（Ｃ．ｉｎｋ＞Ｃ．ｓｔｒ）と、流路形成板１２の隔壁、弾性板２１など圧力発生構成部材の加工精度、特に弾性板２１のアイランド部３１の加工具合やフィルム３０の厚さの誤差に影響され難くなる。換言すれば、記録ヘッド１のコンプライアンスを決定する要素のうち、圧力発生室２０内のインクのコンプライアンスに依存する割合を相対的に増大すれば、記録ヘッド１の機械加工精度に依存する割合が相対的に低下し、これにより記録ヘッド１のコンプライアンスの変動を少なくすることができる。
【００５７】
また、共通インク室２６の絞り領域３６に接続した圧力発生室２０のノズル開口１３の吐出特性を他の領域に接続した圧力発生室２０のノズル開口１３の吐出特性に揃えることは、圧力発生室２０の体積を一定にすると、個々の圧力発生室２０内のインク圧力共振周期を揃えることによりなし得る。そして、このインク圧力共振周期Ｔｃは次式（４）で表すことができる。また、インク供給路２７のイナータンスＭｓは、インク密度をρ、インク供給路２７の断面積をＳ、インク供給口２４の並列な流路本数をｎとすると、式（５）で表すことができ、イナータンスＭｎ、Ｍｓの並列計算は式（６）で表すことができる。
Ｔｃ＝２π√（ＭＣｃ）・・・（４）
Ｍｓ＝ρ・Ｌ／ｎ・Ｓ・・・・（５）
Ｍ＝（Ｍｎ＋Ｍｓ）／（Ｍｎ・Ｍｓ）・・・（６）
インク圧力共振周期Ｔｃを揃えるには、上記（４）式から、イナータンスと圧力を揃えることが必要であることが分かる。この点において、本実施形態では、共通インク室２６の絞り領域３６に接続したインク供給路２７については、前記したように、インク供給路２７の入口２７ａと出口２７ｂとの間におけるイナータンスを、中州部４３の寸法を調整することにより、共通インク室２６の端部に配置されたものほど小さくなるように補正している。
【００５８】
このため、共通インク室２６の絞り（先細り）により、この部分で付加されたイナータンス分をインク供給路２７のイナータンスを小さく補正することで実質的なイナータンスを同一としている。さらに、インク供給路２７の出口２７ｂの位置を揃えてあるので、圧力発生室２０のコンプライアンスＣｃも同一である。したがって、上記補正により共通インク室２６の絞り領域３６で接続しているインク供給路２７のインク圧力共振周期が、絞り領域３６以外の領域で接続しているインク供給路２７のインク圧力共振周期と同等になる。そして、これにより個々のノズル開口１３の吐出特性を揃えることができ、良質な画像が期待できる。
【００５９】
さらに詳細な吐出特性の均一化のためには、共通インク室２６の絞り領域３６でそれぞれ連通しているインク供給路２７の入口２７ａと出口２７ｂとの間の流路に上記絞り領域３６の絞り始端から各入口２７ａまでの長さを加えた流路をそれぞれのインク供給路２７の仮想流路とし、これら仮想流路におけるそれぞれのイナータンスを、絞り領域３６以外で共通インク室２６に連通している他のインク供給路２７の入口２７ａから出口２７ｂまでの流路におけるイナータンスに揃えるようにする。
【００６０】
この様に構成すると、共通インク室２６の端部を絞って絞り領域３６を形成したことにより付加されるイナータンスを含めて調整することができ、残留気泡の低減と各ノズル開口１３の吐出特性の一定化を両立することができる。
【００６１】
また、共通インク室２６のコンプライアンスについては、共通インク室２６の端部を絞ると、絞り領域３６で接続しているインク供給路２７近傍のフィルム３０（コンプライアンス領域５０）の幅が狭められるので、これらインク供給路２７近傍においてはコンプライアンスが局部的に低減している。このため、共通インク室２６の端部において、インク吐出時にインク供給路２７から逆流するインクの圧力を吸収する能力が減少し、端部においてインク吐出特性が変化する一因となっていた。これを補う目的で、例えば図１２に示すように、中州部４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃの共通インク室２６側の端部（入口２７ａ側の端部）が圧力発生室２０側に後退している分（長さが短い分）、これに応じて共通インク室２６のコンプライアンス領域５０をインク供給路２７の短縮長さに応じてインク供給路２７側に拡大してもよい。
【００６２】
この様に、コンプライアンス補充領域５０ａを増加する構成を採ると、共通インク室２６の絞り領域３６のコンプライアンスが補充され、絞り領域３６の付加イナータンスを実質的に低減し、絞り領域３６に接続したインク供給路２７の補正量を減らすことができる。
【００６３】
なお、流路形成板１２の加工の都合で、図１３に示すように、共通インク室２６の絞り領域３６の先端が圧力発生室２０から離隔する方向に斜めに形成される場合があるが、この場合には、フィルム３０（コンプライアンス領域５０）の圧力発生室２０側の辺を端部まで一直線にしたり、あるいは圧力発生室２０側に拡大してコンプライアンス補充領域５０ａを増加してもよい。
【００６４】
図８及び図９に示すように、インク供給路２７を、ノズル開口１３側（ノズルプレート１４側）の流路２７ｄｎと弾性板２１側の流路２７ｕｐとに分けて形成する場合、アイランド部３１との干渉を回避するために、弾性板２１側の流路２７ｕｐに設ける中州部４３の位置に規制を受ける。そこで、図９に示すように、弾性板２１側の中州部４３ｕｐを共通インク室２６側に後退させた分、ノズル開口１３側の中州部４３ｄｎを圧力発生室２０側に前進させ、これにより圧力発生室２０の体積を一定に揃えてもよい。そして、弾性板２１側のインク供給路２７ｕｐの入口と出口の間のイナータンスと、ノズル開口１３側のインク供給路２７ｄｎの入口と出口の間のイナータンスを、それぞれの中州部４３ｕｐ，４３ｄｎの幅や長さの寸法を調整することにより補正してもよい。したがって、弾性板２１側のインク供給路２７ｕｐのイナータンスと、ノズル開口１３側のインク供給路２７ｄｎのイナータンスとが異なってもよく、設計の自由度が拡大する。
【００６５】
前記した実施形態では、インク供給路２７の途中に中州部４３を設けてインク供給流路を分けたが、本発明におけるインク供給路２７はこれに限定されるものではなく、インク供給路２７の入口２７ａと出口２７ｂとの間におけるイナータンスを補正する構成できればよい。例えば、図１４に示すように、インク供給路２７の流路幅を変化させることにより、すなわち、絞り領域３６の先端に配置された流路ほど幅広に設定することにより補正してもよい。この様に、インク供給路２７の流路幅を変えると、前記式（５）から分かるように、イナータンスを補正することができる。
【００６６】
また、これまで説明した各実施形態では、インク供給路２７の入口２７ａと出口２７ｂとの間におけるイナータンスを補正したが、本願発明ではこれに限らず、共通インク室２６の絞り領域３６まで含めた範囲におけるイナータンスを調整してもよい。なお、各実施形態では、圧力発生素子２３として圧電振動子４１を例に挙げて説明したが、本発明の圧力発生素子２３はこれに限定されるものでない。例えば、発熱素子を設けてインク中に気泡を発生させることにより圧力発生室２０内の圧力を変動させてもよい。
【００６７】
また、１列のノズル開口１３に対して共通インク室２６を１つ設けたが、図１５に示すように、１列のノズル開口１３を複数のグループに区分けして、各グループ毎に共通インク室を設けてもよい。すなわち、１列のノズル開口に対して、共通インク室を複数（本実施形態では３つ）設け、１列のノズル開口で複数の色彩のインクが吐出されるように構成してもよい。この実施形態においても、前記実施形態と同様に、インク供給管３５から遠い方の共通インク室２６の端部に絞り領域３６を形成し、この絞り領域３６に連通しているインク供給路２７の断面積や長さを、絞り領域３６以外で供給インク室２６に連通しているインク供給路２７のそれとは異ならせて、各ノズル開口１３から吐出するインク滴の速度や量が均一になるように構成してある。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、一列当たりのノズル数を増加させて共通インク室の長さが長くなっても気泡排出性に優れる共通インク室の理想形状のままで端部のノズル開口におけるインク速度、インク量の均等化を図ることができ、且つ、インクの振動を効率良く減衰させることができ、これにより記録品位に優れ、且つ、高速な画像記録を可能とすることができる。すなわち、共通インク室については、インク供給管から遠い端の部分に、他の部分よりも断面積を減少させた絞り領域を設定して、インクを充填する際やノズル開口から吸引するクリーニング時に気泡が残留することを防止することができると共に、記録品質の向上を図ることができる。そして、上記絞り領域で連通しているインク供給路に関するイナータンスを、絞り領域以外で共通インク室に連通している他のインク供給路のイナータンスに比較して小さく設定するとともに、共通インク室の先端に位置するインク供給路２７ほど小さく設定し、尚且つ、イナータンスを小さく設定した上記インク供給路２７に連通した圧力発生室の体積を、絞り領域以外で共通インク室に連通している他の圧力発生室の体積に揃えると、個々の圧力発生室内のインク圧力共振周期を揃えることができる。したがって、端部に位置するノズル開口の吐出特性と中央部分のノズル開口の吐出特性を揃えることができる。このため、画質が一層向上し、記録対象の大型化や高速化にも応えることができる。この様に、本発明によれば、共通インク室の端部の気泡排出性と吐出特性の均一性を両立することができる。特に圧力発生室を加圧部で実質的に同一の駆動信号を使って前記圧力室を加圧した際に、前記ノズル開口からのインク滴の吐出速度を目標値に対して＋−５％の範囲内に収めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット式記録ヘッドを用いた画像記録装置の斜視図である。
【図２】記録ヘッドの分解斜視図である。
【図３】記録ヘッドに形成されているアクチュエータの断面図である。
【図４】流路形成板の第１実施形態の平面図である。
【図５】等価回路の説明図である。
【図６】流路形成板の第２実施形態の平面図である。
【図７】流路形成板の第３実施形態の平面図である。
【図８】記録ヘッドの要部を示す図１０Ｘ矢視での断面図である。
【図９】記録ヘッドの要部を示す図１０Ｙ矢視での断面図である。
【図１０】流路形成板の第４実施形態の平面図である。
【図１１】共通インク室の絞り領域近傍の拡大図である。
【図１２】インク供給路の短縮に応じてコンプライアンス補充領域を形成した実施形態の要部の説明図である。
【図１３】インク供給路の短縮に応じてコンプライアンス補充領域を形成した他の実施形態の要部の説明図である。
【図１４】インク供給路の流路幅を変えることによりインク供給路のコンプライアンスを補正した実施形態の説明図である。
【図１５】１列のノズル開口を複数のグループに区分けして各グループ毎に共通インク室を設けた実施形態の平面図である。
【符号の説明】
１インクジェット式記録ヘッド
２画像記録装置
３キャリッジ
４タイミングベルト
５キャリッジモータ
６ガイド部材
７記録用紙
７′紙送りローラ
８ホルダ
９インクカートリッジ
１０キャッピング装置
１１ワイピング装置
１２流路形成板
１３ノズル開口
１４ノズルプレート
２０圧力発生室
２１弾性板
２２流路ユニット
２３圧力発生素子
２４ヘッドケース
２５縁カバー
２６共通インク室
２７インク供給路
２７ａ入口
２７ｂ出口
２９ステンレス板
３０樹脂フィルム
３１振動領域（アイランド部）
３２インク供給穴
３３窓
３４固定基板
３５インク供給管
３６絞り領域
４０収納室
４１圧電振動子
４２上下室隔壁
４３中州部
５０コンプライアンス領域
５０ａコンプライアンス補充領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an inkjet image recording apparatus and an inkjet recording head used as an inkjet printer or an inkjet plotter.
[0002]
[Prior art]
In a conventional recording head, a plurality of pressure generating chambers having nozzle openings are formed side by side, and a long and narrow common ink chamber is formed along the direction in which the pressure generating chambers are arranged. Are connected to each other through an ink supply path, a pressure generating element is provided in each pressure generating chamber via a vibration plate, and an ink droplet is ejected from a nozzle opening by pressure fluctuation in the pressure generating chamber due to the pressure generating element. The common ink chamber is tapered at the left and right ends farthest from the ink supply pipe for supplying the ink, and has a tapered shape. This is to eliminate residual air bubbles at the time of filling the ink or at the time of cleaning by suction from the nozzle opening.
[0003]
In addition, a large compliance is given by partitioning one surface of the common ink chamber with an elastic film. This is for absorbing the pressure of the ink flowing backward from the ink supply path at the time of ink ejection, and for quickly supplying the ink to each pressure generating chamber.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-297701
[Patent Document 2]
JP-A-9-057961
[Patent Document 3]
JP-A-9-099557
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional recording head, even if the pressure generating element is driven under the same conditions, the ink is ejected from the nozzle opening of the pressure generating chamber communicating with the end of the common ink chamber (the end far from the ink supply pipe). A phenomenon occurs in which the ejection characteristics of the ink droplets are different from the ejection characteristics of the other nozzle openings, and the variation range is about + -15% of the target value. Such a phenomenon is presumed that a pressure loss occurs at the end of the common ink chamber and a negative pressure occurs at the inlet of the ink supply path. In order to solve this problem, it is conceivable to increase the compliance of the common ink chamber. However, the end of the common ink chamber needs to be tapered in order to enhance the bubble elimination property. It is difficult to extend. In addition, there is a tendency to increase the number of nozzles per row due to demands for higher image recording speeds and larger recording objects.However, if the cleaning pump is increased in size to increase the bubble discharging capacity, the amount of ink to be eliminated is reduced. Therefore, it is inevitable that the leading end of the common ink chamber is tapered.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an ink jet recording head having a plurality of nozzle openings and capable of achieving uniform discharge characteristics of each of the nozzle openings, and this recording head. And an image recording apparatus using the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an ink jet recording head of the present invention comprises a nozzle opening Communicate with Form multiple pressure generating chambers side by side And, while making all the volumes of the plurality of pressure generating chambers, A common ink chamber is formed on one side of these pressure generating chambers, and the common ink chamber and each pressure generating chamber are formed. And A pressure generating element is provided corresponding to each pressure generating chamber, and an ink supply pipe is connected to the common ink chamber, and the pressure in the pressure generating chamber is changed by the pressure fluctuation in the pressure generating chamber by the pressure generating element. In an ink jet recording head that discharges ink from a nozzle opening,
The ink supply pipe Connection Near the end of the common ink chamber away from To , Having a throttle area with a reduced cross-sectional area than other parts,
Said Common ink chamber Ink supply path communicating near the throttle area Inertance of A plurality of ink supply paths of the same shape communicating with each other except near the aperture area Inertance of Compared to Of the ink supply path so that At least one of cross-sectional area or length To Strange Is formed It is characterized by that.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of an image recording apparatus 2 using an ink jet recording head (hereinafter, referred to as a recording head 1). The image recording apparatus 2 is used in a state where it is connected to a computer (not shown) together with a scanner (not shown). When a predetermined program is loaded and executed on the computer, the whole of these devices integrally functions as a recording device. In a computer, an application program operates under a predetermined operating system, and displays an image on a CRT display (not shown) while performing predetermined processing on an image or the like read from a scanner. In addition, when the application program issues a print command, the computer outputs image data read via a scanner, character data input via a keyboard, and the like to the image recording device 2.
[0018]
The image recording apparatus 2 is configured such that a carriage 3 is connected to a carriage motor 5 via a timing belt 4, and is guided by a guide member 6 to reciprocate in the paper width direction of the recording paper 7. The image recording apparatus 2 is also provided with a paper feed mechanism using a paper feed roller 7 '. The recording head 1 is attached to a surface of the carriage 3 that faces the recording paper 7, that is, a lower surface in the present embodiment. The recording head 1 is an ink cartridge set in a holder 8 attached to an upper portion of the carriage 3. 9, the image and the characters are printed by ejecting ink droplets onto the recording paper 7 in accordance with the movement of the carriage 3.
[0019]
A capping device 10 is provided in a non-printing area (non-recording area) outside the recording paper 7 to seal the nozzle openings of the recording head 1 during printing pause. Therefore, it is possible to prevent the ink from increasing in viscosity or forming an ink film due to the sealing of the nozzle openings by the capping device 10 during the suspension of printing. Further, the capping device 10 is connected to a pump through a suction pipe, not shown in the drawing. Eliminate certain bubbles. The surface of the recording head 1 (the lower surface with the nozzle openings) is wiped by a wiping device 11 disposed near the capping device 10 to remove ink residue, paper dust, and the like attached thereto. ing.
[0020]
FIG. 2 is an exploded perspective view of the recording head 1 of the ink jet image recording apparatus 2 shown in FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view of an actuator of the recording head 1, and FIG. It is a top view. In order to manufacture the recording head 1 shown in FIGS. 2 and 3, a nozzle plate 14 having a plurality of rows of nozzle openings 13, and a flow path forming a pressure generating chamber 20 communicating with each of the nozzle openings 13 are formed. After the plate 12 and the elastic plates 21 in which the vibration regions overlapping the pressure generating chambers 20 are formed in an island shape are laminated in this order to form the channel unit 22, the pressure generating element 23 supports the channel unit 22. The top end of each pressure generating element 23 is brought into contact with and adhered to each vibration region of the elastic plate 21, and the edge cover 25 is put on the nozzle plate 14 side.
[0021]
The nozzle plate 14 is formed by forming nozzle openings 13 having a diameter of 20 μm to 30 μm on a thin plate such as a stainless plate at a pitch corresponding to the dot formation density. Further, as shown in FIG. 4, the flow path forming plate 12 is formed by forming a through hole in a silicon substrate having a thickness of about 400 μm by wet etching or the like. An ink supply path 27 and a pressure generation chamber 20 which are formed to be elongated from the common ink chamber 26 to a position overlapping the nozzle openings 13 of the nozzle plate 14 are configured.
[0022]
In the elastic plate 21, a stainless steel portion is left as an island-shaped vibration region (island portion) 31 in a region overlapping with the pressure generating chamber 20 with respect to the composite plate including the stainless steel plate 29 and the resin film 30. Only the resin film 30 is left around. In addition, an ink supply hole 32 is formed in the elastic plate 21 in a region overlapping the common ink chamber 26.
[0023]
A window 33 is formed in the head case 24 at the distal end surface. A plurality of comb-shaped pressure generating elements 23 having a base fixed to a stainless steel fixed substrate 34 are inserted into the head case 24. Then, the tip of the pressure generating element 23 enters the inside of the window 33. Note that an ink supply tube 35 is formed in the head case 24.
[0024]
In the recording head 1 configured as described above, when a voltage pulse is applied to the pressure generating element 23, the pressure generating element 23 deflects, that is, contracts in a direction to expand the volume of the pressure generating chamber 20, and contracts. To generate negative pressure. As a result, the meniscus of the ink is drawn into the nozzle opening 13, and the ink flows from the common ink chamber 26 into each of the pressure generating chambers 20 via each of the ink supply paths 27. On the other hand, when a discharge pulse is applied, the pressure generating element 23 bends, that is, expands, in a direction to shrink the volume of the pressure generating chamber 20, and a positive pressure is generated in the pressure generating chamber 20. As a result, ink droplets are ejected from the nozzle openings 13. In all of these operations, the expansion and contraction of the pressure generating element 23 are transmitted through the vibration region 31 of the elastic plate 21.
[0025]
A feature of the embodiment of the flow path forming plate 12 shown in FIG. 4 is that, since the ink supply pipe 35 communicates with one end of the common ink chamber 26, the other end far away from the ink supply pipe 35 Is that the width of the ink supply path 27 communicating with the area No. is gradually widened from the nozzle numbers # 4 to # 1. In other words, the width of the common ink chamber 26 gradually increases from the center toward the front end.
[0026]
Since the depth of the common ink chamber 26 formed in the flow path forming plate 12 is uniform, the cross-sectional area of the inlet (the supply port corresponding to # 1 to # 4) of the ink supply path 27 gradually increases, Fluctuations in the ink speed and the amount of ink that occur from number # 4 to # 1 can be suppressed.
[0027]
Here, the principle will be described with reference to FIG. Mn, Ms, and Ma are inertances of the nozzle opening 13, the ink supply path 27, and the pressure generating element 23, respectively. Rn, Rs, and Ra are resistances of the nozzle opening 13, the ink supply path 27, and the pressure generating element 23, respectively. Cn, Cc, and Ca represent the compliance of the nozzle opening 13, the pressure generating chamber 20, and the pressure generating element 23, respectively. Us and Un are the volume velocities of the ink flowing toward the nozzle opening 13 and the ink supply path 27, respectively. Ua is a volume velocity of ink per unit time generated inside the pressure generating chamber 20 when the pressure generating element 23 operates. Therefore, the sum of the volume velocities Un and Us is Ua.
[0028]
The vibration frequency (Fink) of the ink flowing in the pressure generating chamber 20 is represented by the following equation.
Fink = 1 / 2π · {(Mn · Ms) / {Cc (Mn + ms)}
In the present embodiment, Mn = 1.27 × 10 ⁸ (Kg / m ⁴ ), Ms = 1.50 × 10 ⁸ (Kg / m ⁴ ), Cc = 2.44 × 10 ^-20 (M ⁵ / N), the FIN is derived to be about 123 kHz.
[0029]
The ratio between Un and Us is determined by the ratio between the impedance Zn on the nozzle side and the impedance Zs on the ink supply side, and can be considered as Zn ≒ Mn and Zs ≒ Ms because the Fin is very fast.
[0030]
Therefore, Un / Us ≒ Mn / Ms, and Un / Us can be controlled by adjusting Ms of the ink supply port. The speed of ink ejected from the nozzle opening 13 is the volume speed Un (m ³ / S) / Nozzle opening area (m ² ), The ink speed can be reduced by reducing Un. Similarly, the ink amount can be reduced by reducing Un.
[0031]
Ms can be expressed by the following equation.
Ms = ρ × 1 / S
here,
ρ: Specific gravity of ink
l: Length of ink supply path 27
S: sectional area of ink supply path 27
It is.
[0032]
Therefore, by increasing the cross-sectional area S of the ink supply path 27, Ms decreases, and it is possible to control the ink speed and the ink amount. As described above, the same effect can be obtained even if the length of the ink supply path 27 is shortened.
[0033]
Next, a second embodiment shown in FIG. 6 will be described. The feature of the second embodiment is that the ink supply pipe 35 is located substantially at the center of the common ink chamber 26 in the longitudinal direction. With such a configuration, the length from the ink supply pipe 35 to the end of the common ink chamber 26 can be reduced to about half of that in the first embodiment. The problem of head loss can be avoided even if the nozzle row becomes long. In the present embodiment, since the distance from the ink supply pipe 35 to the end of the common ink chamber 26 is the same, both ends are tapered so that the cross-sectional area gradually decreases. The width of the ink supply path 27 communicating with the end area (aperture area 36) is gradually increased from the center to the tip, that is, from # 4 to # 1.
[0034]
Next, a third embodiment shown in FIG. 7 will be described. The feature of the third embodiment is that a plurality of ink supply paths 27 are formed for one pressure generating chamber 20. In the description of the first embodiment, it has been described that the common ink chamber 26 has an excellent bubble discharging property, and that the ink amount and the ink speed at the end can be corrected. However, it is intended to further increase the recording speed. In this case, it is necessary to efficiently attenuate the vibration of the ink in the pressure generating chamber 20.
[0035]
Generally, the damping coefficient can be represented by Ms / Rs.
Here, Rs can be represented by the following equation.
Rs = 12 × η × l / (W × t ³ )
η: viscosity of ink (Pa × s)
l: length (m) of supply port (ink supply path 27)
W: Long side of the supply port cross section (when the supply port has a rectangular cross section)
t: Short side of the supply port cross section (when the supply port has a rectangular cross section)
It is.
[0036]
In the present embodiment, since the thickness of the flow path forming plate 12 is 200 to 500 μm and the width of the ink supply path 27 is 10 to 50 μm, as shown in the first embodiment, If Ms is to be reduced in width, Rs will decrease in proportion to the cube of the width.
[0037]
The smaller the attenuation coefficient Mn / Rn, the faster the ink vibration can be attenuated. However, due to the width of the ink supply path 27, even if the ink speed and the amount of ink can be reduced, the attenuation becomes poor, and high-speed printing can be realized. Is an obstacle.
[0038]
However, the third embodiment is characterized in that a plurality of ink supply paths 27 are provided for one pressure generating chamber 20, so that Mn can be considered in parallel, and the length of the ink supply path 27 can be reduced. By adjusting the height l, the width W, and the depth t, Mn at the end can be adjusted to be small while making the attenuation coefficient Mn / Rn equal to that of the ink supply path 27 in which the correction is not performed.
[0039]
In the above-described embodiment, no partition or the like is formed inside the ink supply path 27. However, the inside of one ink supply path 27 is divided into upper and lower or left and right so that the ink supply path 27 joins in the pressure generating chamber 20. You may comprise.
[0040]
In each of the embodiments described so far, the ink supply path 27 communicating with the end of the common ink chamber 26 among the ink supply paths 27 communicating with the common ink chamber 26 includes the ink supply path 27 connected to the common ink chamber 26. At least one of the cross-sectional area and the length is made different from the plurality of ink supply paths 27 of the same shape communicating with each other at the portion other than the end portion, so that the ink droplets ejected from each nozzle opening 13 Are configured to make the ejection characteristics uniform. That is, the ink supply amount and the speed of the ink droplets are made uniform to improve the recording quality. This is because the ink supply passage 27 is individually connected to the common ink chamber 26, and the ink supply passage 27 communicates therewith. Among the ink paths that reach the nozzle openings 13 through the nozzle 20, at least one of the shape, the length, and the cross-sectional area of the ink path that communicates with the aperture area 36 is the same as the common ink except for the aperture area 36. This means that the speed of the ink droplets ejected from each nozzle opening 13 is made uniform by making it different from that of the ink path communicating with the chamber 26. In each of the embodiments described below, the recording quality is further improved. In addition, in order to make understanding easy, although description partially overlaps with said embodiment, it demonstrates in detail.
[0041]
The recording head 1 shown in FIGS. 8 and 9 has a comb-shaped tip by inserting a piezoelectric vibrator 41 as a pressure generating element from one opening into a storage chamber 40 of a head case 24 in the same manner as in the above embodiment. Facing the other opening (window 33), the flow path unit 22 is joined to the surface (lower surface) of the head case 24 on the opening side, and the comb-shaped tips of the piezoelectric vibrators 41 are respectively connected to the flow path unit 22. It is schematically configured by abutting and fixing to a predetermined portion.
[0042]
The channel unit 22 is configured by laminating the nozzle plate 14 and the elastic plate 21 on both sides with the channel forming plate 12 interposed therebetween, as in the above-described embodiment.
[0043]
The nozzle plate 14 is a stainless steel thin plate in which a plurality of nozzle openings 13 are opened in a row at a pitch corresponding to the dot formation density. In this embodiment, 96 nozzles 13 are arranged in a row at a pitch of 0.141 mm (180 dpi). Five rows of nozzle openings 13 are provided. The nozzle plate 14 may be formed integrally with another member such as the channel forming plate 12.
[0044]
The flow path forming plate 12 laminated on one surface of the nozzle plate 14 becomes a pressure generating chamber 20 corresponding to the nozzle opening 13 of the nozzle plate 14 by wet etching or the like on a silicon substrate having a thickness of about 400 μm. A plurality of vacant portions are formed side by side in a state of being partitioned by partition walls, and a vacant portion serving as a common ink chamber 26 is formed along the direction in which the pressure generating chambers 20 are arranged. Is a plate-like member that forms an empty portion that becomes an ink supply path 27 that communicates with the respective members.
[0045]
The common ink chamber 26 is a chamber for supplying the ink stored in the ink cartridge 9 to each of the pressure generating chambers 20, and an ink supply pipe 35 communicates with substantially the center in the longitudinal direction, and is far from the ink supply pipe 35. As shown in FIG. 10, a narrowed area 36 having a narrower flow path width and a smaller cross-sectional area than the other areas is set at the end portions (left and right end portions). In order to form the throttle region 36, the side located on the side opposite to the pressure generating chamber 20 is bent or curved to approach the side of the pressure generating chamber 20 while keeping the side on the side of the pressure generating chamber 20 straight. It forms by doing. In addition, the left and right neighboring portions (that is, the central portion) of the ink supply pipe 35 and the throttle region 36 are appropriately inclined and connected, but in the present embodiment, the side of the front portion of the throttle region 36 is set to be closer than other portions. Are formed in a plurality of stages by inclining at a steep angle toward the pressure generating chamber 20.
[0046]
The pressure generating chamber 20 is a chamber that is elongated in a direction orthogonal to the row of the nozzle openings 13, and a part thereof (on the side of the nozzle opening 13) is a rectangular through-hole that penetrates in the thickness direction of the flow path forming plate 12. The remaining portion is constituted by a flat concave chamber vertically divided by an upper and lower chamber partition wall 42 formed at the center of the flow path forming plate 12 in the thickness direction. The 96 pressure generating chambers 20 of the present invention are formed so as to have the same volume.
[0047]
The ink supply path 27 is a flow path that communicates the common ink chamber 26 with each of the pressure generating chambers 20. In the embodiment shown in FIG. 11, the ink supply path 27 is connected to an inlet 27a opened to the common ink chamber 26 and to the pressure generating chamber 20. A partition (middle section) 43 is formed between the opening 27b and the opening, and the width and length of the flow path are adjusted according to the size of the middle section 43, thereby adjusting the individual inertance. In particular, in the present embodiment, the inertance between the inlet 27a and the outlet 27b of the ink supply path 27 communicating with the throttle area 36 is different from the other inertances that communicate with the common ink chamber 26 outside the throttle area 36. The ink supply path 27 is set to be smaller than the inertance of the ink supply path 27, and the ink supply path 27 located on the front end side of the common ink chamber 26 is set to be smaller, and communicates with the ink supply path 27 where the inertance is set to be smaller. The volume of the pressure generating chamber 20 is made equal to the volume of the other pressure generating chambers 20 that are in communication with the common ink chamber 26 except for the restricted area 36.
[0048]
More specifically, of the three pressure generating chambers 20A, 20B, and 20C communicating with each other in the throttle region 36 shown in FIG. 11, the width of the middlemost portion 43A of the endmost ink supply path 27A is minimized. The length is also set to the shortest, whereby the inertance of the ink supply path 27A is set to the minimum, and the width of the second middle state section 43B from the end located next to the ink supply path 27A is set to be slightly smaller than the middle state section 43A. The width is set to be wide (standard width) and the length is set to the shortest, whereby the inertance of the ink supply path 27B is set to be the second smallest, and the third middle state from the end located next to the ink supply path 27B The width of the portion 43C is set to the standard width, and the length is set to be slightly longer (intermediate length) than the first and second portions, so that the inertance of the ink supply path 27C is set to 3 times. It is set to be smaller to the eye.
[0049]
In this manner, by changing the size of the middle state portion 43 and changing the cross-sectional area of the flow path between the inlet 27a and the outlet 27b of the ink supply path 27, each inertance becomes smaller toward the end (the tip of the throttle area 36). By setting the position of the outlet 27b of the ink supply path 27, that is, the position of the pressure chamber side end of the middle state portion 43 on a virtual straight line L1 along the direction in which the pressure generating chambers 20 are arranged, each pressure generating chamber is set. 20 volumes are available. The middle state portion 43 of the ink supply path 27 of the pressure generating chambers 20D, 20E,... Which communicates in areas other than the throttle region 36 has the same standard width as the second and third middle state portions 43B, 43C. The length is the same standard length as that of the third middle state section 43C. Therefore, the inertance of these ink supply paths 27 is equal to the inertance of the three pressure generating chambers 20A, 20B, and 20C communicating with each other in the throttle region 36.
[0050]
In this embodiment, the elastic plate 21 is laminated on the other surface of the flow path forming plate 12 located on the side opposite to the nozzle plate 14 as shown in FIG. A stainless steel plate, which also serves as a sealing plate for sealing and an elastic film (thin film portion) which is also laminated on the other surface of the flow path forming plate 12 and seals one opening surface of the common ink chamber 26. 29 has a double structure in which a polymer film 30 such as PPS is laminated. Since the sealing plate and the elastic film are formed of the same material, the portion functioning as the sealing plate, that is, the portion of the stainless steel plate 29 that overlaps the pressure generating chamber 20 is etched and the tip of the piezoelectric vibrator 41 is etched. A thick portion (island portion 31) for abutting and fixing is formed in an island shape, and a portion functioning as an elastic film, that is, a portion of the stainless plate 29 overlapping the common ink chamber 26 is removed by etching. Only the film 30 (elastic film) is used. Then, an ink supply hole 32 (see FIG. 10) is provided in an area overlapping the common ink chamber 26 to communicate with the ink supply pipe 35 and supply the ink into the common ink chamber 26.
[0051]
In the recording head 1 having the above configuration, the island portion 31 is pressed toward the nozzle plate 14 by extending the piezoelectric vibrator 41 in the vibrator longitudinal direction, and the film (elastic film) 30 around the island portion 31 is formed. The pressure generating chamber 20 contracts due to deformation. When the piezoelectric vibrator 41 is contracted in the longitudinal direction of the vibrator, the pressure generating chamber 20 expands due to the elasticity of the elastic film 32. Then, by controlling expansion and contraction of the pressure generating chamber 20, ink droplets are ejected from the nozzle openings 13.
[0052]
When the ink is filled or when the ink is suctioned from the nozzle opening 13 by the operation of the capping device 10 at the time of cleaning, since the throttle areas 36 are formed at the left and right ends in the common ink chamber 26, the ink flow rate in this portion is reduced. Enhanced so that air bubbles are eliminated without being caught and residual air bubbles can be eliminated.
[0053]
As described above, in the present embodiment, the end of the common ink chamber 26 is squeezed to reduce the residual air bubbles. Even if the end of the common ink chamber 26 is squeezed, the inertance of the ink supply path 27 is adjusted ( (Correction) to make the ejection characteristics of each nozzle opening 13 uniform. Hereinafter, the ejection characteristics will be described.
[0054]
The vibration system of the recording head 12 can be represented by an equivalent circuit shown in FIG. In FIG. 5, the symbol M denotes an inertance [Kg / m ⁴ Ma is the inertance in the piezoelectric vibrator 41, Mn is the inertance in the nozzle opening 13, and Ms is the inertance in the ink supply path 27. The symbol R represents the resistance [N · s / m ⁵ Rn is the resistance at the nozzle opening 13, and Rs is the resistance at the ink supply path 27. The symbol C is the compliance [m ⁵ / N], Cc is the compliance of the pressure generating chamber 20, Ca is the compliance of the piezoelectric vibrator 41, and Cn is the compliance of the nozzle plate 14. The symbol P is a pressure generated by the piezoelectric vibrator 41 over time, in other words, a voltage pulse applied to the piezoelectric vibrator 41 is converted into an equivalent pressure.
[0055]
The compliance Cc of the pressure generating chamber 20 is mainly determined by the compliance Cs of the elastic plate 21 and the compliance C.sub. Ink. Assuming that the volume of the pressure generating chamber 20 is V, the ink density is ρ, and the sound speed in the ink is c, the ink compliance C.V. Ink can be expressed as in the following equation (1).
C. ink = V / ρ · c ² ... (1)
Here, since ρ and c are constant,
C. ink = kV (k; constant) (2)
Can also be expressed.
[0056]
The compliance Cc of the pressure generating chamber 20 is defined by the compliance of the partition wall of the flow path forming plate 12, the elastic plate 21, and the nozzle plate 14, which constitute the pressure generating chamber 20, that is, function as the inner wall surface of the pressure generating chamber 20. And the compliance of these components of the pressure generating chamber 20 with C.I. str, this C.I. str is a volume change ΔV with respect to the pressure change ΔP, and can be expressed as in the following equation (3).
C. str = ΔV / ΔP (3)
Here, among the compliance components of the recording head 1, the compliance C.C. Ink ratio is determined according to the compliance C.I. of the pressure generating chamber 20 constituting members such as the partition wall and the elastic plate 21 constituting the pressure generating chamber 20. When the ratio of the str is larger than the ratio of str (C.ink> C.str), the processing accuracy of the pressure generating components such as the partition wall of the flow path forming plate 12 and the elastic plate 21, particularly the processing condition of the island portion 31 of the elastic plate 21, It is less susceptible to errors in the thickness of the film 30. In other words, if the proportion depending on the compliance of the ink in the pressure generating chamber 20 among the factors for determining the compliance of the recording head 1 is relatively increased, the proportion depending on the machining accuracy of the recording head 1 becomes relatively large. Thus, the fluctuation of the compliance of the recording head 1 can be reduced.
[0057]
In addition, to make the ejection characteristics of the nozzle opening 13 of the pressure generation chamber 20 connected to the throttle region 36 of the common ink chamber 26 equal to the ejection characteristics of the nozzle opening 13 of the pressure generation chamber 20 connected to the other region, When the volume of each of the pressure generating chambers 20 is constant, the ink pressure resonance cycle in each of the pressure generating chambers 20 can be made uniform. The ink pressure resonance cycle Tc can be expressed by the following equation (4). Further, the inertance Ms of the ink supply path 27 can be expressed by Expression (5), where ρ is the ink density, S is the cross-sectional area of the ink supply path 27, and n is the number of parallel flow paths of the ink supply ports 24. , And the inertances Mn and Ms can be expressed by equation (6).
Tc = 2π√ (MCc) (4)
Ms = ρ · L / n · S (5)
M = (Mn + Ms) / (Mn · Ms) (6)
From the above equation (4), it can be seen that it is necessary to make the inertance and the pressure equal in order to make the ink pressure resonance cycle Tc uniform. In this regard, in the present embodiment, as described above, the inertance between the inlet 27a and the outlet 27b of the ink supply path 27 in the ink supply path 27 connected to the throttle area 36 of the common ink chamber 26 By adjusting the size of the portion 43, the correction is made such that the smaller the one located at the end of the common ink chamber 26, the smaller it becomes.
[0058]
For this reason, the substantial inertance is made the same by correcting the inertance of the ink supply path 27 so as to reduce the inertance added at this portion by the aperture (tapering) of the common ink chamber 26. Further, since the positions of the outlets 27b of the ink supply path 27 are aligned, the compliance Cc of the pressure generating chamber 20 is also the same. Therefore, the ink pressure resonance cycle of the ink supply path 27 connected in the throttle area 36 of the common ink chamber 26 becomes equal to the ink pressure resonance cycle of the ink supply path 27 connected in the area other than the throttle area 36 due to the above correction. Be equivalent. As a result, the ejection characteristics of the individual nozzle openings 13 can be made uniform, and a high-quality image can be expected.
[0059]
In order to make the discharge characteristics more uniform, the throttle of the throttle region 36 is provided in a flow path between the inlet 27a and the outlet 27b of the ink supply path 27 which communicates with the throttle region 36 of the common ink chamber 26. The flow path obtained by adding the length from the start end to each of the inlets 27a is defined as a virtual flow path of each ink supply path 27, and each inertance in these virtual flow paths is communicated with the common ink chamber 26 except for the throttle area 36. Of the other ink supply path 27 from the inlet 27a to the outlet 27b.
[0060]
With this configuration, adjustment can be performed including the inertance added by forming the throttle region 36 by narrowing the end of the common ink chamber 26, thereby reducing residual bubbles and improving the discharge characteristics of each nozzle opening 13. Both stabilization can be achieved.
[0061]
Regarding the compliance of the common ink chamber 26, when the end of the common ink chamber 26 is narrowed, the width of the film 30 (compliance area 50) near the ink supply path 27 connected by the narrowed area 36 is reduced. In the vicinity of these ink supply paths 27, the compliance is locally reduced. For this reason, at the end of the common ink chamber 26, the ability to absorb the pressure of the ink flowing backward from the ink supply path 27 at the time of ink discharge is reduced, and this has contributed to a change in the ink discharge characteristics at the end. For the purpose of compensating for this, as shown in FIG. 12, for example, the ends of the middle state portions 43A, 43B, 43C on the common ink chamber 26 side (ends on the inlet 27a side) are retreated toward the pressure generating chamber 20 side. Accordingly, the compliance area 50 of the common ink chamber 26 may be expanded toward the ink supply path 27 according to the shortened length of the ink supply path 27.
[0062]
By adopting a configuration in which the compliance replenishment area 50a is increased, the compliance of the restriction area 36 of the common ink chamber 26 is replenished, the additional inertance of the restriction area 36 is substantially reduced, and the ink connected to the restriction area 36 is reduced. The correction amount of the supply path 27 can be reduced.
[0063]
In some cases, as shown in FIG. 13, the tip of the throttle area 36 of the common ink chamber 26 is formed obliquely in the direction away from the pressure generating chamber 20 due to the processing of the flow path forming plate 12. In this case, the side of the film 30 (compliance region 50) on the side of the pressure generation chamber 20 may be straightened to the end, or may be expanded to the side of the pressure generation chamber 20 to increase the compliance replenishment region 50a.
[0064]
As shown in FIGS. 8 and 9, when the ink supply path 27 is divided into a flow path 27dn on the nozzle opening 13 side (nozzle plate 14 side) and a flow path 27up on the elastic plate 21 side, the island portion 31 is formed. In order to avoid interference, the position of the middle state portion 43 provided in the flow path 27up on the elastic plate 21 side is restricted. Therefore, as shown in FIG. 9, the middle state portion 43 dn of the nozzle opening 13 is advanced toward the pressure generating chamber 20 by the amount that the middle state portion 43 up of the elastic plate 21 is retracted toward the common ink chamber 26, and the pressure is thereby reduced. The volume of the generation chamber 20 may be made uniform. Then, the inertance between the inlet and the outlet of the ink supply path 27up on the elastic plate 21 side and the inertance between the inlet and the outlet of the ink supply path 27dn on the nozzle opening 13 side are determined by the widths of the middle state portions 43up and 43dn, respectively. The correction may be made by adjusting the length dimension. Therefore, the inertance of the ink supply path 27up on the elastic plate 21 side may be different from the inertance of the ink supply path 27dn on the nozzle opening 13 side, and the degree of freedom in design is increased.
[0065]
In the above-described embodiment, the middle supply portion 43 is provided in the middle of the ink supply passage 27 to divide the ink supply passage. However, the ink supply passage 27 in the present invention is not limited to this. What is necessary is just to be able to correct the inertance between the inlet 27a and the outlet 27b. For example, as shown in FIG. 14, the correction may be made by changing the flow path width of the ink supply path 27, that is, by setting the flow path located at the tip end of the throttle region 36 to be wider. As described above, when the width of the ink supply path 27 is changed, the inertance can be corrected, as can be understood from the equation (5).
[0066]
Further, in each of the embodiments described so far, the inertance between the inlet 27a and the outlet 27b of the ink supply path 27 is corrected. However, the present invention is not limited to this, and includes the throttle area 36 of the common ink chamber 26. The inertance in the range may be adjusted. In each embodiment, the piezoelectric vibrator 41 has been described as an example of the pressure generating element 23, but the pressure generating element 23 of the present invention is not limited to this. For example, the pressure in the pressure generating chamber 20 may be changed by providing a heating element to generate bubbles in the ink.
[0067]
Although one common ink chamber 26 is provided for one row of nozzle openings 13, as shown in FIG. 15, the one row of nozzle openings 13 is divided into a plurality of groups, and the common ink chamber 26 is provided for each group. A room may be provided. That is, a plurality of (three in the present embodiment) common ink chambers may be provided for one row of nozzle openings, so that a plurality of colors of ink may be ejected from one row of nozzle openings. Also in this embodiment, similarly to the above-described embodiment, a throttle area 36 is formed at the end of the common ink chamber 26 far from the ink supply pipe 35, and the ink supply path 27 communicating with the throttle area 36 is formed. The cross-sectional area and length are made different from those of the ink supply path 27 communicating with the supply ink chamber 26 except for the throttle area 36 so that the speed and amount of ink droplets ejected from each nozzle opening 13 are uniform. It is configured in.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if the number of nozzles per row is increased and the length of the common ink chamber is increased, the nozzle opening at the end of the common ink chamber having the ideal shape excellent in bubble discharge performance is maintained. In this case, the ink speed and the ink amount can be equalized, and the vibration of the ink can be efficiently attenuated. As a result, high-quality image recording with high recording quality can be achieved. That is, for the common ink chamber, a throttle area with a smaller cross-sectional area than other areas is set at the end far from the ink supply pipe, and air bubbles are generated when ink is filled or cleaning is performed by suction from the nozzle opening. Can be prevented from remaining, and the recording quality can be improved. The inertance of the ink supply path communicating with the restricted area is set smaller than the inertance of the other ink supply paths communicating with the common ink chamber outside the restricted area. The volume of the pressure generating chamber which is set to be smaller as the ink supply path 27 located at a lower position and communicates with the ink supply path 27 whose inertance is set to be smaller is set to the other pressure which communicates with the common ink chamber other than the restricted area. When the volume of the pressure generating chambers is made equal, the ink pressure resonance periods in the individual pressure generating chambers can be made uniform. Therefore, the discharge characteristics of the nozzle openings located at the end portions and the discharge characteristics of the nozzle openings at the center portion can be made uniform. For this reason, the image quality is further improved, and it is possible to respond to an increase in the size and speed of the recording target. As described above, according to the present invention, it is possible to achieve both the bubble discharge property at the end of the common ink chamber and the uniformity of the ejection characteristics. In particular, when the pressure generating chamber is pressurized by the pressurizing section using substantially the same drive signal, the discharge speed of the ink droplet from the nozzle opening is set to + -5% of the target value. It can be within the range.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an image recording apparatus using an ink jet recording head.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a recording head.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an actuator formed on a recording head.
FIG. 4 is a plan view of the first embodiment of the flow path forming plate.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an equivalent circuit.
FIG. 6 is a plan view of a channel forming plate according to a second embodiment.
FIG. 7 is a plan view of a third embodiment of the flow path forming plate.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along arrow X in FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of the recording head, as viewed in the direction of arrow Y in FIG. 10;
FIG. 10 is a plan view of a fourth embodiment of a flow path forming plate.
FIG. 11 is an enlarged view of the vicinity of a throttle area of a common ink chamber.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a main part of an embodiment in which a compliance replenishment area is formed in accordance with shortening of an ink supply path.
FIG. 13 is an explanatory diagram of a main part of another embodiment in which a compliance replenishment area is formed in accordance with shortening of an ink supply path.
FIG. 14 is an explanatory diagram of an embodiment in which the compliance of the ink supply path is corrected by changing the flow path width of the ink supply path.
FIG. 15 is a plan view of an embodiment in which one row of nozzle openings is divided into a plurality of groups and a common ink chamber is provided for each group.
[Explanation of symbols]
1 inkjet recording head
2 Image recording device
3 carriage
4 Timing belt
5 Carriage motor
6 Guide member
7 Recording paper
7 'paper feed roller
8 Holder
9 Ink cartridge
10 Capping device
11 Wiping device
12 Flow path forming plate
13 Nozzle opening
14 Nozzle plate
20 Pressure generating chamber
21 elastic plate
22 Channel unit
23 Pressure generating element
24 head case
25 Edge cover
26 Common ink chamber
27 Ink supply path
27a entrance
Exit 27b
29 Stainless steel plate
30 resin film
31 Vibration area (island part)
32 Ink supply hole
33 windows
34 Fixed board
35 Ink supply pipe
36 Aperture area
40 storage rooms
41 Piezoelectric vibrator
42 Upper and lower partition
43 Chushu
50 Compliance area
50a Compliance replenishment area

Claims

A plurality of pressure generating chambers communicating with the nozzle openings are formed side by side, the volumes of the plurality of pressure generating chambers are all equalized, and a common ink chamber is formed on one side of these pressure generating chambers. Are connected to each other by ink supply paths, pressure generating elements are provided corresponding to the respective pressure generating chambers, an ink supply pipe is connected to the common ink chamber, and the pressure is generated by pressure fluctuations in the pressure generating chambers caused by the pressure generating elements. In an ink jet recording head that discharges indoor ink from a nozzle opening,
In the vicinity of the end of the common ink chamber away from the connection of the ink supply pipe , having a throttle area having a reduced cross-sectional area than other parts,
The sectional area of the ink supply path such that the inertance of the ink supply path communicating near the throttle area of the common ink chamber is smaller than the inertance of a plurality of ink supply paths having the same shape communicating with each other except near the throttle area. Alternatively an ink jet recording head is characterized that you have been formed by a length of at least one of the different al.

The common ink chamber is formed such that an arrangement direction of the pressure generation chambers is a longitudinal direction, an ink supply pipe communicates with substantially the center in the longitudinal direction, and an ink supply path that communicates near both ends of the common ink chamber . That the inertance is formed by changing at least one of the cross-sectional area or the length of the ink supply path so that the inertance is smaller than the inertance of the ink supply path communicating with the other part of the common ink chamber. 2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein:

The value of the attenuation coefficient Mn / Rn of the ink supply path communicating with the vicinity of the end of the common ink chamber and the value of the attenuation coefficient Mn / Rn of the ink supply path communicating with the other part of the common ink chamber are aligned. The ink jet recording head according to claim 1, wherein:

4. The ink jet recording head according to claim 3, wherein the aperture area is narrowed down in a plurality of steps.

5. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a plurality of the ink supply paths are provided for one pressure generating chamber.

6. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink supply path is divided into a flow path on the nozzle opening side and a flow path on the opposite side.

7. The ink jet recording head according to claim 6, wherein the volume of each pressure generating chamber is made uniform by adjusting the position of the outlet of the ink supply path of the flow path located on the nozzle opening side.

8. The ink jet recording head according to claim 6, wherein the inertance of the flow path on the nozzle opening side and the inertance of the flow path on the opposite side are separately set.

The ink supply path communicating with both ends near the common ink chamber has a larger cross-sectional area or a shorter length than the ink supply path communicating with the other part of the common ink chamber. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the ink jet recording apparatus is formed.

The ink supply path has a middle state portion between an entrance opened to the common ink chamber side and an exit opened to the pressure generation chamber side, and by adjusting a size of the middle state portion, the common ink chamber is formed. 7. The ink jet recording apparatus according to claim 1 , wherein at least one of the cross-sectional area and the length of the ink supply path is changed so that the inertance of the ink supply path communicating in the vicinity of the throttle area becomes small .

Wherein by changing the channel width of the ink supply path, the ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein that you have been formed by a different et allowed sectional area of the ink supply path.

An image recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1.