JPH06143560A - Ink jet printer head - Google Patents

Ink jet printer head

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Publication number
JPH06143560A
JPH06143560A JP29587692A JP29587692A JPH06143560A JP H06143560 A JPH06143560 A JP H06143560A JP 29587692 A JP29587692 A JP 29587692A JP 29587692 A JP29587692 A JP 29587692A JP H06143560 A JPH06143560 A JP H06143560A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
jet printer
printer head
heater
array
Prior art date
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Pending
Application number
JP29587692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Manabu Kato
加藤  学
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP29587692A priority Critical patent/JPH06143560A/en
Publication of JPH06143560A publication Critical patent/JPH06143560A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an ink jet printer head which continuously guarantees stable printing quality by making a heating temperature of ink charged in ink chambers uniform and making diameters of all print dots to be formed on a recording sheet surface constant. CONSTITUTION:An array 10 of ink jet printer heads comprises an orifice plate 14 having a plurality of orifices 12, a cavity plate 20 for forming ink chambers 16 and ink distributing passage 18, piezoelectric ceramics 22 generating mechanical deformation by applying a pulse voltage to apply pressure to the chambers 16, and columns adjacent to the ceramics 22 to highly displace necessary to discharge ink droplet. It also comprises a back heater plate 30 having a function of a heater for heating the entire array 10 for melting solid ink in the chamber 16.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、加熱により溶融する固
形インクを用いたインクジェットプリンタヘッドに関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet printer head using a solid ink which is melted by heating.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、固形インクを用いたタイプのイン
クジェットプリンタヘッドのアレイ100は、図7乃至
図9に示すように複数のオリフィス12を有するオリフ
ィスプレート14と、オリフィス12と同等数存在する
インク室16及びインク分配経路18を構成するための
溝が加工されているキャビティープレート20と、パル
ス電圧印加により駆動する圧電セラミックス22と、圧
電セラミックス22を保持しその剛性を高め、機械変形
による高い変位量を発生させる桁を有するバッキングプ
レート24と、インク室16内の固形インクを溶融する
ためアレイ100全体を加熱するヒータ26から構成さ
れていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, an array 100 of an ink jet printer head of a type using solid ink has an orifice plate 14 having a plurality of orifices 12 as shown in FIGS. The cavity plate 20 in which grooves for forming the chamber 16 and the ink distribution path 18 are processed, the piezoelectric ceramics 22 driven by the application of a pulse voltage, and the piezoelectric ceramics 22 that holds the piezoelectric ceramics 22 to increase its rigidity and to increase the mechanical deformation. The backing plate 24 has a digit for generating a displacement amount, and a heater 26 that heats the entire array 100 to melt the solid ink in the ink chamber 16.

【0003】キャビティープレート20はオリフィスプ
レート14と圧電セラミックス22で挟まれることでイ
ンク室16並びにインク分配経路18を確保し、バッキ
ングプレート24は圧電セラミックス22に隣接し、ヒ
ータ26はバッキングプレート24に隣接していた。こ
れらアレイ100の各構成要素は半田及び接着剤により
互いに接着されていた。
The cavity plate 20 is sandwiched between the orifice plate 14 and the piezoelectric ceramics 22 to secure the ink chamber 16 and the ink distribution path 18, the backing plate 24 is adjacent to the piezoelectric ceramics 22, and the heater 26 is connected to the backing plate 24. It was adjacent. The respective constituent elements of these arrays 100 were adhered to each other by solder and adhesive.

【0004】このような構成のヘッドに於いて、図示し
ない外部のインク供給源からアレイ100内に供給され
たインクがインク分配経路18を流れ、各インク室16
に充填される。印字の際に圧電セラミックス22にパル
ス電圧を印加することで圧電セラミックス22が機械変
形を発生し、インク室16内のインクに対して圧力を付
加する。この圧力によりインク滴がオリフィス12から
記録紙に向かって吐出し、印字を行っていた。
In the head having such a configuration, the ink supplied into the array 100 from an external ink supply source (not shown) flows through the ink distribution path 18 and each ink chamber 16
To be filled. By applying a pulse voltage to the piezoelectric ceramics 22 during printing, the piezoelectric ceramics 22 is mechanically deformed and a pressure is applied to the ink in the ink chamber 16. Due to this pressure, ink droplets were ejected from the orifice 12 toward the recording paper, and printing was performed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アレイ
100全体を加熱するヒータ26は、バッキングプレー
ト24と接着剤層28によって接合されており、そのた
めヒータ26とバッキングプレート24との間に浮きな
どの接着不良が発生した。このことでヒータ26からバ
ッキングプレート24と圧電セラミックス20を通して
各インク室16内に充填されたインクの加熱温度が不均
一となり、各インク室16内の固形インクの粘度を異に
し、しいては各インク室16に連通するオリフィス12
から吐出するインク滴の体積もインク滴の速度もオリフ
ィス毎に異なるため記録紙面に形成される印字ドットの
径を不安定にし印字品質を低下させていた。更に接着剤
層28が熱に対する耐久に乏しく、設計上の設定寿命に
到底達するほどの強度を持ち合わせていなかったためヒ
ータ26の一部剥離も発生した。
However, the heater 26 that heats the entire array 100 is bonded to the backing plate 24 and the adhesive layer 28, so that the heater 26 and the backing plate 24 are bonded to each other by floating or the like. A defect has occurred. As a result, the heating temperature of the ink filled in each ink chamber 16 from the heater 26 through the backing plate 24 and the piezoelectric ceramics 20 becomes non-uniform, and the viscosity of the solid ink in each ink chamber 16 is made different, which in turn results in Orifice 12 communicating with ink chamber 16
Since the volume of the ink droplets ejected from the nozzles and the velocity of the ink droplets differ from orifice to orifice, the diameter of the printing dots formed on the surface of the recording paper becomes unstable and the printing quality is degraded. Further, the adhesive layer 28 has poor durability against heat and does not have the strength enough to reach the designed set life, so that the heater 26 is partially peeled.

【0006】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、各インク室内に充填されたイン
クの加熱温度を均一とし、このことで記録紙面に形成さ
れる全ての印字ドットの径を一定化することで安定した
印字品質を持続的に保証するインクジェットプリンタヘ
ッドを提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and makes the heating temperature of the ink filled in each ink chamber uniform so that all the printing dots formed on the surface of the recording paper. It is an object of the present invention to provide an ink jet printer head that continuously guarantees stable printing quality by making the diameter of the ink uniform.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のインクジェットプリンタヘッドは、固形イン
クを溶融させるヒータを備えたアレイによって構成され
るインク室にアクチュエータである圧電セラミックスで
圧力を付加し、この圧力によりオリフィスからインク滴
を紙面に噴射し印字する固形インクを用いたオンデンマ
ンド型のインクジェットプリンタヘッドであり、前記圧
電セラミックスに接し、インク滴の吐出に必要な機械変
形による高い変位量を発生させるための桁付きプレート
と、前記インク室内の固形インクを溶融させるため前記
アレイ全体を加熱するヒータとを一体構造にした。
In order to achieve this object, an ink jet printer head of the present invention applies pressure to an ink chamber constituted by an array having a heater for melting solid ink by a piezoelectric ceramics which is an actuator. An on-denmand type inkjet printer head that uses solid ink to print by ejecting ink droplets from the orifice to the surface of paper by this pressure, which is in contact with the piezoelectric ceramics and has a high displacement due to mechanical deformation necessary for ejecting ink droplets. The plate with a girder for generating the ink and the heater for heating the entire array to melt the solid ink in the ink chamber are integrated.

【0008】[0008]

【作用】上記の構成を有する本発明のインクジェットプ
リンタヘッドでは、圧電セラミックスに接し、インク滴
の吐出に必要な機械変形による高い変位量を発生させる
ための桁付きプレートと、インク室内の固形インクを溶
融させるためアレイ全体を加熱するヒータとを一体構造
にしたため、ヒータと桁付きプレートとの間に浮きなど
の接着不良が発生しない。よって全てのインク室に充填
されたインクの温度を均一に保つことができ、長期にわ
たり一定の印字状態を維持することができる。
In the ink jet printer head of the present invention having the above construction, the plate with the girder for contacting the piezoelectric ceramics to generate a high displacement amount due to mechanical deformation necessary for ejecting ink droplets, and the solid ink in the ink chamber Since the heater that heats the entire array for melting is integrally formed, no adhesion failure such as floating occurs between the heater and the beam plate. Therefore, the temperature of the ink filled in all the ink chambers can be kept uniform, and a constant printing state can be maintained for a long period of time.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。尚、従来例と同一の部分については
同一の符号を付し、その重複記載を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The same parts as those of the conventional example are designated by the same reference numerals, and the duplicated description will be omitted.

【0010】図1乃至図3に示すように、本実施例のイ
ンクジェットプリンタヘッドのアレイ10は、複数のオ
リフィス12を有するオリフィスプレート14と、オリ
フィス12と同等数存在するインク室16及びインク分
配経路18を構成するキャビティープレート20と、パ
ルス電圧印加により駆動する圧電セラミックス22と、
圧電セラミックス22を保持しその剛性を高め機械変形
による高い変位量を発生させる桁を有し、且つインク室
16内の固形インクを溶融するためアレイ10全体を加
熱する役割を果たすバックヒータプレート30から構成
されている。これらアレイ10の各構成要素は全て比較
的熱による劣化が少ない半田によって互いに接合されて
いる。
As shown in FIGS. 1 to 3, an array 10 of an ink jet printer head according to the present embodiment has an orifice plate 14 having a plurality of orifices 12, an ink chamber 16 and an ink distribution path in the same number as the orifices 12. A cavity plate 20 which constitutes 18, a piezoelectric ceramics 22 which is driven by applying a pulse voltage,
From the back heater plate 30 that holds the piezoelectric ceramics 22 and increases the rigidity thereof to generate a large amount of displacement due to mechanical deformation, and that serves to heat the entire array 10 to melt the solid ink in the ink chambers 16. It is configured. All the constituent elements of the array 10 are joined to each other by solder which is relatively less deteriorated by heat.

【0011】図4に示すように、バックヒータプレート
30は半導体セラミックス(PTC)に桁加工を施し製
造したプレートであり、材質はチタン酸バリウム(Ba
TiO3)を用いている。そしてこの半導体セラミック
スの片面にAl23等の絶縁層34を形成し、更にその
上に半田層36を形成したプレートをドライエッチなど
の方法で桁加工を施して形成される。その装着は、バッ
クヒータプレート30を図1のように圧電セラミックス
22と重ね合わせ加圧加熱することで半田層36が溶融
し、圧電セラミックス22面上に形成されているNi−
Crの電極パターン32部分に流れ出すことで接合され
る方法で行われる。バックヒータプレート30のうち電
極パターン32と接触する桁の部分には予め絶縁層32
が形成されているため、圧電セラミックス22に印加さ
れるパルス電圧が漏電等し、ヘッドが誤動作を発生する
心配もない。
As shown in FIG. 4, the back heater plate 30 is a plate manufactured by subjecting semiconductor ceramics (PTC) to girder processing, and is made of barium titanate (Ba).
TiO 3 ) is used. Then, an insulating layer 34 of Al 2 O 3 or the like is formed on one surface of the semiconductor ceramic, and a plate having a solder layer 36 formed thereon is subjected to girder processing by a method such as dry etching. The mounting is performed by superposing the back heater plate 30 on the piezoelectric ceramics 22 as shown in FIG. 1 and heating under pressure so that the solder layer 36 is melted and the Ni− formed on the surface of the piezoelectric ceramics 22.
It is performed by a method of joining by flowing out to the electrode pattern portion 32 of Cr. An insulating layer 32 is previously formed on a portion of the back heater plate 30 that is in contact with the electrode pattern 32.
Therefore, there is no fear that the pulse voltage applied to the piezoelectric ceramics 22 leaks and the head malfunctions.

【0012】このような構成のヘッドに於いて、外部の
インク供給源(図示せず)からアレイ10内に供給され
たインクがインク分配経路18を流れ各インク室16に
充填される。そして印字の際に圧電セラミックス22に
パルス電圧を印加すると圧電セラミックス22が機械変
形を発生し、インク室16内のインクに対して圧力を付
加する。この圧力によりインク滴がオリフィス12から
記録紙面に向かって吐出し印字を実施する。バックヒー
タプレート30は外部から通電されることによって発熱
しアレイ10全体を一定温度で加熱することでインク室
16内のインク温度即ちインク粘性を一定に保ってい
る。
In the head having such a structure, the ink supplied from the external ink supply source (not shown) into the array 10 flows through the ink distribution path 18 and is filled in each ink chamber 16. When a pulse voltage is applied to the piezoelectric ceramics 22 during printing, the piezoelectric ceramics 22 is mechanically deformed, and pressure is applied to the ink in the ink chamber 16. By this pressure, ink droplets are ejected from the orifice 12 toward the surface of the recording paper to perform printing. The back heater plate 30 generates heat by being energized from the outside and heats the entire array 10 at a constant temperature, thereby keeping the ink temperature in the ink chamber 16, that is, the ink viscosity constant.

【0013】本実施例に於いて使用する固形インクは融
点が約70℃のワックス系インクであり、図5はそのイ
ンクに於ける温度と粘性の関係を示す。アレイ10全体
はバックヒータプレート30により120℃に加熱され
ており、全てのインク室16内のインクの粘度は一律に
約32cpsとなっている。インク粘度とオリフィス1
2から吐出するインク滴の体積の関係はオリフィス12
の直径を約50μmとした場合、図6に示す通りであ
り、これより複数のオリフィス12から吐出するインク
滴の体積は全て一律85plとなっている。
The solid ink used in this embodiment is a wax ink having a melting point of about 70 ° C., and FIG. 5 shows the relationship between temperature and viscosity in the ink. The entire array 10 is heated to 120 ° C. by the back heater plate 30, and the viscosity of the ink in all the ink chambers 16 is uniformly about 32 cps. Ink viscosity and orifice 1
The relationship between the volumes of the ink droplets ejected from No. 2 is the orifice 12
6 has a diameter of about 50 μm, the volume of ink droplets ejected from the plurality of orifices 12 is uniformly 85 pl.

【0014】以上、説明したことから明かなように、本
実施例のインクジェットプリンタヘッドによれば、オリ
フィス12の数に応じて存在する複数のインク室16内
の固形インクに均一に、しかも長期にわたって安定した
温度を与え続けることを保証する。そして安定したイン
ク温度を保持し続けることで各インク室16内のインク
粘度を均一化し、各オリフィス12から吐出されるイン
ク滴の体積並びに速度を一定に保ち続ける。従って記録
紙面の全ての印字ドットの径を一定に保つことになり、
結果として一枚の用紙中での印字品質にむらが無く、且
つそれと同じ印字品質を長期にわたって維持し続けるこ
とが可能である。
As is clear from the above description, according to the ink jet printer head of this embodiment, the solid ink in the plurality of ink chambers 16 existing according to the number of the orifices 12 is evenly distributed over a long period of time. Guarantee to keep giving a stable temperature. Then, by maintaining a stable ink temperature, the ink viscosity in each ink chamber 16 is made uniform, and the volume and speed of the ink droplets ejected from each orifice 12 are kept constant. Therefore, the diameter of all print dots on the recording paper will be kept constant,
As a result, there is no unevenness in the print quality on one sheet, and it is possible to maintain the same print quality for a long period of time.

【0015】尚、本発明は以上詳述した実施例に限定さ
れるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲の変更は
可能である。
The present invention is not limited to the embodiments described in detail above, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上、説明したことから明かなように、
本発明のインクジェットプリンタヘッドによれば、オリ
フィスの数に応じて存在する複数のインク室内の固形イ
ンクに均一に、しかも長期にわたって安定した温度を与
え続けることを保証する。そして安定したインク温度を
保持し続けることで各インク室内のインク粘度を均一化
し、各オリフィスから吐出されるインク滴の体積並びに
速度を一定に保ち続ける。従って記録紙面の全ての印字
ドットの径を一定に保つことになり、結果として一枚の
用紙中での印字品質にむらが無く、且つそれと同じ印字
品質を長期にわたって維持し続けることが可能である。
As is apparent from the above description,
According to the inkjet printer head of the present invention, it is ensured that the solid ink in the plurality of ink chambers existing depending on the number of orifices is uniformly and continuously provided with a stable temperature for a long period of time. Then, by maintaining a stable ink temperature, the ink viscosity in each ink chamber is made uniform, and the volume and speed of ink droplets ejected from each orifice are kept constant. Therefore, the diameters of all print dots on the recording paper surface are kept constant, and as a result, there is no unevenness in print quality on one sheet, and it is possible to maintain the same print quality for a long period of time. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本実施例のインクジェットプリンタヘッドのア
レイの斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of an array of an inkjet printer head of this embodiment.

【図2】アレイをアセンブリした状態の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a state where the array is assembled.

【図3】図2のA−A線断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図4】(a)はバックヒータプレートの平面図であ
る。(b)は同側面図とその一部を拡大した側面図であ
る。
FIG. 4A is a plan view of a back heater plate. (B) is the same side view and the side view which expanded a part thereof.

【図5】ワックス系固形インクの温度と粘性の関係図で
ある。
FIG. 5 is a relationship diagram of temperature and viscosity of wax-based solid ink.

【図6】ワックス系固形インクの粘度と吐出されるイン
ク滴の体積の関係図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the viscosity of wax-based solid ink and the volume of ejected ink droplets.

【図7】従来のインクジェットプリンタヘッドのアレイ
の斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view of an array of a conventional inkjet printer head.

【図8】従来のアレイをアセンブリした斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of a conventional array assembled.

【図9】図8のB−B線断面図である。9 is a sectional view taken along line BB of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 アレイ 12 オリフィス 16 インク室 22 圧電セラミックス 30 バックヒータプレート 10 Array 12 Orifice 16 Ink Chamber 22 Piezoelectric Ceramics 30 Back Heater Plate

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固形インクを溶融させるヒータを備えた
アレイによって構成されるインク室にアクチュエータで
ある圧電セラミックスで圧力を付加し、この圧力により
オリフィスからインク滴を紙面に噴射し印字する固形イ
ンクを用いたオンデンマンド型のインクジェットプリン
タヘッドにおいて、 前記圧電セラミックスに接し、インク滴の吐出に必要な
機械変形による高い変位量を発生させるための桁付きプ
レートと、前記インク室内の固形インクを溶融させるた
め前記アレイ全体を加熱するヒータとを一体構造にした
ことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
1. A solid ink to be printed by applying pressure to an ink chamber composed of an array having a heater for melting the solid ink by a piezoelectric ceramics which is an actuator, and ejecting an ink drop from an orifice onto a paper surface by this pressure. In an on-denmand type inkjet printer head used, in order to melt the solid ink in the ink chamber, a plate with a girder that is in contact with the piezoelectric ceramics and generates a high displacement amount due to mechanical deformation necessary for ejecting ink droplets An ink jet printer head, characterized in that a heater for heating the entire array is integrated.
JP29587692A 1992-11-05 1992-11-05 Ink jet printer head Pending JPH06143560A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7084551B2 (en) 2003-06-24 2006-08-01 Kyocera Corporation Piezoelectric converter

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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