FR2717738A1 - Ink jet printer head - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention se rapporte à une tête d'enregistrement à jet d'encre destinée à être utilisée dans des appareils d'enregistrement tels que des imprimantes afin de former une image d'encre sur un support d'enregistrement tel qu'un papier d'enregistrement en projetant des gouttelettes d'encre. The invention relates to an ink jet recording head for use in recording apparatuses such as printers for forming an ink image on a recording medium such as an inkjet recording paper. recording by projecting droplets of ink.
Une tête d'enregistrement à jet d'encre, qui est conçue pour déformer une plaque élastique constituant une surface d'une chambre de production de pression dans une direction de déplacement d'élément de vibration piézo-électrique de sorte qu'une gouttelette d'encre est expulsée d'une buse communiquant avec la chambre de production de pression, peut présenter la possibilité d'être commandée à faible tension, d'avoir une densité élevée, etc. An ink jet recording head, which is adapted to deform an elastic plate constituting a surface of a pressure producing chamber in a piezoelectric vibration element moving direction so that a droplet of ink is expelled from a nozzle communicating with the pressure producing chamber, may have the possibility of being controlled at low voltage, having a high density, etc.
Toutefois, pour expulser une gouttelette d'encre, il est nécessaire d'amener un élément de vibration piézo-électrique à modifier la capacité d'une chambre de production de pression. Par conséquent, une unité de passage d'écoulement constituant ces chambres de production de pression doit avoir une rigidité aussi faible que possible. Il en résulte que, lors de la réception d'un déplacement d'un élément de vibration piézo-électrique au moment où une gouttelette d'encre est expulsée, l'unité de passage d'écoulement est déformée dans son ensemble de manière non nécessaire; plus particulièrement, des contraintes importantes sont appliquées sur des zones ou l'unité de passage d'écoulement est fixée sur un corps de tête qui est un élément destiné à relier l'unité de passage d'écoulement à l'élément de vibration piézo-électrique. However, to expel an ink droplet, it is necessary to cause a piezoelectric vibrating element to change the capacity of a pressure producing chamber. Therefore, a flow passage unit constituting these pressure producing chambers should have as little stiffness as possible. As a result, upon receiving a displacement of a piezoelectric vibrating element as an ink droplet is expelled, the flow passage unit is deformed as a whole in an unnecessary manner. ; more particularly, large stresses are applied to areas where the flow passage unit is attached to a head body which is an element for connecting the flow passage unit to the piezo-vibrating element. electric.
Ainsi, si l'unité de passage d'écoulement est formée en collant une plaque de buse, une entretoise, et la plaque élastique l'une sur l'autre, la surface collée est séparée ou fendue, ce qui est un problème. Thus, if the flow passage unit is formed by gluing a nozzle plate, a spacer, and the elastic plate one over the other, the bonded surface is separated or split, which is a problem.
En outre, si l'élément de vibration piézoélectrique est collé sur une plaque de vibration à une température élevée, il y a une différence entre la température au moment de la fabrication de la tête d'enregistrement et la température au moment de l'utilisation de la tête d'enregistrement, ce qui amène à son tour l'unité de passage d'écoulement à être rappelée en permanence vers l'élément de vibration piézo-électrique du fait d'une différence de dilatation thermique entre le corps de tête et l'élément de vibration piézo-électrique. Il en résulte non seulement que les performances d'expulsion d'encre deviennent inconstantes, mais également que la surface collée est susceptible de se séparer. In addition, if the piezoelectric vibrating element is stuck on a vibration plate at a high temperature, there is a difference between the temperature at the time of manufacture of the recording head and the temperature at the time of use. of the recording head, which in turn causes the flow passage unit to be permanently recalled to the piezoelectric vibrating element due to a difference in thermal expansion between the head body and the piezoelectric vibration element. This not only results in the ink expulsion performance becoming inconsistent, but also that the bonded surface is likely to separate.
En outre, la déformation de l'unité de passage d'écoulement amène des inconstances dans la direction de l'ouverture de buse au moment de l'expulsion d'une gouttelette d'encre sur les deux parties d'extrémité de la rangée d'ouverture de buse et au milieu de celle-ci, ou bien des inconstances dans la force appliquée sur la chambre de production de pression, ce qui entraîne à son tour des fluctuations dans les positions de chute de gouttelettes d'encre sur un support d'enregistrement et la quantité d'encre expulsée, ce qui est un autre problème. In addition, the deformation of the flow passage unit causes inconsistencies in the direction of the nozzle opening at the time of the expulsion of an ink droplet on both end portions of the d-line. nozzle opening and in the middle thereof, or inconstancies in the force applied to the pressure producing chamber, which in turn causes fluctuations in the droplet positions of ink droplets on a support of and the amount of ink expelled, which is another problem.
Afin de surmonter ces problèmes, une tête d'enregistrement à jet d'encre est proposée par exemple dans la publication de brevet japonais non examinée numéro Hei 4-361045. Cette tête d'enregistrement à jet d'encre est caractérisée en ce qu'elle forme non seulement des chambres de production de pression factices qui n'ont rien à voir avec l'impression aux deux parties d'extrémité de la rangée d'ouverture de buse, mais également en ce qu'elle prévoit des éléments de vibration de pression piézo-électriques pour cellesci, de sorte que l'impression est effectuée uniquement avec des chambres de production de pression qui sont vers le milieu par rapport à ces chambres de production de pression factices. In order to overcome these problems, an ink jet recording head is proposed for example in Japanese Unexamined Patent Publication Number Hei 4-361045. This ink jet recording head is characterized in that it forms not only dummy pressure producing chambers which have nothing to do with printing at the two end portions of the opening row. nozzle, but also in that it provides piezoelectric pressure vibration elements for these, so that printing is performed only with pressure producing chambers which are towards the middle relative to these chambers of dummy pressure production.
Selon cet exemple, les valeurs de déformation d'une zone en rapport avec l'impression peuvent être redues uniformes afin d'empêcher la qualité d'impression d'être affectée. Toutefois, les chambres de production de pression factices et les éléments de vibration piézo-électriques pour celles-ci doivent être prévus, ce qui rend à son tour importante la taille de la tête d'enregistrement complète et réduit le rendement alors que le nombre de pièces est augmenté. According to this example, the deformation values of an area related to the print may be uniformly reduced to prevent the print quality from being affected. However, the dummy pressure chambers and the piezoelectric vibration elements therefor must be provided, which in turn makes the size of the recording head complete and reduces the efficiency while the number of coins is increased.
L'invention a été faite en considérant les problèmes mentionnés ci-dessus. Par conséquent, le but de l'invention est de procurer une tête d'enregistrement à jet d'encre qui peut maintenir une qualité d'impression non seulement avec des contraintes reçues au moment où les éléments de vibration piézoélectriques sont commandés mais également avec des changements de température ambiante sans compliquer la structure de celle-ci, et qui peut rester fiable avec des changements de température ambiante importants. The invention has been made with regard to the problems mentioned above. Therefore, the object of the invention is to provide an ink jet recording head which can maintain print quality not only with stresses received at the moment when the piezoelectric vibration elements are controlled but also with changes in room temperature without complicating the structure thereof, and which can remain reliable with significant changes in ambient temperature.
Afin d'atteindre le but ci-dessus, l'invention est appliquée à une tête d'enregistrement à jet d'encre comportant : une unité de passage d'écoulement qui est constituée par une entretoise, une plaque de buse et une plaque élastique, l'entretoise ayant plusieurs chambres de production de pression dans un plan unique sous la forme d'une rangée, la plaque de buse ayant des buses qui communiquent avec les chambres de production de pression et étant stratifiée sur une surface de l'entretoise, la plaque élastique étant stratifiée sur l'autre surface de l'entretoise; un élément de vibration piézo-électrique destiné à modifier de manière sélective une capacité de la chambre de production de pression tout en butant contre la plaque élastique; et un corps de tête destiné à fixer les éléments de vibration piézo-électriques sur l'unité de passage d'écoulement. Dans une telle tête d'enregistrement à jet d'encre, une largeur de collage
L du corps de tête sur l'unité de passage d'écoulement dans une direction perpendiculaire à la rangée de chambres de production de pression est réglée à
0,5b < L < 5a si l'on suppose qu'une distance depuis l'extrémité de collage jusqu'à une extrémité d'un élément de vibration piézo-électrique le plus proche du corps de tête est a et qu'un espace entre les extrémités de collage du corps de tête encadrant l'élément de vibration piézoélectrique est b.In order to achieve the above object, the invention is applied to an ink jet recording head comprising: a flow passage unit which is constituted by a spacer, a nozzle plate and an elastic plate the spacer having a plurality of pressure producing chambers in a single plane in the form of a row, the nozzle plate having nozzles communicating with the pressure producing chambers and being laminated on a surface of the spacer, the elastic plate being laminated on the other surface of the spacer; a piezoelectric vibration element for selectively modifying a capacity of the pressure producing chamber while abutting the elastic plate; and a head body for fixing the piezoelectric vibrating elements on the flow passage unit. In such an ink jet recording head, a bonding width
L of the head body on the flow passage unit in a direction perpendicular to the row of pressure producing chambers is set to
0.5b <L <5a if it is assumed that a distance from the bonding end to one end of a piezoelectric vibration element closest to the leading body is a and that a gap between the bonding ends of the head body flanking the piezoelectric vibration element is b.
Le corps de tête a ainsi une rigidité destinée à supprimer la déformation de l'unité de passage d'écoulement lorsque cela est nécessaire afin de maintenir la qualité d'impression ainsi que la fonction d'absorption des contraintes internes de l'unité de passage d'écoulement provoquées par un changement de température ambiante. The head body thus has a rigidity to suppress the deformation of the flow passage unit when necessary in order to maintain the print quality as well as the absorption function of the internal stresses of the passage unit. flow caused by a change in ambient temperature.
La figure 1 est une vue en coupe montrant une forme de réalisation de l'invention;
La figure 2 est une vue en perspective éclatée montrant la forme de réalisation de l'invention;
La figure 3(a) est une vue en coupe le long d'une ligne A-A de la figure 1;
La figure 3(b) est une vue en coupe le long d'une ligne B-B de la figure 1;
La figure 4 est un schéma montrant comment une unité de passage d'écoulement est reliée à un corps de tête;
La figure 5 est une vue en coupe montrant comment l'unité de passage d'écoulement est déformée au moment de l'expulsion d'une gouttelette d'encre dans l'invention.Fig. 1 is a sectional view showing an embodiment of the invention;
Fig. 2 is an exploded perspective view showing the embodiment of the invention;
Figure 3 (a) is a sectional view along a line AA of Figure 1;
Fig. 3 (b) is a sectional view along a line BB of Fig. 1;
Fig. 4 is a diagram showing how a flow passage unit is connected to a head body;
Fig. 5 is a sectional view showing how the flow passage unit is deformed at the moment of expulsion of an ink droplet in the invention.
Les figures 6(a) à (c) sont des schémas montrant de manière respective comment des unités de passage d'écoulement sont déformées au moment de l'expulsion d'une gouttelette d'encre dans des têtes d'enregistrement à jet d'encre conventionnelles. Figs. 6 (a) to (c) are diagrams respectively showing how flow passage units are deformed at the moment of expulsion of an ink droplet into jet recording heads. conventional ink.
La figure 7 est un schéma montrant comment l'unité de passage d'écoulement dans une direction d'une rangée d'ouvertures de buse est déformée au moment de l'expulsion d'une gouttelette d'encre dans l'invention. Fig. 7 is a diagram showing how the flow passage unit in a direction of a row of nozzle openings is deformed at the moment of expulsion of an ink droplet in the invention.
La figure 8 est un schéma montrant les valeurs de déformation de plaques de buse par position de buse de la tête d'enregistrement à jet d'encre de l'invention et de la tête d'enregistrement à jet d'encre conventionnelle. Fig. 8 is a diagram showing nozzle tip deformation values by nozzle position of the ink jet recording head of the invention and the conventional ink jet recording head.
La figure 9 est un schéma montrant le décalage d'un point forme sur un support d'enregistrement provoqué par la déformation d'une plaque de buse dans la tête d'enregistrement à jet d'encre conventionnelle. Fig. 9 is a diagram showing the offset of a shape dot on a recording medium caused by deformation of a nozzle plate in the conventional ink jet recording head.
Les figures 10(a) à (c) sont des schémas montrant d'autres formes de réalisation respectives de l'invention;
La figure 11 est un schéma montrant une autre structure d'une zone de collage entre l'unité de passage d'écoulement et le corps de tête;
La figure 12 est un schéma montrant une autre forme de réalisation de la zone de collage entre l'unité de passage d'écoulement et le corps de tête.Figs. 10 (a) to (c) are diagrams showing other respective embodiments of the invention;
Fig. 11 is a diagram showing another structure of a bonding zone between the flow passage unit and the head body;
Fig. 12 is a diagram showing another embodiment of the bonding zone between the flow passage unit and the head body.
Les têtes d'enregistrement à jet d'encre, qui sont des formes de réalisation de l'invention, vont maintenant être décrites en se référant aux dessins. The ink jet recording heads, which are embodiments of the invention, will now be described with reference to the drawings.
Les figures 1 et 2 montrent une tête d'enregistrement à jet d'encre, qui est une forme de réalisation de l'invention. Sur les figures 1 et 2, les références 2, 2, ... désignent des éléments de vibration piézo-électriques, qui se dilatent et se contractent chacun dans une direction longitudinale (dans des directions verticales vues sur les figures 1 et 2). C'est la moitié supérieure de l'élément de vibration piézo-électrique qui fonctionne comme zone active, c'est-à-dire qui se dilate et se contracte. La moitié inférieure sert de zone inactive. La zone inactive est fixée sur des plaques de fixation 3 qui sont réalisées dans une matière relativement rigide, par exemple de l'acier ou de la céramique. Les éléments de vibration piézo-électriques ainsi construits sont regroupés dans une unité d'élément de vibration. Figures 1 and 2 show an ink jet recording head, which is an embodiment of the invention. In Figures 1 and 2, references 2, 2, ... designate piezoelectric vibration elements, which expand and contract each in a longitudinal direction (in vertical directions as seen in Figures 1 and 2). It is the upper half of the piezoelectric vibrating element that functions as an active zone, that is to say, that expands and contracts. The lower half serves as an inactive area. The inactive zone is fixed on fixing plates 3 which are made of a relatively rigid material, for example steel or ceramic. The piezoelectric vibration elements thus constructed are grouped together in a vibration element unit.
Les plaques de fixation 3 sont logées dans une chambre de réception d'élément de vibration piézoélectrique 14 d'un corps de tête 5 avec l'extrémité avant de chaque élément de vibration piézo-électrique 2 qui bute contre une saillie en forme d'île 4a d'une plaque élastique 4 qui sera décrite plus tard, et sont fixées sur le corps de tête 5 avec une colle à base de résine époxy. The fixing plates 3 are housed in a piezoelectric vibration element receiving chamber 14 of a head body 5 with the front end of each piezoelectric vibration element 2 which abuts against an island-shaped projection. 4a of an elastic plate 4 which will be described later, and are fixed on the head body 5 with an epoxy resin adhesive.
La référence 6 désigne une entretoise formant des chambres de production de pression 7, une chambre d'encre commune 8 et des entrées d'alimentation en encre 9. L'entretoise 6 possède des parties de rainure et des trous débouchants formés en enlevant des parties inutiles tout en soumettant une matière, telle qu'une composition résineuse qui durcit par irradiation d'un faisceau d'énergie active, du verre, ou du silicium, à une gravure en utilisant un modèle de masque prédéterminé ou équivalent; des parties de rainure et des trous débouchants souhaités peuvent également être formés par moulage par injection en utilisant une résine ou équivalent. Reference 6 denotes a spacer forming pressure producing chambers 7, a common ink chamber 8 and ink supply inlets 9. Spacer 6 has groove portions and through holes formed by removing portions unnecessary while subjecting a material, such as a resinous composition that cures by irradiation of an active energy beam, glass, or silicon, to etching using a predetermined mask pattern or the like; desired groove portions and through-holes may also be formed by injection molding using a resin or the like.
Sur une surface de l'entretoise 6 se trouve la plaque élastique 4, et sur l'autre surface de celleci se trouve une plaque de buse 11 collée de façon à être étanche à l'eau. La plaque de buse 11 possède des ouvertures de buse 10, chacune ayant un diamètre de 30 à 70 ssm. Ces trois éléments constituent une unité de passage d'écoulement 12. On one surface of the spacer 6 is the elastic plate 4, and on the other surface thereof there is a nozzle plate 11 glued to be watertight. The nozzle plate 11 has nozzle openings 10 each having a diameter of 30 to 70 ssm. These three elements constitute a flow passage unit 12.
L'unité de passage d'écoulement 12 est telle qu'un côté de la plaque élastique 4 est fixé sur une surface d'extrémité d'ouverture du corps de tête 5 par une colle de telle sorte que des déplacements de chaque élément de vibration piézo-électrique 2, c'est-à-dire une dilatation et une contraction de celui-ci, peuvent être acceptés. The flow passage unit 12 is such that one side of the elastic plate 4 is fixed on an opening end surface of the head body 5 by an adhesive so that displacements of each vibration element piezoelectric 2, that is to say a dilation and a contraction thereof, can be accepted.
Les figures 3(a) et (b) montrent des structures en coupe le long d'une ligne A-A et d'une ligne B-B respectivement sur la figure 1. Figs. 3 (a) and (b) show cross-sectional structures along a line A-A and a line B-B respectively in Fig. 1.
La structure des ouvertures de buse dans la direction d'agencement va être décrite en premier plus en détail en se référant à la figure 3(a). The structure of the nozzle openings in the arrangement direction will be described first in more detail with reference to Fig. 3 (a).
Sur la figure 3(a), les références 13, 13 désignent des évidements. Chaque évidement est positionné de telle sorte qu'une partie de celui-ci fait face à chacune des deux extrémités des chambres de production de pression 7, 7, c'est-à-dire que le corps de tête 5 sert de point de support de l'unité de passage d'écoulement 12 et une partie de celui-ci s'étend vers la chambre de réception d'élément de vibration piézo-électrique 14. In Fig. 3 (a), references 13, 13 denote recesses. Each recess is positioned such that a portion thereof faces each of the two ends of the pressure producing chambers 7, 7, i.e., the head body 5 serves as a support point of the flow passage unit 12 and a portion thereof extends to the piezoelectric vibration element receiving chamber 14.
Les évidements 13, 13 sont formés en prévoyant des trous débouchants similaires aux chambres de production de pression 7, 7, ... dans l'entretoise 6. Les évidements 13, 13 sont conçus de façon à réduire la rigidité des parties fixes au voisinage du corps de tête 5, c'est-à-dire la rigidité de l'unité de passage d'écoulement 12 au voisinage des chambres de production de pression d'extrémité 7', 7' par rapport à la rigidité de celle-ci dans la partie médiane. The recesses 13, 13 are formed by providing through holes similar to the pressure producing chambers 7, 7, ... in the spacer 6. The recesses 13, 13 are designed to reduce the stiffness of the fixed parts in the vicinity of the head body 5, that is to say the rigidity of the flow passage unit 12 in the vicinity of the end pressure production chambers 7 ', 7' with respect to the rigidity thereof in the middle part.
Les évidements 13, 13 servent également de passages d'écoulement d'encre factices destinés à aider à éliminer des bulles au moment du chargement d'encre en amenant les entrées d'alimentation en encre ou les ouvertures de buses qui communiquent avec la chambre d'encre commune 8 à communiquer avec celle-ci d'une manière similaire aux chambres de production de pression 7, 7' si cela est nécessaire. The recesses 13, 13 also serve as dummy ink flow passages to help remove bubbles at the time of ink loading by feeding the ink supply inlets or the nozzle openings communicating with the ink chamber. common ink 8 to communicate therewith in a manner similar to the pressure producing chambers 7, 7 'if necessary.
En outre, la largeur de l'évidement 13 peut de manière souhaitable être choisie afin de faire de 1/2 à 3 fois l'épaisseur de l'entretoise 6 pour les raisons suivantes. Une largeur trop importante, qui diminue la rigidité de fixation entre l'unité de passage d'écoulement 12 et le corps de tête 5, empêche une fixation fiable entre eux, alors qu'une largeur trop faible, qui augmente de manière excessive la rigidité à proximité des zones fixées, empêche une déformation uniforme de l'unité de passage d'écoulement 12 au moment de l'expulsion de l'encre. In addition, the width of the recess 13 may desirably be chosen to be 1/2 to 3 times the thickness of the spacer 6 for the following reasons. Too large a width, which decreases the rigidity of attachment between the flow passage unit 12 and the head body 5, prevents reliable fixing between them, while a too small width, which increases excessively the rigidity near the fixed areas, prevents uniform deformation of the flow passage unit 12 at the time of expulsion of the ink.
D'autre part, dans une direction perpendiculaire à la direction dans laquelle sont disposées les ouvertures de buse 10, 10, 10, c'est-àdire dans la direction longitudinale des chambres de production de pression 7, les éléments de vibration piézo-électriques 2 sont disposés à des distances prédéterminées par rapport au corps de tête 5 avec des espaces formés par la chambre de réception d'élément de vibration piézo-électrique 14 interposée entre eux comme cela est représenté sur la figure 3(a). On the other hand, in a direction perpendicular to the direction in which the nozzle openings 10, 10, 10, i.e. in the longitudinal direction of the pressure producing chambers 7, are disposed, the piezoelectric vibration elements 2 are arranged at predetermined distances from the head body 5 with spaces formed by the piezoelectric vibration element receiving chamber 14 interposed therebetween as shown in Fig. 3 (a).
C'est-à-dire que la largeur L le long de laquelle le corps de tête 5 est collé à l'unité de passage d'écoulement 12 est choisie de sorte que
0,5b < L < 5a où a est la distance entre la surface en regard de l'élément de vibration piézo-électrique 2 et celle du corps de tête 5, c'est-à-dire la distance depuis l'extrémité de collage de l'unité de passage d'écoulement 12 jusqu'à l'élément de vibration piézoélectrique 2 le plus proche du corps de tête 5; et b est une largeur de la chambre de réception d'élément de vibration piézo-électrique 14 qui entoure l'élément de vibration piézo-électrique 2, c est-à-dire la distance entre les extrémités de collage du corps de tête 5 qui encadre l'élément de vibration piézo-électrique 2.That is, the width L along which the head body 5 is glued to the flow passage unit 12 is chosen so that
0.5b <L <5a where a is the distance between the surface opposite the piezoelectric vibration element 2 and that of the head body 5, that is to say the distance from the bonding end from the flow passage unit 12 to the piezoelectric vibration element 2 closest to the head body 5; and b is a width of the piezoelectric vibration element receiving chamber 14 which surrounds the piezoelectric vibration element 2, i.e. the distance between the bonding ends of the head body 5 which frame the piezoelectric vibration element 2.
Les raisons pour lesquelles la relation 0,5b < L < 5a est choisie pour la zone de collage de l'unité de passage d'écoulement 12 seront décrites par la suite. The reasons for which the relation 0.5b <L <5a is chosen for the gluing zone of the flow passage unit 12 will be described later.
Les éléments de vibration piézo-électriques 2, 2, 2 sont collés à l'unité de passage d'écoulement 12 avec une colle à base de résine époxy qui permet d'obtenir une résistance de collage relativement forte. The piezoelectric vibrating elements 2, 2, 2 are glued to the flow passage unit 12 with an epoxy resin adhesive which makes it possible to obtain a relatively high bond strength.
Afin de raccourcir le temps de collage, ces éléments sont habituellement chauffés à 40 à 60 C. In order to shorten the bonding time, these elements are usually heated to 40 to 60 C.
Ainsi, si la tête d'enregistrement totalement assemblée est exposée à une température de -200C, le corps de tête 5 se contracte comme cela est représenté sur la figure 6(a) au point d'amener l'élément de vibration piézo-électrique 2 à pousser vers le haut la saillie en forme d'île 4a de la plaque élastique 4 du fait d'une différence de matière entre le corps de tête 5 et l'élément de vibration piézo-électrique 2. C'està-dire que le coefficient de dilatation linéaire du
-5 corps de tête 5 est de 2 x 10 (1/OC), alors que le coefficient de dilatation linéaire de l'élément de vibration piézo-électrique 2 est de 6 x 10-6 (1/0 C) , une différence supérieure à un ordre de grandeur.Thus, if the fully assembled recording head is exposed to a temperature of -200C, the head body 5 contracts as shown in Fig. 6 (a) to the point of bringing the piezoelectric vibration element 2 to push up the island-shaped protrusion 4a of the elastic plate 4 due to a difference in material between the head body 5 and the piezoelectric vibrating element 2. That is, the coefficient of linear expansion of the
5 head body 5 is 2 x 10 (1 / OC), while the linear expansion coefficient of the piezoelectric vibration element 2 is 6 x 10-6 (1/0 C), a difference greater than an order of magnitude.
Du fait que la largeur de collage L est choisie dans une plage telle que décrite ci-dessus dans l'invention, la rigidité de l'unité de passage d'écoulement 12 agit efficacement sur le corps de tête 5. C'est-à-dire que la rigidité de l'unité de passage d'écoulement 12 tire la zone de collage du corps de tête 5 vers l'unité de passage d'écoulement 12, de sorte qu'une partie d'une différence dans la valeur de déformation qui peut être attribuée à une différence de coefficient de dilatation thermique entre le corps de tête 5 et l'élément de vibration piézo-électrique 2 peut être absorbée par la dilatation du corps de tête 5. Since the bonding width L is chosen in a range as described above in the invention, the rigidity of the flow passage unit 12 acts effectively on the head body 5. That is, that is, the rigidity of the flow passage unit 12 pulls the bonding zone from the head body 5 to the flow passage unit 12, so that part of a difference in the value of deformation that can be attributed to a difference in coefficient of thermal expansion between the head body 5 and the piezoelectric vibration element 2 can be absorbed by the expansion of the head body 5.
C'est-à-dire que, du fait que la section de la surface de collage du corps de tête 5 est faible, le corps de tête 5 dans cette zone peut facilement se dilater, ce qui empêche à son tour efficacement une déformation de l'unité de passage d'écoulement 12, la déformation étant susceptible d'entraîner une séparation de la surface de collage entre l'entretoise 6 et la plaque élastique 4 qui constituent l'unité de passage d'écoulement 12. That is, because the section of the bonding surface of the head body 5 is small, the head body 5 in this area can easily expand, which in turn effectively prevents deformation of the flow passage unit 12, the deformation being capable of causing a separation of the bonding surface between the spacer 6 and the elastic plate 4 which constitute the flow passage unit 12.
Au contraire, une tête d'enregistrement ayant la largeur de collage L entre le corps de tête et l'unité de passage d'écoulement choisie à une valeur supérieure à 5a donne une dilatation trop faible au corps de tête 5 pour absorber la contrainte de l'unité de passage d'écoulement 12. Il en résulte que la différence de valeur de déformation due à la différence de coefficient de dilatation thermique entre le corps de tête 5 et l'élément de vibration piézo-électrique 2 est directement transformée en une déformation de l'unité de passage d'écoulement 12, et la déformation agit en tant que force de séparation de la plaque élastique 4 de l'entretoise 6, constituant toutes deux l'unité de passage d'écoulement 12, comme cela est représenté sur la figure 6(a), ce qui entraîne une séparation 40 dans une partie où l'entretoise 6 est collée sur la plaque élastique 4, la partie étant proche de l'entrée d'alimentation en encre 9 dont la surface de collage est particulièrement faible dans l'unité de passage d'écoulement 12. In contrast, a recording head having the bonding width L between the head body and the chosen flow passage unit at a value greater than 5a gives too little dilatation to the head body 5 to absorb the stress of the flow passage unit 12. As a result, the difference in deformation value due to the difference in coefficient of thermal expansion between the head body 5 and the piezoelectric vibration element 2 is directly transformed into a deformation of the flow passage unit 12, and the deformation acts as a separating force of the elastic plate 4 of the spacer 6, both constituting the flow passage unit 12, as shown in Figure 6 (a), resulting in a separation 40 in a portion where the spacer 6 is glued to the elastic plate 4, the portion being close to the ink supply inlet 9 whose bonding surface is pa particularly low in the flow passage unit 12.
D'autre part, si la distance a depuis la surface intérieure du corps de tête 5 jusqu'à la surface latérale de l'élément de vibration piézoélectrique 2 est faible, l'entretoise 6 est séparée de la plaque élastique 4 d'une manière similaire au cas mentionné ci-dessus, ou bien une crique 41 se développe dans l'entretoise 6 si l'entretoise 6 est réalisée dans une matière telle qu'une résine photosensible ou équivalent dont la friabilité augmente aux basses températures lorsqu'elle est exposée à des températures fortement différentes d'une température de collage, du fait que des contraintes de cisaillement appliquées sur la partie de l'unité de passage d'écoulement 12 sur la distance a sont augmentées (fiqure 6(b)) alors que la valeur de déformation due à la différence de coefficient de dilatation thermique reste inchangée. On the other hand, if the distance a from the inner surface of the head body 5 to the side surface of the piezoelectric vibrating element 2 is small, the spacer 6 is separated from the elastic plate 4 in a manner similar to the case mentioned above, or a crack 41 develops in the spacer 6 if the spacer 6 is made of a material such as a photoresist or equivalent whose friability increases at low temperatures when exposed at temperatures significantly different from a bonding temperature, because shear stresses applied to the portion of the flow passage unit 12 over the distance a are increased (Fig. 6 (b)) while the value deformation due to the difference in coefficient of thermal expansion remains unchanged.
Afin d'étudier ces conditions, un total de 50 têtes d'enregistrement à jet d'encre a été fabriqué, chaque tête d'enregistrement à jet d'encre ayant la largeur de collage L entre le corps de tête 5 et l'unité de passage d'écoulement 12 et la distance a entre l'extrémité de collage et la surface latérale d'un élément de vibration piézo-électrique 2 le plus proche du corps de tête 5 réglées à différentes valeurs. Ces 50 têtes d'enregistrement à jet d'encre ont été placées à -20 C, qui est une température de fonctionnement critique, en réduisant la température depuis une température de collage de 500C afin d'étudier l'incidence des séparations et des criques au niveau de l'interface dans l'unité de passage d'écoulement 12. Le résultat de l'étude est représenté dans le tableau 1. In order to study these conditions, a total of 50 ink jet recording heads were manufactured, each ink jet recording head having the bonding width L between the head body 5 and the unit 12 and the distance a between the bonding end and the lateral surface of a piezoelectric vibration element 2 closest to the head body 5 set at different values. These 50 ink-jet recording heads were placed at -20 C, which is a critical operating temperature, reducing the temperature from a bonding temperature of 500C to study the incidence of separations and cracks. at the interface in the flow passage unit 12. The result of the study is shown in Table 1.
Tableau 1
Table 1
<tb> Largeur <SEP> de <SEP> Distance <SEP> (a) <SEP> entre <SEP> L/a <SEP> Taux
<tb> collage <SEP> (L) <SEP> la <SEP> surface <SEP> en <SEP> d'apparition
<tb> entre <SEP> le <SEP> corps <SEP> regard <SEP> de <SEP> de
<tb> de <SEP> tête <SEP> et <SEP> l'élément <SEP> de <SEP> séparations
<tb> l'unité <SEP> de <SEP> vibration <SEP> piézo- <SEP> ; <SEP> et <SEP> de
<tb> passage <SEP> électrique <SEP> et <SEP> criques
<tb> d'écoulement <SEP> celle <SEP> du <SEP> corps <SEP> de <SEP> (essai <SEP> sur
<tb> (mm) <SEP> tête <SEP> (mm) <SEP> 50 <SEP> têtes)
<tb> <SEP> 1,2 <SEP> 0,3 <SEP> ; <SEP> 4 <SEP> 0/50
<tb> <SEP> 1,5 <SEP> 0,3 <SEP> 5 <SEP> 0/50
<tb> <SEP> 1,8 <SEP> 0,3 <SEP> 6 <SEP> 2/50
<tb> <SEP> 3,0 <SEP> 0,3 <SEP> 10 <SEP> 25/50
<tb> <SEP> 1,2 <SEP> 0,24 <SEP> 5 <SEP> 0/50
<tb> <SEP> 1,2 <SEP> 0,15 <SEP> 6 <SEP> 7/50
<tb> <SEP> 1,2 <SEP> 0,15 <SEP> j <SEP> 8 <SEP> 27/50
<tb>
Il en résulte qu'on vérifie que si L/a est réglée à 5 ou moins, des criques dans l'entretoise 6 et la séparation dans l'unité de passage d'écoulement peuvent être empêchées.<tb> Width <SEP> of <SEP> Distance <SEP> (a) <SEP> between <SEP> L / a <SEP> Rate
<tb> gluing <SEP> (L) <SEP> the <SEP> surface <SEP> in <SEP> of appearance
<tb> between <SEP> the <SEP> body <SEP> look <SEP> from <SEP> of
<tb> of <SEP> head <SEP> and <SEP> the <SEP> element of <SEP> separations
<tb><SEP> unit <SEP> vibration <SEP> piezo <SEP>;<SEP> and <SEP> of
<tb> passage <SEP> electrical <SEP> and <SEP> cracks
<SEQ><SEP> flow <SEP> of <SEP><SEP><SEP><SEP>
<tb> (mm) <SEP> head <SEP> (mm) <SEP> 50 <SEP> heads
<tb><SEP> 1.2 <SEP> 0.3 <SEP>;<SEP> 4 <SEP> 0/50
<tb><SEP> 1.5 <SEP> 0.3 <SEP> 5 <SEP> 0/50
<tb><SEP> 1.8 <SEP> 0.3 <SEP> 6 <SEP> 2/50
<tb><SEP> 3.0 <SEP> 0.3 <SEP> 10 <SEP> 25/50
<tb><SEP> 1.2 <SEP> 0.24 <SEP> 5 <SEP> 0/50
<tb><SEP> 1.2 <SEP> 0.15 <SEP> 6 <SEP> 7/50
<tb><SEP> 1,2 <SEP> 0,15 <SEP> j <SEP> 8 <SEP> 27/50
<Tb>
As a result, it is verified that if L / a is set to 5 or less, cracks in the spacer 6 and separation in the flow passage unit can be prevented.
D'autre part, si la largeur de collage L est réduite afin de diminuer la valeur L/a (figure 6(c)), la rigidité au niveau de la surface de collage entre le corps de tête 5 et l'unité de passage d'écoulement 12 est alors réduite, ce qui réduit à son tour la fonction de prévention de la déformation de l'unité de passage d'écoulement 12 au moment de l'expulsion d'encre qui est essentiellement nécessaire pour le corps de tête 5, provoquant ainsi des chevauchements, qui est un phénomène selon lequel une gouttelette d'encre est expulsée d'un élément de vibration piézo-électrique 2 sur lequel n'est pas appliqué de signal d'impression, ou bien provoquant ce que l'on appelle un raté , qui est un phénomène selon lequel une gouttelette d'encre n'est pas expulsée même si un signal d'impression est appliqué. On the other hand, if the bonding width L is reduced in order to decrease the value L / a (FIG. 6 (c)), the rigidity at the bonding surface between the head body 5 and the passage unit The flow path 12 is then reduced, which in turn reduces the function of preventing deformation of the flow passage unit 12 at the time of the ink expulsion which is essentially necessary for the head body 5. , thus causing overlaps, which is a phenomenon whereby an ink droplet is expelled from a piezoelectric vibration element 2 on which no printing signal is applied, or causing what is calls a misfire, which is a phenomenon whereby an ink droplet is not expelled even if a print signal is applied.
Afin d'étudier ces conditions, un total de 50 têtes d'enregistrement à jet d'encre a été fabriqué d'une façon similaire, chaque tête d'enregistrement à jet d'encre ayant la distance b entre les extrémités de collage du corps de tête 5 encadrant l'élément de vibration piézo-électrique 2 réglée à 1,1 mm, alors que la largeur de collage L entre le corps de tête 5 et l'unité de passage d'écoulement 12 est réglée à différentes valeurs. L'incidence des opérations d'expulsion de gouttelette d'encre défectueuses est contrôlée. Le résultat est représenté dans le tableau 2. In order to study these conditions, a total of 50 ink jet recording heads were made in a similar fashion, each ink jet recording head having the distance b between the body's sticking ends. head 5 framing the piezoelectric vibration element 2 set at 1.1 mm, while the bonding width L between the head body 5 and the flow passage unit 12 is set to different values. The incidence of defective ink droplet expulsion operations is controlled. The result is shown in Table 2.
Tableau 2
Table 2
<tb> Largeur <SEP> de <SEP> Distance <SEP> (b) <SEP> | <SEP> L/b <SEP> Taux
<tb> collage <SEP> (L) <SEP> entre <SEP> les <SEP> d'apparition <SEP> de
<tb> entre <SEP> le <SEP> corps <SEP> extrémités <SEP> de <SEP> ratés <SEP> (%)
<tb> de <SEP> tête <SEP> et <SEP> collage <SEP> (nombre <SEP> de
<tb> l'unité <SEP> de <SEP> d'élément <SEP> de <SEP> buses <SEP> avec
<tb> passage <SEP> vibration <SEP> (mm) <SEP> <SEP> raté <SEP> /nombre
<tb> d'écoulement <SEP> de <SEP> buses
<tb> (mm) <SEP> étudiées)*100 <SEP>
<tb> <SEP> 0,33 <SEP> 1,1 <SEP> 0,3 <SEP> 40 <SEP> à <SEP> 50
<tb> <SEP> 0,45 <SEP> 1,1 <SEP> 0,4 <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 10
<tb> <SEP> 0,55 <SEP> 1,1 <SEP> 0,5 <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 1
<tb> <SEP> 1,1 <SEP> 1,1 <SEP> 1 <SEP> O
<tb>
On vérifie d'après le tableau 2 que le corps de tête 5 a une rigidité permettant d'encaisser la déformation de l'unité de passage d'écoulement 12 au moment de l'expulsion d'une gouttelette d'encre sans entraîner une opération d'expulsion de gouttelette d'encre défectueuse si L/b est réglée à au moins 0,5 ou plus. <tb> Width <SEP> of <SEP> Distance <SEP> (b) <SEP> | <SEP> L / b <SEP> Rates
<tb> gluing <SEP> (L) <SEP> between <SEP><SEP> appearing <SEP>
<tb> between <SEP> the <SEP> body <SEP> ends <SEP> of <SEP> misses <SEP> (%)
<tb> of <SEP> head <SEP> and <SEP> gluing <SEP> (number <SEP> of
<tb><SEP> unit <SEP> of <SEP> element of <SEP><SEP> nozzles with
<tb> passage <SEP> vibration <SEP> (mm) <SEP><SEP> failed <SEP> / number
<tb> flow <SEP> of <SEP> nozzles
<tb> (mm) <SEP> studied) * 100 <SEP>
<tb><SEP> 0.33 <SEP> 1.1 <SEP> 0.3 <SEP> 40 <SEP> to <SEP> 50
<tb><SEP> 0.45 <SEP> 1.1 <SEP> 0.4 <SEP> 5 <SEP> to <SEP> 10
<tb><SEP> 0.55 <SEP> 1.1 <SEP> 0.5 <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 1
<tb><SEP> 1,1 <SEP> 1,1 <SEP> 1 <SEP> O
<Tb>
It is verified from Table 2 that the head body 5 has a rigidity to accommodate the deformation of the flow passage unit 12 at the time of the expulsion of an ink droplet without causing an operation. Defective ink droplet expulsion if L / b is set to at least 0.5 or higher.
D'après ce qui précède, on en conclut que la largeur de collage L entre le corps de tête 5 et l'unité de passage d'écoulement 12, la distance a depuis l'extrémité de collage du corps de tête 5 jusqu'à l'élément de vibration piézo-électrique le plus proche du corps de tête 5, et l'espace b entre les extrémités de collage du corps de tête 5 encadrant l'élément de vibration piézo-électrique sont déterminés d'une manière souhaitable de sorte que la relation suivante est établie. From the foregoing, it is concluded that the bonding width L between the head body 5 and the flow passage unit 12, the distance a from the bonding end of the head body 5 to the piezoelectric vibration element closest to the head body 5, and the space b between the bonding ends of the head body 5 flanking the piezoelectric vibrating element are desirably determined so that the following relationship is established.
0,5b < L v 5a
Il résulte de cette conception que le corps de tête 5 a une rigidité telle qu'il n'y a pas d'opération d'expulsion de gouttelette d'encre défectueuse et qu'il peut encaisser la déformation de l'unité de passage d'écoulement 12 au moment de l'expulsion de gouttelette d'encre provoquée par un changement de température ambiante. Par conséquent, la qualité d'impression n'est pas affectée, et l'apparition de séparations et de criques dans l'unité de passage d'écoulement avec un changement de température peut être empêchée.0.5b <L v 5a
As a result of this design, the head body 5 has a rigidity such that there is no defective ink droplet expulsion operation and can accommodate the deformation of the pass-through unit. flow 12 at the time of the ink droplet expulsion caused by a change in ambient temperature. Therefore, the print quality is not affected, and the occurrence of separations and cracks in the flow passage unit with a temperature change can be prevented.
Dans cette forme de réalisation, lorsque des signaux d'impression sont appliqués sur tous les éléments de vibration piézo-électriques 2, 2, 2 ... des rangées d'ouvertures de buse afin de provoquer des déplacements Na (d'environ 0,5 à 3 ssm) sur les éléments de vibration piézo-électriques 2, l'encre dans les chambres de production de pression 7 respectives est
5 mise sous pression à environ 1 à 3 105 Pa et les gouttelettes d'encre sont expulsées des ouvertures de buse 10, 10, 10 ....In this embodiment, when printing signals are applied to all piezoelectric vibrating elements 2, 2, 2 ... rows of nozzle openings to cause displacements Na (of about 0, 5 to 3 ssm) on the piezoelectric vibration elements 2, the ink in the respective pressure producing chambers 7 is
Pressurizing to about 1 to 3 105 Pa and the ink droplets are expelled from the nozzle openings 10, 10, 10 ....
Les déplacements de dilatation Na des éléments de vibration piézo-électriques 2, 2, 2 agissent en tant que force destinée à déformer dans son ensemble l'unité de passage d'écoulement 12. Toutefois, la présence des évidements 13 à proximité de la zone de collage entre l'unité de passage d'écoulement 12 et le corps de tête 5 amène les évidements 13 à fléchir, et ceci amène une région où les ouvertures de buse 10, 10, 10 ... sont formées à fléchir dans son ensemble de manière uniforme comme cela est représenté sur la figure 7. The Na expansion displacements of the piezoelectric vibration elements 2, 2, 2 act as a force intended to deform the flow passage unit 12 as a whole. However, the presence of the recesses 13 near the zone bonding between the flow passage unit 12 and the head body 5 causes the recesses 13 to bend, and this provides a region where the nozzle openings 10, 10, 10 ... are formed to flex as a whole uniformly as shown in Figure 7.
Exemple
Une tête d'enregistrement à jet d'encre ayant 16 chambres de production de pression 7 a été préparée dans les conditions suivantes. La plaque de buse 11 est réalisée dans une plaque d'acier inoxydable de 80 Am d'épaisseur; l'entretoise 6 est réalisée dans une résine photosensible d'environ 200 ssm d'épaisseur; la plaque élastique 4 est réalisée dans une feuille de nickel de 20 ssm d'épaisseur; le corps de tête 5 est réalisé dans un polymère à cristal liquide; la longueur de la chambre de production de pression 7 est réglée à environ 1,2 mm; la largeur de celle-ci à environ 200 ssm; et la largeur de l'évidement 13 est réglée à environ 300 m.Example
An ink jet recording head having 16 pressure producing chambers 7 has been prepared under the following conditions. The nozzle plate 11 is made in a stainless steel plate 80 Am thick; the spacer 6 is made of a photosensitive resin approximately 200 ssm thick; the elastic plate 4 is made of a sheet of nickel 20s thick; the head body 5 is made of a liquid crystal polymer; the length of the pressure producing chamber 7 is set at about 1.2 mm; the width of it at about 200 ssm; and the width of the recess 13 is set at about 300 m.
Lorsque l'élément de vibration piézoélectrique 2 est commandé de sorte que la quantité de déplacement Na de celui-ci est égale à environ 0,6 pm, une gouttelette d'encre souhaitée peut être obtenue. When the piezoelectric vibrating element 2 is controlled so that the displacement amount Na thereof is equal to about 0.6 μm, a desired ink droplet can be obtained.
La valeur de déformation de la surface de la plaque de buse 11 est mesurée, en utilisant un dispositif de mesure de déplacement Doppler à laser, alors qu'une gouttelette d'encre est expulsée. Une valeur de déformation Nm dans la partie médiane est égale à environ 0,14 ssm et une valeur de déformation Ne dans les ouvertures de buse 10', 10' sur les deux parties d'extrémité est égale à environ 0,1 ssm comme cela est indiqué par le trait plein sur la figure 8. The amount of deformation of the surface of the nozzle plate 11 is measured, using a laser Doppler displacement measuring device, while an ink droplet is expelled. A deformation value Nm in the middle portion is equal to about 0.14 ssm and a deformation value Ne in the nozzle openings 10 ', 10' on both end portions is equal to about 0.1 ssm like this. is indicated by the solid line in Figure 8.
Une différence entre la vitesse d'expulsion de gouttelette d'encre au niveau des ouvertures de buse dans la partie médiane et celle sur les deux parties d'extrémité est égale à environ 7%.A difference between the ink droplet expulsion rate at the nozzle openings in the middle portion and that at both end portions is about 7%.
En outre, lorsqu'unie ligne horizontale est imprimée sur un support d'enregistrement, il y a des différences d'environ 5 à 10 ssm dans la largeur de ligne produite par les gouttelettes d'encre sur la partie d'extrémité et dans la partie médiane. In addition, when a horizontal line is printed on a recording medium, there are differences of about 5 to 10 ssm in the line width produced by the ink droplets on the end portion and in the middle part.
Au contraire, la tête d'enregistrement à jet d'encre conventionnelle n'ayant pas d'évidements 13 présente une valeur de déformation Nm d'environ 0,1 Mm dans la partie médiane de la plaque de buse et une valeur de déformation Ne d'environ 0,05 ssm sur les deux parties d'extrémité. C'est-à-dire que la différence entre ces valeurs est environ le double de celle de l'invention comme cela est indiqué par un trait en pointillé sur la figure 8. Une différence entre la vitesse d'expulsion de gouttelette d'encre dans la partie médiane et celle sur les deux parties d'extrémité est aussi forte qu'environ 17%. Il en résulte que des points formés par les ouvertures de buse respectives sont disposés suivant une courbe comme cela est représenté sur la figure 9 dans l'exemple conventionnel. Lorsqu'une ligne horizontale est imprimée sur un support d'enregistrement, il y a des différences d'environ 15 à 30 ssm dans la largeur de ligne produite par les gouttelettes d'encre sur la partie d'extrémité et dans la partie médiane. In contrast, the conventional ink jet recording head having no recesses 13 has a deformation value Nm of about 0.1 Mm in the middle part of the nozzle plate and a deformation value Ne. about 0.05 ssm on both end parts. That is, the difference between these values is about twice that of the invention as indicated by a dashed line in Figure 8. A difference between the ink droplet expulsion rate in the middle part and that on both end parts is as strong as about 17%. As a result, points formed by the respective nozzle apertures are arranged in a curve as shown in Fig. 9 in the conventional example. When a horizontal line is printed on a recording medium, there are differences of about 15 to 30 ssm in the line width produced by the ink droplets on the end portion and in the middle portion.
Comme cela a été décrit ci-dessus, on vérifie que l'encre dans les chambres de production de pression 7 peut être comprimée sensiblement à la même pression et que par conséquent la vitesse des gouttelettes d'encre expulsées de chaque ouverture de buse 10 et le volume de la gouttelette d'encre sont rendus constants dans l'invention. il en résulte que l'invention peut former des points suivant fidèlement le mode d'agencement des ouvertures de buse. As described above, it is verified that the ink in the pressure producing chambers 7 can be compressed substantially at the same pressure and that consequently the speed of the ink droplets expelled from each nozzle opening 10 and the volume of the ink droplet are made constant in the invention. As a result, the invention can form points closely following the mode of arrangement of the nozzle openings.
Par ailleurs, le décalage d'un point formé sur un support d'enregistrement est provoqué par la différence de vitesse d'expulsion de gouttelette d'encre. Par conséquent, afin d'obtenir une image dont la résolution est par exemple de 360 points par pouce, une valeur de décalage D d'un point est donnée par
D = Vh x AG x 1/Vml - 1/Vm21 si l'on suppose que la fréquence de répétition d'opération d'expulsion de gouttelette d'encre est réglée à environ 7,2 kHz; que la vitesse de déplacement de tête Vh est réglée à environ 0,5 m/s; que les limites supérieure et inférieure de la vitesse d'expulsion de gouttelette d'encre sont réglées à Vml et Vm2 respectivement; et que l'espace AG entre l'ouverture de buse 10 et le support d'enregistrement est régl présentes en réalité, le taux de fluctuation de vitesse d'expulsion de gouttelette d'encre doit être limité à environ 15% ou moins, ou de préférence à 10% ou moins en considérant ces facteurs entraînant des variations.On the other hand, the shift of a dot formed on a recording medium is caused by the difference in speed of ink droplet expulsion. Therefore, in order to obtain an image whose resolution is for example 360 dots per inch, an offset value D of one point is given by
D = Vh x AG x 1 / Vm1 - 1 / Vm21 if it is assumed that the repetition frequency of the ink droplet expulsion operation is set to about 7.2 kHz; that the head movement speed Vh is set at about 0.5 m / s; that the upper and lower limits of the ink droplet expulsion rate are set to Vml and Vm2 respectively; and that the gap AG between the nozzle opening 10 and the recording medium is actually present, the rate of ink droplet expulsion rate fluctuation should be limited to about 15% or less, or preferably at 10% or less considering these factors causing variations.
En considérant les conditions ci-dessus, afin de réduire les décalages des gouttelettes d'encre formées par les chambres de production de pression 7', 7' sur les deux parties d'extrémité des rangées d'ouverture de buse et les chambres de production de pression 7, 7 dans la partie médiane, la différence de valeur de déformation INm - Ne entre la valeur de déformation Ne de la plaque de buse 11 sur les parties d'extrémité de la rangée d'ouverture de buse et la valeur de déformation Nm à proximité de la partie médiane des rangées d'ouverture de buse doit être limitée à une valeur faible, de préférence inférieure ou égale à 01 x Na. Considering the above conditions, in order to reduce the offsets of the ink droplets formed by the pressure producing chambers 7 ', 7' on the two end portions of the nozzle opening rows and the production chambers pressure 7, 7 in the middle part, the difference in deformation value INm - Ne between the deformation value Ne of the nozzle plate 11 on the end portions of the nozzle opening row and the deformation value Nm near the middle part of the nozzle opening rows should be limited to a low value, preferably less than or equal to 01 x Na.
C'est-à-dire que, du fait qu'une gouttelette d'encre est expulsée par la quantité de déplacement Na de l'élément de vibration piézo-électrique 2, la valeur de déformation Nm doit être inférieure à Na du fait que la pression d'encre n'est pas augmentée et du fait que la vitesse d'expulsion de gouttelette d'encre devient extrêmement faible, même si la gouttelette d'encre peut à peine être expulsée, rendant ainsi instable l'opération d'expulsion de gouttelette d'encre. That is, because an ink droplet is expelled by the displacement amount Na of the piezoelectric vibration element 2, the strain value Nm must be smaller than Na because the ink pressure is not increased and because the ink droplet expulsion speed becomes extremely low, even though the ink droplet can hardly be expelled, thus rendering the expulsion operation unstable of ink droplet.
En outre, la différence d'amplitude du déplacement Na de l'élément de vibration piézoélectrique 2 conduit à une différence de vitesse d'expulsion et de volume d'une gouttelette d'encre. In addition, the difference in amplitude of the displacement Na of the piezoelectric vibration element 2 leads to a difference in speed of expulsion and volume of an ink droplet.
C'est-à-dire que plus le déplacement Na de l'élément de vibration piézo-électrique 2 est important, plus la vitesse d'expulsion et le volume de la gouttelette d'encre deviennent respectivement élevée et important.That is, the larger the Na displacement of the piezoelectric vibrating element 2, the higher the expulsion rate and the volume of the ink droplet become respectively high and large.
En outre, comme cela a été décrit ci-dessus, c'est la valeur de déformation de la plaque de buse 11 qui entraîne la différence dans la vitesse et le volume d'une gouttelette d'encre expulsée. In addition, as described above, it is the deformation value of the nozzle plate 11 that causes the difference in speed and volume of an expelled ink droplet.
En considérant ce qui précède, différentes études ont également été menées. D'après les résultats de ces études, on vérifie qu'il est extrêmement efficace de commander la différence de valeur de déformation Nm - Nel entre la valeur de déformation Ne de la plaque de buse 11 sur les parties d'extrémité et la valeur de déformation Nm à proximité de la partie médiane des rangées d'ouverture de buse à 10% du déplacement Na de l'élément de vibration piézoélectrique 2 afin de supprimer des variations dans la vitesse d'expulsion et le volume de la gouttelette d'encre. Considering the above, different studies have also been conducted. From the results of these studies, it is verified that it is extremely efficient to control the difference in deformation value Nm-Nel between the deformation value Ne of the nozzle plate 11 on the end portions and the value of Nm deformation near the middle portion of the nozzle opening rows at 10% Na displacement of the piezoelectric vibration element 2 to suppress variations in the expulsion rate and the volume of the ink droplet.
Comme moyen d'obtenir cela, il s'avère efficace de former les évidements 13 à proximité des points fixes de l'unité de passage d'écoulement 12 par rapport au corps de tête 5 comme cela a été décrit cidessus, de sorte que des zones davantage susceptibles de se déformer que les points fixes peuvent être formées entre les points fixes et la zone de rangée d'ouverture de buse. As a means of achieving this, it is effective to form the recesses 13 near the fixed points of the flow passage unit 12 with respect to the head body 5 as described above, so that areas more likely to deform than fixed points may be formed between the fixed points and the nozzle opening row area.
Les figures 10(a) à (c) montrent d'autres formes de réalisation de l'invention. La figure 10(a) montre une tête d'enregistrement à jet d'encre caractérisée en ce qu'elle possède des fentes 20, 20 proches de zones fixes de la plaque de buse 11 par rapport au corps de tête 15 formées par emboutissage, gravure ou équivalent, les fentes servant de trous débouchants. La figure 10(b) est une tête d'enregistrement à jet d'encre caractérisée en ce qu'elle possède des renfoncements 21 qui forment des parties de paroi minces. Figures 10 (a) to (c) show further embodiments of the invention. FIG. 10 (a) shows an ink jet recording head characterized in that it has slots 20, 20 near fixed areas of the nozzle plate 11 with respect to the head body 15 formed by stamping, engraving or equivalent, the slots serving as through holes. Fig. 10 (b) is an ink jet recording head characterized by having recesses 21 which form thin wall portions.
Les fentes 20 et les renfoncements 21 sont disposés à la limite de l'unité de passage d'écoulement 12 par rapport au corps de tête 5 où les contraintes se concentrent davantage lorsque les éléments de vibration piézo-électriques 2, 2, 2 se dilatent; une partie de ceux-ci sont disposés au niveau de la chambre de réception d'élément de vibration piézo-électrique 14; et une partie de ceux-ci sont disposés de façon à faire face au corps de tête 5. La largeur de la fente ou du renfoncement s'échelonne d'environ 50 à 300 ssm. The slots 20 and recesses 21 are disposed at the boundary of the flow passage unit 12 relative to the head body 5 where the stresses are more concentrated when the piezoelectric vibrating elements 2, 2, 2 expand. ; a portion of these are disposed at the piezoelectric vibration element receiving chamber 14; and a portion thereof are arranged to face the head body 5. The width of the slot or recess ranges from about 50 to 300 ssm.
La présence des fentes 20 et des renfoncements 21 amènent ces parties à se déformer de manière intense grâce à la dilatation des éléments de vibration piézo-électriques 2. Par conséquent, la zone formant une ouverture qui est à l'intérieur par rapport à ces parties peut fléchir de manière uniforme, rendant ainsi la différence Nm - Ule| Ne de valeur de déformation sur la partie d'extrémité et dans la partie médiane plus faible. The presence of the slots 20 and the recesses 21 cause these parts to deform intensely due to the expansion of the piezoelectric vibration elements 2. Therefore, the area forming an opening which is inward with respect to these parts can flex uniformly, thus making the difference Nm - Ule | No deformation value on the end part and in the lower middle part.
En outre, une forme de réalisation représentée sur la figure 10(c) est caractérisée en ce qu'elle comprend des parties de paroi mince 22, chacune ayant une largeur telle qu'elle s'étend sur la chambre de réception d'élément de vibration piézo-électrique 14 et le corps de tête 5 à la limite de la plaque élastique 4 par rapport au corps de tête 5. Dans cette forme de réalisation également, les parties de paroi mince 22 sont déformées de manière intense, ce qui permet à son tour à la valeur de déformation de la zone de rangée d'ouverture de buse d'être rendue uniforme. In addition, an embodiment shown in Fig. 10 (c) is characterized in that it comprises thin wall portions 22, each having a width such that it extends over the element receiving chamber. piezoelectric vibration 14 and the head body 5 at the limit of the elastic plate 4 with respect to the head body 5. In this embodiment also, the thin wall portions 22 are intensely deformed, which allows its turn to the deformation value of the nozzle opening row area to be made uniform.
Alors que les parties de paroi mince 22 sont disposées sur un côté face au corps de tête 5, il est évident que des effets similaires peuvent être obtenus en disposant des parties de paroi mince 23 dans l'entretoise 6.While the thin wall portions 22 are disposed on a side facing the head body 5, it is obvious that similar effects can be obtained by disposing thin wall portions 23 in the spacer 6.
En outre, alors que dans le cas où les évidements 13, les fentes 20, les renfoncements 21 et les parties de paroi mince 22 sont formés de façon unique dans les formes de réalisation mentionnées cidessus, il est évident qu'une combinaison d'évidements avec des fentes, des renfoncements ou des parties de paroi mince peut procurer des effets meilleurs. Further, while in the case where the recesses 13, the slots 20, the recesses 21 and the thin wall portions 22 are uniquely shaped in the embodiments mentioned above, it is evident that a combination of recesses with slots, recesses or thin-walled parts can provide better effects.
La figure 11 montre encore une autre forme de réalisation de l'invention. Cette forme de réalisation est caractérisée par la formation d'une rainure 25 qui s'étend dans la direction d'agencement de chambre de production de pression dans un corps de tête 5a sur le côté d'entrée d'alimentation en encre 9 de sorte qu'une zone 26 est formée dans une zone du corps de tête 5 qui est susceptible de subir une séparation d'interface et équivalent sur le côté de chambre de réception d'élément de vibration piézo-électrique 14, la zone 26 étant prévue pour absorber de manière sélective la déformation provoquée par la différence dans le coefficient de dilatation thermique tout en conservant la largeur de collage L entre l'unité de passage d'écoulement 12 et le corps de tête 5, la distance a entre la surface en regard de l'élément de vibration piézo-électrique 2 et celle du corps de tête 5, et la largeur b de la chambre de réception d'élément de vibration piézo-électrique 14 entre l'élément de vibration piézo-électrique 2 de telle sorte que la relation
0,5b < L - > 5a peut être établie.Figure 11 shows yet another embodiment of the invention. This embodiment is characterized by forming a groove 25 which extends in the pressure producing chamber arrangement direction in a head body 5a on the ink supply inlet side 9 so that a zone 26 is formed in an area of the head body 5 which is capable of undergoing interface and equivalent separation on the piezoelectric vibration element receiving chamber side 14, the zone 26 being provided for selectively absorbing the deformation caused by the difference in the coefficient of thermal expansion while maintaining the bonding width L between the flow passage unit 12 and the head body 5, the distance a between the surface facing the the piezoelectric vibration element 2 and that of the head body 5, and the width b of the piezoelectric vibration element receiving chamber 14 between the piezoelectric vibration element 2 of said so the relationship
0.5b <L -> 5a can be established.
Selon cette forme de réalisation, le corps de tête 5 peut être déformé à un degré tel que cela supprime autant que possible la déformation de l'unité de passage d'écoulement 12 due à un changement de température grâce à la zone 26 définie par la rainure 25, alors que le corps de tête 5 présente une rigidité suffisante dans son ensemble. Par conséquent, la déformation de l'unité de passage d'écoulement peut être empêchée à un degré tel que cela maintient les performances d'expulsion de gouttelettes d'encre satisfaisantes tout en empêchant l'unité de passage d'écoulement 12 d'être endommagée du fait d'un changement de température ambiante. According to this embodiment, the head body 5 can be deformed to such a degree that it removes as much as possible the deformation of the flow passage unit 12 due to a temperature change due to the zone 26 defined by the groove 25, while the head body 5 has sufficient rigidity as a whole. Therefore, the deformation of the flow passage unit can be prevented to such a degree that it maintains the satisfactory ink droplet expelling performance while preventing the flow passage unit 12 from being damaged due to a change in ambient temperature.
La figure 12 montre une autre forme de réalisation de l'invention. Cette forme de réalisation est caractérisée par le fait de rendre la largeur de collage Lb du corps de tête 5b sur le côté de l'ouverture de buse 10 de l'unité de passage d'écoulement 12 supérieure à la largeur La du corps de tête 5a sur le côté d'entrée d'alimentation en encre 9 tout en conservant la largeur de collage L de l'unité de passage d'écoulement 12 sur le corps de tête 5, la distance a entre les surfaces en regard de l'élément de vibration piézo-électrique 2 et du corps de tête 5, et la largeur b de la chambre de réception d'élément de vibration piézo-électrique 14 dans la direction d'interposition de l'élément de vibration piézoélectrique 2 étant déterminées de telle sorte que la relation
0,5b < L i 5a
peut être établie.Figure 12 shows another embodiment of the invention. This embodiment is characterized by making the bonding width Lb of the head body 5b on the side of the nozzle opening 10 of the flow passage unit 12 greater than the width La of the head body 5a on the ink supply input side 9 while maintaining the bonding width L of the flow passage unit 12 on the head body 5, the distance a between the surfaces facing the element piezoelectric vibration 2 and the head body 5, and the width b of the piezoelectric vibration element receiving chamber 14 in the direction of interposition of the piezoelectric vibration element 2 being determined in such a way that that the relationship
0.5b <L i 5a
can be established.
Selon cette forme de réalisation, la rigidité du corps de tête 5a sur le côté d'entrées d'alimentation en encre 9 est relativement réduite, ce qui supprime à son tour plus efficacement le développement de criques dans l'entretoise 6 et la séparation de l'entretoise 6 de la plaque élastique 4 du fait d'un changement de température ambiante. According to this embodiment, the stiffness of the head body 5a on the side of the ink supply inlets 9 is relatively small, which in turn more effectively suppresses the development of cracks in the spacer 6 and the separation of the spacer 6 of the elastic plate 4 due to a change in ambient temperature.
En outre, du fait que la rigidité du corps de tête 5b sur le côté d'ouverture de buse 10 affecte fortement le contrôle de la déformation de l'unité de passage d'écoulement 12 au moment de l'expulsion d'une gouttelette d'encre, il s'avère plus efficace d'augmenter de manière relative la largeur de collage
Lb du corps de tête 5b sur le côté d'ouverture de buse afin d'améliorer la qualité d'impression. In addition, because the rigidity of the head body 5b on the nozzle opening side 10 strongly affects the control of the deformation of the flow passage unit 12 at the time of the expulsion of a droplet droplet. ink, it is more efficient to increase the bonding width
Lb of the head body 5b on the nozzle opening side to improve the print quality.
Comme cela a été décrit dans ce qui précède, l'invention est caractérisée en ce que l'on détermine la largeur de collage L du corps de tête par rapport à l'unité de passage d'écoulement dans la direction perpendiculaire aux rangées de chambres de production de pression à 0,5b s L s 5a si l'on suppose que la distance depuis l'extrémité de collage jusqu'à l'extrémité de l'élément de vibration piézo-électrique 2 le plus proche du corps de tête 5 est a et que l'espace entre les extrémités de collage du corps de tête qui encadrent l'élément de vibration piézoélectrique 2 est b. Par conséquent, la fonction d'absorption des contraintes internes dans l'unité de passage d'écoulement provoquées par un changement de température ambiante peut être donnée au corps de tête tout en conservant une rigidité telle que cela supprime la déformation de l'unité de passage d'écoulement nécessaire pour le maintien de la qualité d'impression, ce qui à son tour contribue à empêcher l'entretoise de se fissurer ou bien l'entretoise d'être séparée de la plaque élastique tout en maintenant la qualité d'impression. As has been described in the foregoing, the invention is characterized in that the bonding width L of the head body with respect to the flow passage unit in the direction perpendicular to the rows of chambers is determined. pressure producing at 0.5b s L s 5a if it is assumed that the distance from the bonding end to the end of the piezoelectric vibration element 2 closest to the head body 5 is a and that the space between the sticking ends of the head body which surround the piezoelectric vibration element 2 is b. Therefore, the absorption function of the internal stresses in the flow passage unit caused by a change in ambient temperature can be given to the head body while maintaining a rigidity such that it eliminates the deformation of the unit of flow. flow passage required to maintain the print quality, which in turn helps to prevent the spacer from cracking or the spacer to be separated from the elastic plate while maintaining the print quality .
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