JP2659762B2 - Ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head

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JP2659762B2 JP63184683A JP18468388A JP2659762B2 JP 2659762 B2 JP2659762 B2 JP 2659762B2 JP 63184683 A JP63184683 A JP 63184683A JP 18468388 A JP18468388 A JP 18468388A JP 2659762 B2 JP2659762 B2 JP 2659762B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/1429Structure of print heads with piezoelectric elements of tubular type

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体噴射記録ヘッドに関し、詳しくは、吐
出口に通じる管路の周囲に設けられた電気機械変換素子
により管路内の液圧を変化させ吐出口から記録液(以下
でインクという)を吐出させ、記録が行われる液体噴射
記録ヘッドに関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid jet recording head, and more specifically, to a liquid pressure in a pipe by an electromechanical transducer provided around a pipe leading to a discharge port. And ejecting a recording liquid (hereinafter referred to as ink) from an ejection port to perform recording.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は従来のこの種の記録ヘッドの一例を示す。1
はその先端に先細としたノズルの吐出口2を有し、円筒
状のガラス管等で形成されたヘッド本体部分を構成する
パイプであり、3はパイプ1の外周部に周設された電気
機械変換素子としての圧電素子である。4はインク5を
収納するインクタンク、6はインクタンク4内のインク
5をパイプ1内の管路7に導くチューブ、8はチューブ
6のインク取入口に取付けられたフィルタである。
FIG. 3 shows an example of a conventional recording head of this type. 1
Is a pipe having a discharge port 2 of a tapered nozzle at the tip thereof and constituting a head main body formed of a cylindrical glass tube or the like, and 3 is an electric machine provided around the outer periphery of the pipe 1. It is a piezoelectric element as a conversion element. Reference numeral 4 denotes an ink tank for storing the ink 5, reference numeral 6 denotes a tube for guiding the ink 5 in the ink tank 4 to a conduit 7 in the pipe 1, and reference numeral 8 denotes a filter attached to an ink inlet of the tube 6.

このように構成された液体噴射記録ヘッドでは、圧電
素子3に圧電が印加されると電歪効果によりバルブ1を
介して管路7が急激に収縮され、管路7内のインク5に
圧力が伝達されることにより吐出口2からインク滴5Aが
形成されて吐出される。
In the liquid jet recording head configured as described above, when piezoelectric is applied to the piezoelectric element 3, the pipe 7 is rapidly contracted via the valve 1 due to the electrostriction effect, and pressure is applied to the ink 5 in the pipe 7. By being transmitted, the ink droplet 5A is formed from the ejection port 2 and ejected.

第4図は他の従来例を示し、本例はパイプ1をインク
タンク4に直結し、チューブ6を経ることなくインク5
を直接にフィルタ8を介して管路7に導くようにしたも
のである。
FIG. 4 shows another conventional example. In this example, the pipe 1 is directly connected to the ink tank 4 and the ink 5 is passed without passing through the tube 6.
Is directly guided to the pipe line 7 through the filter 8.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、上述したような従来の液体噴射記録ヘ
ッドでは、圧電素子3によって発生され、液体であるイ
ンク中を伝わる圧力波がパイプ1および管路7に伝達さ
れて吐出口2の方向に進み、インク滴(後述する反射波
によって形成されるインク滴と区別するために、以下で
は主滴という)5Aを吐出させるが、同時に圧電素子3よ
り上流側すなわちインク供給側に進行し、パイプ1の後
端で反射されてその反射波が再び吐出口2の方向に伝播
する。
However, in the conventional liquid jet recording head as described above, a pressure wave generated by the piezoelectric element 3 and transmitted through the ink, which is a liquid, is transmitted to the pipe 1 and the pipe 7 to travel in the direction of the ejection port 2, and A droplet 5A (hereinafter, referred to as a main droplet for the sake of distinction from an ink droplet formed by a reflected wave described later) is ejected. And the reflected wave propagates again toward the discharge port 2.

そこで、この反射波が吐出口2に達することによって
再びインンク滴(副滴)が吐出され、それによって文字
や画像等の記録品位を低下させるのみならず、時には吐
出口2から気泡を管路7内に取込んでしまう要因とな
り、次の正常なインク吐出が行われなくなってしまう虞
があった。
Then, when the reflected wave reaches the discharge port 2, ink drops (sub-droplets) are discharged again, thereby not only deteriorating the recording quality of characters and images, but also sometimes causing bubbles from the discharge port 2 to pass through the pipe 7. There is a possibility that the next normal ink ejection may not be performed.

第5図は第3図および第4図に示した吐出口2におい
て形成されるメニスカス10の変化状態、すなわち吐出口
2の中心線上におけるメニスカス表面の後退量Xμmと
インク主滴5Aの吐出が行われてからの経過時間tμsと
の関係を示す。この図に示すように、インク主滴5Aが吐
出されるとその直後からメニスカス10が後退し始め、あ
る時点Aで最も後退するが、そのあと再びBの時点で先
に述べた反射波の影響を受けてメニスカス10が吐出口2
近傍まで押出されてくる。そこで、このような変動傾向
が著しいときは、時点Bでインクが副滴となって吐出さ
れることになる。
FIG. 5 shows a change state of the meniscus 10 formed at the ejection port 2 shown in FIGS. 3 and 4, that is, the retreat amount X μm of the meniscus surface on the center line of the ejection port 2 and the ejection of the ink main droplet 5A. This shows the relationship with the elapsed time tμs since the start. As shown in this figure, when the main ink droplet 5A is ejected, the meniscus 10 starts to recede immediately after that, and retreats most at a certain time A, and then again at the time B, the influence of the reflected wave described above is obtained. Receiving the meniscus 10 and discharge port 2
It is extruded to the vicinity. Therefore, when such a fluctuation tendency is remarkable, the ink is ejected as a sub-droplet at the time point B.

なお、上述の圧力波とは圧電素子3が急激に変形する
ことによって管路7内のインク5およびパイプ1に伝搬
される一種の音波であり、パイプ1自体が剛体であるた
めに、管路7から見たパイプ後端部における音響インピ
ーダンスの急激な変化によって反射されるものである。
すなわち、このような圧力波がインク吐出方向に対し
として働く主滴吐出時やBの時点ではメニスカス10が吐
出口2に向けて押出され、として働くAの時点ではメ
ニスカス10が後退し、このようなメニスカス10の振動的
変動動作を発生させるもので、このような動作はインク
の粘度やその表面張力等にも大きく依存するが、記録ヘ
ッド自体の構造によって大きく左右される。
The above-mentioned pressure wave is a kind of sound wave that is propagated to the ink 5 and the pipe 1 in the pipe 7 when the piezoelectric element 3 is rapidly deformed, and the pipe 1 itself is a rigid body. The light is reflected by a sudden change in acoustic impedance at the rear end of the pipe as viewed from 7.
That is, the meniscus 10 is extruded toward the ejection port 2 at the time of the main droplet ejection or B at which such a pressure wave acts in the ink ejection direction, and at the time of A, the meniscus 10 retreats. This operation causes a vibrating movement of the meniscus 10, and such operation largely depends on the viscosity of the ink and the surface tension thereof, but is largely influenced by the structure of the recording head itself.

そこで、本発明の目的は、上述した従来の課題に着目
し、その解決を図るべく、反射波の影響を消滅させるこ
とにより副滴の吐出を防止することができる液体噴射記
録ヘッドを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid jet recording head capable of preventing the ejection of sub-droplets by eliminating the influence of a reflected wave in order to solve the above-described conventional problems and to solve the problems. It is in.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

かかる目的を達成するために、本発明は、円筒状管体
の一方の端部に設けられた供給口から前記管体内の管路
に導かれたインクを前記管体の一部に設けた電気機械変
換素子によって発生された圧力により前記吐出口から吐
出させ、記録を行うインク噴射記録ヘッドにおいて、前
記管路の前記電気機械変換素子より上流側の供給口近傍
の形状がラッパ形状であり、前記供給口に向かって前記
管路の断面積が漸増しているとともに、断面積が増大す
るラッパ状の領域は、前記管路内に供給されるインクを
保持するインクタンク内のインク中に配されていること
を特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides an electric power supply in which a part of the tubular body is provided with ink guided from a supply port provided at one end of the cylindrical body to a conduit in the tubular body. In the ink jet recording head for discharging from the discharge port by the pressure generated by the mechanical conversion element and performing printing, the shape of the conduit near the supply port on the upstream side of the electromechanical conversion element is a trumpet shape, The cross-sectional area of the channel gradually increases toward the supply port, and the flared region where the cross-sectional area increases is arranged in the ink in the ink tank that holds the ink supplied into the channel. It is characterized by having.

〔作 用〕(Operation)

本発明によれば、管路の断面積が供給口に近づくほど
漸増されるようにインクタンク中に配された供給口側端
部をラッパ型としたことにより音響インピーダンスにお
ける体積速度が供給口に向けて滑らかに変化し、インク
タンク内のインクとの間のマッチングが良好となること
によって供給口端部でのインクに伝わる圧力波の反射を
抑制することができ、副滴の吐出が防止できて高品位の
記録を実施することができる。
According to the present invention, the supply port side end disposed in the ink tank is formed as a trumpet type so that the cross-sectional area of the conduit gradually increases as approaching the supply port, so that the volume velocity in acoustic impedance is reduced to the supply port. Changes smoothly toward the ink tank, and the matching between the ink and the ink in the ink tank becomes good, so that the reflection of the pressure wave transmitted to the ink at the end of the supply port can be suppressed, and the ejection of the sub-droplet can be prevented. High-quality recording.

〔実施例〕〔Example〕

以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具
体的に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail and specifically with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す。ここで、11はヘッ
ド部本体を構成するパイプであり、本例ではパイプ11に
耐熱性のあるパイレックスガラス(商標名)を使用し、
パイプ11の一端を先細に絞って先端に吐出口2を設ける
と共に、他方の端部を末広がりのラッパ状に形成し、こ
の末広がりとした供給口12がインクタンク4内のインク
内に没入されるようにする。なお、このような形状とす
るには例えば、このような形状に形成した金型を用いれ
ばよい。その他の構成については第4図に示した例と変
わらず、本例ではフィルタが設けていないが、要すれば
フィルタを設けるようにすることもできる。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. Here, reference numeral 11 denotes a pipe constituting the head main body. In this example, a heat-resistant Pyrex glass (trade name) is used for the pipe 11,
One end of the pipe 11 is tapered to provide a discharge port 2 at the end, and the other end is formed in a flared flared shape, and the divergent supply port 12 is immersed in the ink in the ink tank 4. To do. In order to obtain such a shape, for example, a mold formed in such a shape may be used. The other configuration is the same as the example shown in FIG. 4, and no filter is provided in this example. However, a filter may be provided if necessary.

このように構成した液体噴射記録ヘッドでは、パイプ
11の断面形状を圧電素子3の装着部分より上流側で供給
口12に近づく程漸増させるラッパ型とし、このラッパ型
の領域がインク内に没入されているため、圧電素子3に
電圧を印加してインク主滴5Aを吐出させても、その圧力
波が同時に上流側に伝播し供給口12の端部で反射される
ときに音響インピーダンスの体積速度を滑らかに変化さ
せたことによってインクタンク4との間で良好なマッチ
ングをとることができ、反射が防止される。
In the liquid jet recording head thus configured, the pipe
The cross-sectional shape of 11 is a wrapper type that gradually increases as it approaches the supply port 12 on the upstream side of the mounting portion of the piezoelectric element 3, and since this wrapper type area is immersed in the ink, a voltage is applied to the piezoelectric element 3. Even when the ink main droplet 5A is ejected, the volume velocity of the acoustic impedance is smoothly changed when the pressure wave is simultaneously propagated to the upstream side and reflected at the end of the supply port 12, so that the ink tank 4 , A good matching can be obtained, and reflection is prevented.

すなわち、その結果として第2図に示すように主滴吐
出後の時点Aでのメニスカス後退量Xμmのピークが第
5図に比べて著しく低くなり、また、時点Bでのメニス
カスの押出しも見られず、副滴の吐出が防止されるもの
である。
That is, as a result, as shown in FIG. 2, the peak of the meniscus retreat amount X μm at the time A after the main droplet ejection becomes significantly lower than that in FIG. 5, and the meniscus extrusion at the time B is also observed. That is, the ejection of the sub-droplets is prevented.

〔発明の効果〕 以上説明してきたように、本発明によれば、一方の端
部に記録液吐出口を有する円筒状管体中の管路の形状
を、電気機械変換素子が設けられているより上流側にお
いて、供給口に近づくほど、その断面積が漸増するよう
なラッパ状の形状とし、このラッパ状の部分をインクタ
ンクのインク内に没入させたため、音響インピーダンス
での体積速度を供給口に近づくに連れて滑らかに変換さ
せるこおができ、インクタンクとの間に適切なマッチン
グが保たれることによって供給口の端部で反射される圧
力波を著しく減衰させることができて主滴吐出後のメニ
スカスの変動が抑制され、安定した吐出が得られること
によって高品位の記録を実施することができようになっ
た。
[Effect of the Invention] As described above, according to the present invention, the electromechanical conversion element is provided in the shape of the pipe in the cylindrical pipe having the recording liquid discharge port at one end. On the more upstream side, a trumpet-like shape whose cross-sectional area gradually increases as it approaches the supply port, and since this trumpet-shaped portion is immersed in the ink of the ink tank, the volume velocity in acoustic impedance is determined by the supply port. The pressure drop reflected at the end of the supply port can be remarkably attenuated by maintaining appropriate matching with the ink tank, and the main droplet can be converted. The variation of the meniscus after ejection is suppressed, and stable ejection is obtained, so that high-quality printing can be performed.

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

第1図は本発明液体噴射記録ヘッドの構成の一例を模式
的に示す断面図、 第2図は本発明記録ヘッドにおける吐出口でのメニスカ
スの変動を経時的に示す特性曲線図、 第3図および第4図は従来の液体噴射記録ヘッドの構成
の二例を模式的にそれぞれ示す断面図、 第5図は従来の記録ヘッドにおける吐出口でのメニスカ
スの変動を経時的に示す特性曲線図である。 1,11……パイプ、 2……吐出口、 3……圧電素子、 4……インクタンク、 5……インク、 5A……インク滴(主適)、 7……管路、 10……メニスカス。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the liquid jet recording head of the present invention, FIG. 2 is a characteristic curve diagram showing the variation of meniscus at the discharge port of the recording head of the present invention over time, FIG. And FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing two examples of the configuration of a conventional liquid jet recording head, and FIG. 5 is a characteristic curve diagram showing the variation of meniscus at the discharge port of the conventional recording head with time. is there. 1,11 pipe, 2 discharge port, 3 piezoelectric element, 4 ink tank, 5 ink, 5A ink drop (mainly suitable), 7 pipe line, 10 meniscus .

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】円筒状管体の一方の端部に設けられた供給
口から前記管体内の管路に導かれたインクを前記管体の
一部に設けた電気機械変換素子によって発生された圧力
により前記吐出口から吐出させ、記録を行うインク噴射
記録ヘッドにおいて、 前記管路の前記電気機械変換素子より上流側の供給口近
傍の形状がラッパ形状であり、前記供給口に向かって前
記管路の断面積が漸増しているとともに、断面積が増大
するラッパ状の領域は、前記管路内に供給されるインク
を保持するインクタンク内のインク中に配されているこ
とを特徴とするインク噴射記録ヘッド。
1. An ink jet printer according to claim 1, wherein said ink is supplied from a supply port provided at one end of said cylindrical tubular body to a conduit in said tubular body by an electromechanical transducer provided in a part of said tubular body. In an ink jet recording head that performs recording by discharging from the discharge port by pressure, the shape of the pipe near the supply port upstream of the electromechanical transducer is a trumpet shape, and the pipe is directed toward the supply port. The cross-sectional area of the passage is gradually increased, and the trumpet-shaped region where the cross-sectional area is increased is arranged in the ink in the ink tank that holds the ink supplied in the conduit. Ink jet recording head.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6019940U (en) * 1983-07-18 1985-02-12 湯浅 秀明 earthquake detection alarm
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