JP3495863B2 - Ink jet head and ink jet device - Google Patents

Ink jet head and ink jet device

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JP3495863B2
JP3495863B2 JP31932896A JP31932896A JP3495863B2 JP 3495863 B2 JP3495863 B2 JP 3495863B2 JP 31932896 A JP31932896 A JP 31932896A JP 31932896 A JP31932896 A JP 31932896A JP 3495863 B2 JP3495863 B2 JP 3495863B2
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被記録媒体にイン
クを吐出して画像を形成するインクジェットヘッドおよ
びインクジェット装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inkjet head and an inkjet device for forming an image by ejecting ink onto a recording medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】プリンタ、プロッタ、複写機、ワープ
ロ、ファクシミリ等の情報通信機器の画像記録装置の1
つとして近年インクジェット方式による記録ヘッド(以
下、インクジェットヘッドともいう)を用いた記録方式
が評価され、広く一般的に使用されている。特に、電気
熱変換体等により生成した気泡(バブル)圧を用いる方
法、すなわちバブルジェット方式(特開昭61−599
11〜4号)は装置の小型化、画像の高密度化が容易で
あるなどの特徴を有している。
2. Description of the Related Art An image recording apparatus for information communication equipment such as printers, plotters, copiers, word processors and facsimiles.
In recent years, a recording method using an inkjet recording head (hereinafter, also referred to as an inkjet head) has been evaluated and widely used. In particular, a method using bubble pressure generated by an electrothermal converter or the like, that is, a bubble jet method (Japanese Patent Laid-Open No. 61-599).
Nos. 11 to 4) are characterized in that the device can be downsized and the image density can be easily increased.

【0003】従来のインクジェットヘッドにおける液流
路の構造を図9および図10に示す。
The structure of the liquid flow path in the conventional ink jet head is shown in FIGS. 9 and 10.

【0004】図9および図10において、符号8は吐出
口、16は液流路、17は共通液室、14は吐出圧力発
生手段としての吐出エネルギ発生素子である。図9に示
したインクジェットヘッドは、一定の高さの液流路を有
している。このような構成のヘッドでは、吐出エネルギ
発生素子14に電圧を印加することで、気泡を発生させ
液流路16内のインクを吐出口8から飛翔させることが
できると共に、共通液室17側から各液流路16にイン
クをリフィルさせて次のインク吐出に備えることができ
る。
In FIGS. 9 and 10, reference numeral 8 is a discharge port, 16 is a liquid flow path, 17 is a common liquid chamber, and 14 is a discharge energy generating element as a discharge pressure generating means. The inkjet head shown in FIG. 9 has a liquid flow path having a constant height. In the head having such a configuration, by applying a voltage to the ejection energy generating element 14, it is possible to generate bubbles to eject the ink in the liquid flow path 16 from the ejection port 8 and from the common liquid chamber 17 side. Ink can be refilled in each liquid channel 16 to prepare for the next ink ejection.

【0005】一般に、気泡発生時の圧力の前後比は、吐
出エネルギ発生素子の大きさや液流路内での位置、吐出
口の面積、液流路高さ、液流路長さ等によって調整され
る。図9に示した構成の液流路の場合には、発泡吐出後
のインクのリフィル時間を短くしながら後方抵抗を確保
することが難しいため、インクのリフィル後の液流路1
6内のインク振動が収まりにくく、吐出間隔を長めに設
定せざるを得ない結果、印字速度を上げることが困難で
あった。
Generally, the front-to-back ratio of the pressure at the time of bubble generation is adjusted by the size of the discharge energy generating element, the position in the liquid flow path, the area of the discharge port, the liquid flow path height, the liquid flow path length and the like. It In the case of the liquid flow path having the configuration shown in FIG. 9, it is difficult to secure the backward resistance while shortening the ink refill time after bubbling and ejection. Therefore, the liquid flow path 1 after the ink refill is performed.
It was difficult to increase the printing speed as a result of the ink vibration in 6 being difficult to subside and the ejection interval having to be set longer.

【0006】図10における符号31は、図9に示した
インクジェットヘッドの液流路16の後方位置に追加し
た抵抗素子である。このように液流路16後方に抵抗素
子31を設けることの効果の一つとして振動を抑える結
果、図9の場合より高い駆動周波数での印字が可能であ
る。
Reference numeral 31 in FIG. 10 is a resistance element added to the rear of the liquid flow path 16 of the ink jet head shown in FIG. As a result of suppressing the vibration as one of the effects of providing the resistance element 31 behind the liquid flow path 16 as described above, printing can be performed at a higher drive frequency than in the case of FIG.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、その構
造上、インクリフィル時にもインクの移動が少ないよど
み部が抵抗素子の回りに存在し、発泡・消泡時に発生す
るインク中の残留気泡がそのよどみ部に滞留し、吐出を
繰り返すことで気泡が蓄積することがある。この場合、
発泡時気泡を巻き込み不吐出状態となったり、また長期
放置後のインクジェット装置での吸引動作によっても気
泡が抜けにくくなる可能性から、インクジェット装置の
吸引機構を大型化するなどの対応が必要である。
However, due to its structure, there is a stagnation portion around the resistance element where the ink does not move much even when the ink is refilled, and residual bubbles in the ink generated during foaming and defoaming are stagnation. Bubbles may be accumulated by staying in the area and repeating ejection. in this case,
It is necessary to take measures such as enlarging the suction mechanism of the inkjet device because the bubbles may not be ejected when bubbled during foaming, or the bubbles may become difficult to come off even after a long-term standing by the inkjet device. .

【0008】さらに、近年のインクジェット記録システ
ムへの要求は、高速印刷、高精細画像、大判連続印刷で
あり、かつ、記録装置の小型化、低コスト化、さらには
低ランニングコスト、印字への高信頼性等、高いものに
なりつつある。
Furthermore, the recent demands for ink jet recording systems are high-speed printing, high-definition images, large-format continuous printing, and downsizing and cost reduction of the recording apparatus, low running cost, and high printing cost. It is becoming more reliable and reliable.

【0009】これらの少なくとも1つ以上の要求に応え
るためのインクジェットヘッドの構成としては、ヘッド
の1スキャンのバンド幅を大きくするために、現行の6
4もしくは128ノズル以上の例えば256,512、
さらには1024ノズルのようにノズル数を大幅に増加
したもの、また現行の360または400dpiから6
00〜1200dpiへのノズルの高密度化、記録方法
としては、駆動周波数の高周波数化が考えられる。
As an ink jet head structure for meeting at least one or more of these requirements, there is a conventional 6 in order to increase the bandwidth of one scan of the head.
4 or 128 nozzles or more, such as 256, 512,
Furthermore, the number of nozzles such as 1024 nozzles has been greatly increased, and 6 from the current 360 or 400 dpi.
It is conceivable to increase the nozzle density from 00 to 1200 dpi and increase the drive frequency as a recording method.

【0010】このような要求は、液流路ないしは液室の
気泡蓄積の抑制とは全く逆行するものであり、ノズル数
の増加や高密度化はヘッド自身の昇温につながるため、
気泡の蓄積を助長し、また高周波数化は単位時間あたり
の吐出回数を増加させるため、気泡の蓄積を促進する。
This requirement is completely opposite to the suppression of the accumulation of bubbles in the liquid flow path or the liquid chamber, and the increase in the number of nozzles and the increase in the density lead to the temperature rise of the head itself.
The accumulation of bubbles is promoted, and the increase in the frequency increases the number of discharges per unit time, which promotes the accumulation of bubbles.

【0011】また、更なる高速印刷化のためや、ヘッド
に含まれるインクを最大限に印字に活用するために吸引
動作回数を減らす要求や、大判プロッタのように横幅の
広いもので、吸引動作が1バンド途中でかけられない等
の点より、印字中の気泡の蓄積を極力抑制する必要性が
高まっている。
Further, in order to further increase the speed of printing, and to reduce the number of suction operations in order to maximize the use of ink contained in the head, it is necessary to reduce the number of suction operations. However, it is necessary to suppress the accumulation of air bubbles during printing as much as possible because it cannot be applied in the middle of one band.

【0012】特開平5−69546号公報は、液流路に
垂直な断面積が、吐出エネルギ発生素子から吐出口に向
けて増加する領域を有する液流路の構造を開示してい
る。しかし、インクを吐出させる発泡の後の消泡時に発
生するマイクロドロップと呼ばれるインク滴の吐出方向
を調整する効果は十分に発揮されているものの、印字中
の残留気泡の蓄積を抑制する効果は十分ではなかった。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-69546 discloses a structure of a liquid flow path having a region where a cross-sectional area perpendicular to the liquid flow path increases from the discharge energy generating element toward the discharge port. However, although the effect of adjusting the ejection direction of ink droplets, which is called microdrop that occurs during defoaming after foaming that ejects ink, is sufficiently exerted, the effect of suppressing the accumulation of residual bubbles during printing is sufficient. Was not.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、後方
抵抗成分を持たせながらも、印字中の気泡を滞留させな
いような液流路構造を採用し、この構造により積極的に
気泡をインクと共に吐出口から放出させることで気泡の
蓄積を防止すると共に、この気泡の蓄積防止により本体
の吸引機構への負荷を軽減させ、また吸引回数を減らせ
ることで印刷速度の低下を抑え、印字可能枚数を増やし
て高速印刷を達成し、また印字中の不良も低減して、よ
り信頼性の高いインクジェットヘッドおよびインクジェ
ット装置を提供する。
Therefore, the present invention adopts a liquid flow path structure which has a backward resistance component but does not allow air bubbles during printing to stay, and by this structure, air bubbles are positively added to the ink. At the same time, it is possible to prevent bubbles from accumulating by discharging from the discharge port, reduce the load on the suction mechanism of the main body by preventing the accumulation of bubbles, and reduce the number of times of suction to suppress the decrease in printing speed and enable printing. (EN) An inkjet head and an inkjet device having higher reliability by increasing the number of sheets to achieve high-speed printing and reducing defects during printing.

【0014】本発明者らは、上記課題を鋭意検討した結
果、前記液流路断面積が増加する領域と吐出エネルギ発
生手段との位置関係、および液流路形状等について残留
気泡の蓄積を抑制する手段を見いだした。すなわち、本
発明は、インクを吐出する吐出口と、該吐出口に連通す
る液流路と、該液流路内に設けられ、かつ、前記吐出口
からインクを吐出させるのに利用される吐出圧力を発生
する吐出圧力発生手段とを含むインクジェットヘッドで
あって、前記吐出圧力発生手段に対向し、かつ、前記液
流路を構成する天井部は、前記液流路を構成する底面部
からの高さに応じて前記吐出口側から順に3つの領域
I、領域IIおよび領域IIIから構成され、該領域I
およびIIIは前記液流路を構成する底面部と平行であ
り、該領域Iは前記領域IIIよりも液流路高さが高
く、前記領域IIは前記領域IIIから前記領域Iに向
けて前記液流路高さが増大する曲線で形成された傾斜を
有し、前記領域IIと前記領域IIIとの接続部は前記
液流路高さの急激な変化がないように滑らかに連結され
と共に、該領域IIは前記天井部と吐出口形成面との
交点である基準点からの距離L1〜L2の範囲に形成さ
れており、前記液流路を構成する底面部は、該底面部へ
の前記基準点の投影点からの距離LH1〜LH2の範囲
に前記吐出圧力発生手段を有しており、前記液流路を構
成する天井部と底面部との関係は、式
As a result of diligent study of the above problems, the present inventors have suppressed the accumulation of residual bubbles in the positional relationship between the region where the liquid flow passage cross-sectional area increases and the discharge energy generating means, and the liquid flow passage shape. I found a way to do it. That is, the present invention provides an ejection port for ejecting ink, a liquid channel communicating with the ejection port, an ejection provided in the liquid channel, and used for ejecting ink from the ejection port. An ink jet head including a discharge pressure generating means for generating a pressure, wherein a ceiling part facing the discharge pressure generating means and forming the liquid flow path is formed from a bottom surface part forming the liquid flow path. It is composed of three regions I, II and III in order from the ejection port side according to the height.
And III are parallel to the bottom portion forming the liquid flow path, the region I has a higher liquid flow path height than the region III, and the region II is the liquid from the region III toward the region I. The connecting portion between the region II and the region III has the slope formed by a curve in which the flow path height increases.
Smoothly connected so that there is no sudden change in liquid flow path height
With that, the region II is formed in a range of distances L1~L2 from the reference point is the intersection of the discharge port forming surface and the ceiling portion, a bottom portion constituting the liquid flow path, the bottom surface portion The discharge pressure generating means is provided in the range of the distances LH1 to LH2 from the projection point of the reference point to, and the relationship between the ceiling part and the bottom part forming the liquid flow path is expressed by

【0015】 LH2<L2 を満たすことを特徴とする。It is characterized in that LH2 <L2 is satisfied.

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【0018】前記吐出口形成面は、前記吐出口を有する
部材の前記液流路側の面であってもよい。
The discharge port forming surface may be a surface of the member having the discharge port on the liquid flow path side.

【0019】前記液流路高さは、前記液流路の長さ方向
に直交する面における中心部の高さであってもよい。
The height of the liquid flow path may be the height of the central portion of a plane orthogonal to the length direction of the liquid flow path.

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【0023】[0023]

【0024】[0024]

【0025】また、本発明は、インクジェット装置であ
って、上記インクジェットヘッドを装着する手段を備え
たことを特徴とする。
Further, the present invention is an ink jet device, characterized by comprising means for mounting the above ink jet head.

【0026】以上のような構成とすることにより、本発
明においては、印字中の残留気泡を液流路内に蓄積させ
ないために、インクジェット装置の吸引機構に負荷を与
えることなしに、吸引回数を減らせることが可能であ
り、印刷速度の低下を抑えつつ印字可能枚数を増やし、
また印字中の不良も低減させることも可能であるので、
より信頼性の高いインクジェットヘッドおよびインクジ
ェット装置を実現できる。
With the above-described structure, in the present invention, the number of times of suction is increased without imposing a load on the suction mechanism of the ink jet device in order to prevent residual bubbles during printing from accumulating in the liquid flow path. It is possible to reduce the number of printable sheets while suppressing the decrease in printing speed,
It is also possible to reduce defects during printing,
A more reliable inkjet head and inkjet device can be realized.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0028】(インクジェット装置の実施形態) まず、本発明のインクジェット装置について説明する。(Embodiment of Inkjet Device ) First, the inkjet device of the present invention will be described.

【0029】図4は、本発明のインクジェット装置とし
ての記録装置の一実施形態を示す概略斜視図である。図
4において、1はインクジェットヘッド、2はインクジ
ェットヘッド1を装置上に固定し、ヘッドが装置上で固
定されたときに電気的接続が可能となるキャリッジであ
る。符号3は記録が行われる紙などの被記録媒体であ
り、搬送ローラ4によりインクジェットヘッド1の走査
方向(矢印A方向)に直交する方向に搬送される。5お
よび6はキャリッジ2が走査するためのシャフトであ
り、シャフト5の回転によりキャリッジ2が移動する。
FIG. 4 is a schematic perspective view showing an embodiment of a recording apparatus as an ink jet apparatus of the present invention. In FIG. 4, reference numeral 1 is an inkjet head, and 2 is a carriage that fixes the inkjet head 1 on the apparatus and enables electrical connection when the head is fixed on the apparatus. Reference numeral 3 is a recording medium such as paper on which recording is performed, and is conveyed by a conveying roller 4 in a direction orthogonal to the scanning direction (arrow A direction) of the inkjet head 1. Reference numerals 5 and 6 denote shafts for the carriage 2 to scan, and the rotation of the shaft 5 causes the carriage 2 to move.

【0030】図5は、インクジェット装置の制御回路1
00の構成を示すブロック図である。図5において、1
08は記録信号を入力するインターフェイス、101は
MPU、102はMPU101が実行する制御プログラ
ムを格納するROM、103は上記記録信号やインクジ
ェットヘッド1に供給される記録データ等の各種データ
を保存するDRAMである。104はインクジェットヘ
ッド1に対する記録データの供給制御を行うゲートアレ
ー(G.A.)であり、インターフェイス108,MP
U101,RAM103等のデータ転送制御も行う。1
10はインクジェットヘッド1が搭載されたキャリッジ
を走査させるためのキャリッジモータ、109は被記録
媒体の搬送のための搬送モータである。105はインク
ジェットヘッド1を駆動するヘッドドライバ、106,
107はそれぞれ搬送モータ109,キャリッジモータ
110を駆動させるためのモータドライバである。上記
制御回路の動作を説明すると、インターフェイス108
に記録信号が入ると、ゲートアレー104とMPU10
1との間で記録信号がプリント用の記録データに変換さ
れる。モータドライバ106および107が駆動される
と共に、ヘッドドライバ105に送られた記録データに
従ってインクジェットヘッド1が駆動され記録が行われ
る。
FIG. 5 shows a control circuit 1 of the ink jet device.
It is a block diagram which shows the structure of 00. In FIG. 5, 1
Reference numeral 08 is an interface for inputting a recording signal, 101 is an MPU, 102 is a ROM for storing a control program executed by the MPU 101, 103 is a DRAM for storing the recording signal and various data such as recording data supplied to the inkjet head 1. is there. Reference numeral 104 denotes a gate array (GA) that controls the supply of print data to the inkjet head 1, and the interface 108, MP
It also controls the data transfer of U101, RAM103 and the like. 1
Reference numeral 10 is a carriage motor for scanning a carriage on which the inkjet head 1 is mounted, and 109 is a transport motor for transporting a recording medium. 105 is a head driver for driving the inkjet head 1, 106,
Reference numeral 107 denotes a motor driver for driving the carry motor 109 and the carriage motor 110, respectively. The operation of the control circuit will be described. The interface 108
When a recording signal is input to the gate array 104 and MPU10
The recording signal is converted into the recording data for printing between 1 and 1. The motor drivers 106 and 107 are driven, and the inkjet head 1 is driven according to the recording data sent to the head driver 105 to perform recording.

【0031】次に、インクジェットヘッドについて説明
する。図6はその外観の一例である。7はインクを貯蔵
するインクタンク、8はインクを吐出するための複数の
吐出口、9はインク供給部材、10は不図示の発熱素子
と接続されているPWB、11は装置側とキャリッジ上
で電気的に接続されるコンタクトパッド、12は前記各
部品を実装させるベースプレートである。
Next, the ink jet head will be described. FIG. 6 is an example of its appearance. 7 is an ink tank for storing ink, 8 is a plurality of ejection ports for ejecting ink, 9 is an ink supply member, 10 is a PWB connected to a heating element (not shown), 11 is on the apparatus side and on the carriage. A contact pad 12 that is electrically connected is a base plate on which the above components are mounted.

【0032】さらに、インク吐出回りの詳細を説明す
る。図7はインクを吐出させるためのインク流路と吐出
に必要な構成を含む断面拡大図である。図7において1
3はインクを発泡吐出させるための発熱素子14を複数
形成する基板(以下、ヒーターボードともいう)であ
り、PWB10とワイヤー15により電気的に接続して
いる。20はインクを吐出するための吐出口8およびイ
ンク流路16を複数形成するとともに、前記複数のイン
ク流路16に共通に連通する共通液室17とを形成する
ための天板である。
Further, the details of the ink discharge area will be described. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view including an ink flow path for ejecting ink and a configuration necessary for ejection. 1 in FIG.
Reference numeral 3 denotes a substrate (hereinafter also referred to as a heater board) on which a plurality of heating elements 14 for foaming and ejecting ink are formed, and electrically connected to the PWB 10 by wires 15. Reference numeral 20 is a top plate for forming a plurality of ejection openings 8 and ink flow paths 16 for ejecting ink, and for forming a common liquid chamber 17 which is in common communication with the plurality of ink flow paths 16.

【0033】インク収容部であるインクタンク7内部と
記録ヘッド内の共通液室17とを連通させるインク供給
路18のインクタンク側端部にはフィルター19が設け
られている。ここでインクタンク7から天板20によっ
て形成される吐出部までのインク経路は、インク供給路
18と共通液室17を通る図中の矢印Fのようになる。
A filter 19 is provided at the end of the ink supply path 18 that connects the inside of the ink tank 7 which is the ink storage portion with the common liquid chamber 17 inside the recording head on the ink tank side. Here, the ink path from the ink tank 7 to the ejection portion formed by the top plate 20 is as shown by an arrow F in the drawing that passes through the ink supply path 18 and the common liquid chamber 17.

【0034】(参考形態1) 図1は、上述のインクジェット装置に装着可能な本発明
のインクジェットヘッドの一参考形態における液流路の
構造を示す概略断面図である。図中8は吐出口、13は
ヒーターボード、14は吐出エネルギ発生素子、16は
液流路、17は共通液室である。
Reference Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a liquid flow path in one reference embodiment of the inkjet head of the present invention which can be mounted on the above-mentioned inkjet device. In the figure, 8 is a discharge port, 13 is a heater board, 14 is a discharge energy generating element, 16 is a liquid flow path, and 17 is a common liquid chamber.

【0035】図1のように吐出口から液室までを3つの
領域に分割した場合、最初の領域Iの液流路天井がオリ
フィスプレートの吐出口と反対の面で交差する点を吐出
口基準位置32とし、この吐出口基準位置32から距離
L1までの範囲を領域I、距離L1から距離L2までの
範囲を領域II、さらに距離L2から距離L3までの範
囲を領域IIIとする。
When the region from the discharge port to the liquid chamber is divided into three regions as shown in FIG. 1, the point where the liquid flow channel ceiling in the first region I intersects with the discharge port of the orifice plate on the opposite surface is the discharge port reference. A position 32 is defined as a region I from the ejection port reference position 32 to a distance L1, a range II is a range from the distance L1 to the distance L2, and a region III is a range from the distance L2 to the distance L3.

【0036】図1において、吐出口基準位置32から距
離L1までは、吐出エネルギ発生素子の配置面と平行な
天井を形成し、距離L1から距離L2までの領域IIで
は、一次直線で吐出口に向かって増加する直線形状の天
井を形成し、距離L2から距離L3までの領域IIIで
は、吐出エネルギ発生素子の配置面と平行な天井を形成
している。
In FIG. 1, a ceiling parallel to the surface on which the ejection energy generating elements are arranged is formed from the ejection port reference position 32 to the distance L1, and in a region II from the distance L1 to the distance L2, the ejection port is a linear straight line. A linear ceiling that increases toward the top is formed, and in a region III from the distance L2 to the distance L3, a ceiling parallel to the arrangement surface of the ejection energy generating element is formed.

【0037】領域Iの液流路天井高さは、図1において
は増加も減少もしない平行な線分であるが、これに規制
される理由は無く、本発明の目的を達成するものである
ならばいずれの形状をも採用することができる。
The height of the liquid channel ceiling in the region I is a parallel line segment that does not increase or decrease in FIG. 1, but there is no reason to be restricted by this, and the object of the present invention is achieved. If so, any shape can be adopted.

【0038】また、同様に領域IIIの形状も平行な線
分であるが、吐出方向に向かって減少さえしなければ、
本発明の目的を達成できる範囲で、任意の形状を選択で
きる。
Similarly, the shape of the region III is also a parallel line segment, but as long as it does not decrease in the ejection direction,
Any shape can be selected as long as the object of the present invention can be achieved.

【0039】また、吐出エネルギ発生素子14は吐出口
基準位置32の投影点32aからLH1とLH2との間
にあり、図1ではL1<LH1でL2<LH2である。
L1とLH1の関係はもとより規定はなく、図1の場合
のように吐出エネルギ発生素子の後端のL2からのはみ
出しが吐出エネルギ発生素子の吐出口基準位置32の投
影点32aからのインク流路上流側端部までの距離、す
なわちLH2の20%以内で、より好ましくは10%以
内であれば、本発明の目的を十分に達成できた。
The discharge energy generating element 14 is located between the projection point 32a of the discharge port reference position 32 and LH1 and LH2, and in FIG. 1, L1 <LH1 and L2 <LH2.
The relationship between L1 and LH1 is not specified, and as in the case of FIG. 1, the protrusion from the rear end L2 of the ejection energy generating element is on the ink flow path from the projection point 32a of the ejection port reference position 32 of the ejection energy generating element. If the distance to the end on the flow side, that is, within 20% of LH2, and more preferably within 10%, the object of the present invention can be sufficiently achieved.

【0040】次に、吐出エネルギ発生素子による発泡と
インクの吐出について説明する。
Next, foaming and ink ejection by the ejection energy generating element will be described.

【0041】図8(a)〜(d)は吐出開始直前からの
時間経過を説明するための概略断面図である。
FIGS. 8A to 8D are schematic sectional views for explaining the passage of time immediately before the start of ejection.

【0042】図8(a)は発泡前の状態を示しており、
吐出口8内にはインクのメニスカスMが存在している。
図8(b)は吐出エネルギ発生素子14による発泡直
後、気泡Bが吐出エネルギ発生素子14の吐出方向の中
心付近からほぼ対称形に成長し始める状態を示してい
る。図8(c)は気泡Bがさらに成長し、吐出口8から
インクが液滴として飛翔し始める様子を示している。領
域IIで吐出方向に前進するに従って天井が高くなって
いるため、図8(b)に示すように、ほぼ対称形に成長
し始めた気泡Bは、吐出エネルギ発生素子14上で前方
がより大きくなるように扁平して成長する。このとき、
吐出口8からは吐出エネルギ発生素子14の吐出口8側
のインクが吐出口8から飛翔液滴となって飛び出す。図
8(d)に示すように、飛翔液滴が吐出口8から分離す
ると共に、液流路16内においてはインクのメニスカス
Mが吐出口8と反対側に後退して気泡が収縮し、共通液
室17側から前方の液流路16内にインクがリフィルさ
れて、再び、図8(a)に示すように発泡前の状態に戻
る。
FIG. 8A shows a state before foaming,
An ink meniscus M exists in the ejection port 8.
FIG. 8B shows a state in which the bubble B starts to grow substantially symmetrically from the vicinity of the center of the ejection energy generating element 14 in the ejection direction immediately after bubbling by the ejection energy generating element 14. FIG. 8C shows a state in which the bubble B further grows and the ink starts to fly as droplets from the ejection port 8. Since the ceiling rises in the region II as it moves forward in the ejection direction, the bubble B that has begun to grow in a substantially symmetrical shape is larger on the ejection energy generating element 14 in the front as shown in FIG. 8B. Grows flat. At this time,
Ink on the ejection port 8 side of the ejection energy generation element 14 is ejected from the ejection port 8 as flying droplets from the ejection port 8. As shown in FIG. 8D, the flying droplets are separated from the ejection port 8, and the meniscus M of the ink recedes to the side opposite to the ejection port 8 in the liquid flow path 16 and the air bubbles are contracted. Ink is refilled from the liquid chamber 17 side into the liquid flow path 16 in the front, and again returns to the state before bubbling as shown in FIG. 8A.

【0043】このような形状の液流路においては、図1
0に示した従来の流体抵抗素子を配置した液流路と異な
り、インク吐出ごとに繰り返される発泡・消泡によって
液流路内に蓄積される残留気泡が固定される領域がない
ため、リフィル時に、より吐出エネルギ発生素子の前方
に移動して存在し、吐出するタイミングで飛翔液滴とと
もに吐出口より放出される。この結果、液流路内での気
泡蓄積を防止し、泡不吐等の印字への弊害を極力抑制す
ることが可能となる。
In the liquid flow path having such a shape, as shown in FIG.
Unlike the liquid flow path in which the conventional fluid resistance element shown in FIG. 0 is arranged, there is no region where residual bubbles accumulated in the liquid flow path due to repeated foaming / defoaming at each ink ejection are fixed, so during refilling , And is located in front of the ejection energy generating element, and is ejected from the ejection port together with the flying droplets at the ejection timing. As a result, it is possible to prevent air bubbles from accumulating in the liquid flow path and to suppress adverse effects on printing such as non-ejection of bubbles to the utmost.

【0044】(参考形態2) 図2は、本発明のインクジェットヘッドの第2の参考
態における液流路の構造を示す概略断面図である。
Reference Embodiment 2 FIG. 2 is a schematic sectional view showing the structure of the liquid flow path in the second reference embodiment of the ink jet head of the present invention.

【0045】吐出口基準位置32から距離L1までの領
域Iは、吐出口8に向かって水平部分とそれに接続する
液流路高さ減少部分とから構成された天井部を有し、距
離L1から距離L2までの領域IIは、傾きが0でなく
かつ一定の一次直線で吐出口に向かって液流路高さ増加
部分(直線)と吐出エネルギ発生素子の配置面と平行な
部分(直線)とを規則正しく交互に繰り返す形状の天井
部を有し、距離L2から距離L3までの領域IIIは、
吐出エネルギ発生素子の配置面と平行な部分で形成した
天井部を有している。
A region I from the discharge port reference position 32 to the distance L1 has a ceiling portion composed of a horizontal portion toward the discharge port 8 and a liquid flow path height decreasing portion connected thereto, and from the distance L1. The area II up to the distance L2 is a linear straight line which has a non-zero inclination and is constant and has a liquid flow path height increasing portion (straight line) toward the discharge port and a portion (straight line) parallel to the arrangement surface of the discharge energy generating element. The area III from the distance L2 to the distance L3 has a ceiling part of a shape in which
It has a ceiling portion formed in a portion parallel to the arrangement surface of the discharge energy generating element.

【0046】また、吐出エネルギ発生素子は吐出口基準
位置からLH1とLH2との間にあり、図2においてL
1<LH1でL2<LH2である。L1とLH1の関係
はもとより規定はなく、図2の場合のように吐出エネル
ギ発生素子の後端のL2からのはみ出しが吐出エネルギ
発生素子の吐出口基準位置32の投影点32aからのイ
ンク流路上流側端部までの距離、すなわちLH2の20
%以内で、より好ましくは10%以内であれば、本発明
の目的を十分に達成できた。
The discharge energy generating element is located between the reference position of the discharge port and LH1 and LH2, and is L in FIG.
1 <LH1 and L2 <LH2. The relationship between L1 and LH1 is not specified, and the protrusion from the rear end L2 of the ejection energy generating element on the ink flow path from the projection point 32a of the ejection port reference position 32 of the ejection energy generating element as in the case of FIG. Distance to the flow side end, that is, 20 of LH2
If it is within%, more preferably within 10%, the object of the present invention can be sufficiently achieved.

【0047】(インクジェットヘッドの実施形態) 図3は、本発明のインクジェットヘッドの実施形態にお
ける液流路の構造を示す概略断面図である。
( Embodiment of Inkjet Head ) FIG. 3 is a schematic sectional view showing the structure of a liquid flow path in an embodiment of the inkjet head of the present invention.

【0048】吐出口基準位置32から距離L1までの領
域Iは、吐出口に向かって水平な天井部を有し、距離L
1から距離L2までの領域IIは、吐出口に向かって増
加する曲線で形成された天井部を有し、距離L2から距
離L3までの領域IIIは、吐出エネルギ発生素子の配
置面と平行な部分で形成された天井部を有している。
An area I from the discharge port reference position 32 to the distance L1 has a horizontal ceiling portion toward the discharge port and has a distance L.
A region II from 1 to the distance L2 has a ceiling portion formed by a curve increasing toward the ejection port, and a region III from the distance L2 to the distance L3 is a portion parallel to the arrangement surface of the ejection energy generating element. It has a ceiling part formed by.

【0049】図3の場合、領域IIと領域IIIの接続
部を液流路高さの急激な変化がないように滑らかに連結
されており、この領域IIと領域IIIとの境界は、各
領域の後端を直線近似したときの交点とする。
In the case of FIG. 3, the connecting portions of the regions II and III are smoothly connected so that the liquid flow path height does not change suddenly, and the boundaries between the regions II and III are the respective regions. Let the rear end be the intersection point when linear approximation is performed.

【0050】また、吐出エネルギ発生素子は吐出口基準
位置32からLH1とLH2との間にあるが、図3にお
いてはL1<LH1でL2>LH2であり、図1および
図2に示したように吐出エネルギ発生素子の後端がL2
からはみ出している場合とは異なり、吐出エネルギ発生
素子の後端は領域IIに含まれる場合であり、吐出時の
残留気泡の蓄積抑制に効果があった。
The discharge energy generating element is located between the discharge port reference position 32 and LH1 and LH2, but in FIG. 3, L1 <LH1 and L2> LH2, as shown in FIGS. 1 and 2. The rear end of the discharge energy generating element is L2
Unlike the case where the ejection energy generating element protrudes, the rear end of the ejection energy generating element is included in the region II, which is effective in suppressing the accumulation of residual bubbles during ejection.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
印字中の残留気泡を液流路内に蓄積させないために、イ
ンクジェット装置の吸引機構に負荷を与えることなし
に、吸引回数を減らせることが可能であり、印刷速度の
低下を抑えつつ印字可能枚数を増やし、また印字中の不
良も低減させることも可能であるので、より信頼性の高
いインクジェットヘッドおよび装置を実現できる。
As described above, according to the present invention,
Since the residual air bubbles during printing are not accumulated in the liquid flow path, it is possible to reduce the number of times of suction without imposing a load on the suction mechanism of the inkjet device. Since it is also possible to increase the number of defects and reduce defects during printing, it is possible to realize a more reliable inkjet head and apparatus.

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

【図1】本発明のインクジェットヘッドの第1の参考
態における液流路の構造を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a liquid flow path in a first reference mode of an inkjet head of the present invention.

【図2】本発明のインクジェットヘッドの第2の参考
態における液流路の構造を示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a liquid flow path in a second reference mode of the inkjet head of the present invention.

【図3】本発明のインクジェットヘッドの第3の実施形
態における液流路の構造を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a liquid flow path in a third embodiment of the inkjet head of the present invention.

【図4】本発明のインクジェット装置の一例を示す概略
斜視図である。
FIG. 4 is a schematic perspective view showing an example of an inkjet device of the present invention.

【図5】図4に示したインクジェット装置の制御回路の
構成を示すブロック図である。
5 is a block diagram showing a configuration of a control circuit of the inkjet device shown in FIG.

【図6】図4に示したインクジェット装置に装着可能な
インクジェットヘッドの一例を示す概略斜視図である。
6 is a schematic perspective view showing an example of an inkjet head that can be mounted on the inkjet device shown in FIG.

【図7】本発明に係るインクジェットヘッドのインク吐
出周りの一例を拡大して示す概略断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing, in an enlarged manner, an example around the ink ejection of the inkjet head according to the present invention.

【図8】(a)〜(d)は本発明のインクジェットヘッ
ドの液流路中のインクの挙動を経時的に示す液流路の概
略断面図である。
8A to 8D are schematic cross-sectional views of a liquid flow path showing the behavior of ink in the liquid flow path of the inkjet head of the present invention with time.

【図9】従来のインクジェットヘッドの一例における液
流路の構造を示す概略断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a liquid flow path in an example of a conventional inkjet head.

【図10】従来のインクジェットヘッドの他の例におけ
る液流路の構造を示す概略断面図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a liquid flow path in another example of the conventional inkjet head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 インクジェットヘッド 2 キャリッジ 3 被記録媒体 4 搬送ローラ 5,6 シャフト 7 インクタンク 8 吐出口 9 インク供給部材 10 PWB 11 コンパクトパッド 12 ベースプレート 13 ヒーターボード 14 吐出エネルギ発生素子 15 ワイヤー 16 インク液流路 17 共通液室 18 インク供給路 19 フィルタ 20 天板 21 吐出口形成面 22 オリフィス 23 液流路 24 テーパー部 31 液体抵抗素子 32 吐出口基準位置 100 制御回路 1 inkjet head 2 carriage 3 Recording medium 4 Conveyor rollers 5,6 shaft 7 ink tank 8 outlets 9 Ink supply member 10 PWB 11 compact pad 12 base plate 13 heater board 14 Discharge energy generation element 15 wires 16 ink flow path 17 Common liquid chamber 18 ink supply path 19 filters 20 Top plate 21 Discharge port forming surface 22 Orifice 23 Liquid flow path 24 Tapered part 31 Liquid resistance element 32 Discharge port reference position 100 control circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−191028(JP,A) 特開 平1−195050(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/05 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-191028 (JP, A) JP-A-1-195050 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) B41J 2/05

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 インクを吐出する吐出口と、該吐出口に
連通する液流路と、該液流路内に設けられ、かつ、前記
吐出口からインクを吐出させるのに利用される吐出圧力
を発生する吐出圧力発生手段とを含むインクジェットヘ
ッドであって、 前記吐出圧力発生手段に対向し、かつ、前記液流路を構
成する天井部は、前記液流路を構成する底面部からの高
さに応じて前記吐出口側から順に3つの領域I、領域I
Iおよび領域IIIから構成され、該領域IおよびII
Iは前記液流路を構成する底面部と平行であり、該領域
Iは前記領域IIIよりも液流路高さが高く、前記領域
IIは前記領域IIIから前記領域Iに向けて前記液流
路高さが増大する曲線で形成された傾斜を有し、前記領
域IIと前記領域IIIとの接続部は前記液流路高さの
急激な変化がないように滑らかに連結されると共に、該
領域IIは前記天井部と吐出口形成面との交点である基
準点からの距離L1〜L2の範囲に形成されており、 前記液流路を構成する底面部は、該底面部への前記基準
点の投影点からの距離LH1〜LH2の範囲に前記吐出
圧力発生手段を有しており、前記液流路を構成する天井
部と底面部との関係は、式LH2<L2 を満たすことを特徴とするインクジェットヘッド。
1. A discharge port for discharging ink, a liquid flow path communicating with the discharge port, and a discharge pressure provided in the liquid flow path and used for discharging ink from the discharge port. In the inkjet head including a discharge pressure generating unit that generates a liquid flow path, a ceiling portion that faces the discharge pressure generating unit and that forms the liquid flow path is higher than a bottom portion that forms the liquid flow path. According to the size, three regions I and I are sequentially provided from the ejection port side.
I and region III, said regions I and II
I is parallel to a bottom surface portion that constitutes the liquid flow path, the region I has a higher liquid flow path height than the region III, and the region II is the liquid flow from the region III toward the region I. The connecting portion between the region II and the region III is smoothly connected so that the liquid flow path height does not change abruptly, and has a slope formed by a curve in which the path height increases. The region II is formed in a range of distances L1 to L2 from a reference point which is an intersection of the ceiling portion and the discharge port forming surface, and the bottom surface portion forming the liquid flow path is the reference to the bottom surface portion. The discharge pressure generating means is provided in a range of distances LH1 to LH2 from the projection point of the point, and the relationship between the ceiling portion and the bottom portion forming the liquid flow path satisfies the expression LH2 <L2. And inkjet head.
【請求項2】 前記吐出口形成面は、前記吐出口を有す
る部材の前記液流路側の面であることを特徴とする請求
項1記載のインクジェットヘッド。
2. The ink jet head according to claim 1, wherein the ejection port forming surface is a surface of the member having the ejection port on the liquid flow path side.
【請求項3】 前記液流路高さは、前記液流路の長さ方
向に直交する面における中心部の高さであることを特徴
とする請求項1記載のインクジェットヘッド。
3. The ink jet head according to claim 1, wherein the height of the liquid flow path is a height of a central portion in a plane orthogonal to a length direction of the liquid flow path.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかの項に記載
のインクジェットヘッドを装着する手段を備えたことを
特徴とするインクジェット装置。
4. An ink jet device comprising means for mounting the ink jet head according to claim 1. Description:
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