JPH01283154A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents
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- JPH01283154A JPH01283154A JP11446488A JP11446488A JPH01283154A JP H01283154 A JPH01283154 A JP H01283154A JP 11446488 A JP11446488 A JP 11446488A JP 11446488 A JP11446488 A JP 11446488A JP H01283154 A JPH01283154 A JP H01283154A
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- Japan
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- ink
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- chamber
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- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
- B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
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- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
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- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/07—Embodiments of or processes related to ink-jet heads dealing with air bubbles
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
に産業上の利用分野】
この発明は、インク液を液滴状に噴射して印字を行うイ
ンクジェット記録ヘッドに関する。
ンクジェット記録ヘッドに関する。
インクジェット記録ヘッドの中で、ドロップ・オン・デ
マンド方式と呼ばれるものは、電界制御方式、電荷制御
方式、インクミスト方式などに比べて、 （１） 不要インクの回収の必要がない。 （２） インク加圧用ポンプが不要である。 （３）記録５７ドの構造が簡素で安価に量産できる。 （４）マルチノズル化が容易で、高速プリンタやファッ
クスなどに適用できる。 などの数々の特長を有している。 第３図は、上記ドロップ・オン・デマンド方式のインク
ジェット記録ヘッドの従来構成の概要を示すものである
。第３図において、キャビティ板１にはインク圧力室２
、インクノズル３、及びインク供給路４が設けられ、イ
ンク供給路４はインクチューブ６介してインク供給源５
に通じている。 そして、キャビティ板ｌには振動板７が一体的に接合さ
れ、そのインク圧力室２に対応する位置に電気機械変換
素子としての圧電素子８が貼着されている。 このような構成において、非記録時（インク非射出時）
には、インク圧力室２内のインクの静圧力とインクノズ
ル３におけるインクの表面張力とが平衡状態にあり、イ
ンクはインク圧力室２内に保持されている。一方、記録
時には、電気信号が圧電素子８に印加され、圧電素子８
が横方向に収縮して振動板４がインク圧力室２の内方に
変位する。それにより、インク圧力室２の容積が減少し
、その容積減少分に相当するインクがインクノズル３か
ら１個のインク滴となって図示しない記録紙上に射出さ
れ印字が行われる。インク滴が射出されたのちはインク
圧力室２の容積が復元され、インク供給源５からインク
が補給されて元の平衡状態を形成する。 このように、ドロップ・オン・デマンド方式のインクジ
ェット記録ヘッドは、印字のための電気信号が印加され
る度に印字に必要なインク滴が射出されるため、インク
滴形成のタイミング制御が容易である。
マンド方式と呼ばれるものは、電界制御方式、電荷制御
方式、インクミスト方式などに比べて、 （１） 不要インクの回収の必要がない。 （２） インク加圧用ポンプが不要である。 （３）記録５７ドの構造が簡素で安価に量産できる。 （４）マルチノズル化が容易で、高速プリンタやファッ
クスなどに適用できる。 などの数々の特長を有している。 第３図は、上記ドロップ・オン・デマンド方式のインク
ジェット記録ヘッドの従来構成の概要を示すものである
。第３図において、キャビティ板１にはインク圧力室２
、インクノズル３、及びインク供給路４が設けられ、イ
ンク供給路４はインクチューブ６介してインク供給源５
に通じている。 そして、キャビティ板ｌには振動板７が一体的に接合さ
れ、そのインク圧力室２に対応する位置に電気機械変換
素子としての圧電素子８が貼着されている。 このような構成において、非記録時（インク非射出時）
には、インク圧力室２内のインクの静圧力とインクノズ
ル３におけるインクの表面張力とが平衡状態にあり、イ
ンクはインク圧力室２内に保持されている。一方、記録
時には、電気信号が圧電素子８に印加され、圧電素子８
が横方向に収縮して振動板４がインク圧力室２の内方に
変位する。それにより、インク圧力室２の容積が減少し
、その容積減少分に相当するインクがインクノズル３か
ら１個のインク滴となって図示しない記録紙上に射出さ
れ印字が行われる。インク滴が射出されたのちはインク
圧力室２の容積が復元され、インク供給源５からインク
が補給されて元の平衡状態を形成する。 このように、ドロップ・オン・デマンド方式のインクジ
ェット記録ヘッドは、印字のための電気信号が印加され
る度に印字に必要なインク滴が射出されるため、インク
滴形成のタイミング制御が容易である。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこの種のインクジェット記録ヘッ
ドは、次のような問題点を含んでいる。 以下、これを第４図に基づいて説明する。ここで、第４
図（Ａ）〜（Ｄ）は、第３図に示したインクジェット記
録ヘッドのインク滴射出時におけるインクノズル３内の
メニスカスの挙動を時間経過とともに示している。 第４図において、インクノズル３内のメニスカスは、（
Ａ）の平衡状態から、インク圧力室２内の圧力増加に伴
って（Ｂ）に示すように柱状に突出する。やがて、（Ｃ
）に示すようにその先端が離反し、表面張力により粒子
化する。次いで、インク圧力室２の容積が復元過程に入
ると、メニスカスは（Ｄ）に示すようにインクノズル３
の内方へ移動する。その後、メニスカスは振動しながら
、（Ａ）に示すもとの平衡状態に戻る。 ところが、第４図（Ｄ）におけるインク圧力室２の容積
の復元の際に、メニスカスの振動の振幅が余りに大きい
と、これに伴ってインクノズル３内のメニスカスの後退
も大きくなり、インク圧力室２内に空気を吸い込んでし
まう場合が出てくる。 そして、このようなインク圧力室２の内方への変位が繰
り返されると、インクノズル３へのインク液の補給が十
分でなくなり、−層インクノズル３内のメニスカスの位
置が内方に移り、空気の吸い込みが容易となる。その結
果、インク射出が不安定となり、最終的にはインク射出
が不能となるに至る。この現象は、インクジェット記録
ヘッドにとって重大な問題である。 この発明は、上記問題点を解消するためになされたもの
で、インク射出の高速応答性にすぐれた信頼性の高いイ
ンクジェット記録ヘッドを提供することを目的とするも
のである。
ドは、次のような問題点を含んでいる。 以下、これを第４図に基づいて説明する。ここで、第４
図（Ａ）〜（Ｄ）は、第３図に示したインクジェット記
録ヘッドのインク滴射出時におけるインクノズル３内の
メニスカスの挙動を時間経過とともに示している。 第４図において、インクノズル３内のメニスカスは、（
Ａ）の平衡状態から、インク圧力室２内の圧力増加に伴
って（Ｂ）に示すように柱状に突出する。やがて、（Ｃ
）に示すようにその先端が離反し、表面張力により粒子
化する。次いで、インク圧力室２の容積が復元過程に入
ると、メニスカスは（Ｄ）に示すようにインクノズル３
の内方へ移動する。その後、メニスカスは振動しながら
、（Ａ）に示すもとの平衡状態に戻る。 ところが、第４図（Ｄ）におけるインク圧力室２の容積
の復元の際に、メニスカスの振動の振幅が余りに大きい
と、これに伴ってインクノズル３内のメニスカスの後退
も大きくなり、インク圧力室２内に空気を吸い込んでし
まう場合が出てくる。 そして、このようなインク圧力室２の内方への変位が繰
り返されると、インクノズル３へのインク液の補給が十
分でなくなり、−層インクノズル３内のメニスカスの位
置が内方に移り、空気の吸い込みが容易となる。その結
果、インク射出が不安定となり、最終的にはインク射出
が不能となるに至る。この現象は、インクジェット記録
ヘッドにとって重大な問題である。 この発明は、上記問題点を解消するためになされたもの
で、インク射出の高速応答性にすぐれた信頼性の高いイ
ンクジェット記録ヘッドを提供することを目的とするも
のである。
上記目的を達成するために、この発明のインクジェット
記録ヘッドは、主インク圧力室、この主インク圧力室に
通じる副インク圧力室、及びこの副インク圧力室にイン
クを供給するインク供給路を備えたキャビティ板と、こ
のキャビティ板の前記主インク圧力室に対応する位置に
インクノズルを備えたノズル板と、振動板とを積層一体
化するとともに、前記振動板における前記キャビティ板
の主インク圧力室及び副インク圧力室に対応する位置に
それぞれ圧電素子を配置して構成するものとする。
記録ヘッドは、主インク圧力室、この主インク圧力室に
通じる副インク圧力室、及びこの副インク圧力室にイン
クを供給するインク供給路を備えたキャビティ板と、こ
のキャビティ板の前記主インク圧力室に対応する位置に
インクノズルを備えたノズル板と、振動板とを積層一体
化するとともに、前記振動板における前記キャビティ板
の主インク圧力室及び副インク圧力室に対応する位置に
それぞれ圧電素子を配置して構成するものとする。
主インク圧力室及び副インク圧力室に対応する圧電素子
にそれぞれタイミングをずらせて電気信号を印加するこ
とにより、主インク圧力室の容積が復元する際に副イン
ク圧力室の容積を減少させ、インクノズルのメニスカス
の極端な後退を防止することができる。
にそれぞれタイミングをずらせて電気信号を印加するこ
とにより、主インク圧力室の容積が復元する際に副イン
ク圧力室の容積を減少させ、インクノズルのメニスカス
の極端な後退を防止することができる。
以下、図に基づいてこの発明の詳細な説明する。
第１図はこの発明の実施例を分解斜視図で示したもので
ある。第１図において、１０はキャビティ板で、このキ
ャビティ板１０にはその中心に沿って複数の主インク圧
力室１１が設けられ、さらにその両側には副インク圧力
室１２及び１３がそれぞれ設けられている。そして、さ
らにその両側にキャビティ板１０の側面に沿って、イン
ク供給路１４及び１５が設けられている。これら主イン
ク圧力室１１、副インク圧力室１２．１３及びインク供
給路１４．１５は、図示の通りいずれもキャビティ板１
０を図の上下に貫通するように形成されている。 上記主インク圧力室１１と副インク圧力室１２゜１３と
は、キャビティ板１１の上面から形成された溝状のイン
ク通路１６．１７で連通させられている。また、副イン
ク圧力室１２．１３は、同様の溝状のインク供給通路１
８．１９により、インク供給路１４．１５と結ばれてい
る。インク供給路１４．１５は、図示しない外部のイン
ク供給源と接続されるようになっている。 ２０はノズル板で、このノズル板２０には、その中心に
沿って主インク圧力室１１に対応する位置に複数のイン
クノズル２１が配置されている。 インクノズル２１の直径は、３０〜１００μｍの範囲で
適宜に選定される。２２は振動板である。 第１図に分解して示したキャビティ板１０、ノズル板２
０及び振動板２２は、積層して一体化され、さらに振動
板２２の上面に電気機械変換素子としての圧電素子を貼
着してインクジェット記録ヘッドが構成される。第２図
は、そのようにして構成されたインクジェット記録ヘッ
ドを縦断面図で示したものである。積層の際には構成部
材の材質に応じて、接着、接合あるいは融着などの手段
が適宜選択される。 第２図において、２３．２４及び２５は、振動Ｆｉ２２
に接着などで貼着された圧電素子である。 圧電素子２３は、主インク圧力室１１に対応する位置に
配置され、また圧電素子２４及び２５は副インク圧力室
１２及び１３にそれぞれ対応する位置に配置されている
。 このような構成において、圧電素子２３に外部より電気
信号を印加すると、その部分の振動板２２は主インク圧
力室１１の内方に変位し、その容積を急激に減少させる
。その結果、容積減少分に相当するインク液がインク滴
としてインクノズル２１から外部に射出され、ノズル板
２０の下方に配置されている図示しない記録紙上に点着
して印字を行う、その後、圧電素子２３への電気信号が
除去されると、振動板２２は元の位置に復元し、これに
応じて主インク圧力室１１の容積も復元する。 しかしながら、この繰り返しのみであると、従来技術の
問題点としてすでに述べたように、インクノズル２１内
のメニスカスの前進と後退の挙動、の際に空気を吸い込
む恐れがある。 ：そこで、主インク圧力室１１の両側
の副インク圧力室１２．１３に対応した圧電素子２４．
２５に、主インク圧力室１１に対応した圧電素子２３へ
の電気信号を除去するのと同じタイミングで電気信号を
印加する。すなわち、振動板２２の主インク圧力室１１
に対応する部分の変位が元の位置に復する際に、これと
同じタイミングで副インク圧力室１２．１３に対応する
部分を内方に変位させ、副インク圧力室１２．１３の容
積を減少させる。これにより、主インク圧力室１１の急
激な容積の減少に伴うインクノズル２１内のメニスカス
の極端な後退を防止しようとするものである。したがっ
て、圧電素子２４．２５に印加する電気信号の電圧レベ
ルは、主インク圧力室１１に対応した圧電素子２３に対
、するそれに比べそかなり低位でもその目的を達成する
ことができる。 このような構成により、はぼ１０に＆の非常に高い嬰波
数領域まで安定的なインク射出が可能で、空気の吸い込
みによるトラブルは皆無になることが確認できた。
ある。第１図において、１０はキャビティ板で、このキ
ャビティ板１０にはその中心に沿って複数の主インク圧
力室１１が設けられ、さらにその両側には副インク圧力
室１２及び１３がそれぞれ設けられている。そして、さ
らにその両側にキャビティ板１０の側面に沿って、イン
ク供給路１４及び１５が設けられている。これら主イン
ク圧力室１１、副インク圧力室１２．１３及びインク供
給路１４．１５は、図示の通りいずれもキャビティ板１
０を図の上下に貫通するように形成されている。 上記主インク圧力室１１と副インク圧力室１２゜１３と
は、キャビティ板１１の上面から形成された溝状のイン
ク通路１６．１７で連通させられている。また、副イン
ク圧力室１２．１３は、同様の溝状のインク供給通路１
８．１９により、インク供給路１４．１５と結ばれてい
る。インク供給路１４．１５は、図示しない外部のイン
ク供給源と接続されるようになっている。 ２０はノズル板で、このノズル板２０には、その中心に
沿って主インク圧力室１１に対応する位置に複数のイン
クノズル２１が配置されている。 インクノズル２１の直径は、３０〜１００μｍの範囲で
適宜に選定される。２２は振動板である。 第１図に分解して示したキャビティ板１０、ノズル板２
０及び振動板２２は、積層して一体化され、さらに振動
板２２の上面に電気機械変換素子としての圧電素子を貼
着してインクジェット記録ヘッドが構成される。第２図
は、そのようにして構成されたインクジェット記録ヘッ
ドを縦断面図で示したものである。積層の際には構成部
材の材質に応じて、接着、接合あるいは融着などの手段
が適宜選択される。 第２図において、２３．２４及び２５は、振動Ｆｉ２２
に接着などで貼着された圧電素子である。 圧電素子２３は、主インク圧力室１１に対応する位置に
配置され、また圧電素子２４及び２５は副インク圧力室
１２及び１３にそれぞれ対応する位置に配置されている
。 このような構成において、圧電素子２３に外部より電気
信号を印加すると、その部分の振動板２２は主インク圧
力室１１の内方に変位し、その容積を急激に減少させる
。その結果、容積減少分に相当するインク液がインク滴
としてインクノズル２１から外部に射出され、ノズル板
２０の下方に配置されている図示しない記録紙上に点着
して印字を行う、その後、圧電素子２３への電気信号が
除去されると、振動板２２は元の位置に復元し、これに
応じて主インク圧力室１１の容積も復元する。 しかしながら、この繰り返しのみであると、従来技術の
問題点としてすでに述べたように、インクノズル２１内
のメニスカスの前進と後退の挙動、の際に空気を吸い込
む恐れがある。 ：そこで、主インク圧力室１１の両側
の副インク圧力室１２．１３に対応した圧電素子２４．
２５に、主インク圧力室１１に対応した圧電素子２３へ
の電気信号を除去するのと同じタイミングで電気信号を
印加する。すなわち、振動板２２の主インク圧力室１１
に対応する部分の変位が元の位置に復する際に、これと
同じタイミングで副インク圧力室１２．１３に対応する
部分を内方に変位させ、副インク圧力室１２．１３の容
積を減少させる。これにより、主インク圧力室１１の急
激な容積の減少に伴うインクノズル２１内のメニスカス
の極端な後退を防止しようとするものである。したがっ
て、圧電素子２４．２５に印加する電気信号の電圧レベ
ルは、主インク圧力室１１に対応した圧電素子２３に対
、するそれに比べそかなり低位でもその目的を達成する
ことができる。 このような構成により、はぼ１０に＆の非常に高い嬰波
数領域まで安定的なインク射出が可能で、空気の吸い込
みによるトラブルは皆無になることが確認できた。
この発明によれば、主イジク圧力室９容積復元に°合わ
せて副インク圧力室の容積を減少させ、インクノズルの
メニスカスの極端な後退□による空気°の吸い込みを防
止できるので、イン多ジェット記録ヘッドのインク射出
が安定して信幀性が高まるとともに、周波数応答性も大
幅に向上する。
せて副インク圧力室の容積を減少させ、インクノズルの
メニスカスの極端な後退□による空気°の吸い込みを防
止できるので、イン多ジェット記録ヘッドのインク射出
が安定して信幀性が高まるとともに、周波数応答性も大
幅に向上する。
第１図はこの発明の実施例の分解斜視図、第２図は第１
図の実施例の縦断面図、第３図は従来例の縦断面図、第
４図は従来例におけるインクノズル内のメニスカスの挙
動を示す説明図である。 １０：キャビティ板、１１：主インク圧力室、１２．１
３＝副インク圧力室、１４，１５：インク供給路、２０
：ノズル板、２１：インクノズル、２２：振動板、２３
：主インク圧力室に対応する圧電素子、２４，２５：副
インク圧力室に対応する圧電素子。 第 １ 図
図の実施例の縦断面図、第３図は従来例の縦断面図、第
４図は従来例におけるインクノズル内のメニスカスの挙
動を示す説明図である。 １０：キャビティ板、１１：主インク圧力室、１２．１
３＝副インク圧力室、１４，１５：インク供給路、２０
：ノズル板、２１：インクノズル、２２：振動板、２３
：主インク圧力室に対応する圧電素子、２４，２５：副
インク圧力室に対応する圧電素子。 第 １ 図
Claims (1)
- １）主インク圧力室、この主インク圧力室に通じる副イ
ンク圧力室、及びこの副インク圧力室にインクを供給す
るインク供給路を備えたキャビティ板と、このキャビテ
ィ板の前記主インク圧力室に対応する位置にインクノズ
ルを備えたノズル板と、振動板とを積層一体化するとと
もに、前記振動板における前記キャビティ板の主インク
圧力室及び副インク圧力室に対応する位置にそれぞれ圧
電素子を配置して構成したことを特徴とするインクジェ
ット記録ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11446488A JPH01283154A (ja) | 1988-05-11 | 1988-05-11 | インクジェット記録ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11446488A JPH01283154A (ja) | 1988-05-11 | 1988-05-11 | インクジェット記録ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01283154A true JPH01283154A (ja) | 1989-11-14 |
Family
ID=14638393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11446488A Pending JPH01283154A (ja) | 1988-05-11 | 1988-05-11 | インクジェット記録ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01283154A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008001268A2 (en) | 2006-06-28 | 2008-01-03 | Koninklijke Philips Electronics N. V. | Device and method for delivering a fluid in form of a high-speed micro-jet |
| JP2012006224A (ja) * | 2010-06-24 | 2012-01-12 | Brother Industries Ltd | 液滴噴射装置 |
| WO2012084687A1 (en) * | 2010-12-21 | 2012-06-28 | Oce-Technologies B.V. | Operating a piezoelectric actuator membrane of a pressure chamber |
| JP2015160436A (ja) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | ゼロックス コーポレイションＸｅｒｏｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 単一の噴射吐出システムを駆動する複数の薄膜圧電要素 |
-
1988
- 1988-05-11 JP JP11446488A patent/JPH01283154A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008001268A2 (en) | 2006-06-28 | 2008-01-03 | Koninklijke Philips Electronics N. V. | Device and method for delivering a fluid in form of a high-speed micro-jet |
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| US8007081B2 (en) | 2006-06-28 | 2011-08-30 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Device and method for delivering a fluid in form of a high-speed micro-jet |
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