JPH0232146B2 - - Google Patents
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- JPH0232146B2 JPH0232146B2 JP58121301A JP12130183A JPH0232146B2 JP H0232146 B2 JPH0232146 B2 JP H0232146B2 JP 58121301 A JP58121301 A JP 58121301A JP 12130183 A JP12130183 A JP 12130183A JP H0232146 B2 JPH0232146 B2 JP H0232146B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- 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
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B41J2002/14379—Edge shooter
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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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
- B41J2202/12—Embodiments of or processes related to ink-jet heads with ink circulating through the whole print head
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、高速印字が可能なオンデマンド型印
字ヘツドに関する。
字ヘツドに関する。
従来この種の印字ヘツドの一例として、第１図
ａ，ｂに示すものが既に知られている。同図ａは
平面図で、ｂはそのＹ−Y′断面図を示す。
ａ，ｂに示すものが既に知られている。同図ａは
平面図で、ｂはそのＹ−Y′断面図を示す。
これは、電気機械変換手段として、例えばピエ
ゾ振動子１０１の両電極面にリード線１０１−
１，１０２−２を介して電気信号に応じて入力電
圧を印加し、基板１０５に取付けられた可撓性プ
レート１０２を伸縮変化させ圧力波発生室１０３
の容積変化を生じさせる。この容積変化にて圧力
波発生室１０３の内圧を瞬時に上昇させ、ノズル
１０４よりインク滴１０６を噴射することができ
る。
ゾ振動子１０１の両電極面にリード線１０１−
１，１０２−２を介して電気信号に応じて入力電
圧を印加し、基板１０５に取付けられた可撓性プ
レート１０２を伸縮変化させ圧力波発生室１０３
の容積変化を生じさせる。この容積変化にて圧力
波発生室１０３の内圧を瞬時に上昇させ、ノズル
１０４よりインク滴１０６を噴射することができ
る。
インクの物性値（例えば表面張力粘性）ノズル
の断面形状などが複雑に相互作用を起しながらイ
ンク滴を形成し、このインク滴が記録紙に付着、
文字形成ができる。印加電圧除去後はプレート１
０２は時間の経過と共に残留振動を繰り返しなが
ら静止し正常な状態に戻る。
の断面形状などが複雑に相互作用を起しながらイ
ンク滴を形成し、このインク滴が記録紙に付着、
文字形成ができる。印加電圧除去後はプレート１
０２は時間の経過と共に残留振動を繰り返しなが
ら静止し正常な状態に戻る。
所で電気信号が印加されていないときは、ノズ
ル１０４とインク貯蔵器（図示せず）との間の水
頭圧差を適当に保つことで、ノズル１０４からの
インク液もれを防止している。しかしノズル１０
４とインク貯臓器（図示せず）との水頭圧差は、
せいぜい最高１〜２cmH2Oなので、ノズルの多
数配列による水頭圧差を１〜２cmH2Oに保つこ
とがむずかしく、ノズルからインク垂れを生じや
すくなり、かつノズル面の濡れの影響によりイン
ク飛翔方向が悪くなりドツトの正常な噴射ができ
なくなるなどの不都合を生じノズルの多数配列が
困難であつた。
ル１０４とインク貯蔵器（図示せず）との間の水
頭圧差を適当に保つことで、ノズル１０４からの
インク液もれを防止している。しかしノズル１０
４とインク貯臓器（図示せず）との水頭圧差は、
せいぜい最高１〜２cmH2Oなので、ノズルの多
数配列による水頭圧差を１〜２cmH2Oに保つこ
とがむずかしく、ノズルからインク垂れを生じや
すくなり、かつノズル面の濡れの影響によりイン
ク飛翔方向が悪くなりドツトの正常な噴射ができ
なくなるなどの不都合を生じノズルの多数配列が
困難であつた。
また、ノズル１０４より噴射したインク流量分
は圧力波発生室１０３を介してノズル１０４に充
填する必要がある。インクの充填はインク表面張
力作用によりインク貯蔵器（図示せず）から圧力
波発生室１０３を介してノズル先端に満されると
言う充填流路系を形成されるため、圧力波発生室
１０３の形状・大きさがその充填時間に大きく寄
与し、充填時間は一般に数百μs程度の時間を要し
た。この為、毎秒当り2000〜4000ドツト程度の噴
射繰り返し周波数までしか追従できなかつた。よ
つて毎秒当り5000以上のドツトの噴射繰り返し周
波数で正常に動作させるには、このインク充填時
間の短縮化が問題となり、マルチノズルタイプの
インクジエツト式印字ヘツドの場合、高速印字が
むずかしかつた。
は圧力波発生室１０３を介してノズル１０４に充
填する必要がある。インクの充填はインク表面張
力作用によりインク貯蔵器（図示せず）から圧力
波発生室１０３を介してノズル先端に満されると
言う充填流路系を形成されるため、圧力波発生室
１０３の形状・大きさがその充填時間に大きく寄
与し、充填時間は一般に数百μs程度の時間を要し
た。この為、毎秒当り2000〜4000ドツト程度の噴
射繰り返し周波数までしか追従できなかつた。よ
つて毎秒当り5000以上のドツトの噴射繰り返し周
波数で正常に動作させるには、このインク充填時
間の短縮化が問題となり、マルチノズルタイプの
インクジエツト式印字ヘツドの場合、高速印字が
むずかしかつた。
更に、特開昭48−9622号公報に示されているよ
うに、インクを満された内方の室で超音波衝撃波
を発生させ、ノズル内部を伝搬、外方の室のノズ
ル端部からインク滴を噴射させる方式の場合１列
状に配列されたマルチノズルは一つの共通な外方
の室に連通しておるため、各ノズルの噴射状態に
よつて、各ノズル間で相互干渉を起し、インク滴
速度のバラツキが大きくなり、印字品質の低下が
生じると言う問題があつた。又内方の室に混入し
た空気を抜くことも、又室内のインクの循環も構
造的な問題でむずかしく、かつ噴射後に内方の室
のインクが平衡・静止状態に早急に復元しないた
め、１つの電気信号に応答して、１個のインク滴
を形成することはできないと言う欠点があつた。
一方、印字ヘツドのマルチノズル化の場合、どう
してもヘツドは立体的に構成され、大形化してし
まうと言う実用上の問題も有していた。この実用
上の問題を解決するための手段として、特開昭56
−62161号公報に記載のインクジエツトヘツド、
並びに同一出願人の特開昭57−87967号公報に記
載の噴射ヘツドがある。この構成を第６図ａ，ｂ
に示す。第６図ａは断面図、第６図ｂは第６図ａ
の平面図を示す。１２１は基板である。供給路１
２２、圧力波発生室１２３、ノズル１２４が形成
されている振動板１２５は同時に、供給管１２
６、個別供給路１２７が形成されている。１２８
は供給基板で供給管１２９及び供給路１３０が形
成されている。１３１は圧電素子で両面に電極が
形成され圧力発生室１２３に対応するように振動
板１２５上に接着配置されている。そして基板１
２１、振動板１２５、供給基板１２８はそれぞれ
図のように接合されている。ここで、個別インク
供給部１２７の長さは短い方が流路に抵抗が少な
くなり繰り返し周波数が高くなるが、逆にノズル
との相互干渉による影響が出てくるため、第６図
ａ，ｂに示す従来のヘツドは先述の特開昭48−
9622号公報に記載されているものと同様に、各ノ
ズル間の相互干渉が大きいためインク滴を噴射す
るときのインク滴速度のバラツキが大きく、また
噴射しないノズル１２４の端部からもインクが吐
出してインク漏れが発生するという問題があつ
た。これを避けるためには個別インク供給部１２
７を適当な長さおよび断面積にする必要がある
が、実用上、その長さはかなり長くしなければな
らず、その長さは圧力発生室１２３からノズル１
２４に至る長さと同程度の長さが必要である。そ
の結果、ヘツド自身が大きくなり、実用上問題が
あつた。
うに、インクを満された内方の室で超音波衝撃波
を発生させ、ノズル内部を伝搬、外方の室のノズ
ル端部からインク滴を噴射させる方式の場合１列
状に配列されたマルチノズルは一つの共通な外方
の室に連通しておるため、各ノズルの噴射状態に
よつて、各ノズル間で相互干渉を起し、インク滴
速度のバラツキが大きくなり、印字品質の低下が
生じると言う問題があつた。又内方の室に混入し
た空気を抜くことも、又室内のインクの循環も構
造的な問題でむずかしく、かつ噴射後に内方の室
のインクが平衡・静止状態に早急に復元しないた
め、１つの電気信号に応答して、１個のインク滴
を形成することはできないと言う欠点があつた。
一方、印字ヘツドのマルチノズル化の場合、どう
してもヘツドは立体的に構成され、大形化してし
まうと言う実用上の問題も有していた。この実用
上の問題を解決するための手段として、特開昭56
−62161号公報に記載のインクジエツトヘツド、
並びに同一出願人の特開昭57−87967号公報に記
載の噴射ヘツドがある。この構成を第６図ａ，ｂ
に示す。第６図ａは断面図、第６図ｂは第６図ａ
の平面図を示す。１２１は基板である。供給路１
２２、圧力波発生室１２３、ノズル１２４が形成
されている振動板１２５は同時に、供給管１２
６、個別供給路１２７が形成されている。１２８
は供給基板で供給管１２９及び供給路１３０が形
成されている。１３１は圧電素子で両面に電極が
形成され圧力発生室１２３に対応するように振動
板１２５上に接着配置されている。そして基板１
２１、振動板１２５、供給基板１２８はそれぞれ
図のように接合されている。ここで、個別インク
供給部１２７の長さは短い方が流路に抵抗が少な
くなり繰り返し周波数が高くなるが、逆にノズル
との相互干渉による影響が出てくるため、第６図
ａ，ｂに示す従来のヘツドは先述の特開昭48−
9622号公報に記載されているものと同様に、各ノ
ズル間の相互干渉が大きいためインク滴を噴射す
るときのインク滴速度のバラツキが大きく、また
噴射しないノズル１２４の端部からもインクが吐
出してインク漏れが発生するという問題があつ
た。これを避けるためには個別インク供給部１２
７を適当な長さおよび断面積にする必要がある
が、実用上、その長さはかなり長くしなければな
らず、その長さは圧力発生室１２３からノズル１
２４に至る長さと同程度の長さが必要である。そ
の結果、ヘツド自身が大きくなり、実用上問題が
あつた。
本発明の目的は、これらの欠点を除去し、複数
の圧力波発生手段流路系とインク充填流路系とを
分離独立されることで、各ノズル間の相互干渉を
受けることなく、インク充填時間の短縮化を図
り、噴射繰り返し周波数を5000サイクル／秒以上
の動作、すなわち毎秒当たり5000ドツト以上のイ
ンク滴を安定に噴射することを可能にするインク
ジエツト式印字ヘツドを提供することにある。
の圧力波発生手段流路系とインク充填流路系とを
分離独立されることで、各ノズル間の相互干渉を
受けることなく、インク充填時間の短縮化を図
り、噴射繰り返し周波数を5000サイクル／秒以上
の動作、すなわち毎秒当たり5000ドツト以上のイ
ンク滴を安定に噴射することを可能にするインク
ジエツト式印字ヘツドを提供することにある。
本発明の他の目的は、印字ヘツドの小型化とノ
ズル端部からのインク液もれを防止した高密度マ
ルチノズル化が可能な極めて実用的なインクジエ
ツト式印字ヘツトを提供することにある。
ズル端部からのインク液もれを防止した高密度マ
ルチノズル化が可能な極めて実用的なインクジエ
ツト式印字ヘツトを提供することにある。
本発明によれば、インク滴を噴射するノズル
と、ノズルと圧力波発生室との間にキヤパシテイ
室を圧力波発生室とインク槽との間に薄層からな
る第１のインク供給部を配置するとともに各キヤ
パシテイ室ごとにインク供給孔を配置した基板
と、インク供給孔とインク槽とを直結するため毛
細管作用にてインクを供給する第２インク供給部
とから成るインク供給路基板と、圧力波発生室の
容積変化を生じさせる手段としてピエゾ振動子を
取付けた可撓性プレートとを一体構成化したイン
クジエツト式印字ヘツドが得られる。
と、ノズルと圧力波発生室との間にキヤパシテイ
室を圧力波発生室とインク槽との間に薄層からな
る第１のインク供給部を配置するとともに各キヤ
パシテイ室ごとにインク供給孔を配置した基板
と、インク供給孔とインク槽とを直結するため毛
細管作用にてインクを供給する第２インク供給部
とから成るインク供給路基板と、圧力波発生室の
容積変化を生じさせる手段としてピエゾ振動子を
取付けた可撓性プレートとを一体構成化したイン
クジエツト式印字ヘツドが得られる。
以下、本発明の一実施例について図面をもつて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
第２図は一実施例である多数ノズルのインクジ
エツト式印字ヘツドの平面図で、第３図は第２図
のＡ−A′断面図である。第４図ａ，ｂは一実施
例として示した圧力波発生基板とインク供給路基
板の平面図である。
エツト式印字ヘツドの平面図で、第３図は第２図
のＡ−A′断面図である。第４図ａ，ｂは一実施
例として示した圧力波発生基板とインク供給路基
板の平面図である。
第５図ａ，ｂは本発明の他の実施例を示す図
で、インク供給路基板の平面図およびこれを用い
た場合の断面図である。
で、インク供給路基板の平面図およびこれを用い
た場合の断面図である。
図において、
１０はインク滴を一定方向に噴射するためのノ
ズル、１１は圧力波発生室で、インク滴を噴射す
るための圧力波を発生する。１３はキヤパシテイ
室で、圧力波発生室１１より小さな容積で、ノズ
ル１０と圧力波発生室１１との間に配置され、更
にキヤパシテイ室１３の中に0.05〜0.3mmφの微
少な穴径を有するインク供給孔１３−１と、キヤ
パシテイ室１３とインク槽１６とに連通し毛細管
作用にてインクを供給するための第２インク供給
部１３−２とから成つている。第２インク供給部
１３−２は第３図に示すように圧力波発生室１１
て平行に設けている。このため、各ノズル間の相
互干渉を防ぐのに十分な長さを確保しつつ、ヘツ
ド全体では小型に形成できる。圧力波発生室１１
の他端は薄層からなる第１のインク供給部１５に
通じる。
ズル、１１は圧力波発生室で、インク滴を噴射す
るための圧力波を発生する。１３はキヤパシテイ
室で、圧力波発生室１１より小さな容積で、ノズ
ル１０と圧力波発生室１１との間に配置され、更
にキヤパシテイ室１３の中に0.05〜0.3mmφの微
少な穴径を有するインク供給孔１３−１と、キヤ
パシテイ室１３とインク槽１６とに連通し毛細管
作用にてインクを供給するための第２インク供給
部１３−２とから成つている。第２インク供給部
１３−２は第３図に示すように圧力波発生室１１
て平行に設けている。このため、各ノズル間の相
互干渉を防ぐのに十分な長さを確保しつつ、ヘツ
ド全体では小型に形成できる。圧力波発生室１１
の他端は薄層からなる第１のインク供給部１５に
通じる。
この第１のインク供給部１５はエツチング技術
等によつて0.03〜0.2ｍ／ｍ程度の深さに形成さ
れている。圧力波発生室１１で生じた衝撃波のう
ち、インク槽１６方向に伝搬された衝撃波は絞り
効果を有するこの薄層な第１のインク供給部１５
によつて弱められるため、この衝撃波の反射波の
伝搬影響による他のノズル１０からのインク垂れ
を防止することができる。インク槽１６はインク
貯蔵器２０から供給されたインクを一時的に貯え
ておく程度で良く、従来のヘツドのように、イン
ク貯蔵器の静圧とノズル面の表面張力とのバラン
スを保つ必要がなくなつた。１７は可撓性プレー
ト、１８は電気機械変換手段でチタン酸バリウム
−鉛ジルコン酸塩、チタン酸塩セラミツクス等で
構成されたピエゾ振動子である。
等によつて0.03〜0.2ｍ／ｍ程度の深さに形成さ
れている。圧力波発生室１１で生じた衝撃波のう
ち、インク槽１６方向に伝搬された衝撃波は絞り
効果を有するこの薄層な第１のインク供給部１５
によつて弱められるため、この衝撃波の反射波の
伝搬影響による他のノズル１０からのインク垂れ
を防止することができる。インク槽１６はインク
貯蔵器２０から供給されたインクを一時的に貯え
ておく程度で良く、従来のヘツドのように、イン
ク貯蔵器の静圧とノズル面の表面張力とのバラン
スを保つ必要がなくなつた。１７は可撓性プレー
ト、１８は電気機械変換手段でチタン酸バリウム
−鉛ジルコン酸塩、チタン酸塩セラミツクス等で
構成されたピエゾ振動子である。
なおノズル１０、キヤパシテイ室１３、圧力波
発生室１１、薄層な第１のインク供給部１５、イ
ンク槽１６、インク供給孔１３−１及び第２イン
ク供給部１３−２等の具体的なエツチング深さに
ついては後述する。１９は印字ヘツドへのインク
供給口で、２０はインク貯蔵器で、パイプを介し
て印字ヘツドにインクを供給する。２１は空気抜
きで、印字ヘツドにインクを充填する際にインク
貯蔵器２０に大きな外力を加えて強制的にインク
を充填する。この際、インク槽１６に残存してい
る空気を容易に抜くための孔である。インク貯蔵
器２０の加圧の大きさはインク槽１６の液面がａ
で示すレベルに達する程度に加えてあればよい。
発生室１１、薄層な第１のインク供給部１５、イ
ンク槽１６、インク供給孔１３−１及び第２イン
ク供給部１３−２等の具体的なエツチング深さに
ついては後述する。１９は印字ヘツドへのインク
供給口で、２０はインク貯蔵器で、パイプを介し
て印字ヘツドにインクを供給する。２１は空気抜
きで、印字ヘツドにインクを充填する際にインク
貯蔵器２０に大きな外力を加えて強制的にインク
を充填する。この際、インク槽１６に残存してい
る空気を容易に抜くための孔である。インク貯蔵
器２０の加圧の大きさはインク槽１６の液面がａ
で示すレベルに達する程度に加えてあればよい。
次に動作について述べる。
電気信号をピエゾ振動子１８に印加すること
で、可撓性プレート１７が瞬時に伸縮変形し、圧
力波発生室１１に衝撃波が生ずる。この衝撃波が
ノズル端部１０まで加速・伝搬され、インク滴を
噴射する。
で、可撓性プレート１７が瞬時に伸縮変形し、圧
力波発生室１１に衝撃波が生ずる。この衝撃波が
ノズル端部１０まで加速・伝搬され、インク滴を
噴射する。
噴射後、この噴出流量だけ充填する必要があ
り、この充填作用はインク表面張力作用によつて
行われる。このため、噴射動作繰り返し周波数を
上げるには、この充填時間の短縮化を計ることが
最重要となり、従来のヘツドでは圧力波発生室の
形状大きさが大きな要因となつて高速噴射の障害
となつていた。これに対して、本発明の印字ヘツ
ド構造の場合、インク供給孔１３−１の断面積が
圧力波発生室１１の両端の絞り部１１−１，１１
−２断面積に対して５倍以上大きく構成されてい
るので、第２インク供給部１３−２とインク供給
孔１３−１と加算した流路抵抗は圧力波発生室１
１の流路抵抗に比べて無視できる程度に小さい。
この結果、インクの充填動作は、その大部分がイ
ンク槽１６から毛細管作用により第２インク供給
部１３−２を経て、インク供給孔１３−１を通し
てノズル１０と圧力波発生室１１とに補給される
流路系を形成する。よつてインク充填時間は、従
来ヘツドの充填時間（数百マイクロ秒）に比較し
て極端に短くなり、毎秒当り5000ドツト以上の噴
射繰り返し動作が出来るようになつた。なお、イ
ンク充填時間はインク物性値、ノズル、キヤパシ
テイ室、インク供給孔の断面形状寸法及び印加電
圧波形などの関数で決まる。
り、この充填作用はインク表面張力作用によつて
行われる。このため、噴射動作繰り返し周波数を
上げるには、この充填時間の短縮化を計ることが
最重要となり、従来のヘツドでは圧力波発生室の
形状大きさが大きな要因となつて高速噴射の障害
となつていた。これに対して、本発明の印字ヘツ
ド構造の場合、インク供給孔１３−１の断面積が
圧力波発生室１１の両端の絞り部１１−１，１１
−２断面積に対して５倍以上大きく構成されてい
るので、第２インク供給部１３−２とインク供給
孔１３−１と加算した流路抵抗は圧力波発生室１
１の流路抵抗に比べて無視できる程度に小さい。
この結果、インクの充填動作は、その大部分がイ
ンク槽１６から毛細管作用により第２インク供給
部１３−２を経て、インク供給孔１３−１を通し
てノズル１０と圧力波発生室１１とに補給される
流路系を形成する。よつてインク充填時間は、従
来ヘツドの充填時間（数百マイクロ秒）に比較し
て極端に短くなり、毎秒当り5000ドツト以上の噴
射繰り返し動作が出来るようになつた。なお、イ
ンク充填時間はインク物性値、ノズル、キヤパシ
テイ室、インク供給孔の断面形状寸法及び印加電
圧波形などの関数で決まる。
第１インク供給部１５からの圧力波発生室１１
へのインク補充は第２インク供給孔からの供給に
対して15％以下と推測されるが噴射動作を繰り返
すことによつて、圧力波発生室１１のインクは少
しずつ新しいインクに変換でき、圧力波発生室内
のインクの変質を防止することができる。
へのインク補充は第２インク供給孔からの供給に
対して15％以下と推測されるが噴射動作を繰り返
すことによつて、圧力波発生室１１のインクは少
しずつ新しいインクに変換でき、圧力波発生室内
のインクの変質を防止することができる。
インク供給孔１３−１と第２インク供給部１３
−２を各キヤパシテイ室１３ごとに独立した流路
系を構成した目的は、インク滴の噴射時に生ずる
各キヤパシテイ室１３内の圧力変動が隣接したキ
ヤパシテイ室１３に伝搬し、インク飛翔特性に影
響を及ぼさないように完全に遮断するためで、こ
れにより各噴射チヤンネル間の相互干渉を完全に
消去することができ、高速印字が可能なマルチノ
ズル式印字ヘツドが実現できた。
−２を各キヤパシテイ室１３ごとに独立した流路
系を構成した目的は、インク滴の噴射時に生ずる
各キヤパシテイ室１３内の圧力変動が隣接したキ
ヤパシテイ室１３に伝搬し、インク飛翔特性に影
響を及ぼさないように完全に遮断するためで、こ
れにより各噴射チヤンネル間の相互干渉を完全に
消去することができ、高速印字が可能なマルチノ
ズル式印字ヘツドが実現できた。
又、インク貯蔵器２０からのインクはインク槽
１６に供給されると同時に、薄層な第１インク供
給部１５は深さ0.04〜0.2ｍ／ｍ程度の薄層部で
形成されているため毛細管作用によつてインクが
上昇し、各噴射チヤンネル系に均一に供給され
る。この薄層インク供給部１５の絞り効果によ
り、インク槽１６に混在している気泡が圧力波発
生室１１に入りにくくなり、この結果、圧力波発
生室１１は常に正常な衝撃波を生じることができ
るようになつた。
１６に供給されると同時に、薄層な第１インク供
給部１５は深さ0.04〜0.2ｍ／ｍ程度の薄層部で
形成されているため毛細管作用によつてインクが
上昇し、各噴射チヤンネル系に均一に供給され
る。この薄層インク供給部１５の絞り効果によ
り、インク槽１６に混在している気泡が圧力波発
生室１１に入りにくくなり、この結果、圧力波発
生室１１は常に正常な衝撃波を生じることができ
るようになつた。
一方、ノズル１０へのインク補充は、前記した
ように大部分がインク槽１６から毛細管作用によ
り第２インク供給部１３−２とインク供給孔１３
−１とを介して行われるので、従来ヘツドの如
く、ノズル１０のインク表面張力とインク貯蔵器
との静圧の正確なバランスを保つ必要がなくな
り、このためノズル数をかなりの数増すことがで
きるという利点がある。この結果、インク槽１６
は一時的にインクを貯めておく機能だけでよく、
インク静圧の正確な制御も必要なくなつた。
ように大部分がインク槽１６から毛細管作用によ
り第２インク供給部１３−２とインク供給孔１３
−１とを介して行われるので、従来ヘツドの如
く、ノズル１０のインク表面張力とインク貯蔵器
との静圧の正確なバランスを保つ必要がなくな
り、このためノズル数をかなりの数増すことがで
きるという利点がある。この結果、インク槽１６
は一時的にインクを貯めておく機能だけでよく、
インク静圧の正確な制御も必要なくなつた。
所で、第２図、第４図で用いられているインク
供給基板１のときはインク槽１６に貯えられるイ
ンク液面が最上位の噴射チヤンネルより低くなつ
た場合に最上位の噴射チヤンネルへのインク供給
が出来なくなることがある。
供給基板１のときはインク槽１６に貯えられるイ
ンク液面が最上位の噴射チヤンネルより低くなつ
た場合に最上位の噴射チヤンネルへのインク供給
が出来なくなることがある。
これを解決するため、第５図ａに示すように第
４図ｂとは異なるインク供給路基板２を形成して
いる。インク供給孔１３−１とインク槽１６とを
直接連通させるための第２インク供給部１３−３
を各キヤパシテイ室毎に独立して配置し、かつこ
れらの第２インク供給部１３−３とインク槽１６
との間に新たに一個の共通な薄層からなる第３の
インク供給部２２を設けたものである。この結果
薄層の第１インク供給部１５と第３インク供給部
２２とがインク槽１６に連通している事で、イン
ク槽１６に貯えられているインクはこれらの薄層
１５，２２を介し毛細管作用により各噴射チヤン
ネルおよび第２インク供給部に供給される。従つ
て第４図で用いられるインク供給基板１とは異な
り、インク槽１６の液面高さが最上位の噴射チヤ
ンネルよりかなり低くても第１、３インク供給部
１５，２２を介して正常なインク供給が可能とな
つた。第５図ｂは第２図Ａ−A′矢視図と同様の
断面図で第３のインク供給部２２寸法形状は第１
インク供給部１５の寸法・形状と同じで良い。
４図ｂとは異なるインク供給路基板２を形成して
いる。インク供給孔１３−１とインク槽１６とを
直接連通させるための第２インク供給部１３−３
を各キヤパシテイ室毎に独立して配置し、かつこ
れらの第２インク供給部１３−３とインク槽１６
との間に新たに一個の共通な薄層からなる第３の
インク供給部２２を設けたものである。この結果
薄層の第１インク供給部１５と第３インク供給部
２２とがインク槽１６に連通している事で、イン
ク槽１６に貯えられているインクはこれらの薄層
１５，２２を介し毛細管作用により各噴射チヤン
ネルおよび第２インク供給部に供給される。従つ
て第４図で用いられるインク供給基板１とは異な
り、インク槽１６の液面高さが最上位の噴射チヤ
ンネルよりかなり低くても第１、３インク供給部
１５，２２を介して正常なインク供給が可能とな
つた。第５図ｂは第２図Ａ−A′矢視図と同様の
断面図で第３のインク供給部２２寸法形状は第１
インク供給部１５の寸法・形状と同じで良い。
第３図は圧力波発生室１１、薄層な第１のイン
ク供給部１５、インク槽１６、インク供給孔１３
−１、及び第２インク供給部１３−２の断面形状
を模式的に示した図である。ノズル１０、キヤパ
シテイ室１３、圧力波発生室１１の深さをｌ、薄
層な第１のインク供給部１５の深さをl2、インク
槽１６の深さをl3とすると、各部の深さは l3＞l2≧l1 を満足し、かつ、圧力波発生室１１の深さl1が
0.03〜0.3ｍ／ｍ、薄層な第１インク供給部１５
の深さl2が0.03〜0.2ｍ／ｍ、インク槽１６の深さ
l3が0.5〜３ｍ／ｍの範囲であれば良い。インク流
路溝のエツチング製作コストを考えると、圧力発
生室１１と薄層な第１インク供給部１５の深さは
略同一で良く、かつ我々の実験によれば高マルチ
ノズル化の場合、薄層な第１インク供給部１５の
寸法形状は深さl2が0.03〜0.2ｍ／ｍ、幅w1が0.5
〜３ｍ／ｍが実用上最も適していた。なお第３イ
ンク供給部２２の寸法形状も第１インク供給部１
５と同一で良い。
ク供給部１５、インク槽１６、インク供給孔１３
−１、及び第２インク供給部１３−２の断面形状
を模式的に示した図である。ノズル１０、キヤパ
シテイ室１３、圧力波発生室１１の深さをｌ、薄
層な第１のインク供給部１５の深さをl2、インク
槽１６の深さをl3とすると、各部の深さは l3＞l2≧l1 を満足し、かつ、圧力波発生室１１の深さl1が
0.03〜0.3ｍ／ｍ、薄層な第１インク供給部１５
の深さl2が0.03〜0.2ｍ／ｍ、インク槽１６の深さ
l3が0.5〜３ｍ／ｍの範囲であれば良い。インク流
路溝のエツチング製作コストを考えると、圧力発
生室１１と薄層な第１インク供給部１５の深さは
略同一で良く、かつ我々の実験によれば高マルチ
ノズル化の場合、薄層な第１インク供給部１５の
寸法形状は深さl2が0.03〜0.2ｍ／ｍ、幅w1が0.5
〜３ｍ／ｍが実用上最も適していた。なお第３イ
ンク供給部２２の寸法形状も第１インク供給部１
５と同一で良い。
次に、キヤパシテイ室１１の寸法形状に関して
言えば、幅はノズル１０の幅の1.0〜3.0倍、長さ
0.2〜８ｍ／ｍの範囲であれば良かつた。我々の
実験によれば、高密度・高マルチノズル化と圧力
波の伝搬速度の遅れ、インクの充填時間の短縮化
などを考慮すると、キヤパシテイ室１１の寸法は
幅0.06〜0.3ｍ／ｍ、長さ0.2〜2.0ｍ／ｍが実用上
最も適していた。インク供給孔１３−１は0.05〜
0.25ｍ／ｍφ及び第２インク供給孔の深さ１３−
２は0.05〜0.4ｍ／ｍが実用上最も適していた。
言えば、幅はノズル１０の幅の1.0〜3.0倍、長さ
0.2〜８ｍ／ｍの範囲であれば良かつた。我々の
実験によれば、高密度・高マルチノズル化と圧力
波の伝搬速度の遅れ、インクの充填時間の短縮化
などを考慮すると、キヤパシテイ室１１の寸法は
幅0.06〜0.3ｍ／ｍ、長さ0.2〜2.0ｍ／ｍが実用上
最も適していた。インク供給孔１３−１は0.05〜
0.25ｍ／ｍφ及び第２インク供給孔の深さ１３−
２は0.05〜0.4ｍ／ｍが実用上最も適していた。
なお、キヤパシテイ室１３の等価容積をとる手
段として、他の方法を用いるならば、深さ方向に
その容積を確保しても良く、又更には前記幅方向
及び深さ方向の組み合せにより同様な容積を得る
ことも可能である。
段として、他の方法を用いるならば、深さ方向に
その容積を確保しても良く、又更には前記幅方向
及び深さ方向の組み合せにより同様な容積を得る
ことも可能である。
以上記載したように、本発明の印字ヘツドは、
各ノズルのインク表面張力のみでインク平衝状態
を保つことができるので、多数ノズルの配列が可
能となり、更にインク槽からのインク補充は、従
来ヘツドとは違い、第２インク供給部およびイン
ク供給孔を介して直接ヘツド端面まで毛細管作用
にて供給できるので、短い流路長の形成が可能と
なり、毎秒当り5000ドツト以上の高速噴射と、そ
の噴射状態の安定化並びに空気混入もない、高信
頼性が得られる印字ヘツドとなり、その効果は多
大なものである。
各ノズルのインク表面張力のみでインク平衝状態
を保つことができるので、多数ノズルの配列が可
能となり、更にインク槽からのインク補充は、従
来ヘツドとは違い、第２インク供給部およびイン
ク供給孔を介して直接ヘツド端面まで毛細管作用
にて供給できるので、短い流路長の形成が可能と
なり、毎秒当り5000ドツト以上の高速噴射と、そ
の噴射状態の安定化並びに空気混入もない、高信
頼性が得られる印字ヘツドとなり、その効果は多
大なものである。
第１図ａ，ｂは一部破断して示した従来のイン
クジエツト式印字ヘツド例の概略図で、第２図は
本発明の一実施例で、一部破断して示した概略図
で、第３図はそのＡ−Ａ断面図、第４図ａ，ｂは
本発明の一実施例の噴射チヤンネル基板およびイ
ンク供給路基板の平面図である。第５図ａは本発
明の他の実施例としてインク供給路基板の他の例
を示した図で、同図ｂはそれを用いた場合の断面
図である。第６図ａは、繰り返し周波数を向上さ
せる目的で作られた従来ヘツドの断面図で、第６
図ｂは第６図ａに示すヘツドの平面図である。 図において、１は噴射チヤンネル基板、２，３
はインク供給路基板、１０はノズル、１１は圧力
波発生室、１３はキヤパシテイ室、１３−１はイ
ンク供給孔、１３−２，１３−３は第２インク供
給部、１５は薄層な第１のインク供給部、１６は
インク槽、２０はインク貯蔵器、２２は薄層な第
３インク供給部である。
クジエツト式印字ヘツド例の概略図で、第２図は
本発明の一実施例で、一部破断して示した概略図
で、第３図はそのＡ−Ａ断面図、第４図ａ，ｂは
本発明の一実施例の噴射チヤンネル基板およびイ
ンク供給路基板の平面図である。第５図ａは本発
明の他の実施例としてインク供給路基板の他の例
を示した図で、同図ｂはそれを用いた場合の断面
図である。第６図ａは、繰り返し周波数を向上さ
せる目的で作られた従来ヘツドの断面図で、第６
図ｂは第６図ａに示すヘツドの平面図である。 図において、１は噴射チヤンネル基板、２，３
はインク供給路基板、１０はノズル、１１は圧力
波発生室、１３はキヤパシテイ室、１３−１はイ
ンク供給孔、１３−２，１３−３は第２インク供
給部、１５は薄層な第１のインク供給部、１６は
インク槽、２０はインク貯蔵器、２２は薄層な第
３インク供給部である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 薄板の可撓性プレートと、前記可撓性プレー
トの接合により複数のノズルと共通なインク漕お
よび前記ノズルとインク漕に連通し前記各ノズル
にそれぞれ対応して配置された圧力波発生室を構
成する噴射チヤンネル基板が、前記各圧力波発生
室とインク漕との間に共通な薄層からなる第１イ
ンク供給部を配置し、かつ前記各圧力波発生室と
ノズルとの間に前記圧力発生室より小さな容積を
有するキヤパシテイ室を設けるとともに前記キヤ
パシテイ室と後記第２インク供給部に連通するイ
ンク供給孔を設けた噴射チヤンネル基板であつ
て、前記噴射チヤンネル基板と接合して前記イン
ク供給孔とインク漕とが直接連通する為の第２イ
ンク供給部を各キヤパシテイ室を配置したインク
供給路基板とを含み構成され、前記圧力波発生室
の容積変化を瞬時に生じさせるため前記圧力波発
生室に対応してそれぞれ前記可撓性プレートに取
り付けたピエゾ振動子とを具備し、前記ピエゾ振
動子に電気信号を印加することで前記圧力波発生
室に圧力波を発生させ、インク滴を噴射するイン
クジエツト式印字ヘツドにおいて、前記第２イン
ク供給部を前記圧力波発生室と平行に前記各キヤ
パシテイ室毎に独立して複数列配置したことを特
徴とするインクジエツト式印字ヘツド。 ２ 薄板の可撓性プレートと、前記可撓性プレー
トの接合により複数のノズルと共通なインク漕お
よび前記ノズルとインク漕に連通し前記各ノズル
にそれぞれ対応して配置された圧力波発生室を構
成する噴射チヤンネル基板が、前記各圧力波発生
室とインク漕との間に共通な薄層からなる第１イ
ンク供給部を配置し、かつ前記各圧力波発生室と
ノズルとの間に前記圧力発生室より小さな容積を
有するキヤパシテイ室を設けるとともに前記キヤ
パシテイ室と後記第２インク供給部に連通するイ
ンク供給孔を設けた噴射チヤンネル基板であつ
て、前記噴射チヤンネル基板と接合して前記イン
ク供給孔とインク漕とが直接連通する為の第２イ
ンク供給部を各キヤパシテイ室を配置したインク
供給路基板とを含み構成され、前記圧力波発生室
の容積変化を瞬時に生じさせるため前記圧力波発
生室に対応してそれぞれ前記可撓性プレートに取
り付けたピエゾ振動子とを具備し、前記ピエゾ振
動子に電気信号を印加することで前記圧力波発生
室に圧力波を発生させ、インク滴を噴射するイン
クジエツト式印字ヘツドにおいて、前記第２イン
ク供給部を前記圧力波発生室と平行に前記各キヤ
パシテイ室毎に独立して複数列配置するとともに
前記の各々の第２インク供給部とインク漕との間
に１個の共通な薄層からなる第３のインク供給部
を設けたこと特徴とするインクジエツト式印字ヘ
ツド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58121301A JPS6013557A (ja) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | インクジエツト式印字ヘツド |
| US06/627,806 US4549191A (en) | 1983-07-04 | 1984-07-05 | Multi-nozzle ink-jet print head of drop-on-demand type |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58121301A JPS6013557A (ja) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | インクジエツト式印字ヘツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6013557A JPS6013557A (ja) | 1985-01-24 |
| JPH0232146B2 true JPH0232146B2 (ja) | 1990-07-18 |
Family
ID=14807865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58121301A Granted JPS6013557A (ja) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | インクジエツト式印字ヘツド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4549191A (ja) |
| JP (1) | JPS6013557A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2009179049A (ja) * | 2008-02-01 | 2009-08-13 | Fuji Xerox Co Ltd | 液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置 |
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| US4688048A (en) * | 1985-09-05 | 1987-08-18 | Nec Corporation | Drop-on-demand ink-jet printing apparatus |
| DE3630206A1 (de) * | 1985-09-06 | 1987-03-19 | Fuji Electric Co Ltd | Tintenstrahldruckkopf |
| US4879568A (en) * | 1987-01-10 | 1989-11-07 | Am International, Inc. | Droplet deposition apparatus |
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| US5576750A (en) * | 1994-10-11 | 1996-11-19 | Lexmark International, Inc. | Reliable connecting pathways for a three-color ink-jet cartridge |
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| WO2007097154A1 (ja) * | 2006-02-23 | 2007-08-30 | Konica Minolta Holdings, Inc. | 液体塗布装置及びそのメンテナンス方法 |
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-
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- 1983-07-04 JP JP58121301A patent/JPS6013557A/ja active Granted
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1984
- 1984-07-05 US US06/627,806 patent/US4549191A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6013557A (ja) | 1985-01-24 |
| US4549191A (en) | 1985-10-22 |
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