JPH0288246A - Printing head - Google Patents

Printing head

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JPH0288246A
JPH0288246A JP20778389A JP20778389A JPH0288246A JP H0288246 A JPH0288246 A JP H0288246A JP 20778389 A JP20778389 A JP 20778389A JP 20778389 A JP20778389 A JP 20778389A JP H0288246 A JPH0288246 A JP H0288246A
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JP
Japan
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ink
meniscus
amplitude
oscillation
orifice
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Pending
Application number
JP20778389A
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Japanese (ja)
Inventor
Steven J Bares
スティーブン・ジェイ・ベアーズ
Marzio A Leban
マージオ・エー・レバン
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HP Inc
Original Assignee
Hewlett Packard Co
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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
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Abstract

PURPOSE: To contrive to improve the print quality by modulating the frequency or amplitude, or both, of a liquid meniscus, which is arranged near a discharging means of a liquid from an orifice at a natural resonant frequency and amplitude with respect to the controlled phase relationship in relative to the phase position of the oscillation of the liquid meniscus above or below its equilibrium position. CONSTITUTION: Just after the discharge of an ink drop in an equilibrium mode, the ink meniscus at an orifice 17 naturally oscillates from its equilibrium position 9 and lasts to its 'dead time' To under the state that its amplitude dampens. A piezo material 22 such as a quartz, a barium titanate ore or a thin cyanite plate is installed in an ink cavity 14. The piezo material 22 is connected so as to be excitable with controlled electric signals in order to induce the oscillation of a controlled frequency and amplitude within the material 22. By means of the oscillation of the piezo material 22, an continuous oscillation, which is symmetrical to a certain ink meniscus, is obtained and then superposed to the 'natural oscillation' of the meniscus, resulting in substantially suppressing the natural oscillation of the meniscus and substantially extinguish the 'dead time' To, which is the cause of the limitation of the maximum action frequency Fmax of an ink jet printhead.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一般にインクジェット印刷装置に関し、とくに
動作性能を向上させるために補助インクポンプ装置を使
用した装置に関する。このような装置はインクジェット
ペンのインク空洞及びインクチャネル内の正圧を保持し
て、インクジェットベンの最大動作周波数を高めるよう
に作動する装置である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates generally to inkjet printing devices, and more particularly to devices that utilize an auxiliary ink pump device to improve operational performance. Such devices are devices that operate to maintain positive pressure within the ink cavity and ink channels of the inkjet pen to increase the maximum operating frequency of the inkjet pen.

〔従来技術と問題点〕[Prior art and problems]

感熱式インクジェット(TIJ)プリンタのようなある
種のインクジェット印刷装置では、達成可能な最大動作
周波数、Fmaxは本来衣の要因によって限定される。
In certain inkjet printing devices, such as thermal inkjet (TIJ) printers, the maximum achievable operating frequency, Fmax, is inherently limited by material factors.

すなわち、l)インク送り装置内の自と、2)インク滴
下放出が行なわれた後の一定期間(To)残存する印字
ヘッドのオリフィス板におけるインクメニスカス(sa
siscus)の振動。
That is, l) the ink in the ink delivery device, and 2) the ink meniscus (sa) in the orifice plate of the print head that remains for a certain period of time (To) after the ink droplet discharge is performed.
siscus) vibration.

Fmaxを高め、同時に感熱式インクジェット・印字ヘ
ッドのその他の動作上の向上をはかるための1つの提案
が、本件出願人が以前に出願した特願昭63−2856
14号に開示されている。
One proposal for increasing Fmax and at the same time improving other operational aspects of thermal inkjet printheads is disclosed in Japanese Patent Application No. 63-2856 previously filed by the applicant.
It is disclosed in No. 14.

このような動作特性を備えた感熱式インクジェットプリ
ンタは現在では公知であり、例えば)1esslett
−ackardジャー ル1985年5月刊、第38巻
5号に開示されている。このようなプリンタは抵抗性ヒ
ータ素子(抵抗体)を有する印字ヘッド装置を使用して
いる。そしてこの抵抗体は隣接す動パルスを受けるよう
に動作する。前記のパルスはヒータ抵抗体を迅速に加熱
することによって隣接するインク貯め内のインクを気化
させて、インクジェット印字動作中にオリフィス板から
強制的に押出す、印字ヘッドの動作周波数がある限度を
越えて上昇するにつれて、TIJプリンタのインク送り
システムの自然毛管作用が、ヒータ抵抗体、それに隣接
するインク空洞及び該空洞につながるインクチャネルと
連結するインク貯めに対して必要なインク量を不十分に
しか供給しない傾向がある。
Thermal inkjet printers with such operating characteristics are currently known, e.g.
-Ackard Jarl, May 1985, Vol. 38, No. 5. Such printers use printhead devices that have resistive heating elements (resistors). This resistor then operates to receive adjacent dynamic pulses. The pulses cause the printhead operating frequency to exceed a certain limit by rapidly heating the heater resistor, vaporizing the ink in the adjacent ink reservoir and forcing it out of the orifice plate during an inkjet printing operation. As the temperature rises, the natural capillary action of the TIJ printer's ink delivery system may result in insufficient ink volume for the heater resistor, the adjacent ink cavity, and the ink reservoir connected to the ink channel leading to the cavity. There is a tendency not to supply it.

この「インク欠乏現象」はインクの粘性が高まるにつれ
てますます著しいものになっている。
This "ink starvation phenomenon" becomes more and more significant as the viscosity of the ink increases.

多くの用途において、各種の用紙、特に平坦紙(pla
in paper)上での印刷品質を高めるため、イン
クの粘性を高めることが必要である。このようなインク
欠乏現象による前述の限界の他に、オリフィスにおける
インクのメニスカスの自然振動が更にPmaxを制約し
、そしてインク滴が放出された直後のある期間(To)
も残存する。このToの期間中、インク滴を更に放出す
ることが著しく制約される。
In many applications, various types of paper, especially flat paper (pla
In order to improve the print quality on ink paper, it is necessary to increase the viscosity of the ink. Besides the aforementioned limitations due to such ink starvation phenomena, the natural oscillation of the ink meniscus at the orifice further constrains Pmax, and for some period of time immediately after the ink drop is ejected (To)
also remains. During this period of To, further ejection of ink drops is severely restricted.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

従って本発明は高周波動作中、インクジェット・印字ヘ
ッドに対する自然毛管作用によるインク供給が適切に行
なわれないという前述の欠点を克服して、Fmaxを現
在の限界以上に拡大することを目的としている。
The present invention therefore aims to overcome the aforementioned drawbacks of inadequate natural capillary ink supply to an inkjet printhead during high frequency operation and to extend Fmax beyond current limits.

他の目的はオリフィスにおけるインクのメニスカス振動
が制御された周波数、Fa+と制御された振幅、■腸で
発生するように動作可能である新規かつ改良された印字
ヘッドを提供することである。このことによって、イン
ク滴の噴射と、メニスカスの高さとのタイミングを合わ
せることにより、同じオリフィスから異なる量のインク
滴を噴射することができる。すなわち噴射がメニスカス
のレベルが低いときに行なわれる場合は小さいインク滴
が放出され、メニスカスのレベルが高いときに噴射が行
なわれる場合は大きいインク滴が放出される。
Another object is to provide a new and improved printhead operable such that meniscus oscillations of the ink in the orifice occur at a controlled frequency, a controlled amplitude, and a <RTIgt; This allows different amounts of ink droplets to be ejected from the same orifice by timing the ejection of the ink droplets with the height of the meniscus. That is, if jetting occurs when the meniscus level is low, a small ink drop will be ejected, and if jetting occurs when the meniscus level is high, a large ink droplet will be ejected.

さらに他の目的は使用可能なインク粘性の上限を高める
ことである。これは圧電システムのポンプ作用を利用し
て、インクジェット・印字ヘッドのインク毛管空洞及び
インク毛管路内の自然毛管作用力以上の正圧を生成する
ことによって達成される。
Yet another objective is to increase the upper limit of usable ink viscosity. This is accomplished by utilizing the pumping action of a piezoelectric system to create a positive pressure above the natural capillary forces within the ink capillary cavities and ink capillary passages of the inkjet printhead.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の上記の目的とそれに伴なう利点を達成するため
、液体放出オリフィスにおけるメニスカス振動の振幅と
周波数がオリフィスを通してインクを放出することによ
って、又、平衡位置に関する自然の共振周波数及び振幅
について、制御nされる構成のインクジェット・印字ヘ
ッド用の新規かつ改良されたインク送りシステムとその
動作方法を発明、開発したものである。オリフィスにお
けるそのインクメニスカスの周波数又は振幅又は双方は
平衡位置以上又は以下のメニスカスの振動の位相位置に
関連した制御された位相関係に変調(制御)される。
To achieve the above objects and associated advantages of the present invention, the amplitude and frequency of the meniscus oscillations in the liquid ejection orifice eject ink through the orifice and the natural resonant frequency and amplitude with respect to the equilibrium position. A new and improved ink delivery system and method of operation for an inkjet printhead in a controlled configuration has been invented and developed. The frequency or amplitude or both of the ink meniscus at the orifice is modulated (controlled) into a controlled phase relationship related to the phase position of the meniscus oscillation above or below the equilibrium position.

本発明の実施例では、抵抗性ヒータ素子がオリフィス板
に対して位置合せ配置されており、そしてインク流路が
抵抗性ヒータ素子とオリフィス板との間の室又はインク
貯めへとインクを供給する。
In embodiments of the invention, a resistive heater element is aligned with the orifice plate, and an ink channel supplies ink to a chamber or ink reservoir between the resistive heater element and the orifice plate. .

この本発明の装置は特に以下の機構が選択的に備えられ
ている。1)インクジェット・印字ヘッドのインク空洞
内部に設けた圧電システム、2)インクジェット・印字
ヘッドのオリフィス板上に直接設けた外部圧電システム
、3)双方とも印字ヘッドのインク空洞の内部に設けた
二個(二重)の独立した圧電システム、4)一方は印字
ヘッドのインク空洞内部に設け、他方は外部の、印字ヘ
ッドのオリフィス板上に直接設けた2個(二重)の圧電
システム。前述のインク送りシステムは、1)インク放
出オリフィスにおけるインクメニスカスの制御された周
波数Fm、及び制御された振幅I+mの振動を生成し、
かつ、単一のオリフィスから可変のかつ制御された量の
インク滴の放出を可能とし、2)インクジェット・印字
ヘッドの最大動作周波数Fmaxを拡大し、かつ3)使
用できるインク粘性の範囲を拡大するために利用するこ
とができる。
In particular, the device of the present invention is selectively equipped with the following mechanisms. 1) a piezoelectric system mounted inside the ink cavity of the inkjet printhead; 2) an external piezoelectric system mounted directly on the orifice plate of the inkjet printhead; and 3) two piezoelectric systems, both mounted inside the ink cavity of the printhead. 4) Two (dual) piezoelectric systems, one inside the ink cavity of the printhead and the other external, directly on the orifice plate of the printhead. The foregoing ink delivery system includes: 1) producing vibrations of a controlled frequency Fm and a controlled amplitude I+m of the ink meniscus at the ink ejection orifice;
and enable variable and controlled ejection of ink drops from a single orifice, 2) extend the maximum operating frequency Fmax of the inkjet printhead, and 3) extend the range of usable ink viscosities. It can be used for.

以上の発明の概要は添付図面に沿った詳細な説明によっ
て更に明解になろう。
The outline of the invention described above will become clearer from the detailed description along with the accompanying drawings.

〔実施例〕〔Example〕

さて第1図を参照すると、抵抗体11に極く隣接したイ
ンクチャネル13を形成する障壁材料12によって囲ま
れた単一のヒータ素子(抵抗体H1の概略図が示されて
いる。障壁材料12は更にインクチャネル13の外部の
インク空洞領域14を形成している。この種類の3側面
障壁層構造は一般に公知であり、例えば本件出願人が以
前に出願した特開昭63−307957号、特開平1−
118443号に開示されている。
Referring now to FIG. 1, a single heater element (schematic representation of resistor H1 is shown) surrounded by barrier material 12 forming an ink channel 13 in close proximity to resistor 11. Barrier material 12 further forms an ink cavity region 14 outside the ink channel 13. Three-sided barrier layer structures of this type are generally known and are described, for example, in JP-A-63-307-957 previously filed by the applicant; Kaihei 1-
No. 118443.

第2図はオリフィス板を含めて内部の印字ヘッド構造が
完成した場合の第1図の抵抗体の中心横断面図である。
FIG. 2 is a central cross-sectional view of the resistor of FIG. 1 with the internal printhead structure complete including the orifice plate.

第2図は更に、下層基板15と外側オリフィス板16と
の間に形成されたインク空洞14を図示している。オリ
フィス17は抵抗体11の真上に位置している。インク
送りシステム18からのインクは毛管力によってインク
空洞14とインクチャネル13の領域に引込まれる。
FIG. 2 further illustrates ink cavity 14 formed between lower substrate 15 and outer orifice plate 16. FIG. Orifice 17 is located directly above resistor 11. Ink from the ink delivery system 18 is drawn into the area of the ink cavities 14 and ink channels 13 by capillary forces.

出される。このようにして動作するインクシェアド・印
字ヘッドは「平衡モード」で動作しているものとみなさ
れる。第3A図に示されるように、平衡モードでのイン
ク滴の放出の直後に、オリフィス17におけるインクの
メニスカスは平衡位置9から振動し、そして第3B図、
第3C図に示されるような最大膨張20と最小膨張21
とを達成する。
Served. An ink-shared printhead operating in this manner is considered to be operating in a "balanced mode." Immediately after the ejection of an ink drop in the equilibrium mode, the ink meniscus in the orifice 17 oscillates from the equilibrium position 9, as shown in FIG. 3A, and FIG. 3B,
Maximum expansion 20 and minimum expansion 21 as shown in Figure 3C.
and achieve.

このような「自然振動」は第4A図に示したように振幅
の減衰を伴ないつつ、「むだ時間J (To)と符され
た時間まで持続する。この時間のあいだ、インク滴を更
に放出させることはできない。
Such "natural oscillations" are accompanied by attenuation of the amplitude as shown in FIG. I can't let you.

本発明によれば、水晶又はチタン酸塩バリウム鉱石又は
らん黒石薄板のような圧電材料22が第5図に示したよ
うにインク空洞14内に装着され、又は第6図に示した
ようにオリフィス板16の外表面上に外部配設される。
In accordance with the present invention, a piezoelectric material 22, such as quartz or barium titanate ore or alanite slats, is mounted within the ink cavity 14 as shown in FIG. 5 or in the orifice as shown in FIG. Externally disposed on the outer surface of plate 16.

圧電材料22は制御された電気信号によって励起可能で
あるように接続され、この電気信号が材料22内部に制
御された周波数と振幅の振動を誘発する。そして、この
作用がインク空洞14及びインクチャネル13内に正の
インク圧を生起し、もってインクポンプの機能を果たす
Piezoelectric material 22 is connected to be excitable by a controlled electrical signal, which induces vibrations of controlled frequency and amplitude within material 22. This action, in turn, creates a positive ink pressure within the ink cavity 14 and ink channel 13, thereby performing the function of an ink pump.

上述の内部と外部に設けられた圧電システムは同様な機
能を果たす。
The internal and external piezoelectric systems described above perform similar functions.

ここに開示した圧電励起回路信号を得るのに適した圧電
励起回路は多様なものが入手可能であり、このような励
振器の回路設計の選択は当業者にとっては任意である。
A variety of piezoelectric excitation circuits suitable for obtaining the piezoelectric excitation circuit signals disclosed herein are available, and the choice of circuit design for such an exciter is within the skill of those skilled in the art.

従って、特定の励振回路設計の詳細な説明は頻雑である
ので省略した。しかし、圧電励振回路は多くの米国特許
、例えば米国特許第4.714.935号、第4,71
7,927号、第4,630,072号、第4.498
,089号及び第4.521.786号に開示されてい
る。
Therefore, a detailed description of the specific excitation circuit design is omitted as it would be too complicated. However, piezoelectric excitation circuits are disclosed in many US patents, such as US Pat.
No. 7,927, No. 4,630,072, No. 4.498
, 089 and 4.521.786.

圧電材料22の振動によって、第4B図に示されるよう
に、インクメニスカスの一定の、対称的で連続的な振動
が得られる。第4B図に示す周波数Fm、振幅!−のこ
のような連続した、誘発された対称的な、制御されたメ
ニスカスの振動が第4A図に示した「自然振動」に重ね
られる。このような2種類のメニスカス振動の重畳の正
味結果は、第4A図に示したメニスカスの自然振動の実
質的な抑制であり、そしてインクジェット・印字ヘッド
の最大動作周波数Fsaxの制約の原因である「むだ時
間」 (↑0)の実質的な消滅である。
The vibration of the piezoelectric material 22 results in a constant, symmetrical, continuous vibration of the ink meniscus, as shown in FIG. 4B. Frequency Fm and amplitude shown in Figure 4B! - Such continuous, induced, symmetrical, controlled meniscus oscillations are superimposed on the "natural oscillations" shown in Figure 4A. The net result of the superposition of these two types of meniscus oscillations is a substantial suppression of the natural oscillations of the meniscus shown in FIG. This is the virtual disappearance of "dead time" (↑0).

誘発されたメニスカス振動のメニスカス振動!−に対す
る抵抗体11の付勢タイミングは重要である。
Meniscus oscillation of induced meniscus oscillation! The timing of energizing the resistor 11 relative to - is important.

抵抗体11が平衡位置、すなわち第4B図のポイント(
T)で付勢されると、インクジェット・印字ヘッドは「
平衡モード」で動作し、中程度の量のインク滴Vegが
放出される。この放出されたインク滴は、圧電材料にパ
ルスが印加されない場合の量に等しい、「平衡モード」
で動作するインクジェット・印字ヘッドの達成可能な最
大動作周波数Fmaxは誘発されたメニスカス振動の周
波数Fmによってのみ限定される。抵抗体11が、メニ
スカスの最大膨張位置、すなわち第4B図のポイント(
υ)で付勢されると、インクジェット・印字ヘッドは「
豊富モード」で動作し、最大量のインク滴Vmaxが放
出される。抵抗体11が最小のメニスカス膨張位置、す
なわち第4B図のポイント(V)で点弧されると、イン
クジェット・印字ヘッドは「欠乏モード」で動作し、量
少量のインク滴Vainが放出される。抵抗体11を豊
富モードと欠乏モードの間の異なるポイントで付勢する
ことによって、放出されるインク滴の量は変化し、かつ
制御される。
The resistor 11 is at the equilibrium position, that is, the point (
When energized by T), the inkjet print head will
It operates in "equilibrium mode" and a medium volume of ink droplets Veg are ejected. This ejected ink drop is equal to the amount it would be if no pulse was applied to the piezoelectric material, in "equilibrium mode"
The maximum achievable operating frequency Fmax of an inkjet printhead operating at is limited only by the frequency Fm of the induced meniscus oscillations. The resistor 11 is located at the maximum expansion position of the meniscus, that is, the point (
When energized at υ), the inkjet print head
The maximum amount of ink drops Vmax is ejected. When resistor 11 is fired at the position of minimum meniscus expansion, point (V) in FIG. 4B, the inkjet printhead operates in a "starvation mode" and a small volume of ink droplet Vain is ejected. By energizing resistor 11 at different points between rich and depleted modes, the amount of ink drops ejected is varied and controlled.

インクジェット・印字ヘッド内に独立して制御される二
重圧電システムを”備えることによって、放出されるイ
ンク滴量の範囲を拡大することができる、第7図は、双
方が独立して制御される圧電励振器22がインク空洞1
4内に組み込まれた上記のシステムを示している。
By having dual piezoelectric systems in the inkjet printhead that are independently controlled, the range of ejected ink drop volumes can be expanded, as shown in Figure 7. A piezoelectric exciter 22 connects the ink cavity 1
Fig. 4 shows the above system incorporated in 4.

第8図は圧電励振器22がインク空洞14の内側と外側
の双方に組込まれ、そのうちの外側の励振器がオリフィ
ス板16上に設けられている別のシステムを示している
。これらのシステムの動作方法は第7図、第8図の双方
とも同一である。
FIG. 8 shows another system in which piezoelectric exciters 22 are incorporated both inside and outside the ink cavity 14, with the outside exciter being mounted on the orifice plate 16. The method of operation of these systems is the same in both FIGS. 7 and 8.

独立して励起される圧電励振器22のそれぞれは制御信
号によって付勢されて振導を誘発し、その振動がこんど
は前述のとうり対称的なメニスカス振動を誘発する。イ
ンクジェット・印字ヘッド内の双方の圧電励振器が互い
に同相に、同じ振幅で振動されると、誘発されるメニス
カス振動は第4B図に従って前述したような対称な状態
を保つ。
Each of the independently excited piezoelectric exciters 22 is energized by a control signal to induce oscillations, which in turn induce symmetrical meniscus oscillations as described above. When both piezoelectric exciters in an inkjet printhead are vibrated in phase with each other and with the same amplitude, the induced meniscus vibrations remain symmetrical as described above in accordance with FIG. 4B.

インクジェット・印字、ヘッド内で双方の圧電励振器2
2は、■)  同一の周波数及び振幅だが互いに異なっ
た位相で振動されるか、又は2)同一の振幅及び異なる
周波数で互いに異なった位相で振動されてもよい、第9
A図及び9B図に示すように非対称のメニスカス振動を
誘発するため、周波数、振幅及び位相シフトの組合せを
選択することができる。
Inkjet printing, both piezoelectric exciters 2 in the head
2) may be vibrated with the same frequency and amplitude but different phases from each other; or 2) may be vibrated with the same amplitude and different frequencies and different phases from each other.
A combination of frequency, amplitude and phase shift can be selected to induce asymmetric meniscus oscillations as shown in Figures A and 9B.

誘発された非対称のメニスカス振動が第9A図に示すよ
うに正方向にずらされると、放出されるインク滴の最大
IVmaxは、非対称の場合にはメニスカス膨張が更に
拡大するため、対称の場合よりも更に増大させることが
できる。限界状態に達するのは、非対称の正のメニスカ
ス膨張が、実際のインク滴放出が生じはじめるまで大き
くなったときである。メニスカスの大きな正方向の非対
称膨張はインク粘度及びインクの表面エネルギを適正に
選択することによって促進される。
If the induced asymmetric meniscus oscillation is shifted in the positive direction as shown in Figure 9A, the maximum IVmax of the ejected ink droplet will be smaller than in the symmetric case because the meniscus expansion is further magnified in the asymmetric case. It can be further increased. A critical condition is reached when the asymmetric positive meniscus expansion becomes large enough that actual drop ejection begins to occur. Large positive asymmetric expansion of the meniscus is facilitated by proper selection of ink viscosity and ink surface energy.

あるいは、第9B図に示すように、非対称のメニスカス
振動が負方向にずらされると、放出されるインク滴の最
小量Va+inは対称の場合より更に少なくすることが
できる。限界状態に達するのは、非対称の負のメニスカ
ス膨張が大きくなって、印字ヘッドが印字ヘッドのオリ
フィス板内のオリフィス口を通して空気を吹込みはじめ
たときである。
Alternatively, as shown in FIG. 9B, if the asymmetric meniscus oscillation is shifted in the negative direction, the minimum amount of ink drops Va+in ejected can be even smaller than in the symmetrical case. A critical condition is reached when the asymmetric negative meniscus expansion becomes large enough that the printhead begins to blow air through orifice ports in the printhead orifice plate.

空気吹込みはインク粘度及びインクの表面エネルギを適
正に選択することによって修正できる。
Air blowing can be modified by proper selection of ink viscosity and ink surface energy.

前述の追加圧電システムのポンプ動作によってインクジ
ェット・印字ヘッドは、粘性が低く (約3cps以下
)、表面張力が高い(約55ダイン1cm以上)の現在
使われているインクだけでなく、表面張力が更に低く粘
性が更に高いインクを使用することも可能となる。
The pumping action of the additional piezoelectric system described above allows inkjet printheads to work with even lower viscosity (less than about 3 cps) and higher surface tension inks (more than about 55 dynes per cm), as well as the currently used inks. It also becomes possible to use inks with lower viscosity and even higher viscosity.

一般に、粘性が高いインクはど用紙の表面にはゆっくり
と浸透するので、多様な用紙、とくにゼログラフィツク
又はボンド紙上の印刷品質が高まる。従って高い粘性の
インクを使用した印字ヘッドは更に幅広の平坦紙上に更
に確実に印刷する。
In general, higher viscosity inks penetrate the surface of the paper more slowly, thereby increasing print quality on a variety of papers, especially xerographic or bond papers. Printheads using higher viscosity inks therefore print more reliably on wider, flat paper.

粘性が高く表面張力が低い特徴を兼ね合せたインクを使
用できることにより平坦紙での乾燥時間も早くなる。
By being able to use inks that have both high viscosity and low surface tension, the drying time on flat paper is also faster.

表面張力が更に低く、粘性が更に高いインクを利用でき
ることによって、現在の技術を越える多(の利点が得ら
れる0通常の水性溶液内に溶性染料を使用している標準
的なインク技術は大幅に広い範囲の溶液を使用できるよ
うに拡大されよう。
The availability of lower surface tension and higher viscosity inks offers many advantages over current technology. Standard ink technology, which uses soluble dyes in normal aqueous solutions, can be significantly improved. It will be expanded to allow use of a wider range of solutions.

例えば、所望の溶剤特性を得るために、水と合わせて、
分子質量が更に高いグリコール、エーテル、ケトン等を
使用できよう、このように溶剤の範囲が広がることによ
り、現在ではインク溶液との溶解性又は反応性の点で受
は入れられない染料を、本明細書で開示した新規の印字
ヘッドに使用することができる。このような付加的な染
料によって印刷のコントラスト、色彩、色調及び印刷媒
体上の印刷品質を高めることができる。粘性が高いイン
ク特有の印刷性能の向上の他に、他の溶剤と染料の混合
によって水定着性、確実性、べとつきの定着性、光定着
性及び保存性をも向上できよう。
For example, in combination with water to obtain the desired solvent properties,
This expanded range of solvents allows the use of higher molecular mass glycols, ethers, ketones, etc., making dyes that are currently unacceptable due to solubility or reactivity with the ink solution It can be used in the novel printhead disclosed herein. Such additional dyes can enhance the contrast, color, tone and print quality of the print on the print media. In addition to improving the printing performance specific to highly viscous inks, mixing other solvents and dyes may also improve water fixability, reliability, tack fixation, light fixation, and storage stability.

更に追加のカラー染料をも使用でき、付随して色階及び
ブリード特性も向上しよう。
Additionally, additional color dyes may be used, with concomitant improvements in color gamut and bleed properties.

表面張力の必要性を低め、粘性の許容限度を高めること
によって、印字ヘッドを「非標準型」インクジェット用
インク(例えば非水溶性、染料ベース)と共に印字ヘッ
ドを使用できるようになる。
Reducing surface tension requirements and increasing viscosity tolerances allows the printhead to be used with "non-standard" inkjet inks (eg, non-aqueous, dye-based).

例えば、顔料ベース、微小乳剤性又はカプセル化インク
を使用することができよう。このような新しい着色シス
テムによって、更に高い水定着性、向上したべとつきの
定着性、より優れた色階、確実性、及び光定着性及びべ
とつきの定着性が得られよう。
For example, pigment-based, microemulsion or encapsulated inks could be used. Such a new coloring system would provide higher water fixability, improved tack fixation, better color gamut, reliability, and light fixability and tack fixation.

本発明の範囲を逸脱することなく、上記の実施例には多
くの変形が可能である。例えば、本発明は横断面図で示
した構成の特定の印字ヘッドに限定されるものではなく
、公知の[側面シュータJ「正面シェーク」及び「縁シ
ュータ」構造にも適当でき、またヒータ抵抗体の中心線
ヨオリフィス中心をオフセットするなどを含めて多様な
構成の印字ヘッドを用いて実施することができる。更に
、インク送りチャネル及びインク貯め空洞の構造も多様
な感熱式インクジェット・印字ヘッドに適用可能な設計
上の制約に応じて変形可能であり、又、油圧同調及びク
ロストーク低減機構の様々な状態をも含めることができ
よう。
Many variations are possible to the embodiments described above without departing from the scope of the invention. For example, the present invention is not limited to the particular printhead configuration shown in cross-section, but is also applicable to known [side-shooter J "front shake" and "edge-shooter" configurations, as well as heater resistor This can be implemented using printheads with a variety of configurations, including offset centerlines and orifice centers. Furthermore, the structure of the ink delivery channels and ink reservoir cavities can also be varied according to the design constraints applicable to a variety of thermal inkjet printheads, and the configuration of the hydraulic tuning and crosstalk reduction mechanisms can be varied. could also be included.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明より明らかなように、本発明においてはプリ
ントヘッドに付加的な励起手段を設けることにより、上
限動作周波数がより高くなり、オリフィスから吐出する
インクa、滴の量を制御することができ、またより粘性
の高いインクを使用することができ、印字品質を向上さ
せることができる。
As is clear from the above description, in the present invention, by providing an additional excitation means in the print head, the upper limit operating frequency becomes higher, and the amount of ink a and droplets ejected from the orifice can be controlled. , it is also possible to use ink with higher viscosity, and print quality can be improved.

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

第1図はインク供給チャネル中に抵抗素子を配置する構
成例を示した概略斜視図、第2図は熱インクジェット・
プリントヘッドの代表例の断面図、第3A図、第3B図
、第3C図はオリフィス開口におけるメニスカス振動の
3個の状態を示した断面図、第4A図は自然のメニスカ
ス振動を示した図、第4B図は本発明により誘起される
メニスカス振動を示した図、第5図〜第8図は本発明に
よるプリントヘッドの断面概略図、第9A図および第9
B図はプリントヘッドの圧電ポンプによって発生される
圧力パルスのタイミングによって制御される量だけ、メ
ニスカス平衡位置から誘起されたメニスカス振動がシフ
トしている状at示した図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a configuration in which a resistive element is arranged in an ink supply channel, and FIG. 2 is a thermal inkjet
3A, 3B, and 3C are cross-sectional views showing three states of meniscus vibration in the orifice opening; FIG. 4A is a view showing natural meniscus vibration; 4B is a diagram showing meniscus vibration induced by the present invention, FIGS. 5 to 8 are cross-sectional schematic diagrams of a print head according to the present invention, and FIGS. 9A and 9
Figure B shows the induced meniscus oscillations being shifted from the meniscus equilibrium position by an amount controlled by the timing of the pressure pulses generated by the piezoelectric pump of the printhead.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)オリフィスにおける流体メニスカスの平衡位置に
対する自然の共振周波数と振幅で前記オリフィスから流
体を吐出する手段と、前記手段に接近配置され、前記平
衡位置以上または以下の前記流体メニスカスの振動の位
相位置に関連した制御された位相関係で前記流体メニス
カスの周波数または振幅、またはこれら両者を制御する
手段とを有するプリントヘッド。
(1) means for discharging fluid from said orifice at a natural resonant frequency and amplitude with respect to the equilibrium position of the fluid meniscus in the orifice; and a phase position of vibration of said fluid meniscus located close to said means and above or below said equilibrium position; and means for controlling the frequency or amplitude, or both, of the fluid meniscus in a controlled phase relationship related to the fluid meniscus.
(2)前記制御手段は流体に接近配置された圧電結晶を
含み、前記オリフィスにおける前記平衡位置に対して前
記流体メニスカスを変調するように動作する圧力波を発
生する請求項第1項記載のプリントヘッド。
2. The print of claim 1, wherein the control means includes a piezoelectric crystal disposed in close proximity to the fluid to generate a pressure wave operative to modulate the fluid meniscus relative to the equilibrium position in the orifice. head.
JP20778389A 1988-08-10 1989-08-10 Printing head Pending JPH0288246A (en)

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EP0354706A3 (en) 1990-08-01
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