JPH0431056A - Ink jet head - Google Patents

Ink jet head

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Publication number
JPH0431056A
JPH0431056A JP13804590A JP13804590A JPH0431056A JP H0431056 A JPH0431056 A JP H0431056A JP 13804590 A JP13804590 A JP 13804590A JP 13804590 A JP13804590 A JP 13804590A JP H0431056 A JPH0431056 A JP H0431056A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diaphragm
magnetic
ink
nozzle
passage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP13804590A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumio Nagasaka
文夫 長坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP13804590A priority Critical patent/JPH0431056A/en
Publication of JPH0431056A publication Critical patent/JPH0431056A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To make an ink jet head adaptable to the use of a wax ink by a method wherein a magnetic passage enclosed with a magnetic body outside an ink chamber and a highly magnetic body of a diaphragm is formed and the temperature of an exothermic body on the diaphragm is so controlled as to change the magnetic permeability of the highly magnetic body, a member of the diaphragm, to excite the diaphragm into vibrations. CONSTITUTION:A permanent magnet is provided at a horizontal part 11 and a magnetic passage is formed by being enclosed with the Ni alloy part of a highly magnetic plate 8 and a diaphragm 9. Ink discharge is effected by energizing an electrode 18 to activate an exothermic body 17 to generate heat. Concerning the magnetic body of the diaphragm 9, its Curie temperature reaches near 150 deg.C due to the component ratio of the materials constituting a magnetic passage part 15 mounted by electrolytic process. When the exothermic body is energized, therefore, the magnetic permeability of the part heated by the exothermic body is reduced considerably, resulting the failure to retain the conventional balance of the magnetic suction force. For this reason, the magnetic suction force acts mainly upon the end part of the magnetic passage part 15 of the diaphragm having a still high magnetic permeability. At this time, the balance position is changed to produce about 6mum displacement near the center of the diaphragm 9.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、パーソナルコンピュータ等の周辺装置の1つ
である、ドントマトリクス印刷装置の内、インクジェッ
ト方式の印刷装置の印字ヘッドに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a print head of an inkjet type printing device among donmatrix printing devices, which are one of the peripheral devices of personal computers and the like.

[従来の技術] 本発明に類似の従来技術としては、振動板にピエゾ板を
用い、電圧の印加により部材の変形を生じさせ、インク
室中での振動板の振動を発生させることによりインク滴
の吐出、飛翔を生じさせる方式がある。またインク室中
に発熱体を設置し、発熱体で加熱されたインクが気体と
なる際に生じる体積変化によってインクを吐出させる方
式がある。
[Prior Art] A conventional technique similar to the present invention uses a piezo plate as a diaphragm, deforms the member by applying a voltage, and generates vibrations of the diaphragm in an ink chamber to generate ink droplets. There is a method of ejecting and causing it to fly. There is also a method in which a heating element is installed in the ink chamber, and the ink is ejected by the change in volume that occurs when the ink heated by the heating element becomes a gas.

[発明が解決しようとする課題] 上記従来技術の内、ピエゾ振動板を用いる方式について
は、隣り合う振動板間の距離を外さくし、高密度なノズ
ル構成とした印刷ヘッドを作ろうとした場合、ピエゾ板
から微小な幅の振動板を切り出す必要が有り、製造上高
度な技術が必要となり、安価に製造する上での課題であ
った。またインクを加熱し、気体を発生させる方式では
、ワックスインク等の沸点の極めて高いインクについて
は使用できないという問題点が有った。
[Problems to be Solved by the Invention] Among the above-mentioned conventional techniques, in the method using piezo diaphragms, when attempting to create a print head with a high-density nozzle configuration by reducing the distance between adjacent diaphragms, It is necessary to cut out a diaphragm with a minute width from a piezo plate, which requires advanced manufacturing technology, which poses an issue in manufacturing at a low cost. Furthermore, the method of heating the ink to generate gas has the problem that it cannot be used with ink having an extremely high boiling point, such as wax ink.

一方では、紙の表面状態あるいは紙質によらず均一な印
字品質が確保されるべきである点が従来より指摘されて
おり、この様な目的にはワックスインクが適していると
言える。この点を考慮し本発明は、従来方式の内、ワッ
クスインクに対しても適応できる方式を改良し、より簡
単に製造できる方式とすることを目的とした。
On the other hand, it has been pointed out that uniform printing quality should be ensured regardless of the paper surface condition or paper quality, and wax ink can be said to be suitable for this purpose. In consideration of this point, the present invention aims to improve a conventional method that can also be applied to wax ink, and to provide a method that can be manufactured more easily.

[課題を解決するための手段] 本発明は、1つの印刷画素を発生するために1つのノズ
ルを持ち、該ノズルと一対となる振動板を有し、各ノズ
ルごとにインク室を持つ、あるいは複数ノズル、全ノズ
ルに対しインク室を持つごとく構成されたインクジェト
ヘッドであり、振動板の一部あるいは全部に強磁性体を
用い、かつ振動板上に発熱体を持ち、インク室外部の磁
性体と前記振動板の強磁性体により閉じた磁路を形成し
、前記振動板上の発熱体の温度を制御することで、振動
板の部材であるところの強磁性体の透磁率を変化させ振
動を生じさせるごとく構成したことを特徴とする。
[Means for Solving the Problem] The present invention has one nozzle for generating one printing pixel, has a diaphragm paired with the nozzle, and has an ink chamber for each nozzle, or This is an inkjet head that has multiple nozzles and has an ink chamber for each nozzle.It uses a ferromagnetic material for part or all of the diaphragm, has a heating element on the diaphragm, and has a magnetic material outside the ink chamber. By forming a closed magnetic path with the ferromagnetic material of the diaphragm and controlling the temperature of the heating element on the diaphragm, the magnetic permeability of the ferromagnetic material, which is a member of the diaphragm, is changed to generate vibrations. It is characterized by being configured in such a way that it causes

[作用] 上記の構成においては、強磁性体により構成された振動
板は、インク室外部に設けられた磁気回路と閉じた磁路
を形成しており、振動板部分の強磁性体層が薄いため、
振動板付近でほとんど飽和磁束に達している。かかる構
成において振動板表面に設置された発熱体に通電し、発
熱させると、振動板を構成する強磁性体の一部の透磁率
が低下する。こつとき前述の閉じた磁路の部分では、相
互の磁気的吸引力の釣り合いが損なわれ、新たに釣り合
いの生じる位置にまで振動板が移動する。
[Function] In the above configuration, the diaphragm made of ferromagnetic material forms a closed magnetic path with the magnetic circuit provided outside the ink chamber, and the ferromagnetic material layer in the diaphragm portion is thin. For,
The saturation magnetic flux is almost reached near the diaphragm. In such a configuration, when the heating element installed on the surface of the diaphragm is energized to generate heat, the magnetic permeability of a part of the ferromagnetic material forming the diaphragm decreases. When this happens, the balance of the mutual magnetic attraction forces is lost in the closed magnetic path portion described above, and the diaphragm moves to a position where a new balance occurs.

このときの移動によりインク室中にインク液体の移動が
発生し、インク滴がノズル部分より吐出されることにな
る。
This movement causes movement of the ink liquid within the ink chamber, and ink droplets are ejected from the nozzle portion.

[実施例] 第2図に本発明のインクジェットヘッドを用いた印刷装
置の構成図を示す。インクジェットヘッド1はへラドキ
ャリッジ2に取付けられ、ガイド軸3.4にそって矢印
Bの方向に移動する。印刷用紙6は、紙送りローラ5が
矢印A方向に回転する際に、紙送りローラ5との摩擦力
により移動する。インクジェットヘッド1からは、矢印
Cの方向にインク滴が吐出され、印刷用紙上に印刷画素
が生成する。本発明のインクジェットヘッドでのインク
滴吐出の制御は、印刷画素を発生させたい位置で、電極
に通電を行なった時のみ吐出させる方式であり、いわゆ
るドロップオンデマンド型インクジェ、ント方式に属す
る。第1図に本発明のインクジェットヘッドの構成図を
示す。ノズルプレート7は厚さ200μmのポリイミド
フィルムを用い、ノズル14を、外気面間口径50μm
となるようにエツチング処理により形成した。ノズルプ
レート7の上面には、Co20%、Ni80%のからな
る厚さ250□mの強磁性体板8を配置し、さらにスペ
ーサを介して厚さ50μmのNi薄板からなる振動板9
を設けた。以下第3図に従い、振動板の構成について説
明する。第3図は振動板の一部分の断面図である。振動
板9の全体の構成は、薄板に複数のスリットを開け、残
された部分のノズル14に対向する位置に、厚さ250
pmとなる部分15をCu45%、Ni 55%となる
ように電解メツキ法で取付けた。第3図では図面上の下
側がノズルに対向する側であZ、。ノズル14の反対側
となるNi板上には、5102膜による絶縁層16を厚
さ0.5μmとなるように設け、その表面にTaS i
02層による発熱体17を蒸着した。発熱体17に対し
てはAI蒸着による電極−18を各ノズルごとに分離し
設置した。
[Example] FIG. 2 shows a configuration diagram of a printing apparatus using the inkjet head of the present invention. The inkjet head 1 is mounted on a helad carriage 2 and moves in the direction of arrow B along a guide shaft 3.4. The printing paper 6 is moved by the frictional force with the paper feed roller 5 when the paper feed roller 5 rotates in the direction of arrow A. Ink droplets are ejected from the inkjet head 1 in the direction of arrow C, and print pixels are generated on the printing paper. The ink jet head of the present invention controls the ejection of ink droplets by ejecting the ink droplets only when the electrodes are energized at the positions where printing pixels are desired, and belongs to the so-called drop-on-demand ink jet method. FIG. 1 shows a configuration diagram of an inkjet head of the present invention. The nozzle plate 7 is made of a polyimide film with a thickness of 200 μm, and the nozzle 14 is formed with a diameter of 50 μm between the outside air surface.
It was formed by an etching process so that it became as follows. A 250 m thick ferromagnetic plate 8 made of 20% Co and 80% Ni is arranged on the upper surface of the nozzle plate 7, and a diaphragm 9 made of a thin Ni plate 50 μm thick is placed via a spacer.
has been established. The configuration of the diaphragm will be explained below with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion of the diaphragm. The overall structure of the diaphragm 9 is that a plurality of slits are made in a thin plate, and a 250mm thick diaphragm is formed in the remaining portion at a position facing the nozzle 14.
The portion 15 that will become pm was attached by electrolytic plating so that the Cu content was 45% and the Ni content was 55%. In FIG. 3, the lower side of the drawing is the side facing the nozzle Z. On the Ni plate opposite to the nozzle 14, an insulating layer 16 made of 5102 film is provided with a thickness of 0.5 μm, and TaSi
A heating element 17 of 02 layers was deposited. For the heating element 17, electrodes 18 made of AI vapor deposition were installed separately for each nozzle.

第4図は第1図d−d’の断面図である。横線部分11
に永久磁石を設置し、12.13及び10に鉄による磁
路部分を形成しており、強磁性体板8のN1合金部分と
振動板9を含めた、閉じた磁路をなす構造としている。
FIG. 4 is a sectional view taken along line d-d' in FIG. Horizontal line part 11
A permanent magnet is installed at 12, 13 and 10 to form a magnetic path part made of iron, and the structure is such that it forms a closed magnetic path including the N1 alloy part of the ferromagnetic plate 8 and the diaphragm 9. .

次に本実施例の動作について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

本発明のインク吐出は電極18に通電することで発熱体
17の発熱を生じさせることによって行なわれる。本実
施例では、発熱体部分を輻250μm、長さ50μmの
長方形となるよう形成した。
Ink ejection according to the present invention is performed by energizing the electrode 18 to cause the heating element 17 to generate heat. In this example, the heating element portion was formed into a rectangle with a radius of 250 μm and a length of 50 μm.

これは0.5mジュールの熱量で深さ50□mの部分ま
でを200℃以上に温度上昇させるものである。振動板
9の磁性体については電解法で取付けな磁路部分15を
形成する材質の成分比からキュリー温度が150℃付近
となるため、発熱体に通電がなされた場合、発熱体によ
り加熱された部分の透磁率が著しく低下し、従来の磁気
的吸引力の釣り合いが維持できなくなる。このために振
動板に対する磁気的吸引力は、依然として高い透磁率を
維持−している磁路部分15の先端に主に作用すること
になる。これを第5図の矢印E、E’ により示す。こ
のとき釣り合いの位置が変わり振動板9の中央付近では
約6μmの変位が生じる。本実施例では融点60℃のワ
ックスインクを用い、ヘッド及びインク供給系の温度を
80℃に保つようにした。このため振動板上の発熱体に
より加熱された微小部分が200℃に温度上昇するのに
必要な時間は、0.6m5ecであった。また加熱され
た部分が200℃から再び周囲のインク温度と等しい8
0℃に冷却されるまでの時間は1.7m s e cで
あった。しかし前記の”加熱された微小部分”が200
℃から150℃にまで冷却する時間はわずかO,1m5
ecであり、これ以下の温度では透磁率が急速に高まっ
て行く。このため磁路部分15の表面に位置した発熱体
17に5゜Oμsec程度のパルス幅で、通電を行なっ
た時、第5図19の斜線部に示すような部分が温度上昇
し、約0.6m5ec後に200℃付近に達し、その後
さらにO,1m5ec程度で150℃以下まで冷却、す
る。これに伴い、振動板9は、その中央付近が0.6m
5ecががり約6μm上昇し、さらに約0.1m5ec
程度の時間で、元の位置に復帰することになり、このと
きノズル前面からは約0.1μgのインク滴が吐出され
る。
This raises the temperature to 200° C. or higher up to a depth of 50 □m with a heat amount of 0.5 m Joule. Regarding the magnetic material of the diaphragm 9, the Curie temperature is around 150°C due to the component ratio of the material forming the magnetic path portion 15, which is attached by electrolytic method. The magnetic permeability of the part decreases significantly, and the conventional balance of magnetic attractive forces cannot be maintained. Therefore, the magnetic attraction force on the diaphragm mainly acts on the tip of the magnetic path portion 15, which still maintains high magnetic permeability. This is indicated by arrows E and E' in FIG. At this time, the balance position changes and a displacement of approximately 6 μm occurs near the center of the diaphragm 9. In this example, wax ink with a melting point of 60°C was used, and the temperature of the head and ink supply system was maintained at 80°C. Therefore, the time required for the minute portion heated by the heating element on the diaphragm to rise in temperature to 200° C. was 0.6 m5ec. Also, the heated part returns from 200°C to the same temperature as the surrounding ink 8
The time required for cooling to 0°C was 1.7 msec. However, the "heated minute part" mentioned above is 200
Cooling time from ℃ to 150℃ is only 0,1m5
ec, and at temperatures below this, the magnetic permeability increases rapidly. Therefore, when the heating element 17 located on the surface of the magnetic path portion 15 is energized with a pulse width of approximately 5°Oμsec, the temperature of the shaded area in FIG. 5 rises to about 0.0μsec. After 6 m5 ec, the temperature reaches around 200°C, and then it is further cooled to 150°C or less at about 1 m5 ec. Accordingly, the diaphragm 9 is 0.6m near its center.
5ec rose by about 6μm, and further increased by about 0.1m5ec
The nozzle will return to its original position in about 10 minutes, and at this time, an ink droplet of approximately 0.1 μg will be ejected from the front surface of the nozzle.

印刷時の文字、画像の形成は以下上記の手順の繰り返し
で行なわれる。すなわち本発明の方式は、電極に対し印
刷画素の発生を行ないたい位置で通電し、インク滴の吐
出を行ない、印刷用紙上にインクのドツトを発生させ、
そのそのドツトの並び(ドツトマトリクス)によって形
状を表し文字/画像を形成するものである。
The formation of characters and images during printing is performed by repeating the above steps. That is, the method of the present invention energizes the electrodes at positions where it is desired to generate print pixels, ejects ink droplets, and generates ink dots on the printing paper.
The arrangement of dots (dot matrix) represents the shape and forms characters/images.

[発明の効果] 上記の構造によって、本発明では特にバルブジェット方
式のインクジェット印刷ヘッドと異なり、ワックスイン
ク等の常温では固体であるいわゆる「ホットメルトイン
ク」が使用できるという利点がある。インクの加熱で気
泡を発生させ、その際の体積増分によってインク滴の吐
出を行うバブルジェット方式では沸点の高過ぎるワック
ス等を使用できないため、使用可能なインクは主に水溶
系あるいは溶剤系のものであるが、この様なインクの場
合、印刷用紙表面の油脂による汚れに弱い、にじみやす
い、カラーインクの色再現性が印刷用紙により著しく異
なる、等の欠点が有るのに対し、ホットメルトインクは
これらいずれの点でも優れている。
[Effects of the Invention] Due to the above structure, the present invention has an advantage in that, unlike a valve jet type inkjet print head, so-called "hot melt ink" which is solid at room temperature such as wax ink can be used. In the bubble jet method, which generates air bubbles by heating the ink and ejects ink droplets by increasing the volume at that time, waxes with too high boiling points cannot be used, so the inks that can be used are mainly water-based or solvent-based. However, hot melt inks have disadvantages such as being susceptible to dirt from oil and fat on the surface of the printing paper, smearing easily, and the color reproducibility of color inks differing significantly depending on the printing paper. It is excellent in both of these respects.

一方他の印刷方式、例えばサーマルプリンタとの比較で
は、本方式がインクジェット方式であるため印刷用紙に
対し非接触であり、従って印刷用紙表面の平滑度の低い
ものに対しても、安定した印字品質が保てるという利点
がある。
On the other hand, in comparison with other printing methods, such as thermal printers, this method is an inkjet method, so there is no contact with the printing paper, and therefore stable print quality is achieved even on sheets with low smoothness. It has the advantage of being able to maintain

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

第1図は本発明のインクジェットヘッドの構成図。第2
図は本発明のインクジェットヘッドを用いたシリアルプ
リンタの構成図。第3図は振動板の拡大図。第4図は第
1図からの断面図。第5図は第4図一部の拡大図。 1・・・インクジェットヘッド 2・・・ヘッドキャリッジ 3・・・ガイ、ド軸 4・・・ガイド軸 5・・・紙送りローラ 6・・・印刷用紙 7・・・ノズルプレート 8・・・磁路形成部材 9・・・振動板 10・・・磁路形成部材 11・・・永久磁石 12・・・磁路形成部材 13・・・磁路形成部材 4・・・ノズル 7・・・発熱体 以上
FIG. 1 is a configuration diagram of an inkjet head of the present invention. Second
The figure is a configuration diagram of a serial printer using the inkjet head of the present invention. Figure 3 is an enlarged view of the diaphragm. FIG. 4 is a sectional view taken from FIG. 1. Figure 5 is an enlarged view of a part of Figure 4. 1... Inkjet head 2... Head carriage 3... Guide shaft 4... Guide shaft 5... Paper feed roller 6... Printing paper 7... Nozzle plate 8... Magnetism Path forming member 9...Vibration plate 10...Magnetic path forming member 11...Permanent magnet 12...Magnetic path forming member 13...Magnetic path forming member 4...Nozzle 7...Heating element that's all

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1つの印刷画素を発生するために1つのノズルを持ち、
該ノズルと一対となる振動板を有し、各ノズルごとにイ
ンク室を持つ、あるいは複数ノズル、全ノズルに対しイ
ンク室を持つごとく構成されたインクジェトヘッドであ
り、 振動板の一部あるいは全部に強磁性体を用い、かつ振動
板上に発熱体を持ち、インク室外部の磁性体と前記振動
板の強磁性体により閉じた磁路を形成し、前記振動板上
の発熱体の温度を制御することで、振動板の部材である
ところの強磁性体の透磁率を変化させ振動を生じさせる
ごとく構成したことを特徴とするインクジェットヘッド
[Claims] Having one nozzle for generating one printing pixel,
It is an inkjet head that has a diaphragm paired with the nozzle, and has an ink chamber for each nozzle, or has an ink chamber for multiple nozzles or all nozzles, and has a diaphragm in part or all of the diaphragm. Using a ferromagnetic material and having a heating element on a diaphragm, a closed magnetic path is formed by the magnetic material outside the ink chamber and the ferromagnetic material on the diaphragm, and the temperature of the heating element on the diaphragm is controlled. An inkjet head characterized in that the magnetic permeability of a ferromagnetic material, which is a member of a diaphragm, is changed to generate vibrations.
JP13804590A 1990-05-28 1990-05-28 Ink jet head Pending JPH0431056A (en)

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JP13804590A JPH0431056A (en) 1990-05-28 1990-05-28 Ink jet head

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61283852A (en) * 1985-06-11 1986-12-13 Toshiba Corp Surface inspecting device
KR100429175B1 (en) * 1997-04-24 2004-06-16 엘지전자 주식회사 Liquid injection apparatus
KR100429176B1 (en) * 1997-04-24 2004-06-16 엘지전자 주식회사 Liquid injection apparatus

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