JPH077164Y2 - Nozzle head of ink jet printer - Google Patents

Nozzle head of ink jet printer

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JPH077164Y2
JPH077164Y2 JP1987006384U JP638487U JPH077164Y2 JP H077164 Y2 JPH077164 Y2 JP H077164Y2 JP 1987006384 U JP1987006384 U JP 1987006384U JP 638487 U JP638487 U JP 638487U JP H077164 Y2 JPH077164 Y2 JP H077164Y2
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JP
Japan
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nozzle
pipe
ink
base material
vibrator
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JP1987006384U
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JPS63113651U (en
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幸久 小泉
公宏 若林
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Fujifilm Business Innovation Corp
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Fuji Xerox Co Ltd
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この考案はインクジェットプリンタに用いられる連続噴
射形ノズルヘッドの構造を改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to an improvement in the structure of a continuous jet nozzle head used in an inkjet printer.

[従来の技術] 第8図は従来の一般的なインクジェットプリンタ用ヘッ
ドの構造を示すものであり、このヘッドは、バックプレ
ート1および超音波振動2から成る励振部3と、インク
室4を有する音響集束ボディ5と、ノズル6を備えるノ
ズル板7とで構成されている。ノズル板7はエレクトロ
フォーミング加工、又は放電加工等によってボディ5と
は別に形成された後、接着材によって接合される。また
励振部3と音響集束ボディ5とはテフロンカバー8、テ
フロンバッキン9を介してビス10によって接合されてい
る。
[Prior Art] FIG. 8 shows the structure of a conventional general ink jet printer head, which has an excitation unit 3 including a back plate 1 and ultrasonic vibrations 2, and an ink chamber 4. It is composed of an acoustic focusing body 5 and a nozzle plate 7 having a nozzle 6. The nozzle plate 7 is formed separately from the body 5 by an electroforming process, an electric discharge process, or the like, and then joined by an adhesive material. The excitation unit 3 and the acoustic focusing body 5 are joined by screws 10 via a Teflon cover 8 and a Teflon backing 9.

[考案が解決しようとする問題点] この従来装置においては、前述したように、音響集束ボ
ディ5とノズル板7とを別々に加工し、後でこれらを接
着剤で接着するようにしているが、この接着工程が非常
に難しく、またコストがかかるという問題点がある。な
ぜなら、この接合は、 ・インク耐食性を有する ・圧力2〜4kg/cm2に耐えうる ・インク噴出時の衝撃的な圧力や粒子化のための振動に
耐えうる ・ノズル内部に接着剤を混入させないようにする ・ノズル板を変形・破損させない 等の困難な条件を全て満足しなくてはいけないからであ
る。
[Problems to be Solved by the Invention] In this conventional device, as described above, the acoustic focusing body 5 and the nozzle plate 7 are separately processed, and they are later bonded with an adhesive. However, there is a problem that this bonding process is very difficult and costly. Because this bonding is not to mix the adhesive to the internal nozzle to withstand the vibration for shocking pressure and particle formation during ink ejection to withstand the Pressure 2-4 kg / cm 2 with ink corrosion resistance This is because it is necessary to satisfy all difficult conditions such as not deforming or damaging the nozzle plate.

また、前記音響集束ボディ5は、断面三角形状のインク
室4を形成した後パッキン9を介して励振部3と多数の
ビス10で接合しなくてはならず、このためヘッドの製造
・組立てに時間がかかるという問題点もある。
Further, the acoustic focusing body 5 has to be joined to the excitation part 3 with a large number of screws 10 through the packing 9 after forming the ink chamber 4 having a triangular cross section, and therefore, for manufacturing and assembling the head. There is also a problem that it takes time.

この考案はこのような実情に鑑みてなされたもので、ノ
ズル板の接合行程を行なうことなくノズルヘッドを製造
することができる新規な構成のインクジェットプリンタ
のノズルヘッドを提供しようとするものである。
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a nozzle head of an inkjet printer having a novel structure capable of manufacturing a nozzle head without performing a joining process of nozzle plates.

[問題点を解決するための手段] この考案では、円管形基材の外周壁の一部に切欠部をそ
の軸方向に沿って間欠的または連続的に形成し、該切欠
部にインクを噴出させるノズル孔を複数個形成するとと
もに、前記円管形基材内にインクを充填し、かつ該イン
クを振動させる振動子を前記円管形基材の前記切欠部以
外の外周壁に被着するようにした。
[Means for Solving the Problems] In the present invention, notches are formed intermittently or continuously in a part of the outer peripheral wall of the circular tube-shaped substrate along the axial direction thereof, and ink is provided in the notches. A plurality of nozzle holes for ejecting are formed, an ink is filled in the circular tube-shaped base material, and a vibrator for vibrating the ink is attached to the outer peripheral wall of the circular tube-shaped base material other than the cutout portion. I decided to do it.

[作用] 前記円筒形基材内に充填されたインクは振動子によって
振動され、前記ノズル孔を介して噴出されることにより
粒子化される。
[Operation] The ink filled in the cylindrical substrate is vibrated by the vibrator and ejected through the nozzle hole to be granulated.

かかる構成によれば、円筒形基材に直接ノズル孔を加工
するようにしたのでノズル板の接合行程が省略され、ま
たそれらの機械的強度も増大する。
According to this structure, since the nozzle holes are directly processed in the cylindrical base material, the joining process of the nozzle plates is omitted, and their mechanical strength is also increased.

[実施例] 第1図はこの考案の一実施例を示すものであり、第2図
はそのA−A′断面図である。
[Embodiment] FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA '.

この実施例では、インク供給体としてステンレス製の円
形パイプ基材20を使用し、このパイプ基材20に直接複数
個のノズル孔21を加工するようにしてマルチノズルヘッ
ドを形成するようにする。ノズル部21の板厚は数μmと
薄くする必要があるため、この場合これら複数のノズル
部に凹部22を各別に設けるようにする。
In this embodiment, a circular pipe base material 20 made of stainless steel is used as an ink supply body, and a plurality of nozzle holes 21 are directly processed in the pipe base material 20 to form a multi-nozzle head. Since it is necessary to make the plate thickness of the nozzle portion 21 as thin as several μm, in this case, the concave portions 22 are separately provided in the plurality of nozzle portions.

かかる構成において、パイプの内径d1vi;インクの音速 f;粒子化周波数 c;1に近い補正係数 n=1,2,3,… という関係をもたせ、このパイプ20は共振状態で使用す
るようにする。この実施例では、vi=1590m/S、f=240
KHz、c=0.95、n=1とし、パイプの内径d1=3.15m
m、ノズル径φ1=15μm、ノズル部の板厚d2=5μm、
パイプ肉厚d3=0.1mm、凹部22の径d4=500μmとするよ
うにした。
In such a configuration, the inner diameter d 1 of the pipe is vi: Ink sound velocity f; Particle frequency c; Correction coefficient n = 1, 2, 3, ... Close to 1, and the pipe 20 is used in a resonance state. In this example, vi = 1590 m / S, f = 240
KHz, c = 0.95, n = 1, pipe inner diameter d 1 = 3.15m
m, nozzle diameter φ 1 = 15 μm, plate thickness of nozzle part d 2 = 5 μm,
The pipe thickness d 3 = 0.1 mm, and the diameter of the recess 22 was d 4 = 500 μm.

この円形パイプ基材20と凹部22による構成がこの実施例
装置の重要な特徴である。すなわち、インク滴への粒子
化、ノズル加工条件にとってはノズル部板厚d2は薄いほ
うが望ましいが、ノズル部以外の部分はインク圧力、振
動等に充分耐えるだけの厚みが必要であり、この2つの
相反する条件を円形パイプ20に凹部22を設けることによ
って達成するようにした。また、この実施例では、円形
パイプ20に対し底部が直線上の凹部22を形成するように
したので、この凹部22においてノズル部21の板厚が他の
部分の板厚に比べ最も薄くなり、このため凹部の径を従
来装置で用いられる100μm程度より大きくしても(こ
の場合500μm)、この部分の強度を十分維持すること
がでる。また、凹部22の径が大きいと、インクの噴出・
停止時にインクでこの凹部22が埋まることも無くなる
し、またクリーニングも簡単になるという利点もある。
The configuration of the circular pipe base material 20 and the concave portion 22 is an important feature of the apparatus of this embodiment. That is, it is desirable that the nozzle portion plate thickness d 2 is thin in terms of particle formation into ink droplets and nozzle processing conditions, but the portions other than the nozzle portion must be thick enough to withstand ink pressure, vibration, etc. Two contradictory conditions are achieved by providing the circular pipe 20 with the recess 22. Further, in this embodiment, since the bottom portion of the circular pipe 20 is formed to form a linear recess 22, the plate thickness of the nozzle portion 21 in this recess 22 is the thinnest as compared to the other portions, Therefore, even if the diameter of the recess is larger than about 100 μm used in the conventional apparatus (500 μm in this case), the strength of this portion can be sufficiently maintained. In addition, if the diameter of the recess 22 is large, ink may be ejected.
There is also an advantage that the recess 22 is not filled with ink at the time of stop and the cleaning is easy.

かかる構成のマルチノズルヘッドは例えば放電加工技術
を用いて製造することができる。
The multi-nozzle head having such a configuration can be manufactured by using, for example, an electric discharge machining technique.

放電加工を行なう前に、まずステンレス製パイプの両端
を第1図に示す如く夫々逆方向に90度曲げる。この90度
に曲げた部分を用いて放電加工機に対するパイプの位置
決めを行なう。例えば、第1図に示したパイプ面Bで上
下方向の位置決めを行ない、パイプ面Cで左右方向の位
置決めを行なうようにする。これら位置決め面を用いて
パイプ20を放電加工機に固定し、この後、このパイプに
最小板厚5μmの凹部22を複数個加工する。そして、放
電加工機の電極ノズル用のものに取り換え、径15μmの
ノズル21を前記凹部22の各中心に形成する。
Before performing electrical discharge machining, first, both ends of the stainless steel pipe are bent 90 degrees in opposite directions as shown in FIG. The pipe is positioned with respect to the electric discharge machine by using the 90 ° bent portion. For example, the pipe surface B shown in FIG. 1 is positioned vertically, and the pipe surface C is positioned horizontally. The pipe 20 is fixed to the electric discharge machine using these positioning surfaces, and thereafter, a plurality of recesses 22 having a minimum plate thickness of 5 μm are machined in this pipe. Then, it is replaced with one for an electrode nozzle of an electric discharge machine, and a nozzle 21 having a diameter of 15 μm is formed at each center of the recess 22.

次に、第3図に、このパイプ20にインク供給チューブ30
と振動子40と設けるようにした構成例を示す。この場
合、振動子40としては、フレキブルな高分子振動子を用
い、この高分子振動子40によってノズル21以外のパイプ
外周面を覆うようにした。尚、第3図では図示を省略す
るが、高分子振動子40の上には絶縁用のカバーシートが
被覆されている。
Next, referring to FIG. 3, the ink supply tube 30 is connected to the pipe 20.
A configuration example in which the oscillator 40 and the oscillator 40 are provided will be shown. In this case, a flexible polymer oscillator is used as the oscillator 40, and the polymer oscillator 40 covers the outer peripheral surface of the pipe other than the nozzle 21. Although not shown in FIG. 3, the polymer vibrator 40 is covered with an insulating cover sheet.

この構成によれば、振動子40はノズル部凹部22以外の所
全てに被着することが可能になるので、振動子の面積を
大きくすることができ、振動強度(振動パワー)を増大
させることができる。また、この振動子40を2枚重ねる
ようにすれば更に振動パワーを増大することができる。
また、第3図の構成によれば、円筒形パイプ20の軸方向
に沿って設けられた各ノズル部21における振動強度を均
一化できるという別の利点もある。なぜなら、パイプ20
は円筒形という単純な形状をしているため、径の寸法精
度がよく、このためパイプ20は径方向に単純な振動をす
るからである。つまり、パイプの軸方向に進む波の共振
モードはプイプの径方向に進む波の共振モードに比べて
その強度が極端に小さいので各ノズルでの振動強度の差
は結果的に無視できる程小さくなる。また、この場合振
動子40はパイプ20の周面をほとんど被覆しているため、
径方向の振動がより発生し易くなるとともに、振動子を
インク室外部に設けているのでインクによる短絡の必要
がない。
According to this configuration, the vibrator 40 can be attached to all parts except the nozzle recess 22, so that the area of the vibrator can be increased and the vibration strength (vibration power) can be increased. You can Further, if the two vibrators 40 are stacked, the vibration power can be further increased.
Further, the configuration of FIG. 3 has another advantage that the vibration intensity in each nozzle portion 21 provided along the axial direction of the cylindrical pipe 20 can be made uniform. Because pipe 20
Since the cylindrical shape has a simple shape, the dimensional accuracy of the diameter is good, and therefore the pipe 20 vibrates simply in the radial direction. In other words, the resonance mode of the wave traveling in the axial direction of the pipe is extremely smaller in intensity than the resonance mode of the wave traveling in the radial direction of the pipe, so that the difference in the vibration intensity between the nozzles is so small that it can be ignored. . Further, in this case, since the oscillator 40 almost covers the peripheral surface of the pipe 20,
Radial vibration is more likely to occur, and since the vibrator is provided outside the ink chamber, there is no need for a short circuit due to ink.

第4図はこの考案の他の実施例を示すもので、振動子と
してチップ状のセラミック振動子50を複数個バックプレ
ート51上に並設したものを使用する。前記セラミック振
動子50としては例えばジルコン・チタン酸鉛径磁器を使
用し、またバックプレート51は振動子50の厚み方向以外
の振動を吸収するように弾性体で構成するようにする。
これら振動子50とパイプ20とは接着しないで、バックプ
レート51により押圧するのみの構成とする。これらパイ
プの軸方向について振動を伝えることなく、パイプを径
方向にのみ振動させるためである。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, in which a plurality of chip-shaped ceramic vibrators 50 are arranged side by side on a back plate 51 as a vibrator. As the ceramic vibrator 50, for example, zircon / lead titanate porcelain is used, and the back plate 51 is made of an elastic body so as to absorb vibrations of the vibrator 50 other than in the thickness direction.
The vibrator 50 and the pipe 20 are not adhered to each other, and only the back plate 51 presses them. This is because the pipe is vibrated only in the radial direction without transmitting vibration in the axial direction of the pipe.

第5図は更に別の実施例を示すもので、この場合円筒形
パイプ20に高分子チューブ60を介して、円筒形のセラミ
ック振動子61を設け、この振動子61によってパイプ20の
軸方向に進む波を発生させるようにする。ただし、この
場合パイプ20内のインクのみを振動させ、パイプ20自体
は直接振動させないようにする。このため、パイプ20を
圧電素子61とを高分子チューブ60によって連結するよう
にする。このチューブ60を挿入した場合パイプ自体が複
雑な共振を起こすのかが防止されるとともに、各ノズル
に等しい強度の振動を伝えることができるという利点も
ある。またこの場合、振動子は1個でよいので、コスト
がより低減される。
FIG. 5 shows still another embodiment. In this case, a cylindrical ceramic vibrator 61 is provided on the cylindrical pipe 20 via a polymer tube 60, and the vibrator 61 is arranged in the axial direction of the pipe 20. Try to generate a forward wave. However, in this case, only the ink in the pipe 20 is vibrated, and the pipe 20 itself is not vibrated directly. Therefore, the pipe 20 is connected to the piezoelectric element 61 by the polymer tube 60. When this tube 60 is inserted, it is possible to prevent the pipe itself from causing a complicated resonance, and it is also possible to transmit vibration of equal strength to each nozzle. Further, in this case, since only one vibrator is required, the cost is further reduced.

ところで、上述した実施例においては、ノズル孔21の囲
りに形成する凹部分22は各ノズル毎に各別に設けるよう
にしがた、第6図に示す如く、パイプ20の軸方向に沿っ
て切欠部分70を連続的に形成し、この切欠部分70に複数
のノズル孔21を形成するようにしてマルチノズルヘッド
を構成するようにしてもよい。上記切欠部分70はパイプ
20を押し出し成形時に加工するようにすれば、凹部加工
時間より短縮することができる。尚、この切欠部70は放
電加工、電解研磨等によっても加工することができる。
By the way, in the above-described embodiment, the concave portion 22 formed around the nozzle hole 21 is provided for each nozzle separately. As shown in FIG. 6, a notch is formed along the axial direction of the pipe 20. The multi-nozzle head may be configured by forming the portion 70 continuously and forming the plurality of nozzle holes 21 in the cutout portion 70. The cutout 70 is a pipe
If 20 is processed at the time of extrusion molding, the recess processing time can be shortened. The cutout portion 70 can also be processed by electric discharge machining, electrolytic polishing, or the like.

なお、第6図に示した切欠部分70を第7図に示すような
連続的な凹部80とし、この凹部にノズル孔21を形成する
ようにしてもよい。
The cutout portion 70 shown in FIG. 6 may be formed as a continuous recess 80 as shown in FIG. 7, and the nozzle hole 21 may be formed in this recess.

以上、成形されたステンレス・パイプを基に製造方法を
説明したが円筒形パイプまたはパイプに形成する凹部を
エレクトロフォーミングにより形成し、その凹部に放電
加工でノズルを形成してもよい。
The manufacturing method has been described above based on the molded stainless steel pipe, but a cylindrical pipe or a recess formed in the pipe may be formed by electroforming, and a nozzle may be formed in the recess by electrical discharge machining.

[考案の効果] 以上説明したように本件考案によれば、ノズルを形成し
た円管形基材内にインクを充填すると共に、この円筒形
基材の切欠部以外の外周壁に振動子を直接被着すること
によりインクを振動させるようにしているので、電気的
ショートの危険性が少なくなると共に、部品点数の少な
いシンプルで低コストのノズルヘッドを実現できる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, ink is filled in a cylindrical base material having a nozzle, and a vibrator is directly attached to the outer peripheral wall of the cylindrical base material other than the cutout portion. Since the ink is vibrated by being applied, the risk of electrical short circuit is reduced, and a simple and low cost nozzle head with a small number of parts can be realized.

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

第1図はこの考案の一実施例を示す斜視図、第2図は同
実施例のA−A′断面図、第3図は同実施例に設けた振
動子等を示す斜視図、第4図はこの考案の他の実施例を
示す斜視図、第5図はこの考案の更に別の実施例を示す
斜視図、第6図はノズル周囲に形成する凹部の変形例を
示す斜視図、第7図は前記凹部の更に別の変形例を示す
斜視図、第8図は従来装置の一例を示す断面図である。 20……パイプ基材、21……ノズル、22,80……凹部、30
……インク供給チューブ、40,50,61……振動子、60……
高分子チューブ、70……切欠。
1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA 'of the same embodiment, FIG. 3 is a perspective view showing a vibrator and the like provided in the same embodiment, and FIG. FIG. 5 is a perspective view showing another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a perspective view showing another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a perspective view showing a modified example of a recess formed around the nozzle. FIG. 7 is a perspective view showing still another modification of the recess, and FIG. 8 is a sectional view showing an example of a conventional device. 20 …… Pipe base material, 21 …… Nozzle, 22,80 …… Concave, 30
…… Ink supply tube, 40, 50, 61 …… Transducer, 60 ……
Polymer tube, 70 ... Notch.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】円管形基材の外周壁の一部に切欠部をその
軸方向に沿って間欠的または連続的に形成し、該切欠部
にインクを噴出させるノズル孔を複数個形成するととも
に、 前記円管形基材内にインクを充填し、かつ該インクを振
動させる振動子を前記円管形基材の前記切欠部以外の外
周壁に被着するようにしたことを特徴とするインクジェ
ットプリンタのノズルヘッド。
1. A cutout portion is formed intermittently or continuously along the axial direction on a part of the outer peripheral wall of a circular tubular base material, and a plurality of nozzle holes for ejecting ink are formed in the cutout portion. At the same time, the circular tube-shaped base material is filled with ink, and a vibrator for vibrating the ink is attached to an outer peripheral wall of the circular tube-shaped base material other than the cutout portion. Nozzle head of inkjet printer.
JP1987006384U 1987-01-20 1987-01-20 Nozzle head of ink jet printer Expired - Lifetime JPH077164Y2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS594312B2 (en) * 1978-11-08 1984-01-28 インターナシヨナル ビジネス マシーンズ コーポレーシヨン ink jet head

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