JPH09323417A - Ink jet head - Google Patents

Ink jet head

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Publication number
JPH09323417A
JPH09323417A JP14404196A JP14404196A JPH09323417A JP H09323417 A JPH09323417 A JP H09323417A JP 14404196 A JP14404196 A JP 14404196A JP 14404196 A JP14404196 A JP 14404196A JP H09323417 A JPH09323417 A JP H09323417A
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JP
Japan
Prior art keywords
ink
pressure chamber
bubbles
volume
bubble
Prior art date
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Pending
Application number
JP14404196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Matsuo
幸治 松尾
Hideaki Horio
英明 堀尾
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP14404196A priority Critical patent/JPH09323417A/en
Publication of JPH09323417A publication Critical patent/JPH09323417A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an image of high quality by gradation due to an area of a printing dot in an ink jet printer used as output machinery such as a computer. SOLUTION: Projected parts approaching each other are provided to two places of counter electrodes 22, 23. By this constitution, since two bubbles small in vol. can be generated at the same time, the speed of the volumetric change of bubles can be enhanced as compared with a conventional method and an emitting speed in such a case that emitted ink droplets are small is increased and the vol. of emitted ink droplets can be controlled over a wide range as compared with a conventional method and an image of high quality having high gradation properties can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットプリ
ンタに用いるインクジェットヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inkjet head used in an inkjet printer.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、インクジェットプリンタは、記録
時の静粛性や、高速記録が可能であること、またカラー
化が容易であるといった点から家庭用、オフィス用コン
ピュータの出力用プリンタとして広く利用されるように
なってきた。このようなインクジェットプリンタは、イ
ンクを小滴化して飛翔させ、記録紙に付着させて記録を
行うもので、小滴の発生法や飛翔方向の制御法によっ
て、コンティニアス方式とオンデマンド方式に大別され
る。
2. Description of the Related Art In recent years, inkjet printers have been widely used as output printers for home and office computers because of their quietness during recording, high-speed recording capability, and easy colorization. It started to come. Such an ink jet printer prints by making ink droplets fly and then depositing them on recording paper. Depending on the droplet generation method and the flight direction control method, there are two methods: continuous method and on-demand method. Be separated.

【0003】コンティニアス方式は、例えば米国特許第
3060429号明細書に開示されている方式であっ
て、インクの小滴化を静電吸引的に行い、発生した小滴
を記録信号に応じて電解制御し、記録紙上に小滴を選択
的に付着させて記録を行うものであり、この記録法で
は、記録物のドットの面積を変化させ濃度階調を表現す
ることで高品質の画像を提供することができる。しかし
ながら小滴の発生に高電圧を要し、マルチノズル化が困
難であるので高速記録には不適である。
The continuous system is a system disclosed in, for example, US Pat. No. 30,60429, in which ink droplets are electrostatically attracted and the generated droplets are electrolyzed according to a recording signal. It controls the recording and selectively deposits small droplets on the recording paper for recording.This recording method provides a high-quality image by changing the dot area of the recorded material and expressing the density gradation. can do. However, since high voltage is required to generate small droplets and it is difficult to form multiple nozzles, it is not suitable for high-speed recording.

【0004】オンデマンド方式は、例えば米国特許第3
747120号明細書に開示されている方式で、小滴を
吐出するノズル孔を有する記録ヘッドに付設されている
ピエゾ振動素子に、電気的な記録信号を付加し、この電
気記録信号をピエゾ振動素子の機械的振動に変え、機械
的振動に従って前記ノズル孔より小滴を吐出させて記録
紙に付着させることで記録を行うものである。この方式
は、オンデマンドでインクをノズル孔より吐出して記録
を行うため、コンティニアス方式のように吐出飛翔する
小滴の中、画像の記録に要さなかった小滴を回収するこ
とが不要となり、シンプルな構成が可能である。一方、
記録ヘッドの加工の困難さや、ピエゾ振動素子の小型化
が極めて困難でマルチノズル化が難しく、ピエゾ素子の
機械振動という機械的エネルギーで小滴の飛翔を行うの
で高速記録に向かない、等の欠点を有する。
[0004] The on-demand system is described in, for example, US Pat.
According to the method disclosed in Japanese Patent No. 747120, an electric recording signal is added to a piezoelectric vibrating element attached to a recording head having a nozzle hole for ejecting a small droplet, and this electric recording signal is added to the piezoelectric vibrating element. Recording is performed by changing to the mechanical vibration of (1) and ejecting a small droplet from the nozzle hole according to the mechanical vibration to adhere to the recording paper. With this method, ink is ejected from the nozzle holes on-demand for recording, so unlike the continuous method, it is not necessary to collect the droplets that were not required for image recording among the ejected droplets. Therefore, a simple configuration is possible. on the other hand,
It is not suitable for high-speed recording because it is difficult to process the recording head, it is extremely difficult to miniaturize the piezo vibration element, it is difficult to make multiple nozzles, and the mechanical energy of mechanical vibration of the piezo element is used to fly small droplets. Have.

【0005】また特公昭61−59911号公報、特公
昭62−11035号公報、特公昭61−59914号
公報には、発熱抵抗体により沸騰を生起させ液滴を飛翔
させる方式の記録法が公開されている。
Further, Japanese Patent Publication No. 61-59911, Japanese Patent Publication No. 62-11035, and Japanese Patent Publication No. 61-59914 disclose recording methods of a system in which a heating resistor causes boiling to cause droplets to fly. ing.

【0006】オンデマンド方式の他の例として、米国特
許第3179042号明細書には、ピエゾ振動素子等の
手段による機械的振動エネルギーを利用する代わりに、
熱エネルギーを利用することが記載されている。この方
式は、機械的振動エネルギーを利用する方式と比較して
エネルギー変換効率が高い、マルチノズル化が容易であ
るといった特徴がある。
As another example of the on-demand system, US Pat. No. 3,179,042 discloses that instead of utilizing mechanical vibration energy by means such as a piezoelectric vibration element,
The use of thermal energy is described. This method is characterized by higher energy conversion efficiency and easier multi-nozzle method than the method using mechanical vibration energy.

【0007】以下に従来のオンデマンド型のバブルジェ
ット方式のインクジェットヘッドの吐出原理について、
図14および図15を用いて説明する。図14は従来の
バブルジェット方式のインクジェットヘッドのノズルの
縦断面図、図15は図14のB−B線断面図である。
The ejection principle of the conventional on-demand type bubble jet type ink jet head will be described below.
This will be described with reference to FIGS. 14 is a vertical cross-sectional view of a nozzle of a conventional bubble-jet type inkjet head, and FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.

【0008】図14において、1はインクジェットヘッ
ドの基板、2は基板1上にパターン形成された電気熱変
換体を形成する発熱抵抗体、3は発熱抵抗体2の絶縁お
よび保護のための保護膜である。4は複数の発熱抵抗体
2を仕切る基板1上に形成された流路壁、5は発熱抵抗
体2に応じて流路壁4上に形成されたオリフィス部材
で、末端にはインクの噴射口となる吐出口6が設けられ
ている。基板1と流路壁4およびオリフィス部材5から
圧力室7が構成されている。20は吐出口6から吐出さ
れたインク滴、40はインク滴20が付着する記録紙で
ある。図15において8は圧力室7にインクを供給する
インク流路である。
In FIG. 14, 1 is a substrate of an ink jet head, 2 is a heating resistor forming an electrothermal converter patterned on the substrate 1, and 3 is a protective film for insulating and protecting the heating resistor 2. Is. Reference numeral 4 denotes a flow path wall formed on the substrate 1 for partitioning the plurality of heat generating resistors 2, 5 is an orifice member formed on the flow path wall 4 in accordance with the heat generating resistors 2, and an ink ejection port is provided at the end. The discharge port 6 is provided. The substrate 1, the flow path wall 4 and the orifice member 5 constitute a pressure chamber 7. Reference numeral 20 is an ink droplet ejected from the ejection port 6, and 40 is a recording paper to which the ink droplet 20 is attached. In FIG. 15, reference numeral 8 is an ink flow path for supplying ink to the pressure chamber 7.

【0009】以上のように構成されたインクジェットヘ
ッドについて、以下その動作を説明する。まず信号発生
装置(図示せず)によりパルス電圧を発熱抵抗体2に加
える。このパルス電圧により発熱抵抗体2が発熱し、圧
力室7内に満たされたインクが加熱される。発熱抵抗体
2の近傍のインクは急激な温度上昇のため沸騰を開始
し、発熱抵抗体2上に薄いバブルの膜を発生させる。こ
のバブルの膜は発熱抵抗体2および周辺のインクの熱を
奪って急激に体積膨張し、圧力室7内のインクの圧力が
急激に高まり、吐出口6からインク滴20が飛び出し、
飛翔して記録紙40に付着し、ドットを形成する。この
ドット形成に伴い消費されたインクは、インクタンク
(図示せず)からインク流路8を通って供給され、任意
の連続的なドット形成を行うことができる。
The operation of the ink jet head having the above structure will be described below. First, a pulse voltage is applied to the heating resistor 2 by a signal generator (not shown). The heating resistor 2 generates heat by this pulse voltage, and the ink filled in the pressure chamber 7 is heated. The ink in the vicinity of the heating resistor 2 starts boiling due to a rapid temperature rise, and a thin bubble film is generated on the heating resistor 2. The film of this bubble absorbs the heat of the heat generating resistor 2 and the ink in the surrounding area and abruptly expands in volume, the pressure of the ink in the pressure chamber 7 rapidly increases, and the ink droplet 20 jumps out from the ejection port 6.
It flies and adheres to the recording paper 40 to form dots. The ink consumed by the dot formation is supplied from an ink tank (not shown) through the ink flow path 8 and can perform arbitrary continuous dot formation.

【0010】次に従来のインクジェットヘッドを多階調
で印字する場合の制御方法を説明する。図16はドット
径の階調制御を示すグラフである。図16において横軸
は加熱時間、縦軸は印加電力およびドット径を決定する
バブル体積を示す。ヘッドに0.4Wの電力を与えると
沸騰開始までの加熱時間は7μsとなり、E1=0.4
×7=2.8μJのエネルギーが与えられる。その時の
バブルはB1のように成長し、最大バブル体積は200
plとなる。同様にヘッドに0.23wの電力を与える
と、沸騰開始までの加熱時間は22μsとなりE2=
0.23×22=5.06μJのエネルギーが与えら
れ、その時のバブルはB2のように成長し、最大気泡体
積は400plとなる。
Next, a control method when a conventional ink jet head is printed with multiple gradations will be described. FIG. 16 is a graph showing the gradation control of the dot diameter. In FIG. 16, the horizontal axis represents the heating time, and the vertical axis represents the applied power and the bubble volume that determines the dot diameter. When 0.4 W of electric power is applied to the head, the heating time until boiling starts is 7 μs, and E1 = 0.4
Energy of × 7 = 2.8 μJ is given. The bubble at that time grows like B1, and the maximum bubble volume is 200.
pl. Similarly, when 0.23 w of electric power is applied to the head, the heating time until the start of boiling becomes 22 μs and E2 =
Energy of 0.23 × 22 = 5.06 μJ is given, and the bubble at that time grows like B2, and the maximum bubble volume becomes 400 pl.

【0011】このように印加電力により沸騰開始までの
時間が決まり、それによりインクの加熱される体積が変
化し、加熱される体積が大きいほど最大成長バブル体積
が大きくなる。つまり、ゆっくり加熱すればするほどよ
り大きなバブルを形成することができる。沸騰が始まれ
ばバブルにより電極間の電流が遮断されるので、電圧を
直後に切るように制御しても最大成長バブル体積に影響
を及ぼすことはない。このようにしてバブル体積を変化
させ、吐出するインクの量を変化させることでドット径
の階調制御ができる。
In this way, the time until the start of boiling is determined by the applied power, and the heated volume of the ink changes accordingly. The larger the heated volume, the larger the maximum growth bubble volume. That is, the slower the heating, the larger bubbles can be formed. When boiling starts, the current between the electrodes is interrupted by the bubbles, so controlling the voltage to cut off immediately does not affect the maximum growth bubble volume. By changing the bubble volume and the amount of ink to be ejected in this way, it is possible to control the gradation of the dot diameter.

【0012】図17は従来のインクジェットヘッドの吐
出インク滴の体積と速度の関係を示すグラフを示す。同
図に示すように、小さいバブルを用いてインクの吐出量
を減少させれば、ノズルの流体抵抗などの圧力損失を受
け、吐出速度は減少する。この速度減少により、吐出さ
れたインクの印字位置にばらつきが生じ、また吐出不安
定の原因ともなり、従って、印字ドット径を小さくする
ことには自ずと限界がある。
FIG. 17 is a graph showing the relationship between the volume and speed of ink droplets discharged from a conventional ink jet head. As shown in the figure, if the ink ejection amount is reduced by using small bubbles, the ejection speed is reduced due to pressure loss such as fluid resistance of the nozzle. This decrease in speed causes variations in the printing position of the ejected ink and causes instability in ejection. Therefore, there is a limit to reducing the print dot diameter.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の構成で
は、図17に示すように、吐出するインクの量を減少さ
せればそれに伴い吐出するインクの速度が減少し、この
ため吐出インク量が多い場合との速度差が大きく、印字
位置のばらつきの原因となる。また吐出速度が小さけれ
ばインクの表面張力などの影響を受けやすく、吐出不安
定の原因ともなり、その結果印字ドット径を小さくする
ことには自ずと限界がある。従って、インク滴20の体
積を変化させることで記録紙40に付着するドットの面
積を変化させ印字物の濃度変化を表現する印字物の濃度
階調性は低く、階調性の高い連続方式のインクジェット
プリンタに比べ印字物の品質は低い。
In the above conventional structure, as shown in FIG. 17, when the amount of ejected ink is reduced, the speed of ejected ink is reduced accordingly, and therefore the ejected ink amount is reduced. There is a large difference in speed from the case of a large number, which causes variations in printing positions. Further, if the ejection speed is low, it is easily affected by the surface tension of the ink and the like, which may cause ejection instability, and as a result, there is a limit to reducing the print dot diameter. Therefore, by changing the volume of the ink droplets 20 to change the area of the dots adhering to the recording paper 40 and expressing the density change of the printed matter, the density gradation of the printed material is low and the gradation of the continuous method is high. The print quality is lower than that of an inkjet printer.

【0014】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、インク滴の体積変化に対する速度変動を減少させる
ことにより、高い階調性を有し、高品質で、周波数応答
性に優れ高速プリントが可能なインクジェットヘッドを
提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art. By reducing the speed fluctuation with respect to the volume change of the ink droplet, the gradation is high, the quality is high, the frequency response is excellent, and the high speed printing is performed. It is an object of the present invention to provide an inkjet head capable of performing the above.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、導電性を有するインクの満たされた圧力室
と、前記圧力室にインクを供給するインク流路と、前記
圧力室の一部に設けられたインクを吐出する吐出口と、
前記吐出口に応じて前記圧力室内に設けられた一対の対
向する電極と、前記圧力室内に設けられたエネルギー発
生手段と、前記電極にエネルギーを供給するエネルギー
印加手段とを備え、前記圧力室内のインクの一部を蒸発
させ発生した気泡により前記吐出口からインクを吐出さ
せるインクジェットヘッドであって、前記電極の対向す
る面を電圧印加時に複数のバブルを発生させるようにし
たことを特徴とするものである。
In order to solve this problem, the present invention provides a pressure chamber filled with conductive ink, an ink flow path for supplying ink to the pressure chamber, and a pressure chamber of the pressure chamber. A discharge port that discharges ink provided in part,
In the pressure chamber, a pair of opposing electrodes provided in the pressure chamber corresponding to the discharge port, an energy generating unit provided in the pressure chamber, and an energy applying unit supplying energy to the electrode are provided. An ink jet head for ejecting ink from the ejection port by bubbles generated by evaporating a part of ink, characterized in that a plurality of bubbles are generated on a surface facing the electrode when a voltage is applied. Is.

【0016】これによって、インク滴の体積変化に対す
る速度変動を減少させることにより、高い階調性を有
し、高品質で、周波数応答性に優れ高速プリントが可能
なインクジェットヘッドを得ることができる。
With this, by reducing the velocity fluctuation with respect to the volume change of the ink droplet, it is possible to obtain an ink jet head having high gradation, high quality, excellent frequency response and capable of high-speed printing.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1、2に記載のイ
ンクジェットヘッドは、導電性を有するインクの満たさ
れた圧力室と、前記圧力室にインクを供給するインク流
路と、前記圧力室の一部に設けられたインクを吐出する
吐出口と、前記吐出口に応じて前記圧力室内に設けられ
た一対の対向する電極と、前記圧力室内に設けられたエ
ネルギー発生手段と、前記電極にエネルギーを供給する
エネルギー印加手段とを備え、前記圧力室内のインクの
一部を蒸発させ発生した気泡により前記吐出口からイン
クを吐出させるインクジェットヘッドであって、前記電
極の対向する面に電圧印加時に複数のバブルを発生させ
る突起部などを形成したことを特徴とするものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An ink jet head according to claims 1 and 2 of the present invention comprises a pressure chamber filled with conductive ink, an ink flow path for supplying ink to the pressure chamber, and the pressure. An ejection port for ejecting ink, which is provided in a part of the chamber, a pair of opposing electrodes provided in the pressure chamber corresponding to the ejection port, energy generating means provided in the pressure chamber, and the electrode And an energy applying unit for supplying energy to the inkjet head, the inkjet head ejecting the ink from the ejection port by the bubbles generated by evaporating a part of the ink in the pressure chamber, and applying a voltage to the opposing surfaces of the electrodes. It is characterized in that a protrusion or the like that sometimes generates a plurality of bubbles is formed.

【0018】これによって、小さな体積のバブルの成長
速度を従来より向上させることができ、吐出するインク
滴の小さい場合でも安定した印字が行なえる。また大き
な体積のバブルは従来と同様の成長速度となるため、バ
ブルの大小による吐出速度の差が小さくなり、印字位置
ずれを減少できる。このため吐出インク滴の体積を様々
な大きさに制御することができ、高い階調性を有する高
品質な印字を得ることができる。
As a result, the growth rate of a small volume of bubbles can be improved as compared with the conventional case, and stable printing can be performed even when the ejected ink droplets are small. Further, since the bubble having a large volume has the same growth rate as that of the conventional one, the difference in the ejection speed due to the size of the bubble becomes small, and the print position deviation can be reduced. Therefore, the volume of the ejected ink droplet can be controlled to various sizes, and high-quality printing with high gradation can be obtained.

【0019】以下に本発明の実施の形態について図1か
ら図4を用いて説明する。図1は本発明の実施の形態に
おけるインクジェットヘッドのノズルの縦断面図、図2
は図1のA−A線断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. 1 is a vertical sectional view of a nozzle of an inkjet head according to an embodiment of the present invention, FIG.
2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【0020】図1、図2において、21はインクジェッ
トヘッドの基板、22および23は基板21上にパター
ン形成された高密度でエネルギーを発生する対向電極で
ある。28は対向電極22および23の絶縁および保護
のための保護膜である。24は複数の対向電極22,2
3を仕切る基板21上に形成された流路壁、25は対向
電極22,23に応じて流路壁24上に形成されたオリ
フィス部材で、末端には吐出口26が設けられている。
上記基板21と流路壁24およびオリフィス部材25か
ら圧力室27が構成されている。29は圧力室27にイ
ンクを供給するインク流路である。42は対向電極2
2,23に電圧を印加するドライブ装置、43はドライ
ブ装置42に印字信号を送る信号発生装置、44は環境
温度を測定するサーミスタである。また、20は吐出口
26から吐出されたインク滴、40はインク滴20が付
着する記録紙である。
In FIG. 1 and FIG. 2, reference numeral 21 is a substrate of an ink jet head, and 22 and 23 are counter electrodes which are patterned on the substrate 21 and generate energy at high density. Reference numeral 28 is a protective film for insulating and protecting the counter electrodes 22 and 23. 24 is a plurality of counter electrodes 22, 2
A channel wall formed on the substrate 21 for partitioning 3 is an orifice member formed on the channel wall 24 corresponding to the counter electrodes 22 and 23, and a discharge port 26 is provided at the end.
The substrate 21, the flow path wall 24, and the orifice member 25 form a pressure chamber 27. An ink flow path 29 supplies ink to the pressure chamber 27. 42 is the counter electrode 2
A drive device for applying a voltage to 2 and 23, a signal generator 43 for sending a print signal to the drive device 42, and a thermistor 44 for measuring the environmental temperature. Further, 20 is an ink droplet ejected from the ejection port 26, and 40 is a recording paper to which the ink droplet 20 is attached.

【0021】本発明の実施の形態におけるインクジェッ
トヘッドの分解斜視図である図3を参照して、30は圧
力室27にインクを供給するための共通インク室で、基
板21、流路壁24、オリフィス部材25より形成され
ている。
Referring to FIG. 3 which is an exploded perspective view of the ink jet head according to the embodiment of the present invention, reference numeral 30 denotes a common ink chamber for supplying ink to the pressure chamber 27, which includes the substrate 21, the flow path wall 24, and It is formed of the orifice member 25.

【0022】図4は本発明の実施の形態におけるインク
ジェットヘッドのインクカートリッジへの組み込み図
で、図中32は基板21を取り付けるインクカートリッ
ジを示す。
FIG. 4 is an assembly diagram of the ink jet head in the embodiment of the present invention, in which reference numeral 32 denotes the ink cartridge to which the substrate 21 is attached.

【0023】図5はインクカートリッジ32の分解斜視
図で、同図において、33はインクカートリッジ32内
に設けられたインクタンク、34はインクタンク33内
のインクに含まれるゴミ、塵などを除去するインクフィ
ルター、35はインクを共通インク室30に導くインク
導入溝である。
FIG. 5 is an exploded perspective view of the ink cartridge 32. In FIG. 5, 33 is an ink tank provided in the ink cartridge 32, and 34 is dust and dirt contained in the ink in the ink tank 33. The ink filter 35 is an ink introduction groove for guiding the ink to the common ink chamber 30.

【0024】また、図6はインクジェットヘッドを組み
込んだインクカートリッジを取り付けたインクジェット
プリンタの分解斜視図であり、図中37はインクカート
リッジ32を固定するキャリッジ、38はシリアルに往
復するキャリッジ37を導くガイドシャフト、39は記
録紙40を送るピックアップローラを示す。
FIG. 6 is an exploded perspective view of an ink jet printer equipped with an ink cartridge incorporating an ink jet head. In the figure, 37 is a carriage for fixing the ink cartridge 32, and 38 is a guide for guiding the carriage 37 that reciprocates serially. A shaft and 39 are pickup rollers for feeding the recording paper 40.

【0025】以上のように構成されたインクジェットヘ
ッドおよびその周辺部の動作について、以下に説明す
る。
The operation of the ink jet head constructed as above and its peripheral portion will be described below.

【0026】まず信号発生装置43は、コンピュータ等
の信号から必要なドットの面積および印字位置の情報を
受け取り、これを印字信号としてドライブ装置42に伝
える。ドライブ装置42は、この印字信号にサーミスタ
44から得られる環境温度による補正を加え、必要なノ
ズルに応じた対向電極22,23のそれぞれに電圧を加
える。このとき加える電圧は、電極の損耗を防ぐため交
流電圧としている。この電圧印加により対向電極22と
23の間に電位差が生じると、所定の体積抵抗率を有す
るインク中で電気力線Bが発生し、この電気力線Bに沿
って電流が流れる。通電されたインクはI2×R(I:
電流、R:インクの抵抗)で表される式で自己発熱し、
ついにはインク中の微小な気泡が発泡核となってバブル
(図示せず)が発生し、高温になった周辺のインクから
の蒸発によって急速に膨張する。これにより圧力室27
内のインクの圧力が急激に高まり、インク吐出口26か
らインク滴20が飛び出し、飛翔して記録紙40に付着
し、ドットを形成する。インク滴20の体積は発生した
バブル体積により変化し、同様に形成されるドットの面
積も変化する。インク滴20の吐出に伴い消費された分
の導電性インクは、インクタンク33からインク流路2
9を通り圧力室27に供給され、初期の状態に戻る。
First, the signal generator 43 receives information on the required dot area and print position from a signal from a computer or the like, and transmits this to the drive device 42 as a print signal. The drive device 42 corrects this print signal according to the ambient temperature obtained from the thermistor 44, and applies a voltage to each of the counter electrodes 22 and 23 corresponding to the required nozzle. The voltage applied at this time is an AC voltage in order to prevent electrode wear. When a potential difference occurs between the counter electrodes 22 and 23 due to this voltage application, an electric force line B is generated in the ink having a predetermined volume resistivity, and a current flows along the electric force line B. The energized ink is I 2 × R (I:
Electric current, R: Ink resistance)
Finally, minute bubbles in the ink become foam nuclei to generate bubbles (not shown), and the bubbles rapidly expand due to evaporation from the surrounding ink that has become high temperature. As a result, the pressure chamber 27
The pressure of the ink inside rapidly increases, and the ink droplet 20 jumps out from the ink ejection port 26 and flies and adheres to the recording paper 40 to form a dot. The volume of the ink drop 20 changes depending on the volume of the bubble generated, and the area of dots formed in the same manner also changes. The conductive ink consumed by the ejection of the ink droplets 20 is transferred from the ink tank 33 to the ink flow path 2.
It is supplied to the pressure chamber 27 through 9 and returns to the initial state.

【0027】以上の動作の繰り返しにより、コンピュー
タ等から送られてくる印字信号に応じて、カートリッジ
挿入口より挿入されキャリッジ37へ装着されたインク
カートリッジ32が、ガイドシャフト38に沿って往復
運動をし、キャリッジ37の位置に合わせて信号発生装
置43がドライブ装置42に信号を送り、ドライブ装置
42は任意の対向電極22,23間に駆動電圧を印加
し、インク滴20が連続的に生成され、ピックアップロ
ーラー39によって送られる記録紙40に付着し、これ
によって、記録紙40へのドットによる印字が可能とな
る。
By repeating the above operation, the ink cartridge 32, which is inserted from the cartridge insertion port and attached to the carriage 37, reciprocates along the guide shaft 38 in response to a print signal sent from a computer or the like. , The signal generator 43 sends a signal to the drive device 42 in accordance with the position of the carriage 37, the drive device 42 applies a drive voltage between the opposing electrodes 22 and 23, and the ink droplets 20 are continuously generated. It adheres to the recording paper 40 sent by the pick-up roller 39, which enables printing with dots on the recording paper 40.

【0028】インクは、印字動作に伴い、インクタンク
33よりインクフィルター34を介してインク導入溝3
5を通って共通インク室30に入り、さらに、共通イン
ク室30からインク流路29を通って圧力室27へ供給
され、これによって、連続的な印字を可能としている。
As the ink is printed, the ink is introduced from the ink tank 33 through the ink filter 34 into the ink introducing groove 3.
5 to enter the common ink chamber 30, and further is supplied from the common ink chamber 30 to the pressure chamber 27 through the ink flow path 29, which enables continuous printing.

【0029】次に本実施の形態のインクジェットヘッド
におけるバブルの成長について図7から図9を用いて詳
細に説明する。図7から図9は、本実施の形態のインク
ジェットヘッドの対向電極22,23とバブルの成長状
態を示す平面図で、図7はバブルの発生直前を、図8は
バブルの発生直後を、また図9は十分に熱量を与えた場
合のバブルの成長途中のある時点を表している。
Next, the bubble growth in the ink jet head of this embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 7 to 9. 7 to 9 are plan views showing the opposing electrodes 22 and 23 of the ink jet head of this embodiment and the growth state of bubbles. FIG. 7 shows immediately before the occurrence of bubbles, FIG. 8 shows immediately after the occurrence of bubbles, and FIG. FIG. 9 shows a certain point in the middle of bubble growth when a sufficient amount of heat is applied.

【0030】図7において、51,52は対向電極22
の中で対向電極23側へ突出した突起部、53,54は
同様に対向電極23の突起部である。対向電極22の突
起部51と52は同一形状で、その中心間距離は40μ
m、対向電極22全体の幅は60μmである。本実施の
形態では対向電極22および23は同一形状としてい
る。また対向電極22と23は正対しており、突起部5
1と53および52と54の間でその間隔が最も接近し
ている。本実施の形態ではその間隔は1.5μmであ
る。
In FIG. 7, 51 and 52 are counter electrodes 22.
Among them, the protrusions protruding toward the counter electrode 23 side, and 53 and 54 are the protrusions of the counter electrode 23 similarly. The protrusions 51 and 52 of the counter electrode 22 have the same shape, and the center-to-center distance is 40 μm.
m, the entire width of the counter electrode 22 is 60 μm. In this embodiment, the counter electrodes 22 and 23 have the same shape. Further, the counter electrodes 22 and 23 face each other, and the protrusion 5
The spacing is closest between 1 and 53 and 52 and 54. In this embodiment, the distance is 1.5 μm.

【0031】以上のような形状を有する対向電極22,
23にドライブ装置42から電圧を印加すると、対向電
極22と23の間に電位差が生じ、所定の体積抵抗率を
有するインクに発生した電気力線Bに沿って電流が流
れ、この電流によりインクは自己発熱する。図7に示す
ように、このとき最も接近した突起部51と53および
52と54の間で電気力線が最も密となりより多くの電
流が流れる。前述の通り発熱量は電流の2乗に比例する
ため、この突起部51と53および52と54の間でイ
ンクは最も高温となり、それぞれに1つのバブルが発生
する。図8においてC,Dはこの発生した2つのバブル
を示す。発生したバブルは周囲のインクの持つ熱によっ
て成長し、その体積変化はバブル発生までに圧力室27
内のインクに与えられた熱量によって異なる。十分熱量
が与えられバブルC,Dが互いの距離以上に大きく成長
すると、図9に示すように2つのバブルは重なり合って
1つのバブルEとなる。1つになった後のバブルは単一
で発生したバブルと同様の体積変化をする。
The counter electrode 22 having the above shape,
When a voltage is applied from the drive device 42 to 23, a potential difference is generated between the counter electrodes 22 and 23, and a current flows along the line of electric force B generated in the ink having a predetermined volume resistivity. Self-heating. As shown in FIG. 7, at this time, the lines of electric force become the closest between the protrusions 51 and 53 and 52 and 54 that are closest to each other, and more current flows. Since the amount of heat generated is proportional to the square of the current as described above, the ink has the highest temperature between the protrusions 51 and 53 and 52 and 54, and one bubble is generated in each ink. In FIG. 8, C and D indicate the two bubbles that have occurred. The generated bubble grows due to the heat of the surrounding ink, and its volume change is due to the pressure chamber 27 before the bubble is generated.
It depends on the amount of heat applied to the ink inside. When a sufficient amount of heat is applied and the bubbles C and D grow larger than the distance between them, the two bubbles overlap to form one bubble E, as shown in FIG. The bubbles after becoming one have the same volume change as the bubbles generated by a single bubble.

【0032】次に本実施の形態のインクジェットヘッド
におけるドット径階調の原理について図10から13を
用いて説明する。図10および図11は本実施の形態の
インクジェットヘッドにおける対向電極22,23とバ
ブルの成長状態を示す平面図で、図12は同発生するバ
ブル体積の時間変化を、図13は同吐出インク滴20の
速度を表すグラフである。
Next, the principle of dot diameter gradation in the ink jet head of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11 are plan views showing the growth state of the counter electrodes 22 and 23 and the bubbles in the ink jet head of the present embodiment. FIG. 12 shows the time variation of the bubble volume generated, and FIG. 13 shows the same ejected ink droplet. It is a graph showing the speed of 20.

【0033】先に従来の技術で述べたように、インクジ
ェットヘッドに加える電力を変化させることで、高い電
力を短時間与えれば体積の小さいバブルを、低い電力を
長時間加えれば大きな体積のバブルを得ることができ
る。
As described in the prior art, by changing the electric power applied to the ink jet head, a small volume of bubbles can be generated by applying high power for a short time, and a large volume of bubbles can be generated by applying low power for a long time. Obtainable.

【0034】図10では0.6Wの電力を印加してお
り、沸騰開始直後、対向電極22,23の間には2つの
バブルC,Dが発生する。この時の電力印加からバブル
発生までの時間は4μsである。このバブルC,Dはそ
れぞれ最大体積25plまで成長するが、最も大きくな
った場合でも半径はそれぞれ18μmであり、互いに接
触することなく、そのままバブルは収縮し消滅する。
In FIG. 10, a power of 0.6 W is applied, and immediately after the start of boiling, two bubbles C and D are generated between the counter electrodes 22 and 23. At this time, the time from the application of power to the generation of bubbles is 4 μs. Each of the bubbles C and D grows up to a maximum volume of 25 pl, but even when they have the maximum volume, the radii are 18 μm, and the bubbles shrink and disappear without any contact with each other.

【0035】図12において,Cは図10中Cで示され
るバブルの体積変化を、またC+Dは図10中の2つの
バブルC、Dの体積を合計したもの、B1は従来の同体
積のバブルの体積変化を示している。図12に示すよう
に2つのバブルC、Dを同時に発生させることで、それ
を合計した体積の成長速度は従来の約2倍となる。これ
によって、吐出されるインク滴20の吐出速度は向上す
ることとなる。
In FIG. 12, C is the volume change of the bubble indicated by C in FIG. 10, C + D is the sum of the volumes of the two bubbles C and D in FIG. 10, and B1 is the conventional bubble of the same volume. Shows the change in volume. As shown in FIG. 12, by generating two bubbles C and D at the same time, the growth rate of the total volume of them is about twice as fast as the conventional one. As a result, the ejection speed of the ejected ink droplet 20 is improved.

【0036】また図11では対向電極22,23に0.
2Wの電力を与えており、バブル発生までの時間は18
μsとなる。この場合は図11に示すように、発生した
2つのバブルはその成長途中で図11のEで示す1つの
バブルに合体し、このバブルEは最大体積150plと
なるまで成長する。このようなバブルの体積変化に伴い
吐出するインク滴20の体積が変化し、記録紙40に付
着するドット径を制御することができる。
Further, in FIG. 11, the counter electrodes 22 and 23 have 0.
Power of 2W is applied, and the time until bubble generation is 18
μs. In this case, as shown in FIG. 11, the two generated bubbles coalesce into one bubble indicated by E in FIG. 11 during the growth, and the bubble E grows to a maximum volume of 150 pl. The volume of the ejected ink droplet 20 changes with such a change in the volume of the bubble, and the diameter of the dot attached to the recording paper 40 can be controlled.

【0037】インク滴20の体積が小さい部分では、図
12に示されるようにバブル体積の成長速度が従来より
増加しているため、インク滴20の速度が向上してい
る。
In the portion where the volume of the ink droplet 20 is small, the growth rate of the bubble volume is higher than that of the conventional one as shown in FIG. 12, so the velocity of the ink droplet 20 is improved.

【0038】以上のように本実施の形態のインクジェッ
トヘッドによれば、対向電極22,23がそれぞれ2つ
の突起部51,52、53,54を持ち、それが互いに
対向する構成としたことにより、小さな体積のバブルを
2つ同時に発生させることができるため、バブルの体積
変化の速度を従来より向上させることができ、吐出する
インク滴20が小さい場合の吐出速度が向上し、より小
さな面積の印字ドット形成が行える。また大きな体積の
バブルは従来と同様の成長速度となるため、バブルの大
小による吐出速度の差が小さくなり、印字位置ズレを減
少できる。このため吐出インク滴20の体積を様々な大
きさに制御することで高い階調性を有する高品質な画像
を得ることができる。
As described above, according to the ink jet head of this embodiment, the counter electrodes 22 and 23 have the two protrusions 51, 52, 53 and 54, respectively, which are opposed to each other. Since two bubbles having a small volume can be generated at the same time, the volume change rate of the bubbles can be improved as compared with the conventional case, and the ejection speed when the ejected ink droplet 20 is small is improved, thereby printing a smaller area. Dots can be formed. Further, since the bubble having a large volume has the same growth rate as that of the conventional one, the difference in the ejection speed due to the size of the bubble becomes small, and the print position deviation can be reduced. Therefore, by controlling the volume of the ejected ink droplets 20 to various sizes, it is possible to obtain a high-quality image having high gradation.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、小さな体
積のバブルを2つ同時に発生させることができるため、
バブルの体積変化の速度を従来より向上させることがで
き、吐出するインク滴が小さい場合の吐出速度が向上
し、より小さな面積の印字ドット形成が行え、また吐出
インク滴の体積による吐出速度の差が小さくなり、印字
位置ズレを減少できる。このため吐出インク滴の体積を
従来よりも広い範囲で制御することができ、吐出インク
滴の体積を様々な大きさに制御することで高い階調性を
有する高品質な画像を得ることができる。また連続記録
法等の他の高品質な画像を得られるプリンタに比べ、高
速で小型、安価なプリンタを提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to simultaneously generate two bubbles having a small volume.
It is possible to improve the speed of bubble volume change compared to the past, to improve the ejection speed when the ejected ink droplet is small, to form a print dot of a smaller area, and to compare the ejection speed difference depending on the ejected ink droplet volume. Can be reduced, and the print position deviation can be reduced. Therefore, the volume of ejected ink droplets can be controlled in a wider range than in the past, and by controlling the volume of ejected ink droplets to various sizes, a high-quality image having high gradation can be obtained. . Further, it is possible to provide a high-speed, small-sized, inexpensive printer as compared with other printers capable of obtaining high-quality images such as the continuous recording method.

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

【図1】本発明の実施の形態におけるインクジェットヘ
ッドのノズルの縦断面図
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a nozzle of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A線断面図FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1;

【図3】本発明の実施の形態におけるインクジェットヘ
ッドの分解斜視図
FIG. 3 is an exploded perspective view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態におけるインクジェットヘ
ッドのインクカートリッジへの組み込み図
FIG. 4 is a diagram showing how the inkjet head according to the embodiment of the present invention is incorporated into an ink cartridge.

【図5】本発明の実施の形態におけるインクカートリッ
ジの分解斜視図
FIG. 5 is an exploded perspective view of the ink cartridge according to the embodiment of the present invention.

【図6】図5のインクジェットヘッドを組み込んだイン
クカートリッジを取り付けたインクジェットプリンタの
分解斜視図
6 is an exploded perspective view of an inkjet printer having an ink cartridge incorporating the inkjet head of FIG. 5 attached thereto.

【図7】本発明の実施の形態におけるインクジェットヘ
ッドの対向電極とバブルの成長状態を示す平面図
FIG. 7 is a plan view showing a counter electrode and a bubble growing state of the inkjet head according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態におけるインクジェットヘ
ッドの対向電極とバブルの成長状態を示す平面図
FIG. 8 is a plan view showing a counter electrode and a bubble growth state of the inkjet head according to the embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態におけるインクジェットヘ
ッドの対向電極とバブルの成長状態を示す平面図
FIG. 9 is a plan view showing a counter electrode and a bubble growing state of the inkjet head according to the embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態におけるインクジェット
ヘッドの対向電極とバブルの成長状態を示す平面図
FIG. 10 is a plan view showing a counter electrode and a bubble growing state of the inkjet head in the embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態におけるインクジェット
ヘッドの対向電極とバブルの成長状態を示す平面図
FIG. 11 is a plan view showing a counter electrode and a bubble growing state of the inkjet head according to the embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施の形態におけるインクジェット
ヘッドの発生するバブル体積の時間変化を示すグラフ
FIG. 12 is a graph showing a change over time in bubble volume generated by the inkjet head according to the embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施の形態におけるインクジェット
ヘッドの吐出インク滴の速度を表すグラフ
FIG. 13 is a graph showing the velocity of ink droplets ejected from the inkjet head according to the embodiment of the present invention.

【図14】従来のバブルジェット方式のインクジェット
ヘッドのノズルの縦断面図
FIG. 14 is a vertical cross-sectional view of a nozzle of a conventional bubble-jet type inkjet head.

【図15】図14のB−B線断面図15 is a sectional view taken along line BB of FIG.

【図16】従来のインクジェットヘッドのバブルのドッ
ト径の階調制御を示すグラフ
FIG. 16 is a graph showing gradation control of bubble diameter of a conventional inkjet head.

【図17】従来のインクジェットヘッドの吐出インク滴
の体積と速度の関係を示すグラフ
FIG. 17 is a graph showing the relationship between the volume and speed of ink droplets discharged from a conventional inkjet head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 発熱抵抗体 3 保護膜 4 流路壁 5 オリフィス部材 6 吐出口 7 圧力室 8 インク流路 20 インク滴 21 基板 22,23 対向電極 24 流路壁 25 オリフィス部材 26 吐出口 27 圧力室 28 保護膜 29 インク流路 30 共通インク室 32 インクカートリッジ 33 インクタンク 34 インクフィルター 35 インク導入溝 37 キャリッジ 38 ガイドシャフト 39 ピックアップローラー 40 記録紙 42 ドライブ装置 43 信号発生装置 44 サーミスタ 51〜54 対向電極の突起部 1 Substrate 2 Heat-generating resistor 3 Protective film 4 Channel wall 5 Orifice member 6 Discharge port 7 Pressure chamber 8 Ink flow channel 20 Ink droplet 21 Substrate 22,23 Counter electrode 24 Flow channel wall 25 Orifice member 26 Discharge port 27 Pressure chamber 28 Protective film 29 Ink flow path 30 Common ink chamber 32 Ink cartridge 33 Ink tank 34 Ink filter 35 Ink introduction groove 37 Carriage 38 Guide shaft 39 Pickup roller 40 Recording paper 42 Drive device 43 Signal generator 44 Thermistor 51-54 Protrusion of counter electrode Department

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】導電性を有するインクが満たされた圧力室
と、前記圧力室にインクを供給するインク流路と、前記
圧力室の一部に設けられたインクを吐出する吐出口と、
前記吐出口に応じて前記圧力室内に設けられた一対の対
向する電極と、前記電極にエネルギーを供給するエネル
ギー印加手段とを備え、前記圧力室内のインクの一部を
蒸発させ発生した気泡により前記吐出口からインクを吐
出させるインクジェットヘッドであって、前記電極の対
向する面を電圧印加時に複数のバブルを発生させるよう
にしたことを特徴とするインクジェットヘッド。
1. A pressure chamber filled with conductive ink, an ink flow path for supplying ink to the pressure chamber, and an ejection port for ejecting ink provided in a part of the pressure chamber.
A pair of opposing electrodes provided in the pressure chamber according to the ejection port and an energy applying unit for supplying energy to the electrodes are provided, and the bubbles are generated by vaporizing a part of ink in the pressure chamber. An inkjet head for ejecting ink from an ejection port, characterized in that a plurality of bubbles are generated on the surfaces of the electrodes facing each other when a voltage is applied.
【請求項2】導電性を有するインクが満たされた圧力室
と、前記圧力室にインクを供給するインク流路と、前記
圧力室の一部に設けられたインクを吐出する吐出口と、
前記吐出口に応じて前記圧力室内に設けられた一対の対
向する電極と、前記電極にエネルギーを供給するエネル
ギー印加手段とを備え、前記圧力室内のインクの一部を
蒸発させ発生した気泡により前記吐出口からインクを吐
出させるインクジェットヘッドであって、前記電極の対
向する面に電圧印加時に複数のバブルを発生させる突起
部を形成したことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. A pressure chamber filled with conductive ink, an ink flow path for supplying ink to the pressure chamber, and an ejection port for ejecting ink provided in a part of the pressure chamber.
A pair of opposing electrodes provided in the pressure chamber according to the ejection port and an energy applying unit for supplying energy to the electrodes are provided, and the bubbles are generated by vaporizing a part of ink in the pressure chamber. An inkjet head for ejecting ink from an ejection port, characterized in that projections for generating a plurality of bubbles when a voltage is applied are formed on the surfaces of the electrodes facing each other.
【請求項3】前記突起部が2カ所形成されており、且つ
同一形状としたことを特徴とする請求項2記載のインク
ジェットヘッド。
3. The ink jet head according to claim 2, wherein the protrusions are formed in two places and have the same shape.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102205758A (en) * 2010-03-31 2011-10-05 刘洪生 Printed product drying method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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