JPH1024568A - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
- Publication number
- JPH1024568A JPH1024568A JP17962196A JP17962196A JPH1024568A JP H1024568 A JPH1024568 A JP H1024568A JP 17962196 A JP17962196 A JP 17962196A JP 17962196 A JP17962196 A JP 17962196A JP H1024568 A JPH1024568 A JP H1024568A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- ink
- reservoir
- supply port
- film wall
- 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.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
ル間の相互干渉のないインクジェットヘッドを実現する
こと。 【解決手段】 本発明のインクジェットヘッドは、圧力
を発生する圧力発生室と、インクを吐出するノズルと、
インクを溜めるリザーバと、前記圧力発生室とリザーバ
とを連通する供給口とを有し、前記リザーバに供給口に
隣接してフィルム壁が設けられ、前記ノズルと圧力室と
供給口とで決まる固有振動周期Tの圧力振動によって引
き起こされるフィルム壁の振動波長λと前記フィルム壁
のスパンwとの間に関係 λ≦2w が成り立つことを
特徴とする。
Description
せ、記録紙等の記録媒体上にインク像を形成するインク
ジェット式記録ヘッドに関する。
つノズルからインク滴を吐出させて、紙等の記録媒体に
付着させて記録を行なう方法である。この方法によるイ
ンクジェットヘッドは、前述のノズルと、それに連通す
る圧力室、供給口、リザーバ等により構成される。駆動
時に圧力室の圧力を増加させ、インクをノズルから押し
出し、小滴として飛翔させる。
ジェット式印写装置が求められている。そのような印写
装置を実現するのに、高密度に配置され、高周波駆動の
できるインクジェットヘッドが必要である。
は種々提案されている。例えば、ヘッドの寸法等によっ
て定義されるヘルムホルツ周波数を大きくして、ヘッド
を構成する技術は米国特許第4,697,193号明細
書で開示されている(発明の実施の形態参照)。
対し、ヘルムホルツ周波数を大きくするためには供給口
を大きくする必要がある。しかし、ヘッドの駆動時に圧
力室の圧力増加によってインクはノズルの方へ押される
のと同時に供給口を介してリザーバへも押し出される。
供給口を大きくすると、リザーバへ押し出されるインク
量が多く(飛翔するインク滴と同じもしくはそれ以上)
なり、リザーバ内の圧力変動をもたらす。
するのに、リザーバに圧力・体積変換体を設ける技術
(特開平1−308644号公報)、リザーバをフィル
ム壁で構成する技術(特公平4−36067号公報)な
どが開示されている。
(180dpi以上)に配置された圧力室を持つヘッド
を高周波(10KHz以上)で駆動するとき、供給口か
らの圧力振動はリザーバ全体に伝わらず、近辺にある圧
力室に影響を与える問題がある。その結果として、飛翔
するインク滴の速度やインク量などの吐出特性に変動が
生じ、印字品質が劣化する。この問題は1ノズルのみ駆
動するケースを考えると分かりやすい。圧力室が180
dpiで配置されるとき、圧力室間の距離は140ミク
ロンである。供給口から出る振動はリザーバ内で広がる
ため、圧力は距離の逆数に、速度は距離の逆数の2乗に
比例して小さくなる(音響の広がりに関して、日本音響
学会編、基礎音響工学、コロナ社出版、参照)。140
ミクロン離れた隣接の供給口での圧力、速度は1.4m
m(例えば)離れた場所でのそれらと比較して相当大き
いことが分かる。
は、圧力・体積変換体がスペース的問題で特定の場所に
しか設置できず、圧力がリザーバ全体に広がらなければ
効果がない課題を有する。
技術は、圧力室側とリザーバ側とのインピーダンスのみ
を関係付けしており、ヘッドの構造やパラメータによっ
ては十分な効果のあるリザーバ、または、最適なリザー
バとならない課題を有する。
もので、その目的とするところは高密度で構成され高周
波駆動可能なインクジェットヘッドを提供することであ
る。
ヘッドは、圧力を発生する圧力発生室と、インクを吐出
するノズルと、インクを溜めるリザーバと、前記圧力発
生室とリザーバとを連通する供給口とを有するインクジ
ェットヘッドであって、前記リザーバはフィルム壁を含
み、ノズルと圧力室と供給口とで決まる固有振動数fの
振動によって起こるフィルム壁の振動波長λと、フィル
ム壁のスパンwとが以下の式の関係を満たすことを特徴
とする。
いて図示して説明する。
実施例の構造について説明する。図1は本実施例の断面
図を示す。圧力発生室1の形成された圧力室基材5は、
ノズル2が形成されたノズルプレート3と、振動板4と
に挟まれて構成されている。そして、後述の圧力発生素
子としての圧電振動子7の先端は振動板4に形成された
突起部に当接している。振動子7は固定基板11に固定
されている。これら、圧電振動子7を固定する固定基板
11、振動板4、圧力室基材5、及び、ノズルプレート
3は、基台12を介して一体に固定されてインクジェッ
トヘッドとしてまとめ上げられている。
0μm間隔(180dpi)で並ぶそれぞれの供給口6
を介して、同じ間隔で並ぶそれぞれの圧力発生室1に供
給されるように成っている。リザーバ14は図示しない
インクタンクに連結しており、インクの供給を受けられ
るようになっている。
形成材料9、10を交互にサンドイッチ状に挟んで積層
構造となっており、電極9しか存在しない不活性領域
(図1で示す圧電振動子7の下の部分)が固定基板11
に固定されている。
の電極9、10に図示しない配線を通して電圧信号を印
加する。電圧を印加すると、圧電振動子7が縮んで、圧
力室1の体積が大きくなる。そのため、まず一定の電圧
を印加し、圧力発生室を膨張させておき、印字を行うと
き印加電圧を下げて圧電振動子7を伸長させる。圧電振
動子7が伸長すると、振動板4によって圧力発生室1が
圧縮され、圧力発生室1に存在するインクの一部がノズ
ル2から吐出される。
ヘルムホルツ(Helmholtz)共振周波数fが高い方が好
ましい(米国特許第4,697,193号明細書)。
形成するコンプライアンス、Cdは圧力発生室1の各壁
の形成するコンプライアンス、Lnはノズル2のイナー
タンス、Liは供給口6のイナータンスである。この式
から、供給口6を広げLnを小さくすると、周波数fが
高くなることが分かる。本実施例のヘッドは所定のイン
ク滴飛翔速度、インク量、そして、作動周波数を満たす
ため、ノズル2のイナータンスLnと供給口6のイナー
タンスLiとがほぼ等しくなるように設計されている。
とリザーバ14へ逆流するインクとの割合はだいたい1
対1になる(簡易モデルによるシミュレーションの結
果)。この割合は上述のイナータンスLn、Liの他にノ
ズル2のレジスタンスRn、そして、供給口6のレジス
タンスRiによって決まるが、作動周波数が高い場合、
ほぼイナータンスLn、Liの比に等しい。
給口6の出口に隣接してフィルム壁20が設けられてい
る。フィルム壁の材質は弾性体であり、そのため圧力を
増減させると、膨らんだり、へこんだりする。上述した
リザーバ14へのインクの逆流はリザーバ14内の圧力
変動をもたらそうとするが、フィルム壁20が出口にあ
るため、その圧力変動が有効に吸収される。隣のインク
供給口にも大きな影響を与えることはない。
ては、インク供給口6の出口に設けても、十分な効果が
得られない場合もあることが実験で観察されている。
動中のフィルム壁20の形状の一断面を示す。フィルム
壁をシェルで厚さがないとしているため、断面は線とな
る。線の右端は供給口6に近い端で、左端はその反体側
の端に対応する(図1参照)。数値シミュレーション
は、インク(流体)とフィルム壁(構造体)の連成振動
問題を有限差分法と有限要素法で解いて行なった。供給
口6からの圧力波によって供給口6付近のフィルム壁2
0に波が形成され、時間の経過と共に離れていく。波の
形、波長λ、速度vなどは分散性のため、理論的には時
間とともに変化し一定ではない。
よって、主な波の波長λと速度vとは次の式によって多
少の誤差を含むが、概算できることが分かった。
フィルム壁の質量密度、hはフィルム壁の厚さ、Tは信
号の周期である。ヘッドを駆動をすると前述のヘルムホ
ルツ周波数fの振動が励起されるため、供給口6からの
主な信号成分の周期Tは
用いて単一周波数の正弦波が移動すると言う仮定のもと
で得られる。
参照)との比がリザーバ14内の圧力上昇との間に密接
な関係がある。図3は波長λとスパンwとの比とリザー
バ14の供給口6付近の圧力との関係を上記のシミュレ
ーション結果を用いてプロットしたものである。図3で
示すようにその比が2を越えると圧力が急劇に上昇す
る。逆に2以下の場合あまり変化しない。本実施例では
メータを決めている。十分な圧力吸収効果があることは
実験で確認されている。逆にこの不等式を満たさない場
合には十分な効果が得られなかった。
は、下記の理由でスパンwを広くする必要がある。上記
の式から波長λは物性定数と信号の周期T=1/fとフ
ィルム壁の厚さhで計算されることが分かる。fはヘッ
ドの必要な特性(吐出するインク滴のインク量、飛翔速
度など)を得るため、圧力室1、ノズル2、供給口6の
設計で決まる。フィルム壁20の厚さhは生産技術など
で薄くするには限界がある。そのため、波長λをある一
定の値より短くするのは困難であり、スパンwを広くす
る必要がある。
の圧力室の駆動時の振動波の影響でかなり高くなること
もシミュレーションから分かった。圧力室の駆動後固有
振動周波数fを持つ振動が残る。この振動が供給口6を
介してリザーバ14に漏れ出し、隣接の駆動しない圧力
室に対応する供給口6に伝わる。駆動しない圧力室の固
有振動数もfであり、共鳴現象が起こり、圧力室内の圧
力が供給口の圧力より遥かに高くなる。一実施例では駆
動圧力室の駆動時の最大圧力が5atm、供給口での圧
力は0.1atm、駆動されない圧力室内の圧力は0.
75atmであった。この圧力もフィルム壁20の寸法
に深く関わる。図4は、波長λとフィルム壁20のスパ
ンwとの比と、駆動圧力室に隣接し駆動されない圧力室
内の最大圧力との関係のシミュレーション結果を示す
(波長λは一定としている、それらの比はスパンwの変
動によって変わる)。その比が2より大きい場合図3で
示されるようにリザーバ内の圧力が高くなるので、駆動
されない圧力室内の圧力も高くなる。2より小さい場
合、リザーバのフィルム壁を介して伝わる圧力波がフィ
ルム壁の端で反射されるため、2分の1波長を周期に高
くなったり低くなったりする。スパンwが4分の1波長
の偶数倍のときは高く、奇数倍のときは低くなる。つま
り、下記上の式のときは高く、下の式のときは低い。
圧力が低いが、その中でn=2、4の間にあるm=3のと
きスパンwが最も狭い。その結果、ヘッドを小さく構成
することができ、コンパクトで安価なインクジェット装
置ができる。本実施例ではm=3の近辺にスパンwを設定
し、圧力室間の相互干渉を低いレベルに抑えている。
ル密度(180dpi以上)で、高周波駆動(10KH
z以上)可能なように構成でき、供給口6に隣接して設
けられるフィルム壁20によって圧力室1からの圧力振
動が吸収されノズル間の相互干渉がない。また、フィル
ム壁20のパラメータが最適に設計されコンパクトな装
置が構成できる。
す図である。
ルム壁の形状を示す図である。
とスパンwとの比とインク供給口出口の圧力との関係を
示す図である。
とスパンwとの比と駆動圧力室に隣接の駆動されない圧
力室の圧力との関係を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 圧力を発生する圧力発生室と、インクを
吐出するノズルと、インクを溜めるリザーバと、前記圧
力発生室とリザーバとを連通する供給口とを有するイン
クジェットヘッドにおいて、 前記リザーバはフィルム壁を含み、ノズルと圧力室と供
給口とで決まる固有振動数fの振動によって起こるフィ
ルム壁の振動波長λと、フィルム壁のスパンwとが以下
の式の関係を満たすことを特徴とするインクジェットヘ
ッド。 【数1】 - 【請求項2】 圧力を発生する圧力発生室と、インクを
吐出するノズルと、インクを溜めるリザーバと、前記圧
力発生室とリザーバとを連通する供給口とを有するイン
クジェットヘッドにおいて、 前記リザーバはフィルム壁を含み、ノズルと圧力室と供
給口とで決まる固有振動数fの振動によって起こるフィ
ルム壁の振動波長λと、フィルム壁のスパンwとが以下
の式の関係を満たすことを特徴とするインクジェットヘ
ッド。 【数2】 - 【請求項3】 さらに、以下の式の関係を満たすことを
特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッド。 【数3】
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17962196A JPH1024568A (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17962196A JPH1024568A (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | インクジェットヘッド |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007069222A Division JP2007210340A (ja) | 2007-03-16 | 2007-03-16 | インクジェットヘッド |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1024568A true JPH1024568A (ja) | 1998-01-27 |
Family
ID=16068971
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17962196A Withdrawn JPH1024568A (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1024568A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6609784B2 (en) | 2001-03-26 | 2003-08-26 | Fuji Zerox Co., Ltd. | Ink jet recording device and a method for designing the same |
US6685305B2 (en) | 2001-04-11 | 2004-02-03 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus using this head |
-
1996
- 1996-07-09 JP JP17962196A patent/JPH1024568A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6609784B2 (en) | 2001-03-26 | 2003-08-26 | Fuji Zerox Co., Ltd. | Ink jet recording device and a method for designing the same |
US6685305B2 (en) | 2001-04-11 | 2004-02-03 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus using this head |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2004001472A (ja) | プリント方式 | |
WO2000044564A1 (fr) | Procede d'entrainement de tete d'impression par jets d'encre et dispositif d'impression par jets d'encre | |
JP3500831B2 (ja) | インクジェット式記録装置 | |
US6578954B2 (en) | Ink jet printing head and ink jet printing device enabling stable high-frequency ink drop ejection and high-speed printing | |
EP1800866B1 (en) | Droplet generator and ink-jet recording device using thereof | |
JP2001347660A (ja) | 圧電振動子ユニット、及び、これを用いたインクジェット式記録ヘッド | |
JPH06171080A (ja) | インクジェット記録装置 | |
JPH1024568A (ja) | インクジェットヘッド | |
JP3044863B2 (ja) | インクジェットヘッド | |
JP2008105265A (ja) | 液体噴射ヘッドの駆動方法、及び、液体噴射装置 | |
JP3988351B2 (ja) | インクジェット式記録ヘッド、及び画像記録装置 | |
JP3173561B2 (ja) | 積層型インクジェット式記録ヘッド、及びこれの駆動方法 | |
US6592196B2 (en) | Drive method for ink jet head | |
JP4570316B2 (ja) | インク滴噴射装置 | |
JP3296391B2 (ja) | インクジェット式記録ヘッド | |
JP3687481B2 (ja) | インクジェット式記録ヘッド | |
JP3362732B2 (ja) | インクジェットヘッド駆動方法 | |
JPH11123822A (ja) | インクジェット式記録ヘッド | |
JP2007210340A (ja) | インクジェットヘッド | |
JP2004195719A (ja) | 液体噴射ヘッド | |
JP3753047B2 (ja) | インクジェットヘッドの駆動方法 | |
JP2002361859A (ja) | インクジェットヘッド | |
JP3733224B2 (ja) | インクジェット式記録ヘッド | |
JPH09141864A (ja) | インクジェットヘッド及びその製造方法 | |
JP3438544B2 (ja) | インクジェット記録ヘッド |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040203 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040511 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20040609 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040706 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040727 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20040903 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070316 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070820 |