JPH1199645A - インクジェットヘッド - Google Patents

インクジェットヘッド

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JPH1199645A
JPH1199645A JP26627397A JP26627397A JPH1199645A JP H1199645 A JPH1199645 A JP H1199645A JP 26627397 A JP26627397 A JP 26627397A JP 26627397 A JP26627397 A JP 26627397A JP H1199645 A JPH1199645 A JP H1199645A
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JP
Japan
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ink
cross
flow path
sectional area
groove
Prior art date
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Pending
Application number
JP26627397A
Other languages
English (en)
Inventor
Masato Ueda
正人 上田
Shinichi Nishi
眞一 西
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Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH1199645A publication Critical patent/JPH1199645A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定な高速出射が可能なインクジェットヘッ
ドを提供する。 【解決手段】 インク射出用のノズル穴を先端に有する
インク流路が圧電性セラミックに溝として設けられ、イ
ンク供給源からインクを導入し、複数のインク流路にイ
ンクを分配充填するインク導入口を有し、(ノズル穴の
断面積):(インク流路の始点のインク流路当たりの断
面積)が1:1〜1:40の範囲にあるインクジェット
ヘッド、該溝がインク噴射側から順に、深さが略一定の
部分、深さが徐々に浅くなる部分及び浅い部分からな
り、インク導入口が浅い部分の溝に連通していること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は安定な高速出射が可
能なインクジェットヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】ドロップ・オン・デマンド型のインクジ
ェット方式の印字装置の1つとして、特開昭63−25
2750号、特開平6−234212〜234216号
等に記載の剪断モード型のものが、小型化や高速化に有
利であるとして知られている。
【0003】図1は従来の剪断モード型インクジェット
ヘッドの構成を示す斜視図である。図において、1は圧
電性セラミック基板、2はノズルプレート、3はノズ
ル、4はインク流路、5は側壁、6はカバープレート、
7はインク供給部(以下、マニホールドと言う。)、8
はインク導入口である。
【0004】圧電性セラミック基板1にはダイヤモンド
ブレード等により切削加工され、複数の溝(インク流
路)4が全て同じ形状で平行に形成され、溝4の側面と
なる側壁5は矢印の方向に分局されている。溝4の深さ
は圧電性セラミック基板の一方の端面12に近づくにつ
れて徐々に浅くなって、端面12近傍では浅溝10とさ
れている。溝4の内面には、その両側面の上半分に金属
電極9がスパッタリング等によって形成されている。
又、浅溝10の内面には、その側面及び底面に金属電極
11がスパッタリング等によって形成されており、金属
電極9と金属電極11は連通している。
【0005】カバープレート6は、セラミック材料又は
樹脂材料等から形成され、研削又は切削加工等によっ
て、インク導入口8及びマニホールド7が形成されてい
る。そして、圧電性セラミック基板1の溝4が加工され
た面とカバープレート6のマニホールド7が加工された
面とがエポキシ系接着剤16等を用いて接着され(図2
参照)、溝4の上面がカバープレート6で覆われてイン
ク流路となる。
【0006】圧電性セラミック基板1及びカバープレー
ト6の端面に、各インク流路4の位置に対応する位置に
ノズル3が設けられたノズルプレート2が接着される。
ノズルプレートはPET等のポリアルキレンテレフタレ
ート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテル
ケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、酢
酸セルロース等のプラスチックによって形成されてい
る。
【0007】圧電性セラミック基板1の溝4の加工側と
反対側の面には、各インク流路4の位置に対応する位置
に導電層のパターン14が形成された基板13がエポキ
シ系接着剤等によって接着されており、導電層のパター
ン14と浅溝10の金属電極11とはワイヤボンディン
グの導線15で接続されている。
【0008】図2はインク出射の動作原理を説明する図
である。図のインク流路4からインクを出射するにあた
り、金属電極9aと9bに正の駆動電圧が印加され、金
属電極9cと9dが接地される。図2(b)に示す様
に、それぞれの側壁5には矢印の方向の駆動電界が発生
する。この駆動電界の方向は圧電性セラミック基板の分
局方向と直交しているため、各側壁5は圧電厚みすべり
効果により、この場合、インク流路4の内部方向に急激
に変形する。この変形によってインク流路4の容積が減
少してインク圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、
インク流路4に連通するノズル3からインク滴が噴射さ
れる。
【0009】駆動電圧の印加が停止されると、各側壁5
が変形前の位置(図2(a))に徐々に戻るため、イン
ク流路4内のインク圧力が徐々に低下する。そして、図
示しないインク供給源(タンク)からインク導入口8及
びマニホールド7を通してインク流路4にインクが供給
される(図3)。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の剪断モード
型インクジェットヘッドを用いて、更なる高速でのイン
ク出射を意図すると、前記圧力波の振動が減衰してイン
ク液がノズルで形成するメニスカスが安定するまでの待
ち時間が律速となる。即ち、インク流路の急激な容積減
少によって発生する負の圧力波は、本来流路の溝の深さ
が徐々に浅くなり始める点で反射してその振幅が規制さ
れる筈であるにも拘わらず、実際には振動が理論以上に
ダイナミックで、減衰するまでに時間を要し、メニスカ
スの安定を待たずに連続出射すると、インク滴の大きさ
がばらついたり、空気を巻き込んで出射トラブルを生じ
たりの問題が発生する。従って、印字速度をより高速に
することには限界がある。
【0011】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、安定な高速出射が可能なインクジ
ェットヘッドを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、イ
ンク射出用のノズル穴を先端に有するインク流路が圧電
性セラミックに溝として設けられ、インク供給源からイ
ンクを導入し、複数のインク流路にインクを分配充填す
るインク導入口を有し、(ノズル穴の断面積):(イン
ク流路の始点のインク流路当たりの断面積)が1:1〜
1:40の範囲にあるインクジェットヘッド、該溝がイ
ンク噴射側から順に、深さが略一定の部分、深さが徐々
に浅くなる部分及び浅い部分からなり、インク導入口が
浅い部分の溝に連通していること、によって達成され
る。
【0013】即ち本発明者は、負の圧力波の振動の一部
がインク流路を経てマニホールドまで伝達され、幾種類
かの振幅を有する振動が合成されたかたちでメニスカス
を振動させるために、その安定に要する時間が長期化す
ると考え、インク流路内で確実に振幅を規制するため
に、インク流路の始点の面積を狭めて本発明に至った。
【0014】以下、本発明について説明する。
【0015】本発明のインク流路の始点のインク流路当
たりの断面積とは、図1のインク導入口わきの破線X−
X′に沿って垂直に切った断面(図4)において、側壁
の厚さをl1、溝の幅をl2、溝の深さをd1、マニホー
ルドの高さをd2として(l1+l2)×d2+l2×d1
表される面積を言う。内径aφのノズル穴の断面積は
(a/2)2πであるから、本発明は (a/2)2π:(l1+l2)×d2+l2×d1=1:1
〜1:40 であることを特徴とする。
【0016】具体的にこの様な関係を満たすヘッドの構
成としては、図5に1例を示す様に、圧電性セラミック
基板に形成する溝をインク噴射側から順に、深さが略一
定の部分、深さが徐々に浅くなる部分及び浅い部分と
し、インク導入口を浅い部分の溝に連通せしめることが
挙げられる。尚、インク流路全体の長さとしては、実用
的には5.0〜50mm程度が好ましい。
【0017】図5においては、圧電性セラミック基板1
に形成された、深さが略一定の部分41、深さが徐々に
浅くなる部分42及び浅い部分43を有する溝と、カバ
ープレート6によって形成されたインク流路4の、浅い
部分43に複数のインク流路に渡るインク導入口8が連
通している。インク導入口8は、その流路の幅が一定で
も、図の様に変化してもよい。
【0018】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明の態様はこれに限定されない。
【0019】インク導入口の径が2.0mmで、深さd
2mm、インク流路への開口部の長さ14mmのマニホ
ールドを有し、深さ略一定部分のインク流路が深さ42
0μm、幅105μm、長さ7.0mmであり、64個
のノズルを有するインクジェットヘッドを用い、マニホ
ールドの深さd2及びノズル穴径aφを変化させて、下
記組成のインクを、駆動電圧20V、周波数6kHzで
インクジェット用ゼラチンコート紙に出射して下記の評
価を行い印字品位の比較をした。尚、ヘッド又は紙を2
mm間隔を保ち500mm/秒で移動させて印字し、ド
ットの形状、位置をCCD撮像装置で観察して着弾精
度、サテライトの有無及びドットの評価をした。
【0020】 《インク組成〜粘度=7.0cps、表面張力=35dyn/cm》 黄色色素 5重量部 〔ダイワ(株)製:Diwa−IJ−Yellow−214−H(DIRECT YELLOW 86)〕 界面活性剤 0.2重量部 〔日信化学工業(株)製:サーフィノール 465〕 トリエタノールアミン 0.05重量部 尿素 0.05重量部 ジエチレングリコール 30重量部 トリエチレングリコールモノブチルエーテル 5重量部 《評価結果》
【0021】
【表1】
【0022】以上の結果から明らかな様に、本発明に係
る比が1:40より大きいと、負の圧力波の振動の一部
がメニスカスを振動させ、安定した直進液滴の流れを形
成できない。又、1:1より小さいとインク供給の不足
が生じ安定したメニスカス振動が得られず、液滴が散々
になりやすい。
【0023】
【発明の効果】実施例にて実証した如く、本発明によれ
ばインクジェット方式の高速印字を安定に行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の剪断モード型インクジェットヘッドの構
成を示す斜視図。
【図2】剪断モード型インクジェットヘッドのインク出
射の動作原理を説明する図。
【図3】従来の剪断モード型インクジェットヘッドへの
インクの供給を示す図。
【図4】図1のインク導入口わきの破線X−X′に沿っ
て垂直に切った断面を示す図。
【図5】本発明のインクジェットヘッドに係るインク流
路とインク供給部の形態の1例を示す側断面図。
【符号の説明】
1 圧電性セラミック基板 2 ノズルプレート 3 ノズル 4 インク流路 5 側壁 6 カバープレート 7 インク供給部(マニホールド) 8 インク導入口 9,11 金属電極 10 浅溝 14 導電層のパターン 15 導線 16 接着剤等

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インク射出用のノズル穴を先端に有する
    インク流路が圧電性セラミックに溝として設けられ、イ
    ンク供給源からインクを導入し、複数のインク流路にイ
    ンクを分配充填するインク導入口を有し、(ノズル穴の
    断面積):(インク流路の始点のインク流路当たりの断
    面積)が1:1〜1:40の範囲にあることを特徴とす
    るインクジェットヘッド。
  2. 【請求項2】 前記溝がインク噴射側から順に、深さが
    略一定の部分、深さが徐々に浅くなる部分及び浅い部分
    からなり、インク導入口が浅い部分の溝に連通している
    ことを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッ
    ド。
JP26627397A 1997-09-30 1997-09-30 インクジェットヘッド Pending JPH1199645A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002144605A (ja) * 2000-11-10 2002-05-22 Canon Inc 液体吐出記録ヘッドおよび液体吐出記録装置

Cited By (2)

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JP4683588B2 (ja) * 2000-11-10 2011-05-18 キヤノン株式会社 液体吐出記録ヘッドおよび液体吐出記録装置

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