JPS58112750A - インクジエツト記録ヘツド - Google Patents

インクジエツト記録ヘツド

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JPS58112750A
JPS58112750A JP21347381A JP21347381A JPS58112750A JP S58112750 A JPS58112750 A JP S58112750A JP 21347381 A JP21347381 A JP 21347381A JP 21347381 A JP21347381 A JP 21347381A JP S58112750 A JPS58112750 A JP S58112750A
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JP
Japan
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ink
discharge port
opening
recording head
nozzle
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JP21347381A
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JPS6330869B2 (ja
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Masayoshi Miura
眞芳 三浦
Hiroyuki Naito
内藤 弘之
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/359,352 priority patent/US4403228A/en
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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
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/06Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field
    • B41J2/065Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field involving the preliminary making of ink protuberances
    • 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
    • B41J2202/02Air-assisted ejection

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインクジェット記録ヘッドに関する。
第1図は同一出願人の出願に係る特願昭56−8428
号のインクジェット記録装置の一実施例を示す。同図に
おいて、導電性のノズル板2には空気吐出口1が穿孔さ
れてお9、このノズル板2と平行して壁3が配置されて
おり、かつ壁3には空気吐出口1に対向してインク吐出
口4が穿孔されている。ノズル板2と壁3にょシ生じる
空気層7には周辺から空気流が送られ、空気吐出口1よ
シ流出している。空気流の流れの方向は、空気吐出口1
の近傍で急激に変化しているため、インク吐出口4より
空気吐出口1に至る空間には急激な圧力勾配の変化が生
じている。
一方、インク吐出口4内のインクには一定圧力が印加さ
れてお9、インクジェット記録ヘッドの非駆動時にはイ
ンク吐出口4の近傍の空気圧力とインク吐出口4内のイ
ンク圧力がほぼ等しく、インク吐出口4内のインクのメ
ニスカスが静止して保たれるように調整されている。
信号源5はノズル板2とイン、り吐出口4内のインクと
の間に電位差が生じるように、ノズル板2およびインク
吐出口4に連通した導電性のインク供給管6に電気的に
接続されている。信号源6によりノズル板2とインク吐
出口4内のインクに電位差が生じると、この電位差によ
る電界によりインク吐出口4に生じるメニスカスが空気
吐出口1の方向に引゛き伸ばされる。インク吐出口4が
ら空気吐出口1に至る空間には急激な圧力勾配の変化が
生じており、かつこの変化の程度は空気吐出口1に近づ
く程大であるため、前記インク吐出口4伸ばされるとこ
の圧力勾配の変化により引きちぎられ空気吐出口1より
インク液滴となって飛翔する0 以上の説明のごとく、第1図に示したインクジェット記
録ヘッドは静電力によってインク吐出口4に生じるイン
クのメニスカスの形状を変化させ、メニスカス先端に生
じる急激な圧力勾配の変化によってインク液滴を吐出、
飛翔させるものである。
なお、ノズル板2は空気吐出口1を有するとともに電位
差を生じさせインク液を引き伸ばす電極の役割を兼ね備
えている。特願昭56−35711号あるいは、特願昭
56−36713号にはノズル板2の構成に関する発明
が記載されており、電気的な絶縁体と導電体によりノズ
ル板2を作成する方法が提示されている。第2図は特願
昭66−35711号に記載された空気吐出口1および
インク吐出口40部分の拡大図である。この構成はノズ
ル板を絶縁体板8で構成し、絶縁体板8に空気吐出口1
を穿ち、その周辺部に導電体層9を形成し電極としてい
る。この構成は、効率の良いインクジェット記録へ今ド
を提供し得ること、マルチノズル構成が容易であること
、等の点で有益なものである。
このような構成のインクジェット記録ヘッドにおいて、
インク吐出口4について特に留意すべき点はインク吐出
口4に生じるインクのメニスカスの変動である。すなわ
ち、インクのメニスカスが引き伸ばされ、圧力勾配の変
化によって引きちぎられた直後には、インク吐出口4内
に残存するインクが反動力によって後退し、インクのメ
ニスカスに凹みを生じる。
インクのメニスカスがこのような凹みを生じた状態では
、非常に大きな電界力によらないとインクのメニスカス
を引き伸ばすことができなくなり、実質的には、前記凹
みが初期状態、のメニスカス形状まで復元する時間が、
第1図のインクジェット記録ヘッドの性能、特に応答性
に影響を与える。
このようなインク液の吐出時に生じるイン、りのメニス
カスの凹みの復元時間が短かいほど、インクジェット記
録ヘッドの応答性が向上するが、この凹みの復元時間を
短かくするためには、(1)インク吐出口4での粘性抵
抗を小さくする、(2)インクのメニスカスの変動(凹
みの程度)を小さくする、等の方策が講じられねばなら
ない。
インク吐出口4での粘性抵抗は、インクの粘度をη、イ
ンク吐出口4の直径をdi1長さを2とするとηfl/
d、  に比例する。したがって、インク吐出口4は、
長さぁか小さな値のものが良く、第1図で示された形状
よりは、第3図に示されるような薄いオリフィス板13
に穿孔されたものが有効である。図中第1図および第2
図と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。前
記インク吐出口4の長さ℃は 7fi/d、  ≦242 X 10  cp76mを
満足するよう選択することにより有効な性能を実現でき
る。
また、イ、ンクのメニスカスのインク液の吐出(こ伴う
変動を小さくするには、例えばく第4図に示されている
ようなオリフィス15の周辺部の一部にハーフエツチン
グ部14による凹みを形成したものをインク吐出口4と
して使用する方法がある。
これは、インク吐出口4に生じるインクのメニスカス形
状が前記ハーフエツチング部14に存在するインクのた
めに複雑な形状となり、インクのメニスカスの変動が小
さくなる傾向があることを利用したものである。
本発明は、以上詳細な説明のようなインク吐出口として
必要な条件を満たし、さらにマルチノズル化が容易であ
るインクジェット記録ヘッドを提供するものである。
第5図は本発明の一実施例を示すものであり、インク吐
出口4内に細線16が挿入されている。
細線16以外の構成要素に関しては第3図と同一である
。第5図の実施例ではインク吐出口4に細線16が挿入
されているため、インク吐出口4の開口部の形状は同図
すに示すようにいわゆるドーナツ状のものとなりインク
のメニスカスがドーナツ状の開口部に形成される。
この゛ようなドーナツ状の開口部は単なる円形間表面張
力による保持力が大きく、またメニスカスの形状の変動
も小さなものとなり、良好な特性を有するインクジェッ
ト記録ヘッドが提供できるものである。すなわち、第5
図の構成はインク吐出口4自体の形状を変えることなく
、メニスカスの保持力を大きくしかつ変動を小さくする
有効な方法である。
第6図は、第5図の実施例をさらに改良した実施例を示
すものであり、インク吐出口4には多数の細線17が内
包されている。第5図の構成ではインク吐出口4は数+
μmと非常に微小なオリフィスであるため細線16を正
確な位置に挿入することが容易ではない。−力筒6図は
インク吐出口4に比較的大きなものが使用されかつ多数
の細線17が挿入されている。インクは細線17の間隙
に充満しており、空気層に面した表mlには該間隙に充
満されたインクにより非常に微細なメニスカスが多数束
・じている。このメニスカスは非常に微細であるため表
面張力による保持力が大きいため、空気層7に流れる空
気流による圧力分布の不均一性や外乱による衝撃的な圧
力に影響されることなく安定した状態に保たれる。その
ため、インク吐出口4の直径は空気吐出口1より小さく
することが必要でなく比較的大きなものとすることがで
き、インク吐出4が空気流の急激な曲りを有する部分以
外に分布する大きな形状であっても良い0したがって細
線17の挿入が比較的簡単であり、またインク吐出口4
と空気吐出口1との穴合せが大まかな精度でなされる利
点がある。
インク吐出口4に複数個の細線を内包させる方法は、空
気吐出口1との穴合せが簡単であることからマルチノズ
ル化が容易である。第7図はこのような利点を生かした
マルチノズルへ・ラド9一実施例である。薄板にスリ、
ント状開口19が設けられており、スリット状開口19
内には多数の細線18が内包されている。スリット状開
口19は空気層7を介して絶縁基板8に穿孔された空気
吐出口1−1〜1−4と対応して配されており、空気吐
出口1−1〜1−4の表面には各々電極9−1〜9−4
が設置されている。空気層7には空気流が流されこの空
気吐出口1−1〜1−4近傍で各々急激な曲りが生じ、
急激な圧力勾配の変化が生じている。電極9−1〜9−
4と、スリット状開口9内の細線18の間隙に保持され
ているインクとの間に電位差を生じさせると、電気力線
の集中する空気吐出口1−r1〜1−4の中心線付近の
インクのメニスカスが引き伸ばされ、急激な圧力勾配の
変化により空気吐出口1−1〜1−4より飛翔する。電
極9−1〜9−4は各々独立して制御が可能となってい
るため、電極の数だけ高速記録が可能となる。
スリット状開[」19は、細線18を保持する役割を果
すものであり、スリット幅は細線18の保持が安定に行
なえるよう決定され、空気吐出口1−1〜1−4の直径
とは無関係に設定され、空気吐出口1−1〜1−4の直
径とは無関係に設定され、空気吐出口1−1〜1−4の
直径より大きな値が選択できるに−め、マルチノズル構
造とした場合にもスリット状開口19と空気吐出口1−
1〜1−4の位置精度を考慮する必要がなく、非常に組
立てが容易なインクジェット記録ヘッドとなる。
第8図は、細線が内包されたインク吐出口を有するイン
クジェット記録ヘッド全体を示す概略断面図である。絶
縁基板8には空気吐出口1が穿孔されており、絶縁基板
8表面の空気吐出口1周辺部に電極9が設置されている
。開口部3oを有する薄板23が絶縁基板8と概略平行
に配置されており空気吐出口1と開口部30が対向して
いる。
開口部30に内包された細線31は薄板23と一定間隔
を保って構成された保持部材21に固定され、保持部材
21 、薄板23およびスペーサ20により第1の液室
22が形成されている。また保持部材21には少なくと
も1つの結合通路24が穿孔されており、インク供給管
27を介してインク溜りに連通している第2の液室26
と第1の液室22を連通させている。
一方空気流は空気供給管28を介して空気室29に供給
され、空気吐出口1の周囲の空気層7を通り、空気吐出
口1より急激な曲りを生じて噴出さ第8図の構成では、
保持部材21に細線31が接合されており、保持部材2
1と薄板23は003〜05 mmと非常に狭い間隔に
することができ、細線31がふらつかず一定した位置に
固定される。
また、細線31の間隙に保持されるインクは第1の液室
22における細線31の周囲より行なわれ、粘性抵抗の
少ない十分な供給力をもつインク供給系が実現できる。
第9図は、細線31f:開口部30に内包させる製作工
程を説明するだめの斜視図である。まず、2枚の保持部
材21−A、21−Hの端面を合せ、一方の保持部材2
1−Aに設けられた切欠き部に細線31を挾み込不固定
接合する。次にスペーサ20−A 、 20−B 、薄
板23−A、23−Bを各々接合した2コの部材を保持
部材21−A。
21−B上に置き、両側より細線31を挾み込み、薄板
23−八に設けられた開口部30に相当する切欠き部に
収納させ、細線310間隙が適切な大きさとなるように
圧力を加えて固定接合する。そ9後間ロ部30.1:、
Qはみ出た細線31を除去するため薄板23−A 、 
23−Bp面を研磨することにより、本発明におけるイ
ンクジェット記録ヘッドとして好適な構造の細線31の
内包された開口部3oが作製される。
第10図は、さらに改良されたマルチノズル構成を示す
ものである。第7図は、マルチノズル構成を示す一実施
例であったが、このような構成において、高密度なマル
チノズル構成を実現する際の難点は電極9−1〜9−4
の配列である。電極9−1〜9−4は各々空気吐出口1
−1〜1−4の周辺部に配置されかつ、各々が絶縁され
相互間の干渉や放電等が生じない構成でなければならな
い。したがって電極9−1〜9−4がある大きさの寸法
形状をもつかつ不都合の生じない間隔を保たねばならな
いこととなり、高密度化するための障害となっていた。
第10図はこのような難点を解消し、高密度なマルチノ
ズル構成を容易にした実施例を示すものである。インク
で満たされた開口部30には、絶縁材料よりなる多数の
細線31″と導電性材料よりなる細線31’−1〜31
’−nが内包されている。
導電性材料よりなる細線31’−1〜3イーnは各々絶
縁基板8に穿孔された空気吐出ロイ−1〜1′−nと対
向して設置されており、空気吐出口1′−1〜1’−n
の周辺部を含む絶縁基板8表面には共通電極りが設Wさ
れている。細線31’−1〜31′−nおよび細線31
”の間隙に満たされたインクにより形成されるメニスカ
スを引き伸ばすための電位差は共通電極りと細線31’
−1〜31’−nとの間に印加され、各々電位差源32
−1〜32−nにより独立して制御される。
細線31’−1〜31’−nの寸法は空気吐出ロイ−1
〜イーnに比較して十分小さなものであるため、高密度
なマルチノズル構成を実現するために受ける制限は空気
吐出口1′−1〜1′−nの直径にのみ依存することと
なり、非常に高密度なマルチノズルヘッドが容易に提供
できる。
なお、導、電性材料よりなる細線3i’−1〜31’−
nは、空気吐出口1′−1〜1′−nに対し各々1本ず
つ対向する必要はなく、複数本の細線が1組となって対
向しても良いことは明らかである。
以上詳細な説明のように、本発明は細線を内包させた開
口部にインクを充満させインク吐出口のかわりにしたも
のであり、本発明によれば、インクジェット記録ヘッド
の応答性が向上し、製造工程における組立が容易となり
、さらに高密度なマルチノズルヘッドが提供できるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の先行出願に係るインクジェット記録ヘ
ッドの断面図、第2図aはその一部断面図、同すは同平
面図、第3図は他の構成例を示す断面図、第4図aは同
一部断面図、同すは同平面図、第5図a、bはそれぞれ
本発明によるインクジェット記録ヘッドの第1の実施例
を示す断面図および平面図、第6図a + bFi本発
明によるインクジェット記録ヘッドの第2の実施例を示
す断面図および平面図、第7図a、bは本発明によるイ
ンクジェット記録ヘッドの第3の実施例を示す断面およ
び平面図、第8図は本発明によるインクジ第9図は本発
明によるインクジェ・ント記録ヘッドの細線内包製作工
程を説明する斜視図、第1o図a、bは本発明の第5の
実施例を示す断面および平面図である。 1.1′・…・・空気吐出口、2・拳・・・・ノズル板
、3・・・・・・壁、4・119111111インク吐
出口、5・・・・・・信号源、6,27・・・・・・イ
ンク供給管、7・・・・・・空気層、8・・・・・・絶
縁基板、9,9′・・・・・・電極、13・・・・・・
オリフィス板、14・・Φ・・Φハーフエツチング部、
15・・・拳・・オリフィス、16 、17 、1 B
。 31.31’、31”……細線、19・・・争・拳スリ
ット状開口部、2o・・・・・・スペーサ、21・・・
・・・保持部材、22・…・・第1の液室、23・…・
・薄板、24゜・・・・結合通路、25・・・・・・第
2の液室、28・・・・・・空気供給管、29・・・・
・・空気室、3o・・・申開口部、32・・・・・・電
位差源。 代理人の氏名 フ1)埋土 中 尾 敏 男 ほか1名
第、1図 (し) 第3rl!J 1、 η    IJ 第4図 (a)(しン 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図 第10図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一定の流速を有する空気流を空気吐出口より急激
    な曲りを生じさせて噴出させ、この空気流の曲りにより
    生じる急激な圧力勾配の変化を有する空間内に上記空気
    吐出口に対向して、細線を内包しインク室に連通した開
    口部を配し、この開口部に保持されたインクのメニスカ
    ス形状を静電力により変化させ、このメニスカス先端に
    生じる急激な圧力勾配の変化によりインク液を飛翔させ
    ることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
  2. (2)開口部に内包された細線が1つの空気吐出口に対
    向して複数個設置されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載のインクジェット記録ヘッド。
  3. (3)  イ/り室が開口部に内包された細線を保持す
    る保持部材により開口部に連通した第1の室と、インク
    溜、シに連通した第2の室とに分割されており、かつ第
    1の室および第2の室が保持部材に設けられた少なくと
    も1つの結合通路により連通していることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のインクジェット記録ヘッド
  4. (4)開口部に内包された細線が絶縁性材料と導電性材
    料とによりな9、導電性材料よりなる細線が、複数の空
    気吐出口に各々対応して配されていることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のインクジェット記録ヘッド
JP21347381A 1981-03-19 1981-12-25 インクジエツト記録ヘツド Granted JPS58112750A (ja)

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JP21347381A JPS58112750A (ja) 1981-12-25 1981-12-25 インクジエツト記録ヘツド
US06/359,352 US4403228A (en) 1981-03-19 1982-03-18 Ink jet printing head having a plurality of nozzles
EP82301440A EP0061327B1 (en) 1981-03-19 1982-03-19 Ink jet printing head having a plurality of nozzles
DE8282301440T DE3267647D1 (en) 1981-03-19 1982-03-19 Ink jet printing head having a plurality of nozzles

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JPS58112750A true JPS58112750A (ja) 1983-07-05
JPS6330869B2 JPS6330869B2 (ja) 1988-06-21

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49102752A (ja) * 1973-01-10 1974-09-27
JPS51109738A (ja) * 1975-03-20 1976-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Inkujetsutokirokusochi
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