JPS58114961A - Ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head

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JPS58114961A
JPS58114961A JP21289281A JP21289281A JPS58114961A JP S58114961 A JPS58114961 A JP S58114961A JP 21289281 A JP21289281 A JP 21289281A JP 21289281 A JP21289281 A JP 21289281A JP S58114961 A JPS58114961 A JP S58114961A
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ink
air
discharging outlet
discharge port
outlet
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Masayoshi Miura
眞芳 三浦
Hiroyuki Naito
宏之 内藤
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • 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
    • 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

Abstract

PURPOSE:To provide an ink jet recording head of such a system that can be driven by a very low voltage, which is composed of an air discharging outlet provided in a space wherein an abrupt change of pressure slope due to the bending of air current exists and an ink discharging outlet drilled in a thin plate as an orifice provided so as to oppose to the air discharging outlet. CONSTITUTION:An air discharging outlet 1 is drilled in an insulation substrate 8 as a nozzle plate and an electrode 9 of copper of about 30mum thickness is formed around the air outlet. An ink discharging outlet 4 is formed by drilling a hole in an orifice plate 13. In a space from the ink discharging outlet 4 to the air discharging outlet 1, the direction of air flow is sharply changed in the vicinity of the air discharging outlet 1, and due to this, an abrupt change of pressure slope exists. Ink meniscus generated by the impression of signal pulse is elongated and then broken into pieces by said change of air pressure slope and ink droplets are caused to fly and recording is made. It is desirable that the diameter, d, of the ink discharging outlet satisfy the following formula by assuming the viscosity of ink to be q: q<l>/d<2=2.2X10<3>cp/cm, where; l is the length of the ink discharging outlet.

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0第1図
は特願昭56−8428号記載の同一出願人の提案した
インクジェット記録装置を示す。同図において、導電性
のノズル板2には空気吐出口1が穿孔されており、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により生じる空気層7には周辺か
ら空気流が送られ、空気吐出口1より流出している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ink jet recording head. FIG. 1 shows an ink jet recording apparatus proposed by the same applicant as described in Japanese Patent Application No. 56-8428. In the figure, a conductive nozzle plate 2 has an air outlet 1 perforated therein, a wall 3 is disposed parallel to the nozzle plate 2, and a wall 3 is provided with a wall 3 opposite to the air outlet 1. An ink discharge port 4 is perforated. An air flow is sent from the periphery to the air layer 7 created by the nozzle plate 2 and the wall 3, and flows out from the air outlet 1.

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。
Since the direction of the air flow changes rapidly near the air outlet 1, a rapid change in pressure gradient occurs in the space from the ink outlet 4 to the air outlet 1.

一方、インク吐出口4内のインクには、一定圧力が印加
されており、インクジエ・ン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。
On the other hand, a constant pressure is applied to the ink inside the ink ejection port 4, and when the inkjet recording head is not driven, the air pressure near the ink ejection port 4 and the ink pressure inside the ink ejection port 4 are Adjustment is made so that the ink meniscus within the ink ejection port 4 is maintained stationary at approximately the same level.

信号源5はノズル板2とインク吐出口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によシ、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、かつ変化の程度は空気吐出口1に近い程
大であるため、前記インク吐出口4に生じるインクのメ
ニスカスは一定長さ以上引き伸ばされると圧力勾配の変
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。
The signal source 5 is electrically connected to a conductive ink supply pipe 6 communicating with the nozzle plate 2 and the ink discharge ports 4 so that a potential difference is generated between the nozzle plate 2 and the ink in the ink discharge ports 4. There is. When a potential difference is generated between the nozzle plate 2 and the ink within the ink discharge port 4 due to the signal source 6, the meniscus generated in the ink discharge port 4 is stretched in the direction of the air discharge port 1 due to the electric field caused by this potential difference. A rapid change in pressure gradient occurs in the space from the ink discharge port 4 to the air discharge port 1, and the degree of change is greater as it approaches the air discharge port 1. When the ink meniscus is stretched beyond a certain length, it is torn off by a change in pressure gradient and flies out of the air discharge port 1 as ink droplets.

以上説明のごとく、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、インク液滴を吐出させるも
のである。
As explained above, the inkjet recording head shown in FIG. 1 changes the ink meniscus generated at the ink ejection port 4 by electrostatic force, and ejects ink droplets by the sudden change in pressure gradient generated at the tip of the meniscus. It is.

前記急激な圧力勾配の変化を生じさせる構造には、種々
の構成があり、特願昭56−8428号に組立工程等の
点で好適と判断されるものは、第1図に記載されている
ごとき構成のものであり、周囲の環状溝に連通した薄い
円形の空気層7を介して、空気吐出口1の周囲より空気
流が送、られる構成のものである。
There are various configurations of the structure that causes the sudden change in pressure gradient, and the one that is judged to be suitable from the viewpoint of assembly process etc. in Japanese Patent Application No. 56-8428 is described in Fig. 1. It has such a configuration that an air flow is sent from around the air outlet 1 through a thin circular air layer 7 that communicates with a surrounding annular groove.

インク吐出口4に生じるインクのメニスカス面には、空
気流の曲りによって2定圧力PNが生じる。一定圧力P
Nは、インク吐出口4近傍に生じる圧力勾配の変化と密
接な関係があり、同一寸法構造においては2定圧力PN
が大きいほど、圧力勾配の変化も大きい。
Two constant pressures PN are generated on the meniscus surface of the ink generated at the ink ejection port 4 due to the bending of the air flow. Constant pressure P
N is closely related to the change in pressure gradient that occurs near the ink discharge port 4, and in the same size structure, 2 constant pressure PN
The larger the value, the greater the change in pressure gradient.

後述するごとき、種々の寸法構造の検討によシ得られる
比較的圧力勾配の変化が有効に生じるインクジェット記
録ヘッドにおいても、一定圧力へは約o、o3Ky /
crit以上必要であることが、入念な実験結果よシ得
られた。一定圧力PNが約0.03Ky / d以下の
場合には、空気流の曲りにより生じる圧力勾配の変化が
小さいため、十分なインク液、を引きちぎる力が働かず
、静電力によってインク6 べ−7′ のメニスカスが引き伸ばされたとしても、インク液滴と
して紙面まで飛翔し得ない。
As will be described later, even in an inkjet recording head in which a relatively effective change in pressure gradient can be obtained by examining various dimensional structures, it takes approximately o, o3Ky / to reach a constant pressure.
The results of careful experiments have shown that it is necessary to exceed crit. When the constant pressure PN is about 0.03 Ky/d or less, the change in the pressure gradient caused by the bending of the air flow is small, so there is not enough force to tear off the ink liquid, and the ink 6 - 7 is broken by electrostatic force. Even if the meniscus ′ is stretched, it cannot fly to the paper surface as an ink droplet.

一定圧力P N カ0.03 KP / 、!の時には
、空気吐出口1より流出する空気流の流速が約4orI
L/Sである。空気吐出口1は一般に空気流による圧力
損失がほとんどない構造が設定されるため、一定圧力P
Nと空気吐出口1よりの空気流速は、はぼ1 :1に対
応する。したがって一定圧力PNが0.03 KP /
’c1以上必要であることは、空気吐出口1よりの空気
流速が約401L/S以上必要であることと等価である
Constant pressure PN 0.03 KP / ,! At the time of
It is L/S. The air discharge port 1 is generally designed to have a structure with almost no pressure loss due to air flow, so a constant pressure P
The ratio of N and the air flow rate from the air outlet 1 is approximately 1:1. Therefore, the constant pressure PN is 0.03 KP/
'c1 or more is equivalent to requiring the air flow velocity from the air discharge port 1 to be approximately 401 L/S or more.

空気吐出口1の直径は、空気流が乱れることなく、まだ
インク液流の乱れがない形状が選ばれる。
The diameter of the air discharge port 1 is selected so that the air flow is not disturbed and the ink liquid flow is not disturbed.

このような乱れは、空気流速が大きく、空気吐出口1の
直径が大である時に生じる。空気吐出口1よりの空気流
速は約40m/S以上必要であるが、さらに高速であれ
ば、インク吐出口4近傍での圧力勾配がさらに急激とな
る。しかしながら、約150m/S以上の空気流速とな
ると、インク液の速度が大きくなり、紙面に到着したイ
ンク液が飛8−7 び散る等のべ点が生じたり、前記一定圧力PNも大とな
るだめ、インク吐出口4に生じるインクのメニスカスを
安定に保たせるためになされた圧力バランスの状態が変
動し易く、性能の安定性を維持することが困難となる。
Such turbulence occurs when the air flow velocity is high and the diameter of the air outlet 1 is large. The air flow velocity from the air discharge port 1 is required to be approximately 40 m/s or more, but if the speed is higher, the pressure gradient near the ink discharge port 4 will become even steeper. However, when the air flow velocity exceeds approximately 150 m/s, the velocity of the ink liquid increases, causing problems such as the ink liquid arriving on the paper surface scattering, and the constant pressure PN also increases. Unfortunately, the state of the pressure balance created to keep the ink meniscus generated at the ink ejection port 4 stable is likely to fluctuate, making it difficult to maintain stability in performance.

したがって、空気吐出口1より流出する空気流速は、約
40〜160m/Sの範囲にあることが望ましい。この
範囲では、空気吐出口1の直径は約250μm以下であ
るのが望ましく、約260μm以上の値になると、空気
流に乱れが生じたり、空気流の収束が悪く拡がりの大き
なRれとなる。
Therefore, it is desirable that the air flow velocity flowing out from the air discharge port 1 is in the range of about 40 to 160 m/s. In this range, the diameter of the air outlet 1 is desirably about 250 μm or less; if the diameter is about 260 μm or more, turbulence occurs in the air flow, and convergence of the air flow is poor, resulting in a large radius radius.

空気吐出口1の直径を規制する他の要因は、空気流の曲
りによる圧力勾配の変化を有効に生じさせる構造にある
。空気流の曲りが生じる個所は、インク吐出口4の近傍
である方が良く、圧力勾配の変化が、インク液の飛翔方
向にのみ大きく、飛翔方向と直交する方向に小さい方が
、インクのメニスカスを引きちぎる力が有効に働く。
Another factor regulating the diameter of the air outlet 1 is the structure that effectively produces a change in pressure gradient due to bending of the air flow. It is better that the bending of the air flow occurs near the ink ejection port 4, and that the change in pressure gradient is large only in the direction of ink liquid flight and small in the direction orthogonal to the direction of flight, the better for the ink meniscus. The force that tears it apart works effectively.

空気流の曲りがインク吐出口4の近傍で生じるためには
、空気吐出口1の直径を、インク吐出口7ベ・−9゛ 4の直径、インク吐出口4より流出する液滴の大きさ、
あるいはインク吐出口4に生じるインクのメニスカスの
大きさに近いものとする必要がある。
In order for the airflow to curve near the ink discharge port 4, the diameter of the air discharge port 1 must be the diameter of the ink discharge port 7B-9゛4, and the size of the droplet flowing out from the ink discharge port 4. ,
Alternatively, the size should be close to the size of the ink meniscus generated at the ink ejection port 4.

但し、当然のことではあるが、インク液が空気吐出口1
に阻止されることなく、空気吐出口1を通り抜けられる
ような寸法が考慮される。
However, although it is a matter of course, the ink liquid does not reach air outlet 1.
The dimensions are taken into consideration so that the air can pass through the air outlet 1 without being blocked.

゛インク吐出口4の直径は、被記録物上で、用途に適合
したドツト径が得られるように設定される。
``The diameter of the ink ejection opening 4 is set so as to obtain a dot diameter suitable for the purpose on the recording material.

しかしながら、第1°図に示したようなインクジェット
記録装置では、インク吐出0.4に生じるインクのメニ
スカスの保持力が重要な要因となる。半径rのインク吐
出口4、表面張力Tのインクにおいては、保持力は、T
 / rに比例する。一般にインクの表面張力は、上限
があり、通常20〜50dyV′ののものが多く、少な
くとも70 ayn/儂以下である。しだがってこの保
持力は、インク吐出口4が小さい程、大々なる。このよ
うな理由により、インク吐出口4に生じるインクのメニ
スカスが安定に保たれるべき保持力を得るには、インク
吐出口4の直径は約1ooμm以下が望ましい。
However, in the inkjet recording apparatus shown in FIG. 1, the retention force of the ink meniscus that occurs at 0.4 ink ejection becomes an important factor. For ink discharge port 4 with radius r and ink with surface tension T, the holding force is T
/ Proportional to r. Generally, the surface tension of ink has an upper limit, usually 20 to 50 dyV', and at least 70 ayn/min. Therefore, the smaller the ink discharge port 4, the greater this holding force becomes. For this reason, in order to obtain a holding force to keep the ink meniscus generated at the ink ejection port 4 stable, the diameter of the ink ejection port 4 is desirably about 10 μm or less.

インクのメニスカスの保持力が弱く、空気圧力の変動や
衝撃による圧力変動等に対して、インクのメニスカスが
敏感に応答するため、外乱に弱い不安定なインクジェッ
ト記録ヘッドとなる。
The retention force of the ink meniscus is weak, and the ink meniscus responds sensitively to changes in air pressure, pressure changes due to impact, etc., resulting in an unstable inkjet recording head that is vulnerable to external disturbances.

空気層7は空気流が円滑に流れる寸法であり、かつ、イ
ンク吐出口4近傍に生じる圧力勾配の変化が大きくなる
寸法が選択される。空気層7の厚みは20〜30μm以
上ないと空気流の流れが円滑にならない。それは、空気
層7における流路抵抗が勤人することや異物あるいはイ
ンク液等の付着の影響を受けやすいことに起因している
。空気層7での流路抵抗が増大するとインク吐出口4近
傍の空気圧力が低下し、圧力勾配の変化が小さくなると
いう欠点も付随して生じる。また、インク吐出口4近傍
に生じる圧力勾配の変化が大であるためには、空気流が
インク吐出口4の近傍で曲りを生じるような構造そなけ
ればならない。そのためには、空気層7の厚みは小さい
程良好である。
The size of the air layer 7 is selected so that air can flow smoothly, and the change in pressure gradient generated near the ink ejection port 4 is large. Unless the thickness of the air layer 7 is 20 to 30 μm or more, the air flow will not flow smoothly. This is due to the fact that the flow path resistance in the air layer 7 is easily affected by the flow resistance and the adhesion of foreign matter or ink liquid. When the flow path resistance in the air layer 7 increases, the air pressure in the vicinity of the ink ejection port 4 decreases, resulting in a disadvantage that the change in pressure gradient becomes smaller. Furthermore, in order for the change in the pressure gradient occurring near the ink ejection port 4 to be large, a structure must be provided in which the air flow is curved near the ink ejection port 4. For this purpose, the smaller the thickness of the air layer 7, the better.

通常空気層7の厚みと空気吐出口1の比が約2.69べ
一″ 以下が好ましく、3以上になると、圧力勾配の変化が小
さくなり、インク液滴の吐出力が低下してしまう。
Normally, the ratio of the thickness of the air layer 7 to the air ejection opening 1 is preferably about 2.69 mm or less, and if it is 3 or more, the change in pressure gradient becomes small and the ejection force of ink droplets decreases.

ノズル板2の厚みは、空気吐出口1の穿孔が容易である
こと、インク液滴が容易に通過できること、あるいは、
ノズル板2の剛性が十分あること等から決定され通常空
気吐出口1の直径の1/2〜6倍程度の寸法が選ばれる
The thickness of the nozzle plate 2 is determined so that the air discharge ports 1 can be easily perforated, ink droplets can easily pass through, or
This is determined based on the fact that the nozzle plate 2 has sufficient rigidity, and the size is usually selected to be about 1/2 to 6 times the diameter of the air discharge port 1.

以上詳細な説明のような理由により作製された第1図の
インクジエ・ソト記録ヘッドの一例をあげると、第1表
のようになる 第   1   表 1゜ 第1表で示されたインクジェット記録ヘッドでは、信号
源6による電位差が約200V〜1kVの範囲でインク
液を飛翔させることができるものであり、静電力を利用
した他の方式のインクジェット記録装置に比較して非常
に低電圧で駆動が可能な方式のインクジェット記録ヘッ
ドである。低電圧駆動が可能な理由としては、■空気流
の曲りによる急激な圧力勾配の変化がインク液滴の飛翔
エネルギー源となっていること。■ノズル板2とインク
吐出口4との距離が非常に狭く、低い電位差で、大きな
静電力が働くこと等が考えられる。
An example of the inkjet recording head shown in FIG. 1, which was manufactured for the reasons detailed above, is as shown in Table 1. , the ink liquid can be ejected when the potential difference caused by the signal source 6 is in the range of approximately 200V to 1kV, and it can be driven at a very low voltage compared to other types of inkjet recording devices that use electrostatic force. This is a type of inkjet recording head. The reason why low-voltage driving is possible is that: 1. The sudden change in pressure gradient caused by the bending of the air flow is the source of energy for the flight of ink droplets. (2) It is conceivable that the distance between the nozzle plate 2 and the ink ejection openings 4 is very narrow, and a large electrostatic force acts due to the low potential difference.

今、第1図のインクジェット記録ヘッドにおいて空気流
が空気吐出口1より流出していない場合を想定すると、
ノズル板2とインク吐出口4内に電位差を印加した場合
、インク吐出口4内のインクのメニスカスは、空気吐出
口1近傍までは引き伸ばされるが、それ以上引き伸ばさ
れ、空気吐出口1より飛翔することはない。それは、空
気吐出口1とインク吐出口4の距離が非常如短いため、
インク吐出口4内から引き伸ばされたインク液が11、
−〇 空気吐出口1を通過できる程度の速度を与えられないこ
とに加えて、空気吐出口1をもし通過できたとしてもイ
ンク液が帯電することによって生じる、逆方向の引き戻
す力が働きインク液が飛翔するには至らないためである
。さらに、空気流により急激な圧力勾配の変化を生じさ
せるだめの構造は、非常に小さな寸法構造によって達成
されるものであるため、空気層7や空気吐出口1にはイ
ンクの表面張力による毛細管現象のだめ、容易にインク
吐出口4内のインクによって充満されてしまう。この充
満されたインクは空気流の流れなくしては容易に解消で
きるものではなく、すなわち、ノズル板2とインク吐出
口4内のインクに印加される電位差のみではインク液の
飛翔が当然困難である。
Now, assuming that the air flow does not flow out from the air discharge port 1 in the inkjet recording head shown in FIG.
When a potential difference is applied between the nozzle plate 2 and the ink discharge port 4, the meniscus of ink in the ink discharge port 4 is stretched to the vicinity of the air discharge port 1, but it is further stretched and the ink flies from the air discharge port 1. Never. This is because the distance between the air outlet 1 and the ink outlet 4 is extremely short.
The ink liquid stretched from inside the ink discharge port 4 is 11,
-〇In addition to not being able to provide enough speed to pass through the air outlet 1, even if the ink liquid were to pass through the air outlet 1, a pulling force in the opposite direction generated by the ink liquid being charged acts on the ink liquid. This is because it is not enough to fly. Furthermore, since the structure of the reservoir that causes a sudden change in pressure gradient due to the air flow is achieved by a very small dimensional structure, the air layer 7 and the air outlet 1 are affected by capillary action due to the surface tension of the ink. However, the ink discharge port 4 is easily filled with ink. This filled ink cannot be easily cleared without an air flow. In other words, it is naturally difficult for the ink liquid to fly just by the potential difference applied to the ink within the nozzle plate 2 and the ink discharge port 4. .

ノズル板2ば、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、電極の役割を兼ね補
えている。特願昭56−35711あるいは、特願昭5
6−35713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。
The nozzle plate 2 has an air discharge port 1 and also serves as an electrode for generating a potential difference and stretching the ink liquid. Patent application 1986-35711 or patent application 1973
No. 6-35713 describes an invention related to the structure of the nozzle plate 2, and presents a method for creating the nozzle plate 2 using an electrical insulator and a conductor.

第2図は特願昭5!−35711号に記載されたインク
ジェット記録ヘッドの空気吐出口1およびインク吐出口
4部分の拡大図である。第2図の構成はノズル板として
絶縁基板8、たとえば厚さ約150μm のガラスエポ
キシ積層板を使用し、これに空気吐出口1を穿孔し、そ
の周囲に約30μmの厚みの銅により電極9を形成した
ものである。
Figure 2 is a special request from 1930! FIG. 3 is an enlarged view of the air discharge ports 1 and ink discharge ports 4 of the inkjet recording head described in Japanese Patent No. 35711. In the configuration shown in FIG. 2, an insulating substrate 8, for example, a glass epoxy laminate with a thickness of about 150 μm, is used as a nozzle plate, an air discharge port 1 is perforated in this, and an electrode 9 is formed around the hole using copper with a thickness of about 30 μm. It was formed.

この構成は、空気吐出口1の穿孔が簡単であり、エツチ
ング等の技術により種々の形状の電極が容易に形成でき
るのでマルチノズル化も容易である。
In this configuration, the air discharge port 1 is easily perforated, and electrodes of various shapes can be easily formed using techniques such as etching, so that multi-nozzle formation is easy.

本発明は、以上のような構成のインクジェット記録ヘッ
ドにおけるインク吐出口4の改良された構成を提供する
ものである。以下実施例にもとづいて詳細に説明する。
The present invention provides an improved configuration of the ink ejection ports 4 in the inkjet recording head configured as described above. A detailed explanation will be given below based on examples.

第3図は、空気吐出口1および電極9を第2図に従って
構成し、インク吐出口4をオリフィス板13に穿孔した
構造を示すものである。図において第1図および第2図
と同一部分には同一符号を13、−6− 、 付して説明を省略する。
FIG. 3 shows a structure in which the air outlet 1 and the electrode 9 are configured according to FIG. 2, and the ink outlet 4 is bored in the orifice plate 13. In the figure, the same parts as in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals 13, -6-, and the explanation thereof will be omitted.

インク吐出口4をオリフィス板13に穿孔する構造とし
た大きな理由は、信号パルスの繰返しに対する応答性を
向上させることにある。
The main reason for forming the ink ejection ports 4 in the orifice plate 13 is to improve responsiveness to repeated signal pulses.

信号パルスが印加されるとインク吐出口4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っ
て引きちぎられインク液が飛翔するが、インクのメニス
カスは、インク液が引きちぎられた直後には、初期状態
に比べて凹んだ形状になる。前記インクのメニスカスの
凹みが大きい場合には、非常に大きな静電力によらない
とインクのメニスカスを引き伸ばすことができず、事実
上インクのメニスカスが初期状態に復元するまで吐出不
能の状態となる。したがって、インク液の吐出後に生じ
るインクのメニスカスの凹みが初期状態に復元する時間
が信号パルスの繰返しに対する応答性に影響する。
When a signal pulse is applied, the ink meniscus in the ink ejection port 4 is stretched, and is torn off by a sudden change in pressure gradient, causing the ink liquid to fly. However, immediately after the ink liquid is torn off, the ink meniscus is The shape becomes concave compared to the initial state. If the ink meniscus has a large concavity, the ink meniscus cannot be stretched without a very large electrostatic force, and ejection becomes impossible until the ink meniscus returns to its initial state. Therefore, the time it takes for the ink meniscus depression that occurs after the ink liquid is ejected to return to its initial state affects the responsiveness to repetition of signal pulses.

インクのメニスカスの凹みを初期状態に復元する復元力
は、インクの表面張力と、インク吐出口4の内外に生じ
る圧力差により作用するが、復元145、 力による復元時間は、復元力の大きさ、凹みの程度、イ
ンク吐出口4での粘性抵抗の大きさによって決定さ、れ
る。特にインク吐出口4の粘性抵抗は、復元時間に大き
な影響を与える。粘性抵抗をPr。
The restoring force that restores the ink meniscus dent to its initial state is exerted by the surface tension of the ink and the pressure difference generated inside and outside the ink ejection port 4. , is determined by the degree of depression and the magnitude of viscous resistance at the ink ejection port 4. In particular, the viscous resistance of the ink ejection port 4 has a large effect on the restoration time. The viscous resistance is Pr.

インク吐出口4の直径および長さを、各々、d。The diameter and length of the ink discharge port 4 are respectively d.

l、インクの粘度をηとすると なる関係がある。Let l be the viscosity of the ink, and η be the viscosity of the ink. There is a relationship.

したがって、信号パルスの繰返しに対する応答性を向上
させるためには、ηl/d2をある一定値以下にし、前
記復元時間を短くする必要がある。
Therefore, in order to improve the responsiveness to repetition of signal pulses, it is necessary to keep ηl/d2 below a certain value and shorten the restoration time.

一般的に、インクジェット記録ヘッドの特性としては、
信号パルスの繰返し周波数に対する応答性が少なくとも
1 kHz  以上ないと、実用的でないことから、パ
ルス幅500μs、繰返し周波数1kHz  駆動電圧
0.2〜1 kVの信号パルスに対する応答性について
実験を行った。
In general, the characteristics of an inkjet recording head are as follows:
Since it is not practical unless the responsiveness to the repetition frequency of the signal pulse is at least 1 kHz, experiments were conducted on the responsiveness to a signal pulse with a pulse width of 500 μs, a repetition frequency of 1 kHz, and a drive voltage of 0.2 to 1 kV.

以   丁  余   白 第   2   表 第2表に実験結果が示されているが、1 kHzの繰返
し周波数に応答して、インク液が吐出可能な範囲はηl
/d2が1.7〜2.2x103cp、/;漂以下のも
のであった。
Table 2 Table 2 shows the experimental results, and the range in which ink liquid can be ejected in response to a repetition frequency of 1 kHz is ηl.
/d2 was 1.7 to 2.2 x 103 cp, less than /; drift.

前述のように、インクのメニスカスの復元時間を短縮す
るには、ηl!/’d 2の値を小さくする以外に、復
元力を大きくする、あるいはイックのメニスカスに生じ
る凹みを小さくする方法も考えられるが、実際的には、
インクの表面張力は可変範囲が狭く少なくとも70 a
yn/ca以下であることや、インク吐出口4の径は、
主として、文字9画像等が所定の寸法、濃度で記録でき
るごとくインク液が吐出されるよう決定されるため、η
l/d2の値を考慮せずに十分な効果を得ることは困難
である。
As mentioned above, to reduce the restoration time of the ink meniscus, ηl! /'d In addition to decreasing the value of 2, there are also methods to increase the restoring force or to decrease the dent that occurs in the ick meniscus, but in practice,
The surface tension of the ink has a narrow range of variation and is at least 70 a
yn/ca or less, and the diameter of the ink ejection port 4 is
Mainly, since it is determined that the ink liquid is ejected so that the character 9 image etc. can be recorded with a predetermined size and density, η
It is difficult to obtain sufficient effects without considering the value of l/d2.

インクのメニスカスに生じる凹を小さくするだめの他の
方法がなくはないが、そのような方法を考慮したとして
もηl/d2≦2.2X103 c p /anを満足
することが望ましい。
Although there are other methods to reduce the concavities that occur in the ink meniscus, even if such methods are considered, it is desirable to satisfy ηl/d2≦2.2×103 c p /an.

以上詳細な説明から明らかなようにインク吐出口4の長
さは短かい方が良好であるので、第3図では、薄いオリ
フィス板13にインク吐出口4が穿孔されたものが採用
されている。オリフィス板13は、絶縁物でも良いが、
インク吐出口4の穿孔が容易であり、かつ剛性のある金
属類が有利であり、たとえばステンレスなどが使用され
る。
As is clear from the detailed explanation above, the shorter the length of the ink ejection ports 4, the better. Therefore, in FIG. 3, a thin orifice plate 13 with ink ejection ports 4 perforated is used. . The orifice plate 13 may be an insulator, but
It is advantageous to use a metal material that is easy to form the ink discharge port 4 and is rigid, such as stainless steel.

なお第3図の構成では、電極9とインク供給管6の間に
電位差を生じさせても、また電極9とオリフィス板13
の間に電位差を生じさせても、同様なインク液の吐出が
得られる。電極9とオリフィス板13とインク供給管6
の電位が各々異なる17ベーン′ 場合には、電極9とオリフィス板13の電位差に従って
インク液の吐出がなされ、インク供給管6の電位は無関
係となる。このことから、オリフィス板13とインク供
給管6は電気的な導通があって良く、ボディ10を導電
性材料で構成しても良いことが分る。
In the configuration shown in FIG. 3, even if a potential difference is created between the electrode 9 and the ink supply tube 6, the electrode 9 and the orifice plate 13
Even if a potential difference is created between them, the same ink liquid can be ejected. Electrode 9, orifice plate 13, and ink supply tube 6
In the case where the potentials of the 17 vanes' are different from each other, the ink liquid is ejected according to the potential difference between the electrode 9 and the orifice plate 13, and the potential of the ink supply pipe 6 becomes irrelevant. From this, it can be seen that the orifice plate 13 and the ink supply tube 6 may be electrically connected, and the body 10 may be made of a conductive material.

本発明は、インク吐出口 を薄いオリフィス板に穿孔し
、前記(1)式の右辺が2.2X103 cp/crn
以下であるとと、く構成されたものであり、インク液滴
の吐出の信号パルスの繰返しに対する応答性が向上され
るものである。
In the present invention, an ink discharge port is formed in a thin orifice plate, and the right side of the above equation (1) is 2.2X103 cp/crn.
If the configuration is as follows, the configuration will be improved, and the responsiveness to repetition of the signal pulse for ejecting ink droplets will be improved.

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

図である。 1・・・・・・空気吐出口、2・・・・−・ノズル板、
3・・・・・・壁、4・・・・・・インク吐出口、6・
・・・・・信号18ぺ−7 源、6・・・・・・インク供給管、7・・・・・・空気
層、8・・・・・・絶縁基板、9・・・・・・電極、1
o・・・・・・ボディ、13・・・・・・オリフィス板
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名(α
ν (b) 113図 v;y    VJ
It is a diagram. 1... Air discharge port, 2... Nozzle plate,
3... Wall, 4... Ink discharge port, 6...
...Signal 18 page 7 Source, 6...Ink supply tube, 7...Air layer, 8...Insulating substrate, 9... electrode, 1
o...Body, 13...Orifice plate. Name of agent Patent attorney Toshio Nakao and one other person (α
ν (b) 113 Figure v;y VJ

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)  一定の流速を有する空気流を空気吐出口より
急激な曲シを生じさせて噴出させ、前記空気流の曲りに
より生じる急激な圧力勾配の変化を有する空間内に空気
吐出口と対向してインク吐出口を設け、インク吐出口に
形成されるインクのメニスカスの形状を電界力により変
化させ、前記メニスカスに生じる圧力勾配の変化により
インク液滴を吐出、停止させるように構成するとともに
、前記インク吐出口を薄板に穿孔されたオリフィスで形
成したことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
(1) An air flow having a constant flow velocity is ejected from an air outlet with a sharp curve, and the air flow is opposed to the air outlet in a space having a sudden change in pressure gradient caused by the curve of the air flow. An ink ejection port is provided in the ink ejection port, the shape of an ink meniscus formed at the ink ejection port is changed by an electric field force, and an ink droplet is ejected and stopped by a change in a pressure gradient generated in the meniscus. An inkjet recording head characterized in that ink ejection ports are formed by orifices bored in a thin plate.
(2)  インク吐出口の直径をdi、長さをl、イン
クの粘度をηとすると、前記インク吐出口が、ηA’/
di2≦2.2 X 103 cp 7cmを満足する
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。
(2) If the diameter of the ink discharge port is di, the length is l, and the viscosity of the ink is η, then the ink discharge port is ηA'/
The inkjet recording head according to claim 1, which satisfies di2≦2.2×103 cp 7cm.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6068962A (en) * 1983-09-27 1985-04-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Inkjet recording head
JPS6186266A (en) * 1984-10-05 1986-05-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ink jet recorder
JP2002100383A (en) * 2000-09-25 2002-04-05 Honda Motor Co Ltd Cooling system for fuel cell

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5137541A (en) * 1974-09-26 1976-03-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd INKUJETSUTOKIROKUSOCHI
JPS51109738A (en) * 1975-03-20 1976-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd INKUJETSUTOKIROKUSOCHI
JPS51147917A (en) * 1975-06-13 1976-12-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ink jet head
JPS57120452A (en) * 1981-01-21 1982-07-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ink-jet recording device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5137541A (en) * 1974-09-26 1976-03-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd INKUJETSUTOKIROKUSOCHI
JPS51109738A (en) * 1975-03-20 1976-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd INKUJETSUTOKIROKUSOCHI
JPS51147917A (en) * 1975-06-13 1976-12-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ink jet head
JPS57120452A (en) * 1981-01-21 1982-07-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ink-jet recording device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6068962A (en) * 1983-09-27 1985-04-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Inkjet recording head
JPS6186266A (en) * 1984-10-05 1986-05-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ink jet recorder
JP2002100383A (en) * 2000-09-25 2002-04-05 Honda Motor Co Ltd Cooling system for fuel cell

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