JPS58187367A - マルチノズル印字ヘツド - Google Patents

マルチノズル印字ヘツド

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JPS58187367A
JPS58187367A JP7198382A JP7198382A JPS58187367A JP S58187367 A JPS58187367 A JP S58187367A JP 7198382 A JP7198382 A JP 7198382A JP 7198382 A JP7198382 A JP 7198382A JP S58187367 A JPS58187367 A JP S58187367A
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JP
Japan
Prior art keywords
ink
chamber
pressure generating
nozzle hole
generating chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP7198382A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromichi Fukuchi
福地 弘道
Toyoji Shioda
潮田 豊司
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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Priority to DE8282305345T priority patent/DE3275366D1/de
Priority to EP19820305345 priority patent/EP0076708B1/en
Publication of JPS58187367A publication Critical patent/JPS58187367A/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
    • 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
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • 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
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    • 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
    • B41J2/17Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • 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
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    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14379Edge shooter
    • 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
    • B41J2202/07Embodiments of or processes related to ink-jet heads dealing with air bubbles

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】 本発明はドロップオンデマンド形印字ヘッドに関するも
のである。
従来、この種の印字ヘッドは、第1図(a)6価)(一
部破断して示している)に示す第1および第2の従来例
の如き、ノズル孔101とインク溜り105との間に、
圧力発生室104を有する複数個の噴射チャンネル系統
から成る、チャンネル基板lOOに4It1らかの手段
にて接合されたガラスセラミックスないしステンレス等
の材質から成る薄平板状の可焼性上部グレー) 102
を接合する。
ジルコンチタン11!鉛系磁器、チタン震バリウム磁器
等から成る電気機械変換手段103が上部プレート 1
02上の圧力発生室104 K対応した位置に接着した
構成から構成も印字ヘッドである。なお、同図fblは
上部プレー) 102および電気機械変換素子103の
図示を省略している。記鍮信号に従って各電気機械変換
手段103に電気信号を印加することで上部プレート 
102が瞬間に大きく変形する。この結果、圧力発生室
104の容積が瞬間約に減少し、圧力波を発生する。こ
の圧力波にてノズル孔101よりインク滴を1ケ噴射す
ると言う噴射原理である。従って、第1図に示す如き垂
直方向に7ケのノズルを配列した印字ヘッドを水平方向
に移動しながら、記録信号に従って、各ノズル孔よりイ
ンク滴を噴出することで、例えば、7(垂直)×5(水
平)ドツトマトリックス構成から成る文字パターンを記
録媒体上に記録印字できる。
所で、非記録時には、第1図(a)iblの如き構成さ
れた印字ヘラl−′において、インク溜り105のイン
ク静圧とノズル孔101のインク表面張力との力関係に
よりインクがノズル孔101から流れでないようにイン
クを平衝に保っている。例えば第1図体)の如き示す印
字ヘッドでは、水頭圧差Hはせいぜい数(tH,0程度
であった。所がこのノズル孔101を増していくと、こ
の水頭圧差Hはどうしても大きくならざるを得なく、こ
のため水頭圧が高くなる。しかし、水頭圧Hが数1H2
0以上になるとノズル孔101先端のインク表面張力よ
りCの水頭圧ンζよって生ずる静圧力が大きくなり、ノ
ズル孔101よりインクが流れでると言う大きな問題が
あった。
また、第1図(b)に示す印字ヘッドでは、水頭圧差H
がマイナスなので、ノズル孔101からインクが流れ出
るという現象は生じないが、ノズル数を壇していくうえ
で幾何形状上問題で、あまりノズル数を増すことができ
ないと言う問題があった。
更にインク溜り 105のインク静圧とノズル孔101
のインク表面張力とによってインクの平衝状態を保つ手
段では回らかの外乱(例えば温度変化、衝S等)Qこよ
ってインク溜り 105の静圧が変動を起すと、この平
衝状態は保てなくなり、ノズル孔101よりインク垂れ
現象を起すと言う問題もあった。−また、目J字動作時
゛においては、ノズル孔かとなるため極力少なくするこ
とが望まれていた。
杢姑明の目的は、インク溜りの静圧とノズル孔の1−り
表面張力によってインクの平衡状態を保つ手段とは異な
り、新たな発悲のもとにこれ等欠点を除去しノズル孔の
インク表面張力のみでインクの平衝状態を保つことがで
きる構成から成るマルチノズル印字ヘッドを提供するこ
とにある。
本発明の他の目的はノズル孔より圧力発生室に空気が混
入しにくい噴射チャンネル形を有する尚信頼性と、ノズ
ル数を多、数配列できる池めて実用的な、マルチノズル
印字ヘッドを提供することにある。
本発明によれば、1つの共通なインク溜りに連通し、圧
力発生室と、およびノズル孔との連結で構成された複数
個の噴射チャンネル構成からなるマルチノズル印字ヘッ
ドにおいて、=t+記ノズル孔と前記圧力発生室との間
に前記圧力発生室より小さな容積をもつキャパシティ室
と、前記複数の噴射チャンネル系統と前記共通インク4
りとの間に。
毛細管作用にてインクを前iピ圧力発生室に供給するだ
めの薄層インク供給部と、前記インク−り上方部に空1
気孔および前記インク溜り一ト万都にインク供給口を配
置して構成されたマルチノズル印字ヘッドが得られる。
本発明による本ヘッドは、圧力発生室とインク届りとの
間に毛細管作用を積極的に取り入れた薄層インク供給部
を設置することで、非記録時はインクの平価状態はノズ
ル孔のインク表面張力のみVCて抹つことが可能とな、
り記録時は圧力発生室のポツプ作用による力にてインク
を薄層インク供給部から圧力発生室に自動的に供給され
る。更に、キャパシティ室を設けることで、空気がノズ
ル孔から圧力発生室に混入しにくくなり、かつサテライ
ト(記録に不要な小さなインク滴)が生じに゛く〈安定
したインク副噴出状態が得られる。
以下、本発明の一実施例について図面をもって旺−に説
明する。第2図は本実施例の原理図で一部を破餌して示
した図で、第3図はノズル数を多叙配タリしたマルチノ
ズル印字ヘッド概略図である。
第2図、第3図において、10はインク滴を噴射「るた
めのノズル孔、11は、ノズル孔10に庫4しかつ、圧
力発生室より小さな容積をもつキャバ7アイ室で、イン
ク滴噴出の安定化と圧力発生室へのノズル孔10からの
気泡混入防止をする役目をもっている。12は、キャパ
シティ室11に連通した圧力発生室で、圧力発生室12
の他端は薄層インク供給部13に通じる。この薄層イン
ク供給部13は、エツチング技術等によって0.04〜
2.0%程度の深さに形成されている。この薄層部のた
め、毛細管現象によって各噴射チャンネルにインクを均
一に供給することができる。14は、インク溜りで、イ
ンクタンクか゛ら供給されたインクを一時的に貯えてお
くだめのタンクである。30は可撓性上部プレート、3
1は電気機械変換手段である。なお、ノズル孔10.キ
ャパシティ室11.圧力発生室に薄層インク供給部13
.インク舗り14の具体的なエツチングに2る深さの例
e(ついては後で説明する。15は印字へ°ラドのイン
ク供給口で、16は一定の加圧が加わっているインクタ
ンクで、パイプ17を介して印字ヘノF’ t vcイ
ンクを供給する。このインクタンクの加圧の大きさは、
インク滴り14の液面がaレベルVC4する程度rこ加
えてあればよい。18は空気抜きで、印字ヘッドlにイ
ンクを光てんするには、インクタンク16に大きな外力
を8口えて強制的にインクを充てんする。この際、イン
ク溜り14に残存している空気を容易に抜くだめの孔で
ある。第3図は本発明によりノズル10の数を多数扇状
に配列した実施例を示す榊成図で、構成要素は第2図の
原理と同一の印字ヘッドである。第2囚と同様に圧力発
生室12はカラスセラミックス、ステンレス等の可撓汀
ル−ト30を接合され、この上から矩形状の、ソー 也気磯倣変換素子31を接着した構造になって看る。こ
の電気機械変換素子31に電気信号を印加することで可
撓性プレート30が瞬時に伸縮変形し2、ノズル孔10
からインク滴が1ケ噴出される。
1ノクメ〉・り16からのインクはインク溜り14VC
供給ざjLもと同時に薄層インク供給部13が004〜
:: 0 ’〜稈度の薄層で形成されているため、七細
冑作用を(よってイックが上昇し、各噴射チャノ不ル糸
Vct(均一に供給される。従って圧力発生室■2のに
ンブ作用によって、ノズル孔10からインクtl!1が
1賓射された後、噴出量に相当するインク流量は薄層イ
ンク供給部13を介して圧力発生室12に供給される。
このため、・インク溜り14のインク靜圧変動による影
響を受けることなくインク供給が可能となる。従って、
ノズル孔10でのインクの平衝状態がインク表面張力の
みで決塘るので、従来の印字ヘッドのように、ノズル孔
l。
のインク表面張力とインク溜り14の静圧との正確なバ
ランスを保つ必要がほとんどなくなり、このため、ノズ
ル数をかなり増すことができるという利点がある。この
結果、インク溜り14は一時的にインクを貯えておく機
能だけでよく、1ンク靜圧の正確な制御も必要なくなり
た。
−力印加信号のくり返し駆動周波数を高くするにつれて
、圧力発生室12のインク圧力振動が大きくなり、従来
の印字ヘッドではこの影響でノズル孔10から圧力発生
室12に空気が混入し、この結果インクl閑の噴射動作
が不11でなると−ぎう問題があった。これに対して、
このキャパシティ室11に’より空気の圧力発生室12
への混入をしVC<くシている。この結果、ノズル孔1
oから混入した空気はキャパシティ室11VC1lii
11まり、圧力発生ml 2に入らなくなった。また、
キャパシティ室llにたまった空気は吐出動作を連続的
にくり返し行う事で簡単に外部に押し出されてしまい、
丁みやかに正常な状態に復帰することができた。
この結果、毎秒3000ドツト以上の高速くり返し動作
にも十分追従することができた。
第4図は圧力発生部12と薄層インク供給郁13及びイ
ンク溜め14の断面形状を模式的に示した図である。ノ
ズル部10とキャパシティ室11及び圧力発生室12の
深さをtl、薄層インク供給部13の深さt2.インク
溜め14の深さt3とすると谷部の深さVit3〉t2
≧tlを満足し、かつ出力発生室の深さtlが0.04
〜0.5¥、、薄層インク供給部の深さt2が004〜
2.0%、インク溜め14の深さが05〜3tの範凹で
あれば良い。イノ7流路溝のエツチング製作コストを考
えると、圧力発生室12と薄1−インク供給部13の深
さは略同−で良く、かつ我々の実験VCよれば高マルチ
ノズル化の場合薄1−インク供給部13の寸法形状は深
さtlが0.05〜0.2鬼、暢W1がo、s〜3′〜
が実用上最も適していた。
\ 更にキャパシティ室11の寸法形状に関して百えば、幅
はノズル部10の幅の1.3〜3倍、長さは1.0〜8
.0 %の範囲であれば良かった。我々の実験によれば
、高密度・高マルチノズル化と圧力波の伝搬速度の遅れ
を考慮すると、キャパシティ室11の寸法は幅0.13
〜0.31、長さ1.0〜50tが実用上最も適してい
た。
なお、キャパシティ室11の等価容積をとる手段として
、他の方法を用いるならば深さ方向にその容積を確保し
ても良く、また更にIIi前記幅方向及び深さ方向の組
み合せにより同様な容積を得ることも可能である。
以上記載したように、本発明のマルチノズル印字ヘッド
は、ノズル孔のインク表面張力のみでインクの平衝状態
を保つことができるので多数ノズルの配列できるマルチ
ノズル印字ヘッドが町bI1.となり、かつキャパシテ
ィ室の配置により毎秒3000ドツト以上の高速噴射と
、その吐出状態の安疋1じ並びVC空気混入もない高信
頼性が得られる印字へノドとなり、その効果は多大なも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図(al、(blは一部破断して示した従来のマル
チノズル印字ヘッド例の概略図で、第2図は、本発明の
原理図で一部を破断して示した図、第3図は本発明によ
り多数ノズルを扇状に配列し高密度化に適合した実施例
を示すマルチノズル印字ヘッドを示−r図、第4図は各
部の断面形状を模式的に7rX+、た図である。 図において、10はノズル孔、11はキャパシティ室、
12は圧力発生室、13は薄層インク供給部、14はイ
ンク溜り、15はインク供給口、16は・1ンクタンク
、18は空気抜き孔、30゜102は可撓性上部プレー
ト、31.103はミオ 1 図 03 1θθ オ 2 口 才 3 図 /3 −オ lJ−ロ ー331−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ノズル孔と、圧力発生室とを有する構造から成る複数個
    の噴射チャンネル系統が1つの共通インク溜5に連通し
    た構成のマルチノズル印字ヘッドにおいて、前記ノズル
    孔と前記圧力発生室との間にそれぞれ前記圧力発生室よ
    り小さな容積をもつキャパシティ室を配置し、前記複数
    の噴射チャンネル系統と前記共通インク溜りとの間に毛
    細管作用にてインクを前記各圧力発生室に供給するため
    の薄層インク供給部とを設置するとともに、前記インク
    溜り上方fllhK空気孔を、前記インク溜り下方部に
    インク供給口を有することを特徴とするマ
JP7198382A 1981-10-07 1982-04-28 マルチノズル印字ヘツド Pending JPS58187367A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7198382A JPS58187367A (ja) 1982-04-28 1982-04-28 マルチノズル印字ヘツド
DE8282305345T DE3275366D1 (en) 1981-10-07 1982-10-07 Multi-nozzle ink-jet print head of drop-on-demand type
EP19820305345 EP0076708B1 (en) 1981-10-07 1982-10-07 Multi-nozzle ink-jet print head of drop-on-demand type

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JP7198382A JPS58187367A (ja) 1982-04-28 1982-04-28 マルチノズル印字ヘツド

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JPS58187367A true JPS58187367A (ja) 1983-11-01

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ID=13476200

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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