JPS5859856A - インクジエツト式印字ヘツド - Google Patents

インクジエツト式印字ヘツド

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JPS5859856A
JPS5859856A JP15994581A JP15994581A JPS5859856A JP S5859856 A JPS5859856 A JP S5859856A JP 15994581 A JP15994581 A JP 15994581A JP 15994581 A JP15994581 A JP 15994581A JP S5859856 A JPS5859856 A JP S5859856A
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JP
Japan
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ink
liquid level
ink reservoir
detection circuit
reservoir
Prior art date
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Pending
Application number
JP15994581A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromichi Fukuchi
福地 弘道
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 EP19820305345 priority patent/EP0076708B1/en
Priority to DE8282305345T priority patent/DE3275366D1/de
Publication of JPS5859856A publication Critical patent/JPS5859856A/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
    • B41J2/17Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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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
    • B41J2/135Nozzles
    • 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
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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し、特
に圧電効果で動作する圧力室にインクを供給するための
手段に関する。
従来、この種の印字ヘッドにおいて、第1図(a)伽)
に示す第1および第2の従来例の如き、ノズル孔101
とインク留り105との間に圧力室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10
0に何らかの手段にて接合さ己 れたガラスセラミックないしステンレス等の材質から成
る薄平板状の可鋳性上部プレート102を接合する。P
ZT、チタン酸バリウム等から成る電気機械変換素子1
03が上部プレート102上の圧力室104に対応した
位置に接着した構成から成る印字ヘッドである。
なお、同図(b)は上部プレート102および電気機械
変換素子103の図示を省略している。記録信号に従っ
て各電気機械変換素子103に電気信号を印加すること
で、上部プレー)102が瞬時に大きく伸縮変形する。
この結果、圧力室104の容積が瞬間的に減少し、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個噴出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個のノズル孔を配列した印
字ヘッドを、水平方向に移動しながら位置タイミング毎
に紀Q(a号に従って各ノズル孔よりインク滴を噴射す
ることで、例えば7(垂直)x5(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
字することができる。
所で、非dj3#等には、第1図Ca) 、市)の如き
構成された印字ヘッドにおいては、インク留り105の
インク静圧とノズル孔101のインク表面張力とのバラ
ンスとでインクがノズル孔101から流れでないように
、インクの・平衡状態を保っている。
例えば、第1図(a)の如き示す印字ヘッドでは、水頭
圧差Hはせいぜい数3H2O程度であった。所め水頭圧
差Hが高くなる。しかしこの水頭圧差が数cm He 
0以上になると、ノズル孔101のインタ表面張力とイ
ンク静圧とのバランスがくずれ、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cb>に示す印字へグドでは、水頭圧差H
がマイナスで働くのでノズル孔101からインクが流れ
出ると言う現象は生じないが、ノズル数を増していくう
えで幾何形状上問題があり、余りノズル数を増すことが
出来ないと言う問題がありた〇 一方、インク留り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衡状態を保つ方
法では、何らかの外乱(例えば、大きな温度変化等)に
よって、インク留りの静圧が変動を起すと、このバラン
ス状態がくずれ、ノズル孔101よりインク垂れ現象を
起すと言う問題があった。
このため、従来の印字ヘッドでは、インク留り内に複雑
な構造からなる圧力検出手段を内蔵し、記録時の噴射動
作によって噴出したインク流量分による圧力変化を感知
し、自動開閉弁を0N−OFF動作させてインクの供給
を行なっているのが現状で、かなりの検出精度が要求さ
れる。
本発明の目的はこれらの欠点を除去し、インク留りの静
圧とノズルのインク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、ノズル孔のインク表面張力のみ
でインクの平衡状態を保つことができると共に、インク
留りは単に一時的にインクを貯蔵する機能とした゛イン
クジェット式印字ヘッドを提供することにある。
本発明の他の目的は、ノズル数が多数配列可能な衝めて
実用的なインクジェット式印字ヘッドを提供することに
ある。
本発明によれば、ノズル孔と薄層インク供給溝との間に
圧力室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つの共通なインク留りに連通した構成のインクジ
ェット式印字ヘッドにおいて、薄層インク供給溝と、イ
ンク留り上方部に配置した空気孔と、インク留りに内蔵
した液面感知部と、液面検出回路部と、開閉弁とで構成
されたインクジェット式印字ヘッドが得られる。
本発明による本ヘッドは、インク留りは単に一時的にイ
ンクを貯蔵するためだけとなり、非記録時、インクの平
衡状態はノズル孔のインク表面張力のみで保つことがで
き、インク留りの圧力変動の影響を受けなくなる。また
、記録時は、圧力室のl71作用による力にて、ノズル
孔よりインク滴を噴射すると同時に、インクを薄層イン
ク供給溝から圧力室に1表面張力によって自動的に供給
される。
以下本発明の一実施例について図面をもって詳11Km
l明する。
第2図は本発明の一実施例を示す原理図で、第3図に液
面検出回路図の一例を示す。
wJKおいr、11はインク流を噴射するためのノズル
孔で、12はノズル孔11に連通した圧力室で、圧力室
の他端は薄層インタ供給溝13に通じている。この薄層
インク供給溝はエツチング技術等によって、0.05〜
′LO%程度のエッチラグ深さの溝で形成されている。
この薄層溝のため、毛細管現象によって各噴射チャ/ネ
ル系統にインタを供給することができる。14はインク
留りでインクタンク16から導管17を介して供給され
たインクを一時的に貯えておくためのタンクである。1
5は印字ヘッドのインク供給口で、一定の加圧が加わっ
ているインクタンク16からのインクが、この供給01
5を通って印字ヘッドのインク留り14に供給される。
18は空気抜き孔で。
印字ヘッドの各噴射チャンネル系統にインクを充てんす
る際、インクタンク16に手等による大きな外圧を加え
て、強制的にインクを充てんする。
この際、インク留り14に残存している空気を簡単に抜
くための孔である。20はインク留り14の液面高さを
常時一定のレベルに制御するためにインク留り上層部に
、ある一定間隔で対向して配置した導電性を有する電極
(例えば銅箔、!極。
金属細針等で良い)等で構造された液面感知部である。
この液面感知部は液面検出回路部21に供給されている
。液面検出回路部21は、液面感知部20における液体
の有無による導通性を利用して液面の高さを検出できる
回路構成となっておりIIs3wJKその簡単な回路図
を示す。22は小型電磁弁等から成る自動開閉弁で、ラ
イン50を介して、液面検出回路部21からの出力信号
に従って自動開閉弁22を開いたり閉じたりすることが
できる。例えばインク留り14の液面が電極20−1ま
で達すると、この自動弁22が閉じ、インクの供給が停
止する。逆に、インクが噴射されて、液面が電極20−
1以下になると自動弁22が開き、インク留り14にイ
ンクが供給されると言う動作W威になっている。
圧力室12は、この上に可撓性プレート30が接合され
、更にこの上から矩形状の電気機械変換素子31を接着
した構造になっておる。この電気機械変換素子31に電
気信号を印字することで、可撓性プレート30が瞬時に
伸縮変形し、ノズル孔11からインク滴が1ケ噴出され
る。インクタンク16から供給されるインクは、インク
留り14に供給され、1時的に貯えられると同時に、薄
層インタ供給溝13を介してインクの毛細管作用によっ
てインクが上昇し、各噴射チャンネル系統に供給される
。よって圧力室12のポンプ作用によって、ノズル孔1
1からインク滴が噴射された後噴射量に相当するインク
流量が薄層インク供給溝13を介して圧力室12に供給
される。このためインク留り14のインク静圧変動によ
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11でのインク平衡状態がインクの表面張
力のみで決まるので、従来のようにノズル孔のインク表
面張力とインク留りの静圧とのバランスを保つ必要がな
くなり、このためノズル数をかなり増すことが出来ると
いう利点がある。
更に、インク留り14は一時的にインクを貯えておく機
能だけでよいので、インク静圧の正確な制御も必要なく
なり、単なる液面検出程度で良く本発明の一実総例の如
く、簡単なコントロール方式となる。
以下本発明の動作について説明する。いま、自動開閉弁
21が0FF(閉)の状態で連続噴射動作させると、噴
出したインク流量分インク留り14の液面高さが低下す
る。インク留り14内には液面感知部20として電極2
0−1.20−1’が対向して配置されておる。液面高
さが電極2〇−1より低くなると電極間20−1と20
−1’との間の導通性がなくなる。この結果、液面検出
回路21からライン50を介して出力信号を発し、自動
開閉弁22がON(開)の状態となり、弁が開きインク
タンク16よりインクが供給され、インク留り14の液
面が再度上昇する。液面が電極20−1に達すると自動
開閉弁22がOFFの状態に戻り、インクの供給が停止
し液面高さが一定となる。つまり印字ヘッドによる記録
時、液面感知部20の出力信号に応じて自動開閉弁22
を0FF−OFF動作させることにより、インク留りの
液面高さは常時一定に保たれ安定したインク補給が可能
であることがわかる。
なお、本実施例では、液面感知部20として対向した電
極20−1.20−1’を配置してインク留り14の液
面高さを検出したが、電極と液面間の静電容量の変化に
て検出しても液面高さを制御できることは明白である。
以上記載したように、本発明の印字ヘッドは、ノズル孔
のインク表面張力のみでインクの平衡状態を保つことが
できるので、多数ノズルの配列が可能となり、かつ簡単
な液面検出手段にてインクの補給が可能となり、その効
果は多大なものである。
ある。
図において、11はノズル、12は圧力室、13は薄層
インク供給溝、14はインク留り、15はインク供給口
、16はインクタンク、18は空気抜き口、20は液面
感知部、21は液面検出回路、22は自動開閉弁である
vJ1図 第2図 $3図 手続補正書情舶 特許庁長官 殿 1、事件の表示  昭和56年特 許 願第15994
5号2・ 1の名称   イ>l) t)z y )−
1へ2.36補正をする者 事件との関係       出 願 人東京都港区芝五
丁目33番1号 (423)   日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 4、代理人 〒108  東京都港区芝五丁目37番8号 住友三田
ビル5、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄、発明の詳細な説明の欄、
図面の簡単な説明の欄および図面。
6、補正の内容 1)特許請求の範囲を別紙のとおシ補正する。
2)明細書第2頁第7行目に「インク溜り」とあるのを
「インク溜り」と補正する。
3)同第3頁第11行目に「インク溜り」とあるのを「
インク溜り」と補正する。
4)同第4頁第10行目、第13行目および第17行目
に「インク溜り」とあるのを「インク溜り」と補正する
5)同第5頁第3行目から第4行目、第7行目。
第16行目、第17行目および第18行目に「インク留
シ」とあるのを「インク溜り」と補正する。
6)同第5頁第13行目および第17行目に「供給溝」
とあるのを「供給部」と補正する。
7)同第6頁第1行目および第4行目に「インク溜り」
とあるのを「インク溜り」と補正する。
8)同第6頁第7行目から第8行目、第16行目および
第17行目に「供給溝」とあるのを「供給部」と補正す
る。
9)同第6頁第19行目に「深さの溝・・・・−薄層溝
のため、」とあるのを「深さの薄層部で形成されている
。この薄層部のため、」と補正する。
10)  同第7頁第1行目、第6行目から第7行目。
第11行目、第12行目、および第14行目に「インク
溜り」とあるのを「インク溜り」と補正する。
11)同第8頁第5行目、第9行目、第17行目に「イ
ンク溜り」とあるのを「インク溜り」と補正する。
12)同第8頁第19行目に「供給溝」とあるのを「供
給部」と補正する。
13)同第9頁第3行目に「供給溝jとあるのを「供給
部」と補正する。
14)同第9頁第9行目、第12行目、第19行目。
第20行目K「インク溜り」とあるのを「インク溜り」
と補正する。
15)同第9頁第16行目の後に次の文章を挿入する。
[第4図は本発明のインクジェット式印字ヘッドの圧力
発生部12と薄層インク供給部13及びインク溜め14
の断面形状を示す図である。ノズル部11と圧力発生室
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とするとき、各部の深さh 
t、 > t2≧t1を満足し、かつ圧力発生室12の
深さtoが0.04〜0.5鬼、薄層インク供給部13
の深さt2が0.05〜2.0〜、インク溜め14の深
さが0.5〜3への範囲であれば良い。インク流路溝の
エツチング製作コストを考えると、圧力発生室12と薄
層インク供給部13の深さは略同−で良く、かつ高マル
チノズル化の場合、薄層インク供給部13の寸法形状は
深さt2が0.04〜0.2九、幅W1が0.5〜3)
が実用上最も適していた。」 16)同第10頁第7行目から第8行目、第13行目お
よび第17行目から第18行目に1インク留り」とある
゛のを「インク溜り」と補正する。
17)同第11頁第10行目の後に次の文章を挿入する
「第4図は本発明のインクジェット式印字ヘッFの圧力
発生部12と薄層インク供給部13およびインク溜り1
4の一実施例の断面形状を示す図である。−1 18)同第11頁第12行目に「供給溝、14はインク
溜り、」とあるのを[供給部、14F′iインク溜り]
と補正する。
特許請求の範囲 ノズル孔と圧力室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つの共通インク溜りに連通した構成の
インクジェット式印字ヘッドにおいて、前記複数の噴射
チャンネル系統と前記共通インク溜シとの間だ前記複数
の噴射チャンネル系統に共通に配置した毛細管作用を有
する薄層インク供給部と、前記インク溜シ上方部に配置
した空気孔と、前記インク溜シ内上方部に内蔵した液面
感知部と、前記液面感知部に接続された液面検出回路部
と、前記印字ヘッドのインク供給口に取付けられかつ前
記液面検出回路部からの出力信号に従って弁が開閉動作
する開閉弁とよシ構成されたことを特徴とするインクジ
ェット式印字ヘッド。
躬4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ノズル孔と圧力室を有する構造から成る複数個の噴射チ
    ャンネル系統か1つの共通インク留りに連通した構成の
    インクジェット式印字ヘッドにおいて、前記複数の噴射
    チャンネル系統と前記共通インク留りとの間に前記複数
    の噴射チャンネル系統に共通に配置した毛細管作用を有
    する薄層インク供給溝と、前記インク留り上方部に配置
    した空気孔と、前記インク留り内上方部に内蔵した液面
    感知部と、前記液面感知部に接続された液面検出回路部
    と、前記印字ヘッドのインク供給口に取付\ けられかつ前記液面検出回路部からの出力信号に従って
    弁が開閉動作する開閉弁とより構成されたことを符微と
    するインクジェット式印字ヘッド。
JP15994581A 1981-10-07 1981-10-07 インクジエツト式印字ヘツド Pending JPS5859856A (ja)

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JP15994581A JPS5859856A (ja) 1981-10-07 1981-10-07 インクジエツト式印字ヘツド
EP19820305345 EP0076708B1 (en) 1981-10-07 1982-10-07 Multi-nozzle ink-jet print head of drop-on-demand type
DE8282305345T DE3275366D1 (en) 1981-10-07 1982-10-07 Multi-nozzle ink-jet print head of drop-on-demand type

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