JPH01214446A - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
- Publication number
- JPH01214446A JPH01214446A JP63039853A JP3985388A JPH01214446A JP H01214446 A JPH01214446 A JP H01214446A JP 63039853 A JP63039853 A JP 63039853A JP 3985388 A JP3985388 A JP 3985388A JP H01214446 A JPH01214446 A JP H01214446A
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- Japan
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- ink
- chamber
- pressure chamber
- pressure
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- Pending
Links
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- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
Landscapes
- Ink Jet (AREA)
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はドロップオンデマンド型インクジェットプリン
タに用いられるインクジェットヘッドに関する。
タに用いられるインクジェットヘッドに関する。
第３図（ａ）はドロップオンデマンド型インクジェット
プリンタに用いられるヘラ１くの基本的構成を示す平面
図で、第３図（ｂ）は第３図（ａ）の断面図である。こ
のドロップオンデマンド型インクジェットプリンタに用
いられるヘッドは第３図（ａ）および（ｂ）に示すよう
に、インク粒子２７を噴射するノズル２１とインク室２
４との間に圧力室２２と供給路２３とを有する噴射チャ
ンネル系統が形成された基板２０に、ガラスセラミック
ないしステンレスなどの材質からなる可撓性の薄平板状
の弾性板２５を拡散溶接等の手段により接合し、ジルコ
ンチタン酸塩、チタン酸バリウムなどの材質からなる電
気機械変換器、すなわち圧電素子２６を弾性板２５上の
圧力室２２に対応した位置に接着した構成からなってい
る。
プリンタに用いられるヘラ１くの基本的構成を示す平面
図で、第３図（ｂ）は第３図（ａ）の断面図である。こ
のドロップオンデマンド型インクジェットプリンタに用
いられるヘッドは第３図（ａ）および（ｂ）に示すよう
に、インク粒子２７を噴射するノズル２１とインク室２
４との間に圧力室２２と供給路２３とを有する噴射チャ
ンネル系統が形成された基板２０に、ガラスセラミック
ないしステンレスなどの材質からなる可撓性の薄平板状
の弾性板２５を拡散溶接等の手段により接合し、ジルコ
ンチタン酸塩、チタン酸バリウムなどの材質からなる電
気機械変換器、すなわち圧電素子２６を弾性板２５上の
圧力室２２に対応した位置に接着した構成からなってい
る。
さて、以上の構成では記録信号に従って圧電素子２６に
電気信号を印加すると、弾性板２５の圧力室２２に対応
した位置にある部分が瞬時に曲げ変形され、圧力室２２
の容積が瞬間的に減少し、圧力室２２内のインクに圧力
波が発生する。その圧力波の伝搬により、ノズル２１内
のインクがインク粒子２７となって飛翔するという原理
に基づいている。
電気信号を印加すると、弾性板２５の圧力室２２に対応
した位置にある部分が瞬時に曲げ変形され、圧力室２２
の容積が瞬間的に減少し、圧力室２２内のインクに圧力
波が発生する。その圧力波の伝搬により、ノズル２１内
のインクがインク粒子２７となって飛翔するという原理
に基づいている。
以上述べた従来のインクジェットヘッドをプリンタに搭
載し、インク粒子を噴射して印字する場合、インク粒子
を噴射するために発生ずる圧力室２２内のインクの圧力
波がノズル２１へ伝搬されると同時に、この圧力波はノ
ズル２１とほぼ同し断面積を持つ供給路２３にも伝搬さ
れる。そこでこの圧力波は供給路２３で反射され、ノズ
ル２１に至る。圧力室２２からノズル２１へ向かった第
１の圧力波と供給路２３で反射してノズル２１に向かっ
た第２の圧力波との時間差と、第１の圧力波の周期時間
とのバランスを最適な条件になるように設計すればより
効率的なヘッドが得られる（特願昭６０−２１８３７７
＞。また、インクが噴射された分だけ失われたインクを
供給路２３を介して圧力室２２へ充填される。噴射行程
において、もし圧力室２２内に気泡が存在するとインク
の圧縮変形を気泡が吸収するために、ノズル２１よりイ
ンク粒子２７を噴射するに必要なインク圧力上昇が妨け
られ、インク粒子噴射か不可能となる。
載し、インク粒子を噴射して印字する場合、インク粒子
を噴射するために発生ずる圧力室２２内のインクの圧力
波がノズル２１へ伝搬されると同時に、この圧力波はノ
ズル２１とほぼ同し断面積を持つ供給路２３にも伝搬さ
れる。そこでこの圧力波は供給路２３で反射され、ノズ
ル２１に至る。圧力室２２からノズル２１へ向かった第
１の圧力波と供給路２３で反射してノズル２１に向かっ
た第２の圧力波との時間差と、第１の圧力波の周期時間
とのバランスを最適な条件になるように設計すればより
効率的なヘッドが得られる（特願昭６０−２１８３７７
＞。また、インクが噴射された分だけ失われたインクを
供給路２３を介して圧力室２２へ充填される。噴射行程
において、もし圧力室２２内に気泡が存在するとインク
の圧縮変形を気泡が吸収するために、ノズル２１よりイ
ンク粒子２７を噴射するに必要なインク圧力上昇が妨け
られ、インク粒子噴射か不可能となる。
従って、圧力室２２内のインクに気泡があってはならな
い。そのため、製作したヘッドに初めてインクを注入す
るときに、インク室２４からノズル２１に至るまでに気
泡を残すことなくインクを注入する必要かある。ここて
問題になるのは、供給路２３から圧力室２２への流路断
面積の変化である。第４図は供給路２３部分の一例を示
す拡大断面図で、図に示すように供給Ｆ１％２３と圧力
室２２との断面積の変化が急拡大であれば、インクの流
れが壁からはがれて図中の３１の流速分布に示すように
下流の流れに衝突し渦流３０を作るため流体（インク）
内の内部摩擦が大きくなって、大きな流路抵抗を生ずる
。その問題を解決する方法として、供給路２３を廃止し
圧力室２２とインク室２４を直接つなく手段をとった。
い。そのため、製作したヘッドに初めてインクを注入す
るときに、インク室２４からノズル２１に至るまでに気
泡を残すことなくインクを注入する必要かある。ここて
問題になるのは、供給路２３から圧力室２２への流路断
面積の変化である。第４図は供給路２３部分の一例を示
す拡大断面図で、図に示すように供給Ｆ１％２３と圧力
室２２との断面積の変化が急拡大であれば、インクの流
れが壁からはがれて図中の３１の流速分布に示すように
下流の流れに衝突し渦流３０を作るため流体（インク）
内の内部摩擦が大きくなって、大きな流路抵抗を生ずる
。その問題を解決する方法として、供給路２３を廃止し
圧力室２２とインク室２４を直接つなく手段をとった。
その結果、気泡を残すことなくインクをヘッド内に注入
することができた。しかし、前述のように供給路２３を
圧力室２２の断面積より小さくすることによってインク
噴射効率をあげるという効果がなくなるので、圧力室内
のインクに与える衝撃を大きくしなければならず、その
ぶんインクがインク室２４へ流出する量もふえるのでイ
ンク噴射行程における充填時間が長くなり、インク繰り
返し周波数特性が悪化するという別な問題が生じた。ま
た第２の問題として、ヘッドが複数個の噴射チャンネル
系統をもつマルチノズルヘッドの場合に、その圧力波が
インク室２４を介して、他の噴射チャンネル系統へ伝搬
される。そのため、他の噴射チャンネル系統のノズル２
１のメニスカス（液面の凹凸）３３が激しく振動する。
することができた。しかし、前述のように供給路２３を
圧力室２２の断面積より小さくすることによってインク
噴射効率をあげるという効果がなくなるので、圧力室内
のインクに与える衝撃を大きくしなければならず、その
ぶんインクがインク室２４へ流出する量もふえるのでイ
ンク噴射行程における充填時間が長くなり、インク繰り
返し周波数特性が悪化するという別な問題が生じた。ま
た第２の問題として、ヘッドが複数個の噴射チャンネル
系統をもつマルチノズルヘッドの場合に、その圧力波が
インク室２４を介して、他の噴射チャンネル系統へ伝搬
される。そのため、他の噴射チャンネル系統のノズル２
１のメニスカス（液面の凹凸）３３が激しく振動する。
その結果、各噴射チャンネル系統間の相互干渉が起こり
、不安定なインク粒子噴射が生じる。すなわち、ある１
本の噴射チャンネル系統のみを駆動させた時のインク粒
子噴射速度に対して、２本以上の噴射チャンネル系統を
駆動させた時にインク粒子噴射速度が低下、または増大
したりする現象が生ずる。そのため、印字品質に悪影響
を与えるという問題が生じた。また、発生する圧力波が
強い場合、その圧力変動は前記メニスカス３３の表面張
力に打ち勝ってノズル２１からインクが垂れるという現
象がおこる。インクの垂れたノズル２１は、インク粒子
を正常に噴射することが不可能となり、インクジェット
ヘッドにとっては致命的なものとなるという問題が生じ
ていた。
、不安定なインク粒子噴射が生じる。すなわち、ある１
本の噴射チャンネル系統のみを駆動させた時のインク粒
子噴射速度に対して、２本以上の噴射チャンネル系統を
駆動させた時にインク粒子噴射速度が低下、または増大
したりする現象が生ずる。そのため、印字品質に悪影響
を与えるという問題が生じた。また、発生する圧力波が
強い場合、その圧力変動は前記メニスカス３３の表面張
力に打ち勝ってノズル２１からインクが垂れるという現
象がおこる。インクの垂れたノズル２１は、インク粒子
を正常に噴射することが不可能となり、インクジェット
ヘッドにとっては致命的なものとなるという問題が生じ
ていた。
本発明の目的は上記問題点を解決し、印字品質が良く、
高速記録が可能な信頼性の高いインクジェット印字ヘッ
ドを提供することにある。
高速記録が可能な信頼性の高いインクジェット印字ヘッ
ドを提供することにある。
本発明のインクジェットヘッドは、インク粒子を噴射す
るノズルと、インクに圧力を発生する圧力室と、インク
を外部から一時的にヘッド内に蓄えるインク室と、イン
ク室から圧力室へインクを供給する供給路とで構成され
た噴射チャンネル系統からなるインクジェットヘッドに
おいて、前記圧力室とインク室との間に圧力室に向かっ
て、広６一 がり角が５゜〜３０°の錘形広がりをもった供給路を設
けることにより構成される。
るノズルと、インクに圧力を発生する圧力室と、インク
を外部から一時的にヘッド内に蓄えるインク室と、イン
ク室から圧力室へインクを供給する供給路とで構成され
た噴射チャンネル系統からなるインクジェットヘッドに
おいて、前記圧力室とインク室との間に圧力室に向かっ
て、広６一 がり角が５゜〜３０°の錘形広がりをもった供給路を設
けることにより構成される。
インクの注入、インク噴射時のインク充填において、イ
ンク室、供給路から圧力室へインクが流れるときに断面
積の変化部分で渦流が発生しないので、気泡か残りに＜
＜、流路抵抗も小さいので、インク充填時間が短くなり
繰り返し周波数特性も向上する。
ンク室、供給路から圧力室へインクが流れるときに断面
積の変化部分で渦流が発生しないので、気泡か残りに＜
＜、流路抵抗も小さいので、インク充填時間が短くなり
繰り返し周波数特性も向上する。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明の一実施例のインク供給路まわりの部分
拡大図である。図に示すようにインクの供給路２３と圧
力室２２との間を広がり角θで鐘状に拡げた流路が設け
である。その広がり角θが適切な値であれば、図中の流
速分布３２に示すように壁からはがれない、すなわち渦
の無い流れとなる。その広がり角θについて説明する。
拡大図である。図に示すようにインクの供給路２３と圧
力室２２との間を広がり角θで鐘状に拡げた流路が設け
である。その広がり角θが適切な値であれば、図中の流
速分布３２に示すように壁からはがれない、すなわち渦
の無い流れとなる。その広がり角θについて説明する。
第２図は流体力学で知られている円形断面の広がり管の
広がり角θとその流路抵抗との関係図で、θは広がり管
の広がり角、ξは流体抵抗による損失係数である。図か
られかるように広がり角θが５゜〜６°において損失係
数ξが最も小さく、θ−６０゜〜７０°において損失係
数ξが最大となり、θ＝１８０° （急拡大の場合）に
おいてξ岬１に落ちつく。また長方形断面においても、
θ−１０゜〜１２゜のときにξが最小となる実験結果が
ある。これらの流体力学的な事実に基づき、インクジェ
ットヘットを再設計、試作を行い実験を行った。その結
果、広がり角θが３０°まで支障なく圧力室内部へ気泡
を残さすにインクを注入てき、かつ、インク噴射繰り返
し周波数特性も開き角θが１８０°の場合（第４図）と
同様な特性結果か得られた。また、マルチノズルヘッド
の場合ても、各ノズル間の相互干渉も少なかった。
広がり角θとその流路抵抗との関係図で、θは広がり管
の広がり角、ξは流体抵抗による損失係数である。図か
られかるように広がり角θが５゜〜６°において損失係
数ξが最も小さく、θ−６０゜〜７０°において損失係
数ξが最大となり、θ＝１８０° （急拡大の場合）に
おいてξ岬１に落ちつく。また長方形断面においても、
θ−１０゜〜１２゜のときにξが最小となる実験結果が
ある。これらの流体力学的な事実に基づき、インクジェ
ットヘットを再設計、試作を行い実験を行った。その結
果、広がり角θが３０°まで支障なく圧力室内部へ気泡
を残さすにインクを注入てき、かつ、インク噴射繰り返
し周波数特性も開き角θが１８０°の場合（第４図）と
同様な特性結果か得られた。また、マルチノズルヘッド
の場合ても、各ノズル間の相互干渉も少なかった。
以上説明したとおり、圧力室とインク室との間にインク
室に向かって順次広かる供給路を設け、広がり角θを５
〜３０°にすることによって、インク室内へのインクの
流路抵抗損失を少なくすることができて、従来のヘッド
に比べて、印字品質が良く、かつ信頼性の高いインクジ
ェットヘッドか得られ、従来のヘッドの問題点を解決す
ることができる効果がある。
室に向かって順次広かる供給路を設け、広がり角θを５
〜３０°にすることによって、インク室内へのインクの
流路抵抗損失を少なくすることができて、従来のヘッド
に比べて、印字品質が良く、かつ信頼性の高いインクジ
ェットヘッドか得られ、従来のヘッドの問題点を解決す
ることができる効果がある。
第１図は本発明の一実施例のインク供給路まわりの部分
拡大図、第２図は広がり管の開き角θとその流体抵抗損
失係数ξとの関係図、第３図はインクジェットヘッドの
原理図、第４図は従来のインクジェットヘッドの供給路
の部分拡大図である。 ２１・・・ノズル、２２・・・圧力室、２３・・・供給
路、２４・・・インク室、θ・・・広がり角。
拡大図、第２図は広がり管の開き角θとその流体抵抗損
失係数ξとの関係図、第３図はインクジェットヘッドの
原理図、第４図は従来のインクジェットヘッドの供給路
の部分拡大図である。 ２１・・・ノズル、２２・・・圧力室、２３・・・供給
路、２４・・・インク室、θ・・・広がり角。
Claims (1)
- インク粒子を噴射するノズルと、インクに圧力を発生す
る圧力室と、インクを外部から一時的にヘッド内に蓄え
るインク室と、インク室から圧力室へインクを供給する
供給路とで構成された噴射チャンネル系統からなるイン
クジェットヘッドにおいて、前記圧力室とインク室との
間に圧力室に向かって、広がり角が５゜〜３０゜の錘形
広がりをもった供給路を設けることを特徴とするインク
ジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63039853A JPH01214446A (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63039853A JPH01214446A (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | インクジェットヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01214446A true JPH01214446A (ja) | 1989-08-28 |
Family
ID=12564526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63039853A Pending JPH01214446A (ja) | 1988-02-22 | 1988-02-22 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01214446A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62106523U (ja) * | 1985-12-23 | 1987-07-07 | ||
| JPS62106524U (ja) * | 1986-05-01 | 1987-07-07 |
-
1988
- 1988-02-22 JP JP63039853A patent/JPH01214446A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62106523U (ja) * | 1985-12-23 | 1987-07-07 | ||
| JPS62106524U (ja) * | 1986-05-01 | 1987-07-07 |
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