JPH0214151A - オンデマンド型インクジェットヘッド - Google Patents

オンデマンド型インクジェットヘッド

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JPH0214151A
JPH0214151A JP16537288A JP16537288A JPH0214151A JP H0214151 A JPH0214151 A JP H0214151A JP 16537288 A JP16537288 A JP 16537288A JP 16537288 A JP16537288 A JP 16537288A JP H0214151 A JPH0214151 A JP H0214151A
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film
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Norimasa Kondo
近藤 徳政
Ryoji Kojima
小島 亮二
Noboru Momotari
百足 登
Akira Kashimura
樫村 顕
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Koki Holdings Co Ltd
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Hitachi Koki Co Ltd
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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
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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  • 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】 本発明は記録時のみインク粒子を噴射させて印字するオ
ンデマンド型インクジェットヘッドに関するものである
〔発明の背景〕
従来のオンデマンド型インクジェットヘッドを第5図に
示す.圧電素子34にパルス電圧を加えて隔壁33を変
形させ、インク室32内のインクの一部をオリフィス3
6よりインク粒子40として噴射させることにより印字
するものである。
オリフィス面37の材質、面粗さまたは汚れ状態により
オリフィス面37にできるインク膜の状態が変化すると
いう問題がある。第6図に該インク膜とインク粒子40
の関係を簡単に示す。第6図Aは非噴射時の平衡状態を
示すものであり、メニスカスの釣合によりインク膜は窪
んだ状態でオリフィス36にできている。第6図B〜第
6図りはインク粒子噴射時のインク膜を示す。第6図B
は良好な状態を示し、インク粒子が所定位置に向かって
速い速度で噴射される。第6図Cはオリフィス面37に
大きなインク膜が形成され、インク粒子の速度が第6図
Bより遅くなる。第6図りはインク膜がオリフィス36
の下方に片寄って形成されるため、インク粒子40がイ
ンク膜側に曲げられる。
通常、これら第6図A〜第6図りの状態が所定の印字条
件において予測不可能な状態で変化しており、これが着
地精度を低下させる原因となっている。
このため、前記インク膜を安定した状態に保つ方法が種
々提案されている。すなわち、印字開始前にテスト印字
を行いオリフィス36周りを濡らしたり、クリーニング
液をオリフィス36目掛けて噴出させてオリフィス36
周りの汚れを落としてオリフィス面37を濡らす。また
は所定時間毎にオリフィス面37を清掃する。更には第
7図に示す如く、オリフィス36の前にインク溝を形成
し、オリフィス面37を常に所定のインク膜で覆う等が
提案されている。
これらはいずれも有効な方法であるが、前1.2番はオ
リフィス面37を清浄化するために特別な手段を設けな
ければならず、また第3番目は簡単な方法でインク粒子
40の方向性を良好にする効果は大きいが、溝部のイン
ク膜の厚さの変化によりインク粒子速度が変化するとい
う問題があるため。
第1番目の方法と併用しなければならず、またサテライ
トが発生しやすくなるという欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、イ
ンク粒子の速度と方向性を安定させ、着地精度の高いオ
ンデマンド型インクジェットヘッドを提供することであ
る。
〔発明の概要〕
本発明は、インク粒子を安定噴射させるための要因にオ
リフィス面に形成されるインク膜があることに着目し、
インク膜が形成されるオリフィス面を極力小さくするよ
う工夫したものである。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明を説明するためのヘッド1の断面図であ
る。該ヘッド1は、ステンレスまたはセラミック等の剛
性が大きくかつ耐蝕性を有する材料から成り、その一部
を例えばエツチング等により溝が形成された複数の剛性
板9□〜9nを積層接合することにより構成されている
。該各剛性板9の溝は積層接合することにより、インク
室2、圧力室3及びインク供給路6を形成するように成
る。
該インク室2は圧力室3と連通しており、また前記イン
ク供給路6及び剛性板9.に穿設されたオリフィス7に
も連通している。剛性板9nには圧電素子4が接合また
は接着等の手段によって前記圧力室3と対向する位置に
密着して取付けられている(圧力室3を形成する剛性板
9nの部分を隔壁5とする)。8は前記インク供給路6
ヘフイルタ11を介してインクを供給するためのインク
供給口である。オリフィス7の周りの剛性板91は外部
に向かって突出してオリフィス面10を形成している。
第2図Aは非噴射時のオリフィス7の状態を示し、オリ
フィス7の口はメニスカスの釣合により中窪み状態にな
っている。
第2図B、Cは夫々最小範囲及び最大範囲のインク膜1
2の形成でインク粒子13を噴射している状態を示す。
インク粒子13の速度はインク膜12の大きさと相関が
あり、インク膜12が大きい程インク粒子形成が難しく
なるため、インク粒子速度が小さくなる。
オリフィス7を突出させたことにより、インク膜12の
形成範囲を、第2図Aで示した8寸法から5寸法に限定
できるため、インク粒子速度の範囲が定まる。また5寸
法を小さくとれば、インク粒子の速度差を小さくできる
上、インク膜12の片寄りも防止できるのでインク粒子
13の飛行方向も安定する。
前記寸法a、b、c、dを夫々0.05a++、 0.
15m、0.05+m及び0.05mmとした場合1本
発明者等の実験によれば、インク膜12の差による速度
差は0.1a/S以下で押さえられ、オリフィス7を突
出させることが極めて有効であることが分かった。通常
インク粒子13の飛行方向に影響を及ぼす一インク膜1
2の径は、オリフィス面10の濡れ性による影響も多い
にあるが、0.2ffi以上の場合である。b寸法が0
.4−以上ある場合には直径0.21のインク膜12が
片寄って発生しやすく、そのためインク粒子13の方向
精度が良くない。インク粒子発生状況の151vA結果
によれば、前記す寸法は0.3m(a寸法が0.05m
mの場合)以下が望ましい。
第8図は本発明ヘッドの他の実施例を示すものであり、
最前面の剛性板9□のオリフィス27外周に例えばエツ
チングによって窪み20を形成したものである。該窪み
20は剛性板9□の板厚の半分以上を掘って形成される
。第9図は非噴射時のオリフィス27の状態を示す、第
10.11図はインク粒子噴射時のオリフィス27の状
態を示し、第10図はオリフィス27の突出量を何ら規
制しない場合のインク膜の形成状況を示すものである。
直径りのインク膜12でオリフィス27を覆うように形
成されている。この場合、インク粒子速度はインク膜1
2の存在により低下する。
これに対し、オリフィス27の突出量d及びその外径す
を次に示すように定めれば、形成されるインク膜12は
、オリフィス27の外径の範囲内で抑えられる。
d2+Dd c o tψ+b2/4≧D2/4ただし
、Dをインク膜12の許容できる直径、ψをインク膜1
2の接触角とする。
ここで、インク膜12の成長を規制できれば(実際イン
ク粒子の噴射不良が無ければ、インク粒子噴射中にイン
ク膜12が大きくなることはないが)、前記数式を基に
オリフィス突起部の設計が可能である。以下に一例を示
す。
ステンレスと純水との接触角は通常90〜100゜であ
り、極めて濡れ性が悪い。そこでインクに濡れ性を良く
する添加剤を加え、かつ剛性板9を化学処理することに
より、接触角ψを30°以下にすることができる。また
インク膜12の直径りを0.4■以下に抑えておくと、
インク粒子の偏りを抑える上からも有効である。その場
合のす、d寸法はb =0.27m5. d =0.0
3m以上あれば良い、その場合には、第11図に示すよ
うに、インク粒子に影響を及ぼすインク膜形成の範囲は
b寸法内に制限され、それ以上にインク膜12が大きく
なろうとすると、窪み20の方にインク膜12が拡散排
除されてしまう、特にヘッド1を縦型とした場合、オリ
フィス27に付着したインク膜12は自重により、極め
て効率良く下方の窪み20から外部へ排出される。また
窪み20はオリフィス27の外径に対し、十分の幅を有
しており、かつエツチング加工により粗面と成っている
ため、常時薄いインク膜12が形成されておりオリフィ
ス27周りのインクの乾燥の防止にも役立っている。
次にオリフィス面10の面形状の影響について説明する
。第3図及び第4図は夫々オリフィス面lOが口状に窪
んでいる場合及び円錐状にとがっている場合である。第
3図ではオリフィス中心のインク膜厚が厚く、インク容
積が大きくなるため、第2図のオリフィスに比ベインク
粒子が大きく変化することとなる。第4図では、円錐角
θを180゜より小さく採ることにより、発生するイン
ク膜の厚さがオリフィス中心部で薄くなり、同一インク
膜量に対し、インク粒子発生に関するインク膜の影響を
小さく抑えることが可能となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、オリフィスを突出
させたので、インク膜の形成が安定し。
インク粒子速度の変化が少なくかつ飛行方向精度の高い
オンデマンド型インクジェットヘッドを安価に提供でき
るようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明ヘッドの一実施例を示す断面図、第2図
は第1図の要部拡大図、第3図、第4図は本発明ヘッド
の他の実施例を示す第2図対応の要部拡大図、第5図は
従来ヘッドの一例を示す断面図、第6,7図は第5図の
動作説明用拡大断面図、第8図は本発明ヘッドの他の実
施例を示す断面図。 第9図〜第11図は第8図の動作説明用拡大断面図であ
る。図において、1はインクジェットヘッド、2はイン
ク室、3は加圧室、4は圧電素子、5は隔壁、6はイン
ク供給路、7はオリフィス、8はインク供給口、9は剛
性板、10はオリフィス面、12はインク膜、13はイ
ンク粒子である。 特許出願人の名称   日立工機株式会社)5区 十6図 十7図 )8圓 )9図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、溝が形成された金属、セラミック等から成る複数の
    剛性板を積層接合することによりインク室、圧力室、イ
    ンク供給路等を形成すると共に前記インク室前方であっ
    て、最前面の剛性板にオリフィスを形成し、かつ前記圧
    力室に面する隔壁に圧電素子を取付けたオンデマンド型
    インクジェットヘッドであって 前記オリフィスを突出させたことを特徴とするオンデマ
    ンド型インクジェットヘッド。 2、前記突出されたオリフィス面を円錐状に形成したこ
    とを特徴とする請求項1記載のオンデマンド型インクジ
    ェットヘッド。 3、d^2+Ddcotψ+b^2/4≧D^2/4を
    満足するように前記オリフィスの突出量d及び突出部外
    径bを定めたことを特徴とする請求項1記載のオンデマ
    ンド型インクジェットヘッド。ただし、Dをオリフィス
    前面に形成されるインク膜の許容最大直径、φをオリフ
    ィス前面に形成されるインク膜の接触角とする。 4、前記オリフィス部周辺に凹所を形成したたことを特
    徴とする請求項1記載のオンデマンド型インクジェット
    ヘッド。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07164315A (ja) * 1993-12-10 1995-06-27 Toyoda Mach Works Ltd 研削装置
JPH07284871A (ja) * 1994-04-12 1995-10-31 Matsumuragumi:Kk 鉄筋籠製造方法及び装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS621548A (ja) * 1985-06-28 1987-01-07 Nec Home Electronics Ltd インクジエツト記録用ヘツド

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