JPS6236871B2 - - Google Patents

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JPS6236871B2
JPS6236871B2 JP14461879A JP14461879A JPS6236871B2 JP S6236871 B2 JPS6236871 B2 JP S6236871B2 JP 14461879 A JP14461879 A JP 14461879A JP 14461879 A JP14461879 A JP 14461879A JP S6236871 B2 JPS6236871 B2 JP S6236871B2
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JP
Japan
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flat plate
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thickness
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JP14461879A
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JPS5667272A (en
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Seiji Yamamori
Masayoshi Miura
Akira Mizoguchi
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to GB8035504A priority patent/GB2061831B/en
Priority to US06/204,713 priority patent/US4358781A/en
Priority to DE19803041925 priority patent/DE3041925A1/de
Priority to FR8023789A priority patent/FR2469285A1/fr
Publication of JPS5667272A publication Critical patent/JPS5667272A/ja
Publication of JPS6236871B2 publication Critical patent/JPS6236871B2/ja
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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
    • B41J2/14298Structure of print heads with piezoelectric elements of disc type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • 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
    • B41J2002/14387Front shooter
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、インクジエツトヘツドに関するも
の、性能の安定性向上を目的とする。
第1図、特開昭48−9622号公報に示されたイン
クジエツトヘツドを原型として製作されたインク
ジエツトヘツドの断面図を示す。このインクジエ
ツトヘツドは、インク室が、インク吐出口5に隣
接しておりかつインク流入通路6と直接に結合し
ている1つの外方の室3と、圧力上昇を生じさせ
る装置1を有している内方の室2とに分割されて
おり、これら両方の室2,3がインク吐出口5と
一直線上にある1つの結合通路4を介して互いに
結合されており、電気信号に応じて微小インク液
滴を吐出、停止させ記録媒体表面上にインク液滴
による画像を記録形成する。
第2図は、第1図のインクジエツトヘツドをさ
らに改良したものであり、インク吐出口5を覆
い、インク吐出口5に対向して空気吐出口8を有
する空気室7を設け、空気吐出口8より空気流を
流出させるものである。電気信号に応じてインク
吐出口5より噴出するインク液滴は、空気流によ
つて飛翔を助けられる。なお第2図に示されたイ
ンクジエツトヘツドの詳細は、特開昭51−37541
号公報、特開昭51−109738号公報、特開昭52−
82426号公報に示されている。
本発明は、第1図および第2図に示されたよう
なピエゾ素子などの電歪素子を用いて、電気信号
に応じて電歪素子を振動させ、インク液滴を噴
出、停止させるインクジエツトヘツドの性能を安
定化させることを目的としている。
第1図および第2図に示されたようなインクジ
エツトヘツドでは、寸法形状がヘツド性能に及ぼ
す影響が大きく、外方の室3および空気室7の寸
法形状も、ヘツド性能に影響を与える構成要素の
1つである。
以下まず、外方の室3の寸法形状の与える影響
について述べる。
第3図は、第1図に示されたインクジエツトヘ
ツドのうち外方の室3の拡大図である。外方の室
3は、インク吐出口5と結合通路4との間隔と同
じ厚みをもつ円板状のインク層31と、該インク
層31の周囲を取り巻くインク供給溝32よりな
る。インク供給溝32については特開昭50−
41432号公報に詳細な説明がなされているが、イ
ンク供給溝32の効果は、インク供給量の増大化
およびインク供給の円滑性の向上をはかり、イン
クジエツトヘツドの周波数特性を向上させること
にある。
次に、インク層31のヘツド性能への影響につ
いて述べる。圧力上昇装置1により生じるインク
流は内方の室2を介して結合通路4に伝搬し、さ
らに、インク層31を介して、インク吐出口5に
伝搬されてインク液滴となり噴出するが、伝搬経
路において各々の個所に伝搬損失が生じる。イン
ク層31においてもインク流の伝搬損失が生じる
ことが判明しており、インク層31の厚みTI
大きい程伝搬損失が大きい。すなわち厚みTI
大きい程インク流の伝搬エネルギーが、外方の室
3内において失なわれる。したがつてインク層3
1の厚みTIは小さい程よく、実際の設計寸法も
50〜400μmと非常に小さな値となつている。
インク吐出口5よりインク液滴を吐出させるた
めに必要な圧力上昇装置1に印加される駆動電圧
の最小値を閾値電圧と称するが、上記のインク流
の伝搬損失は、この閾値電圧の大きさと対応させ
ることができる。すなわち閾値電圧が大きい程イ
ンク流の伝搬損失が大きい。
したがつて、閾値電圧のバラツキをなくすため
には、インク流の伝搬損失のバラツキをなくす必
要がある。インク層31の厚みTIのバラツキ
と、閾値電圧のバラツキの対応をとつてみると、
インク吐出口口径50μm、結合通路口径100μm
の第1図の構成のインクジエツトヘツドの場合、
インク層31の厚みTIが100〜150μmの範囲に
ある時、閾値電圧は20KHz連続正弦波形で約100
〜150VPPの範囲にあつた。すなわち、インク層
31の厚みTIが1μm変動すると、閾値電圧が
約1VPP変動するという結果が生じた。この結果
は、インクジエツトヘツドを構成する他の要素の
変化によつて異なることを考えられるが、いずれ
にしろインク層31の厚みTIがインクジエツト
ヘツドの閾値電圧に及ぼす影響が大きいと推定さ
れる。
また、前述のインク供給溝32は、インク供給
量の増大化と供給の円滑性の向上をはかるもので
あつたが、インク層31の厚みTIも、インク供
給量、供給の円滑性に影響を与える。すなわち厚
みTIが小さすぎると供給量が不足することがあ
り、厚みTIが均一でなく特に厚みの小さな部分
や大きな部分があるとインクの供給の際に生じる
インクの流れが不均一となり円滑性を欠くことに
なる。
従来、インク層31の制御は、ボデイ部分10
の機械的寸法精度によつてなされていた。すなわ
ち第3図において、ボデイ部分10の接着面13
および接着面14の寸法精度をだしておき、それ
ぞれの接着面に、結合通路4を有する壁(以後ノ
ズル板11と称する)および、インク吐出口5を
有する壁(以後ノズル板12と称する)を接着し
ていた。しかしこのような従来の方法では、ノズ
ル板11の厚み及び接着面13,14に塗布され
る接着剤131,141の厚み均等でなければ、
インク層31の厚みTIの精度がでず、さらに接
着剤によつてノズル板11,12をボデイ部分に
接着する際に、ノズル板にたわみが生じる場合が
あり、インク層31の厚みTIの精度が低下して
いた。
次に、第2図に示されたような、空気流を利用
したインクジエツトヘツドについて、空気室7の
寸法形状のインクジエツトヘツドの性能に及ぼす
影響を述べる。
第4図は、第2図に示したインクジエツトヘツ
ドの空気室7および外方の室3の部分の拡大図で
ある。第4図において、空気室7は空気層71お
よび空気供給溝72よりなつている。空気供給溝
72の効果については、特開昭51−147917号公報
に詳細な説明が記載されているが、要約すると、
空気供給溝72は空気流を円滑かつ乱流にならな
いようにし、インク液滴の飛翔状態を安定化させ
るものである。
また空気層71特に厚みTAに関しては、特開
昭52−82426号公報に詳細な説明が記載されてい
る。
次に第5図は、第2図に示したインクジエツト
ヘツド、インク供給装置および空気供給装置を、
第6図は空気層71の厚みTAと最低記録濃度の
関係を、また第7図は、空気層71の厚みTA
と、インク溜18に印加される圧力Pと空気室7
に印加される圧力POの比P/POとの関係を示し
ている。これらに従つてインク層71の厚みTA
の影響を要約すると以下のようになる。
(1) 第6図より、厚みTAが小さい程、低濃度の
記録が可能となり、階調性が向上する。
(2) 第5図に示されているように、インク吐出口
5におけるインキのメニスカスを安定に保つた
め、空気供給源19より空気流が空気室7に送
られると同時に、インク溜18にも送られる
が、インク溜18に印加される圧力Pと空気室
7の圧力POの比P/PO、空気層71の厚みT
Aが小さくなる程小となる。
このことより容易に想定できるように、厚みT
Aの寸法精度がインクジエツトヘツドの階調特性
および圧力バランス状態のバラツキの原因とな
る。すなわち厚みTAが80μm以下の値にあり、
階調性に優れたインクジエツトヘツドにおいて
は、厚みTAの寸法のバラツキによる階調性の変
動が大きく、さらにインク吐出口でのインキのメ
ニスカスを安定に保つために印加されているイン
ク溜の圧力Pの変動も大きい。そのため厚みTA
の寸法精度が高くないとインクジエツトヘツドの
互換性がなく、インクジエツトヘツドを交換する
たびに、電気信号17の設定条件や、インク溜1
8に印加される圧力Pの設定値を変更しなければ
ならないことになる。
従来、空気層71の制御は、インク層31の場
合と同様に、ボデイ部分10の機械的寸法精度、
すなわちボデイ部分10の接着面14及び接着面
16の寸法精度のみに依存していた。したがつ
て、インク層31の従来方式と同様な欠点によつ
て空気層71の厚みTAの精度が低下していた。
以上詳細に説明したように、従来の組立方式で
はインク層31の厚みTI、および、空気層71
の厚みTAの寸法精度が低く、インクジエツトヘ
ツドの性能のバラツキが大きかつた。
本発明は、上記のインク層31の厚みTIおよ
び空気層71の厚みTAの寸法精度をあげ、イン
クジエツトヘツドの性能の均一化をはかるもので
ある。
以下図面をもとに本発明について詳細に説明す
る。第8図は、本発明を第1図のインクジエツト
ヘツドに採用した実施例である。図に示されてい
るように、ノズル板11とノズル板12が間隔調
整板23を介して結合されており、インク層31
の厚みTIは、間隔調整板23の厚みに等しくな
り、厚みTIの寸法精度を大幅に向上させること
ができる。このインクジエツトヘツドの組立方法
は、あらかじめ接着面13と接着面14の機械的
な寸法精度をだしておき、ノズル板11を接着剤
131で接着面13に接着し、さらに間隔調整板
23をインク層31の部分に配置してノズル板1
2を接着剤141で接着面14に接着する。この
時、ノズル板12は、接着面14に塗布される接
着剤141の厚みを調整することにより、間隔調
整板23を介して、ノズル板11と結合される。
すなわち、接着面13と接着面14の寸法のバラ
ツキおよび接着面13に塗布される接着剤131
の厚みのバラツキが、接着面14に塗布される接
着剤141の厚みにより補正される。
間隔調整板23は、間隔調整部がインク吐出口
5あるいは結合通路4より放射状に配置されるよ
うな形状をなしている。このような形状の間隔調
整板を使用すれば、インク供給がインク供給溝よ
りあらゆる方向性をもつて行なわれるため、イン
ク供給の円滑性を損うことなく、かつインク供給
不足が生じることがない。
さらに詳細に述べると、インク供給の方向性を
均一にするためには、間隔調整部がインク吐出口
5あるいは結合通路4より均等な角度で配置され
るのが理想的であり、他の場合が許されるのは、
インク供給の円滑性が損なわれない範囲に限る。
また間隔調整部の面積は、インク供給量の不足が
生じない範囲の大きさでなければならない。なお
第8図および第9図では、間隔調整部が4つの小
片に分割されているが、前記のインク供給の円滑
性及びインク供給量の許す範囲内で、間隔調整部
の面積及び、分割される小片の個数を変更するこ
とができる。
このように、間隔調整部がインク吐出口5ある
いは結合通路4より放射状に配置されるべく形状
をなしている間隔調整板を使用することにより、
インク供給の円滑性を損うことなくインク層31
の厚みTIの寸法精度を向上させることができ
る。
以上、間隔調整板23を外方の室3内に設定す
ることによつて、インク層31の厚みTIの寸法
精度を向上させる場合について述べたが、次には
第10図、第11図をもとに、間隔調整板24を
空気室7に用いた実施例について説明する。空気
室7は、溝の部分と層の部分よりなるという外方
の室3とほぼ同一の形状をなしているため、空気
層71の厚みTAの寸法精度の向上に関して、イ
ンク層31の厚みTIの場合と全く同様な構成を
採用できる。したがつて、厚みTAの寸法精度の
向上に関する限り、外方の室3に関するものと同
様なものとなるので、詳細な説明は省略する。
以上詳細な説明により明らかなように、外方の
室に間隔調整板を設置することにより、インク層
の厚みの寸法精度を大幅に向上させることがで
き、閾値電圧やインク供給の円滑性等のヘツド性
能が安定化し、互換性や製造工程での歩留りを改
善することができる。また更に、空気室に間隔調
整板を設置することにより、空気層の厚みの寸法
精度を大幅に向上させることができ、階調性やイ
ンク吐出口での圧力バランス条件等のヘツド性能
が安定化し、互換性や製造工程での歩留りを改善
することができる。
なお本発明は、前記外方の室あるいは、空気室
と同様の形状を有している他の構成のインクジエ
ツトヘツドにも適用でき、たとえば特開昭48−
9622号公報の第11図、第12図に示されたよう
な複数個のインク吐出口を有するインクジエツト
ヘツドについても本発明を適用でき、各ノズル間
の性能のバラツキを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はインクジエツトヘツドの断
面図、第3図及び第4図はインクジエツトヘツド
の部分拡大断面図、第5図は第2図のインクジエ
ツトヘツドを用いたインクジエツト記録装置の断
面図、第6図及び第7図はその特性図、第8図は
本発明の一実施例の要部断面図、第9図は同平面
図、第10図は本発明の一実施例の断面図、第1
1図は同平面図である。 1……圧力上昇装置、2……内方の室、3……
外方の室、4……結合通路、5……インク吐出
口、6……インク流入路、7……空気室、8……
空気吐出口、9……空気流入路、10……ボデイ
部分、11……ノズル板、12……ノズル板、1
5……ノズル板、17……電気信号、18……イ
ンク溜、19……空気供給源、23,24……間
隔調整板。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ノズルが穿孔された第1の平板と、第1の平
    板より面積が小さく、ノズルが穿孔された第2の
    平板とを有し、第1および第2の平板をノズルが
    一直線上にあるように所定の厚みを有する間隔調
    整板を密着挾撃して対向させ、前記2枚の平板が
    間隔調整板を介さずに対向して形成される間隙を
    前記ノズルに連通する第1のインク室とし、前記
    第2の平板の外周部に隣接してボデイ部材に設け
    られた溝と前記第1の平板により構成される空間
    を第1のインク室およびインク供給源に連通する
    第2のインク室とし、前記間隔調整板が第2のイ
    ンク室の外周全周に隣接する外殻部と、ノズルよ
    り第2のインク室に向つて放射状に配置され先端
    が前記外殻部に接続した間隔調整部とから成るこ
    とを特徴とするインクジエツトヘツド。 2 空気吐出口が穿孔された第1の平板と、第1
    の平板より面積が小さく、インク吐出口が穿孔さ
    れた第2の平板とを有し、第1および第2の平板
    をノズルが一直線上にあるように所定の厚みを有
    する間隔調整板を密着挾撃して対向させ、前記2
    枚の平板が間隔調整板を介さずに対向して形成さ
    れる間隙を前記空気吐出口およびインク吐出口に
    連通する第1の空気室とし、前記第2の平板の外
    周部に隣接してボデイ部材に設けられた溝と前記
    第1の平板により構成される空間を第1の空気室
    および空気供給源に連通する第2の空気室とし、
    前記間隔調整板が第2の空気室の外周全周に隣接
    する外殻部と、空気吐出口より第2の空気室に向
    つて放射状に配置され先端が前記外殻部に接続し
    た間隔調整部とから成ることを特徴とするインク
    ジエツトヘツド。
JP14461879A 1979-11-07 1979-11-07 Ink jet head Granted JPS5667272A (en)

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JP14461879A JPS5667272A (en) 1979-11-07 1979-11-07 Ink jet head
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US06/204,713 US4358781A (en) 1979-11-07 1980-11-06 Ink jet writing head with spacer in capillary chamber
DE19803041925 DE3041925A1 (de) 1979-11-07 1980-11-06 Tintenstrahl-schreibkopf
FR8023789A FR2469285A1 (fr) 1979-11-07 1980-11-07 Tete d'ecriture a jet d'encre avec organe d'espacement dans le reservoir a capillarite

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