JP2002096464A - On-demand ink jet print head - Google Patents
On-demand ink jet print headInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電アクチュエー
タが発生する圧力によってインク滴を飛翔させ、記録媒
体にインク像を形成するインクジェットプリンタのプリ
ントヘッドに関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a print head of an ink jet printer that forms an ink image on a recording medium by causing ink droplets to fly by pressure generated by a piezoelectric actuator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のオンデマンド型インクジェットプ
リンタのプリントヘッドにおいて、インクを噴射する方
式としては電気ヒータによりインク中に気泡を発生させ
てインクを噴射するサーマル方式と、圧電素子を用いて
加圧室の壁面の一部を変形させ、インクを噴射する圧電
素子方式とがある。2. Description of the Related Art In a conventional print head of an on-demand type ink jet printer, a method of ejecting ink includes a thermal method in which bubbles are generated in ink by an electric heater to eject ink, and a pressure method using a piezoelectric element. There is a piezoelectric element type in which a part of a wall surface of a chamber is deformed to eject ink.
【０００３】サーマル方式はホトリソグラフィの技術に
より微細な加工が可能で、ノズルピッチを１００μｍ以
下に出来るという長所があるが、連続噴射の際の周波数
が１０ｋＨｚ程度に限られ、且つ寿命が数億回の噴射に
とどまるという短所がある。The thermal method has the advantage that fine processing can be performed by photolithography technology and the nozzle pitch can be reduced to 100 μm or less. However, the frequency at the time of continuous injection is limited to about 10 kHz and the life is several hundred million times. There is a disadvantage that stays in the injection of.
【０００４】一方、圧電素子方式は圧電素子の変位量が
小さいので、インク噴射のためには加圧室の振動板表面
積を大きくする必要があり、そのためノズルピッチを１
００μｍ程度までしか小さくできない。しかし、駆動周
波数は圧電素子の形状に依存するので２０ｋＨｚ以上に
することができ、印刷速度の高速化に適した方式といえ
る。また、サーマル方式と違ってインクの種類を選ばな
いという利点もある。On the other hand, in the piezoelectric element system, since the displacement of the piezoelectric element is small, it is necessary to increase the surface area of the diaphragm of the pressurizing chamber for ink ejection.
It can only be reduced to about 00 μm. However, since the driving frequency depends on the shape of the piezoelectric element, the driving frequency can be set to 20 kHz or more, which can be said to be a method suitable for increasing the printing speed. Another advantage is that, unlike the thermal method, the type of ink is not selected.
【０００５】上述した圧電素子方式を用いたオンデマン
ド型インクジェットプリントヘッドの具体例としては例
えば特開平１−１１５６３８号公報に開示されている。A specific example of an on-demand type ink jet print head using the above-mentioned piezoelectric element system is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-115638.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】複数個のノズルからイ
ンク滴を吐出し、記録用媒体にインクを着弾させる場
合、高品位の画質を得るには、各ノズルより吐出される
インク吐出速度及びインク滴量が等しいことが望まし
い。しかしながら、インクジェットプリントヘッドの各
部品精度、あるいは製造工程のばらつきにより、各ノズ
ルより吐出されるインク滴量にばらつきが生じる。この
ばらつきは、特に列の両端に位置するノズル、あるいは
列の両端に位置するノズルとその付近のノズルのインク
滴量が少なくなる場合が多くみられた。In a case where ink droplets are ejected from a plurality of nozzles and ink is landed on a recording medium, the ink ejection speed and ink ejected from each nozzle are required to obtain high quality image quality. It is desirable that the drop volumes are equal. However, variations in the accuracy of each component of the inkjet print head or in the manufacturing process cause variations in the amount of ink droplets ejected from each nozzle. This variation often occurred particularly when the amount of ink droplets of the nozzles located at both ends of the row, or the nozzles located at both ends of the row and the nozzles near the nozzles were reduced.
【０００７】また、熱溶融式インクを用いたソリッドイ
ンクジェットプリントヘッドにおいては、列をなすノズ
ルのうち両端に位置するノズルが列の中央部にあるノズ
ルに比べて大気と接触する度合いが大きくなるため、両
端に位置するノズル、あるいいは列の両端に位置するノ
ズルとその付近のノズルのインク温度が下がり易くな
り、そのためインク粘度が上昇し、中央部に比べインク
滴量が少なくなる傾向にある。Further, in a solid ink jet print head using a hot-melt ink, the nozzles located at both ends of the nozzles in the row have a greater degree of contact with the atmosphere than the nozzles at the center of the row. The ink temperature of the nozzles located at both ends or the nozzles located at both ends of the row and the nozzles in the vicinity thereof tends to decrease, so that the ink viscosity increases and the amount of ink droplets tends to be smaller than that in the central portion. .
【０００８】本発明は、このような従来の問題を解決す
るもので、その目的とするところは、列の両端に位置す
るノズル、あるいは列の両端に位置するノズルとその付
近のノズルのインク滴量を、列の中央部の平均的な水準
まで引き上げ、複数個のノズルより吐出されるインク滴
量をほぼ等しくすることによって、高品位の画質を得る
ことのできるインクジェットプリントヘッドを提供する
ことを課題とする。The present invention solves such a conventional problem. It is an object of the present invention to provide ink droplets at nozzles located at both ends of a row, or nozzles located at both ends of a row and nozzles near the nozzles. An ink jet print head capable of obtaining high quality image quality by raising the amount to an average level at the center of the row and making the amount of ink ejected from a plurality of nozzles substantially equal. Make it an issue.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においては、インクを蓄える圧力室と、電気
信号の印加により前記圧力室内に圧力変動を発生させる
圧力発生手段と、圧力室の壁面の少なくとも一部を形成
して前記圧力発生手段と連結されている振動板と、前記
圧力室にインクを供給する流路であるリストリクタと、
該リストリクタにインクを供給する共通インク通路を有
するハウジングと、インク滴を前記圧力室から吐出する
オリフィスを有するノズルが多数配列されたインクジェ
ットプリントヘッドにおいて、前記のうち、列の両端近
傍に位置するノズルのヘルムホルツ固有振動周期を、他
のノズルのヘルムホルツ固有振動周期よりも若干低くす
るようにした。なお、上述したヘルムホルツ固有振動周
期を低くするたの方法として、前記ノズルの圧力室の体
積を増加するとよい。According to the present invention, there is provided a pressure chamber for storing ink, pressure generating means for generating pressure fluctuation in the pressure chamber by applying an electric signal, and A diaphragm that forms at least a part of a wall surface and is connected to the pressure generating unit, a restrictor that is a flow path that supplies ink to the pressure chamber,
In an ink jet print head in which a housing having a common ink passage for supplying ink to the restrictor and a number of nozzles having orifices for ejecting ink droplets from the pressure chambers are arranged near both ends of a row. The Helmholtz natural oscillation period of the nozzle is set slightly lower than the Helmholtz natural oscillation period of the other nozzles. In order to reduce the Helmholtz natural oscillation period, the volume of the pressure chamber of the nozzle may be increased.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一例を図面を参照
して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００１１】図１は、インクジェットプリントヘッドの
主要部の構造を説明する分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view for explaining the structure of the main part of the ink jet print head.
【００１２】図において、２は複数のオリフィス１を形
成したオリフィスプレートである。オリフィス１の開口
形状の加工精度はインクジェットプリントヘッドのイン
ク吐出特性に大きな影響を及ぼす。複数のオリフィス１
間においてこれらのオリフィス精度ばらつきを低く押さ
えるため、オリフィスプレート２の製法は高い加工精度
が要求される。このためオリフィスプレート２はステン
レスの精密プレス法、レーザ加工法またはニッケルの電
鋳加工等により形成する。In FIG. 1, reference numeral 2 denotes an orifice plate on which a plurality of orifices 1 are formed. The processing accuracy of the opening shape of the orifice 1 has a great influence on the ink ejection characteristics of the ink jet print head. Multiple orifices 1
In order to keep these orifice precision variations low, the method of manufacturing the orifice plate 2 requires high processing precision. For this purpose, the orifice plate 2 is formed by precision pressing of stainless steel, laser processing, electroforming of nickel, or the like.
【００１３】オリフィスプレート２には、圧力室３が形
成されたチャンバプレート４、及びインク供給路１０と
圧力室３とを連結し、かつ圧力室３へのインク流入を制
御するリストリクタ５を形成したリストリクタプレート
６を、位置決めして接合する。The orifice plate 2 has a chamber plate 4 in which a pressure chamber 3 is formed, and a restrictor 5 which connects the ink supply passage 10 to the pressure chamber 3 and controls the flow of ink into the pressure chamber 3. The restricted restrictor plate 6 is positioned and joined.
【００１４】更に、圧電アクチュエータ１３の圧力を効
率よく圧力室に伝えるための振動板７と、共通インク通
路１０からリストリクタ５に流入するインク中のゴミ等
を取り除くフィルタ部８を形成したダイアフラムプレー
ト９と、共通インク通路１０を形成したハウジング１１
とを同じように位置決めして接合する。Further, a diaphragm plate formed with a vibration plate 7 for efficiently transmitting the pressure of the piezoelectric actuator 13 to the pressure chamber and a filter portion 8 for removing dust and the like in the ink flowing into the restrictor 5 from the common ink passage 10. 9 and a housing 11 having a common ink passage 10 formed therein
And are similarly positioned and joined.
【００１５】前述したチャンバプレート４、リストリク
タプレート６、ダイアフラムプレート９は、ステンレス
材のエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法に
て作る。ハウジング１１はステンレス材の切削加工等で
形成し、外部インクタンクからインクを共通インク通路
１０まで導くインク導入パイプ２０を接合する。The above-described chamber plate 4, restrictor plate 6, and diaphragm plate 9 are formed by a stainless steel etching method or a nickel material electroforming method. The housing 11 is formed by cutting stainless steel or the like, and is joined to an ink introduction pipe 20 for leading ink from an external ink tank to the common ink passage 10.
【００１６】最後に、複数の積層圧電体素子１４と、そ
れを固定する支持基板１６からなる圧電アクチュエータ
１３を位置決めして接合する。本発明の圧電アクチュエ
ータ１３を製作する順序は、まず支持基板１６に積層圧
電体素子棒を複数本並べて接着・固定し、その後、積層
圧電体素子棒をダイシングソー、ワイヤソー等を利用し
た切断により分割する。この時、分割された各々の積層
圧電体素子１４は圧力室の一つずつに対応するようにな
っている。Finally, a plurality of laminated piezoelectric elements 14 and a piezoelectric actuator 13 comprising a support substrate 16 for fixing the same are positioned and joined. The order of manufacturing the piezoelectric actuator 13 of the present invention is as follows. First, a plurality of laminated piezoelectric element bars are arranged and adhered and fixed on the support substrate 16, and then the laminated piezoelectric element rods are divided by cutting using a dicing saw, a wire saw or the like. I do. At this time, each of the divided laminated piezoelectric elements 14 corresponds to one of the pressure chambers.
【００１７】更には支持基板１６にはそれぞれの積層圧
電体素子１４に外部駆動回路から独立した電気信号を送
るための個別電極１７及び共通電極１８が形成されてい
る。外部駆動回路から選択的な電気信号が圧電体素子１
４に印可されることにより、圧電体素子１４はひずみを
生じる。圧電体素子１４は高剛性の支持基板１６上に接
合されているため、振動板７に優先的に変位を与え圧力
室３の圧力を高める。Further, on the support substrate 16, an individual electrode 17 and a common electrode 18 for transmitting an electric signal independent of an external drive circuit to each of the laminated piezoelectric elements 14 are formed. Selective electric signal from the external drive circuit is applied to the piezoelectric element 1
4, the piezoelectric element 14 is distorted. Since the piezoelectric element 14 is joined to the high-rigidity support substrate 16, the diaphragm 7 is preferentially displaced to increase the pressure in the pressure chamber 3.
【００１８】以上、本例にて説明するインクジェットプ
リントヘッドはこうした原理によってオリフィス１から
インクを吐出して記録媒体上にインク画像を形成する装
置に用いられる。As described above, the ink jet print head described in this embodiment is used in an apparatus for forming an ink image on a recording medium by discharging ink from the orifice 1 based on such a principle.
【００１９】なお、本例では、配列ピッチは３７．５分
の１インチ、約６７７μｍとしたが、オリフィス数、列
数、及びユニット構成はどの様な組み合わせでも限定さ
れるものではない。In this embodiment, the arrangement pitch is 1 / 37.5 inch and about 677 μm. However, the number of orifices, the number of rows, and the unit configuration are not limited to any combination.
【００２０】図２はプリントヘッド（ノズル部）の断面
図である。FIG. 2 is a sectional view of the print head (nozzle portion).
【００２１】圧電アクチュエータ１３は支持基板１６と
積層圧電体素子１４とで構成される。積層圧電体素子１
４は弾性材料１２を介して振動板７と接合されている。
振動板７とチャンバプレート４とで圧力室３を構成して
いる。圧力室３内の圧力は振動板７が変形する事により
急激に変動する。支持基板１６には個別電極１７と共通
電極１８が形成されていて、積層圧電体素子１４と導電
性接合部材１５で電気的に接続されている。外部駆動回
路から選択的な電気信号が積層圧電体素子１４に印可さ
れることにより積層圧電体素子１４はオリフィス１へ向
かう方向に変位を発生する。この変位により弾性部材１
２を介して振動板７が変形し圧力室３内に充填されたイ
ンクは加圧され、オリフィス１からインク滴となって吐
出する。The piezoelectric actuator 13 includes a support substrate 16 and a laminated piezoelectric element 14. Multilayer piezoelectric element 1
Reference numeral 4 is connected to the diaphragm 7 via an elastic material 12.
The diaphragm 7 and the chamber plate 4 constitute the pressure chamber 3. The pressure in the pressure chamber 3 fluctuates rapidly due to the deformation of the diaphragm 7. An individual electrode 17 and a common electrode 18 are formed on the support substrate 16, and are electrically connected to the laminated piezoelectric element 14 by a conductive bonding member 15. When a selective electric signal is applied to the laminated piezoelectric element 14 from the external drive circuit, the laminated piezoelectric element 14 generates a displacement in the direction toward the orifice 1. This displacement causes the elastic member 1
The diaphragm 7 is deformed via 2 and the ink filled in the pressure chamber 3 is pressurized and ejected from the orifice 1 as ink droplets.
【００２２】図３は図２のＡ−Ａ断面図である。一枚の
オリフィスプレート１には、複数個のオリフィス穴
Ｈ1、Ｈ2、Ｈ3、…Ｈnが横一列に配設され、これらのオ
リフィスＨ1〜Ｈnに個々に連通する圧力室Ｐ1〜Ｐnによ
り複数個のノズルが形成される。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. On a single orifice plate 1 has a plurality of orifices holes H 1, H 2, H 3 , ... H n are arranged in a row, the pressure chamber P which communicates individually these orifices H 1 to H n A plurality of nozzles are formed by 1 to Pn .
【００２３】このような構造のプリントヘッドにおい
て、個別電極１７及び共通電極１８より同一の駆動波形
を印加させ、各ノズルより吐出させるインク滴量を測定
した結果を図４に示す。なお、この図は上記構成による
プリントヘッドの代表的な例である。図において、ノズ
ルＮｏ.１及びＮｏ.９６はプリントヘッドの両端にあ
り、ノズルＮｏ.１〜Ｎｏ.９６はオリフィスＨ1〜Ｈ96
及び圧力室Ｐ1〜Ｐ96室に相当する。９６ノズルの平均
インク滴量は５８ｎｇであるが、列の両端に位置するノ
ズルとその付近のノズルＮｏ.１〜Ｎｏ.５の５ノズル
と、Ｎｏ.９４〜Ｎｏ.９６の３ノズルは、中央部の平均
的なノズルに比べ１０〜１２％程度インク滴量が少ない
ことが分かる。これは、オリフィスプレートをニッケル
の電鋳加工により製造する際、電解液中の電流密度が不
均一となり、列の両端付近のオリフィス穴径が小さくな
るためである。FIG. 4 shows the result of measuring the amount of ink droplets ejected from each nozzle by applying the same drive waveform from the individual electrode 17 and the common electrode 18 to the print head having such a structure. This drawing is a typical example of a print head having the above configuration. In the figure, nozzles No. 1 and No. 96 are located at both ends of the print head, and nozzles No. 1 to No. 96 have orifices H 1 to H 96.
And corresponds to the pressure chamber P 1 to P 96 accommodations. The average ink droplet amount of the 96 nozzles is 58 ng. However, the nozzles located at both ends of the row, the five nozzles No. 1 to No. 5 near the nozzles, and the three nozzles No. 94 to No. 96 are located at the center. It can be seen that the ink droplet volume is about 10 to 12% smaller than the average nozzle of the portion. This is because when the orifice plate is manufactured by electroforming of nickel, the current density in the electrolytic solution becomes uneven, and the diameter of the orifice holes near both ends of the row becomes small.
【００２４】一方、同一の電圧で駆動波形のパルス幅を
変化させたときのインク吐出速度の一例を図５に示す。
測定ノズルは列の両端に位置するノズルＮｏ.１とＮｏ.
９６及び中央部のＮｏ.４８である。FIG. 5 shows an example of the ink ejection speed when the pulse width of the drive waveform is changed at the same voltage.
The measurement nozzles are No. 1 and No. 1 located at both ends of the row.
No. 96 and No. 48 at the center.
【００２５】図において、特定のパルス幅の時に、イン
ク吐出速度が最大値（ピーク値）となるのが分かる。こ
のピークは接合された数種類の薄板によるインク流路
系、振動系、圧電素子の寸法、材料系、物性値等で決ま
るノズルのヘルムホルツ固有振動の共振点である。この
場合には、パルス幅７.５μｓ及び２０μｓ付近でピー
ク値が生じており、 １／（２０μｓ−７.５μｓ）＝８０ｋＨｚ すなわち本例のノズルのヘルムホルツ固有振動周期はお
よそ８０ｋＨｚである。In the figure, it can be seen that the ink discharge speed reaches a maximum value (peak value) at a specific pulse width. This peak is a resonance point of the Helmholtz natural vibration of the nozzle determined by the ink flow path system, the vibration system, the dimensions, the material system, the physical properties, etc. of the several kinds of thin plates joined. In this case, peak values occur near the pulse widths of 7.5 μs and 20 μs, and 1 / (20 μs−7.5 μs) = 80 kHz. That is, the Helmholtz natural oscillation period of the nozzle of this example is about 80 kHz.
【００２６】このヘルムホルツ固有振動周期に支配され
ながらインクは流路内を流れ、オリフィスよりインク滴
を吐出している。すなわち、ヘルムホルツ固有振動周期
とインク滴量とは大きく関係している。このためヘルム
ホルツ固有振動周期とインク滴量の関係を前述の構成に
関する数値解析を試みた。この結果を図６に示す。図
中、横軸はヘルムホルツ固有振動周期、左縦軸は吐出す
るインク滴量であり、右縦軸はその時のインク吐出速度
も併記している。The ink flows through the flow path while being governed by the Helmholtz natural oscillation period, and ejects ink droplets from the orifice. That is, the Helmholtz natural oscillation period and the amount of ink droplets are significantly related. For this reason, a numerical analysis of the relationship between the Helmholtz natural oscillation period and the amount of ink droplets for the above-described configuration was attempted. The result is shown in FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the Helmholtz natural oscillation period, the left vertical axis indicates the amount of ink droplets to be ejected, and the right vertical axis indicates the ink ejection speed at that time.
【００２７】この図より、ヘルムホルツ固有振動周期が
低くなるとインク滴量が増加することがわかる。よっ
て、列の両端に位置するノズルとその付近のノズルより
吐出されるインク滴量が、中央部にあるノズルに比べイ
ンク滴量が少ない場合、そのノズルのヘルムホルツ固有
振動周期を中央部のノズルのヘルムホルツ固有振動周期
より若干低くすることでインク滴量が増加するため、吐
出量のばらつきを低減させるのに有効な手段であること
がわかる。なお、ヘルムホルツ固有振動周期が変化する
ことでインク吐出速度が大きく変わった場合、インクを
吐出して記録媒体上にインク画像を形成すると、インク
滴の着弾位置がずれることになり、画質を低下させるこ
とになる。このため、インク吐出速度の変化が小さい範
囲でヘルムホルツ固有振動周期を選択することが好まし
い。From this figure, it can be seen that the ink droplet volume increases as the Helmholtz natural oscillation period decreases. Therefore, when the amount of ink droplets ejected from the nozzles located at both ends of the row and the nozzles near the nozzles is smaller than the amount of ink droplets compared to the nozzle at the center, the Helmholtz natural oscillation period of that nozzle is set to Since the ink droplet amount is increased by slightly lowering the Helmholtz natural oscillation period, it can be seen that this is an effective means for reducing the variation in the ejection amount. If the ink ejection speed changes greatly due to a change in the Helmholtz natural oscillation period, if ink is ejected to form an ink image on a recording medium, the landing position of the ink droplet will shift, degrading the image quality. Will be. For this reason, it is preferable to select the Helmholtz natural oscillation cycle in a range where the change in the ink ejection speed is small.
【００２８】次に、このヘルムホルツ固有振動周期を変
化させる手段として、圧力室の体積を変化させることを
試みた。この数値解析結果を図７に示す。図７（ａ）は
圧力室の体積とヘルムホルツ固有振動周期の関係を示
し、図７（ｂ）は圧力室の体積変化によるヘルムホルツ
固有振動周期におけるインク滴重量及びインク吐出速度
を示している。Next, as a means for changing the Helmholtz natural oscillation period, an attempt was made to change the volume of the pressure chamber. The result of the numerical analysis is shown in FIG. FIG. 7A shows the relationship between the volume of the pressure chamber and the Helmholtz natural oscillation cycle, and FIG. 7B shows the ink droplet weight and the ink ejection speed in the Helmholtz natural oscillation cycle due to a change in the volume of the pressure chamber.
【００２９】この図より圧力室の体積増加とヘルムホル
ツ固有振動周期の低下にはほぼ比例関係があり、圧力室
の体積が大きくなるとヘルムホルツの固有振動周期は低
下し、それと共にインク滴量が増加することがわかる。
つまり、圧力室の体積を変化させることでヘルムホルツ
固有振動周期を制御し、インク滴量を変化させることが
可能ということである。本例においても、列の両端に位
置するノズルとその付近のノズルより吐出されるインク
滴量が中央部のノズルのインク滴量に比べて少ない場
合、そのノズルの圧力室の体積を若干大きくすることで
ヘルムホルツ固有振動周期が低下し、インク滴量を増加
させることができる。なお、前述したように、ヘルムホ
ルツ固有振動周期が変化することでインク吐出速度が大
きく変わった場合、インクを吐出して記録媒体上にイン
ク画像を形成すると、インク滴の着弾位置がずれ、画質
を低下させることになる。このためインク吐出速度の変
化が小さい範囲で圧力室の体積を選択することが望まし
い。From this figure, there is an almost proportional relationship between the increase in the volume of the pressure chamber and the decrease in the natural oscillation period of Helmholtz. As the volume of the pressure chamber increases, the natural oscillation period of Helmholtz decreases and the amount of ink drops increases accordingly. You can see that.
That is, by changing the volume of the pressure chamber, it is possible to control the Helmholtz natural oscillation period and change the ink droplet amount. Also in this example, when the amount of ink droplets ejected from the nozzles located at both ends of the row and the nozzles in the vicinity thereof is smaller than the amount of ink droplets of the nozzle at the center, the volume of the pressure chamber of the nozzle is slightly increased. As a result, the Helmholtz natural oscillation period is reduced, and the amount of ink droplets can be increased. As described above, when the ink ejection speed changes greatly due to a change in the Helmholtz natural oscillation period, when ink is ejected to form an ink image on a recording medium, the landing positions of ink droplets are shifted, and image quality is degraded. Will be reduced. Therefore, it is desirable to select the volume of the pressure chamber within a range where the change in the ink ejection speed is small.
【００３０】以上の検討結果に基づき得られた本発明の
構成を図８に示す。図８は図２のＡ−Ａ断面図である。
従来の図３の構成とは、列の両端のオリフィス穴Ｈ1、
Ｈn、あるいは両端のノズルとその付近オリフィス穴Ｈ2
の圧力室及びリストリクタ幅の体積をを中央部よりも増
加させている点が相違する。FIG. 8 shows the configuration of the present invention obtained on the basis of the above study results. FIG. 8 is a sectional view taken along line AA of FIG.
The conventional 3 configuration, the orifice hole H 1 of the two ends of the column,
H n or nozzles at both ends and their orifice holes H 2
The difference is that the volume of the pressure chamber and restrictor width is larger than that of the central part.
【００３１】上記図４においては、列の両端とその付近
のノズルのインク吐出量が中央部よりも約１０％程度少
なかった。この場合、本発明の圧力室の体積を中央ノズ
ルよりも若干大きくし、平均的な水準まで引き上げる方
法の一例を、以下説明する。In FIG. 4, the ink ejection amount of the nozzles at both ends of the row and the vicinity thereof is about 10% smaller than that at the center. In this case, an example of the method of the present invention in which the volume of the pressure chamber is made slightly larger than that of the central nozzle and raised to an average level will be described below.
【００３２】図４で用いられたプリントヘッドのヘルム
ホルツ固有振動周期は約８０ｋＨｚであり、圧力室の体
積は全ノズル等しく、１ノズルあたり、縦幅０.７ｍｍ
×横幅０.５ｍｍ×高さ０.３５ｍｍ≒０.１２ｍｍ3であ
る。図７（ｂ）において、ヘルムホルツ固有振動周期８
０ｋＨｚのインク滴量５７ｎｇを、１０％の約６３ｎｇ
に増加させるには、ヘルムホルツ固有振動周期を７７.
５ｋＨｚまで低下させるとよい。そして、図７（ａ）に
示すように、ヘルムホルツ固有振動周期７７.５ｋＨｚ
を得る圧力室の体積は０.１４ｍｍ3となる。これを、図
８に示す高さ０.３５ｍｍの高さの圧力室とするために
は、断面積が０.４ｍｍ必要となる。この断面積を圧力
室の横幅のみ大きくして得るためには、０.５ｍｍを０.
５７ｍｍとすればよく、縦幅のみを大きくして得るに
は、０.７ｍｍを０.８ｍｍとすればよい。The Helmholtz natural vibration period of the print head used in FIG. 4 is about 80 kHz, the volume of the pressure chamber is equal to all nozzles, and the vertical width is 0.7 mm per nozzle.
× 0.5 mm width × 0.35 mm height ≒ 0.12 mm 3 . In FIG. 7B, the Helmholtz natural oscillation period 8
57 ng of 0 kHz ink drop is reduced to about 63 ng of 10%
To increase the natural oscillation period of the Helmholtz to 77.
It is preferable to reduce the frequency to 5 kHz. Then, as shown in FIG. 7A, the Helmholtz natural oscillation period is 77.5 kHz.
Is 0.14 mm 3 . In order to make this a pressure chamber having a height of 0.35 mm shown in FIG. 8, a cross-sectional area of 0.4 mm is required. In order to obtain this cross-sectional area by increasing only the width of the pressure chamber, 0.5 mm is set to 0.5 mm.
The height may be 57 mm, and in order to obtain only a larger vertical width, 0.7 mm may be changed to 0.8 mm.
【００３３】なお、本例のインク吐出速度は、図７
（ｂ）においてヘルムホルツ固有振動周期が８０ｋＨｚ
から７７.５ｋＨｚに変化しても１０.２ｍ／ｓから１０
ｍ／ｓに２％変化するだけで、インク滴の着弾位置には
ほとんど影響がない範囲である。圧力室の最大断面積は
ノズルピッチ、プリントヘッドの外形寸法から制限され
る場合でも、高さや圧力室の形状を変えることにより、
圧力室の体積を変えることは可能である。Note that the ink ejection speed in this embodiment is shown in FIG.
(B) Helmholtz natural oscillation period is 80 kHz
From 10.2 m / s to 10
It is within a range that has only a change of 2% to m / s and hardly affects the landing position of the ink droplet. Even if the maximum cross-sectional area of the pressure chamber is limited by the nozzle pitch and the external dimensions of the print head, by changing the height and the shape of the pressure chamber,
It is possible to change the volume of the pressure chamber.
【００３４】以上の通り、両端部のノズルのヘルムホル
ツ固有振動周期の中央部よりも低くして、インク吐出量
を増加することができるため、列の中央部のノズルと端
部のノズルのインク滴量のばらつきを低減し、高品位の
画質を得ることができる。As described above, since the ink ejection amount can be increased by lowering the center of the Helmholtz natural oscillation period of the nozzles at both ends, the ink droplets at the nozzle at the center and the nozzle at the end can be increased. Variations in the amount can be reduced, and high-quality image quality can be obtained.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明によれば、多数配列されたノズル
のうち、列の両端、あるいは両端付近の若干数のものを
含めて、他のノズルより圧力室を若干大きくする等の簡
易で安価な構造とすることにより、両端及びその付近の
ノズルの特性を平均的な水準まで引き上げることができ
るため、列が均一な特性となり、プリントヘッドの性能
の向上を図ることが可能となる。According to the present invention, a simple and inexpensive method, such as making the pressure chamber slightly larger than the other nozzles, including a small number of nozzles at both ends of the row or near both ends, among a large number of nozzles arranged, is provided. With such a structure, the characteristics of the nozzles at both ends and the vicinity thereof can be raised to an average level, so that the rows have uniform characteristics and the performance of the print head can be improved.
【図１】 インクジェットプリントヘッドの主要部の構
造説明斜視図。FIG. 1 is a perspective view illustrating the structure of a main part of an inkjet print head.
【図２】 インクジェットプリントヘッド（ノズル部）
の部分断面図。FIG. 2 Ink jet print head (nozzle part)
FIG.
【図３】 従来の例を示す図２のＡ−Ａ断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2 showing a conventional example.
【図４】 従来構成におけるノズル位置とインク滴量の
関係を示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing a relationship between a nozzle position and an ink droplet amount in a conventional configuration.
【図５】 圧電アクチュエータの駆動波形を変えた場合
のパルス幅と液滴速度の関係を示すグラフ。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a pulse width and a droplet speed when a driving waveform of a piezoelectric actuator is changed.
【図６】 ヘルムホルツ固有振動周期とインク滴量、イ
ンク吐出速度の関係を示すグラフ。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the Helmholtz natural oscillation period, the amount of ink droplets, and the ink ejection speed.
【図７】 圧力室の変化によるヘルムホルツ固有振動周
期とインク滴量、インク吐出速度の関係を示すグラフ。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the Helmholtz natural oscillation period, the amount of ink droplets, and the ink ejection speed due to changes in pressure chambers.
【図８】 本発明の一例となる図２のＡ−Ａ断面図。FIG. 8 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 2, which is an example of the present invention.
【符号の説明】 1はオリフィス、２はオリフィスプレート、３は圧力
室、４はチャンバプレート、５はリストリクタ、６はリ
ストリクタプレート、７は振動板、８はフィルタ部、９
はダイアフラムプレート、１０は共通インク通路、１１
はハウジング、１２は弾性材料、１３は圧電アクチュエ
ータ、１４は積層圧電体素子、１５は導電性接合部材、
１６は支持基板、１７は個別電極、１８は共通電極、１
９はハウジング、２０はインク導入パイプ、２１は接続
ケーブルである。[Description of Signs] 1 is an orifice, 2 is an orifice plate, 3 is a pressure chamber, 4 is a chamber plate, 5 is a restrictor, 6 is a restrictor plate, 7 is a diaphragm, 8 is a filter section, 9
Is a diaphragm plate, 10 is a common ink passage, 11
Is a housing, 12 is an elastic material, 13 is a piezoelectric actuator, 14 is a laminated piezoelectric element, 15 is a conductive bonding member,
16 is a support substrate, 17 is an individual electrode, 18 is a common electrode, 1
9 is a housing, 20 is an ink introduction pipe, and 21 is a connection cable.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 能登 信博 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 (72)発明者 山田 健二 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF23 AG47 AG99 BA04 BA14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Nobuhiro Noto 1060 Takeda, Hitachinaka-city, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Koki Co., Ltd. Reference) 2C057 AF23 AG47 AG99 BA04 BA14
Claims (2)
により前記圧力室内に圧力変動を発生させる圧力発生手
段と、圧力室の壁面の少なくとも一部を形成して前記圧
力発生手段と連結されている振動板と、前記圧力室にイ
ンクを供給する流路であるリストリクタと、該リストリ
クタにインクを供給する共通インク通路を有するハウジ
ングと、インク滴を前記圧力室から吐出するオリフィス
を有するノズルが多数配列されたインクジェットプリン
トヘッドにおいて、 前記のうち、列の両端近傍に位置するノズルのヘルムホ
ルツ固有振動周期を、他のノズルのヘルムホルツ固有振
動周期よりも若干低くすることを特徴とするオンデマン
ド型インクジェットプリントヘッド。1. A pressure chamber for storing ink, pressure generating means for generating pressure fluctuation in the pressure chamber by application of an electric signal, and at least a part of a wall surface of the pressure chamber being formed and connected to the pressure generating means. A diaphragm having a restrictor serving as a flow path for supplying ink to the pressure chamber, a housing having a common ink passage for supplying ink to the restrictor, and an orifice for discharging ink droplets from the pressure chamber. An on-demand ink jet print head having a large number of nozzles, wherein the Helmholtz natural oscillation cycle of the nozzles located near both ends of the row is slightly lower than the Helmholtz natural oscillation cycle of the other nozzles. Type inkjet print head.
ットプリントヘッドにおいて、 ヘルムホルツ固有振動周期を低くするため前記ノズルの
圧力室の体積を増加するようにしたことを特徴とするオ
ンデマンド型インクジェットプリントヘッド。2. The on-demand type ink jet print head according to claim 1, wherein the volume of the pressure chamber of the nozzle is increased to reduce the Helmholtz natural oscillation period. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000287939A JP2002096464A (en) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | On-demand ink jet print head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000287939A JP2002096464A (en) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | On-demand ink jet print head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002096464A true JP2002096464A (en) | 2002-04-02 |
Family
ID=18771604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000287939A Pending JP2002096464A (en) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | On-demand ink jet print head |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002096464A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009248325A (en) * | 2008-04-01 | 2009-10-29 | Konica Minolta Holdings Inc | Inkjet head, coating device equipped with inkjet head and drive method of inkjet head |
| JP2015058540A (en) * | 2013-09-17 | 2015-03-30 | セイコーエプソン株式会社 | Printing device and control method for printing device |
-
2000
- 2000-09-22 JP JP2000287939A patent/JP2002096464A/en active Pending
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