JP2002273870A - インクジェットプリントヘッド - Google Patents

インクジェットプリントヘッド

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JP2002273870A
JP2002273870A JP2001075184A JP2001075184A JP2002273870A JP 2002273870 A JP2002273870 A JP 2002273870A JP 2001075184 A JP2001075184 A JP 2001075184A JP 2001075184 A JP2001075184 A JP 2001075184A JP 2002273870 A JP2002273870 A JP 2002273870A
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JP
Japan
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ink
nozzle
nozzles
dummy
flow path
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Pending
Application number
JP2001075184A
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English (en)
Inventor
Norimasa Kondo
徳政 近藤
Nobuhiro Noto
信博 能登
Yasuo Takano
泰夫 高野
Yutaka Shoji
裕 庄司
Hiroshi Takahagi
浩 高萩
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.)
Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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Publication date
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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
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • 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】 【課題】 本発明は、ノズルの噴射方向に対応した、パ
ージ性能を効果的に高めるノズル構造を提供することを
課題とする。 【解決手段】 上記課題を達成するために、ノズルがイ
ンク滴を水平方向に噴射する場合には、共通マニホール
ド内72に万一気泡が混入しても浮力により上部のダミ
ーノズル7a側に集まりやすく構成すると共に、インク
流路幅を一部広くして流体抵抗を小さくする。また、ノ
ズルを垂直方向の下向きに配置した場合には、ダミーリ
ストリクタ等のインク流路を絞り込むことにより、ダミ
ーノズル内の流速を高める構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リントヘッドに関し、詳細にはパージ効果の高いプリン
トヘッドの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】ダミーノズルと液体噴射ノズルの流路抵
抗を同一にすることについては、特開平06−1154
2号公報で開示されている。また、パージ効果を高める
ためにダミーノズルの流路抵抗を小さくする方法は、特
開平5−57894号公報、あるいは特開平6−270
400号公報に開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】特開平5−57894
号公報の構成については、オリフィス穴まで大きくな
り、ダミーノズルの水頭保持圧が低下し、振動や外乱に
弱いヘッドになってしまう問題がある。
【0004】一方、特開平6−270400号公報につ
いては、流路内形状や流路径を変化させる等、適宜選定
することが出来る旨が記載されている。本構造は、シリ
コーンプレートをエッチングして構成する2層式のヘッ
ドには有効と考えられる。最近のヘッドは水平方向噴射
に限らず、下向き噴射、上向き噴射も有り、仕様に合わ
せた最適なダミーノズル形状があるものと考えられる。
上記の3件の開示特許には記載された印字方向はなく、
必ずしも任意の噴射方向に最適とは考えられない。
【0005】そこで、本発明の課題は、ノズルの噴射方
向に対応した、パージ性能を効果的に高めるノズル構造
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の本発明の第1の構成は、インクを噴出するノズルを複
数有し、該ノズルを形成するためにオリフィスプレート
とインク通路を構成する薄板とを複数枚積層して構成さ
れるインクジェットプリントヘッドにおいて、前記イン
クジェットプリントヘッドで水平方向へインク噴射する
場合には、オリフィス穴を水平方向に対して縦方向に列
設すると共に、前記ノズルに少なくとも1個のダミーノ
ズルを配し、ノズルのオリフィス穴とダミーノズルのオ
リフィス穴を同一寸法とし、前記ダミーノズルの流路抵
抗が他のノズル小さくなるようインク流路の一部を広げ
たことにある。
【0007】また、上記課題を達成するための本発明の
第2の構成は、インクを噴出するノズルを複数有し、該
ノズルを形成するためにオリフィスプレートとインク通
路を構成する薄板とを複数枚積層して構成されるインク
ジェットプリントヘッドにおいて、前記インクジェット
プリントヘッドで鉛直上方向へインク噴射する場合に
は、オリフィス穴を略水平となるように列設すると共
に、前記ノズルに少なくとも1個のダミーノズルを配
し、ノズルのオリフィス穴とダミーノズルのオリフィス
穴を同一寸法とし、前記ダミーノズルの流路抵抗が他の
ノズル小さくなるようインク流路の一部を広げたことに
ある。
【0008】更に、上記課題を達成するための本発明の
第3の構成は、インクを噴出するノズルを複数有し、該
ノズルを形成するためにオリフィスプレートとインク通
路を構成する薄板とを複数枚積層して構成されるインク
ジェットプリントヘッドにおいて、前記インクジェット
プリントヘッドで鉛直下方向にインク噴射する場合に
は、オリフィス穴を略水平となるように列設すると共
に、前記ノズルに少なくとも1個のダミーノズルを配
し、ノズルのオリフィス穴とダミーノズルのオリフィス
穴を同一寸法とし、前記ダミーノズルのみインク流路の
流速が速くなるようインク流路の一部を狭くしたことに
ある。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の一例について、図面を参
照して説明する。図1は、本発明のインクジェットプリ
ントヘッドを構成する複数の薄板の展開図である。
【0010】図において、10はオリフィスプレート、
20はチャンバプレート、30はリストリクタプレー
ト、40はダイアフラムプレート、50はプレマニホー
ルドプレート、60はフィルタプレート、70は共通マ
ニホールドプレート、80はバックプレートである。
【0011】各プレートに穿設された穴は、オリフィス
プレート10から順に、11オリフィス穴、21がチャ
ンバ室、31がリストリクタ、41がインク通路、51
がプレマニホールドスルー穴、52がプレマニホール
ド、61がフィルタスルー穴、62がフィルタ、71が
共通マニホールドスルー穴、72が共通マニホールド、
81がバックプレートスルー穴、82がインク供給穴で
ある。スルー穴51、61、71、81を通して積層圧
電素子の一端がダイアフラムプレート40に貼り付けら
れる。
【0012】なお、各プレートの穴の上部2個所ないし
一部は、ダミーノズルを構成するためのものである。
【0013】図2は、図1を組み上げてノズル流路を模
式的に描いたものである。
【0014】7はインク噴射ノズル、図の上部7aと7
bはダミーノズルである。ここで、ダミーノズル7bは
インク噴射ノズル7とプレマニホールド52を共有する
ように配設されている。これに対し、ダミーノズル7a
はインク噴射ノズル7とプレマニホールドで分離され、
共通マニホールド72を共有するように配設されてい
る。具体的なダミーノズル7aの構成流路は、ダミーオ
リフィス11aと、ダミーチャンバ室21aと、ダミー
リストリクタ31aと、ダミーインク通路41a(図中
には表示されず)と、ダミープレマニホールド52aで
ある。フィルタ62はプレマニホールド52と共通マニ
ホールド72を分けるように配置されている。
【0015】供給インクの流れは、共通マニホールド7
2を通って、フィルタ62を通過し、プレマニホールド5
2から各ノズルのリストリクタ31を通り、オリフィス
穴11よりインク液滴となって噴出される。
【0016】ここで、図2に示すごとく、ノズルがイン
ク滴を水平方向に噴射する場合には、各ノズルは縦方向
に列設されているので、万一、共通マニホールド内72
に気泡が混入しても浮力により上部のダミーノズル7a
側に集まって来る。また、プレマニホールド52に気泡
が流れ込むためには、フィルタ62を通過しなければな
らない。しかしフィルタプレート60は、オリフィス径
より小さな開口径で形成された薄板であり(オリフィス
径が50μmの場合、フィルタ径は35μm以下)、フ
ィルタの裏・表間で気泡が通過するだけの圧力差が必要
となる。さらにプレマニホールド52に気泡が混入して
もプレマニホールド内で気泡は上昇し、ダミーノズル7
bに集まりやすくなっている。
【0017】更に、ダミーノズルのオリフィス先端から
の吸引パージ効率を高められるよう、ダミーノズル用リ
ストリクタ31a及び31bは、インク流路幅を一部広
くして流体抵抗を小さくしている。流体抵抗を小さくす
る方法としては、ダミーノズル用オリフィス11aの口
径を広くすることも考えられるが、オリフィス径が広が
るとメニスカスの耐力が低下し、印字中の振動でメニス
カスが破れやすくなり、余り良い対策ではない。
【0018】本例では、表1に算出したように、1ノズル
当りの容積は高々1.17mm3である。ノズル数が1列
に40本ある場合でもインク容積は47mm3である。
【0019】
【表1】
【0020】パージ条件の一例であるが、1列のノズル
を吸引圧−3.2kPa、吸引時間5秒、インク粘度10mP
a・secの条件でインクを0.08cc(80mm3)吸引出
来る。これは、インク容積の1.7倍の量を一瞬に流して
いることになるが、水平方向ノズルに対しては十分パー
ジ効果がある。
【0021】次に、ノズルを垂直方向の上向きに噴射す
るよう配置した場合には、共通マニホールド72に混入
した気泡はフィルタ部に接触している。ノズル面は水平
であっても一向に差し支えないが、ダミーノズル側を少
し高くしておくと気泡が集まりやすくなるので、気泡除
去も容易になる。この場合、吸引パージ能力は、フィル
タ62の裏から表に気泡が動くだけの圧力差を発生させ
れば良いことになる。そのため、ノズル水平方向の時と
ほぼ同じパージ条件で効果が出るものと考えられる。ノ
ズルを垂直方向の下向きに噴射するよう配置した場合に
は、共通マニホールド72に混入した気泡は常時共通マ
ニホールドに浮遊していることになる。この場合のパー
ジ性能を高める方法は、インク流路の容積を極力小さく
設計することである。次に、パージ圧を出来る限り高く
して、流速を高めること、第3にインク流路に袋小路
や、よどみになる個所を設けないことである。
【0022】下向き対応ノズルにするためのもう一つ重
要な要素は、気泡の溜まりやすい場所の断面積を小さく
して、吸引パージの時のインク流速を速くすることであ
る。本構造は、その点においても薄板プレートを積層し
た構造のため構造変更が容易である。すなわち、図中の
31a、31bダミーリストリクタを、ノズルを水平方
向噴射の時とは逆に絞り込むことにより、流速を高める
ことが出来る。また、プレマニホールド52と共通マニ
ホールド72のダミーノズル側を絞り込むことにより効
果的にエアー除去が出来る。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、ノズル流路を構成する
プレートを薄板の積層とし、マニホールドを分割するフ
ィルタを挿間し、第1のマニホールドと第2のマニホール
ドに接続するダミーノズルを各々配設し、ノズルを水平
噴射、あるいは上向き噴射の時には、リストリクタ幅を
広げることにより気泡の除去を容易にした。
【0024】また、ノズルを下向き噴射とする時には、
ダミーノズルのリストリクタ幅や、プレマニホールド、
共通マニホールドなどのインク流路を狭くすることによ
り、インク流速を高めて内包する気泡を移動しやすくし
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のプリントヘッドのプレート展開図
【図2】 プリントヘッドのインク路の模式図
【符号の説明】
7はノズル、7a、7bはダミーノズル、10はオリフ
ィスプレート、11はオリフィス穴、30はリストリク
タプレート、31はリストリクタ、40はダイアフラム
プレート、50はプレマニホールドプレート、52はプ
レマニホールド、60はフィルタプレート、62はフィ
ルタ、70は共通マニホールドプレート、72は共通マ
ニホールドである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 庄司 裕 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 高萩 浩 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 AF80 AG12 AG29 AG30 AG47 AG77 BA03 BA14

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】インクを噴出するノズルを複数有し、該ノ
    ズルを形成するためにオリフィスプレートとインク通路
    を構成する薄板とを複数枚積層して構成されるインクジ
    ェットプリントヘッドにおいて、 前記インクジェットプリントヘッドで水平方向へインク
    噴射する場合には、オリフィス穴を水平方向に対して縦
    方向に列設すると共に、前記ノズルに少なくとも1個の
    ダミーノズルを配し、ノズルのオリフィス穴とダミーノ
    ズルのオリフィス穴を同一寸法とし、前記ダミーノズル
    の流路抵抗が他のノズル小さくなるようインク流路の一
    部を広げることを特徴とするインクジェットプリントヘ
    ッド。
  2. 【請求項2】インクを噴出するノズルを複数有し、該ノ
    ズルを形成するためにオリフィスプレートとインク通路
    を構成する薄板とを複数枚積層して構成されるインクジ
    ェットプリントヘッドにおいて、 前記インクジェットプリントヘッドで鉛直上方向へイン
    ク噴射する場合には、オリフィス穴を略水平となるよう
    に列設すると共に、前記ノズルに少なくとも1個のダミ
    ーノズルを配し、ノズルのオリフィス穴とダミーノズル
    のオリフィス穴を同一寸法とし、前記ダミーノズルの流
    路抵抗が他のノズル小さくなるようインク流路の一部を
    広げることを特徴とするインクジェットプリントヘッ
    ド。
  3. 【請求項3】インクを噴出するノズルを複数有し、該ノ
    ズルを形成するためにオリフィスプレートとインク通路
    を構成する薄板とを複数枚積層して構成されるインクジ
    ェットプリントヘッドにおいて、 前記インクジェットプリントヘッドで鉛直下方向にイン
    ク噴射する場合には、オリフィス穴を略水平となるよう
    に列設すると共に、前記ノズルに少なくとも1個のダミ
    ーノズルを配し、ノズルのオリフィス穴とダミーノズル
    のオリフィス穴を同一寸法とし、前記ダミーノズルのみ
    インク流路の流速が速くなるようインク流路の一部を狭
    くすることを特徴とするインクジェットプリントヘッ
    ド。
  4. 【請求項4】請求項1ないし3のインクジェットプリン
    トヘッドにおいて、 前記インク流路が、複数のノズルで流路を共有する共通
    マニホールドと、各ノズルに分岐させるプレマニホール
    ドと、各ノズル流路とで構成され、共通マニホールドと
    プレマニホールドの間にフィルタプレートを挿間し、共
    通マニホールドに接続されたダミーノズルとプレマニホ
    ールドに接続されたダミーノズルを有することを特徴と
    するインクジェットプリントヘッド。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007237440A (ja) * 2006-03-06 2007-09-20 Fuji Xerox Co Ltd 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置
JP2008230202A (ja) * 2007-03-23 2008-10-02 Brother Ind Ltd 液滴吐出装置
JP2015030153A (ja) * 2013-08-01 2015-02-16 セイコーエプソン株式会社 液体吐出ヘッド、及び、液体吐出装置
JP2020093462A (ja) * 2018-12-13 2020-06-18 コニカミノルタ株式会社 インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置

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