JP3064494B2 - Inkjet head - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、インク滴を飛翔させ、
記録紙等の記録媒体上にインク像を形成するプリンタ等
のインクジェット記録装置に供するインクジェットヘッ
ドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention
The present invention relates to an ink jet head used for an ink jet recording apparatus such as a printer that forms an ink image on a recording medium such as recording paper.

【０００２】[0002]

【従来の技術】複数のノズルを有するノズル形成基板
と、ノズルに対向して配置された圧電変換素子からなる
圧力発生部材と、前記圧電変換素子と前記ノズル形成基
板との間隙、及び前記圧電変換素子の周辺を充たすイン
クとを備え、印加電圧により前記圧電変換素子を変位さ
せてインクをノズルから吐出させるオンデマンド型イン
クジェットヘッドは、特公昭６０−８９５３号公報に開
示されている。2. Description of the Related Art A nozzle forming substrate having a plurality of nozzles, a pressure generating member composed of a piezoelectric converting element arranged opposite to the nozzle, a gap between the piezoelectric converting element and the nozzle forming substrate, and a piezoelectric converting member. Japanese Patent Publication No. Sho 60-8953 discloses an on-demand type ink jet head which includes an ink which fills the periphery of the element, and which displaces the piezoelectric conversion element by an applied voltage to discharge ink from a nozzle.

【０００３】また、インクタンクと吐出口を結ぶ流路内
に発熱体を配設し、気泡を発生させることにより流路内
のインクを加圧して、その一部を吐出口よりインク滴と
して吐出させるオンデマンド形インクジェットヘッド
は、特公平２−４６３８９号公報に開示されている。Further, a heating element is disposed in a flow path connecting the ink tank and the discharge port, and the ink in the flow path is pressurized by generating air bubbles, and a part of the pressure is discharged as an ink droplet from the discharge port. The on-demand type ink jet head to be operated is disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-46389.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来技術では、各ノズルに対応して１つずつインクキャ
ビティが配設してあり、圧力発生部材も各々のインクキ
ャビティに対して必要であった。ノズルの数、あるい
は、ノズルの密度は、圧力発生部材やキャビティの大き
さや間隔に、左右されるところが大きかった。ノズルを
高密度にするために圧力発生部材を小さくすると、必要
な排除体積もしくは圧力が得られなかった。また、この
ように圧力発生部材が複数になると、キャビティとの接
合強度や精度、圧力発生部材の加工による内部歪などに
よる特性の変化、といったばらつきを生じやすい。こう
いうばらつきにより、ノズル近傍のインクに与える圧力
がばらつき、インクジェットヘッドのインク吐出特性、
しいては印字品質がばらつくという問題があった。However, in the above-mentioned prior art, one ink cavity is provided for each nozzle, and a pressure generating member is required for each ink cavity. . The number of nozzles or the density of the nozzles largely depends on the size and interval of the pressure generating member and the cavity. When the pressure generating member was made smaller in order to increase the density of the nozzle, a required excluded volume or pressure could not be obtained. Further, when a plurality of pressure generating members are used in this manner, variations such as a change in characteristics due to bonding strength with a cavity and accuracy and internal strain due to processing of the pressure generating members are likely to occur. Due to such variations, the pressure applied to the ink near the nozzles varies, and the ink ejection characteristics of the inkjet head,
As a result, there is a problem that the printing quality varies.

【０００５】さらに、圧力発生部材の個数が多く小さな
ことで、生産性、作業性が悪いという問題も起こってい
る。[0005] Further, there is a problem that productivity and workability are poor because the number of pressure generating members is large and small.

【０００６】また、気泡発生によりインク滴吐出を行な
う場合は、インクを吐出させるための圧力を得るには大
きな発熱量を必要とするので、発熱体の耐久性が悪く、
発熱体の大きさを左右し、隣接ノズル間隔は温度伝達の
ない間隔にせねばならず、発熱を吸収するまでの時間が
次のインクを吐出させるまでの時間を制限し印字速度を
大きく左右した。なお、各ノズルごとに圧力を発生させ
るので、発熱体の特性ばらつきがインク吐出特性、しい
ては印字品質がばらつくという問題があった。そこで、
本発明は、こうした問題を解決するもので、その目的
は、多ノズル化、高密度化、高印字品質、高印字速度に
対応するとともに、高精度で簡易組立が可能であるイン
クジェットヘッドを提供することにある。Further, when ink droplets are ejected due to the generation of air bubbles, a large amount of heat is required to obtain a pressure for ejecting ink, so that the durability of the heating element is poor.
The size of the heating element is affected, and the interval between adjacent nozzles must be an interval that does not transmit the temperature. The time until the heat is absorbed restricts the time until the next ink is ejected, greatly affecting the printing speed. In addition, since pressure is generated for each nozzle, there is a problem in that variations in the characteristics of the heating element cause variations in ink ejection characteristics and, consequently, print quality. Therefore,
The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide an ink jet head which can cope with multi-nozzles, high density, high print quality, and high print speed, and can be easily assembled with high accuracy. It is in.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明のインクジェットヘッドは、インクを吐出す
る複数のノズルと、複数のノズル近傍に配設された共通
で且つ断続的に駆動させて圧力を発生させるインク吐出
手段と、複数のノズルからのインク吐出を制御するイン
ク吐出制御手段とを備え、インク吐出手段の非駆動時に
おいて全ノズルがインク供給口と連通していることを特
徴とする。また、係るインクジェットヘッドにおいて、
ノズル内壁面に発熱体を備え、該発熱体をインク吐出制
御手段により選択的に発熱させることにより、ノズル内
に気泡を生じさせてインクを吐出させないように制御す
ることを特徴とする。また、係るインクジェットヘッド
において、発熱体への通電を、インク吐出手段を動作さ
せる以前に行うことを特徴とする。In order to solve the above problems, an ink jet head according to the present invention comprises a plurality of nozzles for ejecting ink and a common and intermittent drive disposed in the vicinity of the plurality of nozzles. And an ink discharge control means for controlling ink discharge from a plurality of nozzles, wherein all the nozzles communicate with the ink supply ports when the ink discharge means is not driven. And Further, in such an inkjet head,
A heating element is provided on the inner wall surface of the nozzle, and the heating element is selectively heated by the ink ejection control means, so that a bubble is generated in the nozzle so that the ink is not ejected. Further, in such an ink jet head, the energization of the heating element is performed before operating the ink discharge means.

【０００８】[0008]

【作用】まずインク吐出手段が複数のノズルにわたって
いるので、各々のノズルから均一なインク滴量及びイン
ク滴速度のインク吐出が出来る。First, since the ink ejection means extends over a plurality of nozzles, ink can be ejected from each nozzle at a uniform amount and speed of ink droplets.

【０００９】また、各ノズルに設けてある発熱体の発熱
により、ノズル内に気泡が発生してインク滴吐出が止ま
る。このときの気泡は、インク滴を吐出するのに必要な
気泡にくらべて小さい。以上のことにより選択的にイン
ク滴を記録紙に導く。[0009] In addition, due to the heat generated by the heating elements provided in the nozzles, bubbles are generated in the nozzles and the ejection of ink droplets is stopped. The bubbles at this time are smaller than the bubbles required to eject the ink droplets. As described above, the ink droplets are selectively guided to the recording paper.

【００１０】[0010]

【実施例】以下に本発明による一実施例の詳細を図面を
参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【００１１】図１は、本発明の一実施例を示すインクジ
ェットヘッド主要部の断面図である。容器１０とノズル
形成基板１１に囲まれた系の中に、圧力発生部材１６と
それを固定するための固定板３０があり、更にインク１
９が満たされ、常にインクが満たされた状態にするため
に、インク供給口３１を通じて図には示されていないイ
ンクタンクにつながっている。ノズル形成基板１１に列
設された複数のノズル１４内のインクに圧力を与えられ
るように、圧力発生部材１６の自由端１８が配置されて
あり、固定板３０に接着して一端を固定してある。ま
た、ノズルの記録媒体側の開口部が１２でインク側の開
口部が１３であり、蒸着などの方法により形成した発熱
体１５、１５・・が、各ノズル１４、１４・・に設けら
れている。図２はインクを吐出するノズルの断面図であ
る。図２（ａ）で、圧力発生部材１６に適当なパルスを
印加することにより駆動すると、図２（ｂ）のように矢
印Ａの方向に変形する。この変形により発生する圧力
が、ノズルのインク側の開口部１３にあるインク１９に
集中し、図２（ｃ）のように記録媒体側の開口部１２よ
りインク滴２０が吐出し、図２（ｄ）で元の状態に戻
る。この一連の動作の中では、発熱体１５には電圧を与
えない。FIG. 1 is a sectional view of a main part of an ink jet head showing an embodiment of the present invention. A pressure generating member 16 and a fixing plate 30 for fixing the pressure generating member 16 are provided in a system surrounded by the container 10 and the nozzle forming substrate 11.
9 is connected to an ink tank (not shown) through an ink supply port 31 so that the ink is always filled with the ink 9. The free end 18 of the pressure generating member 16 is disposed so as to apply pressure to the ink in the plurality of nozzles 14 arranged in a row on the nozzle forming substrate 11, and is adhered to the fixing plate 30 to fix one end. is there. The opening on the recording medium side of the nozzle is 12 and the opening on the ink side is 13, and heating elements 15, 15,... Formed by a method such as vapor deposition are provided in each of the nozzles 14, 14,. I have. FIG. 2 is a sectional view of a nozzle for discharging ink. In FIG. 2A, when the pressure generating member 16 is driven by applying an appropriate pulse, it deforms in the direction of arrow A as shown in FIG. 2B. The pressure generated by this deformation concentrates on the ink 19 in the opening 13 on the ink side of the nozzle, and the ink droplet 20 is ejected from the opening 12 on the recording medium side as shown in FIG. Return to the original state in d). During this series of operations, no voltage is applied to the heating element 15.

【００１２】図３はインクを吐出させないノズルの断面
図である。インクを吐出させないノズルの発熱体１５に
は、電圧を与える。するとノズル内のインク１９に気泡
が発生して、図３（ｂ）のように、インク１９のメニス
カス２１は、ノズルのインク側の開口部１３まで引き込
まれる。この状態で圧力発生部材１６がＡ方向に変形し
て、インク１９に圧力を与えても、図３（ｃ）のように
インク１９のメニスカス２１は、ノズルの記録媒体側の
開口部１２より少し出るだけなので、インク滴吐出には
至らない。FIG. 3 is a sectional view of a nozzle which does not discharge ink. A voltage is applied to the heating element 15 of the nozzle that does not eject ink. Then, bubbles are generated in the ink 19 in the nozzle, and as shown in FIG. 3B, the meniscus 21 of the ink 19 is drawn to the opening 13 on the ink side of the nozzle. In this state, even if the pressure generating member 16 is deformed in the direction A to apply pressure to the ink 19, the meniscus 21 of the ink 19 is slightly smaller than the opening 12 of the nozzle on the recording medium side as shown in FIG. Since it only comes out, it does not lead to ink droplet ejection.

【００１３】以上の事により、インクを吐出するノズル
と吐出させないノズルを選択し、記録媒体まで導くこと
ができる。As described above, it is possible to select a nozzle that discharges ink and a nozzle that does not discharge ink and guide the nozzle to the recording medium.

【００１４】また、ノズル形状はどの様な形状でも可能
であるが、インク側の開口部１３を記録媒体側の開口部
１２に比べて大きな形状にすると、気泡の圧力がインク
側の開口部１３に伝わり易く、発熱量を小さくすること
ができ、気泡発生によるインクの吐出をなくすことも容
易になる。Although the nozzle may have any shape, if the opening 13 on the ink side is made larger than the opening 12 on the recording medium side, the pressure of the bubbles will be smaller than the opening 13 on the ink side. And the amount of heat generated can be reduced, and the ejection of ink due to the generation of bubbles can be easily eliminated.

【００１５】[0015]

【発明の効果】本発明によれば、本発明のインクジェッ
トヘッドは、インクを吐出する複数のノズルと、複数の
ノズル近傍に配設された共通で且つ断続的に駆動させて
圧力を発生させるインク吐出手段と、複数のノズルから
のインク吐出を制御するインク吐出制御手段とを備え、
インク吐出手段の非駆動時において全ノズルがインク供
給口と連通していることにより、複数のノズル間におけ
るインク吐出のための圧力が均一なため、ばらつきの少
ないインク滴を吐出することができると同時に、該イン
クを吐出するための圧力が断続的な圧力であり、インク
吐出手段の非駆動時において全ノズルがインクと接触し
ていることから、ノズル内に形成されているメニスカス
の力によってインク供給口より容器内にインクを供給す
ることができる。従ってポンプ等の複雑な供給手段を使
用することなく容器にインクを供給することが可能とな
り、印字品質の優れたインクジェットヘッドを低コスト
で提供できるという効果を有する。また、係るインクジ
ェットヘッドにおいて、ノズル内壁面に発熱体を備え、
該発熱体をインク吐出制御手段により選択的に発熱させ
ることにより、ノズル内に気泡を生じさせてインクを吐
出させないように制御することにより、メニスカスを破
壊することなく非吐出のノズルに弁を形成できるため、
吐出時に弁を解放した際に飛行曲がりのない安定したイ
ンク滴を吐出することができるという効果を有する。ま
た、係るインクジェットヘッドにおいて、発熱体への通
電を、インク吐出手段を動作させる以前に行うことによ
り、非吐出時のノズルには確実にインクが吐出しないよ
うに制御することができるという効果を有する。According to the present invention, the ink jet head of the present invention has a plurality of nozzles for ejecting ink, and a common and intermittently driven ink which is disposed near the plurality of nozzles and which generates pressure. Discharge means, comprising an ink discharge control means for controlling ink discharge from a plurality of nozzles,
When all the nozzles are in communication with the ink supply port when the ink discharge means is not driven, the pressure for discharging the ink among the plurality of nozzles is uniform, so that it is possible to discharge ink droplets with little variation. At the same time, the pressure for discharging the ink is an intermittent pressure, and since all the nozzles are in contact with the ink when the ink discharging means is not driven, the ink is discharged by the force of the meniscus formed in the nozzle. Ink can be supplied into the container from the supply port. Therefore, it is possible to supply ink to the container without using complicated supply means such as a pump, and it is possible to provide an ink jet head having excellent print quality at low cost. Further, in such an inkjet head, a heating element is provided on the inner wall surface of the nozzle,
A valve is formed on a non-discharge nozzle without destroying the meniscus by controlling the generation of heat by the ink discharge control means to generate air bubbles in the nozzle so that ink is not discharged. Because you can
When the valve is opened at the time of ejection, there is an effect that a stable ink droplet without flight bending can be ejected. In addition, in such an ink jet head, by supplying power to the heating element before operating the ink discharge unit, there is an effect that it is possible to control so that ink is not discharged to the nozzles during non-discharge. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッド主要部の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図２】インクを吐出するノズルの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a nozzle for discharging ink.

【図３】インクを吐出させないノズルの断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a nozzle that does not discharge ink.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ 容器 １１ ノズル形成基板 １２ ノズルの印字用紙側の開口部 １３ ノズルのインク側の開口部 １４ ノズル １５ 発熱体 １６ 圧力発生部材 １９ インク ２０ インク滴 ２１ メニスカス ３０ 固定板 ３１ インク供給口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Container 11 Nozzle formation board 12 Nozzle printing paper side opening 13 Nozzle ink side opening 14 Nozzle 15 Heating element 16 Pressure generating member 19 Ink 20 Ink droplet 21 Meniscus 30 Fixing plate 31 Ink supply port

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 インクを吐出する複数のノズルと、前記
複数のノズル近傍に配設された共通で、且つ断続的に駆
動させて圧力を発生させるインク吐出手段と、前記複数
のノズルからのインク吐出を制御するインク吐出制御手
段とを備え、前記インク吐出手段の非駆動時において全
ノズルがインク供給口と連通していることを特徴とする
インクジェットヘッド。1. A plurality of nozzles for discharging ink, an ink discharging means disposed near the plurality of nozzles, and commonly and intermittently driven to generate pressure, and ink from the plurality of nozzles An ink jet head comprising: an ink ejection control unit for controlling ejection; wherein all nozzles communicate with an ink supply port when the ink ejection unit is not driven. 【請求項２】 前記ノズル内壁面に発熱体を備え、該発
熱体を前記インク吐出制御手段により選択的に発熱させ
ることにより、前記ノズル内に気泡を生じさせてインク
を吐出させないように制御することを特徴とする請求項
１記載のインクジェットヘッド。2. A heating element is provided on the inner wall surface of the nozzle, and the heating element is selectively heated by the ink discharge control means, so that a bubble is generated in the nozzle and ink is not discharged. The ink jet head according to claim 1, wherein: 【請求項３】 前記発熱体への通電を、前記インク吐出
手段を動作させる以前に行うことを特徴とする請求項２
記載のインクジェットヘッド。3. The method according to claim 2, wherein the power supply to the heating element is performed before operating the ink discharge unit.
The inkjet head as described in the above.