JP3239417B2 - Ink jet print head and method of manufacturing the same - Google Patents

Ink jet print head and method of manufacturing the same

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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、印字信号の入力を受け
た時点で、インクをノズル開口から記録媒体に液滴とし
て飛翔させ、このインク滴により記録媒体にドットを形
成して印字を行うオンデマンド型のインクジェット式印
字ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention performs printing by receiving a print signal input by causing ink to fly as droplets from a nozzle opening onto a recording medium and forming dots on the recording medium using the ink droplets. The present invention relates to an on-demand type ink jet print head.

【0002】[0002]

【従来の技術】温度制御を必要とするインク、即ち通常
は固体状であるが温度が上昇すると液状に変化するホッ
トメルトインクや、通常も液状であるが、温度変化によ
ってインク粘度が変化し、吐出特性に影響を及ぼすイン
クなどを利用することは、印字品質が向上するなどイン
クジェットヘッドに多くの利点をもたらす。一方、この
ようなインクを用いるには、貯留システムや流路に関し
て設計上付加的な要求も満足させなければならない。イ
ンクジェットプリンタなどのインクジェット式印字ヘッ
ドにおけるインク流路は、貯槽内及び流路の全インクを
実質的に一定の均一の温度に維持し、インク特性が変化
しないように設計される必要がある。また、使用時の初
期段階では、電源を投入してから一定の温度に達するま
での時間(ウォームアップ時間)が短く、かつ低消費電
力であることが望ましい。これらの要求を満たす目的を
もってすでに提案されているインク流路として、特開昭
63ー297052号公報に開示されたインク流路が知
られている。
2. Description of the Related Art Ink requiring temperature control, that is, a hot-melt ink which is usually in a solid state but changes to a liquid state when the temperature rises, or an ink which is usually in a liquid state, changes in ink viscosity due to a temperature change. The use of ink or the like that affects the ejection characteristics brings many advantages to the ink jet head, such as improvement in print quality. On the other hand, in order to use such an ink, it is necessary to satisfy additional design requirements regarding the storage system and the flow path. The ink flow path in an ink jet print head such as an ink jet printer needs to be designed so that all the ink in the reservoir and the flow path is maintained at a substantially constant and uniform temperature, and the ink characteristics do not change. In the initial stage of use, it is desirable that the time from turning on the power supply to reaching a certain temperature (warm-up time) be short and low power consumption. As an ink flow path already proposed for the purpose of satisfying these requirements, an ink flow path disclosed in JP-A-63-297052 is known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の印字ヘ
ッドのインク流路は単一の材料で構成されているため、
熱を供給し始めてからインクが一定の温度に達するまで
に、長い時間がかかるという問題があった。またインク
流路自体の温度上昇に費される熱量が多くなるため、イ
ンクが一定の温度に達するまでに供給される熱量が多く
なるという問題もあった。
Since the ink flow path of the above-described conventional print head is made of a single material,
There is a problem that it takes a long time from when the heat is supplied to when the ink reaches a certain temperature. Further, since the amount of heat consumed for increasing the temperature of the ink flow path itself increases, there is a problem that the amount of heat supplied until the ink reaches a certain temperature increases.

【0004】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、初期のウォ
ームアップ時間を短縮でき、また消費電力も低くて済む
インクジェット式印字ヘッドを提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an ink jet print head which can reduce the initial warm-up time and consumes low power. Is to do.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
式印字ヘッドは、温度制御が必要なインクをインク流路
を通じてノズル開口からインク滴として吐出するインク
ジェット式印字ヘッドであって、インク流路は、インク
と接する流路部材と、該流路部材を支持する支持部材と
で構成され、流路部材は、支持部材よりも熱伝導性が高
い材質であり、支持部材は、流路部材と一体成形される
樹脂により形成されていることを特徴とする。また、係
るインクジェット式印字ヘッドにおいて、流路部材は金
属により構成されていることを特徴とする。また、本発
明のインクジェット式印字ヘッドの製造方法は、温度制
御が必要なインクをインク流路を通じてノズル開口から
インク滴として吐出するインクジェット式印字ヘッドの
製造方法であって、インク流路は、インクと接する流路
部材となる金属と、流路部材を支持する支持部材となる
樹脂との一体成形で形成されることを特徴とする。
An ink jet print head according to the present invention is an ink jet print head for discharging ink requiring temperature control as ink droplets from a nozzle opening through an ink flow path. It is composed of a flow path member in contact with the ink, and a support member supporting the flow path member. The flow path member is made of a material having higher thermal conductivity than the support member, and the support member is integrally formed with the flow path member. It is characterized by being formed of a resin to be formed. In the ink jet print head, the flow path member is made of metal. Further, the method of manufacturing an ink jet print head of the present invention is a method of manufacturing an ink jet print head which discharges ink requiring temperature control as ink droplets from a nozzle opening through an ink flow path. And a resin serving as a support member for supporting the flow path member is formed by integral molding with a metal serving as a flow path member that contacts the flow path member.

【0006】[0006]

【実施例】図1及び図2は、本発明に係るインクジェッ
ト式印字ヘッドの一実施例を示すものであって、図1は
要部の斜視図、図2は断面図である。図中符号1はノズ
ルプレートで、例えば、ニッケル電鋳またはステンレス
板のプレス加工にて製作され、紙送り方向(図ではX方
向)に複数のノズル開口2、2、2を一列に穿設される
とともに、このようなノズル開口列が副走査方向(図で
はY方向)に複数列配列されて構成されている。これら
ノズル開口2、2、2‥‥はX方向だけが壁14、1
4、14‥‥により隔離され、両側に設けられたインク
流路3、3、3‥‥から図2矢印Aで示すようにインク
の供給を受けるようになっている。壁14、14、14
‥‥は例えば、ステンレス箔等のエッチングとプレスに
て製作され、後述する振動板4に接着または融着されて
いる。
1 and 2 show an embodiment of an ink jet print head according to the present invention. FIG. 1 is a perspective view of a main part, and FIG. 2 is a sectional view. In the drawing, reference numeral 1 denotes a nozzle plate, which is manufactured by, for example, nickel electroforming or pressing of a stainless steel plate, and is provided with a plurality of nozzle openings 2, 2, 2 in a line in a paper feeding direction (X direction in the drawing). In addition, a plurality of such nozzle opening rows are arranged in the sub-scanning direction (Y direction in the figure). These nozzle openings 2, 2, 2 が have walls 14, 1 only in the X direction.
As shown by an arrow A in FIG. Walls 14, 14, 14
‥‥ is manufactured by etching and pressing a stainless steel foil or the like, for example, and is bonded or fused to a diaphragm 4 described later.

【0007】インク流路3は、流路部材13と、この流
路部材13を支持する支持部材7とで構成されている。
支持部材7は基台6に固定されている。流路部材13
は、熱伝導性の高い例えばステンレス板のような金属板
で成り、支持部材7は、熱伝導性の低い耐熱樹脂で構成
されている。流路部材13と支持部材7はインサート成
形のように一体で構成されている。4は前述の振動板
で、ポリイミドフィルム等からなり、ノズルプレート1
との間に圧力室5、5、5を形成するように、ノズルプ
レート1に対して一定距離をおいて配置され、支持部材
7の先端に固定されている。
The ink flow path 3 includes a flow path member 13 and a support member 7 that supports the flow path member 13.
The support member 7 is fixed to the base 6. Channel member 13
Is made of a metal plate having a high thermal conductivity, such as a stainless steel plate, and the support member 7 is made of a heat-resistant resin having a low thermal conductivity. The flow path member 13 and the support member 7 are integrally formed like insert molding. Reference numeral 4 denotes the above-mentioned diaphragm, which is made of a polyimide film or the like.
Are arranged at a fixed distance from the nozzle plate 1 so as to form the pressure chambers 5, 5, 5 between them, and are fixed to the tip of the support member 7.

【0008】インクは比較的流体抵抗の小さなインク流
路3から、図中矢印Aで示した流れによって圧力室5に
流れ込む。インク流路3は、圧力室5、5、5へインク
をスムーズに供給するため、即ち流路抵抗を減少させる
目的上、できる限り幅と深さを大きくすることが望まし
い。しかしながら、ヘッドのコンパクト化により、充分
な幅と深さを確保できないため、コンパクト化を著しく
阻害する幅寸法を小さくし、その代わり深さを深くする
のが望ましい。
[0008] Ink flows into the pressure chamber 5 from the ink flow path 3 having a relatively small fluid resistance by a flow indicated by an arrow A in the figure. In order to smoothly supply ink to the pressure chambers 5, 5, and 5, that is, to reduce the flow path resistance, the ink flow path 3 is desirably made as wide and deep as possible. However, since a sufficient width and depth cannot be secured due to the downsizing of the head, it is desirable to reduce the width dimension, which significantly impairs downsizing, and instead increase the depth.

【0009】一方、インクジェット式印字ヘッドにおい
ては、全ベタ印刷のように全ノズルからインクを吐出さ
せる場合、インク流路3、3、3の流路抵抗が大きいと
圧力室5、5、5へのインク供給不足が発生し、印字品
質に支障をきたすことがある。また、インクの流れが速
くなり、インクの温度制御が間に合わなくなることもあ
る。そこで、前述のごとく、インク流路3、3、3の深
さを深くすると同時に、インク流路3、3、3に充填さ
れたインクへの素早い熱量の供給が必要となる。
On the other hand, in an ink jet print head, when ink is ejected from all the nozzles as in the case of all solid printing, if the flow resistance of the ink flow paths 3, 3, 3 is large, the ink flows to the pressure chambers 5, 5, 5; May cause a shortage of ink supply, which may affect print quality. In addition, the flow of the ink may be faster, and the temperature control of the ink may not be able to keep up. Therefore, as described above, it is necessary to increase the depth of the ink flow paths 3, 3, and 3 and at the same time supply a quick amount of heat to the ink filled in the ink flow paths 3, 3, and 3.

【0010】本実施例では、流路部材13に、熱伝導性
の高い金属板を用い、支持部材7には、断熱性の高い
(すなわち熱伝導性の低い)耐熱樹脂を用いることによ
って、前述の課題を解決している。
In this embodiment, a metal plate having a high heat conductivity is used for the flow path member 13 and a heat-resistant resin having a high heat insulation property (ie, a low heat conductivity) is used for the support member 7. Has solved the problem.

【0011】9はインクから隔離された振動子で、軸方
向で上下2つの領域に分割されている。不活性領域側
(図では下側)は、その両側面に振動子よりも音響イン
ピーダンスが大きな材料、例えばアルミナや金属シリコ
ン等からなる基板10、11が接着され、これらの基板
10、11を介して基台6に固定されている。一方、振
動子9の活性領域は、その先端に圧力伝達部材12が固
定され、この圧力伝達部材12を介して振動板4に接続
されている。このような構成を採ることにより、振動子
9に電圧をかけると振動子9が伸張、収縮を繰り返し、
ノズル開口2、2、2からインク滴を吐出させることが
できる。
Reference numeral 9 denotes a vibrator isolated from the ink, which is divided into two upper and lower regions in the axial direction. On the inactive region side (the lower side in the figure), substrates 10 and 11 made of a material having a higher acoustic impedance than the vibrator, for example, alumina, metal silicon, or the like are adhered to both side surfaces thereof, and these substrates 10 and 11 are interposed. And is fixed to the base 6. On the other hand, a pressure transmitting member 12 is fixed to the tip of the active region of the vibrator 9, and is connected to the diaphragm 4 via the pressure transmitting member 12. By adopting such a configuration, when a voltage is applied to the vibrator 9, the vibrator 9 repeatedly expands and contracts,
Ink droplets can be ejected from the nozzle openings 2, 2, 2.

【0012】また、このインクジェットヘッドには、ヒ
ーター(図示せず)が前述の流路部材13の近傍に取り
付けられていて、電源を投入直後ヒーターが発熱し、イ
ンクジェットヘッド特に流路部材13及びインクに熱量
を供給し始める。その後、一定温度に到達するまで熱量
を供給し、一定温度に達した後は、温度を一定に保持す
るのに必要な熱量のみ供給することとなる。本実施例の
インクジェット式印字ヘッドによると、インクと接触し
ている熱伝導性の高い流路部材13によって、初期のウ
ォームアップ時に、インクとの間で熱量の授受が行わ
れ、ウォームアップ完了後も一定温度に保持するため
に、インクとの間で熱量の授受が繰り返される。しかも
支持部材7は熱伝導性の低い耐熱性樹脂で構成されてお
り、支持部材7に供給される熱量は少なくて済むので、
ウォームアップに要する熱量は少なくて済み、したがっ
て一定温度に到達するまでの時間も短くなる。また、前
述の全ベタ印刷のように、素早い温度制御が必要な場合
にも、熱量を速やかに供給することができる。
A heater (not shown) is attached to the ink jet head in the vicinity of the above-mentioned flow path member 13, and the heater generates heat immediately after the power is turned on. Start supplying heat to Thereafter, heat is supplied until the temperature reaches a certain temperature, and after the temperature reaches the certain temperature, only the heat necessary to maintain the temperature at a constant value is supplied. According to the ink jet print head of this embodiment, heat is transferred between the ink and the ink during the initial warm-up by the flow path member 13 having a high thermal conductivity in contact with the ink. In order to maintain a constant temperature, the transfer of heat with the ink is repeated. Moreover, since the support member 7 is made of a heat-resistant resin having low thermal conductivity, the amount of heat supplied to the support member 7 can be reduced.
The amount of heat required for warm-up is small, and the time required to reach a certain temperature is also shortened. In addition, even when quick temperature control is required, as in the case of the above-described all solid printing, heat can be supplied quickly.

【0013】このように、流路部材13を熱伝導性が高
く、重量、体積共に少ない部材で構成することにより、
流路部材13に消費される熱量は大幅に低減し、ウォー
ムアップに要する時間も短縮され、且つ全ベタ印刷にも
対応することが可能になる。また、従来のヘッドでは、
流路兼支持部材の材質が熱伝導性の良い材質でなければ
ならないので、加工上制約があり、流路深さが限定され
ていたが、本実施例のヘッドのように複合部材とするこ
とにより、インク接触側の流路部材を熱伝導性の良好な
物質で、例えばプレス等の加工方法で製造でき、且つ流
路深さも深くすることができる。さらに、支持部材を熱
伝導性の低い樹脂のインサート成形で製造できるので、
形状の自由度も大きくなる。
As described above, by forming the flow path member 13 with a member having high heat conductivity and small weight and volume,
The amount of heat consumed by the flow path member 13 is greatly reduced, the time required for warm-up is reduced, and it is possible to cope with all solid printing. In the conventional head,
Since the material of the flow path and support member must be a material having good heat conductivity, there is a restriction in processing, and the flow path depth is limited, but it is necessary to use a composite member like the head of this embodiment. Accordingly, the flow path member on the ink contact side can be manufactured from a material having good thermal conductivity, for example, by a processing method such as pressing, and the flow path depth can be increased. Furthermore, since the support member can be manufactured by insert molding of a resin having low thermal conductivity,
The degree of freedom of the shape also increases.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明においては、温度制御が必要なイ
ンクをインク流路を通じてノズル開口からインク滴とし
て吐出するインクジェット式印字ヘッドであって、イン
ク流路は、インクと接する流路部材と、該流路部材を支
持する支持部材とで構成され、流路部材は、支持部材よ
りも熱伝導性が高い材質であり、支持部材は、流路部材
と一体成形される樹脂により形成されていることによ
り、インク接触側の流路部材を熱伝導性の良好な材質と
し、支持部材を熱伝導性の低い樹脂の一体成形で製造し
ているため、インク流路の設計自由度を広くすることが
でき、ヘッド内におけるインクに均一な熱量を与える必
要があるインク流路を容易に所望な形状で得ることがで
きる。従って、信頼性の高いインクジェットヘッドを低
コストで提供することができるという効果を有する。
According to the present invention, there is provided an ink jet print head for discharging ink requiring temperature control as ink droplets from nozzle openings through an ink flow path, wherein the ink flow path comprises a flow path member in contact with the ink; The flow path member is made of a material having higher thermal conductivity than the support member, and the support member is formed of a resin integrally formed with the flow path member. Because the material of the flow path on the ink contact side is made of a material having good thermal conductivity and the supporting member is manufactured by integral molding of a resin having a low thermal conductivity, the degree of freedom in designing the ink flow path can be increased. Therefore, it is possible to easily obtain an ink flow path in which a uniform amount of heat needs to be applied to the ink in the head in a desired shape. Therefore, there is an effect that a highly reliable inkjet head can be provided at low cost.

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

【図1】本発明のインクジェット式印字ヘッドの、一実
施例を示す要部の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of an essential part showing an embodiment of an ink jet print head of the present invention.

【図2】同じく断面図である。FIG. 2 is a sectional view of the same.

【図3】同じく拡大斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view of the same.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ノズルプレート 2 ノズル開口 3 インク流路 4 振動板 5 圧力室 6 基台 7 支持部材 9 振動子 10、11 基板 12 圧力伝達部材 13 流路部材 14 圧力室隔壁用壁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle plate 2 Nozzle opening 3 Ink flow path 4 Vibration plate 5 Pressure chamber 6 Base 7 Support member 9 Vibrator 10, 11 Substrate 12 Pressure transmission member 13 Flow path member 14 Wall for pressure chamber partition

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/015 B41J 2/055 B41J 2/175 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B41J 2/015 B41J 2/055 B41J 2/175

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 温度制御が必要なインクをインク流路を
通じてノズル開口からインク滴として吐出するインクジ
ェット式印字ヘッドであって、前記インク流路は、インクと接する流路部材と、該流路
部材を支持する支持部材とで構成され、 前記流路部材は、前記支持部材よりも熱伝導性が高い材
質であり、 前記支持部材は、前記流路部材と一体成形される樹脂に
より形成されていることを特徴とするインクジェット式
印字ヘッド。
1. An ink jet print head which discharges ink requiring temperature control as ink droplets from a nozzle opening through an ink flow path, wherein the ink flow path comprises a flow path member in contact with the ink,
A support member for supporting the member, wherein the flow path member has a higher thermal conductivity than the support member.
And the support member is made of resin integrally molded with the flow path member.
Ink jet type characterized by being formed by
Print head.
【請求項2】 前記流路部材は金属により構成されてい
ることを特徴とする請求項1記載のインクジェット式印
字ヘッド。
2. The flow path member is made of metal.
The ink-jet type indicium according to claim 1, wherein
Character head.
【請求項3】 温度制御が必要なインクをインク流路を
通じてノズル開口からインク滴として吐出するインクジ
ェット式印字ヘッドの製造方法であって、 前記インク流路は、インクと接する流路部材となる金属
と、前記流路部材を支持する支持部材となる樹脂との一
体成形で形成されることを特徴とするインクジェット式
印字ヘッドの製造方法。
3. Inkuji the ink required temperature control to eject the ink droplets from the nozzle openings through the ink flow path
A method of manufacturing a jet print head, wherein the ink flow path is formed by integral molding of a metal serving as a flow path member in contact with ink and a resin serving as a support member supporting the flow path member. A method for manufacturing an ink jet print head, which is characterized by the following.
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