JPH06246918A - Ink jet device - Google Patents
Ink jet deviceInfo
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- JPH06246918A JPH06246918A JP3788493A JP3788493A JPH06246918A JP H06246918 A JPH06246918 A JP H06246918A JP 3788493 A JP3788493 A JP 3788493A JP 3788493 A JP3788493 A JP 3788493A JP H06246918 A JPH06246918 A JP H06246918A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/10—Finger type piezoelectric elements
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、圧電セラミックスの変
形によりインク流路の壁を変形して、その容積を変化さ
せ、そのインク流路に充填されたインクをインク流路に
対応して配置されたノズルから噴射するインク噴射装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention deforms the wall of an ink flow path by changing the shape of a piezoelectric ceramic to change the volume of the ink flow path and arranges the ink filled in the ink flow path in correspondence with the ink flow path. The present invention relates to an ink ejecting device that ejects from a nozzle that is ejected.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種のインク噴射装置が、例え
ばインクジェットプリンタ等に利用されている。図6を
参照して、かかるインク噴射装置の第一の従来例を説明
する。インク室70を形成しているハウジング72の側
壁74には圧電セラミックス素子76が設けられてい
る。その圧電セラミックス素子76の両表面には電極7
7が形成されており、その電極77には駆動回路79が
接続されている。2. Description of the Related Art Conventionally, this type of ink ejecting apparatus has been used in, for example, an inkjet printer. A first conventional example of such an ink ejecting apparatus will be described with reference to FIG. A piezoelectric ceramic element 76 is provided on a side wall 74 of the housing 72 forming the ink chamber 70. The electrodes 7 are formed on both surfaces of the piezoelectric ceramic element 76.
7 is formed, and the drive circuit 79 is connected to the electrode 77.
【0003】そして、駆動回路79により電極77に駆
動電圧が印加されると、圧電セラミックス素子76が変
形する。この時、圧電セラミックス素子76の変形と共
に側壁74が一点鎖線で示されているように変形してイ
ンク室70の容積が減少させられ、そのインク室70内
に充填されている噴射液としてのインクがインク滴80
となってノズル82から噴出する。When a driving voltage is applied to the electrode 77 by the driving circuit 79, the piezoelectric ceramic element 76 is deformed. At this time, along with the deformation of the piezoelectric ceramic element 76, the side wall 74 is deformed as shown by the alternate long and short dash line to reduce the volume of the ink chamber 70, and the ink as the ejection liquid filled in the ink chamber 70 is reduced. 80 ink drops
And is ejected from the nozzle 82.
【0004】その後、駆動電圧の印加が停止されると、
圧電セラミックス素子76が変形前の形状に戻り、イン
ク室70の容積が増大してインク供給通路84からイン
ク室70内にインクが流入する。尚、インクジェットプ
リンタとして用いる場合には、このようなインク室70
を多数備えて構成される。After that, when the application of the drive voltage is stopped,
The piezoelectric ceramic element 76 returns to the shape before the deformation, the volume of the ink chamber 70 increases, and the ink flows from the ink supply passage 84 into the ink chamber 70. When used as an inkjet printer, such an ink chamber 70
It is configured with many.
【0005】次に、圧電セラミックス素子を用いたイン
ク噴射装置の第二の従来例を説明する。Next, a second conventional example of an ink jet device using a piezoelectric ceramic element will be described.
【0006】図7に示すように、インクジェットプリン
タヘッド1は、圧電セラミックスプレート2とカバープ
レート3とノズルプレート31と基板41とから構成さ
れている。As shown in FIG. 7, the ink jet printer head 1 is composed of a piezoelectric ceramic plate 2, a cover plate 3, a nozzle plate 31, and a substrate 41.
【0007】その圧電セラミックスプレート2には、複
数の溝8が形成されている。また、その溝8の側面とな
る側壁11は矢印5の方向に分極されている。それら溝
8は同じ深さであり、かつ平行である。それら溝8の深
さは圧電セラミックスプレート2の一端面15に近づく
につれて徐々に浅くなっており、一端面15付近には浅
溝16が形成されている。そして、溝8の内面には、そ
の両側面の上半分に金属電極13がスパッタリング等に
よって形成されている。また、浅溝16の内面には、そ
の側面及び底面に金属電極9がスパッタリング等によっ
て形成されている。これにより、溝8の両側面に形成さ
れた金属電極13は浅溝16に形成された金属電極9に
よって電気的に接続されている。The piezoelectric ceramic plate 2 has a plurality of grooves 8 formed therein. Further, the side wall 11 which is the side surface of the groove 8 is polarized in the direction of arrow 5. The grooves 8 have the same depth and are parallel. The depths of the grooves 8 gradually become shallower as they approach the one end face 15 of the piezoelectric ceramic plate 2, and a shallow groove 16 is formed near the one end face 15. Then, on the inner surface of the groove 8, metal electrodes 13 are formed on the upper half of both side surfaces by sputtering or the like. The metal electrode 9 is formed on the inner surface of the shallow groove 16 on the side surface and the bottom surface by sputtering or the like. As a result, the metal electrodes 13 formed on both sides of the groove 8 are electrically connected by the metal electrodes 9 formed in the shallow groove 16.
【0008】次に、カバープレート3は、セラミックス
材料または樹脂材料等から形成されている。そして、カ
バープレート3には、研削または切削加工等によって、
インク導入口21及びマニホールド22が形成されてい
る。そして、圧電セラミックスプレート2の溝8加工側
の面とカバープレート3のマニホールド22加工側の面
とがエポキシ系接着剤等によって接着される。従って、
インクジェットプリンタヘッド1には、溝8の上面が覆
われて横方向に互いに間隔を有する複数のインク流路1
2(図9)が構成される。そのインク流路12は長方形
断面の細長い形状であり、全てのインク流路12内に
は、インクが充填される。Next, the cover plate 3 is made of a ceramic material, a resin material, or the like. Then, the cover plate 3 is formed by grinding or cutting.
An ink inlet 21 and a manifold 22 are formed. Then, the surface of the piezoelectric ceramic plate 2 on the side where the groove 8 is processed and the surface of the cover plate 3 on the side where the manifold 22 is processed are bonded by an epoxy adhesive or the like. Therefore,
The ink jet printer head 1 has a plurality of ink flow paths 1 which are covered with the upper surfaces of the grooves 8 and are laterally spaced from each other.
2 (FIG. 9) is constructed. The ink flow path 12 has an elongated shape with a rectangular cross section, and ink is filled in all the ink flow paths 12.
【0009】圧電セラミックスプレート2及びカバープ
レート3の端面に、各インク流路12の位置に対応した
位置にノズル32が設けられたノズルプレート31が接
着されている。このノズルプレート31は、ポリアルキ
レン(例えばエチレン)、テレフタレート、ポリイミ
ド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエ
ーテルスルホン、ポリカーボネイト、酢酸セルロース等
のプラスチックによって形成されている。To the end faces of the piezoelectric ceramic plate 2 and the cover plate 3, a nozzle plate 31 having a nozzle 32 provided at a position corresponding to the position of each ink flow path 12 is adhered. The nozzle plate 31 is formed of a plastic such as polyalkylene (for example, ethylene), terephthalate, polyimide, polyetherimide, polyetherketone, polyethersulfone, polycarbonate, or cellulose acetate.
【0010】そして、圧電セラミックスプレート2の溝
8の加工側に対して反対側の面には、基板41が、エポ
キシ系接着剤等によって接着されている。その基板41
には各インク流路12の位置に対応した位置に導電層の
パターン42が形成されている。その導電層のパターン
42と浅溝16の底面の金属電極9とは、ワイヤボンデ
ィングによって導線43で接続されている。A substrate 41 is adhered to the surface of the piezoelectric ceramic plate 2 opposite to the processed side of the groove 8 with an epoxy adhesive or the like. Its substrate 41
A conductive layer pattern 42 is formed at a position corresponding to the position of each ink flow path 12. The pattern 42 of the conductive layer and the metal electrode 9 on the bottom surface of the shallow groove 16 are connected by a conductive wire 43 by wire bonding.
【0011】次に、制御部のブロック図を示す図8によ
って、制御部の構成を説明する。基板41に形成された
導電層のパターン42は各々個々にLSIチップ51に
接続されている。また、クロックライン52、データラ
イン53、電圧ライン54及びアースライン55もLS
Iチップ51に接続されている。LSIチップ51は、
クロックライン52から供給される連続したクロックパ
ルスに基づいて、データライン53上に現れるデータに
応じて、どのノズル32からインク滴の噴射を行うべき
かを判断する。そして、駆動するインク流路12内の金
属電極13に導通する導電層のパターン42に、電圧ラ
イン54の電圧Vを印加する。また、駆動するインク流
路12以外の金属電極13に電気的に接続された導電層
のパターン42にはアースライン55の電圧0Vを印加
する。Next, the structure of the control unit will be described with reference to FIG. 8 which is a block diagram of the control unit. The conductive layer patterns 42 formed on the substrate 41 are individually connected to the LSI chip 51. The clock line 52, the data line 53, the voltage line 54, and the ground line 55 are also LS.
It is connected to the I-chip 51. The LSI chip 51 is
Based on the continuous clock pulse supplied from the clock line 52, it is determined from which nozzle 32 the ink droplet should be ejected according to the data appearing on the data line 53. Then, the voltage V of the voltage line 54 is applied to the pattern 42 of the conductive layer that is electrically connected to the metal electrode 13 in the driven ink flow path 12. Further, the voltage 0V of the ground line 55 is applied to the pattern 42 of the conductive layer electrically connected to the metal electrode 13 other than the driven ink flow path 12.
【0012】次に、図9,図10によって、インクジェ
ットプリンタヘッド1の動作を説明する。LSIチップ
51が、所要のデータに従って、インクジェットプリン
タヘッド1のインク流路12bからインク滴の噴出を行
なうと判断する。すると、金属電極13eと13fとに
正の駆動電圧Vが印加され、金属電極13dと13gと
が接地される。図10に示すように、側壁11bには矢
印14bの方向の駆動電界が発生し、側壁11cには矢
印14cの方向の駆動電界が発生する。すると、駆動電
界方向14b及び14cは分極方向4とが直交している
ため、側壁11b及び11cは、圧電厚みすべり効果に
より、この場合、インク流路12bの内部方向に急速に
変形する。この変形によってインク流路12bの容積が
減少してインク圧力が急速に増大し、圧力波が発生し
て、インク流路12bに連通するノズル32(図7)か
らインク滴が噴射される。Next, the operation of the ink jet printer head 1 will be described with reference to FIGS. It is determined that the LSI chip 51 ejects ink droplets from the ink flow path 12b of the inkjet printer head 1 according to the required data. Then, the positive drive voltage V is applied to the metal electrodes 13e and 13f, and the metal electrodes 13d and 13g are grounded. As shown in FIG. 10, a driving electric field in the direction of arrow 14b is generated on the side wall 11b, and a driving electric field in the direction of arrow 14c is generated on the side wall 11c. Then, since the driving electric field directions 14b and 14c are orthogonal to the polarization direction 4, the side walls 11b and 11c are rapidly deformed inward in the ink flow path 12b due to the piezoelectric thickness sliding effect. Due to this deformation, the volume of the ink flow path 12b is decreased, the ink pressure is rapidly increased, a pressure wave is generated, and an ink droplet is ejected from the nozzle 32 (FIG. 7) communicating with the ink flow path 12b.
【0013】また、駆動電圧Vの印加が停止されると、
側壁11b及び11cが変形前の位置(図9参照)に徐
々に戻るためインク流路12b内のインク圧力が徐々に
低下する。すると、インク供給口21(図7)からマニ
ホールド22(図7)を通してインク流路12b内にイ
ンクが供給される。When the application of the driving voltage V is stopped,
Since the side walls 11b and 11c gradually return to the positions before the deformation (see FIG. 9), the ink pressure in the ink flow path 12b gradually decreases. Then, ink is supplied from the ink supply port 21 (FIG. 7) through the manifold 22 (FIG. 7) into the ink flow path 12b.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように従来のインク噴射装置におけるノズル32の形
状としては、一般にインク流路12側がインク噴射側よ
り大きい穴径となるテーパを持つ方が、インク流路12
側がインク噴射側より小さい穴径となるテーパの場合
や、インク流路12側とインク噴射側との穴径が同じ場
合すなわち、テーパの無いストレートなノズル穴より
も、インク滴の量及び噴射速度が安定して得られると考
えられている。しかし、ノズル32のインク流路12側
断面部よりインク噴射側断面部へと、ノズル径が減少変
化する割合であるテーパ角θについては、はっきりと決
められていなかった。このため、テーパ角θが極端に大
きかったり、小さかったりすると、インク滴の飛翔スピ
ードが異なる恐れがありインクジェットプリンタヘッド
1毎により印字速度が異なることがあった。従って、印
字品質が悪く、またインクジェットプリンタヘッド1の
大量生産性に優れていなかった。However, as described above, as the shape of the nozzle 32 in the conventional ink ejecting apparatus, it is generally preferable that the ink flow path 12 side has a taper having a hole diameter larger than the ink ejecting side. Channel 12
When the side has a taper that is smaller than the ink jetting side, or when the hole diameters of the ink flow path 12 side and the ink jetting side are the same, that is, the amount of ink droplets and the jetting speed are higher than those of a straight nozzle hole without a taper. Is believed to be stable. However, the taper angle θ, which is the rate at which the nozzle diameter decreases from the cross section of the nozzle 32 on the ink flow path 12 side to the cross section of the ink ejection side, has not been clearly determined. Therefore, if the taper angle θ is extremely large or small, the flying speed of the ink droplet may be different, and the printing speed may be different for each inkjet printer head 1. Therefore, the print quality was poor and the mass productivity of the inkjet printer head 1 was not excellent.
【0015】また、一つのインクジェットプリンタヘッ
ド1においてもノズル32のテーパ角が大きく異なった
ものが存在すると、ノズル32毎によってインク滴の飛
翔スピードが異なることがあるため、インクジェットプ
リンタヘッド1における印字品質が大幅に低下したり、
ヘッドとしての機能を果たさないといった問題点があっ
た。従って、インクジェットプリンタヘッド1の大量生
産時にでる不良品の数が多かった。If there is a nozzle 32 having a large taper angle in one inkjet printer head 1 as well, the flying speed of the ink droplets may vary from nozzle to nozzle 32, so the printing quality in the inkjet printer head 1 may be different. Is significantly reduced,
There was a problem that it did not function as a head. Therefore, the number of defective products produced during mass production of the inkjet printer head 1 was large.
【0016】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、印字品質の良い大量生産性に優
れたインク噴射装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an ink ejecting apparatus having good printing quality and excellent mass productivity.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明では、圧電セラミックスの変形によりインク流
路の壁を変形して、その容積を変化させ、そのインク流
路に充填されたインクをインク流路に対応して配置され
たノズルから噴射するインク噴射装置において、前記ノ
ズルのインク流路側断面部よりインク噴射側断面部へ
と、ノズル径が減少変化する割合であるテーパ角θが5
°から30°の間の範囲にある。In order to achieve this object, according to the present invention, the wall of the ink flow path is deformed by the deformation of the piezoelectric ceramic to change the volume thereof, and the ink filled in the ink flow path is changed. In an ink ejecting apparatus that ejects from a nozzle arranged corresponding to an ink flow path, a taper angle θ, which is a ratio of the nozzle diameter decreasing and changing from the ink flow path side cross section of the nozzle to the ink injection side cross section, 5
It is in the range between ° and 30 °.
【0018】[0018]
【作用】上記の構成を有する本発明では、圧電セラミッ
クスの変形によりインク流路の壁を変形して、その容積
を変化させ、そのインク流路に充填されたインクをイン
ク流路に対応して配置されたノズルから噴射するインク
噴射装置において、前記ノズルのインク流路側断面部よ
りインク噴射側断面部へと、ノズル径が減少変化する割
合、すなわちテーパ角θを5°から30°の間の領域に
したので、インク滴の飛翔スピードが速くなる。In the present invention having the above structure, the wall of the ink flow path is deformed by the deformation of the piezoelectric ceramics to change the volume thereof, and the ink filled in the ink flow path is made to correspond to the ink flow path. In the ink ejecting apparatus that ejects from the arranged nozzles, the rate at which the nozzle diameter decreases from the ink flow passage side cross section of the nozzle to the ink ejection side cross section, that is, the taper angle θ is between 5 ° and 30 ° Since the area is set, the flight speed of the ink droplet is increased.
【0019】[0019]
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例の基本的
な構成及び動作は、従来技術の第二の例の構成及び動作
と同一であるので、その説明を省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The basic structure and operation of an embodiment embodying the present invention is the same as the structure and operation of the second example of the prior art, and the description thereof will be omitted.
【0020】まず、インク流路12に対するノズル32
の中心位置について説明する。First, the nozzle 32 for the ink flow path 12
The center position of will be described.
【0021】インク流路12に対するノズル32の中心
位置を変化させ、その時のインク滴の飛翔スピードを測
定した。そのインク滴の飛翔スピードは、等間隔時間に
発光するストロボを用いて、そのストロボの発光間隔を
変化させ、インク滴がストロボに同調した時の発行間隔
を測定して、そのインク滴の飛翔スピードを求めた。こ
のように測定したインク滴の飛翔スピードとインク流路
12に対するノズル32の中心位置との関係を図2に示
す。The center position of the nozzle 32 with respect to the ink flow path 12 was changed, and the flying speed of the ink droplet at that time was measured. The flight speed of the ink droplets is determined by changing the light emission interval of the strobes using a strobe that emits light at regular intervals and measuring the issuance interval when the ink drops are synchronized with the strobe, and the flight speed of the ink drops. I asked. FIG. 2 shows the relationship between the flying speed of the ink droplet thus measured and the center position of the nozzle 32 with respect to the ink flow path 12.
【0022】その図2には、ノズル32の直径D1が3
0μmの場合と直径D2が45μmの場合とが示されて
いる。この時、インク流路12の幅である側壁11間の
長さLは90μmであり、高さは300μmである。そ
して、ノズル32の中心位置の高さを300μmにし
て、ノズル32の中心位置をインク流路12の側壁11
とその側壁11との対向する方向に、一方の側壁11か
ら他方の側壁11へ側壁間長さの1/12である7.5
μmずつ変化させた。In FIG. 2, the diameter D 1 of the nozzle 32 is 3
A case of 0 μm and a case of the diameter D 2 of 45 μm are shown. At this time, the length L between the side walls 11, which is the width of the ink flow path 12, is 90 μm, and the height is 300 μm. The height of the center position of the nozzle 32 is set to 300 μm, and the center position of the nozzle 32 is set to the side wall 11 of the ink flow path 12.
From the one side wall 11 to the other side wall 11 in the direction in which the side wall 11 and the side wall 11 face each other is 1/12 of the side wall length 7.5.
It was changed by μm.
【0023】図2より明らかなように、ノズル32の直
径D1が30μmの場合では、15.0μm〜75.0
μmの間にノズル32の中心位置が配置されているとき
に、インク滴の飛翔スピードが速く、比較的安定してい
る。ノズル32の直径D2が45μmの場合では、2
2.5μm〜67.5μmの間にノズル32の中心位置
が配置されているときに、インク滴の飛翔スピードが速
く、比較的安定している。As is apparent from FIG. 2, when the diameter D 1 of the nozzle 32 is 30 μm, 15.0 μm to 75.0 μm.
When the center position of the nozzle 32 is located within μm, the flight speed of the ink droplet is fast and relatively stable. When the diameter D 2 of the nozzle 32 is 45 μm, 2
When the center position of the nozzle 32 is located within the range of 2.5 μm to 67.5 μm, the flight speed of the ink droplet is fast and relatively stable.
【0024】このように、ノズル32の中心位置が前記
対向する方向に対して、側壁11間の中心より、側壁1
1間長さLの1/2長さからノズル32の直径Dの1/
2の長さを除いた距離の間に存在するときは、インク滴
の飛翔スピードが速く、比較的安定しているということ
である。As described above, the side wall 1 is closer to the center of the nozzle 32 than the center between the side walls 11 with respect to the facing direction.
1 1/2 of the length L to 1 / the diameter D of the nozzle 32
When it exists within the distance other than the length of 2, the flying speed of the ink droplet is high and it is relatively stable.
【0025】また、図示はしないが、ノズル32の中心
位置を前記対向する方向に、一方の側壁11から他方の
側壁11へ7.5μmずつ変化させたときのインク滴の
飛翔スピードの測定をノズル32の中心位置の高さを変
えて行ったが、同様な傾向の結果が得られた。従って、
インク流路12に対するノズル32の中心位置は、イン
ク流路12の高さ方向には影響されない。Although not shown, the nozzle 32 is used to measure the flying speed of the ink droplet when the center position of the nozzle 32 is changed from the one side wall 11 to the other side wall 7.5 by 7.5 μm in the opposite direction. When the height of the central position of 32 was changed, the same tendency result was obtained. Therefore,
The center position of the nozzle 32 with respect to the ink flow path 12 is not affected in the height direction of the ink flow path 12.
【0026】更に、ノズル32の直径Dを変えて、上述
したようにノズル32の中心位置を前記対向する方向及
び高さ方向に変化させてインク滴の飛翔スピードの測定
をしたが、直径D1が30μmの場合と直径D2が45μ
mの場合と同様な傾向の結果が得られた。Furthermore, by changing the diameter D of the nozzle 32, although the center position of the nozzle 32 as described above was measured jet speeds of ink droplets while varying the opposite direction and the height direction, the diameter D 1 Is 30 μm and the diameter D 2 is 45 μ
The result of the tendency similar to the case of m was obtained.
【0027】すなわち、ノズル32の中心位置が前記対
向する方向に対して、側壁11間の中心より、側壁11
間長さLの1/2長さからノズル32の直径Dの1/2
の長さを除いた長さの領域90(図1に示す網線領域)
に存在するときは、インク滴の飛翔スピードが速く、比
較的安定しているということである。That is, with respect to the direction in which the center position of the nozzle 32 faces the side wall 11 from the center between the side walls 11.
1/2 of the length L to 1/2 of the diameter D of the nozzle 32
Area 90 excluding the length of (dotted line area shown in FIG. 1)
When it exists in, the flying speed of the ink droplet is fast and it is relatively stable.
【0028】尚、上述した寸法の側壁11の変形量は3
0nm程度であり、側壁11の変形量はノズル32の大
きさに対して非常に小さい。従って、側壁11の変形量
が変わってもノズル32の大きさに対して、無視できる
ほどの大きさであるので、側壁11の変形量が変わって
も、図2と同様の傾向となる。The amount of deformation of the side wall 11 having the above-mentioned size is 3
The amount of deformation of the side wall 11 is very small with respect to the size of the nozzle 32. Therefore, even if the deformation amount of the side wall 11 changes, the size is negligible with respect to the size of the nozzle 32. Therefore, even if the deformation amount of the side wall 11 changes, the same tendency as in FIG.
【0029】したがって、ノズル31の中心位置が前記
領域内に配置されるように、ノズル32をノズルプレー
ト31に形成すれば、インク滴の飛翔スピードが速く、
比較的安定するので、ノズル32の形成時におけるノズ
ル32の中心位置精度が高くなくてもよい。また、ノズ
ル31の中心位置が前記領域内に配置されるように、ノ
ズルプレート31を接着すれば、インク滴の飛翔スピー
ドが速く、比較的安定するので、インク流路12に対す
るノズル32の中心位置合わせ精度が高くなくてもよ
い。このように、各インク流路12に対してノズル32
の中心位置が異なっていても、前記領域内に配置されれ
ばよいので、インクジェットプリンタヘッド1の製造時
における不良品の数が少なくなる。従って、印字品質お
よび大量生産性に優れる。Therefore, if the nozzle 32 is formed on the nozzle plate 31 so that the center position of the nozzle 31 is located in the area, the flying speed of the ink droplet is high,
Since it is relatively stable, the central position accuracy of the nozzle 32 does not need to be high when the nozzle 32 is formed. Further, if the nozzle plate 31 is adhered so that the center position of the nozzle 31 is located within the area, the flying speed of the ink droplet is fast and relatively stable, so that the center position of the nozzle 32 with respect to the ink flow path 12 is relatively stable. The alignment accuracy does not have to be high. In this way, the nozzle 32 is provided for each ink flow path 12.
Even if the center positions of the ink jet printers 1 are different, as long as they are arranged in the above area, the number of defective products at the time of manufacturing the inkjet printer head 1 is reduced. Therefore, the print quality and mass productivity are excellent.
【0030】次に、ノズル32の形状について説明す
る。ノズル形状としては一般に、インク流路側がインク
噴射側より大きい穴径となるテーパを持つ方が、インク
流路側がインク噴射側より小さい穴径となるテーパの場
合や、インク流路側とインク噴射側との穴径が同じ場合
すなわち、テーパの無いストレートなノズル穴よりも、
インク滴の量及び噴射速度が安定して得られると考えら
れている。Next, the shape of the nozzle 32 will be described. As for the nozzle shape, it is generally the case that the ink flow path side has a taper with a hole diameter larger than the ink ejection side, the ink flow path side has a taper with a hole diameter smaller than the ink ejection side, or the ink flow path side and the ink ejection side. When the hole diameter of and is the same, that is, rather than a straight nozzle hole without taper,
It is believed that the amount of ink drops and the ejection speed can be stably obtained.
【0031】そこで、ノズル32のインク噴射側断面積
とインク流路12側断面積について、これら面積の比を
変えて、インク滴の飛翔スピードを測定した。測定方法
は上述した方法である。その測定結果を図3に示す。Therefore, the flying speed of the ink droplet was measured by changing the ratio of the areas of the ink jet side cross-sectional area of the nozzle 32 and the ink flow path 12 side cross-sectional area. The measuring method is the method described above. The measurement result is shown in FIG.
【0032】その図3には、ノズル32のインク噴射側
の直径を30μmに固定して、ノズル32のインク流路
12側の直径を変化させた場合が示されている。この
時、ノズル32の中心位置はインク流路12に対してほ
ぼ中央に配置されている。また、インク流路12の幅は
90μmであり、高さは300μmである。FIG. 3 shows a case where the diameter of the nozzle 32 on the ink ejection side is fixed to 30 μm and the diameter of the nozzle 32 on the ink flow path 12 side is changed. At this time, the central position of the nozzle 32 is arranged substantially in the center with respect to the ink flow path 12. The width of the ink flow path 12 is 90 μm and the height is 300 μm.
【0033】図3から明らかなように、ノズル32のイ
ンク噴射側断面積とインク流路12側断面積の比が1対
2から1対50の間では比較的インク飛翔スピードが速
く、安定している。また、より好ましくは1対2から1
対15の範囲である。As is apparent from FIG. 3, when the ratio of the cross-sectional area of the ink jet side of the nozzle 32 to the cross-sectional area of the ink flow path 12 is between 1: 2 and 1:50, the ink flying speed is relatively fast and stable. ing. Also, more preferably 1 to 2 to 1
The range is 15 pairs.
【0034】また、ノズル32の中心位置を上述した領
域内において移動させて、同様の測定をしたが、同様の
結果が得られた。The same result was obtained when the center position of the nozzle 32 was moved within the above-mentioned region and the same measurement was carried out.
【0035】更に、ノズル32のインク噴射側の直径を
変えて、同様の測定をしたが、同様な傾向の結果が得ら
れた。Further, the same measurement was carried out by changing the diameter of the nozzle 32 on the ink ejection side, and the same tendency result was obtained.
【0036】このように、ノズル32のインク噴射側断
面積とインク流路12側断面積の比が1対2から1対5
0の間では、インク滴の飛翔スピードが安定し、且つ速
いので、ノズル32の設計自由度が広がる。また、製造
誤差によってノズル32の形状が異なっても、インク噴
射側断面積とインク流路12側断面積の比が1対2から
1対50の間であれば、各ノズルから噴射されるインク
滴の飛翔スピードは安定しているので、インク滴の飛翔
インクジェットプリンタヘッド1の製造時における不良
品の数を少なくなる。従って、印字品質および大量生産
性に優れる。As described above, the ratio of the cross-sectional area of the ink jet side of the nozzle 32 to the cross-sectional area of the ink flow path 12 is 1: 2 to 1: 5.
Between 0, the flight speed of the ink droplet is stable and fast, so that the degree of freedom in designing the nozzle 32 is expanded. Even if the nozzle 32 has a different shape due to a manufacturing error, if the ratio of the cross-sectional area of the ink ejection side to the cross-sectional area of the ink flow path 12 is between 1: 2 and 1:50, the ink ejected from each nozzle Since the flight speed of the droplets is stable, the number of defective products at the time of manufacturing the ink jet flying inkjet printer head 1 is reduced. Therefore, the print quality and mass productivity are excellent.
【0037】次に、図4(a)に示すノズル32のテー
パ角θを変えて、インク滴の飛翔スピードを測定した。
測定方法は上述した方法である。その測定結果を図4
(b)に示す。Next, the taper angle θ of the nozzle 32 shown in FIG. 4A was changed and the flight speed of the ink droplet was measured.
The measuring method is the method described above. Figure 4 shows the measurement results.
It shows in (b).
【0038】その図4(b)には、ノズル32のインク
噴射側の直径を30μmに固定して、ノズル32のテー
パ角θを変化させた場合が示されている。但し、ノズル
32のインク噴射側断面積とインク流路12側断面積と
の比が1対1.5から1対15の範囲について測定を行
った。この時、ノズル32の中心位置はインク流路12
に対してほぼ中央に配置されている。また、インク流路
12の幅は90μmであり、高さは300μmである。FIG. 4B shows a case where the diameter of the nozzle 32 on the ink ejection side is fixed to 30 μm and the taper angle θ of the nozzle 32 is changed. However, the measurement was performed in the range where the ratio of the cross-sectional area of the nozzle 32 on the ink ejection side to the cross-sectional area of the ink flow path 12 was 1: 1.5 to 1:15. At this time, the center position of the nozzle 32 is located at the ink flow path 12
It is located almost in the center. The width of the ink flow path 12 is 90 μm and the height is 300 μm.
【0039】図4(b)より明らかなように、ノズル3
2のテーパ角θが5゜から30゜の時が比較的インク滴
の飛翔スピードが速く安定している。またより好ましく
はテーパ角θが5゜から20゜の範囲である。As is clear from FIG. 4B, the nozzle 3
When the taper angle θ of 2 is 5 ° to 30 °, the flying speed of the ink droplet is relatively fast and stable. Further, more preferably, the taper angle θ is in the range of 5 ° to 20 °.
【0040】また、ノズル32のインク噴射側の直径を
変えて、同様の測定をしたが、同様の結果が得られた。Further, the same measurement was carried out by changing the diameter of the nozzle 32 on the ink jet side, and the same result was obtained.
【0041】更に、ノズル32の中心位置を上述した領
域内において移動させて、同様の測定をしたが、同様の
結果が得られた。Further, the center position of the nozzle 32 was moved within the above-mentioned region and the same measurement was carried out, but the same result was obtained.
【0042】このように、ノズル32のテーパ角θが5
゜から30゜の間では、インク滴の飛翔スピードが安定
し、且つ速いので、ノズル32の設計自由度が広がる。
また、製造誤差によってノズル32の形状が異なって
も、ノズル32のテーパ角θが5゜から30゜の間であ
れば、各ノズルから噴射されるインク滴の飛翔スピード
は安定しているので、インク滴の飛翔インクジェットプ
リンタヘッド1の製造時における不良品の数が少なくな
る。従って、印字品質および大量生産性に優れる。Thus, the taper angle θ of the nozzle 32 is 5
Between 0 ° and 30 °, the flight speed of the ink droplet is stable and fast, so that the degree of freedom in designing the nozzle 32 is expanded.
Even if the shape of the nozzle 32 is different due to manufacturing error, the flight speed of ink droplets ejected from each nozzle is stable if the taper angle θ of the nozzle 32 is between 5 ° and 30 °. Flying Ink Drops The number of defective products at the time of manufacturing the inkjet printer head 1 is reduced. Therefore, the print quality and mass productivity are excellent.
【0043】ここで、インク成分中の固形分の最大投影
面積とノズル32の最小断面部分の面積とについて説明
する。種々のインク成分中に含まれる固形分の大きさが
異なるインクを用意して、インク滴の飛翔スピードを測
定した。その結果を図5に示す。Here, the maximum projected area of the solid content in the ink component and the area of the minimum cross section of the nozzle 32 will be described. Ink having different solid contents contained in various ink components was prepared, and the flight speed of the ink droplet was measured. The result is shown in FIG.
【0044】その図5には、ノズル32のインク噴射側
の直径を30μmに固定して、インク成分中に含まれる
固形分の大きさを変化させた場合が示されている。但
し、ノズル32のインク噴射側断面積とインク流路12
側断面積との比が1対1.5から1対15の範囲、且つ
テーパ角が5゜から20゜の範囲のノズル32について
測定を行った。この時、ノズル32の中心位置はインク
流路12に対してほぼ中央に配置されている。また、イ
ンク流路12の幅は90μmであり、高さは300μm
である。FIG. 5 shows the case where the diameter of the nozzle 32 on the ink ejection side is fixed to 30 μm and the size of the solid content contained in the ink component is changed. However, the ink jet side cross-sectional area of the nozzle 32 and the ink flow path 12
The measurement was performed on the nozzle 32 having a ratio of the side cross-sectional area of 1: 1.5 to 1:15 and a taper angle of 5 ° to 20 °. At this time, the central position of the nozzle 32 is arranged substantially in the center with respect to the ink flow path 12. The width of the ink flow path 12 is 90 μm, and the height is 300 μm.
Is.
【0045】図5より明らかなように、ノズル32のイ
ンク噴射側断面積がインク成分中の固形分の最大投影面
積の4倍以上であれば、インク飛翔スピードが速くて安
定する。さらに好ましくは16倍以上の時である。これ
は、インク滴の噴射時にインク成分中の固形分がノズル
32と接触するために、インク滴に抵抗が発生し、ノズ
ル32のインク噴射断面積がインク成分中の固形分の最
大投影面積の4倍以下では、インク滴の飛翔スピードが
低下するものと考えられる。As is clear from FIG. 5, when the cross-sectional area of the nozzle 32 on the ink ejection side is 4 times or more the maximum projected area of the solid content in the ink component, the ink flying speed is fast and stable. More preferably, it is 16 times or more. This is because the solid content in the ink component comes into contact with the nozzle 32 at the time of ejecting the ink droplet, and thus resistance is generated in the ink droplet, and the ink ejection cross-sectional area of the nozzle 32 is the maximum projected area of the solid content in the ink component. If it is 4 times or less, it is considered that the flight speed of the ink droplet is reduced.
【0046】また、ノズル32の中心位置を上述した領
域内において移動させて、同様の測定をしたが、同様の
結果が得られた。Further, the same measurement was carried out by moving the center position of the nozzle 32 within the above-mentioned area and performing the same measurement, but the same result was obtained.
【0047】更に、ノズル32のインク噴射側の直径を
変えて、同様の測定をしたが、同様な傾向の結果が得ら
れた。Further, the same measurement was carried out by changing the diameter of the nozzle 32 on the ink ejection side, but the same tendency result was obtained.
【0048】尚、ノズル32の最小断面部分がノズル3
2のインク噴射側面積であったが、ノズル32の最小断
面部分がノズル32のどの部分にあっても図5と同様な
傾向となる。The smallest cross section of the nozzle 32 is the nozzle 3.
Although the area is 2 on the ink ejection side, the tendency is the same as in FIG. 5 regardless of which portion of the nozzle 32 has the smallest cross section.
【0049】このように、ノズル32の最小断面部分の
面積がインク成分中の固形分の最大投影面積の4倍以上
であれば、インク滴の飛翔スピードが安定しているの
で、1つのインクジェットプリンタヘッド1が複数種類
のインクを噴射することが出来る。また、カラー印刷に
用いられる複数のインクに対応した複数のインクジェッ
トプリンタヘッド1に同一の形状のノズル32を使用す
ることができ、生産性に優れる。更に、ノズル32の最
小断面部分の面積がインク成分中の固形分の最大投影面
積の4倍以上であれば、インク滴の飛翔スピードが安定
し、且つ速いので、ノズル32の設計自由度が広がる。
また、製造誤差によってノズル32の形状が異なって
も、ノズル32の最小断面部分の面積がインク成分中の
固形分の最大投影面積の4倍以上であれば、各ノズルか
ら噴射されるインク滴の飛翔スピードは安定しているの
で、インク滴の飛翔インクジェットプリンタヘッド1の
製造時における不良品の数が少なくなる。従って、印字
品質および大量生産性に優れる。As described above, when the area of the minimum cross-sectional portion of the nozzle 32 is four times or more of the maximum projected area of the solid content in the ink component, the flying speed of the ink droplet is stable, so that one ink jet printer is used. The head 1 can eject a plurality of types of ink. Further, the nozzles 32 having the same shape can be used for the plurality of inkjet printer heads 1 corresponding to the plurality of inks used for color printing, which is excellent in productivity. Further, if the area of the minimum cross-sectional portion of the nozzle 32 is 4 times or more of the maximum projected area of the solid content in the ink component, the flight speed of the ink droplet is stable and fast, so that the design freedom of the nozzle 32 is widened. .
Even if the shape of the nozzle 32 is different due to manufacturing error, if the area of the minimum cross-sectional portion of the nozzle 32 is four times or more the maximum projected area of the solid content in the ink component, the ink droplets ejected from each nozzle Since the flying speed is stable, the number of defective products during the production of the ink jet flying inkjet printer head 1 is reduced. Therefore, the print quality and mass productivity are excellent.
【0050】尚、以上説明したインク滴の飛翔スピード
の測定を従来技術の第一の例と同一の構成及び動作のも
のに行った。その結果は、図2,図3,図4(b),図
5と同様な傾向のものであった。The flight speed of the ink droplet described above was measured with the same structure and operation as the first example of the prior art. The results were similar to those in FIGS. 2, 3, 4 (b) and 5.
【0051】また、インク流路12の幅及び高さを変え
て、同様の測定をしたが、図2,図3,図4(b),図
5と同様な傾向の結果が得られた。Further, the same measurement was carried out by changing the width and height of the ink flow path 12, but the same tendency results as in FIGS. 2, 3, 4 (b) and 5 were obtained.
【0052】また、ノズル32は円形であったが、四角
形や楕円形であっても、図2,図3,図4(b),図5
と同様な傾向の結果が得られた。Although the nozzle 32 has a circular shape, it may have a rectangular shape or an elliptical shape as shown in FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4 (b) and FIG.
The result of the same tendency was obtained.
【0053】[0053]
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のインク噴射装置によれば、ノズルのインク流路側
断面部よりインク噴射側断面部へと、ノズル径が減少変
化する割合であるテーパ角θが5°から30°の間の範
囲にあるので、ノズルから噴出されるインク滴の飛翔ス
ピードは、どのノズルでも均一となり、印字品質が優れ
る。また、個々のノズル毎による特別な調整が不用とな
り、大量生産性に優れているといった効果を奏する。As is apparent from the above description, according to the ink ejecting apparatus of the present invention, the nozzle diameter decreases and changes from the ink flow passage side cross section of the nozzle to the ink ejection side cross section. Since the taper angle θ is in the range of 5 ° to 30 °, the flight speed of the ink droplets ejected from the nozzles is uniform in all nozzles, and the printing quality is excellent. In addition, special adjustment for each nozzle is not required, which is advantageous in mass productivity.
【図1】本発明の一実施例におけるノズル中心位置を配
置する領域を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a region in which a nozzle center position is arranged in an embodiment of the present invention.
【図2】前記実施例におけるノズル中心位置とインク飛
翔スピードとの関係を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between a nozzle center position and an ink flying speed in the embodiment.
【図3】前記実施例におけるノズルのインク噴射側断面
積とインク流路側の断面積との比と、インク飛翔スピー
ドとの関係を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a ratio of a cross-sectional area of an ink ejection side of a nozzle to a cross-sectional area of an ink flow path side and an ink flying speed in the embodiment.
【図4】(a)は、前記実施例におけるノズルのテーパ
角を示す説明図である。(b)は、前記実施例における
ノズルテーパ角とインク飛翔スピードとの関係を示す説
明図である。FIG. 4A is an explanatory diagram showing a taper angle of a nozzle in the embodiment. FIG. 6B is an explanatory diagram showing the relationship between the nozzle taper angle and the ink flying speed in the above embodiment.
【図5】前記実施例におけるノズルのインク噴射側断面
積とインク成分中固形分の最大投影面積の比と、インク
飛翔スピードとの関係を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the ratio of the cross-sectional area of the nozzle on the ink ejection side to the maximum projected area of the solid content in the ink component, and the ink flying speed in the embodiment.
【図6】本発明の第一の従来例のインク噴射装置の構成
を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of an ink ejecting apparatus of a first conventional example of the present invention.
【図7】本発明の第二の従来例のインクジェットプリン
タヘッドの構成を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of an inkjet printer head of a second conventional example of the present invention.
【図8】前記第二の従来例のインクジェットプリンタヘ
ッドの制御部を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a control unit of the inkjet printer head of the second conventional example.
【図9】前記第二の従来例のインクジェットプリンタヘ
ッドの構成を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of the inkjet printer head of the second conventional example.
【図10】前記第二の従来例のインクジェットプリンタ
ヘッドの作動状態を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an operating state of the inkjet printer head of the second conventional example.
2 圧電セラミックスプレート 12 インク流路 11 側壁 32 ノズル 31 ノズルプレート 90 ノズル中心位置領域 2 Piezoelectric ceramic plate 12 Ink channel 11 Side wall 32 Nozzle 31 Nozzle plate 90 Nozzle center position area
Claims (2)
路の壁を変形して、その容積を変化させ、そのインク流
路に充填されたインクをインク流路に対応して配置され
たノズルから噴射するインク噴射装置において、 前記ノズルのインク流路側断面部よりインク噴射側断面
部へと、ノズル径が減少変化する割合であるテーパ角θ
が5°から30°の間の範囲にあることを特徴とするイ
ンク噴射装置。1. A wall of an ink flow path is deformed by deformation of piezoelectric ceramics to change its volume, and ink filled in the ink flow path is ejected from nozzles arranged corresponding to the ink flow path. In the ink ejecting apparatus, a taper angle θ that is a rate at which the nozzle diameter decreases from the ink flow passage side cross section of the nozzle to the ink ejection side cross section
Is in the range between 5 ° and 30 °.
路の壁とその壁に対する対向壁の中心より、その壁と対
向壁との対向する方向における両壁間の長さの1/2の
長さからノズルの前記対向する方向における長さの1/
2の長さを除いた長さの領域にあることを特徴とする請
求項1記載のインク噴射装置。2. The center position of the nozzle is ½ of the length between the wall of the ink flow path and the center of the opposing wall with respect to the wall and the distance between both walls in the direction in which the wall faces the opposing wall. 1 / the length of the nozzle in the opposite direction from the length
The ink ejecting apparatus according to claim 1, wherein the ink ejecting apparatus is in a region having a length excluding the length of 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3788493A JPH06246918A (en) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | Ink jet device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3788493A JPH06246918A (en) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | Ink jet device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06246918A true JPH06246918A (en) | 1994-09-06 |
Family
ID=12509974
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3788493A Pending JPH06246918A (en) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | Ink jet device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06246918A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19806807A1 (en) * | 1997-02-19 | 1998-09-03 | Nec Corp | Droplet ejection arrangement especially for ink jet recording head |
JP2010247537A (en) * | 2009-04-17 | 2010-11-04 | Xerox Corp | Inkjet printing system |
-
1993
- 1993-02-26 JP JP3788493A patent/JPH06246918A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19806807A1 (en) * | 1997-02-19 | 1998-09-03 | Nec Corp | Droplet ejection arrangement especially for ink jet recording head |
JP2010247537A (en) * | 2009-04-17 | 2010-11-04 | Xerox Corp | Inkjet printing system |
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