JPH10272773A - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
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- JPH10272773A JPH10272773A JP8015597A JP8015597A JPH10272773A JP H10272773 A JPH10272773 A JP H10272773A JP 8015597 A JP8015597 A JP 8015597A JP 8015597 A JP8015597 A JP 8015597A JP H10272773 A JPH10272773 A JP H10272773A
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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
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
り、少ない回数の吸引処理で気泡を十分に除去する。 【解決手段】 インク流路10の先端に、インク流路1
0の流路断面で設定可能なほぼ最大径のほぼ円形状のノ
ズル30を設け、インク流路10内のインクに圧力を作
用させることによって、インクをノズル30から噴射さ
せるものである。インク流路10は、ノズル30から離
れた位置において第1深度H1からノズル30と近接し
た位置において第2深度H2となるように形成されてお
り、第1深度H1に対する第2深度H2の比率が0.1
〜0.8の範囲に設定されている。
Description
ンクに圧力を作用させることによりインクをノズルから
噴射させるインクジェットヘッドに関するものである。
ナルコンピュータ等の情報処理装置は、通常、文字や図
形からなるデータを視覚情報として記録するように、こ
れらのデータを用紙に記録可能な記録装置を有してい
る。この記録装置には、インパクト方式や感熱方式、イ
ンクジェット方式等の各種の印字方式が採用されている
が、近年においては、静粛性に優れていると共に各種材
質の用紙に印字可能なインクジェット方式を採用したイ
ンクジェット記録装置が注目されている。
文字や図形を印字するように、用紙に対してインク滴を
噴射する多数のノズルを有したインクジェットヘッドを
有している。インクジェットヘッドは、通常、図9に示
すように、ノズル100に連通されたインク流路105
の側壁101を分極処理した圧電材料で構成すると共に
側壁面に電極102を形成することにより構成されてお
り、電極102を介して駆動電界を側壁101に印加す
ることにより側壁101を屈曲させてインク流路105
の容積を変化させることによって、インク圧力の増減に
よりインク流路105に対するインクの排出(噴射)と
供給とを行うようになっている。
存在していると、インク流路105の容積が変化したと
きに、この容積の変化分を気泡103が圧縮および膨張
により吸収してしまうため、インク流路105の容積変
化がインク圧力の増減に十分に反映されずにインク滴の
噴射が不十分なものになったり、気泡103が成長する
とインク流路105やノズル100を塞ぎ不噴射の原因
になる。従って、従来、印字の開始時や不噴射の検出時
においては、ノズル100の外に吸引手段を密着させて
インク流路105内のインクと共に気泡103を吸引す
る吸引処理が行われるようになっている。
来のように、吸引処理を行うだけでは、気泡103がノ
ズルプレート104とインク流路105との隅部に存在
していた場合に、気泡103の除去が不十分になり易い
ため、確実に気泡103を除去しようとすると、これら
の処理を多数回繰り返して行うことが必要であるという
問題がある。
00近傍に立ち上げながら湾曲させることによって、イ
ンクの流れを円滑にして気泡103がノズルの噴射と共
に排出される構成も提案されているが(特開平6−17
1096号公報)、これは常に断面積を縮小しているだ
けであって、どのような形状にすれば、気泡103の排
出を十分に行えるのかは不明であった。
状に設定することにより、少ない回数の吸引処理で気泡
を十分に除去することができるインクジェットヘッドを
提供しようとするものである。
に、請求項1の発明は、インク流路の先端に、該インク
流路の流路断面で設定可能なほぼ最大径のほぼ円形状の
ノズルを設け、該インク流路内のインクに圧力を作用さ
せることによって、インクを前記ノズルから噴射させる
インクジェットヘッドであって、前記インク流路は、ノ
ズルから離れた位置において第1深度からノズルと近接
した位置において第2深度となるように形成されてお
り、前記第1深度に対する第2深度の比率が、0.1〜
0.8の範囲に設定されていることを特徴としている。
対する第1深度H1を上記の比率範囲に設定する立ち上
げ量とすることによって、インク流路に存在する殆どの
気泡を、少ない回数の吸引処理によりノズルから除去す
ることができる。
ジェットヘッドであって、前記インク流路を有するアク
チュエータ基板のインク流路先端側の端面に、前記ノズ
ルを有するノズルプレートが接合されていることを特徴
としている。
とインク流路の先端とで形成される隅部に溜まる気泡を
吸引処理により容易に除去することができる。
のインクジェットヘッドであって、前記インク流路の側
壁は、そのインク流路の断面積を変化させる方向に変形
することによって、インクに圧力を作用させるように構
成されていることを特徴としている。
ら離れた部分で側壁を大きく変形させてインクに圧力を
作用させるので、ノズルと近接する部分において断面積
が小さく形成されていても、十分に大きな圧力でインク
を噴射させることができる。
図8に基づいて以下に説明する。本実施の形態に係るイ
ンクジェットヘッドは、図1に示すように、アクチュエ
ータ基板2とプレート部材4とノズルプレート6とマニ
ホールド部材7とを有している。アクチュエータ基板2
は、チタン酸ジルコン酸鉛系(PZT)のセラミックス
材料からなる圧電材料で形成されており、上面にダイヤ
モンドブレード等により切削加工された複数のインク溝
14が形成されている。尚、上記の圧電材料には、チタ
ン酸鉛系(PT)のセラミックス材料を用いることもで
きる。
に、大部分が平坦な底面を有しており、このインク溝1
4の底面14aは、アクチュエータ基板2の後端から中
間部にかけて第1深度H1となるように形成された後、
中間部から先端にかけてなだらかな曲面でもって浅くな
るように立ち上げられ、先端部14bにおいて第2深度
H2となるように形成されている。また、インク溝14
は、後述のインク流路10の側壁間距離を先端から後端
にかけて同一距離にするように、同一幅に設定されてい
る。尚、インク溝14の底面は、半円形状や凹形状に湾
曲されていても良い。そして、インク溝14は、アクチ
ュエータ基板2の厚さ方向27Lに分極処理された側壁
20を介して並列配置されており、側壁20の壁面上部
には、分極方向27Lに対して直交方向に電界を印加す
るように、側壁20の両端にかけて電極22が蒸着やメ
ッキにより形成されている。
は、セラミックス材料や樹脂材料からなる平板状のプレ
ート部材4がエポキシ系の接着剤を用いて接合されてい
る。プレート部材4は、図2に示すように、接着層24
を介して側壁20の一方面に液密状態に密接されてお
り、インク溝14の一方面を覆うことによって、流路断
面が矩形形状のインク流路10を形成させている。そし
て、このようにインク流路10を形成するアクチュエー
タ基板2およびプレート部材4の一方端(先端)には、
ノズルプレート6が上述のエポキシ系の接着剤を用いて
接合されている。尚、ノズルプレート6は、ポリアルキ
レンや(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り形成されている。
10に対応してノズル30が形成されている。ノズル3
0は、略円錐台形状に形成されており、図2に示すよう
に、出口側からインク流路10側にかけて口径が拡大さ
れ、インク流路10側の端面においてインク流路10の
流路断面で設定可能なほぼ最大径となるように形成され
ている。つまり、インク流路10の流路断面にほぼ内接
する径に形成されている。この場合、ノズル径は、ノズ
ルプレートの接着の際の位置ずれを考慮して流路断面よ
りも若干小さくしても良い。そして、このようなノズル
30が連通されるインク流路10は、少ない回数の吸引
処理で気泡92をノズル30を介して十分に除去するこ
とができるように、ノズル30から離れた位置における
第1深度H1に対するノズル30と近接した位置におけ
る第2深度の比率が、0.1〜0.8の範囲に設定され
ている。尚、インク流路10の先端側の流路断面は、気
泡92の除去を一層十分に行うことができるように、側
壁高さに対する側壁間距離の比率が0.5〜2.0の範
囲に設定されていることが望ましい。
ト部材4の他方端(後端)には、マニホールド部材7が
接合されている。マニホールド部材7の一部には、イン
ク供給口31が形成されており、図示しないインクタン
クからインクが供給されるようになっている。そして、
マニホールド部材7は、全インク流路10に連通した共
通インク室9を形成しており、インク流路10が容積を
拡大したときに、このインク流路10にインクを供給す
るようになっている。
ドの動作について説明する。先ず、インクジェット記録
装置が印字を行う場合には、図6(a)に示すように、
与えられた印字データに従って、例えば特定のインク流
路10Bが選択されると、選択されたインク流路10B
の電極22B・22Cが接地されると共に、このインク
流路10Bの両側に位置するインク流路10A・10C
の電極22A・22Dに駆動電圧が印加される。そし
て、インク流路10Bの側壁20A・20Bにおいて、
インク流路10B方向に向かう駆動電界がそれぞれ発生
することによって、分極された側壁20A・20Bが圧
電厚みすべり効果により互いに接近するように屈曲す
る。従って、インク流路10Bが両側壁20A・20B
の屈曲により容積を減少させることから、インク流路1
0B内のインクが加圧されることによりノズル30から
インク滴が噴射することになる。
0A・20Bが屈曲前の状態に復帰することによって、
インク流路10B内のインク圧力が低下する。これによ
り、共通インク室9のインクがインク流路10B内に供
給され、インク滴の噴射量に相当するインクが補充され
ることによって、次回のインク滴の噴射に備えられる。
また、分極方向を逆にするか、電界方向を逆にすると、
図6(b)に示すように、両側壁20を、インク流路1
0が拡大する方向に変形させることができる。これによ
って、共通インク室9からインク流路10にインクを供
給し、その後、側壁20に印加した電界を解除すると、
側壁が直線状に復帰してインク流路10のインクに圧力
を加え、ノズル30からインク滴を噴射させるように構
成しても良い。さらにインク流路10の容積変化方法を
複数組み合わせることにより、インク滴の噴射の安定化
を図ったり、インク滴の体積や飛翔速度を制御すること
もできる。
行っているときや、インク切れにより図示しないインク
カートリッジを交換したときに、インク流路10に気泡
92が進入すると、インク流路10の容積が側壁20の
屈曲により拡縮しても、インク流路10内の気泡92が
膨張および圧縮することによって、適正なインク圧力が
得られなくなったり、気泡92の成長によりインク流路
10やノズル30が塞がれたりする。そして、この場合
には、印字不良が発生することになり、インクジェット
記録装置がこのような不良を生じたときに、気泡92を
インク流路10から除去するように、吸引処理を行うこ
とになる。
うにノズルプレート6の前面にノズル30を囲んでキャ
ップを密着し、そのキャップを通じてノズル30からイ
ンク流路10内のインクをポンプで吸引するものであ
る。あういはやはり図示しないが、インクタンク側に加
圧手段を設け、その圧力によりインク流路10内のイン
クをノズル30から押し出す操作でも同等の効果を得る
ことができ、これも本明細書では吸引処理に含める。そ
して、1回もしくは1サイクルの吸引処理で、インク流
路10内の容積と同等かそれ以上のインクを吸引し、イ
ンク流路10内の気泡92をインクと共に排出させる。
本実施形態では、図2に示すように、第1深度H1に対
する第2深度H2の比率が0.1〜0.8の範囲に設定
されているため、例えば1回の吸引処理で80%以上の
気泡92を除去することが可能になる。
の比率が0.1〜0.8の範囲に設定されていれば、少
ない回数の吸引処理で殆どの気泡92を除去できること
を以下のように確認した。
深度H1に対する第2深度H2の比率が0.05〜1.
0の範囲となる各種のインクジェットヘッドを用意し
た。尚、インク溝14の立ち上げ開始位置14cは、比
率の増減に拘わらず同一位置とした。そして、これらの
各インクジェットヘッドに対して所定量の気泡92を存
在させた後、上述の吸引処理を各インクジェットヘッド
に対して行うことによって、1回の吸引処理で気泡92
を除去できる確率を求めた。この結果、図5に示すよう
に、第1深度H1に対する第2深度H2の比率が0.1
〜0.8の範囲に設定されていれば、1回の吸引処理で
ほぼ80%以上の気泡92を除去できることが確認され
た。気泡92の除去率を100%にすることは困難であ
り、またインク流路10への気泡の侵入頻度は比較的少
ないため、除去率が80%あれば実用上問題にならな
い。
トヘッドは、図1に示すように、インク流路10(イン
ク流路)の先端に、インク流路10の流路断面で設定可
能なほぼ最大径のほぼ円形状のノズル30を設け、イン
ク流路10内のインクに圧力を作用させることによっ
て、インクをノズル30から噴射させるものであり、イ
ンク流路10は、ノズル30から離れた位置において第
1深度H1からノズル30と近接した位置において第2
深度H2となるように形成されており、第1深度H1に
対する第2深度H2の比率が0.1〜0.8の範囲に設
定された構成にされている。このように、第1深度H1
に対する第2深度H2の比率を0.1〜0.8の範囲に
設定するように構成すれば、インク流路10に存在する
殆どの気泡92を、少ない回数の吸引処理によりノズル
30から除去することができる。
た側壁20を電界の印加で屈曲させることによりインク
に対して圧力を作用させるようになっているが、これに
限定されることはなく、インクを加熱して泡を発生し、
この泡の膨張圧力により圧力を作用させるようになって
いても良いし、インク流路10に沿って振動板を設け、
この振動板を圧電素子或いはその他の手段により振動さ
せて圧力を作用させるようになっていても良い。
10を有するアクチュエータ基板2の先端側の端面に、
ノズル30を有するノズルプレート6が接合された構成
にされている。これにより、ノズルプレート6のノズル
30の周囲とインク流路10の先端とで形成される隅部
に留まる気泡92を吸引処理により容易に除去すること
ができる。
0の側壁間距離がインク流路10の先端から後端にかけ
て同一距離に設定されているが、インク流路10の側壁
20は、インク流路10の断面積を変化させる方向に変
形することによって、インクに圧力を作用させるように
構成されていても良い。そして、この場合には、ノズル
30と近接する部分において流路断面の断面積が縮小さ
れていても、側壁20の変形によってインクに大きな圧
力を作用させることができ、効率の良い噴射を行うこと
ができる。
10を形成する側壁20が−方向27Lにのみ分極処理
されたインクジェットヘッドを用いて説明しているが、
これに限定されることはない。即ち、インクジェットヘ
ッドは、例えば図7に示すように、方向27Lに分極処
理されたアクチュエータ基板2に対してそれと反対方向
27Uに分極処理された圧電部材25を接着層26を介
して接合した後、この圧電部材25とアクチュエータ基
板2とを切削加工してインク溝14を形成し、2層構造
からなる側壁20に電極22L・22Uを形成した構成
にされていても良い。
すように、インク溝14U・14Lの側壁20U・20
Lに電極22U・22Lが形成されたアクチュエータ基
板2U・2Lを上下一対に接合することによって、相互
に反対方向27U・27Lに分極処理された側壁20U
・20Lを有した構成にされていても良い。さらに、各
インク流路10間に、インクがその中に入らずインク滴
を噴射しない空間が設けられた構成にされても良い。
に、該インク流路の流路断面で設定可能なほぼ最大径の
ほぼ円形状のノズルを設け、該インク流路内のインクに
圧力を作用させることによって、インクを前記ノズルか
ら噴射させるインクジェットヘッドであって、前記イン
ク流路は、ノズルから離れた位置において第1深度から
ノズルと近接した位置において第2深度となるように形
成されており、前記第1深度に対する第2深度の比率
が、0.1〜0.8の範囲に設定された構成である。
対する第1深度H1を上記の比率範囲に設定する立ち上
げ量とすることによって、インク流路に存在する殆どの
気泡を、少ない回数の吸引処理によりノズルから除去す
ることができ、これによって早期に印字動作に入ること
ができると共に、吸引処理によって捨てられるインク量
を少なくできる等、実用上優れたインクジェットヘッド
を提供することができるという効果を奏する。
ジェットヘッドであって、前記インク流路を有するアク
チュエータ基板のインク流路先端側の端面に、前記ノズ
ルを有するノズルプレートが接合されている構成であ
る。これにより、ノズルプレートのノズル周囲とインク
流路の先端とで形成される隅部に溜まる気泡を吸引処理
により容易に除去することができるという効果を奏す
る。
のインクジェットヘッドであって、前記インク流路の側
壁は、そのインク流路の断面積を変化させる方向に変形
することによって、インクに圧力を作用させるように構
成されている。
ら離れた部分で側壁を大きく変形させてインクに作用さ
せるので、ノズルと近接する部分において断面積が小さ
く形成されていても、十分に大きな圧力でインクを噴射
させることができるという効果を奏する。
関係を示すグラフである。
る。
に、大部分が平坦な底面を有しており、このインク溝1
4の底面14aは、アクチュエータ基板2の後端から中
間部にかけて第1深度H1となるように形成された後、
中間部から先端にかけてなだらかな曲面でもって浅くな
るように立ち上げられ、先端部14bにおいて第2深度
H2となるように形成されている。また、インク溝14
は、後述のインク流路10の側壁間距離を先端から後端
にかけて同一距離にするように、同一幅に設定されてい
る。尚、インク溝14の底面は、半円形状や凹形状に湾
曲されていても良い。そして、インク溝14は、アクチ
ュエータ基板2の厚さ方向27Lに分極処理された側壁
20を介して並列配置されており、側壁20の壁面上部
には、分極方向27Lに対して直交方向に電界を印加す
るように、側壁20の両端にかけて電極22が蒸着やメ
ッキにより形成されている。
うにノズルプレート6の前面にノズル30を囲んでキャ
ップを密着し、そのキャップを通じてノズル30からイ
ンク流路10内のインクをポンプで吸引するものであ
る。あるいはやはり図示しないが、インクタンク側に加
圧手段を設け、その圧力によりインク流路10内のイン
クをノズル30から押し出す操作でも同等の効果を得る
ことができ、これも本明細書では吸引処理に含める。そ
して、1回もしくは1サイクルの吸引処理で、インク流
路10内の容積と同等かそれ以上のインクを吸引し、イ
ンク流路10内の気泡92をインクと共に排出させる。
本実施形態では、図2に示すように、第1深度H1に対
する第2深度H2の比率が0.1〜0.8の範囲に設定
されているため、例えば1回の吸引処理で80%以上の
気泡92を除去することが可能になる。
Claims (3)
- 【請求項1】 インク流路の先端に、該インク流路の流
路断面で設定可能なほぼ最大径のほぼ円形状のノズルを
設け、該インク流路内のインクに圧力を作用させること
によって、インクを前記ノズルから噴射させるインクジ
ェットヘッドであって、 前記インク流路は、ノズルから離れた位置において第1
深度からノズルと近接した位置において第2深度となる
ように形成されており、前記第1深度に対する第2深度
の比率が、0.1〜0.8の範囲に設定されていること
を特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項2】 前記インク流路を有するアクチュエータ
基板のインク流路先端側の端面に、前記ノズルを有する
ノズルプレートが接合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ヘッド。 - 【請求項3】 前記インク流路の側壁は、そのインク流
路の断面積を変化させる方向に変形することによって、
インクに圧力を作用させるように構成されていることを
特徴とする請求項1または2記載のインクジェットヘッ
ド。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8015597A JP3342344B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | インクジェットヘッド |
US09/048,220 US6139133A (en) | 1997-03-31 | 1998-03-26 | Ink jet head for ejecting ink by exerting pressure on ink in ink channels |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8015597A JP3342344B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | インクジェットヘッド |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10272773A true JPH10272773A (ja) | 1998-10-13 |
JP3342344B2 JP3342344B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=13710420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8015597A Expired - Fee Related JP3342344B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP3342344B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007090281A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Dainippon Printing Co Ltd | 微粒子含有インク用インクジェットヘッド |
JP2012236306A (ja) * | 2011-05-11 | 2012-12-06 | Mimaki Engineering Co Ltd | 液体吐出装置及び液体吐出装置の気泡除去方法 |
JP2014148090A (ja) * | 2013-02-01 | 2014-08-21 | Canon Inc | 液体吐出装置 |
JP2014148089A (ja) * | 2013-02-01 | 2014-08-21 | Canon Inc | 液体吐出装置 |
CN112848688A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-05-28 | 苏州英加特喷印科技有限公司 | 压电喷墨头内循环结构及喷墨打印机 |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP8015597A patent/JP3342344B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2014148090A (ja) * | 2013-02-01 | 2014-08-21 | Canon Inc | 液体吐出装置 |
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CN112848688B (zh) * | 2021-01-07 | 2021-09-14 | 苏州英加特喷印科技有限公司 | 压电喷墨头内循环结构及喷墨打印机 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3342344B2 (ja) | 2002-11-05 |
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