JPH1081011A - Ink jet recording head - Google Patents
Ink jet recording headInfo
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- JPH1081011A JPH1081011A JP23904296A JP23904296A JPH1081011A JP H1081011 A JPH1081011 A JP H1081011A JP 23904296 A JP23904296 A JP 23904296A JP 23904296 A JP23904296 A JP 23904296A JP H1081011 A JPH1081011 A JP H1081011A
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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
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14475—Structure thereof only for on-demand ink jet heads characterised by nozzle shapes or number of orifices per chamber
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号に応じて
インクドロップを吐出し、記録紙等の記録媒体に付着さ
せて画像を記録するドロップ・オン・デマンド方式のイ
ンクジェット記録ヘッドに関するものである。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a drop-on-demand type ink jet recording head for recording an image by ejecting an ink drop in accordance with an image signal and attaching the ink drop to a recording medium such as recording paper. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、加熱素子や圧電アクチュエータ等
の加圧手段を画像信号に応じて駆動し、インクキャビテ
ィに収容されたインクを加圧してノズルからインク滴を
吐出し、該インク滴が記録媒体に付着して形成されるド
ットにより画像を記録するドロップ・オン・デマンド方
式のインクジェット記録ヘッドが知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, a pressurizing means such as a heating element or a piezoelectric actuator is driven in accordance with an image signal to pressurize ink contained in an ink cavity and discharge ink droplets from nozzles. 2. Description of the Related Art A drop-on-demand type ink jet recording head that records an image by dots formed on a medium is known.
【０００３】この種のインクジェット記録ヘッドで階調
画像を記録する一つの方法として、ノズルから吐出され
るインク滴の大きさを変化させ、記録媒体上でのドット
径を変化させることによって階調表現を行うものが知ら
れている。インク滴の大きさを変化させる方法として、
大径インク滴を吐出する大ノズルと、小径インク滴を吐
出する小ノズルとを設けたインクジェット記録ヘッドが
提案されている。例えば、米国特許第５,２０８,６０５
号には、大ノズル列と小ノズル列とを並列に配置したプ
リントヘッドが開示されている。また、特開平６−２３
８９０２号公報には、大，小ノズルを交互に一列に配置
したインクジェットプリントヘッドが開示されている。One method of recording a gradation image with this type of ink jet recording head is to change the size of an ink droplet ejected from a nozzle and change the dot diameter on a recording medium to express gradation. It is known to do. As a method of changing the size of the ink droplet,
An ink jet recording head provided with a large nozzle for discharging a large-diameter ink droplet and a small nozzle for discharging a small-diameter ink droplet has been proposed. For example, US Pat. No. 5,208,605
Discloses a print head in which a large nozzle row and a small nozzle row are arranged in parallel. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No.
JP 8902 discloses an ink jet print head in which large and small nozzles are alternately arranged in a line.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、１つのヘッド
に大きさの異なる多数の大，小ノズルをミクロンオーダ
の精度を確保しつつ形成するのは技術的に容易ではな
く、また、ノズル径を小さくし過ぎるとノズルの目詰ま
りを起こしやすくなることなどからノズル径の調整可能
な範囲にも限界があり、単にノズル径を異ならせてドッ
ト径を変化させるだけでは、充分に幅広く、滑らかな階
調表現を実現するのは困難であった。However, it is not technically easy to form a large number of large and small nozzles having different sizes in one head while ensuring the accuracy on the order of microns. If the nozzle diameter is too small, nozzle clogging is likely to occur.Therefore, the adjustable range of the nozzle diameter is also limited. It was difficult to realize the tone expression.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明にかかる
インクジェット記録ヘッドは上記問題点に鑑みてなされ
たもので、複数のヘッド部を有し、各ヘッド部がインク
を収容するインクキャビティと、補給用インクを収容す
るインク供給室と、上記インクキャビティを上記インク
供給室に連通するインクインレットと、上記インクキャ
ビティに収容されたインクを加圧する加圧手段と、加圧
されたインクがインク滴となって吐出されるノズルとを
備え、１つのインクキャビティ当たりのノズル数を各ヘ
ッド部ごとに違えるとともに、１つのインクキャビティ
に複数のノズルを備えたヘッド部では上記複数のノズル
を近接して設けたものである。Accordingly, an ink jet recording head according to the present invention has been made in view of the above problems, and has an ink cavity having a plurality of heads, each of which contains ink. An ink supply chamber for accommodating replenishment ink, an ink inlet communicating the ink cavity with the ink supply chamber, a pressurizing means for pressurizing the ink contained in the ink cavity, and an ink droplet for the pressurized ink. Nozzles that are ejected as follows. The number of nozzles per one ink cavity is different for each head unit, and the head unit that has a plurality of nozzles in one ink cavity has the plurality of nozzles arranged close to each other. It is provided.
【０００６】上記インクジェット記録ヘッドでは、上記
インクインレットをインク通過時の流路抵抗が各ヘッド
部ごとに異なるように形成してもよいし、上記インクキ
ャビティおよび加圧手段の大きさを各ヘッド部ごとに違
えてもよい。In the above-mentioned ink jet recording head, the ink inlet may be formed so that the flow path resistance at the time of passing the ink is different for each head portion, and the size of the ink cavity and the pressurizing means is set to each head portion. It may be different for each.
【０００７】[0007]
【発明の作用および効果】本発明にかかるインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、各ヘッド部の加圧手段を駆動し
てインクキャビティ内のインクを加圧すると、インクキ
ャビティに連通する各ノズルからインク滴が吐出され
る。複数のノズルと連通するインクキャビティからは、
上記複数のノズルからそれぞれインク滴が吐出される。
これら複数のノズルは近接して設けてあるので、それら
から吐出された複数のインク滴は、記録媒体に着弾する
前に合体して１つの大きなインク滴となる。これによ
り、１つのインクキャビティ当たりのノズル数が他のヘ
ッド部よりも多いヘッド部からは、より大きなインク滴
が吐出されることになり、記録媒体上により大径のイン
クドットが形成される。したがって、画像信号に応じて
インクを吐出させるヘッド部を適宜切り替えることによ
り、滑らかで幅広い階調性のある高画質の中間調画像を
得られる。In the ink jet recording head according to the present invention, when the pressurizing means of each head is driven to pressurize the ink in the ink cavity, ink droplets are ejected from each nozzle communicating with the ink cavity. You. From the ink cavity communicating with multiple nozzles,
Ink droplets are respectively ejected from the plurality of nozzles.
Since the plurality of nozzles are provided close to each other, the plurality of ink droplets ejected from them are united into one large ink droplet before landing on a recording medium. As a result, a larger number of nozzles per ink cavity is ejected from the head unit than the other head units, so that larger ink droplets are ejected, and larger-diameter ink dots are formed on the recording medium. Therefore, a high quality halftone image having a smooth and wide gradation can be obtained by appropriately switching the head unit that ejects the ink according to the image signal.
【０００８】上記インクジェット記録ヘッドでは、１つ
のインクキャビティ当たりのノズル数を変えることによ
りインク滴の大きさを変えるため、各ヘッド部のノズル
を同じ大きさに形成することができる。したがって、各
ノズルについて目詰まりの起こりにくい大きさを選択で
きるとともに、加工精度を高いものにすることができ
る。In the above-described ink jet recording head, since the size of the ink droplet is changed by changing the number of nozzles per one ink cavity, the nozzle of each head portion can be formed in the same size. Therefore, it is possible to select a size in which clogging does not easily occur for each nozzle, and it is possible to increase processing accuracy.
【０００９】また、上記インクジェット記録ヘッドにお
いて、インクインレットのインク通過時の流路抵抗を各
ヘッド部ごとに異なるように形成すれば、加圧手段によ
ってインクキャビティ内のインクに同一の加圧力を作用
させても、流路抵抗が比較的大きなインクレットを備え
たヘッド部では、他のヘッド部に比べてインクインレッ
トをインクが逆流することによる圧力損失が小さくて済
み、その分、インク滴の吐出を効率よく行える。したが
って、流路抵抗の大きなインクインレットを有するヘッ
ド部からは、他のヘッド部よりも大きなインク滴を吐出
することができ、上記ノズル数の違いと相俟って、一層
幅広い階調表現が可能になる。In the above-mentioned ink jet recording head, if the flow resistance of the ink inlet when passing the ink is made different for each head, the same pressing force acts on the ink in the ink cavity by the pressurizing means. However, the pressure loss due to the backflow of the ink through the ink inlet is smaller in the head portion having the inklet having a relatively large flow path resistance than in the other head portions, and the ink droplet is ejected accordingly. Can be performed efficiently. Therefore, a head portion having an ink inlet having a large flow path resistance can eject larger ink droplets than other head portions, and in combination with the difference in the number of nozzles, a wider range of gradation expression is possible. become.
【００１０】さらに、上記インクキャビティおよび加圧
手段の大きさを各ヘッド部ごとに違えた上記インクジェ
ット記録ヘッドによれば、上記加圧手段を同一条件で駆
動した場合にも、比較的大きな加圧手段を有するヘッド
部ではインクキャビティ内のインクに作用する加圧力が
大きく、他のヘッド部よりも大きなインク滴がノズルか
ら吐出されので、上記ノズル数の違いと相俟って一層幅
広い階調表現が可能になる。Further, according to the ink jet recording head in which the sizes of the ink cavity and the pressurizing means are different for each head, even when the pressurizing means is driven under the same condition, a relatively large pressurizing pressure is applied. In the head section having the means, the pressure acting on the ink in the ink cavity is large, and ink droplets larger than those of the other head sections are ejected from the nozzles. Becomes possible.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図１から図３は、本発
明の一実施形態であるインクジェット記録ヘッド１０を
示す。このヘッド１０は、大径インク滴吐出用ヘッド部
１２（以下「大径ヘッド部１２」という。）と小径イン
ク滴吐出用ヘッド部１４（以下「小径ヘッド部１４」と
いう。）とからなる。これら大径ヘッド部１２と小径ヘ
ッド部１４は、天板１６、隔壁１８、振動板２０、およ
び基板２２を重ね合わせて一体的に構成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 to 3 show an ink jet recording head 10 according to one embodiment of the present invention. The head 10 includes a large-diameter ink droplet ejection head unit 12 (hereinafter, referred to as a “large-diameter head unit 12”) and a small-diameter ink droplet ejection head unit 14 (hereinafter, referred to as a “small-diameter head unit 14”). The large-diameter head section 12 and the small-diameter head section 14 are integrally formed by laminating a top plate 16, a partition 18, a vibration plate 20, and a substrate 22.
【００１２】天板１６は金属、合成樹脂、またはセラミ
ック等の材料からなり、隔壁１８との対向部をフォトリ
ソグラフィ等の方法で微細加工して、大径ヘッド部１２
と小径ヘッド部１４とにそれぞれインク２４を収容する
複数のインクキャビティ２６と、補給用インク２４を収
容するインク供給室３０と、各インクキャビティ２６を
インク供給室３０に連通するインクインレット３２と
が、各ヘッド部１２，１４でそれぞれ同一の大きさに形
成されている。The top plate 16 is made of a material such as a metal, a synthetic resin, or a ceramic, and a portion facing the partition 18 is finely processed by a method such as photolithography to form a large-diameter head portion 12.
A plurality of ink cavities 26 accommodating the ink 24 in the small-diameter head portion 14, an ink supply chamber 30 accommodating the replenishing ink 24, and an ink inlet 32 communicating each ink cavity 26 with the ink supply chamber 30. , Are formed in the same size in each of the head portions 12 and 14.
【００１３】図１に示すように、大径ヘッド部１２と小
径ヘッド部１４の各インクキャビティ２６は、これらヘ
ッド部１２，１４が対向する方向に沿って延びる長溝状
にかつ互いに平行に形成されている。また、インク供給
室３０は、インクキャビティ２６を挟んで中央線３４の
反対側に形成されており、図示しないインクタンクに接
続してある。As shown in FIG. 1, the ink cavities 26 of the large-diameter head portion 12 and the small-diameter head portion 14 are formed in a long groove shape extending in a direction in which the head portions 12 and 14 are opposed to each other and parallel to each other. ing. The ink supply chamber 30 is formed on the opposite side of the center line 34 across the ink cavity 26 and is connected to an ink tank (not shown).
【００１４】また、天板１６には、上記中央線３４側に
おいて各インクキャビティ２６にそれぞれ連通するノズ
ルがエキシマレーザ加工などによって形成されている
が、１つのインクキャビティ２６当たりのノズル数がヘ
ッド部１２，１４ごとに違えてある。すなわち、大径ヘ
ッド部１２では、１つのインクキャビティ２６当たりに
２つのノズル２８ａ，２８ｂが近接して形成されてい
る。これらノズル２８ａ，２８ｂ間の距離は、各ノズル
２８ａ，２８ｂからそれぞれ吐出されたインク滴が、図
示しない記録媒体に着弾する前に合体可能な距離に設定
されている。他方、小径ヘッド部１４では、１つのイン
クキャビティ２６当たりに１つのノズル３８が形成され
ている。なお、本実施形態では、各ノズル２８ａ，２８
ｂ，３８を吐出口に向かって断面積が小さくなるテーパ
状に形成し、その径を同一径としてある。On the top plate 16, nozzles communicating with the respective ink cavities 26 are formed on the center line 34 side by excimer laser processing or the like. Every 12 and 14 are different. That is, in the large-diameter head section 12, two nozzles 28a and 28b are formed close to one ink cavity 26. The distance between the nozzles 28a and 28b is set to a distance at which the ink droplets ejected from each of the nozzles 28a and 28b can be combined before landing on a recording medium (not shown). On the other hand, in the small diameter head section 14, one nozzle 38 is formed per one ink cavity 26. In the present embodiment, each of the nozzles 28a, 28
b, 38 are formed in a tapered shape having a smaller sectional area toward the discharge port, and have the same diameter.
【００１５】隔壁１８は金属または合成樹脂の薄肉フィ
ルムが使用されており、天板１６と振動板２０との間に
固定されている。なお、隔壁１８はこれに所定の張力が
加わった状態で固定するのが望ましい。The partition 18 is made of a thin film of metal or synthetic resin, and is fixed between the top plate 16 and the diaphragm 20. It is desirable that the partition wall 18 be fixed with a predetermined tension applied thereto.
【００１６】振動板２０は周知の圧電材料からなり、そ
の上面と下面にそれぞれ共通電極、個別電極として利用
される導電性金属層（図示せず）が設けてあり、隔壁１
８と基板２２との間に固定されている。また、振動板２
０は、図２，３に示すように、ダイシング加工により縦
方向溝５８と横方向溝６０を形成して分断し、各インク
キャビティ２６に対応する圧電部材４２（加圧手段）
と、隣接する圧電部材４２の間に位置する仕切壁４４
と、これらを囲む周囲壁４６に分離されている。各圧電
部材４２は、高温下で上下の共通電極と個別電極との間
に高電圧を印加して分極処理されている。なお、圧電部
材４２は、単層タイプに限らず、金属電極層をそれぞれ
挟むように複数の薄膜圧電シートを積層して形成した積
層型圧電部材を用いてもよい。The diaphragm 20 is made of a well-known piezoelectric material, and has a conductive metal layer (not shown) used as a common electrode and an individual electrode on its upper and lower surfaces, respectively.
8 and the substrate 22. In addition, diaphragm 2
2, a vertical groove 58 and a horizontal groove 60 are formed by dicing as shown in FIGS. 2 and 3, and divided, and a piezoelectric member 42 (pressing means) corresponding to each ink cavity 26 is formed.
And a partition wall 44 located between the adjacent piezoelectric members 42
And a surrounding wall 46 surrounding them. Each piezoelectric member 42 is polarized by applying a high voltage between the upper and lower common electrodes and the individual electrodes at a high temperature. In addition, the piezoelectric member 42 is not limited to the single-layer type, and a laminated piezoelectric member formed by laminating a plurality of thin film piezoelectric sheets so as to sandwich the metal electrode layer may be used.
【００１７】基板２２は、セラミック、金属、または合
成樹脂などからなり、振動板２０に固定されている。The substrate 22 is made of ceramic, metal, synthetic resin, or the like, and is fixed to the diaphragm 20.
【００１８】上記構成のヘッド１０では、インク２４が
図示しないインクタンクからインク供給室３０に供給さ
れ、インクインレット３２を介して各インクキャビティ
２６に収容されている。この状態で、画像信号制御回路
（図示せず）から圧電部材４２にパルス電圧が印加され
ると、圧電部材４２が瞬時に変形して隔壁１８をインク
キャビティ２６内に押し込む。これにより、インクキャ
ビティ２６内のインク２４が加圧され、大径ヘッド部１
２のノズル２８ａ，２８ｂおよび小径ヘッド部１４のノ
ズル３８からそれぞれインク滴が吐出される。In the head 10 having the above-described structure, the ink 24 is supplied from an ink tank (not shown) to the ink supply chamber 30 and stored in each ink cavity 26 via the ink inlet 32. In this state, when a pulse voltage is applied to the piezoelectric member 42 from an image signal control circuit (not shown), the piezoelectric member 42 is instantaneously deformed and pushes the partition 18 into the ink cavity 26. Thereby, the ink 24 in the ink cavity 26 is pressurized, and the large-diameter head 1
Ink droplets are ejected from the second nozzles 28a and 28b and the nozzle 38 of the small diameter head unit 14, respectively.
【００１９】図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、大径ヘ
ッド部１２のノズル２８ａ，２８ｂからそれぞれ吐出さ
れたインク滴５０，５２は、両ノズル２８ａ，２８ｂが
近接して設けてあるために、吐出後間もなく合体して１
つのインク滴５４となる。このインク滴５４は、小径ヘ
ッド部１４のノズル３８から吐出されたインク滴５６に
比べて大きな体積を有する。したがって、記録媒体に形
成される付着ドット径もインク滴５４の方がインク滴５
６よりも大径となる。また、大径ヘッド部１２の圧電部
材４２に、小径ヘッド部１４のそれよりも高い電圧を印
加すれば、圧電部材４２の変形に基づくインク加圧力が
より大きくなるので、さらに付着ドット径の差を大きく
することができる。よって、画像信号に応じて大径ヘッ
ド部１２と小径ヘッド部１４を適宜選択するとともに、
圧電部材４２への印加電圧を変えることで、滑らかで幅
広い階調性のある中間調画像を得ることができる。As shown in FIGS. 4A to 4D, the ink droplets 50 and 52 ejected from the nozzles 28a and 28b of the large-diameter head unit 12 are provided when the nozzles 28a and 28b are provided close to each other. Shortly after ejection,
One ink droplet 54 is obtained. The ink droplet 54 has a larger volume than the ink droplet 56 ejected from the nozzle 38 of the small diameter head unit 14. Therefore, the diameter of the attached dot formed on the recording medium is smaller for the ink droplet 54 than for the ink droplet 54.
The diameter becomes larger than 6. Further, if a voltage higher than that of the small-diameter head portion 14 is applied to the piezoelectric member 42 of the large-diameter head portion 12, the ink pressing force based on the deformation of the piezoelectric member 42 becomes larger, and the difference in the adhering dot diameter is further increased. Can be increased. Therefore, while appropriately selecting the large-diameter head unit 12 and the small-diameter head unit 14 according to the image signal,
By changing the voltage applied to the piezoelectric member 42, it is possible to obtain a halftone image having a smooth and wide gradation.
【００２０】なお、圧電部材４２への電圧印加条件を変
える場合、パルス電圧の電圧値の変化に限らず、電圧値
を一定として電圧印加時間を変える、ごく短時間のパル
ス電圧の印加回数を変える、パルス電圧の最大電圧値ま
での立ち上がり時間を変える、あるいは、これらを組み
合わせた制御を行うことで、インク加圧力を変化させて
インク滴の大きさを変えるようにしてもよい。これらに
より、ドライバー回路の選択幅が広がりローコスト化が
可能になる。When the voltage application condition to the piezoelectric member 42 is changed, the voltage application time is changed while the voltage value is kept constant, and the number of times of application of the pulse voltage in a very short time is changed without changing the voltage value of the pulse voltage. Alternatively, the size of the ink droplet may be changed by changing the ink pressure by changing the rise time of the pulse voltage up to the maximum voltage value, or by performing control in a combination thereof. As a result, the selection range of the driver circuit is expanded, and the cost can be reduced.
【００２１】また、図５，６に示すように、大径ヘッド
部１２の１つのインクキャビティ当たりのノズル数を３
つないし４つ、またはそれ以上にすれば、さらに大きな
インク滴を吐出することができ、これにより階調幅をさ
らに広げることができる。As shown in FIGS. 5 and 6, the number of nozzles per ink cavity of the large-diameter head unit 12 is set to three.
With four to four or more, larger ink droplets can be ejected, and the gradation width can be further widened.
【００２２】さらに、上記ヘッド１０では、大径ヘッド
部１２と小径ヘッド部１４とからそれぞれ吐出されるイ
ンク滴の大きさを変えるために各ヘッド部１２，１４ご
とにノズル径を変える必要がない。そのため、ノズル加
工の際にレーザ径や切削工具などを変更する必要がな
く、ノズル加工を高精度でかつ容易に行うことができ、
しかも、各ノズル２８ａ，２８ｂ，３８の径を目詰まり
が起こりにくい大きさに選択することができる。なお、
ノズル数を変えるとともに、大径ヘッド部１２のノズル
径を小径ヘッド部１４のそれよりも大径に形成した場合
には、各ヘッド部１２，１４から吐出されるインク滴径
の差をさらに大きくでき、階調幅を一層広げることがで
きる。Furthermore, in the head 10, it is not necessary to change the nozzle diameter for each of the heads 12, 14 in order to change the size of the ink droplets ejected from the large-diameter head 12 and the small-diameter head 14, respectively. . Therefore, there is no need to change the laser diameter or cutting tool during nozzle processing, and nozzle processing can be performed with high accuracy and ease.
In addition, the diameter of each of the nozzles 28a, 28b, 38 can be selected so that clogging does not easily occur. In addition,
When the number of nozzles is changed and the nozzle diameter of the large-diameter head section 12 is formed larger than that of the small-diameter head section 14, the difference between the ink droplet diameters ejected from the head sections 12 and 14 is further increased. Thus, the gradation width can be further increased.
【００２３】ここで、１インクキャビティ当たりのノズ
ル数と記録媒体上に形成されるドット径との関係を調べ
た。その際、ノズルのテーパ角度１０°、吐出口の径３
０μｍとし、圧電部材に印加する電圧値を３０Ｖで共通
とした。また、インクインレット３２の高さｈ、幅ｗ、
長さｎ（図１，３参照）をそれぞれ４０×５０×１５０
（μｍ）とした。その結果を図７のグラフに示す。この
グラフから明らかなように、ノズル数が多くなるにつれ
て、ドット径がほぼ比例的に増加することが確認でき
た。Here, the relationship between the number of nozzles per ink cavity and the diameter of a dot formed on a recording medium was examined. At this time, the taper angle of the nozzle is 10 ° and the diameter of the discharge port is 3
0 μm, and the voltage applied to the piezoelectric member was common at 30V. In addition, the height h, the width w of the ink inlet 32,
The length n (see FIGS. 1 and 3) is 40 × 50 × 150
(Μm). The results are shown in the graph of FIG. As is clear from this graph, it was confirmed that as the number of nozzles increased, the dot diameter increased almost proportionally.
【００２４】次に、本実施形態の変形例について説明す
る。上記ヘッド１０において、大径ヘッド部１２と小径
ヘッド部１４とでは、ノズル数以外は同じ構成でかつ同
一サイズに形成したが、上記インクインレット３２をイ
ンク通過時の流路抵抗をヘッド部１２，１４ごとに異な
るように形成してもよい。Next, a modified example of this embodiment will be described. In the head 10, the large-diameter head section 12 and the small-diameter head section 14 have the same configuration and the same size except for the number of nozzles. 14 may be formed differently.
【００２５】具体的には、例えば、インクインレット３
２の長さｎや、インクキャビティ２６に臨むインクイン
レット３２の開口部の大きさなどをヘッド部１２，１４
によって変えることで、大径ヘッド部１２のインクイン
レットの流路抵抗の方が、小径ヘッド部１２のそれより
も比較的大きくなるように形成する。これにより、圧電
部材４２によってインクキャビティ２６内のインクに同
一の加圧力を作用させても、大径ヘッド部１２ではイン
クインレット３２へのインクの逆流による圧力損失が小
さく、その分、インク滴の吐出を効率よく行うことがで
きる。したがって、大径ヘッド部１２と小径ヘッド部１
４とからそれぞれ吐出されるインク滴の大きさの差をさ
らに大きなものにすることができ、より一層幅広い階調
表現が可能になる。Specifically, for example, the ink inlet 3
2 and the size of the opening of the ink inlet 32 facing the ink cavity 26, etc.
Thus, the flow path resistance of the ink inlet of the large-diameter head unit 12 is formed to be relatively larger than that of the small-diameter head unit 12. Thus, even if the same pressure is applied to the ink in the ink cavity 26 by the piezoelectric member 42, the large-diameter head 12 has a small pressure loss due to the backflow of the ink to the ink inlet 32, and accordingly, the ink droplet Discharge can be performed efficiently. Therefore, the large diameter head section 12 and the small diameter head section 1
4 can further increase the difference between the sizes of the ink droplets respectively ejected, and a wider gradation expression can be achieved.
【００２６】ここで、ノズル寸法および圧電部材への印
加電圧を図７の実験と同一とし、インクインレット３２
の高さｈ４０μｍおよび幅ｗ５０μｍは変えずに長さｎ
だけを５０μｍ長く形成して２００μｍとして、上記と
同様の実験を行った。その結果を図８のグラフに示す。
このグラフより、ノズル数が増えるにしたがってドット
径が大きくなる傾向は図７と同様であるが、図７に比べ
てドット径が総じて大きくなっていることが分かる。こ
れは、インクインレットの長さｎが長くなっている分だ
けインクとの接触面積が増加することにより、インクイ
ンレットの流路抵抗が大きくなっていることによるもの
と考えられる。Here, the nozzle dimensions and the voltage applied to the piezoelectric member were the same as in the experiment of FIG.
Length h40 μm and width w50 μm of length n
Was formed 50 μm long to 200 μm, and the same experiment as above was performed. The results are shown in the graph of FIG.
From this graph, it can be seen that the tendency that the dot diameter increases as the number of nozzles increases is the same as in FIG. 7, but the dot diameter is generally larger than in FIG. It is considered that this is because the flow area resistance of the ink inlet is increased by increasing the contact area with the ink as much as the length n of the ink inlet is increased.
【００２７】一方、インクインレットの長さｎを１５０
μｍで一定とし、インクインレットの断面を高さｈと幅
ｗが等しい正方形断面に形成して、その一辺の長さを変
えてドット径の変化を調べた。その際のノズルのテーパ
角度１２°、吐出口の径３０μｍ、ノズル厚み１００μ
ｍとし、圧電部材には電圧値３０Ｖ、パルス幅４０μｓ
ｅｃのパルス電圧を印加した。その結果を図９のグラフ
に示す。このグラフより、ノズル数が１つまたは２つの
いずれの場合も、インクインレット断面の一辺の長さが
短くなるにつれてドット径が大きくなっている。これも
上述したのと同様にインクインレットの断面積が小さく
なるにしたがって流路抵抗が大きくなることによるもの
と考えられる。On the other hand, the length n of the ink inlet is set to 150
With a constant μm, the cross section of the ink inlet was formed into a square cross section having the same height h and width w, and the length of one side was changed to examine the change in dot diameter. At that time, the nozzle taper angle was 12 °, the discharge port diameter was 30 μm, and the nozzle thickness was 100 μm.
m, and the piezoelectric member has a voltage value of 30 V and a pulse width of 40 μs.
ec pulse voltage was applied. The results are shown in the graph of FIG. According to this graph, in either case of one or two nozzles, the dot diameter increases as the length of one side of the cross section of the ink inlet decreases. This is also considered to be due to the fact that the flow path resistance increases as the cross-sectional area of the ink inlet decreases, as described above.
【００２８】このように、各ヘッド部によってインクイ
ンレットの流路抵抗を異ならせることにより、インク滴
の大きさ、すなわち記録媒体上でのドット径の変化を大
きくでき、階調幅の拡大を図れることが確認できた。As described above, by changing the flow path resistance of the ink inlet for each head portion, the size of the ink droplet, that is, the change in the dot diameter on the recording medium can be increased, and the gradation width can be increased. Was confirmed.
【００２９】次に、本実施形態の別の変形例について説
明する。上記ヘッド１０では、大径ヘッド部１２と小径
ヘッド部１４とのインクキャビティ２６および圧電部材
４２を同じ大きさに形成したが、各ヘッド部によってそ
れらの大きさを違えてもよい。具体的には、図１に示す
ように、大径ヘッド部１２の圧電部材４２の長手方向の
長さに対応するインクキャビティ２６の有効長さＬ1、
小径ヘッド部１４におけるその長さをＬ2とすると、大
径ヘッド部１２のインクキャビティ有効長さＬ1を小径
ヘッド部１４のその長さＬ2よりも大きく形成する。Next, another modified example of this embodiment will be described. In the head 10, the ink cavities 26 and the piezoelectric members 42 of the large-diameter head portion 12 and the small-diameter head portion 14 are formed in the same size, but the sizes may be different depending on each head portion. Specifically, as shown in FIG. 1, the effective length L 1 of the ink cavity 26 corresponding to the length in the longitudinal direction of the piezoelectric member 42 of the large-diameter head portion 12,
When the length in the small-diameter head portion 14 and L 2, the ink cavity effective length L 1 of the large-diameter head portion 12 larger form than its length L 2 of the small diameter head portion 14.
【００３０】図１０のグラフは、インクキャビティ有効
長さを変化させたときのドット径の変化を調べた結果を
示したものである。その際、ノズルの吐出口の径を２８
μｍ、テーパ角度を１０°とし、圧電部材４２への印加
電圧を３０Ｖで共通とした。また、インクインレットの
サイズは、図７の実験の場合と同様に、高さｈ：４０×
幅ｗ：５０×長さｎ：１５０（μｍ）とした。図１０の
グラフより、大径ヘッド部（ノズル数２ケ）および小径
ヘッド部（ノズル数１ケ）のいずれの場合も、インクキ
ャビティ有効長さが長くなるにしたがって、圧電部材に
よるインク加圧力が大きくなるためにドット径が大きく
なっていることが分かる。The graph of FIG. 10 shows the result of examining the change in the dot diameter when the effective length of the ink cavity is changed. At that time, the diameter of the nozzle
μm, the taper angle was 10 °, and the voltage applied to the piezoelectric member 42 was 30 V. Further, the size of the ink inlet was set to a height h: 40 × as in the case of the experiment of FIG.
Width w: 50 × length n: 150 (μm). As can be seen from the graph of FIG. 10, in both the large-diameter head section (nozzle number 2) and the small-diameter head section (nozzle number 1), as the effective length of the ink cavity becomes longer, the ink pressing force by the piezoelectric member increases. It can be seen that the dot diameter has increased due to the increase.
【００３１】したがって、大径ヘッド部１２のインクキ
ャビティ有効長さＬ1を小径ヘッド部１４のその長さＬ2
よりも長く形成することにより、ノズル数の違いと相俟
って各ヘッド部１２，１４から吐出されるノズル滴の大
きさの差をさらに大きくすることができ、一層幅広い階
調表現が可能になる。[0031] Therefore, the ink cavity effective length L 1 of the large-diameter head portion 12 a length of the small diameter head portion 14 L 2
By making the length longer, the difference in the size of the nozzle droplets ejected from each of the heads 12 and 14 can be further increased in combination with the difference in the number of nozzles, and a wider range of gradation expression can be achieved. Become.
【００３２】なお、本実施形態およびその変形例では、
２つのヘッド部１２，１４を設けたが、１つのインクキ
ャビティ当たりのノズル数が異なる３つ以上のヘッド部
を設けてもよい。また、ノズル数、インクインレットの
大きさ、インクキャビティ有効長さなどの変化をヘッド
部ごとに適宜組み合わせて、最適な階調表現が可能なヘ
ッド構成してもよい。In this embodiment and its modifications,
Although two heads 12 and 14 are provided, three or more heads having different numbers of nozzles per ink cavity may be provided. Also, a head configuration capable of optimal gradation expression may be formed by appropriately combining changes in the number of nozzles, the size of the ink inlet, the effective length of the ink cavity, etc. for each head unit.
【００３３】さらに、以上の説明では、隔壁を設けて圧
電部材とインクとをそれぞれ別々の部屋に収容したが、
隔壁は必ずしも必要ではない。しかし、圧電部材にイン
クを直に接触させるとインクが圧電部材に浸透して変形
能力が低下するので、その場合には圧電部材に被膜を形
成して圧電部材がインクと直に接触するのを防止するの
が好ましい。Further, in the above description, the partition wall is provided to accommodate the piezoelectric member and the ink in separate rooms, respectively.
Partition walls are not always necessary. However, if the ink is brought into direct contact with the piezoelectric member, the ink penetrates the piezoelectric member and the deformability is reduced. In this case, a coating is formed on the piezoelectric member to prevent the piezoelectric member from coming into direct contact with the ink. Preferably, it is prevented.
【００３４】さらにまた、本実施形態のヘッドではイン
クキャビティ内のインクを加圧する加圧手段に圧電部材
を用いたが、本発明は加圧手段として発熱素子を用いた
バブルジェット方式のヘッドにも適用できる。Further, in the head of this embodiment, a piezoelectric member is used as the pressurizing means for pressurizing the ink in the ink cavity. However, the present invention is also applicable to a bubble jet type head using a heating element as the pressurizing means. Applicable.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】 本発明の一実施形態であるインクジェット記
録ヘッドの部分平面図である。FIG. 1 is a partial plan view of an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention.
【図２】 図１のII−II線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
【図３】 図２のIII−III線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 2;
【図４】 （ａ）から（ｄ）は、大径ヘッド部の複数の
ノズルからそれぞれ吐出されたインク滴が合体する様子
を経時的に説明するための図である。FIGS. 4A to 4D are diagrams for explaining, over time, a state in which ink droplets ejected from a plurality of nozzles of a large-diameter head unit are united.
【図５】 （ａ），（ｂ）は共に、大径ヘッド部におけ
る１つのインクキャビティ当たりのノズル数を３つとし
た場合を示す部分平面図である。FIGS. 5A and 5B are partial plan views showing a case where the number of nozzles per ink cavity in the large-diameter head portion is three.
【図６】 （ａ），（ｂ）は共に、大径ヘッド部におけ
る１つのインクキャビティ当たりのノズル数を４つとし
た場合を示す部分平面図である。FIGS. 6A and 6B are partial plan views showing a case where the number of nozzles per ink cavity in the large-diameter head portion is four.
【図７】 １つのインクキャビティ当たりのノズル数
と、記録媒体上に形成されるドット径との関係を示すグ
ラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the number of nozzles per ink cavity and the diameter of dots formed on a recording medium.
【図８】 インクインレットのサイズを変えた場合の、
１つのインクキャビティ当たりのノズル数と、記録媒体
上に形成されるドット径との関係を示すグラフである。FIG. 8 shows the results when the size of the ink inlet is changed.
5 is a graph showing the relationship between the number of nozzles per ink cavity and the diameter of a dot formed on a recording medium.
【図９】 インクインレットを正方形断面とした場合の
その一辺の長さと、記録媒体上に形成されるドット径と
の関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the length of one side when the ink inlet has a square cross section and the diameter of a dot formed on a recording medium.
【図１０】 圧電部材長さに対応するインクキャビティ
の有効長さと、記録媒体上に形成されるドット径との関
係を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a relationship between an effective length of an ink cavity corresponding to a length of a piezoelectric member and a diameter of a dot formed on a recording medium.
１０…インクジェット記録ヘッド、１２…大径ヘッド
部、１４…小径ヘッド部、１６…天板、１８…隔壁、２
０…振動板、２４…インク、２６…インクキャビティ、
２８ａ，２８ｂ，３８…ノズル、３０…インク供給室，
３２…インクインレット、４２…圧電部材（加圧手
段）。DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Ink jet recording head, 12 ... Large diameter head part, 14 ... Small diameter head part, 16 ... Top plate, 18 ... Partition wall, 2
0: diaphragm, 24: ink, 26: ink cavity,
28a, 28b, 38 ... nozzle, 30 ... ink supply chamber,
32: an ink inlet, 42: a piezoelectric member (pressurizing means).
Claims (3)
ンクを収容するインクキャビティと、補給用インクを収
容するインク供給室と、上記インクキャビティを上記イ
ンク供給室に連通するインクインレットと、上記インク
キャビティに収容されたインクを加圧する加圧手段と、
加圧されたインクがインク滴となって吐出されるノズル
とを備え、１つのインクキャビティ当たりのノズル数を
各ヘッド部ごとに違えるとともに、１つのインクキャビ
ティに複数のノズルを備えたヘッド部では上記複数のノ
ズルを近接して設けてあるインクジェッド記録ヘッド。An ink cavity having a plurality of heads, each of which contains ink; an ink supply chamber which contains replenishing ink; and an ink inlet which communicates the ink cavity with the ink supply chamber. Pressurizing means for pressurizing the ink contained in the ink cavity,
Nozzles in which the pressurized ink is ejected as ink droplets. The number of nozzles per ink cavity differs for each head unit, and the head unit provided with a plurality of nozzles in one ink cavity An ink jet recording head provided with the plurality of nozzles in close proximity.
流路抵抗が各ヘッド部ごとに異なるように形成した請求
項１に記載のインクジェット記録ヘッド。2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink inlet is formed such that the flow path resistance at the time of passing the ink is different for each head unit.
大きさを各ヘッド部ごとに違えてある請求項１に記載の
インクジェット記録ヘッド。3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the size of the ink cavity and the size of the pressure unit are different for each head unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23904296A JPH1081011A (en) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | Ink jet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23904296A JPH1081011A (en) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | Ink jet recording head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1081011A true JPH1081011A (en) | 1998-03-31 |
Family
ID=17039019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23904296A Pending JPH1081011A (en) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | Ink jet recording head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1081011A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1275505A3 (en) * | 2001-07-11 | 2003-03-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid ejection head |
| CN109605938A (en) * | 2019-01-17 | 2019-04-12 | 南京沃航智能科技有限公司 | Automatically cleaning high-speed and high-efficiency ink jet type piezo jets |
-
1996
- 1996-09-10 JP JP23904296A patent/JPH1081011A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1275505A3 (en) * | 2001-07-11 | 2003-03-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid ejection head |
| US7036909B2 (en) | 2001-07-11 | 2006-05-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid ejection head |
| US7384130B2 (en) | 2001-07-11 | 2008-06-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid ejection head |
| CN109605938A (en) * | 2019-01-17 | 2019-04-12 | 南京沃航智能科技有限公司 | Automatically cleaning high-speed and high-efficiency ink jet type piezo jets |
| CN109605938B (en) * | 2019-01-17 | 2024-03-01 | 南京沃航智能科技有限公司 | Self-cleaning high-speed Gao Xiaopen ink type piezoelectric spray head |
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