JPS6234550B2 - - Google Patents

Description

Translated fromJapanese

【発明の詳細な説明】 本発明はインクオンデマンド型インクジエツト
ヘツドに係わり、特に高集積化されたマルチノズ
ル型ヘツドに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ink-on-demand type ink jet head, and particularly to a highly integrated multi-nozzle type head.

インクオンデマンド型インクジエツトヘツドに
はいわゆるシングルキヤビテイ型とダブルキヤビ
テイ型がある。シングルキヤビテイ型は第１図に
示すようにインク１が供給路２、加圧室３を経て
ノズル４から外部へと移動してゆくもので、加圧
室３の容積減少の時インク１はノズル４から射出
されるとともに供給路２からも逆流し、最終的な
インクの移動はノズル４の毛細管力による。この
方式によれば供給路、加圧室の流体抵抗によりイ
ンクの供給が制限され応答性が上がらなかつた。
これに対しダブルキヤビテイ型は供給路が直接的
にノズル部分に設けられ、インクの流れ方向、及
び流速により一種の流体ダイオード的な働きをす
る。したがつてインクは、加圧室の容積減少時に
はほとんどがノズルから射出され、容積復帰時に
はインクは供給路から直接供給される。この結果
容積復帰時のノズルからの空気の引き込みがダブ
ルキヤビテイ型の方が少なく、インク供給時の流
体抵抗も少なくできるため印字の応答性が良い。 There are two types of ink-on-demand type ink jet heads: single cavity type and double cavity type. In the single cavity type, as shown in Fig. 1, the ink 1 moves from the nozzle 4 to the outside through the supply path 2 and the pressurizing chamber 3. When the volume of the pressurizing chamber 3 decreases, the ink 1 The ink is ejected from the nozzle 4 and also flows back from the supply path 2, and the final movement of the ink is due to the capillary force of the nozzle 4. According to this method, the supply of ink was restricted by the fluid resistance of the supply path and the pressurizing chamber, and the responsiveness could not be improved.
On the other hand, in the double cavity type, the supply path is provided directly in the nozzle portion, and it functions like a kind of fluid diode depending on the flow direction and velocity of the ink. Therefore, when the volume of the pressurizing chamber decreases, most of the ink is ejected from the nozzle, and when the volume returns, the ink is directly supplied from the supply path. As a result, the double cavity type causes less air to be drawn in from the nozzle when the volume is restored, and the fluid resistance during ink supply can also be reduced, resulting in better printing responsiveness.

一般に印字速度を上げるにはヘツドの応答性を
上げるほかに、多数のヘツドを集積化することが
考えられる。しかし従来のダブルキヤビテイ型印
字ヘツドの集積化は難しかつた。たとえば第２図
に従来提案されているダブルキヤビテイ型の集積
ヘツドを示す。圧電素子１１と垂直な方向にイン
クが射出されるため、第１のノズル群１２と第２
のノズル群１３の間に個々の供給路を個別的に設
けることが難しい。そのためこの提案例では全て
のノズル群に共通な供給路１４を設けている。し
かしながらこのように共通化した供給路では各ノ
ズル間の干渉、ノズル位置による射出性能、応答
性の違いなど実用上多くの問題がある。また実際
の組立上もノズル群１２とノズル群１３の各々の
ノズル径は50μ〜100μであり位置合わせが難し
い。このように集積化が難しく、一般的にプリン
タなどに使われる７ノズル以上の集積ヘツドをダ
ブルキヤビテイ型で作ることは難しかつた。また
形状的にもインクの流れのない部分（たとえば加
圧室１５内）があり、何らかの原因で気泡が発生
した場合には気泡の除去が困難であり、インク射
出不能になりやすかつた。 In general, in order to increase the printing speed, in addition to increasing the responsiveness of the head, it is possible to integrate a large number of heads. However, it has been difficult to integrate conventional double cavity type print heads. For example, FIG. 2 shows a conventionally proposed double cavity type integration head. Since ink is ejected in a direction perpendicular to the piezoelectric element 11, the first nozzle group 12 and the second nozzle group
It is difficult to individually provide individual supply channels between the nozzle groups 13. Therefore, in this proposed example, a common supply path 14 is provided for all nozzle groups. However, such a common supply path has many practical problems, such as interference between the nozzles and differences in injection performance and responsiveness depending on the nozzle position. Furthermore, in actual assembly, the nozzle diameters of each of the nozzle groups 12 and 13 are 50 μ to 100 μ, making alignment difficult. As described above, integration is difficult, and it is difficult to make a double-cavity type integration head with seven or more nozzles, which is generally used in printers and the like. Moreover, there are some parts (for example, inside the pressurizing chamber 15) where ink does not flow due to the shape, and if bubbles are generated for some reason, it is difficult to remove the bubbles, and ink tends to become impossible to eject.

本発明は以上のような従来のダブルキヤビテイ
型ヘツドおよびシングルキヤビテイ型ヘツドの欠
点を除去し、各ノズル間の特性のバラツキを押さ
えた、製造の容易な、信頼性の高い集積ヘツドを
提供するものである。 The present invention eliminates the drawbacks of the conventional double cavity type head and single cavity type head as described above, and provides an easy-to-manufacture and highly reliable integrated head that suppresses variations in characteristics between each nozzle. It is.

第３図、第４図に本発明の一実施例を示す。第
３図は断面図、第４図は第３図の実施例の平面図
を示す。なお説明上第４図のヘツドは透明材料で
作られ透視できるとして示してある。 An embodiment of the present invention is shown in FIGS. 3 and 4. FIG. 3 shows a sectional view, and FIG. 4 shows a plan view of the embodiment shown in FIG. For illustrative purposes, the head in FIG. 4 is shown as being made of a transparent material so that it can be seen through.

２１は図示されるように平板状のプラスチツク
の基板である。供給路２２、加圧室２３、ノズル
２４が射出成形により形成されている振動板２５
は同時に、供給管２６、個別供給路２７が形成さ
れている。２８は供給基板で、供給管２９および
供給路３０が形成されている。３１は圧電素子で
両面に電極が形成され加圧室２３に対応するよう
振動板２５上に配置接着されている。基板２１、
振動板２５、供給基板２８はそれぞれ図のように
熱圧着、溶剤接着などで接合されている。 21 is a flat plastic substrate as shown in the figure. A diaphragm 25 in which a supply path 22, a pressurizing chamber 23, and a nozzle 24 are formed by injection molding.
At the same time, a supply pipe 26 and an individual supply path 27 are formed. 28 is a supply board, on which a supply pipe 29 and a supply path 30 are formed. A piezoelectric element 31 has electrodes formed on both sides, and is placed and bonded on the diaphragm 25 so as to correspond to the pressurizing chamber 23. board 21,
The diaphragm 25 and the supply board 28 are each bonded by thermocompression bonding, solvent bonding, etc. as shown in the figure.

以上の構成において、図示されていないインク
タンクからインクチユーブを介して供給管２６に
インクを加圧注入し、供給路２２、加圧室２３を
経由してノズル２４から排出させる。インクを排
出するにつれ、供給路２２、加圧室２３などの空
気は容易にインクと置換される。同様に供給管２
９からもインクを注入して空気を追い出す。この
ようにヘツド内がインクで満たされた状態で、図
示されていない導電部材を介して必要な圧電素子
３１の両面に電圧パルスを加える。圧電素子の変
形により加圧室２３の容積は減少し、連通してい
るノズル２４からインク滴が射出される。インク
滴の射出後、供給路２２、個別供給路２７を経て
インクが供給される。この時個別供給路２７を通
る方が多い。 In the above configuration, ink is injected under pressure from an ink tank (not shown) into the supply pipe 26 via an ink tube, and is discharged from the nozzle 24 via the supply path 22 and the pressurizing chamber 23. As the ink is discharged, the air in the supply path 22, pressurizing chamber 23, etc. is easily replaced with the ink. Similarly, supply pipe 2
Ink is also injected from 9 and air is expelled. With the head filled with ink in this manner, voltage pulses are applied to both sides of the required piezoelectric elements 31 via a conductive member (not shown). Due to the deformation of the piezoelectric element, the volume of the pressurizing chamber 23 is reduced, and ink droplets are ejected from the communicating nozzle 24. After the ink droplets are ejected, the ink is supplied via the supply path 22 and the individual supply path 27. At this time, the individual supply path 27 is often used.

上述の実施例でわかるように、本発明によれば
インクの供給が供給路２２および個別供給路２７
の両方から行なわれるため供給時間が短かくてす
み、したがつて印字応答性を上げることができ
る。 As can be seen from the embodiments described above, according to the present invention, ink is supplied through the supply channel 22 and the individual supply channel 27.
Since the printing is performed from both sides, the supply time can be shortened, and printing responsiveness can therefore be improved.

またノズルを集積化する場合第１のノズル群と
第２のノズル群との位置合せが不要で組立が容易
となる。また部品点数が少なく加工も容易であ
る。 Further, when the nozzles are integrated, there is no need to align the first nozzle group and the second nozzle group, which facilitates assembly. In addition, the number of parts is small and processing is easy.

また各ノズルへの個別の供給路を設けることが
できるため、ノズル間の干渉および射出性能、応
答性の違いを抑えることができる。 Furthermore, since individual supply paths can be provided to each nozzle, interference between nozzles and differences in injection performance and responsiveness can be suppressed.

また何らかの原因で加圧室内に気泡が発生して
もインクタンクを加圧するなどの方法でインクを
排出すれば容易に気泡を排除することができる。
この時振動板２５上の供給路２２、加圧室２３、
ノズル２４などの形状をなめらかな流線で継がる
ようにしておけば、平面であることと相まつてど
の部分でもインク滞留がないようにでき、気泡の
排出をさらに容易にすることができる。 Furthermore, even if air bubbles are generated in the pressurizing chamber for some reason, the air bubbles can be easily removed by discharging the ink by pressurizing the ink tank or by other means.
At this time, the supply path 22 on the diaphragm 25, the pressurizing chamber 23,
If the shape of the nozzle 24 is connected with smooth streamlines, in addition to being flat, it is possible to prevent ink from remaining in any part, and it is possible to further facilitate the discharge of air bubbles.

また基板材質を透明材料にすることでインクの
状態を見ることができるが、もちろん不透明材料
で作ることは何らさしつかえない。 Furthermore, by using a transparent material as the substrate material, the state of the ink can be seen, but of course there is nothing wrong with making it from an opaque material.

また個別供給路２７の長さは短い方が流路抵抗
が少なくなり応答性向上には役立つが、逆に他の
ノズルとの干渉による影響が出てくるため適当な
長さおよび断面積を選ぶ必要がある。 Also, the shorter the length of the individual supply channel 27, the less flow resistance it will be, which will help improve responsiveness, but on the other hand, it will be affected by interference with other nozzles, so choose an appropriate length and cross-sectional area. There is a need.

第５図に本発明の他の実施例を示す。この図は
裏から見た図である。振動板２５にノズル２４と
平面状に連通した個別供給路４１を設け、さらに
個別供給路４１と連通した供給孔４３を経て、第
３図に図示の供給基板２８と同様部材を経てイン
クタンクに結合する。このようにすれば個別供給
準備室、供給孔４３はノズル２４とくらべ、はる
かに大きくできるため、第３図個別供給路２７の
ようなφ100μ程度の孔成形が不要で加工が容易
になる。ただし第３図の実施例の方が高密度にノ
ズルを集積化する場合はすぐれている。 FIG. 5 shows another embodiment of the invention. This figure is a view from the back. The diaphragm 25 is provided with an individual supply path 41 that communicates with the nozzle 24 in a planar manner, and further, through a supply hole 43 that communicates with the individual supply path 41, and through a member similar to the supply board 28 shown in FIG. 3, to the ink tank. Join. In this way, the individual supply preparation chamber and the supply hole 43 can be made much larger than the nozzle 24, so that it is not necessary to form a hole with a diameter of about 100 μm as in the individual supply passage 27 in FIG. 3, and the processing becomes easy. However, the embodiment shown in FIG. 3 is superior when integrating nozzles at a high density.

以上述べた実施例では射出成形により形成した
プラスチツク製のヘツドについて述べたが、ガラ
スエツチングなど各種の製造法が考えられよう。 In the embodiments described above, the plastic head was formed by injection molding, but various manufacturing methods such as glass etching may be used.

また、振動板上に加圧室等を形成するかわりに
平面基板の方に加圧室、ノズル等を形成すること
もできる。 Further, instead of forming the pressurizing chambers, etc. on the diaphragm, the pressurizing chambers, nozzles, etc. can be formed on the flat substrate.

以上述べたように、本発明によれば供給が両方
から行なわれるとともにノズル数を多くすること
ができ印字応答性が向上する。 As described above, according to the present invention, ink is supplied from both sides and the number of nozzles can be increased, thereby improving printing responsiveness.

また組立が容易で部品点数も少なくできる。ま
たノズル間の性能のバラツキを抑えることができ
る。さらに気泡発生時も容易に気胞の排出ができ
信頼性が向上するなど多くの利点を持ち、各種プ
リンタ、プロツタ、フアクシミリ、複写機など広
く応用することができる。 Furthermore, assembly is easy and the number of parts can be reduced. Furthermore, variations in performance between nozzles can be suppressed. Furthermore, it has many advantages such as being able to easily discharge air bubbles when they occur and improving reliability, and can be widely applied to various printers, plotters, facsimile machines, copying machines, etc.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来のシングルキヤビテイヘツドを示
す断面図、第２図は従来提案されているダブルキ
ヤビテイ型集積ヘツドを示す断面図、第３図は本
発明の一実施例を示すインクジエツトヘツドの断
面図、第４図は第３図の実施例の平面図、第５図
は本発明の他の実施例を示す斜視図である。 ２１……基板、２２……供給路、２３……加圧
室、２４……ノズル、２５……振動板、２７……
個別供給路、３１……圧電素子、４３……供給
孔。 Fig. 1 is a sectional view showing a conventional single cavity head, Fig. 2 is a sectional view showing a conventionally proposed double cavity type integrated head, and Fig. 3 is a sectional view of an inkjet head showing an embodiment of the present invention. 4 is a plan view of the embodiment shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a perspective view showing another embodiment of the present invention. 21... Substrate, 22... Supply path, 23... Pressurizing chamber, 24... Nozzle, 25... Vibration plate, 27...
Individual supply path, 31...piezoelectric element, 43...supply hole.

Claims (1)

Translated fromJapanese

【特許請求の範囲】１ インクオンデイマンド型のインクジエツトヘ
ツドにおいて、 平板状の基板と、 前記平板状の基板との対向面上に溝が形成さ
れ、前記平板状の基板と接合されることにより前
記溝部に複数のノズルと、該複数のノズルにそれ
ぞれ連通した加圧室と、該加圧室の前記ノズルと
の連通部の反対側で連通し前記複数の加圧室にイ
ンクを供給する第１のインク供給路、とが形成さ
れる振動板と、 前記振動板の前記加圧室に対応した位置に搭載
された圧電素子と、 前記振動板上に搭載され、前記それぞれのノズ
ルに連通するように前記振動板の垂直方向にあけ
られたインク供給孔を介して、前記振動板との間
に満たされたインクを前記それぞれのノズルに供
給する第２のインク供給路を形成するインク供給
基板、とから構成されたことを特徴とするインクジエツ
トヘツド。[Scope of Claims] 1. In an ink-on-demand type ink jet head, a flat substrate and a groove are formed on an opposing surface of the flat substrate and are joined to the flat substrate. A plurality of nozzles are connected to the groove portion, a pressurizing chamber is communicated with each of the plurality of nozzles, and an ink is supplied to the plurality of pressurizing chambers by communicating with the pressurizing chamber on the opposite side of the communication portion with the nozzle. a diaphragm on which a first ink supply path is formed; a piezoelectric element mounted on the diaphragm at a position corresponding to the pressurizing chamber; and a piezoelectric element mounted on the diaphragm and communicating with each of the nozzles. an ink supply path forming a second ink supply path for supplying ink filled between the diaphragm and the diaphragm to each nozzle through an ink supply hole formed in the vertical direction of the diaphragm so as to An inkjet head comprising: a substrate;