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JPH0729416B2 - 液体噴射記録ヘツド - Google Patents

液体噴射記録ヘツド

Info

Publication number
JPH0729416B2
JPH0729416B2 JP60293184A JP29318485A JPH0729416B2 JP H0729416 B2 JPH0729416 B2 JP H0729416B2 JP 60293184 A JP60293184 A JP 60293184A JP 29318485 A JP29318485 A JP 29318485A JP H0729416 B2 JPH0729416 B2 JP H0729416B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
recording
liquid
orifice
recording head
ejection
Prior art date
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Expired - Fee Related
Application number
JP60293184A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62152757A (ja
Inventor
和明 益田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP60293184A priority Critical patent/JPH0729416B2/ja
Publication of JPS62152757A publication Critical patent/JPS62152757A/ja
Publication of JPH0729416B2 publication Critical patent/JPH0729416B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/145Arrangement thereof

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、液体吐出口から記録液を液滴として吐出、飛
翔させ、該液滴を紙などの記録媒体に着弾させて記録を
行なう液体噴射記録ヘッド、特に印字が加えられたとき
に吐出が行なわれるオンデマンド型の液体噴射記録ヘッ
ドに関するものである。
[従来の技術] 従来より、記録液を吐出、飛翔させて記録を行なう液体
噴射記録法(インクジェット記録法)が知られている。
該方法に用いられるインクジェット記録方法に用いられ
るインクジェット記録装置は、一般に、記録液を飛翔液
滴として吐出噴射させるための液体吐出口(オリフィ
ス)と、該オリフィスに連通する液体流路および該流路
の一部に設けられ、該流路内の記録液に飛翔液滴を形成
するための吐出エネルギーを与える吐出エネルギー発生
手段を有するインクジェット記録ヘッドを備えている。
記録は、吐出エネルギー発生手段を駆動して液体流路内
の記録液に吐出エネルギーを供給し、オリフィスから記
録液を飛翔液滴として吐出させ、この液滴を記録媒体に
着弾させることによって行なうのである。
このようなインクジェット記録装置によって記録を行な
う際に使用される記録液は、一般に顔料や染料等の記録
剤部分と、これを溶解または分散するための主に水、ま
たは水と水溶性有機溶剤あるいは非水系溶剤とからなる
溶媒成分とによって形成されている。インクジェット記
録装置においては、記録液が吐出される液体流路の先端
に設けられたオリフィスは、装置の駆動の有無にかかわ
らず絶えず装置外部の外気に向けて開放されていること
が多い。そのために、記録が行なわれない状態が長時間
にわたる場合には、溶媒の一部がオリフィスから外気中
へ蒸発し、記録剤成分や揮発しにくい溶媒成分が記録液
中に残存することにより、この部分に滞留した記録液の
組成が変化して粘度が増大し、結果として液体流路の粘
性抵抗が増大する。そのため、印字休止後の記録再開時
直後においては、吐出用信号が印加されているにもかか
わらず、液滴が吐出されない液滴の吐出不良が起き易
く、記録画像の初期印字部等に欠陥を生じる解決すべき
課題があった。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、上記従来例の問題点に鑑みなされたもので、
記録を行なわない記録液の非吐出状態が長時間にわたる
場合に、前述の如き液成分の蒸発に基づく記録液の粘度
上昇が、液体流路の粘性抵抗を増大させるために引き起
す記録再開直後の液滴の吐出不良を防止し、記録再開直
後から、液滴の安定な吐出が可能な信頼性の高いインク
ジェット記録ヘッドを提供することにある。
また本発明の別の目的は、オリフィスから吐出される液
滴の大きさを任意に変化させることができ、これによっ
て記録媒体表面における単位面積当りの記録液濃度(印
字濃度)が変化が可能で、階調性を表現し得る新規なイ
ンクジェット記録ヘッドを提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明の上記目的は、以下の本発明によって達成され
る。
吐出口から記録液を吐出して記録を行う液体噴射ヘッド
において、前記吐出口から記録液を吐出するためのエネ
ルギーを発生する吐出エネルギー発生手段と、前記吐出
口は圧電体に穿設された吐出口であり、前記圧電体を駆
動することによって、開口面積が変化する吐出口である
ことを特徴とする液体噴射記録ヘッド、および前記吐出
口は前記液体噴射記録ヘッドの使用時の開口面積に比
べ、非使用時の開口面積を狭くして用いられる液体噴射
ヘッド。
すなわち本発明は、電圧印加による圧電体の変形の可逆
性と変形量の可変性を利用したもので、このような圧電
体にオリフィスを形成することにより、オリフィス面積
を任意に変化し得るようにしたものである。より具体的
には、例えば液滴吐出を行なわない非記録時には、圧電
体への継続的な電圧印加を行なってオリフィス面積を減
じ、これによって液滴の吐出不良の原因となる前述の如
き粘性抵抗の増加防止をはかったのである。また、記録
時には、例えばON−OFFあるいは数種のパルス電圧を印
加する等により、記録時における圧電体への電圧印加量
を任意に調整してオリフィス面積を適宜変化させ、これ
によって吐出液滴の大きさを任意なものとし、階調表現
をも可能にしたものである。
本発明においては、例えばロッシェル塩、チタン酸バリ
ウム、チタン酸鉛等の周知の圧電体を特に限定すること
なく用いることができる。これら圧電体は、具体的には
例えばオリフィスとして用いる穴を該圧電体からなる板
状部材等に穿孔して得られる圧電部材などの所望の形態
で、オリフィス面積を可変にすべく用いられる。
以下、図面に基づいて本発明を説明するが、本発明が以
下の例に限定されるものでないことは言うまでもない。
第1図および第2図は、本発明のインクジェット記録ヘ
ッドの一例を説明する図であり、それぞれ第1図は該ヘ
ッド斜視図、第2図は第1図におけるA−A′断面図で
ある。
これらの図において、1が圧電部材としてのオリフィス
プレートであり、2はオリフィスプレート1に設けられ
たオリフィスである。オリフィス数や形状は所望のもの
としてよい。16はオリフィス2に連通する液体流路であ
る。
3は、飛翔液滴を形成するための吐出エネルギーを記録
液に与える吐出エネルギー発生手段としての周知の電気
熱変換体(図示せず)を載積する基板で、電気熱変換体
は該基板3上にオリフィス2に対応して設けられてい
る。吐出エネルギー発生手段は上記電気熱変換体の如き
熱エネルギー発生手段によることは必ずしも必要はな
く、上述の圧電体などを利用した圧力エネルギー発生手
段によってもよい。10は、基板3とオリフィスプレート
1とを固定するための接着剤層である。
4は、基板3上の電気熱変換体に記録信号供給源(図示
せず)から液滴吐出のための記録信号を送る導体配線部
である。この記録信号によって電気熱変換体が通電加熱
され、この加熱により液体流路16内の電気熱変換体に接
する記録液に発泡現象が生じ、生成した気泡の圧力によ
って記録液がオリフィス2から吐出され、記録が行なわ
れる。
尚、基板3には、電気熱変換体に導体配線部4からの記
録信号を送るための導体配線(図示せず)が、該配線部
4とは別に独自に設けられており、9は基板3上の前記
配線と、導体配線部4とを電気的に接続するための金属
細線(本例では、直径30μの金線ワイヤ)である。8は
金線ワイヤ9と基板3と導体配線部4との接続部分を保
護するための樹脂封止部材である。該樹脂封止部材8
は、ICパッケージとして一般に広く利用されているエポ
キシ・ノボラック型の樹脂を用い、これを型によって成
形し、加熱硬化させることによって形成した。
7は、基板3に設けた穴(図示せず)によって流体流路
16と連通するとともに、該流路16に送る記録液11を貯蔵
する液室としてのインクタンクであり、本例では変形自
在のゴム製タンクとされている。6は記録ヘッドの本体
ケースであり、本例ではアクリル製とされている。尚、
本体ケース6、インクタンク7および樹脂封止部材8は
接着剤で固着されている。
5は、圧電部材としてのオリフィスプレート1に電圧供
給源(図示せず)からの電気信号を送るための導体配線
部である。この導体配線部5を通じてオリフィスプレー
ト1に印加させる電圧により、オリフィス面積の制御が
行なわれ、非記録時における液成分の蒸発防止と、記録
時における吐出液滴の大きさの制御がはかられる。
第3図〜第4図は、第1図〜第2図に示したインクジェ
ット記録ヘッドに用いる圧電部材の一例としてのオリフ
ィスプレートの細部構成を説明する図であり、それぞれ
第3図は該プレートの斜視図、第4図は第3図における
A−A′断面図である。
このオリフィスプレート1は、前述した圧電体よりなる
板状部材17に、オリフィス2たる所望の大きさの穴を設
けたものとして構成されている。13−1および13−2は
電極としての金属メッキ層であり、電圧印加により圧電
体を分極してオリフィスプレート1にオリフィス中心に
向う変形を生じさせるべく、ギャップ12を介して電極13
−1と13−2とに二分されている。
以上、主として圧電体としてオリフィスプレートなどの
圧電部材を用いる場合を例として本発明のインクジェッ
ト記録ヘッドを説明したが、本発明はこのような圧電部
材を用いるものに限定されるものではなく、圧電体は例
えばオリフィスの外周全面またはその一部に単にメッキ
形成したものなどであってもよい。もちろん、このよう
な圧電体にオリフィスを設ける以外の記録ヘッドの部材
構成や形成方法は特に限定されるものではなく、従来の
インクジェット記録ヘッドにおけると同様の所望のもの
としてよい。
[実施例] 以下に、本発明の実施例を示す。
<実施例1> 圧電体をチタン酸バリウムとし、第3図に示したような
外観を有する板状部材17を作成した後、穿孔によって直
径51μのオリフィス2を設けた。次いで、この板状部材
17の電極としてのNiメッキおよび金メッキを順次施した
後、エッチングによって第4図に示したような導体キャ
ップ12を設け、第3図に例示したようなオリフィスプレ
ート1を完成した。
尚、電極13−1および13−2間のギャップ幅12は0.2
μ、メッキ層厚みはそれぞれNiメッキ層を5μ、金メッ
キ層を1μとした。
このようにして得られたオリフィスプレート1を用い、
前記の第1図〜第2図で説明したインクジェット記録ヘ
ッドに組立てた。この際、圧電体の両電極部と、導体配
線部5とは、周囲を絶縁被覆された金属細線を介してロ
ウ付けによって接続した。
このインクジェット記録ヘッドをインクジェットプリン
ターに搭載して、後述の記録試験を行なった。
<実施例2> 実施例1における圧電体材料を、PZT(PbZr0.5Ti
0.5O3)粉末をエポキシ系の樹脂で固めた複合圧電性材
料に変える以外は、実施例1と同様にしてインクジェッ
ト記録ヘッドを作成し、実施例1と同様の記録試験を実
施した。
<実施例3> 圧電体を実施例1と同様のチタン酸バリウムとし、第5
図に示したような外観を有する板状部材14を作成した。
その後、実施例1と同様の穿孔、Niメッキ、金メッキお
よびギャップを設けるためのエッチングを施した後、こ
の板状部材14を第6図に示したような該部材14とほぼ同
寸法の角穴18を有するアクリル板15に接着剤を用いて貼
付けることによってオリフィスプレートを得た。このよ
うにして完成したオリフィスプレートを、実施例1で示
したのと同じ方法でインクジェットヘッドに組立てた
後、実施例1と同様の記録試験を実施した。
以上説明した実施例1〜3のインクジェット記録ヘッド
について、これを実際にインクジェットプリンターに搭
載して一定時間放置した後、記録用紙に印字を行なった
結果を表−1に示した。放置条件は、雰囲気温度20℃お
よび湿度20%で、2時間放置後に再使用という条件で行
なった。
表−1から明らかなように、いずれの実施例において
も、プリンター非使用時に圧電体への電圧印加を行なっ
てオリフィス径を小さくしておいたものは、プリンター
非使用時に電圧印加を行なわず、オリフィス径を小さく
しておかなかったもの(すなわち、従来例のインクジェ
ット記録ヘッドと同様の状態)に較べて、プリンター使
用再開直後の記録液の吐出不良が大きく改善されている
ことがわかる。これは、オリフィス径を小さくしたこと
による記録液成分の蒸発抑止効果によるものと思われ
る。ちなみに、実施例1では、吐出エネルギー発生手段
としての電気熱変換体への液滴吐出開始までの印加パル
ス数は、約1/3に減少しており、一方、実施例2では約1
/4に減少している。ところで、実施例3では、約1/2と
改善の効果が実施例1〜2に較べて低くなっているが、
これは電圧印加による圧電体の変位量が小さい、即ちプ
リンタ非使用時のオリフィス径が他の例よりも大きかっ
たためと考えられる。
これらの実施例から明らかなように、液滴吐出を行なわ
ない非記録時にオリフィス面積を減少させることによ
り、記録液成分の蒸発スピードを低減化することがで
き、これによって液体流路内の記録液の粘性抵抗の増大
スピードが緩和され、長時間の放置後にも吐出不良を生
じることなく安定に記録を再開し得るようになったので
ある。
[発明の効果] 以上、説明したように、板状圧電体にオリフィスを形成
してオリフィス面積を可変にすることにより、記録再開
直後から液滴の安定な吐出を行ない得る信頼性の高いイ
ンクジェット記録ヘッドを提供し得るようになった。ま
た、このようなオリフィス面積の可変性により階調表現
が可能になるとともに、このような階調表現を大きさの
異なる複数のオリフィスを配することなく1つのオリフ
ィスのみで行なうこともできるようになり、インクジェ
ット記録ヘッドのコンパクト化やコストの低減化をはか
ることもできるようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のインクジェット記録ヘッドの一例の
斜視図、第2図は第1図のA−A′断面図、第3図〜第
4図はオリフィスプレートの一例を説明する図、第5図
〜第6図はオリフィスプレートの別の例を説明する図で
ある。 1……オリフィスプレート 2……オリフィス 3……基板、4、5……導体配線部 6……本体ケース、8……樹脂封止部材 7……インクタンク、10……接着剤層 9……金属細線、12……ギャップ 11……記録液、13……電極 14、17……板状部材、15……アクリル板 16……液体流路、18……角穴

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吐出口から記録液を吐出して記録を行う液
    体噴射ヘッドにおいて、 前記吐出口から記録液を吐出するためのエネルギーを発
    生する吐出エネルギー発生手段と、前記吐出口は圧電体
    に穿設された吐出口であり、前記圧電体を駆動すること
    によって、開口面積が変化する吐出口であることを特徴
    とする液体噴射記録ヘッド。
  2. 【請求項2】前記吐出口は、前記液体噴射記録ヘッドの
    使用時の開口面積に比べ、非使用時の開口面積を狭くし
    て用いられる特許請求の範囲第1項に記載の液体噴射記
    録ヘッド。
  3. 【請求項3】前記吐出口は、記録時にその開口面積を変
    化させることによって、吐出液滴の大きさを変化させて
    用いられる特許請求の範囲第1項に記載の液体噴射記録
    ヘッド。
  4. 【請求項4】前記吐出エネルギー発生手段は電気熱変換
    体である特許請求の範囲第1項に記載の液体噴射記録ヘ
    ッド。
JP60293184A 1985-12-27 1985-12-27 液体噴射記録ヘツド Expired - Fee Related JPH0729416B2 (ja)

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