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JPH05338149A - Ink jet head - Google Patents

Ink jet head

Info

Publication number
JPH05338149A
JPH05338149A JP15334092A JP15334092A JPH05338149A JP H05338149 A JPH05338149 A JP H05338149A JP 15334092 A JP15334092 A JP 15334092A JP 15334092 A JP15334092 A JP 15334092A JP H05338149 A JPH05338149 A JP H05338149A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure chamber
ink
substrate
piezoelectric element
jet head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP15334092A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
昇 ▲高▼田
Noboru Takada
Yoshiaki Sakamoto
義明 坂本
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP15334092A priority Critical patent/JPH05338149A/en
Publication of JPH05338149A publication Critical patent/JPH05338149A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14419Manifold
    • 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
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14459Matrix arrangement of the pressure chambers

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】ドロップオンデマンド型のインクジェットヘッ
ドに関し、インクミストやドットの欠けなどが発生しな
いように圧電素子を小型化して低コストで製造すること
ができるようにすることを目的とする。 【構成】圧力室3とインク供給路4とが内側表面から凹
んで形成された第1の基板1と、上記第1の基板1の内
側表面に密着されインク滴を吐出するためのノズル孔7
が穿設された第2の基板2と、上記圧力室3の外側の壁
部を振動させて上記圧力室3内のインク液に吐出圧力を
加えるために上記第1の基板1の外面側に沿って配置さ
れた圧電素子8とを有し、上記圧力室3の深さをd〔m
m〕、上記圧電素子8の面積をS〔mm2 〕としたとき、
0.025≦d≦S/10+0.025が成立するよう
に構成する。
(57) [Abstract] [Purpose] For a drop-on-demand type ink jet head, an object thereof is to miniaturize a piezoelectric element so that ink mist and dot chipping do not occur and to manufacture at low cost. And A first substrate 1 in which a pressure chamber 3 and an ink supply path 4 are recessed from an inner surface, and a nozzle hole 7 for closely contacting the inner surface of the first substrate 1 and ejecting ink droplets.
The outer surface of the first substrate 1 for vibrating the outer wall of the pressure chamber 3 and the second substrate 2 in which the holes are formed to apply the discharge pressure to the ink liquid in the pressure chamber 3. And a piezoelectric element 8 disposed along the depth of the pressure chamber 3 is d [m
m], where the area of the piezoelectric element 8 is S [mm 2 ],
It is configured so that 0.025 ≦ d ≦ S / 10 + 0.025 holds.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、圧力室内でインク液
に吐出圧力を与えて、ノズル孔からインク滴として噴出
させることによって記録を行うようにしたドロップオン
デマンド型のインクジェットヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drop-on-demand type ink jet head for recording by applying an ejection pressure to an ink liquid in a pressure chamber and ejecting it as an ink droplet from a nozzle hole.

【0002】この種のインクジェットヘッドにおいて
は、インク滴による記録品位を良好に保つために、イン
クミストの発生や記録中のドットの欠けなどが生じない
ようにする必要がある。
In this type of ink jet head, in order to maintain good recording quality due to ink droplets, it is necessary to prevent the occurrence of ink mist and the lack of dots during recording.

【0003】[0003]

【従来の技術】図12及び図13は従来のドロップオン
デマンド型のインクジェットヘッドを示しており、図1
2は平面断面図、図13は側面断面図である。
2. Description of the Related Art FIGS. 12 and 13 show a conventional drop-on-demand type ink jet head.
2 is a plan sectional view, and FIG. 13 is a side sectional view.

【0004】この構造においては、圧電素子91の直下
に形成されている圧力室92に発生した圧電素子91の
歪みのエネルギーにより、インク滴がノズル孔93から
噴出されて飛翔し、記録紙に付着して記録が行われる。
In this structure, the energy of the strain of the piezoelectric element 91 generated in the pressure chamber 92 formed immediately below the piezoelectric element 91 causes ink droplets to be ejected from the nozzle holes 93 and fly to adhere to the recording paper. Then, the recording is performed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】インクジェットヘッド
を低コストで製造するためには、一つの基板材から多数
の基板を形成する必要があり、そのためには、インクジ
ェットヘッドの主要部を占める圧電素子を小さくするこ
とが有効である。
In order to manufacture an ink jet head at low cost, it is necessary to form a large number of substrates from one substrate material. For that purpose, a piezoelectric element that occupies the main part of the ink jet head is required. It is effective to make it small.

【0006】しかし、上述のような従来のインクジェッ
トヘッドにおいては、一般に、圧電素子91は面積が5
〜10mm2 程度の大きさに形成されていて、相当に広い
スペースを占めてしまうため、一つの基板材からあまり
多くの基板を形成することができない。
However, in the conventional ink jet head as described above, the piezoelectric element 91 generally has an area of 5
Since it is formed to have a size of about 10 mm 2 and occupies a considerably large space, it is not possible to form a large number of substrates from one substrate material.

【0007】そこで、圧電素子の面積を1.5mm2 以下
程度に小さくすれば、一枚の基板材から多数の基板を形
成することができて、インクジェットヘッドの製造コス
トを相当に引き下げることができる。
Therefore, if the area of the piezoelectric element is reduced to about 1.5 mm 2 or less, a large number of substrates can be formed from one substrate material, and the manufacturing cost of the ink jet head can be considerably reduced. ..

【0008】しかし、圧電素子を小さくするとそれに伴
って圧力室も小さくなり短くなる。その結果、ノズル孔
と圧力室間の距離が短くなって流体抵抗が減少し、イン
ク滴を噴射した後のヘッド内の振動が減衰しにくくな
る。そして、減衰しきらない振動のために、微細なイン
ク滴をミスト状に噴射させることになる。
However, if the piezoelectric element is made smaller, the pressure chamber becomes smaller and shorter accordingly. As a result, the distance between the nozzle hole and the pressure chamber is shortened, the fluid resistance is reduced, and the vibration in the head after ejecting the ink droplet is less likely to be attenuated. Then, due to the vibration that is not attenuated, fine ink droplets are ejected in the form of mist.

【0009】また、圧電素子を小さくすると、その振動
周波数が大幅に高くなるので、これに伴って、ノズルメ
ニスカスがこの高い周波数に応答して動くようにする必
要がある。そうしないと、記録中にドットの欠けが発生
してしまう。しかし、インク液面の動きがこのように高
い周波数の振動にどこまで追従することができるのか、
これまで明確にされていない。
Further, when the piezoelectric element is made small, its vibration frequency becomes significantly high, and accordingly, it is necessary to cause the nozzle meniscus to move in response to this high frequency. Otherwise, dot missing will occur during recording. However, how far the movement of the ink surface can follow such high frequency vibration,
So far it has not been clarified.

【0010】そこで本発明は、インクミストやドットの
欠けなどが発生しないように圧電素子を小型化して低コ
ストで製造することができるインクジェットヘッドを提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an ink jet head which can be manufactured at a low cost by miniaturizing a piezoelectric element so that ink mist and dot chipping will not occur.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のインクジェットヘッドは、実施例を説明す
るための図1に示されるように、内部に収容されたイン
ク液に吐出圧力を与えるための圧力室3と上記圧力室3
にインク液を供給するためのインク供給路4とが内側表
面から凹んで形成された第1の基板1と、上記第1の基
板1の内側表面に密着され、インク滴を吐出するための
ノズル孔7が穿設された第2の基板2と、上記圧力室3
の外側の壁部を振動させて上記圧力室3内のインク液に
吐出圧力を加えるために上記第1の基板1の外面側に沿
って配置された圧電素子8とを有し、上記圧力室3の深
さをd〔mm〕、上記圧電素子8の面積をS〔mm2 〕とし
たとき、0.025≦d≦S/10+0.025が成立
するように形成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the ink jet head of the present invention, as shown in FIG. 1 for explaining an embodiment, applies a discharge pressure to an ink liquid contained therein. Pressure chamber 3 for giving and the above pressure chamber 3
An ink supply path 4 for supplying an ink liquid to the first substrate 1 and a nozzle for ejecting ink droplets, which are in close contact with the first substrate 1 and the inner surface of the first substrate 1. A second substrate 2 having a hole 7 and the pressure chamber 3
A piezoelectric element 8 arranged along the outer surface side of the first substrate 1 for vibrating an outer wall portion of the first substrate 1 to apply a discharge pressure to the ink liquid in the pressure chamber 3. When the depth of 3 is d [mm] and the area of the piezoelectric element 8 is S [mm 2 ], 0.025 ≦ d ≦ S / 10 + 0.025 is formed.

【0012】また、本発明のインクジェットヘッドは、
内部に収容されたインク液に吐出圧力を与えるための圧
力室3と上記圧力室3にインク液を供給するためのイン
ク供給路4とが内側表面から凹んで形成された第1の基
板1と、上記第1の基板1の内側表面に密着され、イン
ク滴を吐出するためのノズル孔7が穿設された第2の基
板2と、上記圧力室3の外側の壁部を振動させて上記圧
力室3内のインク液に吐出圧力を加えるために上記第1
の基板1の外面側に沿って配置された圧電素子8とを有
し、上記ノズル孔7の長さをL、その直径をDとしたと
き、3≦L/D≦10が成立するように上記ノズル孔7
を形成したことを特徴とする。
Further, the ink jet head of the present invention is
A first substrate 1 in which a pressure chamber 3 for applying a discharge pressure to the ink liquid contained therein and an ink supply passage 4 for supplying the ink liquid to the pressure chamber 3 are formed by recessing from the inner surface; The second substrate 2 which is in close contact with the inner surface of the first substrate 1 and has a nozzle hole 7 for ejecting ink droplets, and the outer wall of the pressure chamber 3 are vibrated. In order to apply a discharge pressure to the ink liquid in the pressure chamber 3, the first
And a piezoelectric element 8 arranged along the outer surface side of the substrate 1, and when the length of the nozzle hole 7 is L and the diameter thereof is D, 3 ≦ L / D ≦ 10 is satisfied. The nozzle hole 7
Is formed.

【0013】なお、上記圧電素子8は、面積が1.5mm
2 を超えない大きさに形成されていて、上記第1及び第
2の基板1,2に、上記圧力室3及び上記ノズル孔7が
多数形成されている。
The piezoelectric element 8 has an area of 1.5 mm.
The pressure chamber 3 and the nozzle holes 7 are formed in large numbers in the first and second substrates 1 and 2 with a size not exceeding 2 .

【0014】[0014]

【作用】インクミストの発生を抑制するためには、流体
抵抗を大きくすることが有効であると考えられ、そのた
めには、インク粘度を大きくするか、圧力室3の断面積
を小さくすればよい。
In order to suppress the generation of ink mist, it is considered effective to increase the fluid resistance. For that purpose, the ink viscosity should be increased or the cross-sectional area of the pressure chamber 3 should be decreased. ..

【0015】しかし、インク粘度が大きくなると定着時
間が長くなり、しかもインク中の水分量が減少して蒸発
しにくい溶媒が記録紙上に多く残ることになる。その結
果、その溶媒が記録紙の繊維に沿って移動するために記
録ドットの形状が悪くなり、印字品位の低下をまねくの
でよい方法とはいえない。
However, as the ink viscosity increases, the fixing time becomes longer, and moreover, the amount of water in the ink decreases, and a large amount of a solvent that is difficult to evaporate remains on the recording paper. As a result, the solvent moves along the fibers of the recording paper, and the shape of the recording dots deteriorates, leading to deterioration in printing quality, which is not a good method.

【0016】しかし、圧力室3の断面積は、圧力室3の
深さを浅くすることにより小さくすることができ、圧電
素子8の面積Sに対して圧力室3の深さdを0.025
≦d≦S/10+0.025にすることで、インクミス
トの発生無くインク滴を吐出することができる。
However, the cross-sectional area of the pressure chamber 3 can be reduced by making the depth of the pressure chamber 3 shallow, and the depth d of the pressure chamber 3 is 0.025 with respect to the area S of the piezoelectric element 8.
By setting ≦ d ≦ S / 10 + 0.025, ink droplets can be ejected without the occurrence of ink mist.

【0017】インクジェットヘッドは、0.5m/s程
度の速度で走行するのが普通であり、まわりの風の影響
などを抑制するためには、インク滴の噴出速度をヘッド
の走行速度より1オーダ高くするとよい。
The ink jet head normally travels at a speed of about 0.5 m / s, and in order to suppress the influence of the surrounding wind, the ejection speed of the ink droplets should be one order lower than the head travel speed. It should be high.

【0018】つまり、インク滴の噴出速度として5m/
s以上が必要となり、さらに、ノズル間の特性のばらつ
きや、駆動周波数を変化させた時の速度変動等を考慮す
ると、その2倍の10m/sで安定にインク滴を噴射す
ることがヘッドには要求される。
That is, the ejection speed of the ink droplet is 5 m /
s or more is required, and in consideration of variations in characteristics between nozzles, speed fluctuations when the driving frequency is changed, and the like, it is possible for the head to stably eject ink droplets at 10 m / s, which is twice that. Is required.

【0019】そして、ノズル孔7の長さLと直径Dとの
比を3≦L/D≦10にすれば、適度な流体抵抗が生じ
て、インク液面の動きが圧電素子8の高い周波数の振動
に追従し、ドット欠けが発生しない。
If the ratio of the length L of the nozzle hole 7 to the diameter D is set to 3 ≦ L / D ≦ 10, an appropriate fluid resistance is generated, and the movement of the ink liquid surface causes the piezoelectric element 8 to move at a high frequency. Follows the vibration of and does not cause dot missing.

【0020】[0020]

【実施例】図面を参照して実施例を説明する。図1はイ
ンクジェットヘッドの一部を切除して示す斜視図、図2
は側面断面図である。
Embodiments will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a part of an inkjet head cut away, and FIG.
FIG.

【0021】インクジェットヘッドは、ガラスを素材と
する第1と第2の基板1,2に形成されている。第1の
基板1は厚さが例えば0.15mmであり、内部に収容さ
れたインク液に吐出圧力を与えるための圧力室3と、そ
の圧力室3にインク液を供給するためのインク供給路4
とが内側表面から凹んで形成されている。なお、圧力室
3の深さdは0.05mmである。
The ink jet head is formed on first and second substrates 1 and 2 made of glass. The first substrate 1 has a thickness of, for example, 0.15 mm, a pressure chamber 3 for applying a discharge pressure to the ink liquid contained therein, and an ink supply path for supplying the ink liquid to the pressure chamber 3. Four
And are recessed from the inner surface. The depth d of the pressure chamber 3 is 0.05 mm.

【0022】インク液は、図示されていないインクカー
トリッジから接続管5を通ってインク供給路4に供給さ
れる。インク液としては、粘度が2センチポアズ(c
P)の液が用いられる。
The ink liquid is supplied from an ink cartridge (not shown) to the ink supply path 4 through the connecting pipe 5. The ink liquid has a viscosity of 2 centipoise (c
The liquid of P) is used.

【0023】第2の基板2は、第1の基板1の内側表
面、即ち圧力室3などが凹んで形成された側の面に密着
して接合されており、インク滴を吐出するためのノズル
孔7が、圧力室3の先端部分に対向する位置に貫通して
穿設されている。なお、ノズル孔7は断面円形であり、
その直径Dは0.05mm、長さLは0.05〜0.2mm
である。
The second substrate 2 is intimately bonded to the inner surface of the first substrate 1, that is, the surface on the side where the pressure chamber 3 and the like are recessed, and is a nozzle for ejecting ink droplets. The hole 7 is formed so as to penetrate the pressure chamber 3 at a position facing the tip portion of the pressure chamber 3. The nozzle hole 7 has a circular cross section,
The diameter D is 0.05 mm and the length L is 0.05 to 0.2 mm
Is.

【0024】第1の基板1の外面側に沿って圧電素子8
が接合されており、圧電素子8に電圧を印加することに
よって、圧力室3の外側の壁部が振動して、圧力室3内
のインク液に吐出圧力が加えられる。
The piezoelectric element 8 is provided along the outer surface of the first substrate 1.
When the voltage is applied to the piezoelectric element 8, the outer wall of the pressure chamber 3 vibrates, and a discharge pressure is applied to the ink liquid in the pressure chamber 3.

【0025】圧電素子8は長方形であり、その面積をS
(mm2 )とする。圧力室3も圧電素子8に沿った形状を
している。ただしインク液がスムーズに流れるように、
圧力室3は前後両端部を斜めに形成してあるので、全体
として六角形状に形成されている。9は、圧電素子8に
電圧を印加する駆動回路が形成された回路基板である。
The piezoelectric element 8 is rectangular and its area is S
(Mm 2 ) The pressure chamber 3 also has a shape along the piezoelectric element 8. However, so that the ink liquid flows smoothly,
Since the front and rear ends of the pressure chamber 3 are formed obliquely, the pressure chamber 3 is formed in a hexagonal shape as a whole. Reference numeral 9 is a circuit board on which a drive circuit for applying a voltage to the piezoelectric element 8 is formed.

【0026】インクジェットヘッドは、多数のノズル孔
7が配列されたマルチノズルタイプであり、図3に示さ
れるように、圧力室3、インク供給路4及びノズル孔7
を一組の基板1,2に多数組形成して、太い共通インク
供給路6に連通させてある。
The ink jet head is a multi-nozzle type in which a large number of nozzle holes 7 are arranged, and as shown in FIG. 3, the pressure chamber 3, the ink supply path 4 and the nozzle holes 7 are provided.
Are formed on one set of substrates 1 and 2 and communicated with the thick common ink supply path 6.

【0027】次に、このインクジェットヘッドの製造方
法の一例について説明をする。まず、図4に示されるよ
うに、エッチングによって圧力室3、インク供給路4及
びノズル孔7などが形成された第1と第2の基板1,2
を、感光性ガラス材によって製作する。なお、ノズル孔
7は電鋳法などによって製作してもよく、基板1,2の
素材にはステンレススチールなどを用いてもよい。
Next, an example of a method for manufacturing this ink jet head will be described. First, as shown in FIG. 4, first and second substrates 1 and 2 in which a pressure chamber 3, an ink supply path 4, a nozzle hole 7 and the like are formed by etching.
Is made of a photosensitive glass material. The nozzle holes 7 may be manufactured by an electroforming method or the like, and stainless steel or the like may be used as the material of the substrates 1 and 2.

【0028】次に、図5に示されるように、第1と第2
の基板1,2を向かい合わせて密着接合する。接着剤と
しては嫌気性接着剤などを用いることができる。そし
て、第1の基板1の裏面に、銀ペーストを塗布して、例
えば160℃で1時間焼き付ける。これによって電極1
0が形成される。第1の基板1の素材としてステンレス
スチールを用いる場合には、この電極10は不要であ
る。
Next, as shown in FIG. 5, the first and second
Substrates 1 and 2 are faced to each other and closely bonded. An anaerobic adhesive or the like can be used as the adhesive. Then, a silver paste is applied to the back surface of the first substrate 1 and baked at 160 ° C. for 1 hour, for example. This makes electrode 1
0 is formed. If stainless steel is used as the material of the first substrate 1, this electrode 10 is unnecessary.

【0029】次いで、図6に示されるように、電極上に
例えば15×10mmの大きな圧電素子8を、エポキシ系
接着剤により、例えば80℃で3時間乾燥硬化させて接
着し、その後、ダイシングソー等により圧電素子8を、
圧力室3の位置に合わせて所定のサイズ(1.5mm2
下)に切断する。続いて、図7に示されるように、第1
の基板1の外面側に接続管5を取り付けて、図示されて
いないインクカートリッジに接続する。
Then, as shown in FIG. 6, a large piezoelectric element 8 of, for example, 15 × 10 mm is dried and hardened by an epoxy adhesive at, for example, 80 ° C. for 3 hours to be bonded, and then a dicing saw. The piezoelectric element 8 by
Cut into a predetermined size (1.5 mm 2 or less) according to the position of the pressure chamber 3. Then, as shown in FIG.
The connection tube 5 is attached to the outer surface side of the substrate 1 and is connected to an ink cartridge (not shown).

【0030】そして最後に、図1に示されるように、圧
電素子8の駆動回路が形成された回路基板9と各圧電素
子8とを接続する。このようにしてインクジェットヘッ
ドができあがる。
Finally, as shown in FIG. 1, each piezoelectric element 8 is connected to the circuit board 9 on which the drive circuit for the piezoelectric element 8 is formed. In this way, the inkjet head is completed.

【0031】次に、圧力室3の深さdを変えることによ
って圧力室3の断面積を変化させて、インクミストの発
生との関係を実験により観察した。なお、圧電素子は、
長さ1mmの長方形のものを用い、幅を変えることによっ
て、面積Sを0.5〜2.0mm2の範囲で0.5mm2単位
で変化させ、圧力室3の深さdを0.05〜0.2mmの
範囲で0.05mm単位で変化させた。なお、ノズル孔7
の長さLは0.2mmとした。
Next, the cross-sectional area of the pressure chamber 3 was changed by changing the depth d of the pressure chamber 3 and the relationship with the generation of ink mist was observed by experiments. The piezoelectric element is
By using a rectangular shape with a length of 1 mm and changing the width, the area S is changed in 0.5 mm 2 units in the range of 0.5 to 2.0 mm 2 , and the depth d of the pressure chamber 3 is 0.05. The value was changed by 0.05 mm in the range of up to 0.2 mm. The nozzle hole 7
Has a length L of 0.2 mm.

【0032】図8は、その実験結果を示しており、図中
の〇印はインク滴が安定に飛翔する場合を示し、×印は
インク滴の飛翔状態が不安定でミストが発生する場合を
示している。
FIG. 8 shows the result of the experiment. In the figure, the mark ◯ shows the case where the ink droplets fly stably, and the mark X shows the case where the flying state of the ink droplets is unstable and a mist is generated. Shows.

【0033】図8から明らかなように、圧力室3の深さ
dを深くするにつれてインク滴の飛翔状態は不安定にな
り、ミストの発生が著しくなる。また、圧電素子8が大
きいほど、不安定な飛翔は、圧力室3の深さdが深い場
合だけに発生する。つまり、圧力室3が深くてインク液
に対する管路抵抗が小さいと、圧電素子8によって発生
した圧力室3の振動が減衰しきらず不安定になる。
As is clear from FIG. 8, as the depth d of the pressure chamber 3 is made deeper, the flying state of the ink droplet becomes unstable and the generation of mist becomes remarkable. Further, as the piezoelectric element 8 is larger, unstable flight occurs only when the depth d of the pressure chamber 3 is deep. That is, when the pressure chamber 3 is deep and the conduit resistance to the ink liquid is small, the vibration of the pressure chamber 3 generated by the piezoelectric element 8 is not attenuated and becomes unstable.

【0034】このような結果から、図8に直線で示され
るように、 d≦S/10+0.025 の範囲であればインクミストが発生しない。
From these results, as shown by the straight line in FIG. 8, ink mist does not occur within the range of d ≦ S / 10 + 0.025.

【0035】ただし、製造上の限界等から、dは0.0
25mm以上であることが望ましいので、結局、 0.025≦d≦S/10+0.025 ならばよい。
However, d is 0.0 because of manufacturing limitations.
Since it is desirable that the distance is 25 mm or more, 0.025 ≦ d ≦ S / 10 + 0.025 should be satisfied after all.

【0036】次に、ノズル孔7の縦横比L/Dの寸法を
変えてインク滴の噴出速度vがどのように変化するかを
実験により確認した。なお、ノズル孔7の直径Dは0.
05mmで一定とし、ノズル孔7の長さLを0.05mmか
ら0.5mmまで変化させた。また、圧電素子8は、面積
が1.5mm2以下のものを用いた。
Next, it was confirmed by an experiment how the ejection velocity v of the ink droplet changes by changing the dimension of the aspect ratio L / D of the nozzle hole 7. The diameter D of the nozzle hole 7 is 0.
The length L of the nozzle hole 7 was changed from 0.05 mm to 0.5 mm while keeping the value constant at 05 mm. The piezoelectric element 8 used has an area of 1.5 mm 2 or less.

【0037】図9は、その実験結果を示しており、ノズ
ルメニスカスがインク液の高い周波数に応答して動くこ
とが保証されるインク滴速度vが10m/s以上になる
ようにするためには、 3≦L/D≦10 ならばよい。
FIG. 9 shows the result of the experiment, and in order to make the ink drop velocity v which is guaranteed that the nozzle meniscus moves in response to the high frequency of the ink liquid to be 10 m / s or more, , 3 ≦ L / D ≦ 10.

【0038】なお、本発明のインクジェットヘッドの具
体的構成や製法等は、上記実施例に限定されるものでは
なく、例えば全体配置については図10又は図11に例
示されるように、一組の基板1,2に種々の配置を行う
ことができる。
The specific structure and manufacturing method of the ink jet head of the present invention are not limited to the above-mentioned embodiment, and for example, the entire arrangement is as shown in FIG. 10 or FIG. Various arrangements can be made on the substrates 1 and 2.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明のインクジェットヘッドによれ
ば、圧電素子を小型化しても、インクミストやドット欠
けなどが発生しないようにすることができ、圧電素子を
例えば1.5mm2 以下に小型化して、インクジェットヘ
ッドを非常に低コストで製造することができる優れた効
果を有する。
According to the ink jet head of the present invention, even if the piezoelectric element is miniaturized, it is possible to prevent ink mist, dot dropout, etc. from occurring, and the piezoelectric element is miniaturized to, for example, 1.5 mm 2 or less. In addition, it has an excellent effect that the inkjet head can be manufactured at a very low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例の一部を切除して示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a cutaway part of an embodiment.

【図2】実施例の側面断面図である。FIG. 2 is a side sectional view of an example.

【図3】実施例の全体配置図である。FIG. 3 is an overall layout diagram of an embodiment.

【図4】実施例の製造工程を示す側面断面図である。FIG. 4 is a side sectional view showing a manufacturing process of an example.

【図5】実施例の製造工程を示す側面断面図である。FIG. 5 is a side sectional view showing a manufacturing process of an example.

【図6】実施例の製造工程を示す側面断面図である。FIG. 6 is a side sectional view showing a manufacturing process of an example.

【図7】実施例の製造工程を示す側面断面図である。FIG. 7 is a side sectional view showing a manufacturing process of an example.

【図8】実施例の実験結果を示す線図である。FIG. 8 is a diagram showing an experimental result of an example.

【図9】実施例の実験結果を示す線図である。FIG. 9 is a diagram showing an experimental result of an example.

【図10】他の実施例の全体配置図である。FIG. 10 is an overall layout view of another embodiment.

【図11】他の実施例の全体配置図である。FIG. 11 is an overall layout view of another embodiment.

【図12】従来例の平面断面図である。FIG. 12 is a plan sectional view of a conventional example.

【図13】従来例の側面断面図である。FIG. 13 is a side sectional view of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の基板 2 第2の基板 3 圧力室 4 インク供給路 7 ノズル孔 8 圧電素子 1 First Substrate 2 Second Substrate 3 Pressure Chamber 4 Ink Supply Channel 7 Nozzle Hole 8 Piezoelectric Element

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内部に収容されたインク液に吐出圧力を与
えるための圧力室(3)と上記圧力室(3)にインク液
を供給するためのインク供給路(4)とが内側表面から
凹んで形成された第1の基板(1)と、 上記第1の基板(1)の内側表面に密着され、インク滴
を吐出するためのノズル孔(7)が穿設された第2の基
板(2)と、 上記圧力室(3)の外側の壁部を振動させて上記圧力室
(3)内のインク液に吐出圧力を加えるために上記第1
の基板(1)の外面側に沿って配置された圧電素子
(8)とを有し、 上記圧力室(3)の深さをd〔mm〕、上記圧電素子
(8)の面積をS〔mm2 〕としたとき、 0.025≦d≦S/10+0.025 が成立するように形成したことを特徴とするインクジェ
ットヘッド。
1. A pressure chamber (3) for applying a discharge pressure to the ink liquid contained therein and an ink supply passage (4) for supplying the ink liquid to the pressure chamber (3) are provided from the inner surface. A recessed first substrate (1) and a second substrate closely attached to the inner surface of the first substrate (1) and having a nozzle hole (7) for ejecting an ink droplet. (2) and the first wall for vibrating the outer wall of the pressure chamber (3) to apply a discharge pressure to the ink liquid in the pressure chamber (3).
And a piezoelectric element (8) arranged along the outer surface side of the substrate (1), the depth of the pressure chamber (3) is d [mm], and the area of the piezoelectric element (8) is S [ mm 2 ], the ink jet head is characterized in that 0.025 ≦ d ≦ S / 10 + 0.025.
【請求項2】内部に収容されたインク液に吐出圧力を与
えるための圧力室(3)と上記圧力室(3)にインク液
を供給するためのインク供給路(4)とが内側表面から
凹んで形成された第1の基板(1)と、 上記第1の基板(1)の内側表面に密着され、インク滴
を吐出するためのノズル孔(7)が穿設された第2の基
板(2)と、 上記圧力室(3)の外側の壁部を振動させて上記圧力室
(3)内のインク液に吐出圧力を加えるために上記第1
の基板(1)の外面側に沿って配置された圧電素子
(8)とを有し、 上記ノズル孔(7)の長さをL、その直径をDとしたと
き、 3≦L/D≦10 が成立するように上記ノズル孔(7)を形成したことを
特徴とするインクジェットヘッド。
2. A pressure chamber (3) for applying a discharge pressure to the ink liquid contained inside and an ink supply passage (4) for supplying the ink liquid to the pressure chamber (3) are provided from the inner surface. A recessed first substrate (1) and a second substrate closely attached to the inner surface of the first substrate (1) and having a nozzle hole (7) for ejecting an ink droplet. (2) and the first wall for vibrating the outer wall of the pressure chamber (3) to apply a discharge pressure to the ink liquid in the pressure chamber (3).
And a piezoelectric element (8) arranged along the outer surface side of the substrate (1), and the length of the nozzle hole (7) is L and the diameter thereof is D, 3 ≦ L / D ≦ An ink jet head characterized in that the nozzle hole (7) is formed so that 10 is satisfied.
【請求項3】上記圧電素子(8)は、面積が1.5mm2
を超えない大きさに形成されている請求項1又は2記載
のインクジェットヘッド。
3. The piezoelectric element (8) has an area of 1.5 mm 2
The inkjet head according to claim 1 or 2, wherein the inkjet head is formed in a size not exceeding the above.
【請求項4】上記第1及び第2の基板(1,2)に、上
記圧力室(3)及び上記ノズル孔(7)が多数形成され
ている請求項1、2又は3記載のインクジェットヘッ
ド。
4. The ink jet head according to claim 1, 2 or 3, wherein a large number of the pressure chambers (3) and the nozzle holes (7) are formed in the first and second substrates (1, 2). ..
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