JP2789828B2 - Ink jet recording device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、微小開口よりインクを
吐出して被記録物上に文字、図形等を記録するインクジ
ェット記録装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording apparatus for recording characters, figures, etc. on a recording material by discharging ink from minute openings.
【0002】[0002]
【従来の技術】最近、パソコン、CADの端末機器とし
てインクジェット記録方式を用いたプリンタが盛んに利
用されるようになってきた。このインクジェット記録方
式の中で、空気流と静電力を利用して微小開口よりイン
クを吐出するようにしたインクジェット記録装置とし
て、例えば特開昭57−120452号公報や特開昭5
9−146860号公報に記載されているような構成が
知られている。以下、従来のインクジェット記録装置に
ついて図3を参照しながら説明する。2. Description of the Related Art In recent years, printers using an ink jet recording method have been actively used as terminal equipment for personal computers and CAD. In this ink jet recording method, as an ink jet recording apparatus which discharges ink from a minute opening using an air flow and an electrostatic force, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos.
A configuration as described in JP-A-9-146860 is known. Hereinafter, a conventional ink jet recording apparatus will be described with reference to FIG.
【0003】図3はインクジェット記録装置の一部断面
概略図である。ボディ部材101の外壁の先端に絶縁材
製の空気ノズル板102が取り付けられ、内壁の先端に
絶縁材製のインクノズル板103が取り付けられ、ボデ
ィ部材101の外壁と内壁の間に空気室104が形成さ
れ、空気ノズル板102とインクノズル板103の間に
空気室104に連通する空気流路105が形成され、イ
ンクノズル板103の内側にインク室106が形成され
ている。インクノズル板103にはインク吐出口107
が形成され、空気ノズル板102にはインク吐出口10
7に対抗して空気吐出口108が形成されている。空気
ノズル板102の外面には空気吐出口108の外周にお
いて電極109が設けられている。また、インク室10
6内のインク吐出口107の周辺には電極114が設け
られている。空気室104は空気供給管110により空
気供給源112に連通され、インク室106はインク供
給管111によりインク供給源113に連通されてい
る。電極109と電極114は信号源115に接続され
ている。FIG. 3 is a schematic sectional view of a part of an ink jet recording apparatus. An air nozzle plate 102 made of an insulating material is attached to the tip of the outer wall of the body member 101, and an ink nozzle plate 103 made of an insulating material is attached to the tip of the inner wall. An air chamber 104 is formed between the outer wall and the inner wall of the body member 101. An air passage 105 communicating with the air chamber 104 is formed between the air nozzle plate 102 and the ink nozzle plate 103, and an ink chamber 106 is formed inside the ink nozzle plate 103. The ink nozzle plate 103 has an ink ejection port 107
Are formed, and the ink discharge ports 10 are
7, an air discharge port 108 is formed. An electrode 109 is provided on the outer surface of the air nozzle plate 102 at the outer periphery of the air discharge port 108. In addition, the ink chamber 10
An electrode 114 is provided in the vicinity of the ink ejection port 107 in 6. The air chamber 104 is connected to an air supply source 112 by an air supply pipe 110, and the ink chamber 106 is connected to an ink supply source 113 by an ink supply pipe 111. The electrodes 109 and 114 are connected to a signal source 115.
【0004】以上のような構成において次に動作につい
て説明する。空気供給源112より空気が空気室114
に送られ、これより急激な曲がりを生じながら空気層と
しての空気流路105に一定流速で流出し、この空気が
空気吐出口108及びインク吐出口107近傍で急激な
曲がりを生じながら空気吐出口108より流出してい
る。一方、インク室106はインク供給源113よりイ
ンクが供給されており、空気供給源112から送られる
空気圧力によりインク供給源113及びインク室106
内のインクには一定の圧力が加えられている。これによ
りインクジェット記録装置の非記録時に、空気流により
生じるインク吐出口107近傍の空気圧力とインク吐出
口107内のインク圧力がほぼ等しくなりインク吐出口
107に生じるインクのメニスカスが静止して保たれる
ことになる。そして電極109と電極114に電位差を
生じさせると、この電位差による静電力によってインク
吐出口107に生じているインクのメニスカスが空気吐
出口108の方向に引き伸ばされる。インク吐出口10
7から空気吐出口108に至る空気流路105には空気
流によって急激な圧力勾配の変化が生じているため、イ
ンク吐出口107のインクメニスカスは一定長さ以上引
き伸ばされれると急激に加速され、空気吐出口108よ
り流出する空気流中を飛翔する。Next, the operation of the above configuration will be described. Air is supplied from the air supply source 112 to the air chamber 114.
And flows out at a constant flow rate into the air flow path 105 as an air layer while causing a sharper bend, and this air forms a sharp bend near the air discharge port 108 and the ink discharge port 107 while the air discharge port It flows out from 108. On the other hand, ink is supplied to the ink chamber 106 from the ink supply source 113, and the ink supply source 113 and the ink chamber 106 are supplied by air pressure sent from the air supply source 112.
A constant pressure is applied to the ink inside. As a result, during non-printing of the ink jet recording apparatus, the air pressure in the vicinity of the ink ejection port 107 caused by the air flow is substantially equal to the ink pressure in the ink ejection port 107, and the meniscus of the ink generated in the ink ejection port 107 is kept stationary. Will be. When a potential difference is generated between the electrode 109 and the electrode 114, the meniscus of the ink generated in the ink ejection port 107 is stretched in the direction of the air ejection port 108 by the electrostatic force due to the potential difference. Ink ejection port 10
Since a rapid change in pressure gradient is generated in the air flow path 105 from the nozzle 7 to the air discharge port 108 due to the air flow, the ink meniscus of the ink discharge port 107 is rapidly accelerated when the ink meniscus is stretched beyond a certain length, It flies in the airflow flowing out of the air discharge port 108.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前記で説明した空気流
と静電力を利用したインクジェット記録装置において、
記録特性は静電力を用いているわりには比較的低電圧
(500V以下)で駆動すること、応答性が良い(10
〜20kHz)こと、更には微細ドット形成(20〜3
0μmφ)が可能なこと等、極めて優れている。In the ink jet recording apparatus utilizing the air flow and the electrostatic force described above,
As for recording characteristics, driving at a relatively low voltage (500 V or less) instead of using electrostatic force and good responsiveness (10
2020 kHz) and fine dot formation (20-3
0 μmφ) is extremely excellent.
【0006】しかし、記録特性以外にはいくつかの問題
点を有している。まず第一に空気供給源112、空気供
給管110を始めとする空気供給系が必要な点である。
これが存在することによって、コストの面では確実にそ
の分だけ上昇する。更に、空気供給系の信頼性の問題が
発生する。すなわち、供給空気中に存在するゴミの問
題、あるいは空気圧一定化の問題等がこれに相当するも
のである。これらに対応するためには、フィルタを使用
したり、空気圧を検出し電気的なフィ−ドバックをかけ
制御する方法が取られているが、その分装置としては複
雑化し更にコストを引き上げることになる。However, there are some problems other than the recording characteristics. First, an air supply system including the air supply source 112 and the air supply pipe 110 is required.
The presence of this certainly increases costs in that respect. Further, a problem of reliability of the air supply system occurs. That is, the problem of dust present in the supply air or the problem of constant air pressure corresponds to this. In order to cope with these problems, a method of using a filter or detecting air pressure and applying electrical feedback to control the apparatus has been adopted. However, the apparatus is complicated and the cost is further increased. .
【0007】第二に工法の問題がある。組立てにおい
て、インク吐出口107と空気吐出口108を同軸同心
円上に配するときに、空気流路105の間隔を精度良く
一定に保つ必要がある。この間隔は100μm弱で高精
度の平行度が要求され、バラツキは数μm以内に納めな
ければならない。なぜならこの間隔はインク吐出口10
7近傍の空気圧に大きく影響を与えるからである。すな
わち、間隔が広がるほどインク吐出口107近傍の空気
圧は上昇し、インク室106内の圧力に近づき、インク
吐出口107に形成されるインクメニスカスが空気吐出
口108側に押し出される形状で保持されなくなり、イ
ンク吐出量、応答性とも低下してくる。逆にこの間隔が
狭くなってくると、インク吐出量、応答性とも上昇して
くるが吐出が不安定になってくる。従ってこれらのバラ
ンスが取れる最適な空気流路の間隔を保持する必要があ
る。Second, there is a problem with the construction method. In assembling, when the ink discharge ports 107 and the air discharge ports 108 are arranged coaxially and concentrically, it is necessary to precisely maintain a constant interval between the air flow paths 105. This interval is slightly less than 100 μm, and high-precision parallelism is required, and the variation must be kept within several μm. This is because this interval is
This is because the air pressure in the vicinity of 7 is greatly affected. That is, as the interval increases, the air pressure near the ink ejection port 107 increases, approaches the pressure in the ink chamber 106, and the ink meniscus formed in the ink ejection port 107 is not held in a shape pushed out toward the air ejection port 108 side. In addition, the ink ejection amount and the responsiveness also decrease. Conversely, when this interval becomes narrow, the ink ejection amount and the responsiveness also increase, but the ejection becomes unstable. Therefore, it is necessary to maintain an optimum air flow path interval that balances these.
【0008】以上のように、従来のインクジェット記録
装置においては、空気供給系が存在することによるコス
トの面、及び組立て時において高精度が要求されるため
高度な技術が必要なこと等の問題を有し大きな課題とな
っていた。As described above, in the conventional ink jet recording apparatus, there are problems such as cost due to the presence of the air supply system, and the necessity of advanced technology because high precision is required at the time of assembly. This has been a major issue.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、異なる大きさの微小開口がそれぞれ形成
された導電性材料、絶縁性材料よりなる二枚の薄板を、
それぞれの開口の中心が同軸になるように重合し、絶縁
性材料よりなる薄板に形成された大きい径の開口の周辺
部に電極を配し、小さい径の開口をインク室に連通さ
せ、電極と導電性材料よりなる薄板を信号源に接続した
構成よりなる。According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, two thin plates made of a conductive material and an insulating material each having fine openings of different sizes are formed.
Each opening is superposed so that the center of each opening becomes coaxial, electrodes are arranged around a large-diameter opening formed in a thin plate made of an insulating material, and the small-diameter opening is communicated with the ink chamber, and the electrode is connected to the electrode. A thin plate made of a conductive material is connected to a signal source.
【0010】[0010]
【作用】本発明は、上記構成において信号源より信号電
圧を印加することにより、小さい径の開口に形成された
インクメニスカスを引き伸ばし大きい径の開口を通過し
て外部に飛翔させ記録することができ、あわせて高精度
の組立て不用、低コスト化を可能としたものである。According to the present invention, by applying a signal voltage from the signal source in the above-described configuration, the ink meniscus formed in the small-diameter opening can be stretched and fly outside through the large-diameter opening for recording. In addition, high-precision assembling is unnecessary and cost reduction is made possible.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明について図面を参照して説明す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.
【0012】図1は本発明の一実施例におけるインクジ
ェット記録装置の一部断面概略図である。また図2は図
1の開口部の拡大断面図である。導電性材料よりなる第
一薄板202には微細な第一開口204が形成されてい
る。一方、絶縁性材料よりなる第二薄板203には第一
開口204より大きな径の第二開口205が形成されて
いる。二つの開口203と204はその中心が同軸にく
るように配置され、薄板どうしが重合されている。重合
面と反対側の第二開口205の周囲には電極206が配
され、第一薄板202と供に信号源211に接続されて
いる。第一開口204は、ボディ部材201より形成さ
れたインク室207に隣接し連通している。インク室2
07はインク供給管208を介して更にインクタンク2
09に連結されている。また、図2に示すように第二開
口205の内壁、及び周辺、第一開口204の外部周辺
には撥インク性物質213が塗布され、第一開口204
の外部エッジでインクメニスカスを保持するようにして
ある。第二薄板203の前面には比較的近い距離(2m
m以下)に記録紙212が配されている。第一開口20
4の径は数十μm、第二開口205の径はその2〜5倍
程度に設定されている。FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged sectional view of the opening in FIG. A fine first opening 204 is formed in the first thin plate 202 made of a conductive material. On the other hand, a second opening 205 having a diameter larger than that of the first opening 204 is formed in the second thin plate 203 made of an insulating material. The two openings 203 and 204 are arranged so that their centers are coaxial, and the thin plates are overlapped. An electrode 206 is arranged around the second opening 205 on the side opposite to the overlapping surface, and is connected to the signal source 211 together with the first thin plate 202. The first opening 204 is adjacent to and communicates with the ink chamber 207 formed by the body member 201. Ink chamber 2
Reference numeral 07 denotes the ink tank 2 via the ink supply pipe 208.
09. In addition, as shown in FIG.
The ink meniscus is held at the outer edge of the ink meniscus. A relatively short distance (2 m) is in front of the second thin plate 203.
m or less). First opening 20
The diameter of 4 is set to several tens of μm, and the diameter of the second opening 205 is set to about 2 to 5 times.
【0013】上記構成において、信号源211より電極
206、第一薄板202間に信号電圧を印加すると第一
開口204に形成されているインクメニスカス表面に電
界が集中し静電力によりインクが引き出され、曳糸状に
なり第二開口205の中心線上を外部に向かって飛翔し
記録紙212に付着する。記録紙212と第二薄板20
3の距離を取りすぎると、飛翔したインクが戻って電極
206に引き付けられ付着するため、この距離は前記の
如く狭くしなければならない。In the above configuration, when a signal voltage is applied between the electrode 206 and the first thin plate 202 from the signal source 211, an electric field is concentrated on the surface of the ink meniscus formed in the first opening 204, and ink is drawn out by electrostatic force. It becomes a string and flies outward on the center line of the second opening 205 and adheres to the recording paper 212. Recording paper 212 and second thin plate 20
If the distance of 3 is too large, the flying ink returns and is attracted to and adheres to the electrode 206, so that the distance must be narrowed as described above.
【0014】記録特性を決定する要素は、第一開口20
4及び第二開口205の形状、第二薄板203の比誘電
率、インクの物性値があげられる。特に第二薄板203
の比誘電率は1〜8程度が有効範囲で、値が小さいほど
応答性向上、駆動電圧低下の特性を示し記録特性が向上
する。インクの物性値では比抵抗が重要で104 〜10
8 Ωcmの範囲に設定する必要がある。また第一開口2
04及び第二開口205は真円である必要はなく電界が
均一に作用する形状であれば良い。The factors that determine the recording characteristics are the first aperture 20
4 and the shape of the second opening 205, the relative dielectric constant of the second thin plate 203, and the physical properties of the ink. Especially the second thin plate 203
The effective range of the relative dielectric constant is about 1 to 8, and the smaller the value, the higher the response, the lower the drive voltage, and the better the recording characteristics. In the physical properties of the ink, specific resistance is important and is 10 4 to 10.
It must be set within the range of 8 Ωcm. Also the first opening 2
The 04 and the second opening 205 do not need to be perfect circles, but may be any shape as long as the electric field acts uniformly.
【0015】図2に示した第二開口205の内壁及び周
辺、第一開口204の外部周辺に塗布された撥インク性
物質213は、第一開口204の外部エッジでのインク
メニスカス保持以外に、この部分を余分なインクで汚さ
ない効果も合わせ持っている。この部分にインクが付着
し汚れると電界の印加状態が微妙に変化し、記録特性に
影響の出る場合がある。The ink-repellent substance 213 applied to the inner wall and the periphery of the second opening 205 and the outer periphery of the first opening 204 shown in FIG. It also has the effect of not staining this part with excess ink. If ink adheres to this portion and becomes dirty, the applied state of the electric field may change slightly, which may affect the recording characteristics.
【0016】記録特性は、図3に示した従来例と比較し
て応答性、駆動電圧とも本発明ではやや劣るが、その構
造は単純で組立て工法においては極めて有利となり、や
や複雑な開口部の形状も開口径の異なる薄板を重合する
ことにより簡素化が図れコスト面でも有利となる。The recording characteristics of the present invention are slightly inferior in both the response and the driving voltage as compared with the conventional example shown in FIG. 3, but the structure is simple and extremely advantageous in the assembling method. The shape can be simplified by stacking thin plates having different opening diameters, which is advantageous in terms of cost.
【0017】[0017]
【発明の効果】以上のように本発明は、異なる大きさの
微小開口がそれぞれ形成された導電性材料、絶縁性材料
よりなる二枚の薄板を、それぞれの開口の中心が同軸に
なるように重合し、絶縁性材料よりなる薄板に形成され
た大きい径の開口の周辺部に電極を配し、小さい径の開
口をインク室に連通させ、電極と導伝性材料よりなる薄
板を信号源に接続した構成にすることにより、簡素化さ
れた静電吸引型のインクジェット記録装置を提供でき、
コスト、組立て工法、信頼性で優れた利点を有し、その
効果は大きい。As described above, according to the present invention, two thin plates made of a conductive material and an insulating material each having fine openings of different sizes are formed so that the centers of the openings are coaxial. An electrode is arranged around a large-diameter opening formed in a thin plate made of an insulating material that has been polymerized, and the small-diameter opening communicates with the ink chamber, and the thin plate made of the electrode and the conductive material is used as a signal source. By adopting a connected configuration, it is possible to provide a simplified electrostatic suction type inkjet recording apparatus,
It has excellent advantages in cost, assembly method and reliability, and its effect is great.
【図1】本発明の一実施例におけるインクジェット記録
装置の一部断面概略図FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1における開口部の拡大図FIG. 2 is an enlarged view of an opening in FIG. 1;
【図3】従来のインクジェット記録装置の一部断面概略
図FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of a conventional ink jet recording apparatus.
101 ボディ部材 102 空気ノズル板 103 インクノズル板 104 空気室 105 空気流路 106 インク室 107 インク吐出口 108 空気吐出口 109 電極 110 空気供給管 111 インク供給管 112 空気供給源 113 インク供給源 114 電極 115 信号源 201 ボディ部材 202 第一薄板 203 第二薄板 204 第一開口 205 第二開口 206 電極 207 インク室 208 インク供給管 209 インクタンク 210 空気抜き穴 211 信号源 212 記録紙 213 撥インク性物質 101 body member 102 air nozzle plate 103 ink nozzle plate 104 air chamber 105 air flow path 106 ink chamber 107 ink discharge port 108 air discharge port 109 electrode 110 air supply pipe 111 ink supply pipe 112 air supply source 113 ink supply source 114 electrode 115 Signal source 201 Body member 202 First thin plate 203 Second thin plate 204 First opening 205 Second opening 206 Electrode 207 Ink chamber 208 Ink supply tube 209 Ink tank 210 Air vent hole 211 Signal source 212 Recording paper 213 Ink repellent material
Claims (1)
薄板と第一の開口より大きな径から成る第二の開口を有
する絶縁性材料の第二の薄板が、第一及び第二の開口の
中心が同軸になるように重合され、第二の開口周辺に配
された電極と第一の薄板が接続された信号源と、第一の
開口に連通したインク室とからなることを特徴とするイ
ンクジェット記録装置1. A first sheet of conductive material having a first opening and a second sheet of insulating material having a second opening having a larger diameter than the first opening, wherein the first sheet and the second sheet of insulating material have a larger diameter than the first opening. The center of the opening is superposed so as to be coaxial, a signal source connected to the electrode and the first thin plate disposed around the second opening, and an ink chamber communicated with the first opening. Characteristic inkjet recording device
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3723191A JP2789828B2 (en) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | Ink jet recording device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3723191A JP2789828B2 (en) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | Ink jet recording device |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH04276458A JPH04276458A (en) | 1992-10-01 |
JP2789828B2 true JP2789828B2 (en) | 1998-08-27 |
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JP3723191A Expired - Fee Related JP2789828B2 (en) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | Ink jet recording device |
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1991
- 1991-03-04 JP JP3723191A patent/JP2789828B2/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
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