JP2848613B2 - Acoustic micro-streaming in inkjet devices - Google Patents
Acoustic micro-streaming in inkjet devicesInfo
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Classifications
-
- 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
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Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Ink Jet (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インクジェット装置に関する。より詳細に
は本発明は、インクジェット装置の始動時または顔料を
含むインクの使用時に該装置に付随する問題を除去しま
たは少なくとも減少させるためのインクジェット装置及
びその操作方法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ink jet device. More particularly, the present invention relates to an ink jet device and a method of operating the same to eliminate or at least reduce the problems associated with the device upon startup or when using pigmented inks.
インクジェット装置の始動に付随する問題は、多数あ
り、周知である。これらの問題の中で最も重大な問題
は、最初のインク滴が誤って発射されるかまたは発射さ
れないことと、最初のインク滴の速度が遅くなることで
ある。こうした問題は、空気中の水分の吸収、化学変
化、発射から次の発射までの休止時間中のノズル内での
インクの蒸発、といった現象を原因とするインクの特性
の局所的変化の結果であると一般に信じられている。従
来、こうした問題は機械的または電気的に処理されてい
た。つまり、追加的なパルスまたは信号を用いることに
より、最初のインク滴を発射させて誤発射を防止し、且
つ最初のインク滴を加速してそれを正常な速度にしてい
た。しかし、こうした方法は、殆ど常に複雑な波形の形
成を伴っていた。The problems associated with starting an inkjet device are numerous and well known. The most serious of these problems is that the first drop is fired or not fired incorrectly, and that the first drop is slowed down. These problems are the result of local changes in the properties of the ink due to phenomena such as absorption of moisture in the air, chemical changes, and evaporation of the ink in the nozzle during the dwell time between firings. It is generally believed. Traditionally, these problems have been addressed mechanically or electrically. That is, the use of additional pulses or signals fired the first drop of ink to prevent erroneous firing, and accelerated the first drop of ink to bring it to normal speed. However, such methods have almost always involved the formation of complex waveforms.
こうした問題を軽減するための他の方法は、これに代
わって問題を化学的に処理しようとする（つまり、新し
いインクを調合することにより、始動に付随する問題を
避けようとする）。そうした方法の一例が、米国特許第
4400215号及び第4537631号に開示されているが、それら
は、本発明の譲渡人に譲渡されている。しかし、このよ
うな個別的インク調合法（それは個々のインクジェット
装置に個別に合わせられたものである）は、結局は、別
注作りのインクの使用のための調査及び開発の無益な繰
返しに帰着してしまう。Other ways to mitigate these problems instead attempt to chemically address the problem (i.e., to formulate fresh ink to avoid the problems associated with startup). One example of such a method is U.S. Pat.
No. 4,400,215 and No. 4537631, which are assigned to the assignee of the present invention. However, such individualized ink formulations, which are individually tailored to individual inkjet devices, eventually result in a useless repetition of research and development for the use of bespoke inks. Would.
インクジェット装置において直面する別の一般的問題
に、顔料を含むインクの使用の問題がある。つまり、イ
ンクジェット装置を使用しない間に、インクに含まれた
顔料は固化する傾向がある。こうした問題を除去するた
めに従来用いられた方法のひとつは、顔料の代わりに染
料をインクに混合させることである。しかし、よく知ら
れているように、インクジェット装置で用いられる典型
的なインクにおいては、顔料は染料よりもはるかに強い
色をだす。従って、始動に付随する問題を除去しまたは
少なくとも減少させると同時に、インクジェット装置に
音響的マイクロストリーミングを組み入れることにより
インク中で顔料の拡散を促進する、顔料を含むインクを
使用するインクジェット装置及び該装置の操作方法を提
供することが望まれる。Another common problem encountered in ink jet devices is the use of pigmented inks. That is, the pigment contained in the ink tends to solidify while the inkjet device is not used. One method conventionally used to eliminate these problems is to mix a dye with the ink instead of a pigment. However, as is well known, in typical inks used in ink jet devices, pigments produce a much stronger color than dyes. Accordingly, ink-jet devices using pigmented inks and devices that eliminate or at least reduce the problems associated with start-up while promoting the diffusion of pigments in the ink by incorporating acoustic micro-streaming into the ink-jet device and the devices It is desired to provide a method of operation.
液体内での粒子の拡散または気体内での液滴の拡散を
引き起こす音波または超音波の産業的使用法としては、
非常に多くのものが知られている。また、液体内での粒
子の集塊化または気体内での液滴の凝結という逆の効果
をもたらすための音波または超音波の使用法もよく知ら
れている。これらのまさに正反対の効果を超音波エネル
ギーの使用によって達成し得るという事実は、少なくと
も２以上のメカニズムが働いているにちがいないという
ことを示している。実際、浮遊粒子の運動を音界内で引
き起こすことのできる幾つかのメカニズムが識別されて
いる。インクジェット装置内でそれらのメカニズムがど
んな役割を演じているかを考えるためには、それらを３
つのグループに分類するのが便利である。第１のグルー
プは、音界の振動動作に直接関連した力であり、第２の
グループは、キャビテーション（気孔形成）作用であ
り、第３のグループは、音響的マイクロストリーミング
である。Industrial uses of acoustic or ultrasonic waves to cause the diffusion of particles in liquids or droplets in gases are:
Very many things are known. Also, the use of acoustic or ultrasonic waves to produce the opposite effect of agglomerating particles in a liquid or condensing droplets in a gas is well known. The fact that these very opposite effects can be achieved by the use of ultrasonic energy indicates that at least two or more mechanisms must be working. In fact, several mechanisms have been identified that can cause movement of suspended particles in the sound field. To consider what role these mechanisms play in the inkjet device, we need to consider
It is convenient to classify them into two groups. The first group is forces directly related to the vibratory behavior of the sound field, the second group is cavitation (porosity) effects, and the third group is acoustic micro-streaming.
実地から割り出した振幅及び周波数を持つ音波にもか
かわらず、粒子の拡散の振幅は非常に小さい。例えば、
密度ρ、音速ｃの液体内の圧力振幅p,周波数ｆの平面波
については、粒子の拡散の振幅ａは、 となる。典型的なインクジェット装置では、ｐ＝106dyn
es/cm2＝1gram/cc、ｃ＝1.5×105cm/sec、ｆ＝50kHzで
あり、この場合、粒子の拡散の振幅ａは、約2000オング
ストロームのオーダーになる。従って、液体中の浮遊固
体粒子は、2000オングストロームまたはそれ未満の大き
さの振動動作をすることになる。一般には、より重くよ
り密度の高い粒子ほど、より振幅の小さい振動動作をす
る。Despite sound waves having amplitudes and frequencies determined from the field, the amplitude of the diffusion of the particles is very small. For example,
For a plane wave of density ρ, pressure amplitude p in a liquid of sound velocity c and frequency f, the amplitude a of the diffusion of the particles is Becomes In a typical inkjet device, p = 10 6 dyn
es / cm 2 = 1 gram / cc, c = 1.5 × 10 5 cm / sec, f = 50 kHz, in which case the diffusion amplitude a of the particles is on the order of about 2000 angstroms. Thus, suspended solid particles in the liquid will vibrate at a magnitude of 2000 Angstroms or less. In general, the heavier and denser the particles, the smaller the amplitude of the oscillating motion.
これらの動作には、粒子相互間の弱い力や、粒子同士
の衝突（それは粒子の集塊化に帰着する）の可能性の増
大が付随している。このタイプのメカニズムは、特に気
体中でよく見られているものであり、定常波の存在下で
非常にしばしば起こることが分かっている。そこでは、
結果として生じた弱い力が、粒子の相対的な比重に応
じ、粒子を波節または波腹へゆっくりと移動させる。従
って、定常波のような比較的単純な場合でさえも、そこ
に含まれるメカニズム（それは浮遊粒子に作用する弱い
力に帰着する）はかなり複雑であるということが、容易
に理解できる。特に、液体と固体との境界面または液体
と空気との境界面が存在する場合にはそうである。These actions are accompanied by weak forces between the particles and an increased likelihood of particle-to-particle collisions, which results in agglomeration of the particles. This type of mechanism is particularly common in gases and has been found to occur very often in the presence of standing waves. Where,
The resulting weak force causes the particles to move slowly to the nodes or antinodes, depending on the relative specific gravity of the particles. Thus, it can easily be seen that even in relatively simple cases such as standing waves, the mechanisms involved, which result in weak forces acting on the suspended particles, are rather complex. This is especially true if there is a liquid-solid interface or a liquid-air interface.
別の種類の力（それは、以上に述べた粒子の振動動作
に付随する力よりもずっと強いものであり、液体内の超
音波に付随している）に、気孔形成作用の結果として生
じる力がある。最も強い力は、音波の谷側の半周期の間
に液体中に気孔が生じたときに該液体中で起こる蒸気キ
ャビテーションに付随したものである。このようにして
形成された気孔は、引き続く山側の半周期の間に激しく
つぶれ、その結果、非常に高い圧力及び温度を持つ微細
な衝撃波が発生する。こうした状態（それは典型的には
超音波洗浄槽内に存在するものである）は、集塊化した
粒子の個々の粒子への解体及びそれに引き続く液体中へ
の粒子の拡散に容易に帰着する。しかし、それが起こる
閾値よりも低い場合には、安定キャビテーションとして
知られている別の気孔形成現象が起こる。Another type of force, which is much stronger than the force associated with the vibratory motion of particles described above, and associated with ultrasonic waves in liquids, is the force resulting from the pore-forming action. is there. The strongest forces are associated with vapor cavitation that occurs in the liquid when porosity occurs in the liquid during the half-cycle of the acoustic wave valley. The pores thus formed collapse violently during the subsequent half-period of the mountainside, resulting in the generation of fine shock waves with very high pressure and temperature. Such conditions, which are typically present in an ultrasonic cleaning bath, readily result in the disaggregation of the agglomerated particles into individual particles and subsequent diffusion of the particles into the liquid. However, below the threshold at which it occurs, another porogenesis phenomenon occurs, known as stable cavitation.
蒸気キャビテーションほど強くはないが、安定キャビ
テーションもまた、浮遊粒子に作用する比較的大きな力
に帰着する。安定キャビテーションは一般には、既に液
体中に存在する気泡、または溶液中に溶けた気体から音
波の作用の下で成長する気泡に関連している。このよう
な液体中の気泡は、非常に高い機械的Ｑ因子を持ってお
り、従って共振では、動作の振幅が非常に高いレベルに
まで迅速に増していく。これが起こったとき、様々な非
線形の効果が気泡の近くに発生する。その効果の中に
は、気泡の分裂と、気泡をじかに取り囲む液体中の大き
な圧力勾配とが含まれる。また、音響的マイクロストリ
ーミングとして知られている現象も、このような振動す
る気泡の近くで起こる。この現象は、それ自身で、液体
中の集塊粒子の超音波による拡散及び解体に寄与する。Although not as strong as vapor cavitation, stable cavitation also results in relatively large forces acting on suspended particles. Stable cavitation generally relates to bubbles that are already present in a liquid or bubbles that grow under the action of sound waves from a gas dissolved in a solution. Bubbles in such liquids have a very high mechanical Q factor, so that at resonance the amplitude of operation increases rapidly to very high levels. When this happens, various nonlinear effects occur near the bubbles. Among its effects are the disruption of bubbles and a large pressure gradient in the liquid immediately surrounding the bubbles. A phenomenon known as acoustic microstreaming also occurs near such oscillating bubbles. This phenomenon itself contributes to the ultrasonic diffusion and dismantling of agglomerated particles in a liquid.
音響的マイクロストリーミングもまた、非線形の効果
である。しかしそれは、蒸気キャビテーションのための
閾値よりも十分に低い振幅で発生し得る。一般には非線
形の液体／空気の振動に関連しているが、気泡が存在し
ない場合には、強烈な音響的マイクロストリーミングが
発生し得る状況になることもある。音響的マイクロスト
リーミングとは、非常に小さいスケールでの、一方向
の、振動のない液体の流れである。それは、通常微細な
エディの形をとっており、幾分単純化した仕方では、小
さなスケールの放射圧勾配の結果として生じる流れとし
て描くことができる。こうした放射圧勾配は、鋭い不連
続性が存在する領域（例えば、放射状の表面を持ち振動
の波長と比較して非常に寸法が小さい振動中の棒の先
端）のまわりに見い出すことができる。また放射圧勾配
は、液体に接触した固体表面の他のタイプの幾何学的不
連続性（例えば、かどまたは縁）のまわりにも見い出し
得る。Acoustic micro-streaming is also a non-linear effect. However, it can occur at an amplitude well below the threshold for steam cavitation. Although generally associated with non-linear liquid / air oscillations, the absence of air bubbles can lead to situations where intense acoustic microstreaming can occur. Acoustic microstreaming is a unidirectional, vibration-free flow of liquid on a very small scale. It is usually in the form of a fine eddy, and in a somewhat simplified way, can be described as a flow resulting from a small-scale radiation pressure gradient. Such radiation pressure gradients can be found around areas where sharp discontinuities exist (e.g., vibrating rod tips with radial surfaces and very small dimensions compared to the wavelength of vibration). Radiation pressure gradients can also be found around other types of geometric discontinuities (e.g., corners or edges) on solid surfaces in contact with liquids.
一般には音響的マイクロストリーミングは、液体中の
小さなスケールでの攪拌作用に帰着する。その物理的及
び化学的効果は、従来技術において十分に実証されてい
る。例えば、振動中の棒の先端のまわりでの撹拌作用
は、少し露光した感光紙上の希釈現象液に振動中の棒を
突っ込むことにより、視角化できる。こうした感光紙上
に現像された像には、マイクリストリーミングの流れの
線がはっきりと表われている。また、生きた細胞内部の
撹拌におけるマイクロストリーミング作用も、小さな振
幅の超音波の伝搬による多くの生物学的効果を説明する
メカニズムであると暗示されている。しかし、こうした
暗示にもかかわらず、本発明者の知る限り、始動に付随
する問題を除去または少なくとも減少させるため、ある
いはインクに含まれた顔料の拡散を維持するために音響
的マイクロストリーミング手段を組み入れたインクジェ
ット装置は、存在していない。In general, acoustic micro-streaming results in a stirring action on a small scale in the liquid. Its physical and chemical effects have been well documented in the prior art. For example, the stirring action around the tip of the vibrating rod can be visualized by plunging the vibrating rod into the diluent liquid on the slightly exposed photosensitive paper. In the image developed on the photosensitive paper, the lines of the flow of micro re-streaming are clearly shown. The micro-streaming effect of agitation inside living cells has also been implicated as a mechanism that accounts for many of the biological effects of propagating small amplitude ultrasound waves. However, despite these implications, to the best of our knowledge, the incorporation of acoustic micro-streaming means to eliminate or at least reduce the problems associated with startup, or to maintain the diffusion of pigments contained in the ink. Inkjet devices do not exist.
始動に付随する問題を減少させるためのインクジェッ
ト装置の操作に関するひとつの手段及び方法が、リー等
に付与された米国特許第4323908号に開示されている。
このリー等の装置は、インク中の空洞と、ドロップ−オ
ン−デマンド式インクジェットプリンタのプリントヘッ
ドのノズルのオリフィスとに拘束されているあらゆる空
気を、それらの空洞及びオリフィスから取り除く。この
空気の除去は、管状の圧電変換器を、インク中の空洞の
共振周波数に略等しい繰り返し数の一連のパルスで所定
の短い時間だけ励起することによって行われる。空気の
除去の間以外には、圧電変換器は、別個の部分から成る
２進プリント信号に応答して、非同期にドロップ−オン
−デマンドモードで作動する。One means and method for operating an inkjet device to reduce the problems associated with startup is disclosed in U.S. Pat. No. 4,323,908 to Lee et al.
This device removes any air trapped in cavities in the ink and nozzle orifices of the printhead of a drop-on-demand inkjet printer from those cavities and orifices. This air removal is accomplished by exciting the tubular piezoelectric transducer for a predetermined short period of time with a series of repetitive pulses substantially equal to the resonant frequency of the cavity in the ink. Except during air removal, the piezoelectric transducer operates in a drop-on-demand mode asynchronously in response to a binary print signal comprising a separate portion.
顔料を含むインクを音波によって混合することへの適
用可能性に関しては全く言及されていないが、それにも
かかわらず、リー等の装置は、印字休止期間の間、イン
ク中の空洞及びノズルのオリフィスに拘束された空気の
除去のために、ドライブ変換器の正弦曲線を描く励起を
利用する。しかし、リー等の装置は、装置の共振周波数
の付近の非常に狭い作動領域しか持っていない。その
上、装置が共振状態で作動するので、空気の除去の間じ
ゅうノズルのオリフィスからインクが発射してしまうこ
とは、リー等の教示から明らかである。その結果、この
ような装置をインクジェットプリンタに組み入れた場合
には、空気と一緒に除去されてしまう余分なインクの別
の場所への移転を確保するために、ヘッドを管理する複
雑なシステムが必要になる。No mention is made of the applicability of mixing pigmented inks by sonic waves, but nonetheless, Lee et al. Disclose cavities in the ink and nozzle orifices during print pauses. For the removal of the trapped air, a sinusoidal excitation of the drive converter is used. However, the device of Lee et al. Has only a very narrow operating range around the resonance frequency of the device. Moreover, it is clear from the teachings of Lee et al. That the device operates at resonance, causing ink to be ejected from the orifice of the nozzle throughout the removal of air. As a result, when such devices are incorporated into inkjet printers, a complex system of head management is needed to ensure that extra ink that is removed with the air is transferred to another location. become.
印字システム特にインクジェット式印字システムの作
動の間インクやラッカーといった懸濁液の沈澱を防止す
るために設計された別の装置が、1986年９月11日に公開
されたドイツ公報第3508389号に開示されている。その
装置は、上述の米国特許第4323908号の装置とは異な
り、パルス型の作動（即ち、印字の合間やキャリッジリ
ターンの時間のような、印字ヘッドが作動していないと
き全て）に適合しており、印字の合間には液滴を射出せ
ず、しかも流体を混合する能力が十分にある。Another device designed to prevent the settling of suspensions, such as inks and lacquers, during the operation of printing systems, especially ink jet printing systems, is disclosed in German Patent Publication No. 3508389 published September 11, 1986. Have been. The device, unlike the device of the above-mentioned U.S. Pat. No. 4,323,908, is compatible with pulse-type operation (i.e., all when the printhead is not operating, such as between prints and carriage return times). Therefore, liquid droplets are not ejected between printings, and the ability to mix fluids is sufficient.
こうした装置では、１または２以上のクリスタルユニ
ットが、インク貯蔵器及び／または記録機構の印字溝に
取り付けられている（1977年４月刊行のジーメンス誌第
４巻219ないし221頁）。このような溝は、圧電セラミッ
クの管を含む変換器により同心円状に囲まれており、ド
イツ公報第3508389号によれば、そのエネルギーは、印
字の合間の時間には、液滴を発射せずしかも液体を混合
させるのに十分な大きさに下げられる。このように、こ
のドイツ公報に記載された装置は、米国特許第4323908
号の装置に付随する問題を回避する。この装置では、ノ
ズルのオリフィスから除去されるインクのためにヘッド
を管理する装置を必要とすることはない。しかしこの装
置は、ノズルの穴の中で乾ききることのないインクと一
緒にしか使用できない。その上この装置は、低い作動周
波数しか持っておらず、且つ、共振状態で作動する変換
器の波長と比較して長い印字溝を原因として、定常波を
生じさせることはできるが、マイクロストリーミングを
発生させること（即ち、マイクロストリーミングのため
に必要なより大きな局所的強度勾配を提供すること）は
殆ど不可能である。In such an apparatus, one or more crystal units are mounted in the ink reservoir and / or in the printing groove of the recording mechanism (Siemens, Vol. 4, pp. 219-221, April 1977). Such a groove is concentrically surrounded by a transducer comprising a tube of piezoceramics, the energy of which, according to DE 3508389, does not fire a droplet during the time between printings. Moreover, it can be reduced to a size sufficient to mix the liquid. Thus, the device described in this German publication is disclosed in US Pat. No. 4,323,908.
Avoid problems associated with the No. device. This device does not require a device to manage the head for ink being removed from the nozzle orifices. However, this device can only be used with ink that does not dry out in the nozzle holes. Moreover, this device has a low operating frequency and can produce a standing wave due to the long printing groove compared to the wavelength of the transducer operating in resonance, but it does not generate micro-streaming. (Ie, providing a larger local intensity gradient required for microstreaming) is almost impossible.
従って、本発明のひとつの目的は、インクジェット装
置の始動に付随する問題を除去しまたは少なくとも減少
させる方法及び装置を提供することにある。より明確に
いえば、本発明のひとつの目的は、ドロップ−オン−デ
マンド式インクジェット装置に音響的マイクロストリー
ミングを組み入れることによって始動に付随する問題を
減少させることにある。Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method and apparatus that eliminates or at least reduces the problems associated with starting an inkjet device. More specifically, one object of the present invention is to reduce the problems associated with startup by incorporating acoustic micro-streaming into a drop-on-demand ink jet device.
本発明の別の目的は、インクジェット装置で使用され
るインクに含まれた粒子の集塊を音響的マイクロストリ
ーミングによって解体する、ドロップ−オン−デマンド
式インクジェット装置及びその操作方法を提供すること
にある。It is another object of the present invention to provide a drop-on-demand type ink jet apparatus and a method of operating the same, in which agglomeration of particles contained in ink used in the ink jet apparatus is dismantled by acoustic micro streaming. .
本発明の更に別の目的は、インクジェット装置で使用
されるインクに含まれた顔料を拡散状態に維持する、ド
ロップ−オン−デマンド式インクジェット装置内の音響
的マイクロストリーミングのための方法及び装置を提供
することにある。Yet another object of the present invention is to provide a method and apparatus for acoustic micro-streaming in a drop-on-demand ink jet device that maintains a pigment in an ink used in the ink jet device in a diffuse state. Is to do.
本発明の更に別の目的は、インクがオリフィスから発
射される必要がないような具合に、始動に付随する問題
を減少させ且つ顔料を装置内で拡散状態に維持させ、こ
れにより、ヘッドを管理する複雑な装置の必要性を除去
する方法及び装置を提供することにある。Yet another object of the present invention is to reduce the problems associated with start-up and to keep the pigment diffuse in the device, so that the ink does not need to be fired from the orifice, thereby managing the head. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and apparatus which eliminates the need for complicated equipment.
本発明の更に別の目的は、通常の液体インクと一緒の
使用にも、熱い溶けた即ち相の変化したインクと一緒の
使用にも適した、ドロップ−オン−デマンド式インクジ
ェット装置内の音響適マイクロストリーミングのための
方法及び装置を提供することにある。It is yet another object of the present invention to provide an acoustically compatible ink jet device in a drop-on-demand ink jet device that is suitable for use with conventional liquid inks as well as with hot, molten or phase-changed inks. It is to provide a method and apparatus for micro-streaming.
簡潔に言えば、本発明の上記及びその他の目的は、イ
ンク滴を発射するオリフィスを含む容積可変の室を持つ
インクジェットを少なくとも１つ採用した走査式ヘッド
と、長手方向モードの共振周波数を持ち、長手軸に沿っ
て伸縮可能であり、該長手軸を略横断する電場に応答し
て伸縮し、それにより、要求があり次第前記オリフィス
からインク滴を発射させる変換器とを備えたインクジェ
ット装置において達成される。Briefly, these and other objects of the present invention are directed to a scanning head employing at least one ink jet having a variable volume chamber including an orifice for firing ink drops, having a longitudinal mode resonant frequency, Attained in an ink jet device comprising a transducer that is extendable and retractable along a longitudinal axis and expands and contracts in response to an electric field substantially transverse to the longitudinal axis, thereby firing an ink drop from the orifice on demand. Is done.
本発明のひとつの重要な側面によれば、各室と協働し
た変換器を、所定波形（好ましくは正弦波形）を持ち且
つ前記長手方向モード共振周波数付近を中心とする所定
周波数領域を持つ低電圧電源により励起することによ
り、音響的マイクロストリーミングがインクジェット装
置内に引き起こされる。変換器を励起することによって
音響的マイクロストリーミングを達成するための最も低
いこうした電圧は、本発明によれば、長手方向モード共
振周波数において存在する。しかし、励起電圧レベルを
増大させることによって、より大きいまたはより小さい
周波数でも、同様に音響的マイクロストリーミングを達
成することができる。According to one important aspect of the present invention, a transducer cooperating with each chamber is provided with a low frequency having a predetermined waveform (preferably a sine waveform) and having a predetermined frequency region centered around the longitudinal mode resonance frequency. Excitation by the voltage supply causes acoustic microstreaming in the inkjet device. The lowest such voltage for achieving acoustic microstreaming by exciting the transducer is, according to the invention, at the longitudinal mode resonance frequency. However, by increasing the excitation voltage level, acoustic micro-streaming can be achieved at higher or lower frequencies as well.
本発明の更に別の重要な側面によれば、励起電圧は、
走査式プリントヘッドのキャリッジリターン時の短い期
間またはプリンタが休止している他のこのような期間に
変換器に与えられる。これにより、始動に付随する問題
が防止され、且つ、顔料の拡散や、インクに含まれた染
料その他の粒子の溶解が維持される。According to yet another important aspect of the invention, the excitation voltage is:
Provided to the transducer during a brief period of carriage return of the scanning printhead or other such periods when the printer is at rest. This prevents problems associated with start-up, while maintaining pigment diffusion and dissolution of dyes and other particles contained in the ink.
本発明の更に別の重要な側面によれば、室の形状は、
音響的マイクロストリーミングを伝導する条件の存在を
確保するために、注意深く統制しなければならない。従
って室の長さは、変換器の長手方向モードの外乱の波長
と比較して小さくなければならない。According to yet another important aspect of the invention, the shape of the chamber is
Care must be taken to ensure the existence of conditions that conduct acoustic microstreaming. Therefore, the length of the chamber must be small compared to the wavelength of the disturbance in the longitudinal mode of the transducer.
第１図は、インクジェットプリントヘッド10を含むイ
ンクジェット装置を示している。ヘッド10は、矢印12及
び14で描いた走査路に沿って移動するように搭載されて
いる。ヘッド10には、オリフィス16を持つ一列のインク
ジェットと、ヘッド10の背面に位置する槽20から成る内
臓式貯蔵器18とを備えたインクジェットイメージングシ
ステムが含まれている。ヘッド10は、1984年７月10日に
スチュアート D.ホーキンズ氏に付与された米国特許第
4459601号の教えに従って作るのが好適である。この特
許は、本発明の譲受人に譲渡されている。FIG. 1 shows an ink jet apparatus including an ink jet print head 10. The head 10 is mounted so as to move along a scanning path drawn by arrows 12 and 14. The head 10 includes an ink jet imaging system with a row of ink jets having orifices 16 and a self contained reservoir 18 comprising a reservoir 20 located on the back of the head 10. Head 10 is a U.S. patent issued on July 10, 1984 to Stuart D. Hawkins.
It is preferred to make it according to the teaching of 4459601. This patent is assigned to the assignee of the present invention.
第２図及び第３図に明確に示されたように、オリフィ
ス16を持つ室22は、各ジェト毎に設けられた変換器24の
励起状態に応答して、インク滴を発射する。変換器24
は、第３図に矢印で示された長手軸に沿った方向に伸び
縮みする。変換器24の動きは、カップリング手段26によ
って室22に連結される。カップリング手段26は、脚部28
と、変換器24に並置された粘弾性材料30と、第２図及び
第３図に示され位置に予め置かれた振動板32とを含んで
いる。As clearly shown in FIGS. 2 and 3, the chamber 22 with the orifice 16 fires a drop of ink in response to the excitation of a transducer 24 provided for each jet. Transducer 24
Expands and contracts in the direction along the longitudinal axis indicated by the arrow in FIG. The movement of the transducer 24 is connected to the chamber 22 by coupling means 26. The coupling means 26 includes a leg 28
And a viscoelastic material 30 juxtaposed to the transducer 24 and a diaphragm 32 previously placed in the position shown in FIGS. 2 and 3.
本発明の重要な側面によれば、室22は、変換器24の長
手方向モードの外乱の波長と比較して相対的に小さくな
ければならない。つまり、米国特許第4459601号で定め
られたように、長手方向モードの外乱の波長は、室の長
さの約20倍であるのが好ましい。このような関係は、室
22の幾何学的特徴（かど、不連続性等）が、音響的マイ
クロストリーミングを伝導するための十分な小ささを持
つことを確保する。According to an important aspect of the present invention, the chamber 22 must be relatively small compared to the wavelength of the longitudinal mode disturbance of the transducer 24. That is, the wavelength of the disturbance in the longitudinal mode is preferably about 20 times the length of the chamber, as defined in US Pat. No. 4,449,601. Such a relationship is
Ensure that 22 geometric features (such as corners, discontinuities, etc.) are small enough to conduct acoustic microstreaming.
インクは、押圧されていない貯蔵器18から、絞り板36
内の狭い開口34から成る狭い注入手段を通って、室22に
流れ入る。本発明の重要な側面によれば、注入口34を通
って室22に流れ入るインクの断面積は、注入口34の位置
がカップリング手段26及び変換器24のすぐ近くであるに
もかかわらず、変換器24の伸縮の間じゅう略一定であ
る。注入口34の寸法をオリフィス板38内のオリフィス16
と比較して適当なものにすることより、注入口34での音
響慣性とオリフィス16での音響慣性との適切な関係を維
持することができる。Ink is supplied from the unpressed reservoir 18 to the diaphragm plate 36.
Flow into chamber 22 through a narrow injection means consisting of a narrow opening 34 therein. According to an important aspect of the invention, the cross-sectional area of the ink flowing into the chamber 22 through the inlet 34, despite the location of the inlet 34 being very close to the coupling means 26 and the transducer 24. , Is substantially constant throughout the expansion and contraction of the converter 24. Adjust the dimensions of the inlet 34 to the orifice 16 in the orifice plate 38.
By appropriately setting the acoustic inertia at the injection port 34 and the acoustic inertia at the orifice 16, an appropriate relationship can be maintained.
第３図に示されたように、室板40内に形成された貯蔵
器18は、注入口34に通じる先細りの縁42を含んでいる。
これは、1981年１月３日にアーサー M.ルイス氏等に付
与された米国特許第4424521号の発明である。この特許
は、本発明の譲受人に譲渡されている。室22内のインク
を通しての機械的クロストークを最小化するために、貯
蔵器18は振動板32によって弾力性を持たされている。こ
の振動板32は、絞り板36内の大きな開口46を介してイン
クと連絡している。第２図に示すように、絞り板36は、
板50内の凹状領域48に並置されている。流体のクロスト
ークを最小化するために、ジェット列の各ジェットは、
インクから隔てられており、１個の室22と連絡してい
る。As shown in FIG. 3, reservoir 18 formed in chamber plate 40 includes a tapered rim 42 leading to inlet 34.
This is the invention of U.S. Pat. No. 4,442,521 issued to Arthur M. Lewis on January 3, 1981. This patent is assigned to the assignee of the present invention. The reservoir 18 is resilient by a diaphragm 32 to minimize mechanical crosstalk through the ink in the chamber 22. The diaphragm 32 communicates with the ink through a large opening 46 in the diaphragm plate 36. As shown in FIG.
It is juxtaposed with the concave area 48 in the plate 50. To minimize fluid crosstalk, each jet in the jet train
It is separated from the ink and communicates with one chamber 22.
1984年３月27日にトーマス W.デヤング氏等に付与さ
れた米国特許第4439780号（それは、本発明の譲受人に
譲渡されている）に従い、第２図に示す通り、各変換器
24は端部でガイドされており、その中間の部位は支持さ
れていない。変換器24の一端は、板50内の穴52と脚部28
との協働によってガイドされている。第２図に示された
ように、穴52の寸法は、脚部28の寸法よりも僅かに大き
い。その結果第３図に示すように、脚部28と穴52の壁と
は非常に僅かしか接触しないので、大部分の接触（それ
は、脚部28を位置させそれにより変換器24を支持する）
は粘弾性材料30との間に必要である。According to U.S. Pat. No. 4,439,780, issued to Thomas W. DeYoung et al. On Mar. 27, 1984, which is assigned to the assignee of the present invention, each transducer is shown in FIG.
24 is guided at the end, the middle part being unsupported. One end of the transducer 24 has a hole 52 in the plate 50 and a leg 28.
Guided by cooperation with. As shown in FIG. 2, the size of the hole 52 is slightly larger than the size of the leg 28. As a result, as shown in FIG. 3, there is very little contact between the leg 28 and the wall of the hole 52, so that most contact (which positions the leg 28 and thereby supports the transducer 24).
Is required between the viscoelastic material 30 and the viscoelastic material 30.
変換器24の他端は、シリコン製ゴムのような弾力性材
料56によりブロック54内に弾力的に取り付けられてい
る。第２図に示す通り、弾力性材料56は、スロット58内
に置かれ、これにより前記他端を支えている。変換器24
との電気的接触も、弾力性あるプリント回路60により弾
力的になされている。回路60には、導電性のパターン62
がプリントされている。回路60は、はんだ64のような適
宜の手段により変換器24に電気的に接続されている。は
んだ64の代わりに、銀導電性エポキシにより変換器24を
ブロック54に取り付けてもよい。これにより、弾力性材
料56は不要になる。以上に述べたインクジェット装置の
構造及び操作に関する詳細は、上述の米国特許第445960
1号を見れば一層よくわかる。The other end of the transducer 24 is elastically mounted in the block 54 by an elastic material 56 such as silicone rubber. As shown in FIG. 2, a resilient material 56 is placed in the slot 58, thereby supporting the other end. Transducer 24
The electrical contact with the power supply is also made elastically by the elastic printed circuit 60. The circuit 60 includes a conductive pattern 62
Is printed. Circuit 60 is electrically connected to transducer 24 by any suitable means, such as solder 64. Instead of solder 64, transducer 24 may be attached to block 54 with silver conductive epoxy. Thereby, the elastic material 56 becomes unnecessary. For details regarding the structure and operation of the above-described ink jet device, see the aforementioned U.S. Pat.
You can see better if you look at No.1.
第４図ａないしｃは、以上に述べたような典型的なイ
ンクジェット装置の始動に付随する幾つかの問題を示し
ている。ドロップ−オン−デマンド式インクジェットが
休止期間の後最初に作動したときには、安定した運転状
態との相違をジェット動作に呈させる多くの現象が現わ
れる。これらの相違は、液滴の速度の小さな変化から、
完全な発射の仕損じにまでわたっている。そしてその相
違は、なんらの処置をも講じなければ、いつまで続くか
わからない。こうした問題は、プリンタが最初に作動し
たときに、印字の質の悪さまたは極端な場合には印字が
されないという形で表面化し、そして、かなりの運転期
間、または時にはヘッドを調節するためのヘッド管理を
必要とする。4a-c illustrate some of the problems associated with starting a typical ink jet device as described above. When a drop-on-demand inkjet is first activated after a dwell period, a number of phenomena appear that cause jet operation to exhibit a difference from stable operating conditions. These differences are due to small changes in droplet velocity,
It even extends to complete firing failure. And the difference is uncertain, unless you take any action. These problems surface when the printer is first turned on, in the form of poor print quality or, in extreme cases, no print, and head management for significant periods of operation, or sometimes head adjustment. Need.
こうした問題の原因は、幾つかの異なるメカニズムの
うちの１または２以上であり、その中には、例えばイン
クの蒸発（それはオリフィス内のインクの特性を変化さ
せる）が含まれている。一般には、これらのメカニズム
は２つの範疇に分類される。第１の範疇は、オリフィス
の全領域におけるオリフィス内のインクの特性の変化で
ある。第２の範疇は、オリフィス及び／または空気中の
インク境界面の付近の領域におけるインク特性の変化で
ある。第１の範疇の場合には、第４図ａに示すように、
変化したインク100がすぐにオリフィス16から除去され
るので、問題はかなり短い時間しか続かない。しかし第
２の範疇の場合には、第４図ｂ及びｃに示すように、
「変化したインク」は、インクとの空気との境界面100a
に沿ってだけでなく、インクと固体との境界面100bに沿
っても存在し得る。ジェットを噴射するとき、インクと
空気との境界面100aが破裂し（第４図ｃ）、これによ
り、インク滴102がオリフィス16から発射される。しか
しオリフィス16は、変化したインクを除去されていない
ままである。The cause of these problems is one or more of several different mechanisms, including, for example, evaporation of the ink, which changes the properties of the ink in the orifice. In general, these mechanisms fall into two categories. The first category is the change in the properties of the ink in the orifice over the entire area of the orifice. The second category is the change in ink properties in the area near the ink interface in the orifice and / or air. In the first category, as shown in FIG. 4a,
The problem only lasts a relatively short time, as the changed ink 100 is immediately removed from the orifice 16. However, in the second category, as shown in FIGS. 4b and c,
"Changed ink" means the interface 100a between the ink and the air.
Along the interface 100b between the ink and the solid. When the jet is ejected, the ink-air interface 100a ruptures (FIG. 4c), causing an ink drop 102 to be ejected from the orifice 16. However, the orifice 16 remains unremoved of the changed ink.
境界面100aでの変化したインクはジェットの噴射によ
ってはたやすくは取り除かれない（何故なら、境界面10
0aは非常に薄く、その動きに関連した流体力学的境界層
は非常に小さな剪断力にしか帰着しないからである）
が、それにもかかわらず、変化したインク層を音響的マ
イクロストリーミングによって妨げることができること
が発見されている。その上、音響的マイクロストリーミ
ングの利用により、インクによって含まれた顔料の拡散
がたやすく維持される。The changed ink at the interface 100a is not easily removed by the ejection of the jet (because the interface 10a
(Oa is very thin because the hydrodynamic boundary layer associated with its motion results in only a very small shear force.)
However, it has nevertheless been discovered that altered ink layers can be impeded by acoustic microstreaming. Moreover, the use of acoustic micro-streaming facilitates the maintenance of the diffusion of the pigments contained by the ink.
第５図は、第１図ないし第３図のインクジェット装置
に関連して、インクジェット装置における音響的マイク
ロストリーミングのための方法及び装置を示す。各変換
器24は、低電圧電源200からの信号（好ましくは正弦信
号）により、変換器24の長手方向モード共振周波数付近
の所定周波数領域内の周波数で励起される。このような
信号は、簡単な発振器または通常の信号発生器により発
生させてよい。例えばこの実施例では、長手方向モード
共振周波数は、約55kHzである。こうした周波数では、
電源200は、実効値約1Vのレベルの正弦信号を出力する
ことが必要である。いずれにせよ変換器24は、このよう
にして短い期間の間（１秒またはそれより小さいオーダ
ー）、好ましくはプリンタの休止期間（例えばヘッド10
のキャリッジリターン期間）に励起される。しかし、同
じような効果は、励起電圧を幾分増大させることによ
り、約10kHzないし約100kHzの周波数領域でも達成でき
る。例えば、該周波数領域で共振なくして音響的マイク
ロストリーミングを達成するためには、約100Vよりも小
さい（好ましくは60ないし70V、より好ましくは１ない
し10Vの）励起電圧が必要である。いずれにせよ、励起
電圧レベルは変換器24の駆動電圧よりも小さくなければ
ならない。このように、始動に付随する問題を防止する
ためまたはインク中の顔料の拡散を促進するための変換
器24の励起は、プリンタの正常な運転を妨げない。FIG. 5 shows a method and apparatus for acoustic micro-streaming in an ink jet device in connection with the ink jet device of FIGS. 1 to 3; Each converter 24 is excited by a signal (preferably a sine signal) from the low voltage power supply 200 at a frequency within a predetermined frequency range near the longitudinal mode resonance frequency of the converter 24. Such a signal may be generated by a simple oscillator or a conventional signal generator. For example, in this embodiment, the longitudinal mode resonance frequency is about 55 kHz. At these frequencies,
The power supply 200 needs to output a sine signal having a level of an effective value of about 1 V. In any event, the transducer 24 is thus activated for a short period of time (on the order of one second or less), preferably during a printer idle period (e.g.
During the carriage return period). However, a similar effect can be achieved in the frequency range from about 10 kHz to about 100 kHz by slightly increasing the excitation voltage. For example, to achieve acoustic microstreaming without resonance in the frequency domain, an excitation voltage of less than about 100V (preferably 60-70V, more preferably 1-10V) is required. In any case, the excitation voltage level must be lower than the drive voltage of converter 24. Thus, the excitation of transducer 24 to prevent problems associated with start-up or to promote pigment diffusion in the ink does not interfere with the normal operation of the printer.
本発明の多くの修正及び変更が可能なことは、以上の
記述に照らして明らかである。例えば、強度の変化を脚
部28の端部付近に集中させることによって音響的マイク
ロストリーミングを最大限に活用することが、脚部28の
形状を変更することによって達成できる。つまり、脚部
28は、第２図及び第３図のように、円柱状でありオリフ
ィス16に最も近い側が平らな表面である形状であっても
よいし、またはその代わりに、変換器24に与えられた低
電圧正弦信号に関連した強度変化を集中させるために、
オリフィス16に最も近い側に尖峰が位置する円錐形状で
あってもよい。更に、以上に述べた方法及び装置は、液
体状のインクと一緒にでも、熱い溶けた（即ち相の変化
した）インクと一緒にでも使用できることに注目すべき
である。このようなインクは、米国特許第4386961号、4
390369号、4484948号に色々に記載されている。それら
の特許は、本発明の譲受人に譲渡されている。Many modifications and variations of the present invention are possible in light of the above description. For example, maximizing acoustic micro-streaming by concentrating intensity changes near the ends of the legs 28 can be achieved by changing the shape of the legs 28. In other words, the legs
2 and 3 may be cylindrical and have a flat surface closest to the orifice 16, as shown in FIGS. To concentrate the intensity change associated with the voltage sine signal,
The conical shape may be such that the peak is located on the side closest to the orifice 16. Further, it should be noted that the method and apparatus described above can be used with liquid inks or with hot, molten (ie, phase-changed) inks. Such inks are disclosed in U.S. Pat.
It is described variously in 390369 and 4484948. These patents are assigned to the assignee of the present invention.
第１図は本発明の好適な実施例を表わすインクジェット
装置の透視図、第２図は第１図の装置の線２−２に沿っ
た断面図、第３図は第２図の断面の一部拡大図、第４図
ａないしｃは第１図ないし第３図の装置の始動に付随す
る様々な問題を示す図、第５図は第４図ｂ及びｃに示さ
れた問題を除去すると同時にインク中の顔料の拡散を維
持するための音響的マイクロストリーミング方式を示す
ブロック図である。 10……インクジェットプリントヘッド、16……オリフィ
ス、18……貯蔵器、20……槽、22……室、24……変換
器、26……カップリング手段、28……脚部、30、56……
粘弾性材料、32、44……振動板、34……注入口、36……
絞り板、38……オリフィス板、40……室板、42……縁、
46……開口、50……板、52……穴、58……スロット、60
……プリント回路、62……パターン、64……はんだ、10
0……インク、100a、100b……境界面FIG. 1 is a perspective view of an ink jet apparatus representing a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the apparatus of FIG. 1 taken along line 2-2, and FIG. FIGS. 4a to 4c show various problems associated with the start-up of the apparatus of FIGS. 1 to 3, and FIG. 5 removes the problems shown in FIGS. 4b and c. FIG. 3 is a block diagram showing an acoustic micro-streaming method for maintaining the diffusion of pigment in ink at the same time. 10 Inkjet print head, 16 Orifice, 18 Reservoir, 20 Tank, 22 Chamber, 24 Transformer, 26 Coupling means, 28 Leg, 30, 56 ......
Viscoelastic material, 32, 44 ... diaphragm, 34 ... injection port, 36 ...
Aperture plate, 38 ... Orifice plate, 40 ... Chamber plate, 42 ... Edge,
46 ... opening, 50 ... plate, 52 ... hole, 58 ... slot, 60
…… Printed circuit, 62 …… Pattern, 64 …… Solder, 10
0: Ink, 100a, 100b: Boundary surface
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−164151（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−35963（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−188372（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-59-164151 (JP, A) JP-A-61-35963 (JP, A) JP-A-57-188372 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) B41J 2/045 B41J 2/055
Claims (22)
るオリフィスを持つ、容積可変の室と、 長手軸に沿って伸縮可能であり、該長手軸を略横断する
電場に応答して伸縮し、長手方向モードの共振周波数を
持つ変換器と、 前記室と前記変換器とを連結し、前記変換器の前記長手
軸に沿っての伸縮に応答して前記室を伸縮させるカップ
リング手段と、 前記変換器を、前記室内の前記インクに定常的な非振動
流れを生じさせる所定の波形及び周波数を持った信号に
よって励起することによって音響的マイクロストリーミ
ングを前記室内のインク内に生じさせる手段と、 を備えたインクジェット装置。1. A variable volume chamber containing liquid ink and having an orifice for firing ink droplets, the chamber being expandable and contractable along a longitudinal axis, and expanding and contracting in response to an electric field substantially transverse to the longitudinal axis. A transducer having a resonant frequency in a longitudinal mode, coupling means for connecting the chamber and the transducer, and expanding and contracting the chamber in response to expansion and contraction of the transducer along the longitudinal axis; Means for producing acoustic micro-streaming in the ink in the chamber by exciting the transducer with a signal having a predetermined waveform and frequency that causes a steady non-oscillating flow in the ink in the chamber; Ink jet device equipped with.
は、略正弦信号を変換器に出力する低電圧信号源を含む
特許請求の範囲第１項記載の装置。2. The apparatus of claim 1, wherein said acoustic micro-streaming means includes a low voltage signal source for outputting a substantially sinusoidal signal to a converter.
波数付近の周波数領域から選ばれた所定の周波数を持つ
特許請求の範囲第２項記載の装置。3. The apparatus according to claim 2, wherein said substantially sinusoidal signal has a predetermined frequency selected from a frequency range near a longitudinal mode resonance frequency.
周波数に略等しい周波数を含む特許請求の範囲第３項記
載の装置。4. The apparatus according to claim 3, wherein said predetermined frequency includes a frequency substantially equal to a longitudinal mode resonance frequency.
ある特許請求の範囲第４項記載の装置。5. The apparatus of claim 4, wherein said substantially sinusoidal signal has an effective value of about 1 volt.
である特許請求の範囲第３項記載の装置。6. Apparatus according to claim 3, wherein the frequency range is between about 10 and 100 kilohertz.
特許請求の範囲第６項記載の装置。7. The apparatus according to claim 6, wherein said substantially sinusoidal signal is less than 100 volts.
る特許請求の範囲第７項記載の装置。8. The apparatus of claim 7 wherein said substantially sinusoidal signal is between 60 and 70 volts.
る特許請求の範囲第７項記載の装置。9. The apparatus of claim 7 wherein said substantially sinusoidal signal is between 1 and 10 volts.
スジューサに与えられる特許請求の範囲第４項記載の装
置。10. The apparatus of claim 4, wherein said substantially sinusoidal signal is provided to a transducer for a predetermined period.
囲第10項記載の装置。11. The apparatus according to claim 10, wherein the predetermined period is shorter than one second.
近い側に付着した脚部を合み、該脚部は、音響的マイク
ロストリーミング手段を最適に活用するように選択され
た所定形状を持つ特許請求の範囲第１項記載の装置。12. The coupling means mates with a leg attached to a side of the transducer near the chamber, the leg having a predetermined shape selected to optimally utilize the acoustic micro-streaming means. The device of claim 1 having a device.
らな表面部位を持つ略円柱形状である特許請求の範囲第
12項記載の装置。13. The feature of claim 1 wherein the feature is substantially cylindrical with a flat surface facing the orifice.
Item 12. The device according to Item 12.
峰を持つ略円錐形状である特許請求の範囲第12項記載の
装置。14. The device of claim 12, wherein the predetermined feature is substantially conical with a ridge facing the orifice.
するオリフィスを持つ容積可変の室を含む走査式プリン
トヘッドと、長手軸に沿って伸縮可能であり、該長手軸
を略横断する電場に応答して伸縮し、長手方向モードの
共振周波数を持つ変換器と、前記室と前記変換器とを連
結し、前記変換器の前記長手軸に沿っての伸縮に応答し
て前記室を伸縮させるカップリング手段と、前記変換器
を励起する励起手段とを備えたタイプのインクジェット
装置内で使用されるインクに含まれた顔料を拡散させる
方法であって、 前記プリントヘッドを第１の方向に走査させる段階と、 前記変換器を第１の所定の波形で励起することにより、
前記オリフィスからのインク滴の発射を通じて、所定の
文字をプリントする段階と、 前記プリントヘッドを、前記第１の方向とは反対の第２
の方向に走査させる段階と、 前記第２の方向への前記走査の間に、前記変換器を、前
記室内の前記インクに定常的な非振動流れを生じさせる
所定の波形及び周波数を持った信号によって励起するこ
とにより、前記室内のインク内に音響的マイクロストリ
ーミングを発生させる段階と、 を含む方法。15. A scanning printhead including a variable volume chamber containing liquid ink and having an orifice for firing an ink drop, and an electric field extendable and retractable along a longitudinal axis and substantially transverse to the longitudinal axis. A transducer that expands and contracts in response and has a longitudinal mode resonance frequency, and couples the chamber and the transducer, and expands and contracts the chamber in response to expansion and contraction of the transducer along the longitudinal axis. A method for diffusing a pigment contained in ink used in an ink jet device of the type comprising coupling means and excitation means for exciting the transducer, wherein the print head is scanned in a first direction. Exciting the transducer with a first predetermined waveform;
Printing a predetermined character through firing of ink droplets from the orifice; and causing the print head to move in a second direction opposite to the first direction.
And a signal having a predetermined waveform and frequency that causes the transducer to cause a steady, non-oscillating flow of ink in the chamber during the scanning in the second direction. Generating acoustic micro-streaming in the ink in the chamber by exciting with the method.
階は、長手方向モードの共振周波数付近の所定周波数領
域の中から励起周波数を選択する段階と、 前記第２の所定の波形を前記変換器に所定電圧で印加す
る段階と、 所定の印加期間の後前記第２の所定の波形の前記変換器
への印加をやめる段階と、 を含む特許請求の範囲第15項記載の方法。16. Exciting the transducer with a second predetermined waveform comprises selecting an excitation frequency from a predetermined frequency region near a longitudinal mode resonance frequency, and transforming the second predetermined waveform. 16. The method of claim 15, comprising: applying a predetermined voltage to the converter; and stopping applying the second predetermined waveform to the converter after a predetermined application period.
特許請求の範囲第16項記載の方法。17. The method of claim 16, wherein said second predetermined waveform comprises a substantially sinusoidal waveform.
ヘルツである特許請求の範囲第16項記載の方法。18. The method of claim 16, wherein the predetermined frequency range is between about 10 and 100 kilohertz.
特許請求の範囲第16項記載の方法。19. The method of claim 16, wherein the predetermined voltage is approximately 1 volt rms.
請求の範囲第16項記載の方法。20. The method according to claim 16, wherein the predetermined application period is shorter than one second.
ェットは、 インク滴を発射するオリフィスを持ち、所定の長さを持
つ容積可変の室と、 長手軸に沿って伸縮可能であり、該長手軸を略横断する
電場に応答して伸縮し、長手方向モードの共振周波数を
持つ、変換器と、 前記室と前記変換器とを連結し、前記変換器の前記長手
軸に沿っての伸縮に応答して前記室を伸縮させるカップ
リング手段と、 前記変換器を、前記室内の前記インクに定常的な非振動
流れを生じさせる所定の波形及び周波数を持った信号に
よって励起することによって音響的マイクロストリーミ
ングを前記室内のインク内に生じさせる手段とを含み、 前記信号は、前記電場の所定の強さよりも低い電圧レベ
ルであり、前記室の長さは、前記変換器の長手方向モー
ドの外乱の波長よりも短いインクジェット装置。21. A jet having a row of ink jets, each said jet having an orifice for firing ink droplets, a variable volume chamber having a predetermined length, and being extendable and retractable along a longitudinal axis. A transducer that expands and contracts in response to an electric field substantially traversing and has a longitudinal mode resonance frequency, and that couples the chamber and the transducer and responds to expansion and contraction of the transducer along the longitudinal axis. Coupling means for expanding and contracting the chamber, and acoustic micro-streaming by exciting the transducer with a signal having a predetermined waveform and frequency that causes a steady non-oscillating flow in the ink in the chamber. Means within the ink in the chamber, wherein the signal is at a voltage level lower than a predetermined strength of the electric field, and wherein the length of the chamber is the length of the longitudinal mode of the transducer. Short inkjet device than the wavelength of the turbulent.
さの約20倍である特許請求の範囲第21項記載の装置。22. The apparatus of claim 21, wherein the wavelength of the disturbance in the longitudinal mode is about 20 times the length of the chamber.
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