JP5441898B2 - 小滴生成デバイス、小滴形成方法および連続インクジェット印刷装置 - Google Patents
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Description
を介して関係付けられ、上式でσは表面張力(N/m)、ρは液体密度(kg/m3)、そしてRはジェットの落ち着いた半径(m)である。
になるであろう。上式でUjは第1の流体のジェットの速度(m/s)、Lは空洞の長さ(m)、nは整数、かつβは端部効果を考慮に入れた0と1の間の数である。これは、レーザー空洞内の周波数選択と極めて類似している。
空気内のジェットの一次方程式;
を考えることは有用である。上式でLBは空洞への入口から測定される第1の流体のジェットの断続化長さ(m)であり、Uは流体速度(m/s)であり、Rはジェット半径(m)であり、αは問題の周波数(例えばレーリー周波数fR〜U/(9.02R)[fRはHz])に対する成長速度(s−1)であり、かつξiは最初の動揺のサイズ(m)である。この成長速度は、以下の式
から求めることができ、上式でηは第1の流体の粘度(Pa・s)、σは界面張力(N/m)かつkは波数ベクトル(m−1)(k=2πf/U)である。したがって、断続化長さLBは、予測し空洞長さLと比較することができる。流れ速度、表面張力および空洞長さは、第1の流体のジェット11が空洞内で砕けるように互いに調整すべきである。好ましい実施形態では1/3L<LB<Lである。
ξ=ξixp(αt)、ξ0=ξixp(α0t)
α=α(kR)、α0=α(kRm)
であり、
上式でα0はレーリー波長(kRm)のところでの成長係数(1/s)、τBはレーリー周波数のところで第1の流体のジェットが(複数の)小滴に細分化するための時間である。
上式でR0はジェット半径である。その結果、第1の流体に対する最初の動揺Pi0が成長し小滴を形成し、それが次いでデバイスを出て小滴サイズに比例する流れ動揺Po0を作り出す。
この動揺のある割合Kfは、空洞内で入力動揺まで戻して供給され、それらの合計は、流れ動揺を生じさせる。したがって、合計される入力動揺Piは、
になり、上式でφは入力(=kL、Lは有効空洞長)まで戻って供給されると思われる出力動揺の相対的な位相である。したがってこの連鎖は、下式のように、レーリー周波数のところでの自由レーリージェットのゲインに対するこのシステムの総合的なゲインを与える無限和に繋がる。
図3に、以下のパラメータ値:L=500μm、R0=4.4μm、Kj=0.97、σ=50mN/m、ρ=0.973kg/m3、η=0.9mPa・sに対する無次元波数ベクトルkRに対してゲインがプロットされている。空気内の自由レーリージェットのゲインもプロットされている。非圧縮性流体および硬質壁が与えられている場合は、出口のところの流れ動揺は入力のところの流れ動揺と基本的に等しくなり、したがって、Kfが1に近くなることを期待するはずである。出口のところで作り出される動揺Poは、デバイスの外でジェットをさらに動揺させ、それを極めて規則正しい方式で細分化させることになることを理解されたい。すなわち、共鳴空洞は外部ジェットの高いエネルギー動揺を駆動し、迅速なかつ規則正しい細分化を生じさせる。
は、特定の周波数がより容易に発生するのを可能にするであろう。
Claims (3)
- 連続インクジェット印刷機の部品として使用するための小滴生成デバイスであって、
第2の流体によって取り囲まれる第1の流体ジェットの複合流れを供給するための1セットの流路と、
内部において、前記第2の流体によって取り囲まれる前記第1の流体ジェットが前記第2の流体によって取り囲まれる前記第1の流体の小滴に砕かれる膨張空洞と、
を備え、前記膨張空洞は、
当該膨張空洞に入るべく、前記第2の流体によって取り囲まれる前記第1の流体ジェットの複合流れが通る入口オリフィスと、
流体のジェットとして前記膨張空洞を出ていく前記第2の流体によって取り囲まれる前記第1の流体の小滴の複合流れが通るインクジェットデバイスのノズルを形成する出口オリフィスと、
を備え、
前記空洞の横断面面積が、前記入口オリフィスおよび出口オリフィスの両方の横断面面積より大きく、
前記第1の流体の前記小滴が前記出口オリフィスを通過すると複合ジェットが複合小滴になる、
ことを特徴とする、小滴生成デバイス。 - 高周波数および高速度で小滴を気体中に形成させる方法であって、
1セットの流路内に第1の流体ジェットおよび第2の流体を供給するステップを含み、
前記流体の界面が界面の張力または界面弾性によって特徴付けられ、
前記第2の流体が、前記第2の流体により取り囲まれる前記第1の流体のジェットの複合流れを形成するように前記第1の流体ジェットを取り囲み、
前記第2の流体によって取り囲まれる前記第1の流体ジェットの複合流れが、入口オリフィスを通って膨張空洞に進入し、
前記第1の流体ジェットが、前記第2の流体によって取り囲まれた前記第1の流体の小滴の複合流れを形成するべく、前記膨張空洞内において砕けて、前記第2の流体内で小滴になり、
前記第2の流体によって取り囲まれた前記第1の流体の小滴の複合流れは、出口オリフィスを通って前記膨張空洞から出ていき、
前記膨張空洞の横断面面積が、前記入口オリフィスおよび出口オリフィスの両方の横断面面積より大きく、
前記第2の流体によって取り囲まれた前記第1の流体の複合流れが、前記出口オリフィスからの流出に際して複合ジェットを形成し、
前記第1の流体の前記小滴が前記出口オリフィスを通過すると前記複合ジェットが複合小滴になる、
ことを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の1つ以上の小滴生成デバイスを備えることを特徴とする連続インクジェット印刷装置。
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JPH0631917A (ja) | 液体噴射記録ヘッド |
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