JPH0331142B2 - - Google Patents

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JPH0331142B2
JPH0331142B2 JP17299484A JP17299484A JPH0331142B2 JP H0331142 B2 JPH0331142 B2 JP H0331142B2 JP 17299484 A JP17299484 A JP 17299484A JP 17299484 A JP17299484 A JP 17299484A JP H0331142 B2 JPH0331142 B2 JP H0331142B2
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JP
Japan
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ink
pressure chamber
pressure
orifice
voltage
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JP17299484A
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JPS60259458A (en
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Eru Kaizaa Edomondo
Bii Shiaazu Suchiibun
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Konica Minolta Inc
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Konica Minolta Inc
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    • 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
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    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14379Edge shooter

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

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はノンインパクト記録装置に関し、特に
印刷ヘツトのオリフイスからインクの小滴を噴射
する形式のいわゆるインク噴射記録装置に関する
ものである。 従来のノンインパクト記録装置においては、情
報パターン(文字、数字、記号、図形等)を作る
各種の装置が利用されていて、それらは静電式、
電解式、放電式、感熱式等の各記録装置としてよ
く知られている。しかしこれらは何れも特殊処理
された記録用媒材を必要とするばかりでなく、中
には複雑なプロセスおよび特殊な印刷用処理媒剤
を要するものである。 そのため、これらの装置のもつ欠点を改善する
形でインク噴射記録装置が開発された。これはイ
ンクの小滴を無処理の記録媒材(以下記録紙と称
す)上に所定の情報パターンで付着させて印刷す
るというもので、高速印字、低騒音、普通紙使用
による安いランニングコスト等の特長をもち、有
望な記録装置として近年、注目されてきている。 (4) 然して、インク噴射記録装置において、高速
かつ低騒音をもつて広範囲の情報パターンを精
度よく記録するためには、インクの噴射作用自
体がそれらの目的に合致するようになつていな
ければならない。そのためには、 情報パターンの正確性を維持するために、
インク小滴の飛行特性を全インク小滴につい
て、あらゆる使用環境下で常に安定化させな
ければならない。 高速度で多数の小滴を噴射するのであるか
らインクの無駄な消費を避けることが望まし
い。 記録紙とインク噴射ヘツドとの相対移動を
高速かつ、スムーズに行なわせるため、イン
ク噴射ヘツドの構成をできる限り軽量小型に
することが望ましい。 更には、長期間の使用を目的とするのであ
るから、装置としての信頼性を高く保つこと
は勿論、特に、インク噴射ヘツドの構造は、
故障排除の意味からも、また保守点検のため
からも、できるだけ構造は簡単確実であるこ
とが望まれる。 当然のこととして、低価格のものであるこ
とが望まれる。 等の条件が装置設計上の基本的な条件として望
まれるのである。しかしながら、現在知られて
いるインク噴射記録装置は、その何れもが、必
ずしもこれらの基本的な諸条件を満たしている
とは云えないものばかりである。 従来のインク噴射記録装置のうちその第1の
は、特公昭42−8350号公報、特公昭42−4381号
公報および特公昭44−4517号公報に記載されてい
るように、 ◎予めインクに高い圧力を与えて、インクをノズ
ル先端から連続的に流出せしめ、 ◎ノズル振動子によつて機械的に振動させること
により、確実にインク小滴を形成せしめ、 ◎次に、ノズル前方に設置された帯電電極を利用
して、噴射された各インク小滴に情報パターン
に応じた電荷を付与し、 ◎更に高電圧電界を発生する偏向電極板をインク
小滴の飛行空間に設置して、該一定高圧電界を
通過するインク小滴を、各小滴の電荷量に応じ
て偏向させ、それにより、所定の情報パターン
を記録紙上に形成するという方式である。 しかしながら、この方式には次のような欠点が
ある。即ち、 (a) インクに高い連続的圧力を与えるため、特殊
な加圧装置を必要とする。 (b) ノズルを磁歪振動子または圧電振動子などを
用いて機械的に高速振動させるため、ノズル構
造が極めて複雑となる。 (c) ノズルから高圧力で噴出されたインク柱を振
動子によりインク小滴化する際に、インク小滴
を規則正しい時間間隔で、かつ、均一寸法にす
る必要があるため、実際の製品化に当つては、
複雑な装置ならびに電気回路を要する。 (d) 帯電電極に高電圧を要し、かつ、インク小滴
を荷電させる際に、情報パターンに応じて制御
する必要があるので、その制御に精密さを要求
され、その装置は高価になる。 (e) 振動子によるインク小滴の形成と、小滴への
荷電時間とを正確に同期させる必要があるため
その同期手段が複雑になる。 (f) 偏向電極にも数千ボルトの高電圧を与える必
要がある。 (g) 帯電電極や偏倹電極がゴミおよびインクによ
り汚され易いため、所定の性能発揮を、それら
により阻害され易い。従つてそれの対策を要求
される。 (h) 更には、ノズルと電極間に高電圧に印加する
ことにより、インクの電気分解を生じさせるこ
とになつて、ノズルおよび電極に腐触性のある
副産物を生じ、それがノズルおよび電極を著し
く劣化させる原因となるので、その防止対策が
要求されることになる。 (i) ノズルから連続的にインク小滴が噴射される
ことは、情報パターンの形成に関与しない多数
の小滴を噴射するので、これら不必要なインク
を回収して再使用または廃棄するための余計な
装置を必要とする。 等である。これらの欠点を克服して、前記基本条
件に基いて、信頼性の高いインク噴射記録装置を
作るためには、尚、解決すべき多くの技術的問題
点があり、精密かつ複雑な装置ならびに電気回路
を要し、製品は高価になる。 その第2の方式は、特公昭36−13768号公報に
示されるように、連続して飛翔中のインク小滴を
偏向動極により、基準の軌道(Trajectory)か
ら偏向させて、情報パターンを形成するというこ
とに関しては、前記第1の方式と同じであるが、
ただ、インク小滴を形成する点と、偏向電界の強
さを変化させて、インク小滴の飛翔方向を偏向す
る点においてのみ、前記第1の方式と異るもので
ある。即ち、 ◎先づ、ノズルの前方空間中に加速電極と偏向電
極とを、それぞれ設置し、 ◎次に、ノズル先端でインクが凸状メニスカス状
態になるような圧力をインクに加え、かつ、ノ
ズルから流出しない状態に保ち、 ◎該加速電極とノズル中のインクとの間に一定の
高電圧を印加して、この強い静電界の作用によ
り、ノズルからインクを吸出し、吸出されたイ
ンクの流れは、本質的に一定の液量および電荷
を有する連続したインク小滴に分断される。 ◎更に加速電極の外方に設けた、偏向電極に入力
信号に応じた電界の制御を行い、電界を通過す
るインク小滴を偏向せしめ、これにより所定の
情報パターンを記録紙上に形成するという方式
である。 しかしながら、この方式にも前記第1の方式に
劣らない欠点が存在する。即ち、インク小滴の
形成時期と高圧パルス印加時間との同期性、そ
れぞれの電極にゴミやインクが付着し易いという
こと、高電圧によるノズル、電極の劣化、およ
びインク小滴による情報パターン創成時に不必要
なインク小滴が生じるという事柄に関しては、何
れも第1の方式の場合の欠点と同じであるが、そ
の上に ○イ ノズルの静電吸出作用を利用するので小滴形
成速度に制限があり、高速印字は不可能とな
る。 ○ロ 加速電極とノズル間に数千ボルトの高電圧を
与える必要があるため、装置が高価になる。 ○ハ 更には、偏向電極にも、数百ボルトの高電圧
を与える必要があり、かつ、これをそれぞれの
インク小滴毎に、情報パターンに応じて変化さ
せなければならないので、その制御は困難さを
伴う。 等である。これらの欠点を克服して、前記基本条
件に基いて、信頼性の高いインク噴射記録装置を
完成させるには、尚、解決すべき多くの技術的問
題点があり、精密かつ、複雑な装置ならびに電気
回路を要す。また第1の方式に比し、高速印字が
できないという基本的欠点が存在する。 尚、極めて特殊な例であるが、もう一つの方式
も知られている。それは、米国特許第2512743号
明細書に示されている。この開示によれば、イン
クを満たしたホーン状のノズル内に、機械的、共
振周波数で超音波衝撃波を連続的に発生させ、衝
撃波がノズルの内部傾斜面に沿つて大径部から小
径部まで移動して行く過程で、衝撃波の強さが増
大し、この超音波衝撃波によつてインクに生ずる
キヤビテーシヨンの気泡作用により、ノズルの端
部からインクの噴霧を噴射させるものである。し
かし、この方式には次の欠点がある。 (a) この装置は、機械的共振によつて定まる一定
速度で動作する。 (b) 噴射系は、一滴の噴射後に平衡状態に復元し
ないから、一個の電気的信号に応答して、一個
のインク小滴を形成することはできない。多数
の信号の複合した共振効果がインク噴射に必要
である。 (c) インクは噴霧状に噴射されるので、高精度の
情報パターンを得るために制御することは困難
である。 これがため、この方式はこのままでは汎用のイ
ンク噴射記録として用いることが出来ず、その改
善策が望まれているものである。 従つて、この方式は現段階では、あくまで特殊
目的に用いられる方式という認識の場を出ないも
のであり、加えて前記基本条件の大部分にも合致
しないものと言うことができる。 本発明の目的は、必要に応じてインクを噴射
し、印字可能なインク噴射記録装置を提供するこ
とにある。さらには、簡易な構成でかつ安価なイ
ンク噴射記録装置を提供することにある。 この目的を達成するための本発明の構成は、記
録用インクを収容し、当該インクに静圧力を付与
するインク溜り、前記静圧力とインクの表面張力
とにより非記録時にインクを平衡状態に保つ一定
開口径を有するオリフイス、前記インク溜りに連
通した圧力室、前記圧力室が前記インク溜りと連
通するように前記圧力室と前記インク溜りを連結
し、前記圧力室にインクを供給する入口通路、前
記圧力室の上に設けられ、1つの電気パルスに応
答して前記圧力室の容積を急激に減少せしめ、イ
ンクの一部をインク小滴として前記オリフイスか
ら記録媒体方向に噴射させる平板状の電気機械変
換素子、前記圧力室を挟んで前記入口通路と対向
して設けられ、前記圧力室と前記オリフイスとを
連通する出口通路、とを有し、前記入口通路と前
記出口通路とを前記平板状の電気機械変換素子に
平行に形成したことを特徴とするインク噴射記録
装置である。 以下、本発明を図示実施例に基いて説明する。 第1,2,3図は本発明が利用されるインク噴
射記録装置の原理を説明するための実施例の概略
図である。 第1図は、記録紙1に情報パターンを記録する
ようにした装置11を示す略図である。記録紙1
2は装置11に対し、供給ローラ13から巻き取
りローラ14まで動くように示してある。しか
し、装置11と記録紙12との間に相対的な運動
は、装置11と記録紙12との何れか、または両
方を実際に動かし得るような適当な方法で行なう
ことができることは明らかである。 装置11は、使用する特定のインクを貯蔵する
適当なインク溜り16を含んでいる。このインク
溜り16は連通管17を通つてインク小滴を噴射
する装置すなわち、印字ヘツド(インク噴射ヘツ
ド)18に通じている。電子パルス発生装置19
は、パルスをワイヤのような適当な電送手段21
を通して印字ヘツドにパルス電圧を送る。この
時、印字ヘツド18は前記発生装置19より発生
するパルス電圧を設けると、インクの1部の不連
続な小滴22をオリフイス24から噴射する。即
ち、各パルス電圧は、それぞれ1個のインク小滴
を作り、その液量は印加されたパルス電圧のエネ
ルギーによつて制御されている。 第1図に示す実施例においては、記録紙12が
引字ヘツド18を通過するときに噴出されたイン
ク小滴の群が記録紙上に線23を形成するように
なつている。 正確な情報パターンの記録を記録紙上に形成す
るためには、印字ヘツド18のオリフイス24か
ら記録紙12まで実質的に直線軌道を画いてイン
ク小滴が飛行するようにしなければならない。 また、装置11と記録紙12とを相対的に正確
に位置決めすることにおいて、電子パルス発生装
置19からのパルス信号に基いて予定の情報パタ
ーンを形成するようにインク小滴を衝突させるこ
とができる。更に、情報パターンの記録を最良に
するためには、インク小滴は正確な形および液量
にする必要がある。即ち、これは小滴毎にその大
きさが均一で、且つ、パルス発生装置19からの
電子信号の間隔通りにインク小滴を射出すること
を意味する。 第2および第3図は、好ましい小滴噴射装置、
即ち印字ヘツド18の詳細な構造を示す平面図お
よび断面図である。但し、第3図の断面図におい
ては、構造説明の都合上印字ヘツド18は電源が
投入されていない時の状態(後述の圧力板41に
何等の通電もされていない状態)で示してある。
印字ヘツド18は圧力室37の部分を形成するハ
ウジング36から成つている。連通管17はイン
クをインク溜り16から圧力室の入口通路38に
送る。圧力室37は出口通路39を含んでいる。
圧力室の上方の壁は、圧力板(可撓板)41によ
つて形成されている。圧力板41は好ましくはピ
エゾ電気材料によつて形成される。図示する実施
例において、圧力板41は横方向に膨張する2枚
のピエゾ電気プレート42,43から成り立つて
いて、これらは導電性薄膜44によつて相互に固
定されている。プレート42,43の外面には導
電性被膜46,47が取りつけられており、これ
が両プレートの面に電気的に接続し、且つ、ワイ
ヤ48,49によつて外部に導かれている。その
ため二つの表面に電圧を印加することによつてプ
レート42,43に電圧をかけることができる。
この場合プレート42,43に適当な正の電圧を
かけると、一方のプレート42が収縮すると共
に、他方のプレート43は膨張して第6図および
第7図に示すように圧力板41が圧力室の内側へ
撓み、また逆に両プレート42,43に適当な負
の電圧をかけると、今度は逆に前者のプレート4
2が膨張すると共に、後者のプレート43が収縮
して、第5図および第8図に示すように圧力板4
1が外方へ撓むことになる。 而して正の電圧印加で圧力板41が圧力室37
の内方へ撓むと、圧力室の容積は減少し、圧力室
内のインクに圧力が加えられ、インクの一部を出
口通路39の方に押し出し、記録紙12に向つて
噴射し、一方残りのインクをインク溜りの静水圧
に抗して連通管17を介してインク溜り16に戻
るようにする。出口通路39の端部は精密な直径
のオリフイス52で終つており、これによつて印
字ヘツド18から噴射されるインク小滴の直径が
正確に制御される。インク小滴の大きさは、プレ
ート42と43とにかかる電圧およびそのパルス
幅並びにオリフイス52の直径の関数である。 圧力板41はエポキシ樹脂接着剤のような適当
な取付手段によつて、第3図に示す通り、印字ヘ
ツドのハウジング36内に収められている。尚、
圧力板41として適当なピエゾ電気変換器は、米
国オハイオ州のクレバイト・コーポレーシヨンに
より、商品名“バイモルフ”として市販されてい
る。 さて、印字ヘツド18に電源(図示せず)が投
入され、まだ圧力パルスが送られないときは、第
4図Aに示すように、パルス発生装置19から負
の電圧が圧力板41に印加されるから圧力板41
は印字動作に先立つて第5図に示すように外側に
撓んだ状態に保持される。この場合、インクはオ
リフイス52から伸びる僅かなメニスカスをつく
ることになる。このメニスカスはインク溜り16
からの静圧が圧力室37のインクにかかるためで
ある。インクの表面張力はインクがオリフイスか
ら滴下しないようにしている。 然して、印字に際しては、圧力板41のこの状
態において前記パルス発生装置19からの正のパ
ルス電圧が印加されることによつて、インク小滴
の噴射が行なわれることになる。即ち、導線4
8,49を介してパルス発生装置19からの選定
された振幅およびパルス幅をもつ電気パルス信号
が圧力板41に印加されると、圧力板41は第5
図の状態から平面状態を経て第6図の状態に急激
に移行して、圧力室内の容積を減少せしめ、圧力
室37内のインクに急激な圧力パルスを与える。
圧力室内のインクはこの圧力パルスにより、出口
通路39を通つてオリフイス52に進み、そして
第3図の概略図で示す通り、パルスに応答した不
連続な小滴としてオリフイス52から噴射され
る。この小滴22は記録紙12に衝突し、そして
印字ヘツドと記録紙の間の相対運動は、その相対
運動の方向および大きさによつて線またはその他
の形状を構成することになる。 入口および出口通路38,39の大きさは使用
するインクの粘度によつてある大きさに規制され
る。より大きい管は一層粘度のあるインクの場合
に必要であろう。圧力板41による圧力パルスが
オリフイス52からインク小滴22を噴射する
時、その圧力はまたインクをインク溜り16から
加わるインクの静水圧に抗して入口通路38らイ
ンク溜りへ逆流するように動く。この場合逆流の
量は入口通路38の長さ、および直径を調節する
ことにより制限され、そしてインクの摩擦阻止力
はインク小滴の噴射中に生じる逆流量を制限す
る。 尚、層状になつた液状の流れが長さLの管を、
速度Vで流れるときの摩擦阻止力Fは、次の式に
よることが判明している。 F=8πηLV 但し、ηは液体の粘性係数である。 而して、インク溜り16にかかる静水圧は、圧
力室内のインクを入口通路38内に戻さないで、
小滴がオリフイス52から出るように作用する。
2インチの静水圧は大部分の目的に対して十分で
ある。もし、入口通路38を通る逆流が制限され
ないと、圧力板41からの圧力パルスは大量のイ
ンク入口通路38を通して逆方向に押すことにそ
の大部分のエネルギーを費され、インク小滴22
をオリフイス52から噴射するために必要な圧力
室内の圧力を十分高めることができなくなる。 また出口通路39の長さ、および直径は、静水
圧と入口通路38および連通管17によつて生ず
る摩擦損失に比較してより低い摩擦損失になるよ
うに選定する必要がある。 インク溜り16を通じて加えられる許容可能の
静圧力は Pmax=4S/D によつて表わされる。 但し、Dはオリフイスの直径 Sはインクの表面張力の定数 しかし、インクが印字ヘツド18のハウジング
36の前面を濡らしてしまうとオリフイス52で
メニスカスを安定させることが困難となる。この
問題を解決する手段として本発明者はインクとハ
ウジング36の前面との間の自然接触角を90゜以
上にすることにより、この問題が解決されるこを
見い出した。この状態は、水性のインクを使用
し、ハウジング36の前面57を例えばテフロン
(米国ジユポン社の商品名)等で被覆すれば満足
される。面57にテフロンを被覆するのが本発明
における好ましい実施態様ではあるが、この発明
の目的である接触角を90゜以上にすることは、上
記以外にもインクと固体の組み合わせを適当に選
択することにより達成される。 第4図A,Bは時間の関数として、圧力板への
入力電圧と、圧力室内の液体にかかる圧力との相
関関係を示す図である。 噴射系は、正の入力電圧パルス62が圧力板4
1に時間t1において印加される直前まで第5図の
状態を保つているが、t1において印加される正の
電圧は圧力板41を第6図の状態まで撓ませ、そ
れによつて、第5図の状態時の値の約10倍になる
までインクにかかる圧力を増加させる。インクに
かかる電圧の最大値(点64)は1〜20psiの範
囲内に設定することができる。 この場合、圧力板41の反応時間とインクの慣
性とがあるために、たとえ時間t1における電圧パ
ルスの印加が急速であつても、インクの圧力は直
ちには上昇しない。 即ち、第4図に示すように、時間t1までは所定
の静止値に保たれていたインク圧力は時間t2にお
ける点64の位置で最大値に上昇する。この点6
4における増加した高い圧力は、オリフイス52
においてインクに駆動力として作用するから、出
口通路39におけるインクの柱はオリフイス52
から流出して高速度に達する。この高速度はオリ
フイス52におけるインクの表面張力に打勝つ
て、インク柱をオリフイス52から突出させる。 而して所定の時間、即ち第4図におけるt2から
t3までの時間が経過して、パルス発生装置19か
らの電圧が負の初期電圧にスイツチバツク(切換
え)されると、圧力室37内の圧力は、時間t4
おいて点66で示す値まで急速に低下し、最後に
時間t5においてその静止状態67に戻る。 この際、突出したインク柱は前述の突出速度と
この圧力低下作用との関係により、小滴22とな
つてオリフイス52から分離し、記録紙まで実質
的に自然の直線的な軌道をとつて飛翔し、記録紙
に到つて線28の中の一小点をつくることにな
る。この過程は、一連の第5〜8図に詳細に記載
されている。 第5図は時間t1以前の状態、即ち電源が投入さ
れて、圧力板41にパルス発生装置19からの負
の電圧が印加されている状態における印字ヘツド
の断面図である。 この状態において、パルス発生装置19から印
字のための正の電圧パルスが印加されると、上方
に撓んでいた圧力板41は平面状態を経て内方へ
撓み第6図の状態に移行する。 第6図は圧力板41の内方撓みが最大のとき、
即ち時間t3における圧力室の状態を示す。この場
合、圧力板41への正電圧印加は、一方のプレー
ト42の収縮および他方のプレート43の膨張を
生じさせることにより、圧力板41を内方へ撓ま
せ圧力室37の容積を減少せしめて、或る量のイ
ンクを移動させるように働く。 この時、入口通路38にかかるインク溜り16
における静水圧、インクの粘度、入口通路38の
長さ、および入口通路の直径並びに前に述べた事
柄によつて、前記移動されたインクの一部は入口
通路38を通つて連通管に逆流する。 しかし、圧力板41により生じさせられる圧力
室37内におけるインクの移動は主としてインク
柱101をオリフイス52押し出す作用をする。 第7図は、圧力板41がなお最大に撓んでいる
けれども、電圧の供給が第5図に点66で示すt4
において低下した後の状態を示す。 換言すれば、内方に最大限に撓んでいた圧力板
41への電圧印加が逆になつて該圧力板41が第
5図の状態に戻り始める状態を示したものであ
る。この場合、圧力室37内のインク圧力は第4
図Bに示すように最も低下するから、インク柱1
01の加速は減速に転ずる。しかし、インク柱1
01の一部(先端部)は既に飛び出し速度に達し
ているので、減速しつつあるインク柱から分離し
てインク小滴102を作る。その際インク柱の残
部は、圧力室37内のインクになお連通してい
る。 第8図は、第4図において、時間t5における噴
射系の状態を示す。即ち、圧力板41が第4図B
に点67に示す位置において、時間t5におけるそ
の準備位置(正の電圧パルスが印加される前の状
態)に戻つたところを示す図である。 この場合、第4図Bで示す点66から点67に
至る間のインク圧力の低下作用は、インク柱10
1の残部を出口通路39内に吸い込むように作用
する。 この間、オリフイスから飛び出したインク小滴
102の表面張力は、該小滴の形状を球形にする
ように働く。各パルスが小滴をつくつた後、噴射
系は、第5図に示すように平衡状態に戻る。 尚、噴射するインクの量は、時間t1からt3まで
の出力パルスの幅および電圧値、即ち加えられる
エネルギーに依存するから、この時間の長さを変
更すると、4ミルから25ミルまでの間の直径を有
するインク小滴を作ることができる。このように
して印加する次のパルス68は別のもう一つの小
滴を噴射する。そのため、小滴の頻度はパルスが
印加されるときの電圧パルスの頻度によつて制御
される。 高品質のインク小滴を急速に出すため、第1〜
3図に記載する装置を用いたときの特定のパラメ
ータの例は、下記の通りである。
The present invention relates to non-impact recording devices, and more particularly to so-called ink jet recording devices of the type that eject droplets of ink from an orifice in a printing head. Conventional non-impact recording devices use various devices to create information patterns (letters, numbers, symbols, figures, etc.), including electrostatic,
It is well known as an electrolytic type, a discharge type, a thermal type, etc. recording device. However, all of these methods not only require specially treated recording media, but also require complex processes and special printing processing media. Therefore, ink jet recording devices have been developed to improve the drawbacks of these devices. This method prints by depositing small droplets of ink on an untreated recording medium (hereinafter referred to as recording paper) in a predetermined information pattern, and features high-speed printing, low noise, and low running costs due to the use of plain paper. In recent years, it has attracted attention as a promising recording device. (4) However, in order for an ink jet recording device to accurately record a wide range of information patterns at high speed and with low noise, the ink jet action itself must be compatible with these purposes. . To this end, in order to maintain the accuracy of the information pattern,
The flight characteristics of the ink droplets must be kept stable for all ink droplets at all times under all usage environments. Since a large number of droplets are ejected at high speed, it is desirable to avoid wasting ink. In order to achieve high speed and smooth relative movement between the recording paper and the ink ejecting head, it is desirable that the structure of the ink ejecting head be as light and compact as possible. Furthermore, since the purpose is to use the ink jet for a long period of time, it goes without saying that the reliability of the device must be kept high, and in particular, the structure of the ink jet head must be carefully designed.
It is desirable that the structure be as simple and reliable as possible, both from the standpoint of eliminating failures and from the standpoint of maintenance and inspection. Naturally, it is desired that it be of low cost. These conditions are desirable as basic conditions for device design. However, all currently known ink jet recording apparatuses do not necessarily satisfy these basic conditions. The first of the conventional ink jet recording devices
As described in Japanese Patent Publication No. 42-8350, Japanese Patent Publication No. 42-4381, and Japanese Patent Publication No. 44-4517, ◎Apply high pressure to the ink in advance to continuously spray the ink from the tip of the nozzle. ◎ Mechanically vibrated by a nozzle vibrator to ensure the formation of ink droplets. ◎ Next, using a charged electrode installed in front of the nozzle, each ejected ink is ◎A deflection electrode plate that generates a high-voltage electric field is installed in the flight space of the ink droplets, and the ink droplets passing through the constant high-voltage electric field are In this method, the droplets are deflected according to the amount of charge, thereby forming a predetermined information pattern on the recording paper. However, this method has the following drawbacks. (a) A special pressurizing device is required to apply high continuous pressure to the ink. (b) Since the nozzle is mechanically vibrated at high speed using a magnetostrictive vibrator or a piezoelectric vibrator, the nozzle structure becomes extremely complicated. (c) When the ink column ejected at high pressure from the nozzle is turned into ink droplets by a vibrator, the ink droplets need to be made at regular time intervals and of uniform size, which makes it difficult to actually commercialize the product. For the time being,
Requires complex equipment and electrical circuits. (d) High voltage is required for the charging electrode, and since charging of the ink droplets must be controlled according to the information pattern, precision is required for the control and the device is expensive. . (e) The formation of ink droplets by the vibrator and the charging time of the droplets must be precisely synchronized, making the synchronization means complicated. (f) It is also necessary to apply a high voltage of several thousand volts to the deflection electrodes. (g) Since charging electrodes and biasing electrodes are easily contaminated by dust and ink, the desired performance is likely to be hindered by them. Therefore, countermeasures are required. (h) Additionally, the application of high voltages between the nozzle and the electrode will cause electrolysis of the ink, producing corrosive by-products that may damage the nozzle and the electrode. Since this causes significant deterioration, preventive measures are required. (i) Continuous ejection of ink droplets from the nozzle ejects a large number of droplets that do not participate in the formation of the information pattern, so there is no need to collect these unnecessary ink for reuse or disposal. Requires extra equipment. etc. In order to overcome these shortcomings and create a highly reliable ink jet recording device based on the basic conditions mentioned above, there are still many technical problems to be solved, including the need for precise and complex equipment and electrical equipment. This requires circuitry and makes the product expensive. The second method, as shown in Japanese Patent Publication No. 36-13768, is to form an information pattern by deflecting continuously flying ink droplets from a reference trajectory using a deflection moving pole. The method is the same as the first method, but
However, this method differs from the first method only in that ink droplets are formed and the flying direction of the ink droplets is deflected by changing the intensity of the deflection electric field. That is, ◎First, an acceleration electrode and a deflection electrode are installed in the space in front of the nozzle. ◎Next, pressure is applied to the ink so that the ink becomes a convex meniscus at the tip of the nozzle, and ◎By applying a constant high voltage between the accelerating electrode and the ink in the nozzle, the ink is sucked out from the nozzle by the action of this strong electrostatic field, and the flow of the sucked ink is , broken into successive ink droplets of essentially constant volume and charge. ◎ Furthermore, the electric field is controlled in accordance with the input signal to the deflection electrode provided outside the acceleration electrode, and the ink droplets passing through the electric field are deflected, thereby forming a predetermined information pattern on the recording paper. It is. However, this method also has drawbacks comparable to those of the first method. That is, the synchronization between the time of ink droplet formation and the high-voltage pulse application time, the tendency for dust and ink to adhere to each electrode, the deterioration of the nozzle and electrodes due to high voltage, and the fact that information patterns are created by ink droplets. Regarding the problem of unnecessary ink droplets, both methods have the same drawback as the first method, but in addition, since the electrostatic suction effect of the nozzle is used, the droplet formation rate is limited. , making high-speed printing impossible. ○B The equipment becomes expensive because it is necessary to apply a high voltage of several thousand volts between the accelerating electrode and the nozzle. ○C Furthermore, it is necessary to apply a high voltage of several hundred volts to the deflection electrode, and this must be changed for each ink droplet according to the information pattern, making it difficult to control. Accompanied by. etc. In order to overcome these shortcomings and complete a highly reliable ink jet recording device based on the above basic conditions, there are still many technical problems that must be solved, and a precise and complicated device and Requires electrical circuit. Furthermore, compared to the first method, there is a fundamental drawback in that high-speed printing cannot be performed. Although this is a very special example, another method is also known. It is shown in US Pat. No. 2,512,743. According to this disclosure, an ultrasonic shock wave is continuously generated in a horn-shaped nozzle filled with ink at a mechanical resonant frequency, and the shock wave is transmitted along the internal slope of the nozzle from a large diameter part to a small diameter part. During the process of movement, the strength of the shock wave increases, and the bubble action of cavitation generated in the ink by this ultrasonic shock wave causes a spray of ink to be ejected from the end of the nozzle. However, this method has the following drawbacks. (a) The device operates at a constant speed determined by mechanical resonance. (b) The ejection system cannot form a single ink droplet in response to a single electrical signal because it does not restore equilibrium after ejecting a single drop. The combined resonant effects of multiple signals are required for ink jetting. (c) Since the ink is ejected in the form of a spray, it is difficult to control it to obtain a highly accurate information pattern. For this reason, this system cannot be used as it is for general-purpose ink jet recording, and improvements are desired. Therefore, at this stage, this method cannot be considered as a method used for special purposes, and in addition, it can be said that it does not meet most of the basic conditions mentioned above. An object of the present invention is to provide an ink jet recording device that can print by jetting ink as needed. Another object of the present invention is to provide an ink jet recording device that has a simple configuration and is inexpensive. To achieve this object, the present invention has an ink reservoir that accommodates recording ink and applies static pressure to the ink, and maintains the ink in an equilibrium state when not recording by using the static pressure and the surface tension of the ink. an orifice having a constant opening diameter, a pressure chamber communicating with the ink reservoir, an inlet passage connecting the pressure chamber and the ink reservoir so that the pressure chamber communicates with the ink reservoir, and supplying ink to the pressure chamber; A flat plate of electricity is provided above the pressure chamber, and responds to one electric pulse to rapidly reduce the volume of the pressure chamber and eject a portion of the ink as an ink droplet from the orifice toward the recording medium. a mechanical conversion element, an outlet passage provided opposite to the inlet passage across the pressure chamber and communicating the pressure chamber and the orifice, the inlet passage and the outlet passage being connected to the flat plate-like This is an ink jet recording device characterized in that the electromechanical transducer is formed in parallel with the electromechanical transducer. The present invention will be explained below based on illustrated embodiments. 1, 2, and 3 are schematic diagrams of embodiments for explaining the principle of an ink jet recording apparatus to which the present invention is applied. FIG. 1 is a schematic diagram showing an apparatus 11 adapted to record an information pattern on a recording paper 1. As shown in FIG. Recording paper 1
2 is shown moving relative to the device 11 from the supply roller 13 to the take-up roller 14. However, it is clear that the relative movement between device 11 and recording paper 12 can be effected in any suitable manner such that either or both of device 11 and recording paper 12 can actually be moved. . The device 11 includes a suitable reservoir 16 for storing the particular ink to be used. This ink reservoir 16 communicates through a communication tube 17 with a device for ejecting ink droplets, ie, a print head 18. Electronic pulse generator 19
The pulses are transmitted by suitable electrical transmission means 21 such as a wire.
A pulsed voltage is sent to the print head through the At this time, the print head 18, when subjected to the pulsed voltage generated by the generator 19, ejects a portion of discrete droplets 22 of ink from the orifice 24. That is, each pulse voltage produces a single ink droplet, the volume of which is controlled by the energy of the applied pulse voltage. In the embodiment shown in FIG. 1, groups of ink droplets ejected as the recording paper 12 passes the inscription head 18 are arranged to form lines 23 on the recording paper. In order to form an accurate record of the information pattern on the recording paper, the ink droplets must travel in a substantially straight trajectory from the orifice 24 of the print head 18 to the recording paper 12. Also, in precisely positioning the device 11 and the recording paper 12 relative to each other, the ink droplets can be caused to collide to form a predetermined information pattern based on pulse signals from the electronic pulse generator 19. . Additionally, the ink droplets must be of precise shape and volume for optimal recording of the information pattern. That is, this means that the ink droplets are uniform in size from droplet to droplet and are ejected in accordance with the intervals of the electronic signals from the pulse generator 19. 2 and 3 illustrate a preferred droplet ejector,
That is, they are a plan view and a sectional view showing the detailed structure of the print head 18. However, in the sectional view of FIG. 3, for convenience of structural explanation, the printing head 18 is shown in a state in which the power is not turned on (a state in which no current is applied to the pressure plate 41, which will be described later).
Print head 18 consists of a housing 36 forming part of a pressure chamber 37. A communication tube 17 conveys ink from the ink reservoir 16 to an inlet passage 38 of the pressure chamber. Pressure chamber 37 includes an outlet passage 39 .
The upper wall of the pressure chamber is formed by a pressure plate (flexible plate) 41. Pressure plate 41 is preferably made of piezoelectric material. In the embodiment shown, the pressure plate 41 consists of two laterally expanding piezoelectric plates 42, 43, which are fixed to each other by a conductive membrane 44. Conductive coatings 46, 47 are attached to the outer surfaces of the plates 42, 43, which are electrically connected to the surfaces of both plates and led to the outside by wires 48, 49. Therefore, a voltage can be applied to the plates 42, 43 by applying a voltage to the two surfaces.
In this case, when a suitable positive voltage is applied to the plates 42 and 43, one plate 42 contracts and the other plate 43 expands, causing the pressure plate 41 to move into the pressure chamber as shown in FIGS. When a suitable negative voltage is applied to both plates 42 and 43, the former plate 4 bends inward.
2 expands, the latter plate 43 contracts, causing the pressure plate 4 to expand as shown in FIGS. 5 and 8.
1 will be bent outward. Therefore, when a positive voltage is applied, the pressure plate 41 closes to the pressure chamber 37.
, the volume of the pressure chamber decreases and pressure is applied to the ink within the pressure chamber, forcing some of the ink towards the exit passage 39 and jetting it towards the recording paper 12, while the remaining The ink is returned to the ink reservoir 16 through the communication pipe 17 against the hydrostatic pressure of the ink reservoir. The exit passageway 39 terminates in a precision diameter orifice 52 which precisely controls the diameter of the ink droplets ejected from the printhead 18. The size of the ink droplet is a function of the voltage applied to plates 42 and 43 and its pulse width as well as the diameter of orifice 52. Pressure plate 41 is secured within printhead housing 36, as shown in FIG. 3, by suitable attachment means such as epoxy resin adhesive. still,
A piezoelectric transducer suitable as pressure plate 41 is commercially available under the trade name "Bimorph" by Clevite Corporation of Ohio, USA. Now, when the power (not shown) is turned on to the print head 18 and no pressure pulse is sent yet, a negative voltage is applied from the pulse generator 19 to the pressure plate 41 as shown in FIG. 4A. Pressure plate 41
is held in an outwardly bent state as shown in FIG. 5 prior to the printing operation. In this case, the ink will create a slight meniscus extending from the orifice 52. This meniscus is ink reservoir 16
This is because the static pressure from is applied to the ink in the pressure chamber 37. The surface tension of the ink prevents the ink from dripping out of the orifice. During printing, a positive pulse voltage from the pulse generator 19 is applied to the pressure plate 41 in this state, thereby ejecting ink droplets. That is, the conductor 4
When an electrical pulse signal having a selected amplitude and pulse width from the pulse generator 19 is applied to the pressure plate 41 via the fifth pulse generator 8 and 49, the pressure plate 41
There is a sudden transition from the state shown in the figure to the state shown in FIG. 6 via the planar state, the volume inside the pressure chamber is reduced, and a sudden pressure pulse is applied to the ink inside the pressure chamber 37.
The pressure pulse causes the ink within the pressure chamber to proceed through the outlet passageway 39 to the orifice 52 and is ejected from the orifice 52 in discrete droplets in response to the pulse, as shown in the schematic diagram of FIG. This droplet 22 impinges on the recording paper 12, and the relative movement between the print head and the recording paper will define a line or other shape depending on the direction and magnitude of the relative movement. The sizes of the inlet and outlet passages 38, 39 are regulated to a certain size depending on the viscosity of the ink used. Larger tubes may be necessary for more viscous inks. When the pressure pulse by the pressure plate 41 ejects the ink droplet 22 from the orifice 52, that pressure also moves the ink to flow back out of the inlet passageway 38 and into the ink sump against the hydrostatic pressure of the ink applied from the ink sump 16. . In this case, the amount of backflow is limited by adjusting the length and diameter of the inlet passageway 38, and the anti-friction forces of the ink limit the amount of backflow that occurs during ejection of ink droplets. In addition, the layered liquid flow flows through a pipe of length L,
It has been found that the friction inhibiting force F when flowing at a velocity V is given by the following formula. F=8πηLV where η is the viscosity coefficient of the liquid. Thus, the hydrostatic pressure applied to the ink reservoir 16 prevents the ink within the pressure chamber from returning into the inlet passageway 38.
The droplet acts to exit from the orifice 52.
Two inches of hydrostatic pressure is sufficient for most purposes. If reverse flow through the inlet passageway 38 is not restricted, the pressure pulse from the pressure plate 41 will spend most of its energy pushing the bulk of the ink droplet 22 in the opposite direction through the inlet passageway 38.
It becomes impossible to sufficiently increase the pressure within the pressure chamber necessary for injecting from the orifice 52. The length and diameter of the outlet passage 39 should also be selected to result in lower frictional losses compared to those caused by the hydrostatic pressure and the inlet passage 38 and the communicating tube 17. The allowable static pressure applied through the ink reservoir 16 is represented by Pmax=4S/D. where D is the diameter of the orifice and S is the constant of the surface tension of the ink. However, if the ink wets the front surface of the housing 36 of the print head 18, it becomes difficult to stabilize the meniscus with the orifice 52. As a means to solve this problem, the present inventor has found that this problem can be solved by increasing the natural contact angle between the ink and the front surface of the housing 36 to 90 degrees or more. This condition can be satisfied if water-based ink is used and the front surface 57 of the housing 36 is coated with, for example, Teflon (trade name of DuPont, USA). Although it is a preferred embodiment of the present invention to coat the surface 57 with Teflon, the purpose of this invention to achieve a contact angle of 90° or more can be achieved by appropriately selecting a combination of ink and solid other than the above. This is achieved by FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the correlation between the input voltage to the pressure plate and the pressure on the liquid in the pressure chamber as a function of time. In the injection system, a positive input voltage pulse 62 is applied to the pressure plate 4.
1 , the positive voltage applied at t 1 causes the pressure plate 41 to deflect to the state shown in FIG. Increase the pressure applied to the ink until it reaches about 10 times the value in the state shown in Figure 5. The maximum voltage applied to the ink (point 64) can be set within the range of 1 to 20 psi. In this case, due to the reaction time of the pressure plate 41 and the inertia of the ink, the pressure of the ink does not rise immediately even though the application of the voltage pulse at time t1 is rapid. That is, as shown in FIG. 4, the ink pressure, which was maintained at a predetermined static value until time t1 , rises to its maximum value at point 64 at time t2 . This point 6
The increased high pressure at 4 causes orifice 52
Since the column of ink in the outlet passage 39 acts as a driving force on the ink in the orifice 52
flows out and reaches high velocities. This high velocity overcomes the surface tension of the ink in the orifice 52 and causes the column of ink to protrude from the orifice 52. Therefore, from a predetermined time, i.e., t 2 in FIG.
After a time up to t 3 has elapsed and the voltage from the pulse generator 19 is switched back to the negative initial voltage, the pressure in the pressure chamber 37 rapidly increases to the value indicated at point 66 at time t 4 . and finally returns to its resting state 67 at time t5 . At this time, the protruding ink column becomes a droplet 22 and separates from the orifice 52 due to the above-mentioned relationship between the ejection speed and this pressure reduction effect, and flies to the recording paper on a substantially natural linear trajectory. Then, when it reaches the recording paper, one small dot within the line 28 is created. This process is described in detail in the series of Figures 5-8. FIG. 5 is a sectional view of the print head in a state before time t1 , that is, in a state in which the power is turned on and a negative voltage from the pulse generator 19 is applied to the pressure plate 41. In this state, when a positive voltage pulse for printing is applied from the pulse generator 19, the pressure plate 41, which had been bent upward, passes through a flat state and bends inward, shifting to the state shown in FIG. FIG. 6 shows when the pressure plate 41 is at its maximum inward deflection,
That is, it shows the state of the pressure chamber at time t3 . In this case, the application of a positive voltage to the pressure plate 41 causes one plate 42 to contract and the other plate 43 to expand, thereby deflecting the pressure plate 41 inward and reducing the volume of the pressure chamber 37. , which acts to move a certain amount of ink. At this time, the ink pool 16 hanging over the inlet passage 38
Depending on the hydrostatic pressure at , the viscosity of the ink, the length of the inlet passageway 38, and the diameter of the inlet passageway, as well as the aforementioned considerations, some of the displaced ink will flow back through the inlet passageway 38 into the communicating tube. . However, the movement of ink within the pressure chamber 37 caused by the pressure plate 41 mainly serves to push the ink column 101 out of the orifice 52. FIG. 7 shows that although the pressure plate 41 is still at its maximum deflection, the voltage supply reaches t 4 as indicated by point 66 in FIG.
This shows the state after the temperature has decreased. In other words, this shows a state in which the voltage application to the pressure plate 41, which had been deflected inward to the maximum extent, is reversed and the pressure plate 41 begins to return to the state shown in FIG. 5. In this case, the ink pressure in the pressure chamber 37 is
As shown in Figure B, the ink column 1 decreases the most.
01 acceleration turns into deceleration. However, ink column 1
Since a portion of 01 (the tip) has already reached its ejection velocity, it separates from the slowing ink column and forms an ink droplet 102. The remainder of the ink column is then still in communication with the ink in the pressure chamber 37. FIG. 8 shows the state of the injection system at time t5 in FIG. That is, the pressure plate 41 is
Figure 10 shows the return to its ready position at time t5 (the state before the positive voltage pulse was applied) at the position shown at point 67; In this case, the effect of reducing the ink pressure from point 66 to point 67 shown in FIG.
1 into the outlet passage 39. During this time, the surface tension of the ink droplet 102 ejected from the orifice acts to make the droplet spherical in shape. After each pulse creates a droplet, the ejection system returns to equilibrium as shown in FIG. Note that the amount of ink to be ejected depends on the width of the output pulse from time t 1 to t 3 and the voltage value, that is, the applied energy, so if you change the length of this time, it will vary from 4 mils to 25 mils. Ink droplets can be made with diameters between. The next pulse 68 thus applied will eject another droplet. Therefore, the frequency of droplets is controlled by the frequency of the voltage pulses when the pulses are applied. In order to rapidly release high-quality ink droplets,
Examples of specific parameters when using the apparatus described in Figure 3 are as follows.

【表】 第9図は、インクのドツト構成により、文字、
数字のようなパターンを印字する点を除けば、第
1図に示すものと同じ装置の概略図である。 これは、電子パルス発生装置19によつて個々
に制御できる一連の印刷ヘツド111−120を
有する。印刷ヘツド111−120はスタツク1
10の中に垂直にまとめられているので、同時に
1−10のインク小滴を噴射することができる。
この発明によつて、文字“T”を印刷するものと
仮定する。第11図は、文字“T”がX軸に9個
所の位置を有し、Y軸に10個所の位置を有するイ
ンクの点の行と列から構成するための方法を示
す。文字“T”は、先ずX軸の位置1にスタツク
110の位置を決めることによつて第9図に示す
装置によつて次のように形成される。即ち、最上
段の印刷ヘツド111を駆動してインク点がY軸
の10の位置に記されるようにする。次に、スタツ
ク110をX軸の位置2に動かし、印刷ヘツド1
11を再び駆動してY軸の位置10に別のインク点
を記すようにする。この過程は、スタツク110
がX軸の位置5に位置するまでつづけられ、その
とき10個のすべての印刷ヘツドを駆動してインク
小滴が印刷ヘツド111−120のそれぞれから
噴射されるようにする。これは、文字“T”の垂
直方向構成要素をつくるようにY軸上の1から10
までの位置に小滴を記す。その後スタツク110
がX軸上の位置6から9まで動くとき印刷ヘツド
111を駆動して、それぞれY軸の位置10に点を
印刷するようにする。 第9図は、111から120までの10個の印刷
ヘツドを示しているが、読みやすい文字は少なく
とも5個の垂直方向の位置によつてつくることが
できることが知られている。しかし、見易い構成
の文字をつくるためには印刷ヘツドは7−10個の
垂直位置を有するのが好ましい。 スタツク110は、親ねじ122に協動するね
じつき支持体121に取り付けてある。親ねじは
その端部123,124において回転可能に軸受
されており、ステツプモーター126によつて駆
動される。親ねじ122におけるインチ当りのね
じ山の数は、ステツプモーター126の各単位回
転量が第11図のX軸において印刷ヘツドを相隣
る2つの列の間を水平方向に動かすように選定さ
れている。この方法によつて、ステツプモーター
126の各単位回転量は印刷ヘツドを第11図の
X軸に沿つて前の位置から次の位置まで前進させ
る。 第10図は、第9図に示すような積重ね式にせ
ずに横じに並べる関係にした複数個の印刷ヘツド
131−140を有する装置を示す。記録紙12
は、文字および他の形状を印刷するためヘツドに
対して垂直方向に動く。一連の印刷ヘツドは、必
要に応じて垂直方向、水平方向のいづれの向きに
してもよいということを理解できるであろう。従
つてスタツク状の各ノズルは例えば垂直方向に配
置されたピエゾ電気プレートからインクを供給さ
れてもよい。同様に、記録紙とヘツドの間の相対
的な動きは垂直方向または水平方向のいづれにも
することができる。 以上述べた通り、必要に応じたインクの噴射、
ひいては印字が可能となる。またインクの無駄、
電極等の他の装置も不要となり、簡易でかつ安価
な構成とすることができる。
[Table] Figure 9 shows the characters,
2 is a schematic diagram of the same apparatus as shown in FIG. 1, except that it prints a number-like pattern; FIG. It has a series of printing heads 111-120 which can be individually controlled by electronic pulse generators 19. Print heads 111-120 are stack 1
Since they are vertically grouped into 10 ink droplets, 1-10 ink droplets can be ejected at the same time.
Assume that the invention prints the letter "T". FIG. 11 shows a method for constructing the letter "T" from rows and columns of ink dots having nine locations on the X-axis and ten locations on the Y-axis. The letter "T" is formed by the apparatus shown in FIG. 9 by first locating stack 110 at position 1 on the X-axis as follows. That is, the top printing head 111 is driven so that an ink point is marked at position 10 on the Y axis. Next, move the stack 110 to position 2 on the X-axis and print head 1.
11 is driven again to mark another ink dot at position 10 on the Y axis. This process
continues until X-axis position 5 is located, at which time all ten print heads are driven so that an ink droplet is ejected from each of print heads 111-120. This runs from 1 to 10 on the Y axis to create the vertical component of the letter “T”.
Mark a small drop at the position up to. Then stack 110
As the dot moves from position 6 to position 9 on the X axis, print head 111 is driven so as to print a dot at position 10 on the Y axis, respectively. Although FIG. 9 shows ten print heads, numbered 111 to 120, it is known that legible characters can be created with at least five vertical positions. However, it is preferred that the printing head have 7 to 10 vertical positions to produce characters with a legible configuration. Stack 110 is mounted on a threaded support 121 that cooperates with a lead screw 122. The lead screw is rotatably journaled at its ends 123, 124 and is driven by a step motor 126. The number of threads per inch on lead screw 122 is selected such that each unit revolution of step motor 126 moves the print head horizontally between two adjacent rows in the X-axis of FIG. There is. In this manner, each unit revolution of step motor 126 advances the print head from a previous position to a next position along the X-axis of FIG. FIG. 10 shows an apparatus having a plurality of print heads 131-140 in side-by-side relationship rather than stacked as shown in FIG. Recording paper 12
moves perpendicularly to the head to print characters and other shapes. It will be appreciated that the series of print heads may be oriented either vertically or horizontally as desired. Each nozzle in the stack may thus be supplied with ink, for example from a vertically arranged piezoelectric plate. Similarly, the relative movement between the paper and the head can be either vertical or horizontal. As mentioned above, ink jetting as needed,
As a result, printing becomes possible. Also, waste of ink,
Other devices such as electrodes are also not required, resulting in a simple and inexpensive configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明に係る印刷ヘツドを塔載し
た小滴噴射装置を組み入れた記録装置を示す略
図、第2図は、第1図に示す小滴噴射装置の一実
施例の平面図、第3図は、第2図の線3−3に沿
う断面図、第4A図は、小滴噴射装置に印加され
る電圧パルスを示す図表および第4B図は上記電
圧パルスの印加による、時間の関数としての圧力
室内の液体圧力変化を示す図表、第5図は、ピエ
ゾ電気プレートに電圧パルスが印加される直前の
状態を示す液体噴射装置の断面図、第6図は、ピ
エゾ電気プレートが最大に撓んでいる状態におけ
る該装置の断面図、第7図は、ピエゾ電気プレー
トが元の位置に復帰しようとする状態における該
装置の断面図、第8図は、ピエゾ電気プレートが
元の位置に復帰した時の状態における該装置の断
面図、第9図は、記録紙に複数個の小滴を噴射す
ることのできる装置の略図、第10図は、記録紙
に複数個の小滴を噴射する他の装置を示す略図、
第11図は、第9および第10図に略図的に示す
記録装置によつて形成された文字を示すものであ
る。 11……記録装置、12……記録用媒材(記録
紙)、16……インク溜り、18……印字ヘツド、
19……電子パルス発生装置、22……インク小
滴、24……オリフイス、37……圧力室、38
……入口通路、39……出口通路、41……圧力
板(可撓板)、42,43……ピエゾ電気プレー
ト、52……オリフイス、56……メニスカス。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a recording device incorporating a droplet ejecting device equipped with a printing head according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of an embodiment of the droplet ejecting device shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 of FIG. 2, FIG. 4A is a diagram showing the voltage pulses applied to the droplet ejector, and FIG. Diagrams showing the variation of liquid pressure in the pressure chamber as a function; FIG. 5 is a cross-sectional view of the liquid injection device showing the state just before a voltage pulse is applied to the piezoelectric plate; FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of the device with the piezoelectric plate attempting to return to its original position; FIG. 8 is a cross-sectional view of the device with the piezoelectric plate returning to its original position. FIG. 9 is a schematic diagram of the device capable of ejecting a plurality of droplets onto recording paper; FIG. 10 is a cross-sectional view of the device in its restored state; FIG. a schematic diagram showing other equipment for
FIG. 11 shows characters formed by the recording device shown diagrammatically in FIGS. 9 and 10. FIG. 11... Recording device, 12... Recording medium (recording paper), 16... Ink reservoir, 18... Print head,
19...electronic pulse generator, 22...ink droplet, 24...orifice, 37...pressure chamber, 38
...Inlet passage, 39...Outlet passage, 41...Pressure plate (flexible plate), 42, 43...Piezoelectric plate, 52...Orifice, 56...Meniscus.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 記録用インクを収容し、当該インクに静圧力
を付与するインク溜り、 前記静圧力とインクの表面張力とにより非記録
時にインクを平衡状態に保つ一定開口径を有する
オリフイス、 前記インク溜りに連通した圧力室、 前記圧力室が前記インク溜りと連通するように
前記圧力室と前記インク溜りを連結し、前記圧力
室にインクを供給する入口通路、 前記圧力室の上に設けられ、1つの電気パルス
に応答して前記圧力室の容積を急激に減少せし
め、インクの一部をインク小滴として前記オリフ
イスから記録媒体方向に噴射させる平板状の電気
機械変換素子、 前記圧力室を挟んで前記入口通路と対向して設
けられ、前記圧力室と前記オリフイスとを連通す
る出口通路、とを有し、 前記入口通路と前記出口通路とを前記平板状の
電気機械変換素子に平行に形成したことを特徴と
するインク噴射記録装置。
[Scope of Claims] 1. An ink reservoir that accommodates recording ink and applies static pressure to the ink, and an orifice having a constant opening diameter that maintains the ink in an equilibrium state during non-recording using the static pressure and the surface tension of the ink. , a pressure chamber communicating with the ink reservoir; an inlet passage connecting the pressure chamber and the ink reservoir so that the pressure chamber communicates with the ink reservoir and supplying ink to the pressure chamber; a flat plate-shaped electromechanical transducer that is provided and rapidly reduces the volume of the pressure chamber in response to one electric pulse, and causes a portion of the ink to be ejected as an ink droplet from the orifice toward the recording medium; an outlet passage provided opposite the inlet passage across a chamber and communicating the pressure chamber and the orifice, the inlet passage and the outlet passage being connected to the flat electromechanical transducer element; An ink jet recording device characterized by being formed in parallel.
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