JPH0564885A - インクジエツトノズル加振装置 - Google Patents
インクジエツトノズル加振装置Info
- Publication number
- JPH0564885A JPH0564885A JP3255995A JP25599591A JPH0564885A JP H0564885 A JPH0564885 A JP H0564885A JP 3255995 A JP3255995 A JP 3255995A JP 25599591 A JP25599591 A JP 25599591A JP H0564885 A JPH0564885 A JP H0564885A
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- JP
- Japan
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- nozzle
- ink
- current
- conversion element
- paint
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- Pending
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 インクジェットノズル加振装置において、噴
出するインク流が粒子へと分裂する粒子化を安定に行え
る装置を提供する。 【構成】 ノズルに機械的に結合された電気‐機械変換
素子を振動させる励振電流が非対称の振幅を持つ。 【効果】 ノズル先端から粒子化が起こる地点までの距
離が短くなり、かつ該距離は定常であり、サテライトの
発生がない。
出するインク流が粒子へと分裂する粒子化を安定に行え
る装置を提供する。 【構成】 ノズルに機械的に結合された電気‐機械変換
素子を振動させる励振電流が非対称の振幅を持つ。 【効果】 ノズル先端から粒子化が起こる地点までの距
離が短くなり、かつ該距離は定常であり、サテライトの
発生がない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットノズル
加振装置に関し、より詳しくは加圧されたインク（ペイ
ントを包含する）が連続的に供給されるノズルを加振し
て、ノズルから噴出するインクを粒子化する加振装置に
関する。
加振装置に関し、より詳しくは加圧されたインク（ペイ
ントを包含する）が連続的に供給されるノズルを加振し
て、ノズルから噴出するインクを粒子化する加振装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットプリンターにおいて、噴
出するインクに振動を与えて、噴出するインク流を粒子
化する加振手段として圧電素子が一般に用いられてい
る。圧電素子としては、平板形、中空円筒形など種々の
形のものが用いられる。複数個の圧電素子をボルト締め
した加振手段は、ランジュバン振動子として知られてい
る（特開昭４７−４６６０号及び同５０−３４０３８号
公報）。
出するインクに振動を与えて、噴出するインク流を粒子
化する加振手段として圧電素子が一般に用いられてい
る。圧電素子としては、平板形、中空円筒形など種々の
形のものが用いられる。複数個の圧電素子をボルト締め
した加振手段は、ランジュバン振動子として知られてい
る（特開昭４７−４６６０号及び同５０−３４０３８号
公報）。
【０００３】加振手段によるノズルの振動は、ノズル内
の加圧インクに伝達され、更にノズル先端の孔より連続
的に噴出するインク流に伝達され、インク噴流に波が生
じてインク流が粒子へと分断される。図３（ａ）は、こ
の様子を示すものであり、ノズル孔（２）から噴出した
インク流において飛翔中に波が成長してノズル先端から
Ｌmmの位置で粒子となる。以下では、Ｌを切断距離と言
う。
の加圧インクに伝達され、更にノズル先端の孔より連続
的に噴出するインク流に伝達され、インク噴流に波が生
じてインク流が粒子へと分断される。図３（ａ）は、こ
の様子を示すものであり、ノズル孔（２）から噴出した
インク流において飛翔中に波が成長してノズル先端から
Ｌmmの位置で粒子となる。以下では、Ｌを切断距離と言
う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが切断距離Ｌ
は、インク圧力、加振の周波数及び振幅を一定にして
も、環境温度変化、およびそれによるインク粘度の変
化、外部からの振動などの要因の少しの変化によって大
きく変化する。つまり粒子形成が不安定になりやすい。
このことは、特に荷電制御型インクジェット記録装置に
おいては、粒子への荷電量が一定しないなどの大きな問
題を起こす。
は、インク圧力、加振の周波数及び振幅を一定にして
も、環境温度変化、およびそれによるインク粘度の変
化、外部からの振動などの要因の少しの変化によって大
きく変化する。つまり粒子形成が不安定になりやすい。
このことは、特に荷電制御型インクジェット記録装置に
おいては、粒子への荷電量が一定しないなどの大きな問
題を起こす。
【０００５】粒子化を安定に行うために加振の振幅を大
きくする（Ｌが小さくなる）ことが考えられるが、その
ために圧電素子に高電圧をかけるか、又は圧電素子を多
数積層することが必要である。高電圧をかけるには、当
然に高電圧の電源を必要とし、また圧電素子の耐圧性の
限界があるので、あまり高い電圧を用いることは実用性
がない。一方、積層化すれば素子の静電容量が大きくな
り、無駄な電力が必要となり、また何よりも高速稼働で
きない欠点が生じる。
きくする（Ｌが小さくなる）ことが考えられるが、その
ために圧電素子に高電圧をかけるか、又は圧電素子を多
数積層することが必要である。高電圧をかけるには、当
然に高電圧の電源を必要とし、また圧電素子の耐圧性の
限界があるので、あまり高い電圧を用いることは実用性
がない。一方、積層化すれば素子の静電容量が大きくな
り、無駄な電力が必要となり、また何よりも高速稼働で
きない欠点が生じる。
【０００６】そこで、本発明は、切断距離Ｌを短くし、
粒子化を安定して生じさせるインクジェトノズル用の加
振装置を提供することを目的とする。
粒子化を安定して生じさせるインクジェトノズル用の加
振装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ノズル、該ノ
ズルに機械的に結合された電気‐機械変換素子及び該電
気‐機械変換素子を振動させる励振電圧を供給する励振
電源を含むインクジェットノズル加振装置において、励
振電流が非対称の振幅を持つことを特徴とするインクジ
ェットノズル加振装置である。
ズルに機械的に結合された電気‐機械変換素子及び該電
気‐機械変換素子を振動させる励振電圧を供給する励振
電源を含むインクジェットノズル加振装置において、励
振電流が非対称の振幅を持つことを特徴とするインクジ
ェットノズル加振装置である。
【０００８】本発明において、インクとは物体（紙のみ
でなく、金属物品、成形物品などを含め）に字、マーク
などを付すために用いる液状物を広く言い、紙への印字
に用いられている通常のインクの他に、ペイントを包含
する。本発明の装置は、ペイントを用いる場合に特にそ
の利点が明らかである。すなわち、通常のインクは水を
媒体としているが、溶剤を媒体とするペイントでは表面
張力が小さいので粒子化（噴出流の切断）がより困難で
ある。また、ペイントを用いる分野においては、ペイン
ト粒子のサイズが大きいことが望まれる（字体が大き
い）が、そのような大きなサイズに粒子化することは困
難である。従って、ペイントを用いる場合に、粒子化は
より不安定となりやすいので、本発明の装置が効果を発
揮する。
でなく、金属物品、成形物品などを含め）に字、マーク
などを付すために用いる液状物を広く言い、紙への印字
に用いられている通常のインクの他に、ペイントを包含
する。本発明の装置は、ペイントを用いる場合に特にそ
の利点が明らかである。すなわち、通常のインクは水を
媒体としているが、溶剤を媒体とするペイントでは表面
張力が小さいので粒子化（噴出流の切断）がより困難で
ある。また、ペイントを用いる分野においては、ペイン
ト粒子のサイズが大きいことが望まれる（字体が大き
い）が、そのような大きなサイズに粒子化することは困
難である。従って、ペイントを用いる場合に、粒子化は
より不安定となりやすいので、本発明の装置が効果を発
揮する。
【０００９】本発明を、図面により更に説明する。
【００１０】図１は、本発明の装置構成を示す図であ
る。ノズル（１）は、その前方にノズル孔（２）を有
し、ノズルにインク供給部（図示せず）より加圧インク
が供給されて、ノズル孔から連続的に噴出する。印字停
止中には、インク供給ラインは弁により閉じられてい
る。ノズル（１）には、電気‐機械変換素子（３）が機
械的に結合され、該素子の振動方向はノズルの軸方向で
ある。機械的結合を行うために、好ましくは、ノズル先
頭にノズル頭部（４）を同軸に設け、これと接しかつノ
ズル外側に電気‐機械変換素子（３）を配し、締結部
（５）によってノズル頭部、ノズル及び上記素子を相互
に結合させる。従って、上記素子が振動すると、ノズル
が軸方向に振動する。
る。ノズル（１）は、その前方にノズル孔（２）を有
し、ノズルにインク供給部（図示せず）より加圧インク
が供給されて、ノズル孔から連続的に噴出する。印字停
止中には、インク供給ラインは弁により閉じられてい
る。ノズル（１）には、電気‐機械変換素子（３）が機
械的に結合され、該素子の振動方向はノズルの軸方向で
ある。機械的結合を行うために、好ましくは、ノズル先
頭にノズル頭部（４）を同軸に設け、これと接しかつノ
ズル外側に電気‐機械変換素子（３）を配し、締結部
（５）によってノズル頭部、ノズル及び上記素子を相互
に結合させる。従って、上記素子が振動すると、ノズル
が軸方向に振動する。
【００１１】電気‐機械交換素子は、好ましくは圧電素
子であり、更に好ましくは複数、たとえば２〜８枚の積
層した圧電素子から成り、図では４枚の圧電素子から成
る。圧電素子の形は、図１のようにノズルと同軸の中空
を持つ円盤形であってよく、あるいは平板状の圧電素子
をノズル外周の複数個所に配することもできる。
子であり、更に好ましくは複数、たとえば２〜８枚の積
層した圧電素子から成り、図では４枚の圧電素子から成
る。圧電素子の形は、図１のようにノズルと同軸の中空
を持つ円盤形であってよく、あるいは平板状の圧電素子
をノズル外周の複数個所に配することもできる。
【００１２】締結部（５）は、ネジによってノズルと結
合され、ネジを前進・後退させることによって適宜の強
さに各部材を締結でき、あるいは取りはずすことができ
る。
合され、ネジを前進・後退させることによって適宜の強
さに各部材を締結でき、あるいは取りはずすことができ
る。
【００１３】励振電源（６）は、非対称の振幅を持つ励
振電流を電気‐機械変換素子に供給する。これは、好ま
しくは少なくとも一つの圧電素子に対称振幅の交流電流
（ａ）を供給する一方、他の少なくとも一つの圧電素子
に半波整流波形の電流（ｂ）を供給することにより行え
る。図２は圧電素子の振動を示し、（ａ）は対称振幅の
正弦波形を与えられた圧電素子は対応して正弦振動を行
うことを示す。一方、（ｂ）は半波整流された電流波形
を与えられた圧電素子は非対称の振幅で振動することを
示す。従って、圧電素子全体としては、（ａ）と（ｂ）
を合成した波形（ｃ）でもって振動する。
振電流を電気‐機械変換素子に供給する。これは、好ま
しくは少なくとも一つの圧電素子に対称振幅の交流電流
（ａ）を供給する一方、他の少なくとも一つの圧電素子
に半波整流波形の電流（ｂ）を供給することにより行え
る。図２は圧電素子の振動を示し、（ａ）は対称振幅の
正弦波形を与えられた圧電素子は対応して正弦振動を行
うことを示す。一方、（ｂ）は半波整流された電流波形
を与えられた圧電素子は非対称の振幅で振動することを
示す。従って、圧電素子全体としては、（ａ）と（ｂ）
を合成した波形（ｃ）でもって振動する。
【００１４】従来技術のように正弦振動するノズルから
噴出されたインクには、図３（ａ）に示すように相似の
正弦波が発生し、成長し、ついには切断距離Ｌo におい
て粒子へと分裂することが観察された。
噴出されたインクには、図３（ａ）に示すように相似の
正弦波が発生し、成長し、ついには切断距離Ｌo におい
て粒子へと分裂することが観察された。
【００１５】ところが、本発明に従う合成波形（ｃ）に
おいては、波形が非対称であって、谷が深い。図３
（ｂ）に示すように、噴出したインク流において、波が
より速く成長し、上記Ｌo よりも相当に短い切断距離Ｌ
で粒子へと分裂する。本発明においては、インク流がよ
り短い距離で、従ってより短い時間で強力に粒子化され
るので、切断距離は安定していることが見い出された。
また、本発明においては微小粒子（サテライト）の発生
がない。
おいては、波形が非対称であって、谷が深い。図３
（ｂ）に示すように、噴出したインク流において、波が
より速く成長し、上記Ｌo よりも相当に短い切断距離Ｌ
で粒子へと分裂する。本発明においては、インク流がよ
り短い距離で、従ってより短い時間で強力に粒子化され
るので、切断距離は安定していることが見い出された。
また、本発明においては微小粒子（サテライト）の発生
がない。
【００１６】図２では、（ｂ）は正弦波を半波整流した
電流であったが、代わりにパルス波形又は矩形波形であ
ってもよい。
電流であったが、代わりにパルス波形又は矩形波形であ
ってもよい。
【００１７】
【実施例１及び比較例１】図１に示す構成の装置を用い
た。
た。
【００１８】ノズル孔の内径は１５０μである（通常の
印字用インクジェットでは３０〜４０μである）。下記
組成より成るペイントに３．５kg／cm2 の圧力をかけて
ノズル孔から噴出させた。
印字用インクジェットでは３０〜４０μである）。下記
組成より成るペイントに３．５kg／cm2 の圧力をかけて
ノズル孔から噴出させた。
【００１９】メチルエチルケトン ６０重量％ メチルセロソルブ ２０重量％ チタン 白 １０重量％ アクリル樹脂 ７重量％ 界面活性剤等 ３重量％ （粘度４cp） （ａ）の電流は、ピーク１００Ｖの交流正弦波、周波数
３６ＫＨｚであり、（ｂ）の電流はこれを半波整流した
ものである。
３６ＫＨｚであり、（ｂ）の電流はこれを半波整流した
ものである。
【００２０】ペイント流が粒子へと分裂してゆく様子
を、ストロボとＣＣＤカメラにより記録し、分析した。
を、ストロボとＣＣＤカメラにより記録し、分析した。
【００２１】ペイントは、切断距離４mmで粒子へと分裂
し、微粒子（サテライト）の発生はなく、安定してい
た。比較のため、（ａ）の電流のみを用いた場合、切断
距離は１０mmであり、サテライトの発生が見られた。
（ａ）、（ｂ）共に上記（ａ）の電流とした場合には、
切断距離は６mmであり、サテライトの発生があった。
し、微粒子（サテライト）の発生はなく、安定してい
た。比較のため、（ａ）の電流のみを用いた場合、切断
距離は１０mmであり、サテライトの発生が見られた。
（ａ）、（ｂ）共に上記（ａ）の電流とした場合には、
切断距離は６mmであり、サテライトの発生があった。
【００２２】
【実施例２及び比較例２】ノズル孔内径を１００μ、ペ
イント圧を４．０kg／cm2 とた。１００Ｖ、５０ＫＨｚ
の交流電源及びこれを半波整流した波形の電源を直列に
接続して、図１の（ａ）とした。（ｂ）は取除いた。上
記以外は、実施例１と同様に行った。
イント圧を４．０kg／cm2 とた。１００Ｖ、５０ＫＨｚ
の交流電源及びこれを半波整流した波形の電源を直列に
接続して、図１の（ａ）とした。（ｂ）は取除いた。上
記以外は、実施例１と同様に行った。
【００２３】切断距離は３mmで安定しており、サテライ
トは発生しなかった。
トは発生しなかった。
【００２４】比較のため（ａ）に１００Ｖ、５０ＫＨｚ
の交流正弦電流のみを用いた場合、切断距離は６mmであ
り、サテライトが見られた。（ａ）、（ｂ）共に上記交
流正弦電流とした場合には、切断距離は４．５mmであ
り、サテライトの発生があった。
の交流正弦電流のみを用いた場合、切断距離は６mmであ
り、サテライトが見られた。（ａ）、（ｂ）共に上記交
流正弦電流とした場合には、切断距離は４．５mmであ
り、サテライトの発生があった。
【００２５】
【実施例３】実施例１において、励振電流（ｂ）として
パルス波形（ピーク１００Ｖ、パルス長さ５μ秒、パル
ス周期は励振電流（ａ）の位相と同期）を用いた以外、
実施例１と同様に行った。
パルス波形（ピーク１００Ｖ、パルス長さ５μ秒、パル
ス周期は励振電流（ａ）の位相と同期）を用いた以外、
実施例１と同様に行った。
【００２６】切断距離は３．５mmであり、サテライトは
発生しなかった。
発生しなかった。
【図１】本発明に従うインクジェット加振装置を示す。
【図２】圧電素子の振動を示す。（ａ）は、正弦波電流
が供給された場合、（ｂ）は正弦波を半波整流した電流
が供給された場合を示し、（ｃ）は上記二種の振動が合
成された振動を示す。
が供給された場合、（ｂ）は正弦波を半波整流した電流
が供給された場合を示し、（ｃ）は上記二種の振動が合
成された振動を示す。
【図３】噴出するインク流が、粒子へと分裂してゆく状
況を示す。（ａ）は従来例、（ｂ）は本発明である。
況を示す。（ａ）は従来例、（ｂ）は本発明である。
１ ノズル ３ 電気‐機械変換素子 ４ ノズル頭部 ５ 締結部
Claims (2)
- 【請求項１】 ノズル、該ノズルに機械的に結合された
電気‐機械変換素子及び該電気‐機械変換素子を振動さ
せる励振電圧を供給する励振電源を含むインクジェット
ノズル加振装置において、励振電流が非対称の振幅を持
つことを特徴とするインクジェットノズル加振装置。 - 【請求項２】 電気‐機械変換素子が複数の圧電素子よ
り成り、少なくとも一つの圧電素子への励振電流は対称
振幅の交流波形を持ち、少なくとも一つの他の圧電素子
への励振電流は半波整流波形である請求項１記載のイン
クジェットノズル加振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3255995A JPH0564885A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | インクジエツトノズル加振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3255995A JPH0564885A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | インクジエツトノズル加振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0564885A true JPH0564885A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=17286441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3255995A Pending JPH0564885A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | インクジエツトノズル加振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0564885A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010095421A1 (ja) * | 2009-02-17 | 2010-08-26 | 株式会社マイクロジェット | 吐出ヘッドおよび吐出装置 |
| US8678299B2 (en) | 2008-10-29 | 2014-03-25 | Korea Institute Of Machinery & Materials | Hollow actuator-driven droplet dispensing apparatus |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP3255995A patent/JPH0564885A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8678299B2 (en) | 2008-10-29 | 2014-03-25 | Korea Institute Of Machinery & Materials | Hollow actuator-driven droplet dispensing apparatus |
| WO2010095421A1 (ja) * | 2009-02-17 | 2010-08-26 | 株式会社マイクロジェット | 吐出ヘッドおよび吐出装置 |
| CN102271921A (zh) * | 2009-02-17 | 2011-12-07 | 小滴喷射有限公司 | 喷出头及喷出装置 |
| JP5504508B2 (ja) * | 2009-02-17 | 2014-05-28 | 株式会社マイクロジェット | 吐出ヘッドおよび吐出装置 |
| US8794742B2 (en) | 2009-02-17 | 2014-08-05 | Microjet Corporation | Discharge head and discharge apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040310 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20040608 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20040611 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20041105 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |