JPH06155736A - Method and device for static deformation ink recoring - Google Patents

Method and device for static deformation ink recoring

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Publication number
JPH06155736A
JPH06155736A JP30696292A JP30696292A JPH06155736A JP H06155736 A JPH06155736 A JP H06155736A JP 30696292 A JP30696292 A JP 30696292A JP 30696292 A JP30696292 A JP 30696292A JP H06155736 A JPH06155736 A JP H06155736A
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JP
Japan
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ink
elastic body
paper
dielectric constant
high dielectric
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP30696292A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Sakai
捷夫 酒井
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP30696292A priority Critical patent/JPH06155736A/en
Publication of JPH06155736A publication Critical patent/JPH06155736A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/21Line printing

Abstract

PURPOSE:To provide the direct ink recording method and a device thereof without generating tailings. CONSTITUTION:A laminate consisting of a signal electrode 13, a high inductivity elastic body 14 and a common electrode 15 is installed in an ink chamber 11, and an ink passage 16 running through all the above components is formed. Voltage is applied between both electrodes 13 and 15, and the high inductivity elastic body 14 is shrinked by static attraction force generated by the voltage and separated off a paper as shown in the drawing 4(a). When the voltage is set as zero (0), the high inductivity elastic body is stretched and the end of the ink outlow passage 16 is brought into contact with or close to the paper to feed ink 17 to the paper and print on the same (drawing 4(b)). When printing is completed, voltage is applied between both electrodes and the paper is separated off the ink outflow passage 16, and ink 18a is absorbed into the paper. Then the movement for the following pinting is started and no tailings are generated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ペンのように紙に直接
印字する装置に関し、高誘電率弾性体に形成したインク
流出路(静電マルチペン)の先端を紙に接近乃至接触さ
せて印字し、高誘電率弾性体を圧縮させてインク流出路
から紙を離して印字を停止するインク記録装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for directly printing on paper like a pen, and printing by bringing the tip of an ink outflow path (electrostatic multi-pen) formed in a high dielectric constant elastic body close to or in contact with the paper. The present invention relates to an ink recording device that compresses a high dielectric constant elastic material to separate the paper from the ink outflow path and stop printing.

【0002】[0002]

【従来の技術】ノズルからインクを飛ばして印字するイ
ンクジェット方式に関しては、種々の文献や特許公報に
数多くの報告がされている。その代表的なものとして、
ピエゾ方式があるが、これは、バイモルフ型のピエゾ素
子の振動によりインク滴を飛翔させて、印字を行うもの
である。
2. Description of the Related Art Many reports have been made in various documents and patent publications regarding an ink jet system for printing by ejecting ink from a nozzle. As a typical example,
There is a piezo system, which prints by causing ink droplets to fly by the vibration of a bimorph type piezo element.

【0003】また、バブルジェット方式も良く知られて
いる。これは、ヒータによりインク液中にバブルを発生
させ、このバブルの成長によりインク滴を吐出させる。
The bubble jet method is also well known. This causes bubbles to be generated in the ink liquid by the heater, and ink droplets are ejected by the growth of the bubbles.

【0004】また、特開昭60−97860号では、圧
力室内の液体インクをはさむ電極に電圧を印加し、電極
間に働く静電力により圧力室の容積を減少させてインク
を射出させるインクジェット記録装置が提案されてい
る。
Further, in JP-A-60-97860, an ink jet recording apparatus for ejecting ink by applying a voltage to electrodes sandwiching liquid ink in a pressure chamber and reducing the volume of the pressure chamber by an electrostatic force acting between the electrodes. Is proposed.

【0005】このようなインクジェット方式において、
階調を表現する(つまり、ドットの大きさを変化させ
る)には、上記のピエゾ素子を使用するタイプや、特開
昭60−97860号のタイプでは、印加電圧の上下に
より圧力を変え、インクの吐出量を変化させ、これによ
ってインク滴の大きさ、つまりドットの大きさを変えて
階調表現をすることとしている。
In such an ink jet system,
In order to express the gradation (that is, to change the size of the dot), in the type using the above-mentioned piezo element or the type disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-97860, the pressure is changed depending on the applied voltage and the ink is changed. The amount of ink is changed to change the size of the ink droplet, that is, the size of the dot, to express gradation.

【0006】しかし、インク滴を小さくすると、吐出圧
も小さくなって、微小なインク滴は飛翔できないことに
なる。また、バブルジェット方式では、バブルの大きさ
が印加電圧によらず、ノズルの構造で決まるため、ドッ
トの大きさを変えられず(1ドット多値ができず)、0
/1記録しかできない。
However, if the ink droplets are made smaller, the ejection pressure also becomes smaller, and minute ink droplets cannot fly. In the bubble jet method, since the size of the bubble is determined by the nozzle structure regardless of the applied voltage, the dot size cannot be changed (one dot multi-value cannot be obtained), and
Only 1 record is possible.

【0007】また、インクジェット方式の共通する問題
としては、インクを飛翔させるために、大きなエネルギ
ーを必要とすることが挙げられる。
A common problem of the ink jet system is that a large amount of energy is required to fly the ink.

【0008】そこで、インク滴を飛翔させずに、ノズル
に直接紙を接触させて印字させる試みがなされた。しか
し、インクが乾燥する前にヘッド又は紙の送りをする
と、紙上のインクがヘッドに引きずられて尾引となり、
画像が劣化してしまう。
Therefore, an attempt was made to print by directly contacting the paper with the nozzle without causing the ink droplets to fly. However, if you feed the head or paper before the ink dries, the ink on the paper is dragged by the head and becomes a trail,
The image deteriorates.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この問題の
解決を図ったもので、尾引の生じない直接インク記録方
法とそのための装置を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve this problem, and an object thereof is to provide a direct ink recording method that does not cause tailing and an apparatus therefor.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の方法は、信号電極と共通電極との間に高誘
電率弾性体を挟み、両電極間を貫通するインク流出路を
形成してインク室と連通させ、インク流出路の先端を紙
に接触乃至接近させることにより紙にインクを供給して
印字し、前記両電極間に電圧を印加して生じた静電引力
により前記高誘電率弾性体を変形させ、該変形によりイ
ンク流出路を紙から離反した状態にして次の印字のため
の移動をする構成を特徴としてる。
In order to achieve the above object, the method of the present invention comprises a high dielectric constant elastic body sandwiched between a signal electrode and a common electrode, and an ink outflow path penetrating between both electrodes. When the ink is formed and communicated with the ink chamber, and the tip of the ink outflow path is brought into contact with or brought close to the paper, ink is supplied to the paper for printing, and electrostatic attraction generated by applying a voltage between the electrodes causes A feature is that the high dielectric constant elastic body is deformed, and the deformation causes the ink outflow path to be separated from the paper to move for the next printing.

【0011】また、前記両電極間に印加する電圧を変化
させ、紙との間隔を変えてインクの流出量を変化させる
構成としたり、前記高誘電率弾性体がインク流出路を閉
鎖する方向にも弾性変形可能で、インク流出路の開口率
が閉鎖状態から全開状態まで自在に変化する構成とする
こともできる。
In addition, the voltage applied between the electrodes is changed to change the distance from the paper to change the outflow amount of the ink, or the high dielectric constant elastic body closes the ink outflow path. Can also be elastically deformable, and the opening ratio of the ink outflow passage can be freely changed from the closed state to the fully opened state.

【0012】本発明の装置は、内部にインクを収容する
空間を備えたインク室と、信号電極と共通電極との間に
積層状態に挟まれ一方の電極によってインク室の壁に担
持された高誘電率弾性体と、インク室の壁から高誘電率
弾性体の外側の電極までを貫通して形成されたインク流
出路と、からなる構成を特徴としている。
In the apparatus of the present invention, an ink chamber having a space for accommodating the ink therein and a signal electrode and a common electrode are sandwiched in a laminated state, and one of the electrodes holds the ink chamber on the wall of the ink chamber. It is characterized by a dielectric constant elastic body and an ink outflow passage formed by penetrating from the wall of the ink chamber to the electrode outside the high dielectric constant elastic body.

【0013】また、前記高誘電率弾性体が、インク流出
路を閉鎖する方向にも弾性変形できる構成としたり、一
つのインク室に複数のインク流出路を形成する構成とす
ることが望ましい。
Further, it is desirable that the high dielectric constant elastic body is elastically deformable in the direction of closing the ink outflow passage, or that a plurality of ink outflow passages are formed in one ink chamber.

【0014】[0014]

【作用】高誘電率弾性体を挟む信号電極、高誘電率弾性
体との間には、通常は、電圧が印加されていて、高誘電
率弾性体が両電極間に働く静電引力によりインク室方向
に収縮しており、インク流出路は紙面から離れているの
で、印字されない。
Function: A voltage is usually applied between the signal electrodes sandwiching the high dielectric constant elastic body and the high dielectric constant elastic body, and the high dielectric constant elastic body causes the ink to be generated by electrostatic attraction between the electrodes. Since it is contracted in the chamber direction and the ink outflow path is away from the paper surface, no printing is performed.

【0015】印字するときは、両電極間の電圧を0vに
すると、圧縮されていた高誘電率弾性体は自然の状態
(長さ)に戻り、インク流出路は紙面に接触乃至は接近
してインク室からインクが紙面に供給され、毛細管現象
で紙に浸透して印字する。
When printing, when the voltage between both electrodes is set to 0 v, the compressed high dielectric constant elastic body returns to its natural state (length), and the ink outflow path comes into contact with or approaches the paper surface. Ink is supplied from the ink chamber to the paper surface and penetrates into the paper by the capillary phenomenon to print.

【0016】印字が終わると、再び両電極間に電圧が印
加され、高誘電率弾性体が収縮する。この状態でインク
ヘッド又は紙を移動すれば、尾引は生じない。
When printing is completed, a voltage is applied again between both electrodes, and the high dielectric constant elastic body contracts. If the ink head or the paper is moved in this state, the trailing does not occur.

【0017】両電極間に印加する電圧を増減すれば、イ
ンク流出路と紙面との距離を変化させることができ、イ
ンクの供給量が変わって、階調表現ができるようにな
る。
By increasing or decreasing the voltage applied between both electrodes, the distance between the ink outflow path and the paper surface can be changed, and the ink supply amount can be changed, so that gradation can be expressed.

【0018】また、高誘電率弾性体が収縮したとき、イ
ンク流出路を閉鎖する方向にも弾性変形するようにすれ
ば、インクの供給をストップしたときに、インクの流出
口を閉鎖することができるので、尾引を確実に防止で
き、かつ、インクの蒸発も防止できる。
Further, when the high dielectric constant elastic body is contracted, it is also elastically deformed in the direction of closing the ink outflow passage, so that the ink outlet can be closed when the ink supply is stopped. As a result, tailing can be reliably prevented, and ink evaporation can also be prevented.

【0019】[0019]

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図1は、本発明の直接インク記録装置の鳥瞰図であ
る。直接インク記録装置としてのマルチスタイラス(ペ
ン)1からインクが画像信号に従って普通紙2に供給さ
れ、毛細管現象によって紙にインクが吸い込まれて画像
が形成される。3は紙2を支持するバックアップローラ
である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a bird's eye view of a direct ink recording apparatus of the present invention. Ink is directly supplied from a multi-stylus (pen) 1 as an ink recording device to the plain paper 2 according to an image signal, and the ink is sucked into the paper by a capillary phenomenon to form an image. A backup roller 3 supports the paper 2.

【0020】図2は、本発明の第1実施例で、直接イン
ク記録装置としての上記のマルチスタイラス1に使用さ
れる一つのヘッドの断面図を示している。また、図3
(a) から(c) は、その形成工程をヘッドを上向きにして
描いた斜視図である。これらの図には、具体的な数字が
入っているが、理解を深めるためであって、これに限定
されるものではない。
FIG. 2 is a sectional view of one head used in the above-mentioned multi-stylus 1 as a direct ink recording apparatus in the first embodiment of the present invention. Also, FIG.
(a) to (c) are perspective views illustrating the forming process with the head facing upward. Although specific numbers are included in these figures, they are for the purpose of deepening understanding and are not limited thereto.

【0021】先ず、本発明のインク記録装置の構成をそ
の製造方法と共に説明する。図2,3において、11は
インク室で、ポリエチレン等のプラスチックで作られて
いる。その底面には、図3(a) に示すように、127 μm
の間隔で、直径50μmのオリフィス12が千鳥状に開け
られ、各オリフィス12ごとに孔の周りを囲むようにア
ルミ箔からなる信号電極13がホトエッチング等の手段
で形成される。この信号電極13はインク室11の側面
にまで形成されている。
First, the structure of the ink recording apparatus of the present invention will be described together with its manufacturing method. 2 and 3, reference numeral 11 denotes an ink chamber, which is made of plastic such as polyethylene. As shown in Fig. 3 (a), the bottom surface is 127 μm
Orifices 12 having a diameter of 50 μm are formed in a zigzag pattern at intervals of, and a signal electrode 13 made of aluminum foil is formed by means of photoetching or the like so as to surround the holes of each orifice 12. The signal electrode 13 is formed even on the side surface of the ink chamber 11.

【0022】なお、オリフィス12は、信号電極13を
形成した後、機械的な方法あるいは高エネルギのレーザ
光線で穿設することもできる。また、この実施例では、
一つのインク室11に複数のオリフィス12を穿設する
構成としたが、各オリフィス毎にインク室を独立形成し
てもよい。
The orifice 12 may be formed by a mechanical method or a high energy laser beam after the signal electrode 13 is formed. Also, in this example,
Although a plurality of orifices 12 are formed in one ink chamber 11, ink chambers may be independently formed for each orifice.

【0023】次に、この部分をアニリンの酸性溶液中に
入れて、電解重合すると、図3(b)に示すように、信号
電極13の上面と同じ形状をしたポリアニリンの厚さ15
0 μmの厚膜、すなわち、高誘電率弾性体14が形成さ
れる。
Next, this portion is put into an acidic solution of aniline and electropolymerized, and as shown in FIG. 3B, a thickness of polyaniline 15 having the same shape as the upper surface of the signal electrode 13 is formed.
A thick film of 0 μm, that is, the high dielectric constant elastic body 14 is formed.

【0024】最後に、図3(c) に示すように、共通電極
15として導電性ゴムを信号電極13と直交する方向に
コーティングすれば完成する。このとき、高誘電率弾性
体14は、周りの6面の中1面だけをインク室11に固
定され、他の5面は自由に動けるようになっている。ま
た、オリフィス12は、インク室11の壁11aから信
号電極13、高誘電率弾性体14及び共通電極15を貫
通した孔と合体してインク流出路16となる。
Finally, as shown in FIG. 3C, the common electrode 15 is coated with a conductive rubber in a direction orthogonal to the signal electrode 13 to complete the process. At this time, in the high dielectric constant elastic body 14, only one of the six surrounding surfaces is fixed to the ink chamber 11, and the other five surfaces are free to move. Further, the orifice 12 is combined with a hole penetrating from the wall 11a of the ink chamber 11 to the signal electrode 13, the high dielectric constant elastic body 14 and the common electrode 15 to form an ink outflow passage 16.

【0025】共通電極15を形成する導電性ゴムとして
は、撥水性が必要なので、シリコーンゴムが適当であ
る。厚さは薄くとも良いが、弾性体の収縮、その回復に
応じて伸び縮みでき、しかも紙と接触して削られても問
題を起こさないためには、10〜20μmが適当である。
Silicone rubber is suitable for the conductive rubber forming the common electrode 15 because it is required to have water repellency. The thickness may be thin, but 10 to 20 μm is suitable so that the elastic body can be expanded and contracted according to the contraction and recovery thereof and no problem occurs even if it is scraped by contact with paper.

【0026】図4(a) から(d) は、図2,3に示すイン
ク記録装置の作用をモデル的に示す図である。インク室
11の底面にインク流出路16を囲むように信号電極1
3、高誘電率弾性体14及び共通電極15が図のように
積層されている。
FIGS. 4 (a) to 4 (d) are model views showing the operation of the ink recording apparatus shown in FIGS. The signal electrode 1 is formed on the bottom surface of the ink chamber 11 so as to surround the ink outflow passage 16.
3, the high dielectric constant elastic body 14 and the common electrode 15 are laminated as shown in the figure.

【0027】通常は、信号電極13に電圧が印加されて
いて、図4(a) に示すように、高誘電率弾性体14が両
電極13,15間の静電引力で剛体のインク室11の方
向に収縮していて、インク流出路16の先端が紙2と非
接触のため印字されない。
Normally, a voltage is applied to the signal electrode 13, and as shown in FIG. 4 (a), the high dielectric constant elastic body 14 is electrostatically attracted between the electrodes 13 and 15 to form a rigid ink chamber 11. Since it contracts in the direction of and the tip of the ink outflow passage 16 is not in contact with the paper 2, printing is not performed.

【0028】次に、印字すべき画素に対応する信号電極
13の電圧を0vにすると、圧縮されていた高2電率弾
性体が自然の長さに戻り、その結果、図4(b) のように
共通電極15が紙に接触してインク17が自重で落下
し、毛細管現象により紙2に浸透して印字が行われる。
Next, when the voltage of the signal electrode 13 corresponding to the pixel to be printed is set to 0 v, the compressed high 2 electric constant elastic body returns to its natural length, and as a result, as shown in FIG. 4 (b). As described above, the common electrode 15 comes into contact with the paper, the ink 17 drops by its own weight, and the ink penetrates into the paper 2 due to the capillary phenomenon to perform printing.

【0029】再び信号電極13に電圧を印加すると、高
誘電率弾性体14が収縮してインク16と紙の接触は図
4(c) のように切られる。この状態で、図4(d) のよう
に次のラインに移動する(実際は、紙2が動く)が、紙
2に印字されたインク17aは、インク流出路16内の
インクとは縁が切れているので、尾引することなく印字
が完了する。もちろん、次の画素も連続して印字する場
合は、接触したままで移動しても問題はない。すなわ
ち、この方式は古来より人類が行ってきたペンによる記
録を自動化したものである。
When a voltage is applied to the signal electrode 13 again, the high dielectric constant elastic body 14 contracts and the contact between the ink 16 and the paper is cut as shown in FIG. 4 (c). In this state, the line moves to the next line as shown in FIG. 4 (d) (actually, the paper 2 moves), but the ink 17a printed on the paper 2 has a border with the ink in the ink outflow passage 16. Therefore, printing is completed without trailing. Of course, when the next pixel is also printed continuously, there is no problem even if it moves while it is in contact. That is, this method is an automated method of recording with a pen, which has been performed by humans since ancient times.

【0030】図5(a) から(d) は、1ドット多値、すな
わち、階調記録を行う原理を示している。簡単な原理
で、画像濃度に応じてインク流出路16の先端と紙との
間隔を変えることによる。この間隔は、高誘電率弾性体
14の収縮量で決まり、収縮量は印加電圧で変わるの
で、簡単にかつ正確にコントロールできる。
FIGS. 5 (a) to 5 (d) show the principle of one-dot multivalue, that is, gradation recording. By a simple principle, the distance between the tip of the ink outflow passage 16 and the paper is changed according to the image density. This interval is determined by the contraction amount of the high dielectric constant elastic body 14, and the contraction amount changes depending on the applied voltage, so that it can be easily and accurately controlled.

【0031】図5(a) は印字しない状態で、26v の電圧
が印加されており、図4(a) と同じ状態である。図5
(b) は、両電極13,15間に21.5v の電圧が印加され
た状態で、少量のインク17が紙に渡り、ちいさなドッ
トを形成する。図5(c) は、15vが印加された場合で、
中位のドットを形成する。図5(d) は、0vになった場
合で、最大量のインクが印字され、最も大きなドットと
なる。図5のIDは、画像濃度(Image Density)を示
す。
FIG. 5 (a) shows the same state as FIG. 4 (a) in which no voltage is applied and a voltage of 26v is applied. Figure 5
In the state (b), a voltage of 21.5v is applied between the electrodes 13 and 15, and a small amount of the ink 17 spreads over the paper to form small dots. FIG. 5 (c) shows the case where 15v is applied,
Form medium dots. In FIG. 5D, the maximum amount of ink is printed and the dot becomes the largest when 0v is reached. ID of FIG. 5 shows image density (Image Density).

【0032】なお、図示は省略するが、高誘電率弾性体
14と共通電極15の両側には、紙とインク室11の底
面との間隔を一定に保つための剛体、たとえばテフロン
(登録商標)樹脂で作られたスペーサ兼スライダが設け
られている。
Although not shown, rigid bodies, such as Teflon (registered trademark), are provided on both sides of the high dielectric constant elastic body 14 and the common electrode 15 for keeping the distance between the paper and the bottom surface of the ink chamber 11 constant. A spacer / slider made of resin is provided.

【0033】高誘電率弾性体14としては、上述したポ
リアニリンのみでなく、ポリアセチレン、ポリピロール
等を使用することができる。また比誘電率は、高いもの
では300,000 にも達するが、本願発明においては、30,0
00程度でよい。また、そのヤング率は小さい( 柔らか
い) 方が良く、ゴム硬度で20°位が望ましい。
As the high dielectric constant elastic body 14, not only the above-mentioned polyaniline but also polyacetylene, polypyrrole or the like can be used. In addition, the relative permittivity is as high as 300,000, but in the present invention, it is 30,0
00 is enough. The Young's modulus is preferably small (soft), and the rubber hardness is preferably about 20 °.

【0034】そして、厚さ150 μmの弾性体を30%, 45
μm収縮させるために必要な電圧は、後に計算で示すが
数十v程度である。そのため、特殊な電気回路( プリン
ト基盤) を必要とせず、一般的なIC回路を応用して印
字させることができ、コスト的に大変有利になる。
Then, an elastic body having a thickness of 150 μm is 30%, 45%
The voltage required for contracting μm is about several tens of v, which will be shown later by calculation. Therefore, it is possible to print by applying a general IC circuit without requiring a special electric circuit (printing board), which is very advantageous in terms of cost.

【0035】次に、以上の定性的な説明に定量的な説明
を補足する。ただし、正確な計算は大変複雑になるの
で、いくつかの仮定に基づく近似計算である。
Next, a quantitative explanation is supplemented to the above qualitative explanation. However, since the exact calculation becomes very complicated, it is an approximate calculation based on some assumptions.

【0036】信号電極13に+72v の電圧を印加したと
き高誘電率弾性体14に作用する静電引力Pを求める。
Pは共通電極13(導電性ゴム)に充電された電子の電
荷密度を−σ、その点の電界をEとすると、 P=−σ×E (1) である。
An electrostatic attractive force P acting on the high dielectric constant elastic body 14 when a voltage of + 72v is applied to the signal electrode 13 is obtained.
P is P =-[sigma] * E (1), where-[sigma] is the charge density of electrons charged in the common electrode 13 (conductive rubber) and E is the electric field at that point.

【0037】この電界は、信号電極13に充電された正
孔(電荷密度をσとする)により形成される。この電界
はガウスの定理により、 E=σ/2εoε1 (2) (ここで、 εo: 真空の誘電率 ε1 : 弾性体の比誘電率 とする。)である。故に、
(2) を(1) に代入して、 P=−σ2 /2εoε1 (3) となる。
This electric field is formed by the holes (charge density is σ) charged in the signal electrode 13. According to Gauss's theorem, this electric field is E = σ / 2εoε1 (2) (where, εo is the dielectric constant of vacuum ε1 is the relative dielectric constant of the elastic body). Therefore,
Substituting (2) into (1) gives P = -σ 2 / 2εoε 1 (3).

【0038】故に、電子電荷密度−σを求めれば静電引
力Pは(3) 式より計算できる。該信号電極13と高誘電
率弾性体14と共通電極15は、平行平板コンデンサを
形成している。そこで、その充電電荷量Qは次式で求め
られる。 Q=C×V (4) ここに、Cは電気容量、Vは印加電圧である。
Therefore, if the electron charge density −σ is obtained, the electrostatic attractive force P can be calculated from the equation (3). The signal electrode 13, the high dielectric constant elastic body 14 and the common electrode 15 form a parallel plate capacitor. Therefore, the charged charge amount Q is obtained by the following equation. Q = C × V (4) where C is the electric capacity and V is the applied voltage.

【0039】電荷密度は電荷量Qを面積Sで除して求め
られる。 σ=Q/S (5) (4) 式の電気容量Cは、高誘電率弾性体14の膜厚と比
誘電率をそれぞれ、d1,ε1とすると、次の(6) 式で
求められる。 C=εoε1S/d1 (6)
The charge density is obtained by dividing the charge amount Q by the area S. σ = Q / S (5) The electric capacitance C of the equation (4) is calculated by the following equation (6), where d1 and ε1 are the film thickness and the relative permittivity of the high dielectric constant elastic body 14, respectively. C = εoε1S / d1 (6)

【0040】d1,ε1を、それぞれ150 μm,1500 ,
面積Sを1m2とすると、 C=8.85×10-12 ×30000 ×1/(150×10-6) =17.7×10-4 (F) (7) (4) ,(5) ,(7) 式より、電荷密度σは、 σ=17.7×10-4×72 =1274.4×10-4 (C/m2 ) (8) と求められる。
D1 and ε1 are 150 μm, 1500,
If the area S is 1 m 2 , C = 8.85 × 10 -12 × 30000 × 1 / (150 × 10 -6 ) = 17.7 × 10 -4 (F) (7) (4), (5), (7) From the formula, the charge density σ is calculated as σ = 17.7 × 10 −4 × 72 = 1274.4 × 10 −4 (C / m 2 ) (8).

【0041】この値を(3) 式に代入すれば、高誘電率弾
性体14に働く静電引力Pが求められる。 P=σ2 /2 εo ε1 (9) =(1274.4 ×10-4)2/2×8.85×10-12 ×30000 =3.06×104 (N/m2)
By substituting this value into the equation (3), the electrostatic attractive force P acting on the high dielectric constant elastic body 14 can be obtained. P = σ 2/2 εo ε1 (9) = (1274.4 × 10 -4) 2 /2×8.85×10 -12 × 30000 = 3.06 × 10 4 (N / m 2)

【0042】次に、高誘電率弾性体14の圧縮( 変形)
量vを計算する。一般的に弾性体の場合、力が働く前の
長さLoに対して力が作用して長さがLに縮んだ場合、
力と縮みは正比例する。この時、外部から弾性体を引っ
張る力と等しい力が弾性体の内部に発生している。これ
を応力σと呼ぶ。また、伸びた長さΔL=L−Loを元
の長さLoで割った値を歪みεと呼び、応力と歪みの比
例定数を弾性計数(弾性率、ヤング率)Eと言う。 σ=E×ε (10)
Next, compression (deformation) of the high dielectric constant elastic body 14 is performed.
Calculate the quantity v. Generally, in the case of an elastic body, when the force acts on the length Lo before the force acts and the length contracts to L,
Force and contraction are directly proportional. At this time, a force equal to the force pulling the elastic body from the outside is generated inside the elastic body. This is called stress σ. A value obtained by dividing the extended length ΔL = L−Lo by the original length Lo is called strain ε, and a proportional constant of stress and strain is called elastic coefficient (elastic modulus, Young's modulus) E. σ = E × ε (10)

【0043】すなわち、元の長さLoと加える圧力P
(=σ)と弾性率Eとが分かっていれば、次式より縮ん
だ長さΔLを計算できる。 ΔL=Lo×σ/E (11)
That is, the original length Lo and the applied pressure P
If (= σ) and the elastic modulus E are known, the contracted length ΔL can be calculated from the following equation. ΔL = Lo × σ / E (11)

【0044】ポリアニリンの弾性率Eを最も柔らかいゴ
ムの弾性率と等しいと仮定すると、E=1.0 ×105N/m
2(=0.1MPa=1Kgf/cm2)で、本発明の場合上記したよう
に元の長さLoは150 ×10-6m 、静電引力( =応力σ)
は3.06×104N/m2 である。この値を(11)式に入れて、 ΔL=(150×10-6×3.06×104)/1.0 ×105 =45.9×10-6 (m) (12) と、高誘電率弾性体14の圧縮距離が求められた。つま
り、図4(a) ,(c) ,(d) において、信号電極13に+
72vが印加されると、高誘電率弾性体14は45μm縮ん
でオリフィス12が紙に接触しないようにする訳であ
る。
Assuming that the elastic modulus E of polyaniline is equal to that of the softest rubber, E = 1.0 × 10 5 N / m
2 (= 0.1 MPa = 1 Kgf / cm 2 ), in the case of the present invention, the original length Lo is 150 × 10 −6 m and the electrostatic attractive force (= stress σ) as described above.
Is 3.06 × 10 4 N / m 2 . Put this value into Eq. (11) and obtain ΔL = (150 × 10 -6 × 3.06 × 10 4 ) /1.0×10 5 = 45.9 × 10 -6 (m) (12) Was calculated. That is, in FIG. 4 (a), (c), (d),
When 72 v is applied, the high dielectric constant elastic body 14 contracts by 45 μm so that the orifice 12 does not contact the paper.

【0045】同様に、中間的な濃度を印字する場合の42
v 及び59v の場合の圧縮距離が求められる。まず42v の
場合、
Similarly, when printing an intermediate density, 42
The compression distance is calculated for v and 59v. First, for 42v,

【0046】(4) , (5) , (7) 式より、電荷密度σは、 σ=17.7×10-4×42 =743.4 ×10-4 (C/m2) (8) と求められる。From the equations (4), (5) and (7), the charge density σ is calculated as σ = 17.7 × 10 −4 × 42 = 743.4 × 10 −4 (C / m 2 ) (8).

【0047】この値を(3) 式に代入すれば、共通電極1
5(導電性ゴム)に働く静電引力Pが求められる。 P=σ2 /2εoε1 (9) =(743.4×10-4)2/2 ×8.85×10-12 ×30000 =1.04×104 (N/m2)
By substituting this value into the equation (3), the common electrode 1
The electrostatic attraction P acting on 5 (conductive rubber) is required. P = σ 2 / 2εoε1 (9 ) = (743.4 × 10 -4) 2/2 × 8.85 × 10 -12 × 30000 = 1.04 × 10 4 (N / m 2)

【0048】この値を同様に(11)式にいれて、 ΔL=(150×10-6×1.04×104)/1.0 ×105 =15.6×10-6 (m) (12) と、信号電極に+42v 印加した場合の高誘電率弾性体1
4の圧縮距離が、15.6μmと求められた。
This value is also put into the equation (11), and ΔL = (150 × 10 -6 × 1.04 × 10 4 ) /1.0×10 5 = 15.6 × 10 -6 (m) (12) High dielectric constant elastic body when + 42v is applied to the electrode 1
The compression distance of 4 was determined to be 15.6 μm.

【0049】次に、59v の場合であるが、まったく同様
に、(4) , (5) , (7) 式より、電荷密度σは、 σ=17.7×10-4×59 =1044.3×10-4 (C/m2) (8) と求められる。
Next, in the case of 59v, the charge density σ from equations (4), (5) and (7) is σ = 17.7 × 10 −4 × 59 = 1044.3 × 10 − It is calculated as 4 (C / m 2 ) (8).

【0050】この値を(3) 式に代入すれば、共通電極1
5(導電性ゴム)に働く静電引力Pが求められる。 P=σ2 /2εoε1 (9) =(1044.3 ×10-4)2/2 ×8.85×10-12 ×30000 =2.05×104 (N/m2)
By substituting this value into the equation (3), the common electrode 1
The electrostatic attraction P acting on 5 (conductive rubber) is required. P = σ 2 / 2εoε1 (9 ) = (1044.3 × 10 -4) 2/2 × 8.85 × 10 -12 × 30000 = 2.05 × 10 4 (N / m 2)

【0051】この値を同様に(11)式にいれて、 ΔL=(150×10-6×2.05×104)/1.0 ×105 =30.7×10-6 (m) (12) と、信号電極に+59v 印加した場合の高誘電率弾性体の
圧縮距離が、31μmと求められた。
This value is also put into the equation (11), and ΔL = (150 × 10 -6 × 2.05 × 10 4 ) /1.0×10 5 = 30.7 × 10 -6 (m) (12) The compression distance of the high dielectric constant elastic body when +59 V was applied to the electrode was determined to be 31 μm.

【0052】図6から図9は、本発明の他の実施例を示
す図である。この実施例の基本的な構造は図1から図5
で説明した第1の実施例と同様であるが、この第2実施
例では、高誘電率弾性体が図の上下方向だけでなく、イ
ンク流出路を閉鎖する方向にも弾性変形できる構成にな
っていることが特徴である。
6 to 9 are views showing another embodiment of the present invention. The basic structure of this embodiment is shown in FIGS.
The second embodiment is similar to the first embodiment described above, but the high dielectric constant elastic body can be elastically deformed not only in the vertical direction of the drawing but also in the direction of closing the ink outflow passage. Is a feature.

【0053】図6は、上記第1実施例の図2に対応する
もので、信号電極13のリード線13aがインク室11
の壁11aの内側に配設されている点、及び、共通電極
15の大きさが若干小さい点が相違している。また、高
誘電率弾性体18は、前述した図2の高誘電率弾性体1
4とは異なり、図の上下方向だけでなく左右方向にも弾
性変形をする。
FIG. 6 corresponds to FIG. 2 of the first embodiment, in which the lead wire 13a of the signal electrode 13 is connected to the ink chamber 11.
The difference is that the common electrode 15 is arranged inside the wall 11a and the size of the common electrode 15 is slightly smaller. Further, the high dielectric constant elastic body 18 is the high dielectric constant elastic body 1 of FIG.
Different from No. 4, it elastically deforms not only in the vertical direction but also in the horizontal direction in the figure.

【0054】図7(a) から(d) は、図6のヘッドを上向
きにして、ヘッドを形成していく工程を示した図であ
る。図6及び図7により、この実施例のヘッドの製造方
法を説明する。インク室11は、第1実施例のものと同
様にポリエチレン等のプラスチックで作られている。こ
のインク室11に、図7(a) に示すように、信号電極1
3を第1実施例のときと同様にして形成する。ただし、
インク室の上面だけで、側面には形成しない。信号電極
13は、リード線13aに接続され、リード線13aは
図示しない信号電圧印加回路に接続されている。この構
成と製法は一般的なプリント基盤の場合と同様である。
FIGS. 7A to 7D are views showing the steps of forming the head with the head of FIG. 6 facing upward. A method of manufacturing the head of this embodiment will be described with reference to FIGS. The ink chamber 11 is made of plastic such as polyethylene as in the first embodiment. In the ink chamber 11, as shown in FIG. 7 (a), the signal electrode 1
3 is formed in the same manner as in the first embodiment. However,
Only the upper surface of the ink chamber, not the side surface. The signal electrode 13 is connected to the lead wire 13a, and the lead wire 13a is connected to a signal voltage application circuit (not shown). This structure and manufacturing method are the same as in the case of a general print substrate.

【0055】次に、この信号電極13を付けたインク室
11の底部を、ピロールモノマーをジクロロメタンに溶
解した電解液中に浸積して電解重合を行うと、図7(b)
のような電極と同一形状に厚さ150 μmのポリピロール
の厚膜が形成される。こうして形成されたポリピロール
の厚膜が、高誘電率弾性体18である。
Next, when the bottom of the ink chamber 11 provided with the signal electrode 13 is immersed in an electrolytic solution in which a pyrrole monomer is dissolved in dichloromethane to carry out electrolytic polymerization, FIG.
A thick film of polypyrrole having a thickness of 150 μm is formed in the same shape as the electrode. The thick film of polypyrrole thus formed is the high dielectric constant elastic body 18.

【0056】次に、この高誘電率弾性体18を付加した
インク室11を高誘電率弾性体18を下にして水平に導
電性ゴムの溶液を薄く引いたバットに入れて、その溶剤
がほぼ乾いた状態で静かに剥がすと、図7(c) のように
導電性ゴムのフィルムが高誘電率弾性体18の上に形成
される。この導電性ゴムが共通電極15となる。
Next, the ink chamber 11 to which the high dielectric constant elastic body 18 is added is put into a vat in which the solution of the conductive rubber is thinly drawn horizontally with the high dielectric constant elastic body 18 facing downward, and the solvent is almost removed. When gently peeled off in a dry state, a conductive rubber film is formed on the high dielectric constant elastic body 18 as shown in FIG. 7 (c). This conductive rubber becomes the common electrode 15.

【0057】次に、図7(d) に示すように127 μmピッ
チで直径50μmのインク流出路16を共通電極15から
インク室11まで貫通するように形成すれば完成であ
る。このインク流出路16は、上から下まで同一の直径
であるよりは、むしろ、高誘電率弾性体18の上下で広
く、まん中で狭い方がよい。そのため、製法は簡単にな
り、機械的な手段でも、強力なレーザによる熱的な方法
でもよい。
Next, as shown in FIG. 7 (d), an ink outflow passage 16 having a pitch of 127 μm and a diameter of 50 μm is formed so as to penetrate from the common electrode 15 to the ink chamber 11. The ink outflow passage 16 is preferably wide above and below the high dielectric constant elastic body 18 and narrow in the middle, rather than having the same diameter from top to bottom. Therefore, the manufacturing method becomes simple, and either mechanical means or thermal method using a powerful laser may be used.

【0058】第1の実施例と同様に、高誘電率弾性体1
8としては、上述のポリピロール以外にも、ポリアセチ
レンや、ポリアニリン等を使用できる。また、共通電極
15となる導電性ゴムも、撥水性の関係からシリコーン
ゴムが適当で、厚さも10〜20μmが適当である。
Similar to the first embodiment, the high dielectric constant elastic body 1
In addition to polypyrrole described above, polyacetylene, polyaniline, or the like can be used as 8. In addition, the conductive rubber to be the common electrode 15 is also preferably silicone rubber from the viewpoint of water repellency, and the thickness is also preferably 10 to 20 μm.

【0059】図8(a) から(d) は、第1実施例の図4
(a) から(d) に対応するもので、これらの図により第2
実施例の作用を説明する。通常は、信号電極13に電圧
が印加されていて、図8(a) に示すように、高誘電率弾
性体18が両電極13,15間の静電引力で剛体のイン
ク室11の方向に収縮し、その直角方向には膨張してイ
ンク流出路16を閉じているため、印字されない。
8 (a) to 8 (d) are the same as FIG. 4 of the first embodiment.
It corresponds to (a) to (d).
The operation of the embodiment will be described. Normally, a voltage is applied to the signal electrode 13, and as shown in FIG. 8A, the high dielectric constant elastic body 18 is moved toward the rigid ink chamber 11 by the electrostatic attraction between the electrodes 13 and 15. Since it contracts and expands in the direction perpendicular to it to close the ink outflow passage 16, no printing is performed.

【0060】次に、印字すべき画素に対応する信号電極
13の電圧を0vにすると、圧縮されていた高誘電率弾
性体が自然の長さに戻り、その結果、図8(b) のように
インク流出路16が開いてインクが流れ、共通電極15
が紙2に接触してインク17が自重で落下し、毛細管現
象により紙2に浸透して印字が行われる。
Next, when the voltage of the signal electrode 13 corresponding to the pixel to be printed is set to 0v, the compressed high dielectric constant elastic body returns to its natural length, and as a result, as shown in FIG. 8 (b). The ink outflow passage 16 is opened to the ink flow, and the common electrode 15
Comes into contact with the paper 2 and the ink 17 falls by its own weight and permeates into the paper 2 due to a capillary phenomenon to perform printing.

【0061】再び信号電極13に電圧を印加すると、図
8(c) のように、高誘電率弾性体14が収縮してインク
流出路16が閉じられると同時にその下側に残されたイ
ンク17aは、強い表面張力により紙中のインクに引か
れて紙に移行する。この状態で、図8(d) のように次の
ラインに移動する(実際は、紙2が動く)ことにより、
尾引なしで印字が完了する。この場合、通常のペンと異
なり、印字しない画素ではインク流出路16が閉じられ
ているために、インクの蒸発をほぼ完全に防止できる。
When a voltage is applied to the signal electrode 13 again, as shown in FIG. 8C, the high dielectric constant elastic body 14 contracts and the ink outflow passage 16 is closed, and at the same time, the ink 17a left below the ink outflow passage 16 is closed. Is attracted to the ink in the paper due to the strong surface tension and transferred to the paper. In this state, by moving to the next line as shown in Fig. 8 (d) (actually, the paper 2 moves),
Printing is completed without the trailing. In this case, unlike the normal pen, since the ink outflow passage 16 is closed in the pixels that are not printed, the evaporation of ink can be almost completely prevented.

【0062】図9(a) から(d) は、第1実施例の図5に
対応するもので、階調記録を行う原理を示している。第
1実施例では、ヘッドの先端と紙との距離、言い換えれ
ば、ヘッドの先端、すなわち、インク流出路16の先端
と紙の距離を変えてインクの供給量を変えて階調を表し
た。これに対し、この第2の実施例では、インク流出路
の先端と紙の距離のみならず、インク流出路16の幅を
も変えるものである。上記の間隔や幅は、高誘電率弾性
体14の収縮量で決まり、収縮量は印加電圧で変わる。
FIGS. 9A to 9D correspond to FIG. 5 of the first embodiment and show the principle of gradation recording. In the first embodiment, the distance between the head of the head and the paper, in other words, the distance between the head of the head, that is, the tip of the ink outflow passage 16 and the paper is changed to change the ink supply amount to express the gradation. On the other hand, in the second embodiment, not only the distance between the tip of the ink outflow passage and the paper but also the width of the ink outflow passage 16 is changed. The intervals and widths are determined by the amount of contraction of the high dielectric constant elastic body 14, and the amount of contraction changes depending on the applied voltage.

【0063】図9(a) は印字しない状態で、83v の電圧
が印加されており、図8(a) と同じ状態である。図9
(b) は、両電極13,15間に68v の電圧が印加された
状態で、小径のインク流出路16が開いて少量のインク
17が紙に渡り、ちいさなドットを形成する。図9(c)
は、48vが印加された場合で、中位の径のインク流出路
16が開き、その先端はより紙に近づき、中位のドット
を形成する。図9(d) は、0vになった場合で、最大量
のインクが印字され、最も大きなドットとなる。図中に
示すIDは、図5と同じである。
FIG. 9 (a) shows the same state as FIG. 8 (a) in which no voltage is applied and a voltage of 83v is applied. Figure 9
In (b), when a voltage of 68v is applied between the electrodes 13 and 15, the small-diameter ink outflow passage 16 is opened and a small amount of ink 17 spreads on the paper to form a small dot. Figure 9 (c)
When 48v is applied, the medium diameter ink outflow passage 16 is opened, the tip thereof is closer to the paper, and a medium dot is formed. In FIG. 9D, the maximum amount of ink is printed and the dot becomes the largest when 0v is reached. The ID shown in the figure is the same as that in FIG.

【0064】なお、この実施例でも、図示を省略したス
ペーサ兼スライダが設けられ、紙とインク室11の底面
の間隔を一定に保つようにしている点は、第1実施例と
同じである。
Also in this embodiment, a spacer / slider (not shown) is provided to keep the distance between the paper and the bottom surface of the ink chamber 11 constant, which is the same as the first embodiment.

【0065】以上で定性的な説明を終え、次に、第1実
施例で行った(1) から(12)式を利用して定量的な説明を
する。
The qualitative explanation is completed as above, and then a quantitative explanation will be given by using the equations (1) to (12) performed in the first embodiment.

【0066】(8) 式において、信号電極13に印加され
る電圧を83v とすると、電荷密度σは、 σ=17.7×10-4×83 =1469.1×10-4 (C/m2 ) と求められる。
In equation (8), assuming that the voltage applied to the signal electrode 13 is 83v, the charge density σ is calculated as σ = 17.7 × 10 −4 × 83 = 1469.1 × 10 −4 (C / m 2 ). To be

【0067】この値を(3) 式に代入すれば、高誘電率弾
性体18に働く静電引力Pが求められる。 P=σ2 /2 εo ε1 (9) =(1469.1 ×10-4)2/2×8.85×10-12 ×30000 =4.06×104 (N/m2)
By substituting this value into the equation (3), the electrostatic attractive force P acting on the high dielectric constant elastic body 18 can be obtained. P = σ 2/2 εo ε1 (9) = (1469.1 × 10 -4) 2 /2×8.85×10 -12 × 30000 = 4.06 × 10 4 (N / m 2)

【0068】次に、高誘電率弾性体18の圧縮( 変形)
量vを計算する。ポリピロールの弾性率Eを最も柔らか
いゴムの弾性率と等しいと仮定すると、E=1.0 ×105N
/m2(=0.1MPa=1Kgf/cm2)で、本発明の場合上記したよ
うに元の長さLoは150 ×10 -6m 、静電引力( =応力
σ) は4.06×104N/m2 である。この値を(11)式に入れ
て、 ΔL=(150×10-6×4.06×104)/1.0 ×105 =60.9×10-6 (m) と、高誘電率弾性体18の圧縮距離が求められた。つま
り、図8(a) ,(c) ,(d) において、信号電極13に+
83vが印加されると、高誘電率弾性体18は60μm縮ん
でオリフィス12が紙に接触しないようにする訳であ
る。
Next, compression (deformation) of the high dielectric constant elastic body 18 is performed.
Calculate the quantity v. The softest elastic modulus E of polypyrrole
Assuming that it is equal to the elastic modulus of rubber, E = 1.0 x 10FiveN
/ m2(= 0.1MPa = 1Kgf / cm2In the case of the present invention,
The original length Lo is 150 x 10 -6m, electrostatic attraction (= stress
σ) is 4.06 × 10FourN / m2 Is. Put this value in equation (11)
ΔL = (150 × 10-6× 4.06 × 10Four) /1.0 x 10Five = 60.9 x 10-6 (m) and the compression distance of the high dielectric constant elastic body 18 were obtained. Tsuma
8 (a), (c), and (d), the signal electrode 13 is
When 83v is applied, the high dielectric constant elastic body 18 shrinks by 60 μm.
The reason is that the orifice 12 does not touch the paper.
It

【0069】この第2実施例では、図8,9で示したよ
うに、高誘電率弾性体18は、垂直方向に収縮すると同
時に、水平方向に膨張する。そこで、この現象を利用し
て、紙とインク流出路16を遠ざけると共に、インク流
出路16を閉じることとしている点に特徴がある。
In the second embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, the high dielectric constant elastic body 18 contracts in the vertical direction and at the same time expands in the horizontal direction. Therefore, this phenomenon is utilized to separate the paper from the ink outflow passage 16 and to close the ink outflow passage 16.

【0070】図10は、高誘電率弾性体18の斜視図
で、ここでは高誘電率弾性体18は中空の厚肉円筒状の
形状としている。この図から上記水平方向の膨張量を計
算する。印加電圧が0vの場合は、高誘電率弾性体18
は、図10に示すように、内径50μm(2×r1)、外
径125 μm(2×R1)、高さ150 μm(h1)の円筒
形状をしている。
FIG. 10 is a perspective view of the high dielectric constant elastic body 18, in which the high dielectric constant elastic body 18 has a hollow, thick-walled cylindrical shape. From this figure, the amount of expansion in the horizontal direction is calculated. When the applied voltage is 0v, the high dielectric constant elastic body 18
10, has a cylindrical shape with an inner diameter of 50 μm (2 × r1), an outer diameter of 125 μm (2 × R1), and a height of 150 μm (h1).

【0071】信号電極13に83v が印加されると、図1
1に示すように、上下面の形状はそのままで、高さが15
0 μmから90μmに縮まる結果、まん中が内外に膨張
し、インク流出路16は閉じられる。このまま計算する
ことも可能であるが、ここでは少し簡単にして、図12
で示すように上下面も変化して、内径が2×r2、外径
が2×R2の円筒になったと仮定する。ゴムやプラスチ
ックでは、変形しても体積は殆ど変わらない。
When 83v is applied to the signal electrode 13, as shown in FIG.
As shown in 1, the shape of the upper and lower surfaces remains the same and the height is 15
As a result of contraction from 0 μm to 90 μm, the center expands inward and outward, and the ink outflow passage 16 is closed. It is possible to calculate as it is, but here it is a little simpler and
It is assumed that the upper and lower surfaces are also changed as shown by, to form a cylinder having an inner diameter of 2 × r2 and an outer diameter of 2 × R2. With rubber and plastic, the volume hardly changes even when deformed.

【0072】変形前の体積をV1,変形後のそれをV2
とすると、それぞれ次の(13),(14)式で計算で る。 V1=(πR12 −πr12 )×h1 (13) V2=(πR22 −πr22 )×h2 (14)
The volume before deformation is V1, and that after deformation is V2
Then, it can be calculated by the following equations (13) and (14), respectively. V1 = (πR1 2 −πr1 2 ) × h1 (13) V2 = (πR2 2 −πr2 2 ) × h2 (14)

【0073】変形時に円筒の内と外に膨張する距離が等
しくxであると仮定すると、 R2=R1+x (15) r2=r1−x (16) (15),(16)を(14)式に代入して、 V2={π(R1+x)2 −π(r1−x)2 }×h2 (17)
Assuming that the distances of inward and outward expansion of the cylinder during deformation are equal to x, R2 = R1 + x (15) r2 = r1-x (16) (15), (16) can be converted into the equation (14). Substituting, V2 = {π (R1 + x) 2 −π (r1-x) 2 } × h2 (17)

【0074】変形前後の体積変化がないため、V2=V
1である。故に、 {(R1+x)2 −(r1−x)2 }×h2 =(R12 −r12 )×h1 (18) (R12 +2R1x−r12 +2r1x)×h2 =(R12 −r12 )×h1
Since there is no volume change before and after deformation, V2 = V
It is 1. Therefore, {(R1 + x) 2 - (r1-x) 2} × h2 = (R1 2 -r1 2) × h1 (18) (R1 2 + 2R1x-r1 2 + 2r1x) × h2 = (R1 2 -r1 2) × h1

【0075】 2×h2×(R1+r1)x=(h1−h2)(R12 −r12 ) ∴x=(h1−h2)(R12 −r12 )/{2h2(R1+r1)}(19) (19)式に、R1=62.5μm、r1=25μm、h1=150
μm、h2=90μmを代入すると、 x=60×3282.25 /2 ×90×87.5 =12.5 と、変形時の内外への膨張距離が12.5μmと求められ
た。これは、丁度インク流出路16の内径の半分を埋め
る距離であり、図11に示した実際の変形では丁度イン
ク流出路16が閉塞されることになると考えられる。
2 × h2 × (R1 + r1) x = (h1−h2) (R1 2 −r1 2 ) ∴x = (h1−h2) (R1 2 −r1 2 ) / {2h2 (R1 + r1)} (19) ( In equation (19), R1 = 62.5 μm, r1 = 25 μm, h1 = 150
Substituting μm and h2 = 90 μm, x = 60 × 3282.25 / 2 × 90 × 87.5 = 12.5, and the expansion distance in and out during deformation was calculated to be 12.5 μm. This is a distance that just fills half of the inner diameter of the ink outflow passage 16, and it is considered that the ink outflow passage 16 is just blocked in the actual modification shown in FIG.

【0076】中間的な濃度を印字する場合は、印加電圧
を変化させて、上記と同様に計算すれば良い。
When printing an intermediate density, the applied voltage may be changed and the same calculation as described above may be performed.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
簡単な構成の印字機構で普通紙に印字ができ、かつ、イ
ンク滴を飛翔させないので、低エネルギで記録できる。
また、印加電圧の増減により、1ドット多値での記録が
可能であり、尾引きの問題も生じない。また、簡単な構
成なので、マルチ化も容易である。さらに、高誘電率弾
性体をインク流出路と直交する方向にも変形できる構成
とすることにより、印字しないときはノズルを閉じてお
くことができ、インクの蒸発によるノズルの詰まり等の
弊害を防止することができる。
As described above, according to the present invention,
Printing can be performed on plain paper with a printing mechanism having a simple structure, and since ink droplets are not ejected, low energy recording is possible.
Further, by increasing / decreasing the applied voltage, it is possible to record with one dot multi-value, and the problem of tailing does not occur. In addition, since it has a simple structure, it is easy to make multiple. Furthermore, by configuring the high dielectric constant elastic body so that it can also be deformed in the direction orthogonal to the ink outflow path, the nozzles can be closed when printing is not performed, and problems such as nozzle clogging due to ink evaporation can be prevented. can do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】マルチスタイラスによる印字状態を説明する鳥
瞰図である。
FIG. 1 is a bird's-eye view illustrating a printing state by a multi-stylus.

【図2】本発明における第1実施例の図で、静電変形イ
ンク記録装置の構成を示す縦断面図である。
FIG. 2 is a view of the first embodiment of the present invention and is a vertical cross-sectional view showing the configuration of an electrostatically deformable ink recording apparatus.

【図3】(a) から(c) は、図2の静電変形インク記録装
置のヘッドを製造する工程を示す図である。
3A to 3C are views showing steps of manufacturing the head of the electrostatically deformable ink recording apparatus of FIG.

【図4】(a) から(d) は、図2の実施例の印字作用を説
明する図である。
4 (a) to 4 (d) are views for explaining the printing operation of the embodiment of FIG.

【図5】(a) から(d) は、図2の実施例で1ドット多値
を印字する状態を説明する図である。
5 (a) to 5 (d) are diagrams for explaining a state in which one-dot multi-value is printed in the embodiment of FIG.

【図6】本発明における第2実施例の静電変形インク記
録装置の構成を示す縦断面図である。
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of the electrostatically deformable ink recording apparatus according to the second embodiment of the invention.

【図7】(a) から(d) は、図6の静電変形インク記録装
置のヘッドを製造する工程を示す図である。
7A to 7D are views showing steps of manufacturing the head of the electrostatic deformation ink recording apparatus of FIG.

【図8】(a) から(d) は、図6の第2実施例の印字作用
を説明する図である。
8A to 8D are views for explaining the printing operation of the second embodiment of FIG.

【図9】(a) から(d) は、図6の第2実施例で1ドット
多値を印字する状態を説明する図である。
9 (a) to 9 (d) are diagrams illustrating a state in which one-dot multi-value is printed in the second embodiment of FIG.

【図10】本発明の第2実施例に使用する高誘電率弾性
体の電圧を印加しない状態の図で(a) は斜視図で、(b)
は断面図である。
FIG. 10 is a perspective view of the high dielectric constant elastic body used in the second embodiment of the present invention in which no voltage is applied, and FIG.
Is a sectional view.

【図11】図10の高誘電率弾性体に静電引力が加わ
り、インク流出路が閉じられた状態を示す図で、(a) は
斜視図で、(b) は断面図である。
11A and 11B are views showing a state where an electrostatic attraction is applied to the high dielectric constant elastic body of FIG. 10 to close the ink outflow path, FIG. 11A is a perspective view, and FIG. 11B is a sectional view.

【図12】図11の状態を、等価な円筒の状態に変換し
た図で、(a) は斜視図で、(b) は断面図である。
12 is a diagram in which the state of FIG. 11 is converted into an equivalent cylindrical state, in which (a) is a perspective view and (b) is a sectional view.

【符号の説明】 11 インク室 13 信号電極 14,18 高誘電率弾性体 15 共通電極 16 インク流出路 17 インク[Explanation of reference numerals] 11 ink chamber 13 signal electrodes 14 and 18 high dielectric constant elastic body 15 common electrode 16 ink outflow path 17 ink

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 信号電極と共通電極との間に高誘電率弾
性体を挟み、両電極間を貫通するインク流出路を形成し
てインク室と連通させ、インク流出路の先端を紙に接触
乃至接近させることにより紙にインクを供給して印字
し、前記両電極間に電圧を印加して生じた静電引力によ
り前記高誘電率弾性体を変形させ、該変形によりインク
流出路を紙から離反した状態にして次の印字のための移
動をすることを特徴とする静電変形インク記録方法。
1. A high dielectric constant elastic body is sandwiched between a signal electrode and a common electrode to form an ink outflow path penetrating between both electrodes to communicate with an ink chamber, and the tip of the ink outflow path contacts the paper. The ink is supplied to the paper for printing by bringing them closer to each other, and the high dielectric constant elastic body is deformed by the electrostatic attractive force generated by applying a voltage between the both electrodes, and the deformation causes the ink outflow path from the paper. An electrostatically-deformable ink recording method, characterized in that the recording medium is moved in a separated state for the next printing.
【請求項2】 前記両電極間に印加する電圧を変化さ
せ、紙との間隔を変えてインクの流出量を変化させるこ
とを特徴とする請求項1記載の静電変形インク記録方
法。
2. The electrostatically deformable ink recording method according to claim 1, wherein the voltage applied between the both electrodes is changed to change the distance from the paper to change the outflow amount of the ink.
【請求項3】 前記高誘電率弾性体がインク流出路を閉
鎖する方向にも弾性変形可能で、インク流出路の開口率
が閉鎖状態から全開状態まで自在に変化することを特徴
とする請求項1又は2記載の静電変形インク記録方法。
3. The high dielectric constant elastic body is elastically deformable in the direction of closing the ink outflow passage, and the opening ratio of the ink outflow passage is freely changed from the closed state to the fully open state. 3. The electrostatic deformation ink recording method according to 1 or 2.
【請求項4】 内部にインクを収容する空間を備えたイ
ンク室と、信号電極と共通電極との間に積層状態に挟ま
れ一方の電極によってインク室の壁に担持された高誘電
率弾性体と、インク室の壁から高誘電率弾性体の外側の
電極までを貫通して形成されたインク流出路と、からな
ることを特徴とする静電変形インク記録装置。
4. A high dielectric constant elastic body which is sandwiched between an ink chamber having a space for accommodating ink therein and a signal electrode and a common electrode, and which is carried on a wall of the ink chamber by one electrode. And an ink outflow passage formed by penetrating from the wall of the ink chamber to the electrode outside the high dielectric constant elastic body.
【請求項5】 前記高誘電率弾性体が、インク流出路を
閉鎖する方向にも弾性変形できることを特徴とする請求
項4記載の静電変形インク記録装置。
5. The electrostatically deformable ink recording apparatus according to claim 4, wherein the high dielectric constant elastic body is elastically deformable in a direction of closing the ink outflow passage.
【請求項6】 一つのインク室に複数のインク流出路を
形成したことを特徴とする請求項4又は5記載の静電変
形インク記録装置。
6. The electrostatically deformable ink recording apparatus according to claim 4, wherein a plurality of ink outflow passages are formed in one ink chamber.
JP30696292A 1992-11-17 1992-11-17 Method and device for static deformation ink recoring Withdrawn JPH06155736A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104742525A (en) * 2015-04-30 2015-07-01 重庆电讯职业学院 Jet head and inkjet printer with automatic cleaning function

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