JPS58107357A - Ink jet head - Google Patents

Ink jet head

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JPS58107357A
JPS58107357A JP20616581A JP20616581A JPS58107357A JP S58107357 A JPS58107357 A JP S58107357A JP 20616581 A JP20616581 A JP 20616581A JP 20616581 A JP20616581 A JP 20616581A JP S58107357 A JPS58107357 A JP S58107357A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
ink
chamber
liquid chamber
jet head
Prior art date
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Pending
Application number
JP20616581A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tamio Ohori
大堀 民夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
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Publication of JPS58107357A publication Critical patent/JPS58107357A/en
Pending 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
    • 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

Landscapes

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

Abstract

PURPOSE:To enable to expand the region capable of obtaining adequate ink particles by providing a nozzle which satisfies the special relationship between the diameter of the nozzle and the length of the nozzle at an ink jet head. CONSTITUTION:In an ink jet head which granulates ink by injecting the ink from an ink injecting nozzle 3 and varying the pressure by providing electro- mechanical converting means 4 which applies vibration energy through a liquid chamber 2, the ink injecting nozzle 3 which communicates with the chamber 2 and a vibrator provided at the wall of the chamber 2 to the ink in the chamber, the nozzle 3 which satisfies the relationship of ls/d<1, where (d) represents the diameter of the nozzle 3 and ls represents the length of the nozzle is provided. It is preferred to provide means for heating the ink in the chamber 2, in the chamber 2.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、インクツエツトプリンタにおける、安定した
粒子化特性を有するインクツエツトヘッドに関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ink jet head for an ink jet printer having stable atomization characteristics.

液室内に加圧インクを導入し、この液室に連通ずるノズ
ルからインクを噴射するとともに、電気−機械変換素子
によりインクに振動エネルギーを与えて噴射したインク
を連続的に粒子化するインクジェットヘッドにおいて、
ノズルの形状が粒子化特性に大いに影響することは実験
的に確認されている。
In an inkjet head, pressurized ink is introduced into a liquid chamber, the ink is ejected from a nozzle communicating with the liquid chamber, and an electro-mechanical conversion element applies vibrational energy to the ink to continuously turn the ejected ink into particles. ,
It has been experimentally confirmed that the shape of the nozzle greatly affects the particle formation characteristics.

例えば、特公昭55−18625号公報において、ノズ
ルのスルトレード長をインクジェットの流速と、ノズル
加振周波数により決定される波長λのIA以下に設定す
ると、インクの粒子化状態がインクジェットプリンタの
印字に適する、いわゆる高速サテライトおよび無サテラ
イトとなる安定した広い領域を得ることができる、とし
ている。
For example, in Japanese Patent Publication No. 55-18625, if the through trade length of the nozzle is set to be less than IA of the wavelength λ determined by the inkjet flow velocity and the nozzle excitation frequency, the ink particle state will be affected by the inkjet printer's printing. It is said that it is possible to obtain a stable and wide area that is suitable for so-called high-speed satellites and no satellites.

ととろが、例えば直径(d) = 30μmφのノズル
を使用し、λ/d = 5.5付近、つまり粒子化の波
長をλ=165μmに設定した場合を考えるとλ/2=
82.5μmとなるが、実際に実験して見ると、ノズル
長くλ/2=82.5μmでは、必ずしも安定した粒子
化領域は得られず、この場合のノズル長はもっと狭い範
囲に限定されなければならないことが判った。つまり粒
子化特性にはノズル長(ノズルのストレート長に同じ)
のみでなく、ノズル長とノズルの直径とが相関的に影響
するのである。
For example, if Totoro uses a nozzle with a diameter (d) = 30 μmφ and sets the particleization wavelength to around λ/d = 5.5, that is, λ = 165 μm, then λ/2 =
However, actual experiments show that a stable particle formation region cannot necessarily be obtained with a nozzle length of λ/2 = 82.5 μm, and the nozzle length in this case must be limited to a narrower range. It turned out that this was not the case. In other words, the nozzle length (same as the straight length of the nozzle) is required for particle formation characteristics.
Not only that, but also the nozzle length and nozzle diameter have a correlated effect.

本発明は、ノズルの直径に対してノズル長および粒子化
波長を変化させ、適正粒子化領域を求めた実験結果に基
・づいてなされたものであり、安定した広い粒子化領域
を持つインクシェツトヘッドを提供するものである。以
下、図面に従って詳細に説明する。
The present invention was made based on the results of an experiment in which the nozzle length and atomization wavelength were varied with respect to the nozzle diameter to find an appropriate atomization region, and the present invention was developed based on the results of an experiment in which the appropriate atomization region was determined by changing the nozzle length and atomization wavelength with respect to the nozzle diameter. It provides a head. A detailed explanation will be given below according to the drawings.

第1図は、本発明の対象となるインクジェットへ、ドの
構成を示したものである。図において、1は内部に液室
2を構成するヘッドブロック、3は液室2に連通するイ
ンク噴射用ノズル、4は外部の交流電源で駆動されて振
動する電気−機械変換素子で、具体的には圧電振動子等
である。5は電気−機械変換素子4と一体となって振動
する振動板、6はインク供給口である。ノズル3は、第
2図に示したように、その直径をd1ノズル長を!−で
表わすものとする。ノズル部はへッドプロッよく、その
材質としては、各種金属、半導体等の結晶、ガラスなど
が使用できる。
FIG. 1 shows the structure of an inkjet device to which the present invention is applied. In the figure, 1 is a head block that constitutes a liquid chamber 2 inside, 3 is an ink jet nozzle that communicates with the liquid chamber 2, and 4 is an electro-mechanical conversion element that vibrates when driven by an external AC power source. Examples include piezoelectric vibrators. 5 is a diaphragm that vibrates integrally with the electro-mechanical conversion element 4, and 6 is an ink supply port. As shown in Fig. 2, the nozzle 3 has a diameter of d1 and a nozzle length of 1. It shall be represented by -. The nozzle part has a good head protrusion, and its material can be various metals, semiconductor crystals, glass, etc.

このように構成されたインクシェツトヘッドでは、イン
ク供給口6から液室2内に加圧インクが供給され、ノズ
ル3から噴射される。一方、電気−機械変換素子4の振
動により振動板5を介してインクに振動エネルギーが与
えられ、前記噴射されたインクが圧力変調を受けるので
連・続的に粒子化する。このインク滴は、通常、選択的
に荷電され、荷電されたインク滴は偏向されて記録紙等
に印写される。
In the ink jet head constructed in this way, pressurized ink is supplied from the ink supply port 6 into the liquid chamber 2 and is ejected from the nozzle 3. On the other hand, the vibration of the electro-mechanical transducer 4 imparts vibrational energy to the ink via the diaphragm 5, and the ejected ink undergoes pressure modulation, so that it is continuously turned into particles. These ink droplets are usually selectively charged, and the charged ink droplets are deflected and printed on recording paper or the like.

ところで、噴射されたインクが粒子化されるとき、主粒
子の分離に伴って極小粒子が発生することがあり、この
極小粒子を通常、サテライトと称している。さらに、こ
のサテライトが発生する粒子化状態のうち、主粒子より
サテライトの飛翔速度が速く、従って前方を飛ぶ主粒子
に追いついて合体するものと、その逆に主粒子よりサテ
ライトの速度が遅く、従って後続の主粒子に合体するも
のとがちり、一般に前者を高速サテライト、後者を低速
サテライトと称している。そして、印写に適した粒子化
状態は、サテライトの発生しない無サテライトの場合、
若しくは高速サテライトの場合であることはよく知られ
ている。
By the way, when the ejected ink is turned into particles, very small particles may be generated as the main particles are separated, and these very small particles are usually called satellites. Furthermore, among the particle states in which satellites are generated, there are those in which the flying speed of the satellite is faster than the main particle, and therefore it catches up with the main particle flying ahead and merges with it, and vice versa, the satellite's flying speed is slower than the main particle, and therefore The particles that coalesce into the subsequent main particles are called dust, and the former are generally called fast satellites and the latter slow satellites. The particle state suitable for printing is in the case of no satellites, where no satellites occur.
It is well known that this is the case with high-speed satellites.

第3図は、インク温度が15℃〜45℃における使用可
能な粒子化領域、即ち、無サテライトおよび高速サテラ
イ)Ml(1波長以内に追い付く状態)の領域を示した
ものであり、横軸に波長λ(又は波長対ノズル径比λ/
d )を、縦軸に振動の振幅(電気−機械変換素子4に
印加する電圧Vpで表わす)をそれぞれとり、ノズル径
dが30μmに対してノズル長1mが20μmと33μ
mの場合である。
Figure 3 shows the usable particulate region at an ink temperature of 15°C to 45°C, that is, the region of no satellites and high-speed satellites) Ml (catch up within one wavelength). Wavelength λ (or wavelength to nozzle diameter ratio λ/
d), and the vibration amplitude (represented by the voltage Vp applied to the electro-mechanical transducer 4) is plotted on the vertical axis, and the nozzle diameter d is 30 μm and the nozzle length 1 m is 20 μm and 33 μm.
This is the case of m.

第3図から明らかなように、1s=20μm の方が7
!@=33μmよりも、領域がλ(又はλ/a )の高
い方まで伸びており、λ/a = 5.5 (λ=16
5μm)付近に設定したとき粒子化の安定性(マーノン
)が最も大きい。13が20〜30μmの間のノズルに
ついては、中間の粒子化領域を与え、20μmに近い程
、領域が広いことを確認している。なお、実験的に用い
たインク物性値は、粘度1.5〜3.1cp(T=15
〜45℃)、表面張力55〜62 dynes、4(T
=15〜45℃)、密度1.04〜1.05 E//C
m3(T=15〜45℃)である。
As is clear from Figure 3, 1s = 20μm is 7
! @ = 33 μm, the region extends to the higher side of λ (or λ/a ), and λ/a = 5.5 (λ = 16
The stability of particle formation (marnon) is greatest when it is set around 5 μm). For nozzles with No. 13 between 20 and 30 μm, an intermediate particulate area is given, and it has been confirmed that the closer to 20 μm, the wider the area. In addition, the ink physical property values used experimentally are viscosity 1.5 to 3.1 cp (T = 15
~45°C), surface tension 55~62 dynes, 4(T
= 15~45℃), density 1.04~1.05 E//C
m3 (T=15-45°C).

第4図は、ノズル径dが32μmのものについての粒子
化領域図で、第3図のものと同様に、ノズル長ls対ノ
ズル径dの比が1より大きいものと小さいもので、領域
の広さに明確な差があるという結果が得られている。
Figure 4 is a particulate area diagram for a nozzle diameter d of 32 μm. Similar to the one in Figure 3, the ratio of nozzle length ls to nozzle diameter d is larger than 1 and smaller than 1, and the area is The results show that there is a clear difference in width.

以上説明したように、本発明によれば、インクの粒子化
特性は、ノズルの形状、特にノズル長とノズル径との相
関により大きく左右されるものであり、ノズル長lsと
ノズル径dとの間でlB/d〈1に設定することにより
適正粒子化領域を拡張することができ、安定した印字を
行なうことができる。
As explained above, according to the present invention, the atomization characteristics of ink are greatly influenced by the shape of the nozzle, especially the correlation between the nozzle length and the nozzle diameter, and the relationship between the nozzle length ls and the nozzle diameter d. By setting 1B/d<1 between the two, it is possible to expand the appropriate particle formation area and to perform stable printing.

なお、液室の一部にインクの温度を制御する手段を設け
ることにより、粒子化特性に影替を及ぼす外乱れの一つ
を排除することができ、さらに安定した印字を行なうこ
とができる。
By providing a means for controlling the temperature of the ink in a part of the liquid chamber, it is possible to eliminate one of the external disturbances that affect the atomization characteristics, and more stable printing can be performed.

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

第1図は、本発明の対象となるインクツエツトヘッドの
構成図、第2図は、第1図のノズル部の拡大図、第3図
および第4図は、それぞれ適正粒子化領域を求めるだめ
の実験例図である。 2・・・液室、3・・・ノズル、4・・・電気−機械変
換素子、5・・・振動板、d・・・ノズルの直径、ls
・・・ノズル長O 第1図 第2図 第3図 第4図 !S・2 5μ
Fig. 1 is a configuration diagram of an ink jet head to which the present invention is applied, Fig. 2 is an enlarged view of the nozzle section in Fig. 1, and Figs. FIG. 2... Liquid chamber, 3... Nozzle, 4... Electro-mechanical conversion element, 5... Vibration plate, d... Nozzle diameter, ls
...Nozzle length O Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4! S・2 5μ

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)液室と、該液室に連通ずるインク噴射用のノズル
と、前記液室の壁に設けられた振動部を介して液室内の
インクに振動エネルギーを与える電気−機械変換手段と
を具備し、前記ノズルからインクを噴射するとともにそ
のインクを圧力変調して粒子化するインクジェットヘッ
ドにおいて、前記ノズルの直径をd1ノズル長をA’a
とするとき、h4〈1にしたことを特徴とするインクジ
ェットヘッド0
(1) A liquid chamber, an ink ejecting nozzle communicating with the liquid chamber, and an electro-mechanical conversion means that applies vibrational energy to the ink in the liquid chamber via a vibrating section provided on the wall of the liquid chamber. In the inkjet head, which ejects ink from the nozzle and modulates the pressure of the ink to form particles, the diameter of the nozzle is d1 and the nozzle length is A'a.
, an inkjet head 0 characterized by setting h4<1.
(2)前記液室は、その一部に液室内のインクを加温す
る手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第(1
)項記載のインクツエツトヘッド。
(2) The liquid chamber has a means for heating the ink in the liquid chamber in a part thereof.
Ink jet head described in ).
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5591681A (en) * 1978-12-30 1980-07-11 Ricoh Co Ltd Ink jet recording device
JPS5593465A (en) * 1979-01-10 1980-07-15 Sharp Corp Ink jet recording device

Patent Citations (2)

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