JPS59106973A - インクジエツト記録装置 - Google Patents
インクジエツト記録装置Info
- Publication number
- JPS59106973A JPS59106973A JP21671282A JP21671282A JPS59106973A JP S59106973 A JPS59106973 A JP S59106973A JP 21671282 A JP21671282 A JP 21671282A JP 21671282 A JP21671282 A JP 21671282A JP S59106973 A JPS59106973 A JP S59106973A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- nozzle
- check valve
- pressure chamber
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
- B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
- B41J2/17596—Ink pumps, ink valves
Landscapes
- Ink Jet (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はＩンディマンド型インクジェットヘッドさらに
詳しくは整流素子を持つインクジェットヘッドを用いた
インクジェット記録装置に関する。
詳しくは整流素子を持つインクジェットヘッドを用いた
インクジェット記録装置に関する。
従来、圧力パルスを用いたオンディマント型インクジェ
ットヘッドは構造が屯純であるため、小型で安価な記録
装置が実現可能で多くのヘッドが開発されている。この
タイプのヘッドを用いると、駆動信号により噴射するイ
ンク滴の体積を制御することが可能であり、記録ドツト
の大きさを変えることによる中間調記録を行なえること
が知られていた。従来のへ、ドにおいてインク滴の体積
を変える方法としては、駆動波形の振巾やパルス巾等に
よるものが一般的である。しかしながらいずれの方法で
もインク滴の体積を変化させると同時にインク滴の飛翔
速度も変化してしまった。このような特性のヘッドによ
り記録を行なうと滴体積の大きさにより記録紙に到達す
る時間が変動するため、記録したドツトのピッチが変わ
り記録歪が生じるという問題点があった。才た２つのイ
ンク滴を衝突させて偏向記録を行なおうとすると同様ζ
こ速度の変動により紙に到達する時間が変わり記録歪が
生じてしまうなどの問題があった。
ットヘッドは構造が屯純であるため、小型で安価な記録
装置が実現可能で多くのヘッドが開発されている。この
タイプのヘッドを用いると、駆動信号により噴射するイ
ンク滴の体積を制御することが可能であり、記録ドツト
の大きさを変えることによる中間調記録を行なえること
が知られていた。従来のへ、ドにおいてインク滴の体積
を変える方法としては、駆動波形の振巾やパルス巾等に
よるものが一般的である。しかしながらいずれの方法で
もインク滴の体積を変化させると同時にインク滴の飛翔
速度も変化してしまった。このような特性のヘッドによ
り記録を行なうと滴体積の大きさにより記録紙に到達す
る時間が変動するため、記録したドツトのピッチが変わ
り記録歪が生じるという問題点があった。才た２つのイ
ンク滴を衝突させて偏向記録を行なおうとすると同様ζ
こ速度の変動により紙に到達する時間が変わり記録歪が
生じてしまうなどの問題があった。
本発明の目的は上記問題点を解決し、滴体積を変化させ
ても滴速度がほとんど変化しないインクジェット記録装
置を提供することにある。
ても滴速度がほとんど変化しないインクジェット記録装
置を提供することにある。
本発明によれば、インク滴を噴射するノズルと、電圧パ
ルスにより変形する電気機械変換手段によリインクに圧
力を作用する圧力室と、外部インク溜りよりインクを前
記圧力室に導入するためのインク供給口々、前記ノズル
と前記圧力室とを結ぶインク通路に配貨した前記ノズル
方向を順方向とした逆止弁とからなるインクジェットヘ
ッドと、形成すべきインク滴の大きさに応じた時間巾を
持つ電圧パルスを出力する駆動手段とを有するインクジ
ェット記録装置において前記電圧パルス印加後ノズルか
ら噴射するインクの流速が定常状態となるまでの時間が
前記電圧パルスの最小巾よりも短くなるように前記ノズ
ル形状、前記逆止弁の粘性抵抗および前記インク通路の
粘性抵抗を定めたことを特徴とするインクジェット記録
装置が得られる。
ルスにより変形する電気機械変換手段によリインクに圧
力を作用する圧力室と、外部インク溜りよりインクを前
記圧力室に導入するためのインク供給口々、前記ノズル
と前記圧力室とを結ぶインク通路に配貨した前記ノズル
方向を順方向とした逆止弁とからなるインクジェットヘ
ッドと、形成すべきインク滴の大きさに応じた時間巾を
持つ電圧パルスを出力する駆動手段とを有するインクジ
ェット記録装置において前記電圧パルス印加後ノズルか
ら噴射するインクの流速が定常状態となるまでの時間が
前記電圧パルスの最小巾よりも短くなるように前記ノズ
ル形状、前記逆止弁の粘性抵抗および前記インク通路の
粘性抵抗を定めたことを特徴とするインクジェット記録
装置が得られる。
以下に図面を参照して詳細な説明を行なう。
第１図は本発明によるインクジェットヘッドの一例を説
明するための断面図である。このインク 。
明するための断面図である。このインク 。
ジェットヘッドは、ノス゛ル１と、円筒型ピエゾ素子等
からなる電気機械変換素子２からなる圧力室３と、図示
していないインクタンクに接続するインク供給口４とい
ずれもインク供給口方向の流れを明止する逆止弁５およ
び６とから構成される。
からなる電気機械変換素子２からなる圧力室３と、図示
していないインクタンクに接続するインク供給口４とい
ずれもインク供給口方向の流れを明止する逆止弁５およ
び６とから構成される。
このヘッドの動作を簡単に説明すると駆動手段７から電
気機械変換素子２に圧力室３の容積が減少する極性の電
圧を印加すると、逆止弁６は逆方向となり圧力室３から
押し出されたインクはすべて順方向の逆止弁５を通りノ
ズルよりインク滴となって噴射される。次に電圧を冗に
戻すと滴形成により変形した電気機械変換索子２は素子
自身の弾性的な復元力又は電気機械変換索子２に逆極性
の電圧を印加することにより元の形状に戻る。このとき
圧力室内は負圧となりインクを引き込むが、噴射時とは
逆に逆止弁５は閉じ、順方向となる逆止弁６を通してイ
ンク供給口よりインクを吸入する。以上をもって１回の
インク滴形成が完了する。
気機械変換素子２に圧力室３の容積が減少する極性の電
圧を印加すると、逆止弁６は逆方向となり圧力室３から
押し出されたインクはすべて順方向の逆止弁５を通りノ
ズルよりインク滴となって噴射される。次に電圧を冗に
戻すと滴形成により変形した電気機械変換索子２は素子
自身の弾性的な復元力又は電気機械変換索子２に逆極性
の電圧を印加することにより元の形状に戻る。このとき
圧力室内は負圧となりインクを引き込むが、噴射時とは
逆に逆止弁５は閉じ、順方向となる逆止弁６を通してイ
ンク供給口よりインクを吸入する。以上をもって１回の
インク滴形成が完了する。
このようなインクジェットヘッドによりインク滴を形成
する場合、ノズルより常ｉこ一定の流速にてインクを噴
射すると、どの時点で滴形成を完了してもインク滴の速
度は一定となることがわかる。
する場合、ノズルより常ｉこ一定の流速にてインクを噴
射すると、どの時点で滴形成を完了してもインク滴の速
度は一定となることがわかる。
圧力パルスによりインクを噴射する場合、始め印（５）
加した圧力はほとんどノズル内にある静止したインクを
加速することで損失される。これによりインク速度は時
間の経過とともに増加する。このとき流通路番こおける
インク粘性による圧力損失も流速に比例して増加する。
加速することで損失される。これによりインク速度は時
間の経過とともに増加する。このとき流通路番こおける
インク粘性による圧力損失も流速に比例して増加する。
一方慣性による圧力損失は減少し、インクの流れは定常
状９４こなる。このようにノズルより噴射するインク速
度を−にとするには、インク滴形成に要する時間に比べ
短時間でインク速度がず常状態になるように、圧力室か
らノズル端までのインクの慣性の大きさと流通路の粘性
抵抗の大きさを決めればよい。第１図に乃くすようなイ
ンクジェットヘッドでは圧力室よりノズル端までのイン
クの慣性抵抗は、はとんどノズルの慣性抵抗で法談る。
状９４こなる。このようにノズルより噴射するインク速
度を−にとするには、インク滴形成に要する時間に比べ
短時間でインク速度がず常状態になるように、圧力室か
らノズル端までのインクの慣性の大きさと流通路の粘性
抵抗の大きさを決めればよい。第１図に乃くすようなイ
ンクジェットヘッドでは圧力室よりノズル端までのイン
クの慣性抵抗は、はとんどノズルの慣性抵抗で法談る。
一万粘性抵抗（ま、逆止弁３の順方向抵抗（こより決め
られる。ただし、粘性抵抗の低い逆止弁を用い流通路ｌ
こフィルタ等の粘性抵抗を持たせる素子を組込んでも同
様の結果が得られる。
られる。ただし、粘性抵抗の低い逆止弁を用い流通路ｌ
こフィルタ等の粘性抵抗を持たせる素子を組込んでも同
様の結果が得られる。
インク速度が定常状１ａになるまでに要する時間は圧力
が一定の場合インク糸の運動方程式より圧（６） 力学の断面積に換算した等価′ｌｆｔＭと、流通路の粘
性抵抗として、逆止弁の等価抵抗凡の比Ｍ／Ｒ。
が一定の場合インク糸の運動方程式より圧（６） 力学の断面積に換算した等価′ｌｆｔＭと、流通路の粘
性抵抗として、逆止弁の等価抵抗凡の比Ｍ／Ｒ。
を時定数として求まる。
Ａ：圧力寥断面槓、 ρ：インク密度
Ｃ１：ノズル直径、 ｌ：ノズル長さ
α：逆止弁順方向の流ｉＱと圧力Ｐの比（Ｐ／Ｑ、）こ
れより駆動パルスの最小巾に比べ失効質量と実効抵抗Ｐ
５の比が小さくなるような１１１１方向抵抗を持つ逆止
弁を用いることによりインク滴の速度を変えす体ＦＲの
み変化させることが可能となる。
れより駆動パルスの最小巾に比べ失効質量と実効抵抗Ｐ
５の比が小さくなるような１１１１方向抵抗を持つ逆止
弁を用いることによりインク滴の速度を変えす体ＦＲの
み変化させることが可能となる。
以上の説明は圧力室番こより発生する圧力か滴形成の間
一定であるという理想的な場合である。しかし一般にピ
エゾ菓子等の電気機械変換素子では、変形により内部応
力が生じインクζこ作用する圧力がインクの流出ととも
に減少してしすう。よって本発明に用いる電気機械変換
素子としては、インク滴を噴射するための圧力Ｐｉこ比
ヘインク滴噴射に伴う電気機械変換素子の変形による圧
力減少が充分小さく少くとも３以下になるように′ＦＩ
！、気機械変換素子の寸法形状や材質を選択することが
必要である。
一定であるという理想的な場合である。しかし一般にピ
エゾ菓子等の電気機械変換素子では、変形により内部応
力が生じインクζこ作用する圧力がインクの流出ととも
に減少してしすう。よって本発明に用いる電気機械変換
素子としては、インク滴を噴射するための圧力Ｐｉこ比
ヘインク滴噴射に伴う電気機械変換素子の変形による圧
力減少が充分小さく少くとも３以下になるように′ＦＩ
！、気機械変換素子の寸法形状や材質を選択することが
必要である。
第１（２）において逆止弁６の順方向抵抗は、インク滴
を噴射した後、圧力室にインクを吸入するときの流速を
制限する。ヘッドを超速動作させるため、短時間でイン
クの供給を行なうζこは、電気機械変換索子に噴射時を
逆俺性の′イ圧を加え負圧を旨めればよいが、央際には
、負圧をＩＫ ＜ ’ｒるとキャビティージョンを生じ
、インク内Ｇｃ気泡８発生してしまい、泗噴射が不能と
なってしまう。これを防ぐには、逆止弁６の順方向の粘
性抵抗として動作滴周波数内において圧力￥の負圧番こ
よりキャビティージョンを発生しない程度に低いものを
使用することが必要である。
を噴射した後、圧力室にインクを吸入するときの流速を
制限する。ヘッドを超速動作させるため、短時間でイン
クの供給を行なうζこは、電気機械変換索子に噴射時を
逆俺性の′イ圧を加え負圧を旨めればよいが、央際には
、負圧をＩＫ ＜ ’ｒるとキャビティージョンを生じ
、インク内Ｇｃ気泡８発生してしまい、泗噴射が不能と
なってしまう。これを防ぐには、逆止弁６の順方向の粘
性抵抗として動作滴周波数内において圧力￥の負圧番こ
よりキャビティージョンを発生しない程度に低いものを
使用することが必要である。
次に本発明の実施例の一つを示す。本実施例ζこ便用す
る逆止弁の形状８−第２図（ａ）にボす２、この図のよ
うに逆止弁は弁１１および腕１２からなる弁部材１３と
弁１１に覆われる流通路１４を持つ弁座１５からなり弁
部材１３と弁座１５が重ねられている。同図ｆｂ）に示
すように順方向の流に対しては弁座１】が押し上げられ
弁１１と弁座】５の間よりインクは流出する。
る逆止弁の形状８−第２図（ａ）にボす２、この図のよ
うに逆止弁は弁１１および腕１２からなる弁部材１３と
弁１１に覆われる流通路１４を持つ弁座１５からなり弁
部材１３と弁座１５が重ねられている。同図ｆｂ）に示
すように順方向の流に対しては弁座１】が押し上げられ
弁１１と弁座】５の間よりインクは流出する。
すた同図ＣＣ）に示１−ように逆方向の温石に対しては
升が弁座に押し付けられインクは流れなくなる。
升が弁座に押し付けられインクは流れなくなる。
使用した逆止ヅｆの寸法を示すと、腕の長さを１１巾を
Ｗ１厚さを１１升の１■径そｄｌ、弁座の流通路１４０
）ＣＩ′ｆ径（１□とすると、ノズル側に使用する逆止
弁は、１＝４００μｍ、ｗ＝５０μｍ１１、ｔ＝１３μ
ｍ１ｄｌ ＝２００μｍ、ｃ＋、＝１９０μｍｒ、（る
寸法で使用材料はＮｉを用いた。−万供給側に使用する
逆止弁は、７＝４００μｒｒ（、ｗ ＝ ５０μｎ１、
ｊ＝ｆｉμ、ｍ。
Ｗ１厚さを１１升の１■径そｄｌ、弁座の流通路１４０
）ＣＩ′ｆ径（１□とすると、ノズル側に使用する逆止
弁は、１＝４００μｍ、ｗ＝５０μｍ１１、ｔ＝１３μ
ｍ１ｄｌ ＝２００μｍ、ｃ＋、＝１９０μｍｒ、（る
寸法で使用材料はＮｉを用いた。−万供給側に使用する
逆止弁は、７＝４００μｒｒ（、ｗ ＝ ５０μｎ１、
ｊ＝ｆｉμ、ｍ。
ｄ、＝２００μｍ、ｄ２＝１９５μｍなる寸法で使用材
料は同じ（Ｎｉを用いた。これらの逆止弁の順万回特性
は純水を使用した場合０．５気圧にて前者は約５ ｍ
Ｖ ５ｅｃｓ後者は約３０ｍ’／虹の流量が得られた。
料は同じ（Ｎｉを用いた。これらの逆止弁の順万回特性
は純水を使用した場合０．５気圧にて前者は約５ ｍ
Ｖ ５ｅｃｓ後者は約３０ｍ’／虹の流量が得られた。
ノズルは直径５０μｍＪＢさ１００μｍとした。電気機
械変換手段としでは、内絡形ピエゾ素子を用い外径１．
４鰭φ内径１．０霞φ長さ１０■の寸法形状である。こ
のとき時定数ｈｌ／Ｒは約（９） ５μ弐となった。このようなノズルおよび逆止弁を用い
第１図のようなヘッドを形成したところ、パルス巾１５
μｌ１ｅＣ〜６０μ式にわたりインク滴速度は約３ｍ／
ｓ 一定のまま滴体積はパルス巾に比例して変化する
特性が得られた。また動作周波数も低周波より１０ｋＨ
ｚ・ 以上の高速動作までと広範囲な滴形成が行なえた
。
械変換手段としでは、内絡形ピエゾ素子を用い外径１．
４鰭φ内径１．０霞φ長さ１０■の寸法形状である。こ
のとき時定数ｈｌ／Ｒは約（９） ５μ弐となった。このようなノズルおよび逆止弁を用い
第１図のようなヘッドを形成したところ、パルス巾１５
μｌ１ｅＣ〜６０μ式にわたりインク滴速度は約３ｍ／
ｓ 一定のまま滴体積はパルス巾に比例して変化する
特性が得られた。また動作周波数も低周波より１０ｋＨ
ｚ・ 以上の高速動作までと広範囲な滴形成が行なえた
。
この実施例に示した供給側に配置した逆止弁は噴射の高
効率化のため１こ有効である。即ち、インク滴噴射時に
供給路側にインクが流出するのを防ぐ働きをする。その
ため電気機械変換素子の変形が少なくなり、変形による
圧力の低下も少なくなる。しかしながらこの逆止弁が無
いようなヘッドでも効率は悪くなるが本発明による滴形
成は得られる。
効率化のため１こ有効である。即ち、インク滴噴射時に
供給路側にインクが流出するのを防ぐ働きをする。その
ため電気機械変換素子の変形が少なくなり、変形による
圧力の低下も少なくなる。しかしながらこの逆止弁が無
いようなヘッドでも効率は悪くなるが本発明による滴形
成は得られる。
また本発明によるインクジェットヘッドでは、ノズル側
に逆止弁があるためインクは、圧力室の負圧により供給
される。よってノズル側の粘性抵抗が高くなってもイン
ク供給に要する時間に無ら影響を与えることはない。
に逆止弁があるためインクは、圧力室の負圧により供給
される。よってノズル側の粘性抵抗が高くなってもイン
ク供給に要する時間に無ら影響を与えることはない。
（１（＋）
このように本発明によれは、ノズルの慣性抵抗ように逆
止弁流通路の抵抗を決めることにより滴速度一定のまま
滴体積を変えることがｎＪ能なインクジェットヘッドが
得られる。
止弁流通路の抵抗を決めることにより滴速度一定のまま
滴体積を変えることがｎＪ能なインクジェットヘッドが
得られる。
第１図は、本発明を説明するためのインクジェットヘッ
ドの断面図、第２１図（ａ）（ｂ）および（Ｃ）は本発
明に使用する逆止弁の一突施例を説明するための図であ
る。 なお図においＣ１は、ノス゛ル、２は円筒形ピエゾ、３
は圧力室、４はインク供給口、５および６は逆止弁、７
は駆動装置、１１は升、１２は腕、１３は弁部材、１４
は流通路、１５は弁座である。 代理人弁理士 １・゛」八ｉ＋１．１〒。 （１１） 第 ７ 図 第 ２ 目 （（２） （Ｃ）
ドの断面図、第２１図（ａ）（ｂ）および（Ｃ）は本発
明に使用する逆止弁の一突施例を説明するための図であ
る。 なお図においＣ１は、ノス゛ル、２は円筒形ピエゾ、３
は圧力室、４はインク供給口、５および６は逆止弁、７
は駆動装置、１１は升、１２は腕、１３は弁部材、１４
は流通路、１５は弁座である。 代理人弁理士 １・゛」八ｉ＋１．１〒。 （１１） 第 ７ 図 第 ２ 目 （（２） （Ｃ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、インク滴を噴射するノズルと、電圧パルスにより変
形する電気機械変換手段によりインクｌこ圧力を作用す
る圧力室と、外部インク溜りよりインクを前記圧力室に
導入するためのインク供給口と、前記ノズルと前記圧力
室とを結ぶインク通路に配置した前記ノズル方向を順方
向とした逆止弁とからなるインクジェットへ、ドと、形
成すべきインク滴の大きさに応じた時間巾を持つ電圧パ
ルスを出力する駆動手段とを有するインクジェット記録
装置において、前記電圧パルス印加後ノズルから噴射す
るインクｌ流速が定常状態となるまでの時間が前記電圧
パルスの最小巾よりも短くなるように前記ノズル形状、
前記逆止弁の粘性抵抗および前記インク通路の粘性抵抗
を定めたことを特徴とするインクジェット記録装置。 ２、前記圧力室より前記ノズル端までの粘性抵抗を逆止
弁の順方向粘性抵抗により高めた前記特許請求の範囲第
１項記載のインクジェット記録装置。 ３ 前記圧力室とインク供給口とを結ぶ流通路に前記イ
ンク供給口方向を逆方向とした逆止弁を配置した前記特
許請求の範囲第１項および第２項記載のインクジェット
記録装置。 ４、インク滴噴射に伴う変形番こよる圧力変化がインク
噴射に要する圧力に比べ４以下になるような圧力室を用
いた前記特許請求の範囲第１項、第２項および第３項記
載のインクジェット記録装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21671282A JPS59106973A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | インクジエツト記録装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21671282A JPS59106973A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | インクジエツト記録装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59106973A true JPS59106973A (ja) | 1984-06-20 |
Family
ID=16692734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21671282A Pending JPS59106973A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | インクジエツト記録装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59106973A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61213163A (ja) * | 1985-03-19 | 1986-09-22 | Nec Corp | インクジエツト記録装置 |
| JPS62231759A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-10-12 | Yokogawa Hewlett Packard Ltd | インクジエツト・プリントヘツド |
| KR100832501B1 (ko) * | 2006-04-28 | 2008-05-27 | 가부시키가이샤 미마키 엔지니어링 | 유체토출장치 |
-
1982
- 1982-12-10 JP JP21671282A patent/JPS59106973A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61213163A (ja) * | 1985-03-19 | 1986-09-22 | Nec Corp | インクジエツト記録装置 |
| JPS62231759A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-10-12 | Yokogawa Hewlett Packard Ltd | インクジエツト・プリントヘツド |
| KR100832501B1 (ko) * | 2006-04-28 | 2008-05-27 | 가부시키가이샤 미마키 엔지니어링 | 유체토출장치 |
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