JPS6027572B2 - ink droplet ejector - Google Patents

ink droplet ejector

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JPS6027572B2
JPS6027572B2 JP11604577A JP11604577A JPS6027572B2 JP S6027572 B2 JPS6027572 B2 JP S6027572B2 JP 11604577 A JP11604577 A JP 11604577A JP 11604577 A JP11604577 A JP 11604577A JP S6027572 B2 JPS6027572 B2 JP S6027572B2
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JP
Japan
Prior art keywords
ink
inner chamber
chamber
elastic plate
pressure
Prior art date
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JP11604577A
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Japanese (ja)
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JPS5450331A (en
Inventor
正義 玉井
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインク等の液滴を噴射して記録を行なう、いわ
ゆるインクジェットプリンタ装置に用いられるインク液
滴噴射装置に関するもので、特に多数の孔(ノズル)が
密に少なくとも1列に配列されたマルチノズルにおいて
、液滴径、噴射タイミングを均一にして噴射できるよう
にしたものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ink droplet ejecting device used in a so-called inkjet printer that performs recording by ejecting droplets of ink, etc. In particular, the present invention relates to an ink droplet ejecting device used in a so-called inkjet printer device that performs recording by ejecting droplets of ink or the like. In multi-nozzles arranged in one row, droplet diameter and jetting timing can be made uniform to enable jetting.

多数のノズルを少なくとも1列に並べ、これと直角に記
録紙を送ることにより印刷をおこなう従釆方法は特公昭
41−16973、持公昭49−284&侍開昭48一
9622等‘こ示されている。
A secondary method of printing by arranging a large number of nozzles in at least one line and feeding recording paper at right angles to this is shown in Japanese Patent Publication No. 41-16973, Jiko Sho 49-284 & Samurai Kaisho 48-19622, etc. There is.

このようなマルチノズル方式による印刷においては印字
ヘッドの機械的動きがなく、かつ単位時間当りの噴射滴
数が多いために、高速な印字が可能である。
In such multi-nozzle printing, there is no mechanical movement of the print head and a large number of droplets are ejected per unit time, so high-speed printing is possible.

いずれの方式においても良好な印字品質を得るには噴射
されるインク滴の直径、噴射のタイミングがすべてのノ
ズルにわたって均一になされなくてはならない。しかし
ながら、高水圧により噴射する方式においては、ノズル
に超音波振動子による機械的振動を加え、インク内の疎
密波としてタイミングをとろうとしているため、超音波
の伝搬速度または時間を考慮すればインク満の直径、噴
射タイミングを均一におこなうことが難しいという欠点
がある。また圧力パルス型の方式においては各ノズルの
噴射口と圧力発生手段の間を複雑な配管により結合する
ため、製作が難しいという欠点がある。本発明の目的は
、主にマルチノズルインクジェットプリンタに使用され
るインク滴噴射装置において、インク滴の直径および噴
射タイミングの均一性を改良することおよび製作の容易
な装置を提供することである。
In either method, in order to obtain good print quality, the diameter of the ink droplets and the timing of ejection must be uniform across all nozzles. However, in the method of ejecting with high water pressure, mechanical vibrations are applied to the nozzle by an ultrasonic vibrator, and the timing is determined as a compressional wave within the ink. The drawback is that it is difficult to achieve uniform diameter and injection timing. In addition, the pressure pulse type system has the disadvantage that it is difficult to manufacture because the injection port of each nozzle and the pressure generating means are connected by complicated piping. An object of the present invention is to improve the uniformity of ink droplet diameter and jetting timing in an ink droplet ejection device mainly used in multi-nozzle inkjet printers, and to provide an easy-to-manufacture device.

本発明は金属などの一枚の弾性板に、小片に分割した圧
電素子を接着して積層板とし、圧電素子に電圧を印加し
て積層板を変形させ、これを圧力上昇装置とした点に特
徴がある。
The present invention is characterized in that a piezoelectric element divided into small pieces is adhered to a single elastic plate such as metal to form a laminate, and a voltage is applied to the piezoelectric element to deform the laminate, and this is used as a pressure increase device. It has characteristics.

本発明は特関昭48−9622にて示されたような、い
わゆる圧力パルス型のインクジェット装置に適用するこ
とができる。
The present invention can be applied to a so-called pressure pulse type inkjet device as disclosed in Tokkoku Sho 48-9622.

まず従来の圧力パルス型インクジェット装置の構造を、
第1図を参照して簡単に説明する。液室は2つの部分、
すなわちノズル1に隣接しかつインクタンク(図示せず
)に連結される流入通路5と直接に結合している外方の
室2と、圧力上昇を生じさせる装置6に接する内方の室
3とに分割されている。これらの両方の室2,3はノズ
ルーと1直線上にある結合通路4を介して互いに結合さ
れている。本発明の一実施例を第2図で説明する。
First, the structure of the conventional pressure pulse type inkjet device is
This will be briefly explained with reference to FIG. The liquid chamber has two parts,
namely, an outer chamber 2 adjoining the nozzle 1 and directly connected to an inlet passage 5 connected to an ink tank (not shown), and an inner chamber 3 adjoining a device 6 for producing a pressure increase. It is divided into. These two chambers 2, 3 are connected to each other via a connecting channel 4 which is in line with the nozzle. An embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG.

外方の室21は結合通路23を介して内方の室22と結
合されている。圧力発生装置24は内方室22を覆うス
テンレスなどの一枚の弾性板25と、その上に分割して
接着された圧電素子26a,b,c・・・より成る。圧
力発生装置24の詳細を第3図で説明する。第3図aは
圧力発生装置24の平面図、bはそのB−B線断面図で
ある。各圧電素子26a,b,c・・・矩形状弾性板の
長手方向に分割された多数の小片であり、各素子の最辺
Lは短辺Aおよび厚さTのそれぞれの3倍以上にするこ
とが必要である。長辺Lの寸法はインク噴射に必要な内
方の液室の容積および噴射ノズルの個数に応じてさめら
れる。圧電素子26a,b,c・・・とこれらを接着さ
れた弾性板25とよりなる圧力発生装置24の周囲は、
液室を形成する基板28に接着されている。圧電素子2
6a,b,c・・・に電圧が印加されると各圧電素子は
長辺Lの方向で収縮し、その両端が固定されているため
、第4図のように弾性板25を液室へ向けて張り出させ
る。各氏電素子を単体でみれば、庄電素子26a,26
b等はL方向へ収縮する一方短辺A方向へもわずかに変
形する。しかしいまAに対して大きく設定されており、
かつ弾性板25はA方向では液室の両端を除いて固定さ
れていないから、積層板全体としては、短辺A方向にわ
ずかに波打った状態となり、長辺L方向には湾曲するこ
ととなる。圧力発生装置24から結合通路23までの長
さは、上に述べた超音波の波長に比べて短いために、前
述した波打ち的な変形はインク液に対して不均一な圧力
を生じさせる原因とはならない。いずれにせよA方向で
の波打ちは軽微であり、液室設計の際の重要なファクタ
ーとはならない。第2図にもどって、内方室22はノズ
ル27に対向して設けられた結合通路23の数に応じて
細長く形成されている。
The outer chamber 21 is connected to the inner chamber 22 via a connecting channel 23 . The pressure generating device 24 consists of a single elastic plate 25 made of stainless steel or the like that covers the inner chamber 22, and piezoelectric elements 26a, b, c, . . . that are separately bonded thereon. Details of the pressure generator 24 will be explained with reference to FIG. FIG. 3a is a plan view of the pressure generating device 24, and FIG. 3b is a sectional view taken along the line B--B. Each piezoelectric element 26a, b, c... is a large number of small pieces divided in the longitudinal direction of a rectangular elastic plate, and the farthest side L of each element is at least three times the short side A and the thickness T. It is necessary. The dimension of the long side L is determined depending on the volume of the inner liquid chamber necessary for ink jetting and the number of jet nozzles. The area around the pressure generating device 24, which is made up of piezoelectric elements 26a, b, c... and an elastic plate 25 to which these are bonded, is as follows:
It is bonded to a substrate 28 that forms a liquid chamber. Piezoelectric element 2
When a voltage is applied to 6a, b, c..., each piezoelectric element contracts in the direction of the long side L, and since both ends are fixed, the elastic plate 25 is moved into the liquid chamber as shown in Fig. 4. Make it stick out towards the target. If we look at each of the Shoden elements individually, the Shoden elements 26a, 26
b etc. contract in the L direction, while also slightly deforming in the short side A direction. However, now it is set large for A,
In addition, since the elastic plate 25 is not fixed in the A direction except for both ends of the liquid chamber, the entire laminate is slightly wavy in the short side A direction and curved in the long side L direction. Become. Since the length from the pressure generator 24 to the coupling passage 23 is shorter than the wavelength of the ultrasonic waves mentioned above, the undulating deformation described above causes uneven pressure on the ink liquid. Must not be. In any case, the undulation in the A direction is slight and is not an important factor when designing the liquid chamber. Returning to FIG. 2, the inner chamber 22 is elongated in accordance with the number of coupling passages 23 provided opposite the nozzles 27.

ノズル27をもつ外方の室21に関して重要なことは、
内方室22内のインクに圧力発生装置24による圧力が
印加されず、インク満が噴射されない時、ノズル出口に
おいて負の静水圧がかかり、インクの液面(メニスカス
)が凹面となるようにされていることである。このため
一つの方法としては、インクタンクをノズル27よりも
下方に配置することが考えられる。もし、メニスカスが
凹面でなり−すなわち正の静水圧が加わるようになって
いるとするとメニスカスは凸面となり、インクの非噴射
時に徐々にインクをにじみ出させることになる。にじみ
出たインクは放置すれば乾燥固化し、ノズルの目づまり
をひきおこしインクジェット装置の信頼性に重大な影響
を及ぼす。以上のとおり、本発明においては室21,2
2中のインクに対して均一な圧力を与えることができる
ので、そこに連結されたすべてのノズル27から直径の
等しいインク滴を一様なタイミングで噴射するとができ
る。
What is important about the outer chamber 21 with the nozzle 27 is that
When no pressure is applied to the ink in the inner chamber 22 by the pressure generator 24 and a full ink is not ejected, negative hydrostatic pressure is applied at the nozzle outlet, and the liquid level (meniscus) of the ink becomes a concave surface. That is what we are doing. Therefore, one possible method is to arrange the ink tank below the nozzle 27. If the meniscus were concave - ie, subject to positive hydrostatic pressure, then the meniscus would be convex, causing ink to gradually ooze out when ink is not being ejected. If left unattended, the oozing ink will dry and solidify, clogging the nozzles and seriously affecting the reliability of the inkjet device. As described above, in the present invention, the chambers 21, 2
Since a uniform pressure can be applied to the ink in the nozzle 2, ink droplets of the same diameter can be ejected at uniform timing from all the nozzles 27 connected thereto.

本発明を、高水圧をもちいて連続噴射する装置に適用し
て噴射の際にインクが液柱から液瓶に分離するタイミン
グの精度を向上させるのにもちいることもできる。
The present invention can also be applied to a device that uses high water pressure to continuously eject ink to improve the accuracy of the timing at which ink is separated from a liquid column into a liquid bottle during ejection.

第5図はその実施例である。インクは関口41の側から
外方室45に入り、その反対側に設けられたノズル42
から噴出する。室45と直角に圧力発生装置43と結合
通路(または内方室)44が設けられている。圧力発生
装瞳43は先の実施例で説明したと同様な構成と機能を
有し、外方室45内のインクに周期的な圧力を加える。
この圧力は多数のノズル42に通ずる通路すべてにわた
って一様に加えられるので、各ノズルから噴出されるイ
ンク満の分離を一様にして液滴の蓬を均一にすることが
でき、液滴に分離するタイミングの精度を向上させるこ
とができる。以上述べたように、本発明においてはノズ
ルに直接またはノズルに接続された外方室(インク通路
)の一部に直接圧力を加えることができるため、多数並
んだノズルから噴出されるインク満の大きさとタイミン
グを均一にできる。かつノズルやインク通路の長さを変
えても、圧力発生の均一性を損うことなくインク滴噴出
装置を容易に製造することができる。なお、本発明にお
いては圧函素子の代りに電歪、磁歪素子のように電気信
号の印加によって伸縮する素子が使用できることは明ら
かであり、本明細書中の圧電素子なる藷はこれらのすべ
てを含むものと解されるべきである。
FIG. 5 shows an example thereof. Ink enters the outer chamber 45 from the Sekiguchi 41 side, and enters the nozzle 42 provided on the opposite side.
erupts from. A pressure generating device 43 and a connecting passage (or inner chamber) 44 are provided at right angles to the chamber 45 . The pressure generator pupil 43 has the same structure and function as described in the previous embodiment, and applies periodic pressure to the ink within the outer chamber 45.
Since this pressure is applied uniformly over all the passages leading to the large number of nozzles 42, the amount of ink ejected from each nozzle can be uniformly separated, making the shape of the droplets uniform, and separating the ink into droplets. The timing accuracy can be improved. As described above, in the present invention, pressure can be applied directly to the nozzle or to a part of the outer chamber (ink passage) connected to the nozzle, so that the ink ejected from the many nozzles arranged in a row can be filled with ink. Uniform size and timing. Furthermore, even if the lengths of the nozzles and ink passages are changed, the ink drop ejecting device can be easily manufactured without impairing the uniformity of pressure generation. Note that in the present invention, it is clear that an element that expands and contracts by the application of an electric signal, such as an electrostrictive or magnetostrictive element, can be used instead of the compression box element, and the term piezoelectric element in this specification refers to all of these elements. shall be construed as including.

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

第1図は従釆のインク液滴噴射装置の断面図、第2図は
本発明の一実施例の斜視図、第3図は本発明による圧力
発生手段の平面図と断面図、第4図は圧力上昇装置の湾
曲状態を示す側面図、第5図は本発明の他の実施例の斜
視図である。 21・・・外方室、22・・・内方室、23・・・結合
通路、24・・・圧力上昇装置、25・・・弾性板、2
6・・・圧電素子、27…ノズル。 第1図 努2図 第3図 兼4図 第5図
FIG. 1 is a sectional view of a secondary ink droplet ejecting device, FIG. 2 is a perspective view of an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a plan view and a sectional view of a pressure generating means according to the present invention, and FIG. 4 5 is a side view showing a curved state of the pressure increase device, and FIG. 5 is a perspective view of another embodiment of the present invention. 21... Outer chamber, 22... Inner chamber, 23... Connection passage, 24... Pressure increase device, 25... Elastic plate, 2
6... Piezoelectric element, 27... Nozzle. Figure 1 Tsutomu Figure 2 Figure 3 and Figure 4 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 少なくとも1列に配列された複数のノズルと、前記
の各ノズルに共通しな一室よりなり、かつインクタンク
に連通された外方室と、前記外方室に連通された内方室
と、前記内方室のインクに連続的に圧力変化を与え、こ
れによつて各ノズルからインク滴を同時に噴射させる圧
力発生装置とを具備したインク液滴噴射装置において、
前記圧力発生装置が前記内方室の1部を構成し、かつ前
記ノズルの配列方向にそつた長辺を有する矩形状弾性板
と、前記矩形状弾性板の前記内方室の側とは反対の面に
接着され、かつ前記矩形状弾性板の長手方向では小片に
分割された複数の圧電素子とよりなることを特徴とする
インク液滴噴射装置。 2 前記内方室は、各ノズルに共通な一室よりなること
を特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載のインク液
滴噴射装置。
[Scope of Claims] 1. A plurality of nozzles arranged in at least one row, an outer chamber that includes one chamber common to each of the nozzles and communicates with an ink tank, and communicates with the outer chamber. An ink droplet ejecting device comprising: an inner chamber in which the inner chamber is heated, and a pressure generating device that continuously applies a pressure change to the ink in the inner chamber, thereby ejecting ink droplets from each nozzle simultaneously;
a rectangular elastic plate in which the pressure generating device constitutes a part of the inner chamber and has long sides aligned in the direction in which the nozzles are arranged, and a side of the rectangular elastic plate opposite to the inner chamber; An ink droplet ejecting device comprising a plurality of piezoelectric elements adhered to a surface of the rectangular elastic plate and divided into small pieces in the longitudinal direction of the rectangular elastic plate. 2. The ink droplet ejecting device according to claim 1, wherein the inner chamber includes one chamber common to each nozzle.
JP11604577A 1977-09-29 1977-09-29 ink droplet ejector Expired JPS6027572B2 (en)

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JPS5450331A JPS5450331A (en) 1979-04-20
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