JPS6248586B2 - - Google Patents
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- JPS6248586B2 JPS6248586B2 JP55110563A JP11056380A JPS6248586B2 JP S6248586 B2 JPS6248586 B2 JP S6248586B2 JP 55110563 A JP55110563 A JP 55110563A JP 11056380 A JP11056380 A JP 11056380A JP S6248586 B2 JPS6248586 B2 JP S6248586B2
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- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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- 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
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は空気流により生じる圧力勾配を利用し
た新しいインクジエツト記録方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a new inkjet recording method that utilizes pressure gradients created by airflow.
第1図は、空気流により圧力勾配を生じさせる
構成の原理を説明するための一実施例である。ノ
ズル板2には空気吐出口1が穿孔されており、こ
のノズル板2と平行な位置に壁3が配置される。
ノズル板2と壁3により生ずる空気層4には周辺
から空気吐出口1の方向に空気流5が流される。
第1図のような構成では、空気流の流線5は空気
吐出口1近傍で急激に折れ曲げられるため空気流
5により生じる等圧力線6も、点線で図示された
ごとく空気吐出口1近傍で急激な変化がある。 FIG. 1 is an example for explaining the principle of a configuration in which a pressure gradient is generated by an air flow. Air discharge ports 1 are perforated in the nozzle plate 2, and a wall 3 is arranged parallel to the nozzle plate 2.
An air flow 5 flows from the periphery in the direction of the air outlet 1 into the air layer 4 formed by the nozzle plate 2 and the wall 3.
In the configuration shown in FIG. 1, the streamlines 5 of the air flow are sharply bent near the air outlet 1, so that the constant pressure lines 6 generated by the air flow 5 are also bent near the air outlet 1, as shown by dotted lines. There is a sudden change.
第1図に示されたような構成は、第2図に示さ
れたように空気吐出口1の周囲のあらゆる方向か
ら空気流5が送られる場合、また第3図に示され
たように空気吐出口としてのスリツト1に向つて
周囲から空気流5が送られる場合、また、第4図
に示すように管6にノズル1が穿孔されたような
形状で図の上下より空気流5が送られる場合、さ
らに図示していないが、第4図で空気流が2方向
ではなく、3ないしそれ以上の方向より空気流が
送られる場合等により実現される。 The configuration as shown in FIG. When the air flow 5 is sent from the surroundings toward the slit 1 as a discharge port, or when the air flow 5 is sent from the top and bottom of the figure in a shape where the nozzle 1 is bored in a tube 6 as shown in FIG. Although not shown in the drawings, if the airflow is sent from three or more directions instead of from two directions as shown in FIG.
第1図の構成とは異なるが、第5図に示すよう
に管6の1方向のみから空気流5を送る構成にお
いても、ノズル1近傍で急激な等圧力線の変化を
生じさせることができる。 Although different from the configuration shown in FIG. 1, even in a configuration in which the air flow 5 is sent from only one direction of the pipe 6 as shown in FIG. 5, a sudden change in the constant pressure line can be caused near the nozzle 1. .
しかし、第2図から第5図までの構成を比較す
ると、第2図の構成がノズル付近での空気流速の
変化が大きく、等圧力線の変化も著しい。したが
つて、第2図の構成を想定して、第1図をさらに
詳細に説明を行う。 However, when comparing the configurations shown in FIGS. 2 to 5, the configuration shown in FIG. 2 shows a large change in the air flow velocity near the nozzle, and a significant change in the constant pressure line. Therefore, assuming the configuration shown in FIG. 2, FIG. 1 will be explained in more detail.
第1図のx軸上での圧力を図示すると第6図の
ようになる。すなわち、空気圧力はO点で一番高
くB点に近づくにしたがつて、序々に低下しB点
を少し過ぎた点から直線的に低下しA点ではほぼ
大気圧にまで低下する。 The pressure on the x-axis in FIG. 1 is illustrated in FIG. 6. That is, the air pressure is highest at point O, gradually decreases as it approaches point B, decreases linearly from a point slightly past point B, and decreases to almost atmospheric pressure at point A.
第7図は、第6図の特性を微分したもので、x
軸上での圧力勾配、すなわち圧力の変化の程度を
示している。圧力勾配はO点ではほとんどOに近
いがB点に近づくにしたがつて急激に上昇し、B
点を少し過ぎた点から一定となる。 Figure 7 shows the differentiation of the characteristics in Figure 6, and x
It shows the pressure gradient on the axis, that is, the degree of change in pressure. The pressure gradient is almost close to O at point O, but increases rapidly as it approaches point B,
It becomes constant from a point slightly past the point.
圧力が変化している流体空間では、圧力の高い
方から低い方に流体が流れる。このような空間に
インクという他の流体を配した場合、インクにも
圧力の高い方から低い方に流れようとする加速力
が作用する。この加速力は、圧力の低下の程度、
すなわち圧力勾配に比例する。 In a fluid space where the pressure is changing, the fluid flows from the area with higher pressure to the area with lower pressure. When another fluid called ink is placed in such a space, an accelerating force acts on the ink as well, causing it to flow from the higher pressure side to the lower pressure side. This acceleration force is dependent on the degree of pressure drop,
That is, it is proportional to the pressure gradient.
O点近傍では、圧力勾配がほとんどOであるの
で、x方向の圧力変化がなく、x方向には空気流
による加速力が作用しない。しかし、B点に近づ
くに従つて空気圧力が急激に低下し(圧力勾配が
増大し)x方向に空気流による加速力が作用し始
める。またさらにB点を過ぎると空気圧力は一定
の割合で低下する(圧力勾配は一定値になる)
が、その低下の割合は最大となるので、この空間
内では最大の加速力が作用する。 Near point O, the pressure gradient is almost O, so there is no pressure change in the x direction, and no acceleration force due to the air flow acts in the x direction. However, as the point B approaches, the air pressure rapidly decreases (the pressure gradient increases) and an accelerating force due to the air flow begins to act in the x direction. Further, after passing point B, the air pressure decreases at a constant rate (the pressure gradient becomes a constant value)
However, since the rate of decrease is the maximum, the maximum accelerating force acts within this space.
本発明はこのような急激な圧力勾配の変化を利
用して、インク液滴を吐出停止させるものである
が、第1図で生じる圧力勾配の変化は、空気吐出
口1の直径及び長さ、空気層4の厚み(OBの長
さ)等によつて異なり、それらを適切に設定する
ことによつてより急激な圧力勾配の変化が生じ
る。 The present invention utilizes such a rapid change in pressure gradient to stop the ejection of ink droplets, but the change in pressure gradient that occurs in FIG. It varies depending on the thickness of the air layer 4 (length of the OB), etc., and by setting these appropriately, a more rapid change in the pressure gradient occurs.
一方、第1図の構成では、空気流5の方向が直
角に曲げられる構成であつたが、第8図に示すよ
うに空気流5が鋭角に曲げられる場合や、第9図
に示すように鈍角に曲げられる場合がある。第1
図、第8図、第9図のような、空気流5の曲り角
度θの違いが、圧力勾配に及ぼす影響を示すのが
第10図である。第10図において、空気流の曲
り角度θが直角の場合が曲線7であると、鋭角の
場合には曲線8、鈍角の場合には曲線9のごとく
なり、空気流の曲り角度θが小さい程圧力勾配の
変化が急激になる傾向にある。また実際の構成上
ではあり得ないが、空気流の曲り角度θが180゜
の場合には、圧力勾配は一定となり直線10で示
される。したがつて、急激な圧力勾配の変化を生
じさせるには、第8図に示すような空気流5の曲
り角度θが小さい程良いことになる。 On the other hand, in the configuration shown in FIG. 1, the direction of the airflow 5 is bent at a right angle, but in some cases, the direction of the airflow 5 is bent at an acute angle as shown in FIG. May be bent at an obtuse angle. 1st
FIG. 10 shows the influence that the difference in the bending angle θ of the air flow 5 as shown in FIGS. 1, 8, and 9 has on the pressure gradient. In Fig. 10, when the bending angle θ of the airflow is a right angle, the curve 7 is, when the bending angle θ is an acute angle, the curve 8 is, and when the bending angle θ is an obtuse angle, it is the curve 9. Changes in pressure gradient tend to be rapid. Furthermore, although this is not possible in actual construction, if the bending angle θ of the airflow is 180°, the pressure gradient will be constant and will be represented by a straight line 10. Therefore, in order to cause a rapid change in pressure gradient, the smaller the bending angle θ of the air flow 5 as shown in FIG. 8, the better.
以下、圧力勾配の急激な変化を利用した、本発
明の具体的実施例について詳細な説明を行う。 Hereinafter, a detailed explanation will be given of a specific embodiment of the present invention that utilizes a sudden change in pressure gradient.
第11図は、本発明の一実施例である。インク
吐出口16を有するインク室17はインク供給路
18を介してインク溜りに連結されており、イン
ク室17内はインキで満されている。 FIG. 11 shows an embodiment of the present invention. An ink chamber 17 having an ink discharge port 16 is connected to an ink reservoir via an ink supply path 18, and the ink chamber 17 is filled with ink.
インク吐出口16に対向して空気吐出口13が
振動板11及び電歪素子12に穿孔されており、
空気供給路20より送られる空気流が空気室14
及びインク吐出口16を有するノズル板15と振
動板11により形成される空気層19を介して、
空気吐出口13より流出される。振動板11及び
電歪素子12は結合されており、電気信号21を
印加すると電歪素子12に生じる振動力によりわ
ん曲し、空気層19の厚み(インク吐出口16と
空気吐出口13の間隔)が変化する。 An air discharge port 13 is perforated in the diaphragm 11 and the electrostrictive element 12 opposite to the ink discharge port 16,
The air flow sent from the air supply path 20 flows into the air chamber 14.
and an air layer 19 formed by the nozzle plate 15 having the ink ejection ports 16 and the diaphragm 11,
The air is discharged from the air outlet 13. The diaphragm 11 and the electrostrictive element 12 are coupled, and when an electric signal 21 is applied, the electrostrictive element 12 bends due to the vibrational force generated in the electrostrictive element 12. ) changes.
第12図は、インク吐出口16および空気吐出
口13部分の拡大図である。空気吐出口131は
電気信号21を印加しない状態を、また空気吐出
口132は電気信号21が印加された状態を示し
ている。すなわち空気吐出口13の出口、A点お
よび入口B点は、電気信号を印加することによつ
て、それぞれA′点、B′点に移動する。この時の
インク吐出口16および空気吐出口13の中心線
上の圧力勾配の推定図が、第13図に示されてい
る。すなわち電気信号21を印加していない場合
は圧力勾配が曲線22のように、電気信号21を
印加した場合は圧力勾配が曲線23のように表わ
される。第13図からわかるように圧力勾配の曲
線は電気信号21を印加することによつてAA′だ
け右方にずれるような傾向になり、インク吐出口
16の出口、O点での圧力勾配が上昇する。 FIG. 12 is an enlarged view of the ink discharge port 16 and air discharge port 13 portion. The air outlet 131 is shown in a state in which the electrical signal 21 is not applied, and the air outlet 132 is shown in a state in which the electrical signal 21 is applied. That is, the outlet, point A, and inlet point B of the air discharge port 13 are moved to point A' and point B', respectively, by applying an electric signal. An estimated diagram of the pressure gradient on the center line of the ink discharge port 16 and the air discharge port 13 at this time is shown in FIG. That is, when the electrical signal 21 is not applied, the pressure gradient is expressed as a curve 22, and when the electrical signal 21 is applied, the pressure gradient is expressed as a curve 23. As can be seen from FIG. 13, the pressure gradient curve tends to shift to the right by AA' by applying the electric signal 21, and the pressure gradient at the exit of the ink discharge port 16, point O, increases. do.
いま第11図において、インク室17にはある
一定の圧力が印加されており、電気信号21が印
加されない場合インク吐出口16の出口O点に形
成されるメニスカスが、くずれて引き込まれるこ
ともなく、また圧力勾配によつて、メニスカスが
ちぎれて液滴となり吐出することもないようにバ
ランスさせておく。バランスの方法は後述する。
電気信号21が印加されると、第13図に示され
ているようにインク吐出口16の出口O点での圧
力勾配が上昇する。インク吐出口16に生じる圧
力勾配がある一定以上の値、すなわちインキの表
面張力による保持力(第13図ではΔPl)を越
える値になると、メニスカスが引きちぎれ、イン
ク液滴となつて空気吐出口13より吐出する。 In FIG. 11, a certain pressure is applied to the ink chamber 17, and if the electric signal 21 is not applied, the meniscus formed at the exit point O of the ink discharge port 16 will not collapse and be drawn in. Also, the liquid must be balanced so that the meniscus does not break off and become droplets due to the pressure gradient. The balance method will be described later.
When the electric signal 21 is applied, the pressure gradient at the outlet O point of the ink discharge port 16 increases as shown in FIG. When the pressure gradient generated at the ink discharge port 16 exceeds a certain value, that is, a value exceeding the holding force due to the surface tension of the ink (ΔP l in FIG. 13), the meniscus is torn off and the ink droplets form into air discharge ports. Discharge from 13.
インク液滴が吐出可能な、変位量は、インク吐
出口16、空気吐出口13、空気層19の形状寸
法や、空気流速、インク物性等によつて異なる
が、実験例では、インク吐出口16の径約60μ
m、空気吐出口13の径約150μm、空気層19
の厚み約30μm、空気流速約80m/s、インキの
表面張力約40dyn/cmの時には、数μmの変位量
があれば十分にインク液滴の吐出、停止が可能で
あることが判明している。 The amount of displacement at which an ink droplet can be ejected varies depending on the shapes and dimensions of the ink ejection port 16, the air ejection port 13, the air layer 19, the air flow velocity, the physical properties of the ink, etc. diameter of approximately 60μ
m, diameter of air outlet 13 approximately 150 μm, air layer 19
It has been found that when the thickness of the ink droplet is approximately 30 μm, the air flow rate is approximately 80 m/s, and the surface tension of the ink is approximately 40 dyn/cm, a displacement of several μm is sufficient to eject and stop ink droplets. .
第11図の構成を採用した具体的な装置例を第
14図に示す。インクジエツトヘツド57が被記
録物62に対向して配置され、インクジエツトヘ
ツド57のインク室17は、インク溜り58に連
結され、また、空気室14は、空気供給源59に
連結されている。空気供給源59よりの空気流は
空気室14に送られる一方、調圧弁60を介して
インク溜り58にも送り込まれ、インク室17に
一定圧力を印加している。インク室17に印加さ
れる圧力は、調圧弁60あるいは調圧弁61によ
つて調整が可能となつており、インク吐出口16
に形成されるメニスカスの形状を制御してバラン
スを保つ。 FIG. 14 shows a specific example of an apparatus employing the configuration shown in FIG. 11. An ink jet head 57 is disposed facing the recording material 62, the ink chamber 17 of the ink jet head 57 is connected to an ink reservoir 58, and the air chamber 14 is connected to an air supply source 59. The air flow from the air supply source 59 is sent to the air chamber 14 and is also sent to the ink reservoir 58 via the pressure regulating valve 60, thereby applying a constant pressure to the ink chamber 17. The pressure applied to the ink chamber 17 can be adjusted by a pressure regulating valve 60 or a pressure regulating valve 61.
maintain balance by controlling the shape of the meniscus that is formed.
以上詳細に説明した原理によつて、第11図の
構成によりインク液滴の吐出、停止をなし得る
が、このような構成のインクジエツト記録装置で
は、空気流は一定とし、インク吐出口16と空
気吐出口13の間隔を変化させてインク液滴の吐
出、停止を行うため、機械的な振動能力によつて
のみ吐出、停止の速度が決定されるので、高速化
が可能である。空気流を層流の範囲で使用でき
るため、飛翔液滴が安定かつ一直線上にあるた
め、高解像度の画像記録が可能である。インク
液滴の飛翔速度が高速であるため、記録時間遅れ
が少なく、記録媒体との距離の変化の影響が少な
い。インク吐出口16と空気吐出口13の間隔
の変化の大きさによつて、インク液滴の吐出量が
変化するため、階調性の高い記録画像が得られる
等多くの利点がある。 Based on the principle explained in detail above, ink droplets can be ejected and stopped by the configuration shown in FIG. Since the ink droplets are ejected and stopped by changing the interval between the ejection ports 13, the speed of ejection and stopping is determined only by the mechanical vibration ability, so high speed is possible. Since the air flow can be used in the laminar range, the flying droplets are stable and in a straight line, making it possible to record high-resolution images. Since the flying speed of the ink droplets is high, there is little delay in recording time, and there is little influence from changes in the distance to the recording medium. Since the amount of ink droplets ejected changes depending on the magnitude of the change in the distance between the ink ejection ports 16 and the air ejection ports 13, there are many advantages such as the ability to obtain recorded images with high gradation.
なお、第11図の構成では、空気吐出口13は
振動板11と電歪素子12に貫通穿孔されている
が、電歪素子12の部分の穴径を大きくしてもよ
い。また、第11図の構成では、駆動源に電歪素
子12を使用しているが、他の駆動方法によつて
空気吐出口13とインク吐出口16の間隔を変化
させてもよい。たとえば磁力を用いる方法も有効
である。また、第11図では、空気吐出口13の
みを変位させたがインク吐出口16を変位させる
方法、あるいは空気吐出口13とインク吐出口1
6の両方を変位させて空気層19の大きさを変化
させることもできる。 In the configuration shown in FIG. 11, the air outlet 13 is bored through the diaphragm 11 and the electrostrictive element 12, but the diameter of the hole in the electrostrictive element 12 may be made larger. Further, in the configuration shown in FIG. 11, the electrostrictive element 12 is used as the drive source, but the distance between the air discharge port 13 and the ink discharge port 16 may be changed by other driving methods. For example, a method using magnetic force is also effective. In addition, in FIG. 11, only the air outlet 13 is displaced, but it is also possible to displace the ink outlet 16 or the air outlet 13 and the ink outlet 1.
It is also possible to change the size of the air layer 19 by displacing both 6.
なお、空気層19ではなく、空気吐出口13の
穴径を変化させても、圧力勾配を変化し得るが、
実用的な構成が困難であり一般的ではない。 Note that the pressure gradient can also be changed by changing the hole diameter of the air discharge port 13 instead of the air layer 19;
Practical configuration is difficult and not common.
次に、第1図で説明した原理に基づく、他の実
施例の説明を行う。第15図は本発明の他の実施
例であり、空気吐出口30と一直線上にあり、か
つインク吐出口31が第1図において詳細に説明
した圧力勾配内にあるようなノズル管28が設置
されている。ノズル管28は永久磁石で構成され
ており、支持板24により支持されている。ノズ
ル管28の周囲にはコイル26が設置されてお
り、コイル26に電流を流すことによつてノズル
管28が軸方向に変位する。25はインク供給
路、27は空気供給路、32は空気室である。 Next, another embodiment based on the principle explained in FIG. 1 will be explained. FIG. 15 shows another embodiment of the invention in which the nozzle tube 28 is installed in line with the air outlet 30 and with the ink outlet 31 within the pressure gradient detailed in FIG. has been done. The nozzle tube 28 is made of a permanent magnet and is supported by the support plate 24. A coil 26 is installed around the nozzle tube 28, and by passing a current through the coil 26, the nozzle tube 28 is displaced in the axial direction. 25 is an ink supply path, 27 is an air supply path, and 32 is an air chamber.
第16図は第15図の空気吐出口30、インク
吐出口31の部分を拡大した図である。コイル2
6に電流を流さない場合にはインク吐出口31の
先端がC点に、またある一定の電流を流した場合
には、C′点に位置するように設計されている。
インク吐出口31の先端位置と、空気層29及び
空気吐出口30での圧力勾配の関係を示したのが
第17図である。 FIG. 16 is an enlarged view of the air outlet 30 and ink outlet 31 in FIG. 15. coil 2
The tip of the ink ejection port 31 is designed to be located at point C when no current is passed through the ink discharge port 6, and to be located at point C' when a certain current is passed through the ink discharge port 31.
FIG. 17 shows the relationship between the tip position of the ink discharge port 31 and the pressure gradient in the air layer 29 and the air discharge port 30.
第17図は、縦軸に圧力勾配(dp/dx)、横軸
に第16図のx軸上での位置が示されており、x
軸上での圧力勾配が示されている。第15図から
わかるように、コイル26に電流を流すことによ
つて、インク吐出口31の先端はC点からC′点
に移動し、先端に生じる圧力勾配はΔPpからΔ
Paに変化する。ノズル管28内のインキにはイ
ンク供給路25を介してある一定の圧力が印加さ
れており、コイル26に電流を流さない場合には
インク吐出口31の先端に生じるインキのメニス
カスが引込まれることもなく、また破壊してイン
ク液滴となり飛翔することもないようにバランス
されている。この具体的な方法は第14図により
実施できる。したがつて、インク液滴の飛翔が生
じる圧力勾配ΔPlはΔPpよりやゝ大きな値にな
つている。コイル26に電流が流されると圧力勾
配がΔPaまで上昇し、インク液滴がちぎれて飛
翔を起す。一度飛翔を起したインク液滴は、A点
に近づいてゆき、ますます圧力勾配の高い場所に
移動するため、さらに加速されて飛翔する。 In Fig. 17, the vertical axis shows the pressure gradient (dp/dx), the horizontal axis shows the position on the x-axis in Fig. 16, and x
The pressure gradient on the axis is shown. As can be seen from FIG. 15, by applying current to the coil 26, the tip of the ink discharge port 31 moves from point C to point C', and the pressure gradient generated at the tip changes from ΔP p to Δ
Changes to P a . A certain pressure is applied to the ink in the nozzle pipe 28 via the ink supply path 25, and when no current is applied to the coil 26, the ink meniscus generated at the tip of the ink discharge port 31 is drawn in. The ink droplets are balanced so that they do not break and become flying ink droplets. This specific method can be implemented as shown in FIG. Therefore, the pressure gradient ΔP l at which the flying ink droplets occur has a value slightly larger than ΔP p . When current is applied to the coil 26, the pressure gradient increases to ΔP a , causing the ink droplets to break off and fly. Once the ink droplet has started flying, it approaches point A and moves to a place where the pressure gradient is higher and higher, so that it is further accelerated and flies.
第15図に示された構成のインクジエツト記録
装置は、第11図に示された構成と同様な利点を
持ち、また、空気吐出口30、インク吐出口31
等の形状寸法もほぼ同様に決定されるが、第15
図では、インク吐出口31の先端を空気層29の
任意の位置(但しノズル管28の軸上)に設置で
きるため、特に圧力勾配の変化の大きな位置にイ
ンク吐出口31の先端を配置でき、ごく微量の変
位で、インク液滴の吐出、停止が可能となる。 The inkjet recording apparatus having the configuration shown in FIG. 15 has the same advantages as the configuration shown in FIG.
The shapes and dimensions of the 15th
In the figure, since the tip of the ink ejection port 31 can be placed at any position in the air layer 29 (however, on the axis of the nozzle tube 28), the tip of the ink ejection port 31 can be placed at a position where the pressure gradient changes particularly. It is possible to eject and stop ink droplets with a very small amount of displacement.
第15図の構成では、駆動源としてコイル26
を使用したが、他の方法でノズル管28を変位さ
せることももちろん可能である。第18図は、駆
動源として電歪素子33を使用した例である。電
歪素子33は、支持体24に結合されており、電
気信号が印加されると、支持体24とともにわん
曲し、ノズル管28を変位させるものである。他
の部分は第15図と同一であり説明を省略する。 In the configuration shown in FIG. 15, the coil 26 is used as a drive source.
However, it is of course possible to displace the nozzle tube 28 in other ways. FIG. 18 shows an example in which an electrostrictive element 33 is used as a drive source. The electrostrictive element 33 is coupled to the support 24, and when an electric signal is applied, it bends together with the support 24 and displaces the nozzle tube 28. The other parts are the same as those in FIG. 15, and their explanation will be omitted.
また、第19図は、インク吐出口を変位させる
更に他の実施例を示すものであり、一方にインク
溜り(図示せず)に通じるインク供給路38を、
他方に、ノズル管36を内蔵するガイド孔35を
有するインク室37を設けている。ノズル管36
は、その周囲に設けられているコイル34によつ
て軸方向に移動し、インク吐出口39が変位す
る。インク吐出口39は、第15図の説明と同様
に空気層29内の空気流による圧力勾配内に配置
されているので、コイル34に電流を流すことに
よつてインク液滴を空気吐出口30より飛翔させ
ることができる。 FIG. 19 shows still another embodiment in which the ink discharge ports are displaced, and an ink supply path 38 leading to an ink reservoir (not shown) is connected to one side.
On the other hand, an ink chamber 37 having a guide hole 35 containing a nozzle pipe 36 is provided. Nozzle pipe 36
is moved in the axial direction by a coil 34 provided around it, and the ink discharge port 39 is displaced. The ink ejection port 39 is arranged within the pressure gradient caused by the air flow in the air layer 29, as described in FIG. You can fly it further.
ノズル管36は、ガイド孔35によつて非常に
狭いすきまを保つて保持されているだけであり、
しかもそのすきまには、表面張力によつてインキ
が満たされているので、なめらかに軸方向の移動
が可能である。また、第19図の構成では、比誘
電率の高いインキ、たとえば水性インキを使用す
れば、少ない電流で、大きい変位が得られるとい
う利点もある。 The nozzle pipe 36 is only held by the guide hole 35 with a very narrow gap.
Moreover, since the gap is filled with ink due to surface tension, smooth axial movement is possible. Further, the configuration shown in FIG. 19 has the advantage that a large displacement can be obtained with a small current by using an ink with a high dielectric constant, for example, a water-based ink.
第20図は、第19図のノズル管36の代りに
変位針40をガイド孔42に収納したものであ
る。他の部分は第19図と同一であり説明を省略
する。変位針40は、第19図のノズル管36と
同様に、非常に狭いすきまを保つてガイド孔42
に収納されているので、そのすきまには表面張力
によつて常にインキが満されている。また変位針
40にはインキのぬれが良い材質が選ばれている
ので、先端41には、薄いインキのメニスカスが
生じる。したがつて、第19図と全く同様の原理
によつて、インキのメニスカスに生じる圧力勾配
を変化させることができるのでインク液滴の吐
出、停止が可能である。第20図は第19図に比
較して、ノズル管36のノズル加工が必要でない
ため、簡単に組立が可能である。 In FIG. 20, a displacement needle 40 is housed in a guide hole 42 instead of the nozzle pipe 36 in FIG. 19. The other parts are the same as those in FIG. 19, and their explanation will be omitted. Similar to the nozzle pipe 36 in FIG. 19, the displacement needle 40 is inserted into the guide hole 42 while maintaining a very narrow gap.
Since the ink is stored in the ink, the gap is always filled with ink due to surface tension. Furthermore, since the displacement needle 40 is made of a material that is easily wetted with ink, a thin ink meniscus is formed at the tip 41. Therefore, according to the same principle as shown in FIG. 19, the pressure gradient generated in the ink meniscus can be changed, so that ink droplets can be ejected and stopped. Compared to FIG. 19, FIG. 20 does not require nozzle processing of the nozzle pipe 36, so it can be easily assembled.
次に、更に他の実施例の説明を行う。第21図
は、第19図または第20図において、ノズル管
35、あるいは変位針40を除いたものである
が、ガイド孔43内には磁性を帯びたインキが満
されており、コイル44に電流を流してインキに
磁界を印加することによつてインキ自体に力が働
き、インク吐出口45に生じるメニスカスに変動
が生じる。このメニスカスは、第20図等の実施
例と同様に急激な圧力勾配の変化のある空間に位
置しているため、メニスカスの動きに応じて、イ
ンク液滴の吐出、停止が生じる。他の部分は第1
9図、第20図と同一であり説明を省略する。 Next, still another embodiment will be explained. 21 is the same as in FIG. 19 or 20, with the nozzle tube 35 or the displacement needle 40 removed, but the guide hole 43 is filled with magnetic ink and the coil 44 is shown in FIG. By applying a magnetic field to the ink by applying an electric current, a force acts on the ink itself, causing fluctuations in the meniscus generated at the ink ejection port 45. Since this meniscus is located in a space where there is a rapid change in pressure gradient, as in the embodiment shown in FIG. 20, ink droplets are ejected and stopped depending on the movement of the meniscus. Other parts are first
This is the same as FIG. 9 and FIG. 20, and the explanation will be omitted.
第22図は、第19図に示す構成をマルチ化し
たものである。インク室50は少なくとも1つの
インク溜りに通じるインク供給路51と、複数個
のガイド孔47を有しており、このガイド孔47
には、それぞれノズル管48が内蔵されており、
周囲に設けられているコイル46によつて軸方向
に変位が生じる。また、空気供給路56より流入
される空気流は、空気室54において均一化さ
れ、空気層53を介して、ガイド孔47にそれぞ
れ対向した空気吐出口52より噴出されており、
ノズル管48の先端のインク吐出口55を急激な
圧力勾配の変化が生じている空間に配置させてい
る。シール材49は、各インク吐出口55間の相
互干渉をなくすために設けられているものであ
る。第22図の構成は、第19図と同様の原理に
よつてインク液滴の吐出、停止が行なわれるが、
複数のインク吐出口55において、それぞれ独立
して、インク液滴の吐出、停止が可能であるた
め、非常に高速に、インク液滴による画像形成が
なされる。なお、第22図は、第19図の構成を
マルチ化したものであつたが、例えば、第11
図、第15図、第18図、第20図、第21図等
の構成も同様にマルチ化が可能である。 FIG. 22 shows a multiplication of the configuration shown in FIG. 19. The ink chamber 50 has an ink supply path 51 leading to at least one ink reservoir and a plurality of guide holes 47.
Each has a built-in nozzle pipe 48,
An axial displacement occurs due to the surrounding coil 46. Further, the air flow flowing in from the air supply path 56 is made uniform in the air chamber 54, and is ejected from the air discharge ports 52 facing the guide holes 47 through the air layer 53.
The ink discharge port 55 at the tip of the nozzle pipe 48 is arranged in a space where a rapid change in pressure gradient occurs. The sealing material 49 is provided to eliminate mutual interference between the respective ink ejection ports 55. In the configuration shown in FIG. 22, ink droplets are ejected and stopped according to the same principle as in FIG. 19, but
Since the plurality of ink ejection ports 55 can independently eject and stop ink droplets, images can be formed using ink droplets at a very high speed. Note that FIG. 22 is a multiplication of the configuration of FIG. 19, but for example,
Similarly, the configurations shown in FIGS. 15, 18, 20, 21, etc. can be multiplied.
以上詳細に説明したように、本発明は空気流
を、空気吐出口より、急激な曲りを生じさせて、
噴出させ、空気流の曲りにより生じる、急激な圧
力勾配の変化を有する空間内に、空気吐出口と対
向してインク吐出口を配置しインク吐出口に形成
される、液体のメニスカスに生じる圧力勾配を変
化させることによつて、すなわち空気流による加
速力の作用の有無によつてインク液滴の吐出、停
止を制御するようにしたものである。 As explained in detail above, the present invention causes the air flow to be sharply bent from the air outlet,
The pressure gradient that occurs in the meniscus of liquid that is formed at the ink ejection port by arranging the ink ejection port opposite to the air ejection port in a space where there is a sudden change in pressure gradient caused by the bending of the air flow. In other words, the ejection and stopping of ink droplets is controlled by changing the acceleration force of the air flow.
なお、上記の空気流の曲りを生じさせる手段に
は、第2図〜第8図で示されたように種々の手段
が考えられ、また液体のメニスカスに生じる圧力
勾配を変化させる方法には、第11図、第15
図、第18図、第19図、第20図、第21図の
構成で説明したように、(i)空気吐出口及びインク
吐出口を有する壁の間隔を変化させる方法、(ii)イ
ンク吐出口を有するノズル管を変位させる方法、
(iii)インク吐出口に形成される液体のメニスカスを
変位させる方法等種々の方法が可能である。 Note that various means can be considered for causing the above-mentioned bending of the air flow, as shown in FIGS. 2 to 8, and methods for changing the pressure gradient generated in the liquid meniscus include: Figures 11 and 15
18, 19, 20, and 21, (i) a method of changing the interval between walls having air discharge ports and ink discharge ports; method of displacing a nozzle tube with an outlet;
(iii) Various methods are possible, such as a method of displacing the meniscus of the liquid formed at the ink ejection port.
このような構成のインクジエツト記録方法では
空気流の制御は必要でなく、機械的あるいは電気
的な制御のみによつてインク液滴の吐出、停止が
なされるため、高速化が可能である。 In the inkjet recording method with such a configuration, there is no need to control air flow, and ink droplets are ejected and stopped only by mechanical or electrical control, so high speeds are possible.
また空気流を層流の範囲で使用できるため、飛
翔液滴が安定かつ一直線上にあるため、解像力が
良い。 Furthermore, since the air flow can be used in a laminar flow range, the flying droplets are stable and in a straight line, resulting in good resolution.
さらにインク液滴の飛翔速度が高速であるた
め、記録時間遅れが少なく、記録媒体との距離の
変化の影響が少ない。さらに圧力勾配の大小によ
つて、インク液滴の吐出量を制御できるため、階
調性の高い記録画像が得られる。またマルチ化が
比較的容易である等の多くの利点があり、非常に
高性能なインクジエツト記録装置を得ることがで
きる。 Furthermore, since the flying speed of the ink droplets is high, there is little delay in recording time, and there is little influence from changes in the distance from the recording medium. Furthermore, since the amount of ink droplets ejected can be controlled by varying the magnitude of the pressure gradient, a recorded image with high gradation can be obtained. Further, there are many advantages such as relatively easy multiplication, and an extremely high-performance inkjet recording device can be obtained.
第1図は本発明の動作原理説明図、第2図〜第
5図aは第1図の動作原理を実施するための空気
吐出系の構成例を示す正面図、同bは同断面図、
第6図および第7図は第1図の動作を説明するた
めの圧力及び圧力勾配説明図、第8図及び第9図
は空気吐出系の更に他の構成例を示す断面図、第
10図は第8図及び第9図の空気吐出系の圧力勾
配を説明する図、第11図は本発明の方法による
インクジエツト記録装置の第1の実施例を示す断
面側面図、第12図及び第13図は第12図の装
置の動作説明図、第14図は第11図の装置のイ
ンク供給系及び空気供給系の説明図、第15図は
本発明の方法によるインクジエツト記録装置の第
2の実施例を示す断面側面図、第16図及び第1
7図は第15図の装置の動作説明図、第18図〜
第21図はそれぞれ本発明の方法によるインクジ
エツト記録装置の、さらに他の実施例を示す断面
側面図、第22図は本発明の方法によるインクジ
エツト記録装置をマルチノズル化した実施例の断
面側面図である。
1…空気吐出口、2…ノズル板、3…壁、4…
空気層、5…流線、6…等圧力線、11…振動
板、12…電歪素子、13…空気吐出口、14…
空気室、15…ノズル板、16…インク吐出口、
17…インク室、18…インク供給路、19…空
気層、20…空気供給路、21…電気信号、2
2,23…曲線、24…支持板、25…インク供
給路、26…コイル、27…空気供給路、28…
ノズル管、29…空気層、30…空気吐出口、3
1…インク吐出口、32…空気室、33…電歪素
子、34…コイル、35…ガイド孔、36…ノズ
ル管、37…インク室、38…インク供給路、3
9…インク吐出口、40…変位針、42…ガイド
孔、43…ガイド孔、44…コイル、45…イン
ク吐出口、46…コイル、47…ガイド孔、48
…ノズル管、49…シール材、50…インク室、
51…インク供給路、52…空気吐出口、53…
空気層、54…空気室、55…インク吐出口、5
6…空気供給路、57…インクジエツトヘツド、
58…インク溜り、59…空気供給系、60,6
1…調圧弁。
FIG. 1 is a diagram illustrating the operating principle of the present invention, FIGS. 2 to 5 a are front views showing a configuration example of an air discharge system for implementing the operating principle of FIG. 1, and FIG. 5 b is a sectional view of the same;
6 and 7 are explanatory diagrams of pressure and pressure gradient for explaining the operation of FIG. 1, FIGS. 8 and 9 are sectional views showing still other configuration examples of the air discharge system, and FIG. 10 11 is a cross-sectional side view showing the first embodiment of the inkjet recording apparatus according to the method of the present invention, and FIGS. 12 is an explanatory diagram of the operation of the apparatus of FIG. 12, FIG. 14 is an explanatory diagram of the ink supply system and air supply system of the apparatus of FIG. 11, and FIG. 15 is a second embodiment of the inkjet recording apparatus according to the method of the present invention. Cross-sectional side view showing an example, Figure 16 and Figure 1
Figure 7 is an explanatory diagram of the operation of the device in Figure 15, and Figures 18-
FIG. 21 is a cross-sectional side view showing yet another embodiment of an inkjet recording device according to the method of the present invention, and FIG. 22 is a cross-sectional side view of an embodiment in which the inkjet recording device according to the method of the present invention is made into a multi-nozzle. be. 1... Air discharge port, 2... Nozzle plate, 3... Wall, 4...
Air layer, 5... Stream line, 6... Equal pressure line, 11... Vibration plate, 12... Electrostrictive element, 13... Air discharge port, 14...
Air chamber, 15... nozzle plate, 16... ink discharge port,
17... Ink chamber, 18... Ink supply path, 19... Air layer, 20... Air supply path, 21... Electric signal, 2
2, 23...Curve, 24...Support plate, 25...Ink supply path, 26...Coil, 27...Air supply path, 28...
Nozzle pipe, 29... Air layer, 30... Air discharge port, 3
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Ink discharge port, 32... Air chamber, 33... Electrostrictive element, 34... Coil, 35... Guide hole, 36... Nozzle pipe, 37... Ink chamber, 38... Ink supply path, 3
9... Ink discharge port, 40... Displacement needle, 42... Guide hole, 43... Guide hole, 44... Coil, 45... Ink discharge port, 46... Coil, 47... Guide hole, 48
... nozzle pipe, 49 ... sealing material, 50 ... ink chamber,
51... Ink supply path, 52... Air discharge port, 53...
Air layer, 54...Air chamber, 55...Ink discharge port, 5
6... Air supply path, 57... Ink jet head,
58... Ink reservoir, 59... Air supply system, 60,6
1...Pressure regulating valve.
Claims (1)
て設置し、インク吐出口と空気吐出口との間隙部
分において急激な曲りを生じさせながら空気吐出
口より空気流を送出させ、インク吐出口より空気
吐出口に至る方向に空気の圧力が減少するような
圧力勾配の変化する空間を形成し、インク吐出口
に形成されているインクのメニスカスと前記空気
吐出口との距離を信号に応じて選択的に小さくし
て前記圧力勾配の変化する空間によつてインクの
メニスカスに作用する空気流の加速力を増大さ
せ、インク液を前記空気吐出口を経て外方に吐出
飛翔させることを特徴とするインクジエツト記録
方法。 2 インク吐出口と空気吐出口との間隔を信号に
応じて小さくするよう変化させ、インクのメニス
カスに作用する空気流の加速力を増大させる特許
請求の範囲第1項記載のインクジエツト記録方
法。 3 空気吐出口を振動板および電歪素子より成る
板体に形成し、この板体を電気信号に応じてわん
曲させ、インク吐出口と空気吐出口との間隔を変
化させる特許請求の範囲第2項記載のインクジエ
ツト記録方法。 4 インク吐出口に形成されているインクのメニ
スカスを信号に応じて空気吐出口方向に移動さ
せ、インクのメニスカスに作用する空気流の加速
力を増大させる特許請求の範囲第1項記載のイン
クジエツト記録方法。 5 インク吐出口を有するノズル管を空気吐出口
方向に移動させることを特徴とする特許請求の範
囲第4項記載のインクジエツト記録方法。 6 インク吐出口内に挿入された変位針の移動に
より、インク吐出口に形成されるインクのメニス
カスを隆起させることを特徴とする特許請求の範
囲第4項記載のインクジエツト記録方法。 7 インクとして磁性インクを使用し、このイン
クに磁界を作用させてインク吐出口に形成される
インクのメニスカスを隆起させることを特徴とす
る特許請求の範囲第4項記載のインクジエツト記
録方法。[Claims] 1. An air outlet is installed coaxially with an ink outlet and facing each other, and the air flow is directed from the air outlet while creating a sharp bend in the gap between the ink outlet and the air outlet. A space is created in which the pressure gradient of the air decreases in the direction from the ink discharge port to the air discharge port, and the ink meniscus formed in the ink discharge port is connected to the air discharge port. The distance is selectively reduced in accordance with the signal to increase the acceleration force of the air flow acting on the meniscus of the ink by the space where the pressure gradient changes, and the ink liquid is discharged outward through the air discharge port. An inkjet recording method characterized by ejecting inkjet. 2. The inkjet recording method according to claim 1, wherein the distance between the ink ejection port and the air ejection port is changed to be smaller in accordance with a signal to increase the acceleration force of the air flow acting on the ink meniscus. 3. The air outlet is formed in a plate made of a diaphragm and an electrostrictive element, and the plate is bent in response to an electric signal to change the distance between the ink outlet and the air outlet. The inkjet recording method according to item 2. 4. Ink jet recording according to claim 1, in which the ink meniscus formed at the ink ejection port is moved in the direction of the air ejection port in response to a signal to increase the acceleration force of the air flow acting on the ink meniscus. Method. 5. The inkjet recording method according to claim 4, characterized in that a nozzle pipe having an ink discharge port is moved in the direction of the air discharge port. 6. The inkjet recording method according to claim 4, wherein a meniscus of ink formed in the inkjet orifice is raised by movement of a displacement needle inserted into the inkjet orifice. 7. The inkjet recording method according to claim 4, characterized in that a magnetic ink is used as the ink, and a magnetic field is applied to the ink to raise a meniscus of the ink formed at the ink ejection port.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11056380A JPS5734971A (en) | 1980-08-11 | 1980-08-11 | Ink jet recorder |
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JP11056380A JPS5734971A (en) | 1980-08-11 | 1980-08-11 | Ink jet recorder |
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JPS5734971A JPS5734971A (en) | 1982-02-25 |
JPS6248586B2 true JPS6248586B2 (en) | 1987-10-14 |
Family
ID=14538997
Family Applications (1)
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JP11056380A Granted JPS5734971A (en) | 1980-08-11 | 1980-08-11 | Ink jet recorder |
Country Status (1)
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JPS6068962A (en) * | 1983-09-27 | 1985-04-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Inkjet recording head |
JPS61162429A (en) * | 1985-01-11 | 1986-07-23 | Fujita Corp | Method of introducing granular body in storage tank |
DE102018103049A1 (en) | 2018-02-12 | 2019-08-14 | Karlsruher Institut für Technologie | Printhead and printing process |
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JPS51109738A (en) * | 1975-03-20 | 1976-09-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | INKUJETSUTOKIROKUSOCHI |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5736431Y2 (en) * | 1976-10-25 | 1982-08-11 |
-
1980
- 1980-08-11 JP JP11056380A patent/JPS5734971A/en active Granted
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JPS5734971A (en) | 1982-02-25 |
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