JPH0137275B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインクジエツト記録装置のような液体
を噴射させて、文字や図形を記録する液体噴射装
置の液体供給素子に関する。

たとえばＸ−Ｙレコーダやラインプリンタのよ
うに液体を噴射する噴射口を有する記録ヘツド
（以下ヘツドと称す）が、走査される装置では、
それに伴なつて、ヘツドに連結された液体を供給
する供給管が移動し、それが原因となつて発生す
る供給管内の液体の圧力変動がヘツドに伝播され
ると、ヘツドに対して悪影響を及ぼす。すなわち
圧力変動が＋側に作用するとヘツドに信号が印加
されていなくても液滴が吐出し、逆に圧力変動が
−側に作用するとヘツド内に空気を気泡の形で吸
入し、吐出が不安定になつたり、あるいは吐出不
能になるという結果を招く。

本発明は、この圧力変動を緩和するための手段
を提供するもので、本出願人による先行出願の改
良を目的としたものである。

液体供給管内での圧力変動を緩和するためには
まず液体供給管の動きを考える必要がある。第１
図ａは、圧力変動が緩和されやすい液体供給管の
形状、動作を示したもので、E.STEMMEらによ
つて提唱されている。（Division of Computer
Research、Research ReportNo.８
1972Chalmers University of Technology）。こ
こで、１はヘツド、２は液体供給管である。すな
わち、ヘツド１に対して液体供給管２を２経路に
分岐させ、Ｕ字形の管を２つ合わせたような左右
対称の形に配置したものであり、液体供給管２の
左端より右端までの長さは少なくともヘツドの移
動範囲の1/2以上必要である。このような形状の
液体供給管２では液体の慣性力が左右で相殺され
るため、ヘツドに伝播される液体の圧力変動が減
少されると言われている。しかし実際には液体供
給管２の内壁の流動抵抗や、液体供給管２の曲り
部分での流動抵抗があるため、液体の流動が、圧
力の変動に変換される率も大きく、第１図ａのよ
うな液体供給管２でも十分圧力変動緩和効果をあ
げる事はできず、第１図ｂのように＋側の圧力変
動成分が残る。

本発明はこの圧力変動を十分に緩和する液体供
給素子を提供するものである。第２図に示すよう
に第１図ａのヘツド１に対して液体供給管２を２
経路に分岐させ、Ｔ字路に流体供給素子３を設け
ると極めて効果的である。以下、この装置の基本
的構成について説明する。

第３図に本出願人による先行出願に係る液体供
給素子の構造を示す。液体連絡通路４，５に、そ
れぞれ薄いオリフイス板６，７に設けられたオリ
フイス８，９が設けられ、それら２つのオリフイ
ス８，９は、ヘツドへ液体を供給する薄い液体供
給層１０を介してヘツドへ連結されている。

今、第２図でヘツド１が左に走査し端で止まつ
た第２図ｂの状態を考えると、第３図の液体連絡
通路５内及びそれに連結されている右側の液体供
給管内で液体に慣性力が生ずる。その慣性力は静
圧と動圧の和として表わされる。第３図に示すよ
うに、液体連絡通路４，５とオリフイス８，９の
開口部の断面積の比が大きい場合には、オリフイ
ス８，９内での液体の速度が液体連絡通路４，５
と比較して大幅に増加する。従つて、オリフイス
８，９内での動圧は増す。ここでベルヌーイの式
が近似的に成立すると仮定すると 静圧＋動圧＝一定 であるから、動圧が増加した分だけ静圧が減少す
る事になる。よつてオリフイス８，９の中間に存
在する薄い液体供給層１０での静圧は連絡通路５
での静圧よりも低い値を示す事になる。薄い液体
供給層１０での静圧は、ヘツドへ伝播される圧力
を示しているので、この液体供給素子によつて、
ヘツドに伝播される液体の圧力変動を緩和する事
ができる。第２図ｃのヘツド１が右端に止つた状
態でも上記と同様の理論が成立する。従つて第２
図に示した液体供給管２と、第３図の液体供給素
子を用いれば、第２図ｂ，ｃの両端での圧力変動
を緩和する事ができる。

第４図の構造はこの効果をさらに高めるため
に、液体供給管２と連結された開口１４，１５と
オリフイス８，９の間、及び薄い液体供給層１０
とヘツドを連絡する通路の間に液体室１１，１
２，１３を具備し、液体室１１，１２，１３でさ
らに圧力変動を緩和するように構成したものであ
り、薄い液体供給層１０の形成は、層の厚さが一
定になり特性が安定するようにスペーサ１６をオ
リフイス板６，７の間にはさむ事により行なつて
いる。

第３図、第４図に示した流体供給素子３におい
て、その特性を大きく左右するパラメータは、オ
リフイス８，９の径と薄い液体供給層１０の厚さ
である事が実験により確認されている。オリフイ
ス径に関しては、その径を制御する事は容易で、
放電加工機でオリフイス８，９を形成する場合に
は、5μｍ以下の精度で仕上げる事が可能である。
またオリフイス径の最適値も50μｍ〜500μｍの間
に納まつており、加工上問題はない。

一方液体供給層１０の厚さは、液体供給素子と
しての効果の有無の点から言えば500μｍ以下で
あればよいが、実際には、第５図に示すように、
液体供給層の厚さが薄ければ薄いほど圧力変動は
小さくなりその効果は大きくなる。しかし、ヘツ
ドへ供給される液体の量を一定量以上確保しなけ
ればならないので、液体供給層１０の厚さはヘツ
ドへ供給される液体の量で下限が決定され、あま
り小さくすることはできない。特に大型のヘツド
などの液体噴射量の多い物では、液体供給層１０
の厚さが厚くなり、、液体供給素子としての効果
が薄くなる。

本発明は、上記の欠点を改善しヘツドへ供給す
る流体量も十分で、かつ圧力変動の小さい液体供
給素子を提供するものである。

本発明は、液体供給層が２つ以上形成されるよ
うにオリフイス板を複数枚配した事を特徴とす
る。以下本発明の一実施例について図面により詳
細に説明する。

第６図に本発明の一実施例の構成を示す。本実
施例は３つの液体供給層１０（１０−１，１０−
２，１０−３）が設けられ、オリフイス板６が６
−１，６−２，６−３，６−４の４枚で構成され
た液体供給素子の例である。図において、第４図
と同一部分には同一符号を付して説明を省略す
る。６−１，６−２，６−３，６−４はオリフイ
ス板で、３枚以上の複数枚設けられる。各オリフ
イス板６−１，６−２，６−３，６−４間には薄
い間隙が形成され、この間隙は液体供給層１０−
１，１０−２，１０−３を形成する。この間隔は
スペーサ１６−１，１６−２，１６−３を使用す
ると精度よく形成することが出来る。各オリフイ
ス板６−１，６−２，６−３，６−４にはオリフ
イス８−１，８−２，８−３，８−４が形成され
る。

液体供給層１０−１，１０−２，１０−３の厚
さは次のように定める。今第４図に示すように、
液体供給層１０が１つでヘツドへの液体供給量が
最少の時液体供給層１０の厚さをｔとする。本実
施例では、液体供給量は変化させずに圧力変動を
緩和する効果をさらに上げるために、液体供給層
を３つ形成し、それぞれの厚さを1/3ｔにした。
このように液体供給層の厚さを薄くすると、第５
図のグラフに示したように、圧力変動成分と液体
供給層の厚さの関係はリニヤでないため、液体供
給層の厚さがｔのときの圧力変動成分P′と1/3ｔ
のときのP″の関係は、 P′＞3P″ となる。さらに液体供給層が薄くなるという事は
抵抗による圧力損失が大さくなる効果があり実際
にヘツドに伝播される圧力変動Ｐは、更に P′＞3P″＞Ｐ となり、液体供給層の厚さを分割する事で、大き
な圧力変動の緩和を得る事ができる。勿論分割さ
れた液体供給層１０−１，１０−２，１０−３の
厚さは等しくなくても良く、分割する数も第６図
に示したように３つに限らず複数層であればよ
い。実際の液体供給層１０の分割方法としては、
スペーサ１６−１，１６−２，１６−３を使用
し、オリフイス板６−１，６−２，６−３，６−
４とサンドイツチ構造にすると、設計どおりの液
体供給層１０−１，１０−２，１０−３の厚さが
得られ、製作も容易で安定した特性が得られる。
また数枚のオリフイス板にオリフイスを加工する
手段としては、上記のようにオリフイス板とスペ
ーサをサンドイツチ構造にした後、放電加工で通
して加工すると均一で径のそろつたオリフイスを
能率良く得ることができ製作する上で有効な手段
である。

以上説明したように、本発明は、液体供給素子
のオリフイス板によつて形成される液体供給層を
複数層に分割した事を特徴とするものであり、ヘ
ツドへ供給する液体の量を変化させる事なく、圧
力変動を大きく緩和する効果があり、さらに高性
能な特性を持つ液体供給素子を提供するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは、従来の液体噴射装置の液体供給管
系の概略図、同ｂはその時の液体の圧力変動の様
子を示す図、第２図ａ，ｂ，ｃは液体供給素子を
組込んだ状態での液体供給管系の概略図、第３図
および第４図は、同一出願人の出願に係る液体供
給素子の断面図、第５図は液体の圧力変動成分と
液体供給層の厚さの関係を表わしたグラフ、第６
図は本発明の一実施例における液体供給素子の断
面図である。 １……ヘツド、２……液体供給管、３……流体
供給素子、４，５……液体連絡通路、６，６−
１，６−２，６−３，６−４，７……オリフイス
板、８，８−１，８−２，８−３，８−４，９…
…オリフイス、１０，１０−１，１０−２，１０
−３……液体供給層、１１，１２，１３……流体
室、１４，１５……開口、１６，１６−１，１６
−２，１６−３……スペーサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも２つ以上の薄層を形成するように
   複数枚の薄板を配し、前記複数枚の薄板にはそれ
   ぞれ少なくとも一つのオリフイスがほぼ同軸上に
   穿孔されており、前記複数枚の薄板の両側には、
   少なくとも１つの開口を有し、かつ、前記両端の
   薄板に形成された前記オリフイスよりも十分に大
   きな断面積を有する第１及び第２の室をそれぞれ
   設け、この第１及び第２の室は、前記オリフイス
   及び前記薄層を介して連通しており、前記薄層は
   前記オリフイス以外の少なくとも一つの開口を有
   する第３の室と連通されていることを特徴とする
   液体供給素子。 ２ 薄層が各薄板間に配された一定の厚さを有す
   るスペーサを介して形成されている事を特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の液体供給素子。