JPH0343985B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はカラープリンタやフアクシミリ等に使
用されるインクジエツト記録装置に関する。

従来例の構成とその問題点 第１図は特公昭53−45698号公報に開示されて
いるオン・デマンド型インクジエツトヘツドの断
面図である。このインクジエツトヘツドはインク
吐出口２と結合通路３の径の比および、インク吐
出口２の径と第２インク室４の厚さの比は各々1/
４〜４であると明記されている。すなわち、イン
ク吐出口２の径が40μｍならば、結合通路３の径
および第２インク室４の厚さは各々10〜160μｍ
となる。

そして、前記結合通路３の径が前記範囲にある
場合、図示していないインク供給系に加えられる
振動、すなわち、ヘツドキヤリツジを走査させる
ことによつて生ずるインク供給管内のインクの圧
力変動が、円筒走査方式のように走査速度が数
mm／秒以下ものでは非常に小さく、インク吐出口
２におけるインクメニスカスの保持力Ｐは十分余
裕があり、空気の吸入は起らず、したがつて結合
通路３から圧力室である第１インク室５内への気
泡の吸入はないわけで、ヘツドは安定に動作す
る。

ちなみに、インク吐出口２におけるメニスカス
保持力Ｐは、Ｐ＝2Tcosθ／ｒ・ｇ×10^-3（Kg／cm²）で
表 わせる。但し、Ｔはインクの表面張力、cosθは接
触角、ｒはインク吐出口２の半径、ｇは重力の加
速度である。なお、通常の水性インクではインク
吐出口２径が40μｍの場合、メニスカス保持力Ｐ
は約0.04〜0.045Kg／cm²の値を示し、メニスカス
保持力以上の圧力変動が生じた場合、インク吐出
口２から空気を吸入したり、逆にインクを吐出し
たりする。

しかし、前記ヘツドキヤリツジを高速度で左右
に走査する平面走査方式においては、インク供給
配管もヘツドの動きにつれて左右に振られ、イン
ク配管内に大きな変力変動を生じる。このため、
吐出口２におけるインクメニスカスが前記圧力変
動に耐えられる走査速度の範囲は非常に狭く、せ
いぜい数十cm／秒までであつた。

しかし、時代の推移とともに平面走査方式にお
いても高速化が要求され、その走査速度も1.5
ｍ／ｓの高速にまでなつた。このような高速な走
査速度を達成するためには例えば特開昭57−
176170号公報に開示された圧力変動を緩和させる
流体素子の併用が必要である。

ところが、前記流体素子を併用したとしても、
その使用環境、例えば40℃以上の雰囲気での動作
においては、インク物性、配管寸法および硬度な
どが著しく変化し、前記メニスカス保持力の低下
と流体素子の性能低下があいまつて気泡を吸入し
易くなり、記録不能や不安定な記録になることが
ある。この原因は、前記インク供給管内のインク
圧力変動を前記流体素子で吸入しきれずにインク
吐出口２のメニスカスが破れ、第２インク室４に
吸入された気泡が第１インク室５に吸入されて起
るものである。なお通常、記録動作中に吸入する
気泡の直径には大体数百μｍ以下のものが多く、
第２図に示すように、インク吐出口ノズル２と結
合通路３との距離が10〜160μｍと接近している
ため吸入された気泡７は結合通路３を塞ぐかたち
となり、ヘツドが駆動されるとこの気泡７がイン
クの代りに結合通路３から第１インク室５に吸入
され、ヘツドの不調を招くものである。

発明の目的 本発明は前記欠点を改善し、第１インク室への
気泡の吸入がなく広い温度範囲にわたつて安定な
記録を可能とするインクジエツト記録装置の提供
を目的とする。

発明の構成 本発明は、インク室が２室構造のオン・デマン
ド型インクジエツト等において所定の信号に対応
して発生変化される圧力に応じて第１と第２の圧
力室間で開閉自在に連結されたインク流入通路と
圧力によらず常時第１と第２の圧力室間を連結す
る結合通路とを有し第１と第２のインク室間を結
合する結合手段を有し、結合手段のインク流入通
路はインク吐出時に閉じられインク非吐出時には
開放されるように構成されたインクジエツト記録
装置である。

実施例の説明 以下本発明の実施例について図面とともに詳細
に説明する。

第３図は本発明の一実施例で、インク吐出口２
に対向して開口を有する空気ノズル９を設け、空
気流を併用したインクジエツトヘツドヘ適用した
場合の実施例である。なお本発明においては、空
気ノズル９を設けてここより空気流を噴出させる
ことは必ずしも必要ではないが、実際のインクジ
エツト記録においては空気流の併用が好ましい。

第３図において、インク室は第１インク室５お
よび第２インク室４に分割されており、第１イン
ク室５はピエゾ振動子６１およびメタルダイヤフ
ラム６２より成る圧力上昇装置に隣接している。
第１インク室５と第２インク室４は可撓性の板壁
１１で仕切られており、この板壁１１に設けられ
た結合通路３により連結されている。板壁１１に
は更にインク流入通路１４が形成されている。こ
のインク流入通路１４は通常は補助部材１５でふ
さがれている。第１インク室５と第２インク室４
の上方にはインク充填用の開口が設けられ、イン
ク充填後はビス１３，１２でふさがれている。第
２インク室４はインク供給管８を介して図示して
いないインクだめよりイングが補給される。１０
は空気供給管で空気ノズル９より空気流を吐出
し、圧力上昇装置６に加えられた電気信号に応じ
てインク吐出口２より吐出するインク液滴を高速
に飛翔させる。

板壁１１はヘツド動作時にダイアフラム型の逆
止弁機能を発揮し、結合通路３からの気泡の吸入
を防止する。すなわち、このダイヤフラム型逆止
弁はインクが第１インク室５に供給される場合に
のみ開き、インクを加圧し、吐出させる時は閉じ
た状態となる。

そして、前記逆止弁はインク加圧時には第２イ
ンク室４側にたわみ、結合通路３前に停溜してい
る気泡をインクと一緒に外へ吐出させることがで
きる。

さらに、結合通路３からの圧力波と前記ダイヤ
フラムのたわみによる第２インク室４の圧力上昇
が合いまつて、第２インク室４のインクを効率よ
く吐出することができるものである。

これをもう少し具体的な説明を加えるならば、
第４図ａ〜ｄは、第３図におけるインク吐出口２
付近の動作状態の推移を示す拡大断面図で、ａ図
はインク吐出口２から吸入された気泡７が第２イ
ンク室４に停溜している状態を示している。ｂ図
は第３図のピエゾ振動子６１に電気信号が印加さ
れた状態を示し、第１インク室５に体積増加が生
じて、第１インク室５内は負圧となり、薄板でつ
くられた板壁１１は第１インク室５側にたわみ、
それと同時に第２インク室４内のインクは板壁１
１に設けられた流入通路１４および結合通路３か
ら第１インク室５に流入する。この場合、結合通
路３の前に気泡７があつたとしても結合通路３の
径がインク吐出口２の径の1/4未満であれば、結
合通路３におけるメニスカス保持力はインク吐出
口２でのメニスカス保持力の４倍の約0.16〜0.22
Kg／cm²と高く、流入通路１４の流入抵抗を結合通
路３におけるメニスカス保持力より十分小さく設
計しておけば結合通路３からの第１インク室５へ
の気泡吸入は起らず、かつインクは流入通路１４
より第１インク室５に供給される。つぎに前記ピ
エゾ振動子６が第１インク室５側にたわみ、第１
インク室５に体積減少が生ずると、第４図ｃ，ｄ
に示すように第１インク室５内のインクは加圧さ
れ、薄板でつくられた板壁１１は第２インク室４
側にたわみ、それとほぼ同時に板壁１１に設けら
れた流入通路１４は第１インク室５を構成する補
助部材１５の一部で閉塞され、インクの圧力は板
壁１１および結合通路３に有効に伝えられる。そ
して、結合通路３より流出する高速のインク流と
板壁１１のたわみによつて発生する第２インク室
４の圧力上昇とが相まつて、結合通路３付近に停
滞していた気泡７はインク液滴と一緒にインク吐
出口２から吐出され正常な状態に復帰するもので
ある。

第５図は本発明における具体的実施例を示すも
ので、ａ図はノズル近傍の断面図であり、ｂ図は
そのＡ矢視図を示すものである。第５図におい
て、エツチングまたはエレクトロフオーミングな
どによつて所定の寸法につくられた板壁１１およ
び補助部材１５の環状の接合部１７を接合する。
この場合の接合方法は拡散接合のように非接合部
に隙間をほとんど生じない接合方法が採用され
る。

この実施例における寸法を示すと、Ｄは２〜５
mmφ、ｄは１〜３mmφ、流入通路１４の幅は0.05
〜0.5mm、板壁１１の板厚は0.02〜0.2mmである。
なお、図中の流入通路１４を形成しているブリツ
ジ１８の数および幅は、本図のものに限定される
ものではなく、板壁１１の厚さ、バネ定数、Ｄお
よびｄの寸法などによつて適宜選択されるもので
ある。

発明の効果 以上のように、本発明はインクジエツトヘツド
の結合通路を形成している板壁に結合通路とは別
に、第１インク室ヘインクが供給される時にのみ
機能する流入通路を設けることによつて、インク
吐出口から吸入された気泡は結合通路から第１イ
ンク室に吸入されにくくなり、かつピエゾ振動子
を動作させることにより、第２インク室に吸入さ
れた気泡もインク吐出口よりインク液滴と一緒に
吐出され、常に安定なインクジエツト記録装置の
提供ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のインクジエツトヘツドの断面
図、第２図は第１図における気泡が吸入された状
態を示すノズル近傍の拡大断面図、第３図は本発
明によるインクジエツトヘツドの一実施例におけ
る断面図、第４図ａ〜ｄは第３図におけるインク
ジエツトヘツドの動作状態を示すノズル近傍の断
面図、第５図ａ，ｂは本発明の一実施例における
板壁の構造図である。 １……インクジエツトヘツド、２……インク吐
出口、３……結合通路、４……第２インク室、５
……第１インク室、６……圧力上昇装置、７……
気泡、８……インク供給通路、９……空気ノズ
ル、１０……空気流入通路、１１……板壁、１
２，１３……インク充填用ビス、１４……流入通
路、１５……補助部材、１６……ヘツドボデイ、
１７……環状接合部、１８……板壁のブリツジ、
６１……ピエゾ振動子、６２……メタルダイヤフ
ラム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の信号に応じて圧力の発生変化を生じさ
   せることによりインクをインク吐出口から吐出さ
   せるための圧力発生手段と、 前記圧力発生手段に連絡された第１のインク室
   と、 インク供給源に結合されたインク供給通路と前
   記インク吐出口に連通した第２のインク室と、 前記所定の信号に対応して発生変化される圧力
   に応じて前記第１と第２の圧力室間で開閉自在に
   連結されたインク流入通路と前記圧力によらず常
   時前記第１と第２の圧力室間を連結する結合通路
   とを有し第１と第２のインク室間を結合する結合
   手段とを備え、 前記結合手段のインク流入通路はインク吐出時
   に閉じられインク非吐出時には開放されることを
   特徴とするインクジエツト記録装置。 ２ 結合手段は、少なくとも一部が所定方向に移
   動自在な移動部材を有し、移動部材が移動するこ
   とによつて、前記結合手段のインク流入通路はイ
   ンク吐出時に閉じられインク非吐出時には開放さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のインクジエツト記録装置。 ３ 移動部材の所定の移動方向は第１と第２のイ
   ンク室間を結んだ結合方向と略一致し、インク吐
   出時には前記移動部材が第２のインク室方向に移
   動することによりインク流入通路を閉じ、インク
   非吐出時には前記移動部材が第１のインク室方向
   に移動することによりインク流入通路を開放する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のイ
   ンクジエツト記録装置。 ４ 結合手段はさらに補助部材を有し、移動部材
   は第１と第２のインク室間を結んだ結合方向と略
   直行する方向に延在する移動自在な板状部材であ
   り、インク流入通路と結合通路は前記移動部材中
   に略結合方向に延在して設けられ、インク吐出時
   には前記移動部材が第２のインク室方向に移動し
   補助部材に当接することによりインク流入通路を
   閉じ、インク非吐出時には前記移動部材が第１の
   インク室方向に移動し前記補助部材との当接から
   解かれインク流入通路を開放することを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載のインクジエツト記
   録装置。 ５ 結合通路がインク吐出口と略同軸上に設けら
   れてい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装置。 ６ 結合通路の直径がインク吐出口の直径の1/4
   未満であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項乃至第５項のいずれかに記載のインクジエツト
   記録装置。