JPS59143655A - 液体放出方法及びその装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ■、産業上の利用分野 本発明は、電気−機械変換器に７（ルス電圧を印加する
ことにより若しくは印加した後に、ノズルが設けられた
液体収容室に圧力を加え、前記ノズルから液滴を放出す
るようにした液体放出方法及びその装置に関し、特にイ
ンクジエｙ　）　ｉｆａ録装置に好適なものである。

２、従来技術 まず、従来のインクジェット記録装置の概略について説
明する。

ノズルが設けられた液体収容室に例えばその内容積が縮
小するように圧力が加えられると、液体収容室内部の液
体が圧縮され、このエネルギにより液体収容室に設けら
れたノズルから液滴が放出される。　液体収容室に加え
られる圧力が瞬間的なものであると、液体の圧縮も瞬間
的であり、ノズルから放出される液体は粒状の液滴（ド
ｐツブンソト）となる。

液体収容室内の液体に・インク液を使用し、ノズルの前
に被記録体として記録紙を設け、記録信号（パルス電圧
）に基いて前記操作が行なわれると、ノズルから放出さ
れたドルツブレットが記録紙に当たり、ｂ己録紙にはイ
ンクのドツトが記される。

この操作において、例えば５記録紙を縦方向に動かし、
ノズルを横方向に動かすこととすれば、記録紙の全面に
インクのドツトによる記録を文字等の所定パターンに記
すことができる。

前記したような記録装置は、オンデマンドインクジェッ
ト記録装置として、すで九市場に提供されている。

オンデマンドインクジェットｉ己録装置崖は、ワイヤド
ツトプリンタのようにワイヤのインパクトにより記録紙
にドツトをｕｄすのではなく、ノズルから放出された小
さな液体のドルツブレットが記録紙に当たることにより
ドツトが形成されるから、非常に静かに記録かできる。

　インク液に圧力を加える手段として、例えば、電圧を
印加することにより歪む性質を有する圧電体により行な
うこととすれば、記録に必要な駆動部分が少なく一装置
を小型に出来、また短時間に記録を記すことができる。

即ち、オンデマンドインクジェット記録装置は、ワイヤ
ドツトプリンタと比較し、静かに、速く記録が出来、か
つ装置ｌを小型にすることができる。

更に、色の違うインク液をｄ己録紙の同じ場所に重ね打
ちをすること罠より、インク液自体の色だけではなく、
多色の記録を６己すことが出来るのである。

オンデマンドインクジェット記録装置において、高密度
による高解像度の記録を記録紙に記すためには、記録紙
に記されるドツトの径を小さくする必要があり、そのた
めにはノズルから放出されるドルツブレットの大きさを
小さくしなけ第１ばならない。

また、記録紙に画像等の記録をするには、濃度を多段階
に変化させる必要が生じる。　そ【５て濃度を多段階に
変化させるには、記録紙のある面積に記すドツトの数を
変化させる方法がある。　例えば濃度の濃い記録を得る
には、記録紙に記すドツトの数を多くし、淡い記録をす
るには、ドツトの数を少なくするわけである。　しかし
、この方法だけで中間調を表現するには限界がある。　
濃度を多段階に変化させるには、記録紙の単位面積当り
のドツトの数を変化させると共に、ドツト径を小さくす
る必要がある。

即ち、オンデマンドインクジェット記録装置において、
高密度による高解ｒ象度、及び濃度が多段階の記録を記
録紙に記すためには、ノズルから放出されるドルツブレ
ットの大きさを小さくすることが望ましい、 ノズルから放出されるドルツブレットの大きさを小さく
するためには、ノズル開口の径を小さくすることが考え
られるが、ノズル開口の径を余り小さくすると、ノズル
の目詰りが発生し易く、かつ、ノズル部分でインク液の
Ｍ擦が大きくなり、インク液がノズルから放出されにく
くなる。　ノズルを通過するインク液の流動性との関１
充から、ノズル開口の径を小さくするには自ずと限界が
ある。

また、記録紙に記される記録を高密度とするため、ノズ
ルから放出される際にドルツブレットの背後に暑次的に
形成される小さな液滴であるサテライトを利用する方法
もある。　ノズルから放出されるドルツブレットとサテ
ライトは同一方向に放出されるから記録紙に当たる場所
は、何の操作も加えないと同じ場所である、記録紙に記
されるドツトの径を小さくするには、サテライトのみを
使用し、ドルノブレットが記録紙に到達しないよう操作
をしなければならない。　このためＦｑｙ向 ブンントを帯電させ、偏Ｚさせる手段、及び、使用され
ないドルツブレットを回収する装置が必要となり、記録
装置全体が大型化し、高価となる。

つぎに、ドルツブレットの大きさを小さくし、記録紙に
記されるドツトの径を小さくするために、電気−機械変
換器に印加パルス電圧を低くし、液体収容室にあるイン
ク液に加える圧力を小さくする装置が考え出された。

しかし、この装置によっても、ドルツブレットの大きさ
を小さくするのは困難であることが解った。　液体放出
装置を構成する液体−収容室、電気−機械変換器等は、
固有の撮動周波数があり、＋４ｆ気−機械変換器に印加
されるパルス電圧により発生する振動周波数が、前記し
た固有の振動周波数と異なる」１ｈ合には、加えられる
圧力により能率良く一定の大きさのドロンプレットがノ
ズルから放出されるが、′ｔイ気−機械変換器に加えら
ゎるパルス電圧により発生する振動周波数が、共振振動
周波数もしくはこの周波数成分に一致すると、能率良く
ノズルがらドロンプレットを放出しないのである。

以上す己載したように之従来技術では、ノズルから放出
されるドロンプレットの径の小さなものを簡単に得るこ
とは出来ない、 ３、発明の目的 本発明の目的は、上記した如きドロンプレットの径を容
易かつ精度良く小さくできる方法及び装（ｄを提供する
ことにある。

４、発明の構成 即ち、本発明による方法は、冒頭に記載した液体放出方
法において、前記ノズル内の液体の先端位置を所定距離
だけ後退せしめた状態で前記液体収容室に前記圧力を加
えることを特徴とするものである。

また、本発明は、上記方法を効果的に実施する装置とし
て、ノズルが設げられた液体収容室と、この液体収容室
に配された電気−：幾械変換器と、この電気−機棹変換
器にパルス電圧を印加する電圧印加手段と、前記ノズル
内の液体の先端位置を後退せ１−める液体吸引手段とを
有することを特徴とする液体放出装置も提供するもので
ある。

５、実施例 以下、本発明を実施例につき図面参照下に詳細に説明す
る。

まず１本発明を案出した過程を説明すると、本発明者は
次の如き重要な現象をは已めて見出したのである。　即
ち、上述した如きインクジェット装置において、同じパ
ルス電圧を電気−機械変換器に印加した場合であっても
、パルス電圧を印加したときのノズル内のインク液の先
端位置が、ドロンプレットの大きさに関係していること
を突き止めた。

即ち、第１図（ａ）のように、液体収容室２０ノズル４
内のインク液３の先端が、従来装置の如くノズル４の先
まで満たされている場合と、第１図（ｂ）のように、ノ
ズル４内のインク′ｔＬ２の先端が、ノズル４の先から
ある距離にある場合とでは、同じバルスイ圧を′ｄ気気
−械変換器に印加しても、ノズル４から放出されるドロ
ンプレットの大きさは異なるのである。

ドロンプレットの大きさを縦軸とし、ノズル４の先と、
インク液３の先端位置の間の距離ｌ（即ちインク液先端
の後退距離）を横軸とすると、同じパルス電圧を印加し
た場合であっても、ドロンプレットの大きさは、第２図
に示すように変化することか判明した。

例えば第３図（ａｌＫ示すようなインクジェットブト リンフヘッドにおいて、インク液容器２の壁面に設けた
圧電体ＩＫ１第４図（ａ）　ＩＣ示すようなパルス電圧
を印加すると、インク液容器２の壁面は、パルス′亀圧
（電源は図示省略）が印加される度に、例えば、仮想線
で示すように歪むとすると、容器２内のインク液３は圧
縮され、ノズル１からインク液３がドロンプレット５と
なって放出され、記録紙にドツトが記される・ この際、矢印６で示す方向に、容器２内のインク液３を
制御された址だけ予め吸引しておくと、ノズル４内のイ
ンク液先端は図示の如くに後退せしめられる。　この吸
引量を制御してインク液先端位（ｆを決めた状態で、次
に上記パルス電圧を印加してインク液３をノズル４から
放出すれば、得られるドロンプレット５の径は第２図で
述べた理由により小さくすることができる。　インク液
を上記の如くに吸引するには、容器２内へインク液３を
供給する例えばポンプ手段を０Ｎ−ＯＦＦ動作させれば
よく、この逆動作はポンプ手段の駆動回路に例えばパル
ス状の信号直圧を印加することＫよって達成可能である
。　また、インク供給系に設けたパルプの開閉によって
もインク先端位置を決めることができる。

一方、上記インクジェットプリントヘッドの圧電体ＩＫ
、第４図（ｂ）に示すような第４図（ａ）とは逆極性の
パルス電圧を印加すると、今度は圧電体ｌが設けられた
インク液容器２の壁面は、第３図（ｂ）に示すように、
容器の体積を増大させる方向に歪む。　そして、圧′一
体１に印加されるパルス電圧が停止し、圧′１体１が設
げられた壁面が元の位置に戻るときに、インク液３に圧
力が加えられ、ノズルｌからドｐ、ノブンノト５が放出
される。

圧電体１は印加される電圧の極性により、歪む方向が反
対となるが、いずれの極性でも容器内のインク液に圧力
をかけ、ノズル１からドルツブレット５を放出させるこ
とができる。

第３図（ｂ）の場合、パルス′ｔ５圧が圧′α体に印加
されれば、容器２０体檀は増大するように圧電体１は歪
み、容器２内の液体の圧力は減少する。　容器２内の圧
力が減少すわば、ノズルｌ内のインク液３は容器側に吸
引され、インク液３の先瑞位１ηはノズル１の先から距
離ｌだけ後退する。　従って次に、パルス′α圧をオフ
とし、圧′１体ｌを原形に復元させ、このときの圧力で
液３を放出させたときに、得られたドルツブレット５の
径を小さくすることができる。　この原理も第２図で述
べたと同様である。

第５図は、液滴径の制御を行なえる装置ｄ全体の概略図
を示す。

プリント動作時は、加圧ポンプ１１を動作させるととも
にパルプ１２を開いて、印字ヘッド１０に所定の液静水
圧を与えた状態にある。　なお、この静水圧は正圧の場
合もあれば負圧の場合もある。

負圧にすＺ）には例えば−印字ヘッド１ｏをインクタン
ク１３よりも高い位置に配置することによって実現する
ことができる。　印字ヘッド１ｏより放射される液滴を
小さくするには、加圧ポンプ１１をＯＦＦさせるか、又
は、これとともにハルズ１２を閉じて、印字ヘッドｌＯ
にががる液静水圧を低くすることによって実現できる。

なお、この他に、タンク１３に減圧ポンプ（図示せず）
を接続し、これを０Ｎ−ＯＦ’Ｆさせることによっても
、上記と同様に放射液滴な小さくすることができる。

上記したことから理解されるように、容器２内のインク
液３を吸引してその先端位置を後退せしめた状態で、イ
ンク液の放出動作を行なっているため、従来方法及び装
置では達成困難であったド１’ｆｆ７プレノトの径小化
を容易に達成でき、かつインク液の吸引値もパルス電圧
の選択により制御性良く行なえ、ドルノブレットの径を
正確に制御でとる。

なお、上記に使用する圧電体は、チタン酸バリウム、チ
タン酸ジルコン酸鉛（商品名ＰＺＴ）等の強誘電性を示
す物質の焼結体に、強い電圧を加え、分極方向を揃えた
ものである。

以上に説明した実施例においては、インク液の吸引手段
として上記以外の種々の手段を採用してよい。

６、発明の効果 本発明は上述した如く、容器ダ内の液体を吸引してその
先端位置を後退せしめた状態で、液体の放出動作を行な
っているため、従来方法及び装置では達成困難であった
ドルツブレットの径小化を容易に達成でき、かつ液体の
吸引値もパルス電圧等の選択により制御性良く行なえ、
ドルツブレットの径を正確に制御できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図（ａ
）、（ｂ）はインクジェットプリントヘッドのノズル部
分の拡大断面図、 第２図はノズル内のインク液先端位置と、ドルツブレッ
トの大きさの関係を表わした図、第３図（ａ）（ｂ）は
インクジェットプリンタ人ノドの拡大断面図、 第４図（ａ）、（ｂ）は圧電体に印加するパルス電圧の
波形図、 第５図は装置全体の概略図 である。 なお、図面に示された符号において、 ｌ・・・・・・・・・・圧電体 ２・・・・・・・・・・インク液容器 ３・・・・・・・・・・インク液 ４・・・・・・・・・・ノズル ５・・・・・・・・・・　ドｐノプンット１０・・・・
・・・・プリントヘッド １１・・・・・・・・加圧ポンプ １２・・・・・・・・バルズ １３・・・・φ・・・インクタンク である。 代理人　弁理士　逢　坂　　宏　（他１名）第７８ ＠３０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、■；気気根機械変換器パルス電圧を印加することに
   より若しくは印加した後に、ノズルが設けられた液体収
   容室に圧力を加え、前８己ノズルから液滴を放出するよ
   うにした液体放出方法において、前記ノズル内の液体の
   先端位置を所定距離だけ後退せしめた状態で前記液体収
   容室に前記圧力を加えることを特徴とする液体放出方法
   。 ２、ノズルが設けられた液体収容室と、この液体収容室
   に配された電気−機械変換器と、この′睡気−＋４ａ械
   変換器にパルス電圧を印加する電圧印加手段と、前記ノ
   ズル内の液体の先端位置を後退せしめる液体吸引手段と
   を有することを特徴とする液体放出装置。