JPH0211429B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は微小なインク滴を噴射するインク滴噴
射装置に関する。

インク滴を噴射するインク滴噴射装置の内、必
要な時にインク滴の噴射が得られるオンデマンド
型が、 (1) 不要インク処理のない (2) カラー化が極めて容易な (3) インク滴の滴径が可変であり、濃淡表現が可
能な、 優れた特長点を有している為に、種々実用化に至
つている。

第１図並びに第２図は上記実用化に至つている
著名なインク滴噴射装置を示し、第１図はインク
が満されるインク室１が１室のシングルキヤビテ
イ型と称せられるもので、特公昭53−12138号に
詳しい説明が為されている。第２図は上記インク
室１が内方の室１ａの外方の室１ｂとに分割され
たダブルキヤビテイ型のインク滴噴射装置で特公
昭53−45698号に開示されている。この両者に共
通することは、電気信号に応答して圧電振動子２
が湾曲振動しその振動によつてインク室１内の圧
力が上昇してオリフイス３からインク柱４を突出
せしめ、そのインク柱４が自分自身の運動エネル
ギと表面張力とによつてインク滴５となり対向配
置された記録媒体（図示せず）に向つて飛翔する
インク滴５のオンデマンド型噴射メカニズムにあ
る。

本発明は斯るオンデマンド型インク滴噴射装置
に属する新規な噴射装置として本発明者等が６月
20日付で出願した特願昭55−84264号（特開昭57
−8163号）の改良に係り、先ずは上記特許明細書
に記載された本発明の基本となるインク滴噴射装
置を説明する。

第３図は上記本発明の基本となるインク滴噴射
装置を示す断面図で、１０は正弦波状、矩形波
状、鋸歯波状等の電気信号に応答して振動する圧
力変化手段としての圧電振動子、１１は該圧電振
動子１０が長径端の一側壁を形成し対向箇所に小
径の開孔１２を有するホーン状の圧力室、１３は
該ホーン状の圧力室１１の開孔１２を閉塞する樹
脂板、金属板、ゴムシート、フイルム等の薄板、
１４は該薄板１３によつて閉塞された圧力室１１
を満たし圧電振動子１０の振動を上記薄板１３に
伝播せしめる伝播媒体で、該伝播媒体１４は振動
の伝播率が高く残留振動に対してダンピング作用
のある水、インク、シリコンオイル、水銀等の液
体、シリコングリス等の粘弾性物質及び磁性流体
等の如き液体に粉体をコロイド状に混入したもの
等が適宜用いられる。従つて、薄板１３は振動部
として動作する。１５は薄板１３の前方に僅小間
隙を隔てて配置されその間隔に一定の厚みのイン
ク層１６を保持する前面板、１７は該前面板１６
の略中央の薄板１３対向箇所に穿たれた微小径の
オリフイス、１８は上記インク層１６に外部から
インクを供給するキヤピラリイチユーブである。

斯る構造のインク滴噴射装置の圧電振動子１０
に電気信号が給電されると、該圧電振動子１０は
湾曲振動し圧力室１１側に湾曲した際、圧力室１
１内の圧力を上昇せしめる。この圧力上昇は伝播
媒体１４を介して小面積の薄板１３にホーン状の
形状と相俟つて圧力増幅されながら到達し、該薄
板１３をインク層１６側に急激に変位せしめる。
従つて、この薄板１３の急激な変位によつてイン
ク層１６のインクは対向箇所に穿たれたオリフイ
ス１７から突出しインク滴となり噴射する。次に
圧電振動子１０が逆方向に湾曲すると圧力室１１
内の圧力は減小し薄板１３は平面状態に戻つてキ
ヤピラリイチユーブ１８からインク層１６にイン
クが補給される。

この様に、薄板１３の振動によりインク滴の噴
射並びにインクの補給が行なわれており、この薄
板１３を電気信号に応答して忠実に振動させるこ
とが非常に重要である。

一方、上記圧力室１１への伝播媒体１４の充填
は第４図に示す如く圧力室１１と連通した細孔１
９を形成し、この細孔１９から圧力室１１内の空
気を真空脱気しながら上記伝播媒体１４を充填せ
しめ、その後ネジ式の密閉栓２０で閉塞する方法
が採られている。この方法によると、密閉栓２０
の座部と細孔１９との間には水密的に細孔１９を
閉塞する為の０リング等の弾性パツキング２１が
配挿せしめられている。

然し乍ら、密閉栓２０の密閉度を高める為に密
閉栓２０のネジ込み量を増やすと、細孔１９内の
伝播媒体１４の圧力が上昇して圧力室１１内の伝
播媒体１４を加圧し、第４図に示す如く薄板１３
を撓ませる危惧が発生する。斯る薄板１３の撓み
危惧は密封状態の圧力室１１内での伝播媒体１４
の熱伸縮の際にも発生する。この様に薄板１３が
撓むと該薄板１３は圧電振動子１１による圧力変
化を受けても忠実に振動することができず、オン
デマンド的にインク滴を噴射させることができな
い。

また圧力室１１を密閉すると、内部に充填され
た伝播媒体１４が経年変化を来たし所望のインク
滴の噴射が得られない虞がある。

本発明インク滴噴射装置は斯る点に鑑みて為さ
れたもので、以下に第５図以降を参照しつつ詳述
する。

第５図は本発明装置を示す断面図であつて、１
０〜２１は第３図並びに第４図と同様に圧電振動
子乃至弾性パツキングで、異なるところは新たに
振動部を司どる薄板１３に該薄板１３の振動に影
響を与えない程度の開孔面積を有する連通通路２
２を形成したところにある。即ち、圧力室１１は
連通通路２２を介して絶えずインク層１６と連通
している。また、圧力室１１とインク層１６とは
連通している為に圧力室１１に充填される伝播媒
体１４′はインクが採用されている。

この様に薄板１３に連通通路２２を有するイン
ク滴噴射装置の圧力室１１にインクから成る伝播
媒体１４′の充填は従来と同様に圧力室１１を開
放した状態でインク中に浸漬せしめて真空脱気を
行ない、細孔１９から上記圧力室１１の空気と伝
播媒体１４とを置換する。またこの時図示してい
ないがインク層１６にも細孔を介して上記伝播媒
体１４′と同質のインクが充填される。そして圧
力室１１と連通している上記細孔１９に弾性パツ
キング２１を挿通した密閉栓２０をネジ込む。更
にこの細孔１９を水密的に閉塞する為に密閉栓２
０のネジ込み量を増やすと、細孔１９内の伝播媒
体１４′の圧力は上昇して圧力室１１内の伝播媒
体１４′を加圧する。この加圧は振動部の薄板１
３に伝播し該薄板１３を一旦撓ませる。然し、薄
板１３を撓ませている伝播媒体１４の圧力上昇は
連通通路２２からインク層１６側に該インク層１
６内のインクと伝播媒体１４′とのインク圧が同
圧となるまでリークし、上記薄板１３の撓みは
序々に平板状態となる。即ち、細孔１９を水密的
に閉塞することによつて発生する圧力上昇は圧力
室１１内の伝播媒体１４を加圧し薄板１３を一旦
撓ませたにも拘らず薄板１３に形成された連通通
路２２からリークしインク滴の非噴射時薄板１３
を平板状態に保持する。従つて、非噴射時平板状
態を呈する薄板１３は圧電振動子１０の振動に対
して忠実に応答することになる。

因みに連通通路２２の形状は第６図ａ，ｂに示
す如く単一の連通孔であつても良いし、複数個の
円弧状連通スリツトであつても良く、その開孔面
積が圧電振動子１０の圧力変化が伝播媒体１４′
を介して薄板１４に加えられた時該薄板１３が振
動しインク滴の噴射が得られる程度のものであれ
ば如何なる形状を採つても良い。本発明者等の実
験によると、厚み10μｍ、有効振動部径２mmのス
テンレス板からなる薄板１３に開孔径30μｍの第
６図ａの如き単一連通孔形状の連通通路２２を穿
ち、その前方に厚み200μｍのインク層１６を保
持し、更にその前方に開孔径50μｍのオリフイス
１７を配置して直径10mmの圧電振動子１０を20K
Hz程度で振動せしめたところ、上記オリフイス１
７から６滴／mmの解像度のオンデマンド的インク
滴の噴射を得ている。また連通通路２２のみを
70μｍとし他は同じ条件で実験を行なつてもオン
デマンド的にインク滴が噴射されることを確認し
ている。

本発明は以上の説明から明らかな如く、圧力室
にインクを充填しこのインクを伝播媒体として圧
力変化手段の圧力変化を小面積の振動部に集中的
に印加して前面に保持されたインク層からインク
滴を噴射するインク滴噴射装置に於いて、上記振
動部に該振動部の振動に影響を与えない程度の開
孔面積を有する連通通路を形成して圧力室とイン
ク層とを連通せしめたので、インクを圧力室に充
填する際に発生する異常圧力上昇を上記連通通路
を介してインク層側にリークさせることができ、
非噴射時圧力室とインク層とのインク圧は同圧と
なり上記圧力上昇に起因する振動部の撓み変形を
回避することができる。従つて、振動部は絶えず
圧力変化手段の圧力変化に対して忠実に応答し経
年に亘つてオンデマンド的にインク滴を墳射せし
めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図並びに第２図は従来のオンデマンド型イ
ンク滴噴射装置を示す断面図、第３図並びに第４
図は本発明装置の基本構造を示す断面図、第５図
は本発明インク滴噴射装置を示す断面図、第６図
ａ，ｂは本発明の要部を示す拡大正面図である。 １０……圧電振動子、１１……圧力室、１３…
…薄板、１６……インク層、１７……オリフイ
ス、２２……連通通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部にインクが充填された圧力室に圧力変化
   手段を関連付け、この圧力変化手段による圧力変
   化を上記インクを介して圧力室の側壁の一部に形
   成された小面積の振動部に集中的に印加し、この
   振動部の前面に保持されたインク層のインクをイ
   ンク滴として噴射せしめるインク滴噴射装置に於
   いて、上記振動部に該振動部の振動に影響を与え
   ない程度の開孔面積を有する連通通路を形成して
   圧力室とインク層とを連通せしめ、非噴射時圧力
   室とインク層とのインク圧を同圧としたことを特
   徴とするインク滴噴射装置。