JP2979858B2 - 液滴噴射装置 - Google Patents

液滴噴射装置

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JP2979858B2
JP2979858B2 JP4238556A JP23855692A JP2979858B2 JP 2979858 B2 JP2979858 B2 JP 2979858B2 JP 4238556 A JP4238556 A JP 4238556A JP 23855692 A JP23855692 A JP 23855692A JP 2979858 B2 JP2979858 B2 JP 2979858B2
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droplet ejecting
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宏人 菅原
隆弘 鐘ケ江
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学 吉村
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    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
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    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/165Preventing or detecting of nozzle clogging, e.g. cleaning, capping or moistening for nozzles
    • B41J2/16517Cleaning of print head nozzles

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種出力機器等に利用
される液滴噴射装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、各種の液滴噴射装置が例えば産業
用、オフィス用、パーソナル用印字装置等に利用されて
きた。これらの液滴噴射装置では液滴噴射のためのエネ
ルギー発生素子として発熱素子で代表される電気−熱変
換素子や、圧電素子で代表される電気−機械変換素子が
利用されたものが数多く実用化されている。
【0003】また上記、液滴噴射装置に利用される噴射
物としては、ブラック、サイアン、イエロー、マゼンダ
等の各色に着色された液体がその主流を占めている。ま
た、これらの噴射物は着色剤として各種染料を用いた均
一溶液系の液体や着色剤として顔料を用いた分散系の液
体、あるいは着色剤として染料や顔料を用いた熱可塑性
固形物等のいわゆるインクとして使用されるものが多
い。
【0004】一般的に着色剤として顔料を用いた分散系
液体は、染料を用いた溶液系液体に比べて紙面等の被印
字物への液滴として噴射・着弾した後の光学的濃度が高
く、高品質の文字形成、図形形成が実現できると言う基
本的な優位性がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、着色剤
として顔料を用いた分散系液体では液滴噴射装置内で液
体が長時間放置されると分散系液体中に含有される固形
成分の顔料等がファンデルワールス力等に由来する凝集
力等によって二次凝集し沈降すると言う様な分散状態の
変化が生じる問題点があった。
【0006】液体中の固形分が凝集すると、噴射ノズル
の目詰まりが生じ噴射ミスの原因となったり固形分の分
散状態の変化によって印字開始直後の噴射液滴中の顔料
濃度が低くなり印字品質が低下すると言う様な問題点が
生ずる。
【0007】現在産業用液滴噴射装置には上記の着色剤
として顔料を用いた分散系の液体が使用されることが多
いが装置のメンテナンス機構が複雑になったり、ユーザ
ーサイドでの定期的で且つ大がかりなメンテナンスが必
要であったり問題点が多かった。
【0008】またオフィス用、パーソナル用のインクジ
ェットプリンタ等に代表される液滴噴射装置に於いても
液滴噴射のための数十マイクロメータ程度の微細なノズ
ル部分での、目詰まりの問題解決、安定した印字品質を
維持する為の長時間に渡る分散状態の確保など技術的な
問題点が多く、固形分を含有する液体を利用した液滴噴
射装置を商品化するには多大な問題点を解決する必要が
あった。
【0009】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、液滴噴射装置に複雑なメンテナ
ンス機構を設けることなく、液滴装置内で凝集・沈降し
た分散系液体中の固形分の再分散を行うことで、印字品
質の安定した安価な液滴噴射装置の構成を提案すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の液滴噴射装置は液滴噴射のためのエネルギー
変換素子として電気機械変換素子である圧電素子を用い
た液滴噴射装置であり、少なくとも1種以上の固形分を
含有する分散系噴射物を液滴として噴射し、所望の文字
または図形を被印字物に形成する為の液滴噴射装置であ
る。また本発明の液滴噴射装置は前記エネルギー変換素
子である圧電素子を液滴噴射が起こらない範囲内で励振
させる為の電気的手段を有している。
【0011】
【作用】上記の構成を有する本発明の液滴噴射装置では
液滴噴射装置内で使用する液体中の固形分の分散状態が
変化した場合、液滴噴射装置内の圧電素子が励振され
る。圧電素子が励振されることにより液滴噴射装置内の
液体が満たされたチャンバー内には圧力波が発生し、チ
ャンバー内の液体に含有される凝集固形分及び沈降固形
分の良好な再分散が起こる。
【0012】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。
【0013】励振回路のブロック図の一例を図1に示
す。励振回路17はスイッチ部16、発信部15、増幅
部14によって構成されている。インク中の固形分の再
分散のモードが選定されると、外部信号18によりスイ
ッチ部16が作動し、発信部15から設定された周波
数、波形の信号が増幅部14に入る。増幅部14では発
信部15からの信号に従って所定の電圧まで増幅され
る。増幅された信号は、液滴噴射装置の圧電素子11の
電極12に供給される。この時圧電素子の対向電極13
はグランド状態になっている。増幅部14を通した入力
信号によって圧電素子11が励振されインクチャンバー
内に圧力波が発生し、凝集、沈降したインク中の固形分
の再分散が実行される。この時入力信号の周波数、波形
及び電圧値を適正化することで再分散を効果的に行い、
且つアクシデンタルな液滴噴射が起こらないように制御
することができる。
【0014】次に具体的な液滴噴射装置としてのインク
ジェットヘッドのインク噴射部の断面図を図2に示す。
図2で示した圧電式インクジェットヘッドは、いわゆる
カイザータイプのヘッドであり、現在実用化されている
ものである。
【0015】上記圧電式インクジェットヘッドのインク
噴射部は、圧電素子21が接合された振動板22と各チ
ャンネル毎に設けられたインク滴噴射ノズル23、圧力
室として作用するインクチャンバー24及びインク導入
の為のインク供給口25、各インクチャンバー25を連
結するインクマニホールド26にて、構成されている。
【0016】厚み方向29に分極された圧電素子21の
対向する両面に形成された電極27、28を通して圧電
素子21に電圧が印加されると、圧電素子21は圧電・
電歪横効果により、長手方向30に伸縮する。圧電素子
21の変形によって、圧電素子21が接合された振動板
22は屈曲振動を起こす。その振動の様子を破線にて示
した。この振動によりインクチャンバー24の容積変化
がおこり、インクチャンバー内に充填されたインクに圧
力波が発生する。
【0017】実際にインク液滴を噴射する場合はパルス
波形を用いて、インクチャンバー24の容積が増加する
方向に圧電素子21に電圧を印加し、急激に電圧をof
fすることによりインクチャンバー24内の圧力を発生
させインク噴射ノズル23からインク滴を噴射する。
【0018】本実施例ではインク中の固形成分の再分散
の状態を評価するために、インクの顔料としてのカーボ
ンブラック、溶媒、分散剤及び添加剤で構成される顔料
分散系インクを用いた。また評価項目としてはインク中
のカーボンブラックの分散状態を取り上げた。
【0019】その結果を図3に示す。図3に示す分散状
態データはインクチャンバー24内のインクの一部を採
取し観察したものである。また再分散の条件は電圧±2
5V、周波数20KHzのsin波にて行った。図3か
ら明らかなようにインクチャンバー24内に充填された
インクは30日程度の期間で凝集、沈降が起こりその結
果インクの顔料濃度が見かけ上変化していることが判
る。また再分散によって、分散状態は初期状態近くまで
回復していることも明かである。
【0020】次に具体的な液滴噴射装置として別のイン
クジェットヘッドのインク噴射部の構成図を図4に示
す。図4に示したインク噴射部は、インクチャンバー4
3として機能する溝部及び各インクチャンバー43の容
積変化を起こすための壁42から構成される圧電素子4
1とインク導入口45を有する各インクチャンバー43
をインクの流路として構成するためのカバープレート4
4とインク滴の噴射が行われるインク滴噴射ノズル46
を有するノズルプレート47から構成されている。
【0021】厚み方向48に分極処理された圧電素子4
1の壁42の両側面に形成された電極に電圧が印加され
ると、圧電素子の壁42は圧電・電歪の厚みすべり効果
によってせん断変形がおこり圧電素子の壁42の幅方向
49にせん断変形を引き起こす。
【0022】この時二つの圧電素子の壁42に挟まれた
インクチャンバー43の容積変化が起こる。従ってイン
クチャンバー43には圧力波が発生しインクチャンバー
43の中に充填されているインクが液滴となってインク
滴噴射ノズル46から噴射される。
【0023】本実施例ではインク中の固形成分の再分散
の状態を評価するために、インクの顔料としてのカーボ
ンブラック、溶媒、分散剤及び添加剤で構成される顔料
分散系インクを用いた。また評価項目としてはインク中
のカーボンブラックの分散状態を取り上げた。その結果
は図5に示す。図5に示す分散状態データはインクチャ
ンバー43内のインクの一部を採取し観察したものであ
る。また再分散の条件は電圧±15V、周波数30KH
zのsin波にて行った。
【0024】図5から明らかなようにインクチャンバー
43内に充填されたインクは15日程度の期間で凝集、
沈降が起こり、その結果インクの顔料濃度が見かけ上変
化していることが判る。また再分散によって、分散状態
はかなり回復していることも明かである。先の実施例と
の差異が見られるのは再分散の条件のマッチングの差
や、ヘッド構成の差異によるものだと考えられる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の液滴噴射装置は液滴噴射のためのエネルギー変換
素子である圧電素子を液滴噴射が起こらない範囲内で励
振させることにより、液滴噴射装置内で沈降した分散系
噴射物中の含有固形分を効率よく再分散させることが可
能な安価な液滴噴射装置である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の励振回路の一例を示すブロック図であ
る。
【図2】液滴噴射装置のインク噴射部の構造を示す断面
図である。
【図3】再分散の評価結果を示す図である。
【図4】液滴噴射装置のインク噴射部の構造を示す斜視
図である。
【図5】再分散の評価結果を示す図である。
【符号の説明】
11 圧電素子 17 励振回路 21 圧電素子 41 圧電素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木下 昌彦 名古屋市瑞穂区苗代町15番1号ブラザー 工業株式会社内 (72)発明者 吉村 学 名古屋市瑞穂区苗代町15番1号ブラザー 工業株式会社内 審査官 湯本 照基 (56)参考文献 特開 平3−190747(JP,A) 特開 昭60−224553(JP,A) 特開 昭60−210681(JP,A) 特開 平4−216940(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/175 B41J 2/01 B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液滴噴射のためのエネルギー変換素子と
    して電気機械変換素子である圧電素子を用いた液滴噴射
    装置であって、 少なくとも1種以上の固形分を含有する分散系噴射物を
    液滴として噴射し、所望の文字または図形を被印字物に
    形成する為の液滴噴射装置に於て、 前記エネルギー変換素子である圧電素子を液滴噴射が起
    こらない範囲内で励振させることにより、液滴噴射装置
    内で凝集・沈降した前記分散系噴射物中の含有固形分を
    効率よく再分散させるようにしたことを特徴とする液滴
    噴射装置。
JP4238556A 1992-09-07 1992-09-07 液滴噴射装置 Expired - Lifetime JP2979858B2 (ja)

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US08/415,150 US5650802A (en) 1992-09-07 1995-03-31 Ink dispersion device for liquid droplet ejecting apparatus

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