JP2005520717A - プリントヘッドのための流体的電気的フィッティングならびにこのようなフィッティングを備えたプリンタ - Google Patents

プリントヘッドのための流体的電気的フィッティングならびにこのようなフィッティングを備えたプリンタ Download PDF

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    • B41J2/175Ink supply systems ; Circuit parts therefor

Abstract

本発明は、インクジェットプリンタに関するものであって、アンビリカルの端子連結部(1)が、プリンタのプリントヘッドの連結部(3)に対して連結されることを特徴としている。インクジェットプリンタは、アンビリカルの複数の電気端子(13,19)と複数の流体端子(24)とを位置決めするための第1位置決め手段(12,13,14,15,17,18,20〜23,25)と第2位置決め手段(12,14,15,16,25)とを具備するとともに、アンビリカルに対して機械的に連結された第3位置決め手段(12,28)と、プリントヘッドの連結部(3)に対して機械的に連結された第4位置決め手段(31,48)と;を具備している。第3位置決め手段と第4位置決め手段とが係合することにより、アンビリカルの端子連結部(1)とプリントヘッドの連結部(3)とが位置決めされる。

Description

本発明の属する技術分野は、電気信号源と、特にインクジェットプリンタといったようなプリンタのプリントヘッドと、の間の電気的フィッティングである。本発明は、また、様々な流体管理リザーバと、上記プリンタのプリントヘッドと、の間の流体的フィッティングに関するものである。本発明は、フィッティングのうちの、プリントヘッドのところに配置された部分に関するものである。フィッティングのうちのこのような部分は、電気信号源とリザーバとに対して連結される。本発明は、最終的には、全体的に、電気的流体的フィッティングに関するものである。本発明は、また、このようなフィッティングを備えたインクジェットプリンタに関するものである。
連続型ジェットプリンタの典型的な動作について、以下説明する。プリントヘッドの加圧チャンバ内において加圧状態で収容された導電性インクは、校正済みノズルから放出され、これにより、インクジェットが形成される。周期的刺激デバイスの作用により、このようにして形成されたインクジェットは、規則的時間間隔でもって、空間内の単一ポイントにおいて遮蔽される。このようなインクジェットに関する強制的分断は、通常は、ジェットの分裂ポイントと称されるポイントのところにおいて、ノズルの上流側において加圧チャンバ内に収容されたインク内に設置された圧電性結晶の周期的振動によって、誘起される。分裂ポイントを起点として、連続的ジェットは、規則的間隔とされた互いに同じ複数のインク液滴からなる1つのストリームへと変換される。『帯電電極』と称されるような、第1グループをなす複数の電極が、分裂ポイントの近傍に配置されている。この帯電電極の機能は、複数の液滴からなるストリーム内における各液滴に関し、所定の帯電電荷量を選択的に付与することである。その後、ジェット内のすべての液滴は、『偏向電極』と称される複数の電極からなる第2機構を通過する。偏向電極は、帯電した液滴の経路を変更させるような電界を形成する。
いわゆる連続偏向型インクジェットプリンタという第1変形例においては、ジェット内で各液滴に付与される電荷量が、可変とされ、各液滴は、それぞれに対して既に割り当てられた帯電電荷量に比例した大きさの分だけ、偏向される。プリンタ支持体上において液滴が着地することとなるポイントは、電荷量に依存する。偏向を受けなかった液滴は、プリントヘッドの一部をなすガターによって回収され、インク回路に向けてリサイクルされる。
連続偏向型インクジェットプリンタの一例が、図1に示されている。
プリンタは、導電性インク(110)を収容したリザーバ(111)を備えている。導電性インク(110)は、液滴生成器(116)のところにまで、流通チャネル(113)を通して案内される。液滴生成器(116)は、流通チャネル(113)内に収容された加圧インクからインクジェットを形成するとともに、このインクジェットを、複数の液滴からなるストリームへと分裂させる。これら液滴は、電圧源(121)から電力が供給されている帯電電極(120)を使用することによって、選択的に帯電される。帯電した液滴は、2つの偏向電極(102,103)の間の空間を通過する。各液滴の偏向度合いは、帯電量に応じて変化する。最小の偏向を受けた液滴や偏向を受けなかった液滴は、インク回収容器すなわちガター(106)に向けて案内される。一方、偏向を受けた他の液滴は、支持体(213)によって局所的に支持された基体(127)に向けて案内される。よって、基体(127)へと到達するストリーム内の各液滴を、最小変位位置と、最大変位位置と、様々な中間変位位置と、にわたって偏向させることができる。ストリーム内のすべての液滴は、プリントヘッドと基体との間における相対的な前方移動方向をなすY方向に対して垂直な幅(ΔX)を有したラインを形成する。プリントヘッドは、インクジェットを生成するとともにインクジェットを複数の液滴へと分離させるための手段(116)と;帯電電極(120)と;偏向電極(102,103)と;ガター(106)と;によって形成されている。プリントヘッドは、通常は、図示していないケーシングによって囲まれている。最初の液滴と最後の液滴との間の経過時間は、非常に短い。その結果、プリントヘッドと基体とが連続的に移動しているにもかかわらず、ストリームの噴射時には、基体がプリントヘッドに対して動いていないものと見なすことができる。複数のストリームが、空間内へと、一定間隔で発射される。プリントヘッドと基体との間の相対移動と、基体に向けて案内される各ストリーム内の連続した各液滴と、の組合せは、図1において符号(128)によって示しているような様々なパターンをプリントするための手段をもたらす。
機能を発揮するためには、プリンタのプリントヘッドが、第1に、加圧リザーバに対して、第2に、基体へと到達しなかったインクを受領するレセプタクルに対して、流体的に連結される必要があることは、明らかである。一般に、インク供給連結とインク回収連結とに加えて、プリントヘッドは、インク溶媒リザーバとに対する連結と、加圧エア導入口とに対する連結と、を備えている。電気的には、プリントヘッドは、例えば圧電性結晶や帯電電極や偏向電極といったような液滴形成手段に対しての電力供給のために必要な電圧と情報とを受領し得るよう、電圧源と信号源とに対して接続されなければならない。各電極のために必要な電圧は、数千ボルトの程度のものとし得ることに、注意されたい。このような電圧値を使用する場合には、電気接続は、特に、十分に電気絶縁されていなければならない。
このような目的のために、プリンタのプリントヘッドには、1つまたは複数の電気的フィッティングと、1つまたは複数の流体的フィッティングと、が設けられる。プリントヘッドの組立時や交換時には、これら電気的フィッティングおよび流体的フィッティングの各々が、接続されなければならない。
欧州特許出願公開第 0 805 035 A2号明細書には、プリントヘッドに対しての、データと流体と供給電力とを供給するためのアンビリカルの連結が、常に複雑なプロセスによって行われてきたことが説明されている。このようなプロセスにおいては、アンビリカルを溶接する場合にはアンビリカルを高精度で溶接する、あるいは、アンビリカルをネジ止めする場合にはケーブルを変形させて捻る。特に、アンビリカルの取外しは、アンビリカルを損傷させずに行うことができない。
欧州特許出願公開第 0 805 035 A2号明細書は、この参考文献の添付図面に示されているように、アンビリカルの組立および分解を単純化し得るようにして、アンビリカル(1)と、プリントヘッドを支持するための構造(2)と、を連結するためのシステムが開示されている。プリントヘッドを収容するための剛直なキャップ(3)が、プリントヘッドの支持構造(2)と、アンビリカル(1)と、の間に配置されている。アンビリカルのネジ山付き端子部(7)は、キャップ(3)のネジ山付き開口(9)内に、容易にネジ止め/ネジ止め解除することができる。これが行われた後に、アンビリカル付きのキャップ(3)が、複数のネジ(5)を使用することによって、支持体(2)上に取り付けられる。アンビリカルとキャップ(3)との間においてネジ山(7)上に配置されるロックナット(8)が、アセンブリ全体をロックする。
欧州特許出願公開第 0 805 035 A2号明細書
本発明は、プリンタの組立および交換を簡単化することを意図したものである。これを得るために、アンビリカルの端子連結部に、複数の電気端子を位置決めするための第1位置決め手段と、複数の流体端子を位置決めするための第2位置決め手段と、を設け、これら第1位置決め手段と第2位置決め手段とを、アンビリカルの端子連結部に機械的に固定している。最後に、アンビリカルに対して機械的に固定された第3位置決め手段を使用することによって、アンビリカルを、プリントヘッドの連結部に対して位置決めしている。プリントヘッドの連結部は、第4位置決め手段を備えている。この第4位置決め手段は、第3位置決め手段と係合することによって、アンビリカルを位置決めする。これにより、アンビリカルを、プリントヘッドの連結部に対して連結する際には、アンビリカルの複数の流体端子が、プリントヘッドの複数の流体端子に対して連結されるとともに、アンビリカルの複数の電気端子が、プリントヘッドの複数の電気端子に対して連結される。
よって、第1に、アンビリカルは、端子連結部を備え、この端子連結部は、アンビリカルに機械的に固定された複数の電気端子と複数の流体端子とを位置決めするための手段を有している。第2に、プリントヘッドは、連結部を備えている。
組立時には、必要な操作は、アンビリカルの端子連結部を、プリントヘッドの連結部に向けて押し込むことだけであり、これにより、連結を行うことができる。連結完了後には、部分的にはアンビリカル上に位置しかつ部分的にはプリントヘッドの連結部上に位置した取付手段が、アンビリカルを、プリントヘッドに対して、所定位置に維持する。
要約すれば、本発明は、プリントヘッドを具備してなるインクジェットプリンタに関するものであって、プリントヘッドが、このプリントヘッドの複数の電気端子および複数の流体端子を、プリンタの複数の電気導体および複数の流体回路に対して接続されたアンビリカルに対して、連結するための連結部を備え、アンビリカルが、複数の電気導体端子および複数の流体パイプ端子によって形成された端子連結部を備え、アンビリカルの端子連結部が、
−アンビリカルの端子連結部内の複数の電気端子を位置決めし得るよう、アンビリカルの端子連結部に対して機械的に連結された第1位置決め手段と;
−アンビリカルの端子連結部内の複数の流体端子を位置決めし得るよう、アンビリカルの端子連結部に対して機械的に連結された第2位置決め手段と;
−アンビリカルに対して機械的に連結された第3位置決め手段と;
を備え、プリントヘッドの連結部が、
−プリントヘッドのボディの固定コネクタであるとともに、プリントヘッドのボディからの複数の流体パイプ端子と、固定コネクタに対して機械的に位置決めされた複数の電気導体端子と、を備え、複数の流体パイプ端子の各開口が、連結部の所定位置に配置されているような、固定コネクタと;
−プリントヘッドの連結部に対して機械的に連結された第4位置決め手段と;
を備え、アンビリカルとプリントヘッドとが連結される際には、
−第3位置決め手段と第4位置決め手段とが係合することにより、アンビリカルの端子連結部とプリントヘッドの連結部とが位置決めされ、これにより、第1位置決め手段によってアンビリカルの端子連結部内において位置決めされた複数の電気端子が、アンビリカルとプリントヘッドとの連結状態において、固定コネクタに対して機械的に位置決めされている複数の電気導体がなす複数の端子に対してコンタクトするとともに、アンビリカルの第2位置決め手段によって位置決めされた複数の流体端子が、固定コネクタの複数の流体端子に対して一直線状に配置され、アンビリカルの複数の流体端子と、プリントヘッドのボディからの複数の流体端子と、の間には、密封的連結が確立されていることを特徴としている。
第1位置決め手段と第2位置決め手段と第3位置決め手段とがアンビリカルに対して機械的に連結されていることにより、これら手段と、これら手段によって位置決めされる複数の電気端子および複数の流体端子とは、プリントヘッドとアンビリカルとの連結または連結解除と同時的に、プリントヘッドのボディの連結部に対して、連結または連結解除される。プリントヘッドの交換に際して、中間介在的な位置決め部材を、取り付けたり取り外したりする必要は、一切ない。
本発明は、また、インクジェットプリンタのプリントヘッドに関するものであって、インクジェットプリンタが、本発明の様々な実施形態によるインクジェットプリンタとされ、プリントヘッドが、このプリントヘッドの複数の電気端子および複数の流体端子を、プリンタの複数の電気導体および複数の流体回路に対して接続されたアンビリカルに対して、連結するための連結部を備え、プリントヘッドの連結部が、
−プリントヘッドのボディの固定コネクタであるとともに、プリントヘッドのボディからの複数の流体パイプ端子と、固定コネクタに対して機械的に位置決めされた複数の電気導体端子と、を備え、複数の流体パイプ端子の各開口が、連結部の所定位置に配置されているような、固定コネクタと;
−プリントヘッドの連結部に対して機械的に連結された第4位置決め手段と;
を備え、第4位置決め手段が、アンビリカルを位置決めするための第3位置決め手段と係合し得るよう構成され、第3位置決め手段と第4位置決め手段との係合によって、固定コネクタの複数の流体パイプ端子と複数の電気導体端子との双方が、同時に、アンビリカルの複数の流体パイプ端子と複数の電気導体端子とに対して位置決めされることを特徴としている。
本発明の好ましい実施形態においては、インク液滴偏向電極に関して特に必要とされる数千ボルトという高電圧が、プリントヘッドのケーシングの内部に収容された電気回路によって、低電圧をもとにして形成される。このため、アンビリカルの連結に関しての絶縁という問題点を、極めて単純化することができる。
好ましい実施形態の有利な変形例においては、偏向電極の形状は、液滴経路の長さにわたって、小さくかつほぼ一定の電極間間隔を維持し得るようなものとされる。これにより、偏向機能を、偏向電極に対する通常の等電位型の電力供給に関して使用されてきた通常の電圧よりもかなり低い電圧でもって、得ることができる。この結果、電気絶縁に関する問題点を、さらに低減し得るとともに、プリントヘッド内への高電圧供給電源の一体化を簡単化することができる。
以下においては、添付図面を参照しつつ、本発明によるシステムの機能や本発明の特徴点も含めて、本発明の例示としての実施形態や変形例について、説明する。
図2は、アンビリカルの端子連結部(1)と、プリンタのプリントヘッドの連結部(3)と、を示す分解斜視図である。
アンビリカルの電気的かつ流体的端子部は、それ自体は公知のものであって、本発明そのものは、この端子部に注目している。
アンビリカルの端子部(1)は、エンクロージャー(11)を備えている。このエンクロージャー(11)は、公知な態様でもって複数の電気導体端子および流体パイプ端子を収容している。
本発明においては、以降の説明においてはエンクロージャー(11)のベル(12)として参照されることとなる中空かつ剛直な端子部分(12)が、複数の電気端子を位置決めするための手段(13,14)と、複数の流体端子を位置決めするための手段(14)と、を収容している。このベル(12)は、図2からはわからないものの中空部材とされており、フラットなボトム部(4)を有している。フラットなボトム部(4)の中央は、穴開けされており、これにより、アンビリカル内に設けられている複数の流体パイプおよび複数の電気導体を挿通させている。外面上においては、ベル(12)の1つの側方周縁面(28)は、アンビリカルの局所的軸に対して平行なものとされている。図示の例においては、複数の流体端子の位置決め手段(14)は、例えばプラスチックといったような非導電性材料から形成されたローラ(14)から構成されている。このローラ(14)は、複数の貫通穴(16)を備えている。これら貫通穴(16)は、多くの場合において環状フィッティングと称されるようなリブ付きフィッティング(24)と、係合する。これにより、これらリブ付きフィッティング(24)によって形成された複数の流体端子を収容して位置決めすることができる。リブ付きフィッティング(24)自体は、軸方向部分(29)から構成されている。軸方向部分(29)の外面上には、ノッチが形成されている。軸方向部分(29)の端部には、軸方向部分(29)に対する一体部材として、穴付きフラットワッシャ(7)が形成されている。よって、ワッシャ(7)は、リブ付きフィッティング(24)の軸方向部分(29)に対して、密封式に機械的に連結されている。ローラ(14)には、キャビティ(17)が形成されている。
図示の例においては、複数の電気端子の位置決め手段(13,14)は、コネクタ(13)を備えて構成されている。コネクタ(13)は、絶縁性部分(18)上に複数の導電性ストリップ(19)を固定することによって形成されている。ローラ(14)のキャビティ(17)の幾何形状は、フィッティング(13)がキャビティ(17)内に適合し得るようにかつこれによりフィッティング(13)がローラ(14)に対して位置決めされ得るように、構成されている。フィッティング(13)の絶縁部分(18)は、位置決め部分(20,22)を有している。これら位置決め部分(20,22)は、ローラ(14)上のそれぞれ対応する部分(21,23)と係合し、これにより、導電性ストリップ(19)の位置を、ローラ(14)に対して、完全に決定することができる。図示の例においては、位置決め部分(20〜23)は、フィッティング(13)上に設けられた突出部分(20,22)と、ローラ(14)上に設けられた中空部分(21,23)と、から構成されている。
アンビリカルの連結部は、以下のようにして組み立てられる。すなわち、アンビリカルの複数の流体端子の各々を、貫通穴(16)を通して挿通させる。その後、それら流体端子を、リブ付きフィッティング(24)の軸方向部分(29)上において締め付ける。その後、各リブ付きフィッティング(24)を、それぞれ対応する貫通穴(16)内に嵌入する。
アンビリカルの複数の電気端子を、フィッティング(13)のストリップ(19)上に固定する。その後、フィッティング(13)を、キャビティ(17)内に収容して位置決めし、フィッティング(13)の突出部分をローラ(14)の中空部分内に嵌入する、または、ローラ(14)の突出部分をフィッティング(13)の中空部分内に嵌入する。その後、ローラ(14)を、図2には示していないもののベル(12)のボトム部(4)の内面に対して係止されるまで、ベル(12)内へと嵌入する。好ましくは、ローラを、ベル(12)内において締め付ける。この状態においては、フィッティング(13)も、また、ベル(12)のボトム部(4)の内面に対して係止され、軸方向配置とされる。ローラの角度位置、すなわち、ベル(12)のところにおけるアンビリカルの中心軸に対しての、フィッティング(13)の角度位置は、任意の手段によって制御することができる。ベル(12)とローラ(14)とを、例えば楕円形状といったような、互いに対応する外形形状のものとすることができる。これにより、ローラは、ベル内へと挿入する前に、1つの角度位置をなすことしかできない。あるいは、ピンや位置決め穴を、ベルまたはローラ上に設けることができる。図に示す例においては、ピン(15)が、ベルの貫通穴(25)内に差し込まれる。ピンの軸は、アンビリカルの局所的軸に対して垂直なものとされる。ピンは、さらに、ローラの外周面(27)上に形成されたブラインド孔(図示せず)内に差し込まれる。組立状態においては、ローラ(14)のうちの、ベル(12)のボトム部(4)に対して接触している方の平面とは反対側の平面が、ベル(12)の側面(28)のエッジと面一とされる、あるいは、ベルのこのエッジからごくわずかだけ突出したものとされる。このことは、ローラ(14)の厚さが、外周面(28)のエッジに対応して内表面によって形成されたベル(12)の内周エッジの高さよりも、ごくわずかだけ大きいことを意味している。
上述した例においては、アンビリカル内の複数の電気端子を位置決めするための第1位置決め手段は、ボトム部(4)がコネクタ(13)をアンビリカルの局所的軸方向へと位置決めする係止面を形成しているベル(12)と、ローラ(14)と、このローラのキャビティ(17)と、ローラ(14)に対してコネクタ(13)を位置決めするための位置決め手段(20〜23)と、ピン(15)と、ベル(12)の貫通穴(25)と、ローラ(14)のブラインド孔と、から構成されている。アンビリカル内の複数の流体端子を位置決めするための第2位置決め手段は、ボトム部(4)がローラ(14)をアンビリカルの局所的軸方向へと位置決めする係止面を形成しているベル(12)と、流体接続部材(24)を収容して位置決めするための複数の穴(26)が形成されているローラ(14)と、ピン(15)と、ベル(12)の貫通穴(25)と、ローラ(14)のブラインド孔と、から構成されている。ローラ(14)がコネクタ(13)と複数の流体端子とを位置決めすることにより、複数の電気接続と複数の流体接続とに関する第1および第2位置決め手段を、特に単純化してコンパクトな態様とすることができる。最後に、第1および第2位置決め手段がアンビリカルに対して機械的に固定されていることのために、プリントヘッドの組立時または分解時に必要な操作が、アンビリカルを連結解除し得るようまたは連結し得るよう、アンビリカルを軸方向並進移動させることだけであることを、理解することができる。
次に、プリントヘッドの連結部(3)について説明する。
本質的に、連結部(3)は、平面(31)を有してなるベースと、アンビリカルを位置決めして保持するための手段と、を備えている。ケーブル(または、エンクロージャー)(42)は、透明なものとして図示されており、これにより、プリントヘッドのボディ(34)と、詳細に後述するようなプリント回路(38)と、が図示されている。図2の例においては、アンビリカルを位置決めして保持するための手段は、固定されたコネクタ(31)がなす平面に対して直交した周縁面(48)を備えている。図示の例においては、固定コネクタ(31)と周縁面(48)とによって、中空部(32)を形成している。プリントヘッドの連結部(3)の複数の流体制御端子(36)が、固定コネクタ(31)上において開口している。
流体パイプをなすこれら端子(36)は、アンビリカルがプリントヘッドの連結部(3)に対して連結された際には、それら流体端子(36)がそれぞれ対応するフィッティング(24)の各軸方向部分(29)の延長線上に位置するようにして、固定コネクタ(31)上に配置されている。プリント回路基板(38)は、固定コネクタ(31)がなす平面に対して直交した平面を有している。このプリント回路基板のうちの、複数の電気端子(39)が設置されている端部(33)が、中空部(32)内において開口している。プリント回路基板(38)は、アンビリカルがプリントヘッドの連結部(3)に対して連結された際には、複数の電気端子(39)がコネクタ(13)のそれぞれ対応する電気端子(19)に対して電気コンタクトし得るようにして、配置されている。
この連結部の動作について、以下説明する。
ベル(12)の外周面(28)の高さは、中空部(32)の内周面(48)の高さに対して、ほぼ等しいものとされている。外周面(28)の外面形状は、中空部(32)の内周面(48)に対応するものとされている。したがって、ベル(12)は、フィッティング(24)の端部ワッシャ(7)が中空部(32)のボトム(31)に対して当接するようになるまで、調節可能的に凹所(32)内へと進入することができる。その場合、フィッティング(24)の軸方向部分(29)は、プリントヘッドの複数の流体パイプの各軸に対して一直線状とされる。コネクタ(13)の複数のコンタクト(19)は、プリント回路基板(38)の電気端子(39)に対してコンタクトする。図示の例においては、ベル(12)と中空部(32)の内面(48)とは、回転可能な円筒体となっている。この場合、組立時にアンビリカルとプリントヘッドとの良好な角度的位置決めのために必要なことは、それ自体は公知であるような分極デバイスを提供することのみである。平面(31)上のグルーブ(図示せず)内に配置された、例えばO−リングといったような、シール部材(49)は、フィッティングを密封的に配置することを可能とする。これらグルーブは、シール部材(49)を配置するための手段を形成する。プリントヘッド上にアンビリカルを固定するための手段を使用することにより、アンビリカルを固定して、シール部材をクランプすることができる。
上述した例においては、外周部分(28)が、プリントヘッドの中空部(32)内に収容される。当然のことながら、ベル(12)の中空部を十分に深いものとして、ローラ(14)を中空部内に収容した時点でもベル(12)がなおも余裕部分を有しているように、構成することができる。この場合、この余裕部分に、プリントヘッドからの突出部分を収容することができる。この突出部分の頂点が、固定コネクタ(31)とされる。この実施形態(図示せず)においては、プリントヘッドの連結部(3)は、ローラ(14)のうちの、ベル(12)のボトム部(4)に対して当接している表面とは反対側の表面に対して、固定コネクタ(31)が当接して係止されるところにまで、ベル(12)の中空部分内に進入することにより、アンビリカルに対して連結される。
図2に示す例においては、プリントヘッドの連結部(3)に対してアンビリカルの端子連結部(1)を取り付けてクランプするための手段は、フランジ(2)を備えている。このフランジ(2)は、ベル(12)のボトム部(4)の外周部分によって形成されたショルダー上に係止される。フランジ(2)は、複数のネジ(図示せず)によって、中空部(32)を囲んでいるカラー(5)上にネジ止めされる。フランジ(2)とカラー(5)との間には、好ましくは、密封シール部材(6)が挿入され、これにより、アンビリカルの連結に関する内部空間内を、ダストフリーに維持することができる。ローラ(14)が、ベル(12)に対して面一とされているあるいはごくわずかに外側へと突出していることにより、カラー(5)上にフランジ(2)をクランプすることによって、複数の流体シール部材(49)がクランプされる。
次に、プリント回路(33)の機能について、さらに詳細に説明する。電気コネクタ(13)とプリント回路(38)の複数の電気端子(39)とが単純な構成とされかつ比較的小さなサイズとされていることは、本発明の好ましい実施形態においては、アンビリカルの端子連結部(1)とプリントヘッドの連結部(3)との間において高電圧での接続が行われていないことに基づくものである。高電圧での接続が行われていないことは、本発明の好ましい実施形態においては、インク液滴偏向電極に関して特に必要とされる数千ボルトという高電圧が、プリントヘッドのケーシング(42)の内部で形成されていることに起因する。これを得るために、プリント回路(38)は、それ自体は公知であるような、複数のコンタクト(39)の中の1つのコンタクトを介して受領した低電圧源から高電圧源を形成する表面実装部材を備えている。このような回路は、それ自体は公知なものであって、プリント回路(38)上において矩形(43)によって図示されている。
本発明の一般的な実施形態または好ましい実施形態においては、偏向電極が、特別の形状を有している。この特別な形状は、上述したように、等電位型偏向電極に対する電力供給に関して使用されてきた通常の電圧よりもかなり低い電圧でもって、良好な偏向性能をもたらすことができる。
以下、この特別の実施形態について、図3における部分A,B,Cを参照して説明する。
偏向電極(102,103)の各々は、1つの軸だけが一点鎖線によって示されているような、プリンタからのインクジェットの流れ方向に関して、上流側部分(115)と、下流側部分(116)と、を備えている。各偏向電極(102,103)に関しての、いわゆる活性表面(211,210)とは、それぞれ対応する電極のうちの、他方の電極に対向している表面のことである。インクジェットの軸は、第1電極(102)および第2電極(103)の2つの活性表面(211,210)の間において、第1電極(102)および第2電極(103)の上流側部分を通過している。第1電極(102)の活性表面(211)は、第1凹状長手方向湾曲を有している。ここで、この凹状長手方向湾曲の局所的半径は、インクジェットの軸と液滴偏向方向とによって形成された平面内に配置されている。第2電極(103)の活性表面(210)は、第1凸状長手方向湾曲を有している。第1電極は、この第1電極の下流側部分(116)内に、スリット(112)を有している。ここで、スリットの最上流側ポイント(139)は、インクジェットがなす軸と、第1電極(102)の活性表面(211)と、の間の交差ポイント近傍に配置されている。
2つの電極(102,103)は、高さがほぼ同じである。電極(102,103)の最上流側箇所において電極(102,103)に対してそれぞれ接線方向に位置している平面は、インクジェットがなす軸に対して平行とされている、あるいは、この軸のセカントに対して最小角度をなすものとされている。
第1電極(102)の活性表面(211)がなす凹状長手方向湾曲は、第2電極(103)の活性表面(210)がなす凸状長手方向湾曲に対して実質的に対向している。これにより、第1電極(102)の活性表面(211)と、第2電極(103)の活性表面(210)と、の間の間隔は、ほぼ一定となっている。第2電極(103)の活性表面(210)がなす凸状長手方向湾曲は、最大に偏向された液滴がなす軌跡(図示せず)に対して、下流側部分においてほぼ平行となっている。公知であるように、軌跡は、液滴のストロボスコープによって可視化することができる。
活性表面(210,211)を離間している間隔(e)が、電極(102,103)の高さ全体にわたってほぼ一定であることにより、これら電極間の偏向静電界も、また、電極間スペース内にわたってほぼ一定となっている。間隔(e)の値は、3.5mmよりも小さく、好ましくは2mmよりも小さい。最小限に帯電した液滴の軌跡との干渉を避けるために、この例においてはスリット(112)の形態とされているような凹部(112)は、図3における部分B,Cに示すように、電極(102)の下流側部分に形成されている。凹部(112)の幅は、インク液滴の直径よりも大きなものとされている。実用的には、電極(102,103)の下流側部分間における電界(Ed)の値の減少が、上流側部分における最適電界の値に対して15%以内の減少に留まるように、制限することが有利である。図3に示す例においては、スリット(112)は、第1電極(102)の活性表面(211)を起点として形成されたグルーブの形態とされている。このグルーブの深さは、グルーブのボトムを示す破線(123)によって示されているように、電極(102)の下面に向けて進むにつれて深くなるものとされている。このボトムは、一点鎖線によって示されているインクジェットの軸に対して、ほぼ平行とされている。インクジェットの軸は、グルーブ(112)のボトム(123)に対して、ほぼ平行とされている。電極(102)の下流側領域においては、グルーブ(112)の深さは、電極の局所的幅よりも大きなものとなっている。これにより、グルーブのエッジは、2つのタブ(124,125)を形成している。これらタブ(124,125)の間には、ガター(106)が設けられている。電極が金属製シートの形態とされる場合には、スリットは、貫通スリットとなる。ガター(106)は、電極(102)から最も下流側に位置した下端(122)よりも、上流側に配置される。ガター(106)の開口部は、インクジェットの軸と交差する。
両電極がなす各長手方向湾曲は、好ましくは、一定の曲率のものとされ、これにより、電極(102,103)の活性面(211,210)は、好ましくは、インクジェットがなす軸に対して垂直な軸を有した円筒面の一部によって実質的に形成されることとなる。
電極(102,103)は、好ましくは、非酸化性金属から形成される。
以下、動作について説明する。
2つの電極(102,103)間の電圧(Vd)に起因する電界(Ed)が、インク液滴の電荷に比例した所定軌跡に沿って、インク液滴を偏向させる。最大電荷(Qmax)を有した液滴の軌跡は、第2電極(103)の活性表面(210)の下流側領域においては、この活性表面(210)に対してほぼ平行なものである。これは、最大に偏向される液滴の軌跡である。第2電極(103)の活性表面(210)は、この活性表面(210)の少なくとも下流側部分において液滴の軌跡が活性表面(210)に対して平行であったりあるいは接近したとしても、最も偏向される液滴の軌跡と第2電極との干渉確率が実際的にはゼロであるように、構成されている。しかしながら、回収用ガター(106)との干渉を避けるのに必要な最小電荷(Qmin)を有しておりこのためプリント支持体に向けて到達し得る最小電荷を有しているような液滴が通る軌跡は、スリット(112)のボトム(123)に近いものとなる。電荷(Qmax)と電荷(Qmin)との中間の電荷を有した液滴は、中間的な軌跡を通ることとなる。電荷を有していない液滴やごくわずかの電荷しか有していない液滴は、言い換えれば、電荷(Qmin)よりも小さな量の電荷を有した液滴は、インクジェットの軸に一致したほぼ直線的な経路を通る。したがって、これら液滴は、回収用ガター(6)によって捕獲される。ガター(106)によって回収されたこれら液滴は、公知の態様でもって、リサイクルされる。
上述したように、スリット(112)は、最も少なく偏向される液滴およびとりわけ電荷(Qmin)よりも小さな電荷を有した液滴がこのスリットを通過(貫通)し得るようなものとされている。そのため、このスリット(112)の周縁を規定する形状(138)の最上流側ポイント(139)は、インクジェットがなす軸と第1電極(102)との間の交差ポイント近傍に配置されている。電荷(Qmin)よりも小さな電荷を有した液滴と、電荷(Qmin)と電荷(Qmax)との中間の電荷を有した液滴の中でも電荷量が少ない液滴とが、電極(102)のスリット(112)を通過することにより、従来技術における電極間間隔よりも電極(102,103)間の間隔(e)を小さくしたにもかかわらず、液滴の分布状況に影響を与えることなく液滴の分布状況を維持することができる。
間隔(e)が小さいことにより、従来技術における偏向電極を使用した偏向デバイスにおいて通常的に使用されていた8〜10kVという電圧値に代えて、3kVの程度の電圧値(Vd)を使用することができる。したがって、電極(102)の電位を、最大でも、通常はプリンタのグラウンド電位をなすインク参照電位とすることによって、電圧(Vd)を形成できて、特に有利である。このような状況下では、電極(102)の電位が、インク電位に関して電極(103)の電位に対向した電位とされるような従来技術とは違って、回収用ガター(106)と電極(102)とを、これら2つの部材間における絶縁破壊というリスクを心配することなくかつ2つの電極間における電界(Ed)に干渉することなく、互いに接近させたりあるいは組み込むことさえできるようになる。この結果、プリントヘッドのサイズを低減し得るとともに、ガター(106)へと向かう液滴経路の長さを短くすることができ、これにより、ガターへと到達すべき液滴がガターから逸れてしまう確率を、低減することができる。ガターを、偏向電極から最も下流側に位置した下端(122)よりも上流側に配置していることにより、プリント基体を、偏向電極寄りに配置することができる。これにより、プリント基体へと向けて案内する液滴の経路を短縮することができ、プリント品質を改良することができる。
連続偏向型インクジェットプリンタの主要構成要素を示す斜視図である。 アンビリカルの端子連結部と、プリンタのプリントヘッドの連結部と、を示す分解斜視図である。 部分A,B,Cを備えており、部分Aは、本発明の変形例における1組をなす2つの電極を側方から示す斜視図であり、部分Bは、部分AにおけるA−A線に沿った矢視断面において2つの電極を横断して示す矢視断面図であり、部分Cは、本発明の変形例における一方の電極だけを示す斜視図である。
符号の説明
1 端子連結部
3 連結部
7 ワッシャ
12 ベル(第1位置決め手段、第2位置決め手段、第3位置決め手段)
13 コネクタ(第1位置決め手段)
14 ローラ(第1位置決め手段、第2位置決め手段)
15 ピン(第1位置決め手段、第2位置決め手段)
16 貫通穴(第2位置決め手段)
17 キャビティ(第1位置決め手段)
18 絶縁部分(第1位置決め手段)
19 電気端子
20 位置決め部分(第1位置決め手段)
21 位置決め部分(第1位置決め手段)
22 位置決め部分(第1位置決め手段)
23 位置決め部分(第1位置決め手段)
24 リブ付きフィッティング(流体端子)
25 貫通穴(第1位置決め手段、第2位置決め手段)
28 外周面(外面部分、第3位置決め手段)
29 軸方向部分
31 固定コネクタ(第4位置決め手段)
32 中空部
34 ボディ
36 流体パイプ端子
39 電気導体端子
42 ケーシング
43 高電圧生成回路
48 周縁面(内面形状、第4位置決め手段)
49 シール部材
102 第1電極(偏向電極)
103 第1電極(偏向電極)
112 スリット
115 上流側部分
116 下流側部分
139 最上流側ポイント
210 活性表面
211 活性表面

Claims (18)

  1. プリントヘッドを具備してなるインクジェットプリンタであって、
    前記プリントヘッドが、このプリントヘッドの複数の電気端子および複数の流体端子を、前記プリンタの複数の電気導体および複数の流体回路に対して接続されたアンビリカルに対して、連結するための連結部(3)を備え、
    前記アンビリカルが、複数の電気導体端子および複数の流体パイプ端子によって形成された端子連結部(1)を備え、
    前記アンビリカルの前記端子連結部(1)が、
    −前記アンビリカルの前記端子連結部(1)内の前記複数の電気端子を位置決めし得るよう、前記アンビリカルの前記端子連結部(1)に対して機械的に連結された第1位置決め手段(12,13,14,15,17,18,20〜23,25)と;
    −前記アンビリカルの前記端子連結部(1)内の前記複数の流体端子を位置決めし得るよう、前記アンビリカルの前記端子連結部(1)に対して機械的に連結された第2位置決め手段(12,14,15,16,25)と;
    −前記アンビリカルに対して機械的に連結された第3位置決め手段(12,28)と;
    を備え、
    前記プリントヘッドの前記連結部(3)が、
    −前記プリントヘッドのボディ(34)の固定コネクタ(31)であるとともに、前記プリントヘッドの前記ボディからの複数の流体パイプ端子(36)と、前記固定コネクタ(31)に対して機械的に位置決めされた複数の電気導体端子(39)と、を備え、前記複数の流体パイプ端子の各開口が、前記連結部(3)の所定位置に配置されているような、固定コネクタ(31)と;
    −前記プリントヘッドの前記連結部(3)に対して機械的に連結された第4位置決め手段(31,48)と;
    を備え、
    前記アンビリカルと前記プリントヘッドとが連結される際には、
    −前記第3位置決め手段(12,28)と前記第4位置決め手段(31,48)とが係合することにより、前記アンビリカルの前記端子連結部(1)と前記プリントヘッドの前記連結部(3)とが位置決めされ、これにより、前記第1位置決め手段(12,13,14,15,17,18,20〜23,25)によって前記アンビリカルの前記端子連結部(1)内において位置決めされた前記複数の電気端子(19)が、前記アンビリカルと前記プリントヘッドとの連結状態において、前記固定コネクタ(31)に対して機械的に位置決めされている複数の電気導体がなす複数の端子(39)に対してコンタクトするとともに、前記アンビリカルの前記第2位置決め手段(12,14,15,16,25)によって位置決めされた前記複数の流体端子(24)が、前記固定コネクタ(31)の前記複数の流体端子に対して一直線状に配置され、前記アンビリカルの前記複数の流体端子(24)と、前記プリントヘッドの前記ボディ(34)からの前記複数の流体端子と、の間には、密封的連結が確立されていることを特徴とするプリンタ。
  2. 請求項1記載のプリンタにおいて、
    前記プリントヘッドの前記連結部(3)の前記複数の流体端子(36)が、前記固定コネクタ(31)上において開口する複数の流体パイプ開口を備え、
    それら開口には、シール部材を配置するための手段が設けられていることを特徴とするプリンタ。
  3. 請求項2記載のプリンタにおいて、
    前記アンビリカルの前記端子連結部(1)の前記複数の流体端子(24)が、密封的態様でもって前記複数の流体端子(24)の軸方向部分(29)に対して連結されたワッシャ(7)を備え、
    このワッシャ(7)が、前記アンビリカルの前記端子連結部(1)が前記プリントヘッドの前記連結部(3)に対して連結された際に、前記シール部材を配置するための前記手段によって配置されたシール部材(49)に対して、押圧されることを特徴とするプリンタ。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のプリンタにおいて、
    前記アンビリカルの前記端子連結部(1)内の前記複数の電気端子を位置決めするための前記第1位置決め手段が、電気コネクタ(13)と、キャビティ(17)が設けられているローラ(14)と、前記アンビリカルの前記端子連結部(1)に対して機械的に固定されたベル(12)と、を備えて構成され、
    前記キャビティ(17)が、前記コネクタ(13)を収容するとともに、このコネクタ(13)を前記ローラ(14)に対して位置決めし、
    前記ローラ(14)が、前記コネクタ(13)を収容した状態でもって、このローラ(14)を前記ベル(12)に対して位置決めするための手段(15,25)によって、前記ベル(12)内に収容されかつこのベル(12)内において位置決めされることを特徴とするプリンタ。
  5. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のプリンタにおいて、
    前記アンビリカルの前記端子連結部(1)内の前記複数の流体端子(24)を位置決めするための前記第2位置決め手段が、複数の貫通穴(16)を有したローラ(14)と、前記アンビリカルの前記端子連結部(1)に対して機械的に固定されたベル(12)と、を備えて構成され、
    前記複数の貫通穴(16)が、前記複数の流体端子(24)を収容するとともに、これら複数の流体端子(24)を前記ローラ(14)に対して位置決めし、
    前記ローラ(14)が、前記アンビリカルの前記端子連結部(1)内の前記複数の流体端子(24)を収容した状態でもって、このローラ(14)を前記ベル(12)に対して位置決めするための手段(15,25)によって、前記ベル(12)内に収容されかつこのベル(12)内において位置決めされることを特徴とするプリンタ。
  6. 請求項4記載のプリンタにおいて、
    前記コネクタ(13)を収容するとともにこのコネクタ(13)を前記ローラ(14)に対して位置決めする前記キャビティ(17)とは別に、前記ローラ(14)が、さらに、複数の貫通穴(16)を備え、
    これら複数の貫通穴(16)が、前記複数の流体端子(24)を収容するとともに、これら複数の流体端子(24)を前記ローラ(14)に対して位置決めすることを特徴とするプリンタ。
  7. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のプリンタにおいて、
    前記プリントヘッドの前記連結部(3)に対して前記アンビリカルの前記端子連結部(1)を位置決めするための前記第3位置決め手段が、前記アンビリカルの前記端子連結部(1)に対して機械的に固定されたベル(12)の外面部分(28)を備えて構成され、
    前記ベル(12)の前記外面部分(28)が、前記プリントヘッドの前記連結部(3)の中空部(32)の内面形状(48)に対応した形状を有し、
    前記プリントヘッドの前記連結部(3)の前記中空部(32)の1つの表面が、前記固定コネクタ(31)によって形成されていることを特徴とするプリンタ。
  8. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のプリンタにおいて、
    前記プリントヘッドの前記連結部(3)に対して前記アンビリカルの前記端子連結部(1)を位置決めするための前記第3位置決め手段が、前記アンビリカルの前記端子連結部(1)に対して機械的に固定されたベル(12)の内面部分を備えて構成され、
    前記ベル(12)の前記内面部分が、前記プリントヘッドの前記連結部(3)の突出部分の外面形状に対応した形状を有し、
    前記プリントヘッドの前記連結部(3)の前記突出部分の1つの表面が、前記固定コネクタ(31)によって形成されていることを特徴とするプリンタ。
  9. 請求項4〜6のいずれか1項に記載のプリンタにおいて、
    前記プリントヘッドの前記連結部(3)に対して前記アンビリカルの前記端子連結部(1)を位置決めするための前記第3位置決め手段が、前記ベル(12)の外面部分(28)および内面部分を備えて構成され、
    前記ベル(12)の前記外面部分(28)または前記内面部分が、前記プリントヘッドの前記連結部(3)の中空部の内面形状(48)に対応した形状または前記プリントヘッドの前記連結部(3)の突出部分の外面形状に対応した形状を有し、
    前記プリントヘッドの前記連結部(3)の前記中空部(32)または前記突出部分の1つの表面が、前記固定コネクタ(31)によって形成されていることを特徴とするプリンタ。
  10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載のプリンタにおいて、
    前記プリントヘッドが、ケーシング(42)を備え、
    このケーシング(42)が、高電圧生成回路(43)を収容していることを特徴とするプリンタ。
  11. 請求項1〜10のいずれか1項に記載のプリンタにおいて、
    前記プリントヘッドが、少なくとも2つの偏向電極を備え、
    これら少なくとも2つの偏向電極が、第1電極(102)および第2電極(103)を有し、
    前記偏向電極(102,103)の各々が、前記プリンタからのインクジェットの流れ方向に関しての上流側部分(115)と下流側部分(116)とを有し、
    前記各偏向電極(102,103)の活性表面(211,210)が、前記偏向電極(102,103)のうちの、他方の電極を向く表面とされ、
    前記第1電極(102)の前記活性表面(211)が、第1凹状長手方向湾曲を有し、
    この第1凹状長手方向湾曲の局所的半径が、前記インクジェットの軸および液滴偏向方向によって形成された平面内に配置され、
    前記第2電極(103)の前記活性表面(210)が、第1凸状長手方向湾曲を有し、
    前記第1電極が、この第1電極の前記下流側部分(116)内にスリット(112)を有し、
    このスリット(112)の最上流側ポイント(139)が、前記第1電極の前記活性表面(211)と、前記インクジェットの前記軸と、の間の交差ポイントの近傍に配置されていることを特徴とするプリンタ。
  12. 請求項11記載のプリンタにおいて、
    前記第1電極(102)の前記活性表面(211)と、前記第2電極(103)の前記活性表面(210)と、の間の間隔が、前記両電極の前記上流側部分から前記下流側部分までにわたって、ほぼ一定とされていることを特徴とするプリンタ。
  13. インクジェットプリンタのプリントヘッドであって、
    前記インクジェットプリンタが、請求項1〜12のいずれか1項に記載されたインクジェットプリンタとされ、
    前記プリントヘッドが、このプリントヘッドの複数の電気端子および複数の流体端子を、前記プリンタの複数の電気導体および複数の流体回路に対して接続されたアンビリカルに対して、連結するための連結部(3)を備え、
    前記プリントヘッドの前記連結部(3)が、
    −前記プリントヘッドのボディ(34)の固定コネクタ(31)であるとともに、前記プリントヘッドの前記ボディからの複数の流体パイプ端子(36)と、前記固定コネクタ(31)に対して機械的に位置決めされた複数の電気導体端子(39)と、を備え、前記複数の流体パイプ端子の各開口が、前記連結部(3)の所定位置に配置されているような、固定コネクタ(31)と;
    −前記プリントヘッドの前記連結部(3)に対して機械的に連結された第4位置決め手段(31,48)と;
    を備え、
    前記第4位置決め手段(31,48)が、前記アンビリカルを位置決めするための第3位置決め手段(12,28)と係合し得るよう構成され、
    前記第3位置決め手段(12,28)と前記第4位置決め手段(31,48)との係合によって、前記固定コネクタの前記複数の流体パイプ端子(36)と前記複数の電気導体端子(39)との双方が、同時に、前記アンビリカルの前記複数の流体パイプ端子(24)と前記複数の電気導体端子(19)とに対して位置決めされることを特徴とするインクジェットプリンタのプリントヘッド。
  14. 請求項13記載のインクジェットプリンタのプリントヘッドにおいて、
    前記インクジェットプリンタの前記第4位置決め手段が、前記プリントヘッドの前記連結部(3)の中空部(32)の内表面の一部(48)を備え、あるいは、前記プリントヘッドの前記連結部(3)の突出部分の外表面を備え、
    前記プリントヘッドの前記連結部(3)の前記中空部(32)または前記突出部分の1つの表面が、前記固定コネクタ(31)によって形成されていることを特徴とするインクジェットプリンタのプリントヘッド。
  15. 請求項13または14記載のインクジェットプリンタのプリントヘッドにおいて、
    前記プリントヘッドの前記連結部(3)の前記複数の流体端子(36)が、前記固定コネクタ(31)上において開口する複数の流体パイプ開口を備え、
    それら開口には、シール部材を配置するための手段が設けられていることを特徴とするインクジェットプリンタのプリントヘッド。
  16. 請求項13記載のインクジェットプリンタのプリントヘッドにおいて、
    前記プリントヘッドが、ケーシング(42)を備え、
    このケーシング(42)が、高電圧生成回路(43)を収容していることを特徴とするインクジェットプリンタのプリントヘッド。
  17. 請求項13〜16のいずれか1項に記載のインクジェットプリンタのプリントヘッドにおいて、
    前記プリントヘッドが、少なくとも2つの偏向電極を備え、
    これら少なくとも2つの偏向電極が、第1電極(102)および第2電極(103)を有し、
    前記偏向電極(102,103)の各々が、前記プリンタからのインクジェットの流れ方向に関しての上流側部分(115)と下流側部分(116)とを有し、
    前記各偏向電極(102,103)の活性表面(211,210)が、前記偏向電極(102,103)のうちの、他方の電極を向く表面とされ、
    前記第1電極(102)の前記活性表面(211)が、第1凹状長手方向湾曲を有し、
    この第1凹状長手方向湾曲の局所的半径が、前記インクジェットの軸および液滴偏向方向によって形成された平面内に配置され、
    前記第2電極(103)の前記活性表面(210)が、第1凸状長手方向湾曲を有し、
    前記第1電極が、この第1電極の前記下流側部分(116)内にスリット(112)を有し、
    このスリット(112)の最上流側ポイント(139)が、前記第1電極の前記活性表面(211)と、前記インクジェットの前記軸と、の間の交差ポイントの近傍に配置されていることを特徴とするインクジェットプリンタのプリントヘッド。
  18. 請求項17記載のインクジェットプリンタのプリントヘッドにおいて、
    前記第1電極(102)の前記活性表面(211)と、前記第2電極(103)の前記活性表面(210)と、の間の間隔が、前記両電極の前記上流側部分から前記下流側部分までにわたって、ほぼ一定とされていることを特徴とするインクジェットプリンタのプリントヘッド。
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