JP2756696B2 - 画像印刷装置のヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像を構成する最小単位である画素の階調表
現を画素中の記録面積変化や印刷濃度変化で行う画像印
刷装置において、被印刷面へ画素としてのインキを吹き
付けて画像を形成するヘッドに関するものである。

〔従来の技術〕

印刷用の画像はその最小単位である画素の集合によっ
て構成されている。そこでこれらの各画素を画素毎の画
像情報に基づき記録する画像印刷装置が開発されてお
り、この種の画像印刷装置においては、画素中の印刷面
積を変化させたり画素の印刷濃度を変化させたりするこ
とにより各画素における階調表現を行っている。

従来におけるこの種の画像印刷装置は、原画面近傍に
設けられたアクチュエータ制御装置と、このアクチュエ
ータ制御装置との間を電磁弁を介して電気接続されたヘ
ッドとしてのスプレーガンとを備えている。そして、原
画と紙とを同期して移動させながらスプレーガンを作動
させると、電磁弁で流量を制御されるエアの圧力で発生
したサイホン作用でインキ槽内のインキが流路を通って
引き出され、ノズルから紙面に吹き付けられる。このと
き、アクチュエータ制御装置が原画における画素ごとの
画像情報を出力して電磁弁をON−OFF制御するので、ス
プレーガンからインキが間欠的に噴出し、被印刷面には
原画の画像情報に対応した階調を有する画像が印刷され
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように従来における画像印刷装置のヘッドは、上
記のように電磁弁を備えたサイホン式のスプレーガンで
あったために、弁体を含む装置全体の重量が重くて扱い
にくいばかりでなく、バルブ構成であるために応答性が
悪く、また、圧縮性流体であるエアを介してインキ量を
制御するために応答がさらに遅れ、画像情報の再現性が
悪いという問題があった。そして、上記の理由によりこ
れを使用する際の調整や保守作業が煩雑で多大の労力と
熟練およぶ長時間を要していた。

〔課題を解決するための手段〕

このような課題を解決するために本発明では、支持部
材に支持された筐体の被印刷面対向側底面をなすノズル
ヘッドに、外部のエア源にエア流路を介し接続されたエ
アノズルとインキノズルとを同芯状に穿設し、ノズルヘ
ッドに外部の加圧インキ槽と接続して設けたインキ入口
と前記インキノズルとの間に、複数個のインキ溜りと弁
座とを交互に配列し、前記複数個の弁座に密着する弁体
を設けるとともに、筐体内の支持部材で支持されアクチ
ュエータの作用端を弁体の各弁座対応部に一体的に固定
した。

〔作 用〕

エア源を作動させると、インキノズルから噴出するイ
ンキは、エアノズルから噴出するエアで包まれて調整さ
れた分散分布で直進する。このとき、アクチュエータ制
御装置が原画における画素ごとの画像情報を出力して複
数個のアクチュエータをノズルから遠い順にON−OFF制
御するので、アクチュエータが弁体を進退させて弁座を
ノズルから遠い順に開閉させ、インキノズルに向けてイ
ンキの圧力波が伝達されるので、インキノズルからイン
キが間欠的に噴出して被印刷面には原画の画像情報どお
りの階調を有する画像が印刷される。

〔実施例〕

第１図ないし第３図は本発明に係る画像印刷装置のヘ
ッドの実施例を示し、第１図はその縦断面図、第２図は
同じく要部の拡大縦断面図、第３図は第２図のIII−III
断面図である。これらの図において、ヘッド１は、例え
ば回転胴２の周面に近接して支持部材３に支持された筐
体４を備えており、支持部材３は回転胴２の軸方向へ回
転胴に同期して進退駆動されている。筐体４は、断面長
方形有底筒状の本体５と、その開口端を閉塞する前部底
板としての長方形のノズルヘッド６とで、両端有底の筒
状に形成されており、ノズルヘッド６は回転胴２の周面
に装着された例えば紙７の被印刷面に所定の間隔をおい
て対向している。ノズルヘッド６は、前板8,中板9,後板
10の３個となるように厚み方向に分割されて接合されて
おり、前板８の片側端部には、中板９側開口端が皿状に
形成されたエアノズル11が穿設されている。そしてエア
ノズル11は、その皿状開口端に開口して前板８と中板９
との間に設けられたエア通路12を介して図示しない外部
のエア源に接続されている。また中板９には、エアノズ
ル11と同芯のインキノズル13が穿設されており、その後
部開口端には、円形のインキ溜り14が形成されている。

一方、ノズルヘッド６の反インキノズル13側の端部に
は、外部の加圧インキ槽に接続されたインキ入口15が、
中板９と後板10との間に位置して開口されており、この
インキ入口15とインキノズル13との間には、前記インキ
溜り14を含む複数個（本実施例では５個）の円形インキ
溜り14が中板９と後板10との間に位置して直列状に配列
されている。そして、インキノズル13に最も近いインキ
溜り14は、前述したようにインキノズル13と連通されて
おり、また、インキ入口15に最も近いインキ溜り14は、
中板９と後板12との間に形成されたインキ流路16を介し
てインキ入口15に連通されている。隣接するインキ溜り
14間には、平面状の弁座17が形成されており、これら弁
座17とインキ溜り14とは、後板10に形成された孔10aで
囲まれている。

18は弾性を有する薄い金属板により形成された弁体と
してのダイアフラムであって、周縁部を中板９と後板10
とに挟持されて固定されており、後板10の孔10aに囲ま
れた部分は弁座17に密着されている。こうすることによ
り、加圧インキ槽内のインキを加圧すると、インキ入口
15からインキ流路へ送入されたインキは、後述する圧電
素子22で開くダイアフラム18と弁座17とのすき間を経て
インキノズル13に導かれるように構成されている。さら
に筐体４の中空部内には、支持部材19が摺動自在に嵌合
されていて、そのねじ孔には、筐体４のボルト孔に挿入
された複数個のボルト20が進退自在に螺入されており、
ボルト20を回動操作することにより支持部材19が進退調
節されるように構成されている。21は筐体４のねじ孔に
螺入されて調節後の支持部材19を固定する複数個のボル
トである。支持部材19のノズルヘッド側端面には、アク
チュエータとしての複数個の圧電素子22が、各作用端を
ダイアフラム18の各弁座17対応部に一体的に固定されて
装着されており、各圧電素子22はアクチュエータ制御装
置に接続されている。こうすることにより、アクチュエ
ータ制御装置が原画の画素ごとの画像情報に応じてON−
OFFの方形波を各圧電素子22にインキノズル13から遠い
順に入力してこれらをON−OFF制御すると、ダイアフラ
ム18が進退して、弁座17をインキノズル13から遠い順に
開閉させるように構成されている。前記ボルト20による
調整で支持部材19を介し圧電素子22を進退調節すること
により、ダイアフラム18と弁座17との間隙が調節され
る。

以上のように構成されたヘッドの動作を説明する。ヘ
ッド１のエア源から加圧エアをノズルヘッド６へ送入す
ると、このエアはエア流路12を通りエアノズル11へ導か
れて噴出する。また加圧インキ槽から加圧されたインキ
をノズルヘッド６のインキ入口へ送入すると、このイン
キはインキ流路16を経て最初のインキ溜り14へ入り、複
数個の弁座17・ダイアフラム18間の間隙とインキ溜り14
とを通ってインキノズル13から噴出する。この噴出イン
キは、エアノズル11から噴出するエアによって形成され
る気流で包まれることにより調整された分散分布で直進
し、紙７の被印刷面に鮮明な画素として印刷される。そ
してこのとき、アクチュエータ制御装置よりオンディレ
イ素子で位相を遅らせたON−OFFの方形波を圧電素子22
にインキノズル13から遠い順に入力するので、圧電素子
22がON−OFF制御されてダイアフラム18の弁座17対応部
が順次進退し、弁座17がインキノズル13から遠い順に開
閉する。この結果、弁座17が開いたときにのみインキが
弁座17を通過し、インキノズル13へ向けてインキの圧力
波を伝達するので、紙７の被印刷面へは、原画の画像情
報どおりの階調を有する画像が印刷される。

弁座17を通るインキ量を変えたい場合には、ボルト21
を弛めてボルト20を回動操作すると、支持部材19ととも
に圧電素子22が進退し、ダイアフラム18の開き側端限が
変化して弁座17の開度調節されることにより、弁座17を
通るインキ量が調節されるとともに、調整後はこのイン
キ量が一定に維持される。また、圧電素子22に印加する
電圧を変えれば、弁座17の開度のゼロ調整と開度調整と
が行われる。

このように動作するヘッドにおいては、可動部分が軽
い薄膜で形成されたダイアフラム18であるために、アク
チュエータの動作が忠実に伝達され、例えばアクチュエ
ータが圧電素子22の場合には、高い応答が得られて再現
性に優れた画素が形成できる。また、圧電素子22にON−
OFFの方形波を入力することにより、そのデューティ比
に比例して単位面積当り（画素）のインキ付着量が変わ
り、階調表現が可能になる。

なお、前記各実施例ではアクチュエータとして圧電素
子22を例示したが、これに限定するものでない。また、
アクチュエータの個数は４個でなくてもよく、２個以上
であれば何個でもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明により明らかなように本発明によれば、画
像印刷装置のヘッドにおいて、支持部材に支持された筐
体の被印刷面対向側底面をなすノズルヘッドに、外部の
エア源にエア流路を介し接続されたエアノズルとインキ
ノズルとを同芯状に穿設し、ノズルヘッドに外部の加圧
インキ槽と接続して設けたインキ入口と前記インキノズ
ルとの間に、複数個のインキ溜りと弁座とを交互に配列
し、前記複数個の弁座に密着する弁体を設けるととも
に、筐体内の支持部材で支持されアクチュエータの作用
端を弁体の各弁座対応部に一体的に固定したことによ
り、インキノズルから噴出するインキがエアノズルから
噴出するエアに包まれて調整された分散分布で直進する
ので、鮮明な画像が得られ印刷物の品質が向上するとと
もに、アクチュエータのON−OFFにより弁座を開閉させ
てON時間の長さで画素の濃淡を制御できるので、高い応
答性が得られ、再現性に優れた画素を形成することがで
きる。また、弁体のストロークが微小であるから摩耗や
疲労が少なく耐久性が向上する。

さらに、多段に配列されたアクチュエータには、ノズ
ルから遠い順に、順次オンディレイ素子で位相を遅らせ
た画像信号が入力され、弁座がインキノズルから遠い順
に開閉してインキ通路を形成するので、各段にかかる負
荷が軽く、アクチュエータの負荷が軽減されてこれを小
形化することができるとともに、小形のアクチュエータ
を軽負荷で駆動することができることにより、応答性が
改善され、所期の画像を正確に印刷することができる。

さらに、アクチュエータの駆動段数を調節できること
により、アクチュエータの負荷を適正な値に軽減できる
ので、アクチュエータ部の温度上昇が少なくてインキが
変質せず、かつアクチュエータの耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係る画像形成装置のヘッ
ドの実施例を示し、第１図はその縦断面図、第２図は同
じく要部の拡大縦断面図、第３図は第２図のIII−III断
面図である。 １……ヘッド、３……支持部材、４……筐体、６……ノ
ズルヘッド、７……紙、11……エアノズル、12……エア
流路、13……インキノズル、14……インキ溜り、15……
インキ入口、16……インキ流路、17……弁座、18……ダ
イアフラム、19……支持部材、20……ボルト、22……圧
電素子。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズルヘッドを被印刷面に近接対向させて
   支持された筐体と、前記ノズルヘッドに前端側から穿設
   されエア通路を介して外部のエア源に接続されたエアノ
   ズルと、このエアノズルと同芯状に形成され前記ノズル
   ヘッドに穿設されたインキノズルと、前記ノズルヘッド
   に開口され外部の加圧インキ槽に接続されたインキ入口
   と、このインキ入口と前記インキノズルとの間に直列状
   に並列した複数個のインキ溜りと、これら隣接するイン
   キ溜り間を連結して形成された複数個の弁座と、これら
   各弁座に密着して支持された弁体と、この弁体の各弁座
   対応部に作用端を一体的に固定されて前記筐体内の支持
   部材に支持された個々に駆動可能な複数個のアクチュエ
   ータとを設けたことを特徴とする画像印刷装置のヘッ
   ド。