JP2789136B2 - 連続インクジェットプリンタ - Google Patents

連続インクジェットプリンタ

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JP2789136B2
JP2789136B2 JP3023993A JP2399391A JP2789136B2 JP 2789136 B2 JP2789136 B2 JP 2789136B2 JP 3023993 A JP3023993 A JP 3023993A JP 2399391 A JP2399391 A JP 2399391A JP 2789136 B2 JP2789136 B2 JP 2789136B2
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JP
Japan
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nozzle
print head
ink
face
head according
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JP3023993A
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マーチン ザバ ジャージー
ジョン マニング ハワード
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Domino Printing Sciences PLC
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Domino Printing Sciences PLC
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • 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
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/02Ink jet characterised by the jet generation process generating a continuous ink jet

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェットプリンタ
に係り、さらに詳細には、いわゆる連続インクジェット
プリンタの印字ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】この種のプリンタは、インクの供給源と
接続された1本あるいは2本以上のノズルを有する印字
ヘッドが設けられており、例えば圧電変換素子等の振動
子によって、一連のインク滴がノズルから噴射する。イ
ンク滴の列は溝へ向かって指向するが、いくつかの選択
されたインク滴は、インク滴がノズルから離れる時に帯
電させられ、そして基板に衝突するように電場中で偏向
させられる。正しい位置に印字するために、個々のイン
ク滴は適切に帯電させられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】圧電変換素子は通常印
字ヘッド内のインクに作用する圧力を変化させるための
ものであり、このようにして、ノズルから吐出されるイ
ンクの連続した流れを分断してノズル出口下流のある距
離においてインク滴とする。しかしながら、システム
のインクは圧電変換素子へ印加される駆動電圧がある
“特定の周波数”のとき共振する。ここでいう“特定の
周波数”は、インクの粘性等のインク特性、インク室の
寸法、ノズルの直径等により決定される。図3は、イン
クを液滴化するために圧電変換素子へ印加する駆動電圧
とその周波数の関係を示したものである。同図に示した
略V字形状の特性図の底部、即ち、駆動電圧が最小値を
とる時の周波数がここで言う“特定の周波数”に相当す
る。インクが共振しないようにするため、従来の技術に
おいては、各々のノズルの寸法および対応する周波数、
即ち、ノズルの固有振動数に応じたインク滴生成器が
別的に必要となる。このようなシステムでは、例えば、
駆動ロッド長さ、駆動ロッドとノズルとの間のインク径
路の長さ、ガン本体などの部品が特定の周波数を配慮し
て設計される。
【0004】そこで本発明は、これらの制約、即ち、周
波数特性に応じた個別的な設計が必要とされるという制
約、のない印字ヘッドを提供することを目的とする。
【0005】本発明による連続インクジェットプリンタ
用の印字ヘッドは、(a)その端面(3)に形成され
た、断面が円形の凹部(10)を有する本体(2)と、
(b)該円形の凹部(10)内に配置され、本体(2)
の端面(3)に隣接し、本体の端面(3)に垂直な軸方
向に垂直な方向に比べて当該軸方向に短小なインク室
(22)を提供し、励起電圧が印加された時に軸方向に
伸張しまたは収縮可能な圧電変換素子と(11)、
(c)インクをインク室に供給するために凹部と接続さ
れているインク供給経路(21)と、(d)本体(2)
の端面(3)に着脱可能に装着され圧電変換素子の動作
時に加圧下でインクを吐出するように配列された少なく
とも1個のノズルを有するノズルプレートとが設けられ
ている。
【0006】本明細書においては、「円形」という語
は、「円環状」叉は「環状」という語をも包含してい
る。しかして、本体の端面の凹部は、圧電変換素子をそ
の中に配置せしめるために円環状であってもよい。この
様な態様で印字ヘッドを構成し、薄い円盤形状に広がる
インクをノズルに隣接して供給することにより、インク
滴生成器は上記円盤形状の厚さ方向に励起振動数で共振
を起こさない。その理由は、その厚さがインクの中を伝
搬する音波の波長よりはるかに薄いからである。
【0007】本発明は、係属中のPCT出願(PCT/
GB90/01010)に開示されている発明に利用す
ることができる。そのPCT出願に係る発明において
は、閉鎖部材をその自由端に有するプランジャーが、印
字終了時にノズルを閉鎖するために中央の穿孔内に配置
されている。この場合には、凹部が中央の穿孔を取り囲
んでおり、中央の穿孔は、放射状のインク通路によっ
て、凹部と接続されている。
【0008】
【実施例】本発明によって構成される印字ヘッドの一実
施例並びにその変形例について、添付図面を参照しつ
つ、以下に説明する。
【0009】図1は鋳造金属製本体2を有する印字ヘッ
ドを1を示し、本体2の端面3に対して、凹部5とイン
吐出経路6とを有する金属製のノズルプレート4を当
接してあり、要求される開口を精密な寸法とするために
宝石ノズル7をノズルプレート4内に収容している。な
お図1は、理解を容易にするためにこれらの部品を分解
して示している。ノズルプレート4は、ボルト8によっ
て本体2に締結固定されており、また合成ゴム製のO−
リング9がノズルプレート4と本体2の端面3との間に
介装されて両者間を封止している。
【0010】本体2の端面3に形成された円環状の凹部
10には、対応する円環状の圧電変換素子11が収納さ
れており、この圧電変換素子11は電線12を通って供
給される制御変動電圧の励起電流によって作動される。
図示のように、圧電変換素子は、本体2の端面3より凹
設されており、そのことによって0.5mm以下の厚さ
の薄い円環状のギャップが形成され、しかしてインク室
22が提供される。
【0011】穿孔13が円環状の凹部10の内側に該凹
部10と同軸的に配置されており、この穿孔13内に
は、プリンタの停止時にノズル7を閉鎖するための閉鎖
部材15を有するプランジャ14が設けられている。フ
レキシブルチューブ18内で摺動する接続ワイヤ17と
アマチュア19とを介して、プランジャ14はソレノイ
ド20によって駆動される。プランジャ14はコイルば
ね16によって前方へ付勢されている。印字ヘッドの種
類によっては、閉鎖部材15の動作のために他の形式の
アクチュエータを配置してもよい。
【0012】インク供給経路21は、図示していない外
部に装着したインクリザーバから円板状のインク室22
へとインクを供給するために形成され、、該インク室2
2より閉鎖部材15とノズル7との間の穿孔13の端部
へとインクが導入される。要約すると、圧電変換素子1
1は円形の凹部10内に配置され、本体2の端面に隣接
して本体2の端面に垂直な軸方向に垂直な方向に比べて
当該軸方向に短小インク室22を提供している。また
圧電変換素子11は励起電圧が印加された時にその軸方
向に伸張しまたは収縮可能な構成となっている。
【0013】圧電変換素子を励起することによって、イ
ンク室22中の印字用インク(または他の印字用流体)
の圧力が変化する。そのためインクの圧力変動が生じ、
インクが宝石を材料として形成されたノズル7(以下、
「宝石ノズル」という)を通過して吐出された後に、連
続したインク流は複数のインク滴に分割分散される。
【0014】図2はノズルプレート4′についての他の
構成を示しており、プレート4′は中央のインク経路
6′が形成され、また図1の宝石ノズル7に代えて剛性
の具備された薄いフォイルあるいは膜状のプレート4”
に電気的に形成された中央開口5’が形成されたノズル
部材が、ノズルプレート4’と印字ヘッド本体2の端面
3との間に介装されている。
【0015】従来の印字ヘッドの圧電変換素子配列によ
る効果と、本願の圧電素子の配列による効果とを図3乃
至図6に示されるグラフによって比較する。
【0016】図3から明らかなように、従来の印字ヘッ
ドでは周波数に対する駆動電圧のグラフは非直線であ
り、その結果、共振を生ずる。
【0017】図4,図5,図6では、本発明による種々
の異なったノズル寸法を具備した印字ヘッドを用意し、
中心周波数を変化させた場合に、最大駆動電圧V ma
xおよび最小駆動電圧V minが駆動電圧Vにおける
周波数に対してどのように変動するかを示している。
【0018】これらのグラフに関係している本発明の印
字ヘッドは各々温度変化に対して感度が大幅に減少して
いることを示しており、しかして、粘度の変化および結
果的に制御されるべき補償事項を減少させている。
【0019】
【発明の効果】本発明は、次のような効果を有してい
る。 (1)すべての周波数およびノズル寸法について共通の
印字ヘッドを使用することができること。 (2)当該印字ヘッドは、ある粘度範囲(1.3〜15
cp)のインクの種類によっても性能が左右されない。 (3)当該印字ヘッドは、機械的許容誤差が広い。 (4)使用する部品点数を減少することができそれゆ
え、印字ヘッドのコストを低下できること。
【図面の簡単な説明】
【図1】印字ヘッドを通る部分的長手方向断面図であ
る。
【図2】ノズルの変形構成例を示している。
【図3】従来の印字ヘッドにおける共振システムの周波
数特性グラフを示している。
【図4】本発明の1実施例に関する非共振印字ヘッドの
周波数特性グラフを示している。
【図5】本発明の他の実施例に関する非共振印字ヘッド
の周波数特性グラフを示している。
【図6】本発明のその他の実施例に関する非共振印字ヘ
ッドの周波数特性グラフを示している。
【符号の説明】
1 印字ヘッド 2 本体 3 端面 4 ノズルプレート 5 凹部 6 吐出経路 7 ノズル 8 ボルト 9 O−リング 10 凹部 11 圧電変換素子 12 電線 13 穿孔 14 プランジャ 15 閉鎖部材 16 コイルばね 17 接続ワイヤ 18 フレキシブルチューブ 19 アマチュア 20 ソレノイド 21 インク供給経路 22 インク室 23 通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハワード ジョン マニング イギリス国、9ジェーダブル、シービー 3、ケンブリッジ、マルローロード4 (56)参考文献 特開 平4−506490(JP,A) 特開 昭61−154948(JP,A) 特開 昭55−91682(JP,A) 特開 昭59−48163(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/045

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】その端面(3)に形成された、断面が円形
    の凹部(10)を有する本体(2)と、該円形の凹部
    (10)内に配置され、本体(2)の端面(3)に隣接
    し、本体の端面(3)に垂直な軸方向に垂直な方向に比
    べて当該軸方向に短小なインク室(22)を提供し、励
    起電圧が印加された時に軸方向に伸張しまたは収縮可能
    な圧電変換素子と(11)、インクをインク室に供給す
    るために凹部と接続されているインク供給経路(21)
    と、本体(2)の端面(3)に着脱可能に装着され圧電
    変換素子の動作時に加圧下でインクを吐出するように配
    列された少なくとも1個のノズルを有するノズルプレー
    ト(4)とを設けたことを特徴とする連続インクジェッ
    トプリンタ用印字ヘッド。
  2. 【請求項2】 前記凹部(10)および前記圧電変換素
    子(11)が円環状であることを特徴とする請求項1記
    載の印字ヘッド。
  3. 【請求項3】 前記円環状の凹部(10)および前記ノ
    ズル(7)と同軸に配置された中央穿孔(13)と、
    該ノズルを閉鎖するために該穿孔内に設けられ穿孔内で
    往復動作可能な閉鎖部材とを更に有することを特徴とす
    る請求項2記載の印字ヘッド。
  4. 【請求項4】 放射状の通路(23)が形成され、前記
    ノズル(7)と隣接した前記穿孔(13)の端部と前記
    インク室(22)とを接続していることを特徴とする請
    求項3記載の印字ヘッド。
  5. 【請求項5】 前記ノズルが、前記ノズルプレート
    (4)内に配置され開口が形成された宝石を材料として
    形成されたノズルからなることを特徴とする請求項1乃
    至4のいずれか1つに記載の印字ヘッド。
  6. 【請求項6】 前記ノズルが、開口(6′)を有する膜
    状のプレート(4”)を有し、該膜状のプレート
    (4”)がノズルプレート(4’)と印字ヘッド本体
    (2)の端面(3)との間に配置されていることを特徴
    とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載の印字ヘッ
    ド。
  7. 【請求項7】 凹部(10)を取り囲むO−リング
    (9)を更に設け、前記端面(3)をノズルプレート
    (4)または膜状のプレート(4”)に対して封止する
    ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つに記載
    の印字ヘッド。
JP3023993A 1990-01-24 1991-01-24 連続インクジェットプリンタ Expired - Lifetime JP2789136B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB909001606A GB9001606D0 (en) 1990-01-24 1990-01-24 Continuous ink jet printer
GB9001606.4 1990-01-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05212862A JPH05212862A (ja) 1993-08-24
JP2789136B2 true JP2789136B2 (ja) 1998-08-20

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ID=10669814

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US (1) US5087924A (ja)
EP (1) EP0439275B1 (ja)
JP (1) JP2789136B2 (ja)
DE (1) DE69103435T2 (ja)
GB (1) GB9001606D0 (ja)

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EP0439275B1 (en) 1994-08-17
DE69103435D1 (de) 1994-09-22
GB9001606D0 (en) 1990-03-21
US5087924A (en) 1992-02-11
EP0439275A1 (en) 1991-07-31
JPH05212862A (ja) 1993-08-24

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