JP4123897B2 - Inkjet nozzle - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動描画装置等に好適なインクジェットノズルの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のプリンタ用インクジェットノズルは、吐出されるインクの直進飛距離が2〜3mm程度の能力しかなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従って従来のノズルによりプリントできる素材は平面的なものに限定され、例えば、波板、積みレンガ状壁素材のような凹凸のある立体的素材に精緻な模様や絵をプリントすることはできなかった。
【0004】
本発明の目的は高低差のある素材に対しても精緻な模様や絵をプリント可能とするため、吐出インクの直進飛距離が10cm以上にも及ぶプリンタ用インクジェットノズルを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェットノズルは、インクが吐出されるノズル孔と、該ノズル孔に加圧されたインクを供給するインク室と、該インク室内に設けられていて、上記ノズル孔を開閉するニードル弁と、該ニードル弁を駆動する駆動機構と、該駆動機構を収容する駆動機構収容空間と、上記インク室と駆動機構収容空間とを隔離する弾性体隔膜と、を備え、上記インク室内のインクに加えられる圧力と同程度の圧力が上記駆動機構収容空間内の気体又は液体に加えられるように構成されたことを要旨とする。
【0006】
上記本発明のインクジェットノズルは下記のような変形例の構成とすることができる。
(a)前記インク室は、循環路を介して加圧されたインクタンクと連結される。
(b)前記駆動機構は電磁駆動型駆動機構である。
(c)前記電磁駆動型駆動機構には前記ノズル孔とニードル弁間のギャップ調節手段が設けられている。
(d)前記電磁駆動型駆動機構は、前記ニードル弁に固定された可動鉄心、該可動鉄心に対向して設けられた固定鉄心、該固定鉄心を磁化する電磁ソレノイド、及び上記固定鉄心と可動鉄心との間に設けられたバネから成る。
(e)前記電磁駆動型駆動機構は、前記ニードル弁に固定される永久磁石、該永久磁石に対向して設けられた固定鉄心、及び該固定鉄心を磁化する電磁ソレノイドから成る。
(f)前記循環路にはポンプが設けられている。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1及び図2は本発明のインクジェットノズルの一実施例の概略構成を示す。
同図において、本発明のインクジェットノズルは、基体1の前面に設けられたノズル孔2、ノズル孔2にインクを供給するインク室3、インク室3中にあって、先端にてノズル孔2を閉鎖又は開放するニードル弁4、ニードル弁の後方に固定される可動鉄心8、可動鉄心8に対向して設けられる固定鉄心11と電磁ソレノイド12、可動鉄心8と固定鉄心11との間に設けられるバネ材10を備え、可動鉄心8、バネ材10、固定鉄心11、電磁ソレノイド12とでニードル弁4のノズル孔2に対する閉鎖と開放の動作を繰り返すための電磁駆動型駆動機構を構成する。
【0008】
上記の駆動機構を収容する駆動機構収容空間9にインク室3のインクが流出しないようにするためにニードル弁4を囲うように弾性体隔膜7を設け、インク室3のインクにはインク入力通路5を介して圧力Pがかけられている。
【0009】
加圧されたインクが弾性体隔膜7とニードル弁4の間から洩れ出すのを防ぐために駆動機構収容空間9の中の気体又は液体に対し、加圧通路13を介してインクにかけられた圧力と同程度の圧力Pが加えられている。
【0010】
図1ではニードル弁4がノズル孔2を閉鎖しているところを示し、この時、ソレノイド12には電流が流されていないため、バネ材10の働きにより可動鉄心8とそれに続くニードル弁4が前方に押されることになり、その結果ノズル孔2を閉鎖することができる。
【0011】
これに対し図2ではニードル弁4がノズル孔2を開放しているところを示し、この時、ソレノイド12には電流が流されて、固定鉄心11に可動鉄心8が吸着され、従ってニードル弁4は後方に下がってノズル孔2が開放される。
【0012】
以上のようにソレノイド12に、例えば、パルス電流を供給し、これを適正にコントロールすることによりニードル弁4によりノズル孔2を開閉してインクを吐出させて立体的素材にもプリントすることができる。この時、ノズル孔2の開放時はインク室3の中の加圧インクが勢い良くノズル孔2から直進吐出され、その直進飛距離は10cm以上におよぼすことができた。
【0013】
またインク室3と駆動機構収容空間9中の圧力が同程度かけられることにより、弾性体隔膜7に偏った歪力を与えることがなく、ニードル弁4の駆動は軽やかになり閉鎖と開放の繰り返し応答スピードを高めることもできた。
【0014】
更に上記駆動機構は電磁駆動型とするのがよく、これ以外の機構、例えば、ニードル弁4の駆動機構として圧電素子を採用するのは次の理由により極めて困難であった。
【0015】
圧電素子の伸縮距離は印加電圧によって絶対的に決定される。このような圧電素子にニードル弁を固定してノズル孔を丁度都合良く閉鎖するように調整するのは技術的に不可能に近い。つまり圧電素子の伸縮の幅が大きすぎるとニードル弁とノズル孔周辺の面が衝突してしまい、ニードル弁又はこれに結合している圧電素子が破壊してしまう。他方、伸縮の幅が小さすぎるとインクがノズル孔から常に洩れ出してしまうというトラブルが発生する。従って、圧電素子の駆動機構よりも、電磁駆動型の駆動機構の方が実用性が高い。
【0016】
17は加圧されたインクタンクで、循環路20を介してインク室3と連結され、インクタンク17からインク入力通路5にインクが供給され、インク出力通路6から排出されるインクはポンプ18を介してインクタンク17にもどる。このように加圧されたインクを循環することは、インクの成分の分離や沈澱を防止することになり、使用できるインクの種類の幅を広げることに役立つ。
【0017】
固定鉄心11にはギャップ調整用ボルト15とナット16が接続され、ナット16を回すことにより、固定鉄心11の位置を変化させることができ、この変化幅はニードル弁4とノズル孔2との距離つまりノズルギャップの変化幅となり、これをボルト15で調整できる。14はネジのガタ止め用バネである。
【0018】
インクの吐出量はソレノイド12への通電時間の長短つまりノズル孔2の開放時間の長短の調節により制御することができるが、通電時間をあまり大きくとると、開放と閉鎖の繰り返し応答スピードが遅くなり、その結果プリントスピードが遅くなるおそれがある。
【0019】
しかるにギャップ調整用ボルト15とナット16の働きにより、ノズルギャップを大きくすることができれば、ソレノイド12への通電時間を著しく長くしなくてもインクの吐出量を増やすことができるメリットがあるので、通電時間をあまり大きくとらなくても、プリントスピードを大きくすることができる。
【0020】
図3と図4は本発明の他の実施例を示す。この実施例は、図1及び図2の実施例中の可動鉄心8に代えて永久磁石28を採用し、バネ材10を使用せずに固定鉄心21と電磁ソレノイド22を設けて電磁駆動型駆動機構したもので、他の構造は図1に示すものと同様である。
【0021】
図3はノズル孔2の閉鎖時を示し、この時、図示のようにソレノイド22には固定鉄心21に永久磁石28の極性反撥する極性が生じるように通電される。この結果、永久磁石28とそれに結合されているニードル弁4は、反撥磁力により前方に押されてノズル孔2を閉鎖することとなる。
【0022】
図4はノズル孔2の開放時を示し、この時ソレノイド22には電流が流されないか、さきほどとは逆の極性の電流が流され、永久磁石28は固定鉄心21に吸着されることとなり、ニードル弁4はノズル孔2を開放する。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、吐出されるインクの直進飛距離を10cm以上にも拡大することができ、高低差のある立体的素材に対してもインクジェットによるプリントを可能としたインクジェットノズルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の全体の概略構成図であって、ノズル閉鎖時の状態を示す図である。
【図2】図1の実施例のノズル開放時の状態を示す部分図である。
【図3】本発明の他の実施例の部分的概略構成図であって、ノズル閉鎖時の状態を示す図である。
【図4】図3の実施例のノズル開放時の状態を示す部分図である。
【符号の説明】
1 基体
2 ノズル孔
3 インク室
4 ニードル弁
7 弾性体隔膜
8 可動鉄心
9 駆動機構収容空間
11 固定鉄心
12 ソレノイド
17 インクタンク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of an inkjet nozzle suitable for an automatic drawing apparatus or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventional ink jet nozzles for printers have a capability of a straight travel distance of ejected ink of about 2 to 3 mm.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, materials that can be printed by conventional nozzles are limited to flat ones. For example, precise patterns and pictures could not be printed on uneven three-dimensional materials such as corrugated plates and brick-like wall materials. .
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ink jet nozzle for a printer, in which a precise pattern or picture can be printed even on a material having a difference in height, and the straight travel distance of ejected ink is 10 cm or more.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an inkjet nozzle according to the present invention is provided with a nozzle hole through which ink is ejected, an ink chamber for supplying pressurized ink to the nozzle hole, and the nozzle chamber. A needle valve that opens and closes the hole, a drive mechanism that drives the needle valve, a drive mechanism accommodation space that accommodates the drive mechanism, and an elastic membrane that separates the ink chamber from the drive mechanism accommodation space, The gist of the invention is that a pressure approximately equal to the pressure applied to the ink in the ink chamber is applied to the gas or liquid in the drive mechanism housing space.
[0006]
The inkjet nozzle of the present invention can have the following modified configuration.
(A) The ink chamber is connected to a pressurized ink tank through a circulation path.
(B) The drive mechanism is an electromagnetic drive type drive mechanism.
(C) The electromagnetic drive type drive mechanism is provided with a gap adjusting means between the nozzle hole and the needle valve.
(D) The electromagnetic drive type drive mechanism includes a movable iron core fixed to the needle valve, a fixed iron core provided to face the movable iron core, an electromagnetic solenoid that magnetizes the fixed iron core, and the fixed iron core and the movable iron core. It consists of a spring provided between the two.
(E) The electromagnetic drive type drive mechanism includes a permanent magnet fixed to the needle valve, a fixed iron core provided to face the permanent magnet, and an electromagnetic solenoid that magnetizes the fixed iron core.
(F) A pump is provided in the circulation path.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 and 2 show a schematic configuration of an embodiment of the inkjet nozzle of the present invention.
In the figure, an ink jet nozzle of the present invention has a
[0008]
In order to prevent the ink in the
[0009]
In order to prevent the pressurized ink from leaking from between the
[0010]
FIG. 1 shows that the
[0011]
On the other hand, FIG. 2 shows that the
[0012]
As described above, for example, by supplying a pulse current to the
[0013]
Further, since the pressures in the
[0014]
Further, the drive mechanism is preferably an electromagnetic drive type, and it is extremely difficult to employ a piezoelectric element as a drive mechanism for other mechanisms such as the
[0015]
The expansion / contraction distance of the piezoelectric element is absolutely determined by the applied voltage. It is technically impossible to fix the needle valve to such a piezoelectric element and adjust the nozzle hole so as to close it conveniently. That is, if the expansion / contraction width of the piezoelectric element is too large, the needle valve and the surface around the nozzle hole collide, and the needle valve or the piezoelectric element coupled thereto is destroyed. On the other hand, if the expansion / contraction width is too small, there is a problem that ink always leaks from the nozzle hole. Therefore, the electromagnetic drive type drive mechanism is more practical than the piezoelectric element drive mechanism.
[0016]
[0017]
A
[0018]
The ink discharge amount can be controlled by adjusting the energization time of the
[0019]
However, if the nozzle gap can be increased by the action of the
[0020]
3 and 4 show another embodiment of the present invention. In this embodiment, a
[0021]
FIG. 3 shows when the
[0022]
FIG. 4 shows a state in which the
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an ink jet nozzle capable of expanding the straight travel distance of ejected ink to 10 cm or more and enabling ink jet printing even on a three-dimensional material having a height difference. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an entire embodiment of the present invention, showing a state when a nozzle is closed.
FIG. 2 is a partial view showing a state when the nozzle of the embodiment of FIG. 1 is opened.
FIG. 3 is a partial schematic configuration diagram of another embodiment of the present invention, showing a state when the nozzle is closed.
4 is a partial view showing a state when the nozzle of the embodiment of FIG. 3 is opened. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base |
Claims (7)
該ノズル孔に加圧されたインクを供給するインク室と、
該インク室内に設けられていて、上記ノズル孔を開閉するニードル弁と、
該ニードル弁を駆動する駆動機構と、
該駆動機構を収容する駆動機構収容空間と、
上記インク室と駆動機構収容空間とを隔離する弾性体隔膜と、を備え、
上記インク室内のインクに加えられる圧力と同程度の圧力が上記駆動機構収容空間内の気体又は液体に加えられるように構成されたことを特徴とするインクジェットノズル。Nozzle holes from which ink is ejected;
An ink chamber for supplying pressurized ink to the nozzle holes;
A needle valve provided in the ink chamber for opening and closing the nozzle hole;
A drive mechanism for driving the needle valve;
A drive mechanism housing space for housing the drive mechanism;
An elastic membrane that separates the ink chamber from the drive mechanism housing space,
An inkjet nozzle configured to apply a pressure comparable to the pressure applied to the ink in the ink chamber to the gas or liquid in the drive mechanism housing space.
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