JPH04502290A - インクジェットプリンターヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 インクジェットプリンターヘッド 本発明は、特に大きなサイズのキャラクタ−を印刷するためのインクジェットプ リンターヘッドと、このヘッドの使用方法に関するものである。

インクジェットを用いた印刷の応用範囲は次第に拡大してきており、より優れた 性能がめられている。インクジェット印刷の現在の一つの問題は、大きなサイズ のキャラクタ−を印刷する場合、特に、いわゆるバーコード印刷にインクジー　 エツト法を応用した場合であり、この問題に対する解決法がめられている。すな わち、バーコード印刷に特有な特徴はキャラクタ−（すなわちバー）の高さと、 厚さと、位置とが重要であるという点にある。

本発明の目的は、プリンターヘッドに許容される最小寸法制限の範囲内で、上記 各パラメータに対して要求される正確さを確実に満足するインクジェット法を提 供することにある。

本発明者は、一つのケース内で少なくとも２つのノズルを互いに協働させて、し かも、これらのノズルから放出されたジェットが互いに合体し且つ寸法が大きく なるにつれてジェットによって形成される網目印刷部分（スクリーン印刷部分、 ｔｒａｍｅｓ）も次第に大きくすることを考えた。しかし、４Ｗ準型の２つのプ リンターヘッドを単純に並べるだけでは、制御が複雑になり、寸法も大きくなり 、解決が困難であり、本発明者の目的は達成できない。従って、本発明では、以 下で述べるように、１つのケース内で複数のノズルを互いに並べて配置し、各ノ ズルに同一のインク回路からインクが供給し、しかも、複数のインク粒のジェッ トを互いに一致させるように各ノズルに協働させ、また、未使用のインク粒は全 てのノズルに共通な回収モジュールに回収する。

さらに詳細には、本発明は荷電され且つ偏向されたインク粒の連続ジェットで支 持体上に網目印刷部分を形成するためのプリンターヘッドにおいて、このプリン ターヘッドが１つのケース　（１）中に単一のインク回路からインクが供給され る噴射ノズルを有する少なくとも２つのモジュレータ　（Ａ）および（Ｂ）と、 単一の回収出口！　（３５０）を有する全てのジェットに共通した未使用インク 粒の回収モジュール（３０）とを有し、支持体に印刷された互いに隣接した網目 印刷部分が連続した網目印刷部分（Ｔ）となるように各ノズルから放出される各 インク粒のジェットが制御されることを特徴としている。

本発明は、添付図面を参照した以下の説明からより明瞭になるであろう。

図１は本発明のプリンターヘッドのケースとその主要部品との概念的な分解図で あり、 図２は図１の部品の１つの概念図であり、図３は回収モジュールの概念図であり 、図４は回収モジュールの作動を説明するための平面図であり、 図５は図１のケース上に配置される支持部材を図示したものであり、 図６は図５の支持部材と一体な第１のキャップと、くぼみと本発明によるプリン ターヘッドがくぼみと協働する時使用される第２の支持部材を図示したものであ り、図７は、インクの補填を確実にする制御装置を説明する概略図であり、 図８は、制御装置の論理回路の配置の概略図であり、図９は、補足の説明的な概 略図である。

図を明瞭にするために、全ての図面において同一要素は同一の参照番号で示しで ある。

バーコード印刷に応用する場合には、インク／印刷される支持体の組に対するコ ードの厚さによってノズルの直径が決まる。また、印刷されるコードの高さによ って、印刷速度と、プリンターヘッドに組込まれるノズルの数と、各ノズルによ ってスクリーンにプリントされるインク粒の数とが決まる。

以下で説明する実施例ではノズルの数は２つであるが、本発明がこれに限定され るものではない。一方、バーに対して位置決めするには、メカニカルな調整の面 および電子制御の面で各ノズルを協働させる必要がある。

先ず、本発明のプリンターヘッドの各種ノズルを図１〜図５を参照して説明する 。これらの図から本発明はより良く理解できよう。

本発明の一つの特徴は、プリンターヘッドが単一のケース１で構成され、このケ ースによって区画される部屋の中に、複数のインク供給管路と、単一のインク回 収管路と、全ての制御用電気回路（図示せず）とが収容されている点にある。

このケース１の基部１００には着脱自在な底部２が当接支持される。ケース１の 密封性はパツキン３によって達成される。

ケース１の前方部には、基部１００に固定さる前の状態の２つのモジュレータＡ 、Ｂが図示しである。モジュレータＡ％Ｂは図２に詳細に示しである。図２には ２つの支持部材６ａ。

６ｂが示されており、各支持部材６ａ、６ｂはノズル支持筒２００を支持してい る。実際には、ノズル支持筒２００はスペーサー２０１中に挿入され、このスペ ーサー２０１が支持部材６ａ。

６ｂ中に挿入されている。この部分の密封性はパツキンｊ１、ｊ、によって達成 される。図２の右側に示す部分は一般に左側部分の延長部分である。すなわち、 ノズル支持筒２００の内部に嵌め込まれた連結管２０３を介して、ノズル支持筒 ２００はブリッジ２０５に連結されている。この部分の密封性はパッキントｊ、 によって確保される。以上の組立体はナツト２０６によって締付けることができ る。また、このナツト２０６は、以下で説明するように、ブリッジ２０５と協働 してノズル支持筒２００の向きを変えるのに用いられる。図１では、図面を簡単 にするために、モジュレータＢ用のブリッジ２０５と、ノズル支持筒２００と、 ナツト２０６のみしか参照符号を付けていないが、２つのモジュレータＡ％Ｂに 対してこれらの部品は同一である。

本発明の他の特徴は、モジ−レータＡ、Ｂが支持部材６　ａ　ｓ６ｂによって支 持され、モジュレータＡＳＢには、各モジュールの位置を調整し且つジェットを 整合させるだめの調節手段が設けられている点にある。

この調節手段は以下によって構成されている：（ａ）支持部材６ａ、６ｂの支持 面と平行な平面内にジェットを向けるために、矢印ｆの方向にノズル支持筒２０ ０を回動させるための第１の手段。この回動操作は、そのためにノズル支持筒２ ００の外周縁部に設けられた孔２１０に挿入可能な工具で行うことができる。こ の回動操作を可能にするためには、ナツト２０６とブリッジ２０５とを上記のよ うに取付ければよい。

（ｂ）荷電されなかったインク粒、すなわち未使用のインク粒を回収溝中へ完全 に行くようにする、第１の平面内で回動可能な第２の手段。

（Ｃ）荷電電極中にジェットを正確に心出するために、各部品の相対位置の誤差 を補正するための第３の手段。

（ｂ）および（ｃ）の手段は長孔１１．１２中で回転する偏心部材にすることが できる。これらの調節手段を用いることによって、ジェットを溝の方向に向け、 荷電・偏向用電極に対してジェットを心出することができる。

四角形の破線で囲まれたケース１の基部１００の区域１０１には、インク循環回 路用の通路と、電気回路用の通路と、上記の偏心部材用の通路と、支持部材６　 ａ　％　６　ｂ用の固定ネジとが全て集まっている。

ケース１の基部１００には、荷電用電極２０．２１と、荷電検出電極２２．２３ と、偏向電極２４．２５とが取付けられている。これらの部品は、底部２と対向 した図示していない蓋によって保護されている。

未使用のインク粒は回収モジュール３０の所に回収される。

本発明の回収モジュール３０の特徴は、２つのノズルに対して共通であることと 、荷電されなかったインク粒を回収し、回収したインクを単一の管路を介して一 般のインク回路へ送るようになっている点にある。

この回収モジュール３０は図３と図４により詳細に示しである。図４は平面断面 図である。各ジェットは２つの回収バイブ３１．３２によって回収され、インク はオリフィスＯｌ＋　Ｏｚを介してモジュール３０中へ運ばれる。各回収バイブ ３１．３２は一般の回収管路３３に連通している。この回収管路３３にはコック （ｂｏｉｓｓｅａｕ）３４が配置されている。このコック３４は出口管３５０を 介して荷電されたインクをインク回路へ戻すための単一のインク戻し管３５の方 へインクが循環するのを許可または禁止する役目をする。回収バイブから回収管 路３３へ向かう途中の管路には、インクの循環路に対して接線状に接した孔３６ ．３７が形成されている。これらの孔３６．３７の中には電極３６０．３７０が 収容される。これらの電極３６０．３７０は、一般のインク供給回路の方へイン クを戻す一般の管路３５中に配置された上記出口管３５０と協働して、出口管３ ５０と電極３６０．３７０との間に存在するインクと空気との混合物の電気イン ピーダンスを測定して、異常があればそれを検出することができるようになって いる。すなわち、抵抗が極端に大きくなった時は、インクが循環していないとい うこと、従って、そのノズルが塞がっているか、ジェットが旨く回収されていな いということを意味している。

モジュール３０には、金属コネクタ３７１と静電気放電用の金属プレート４００ と、回収バイブ３１．３２を定位置に維持するためのブロック手段３９と、金属 プレート４００をモジュール３０に固定するための固定手段４１とが設けられて いる。金属コネクタ３７１はネジ４１と一体化できるようになっている。プリン ターヘッドの各部品はプラスチック製であるため静電気が生じる。金属プレート ４００を上記部品に対向させて配置することによって静電スクリーンとし、それ によって、インク粒の進路に悪影響を与える危険性のあるインク粒の通路に直角 な方向への静電荷の蓄積を防止することができる。

図４には管路１５３．１５４を形成するために必要な孔１５０、１５１が示しで あるが、これらの孔は塞がれている。

本発明の他の重要な特徴は、図５に図示した支持体５２を受けるだめの支持面５ ０がケース１　（図１）に設けられている点にある。この支持面５０にはパツキ ン５１が取付けられている。

支持体５２は第１の面５３を有し、この第１の面５３の輪郭はケース１の支持面 ５０の輪郭に一致している。これら２つの部品は公知の任意の方法で連結でき、 密封性はパツキン５１によって保証される。支持体５２は第１の面５３に平行な 輪郭がほぼ円形の第２の支持面５４を有している。この支持面５４は図６に示す キャップ７０を受ける。このキャップ７０は位相検出増幅回路（Ａｍｐｌｉｆｉ ｃａｔｉｏｎ　ｄａ　ｌａ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｄｅ　Ｐｈａｓｅ）を保護す るのでｒＡＤＰキャップ」と呼ばれる。本発明では、支持体５２が、上流側にあ る入口管５７と出口管５８とを介して一般のインク回路に連通したインク分配器 ５６を支持する部品５５を有している。

インク分配器５６の出口側（下流側）には２つの供給管６０．６１と排出管６２ ．６３とがある。このインク分配器５６は一般のインク回路からインクを受ける 。本発明の特徴は、この一般のインク回路が、供給管５８を介するインクの供給 と、排出管５７を介したインクの排出との全ての管に対して共通している点にあ り６回収モジュール３０の位置で回収されたインクの再循環は前記の出口管３５ ０に接続された単一の管路によって確実に行われる。この単一の管路は図示して いないが、「オンブリック（ｅｍｂｉｌｉｃ）型、腑型」の変形例の場合にはオ ンブリック７２内に一体化することができる。

この支持体５２には、電子制御カード（ＡＤＰ）を固定するための輪郭部を設け ることもできる。

支持体５２の第２の支持面と図６に示したＡＤＰキャップ７０との間の密封性は パツキン６５によって行われる。

従って、本発明のさらに他の特徴は、本発明のプリンターヘッドがＡＤＰキャッ プ７０を備えている点にある。このＡＤＰキャップ７０の底部７１は支持体５２ の面５４の輪郭と同じになっており、固定手段Ｐ１とＰ、とによって支持体５２ に固定されている。この場合には２つの選択が可能であり、第１の選択はオンプ リッタを有しないプリンターヘッドに応用する場合であり、第２の選択はオンプ リッタを有するプリンターヘッドに応用する場合である。図６はオンブリック７ ２を有する実施態様の場合を図示したものであるが、この点を以外は前者の実施 態様でも同じである。この場合にはＡＤＰキャップ７０はパツキン６５を用いず に公知の任意の手段で支持体５２に連結することができる。ＡＤＰキャップ７０ の第２の面７３はインク回路（図示せず）に直接連結されている。ＡＤＰキャッ プ７０の輪郭は回転体であるので、公知のアダプタ部品を使用してプリンタ一本 体に対するヘッドの向きは自由に変えることができる。電気的な接続およびイン ク管路は上記の電子制御カード（ＡＤＰ）７４およびインク分配器５６に各々直 接接続される。電子制御カードは支持体５２の突起６９に支持された部品７５に よってキャップ７０の内側に保持される。

オンブリック７２を用いた実施態様では、オンブリック７２の一端部に設けられ た第１の管７６が、複数の固定用の孔７８を有するフランジ７７を有している。

このフランジ７７はキャップ７０の内側に支持され、固定用の孔７８によってキ ャップ７０の内面７３゛　に固定される。オンブリック７２の他端邪にはナツト ８０とネジ棒８１とを備えた第２の管７９が設けられている。この管７９は「オ ンブリックキャップ」と呼ばれる第２のキャップ８２中に収容され、上記ネジ棒 ８１は孔８３が挿入され、全体はナツト８４によって締付けられる。密封性はパ ツキン８５．８６によって確保される。オンブリックキャップ８２の上面８７は インク回路（図示せず）に連結される。

本発明のプリンターヘッドは複数のノズルを有し、各ノズルは互いに独立したジ ェット調節手段を有し、一般の回路へインクを戻す単一の管路を有する１つのイ ンク回収モジュールを有している。

既に述べたように、本発明のプリンターヘッドは各ノズルから放出されたジェッ トによって形成される網目印刷部分が互いに合致して、網目印刷部分の寸法が大 きくなるように、少なくとも２つのモジュレータＡ、Ｂを互いに協働させること ができるようになっている。

バーの位置を決めるには、メカニカルな面および電子制御の面で各ノズルを協働 させて調節する必要がある。以下、この協働方法を説明する。以下の説明は、上 記の各手段に電子制御手段を適用した場合の方法の一実施例に関するものである 。

以下に説明する実施例では、互いに並んで配置されたノズルから噴射された網目 印刷部分を並べ且つ合致させてバーコードを印刷する。

本発明方法の第１の特徴は、支持体に対するプリンターヘッドの相対移動速度と は無関係に、網目印刷部分が直線性を維持するように、インク粒のシーケンス順 序（ｏｒｄｅｒ　ｄｅ　ｓｅｑ■ｅｎｃｅｍｅｎｔ）と、網目印刷部分内でのイ ンク粒の荷電電圧を次第に大きくする点にある。

本発明方法の第２の特徴は、支持体の相対移動速度とは無関係に、高さの高いバ ーとなるように、互いに並んで配置された２つのノズルによって互いに前後した ２つの網目印刷部分をカスケード状に印刷する点にある。この特徴は図７に概念 的に示しである。図８に示す２つの線図は、互いに並んで配置された２つのノズ ル、ここでは参照番号ｎおよびｎ＋１で表された各ノズルでのインク粒の荷電電 圧ＶＣを時間に対する関数で表した概念図である。この概念図から分かるように 、一方のジェットでは時間１．−１＋　＝θの間に荷電電圧が大きくなり、他方 のジェットでは時間１．−１．＝θの間に荷電電圧が大きくなり、時間θ°の間 は水平となる。上記の時間θは互いに等しい。

図８に図示したシーケンス論理は以下のようにして得られる。すなわち、印刷シ ーケンスの開始時間ｔ１の信号Ｓ１をノズルｎからのジェットを放出するための 印刷シーケンス論理回路ＣＩ、へ送る。このノズルｎによる網目印刷部分の印刷 が終了する時間ｔ２の後に、信号Ｓ２を出して、ノズルｎ＋１のジェットを制御 する印刷シーケンス論理回路Ｃ□１を始動させる。このノズルｎ＋１からのジェ ットで印刷終了時間ｔ３まで網目印刷部分が印刷される。

本発明方法の第３の特徴は、網目印刷部分を上記の時間θの間印刷するために送 られる一連のインク粒と印刷される支持体との間の相対速度Ｖに起因して、網目 印刷部分が軸線ｙに対してαだけ傾いた場合に、それを補償するように印刷され る支持体の平面ｘ、ｏ、ｙに対して直角な軸線ＯＺを中心としてプリンターヘッ ドの向きを変えることができるようになっている点にある。これらのパラメータ は下記関係式で表わされる： ２Ｖθ＝Ｈｔｇ（α） （ここで、Ｈは印刷された合成網目印刷部分子の高さである）図９は、２つのノ ズルｎおよびｎ＋１の偏向平面内；支持体の平面（ｘｌｏ、ｙ）内に飛んだイン ク粒と、速度Ｖで走行する支持体上に形成された高さＨの網目印刷部分子との関 係を示している。

本発明は、インクジェットによるマーキング、特に、大きくなキャラクタ−（ロ ゴ、グラフィック）とバーコードの印刷に利用することができる。

国際調査報告 国際調査報告 Ｓ＾　４１２８０

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．荷電され且つ偏向されたインク粒の連続ジェットで支持体上に網目印刷部分 を形成するためのプリンターヘッドにおいて、 このプリンターヘッドは、１つのケース（１）中に単一のインク回路からインク が供給される噴射ノズルを有する少なくとも２つのモジュレータ（Ａ）および（ Ｂ）と、単一の回収出口部（３５０）を有する全てのジェットに共通した未使用 インク粒の回収モジュール（３０）とを有し、支持体に印刷された互いに隣接し た網目印刷部分が連続した網目印刷部分（Ｔ）となるように各ノズルから放出さ れる各インク粒のジェットが制御されることを特徴とするプリンターヘッド。
2. ２．上記ケース（１００）がその基部（１００）に当接支持される着脱自在な底 部２によって閉じられた部屋を有し、この部屋の内部に、インク供給用管路と、 回収モジュール（３０）に接続された単一の回収管路と、電気的制御回路とが収 容され、上記ケース（１００）の基部（１００）には支持部材（６ｈ，６ｂ）を 介しモジユレータ（Ａ，Ｂ）が固定され、各モジュレータ（Ａ，Ｂ）に対して以 下の手段か独立して設けられている請求項１に記載のプリンターヘッド： （ａ）各モジュレータ（Ａ，Ｂ）のノズル支持筒（２００）を一定の方向（ｆ） に回転させる手段、 （ｂ）荷電されなかったインク粒のジェットを回収モジュール（３０）へ送るた めに、第１の平面内で支持部材（６ａ，６ｂ）を回転させる手段、 （ｃ）荷電電圧（２１）内でジェットを正確に心出しするために各部品間の位置 の誤差を補正する手段。
3. ３．回収モジュール（３０）は、一般のインク管路（３３）ヘインクを送る各ジ ェットの回収パイプ（３１，３２）を有し、一般のインク管路（３３）が、それ に接続された単一の回収用出口管（３５０）へのインクの循環を許可または禁止 するコック（３４）を有するような請求項１または２に記載のプリンターヘッド 。
4. ４．上記のインクの循環路に接線状に接する孔（３６，３７）が設けられており 、この孔（３６，３７）の中には電極（３６０、３７０）が収容されており、こ れらの電極（３６０、３７０）は上記出口管（３５０）と協働して出口管（３５ ０）と２つの電極（３６０，３７０）との間に存在するインクと空気との混合物 の電気インピーダンスを測定するようになっている請求項３に記載のプリンター ヘッド。
5. ５．静電気スクリーンの機能を有する金属製プレート（４００）を回収モジュー ル（３０）に固定して、上記のインク粒の通路と直角な方向に静電気が蓄積しな いようにした請求項１〜４のいずれか一項に記載のプリンターヘッド。
6. ６．ケース（１）が支持体（５２）を支持する支持面（５０）を有し、この支持 体（５２）は支持面（５０）と同じ輪郭の第１の面（５３）と円形輪郭の第２の 面（５４）とを有し、この第２の面（５４）には「ＡＤＰキャップ」（７０）が 取付けられている請求項１〜５のいずれか一項に記載のプリンターヘッド。
7. ７．支持体（５２）が、インク分配器（５６）を支持するための要素（５５）を 有し、インク分配器（５６）は上流側に入口（５７）および出口（５８）を有し 、下流側に各モジュール（Ａ，Ｂ）ヘインクを供給する２つの供給管路（６０， ６１）と２つの排出管路（６２，６３）を有するような請求項６に記載のプリン ターヘッド。
8. ８．ＡＤＰキャップ（７０）の内側に保持されたＡＤＰ電子制御カード（７４） を固定するプロフィル部分（６９）が支持部（５２）に設けられている請求項１ 〜７のいずれか一項に記載のプリンターヘッド。
9. ９．ＡＤＰキャップ（７０）が円形で、プリンターヘッド全体の向きか調節可能 な状態で、プリンタの本体に固定できるようになっている請求項６〜８のいずれ か一項に記載のプリンターヘッド。
10. １０．ＡＤＰキャップ（７０）がオンブリック（７２）を有し、このオンブリッ ク（７２）が、ＡＤＰキャップ（７０）の内部に当接されるフランジ（７７）を 備えた第１の管（７６）と、プリンタ本体に連結される第２のキャップ（８２） いわゆる「オンブリックキャップ」を受けるための第２の管（７９）とを有する ような請求項６〜８のいずれか一項に記載のプリンターヘッド。
11. １１．バーコードを印刷するために、インク粒の噴射シーケンスと網目印刷部分 でのインク粒の荷電電圧を徐々に大きくすることを特徴とした請求項１〜１０の いずれか一項に記載のプリンターヘッドの使用方法。
12. １２．互いに隣接したノズルによって印刷される網目印刷部分の印刷順序をカス ケード状にして、印刷された網目印刷部分が前後に延長するようにした請求項１ １に記載の方法。
13. １３．軸線（ｏｙ）上での網目印刷部分の傾き（α）を補償するためにプリンタ ーヘッドがプリントすべき支持体の平面（ｘ，ｏ，ｙ）に直角な軸線（ｏｚ）の 回りで回動できるようになっている請求項１１または１２に記載の方法。