JPS58500515A - インキ・ジエット・プリント・ヘッド及びその噴出インキ滴の飛行経路制御方法 - 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】 インキ・ジェット・プリント・へ、ト９及びこの発明は、インキ・ジェット・プ リント・ヘッドに関し、該ヘッドから噴出したインキ液の飛イ１経路を制御する 方法に関する。

背景技術 非叩打型プリンタは、プリント中記録媒体に衝突するような機械的プリント素子 がないところ力）らその動作が非常に静かのため、最近は大変一般的になってき た。非叩打型機の中でも、インキ・ジエ、）・プ）ノンタは普通紙の上に高速記 録ができるので特に重要、である。

過去長年に亘り、多くの各種インキ・・ジェット・プリント方法が開発されてき た。例えば、米国特許第３．５９６，２７５号に開示されているような、いわゆ る連続インキ・ジェット法においては、そのインキは圧力でプリント・ヘッドの ノズルに運ばれ、各ノズルを通して噴出され、連続的なインキ・ジェットを発生 する。そのインキ・ジェットは振動によって、詰込まれた小滴の流れに分離され 、そして飛行する小滴は記録媒体に衝突するか、又は静電的に偏向された後、再 循環のだめに樋に集められるかのいずれかとなしうるであろう。

静電法として知られた第２の方法は、例えば、米国特許第３，０６０，４２９号 に開示している。この方法によるノズルのインキは圧力Ｏか又は低い正圧力がか けられ、その小滴は静電的引っ張りによって発生され、一対の偏向電極間を飛行 するようにされる。該偏向電極は該インキ小滴の飛行方向と、希望する記録媒体 の付着位置とを制御するように構成される。

ドロノブ・オン・デマンド法（ｄｒｏｐ　−ｏｎ　−ｄｅｍａｎｄｍｅｔｈｏｄ 　）として知られた第３の方法は例えば米国特許第３，８７１，００４号に記述 しである。この方法によるインキ小滴は圧電素子の付勢によってインキ室又はチ ャンネルに引き起こされる容積置換（ｖｏｌｕｍｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　 ）によって噴射される。この容積置換はノズルの方に伝播する圧力波を発生して インキ液の噴射を生じさせる。この特許に記載したインキ・ジェット・プリント ・ヘッドはノズルの部分に電極板を設けて電界を発生し、シリンドされたドツト ・マトリックス・キャラクタ又はイメーゾの分解能又は質の向上をはかるために 噴射インキ液を偏向させるようにする。

上記プリンタ及びプリント方法のすべてにおける噴射インキ液の偏向、すなわち 、インキ液の飛行経路の制御はプリントされるべき記録媒体とノズルとの間に配 置された偏向板又は偏向電極の装備によって達成される。そのような外部偏向手 段を要求するインキ・ジェット・プリント・ヘッドは構造が複雑でちり、製造が 高価である。

この発明の目的は、噴射インキ液の飛行経路を制御するだめの外部偏向板又は偏 向電極を必要としない簡単且つ丈夫な構造のインキ・ジェット・プリント・ヘッ ドを提供することである。

この発明によって提供されるものは、本体部を通して延びノズルで終る少くとも １本のインキ導管と、前記ノズルを通してインキ液を噴射させるように前記イン キ導管を通してインキを移動させる駆動手段とを含むインキ・ジェット・プリン ト・ヘッドであって、前記本体部は弾力性部を持ち、更に前記ヘッドは前″記弾 力性部を変形して前記ノズルを傾斜移動させ、それによって、前記ノズルから噴 射したインキ液の飛行経路を変化させるようにした傾斜手段を含むインキ・ジェ ット・プリント・ヘッドである。

この発明の他の面によると、それはインキ供給源からインキ・ジェット・プリン ト・へ、ドのノズルにインキ液を移動させる通路を規定する導管を設け、前記イ ンキ供給源から前記ノズルに対し流水状方法で前記インキ液を移動し、前記導管 と一線に並べられた通路の前記ノズルでインキ滴を形成する各工程を含み、前記 インキ供給源を持つインキ・ジェット・プリント・ヘッドの前記ノズルから噴射 されたインキ滴の飛行経路を制御゛する方法であって、弾力性部を持つ前記プリ ント・ヘッドを提供し、前記弾力性部を変形させて前記ノズルを傾斜させ、それ により前記導管に対しである角度をなす通路に沿って前記インキ滴を移動させる ようにした各工程を含むインキ滴の飛行経路制御方法を提供する。

この発明の好ましい実施例における・ぐルス・オン・デマンド（ｐｕｌｓｅ−ｏ ｎ−ｄｅｍａｎｄ　）型プリント・ヘッドのノズル又はノズル板の傾斜移動はノ ズルの付近に位置決めされた電磁石を使用して行われ、ノズル（又は複数のノズ ル）からのインキ滴の飛行経路を制御するノズル板を傾斜させるように動作する 。ノズル板はプリント・ヘッドの弾力性層部に取付けられた金属ベイン（ｖａｎ ｅ　）に取付けられる。金属被インは電磁石に隣り合う部分を持ち、該電磁石の 作動によって移動又は傾斜する。それによってベインの姿勢が制御され、上記弾 力性層部の弾力に対抗して容易に移動する。ノズルを通過し、インキ滴の形態で 噴射するインキはノズル板のオリフィスの角度又は傾斜によって定まる経路方向 に向けられる。ノズル板は実際にはオリフィスの中央に設けられた軸のまわシを 移動する。

この発明の他の実施例は永久磁石の形態のノズル板に隣り合う電気導体を使用す る。該電気導体を流れる電流によって磁界が作られ、該磁界がノズル板及びノズ ルの発振移動を誘起する。ノズル板の移動の軸点は該ノズル板の中央にあシ、鎖 板を移動するに必要な力及び質量を最小にする。

次に、添付図面を参照してその例によりこの発明の詳細な説明する。

第１図は、この発明によるプリント・ヘッドの一部断面側面図である。

第２図は、記録媒体と共に表わし、第１図のそれと類似するプリント・ヘッドの 一部断面背面斜視図である。

第３図は、通常又は休止位置にあるプリント・ヘッドのノズル板を表わした寸法 が比例しない作用図である。

第４図は、傾斜した位置のノズル板を表わした第３図と類似する図である。

第５図は、ノズル板アセンブリとプリント・ヘッドとの接続の一形式を詳細に表 わした寸法が比例しない作用図である。

第６図は、ノズル板構造の変更図である。

第７図は、プリント・ヘッドを所定の速度で通過する記録媒体上のインキ滴の図 である。

第８図は、プリント・ヘッドを更に遅−速度で通過する記録媒体上に付着したイ ンキ滴の第７図と類似する図である。

定したプリント・ヘッドの側面図である。それは一端に弾力性部又は層１４を取 付けた円筒形状のプラスチック本体又は主部１２を持つ。該弾力性部１４は／リ コン・ゴムで作られ、主部１２に合うように円筒形状に形成する。インキ供給管 １６は通路１７全通してプラスチック本体１２の後部にインキを送り、更に該本 体部の空洞として形成された円形室１８にそれを送り込む。インキ供給管１６及 びそれに関連する通路１７は水平位置（第２図）又は第１図の管の位置とは異な るほかの位置に向けることもできる。第２図に見られ　。

るように、本体部１２の背面２２には圧電素子２０が固定される。それは室１８ をカバーし、振動板素子２４とそれに重ね合わされて本体部１２にねじ２８で固 定されるワッシャ状素子２６とを含む。一対の電気導線３０．３２が夫々振動板 （ｄｉａｐｈｒａｇｍ　）素子２４の中央部とワッシャ素子２６とに接続されて 圧電素子２０をパルスすることに使用される。

導管又は同様な通路３４がインキ室１８に接続され、本体部１２の中央を通して 前方に延び、更に前方弾力柱部１４を通して、オリフィス３７を持ち一般的に矩 形状の金属ベイン又は同様な部材３６に接続される。

該オリフィス（又は孔）３７は導体３４に整列するように接続される。金属ペイ ン３６は弾力性部１４の前面の下部付近から上方に延び、その表面を横切って更 に上方に延びて立上り部３８を形成する。ベイン３６は適当な手段、例えば、接 着剤の使用及び（又は）第１図に例示するように、弾力性部１４の小さな部分を ベイン３６の凹部４０に対して圧入することを含むような方法によって弾力性部 １４に固定される。又、今ここで、第５図に見られるように、弾力性部１４の凹 部に挿入されるべき凸起をベイン３６に設けて、該弾力性部（第５図に見られる ように）の表面にベインを固定するようにしてもよいということを述べておく。

プラスチック管４２は導管又は通路３４の主な部分に沿って設けられ、本体部１ ２から弾力性部１４への導水路を改善して２つの部分１２．１４間の結合部にお けるインキの漏れを防止する。

ノズル板４４は金属ベインに固定され、プリント・ヘッド１０から離されている 用紙スは記録媒体５０に対してシリンド・ヘッド１０からインキ滴４８を噴射す るだめのオリフィス又は孔４６を持ち、それによって１又はそれ以上のトン）５ １（第２図）を用紙５０上に表わすようにする。オリフィス４６から噴射された インキ滴４８の飛行経路及び方向は金属ベイン３６上のノズル板４４の姿勢によ って制御される。インキ流４８の飛行経路はインキ通路３４の通常方向に対して 所定の量だけ、ノラスチノク管４２の可撓性なるが又は傾斜を変更又は選択的に 制御することができる。

ノズル板４４を傾斜させる移動は電磁石５２で行われる。電磁石５２は角形ブラ ケット部材５４を使用してプリント・−＼ノドの本体部１２に支持される。一対 の電気ワイヤ導線５６．・５８が電磁石５２に接続され、プリント・ヘッド１０ の動作中それを付勢する。第１図及び第２図は、電磁石５２と共同する立上り部 ３８の動作でひきおこされた金属ベイン３６の移動を表わし、それによって弾力 性部１４を変形し、ノズル板４４に傾斜運動をおこさせて、図に見られるように 、実線経路から点線経路の方にインキ流４８の方向を変える。

第３図及び第４図は、本体部又は要素１２と、弾力性部１４と、金属ベイン３６ と、電磁石５２とを含むようなプリント・ヘッド１０の主な部分を詳細に模式形 式で表わした図である。インキは圧電素子２ｏで駆動され、通路３４に沿い、金 属ベイン３６の孔３７を通シ、ノズル板４４のオリフィス４６を通してインキ流 として噴射される。第３図における電磁石５２は付勢していない状態が例示され ており、ノズル板４４を持つ金属ベイン３６は、その状態においては、通路３４ を通るインキの経路に対して普通の位置又は関係にあるものとされる。第４図に おける電磁石５２は付勢された状態を表わしており、金属ベイン３６の立上り部 ３８は電磁石に吸引されて弾力性部１４を変形し、ベイン３６及びノズル板４４ を傾斜して、インキ流４８を別の通路を通して記録媒体の方に噴射させるように する。

金属ベイン３６を弾力性部１４に、又は弾力性部１４を本体部１２に接続するほ かの方法が第５図から理解できる。プラスチック管４２はベイン３６の孔３７に インキを通すように導き、ノズル板４４のオリフィス４６を通してインキ流４８ を噴射させるようにする。詳細に図示するように、弾力性部１４は本体部１２に 埋込まれている接続指又は接続凸起６０を持つ。

同様にして、金属ベイン３６は弾力性部１４゛に埋込まれる接続指又は接続凸起 ６２ｆ：含む。ベイン３６のオリフィス３７とノズル板４４のオリフィス４６と の夫夫の直径は０．６　ａｍ及び０．０７　ｍｍである。

第６図は、ノズル板に傾斜移動をおこさせるだめの代替手段の実施例を表わす。

この実施例における本体部７０は２本のインキ導管７４を含む弾力性層７２を持 ち、ノズル板７６．８．４に形成された夫々のノズルにインキを供給する。ノズ ル板７６．８４は夫々北極と南極とを持つ永久磁石を含み、その傾斜は、部分７ ８．８０．８２を含む導電ワイヤを通して流れる電流によって誘起された磁界を 使用して達成される。すなわち、導電ワイヤはその部分７８．８２の電流方向が いつでも導体ワイヤの部分８０の電流方向と反対になるように、該部分７８，８ ０．８２をノズル板７６゜８４にはわせるようにしている。従って、２つのノズ ル板７６．８４はいつでも導電ワイヤを通して流れる電流に応答して反対方向に 傾斜する。第６図において、ノズル板７６はインキ流７９を上方向に噴射するよ うに傾斜され、ノズル板８４はインキ流８６を下方向に噴射するように傾斜して いる。ノズル板７６．８４の傾斜方向は導電ワイヤに流れる電流の方向を逆にし て反転させることができる。従って、導通ワイヤに交流電流を流すことによって 、ノズル板のオリフィスの中央に設けられている枢軸を中心に該ノズル板７６． ８４に振動的運動を誘起することができる。それは、ここでも、本体部７０に延 び、更にノズル板が固定される支持弾力性層７２に延びるノラステノク管７５を 可撓性にすることによって可能となる。

第６図に示すプリント・ヘッドの動作はインキ流７９．８６を噴射させるために 、できる限り小さく且つ薄くされたノズル板７６．８４を傾斜させて各々の場合 にノズル板の傾斜移動の回動中心を該ノズル板の重量の中心にもってくるように した急速方式に従って行われる。このような方法によると、単に非常に少い加速 力がインキ流の表面に働くだけである。

ことに開示しだインキ・ノエノト・プリント・ヘッドによる書込み又は記録はイ ンキ流の噴射方向に対して直角方向に用紙５０（第２図）を移動して行われる。

この点で、用紙は通常プリント・ヘッド又はプリント・ステーションを通過して 縦方向に送られ、インキ流は水平方向に噴射され偏向される。縦方向の用紙進行 速度は与えられたインキ滴噴射速度において、縦ラインに単位長さ当りプリント されるインキ・ドツトの数を決定する。用紙の進みが速いと、縦方向にプリント される単位長当りのドツト数が少くなる。

水平方向における単位長当りのドツト数はノズル板の発振周波数と１秒当りのイ ンキ流の噴出回数とによって定められる。一般に、ノズル板と弾性層との共振発 振周波数は所定の方式で選ばれ、インキ流の噴射回数は水平ラインに適切な水平 インキ滴間隔を与えるように調節される。故に、同一間隔のドツト・・ぐターン を得ることが必要であるか希望する場合はインキ滴噴射周期を電気的に変化させ ないと、その水平方向には正弦波的ドツト間隔が与えられてしまう。

第７図及び第８図のドツト・パターンは偏向の共振発振周波数によって決められ た水平速度ｖｈ及び垂直速度ｖｖの効果を例示した図である。両図のドツト・・ ぐターンとも、Ｖｈでは同一発振周波数でプリントされたが、インキ滴噴射周期 は第８図の７９ターンの方が旬い（高頻度）ため、縦方向の単位長当りのドツト 数が多い結果となる。縦のドツト間隔も又第７図の用紙進行速度の方が速いため に変化する。

すなわち、ノズル板の発振特性及び（又は）垂直用紙進行速度及び（又は）イン キ滴噴射周期のいずれかを変化することによって、異なるドツト・・ぐターンを 得ることができる。ノｅルス・オン・デマンドのインキ滴噴射の適当な制御によ り、予め選ばれたドツト・・ぐターン間隔で規定され、比較的任意な分解能をも つ希望するキャラクタをプリントすることができることがわかる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １９本体部（１２）を通して延び、ノズル（４６）で終る少くとも１本のインキ 導管（３４）と、前記インキ導管（３４）を通してインキを移動し前記ノズル（ ４６）を通してインキ滴を噴射させる駆動手段（２０）とを含むインキ・ジェッ ト・プリント・ヘッドであって、前記本体部（１２）は弾力性部（１４）を持ち 、前記ヘッドは更に前記弾力性部（１４）を変形し前記ノズル（４６）に傾斜移 動をおこさせて前記ノズル（４６）から噴射したインキ滴の飛行経路を変化する ようになした傾斜手段（３８，５２）を含むインキ・シェツト・プリント・ヘッ ド。 ２、前記ノズル（４６）は前記弾力性部（１４）に隣接して位置決めされたノズ ル板（４４）に形成され、前記傾斜手段（３８，５２）は前記ノズル板（４４） を傾斜するように構成した請求の範囲１項記載のインキ・ジェット・プリント・ ヘッド。 ３　前記傾斜手段は前記弾力性部（１４）に取付けられ前記ノズル板（４４）を 有する金属ベイン（３６）と、前記金属ベイン（３６）の一部（３８）に隣接し て位置決めされた前記ノズル板（４４）と共に前記金属ベイン（３６）を傾斜す るよう付勢可能な電磁石（５２）とを含む請求の範囲２項記載のインキ・シェツ ト・プリント・ヘッド。 ４、前記金属ベイン（３６）は前記ノズル（４６）及び前記インキ導管（３４） と整列した穴（３７）を有する請求の範囲３項記載のインキ・ジェット・プリン ト・ヘッド。 ５　前記金属ベイン（３６っは前記弾力性部（１４）に埋込まれた突起（６２） を持ち、それで前記金属ベイン（３６）を前記弾力性部（１４）に固定するよう になした請求の範囲４項記載のインキ・シェツト・プリント　・ヘッド。 ６　前記ノズル板（７６）は前記弾力性部（７２）に取付けられ、前記ノズル板 （７６）のオリフィスの中心を軸に回動しうるように構成した請求の範囲２項記 載のインキ・ジェット・プリント・ヘッド。 ７、　前記ノズル板（７６）は永久磁石であり、前記ノズル板の傾斜は前記ノズ ル板（７６）に隣接して位置決めされた導電手段（７８、８０）を通して流、れ る電流によって発生した磁界で達成されるよう構成した請求の範囲６項記載のイ ンキ・シェツト・プリント・ヘッド。 ８、前記インキ導管（３４）は前記ノズル（４６）から前記弾力性部（１４）を 通して前記弾力性部（１４）と前記本体部（１２）の残部との結合部を越えた点 まで延びた可撓性円筒部材（４２）によって少くとも部分的に形成された請求の 範囲２項記載のインキ・シェツト・シリンド・ヘッド。 ９　前記供給源から前記ノズルに対しインキ液を移動する通路を規定する導管を 設け、前記供給源から前記ノズルに対し流水状方法で前記インキ流を移動し、前 記導管と整列した通路にある前記ノズルにおいてインキ液を形成する各工程を含 み、インキ流の供給源を有するインキ・ジェット・プリント・ヘッドのノズルか ら噴出したインキ液の飛行経路を制御する方法であって、弾力性部を有する前記 シリンド・へ、ドを提供し、前記弾力性部を変形して前記ノズルを傾斜させ、そ れによってインキ液を前記導管とある角度をなす通路に沿って移動させる各工程 を含むインキ液の飛行経路制御方法。