JPS62184861A

JPS62184861A - インクジエツト滴発生器

Info

Publication number: JPS62184861A
Application number: JP62025542A
Authority: JP
Inventors: アマー　レチェヘブ; ジェイムズ　ジョセフ　ドイル
Original assignee: Domino Printing Sciences PLC
Current assignee: Domino Printing Sciences PLC
Priority date: 1986-02-04
Filing date: 1987-02-04
Publication date: 1987-08-13
Also published as: EP0232062A3; GB8602647D0; EP0232062A2; US4771297A

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】本発明は、インクジェット滴発生器（１ｎｋｊｅｔ　ｄ
ｒｏｐｌｅｔ　ｇｅｎｅｒａ１０ｒｓ）に関し、さらに
詳しくは、連続インクジェット印刷方式用の滴発生器で
その滴（ｄｒｏｐｌｅｔｓ）がピエゾ電気結晶（ｐｉｅ
ｚｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ−ｃｒｙｓｔａｌ）の振動によ
りノズルに於て形成されるものに関する。

多くの異なったタイプのインクジェット滴発生器が知ら
れている。例えば、米国特許第３５１２１７２号明細書
の開示する滴発生器は、一対の中空筒状ピエゾ電気結晶
をもち、その結晶は膨張しかつ収縮して、ピエゾ電気結
晶（圧電気結晶）により囲まれた筒状ノズルハウジング
をそれに応じて膨張し収縮させるようになっており、前
記ノズルハウジングはノズル管の自由端に永久的かつ固
定的に固着された宝石ノズル（ｊｅｗｅｌｎｏｚｚｌｅ
）を具備している。この型のノズルとその他数多のノズ
ルに特有の問題は、ノズルが閉塞すると、滴発生器とほ
ぼ完全に分解して掃除する必要があるということである
。

米国特許第４０３２９２８号明細書の開示する滴発生器
は、ピエゾ電気結晶によって励起され、その振動エネル
ギーは隔膜を経てインクに伝動される。滴発生器は主だ
ったところ（ｍａｊｏｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）を貫通
してのびるボルトによって組立てられ、従って、ノズル
になんらかの閉塞が生じる場合には、再び完全に分解し
て掃除する必要がある。

その他、各種共鳴成分（ｖａｒｉｏｕｓ　ｒｅｓｏｎａ
ｎｔｃｏｍｐｏｎｅ口ｔｓ）からなる滴発生器が知られ
ている。

しばしば１円すい形又は角形の穴が形成されるが、これ
らの形は、効率的滴発生を達成するためには非常に高度
の正確性をもって形成する必要がある。

そのような滴発生器に実際に使用されるノズルは、通常
支持部材に固着された穴のある宝石からなり、その支持
部材は滴発生器の主体にボルト又はセメントで固着され
ている。ノズル支持部材をねじキャップの端面として形
成し、次いでボデーにねじ込んで固着することが示唆さ
れている。だがこの場合、効率的かつ正確な滴発生を確
保するためにはねじキャップのボデーへのねじ込みが正
確でなければならず、ねじキャップのボデーへの固着に
なにかしら不正確があると、共鳴特性の変化に基因する
滴の流れに不一致なブレークアップ（ｂｒｅａｋ　ｕρ
）がもたらされる。

その他公知発生器においては、振動力は、隔膜を経てイ
ンクに伝動される。該隔膜は伝導インク（ｃｏｎｄｕｃ
ｔｉｎｇ　１ｎｋ）とピエゾ電気結晶との間のバリアー
としても役立つものである。米国特許第３６８３３９６
号、第４０６５７７４号そして第４２９００７４号の明
細書には、共鳴インク塔又は共鳴機械部品のいずれかも
しくは両方をもつその他の滴発生器が開示されている。

公知の滴発生器は、組立てが複雑か、組立てに高度の正
確性を要するか、掃除が円環であるか、あるいはこれ等
欠点の一つ以上を具えている。

本発明はピエゾ電気インクジェット滴発生器を提供する
。この発生器は、第一インク供給通路をもつボデー部と
；それからボデーの突起（ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）を経
てほぼ垂直にのびて前記突起の端表面に開口する第二イ
ンク供給通路と；第一インク供給通路から狭い間隔にあ
りかつ第一インク供給通路に連結する第二インク供給通
路の端部に近接するボデーの表面に取り付けられたピエ
ゾ電気結晶と；突起の端部に固着されたキャップに搭載
されたノズルとからなり、前記ノズルが第二インク供給
通路と合心し、ノズルを囲むキャップの内表面が突起の
端面から離隔し、その結果、使用中に、キャップの内表
面と突起の端面との間にインクのディスク（ｄｉｓｋ）
を形成し、キャップは柔軟なシールにより突起にシール
されかつ迅速排気継手（ｑｕｉｃｋ−ｒｅｌｅａｓｅｃ
ｏｕｐｌｉｎｇ）により突起と嵌合することを特徴とす
るものである。

前記迅速排気継手は、差込み型継手（ｂａｙｏｎｅｔｔ
ｙｐｅ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ）と、キャップ又は突起に形
成されかつ突起もしくはキャップに形成された穴に嵌合
するピンとからなることが好ましい。

第一インク供給通路と第二インク供給通路とが相俟って
、はぼ丁字形通路を形成し、そのＴ字の脚部が第二イン
ク供給通路を提供するのが好都合である。こうすること
により、Ｔ字の横部（ｃｒｏｓｓ　ｂａｒ）の一端にお
いて、第一インク供給通路がボデーの吸込口（ｉｎｌｅ
ｔ　ｐｏｒｔ）と連結され、その他端に油気もしくは洗
浄口（ｂｌｅｅｄ　ｏｒｂｌｕｓｈｉｎｇｐｏｒｔ）が
形成されることになる。ピエゾ電気結晶の位置は、第二
インク供給通路の軸方向上部で、ボデーの薄肉壁により
第一インク供給通路から離隔されることが望ましい。

そのような滴発生器は、強度に富み、小型かつ製作容易
でしかもインクのジェットを効率的かつ安定にブリーフ
アップできるのみならず、使用中に起るノズルの閉塞掃
除が必要な場合にも容易に部分的に分解可能である。

差し込み型継手によるノズルキャップのボデーへの取付
けは、ねじ出で取付けられるノズルキャップに比較して
、キャップをボデーにねじ込む作業から生ずる粒子（ｐ
ａｒｔｉｌｅｓ）に起因するノズル閉塞の可能性がない
点で優れている。

本発明により構成された滴発生器の一例および変形例を
、添付図面につき述べることとする。

第１図は、主ボデー部２とノズルキャップ３とからなる
滴発生器１を示す。ｈ主ボデー部２は、第一１０／１１
および第二１２インク供給通路からなるほぼＴ形インク
供給系をもち、第一インク通路１０／１１は吸込口４′
から通じる吸込通路４より導びかれる。供給通路１０／
１１の他端には、洗浄口もしくは抽気口５が、供給通路
１０／１１を通過するインク洗浄の目的あるいは発生器
からの油気の目的で設けられている。通路１０／１１は
小径の円筒通路、特殊実施態様では１．２ｍｍ径に形成
される。

吸込口４と油気口５との間には、ピエゾ電気結晶６がセ
メント接合によりボデーに固着され。

結晶６は同径の裏打ち要素（ｂａｃｋｉｎｇ　ｅｌｅｍ
ｅｎｔ）７をもつ。通路とピエゾ電気結晶６との間の供
給通路１０／１１の壁は、使用中結晶からの振動エネル
ギーの移動を可能にするため、出来る限り薄くつくられ
、本実施例の場合壁の厚さは５００μｍである。ピエゾ
電気結晶は、黄金エポキシ（ｇｏｌｄｅｎ　ｅｐｏｘｙ
）等で、ボデーや裏打ち要素７に結合されることが望ま
しく、また、要素７は、高い音響インピーダンス（ｈｉ
ｇｈ　ａｃｏｕｓｔｉｃｉｍｐｅｄａｎｃｅ）をもつ原
料、例えば、ステンレスでつくることが望ましい。

発生器を印刷ヘッドのシャシ（ｃｈａｓｓｉｓ）に搭載
するためには、発生器をフランジ８に固定する。固定す
るには、フランジ８とピエゾ電気結晶６との間、および
裏打ち要素７とピエゾ電気結晶６との間の境界領域（中
間層）における機械的リアクタンスが相互に消去し合い
、その結果各境界領域（中間層）間の相対運動がなくな
り、かつ、フランジ８による振動損失がなくなることが
重要である。かくして、フランジ８は、事実上無限の機
械的インピーダンスも領域を形成し、エネルギーが印刷
ヘッドへ消失する恐れはなく、滴発生器をこの領域に固
定することが可能になる。

裏打ち要素とピエゾ電気結晶の厚さを、運転周波数にお
いて、夫々λ／１０およびλ／１１にすることによって
、上記のことが完成することが判明した。ここで、λは
考えられる材料の超音波長（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｗ
ａｖｅｌｅｎｇｔｈ）である。

ノズルキャップ３は端壁１３のほぼ中央に固着された有
孔の宝石ノズルをもち、そして円筒状側壁Ｉ８をもつ。

側壁１８は、一対の対向するカムみぞ穴（ｃａｍ　５ｌ
ｏｔｓ）１９をもち（第３及び４図参照）、そのみぞ穴
は正反対向きのピン９と夫々係合し、該ピン９は突起２
０の円筒状壁からのび。

それから第二供給通路１２がのびている。

突起２０の端面１４は、円すいテーパ１５をもち、柔軟
なＯ−リング１６を着座させて、ノズルキャップ３を突
起２０にシールすることを可能にしている。ピン９とカ
ムみぞ穴１９の位置は、キャップ２１が突起２０の端面
１４とノズルキャップ３の端壁１３との間に形成され、
その結果使用中インクのディスクを準備するような位置
がよい。

望ましくは、第一インク供給通路１０／１１の両端部は
、夫々の長さが印刷流体中の超音波振動の波長の１／４
に等しくて、エネルギーが第一インク供給通路を経て消
失する可能性がなく、その代りに第二インク供給通路１
２に指向されるのがよい。これは、現存ジェットの効率
的ブレークアップ（ｂｒｅａｋ　−ｕｐ）に役立つ。ピ
エゾ電気結晶の振動に起因するインクの妨害を拡大する
ためには、通路１２が通路１０／１１に等しいかそれよ
り狭い直径もしくは幅をもっことがのぞましい。

そして、チャンネル１２は、運転周波数における印刷流
体中の共鳴長さく本ケースの場合、はぼ１８ｎｗｎ　（
０，０１８４７ｍ）であることが望ましく、水性インク
の場合には、６４ＫＨｚの運転周波数で、　印刷流体中
の音速は１５７５ｍ、５−１）が望ましい。

ノズルキャップ３と突起１４との間に差込み継手と○−
リングを使用する場合には、分離可能なノズルの代りに
トルクスパナ（１０ｒｑｕｅｗｒｅｎ−ｃｈｅｓ）等を
使用しなければならない問題がなくなり、また、ノズル
キャップ３もまた効果的にボデー２の超音波振動から分
離される。この構成は１滴発生器が広域励磁振動に亘る
作動を確実にし、作動条件の機械的欠点および変化に耐
えることができる。

実施例では、突起２０の端部とノズルキャップ３との間
に形成されるインクの１イスクの厚さは、キャップの慣
性力をインク１４中の音響波（ａｃｏｕｓｔｉｃ　ｗａ
ｖ’ｅｓ）が及ぼす圧縮力に相等しくすることにより、
計算されていた。６４ＫＨ２で作動する滴発生器の例に
おいては、この厚さは３５０μｍに等しいと判明した。

ノズルキャップ３には、キャップを突起２ｏに搭載する
正確な方向を示す目的で、突起２２を具備することがで
きる。第４図に丞す別な実施例では、複数の宝石ノズル
１７’が、第一実施例に示す単一ノズル１７の代りに、
装着されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は滴発生器の軸方向断面図であり、第２図はその
平面図である。第３図は第一ノズルキャップの等内園、
第４図は第二ノズルキャップの相似図である。１・・・滴発生器　　　　　　２・・・主ボデー部３・
・・ノズルキャップ　　　４・・・吸込通路５・・・抽
気口　　　　　　６・・・ピエゾ電気結晶８・・・薄肉
壁　　　　　　９，１９・・・迅速排気継手１０／１１
・・・第一インク供給通路１２・・・第二インク供給通路　１７・・・単一ノズル
１７′・・・宝石ノズル　　　　２ｏ・・・突　　起特
許出願人　ドミノ　プリンティングサイエンシズ　ピーエルシー。１０、／／

Claims

【特許請求の範囲】１、第一インク供給通路（１０／１１）をもつボデー部
（２）と；それからボデーの突起（２０）を経てほぼ垂
直にのびて前記突起の端表面（１４）に開口する第二イ
ンク供給通路（１２）と；第一インク供給通路から狭い
間隔にありかつ第一インク供給通路に連結する第二イン
ク供給通路の端部に近接するボデーの表面に取り付けら
れたピエゾ電気結晶と；突起（２０）の端部に固着され
たキャップ（３）に搭載されたノズル（１７）とからな
るピエゾ電気インクジェット滴発生器（１）であって、
前記ノズルが第二インク供給通路（１２）と合心し、ノ
ズルを囲むキャップの内表面（１３）が突起の端面（１
４）から離隔し、その結果、使用中に、キャップの内表
面と突起の端面との間にインクのディスク（２１）を形
成し、キャップは柔軟なシール（１６）により突起にシ
ールされかつ迅速排気継手（９、１９）により突起と嵌
合されていることを特徴とするピエゾ電気インクジェッ
ト滴発生器。２、前記迅速排気継手（９、１９）が差し込み型継手と
、キャップ（３）又は突起のいずれかに形成されかつ突
起又はキャップに形成された各みぞ穴（１９）に嵌合す
るピン（９）とからなる特許請求の範囲第１項記載のピ
エゾ電気インクジェット滴発生器。３、前記第一インク供給通路（１０／１１）と第二イン
ク供給通路（１２）とが相俟ってほぼＴ字形通路を成形
し、そのＴ字の脚が第二インク供給通路（１２）を提供
する特許請求の範囲第１項又は第２項記載のピエゾ電気
インクジェット滴発生器。４、前記第一インク供給通路が、Ｔ字の横の一端におい
てボデーの吸込口（４）に連結され、他端において抽気
又は洗浄口（５）に連結されている特許請求の範囲第３
項記載のピエゾ電気インクジェット滴発生器。５、前記ピエゾ電気結晶（６）が第二インク供給通路（
１２）と軸方向に合心して位置し、ボデーの薄肉壁（８
）により第一インク供給通路（１０／１１）から分離さ
れている特許請求の範囲第１ないし４項のいずれかに記
載のピエゾ電気インクジェット滴発生器。