JPH0480827B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、導電性液体インクのための直列式イ
ンクジエツト印刷ヘツドであつて、インク粒子を
選択的に放出するためのノズルを有する電気的に
絶縁性のインク容器と、インクに接触した電極
と、ノズルに隣接した対向電極とから成り、両電
極間の電圧パルスによりインクの放出を行なうよ
うな前記印刷ヘツドに関する。

他の印刷機、例えば特開昭46−4707号、56−
40565号、56−56874号、56−67269号に於いては、
ノズルの近傍のインク室はノズルよりも数倍長く
なつている。インクジエツトに於いて、インンク
の滴がノズルから放出されるときに、インク室内
に反射圧力波が生じ、これがノズルに於けるメニ
スカスの復原を遅らせる。

この遅延は印刷機の高速性に制限を加えるもの
である。

従つて本発明の目的は上述の如き欠点を克服す
るインクジエツト印刷機用の交換可能なインク容
器を備えた印刷ヘツドを提供することである。

更に前記ヘツドはインク容器内のインクが使い
尽くされる様になされていることが望ましい。

上記の目的のために、本発明のヘツドは第１の
キヤビテイと第２のキヤビテイとを含み、ノズル
に近接した狭い第１のキヤビテイがこれより大き
い第２のキヤビテイの最低部に通路を介して接続
されており、前記第１のキヤビテイがノズル板と
同程度の厚みとなされている。

第１図を参照すると、支持棒１０はプラテンと
して作用し、このプラテン上で印刷用紙１１が垂
直方向に動き、連続的な単位例でドツトの印刷を
可能にし、例えばドツト・マトリツクスにてアル
フアベツト文字が印刷される。

印刷機は、既知の方法で往復運動する横方向に
可動なキヤリツジ１３に装着したインクジエツト
印刷ヘツド１２から成る。ヘツド１２は、基本的
には、導電性インク１６のための絶縁材料製容器
１４を有する。インク容器１４はプラテン１０に
向いた側を板１７で閉じてあり、板１７にはイン
ク１６の粒子を放出するためのノズル１８（第３
図）が設けてある。インクは容器１４の外部に接
続された電極４１と電気的に接触している。電極
４１については後に詳述する。

印刷機は電極４１と、ノズル１８に隣接した対
向電極２２との間で電圧パルスを発生させること
のできる電気制御回路２１を有する。次いで、特
開昭57−107847号に実質上開示された方法で複数
個のインク粒子をノズル１８から放出するような
電気的及び熱的なエクサイテーシヨンの状態を、
ノズル１８内のインク１６により形成されたメニ
スカスに生じさせる。

キヤリツジ１３（第１図）は上記欧州特許明細
書のキヤリツジ５１に実質上相当し、突起部２４
を有し、この突起部を介して板バネ２６の力でキ
ヤリツジはプラテン上にのつている。

容器１４は２つの開口付フランジ２７（第２
図）を有し、これらのフランジと２つのネジ２８
とにより、容器１４をキヤリツジ１３に着脱可能
に装着する。

本発明の第１実施例によれば、インク容器１４
は約８〜10cm³のインク１６を収容でき、基部が実
質上正方形の形をした剛直な箱状構造体２９から
成る。構造体即ち箱２９は板１７を担持した前部
閉鎖ブロツク部材３２に接続された突出部３１を
有する。ブロツク部材３２は、板１７とブロツク
部材３２の表面３４との間に位置し板１７に平行
な第１キヤビテイ（空どう）３３を形成するよう
に容器１４を分割している。板１７と表面３４と
の間の距離は板１７の厚さと実質上同じである。
好適には、その値は約0.4mmである。ブロツク部
材３２はまた容器１４内に第２のキヤビテイ３５
をも形成し、この第２キヤビテイは第１キヤビテ
イ３３よりも大容積でインク１６用のタンクを実
質上構成している。

以上の如き構成によりメニスカスの振動が第１
キヤビテイの表面３４により反射され又ノズル内
に入つても、振動が同相でメニスカスの振動が乱
されないため、高速度の液滴の放出が可能であ
る。

突出部３１は実質上矩形の開口３６を有し、こ
の開口はブロツク部材３２内のキヤビテイ４０と
整合し、これらの開口及びキヤビテイ３６，４０
は、次の３つの通路と共働して第１キヤビテイ３
３と第２キヤビテイ３５とを連通させている。第
１の通路はノズル１８（第３図）の上方に位置し
た開口３７から成り、他の２つの通路は、ノズル
１８に平行な１つの平面内に位置しノズルから等
距離離れた２つの導管３８，３９から成る。導管
３８，３９は箱２９の底より低い位置にあるキヤ
ビテイ４０の部分（第１図）と関連して、すべて
のインク１６をキヤビテイ３３へ送れるようにし
てある。開口３７（第３図）は長円形で、少なく
とも２つの導管３８，３９間の距離に等しい長さ
だけ延びている。

２つの導管３８，３９のうちの１つ（第２図で
は、導管３８）と関連する位置においてブロツク
部材３２に埋設した電極４１は金属ピンの形をし
ており、このピンは、キヤリツジ１３に固定して
あつて制御回路２１の負端子に接続した接点４３
に係合するように配置されたヘツド４２を有す
る。それ故、実質上インク１６が使い尽くされる
まで電極４１がインク１６に接触していることは
明らかである。一方、対向電極２２は、キヤリツ
ジ１３に固定されていて制御回路２１（第１図）
の正端子に接続した接点４４に係合する。箱２９
は、絶縁材料でできていて箱２９の縁部に接着又
は溶着された実質上平坦なカバー４５により、上
端を閉じてある。

カバー４５はその中央部に円形開口４６を有
し、この開口と整合したスリーブ部分４７はその
外部に２つのグルーブ４８を有する。スリーブ部
分４７に嵌入できるデイスク４９は箱２９のため
のプラグとして作用し、このデイスクは不通気性
でインク１６を通さない管形袋状のダイアフラム
５１により箱に連結されている。ダイアフラム５
１はグルーブ４８内に位置した２つの環状リング
５２によりスリーブ部分４７に密封的に固着され
ている。デイスク４９は圧縮コイルバネ５３によ
り上方へ偏倚されており、このバネはキヤビテイ
３５を膨脹させてこのキヤビテイ内に低気圧を生
じさせることができる。

ヘツド１２は簡単に交換できるインクカートリ
ツジを構成し、そのためヘツドは使い捨てのイン
ク容器として供給されうる。ヘツド１２の容器１
４は第１図に示すレベルまで配置され、次いでダ
イアフラム５１をスリーブ部分４７に固定し、バ
ネ５３を圧縮状態に保持する。圧縮されたバネ５
３はデイスク４９を上方へ押し、それによつてイ
ンク１６上方の空間内に3/100気圧（約3kpa）程
度の所定の低気圧を生じさせる。この低気圧のた
め、インク１６はノズル１８内の所定の位置でメ
ニスカスを形成し、ノズルからのインクの漏出を
防止する。ヘツド１２をキヤリツジ１３に装着
し、電極４１，２２を回路２１からの電圧パルス
で附勢すると、ノズル１８内にエクサイテーシヨ
ンの状態が生じ、用紙１１の方へのインク粒子の
スプレーが発生する。ノズル１８内のインク内で
の電流の流れがキヤビテイ３３内に一連の小さな
気泡を発生させ、これらの気泡は上方へ動く。開
口３７があるため、気泡はキヤビテイ３５内へ至
り、次いでインク上方の空間５４内へ至り、その
ため空間５４内の内圧は徐々に増加する。そのた
めバネ５３がデイスク４９を持上げ、空間５４の
容積が膨脹し、もつて容器１４内には一定の低気
圧が維持される。しかし、この低気圧の値は徐々
に減少して約1/100気圧（約1kpa）まで下がる。

容器１４内のインクが殆んど使い尽されたとき
は、インクは毛細管現象でキヤビテイ３３内へ上
り、メニスカス２３を形成する。メニスカス２３
が形成されなくなると、バネ５３は最大膨脹位置
をとる。この場合に、ヘツド１２を取外して新た
なものと取換える。

第４〜７図は本発明の別の実施例を示すが、先
の第１〜３図の実施例におけるものと同じ素子に
は同じ参照番号を付してある。第４〜７図の実施
例では、キヤリツジ１３は実質上角柱状の絶縁プ
ラスチツク材料製ブロツク５６から成る。ブロツ
ク５６はその内部に逆さい頭円すい状のキヤビテ
イ５７を画定し、このキヤビテイの軸線は垂直方
向に関し用紙１１の方へ僅かに傾斜している。

ブロツク５６は水平軸をもつスリーブ部分５９
を一体的に担持している。ブロツクはスリーブ部
分５９により固定の横方向ガイド６１上を滑動で
きる。ブロツク５６はみぞ６２をも有し、このみ
ぞのため、ブロツクは大きなクリアランスを伴な
つて第２の横方向のガイド６３上で案内される。
弓状の板バネ６４は、第１図のバネ２６について
既述したと同じ方法でガイド６１のまわりでブロ
ツク５６を右回り方向に回転させる傾向を有す
る。キヤリツジ１３はブロツク５６の突起部６５
に接続された可撓性ケーブルにより既知の方法で
横方向に変位せしめられる。

ヘツド１２の容器１４は非導伝性材料の箱６６
から成り、この箱は実質上矩形の基部とプラテン
の方に向いた壁部分６７とを有し、この壁部分ほ
ぼ水平な軸をもつピラミツドの形をしており、こ
の軸はピラミツドの大きな垂直基部に関して多少
傾斜している。ピラミツドの小さな基部にはノズ
ル１８の板１７を収容する座６８が設けてある。
壁部分６７の外表面に設けた実質上矩形のみぞ６
９は、板１７とみぞ６９の前面との間に、容器の
第１のキヤビテイ７１を形成する。キヤビテイ７
１の厚さは板１７の厚さとほぼ同じであり、好適
には0.4mmである。

箱６６は約８cm³の容積の第２キヤビテイ７２を
も有し、この第２キヤビテイは第１キヤビテイよ
り大きく、インク１６のためのタンクを構成す
る。キヤビテイ７２は、ノズル１８の上方の水平
部分７３（第６図）とノズル１８の横の２つの垂
直部分７４，７５とを有するＣ字状の開口により
キヤビテイ７１に連通している。部分７４，７５
はノズルから等距離離れており、キヤビテイ７２
の最下地点へ延びている。特に、箱６６の底部７
６（第４図）は壁部分６７に隣接した部分７７を
有し、この部分７７は壁部分６７の方へ傾斜して
上述の最下地点を形成している。キヤビテイ７
１，７２間を連通する開口の水平部分７３は部分
７７よりも大きな角度で上方へ傾斜しており、箱
６６の中心の方へ向いていて、印刷操作中に形成
される気泡の放出を助長する。

箱６６はその中央で小さな柱７８を担持し、こ
の柱は箱の全長に亘つて延び軸方向のボア７９を
有する。柱７８の上端は横方向のみぞ８０（第５
図）を有する。箱６６の底７６の下面に設けた円
形の座８１にはらせん状の圧縮バネ８２が位置
し、このバネの巻回体の径は徐々に小さくなつて
いて、バネ８２を全体的に圧縮したときに、すべ
ての巻回体が一平面内に位置しバネ８２が座８１
内に収容されるようになつている。

座８１に固定した可撓性ダイアフラム８３は不
通気性でありインクをも通さない。ダイアフラム
８３は実質上さい頭円すい状を呈しており、アコ
ーデイオン状の収縮可能な側表面を有する。ダイ
アフラム８３は座８１の縁部に接着又は溶着され
たリング８４により適所に固定される。ダイアフ
ラム８３は、さい頭円すい形の小径基部８５にお
いて肉厚となつており、そのためダイアフラムは
実質上剛直で、バネ８２のための支持体の役目を
果す。ダイアフラム８３は下方へ膨脹できるキヤ
ビテイ８９を形成することができかつブロツク５
６のキヤビテイ５７内へ収容されうる。

容器１４は、第４図のレベルまで箱にインクを
満たしたのち、箱６６の縁部に接着又は溶着され
るカバー８７を有する。

箱６６内のインク上方の空間８８はボア７９及
びみぞ８０により箱６６の底７６とダイアフラム
８３との間のキヤビテイ８９と連通している。

下方部分において、容器１４は電極９１を有
し、この電極はキヤビテイ７１，７２間の開口の
部分７４と関連する位置に位置していて、インク
が実質上なくなるまでインク１６と接触する。電
極９１の端部９２は底７６の外部に延びており、
この端部９２は、ヘツド１２をキヤリツジ１３に
装着したときに、このキヤリツジに担持した接点
９３と係合するようになつている。

キヤリツジ１３はまたヘツド１２の対向電極２
２に係合するように配置した第２接点９４をも担
持している。２つの接点９３，９４は既知の方法
で制御回路２１に接続されている。

ヘツド１２をキヤリツジ１３に装着するため、
箱６６はその下方部分に２つの曲状突起９６を担
持し、これらの突起はブロツク５６に２つの相補
的なみぞ９７と係合するようになつている。箱６
６に設けたラツチ突起９８はブロツク５６の肩部
９９上にバネ作用で係合するようになつている。

板１７はアルミナ製で0.2mmの厚さを有し、そ
の外面全体及び内面の下方部分９５を厚膜フイル
ム法で導伝性層により覆われている。このように
して板１７を覆つたとき、レーザー光線で板に孔
をあけてノズル１８を作り、一方導伝性材料が対
向電極２２を形成する。また、耐摩耗性の絶縁材
料（例えばガラス）から成る２つのストリツプ１
００を板１７上の導伝性層２２を施す。これらの
ストリツプ１００（第７図）は用紙１１上の印刷
ラインに平行に位置し、厚さが約0.1mmであつて、
印刷操作中用紙１１に係合することにより、（第
１図のキヤリツジ１３の突起２４に関して述べた
と同様に）ノズル１８と用紙１１との間に間隔を
提供する。上述の方法で板１７（第４図）を準備
したら、板１７を箱６６の壁部分６７の座６８に
溶着又は接着する。

第１〜３図に示す実施例について既述したと同
様な方法で、第４図のレベルまで箱６６にインク
１６を満たし、例えばリング８４を適所に溶着す
ることにより箱６６を閉じ、バネ８２を圧縮状態
に保持する。そのためキヤビテイ８９内に低気圧
が生じ、従つてボア７９及びみぞ８０を介して空
間８８内にも低気圧が生じ、ノズル１８内にメニ
スカスができる。

バネラツチ作用により箱６６をブロツク５６に
装着したとき、バネ６４がストリツプ１００を用
紙１１に接触させる。回路２１を選択的に附勢す
ると、ドツトを印刷するためのインクのスプレー
がノズル１８により発生する。電流の流れの結果
として生じた気泡は開口の部分７３によりキヤビ
テイ７２の方へ放出される。それ故、空間８８に
従つてキヤビテイ８９内で、圧力が徐々に増大
し、圧縮バネ８２を伸ばし、ダイアフラム８３に
より画定されたキヤビテイ８９を膨脹させる。イ
ンク１６が使い尽されたとき、バネ８２は完全に
伸びきり、ヘツド１２の交換が必要となる。

インク１６がボア７９を通つてキヤビテイ８９
に入つた場合には、そのインクはノズル１８へ行
けないから、これを解決しなければならない。こ
のようなインクの漏出防止のため、例えばヘツド
を印刷機へ装着する前にヘツドを貯蔵又は運搬し
ている間、みぞ８０の位置に可撓性カバー部分
（図示せず）を設けるとよい。そして、カバー部
分をカバー８７の剛直部分に接着したストリツプ
（図示せず）によりみぞ８０に接着することによ
りインク漏出を阻止しておく。箱６６をブロツク
５６に取付けたのち、ストリツプを引きはがし、
カバー部分をみぞ８０から引離し空間８８とキヤ
ビテイ８９とを連通させる。

本発明の要旨を逸脱することなく種々の変型が
可能である。例えば、ヘツド１２を装着するのに
別の手段を用いてもよいし、新しいヘツドを印刷
機に取付けたときにそのヘツドの箱６６のシール
をはずすための別の手段を用いてもよい。また、
代りに又は上述のものと組合せて種々の色彩のイ
ンクを収容した複数の容器を有する多重ヘツドと
してもよい。

本発明のヘツドは上述の様に構成されているか
ら、インクの検出時にメニスカスの復原が迅速
で、又容器内のインクは実質的に最後の滴迄利用
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る印刷ヘツド
を合体した印刷機の長手方向断面図。第２図は第
１図の−線における印刷機の部分断面図。第
３図は第１図の−線における部分断面図。第
４図は本発明の別の実施例に係る印刷ヘツドを合
体した印刷機の長手方向断面図。第５図は第４図
の−線における水平断面図。第６図は第４図
の−線における断面図。第７図は印刷ヘツド
のノズル担持板の拡大前面図である。 １１……用紙、１２……印刷ヘツド、１３……
キヤリツジ、１４……容器、１６……インク、１
７……板、１８……ノズル、２２，４１……電
極、３３，３５……キヤビテイ、３７……通路、
３８，３９……導管、５３……バネ、５１……ダ
イアフラム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導電性のインク液に対する直列式インクジエ
   ツト印刷ヘツドが、 インク１６用の絶縁性の容器１４で可撓性の部
   分５１，８３を有する容器； 前記容器１４にそれを閉鎖する様に取付けられ
   たノズル１８を有する絶縁性のノズル板１７と； インクと接触する電極４１，９１と前記ノズル
   に隣接し、かつインクに接触し前記電極との間に
   印刷機からの制御信号により電圧パルスを生ずる
   様に前記容器に配置された対向電極２２と； 前記ノズルに於けるインクの凹状のメニスカス
   ２３を維持する様に前記可撓性部分を膨張させる
   バネ手段５３，８２と； を含むものに於て、 前記容器が、 前記ノズル板と、前記ノズル板に平行な前記容
   器の面３４との間に狭いギヤツプとして形成され
   その厚さが前記ノズル板の厚さと同程度の第１の
   キヤビテイ３３，７１と； 前記可撓性部分を含み前記第１のキヤビテイに
   比して比較的に大きな容量を有する第２のキヤビ
   テイ３５，７２と； 前記第１の第２のキヤビテイの間を連通させる
   ための通路手段３７，３８，３９，７３，７４，
   ７５で、前記ノズルよりも上方位置の通路と、前
   記第２のキヤビテイの最低位置に接続された別通
   路とを含む通路手段と； を含む、前記電極４１，９１が前記第２キヤビ
   テイの前記最低位置に配置されていることを特徴
   とする印刷ヘツド。 ２ 前記第１項の印刷ヘツドに於て、 前記対向電極２２が、ノズル板の外側表面に厚
   膜フイルム法により施された導電性材料で形成さ
   れ、その上に印刷用紙からの間隔を規定する様な
   厚さで耐摩耗性材料１００がノズルから等間隔で
   印刷ラインに平行な二つのストリツプとして施さ
   れていることを特徴とする印刷ヘツド。