JPH07506307A - インクジェット液滴発生器 - 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】 インクジェット液滴発生器 本発明はインクジェット印刷機に使用するのに適しだ液滴発生器のようなインク ジェット液滴発生器に関する。

在来の連続ジェット多ジェット、インクジェット印刷機では、インクを圧力下で ノズルの背後の共通なインク充填キャビティから間隔の密なノズルに押し通すこ とによってジェット列が生しられる。これらのジェットはこれらのすべてに周期 的な変動を与えることによって液滴の一様な流れを変化させられる。

各連続ジェットから液滴を形成するのにかかる時間が全体のジェット列を横切っ て出来るだけ一様であれば有利である。また、主液滴間に小さい「衛星」液滴が 形成されないことが好ましい。

しばしば、変動は、ピエゾ結晶のような規則的振動要素を印刷ヘッド構造体にお けるどこかに位置決めすることによって、導入され、ノズル、ノズル取付は体、 インク供給マニフォルドを構成するのに使用される材料を通して、また（インク を通して）ジェットに振動が伝達される。

「衛星Ｊ液滴の発生と、列を横切る液滴形成の一様性とに影響する要因としては 、ノズルの背後のキャビティの寸法形状と、インクマニフオールドおよびノズル を構成するのに使用される材料の音響特性と、印刷ヘッドの別々の部品を互いに 連結する方法とがある。

公知のインクジェット液滴発生器は印刷ヘッド構造体と、インク用キャビティと 、隔置要素すなわち側壁要素によって印刷ヘッド構造体から間隔を隔てられたイ ンクノズル要素とを備えており、側壁要素は印刷ヘッド構造体とノズル要素との 間のキャビティ用側壁をなしている。隔置要素は、印刷ヘッド構造体とインクノ ズル要素との間に固定挟持されている。

従来技術の隔置要素の目的は、ノズルの背後のキャビティの形状および寸法が適 切な大きさおよび一様性の変動をジェットに与えるように、旋削されたピエゾ結 晶を有する印刷ヘッド構造体からノズル要素までの距離が正確であるようにする ことである。

しかしながら、適切なキャビティ寸法形状が得られ、且つ音響性能が出来るだけ 一定であるようにするために、スペーサの比較的大きい表面が一方の側の印刷ヘ ッド構造体および他方の側のノズル要素と接触しなければならない。

この方法では、問題がある。

インクジェット発生器の性能は、単にノズルを取り外して交換するか、或いはボ ルトの締まり具合をわずかに変えることによって変化する。これは望ましくない 。

本発明はこれらの問題を少なくとも軽減することを目的とする。

本発明の第１面によれば、印刷ヘッド構造体と、インク用キャビティと、印刷ヘ ッド構造体から間隔を隔てられたインクノズル要素と、印刷ヘッド構造体とノズ ル要素との間のキャビティ用の側壁をなすキャビティ側壁要素とを備えるインク ジェット液滴発生器において、印刷ヘッド構造体とノズル要素との間の距離を設 定するための連結手段を設けたことを特徴とするインクジェット液滴発生器が提 供される。

これにより、著しく改良されだ液滴発生器が提供する。この構造を通して伝達さ れる周期的な変動の変化は著しく減少され、それてもインクキャビティの寸法形 状が維持され、音響エネルギがキャビティ内に保持される。

好ましくは、液滴発生器は、側壁要素と、印刷ヘッド構造体およびノズル要素の うちの一方との間に位置決めされ吸音材層を有する。

本発明の第２面によれば、印刷ヘッド構造体と、インク用キャビティと、印刷ヘ ッド構造体から間隔を隔てられたノズル要素と、ノズル要素および印刷ヘッド構 造体のうちの一方の内面に隣接して位置決めされた吸音材層とを備えたインクジ ェット液滴発生器が提供される。

吸音材層は、これを横切る固有の音響減結合により、液滴発生器の音響性能を向 上させると言う利点がある。

好ましくは、液滴発生器は印刷ヘッド構造体とノズル要素との間のキャビティ用 側壁をなすキャビティ側壁要素を有している。

本発明の前述のいずれかの面による好適な実施例では、液滴発生器は下記のよう にして有利に具体化される。

側壁要素は印刷ヘッド構造体およびノズル要素と別体であるのがよい。

好ましくは、側壁要素は印刷ヘッド構造体およびノズル要素のうちの一方に隣接 して位置決めされた表面（上面または下面）を有する。好ましくは、連結手段は 、側壁要素の表面が印刷ヘッド構造体およびノズル要素のうちの隣接した一方か ら間隔を隔てられるように、印刷ヘッド構造体およびノズル要素のうちの上記一 方と他方との間に挟持された連結要素を有する。しかしながら、１つまたはそれ 以上の小さい表面付きの連結要素を用いることができると思われ、該連結要素は 、側壁表面について同様な隔置を達成するために、側壁の表面と印刷ヘッド構造 体およびノズル要素のうちの一方との間に挟持され、側壁（または印刷ヘッド構 造体またはノズル要素）と別体または一体である。

特に有利な実施例では、印刷ヘッド構造体はボルトでノズル要素に固着されてお り、連結手段は、ボルトが通る環状ピラーのような連結要素の形態で設けられる 。発生器ボディとノズルマウントとの間の距離を定めることに加えて、かかる連 結手段はこれらの２つの要素間の良好な音響接触を確保することができる。

連結手段は側壁要素のボアを通るのがよく、連結手段および側壁要素はエラスト マー材料のＯリングのような防音体により間隔を隔てられるのがよい。これによ り、特に有利な構造が得られるつ何故なら、印刷ヘッド構造体およびノズル要素 の比較的小さい表面領域がピラーの比較的小さい端面と接触した状態て液滴発生 器が構成されるからである。かくして、この構造は不完全合致表面をそれ程合は 入れないわけではなく、例えば、ノズル要素を交換するか、あるいはボルトの締 まり具合をわずかに変えるなら、より一貫した性能が達成される。

一実施例では、連結手段はステンレス鋼カラー状ピラーのような剛性要素の形態 で設けられるが、他の材料を使用することができるものと思われる。この連結手 段は印刷ヘッド構造体とノズル要素との間に位置決めされるのがよく、剛性要素 の高さが印刷ヘッド構造体とノズル要素との間の距離を定める。連結手段はイン クキャビティの外側に位置決めされてもよく、また液滴発生器の外側からのほこ りが侵入しないようにソールされるのがよい。

好ましくは、側壁要素は上面および下面を有し、これらの上面と下面との間の距 離は連結手段の高さ未満であるので、側壁要素は印刷ヘッド構造体とノズル要素 との間に緩く保持される。側壁要素は約４ｍｍの高さを有するのがよく、連結手 段は１ｍｍ未満、例えば、２００μｍであり、同じ寸法ではより高い。これによ り、側壁要素と印刷ヘッド構造体およびノズル要素のうちの一方または各々との 間に小さい隙間のみを生しる。従って、これによりインクキャビティに適切な寸 法形状を保持する。

好ましくは、側壁要素は印刷ヘッド構造体およびノズル要素の両方から音響的に 遮断されている。

インクキャビティをシールするために、側壁要素と印刷ヘッド構造体およびノズ ル要素のうちの一方との間にインクシールを設けれるのがよい。側壁要素と印刷 ヘッド構造体との間に第１ノールを設け、側壁要素とノズル要素との間に第２シ ールを設けるのがよい。これは、第１および第２シールが印刷ヘッド構造体およ びノズル要素の各々からの音響遮断を維持しながら側壁要素を適所に弾性的に保 持するように機能すると言う点で有利である。

吸音材層は好ましくはエラストマーてあり、側壁要素と印刷ヘッド構造体および ノズル要素のうちの一方との間に位置決めされている一方の上記インクシールを 構成するノートガスケットを備えている。好ましくは、両インクシールはシート ガスケットよりなる。

好ましくは、シートガスケットは弾性的に圧縮可能なエラストマー材料製である 。かくして、印刷ヘッド構造体がノズル要素に固着される場合、インクキャビテ ィの特に効果的なノール作用が達成される。

好適な実施例では、シートガスケットは厚さが略１５０７１ｍてあり、印刷ヘッ ド構造体かノズル要素に固着される場合、略１００μｍの厚さまで圧縮するよう に構成されている。

一実施例では、ノートガスケットは側壁要素と印刷ヘッド構造体およびノズル要 素のうちの一方との向合い表面間の全空間を実質的に埋める。これらの向合い表 面は平行で平らな表面であるのがよい。連結手段は側壁要素からガスケントの孔 を通って印刷ヘット構造体およびノズル要素のうちの一方に至っているのがよい 。

液滴発生器は側壁要素と印刷ヘッド構造体との間に第１シートガスケツト、側壁 要素とノズル要素との間に第２ジ−トガスケ・ソトを有するのがよい。

従って、液滴発生器は、順次、印刷ヘッド構造体と、一方のンートガスケ・ノド と、側壁要素と、他のシートガスケットと、ノズル要素とよりなる層状構成で構 成されるのがよい。これにより、高いレベルの音響性能を有する簡単な構造が得 られる。

他の実施例では、吸音材層は側壁要素、好ましくはその上面または下面に取付け られた被覆層よりなる。この被覆層は厚さが略５０μｍであるのがよ（Ａ０好ま しくは、被覆層は側壁要素の上面（または下面）の実質的にすべてを覆う。

被覆層またはシートガスケットとともに、あるいはそれ無しで、液滴発生器はイ ンクキャビティをソールするＯリングを有してもよいと思われる。シートガスケ ットについて以上で説明したように、２つの被覆層および／または２つのＯリン グを、１つが側壁要素の上方、１つが側壁要素の下方に、使用することもてきる 。

一実施例では、インクキャビティをシールするのに、被覆層またはガスケット層 と一体のＯリングの構成を使用し得る。

好ましくは、印刷ヘッド構造体はインクマニフオールドを備え、このインクマニ フオールド内に変動発生器が設けられる。好ましくは、この変動発生器は旋削さ れたピエゾ結晶を有する。また、ノズル要素が一連の間隔を隔てられたインク吐 出ノズルを有するノズル板よりなるのが好ましい。

Ｃ字形のクリップまたは同様な留め具と交換することができる。

本発明の他の利点は、小さい「衛星液滴」を形成する傾向が可なり減じられるイ ンク液滴の改良された流れを生じることである。

本発明は種々の方法で実施し得、添付図面を参照して本発明によるインクジェッ ト液滴発生器の実施例を例として以下に説明する。

第１Ａ図は技術状態の一部をなす在来のインクジェット液滴発生器の倒立面図で ある。

第１Ｂ図は第１Ａ図の線Ａ−Ａ’上の断面図である。

第２図は本発明によるインクジェット液滴発生器の実施例の部分側断面図である 。

第３図は本発明によるインクジェット液滴発生器の第２実施例の部分側断面図で ある。

第４図は本発明によるインクジェット液滴発生器の第３実施例の部分側断面図で ある。

第１Ａ図および第１Ｂ図が示すように、在来のインクジェット液滴発生器は成る 方法（例えば、接着剤、ハンダ、溶接によって、或いは一枚の材料片から部品を 構成することによって）キャリア２に永久的に接合されたノズル板ｌを有してい る。

旋削されたピエゾ結晶／金属構造体すなわちロードロッド３はインクキャビティ ４の中へ突出している。

ノズルキャリアは概ね平らなスペーサ５によって印刷ヘッド構造体６を構成する インクマニフオールドから離されており、スペーサはインクキャビティ４の側壁 部５′を構成している。

加圧インクがスペーサ５と、印刷ヘッド構造体６とノズルキャリアとの間の隙間 から漏れないようにするために、スペーサの上方および下方には、軟質シール７ が印刷ヘッド構造体６およびスペーサ５の溝７°に据え付けられて設けられてい る。

印刷ヘッド構造体、スペーサおよびノズルキャリアは共にノズルキャリアのねじ 部と噛み合う適切なボルト８によって保持されている。

第２図ないし第４図が示すように、合わせ面の大きい領域が互いに接触している ために生じる第１Ａ図および第１Ｂ図の構成の問題は本発明ではがなり軽減され る。第２図ないし第４図では、別設示す場合を除いて、第１Ａ図および第１Ｂ図 のものと同じ部品を示すのに同じ参照数字を使用した。

第２図に示す例では、ピラー９がカラーとしてボルト８のまわりに嵌合している 。これらのピラー９はステンレス鋼製であるが、池の材料を用いることができる と思われる。

第２図では、第１Ａ図および第１１３図のスペーサ５に代わって、同様な外観で あるが、印刷ヘッド構造体６とノズルキャリア２との間の距離を設定するために スペーサとしては作用せず、従ってインクキャビティ４用のキャビティ側壁要素 ５゛°と称する要素を使用した。

ピラー９およびシール７のみが印刷ヘッド構造体６およびノズルキャリア２と接 触するように、ピラー９は側壁要素５“′より約２０μｍだけ高い。これにより 、側壁要素５°“と、印刷ヘッド構造体６およびノズルキャリア２の各々との比 較的平らでない表面を分離しており、従って性能の非−貝柱のための原因の多く を除去している。

さて、印刷ヘッド構造体６とノズルキャリア２との間の距離を設定するためにス ペーサとして作用するのはピラー９である。ピラー９とノズルキャリア２　（お よび印刷ヘッド構造体６）との間の小さい接触面積により、比較的平らでない接 触面は性能にとって不利ではない。好ましくは、ピラー９のすべてがなす全接触 面積は側壁要素５″とノズルキャリア２および印刷ヘッド構造体６の各々との向 合う表面の面積より実質的に小さい。

各ピラー９と側壁要素５°°との間には、ゴムＯリングｌＯのような適切なシー ル材が設けられている。このシール材は側壁要素５°”をピラー９から分離する ように作用する。かくして、側壁要素５゛はシール７およびＯリング１９により 適所に弾性的に保持される。

この構造を通して伝達される変動の変化量は、キャビティ内の音響エネルギを伝 えるための寸法形状および適格な条件が保持される間は、以前のインクジェット 液滴発生器におけるよりも非常に少ない。

第４図の実施例では、インクをインクキャビティ４に保持するための異なる構成 を用いている。シール７および溝７′のかわりに、ガスケットＩＩが印刷ヘッド 構造体６と側壁要素５゛′との間および側壁要素５゛′とノズルキャリアとの間 に位置決めされている。

各ガスケット１１は圧縮可能なガスケット材料のシートよりなる。各ガスケット は好ましくは厚さが約１５０μｍである。ピラー９が側壁要素５°゛より略２０ ０μｍ高いので、ボルト８を締めるとき、ガスケット（総合厚さ３００μｍ）が 圧縮してインクキャビティをシールし、且つ側壁要素を適所に保持する。

フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ） 、０Ａ（ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、　ＣＩ、　ＣＭ、　ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、 　ＭＲ，ＮＥ、　ＳＮ。

ＴＤ、　ＴＧ）、　ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＢＹ。

ＣＡ、ＣＨ，ＣＮ、ＣＺ、ＤＥ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、 ＫＲ，ＫＺ、ＬＫ、ＬＵ、ＬＶ、　ＭＧ、　ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＬ、　Ｎｏ、　 ＮＺ、　ＰＬ、　ＰＴ。

ＲＯ，ＲＵ、ＳＤ、ＳＥ、ＳＫ、ＵＡ、ＵＳ、ＵＺ、Ｖ（７２）発明者　キープ 　ピータ−ロパートイギリス　ケンブリッジ　シービー３８ニスデイー　バー　 ヒル　フェアザントライズ　１３６

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．印刷ヘッド構造体（６）と、インク用キャビティ（４）と、印刷ヘッド構造 体（６）から間隔を隔てられたインクノズル要素（１、２）と、印刷ヘッド構造 体（６）とノズル要素（１、２）との間のキャビティ（４）用の側壁（５′）を なすキャビティ側壁要素（５、５′′）とを備えるインクジェット液滴発生器に おいて、印刷ヘッド構造体（６）とノズル要素（１、２）との間の距離を設定す るための連結手段（９）を設けたことを特徴とするインクジェット液滴発生器。
2. ２．側壁要素（５、５′′）は印刷ヘッド構造体（６）およびノズル要素（１、 ２）と別体であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット液滴発生器 。
3. ３．印刷ヘッド構造体（６）はボルト（８）によってノズル要素（１、２）に固 着されており、連結手段はボルト（８）が通る環状ピラー（９）よりなることを 特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット液滴発生器。
4. ４．連結手段は（９）は側壁要素（５、５′′）のボアを通っており、連結手段 は（９）および側壁要素（５、５′′）は音響遮断体（１０）によって間隔を隔 てられていることを特徴とする請求項１、２または３に記載のインクジェット液 滴発生器。
5. ５．音響遮断体はエラストマー材Ｏリング（１０）よりなることを特徴とする請 求項４に記載のインクジェット液滴発生器。
6. ６．連結手段（９）は印刷ヘッド構造体（６）とノズル要素（１、２）との間に 位置決めされた剛性のステンレス鋼要素（９）よりなり、この剛性要素（９）の 高さが印刷ヘッド構造体（６）とノズル要素（１、２）との間の間隔を定めるこ とを特徴とする請求項１ないし５のうちのいずれかに記載のインクジェット液滴 発生器。
7. ７．側壁要素（５、５′′）は上面および下面を有しており、これらの上面と下 面との間の距離は連結手段（９）の高さ未満であることを特徴とする請求項１な いし６のうちのいずれかに記載のインクジェット液滴発生器。
8. ８．側壁要素（５、５′′）と印刷ヘッド構造体（６）およびノズル要素（１、 ２）のうちの一方との間に位置決めされた吸音材層（１１）を備えていることを 特徴とする請求項１ないし７のうちのいずれかに記載のインクジェット液滴発生 器。
9. ９．吸音材層（１１）は側壁要素（５、５′′）の上面および下面のうちの一方 の上の被覆体よりなることを特徴とする請求項８に記載のインクジェット液滴発 生器。
10. １０．キャビティをシールするために、側壁要素（５、５′′）と印刷ヘッド構 造体（６）およびノズル要素（１、２）のうちの一方との間にインクシール（７ ）を備えていることを特徴とする請求項１ないし９のうちのいずれかに記載のイ ンクジェット液滴発生器。
11. １１．吸音材層（１１）はインクシールをなすシートガスケットよりなることを 特徴とする請求項８に従属した場合の請求項１０に記載のインクジェット液滴発 生器。
12. １２．シートガスケット（１１）は、厚さが略１５０μｍであり、印刷ヘッド構 造体（６）をノズル要素（１、２）に固着した場合、略１００μｍの厚さまで圧 縮するように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載のインクジェッ ト液滴発生器。
13. １３．シートガスケット（１１）は、側壁要素（５、５′′）と印刷ヘッド構造 体（６）およびノズル要素（１、２）のうちの一方との向合い表面間の全空間を 実質的に埋めることを特徴とする請求項１１または１２に記載のインクジェット 液滴発生器。
14. １４．シートガスケット（１１）は孔を有しており、連結手段（９）は側壁要素 （５、５′′）と印刷ヘッド構造体（６）およびノズル要素（１、２）のうちの 一方との間で上記孔を通っていることを特徴とする請求項１１ないし１３に記載 のインクジェット液滴発生器。
15. １５．キャビティをシールするために、側壁要素（５、５′′）と印刷ヘッド構 造体との間に第１の上記シートガスケット（１１）を有し、側壁要素（５、５′ ′）とノズル要素（１、２）との間に第２の上記シートガスケット（１１）を有 していることを特徴とする請求項１１ないし１４に記載のインクジェット液滴発 生器。
16. １６．被覆層（１１）は厚さが略５０μｍであることを特徴とする請求項９に記 載のインクジェット液滴発生器。
17. １７．被覆層（１１）は印刷ヘッド構造体およびノズル要素のうちの一方に面す る側壁要素の表面の実質的にすべてを覆うことを特徴とする請求項９または１６ に記載のインクジェット液滴発生器。
18. １８．インクキャビティをシールするためのＯリング（７）を備えていることを 特徴とする請求項１ないし１７のうちのいずれかに記載のインクジェット液滴発 生器。
19. １９．Ｏリング（７）および材料層（１１）は互いに一体であることを特徴とす る請求項８に従属した場合の請求項１８に記載のインクジェット液滴発生器。
20. ２０．印刷ヘッド構造体（６）はインクマニフォールドを備えており、このイン クマニフォールドに変動発生器が設けられていることを特徴とする請求項１ない し１９のうちのいずれかに記載のインクジェット液滴発生器。
21. ２１．連結手段（９）はインクキャビティの外側に位置決めされていることを特 徴とする請求項１ないし２０のうちのいずれかに記載のインクジェット液滴発生 器。