JPS58502191A - 静電式インク・ジエット装置 - 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 この発明は一般には静電式インク・ジェット・プリンタに関し、特に予め決めら れた長さのインク・ジェット・ノズルを有し、制御された方法で成る１点に流動 性のインクを配給するための低いヘッド圧力で速い流れの単一のフィラメントの インク・ジェットを供給するインク・ジェット・プリンタのカートリッジに関す るものである。

Ｂ、！ 従来、静電式インク・ジェットではジェット・ノズルとして長いチューブが用い られていた。この長いノズルの長さは粘性抵抗に支配される流体の流れを限定し ていた。このインクの流れを増大さすために、インク面のヘッド高さを高めるこ とが可能であったが、しかしこれはジェット・ノズルの先端から雫がたれる原因 となるばかりでなく、周波数応答性についても問題となった。同様に、インクの 流れの増大はより大きな径のインク・ジェットあるいはより低い粘性のインクを 用いることによっても可能であった。

より大きな径の場合、制御の点で問題を生じ、他方、低い粘性のインクは開発が 困難であった。

従来存在したもう１つの問題は、印加され得るライティング（書り）電圧の制限 であった。この最大のライティング電圧は１対のフィラメントが瑛われるインク の先端によつて決定されていた。これらのフィラメントは２つの点となってノズ ルを離れ、その２点においては電圧勾配が等しい。このことがインクの制御のた めに印加され得る電圧に制限を加えていた。

の　な Ａ、貝」！ 本発明の総括的目的は、オン・ディマント型の低いヘッド圧と速い流れと単一フ ィラメントの静電式インク・ジェット装置でインクの再循環を必要としないもの を提供することにより先行技術のこれらおよび他の問題を除去することである。

本発明のもう１つの目的はインクの流れを増大するインク・ジェット・ノズルを 提供することである。

本発明のさらにもう１つの目的は、予め短く設定された長さを持つノズルを有す るインク・ジェット部を持ったインク・ジェット装置を提供することである。

本発明の他のもう１つの目的は、インク・ジェット部の先端近くに前記ジェット 部のノズルに設置された金に板または他の電界整形手段を有するインク・ジェッ ト部を提供することである。

本発明のさらにもう１つの目的は、低ヘッド圧と速い流れと単一フィラメントの 静電式インク・ジェット装置であって、著しくインクの流れを増大させる短いノ ズルを有し、さらにインクに印加されるより高い電圧勾配を可能にしなおかつ単 一フィラメントを維持するために、電力勾配線と互いに近接して動くジェットに 近接する前記ノズルに装着された金属板を有する静電式インク・ジェット装置を 提供することである。

Ｂ、ユＪし以ＩＬ 低ヘッド圧と速い流れと単一フィラメントのインク・ジェット部が開示されてい て、それはインクの流れの増大のために短いノズルを利用し、またインクに印加 される電圧勾配の増大を可能にしなおかつ単一のインク・フィラメントを維持す るために、ジェット先端近くの前記ノズルに装着された金属板を利用する。

このインク・ジェット部は印加される電圧の勾配に応答してオン・ディマント方 式によって機能する。電圧勾配が存在しない場合インクは流れないので、インク を再循環させる必要がない。

図面の説明 第１図は先行技術の説明として示したインク・ジェット部の分解上面図である。

第２図はインク源と金属面との間にインクを流すのに必要な電圧パルスを示して いる。

第３図は、示されているように、ノズルに装着された金属板を伴なった改良イン ク・ジェット部の分解上面図である。

第４図は改良インク・ジェット部の配置の分解上面図であり、短いノズルと、金 属板またはワッシャとして利用される容器の端を有する大きなインク溜めの利用 を示している。

第５図は第３図のインク・ジェット部の側面図である。

明の　細な説明 まず第１図では、従来技術にお１プる静電式インク・ジェット・プリンタの配置 を示す。インク源１８はインク溜め１０に内蔵されている。インク・ジェット１ ２は容器１０に装着されている。電源１４はインク・ジェット１２と金属板１６ の間で接続されている。この電源１４はバイアス電圧として作用し、この好まし い実施例においては約２０００■である。

第２図は、インク１８をインク溜め１０から印刷用紙表面２６へ流すためにイン ク・ジェット１２と金属板１６の間に供給されるライティング信号を示している 。したがって、しきい値電圧以上の狭いパルスのライティング信号が印加された 場合、短い期間だけインク１８のフィラメントがノズル１２から与えられる。一 方もし、ライティング・パルス信号の期間が長い場合は、長い期間のフィラメン トがノズル１２から与えられるであろう。

第１図に戻って、一定ポテンシャル（電圧）の線２０はインク・ジェット１２の まわりに示されたような配列で拡がっている。電圧勾配の方向は局所的には直交 している線２２によって示されている。これらの線２２はその電界中での帯電粒 子にかかる力の軸方向をも示している。紙２６すなわち印刷面は、ある程度の導 電性と抵抗性を必要とし本実施例ではｉ　Ｑ”　ｏｈｍ　−ａｍより低い値であ る。

＄３図ないし第５図では第１図に示されたような同様のインク・ジェット配列が 示されているが、金属リングまたはワッシャ２４が加えられている。そのジェッ トの端に近いこの金属板の装着は、コピーの密度（黒化度）において約１０％の 増加を生じる。この改善はリング２４を含むことから生じるより均一な電界によ る。導電性インク・フィラメントは電界中でインク滴の霧を生じて発散しようと する。これらの液滴は単一フィラメントより制御されにくく、低密度のく薄い） コピーとなる。リング２４を含むことは、インク１８に印加され得るより高い電 界２０を可能にし、その高い電界はインク・フィラメントを順次より完全に制御 する。

本発明の好ましい実施例においては、インク溜め１０はインク１８と化学的に反 応しないポリプロピレンのような鋳込材によって形成されている。ノズル１２は ステンレス鋼を用いて注射針のように製造されている。

第４図では、本発明のもう１つの実施例を示している。

この組合せでは、ワッシャまたはリング２４が容器１０の端に設定されており、 その容器は第３図の実施例におけるよりもずっと多量のインク１８を内蔵してい る。第４図の実施例に代わり得るもう１つの例として、ワッシャまたはリング２ ４が省略されて、その代わりにノズル１２に接続されているインク溜め１０の端 の部分を導電材料で製造することも可能である。いずれの場合でも、ノズル１２ の長さは最適なインクの流れを供給するのに可能な限り短（される。

インクの流れは次の式で表わされる。

（インク）の密度（本質的に一定）、ｈはインク・ジェット・ノズルの中心線以 上の流体のヘッド高さ、■はインクの運動速度、Ｌはジェット・ノズルの長さ、 ｇは重さく本質的に一定）を表わす。

印刷に関する典型的なインクの流れは化粧品に基づいて知られ、前記流れは約２ ．７Ｘ　１０−２ｕ＋／Ｉ！ｉｎ　テある。

周波数応答（反応時間）はジェット１２の先端におけるインクのメニスカスの質 量に依存する。その質量が小さいほど反応は速い。流体の密度は本質的には一定 であるので、そのメニスカスの体積は周波数応答を高めるために減少されねばな らない。これはジェット１２の直径を減少することによりまたヘッド高さを減少 することにより可能である。

これは上式で与えられるインク１８の流量を極端に減少させる。

インク１８の流量を必要な値まで回復させるために、まだ２つの変数すなわちイ ンク１８の粘性とノズル１２の長さを利用することができる。インク１８の粘性 は実際上最下限でも１０センチポイズ（ｃｐｓ）であるので、ジェット・ノズル １２の長さは非常に短くなければならない。従来、この長さは約０．４００イン チであった。好ましい実施例における新しく改良された長さは約０．０７０イン チである。この変化によって達成されるインク１８の流れにおける改善は０．４ ００１０．０７０＝５．７倍テアル。言い換えれば、インク・ジェット・ノズル １２の長さにおける減少は単に流１に影響しまたは制御Ｉするだけであって、周 波数応答性には何ら関係しないかまたはほとんど関係しない。したがって、それ は改善されるべき要素として選ばれた。

前述のことから、ここに図解されている好ましい実施例すなわち、なおも性能を 改善するために、金属ワッシャ２４の代わりに円筒状または円錐形状のものをノ ズル１２と共軸に装着することも可能である。

もう１つの変化例として、紙のシート２６の代わりに紙が装着された動くドラム に置換えることも可能であろう。

そのような配列においては、ノズル１２がら動く紙２６の表面にインク１８の安 定した流れを与えることができるので、印加される電圧のパルスの期間を延ばす ことによりそのドラム上に線を描くここも可能であろう。

したがって、前述のことは単に説明のために用いられたのであって限定する意味 ではなく、発明の範囲は次の請求の範囲によって決められるべきである。

−Ｊ勿５ 何　１５　調　雰　朗　牛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　低いヘッド圧と速い流れと単一のフィラメントを有し、制御された方法 で成る特定の点に流体を配給することができるインク・ジェット装置であって、 導電性インクを内蔵するインク溜めと、前記導電性インクと導電的に接続されて 前もって決められた長さを有するインク・ジェット・ノズルと、第１の導電表面 手段と、 前記第１の導電表面手段と前記インク・ジェット・ノズルの間に買かれた印刷面 と、。 前記第１の導電表面手段と前記インク・ジェット・ノズルの間で接続された電源 を有し、 前記ノズルを通るインクの流れを最大にするように前記インク・ジェット・ノズ ルの長さが決定されているインク・ジェット装置。 （２）　前記インク溜め中の導電性インクのヘッド圧が０１０５０〜０．２００ インチの範囲にある請求の範囲第１項記載のインク・ジェット装置。 （３）　前記印刷面の導電性が１０”　ｏｌｖ　−ｃｍ以下である請求の範囲第 １墳記載のインク・ジェット装置っ（４）　前記第１の導電性表面手段が金属化 されている請求の範囲第１項記載のインク・ジェット装置。 （５）　前記印刷面が導電性材料で被覆されているインク・ジェット装置。 （６）　前記印刷面が非導電性の紙である請求の範囲第１項記載のインク・ジェ ット装置。 （７）　低いヘッド圧と速い流れと単一のフィラメントを有し、制御された方法 で成る特定の点に流体を配給することができるインク・ジェット装置であって、 導電性インクを内蔵するインク溜めと、前記導電性インクと導電的に接続されて 予め決められた長さを有するインク・ジェット・ノズルと、第１の導電表面手段 と、 前記第１の２１３Ｎ表面手段と前記インク・ジェット・ノズルの間に置かれた印 刷面と、 前記ノズルに装着された第２の導電表面手段と、前記第１の導電表面手段と前記 インク・ジェット・ノズルの間で接続された電源とを有し、前記電源によって前 記インク・ジェット・ノズルと前記第１の導電表面手段との間に静電界を生じ、 前記第２の導電表面手段が前記静電界の力線の形を整形するインク・ジェット装 置。 （８）　前記インク・ジェット・ノズルの長さが約０゜０７０インチである請求 の範囲第１項記載のインク・ジェット装＠。 （９）　前記第１の導電表面手段が金属化されている請求の範囲第７項記載のイ ンク・ジェット装置。 （１０）　＃記印ツリ面が導電性材料で被覆されている請求の範囲第７項記載の インク・ジェット装置。 （１１）　前記印刷面が非導電性の紙である請求の範囲第７項記載のインク・ジ ェット装置。 （１２）　前記第２の導電表面手段がワッシャ形であって、前記ワッシャ形の第 ２の導電表面手段の孔に前記インク・ジェット・ノズルを通している請求の範囲 第７項記載のインク・ジェット装置。 （１３）　前記第２の導電表面手段がそれを貫通する孔を有し、前記インク・ジ ェット・ノズルが第２の導電表面手段中のその孔を通っている請求の範囲第７項 記載のインク・ジェット装置。 （１４）　前記第２の導電表面手段が円筒形で形成されており、前記インク・ジ ェット・ノズルが前記円筒形の第２の導電表面手段の孔を通っている請求の範囲 第７項記載のインク・ジェット装置。 （１５）　前記第２の導電表面手段が円錐形に形成されており、前記インク・ジ ェット・ノズルが前記円錐形の第２の導電表面手段の孔を通っている請求の範囲 第７項記載のインク・ジェット装置。 （１６）　前記第２の導電表面手段が前記インク溜めの１つの面に隣接しかつ接 触して配置されている請求の範囲第７項または１２項または１３項記載のインク ・ジェット装置。 （１７）　前記インク・ジェット・ノズルのインクを放出しない方の端が前記イ ンク溜めの孔と一致させられており、それによって前記導電性インクが前記イン ク溜めから前記インク・ジェット・ノズルを通って流れ、かつ前記インク・ジェ ット・ノズルの放出先端から放出される請求の範囲第７項記載のインク・ジェッ ト９ｉ買。 （１８）　低ヘッド圧と速い流れと単一フィラメントを有し、制御された方法で 成る特定の点に流体を供給することができるインク・ジェット装置であって、導 電性インクを内蔵するインク溜めと、前記導電性インクと導電的に接続されてお り、選択された長さを有するインク・ジェット・・ノズルと、前記インク・ジェ ット・ノズルに最も近い端の部分が導電性を有する前記インク溜めと、 第１の導電表面手段と、 前記第１の導電表面手段と前記インク・ジェット・ノズルの間に置かれた印刷面 と前記インク・ジェット−ノズルと前記第１の導電表面手段との間に接続された 電源を有し、それによって前記インク溜めの導電性の端の部分が前記電源からの 電圧の利用によって形成される静電的力線を偏向させ形を整形して、前記インク ・ジェット・ノズルと前記第１のＳ電表面手段との間の電位差の増大を可能にし 同時に■−フィラメン１−のインクの流れを４持するインク・ジエ　ッ　ト・　 装置　。 （１９）　前記インク・ジェット・ノズルの長さが前記ノズルの先端と前記イン ク溜めの金属化された面との間で約０．０７０インチである請求の範囲第１８項 記載のインク・ジェット装置。 （２０）　前記インク溜めの導電性インクのヘッド圧が０．０５０〜０．２００ インチの範囲である請求の範囲第１８項記載のインク・ジェット装置。 （２１）　前記印刷面が１０”　ｏｈｍ　−ａｍ以下である電気抵抗を有する紙 である請求の範囲第１８項記載のインク・ジェット装置。 （２２）　前記印刷面が導電性材料で被覆されている請求の範囲第１８項記載の インク・ジェット装置つ　３