【発明の詳細な説明】
印刷用流体のマルチジェット発生器及び該発生器を使用する印刷方法
発明の分野
本発明は、全体として、インクジェットプリンタ内に内蔵されたインクジェッ
ト印刷ヘッド用のマルチジェットインク発生器及びその方法に関し、より詳細に
は、圧力の摂動を利用してマルチジェットインクを発生させる装置及びその方法
に関する。
発明の背景
インクジェットプリンタは、リザーバから少量のインクを取り上げ、そのイン
クを液滴に変換し、その液滴を空気を通じて紙、透明体、金属、ガラス等のよう
な印刷媒体に運ぶために種々の物理的な力を採用する。液滴を形成し且つ運ぶた
めに使用される力は、機械力、静電気又は熱とすることができる。インクジェッ
トプリンタは、連続ジェットと、ドロップ・オン・デマンドという2つの主要な
型式に分けられる。
その両型式の装置において、印刷用流体、すなわちインクをノズルから押し出
すことによって液滴が形成される。従って、インクジェット装置は、典型的に、
極めて小径のノズルを多数、備えている。ドロップ・オン・デマンド装置は、典
型的に、30乃至100μmの範囲の開口部を有するノズルを使用する一方、ヘルツ
(Hertz)連続ジェット装置は、典型的には、僅かに10乃至20μmの範囲の開口
部を有するノズルを使用する。
かかるノズルを使用する結果、多数の問題点が生じ、特に、ノズルの詰まりが
比較的頻繁に生じ、製造コストが高くなり、また、厳密な許容公差及び厳格な材
料の制限が必要条件とされる。ノズルの詰まりを防止し、かかるプリンタの信頼
性を高めるため、インク内のほこり粒子がノズルに達するのを防止すべくノズル
の上流に高品位の細かいフィルタを使用しなければならない。更に、固体の沈着
物は詰まりの原因となるから、プリンタを使用していない間、インクがノズル内
にて乾燥してはならない。この問題点を回避するため、紙に接触する場合を除い
て、インクが乾燥するのを防止すべくインク中に湿潤剤が使用される。また、イ
ンクは、真菌又は細菌によりノズルが詰まる原因となる可能性のある生物学的成
長を防止するため殺菌剤も含有している。必要な色のインクを得るため、インク
に適当な染料を添加しなければならない。ノズル又はフィルタを詰まらせるから
、色顔料は使用することができない。染料は、インクがノズル中にて乾燥すると
き、湿潤剤と共に固体の沈着物を形成してはならないから、染料の選択は極めて
厳格なものとなる。
インクに関連する、これらの厳格な必要条件の全ては、ノズルを使用するイン
クジェット装置内にて使用することのできるインクの選択を著しく制限する。適
当な特性を有するインクを見出そうとしてインクの組成を最適化すべく多くの研
究が為されている。適当であることが判明したインクも、多くの一長一短があり
、一連の性質に関して妥協したものである。
発明の概要
このため、本発明の1つの目的は、印刷用流体を印刷基層(印刷基板)に付与
するマルチインクジェット発生器を提供することである。
本発明の別の目的は、本発明のマルチジェット発生器を複数備える、改良され
た印刷装置を提供することである。
本発明の更に別の目的は、本発明の印刷装置を複数備える、改良に係る印刷装
置を提供することである。
本発明の1つの形態によれば、マルチジェット発生器は、例えば紫外線硬化顔
料を含むインクのような、様々なインク組成に対して対応可能に作動し得るよう
な構造とされている。
本発明の更なる形態によれば、該印刷装置は、印刷用流体流のマトリックスを
提供し、該マトリックスの各々は、収束(凝集)して印刷用流体ジェットになる
一方、その印刷用流体は、制御された状態にて分解して液滴になる。このように
して形成された液滴は、印刷基層に対する非接触式の印刷に採用することができ
る。
また、本発明の1つの好適な実施の形態によれば、次のステップを含む印刷方
法が提供される。すなわち、
A.印刷用流体流を提供するステップと、
B.各々のジェットが所定の方向を有する複数の印刷用流体ジェットを、印刷用
流体流から形成するステップと、
C.同一の所定の方向を有する印刷用流体の液滴を、ジェットの各々から発生さ
せるステップであって、ジェットの圧力を略同時に摂動させるステップを含むス
テップと、
D.所定の方向からのインク液滴のうち選択された液滴を偏向させ、これにより
、印刷基層上に像を形成するインク液滴のパターンを形成するステップとである
。
更に、1つの好適な実施の形態において、印刷用流体流を提供するステップは
、所定の方向に対して略垂直の方向に向けて印刷用流体を入力するステップを含
んでいる。更に、この流体流を提供するステップは、印刷用流体を印刷用流体リ
ザーバ内に入力し、該流体流が、印刷用流体リザーバから形成されるようにする
ステップも含むことができる。
本発明の1つの好適な実施の形態に従い、ジェット圧力を摂動させるステップ
は、略一定の作動圧力から圧力を上昇させ、また、その圧力をほぼ一定の作動圧
力まで降下させ、その圧力の増減を所望の複数回、繰り返すことを含む。圧力を
増減させるステップは、印刷用流体流を振動させるステップを含むことが好まし
い。1つの代替的な好適な実施の形態において、圧力を増減させるステップは複
数のジェットを振動させるステップを含む。
更に別の好適な実施の形態に従い、振動又は揺動の振動数の変化に従って、印
刷用流体のジェットの圧力を変化させることにより、印刷用流体の液滴を発生さ
せるステップの速度を制御するステップも含むことができる。
更に、インク液滴を偏向させるステップは、パターン内に含まれない印刷用流
体液滴の選択された液滴を荷電させるステップと、その荷電した印刷用流体液滴
を所定の方向から偏向させるステップとを含む。
また、本発明に従い、その下流の流体流の速度を増し得るようにその出口端内
にて狭小な部分を有する入口部分と、1つの開口を有する出口部分と、印刷用流
体流から印刷用流体ジェットを発生させ得るように該狭小な部分と開口との間に
配置されたチャンバとを備える印刷用流体通路も提供される。1つの好適な実施
の形態において、該開口は、狭小な部分よりも実質的に小さい。
本発明の1つの好適な実施の形態によれば、該チャンバは略円筒状の形状をし
ており、該出口部分は、略円錐形の形状で、狭小部分は全体としてOリングの形
状をしている。
本発明の1つの好適な実施の形態によれば、印刷用流体流を提供する印刷用流
体リザーバと、本発明の複数の通路とを有する印刷用流体のマルチジェット発生
器も提供される。
1つの好適な実施の形態において、印刷用流体リザーバ及び複数の通路が、略
垂直であり、これら複数の通路の隣接するものの間の距離は略同様である。
更に、本発明によれば、マルチジェット発生器は、マルチジェット発生器を振
動させ、これにより、複数の通路内の圧力を摂動させ、これにより、印刷用流体
ジェットを印刷用流体の液滴に分解する、振動ユニットも備えることができる。
1つの好適な実施の形態において、該振動ユニットは、印刷ジェットリザーバの
外側に取り付けられ、印刷用流体リザーバ内のペダルを振動させるように作用可
能な圧電変換器を含んでいる。
また、本発明の更に別の好適な実施の形態に従い、その間を接続された、本発
明の複数の印刷用流体マルチジェット発生器の少なくとも1つを含む印刷装置で
あって、印刷用流体流を複数の通路の各々に提供し得るように複数のマルチジェ
ット発生器の略全ての複数の通路を接続する印刷用流体リザーバと、該複数のマ
ルチジェット発生器の複数の通路の各々にて圧力摂動を発生させ、これにより、
印刷用流体ジェットが複数の印刷用流体の液滴を形成するようにする振動ユニッ
トと、印刷用流体の液滴の選択された液滴を所定の方向から偏向させ、これによ
り、印刷基層の上に像を形成する印刷用流体の液滴のパターンを形成し得るよう
に、複数のマルチジェット発生器の下流にて作用可能な印刷用流体の液滴の偏向
ユニットとを備える印刷装置が提供される。
1つの好適な実施の形態に従い、該振動ユニットは印刷装置を振動させ、その
振動により印刷用流体を揺動させ、その揺動が圧力摂動を生じさせるように作用
可能である。従って、該振動ユニットは、複数のマルチジェット発生器の少なく
とも1つに接続された第一の板と、第二の板と、該第一の板と第二の板との中間
に配置された複数の取り付け具と、同様に第一の板と第二の板との中間に配置さ
れた圧電変換器とを備えており、複数の取り付け具の固有振動数が圧電変換器の
固有振動数よりも小さい。
これと代替的に、振動ユニットは、印刷用流体リザーバ内の印刷用流体を振動
させる作用可能な外部の圧電変換器又は印刷用流体リザーバの外側に配置され且
つ印刷用流体リザーバ内のペダルを振動させる作用可能な圧電変換器である。
最後に、本発明によれば、液滴偏向ユニットは、印刷用流体液滴のうちの、パ
ターン内に含まれない、選択された液滴を荷電させる荷電装置と、荷電した印刷
用流体の液滴を所定の方向から偏向させる偏向ユニットとを備えている。
図面の簡単な説明
本発明は、添付図面と共に以下の詳細な説明からより完全に理解されよう。添
付図面において、
図1Aは、本発明の第一の実施の形態に従った構造及び作用可能とされたマル
チジェット発生器の概略図的な等角図である。
図1Bは、図1Aのマルチジェット発生器の通路の1つに沿った概略図的な断
面図である。
図2は、本発明の1つの好適な実施の形態に従った構造及び作用可能とされた
マルチジェット印刷装置の概略図的な等角図である。
図3は、外側の振動ユニットを備える図2の印刷装置の図である。
図4Aは、内側の振動ユニットを備える図1Aのマルチジェット発生器の通路
の1つに沿った概略図的な断面図である。
図4B及び図4Cは、マルチジェット発生器の各々に対する外部の振動ユニッ
トと、外部の振動ユニットとを備える、図2の印刷装置の印刷ユニットの概略図
的な等角図である。
図5Aは、図2の印刷装置の印刷ユニットの選択的な荷電及び偏向装置の概略
図的な断面図である。
図5B及び図5Cは、図5Aの選択的な荷電及び偏向装置の2つの実施の形態
の詳細な概略図的な断面図である。
図6は、本発明の印刷方法を示す概略図的なブロック図である。
図7は、図2の複数のマルチジェット印刷装置を含む印刷システムの概略図的
な断面図である。
好適な実施の形態の説明
本発明の好適な実施の形態に従った構造及び作用可能とされたマルチジェット
発生器を全体として参照番号10で示す、図1A乃至図1Cに関して説明する。
マルチジェット発生器10は、収束(凝集)して印刷用流体ジェットとなる印刷
用流体流を提供する一方、該印刷用流体ジェットは分解されて液滴となり、その
液滴は発生器10から下流にて選択的に荷電され且つ偏向される。「印刷用流体
流」及び以下の「流」という語は本明細書及び請求の範囲の全体に亙って、印刷
用流体の二次元的な流れを意味し、「印刷用流体ジェット」及び以下の「ジェッ
ト」という語は本明細書及び請求の範囲の全体に亙って印刷用流体の一方向への
流れを意味するものとする。
マルチジェット発生器10は、複数の通路14が貫通するように形成された部
材12と、その間にて複数の通路を接続する印刷用流体リザーバ16とを備えて
いる。図示した実施の形態において、印刷用流体リザーバ16は、通路14に対
して略垂直である。図1Bに最も良く図示するように、通路14の各々は凝集し
て垂直ジェット17となる単一の垂直流15を提供し、該垂直ジェットから印刷
用流体の液滴19が形成される。図示した実施の形態において、通路14は、所
定の形態においてインクの液滴19を提供し得るように互いに略等しい距離、隔
てられている。
通路14の各々は、印刷用流体リザーバ16に隣接し且つ該印刷用流体リザー
バに接続された入口部分18と、出口部分20と、該入口部分と出口部分との間
に配置され印刷用流体流チャンバ22とを備えている。
1つの好適な実施の形態において、部材12を貫通する中空部分を形成し、ま
た印刷用流体リザーバ16の上方にて通路14の各々を閉じるキャップ21を使
用することにより通路14が形成される。
図示した実施の形態において、チャンバ22は円筒状の形状をしており、出口
部分20は円錐形の形状をし、その一端に開口を有している。このように、チャ
ンバ22の寸法すなわち直径はその全体に沿って略等しく、また、出口20の縮
小する直径よりも大きい。狭小化装置24をチャンバ22への入口に配置し、該
狭小部分が該部分から下流の、すなわちチャンバ22内の流れ15の速度を増す
ようにすることが好ましい。図示した実施の形態において、狭小化装置24はO
リングの形状とされ且つ突起26により支持されている。好適な実施の形態にお
いて、出口20の端部における開口は狭小化装置24により形成される狭小部分
よりも実質的に小さい。
マルチジェット発生器10は、以下に説明する図2に図示した印刷装置を形成
し得るようにその他の任意の数のマルチジェット発生器に接続可能であることが
理解されよう。
図2には、その間を接続された複数のマルチジェット発生器10の少なくとも
1つを備える印刷装置が全体として参照番号100で示してある。図示した実施
の形態において、印刷装置100は、個々に参照番号102A、102B、10
2Nで示した、3つのマルチジェット発生器10を備えており、以下に全体的に
印刷ユニット102と称する。これら3つの印刷ユニットは、非限定的な一例と
して示してあることが理解されよう。
印刷ユニット102Aに対して図示するように、印刷ユニットの各々は、その
間に接続され且つユニット全体に対する単一のリザーバを形成する、全体として
参照番号116で示した複数のマルチジェット発生器10を備えている。印刷ユ
ニット102Nについて最も良く示すように、マルチジェット発生器10は、接
続具104を介して接続し、単一のリザーバ116を形成することができる。
印刷装置100は、印刷ユニット102を別個に又は全体的に振動させ、これ
により、印刷ユニット内にて圧力摂動を生じさせ、これによって、印刷用流体ジ
ェットが複数の印刷用流体の液滴を形成する、以下に図3乃至図4Cに関して詳
細に説明する振動ユニットと、複数のマルチジェット発生器10の下流にて作用
可能な印刷用流体の液滴偏向ユニット106とを更に備えている。この液滴偏向
ユニット106は、印刷用流体の液滴の選択された液滴をその所定の方向から偏
向させて、これにより、以下に、図5A乃至図5Cに関して詳細に説明する印刷
基層の上に像を形成するために印刷用流体の液滴パターンを形成する。
次に、図3を参照すると、振動ユニット110を備える、印刷装置100が図
示されている。該振動ユニット110は、印刷ユニット102A、102B及び
102Nに接続された第一の板112と、該板112から隔てられ且つ外部の支
持体(図示せず)に接続された第二の板114と、振動装置118と、取り付け
具120とを備えている。1つの好適な実施の形態において、振動装置118は
、圧電変換器であり、取付け具120は、固有振動数を有する比較的柔軟な取付
け具である。この固有振動数は、低く、且つ圧電変換器の振動周波数よりも実質
的に低いことが好ましい。
作動時、印刷ユニット102は、一定の作動圧力を有している。次に、この振
動装置118は、矢印122で示すように振動し、この振動は、通路14内の圧
力を全体的に上昇させ得るように、印刷ユニット102を振動させる。この圧力
の上昇は、ジェット17を分解して、液滴19にする。その液滴の内、印刷すべ
き像を表す部分がその後、印刷基層130に付与される。
発生された印刷用流体の液滴の寸法は、その物理化学的性質(例えば、粘度)
、その速度、更なる圧力、振動装置118の振動周波数によって決まり、このた
め、振動装置118の振動周波数を変更することにより、液滴19の寸法を制御
することができることが理解されよう。
また、振動装置118は、印刷装置100を振動させるが、その内部の流体は
振動させないことも理解されよう。これと代替的に、流体自体は、図4に示すよ
うに、振動させることができ、このことについて、以下に説明する。図4の実施
の形態において、圧電変換器126は、全ての通路14内にて略同時に、矢印1
29で示すように、振動を生じさせ得るように、リザーバ16の中間に配置され
たペダル128に接続され、これにより、全ての通路内にてジェット17を分解
して液滴19にする。
更に別の好適な実施の形態において、各印刷ユニットへの流体流は、リザーバ
116及び通路14内の圧力を上昇させ得るように振動させて、全ての通路内に
て略同時に、ジェット17を分解して液滴19にする。図4Bに図示した実施の
形態において、外部の振動ユニット138は、矢印140で示した方向に向けて
、圧電変換器のような任意の適当な手段によって振動する。この側方向への振動
は、上述したように、リザーバ116(図2)内の圧力に影響を与える。図4C
に図示した実施の形態において、マルチジェット発生器10の各々は、全ての通
路に対して略同時に、ジェット17を分解して液滴19にし得るように、更なる
圧力
を生じさせる作用可能である振動装置148を備えている。
次に、振動装置106、及びその作動を示す図5A乃至図5Cに関して以下に
説明する。偏向装置106は、荷電ユニット202と、偏向ユニット204とを
備えている。
荷電ユニット202は、印刷基層に130に付与されない印刷用流体の液滴を
選択的に荷電させる作用可能である。偏向ユニット204は、荷電した液滴を回
収装置(図示せず)に偏向させる作用可能である。図示した実施の形態において
、印刷液滴の偏向ユニット106は、印刷ユニット102(図2)の各々によっ
て形成された印刷液滴の両側に配置されており、このため、ユニット106の各
々は、以下に説明するように、2つの印刷用流体の液滴に作用可能である。
荷電ユニット202の各々は、参照番号212又は232で示した、正に荷電
された電極と、負に荷電された電極222という、2つの電極を備えている。図
5Aに示すように、これらの電極は、ユニット202における正に荷電された電
極212がその隣接する電極の負に荷電された電極222に面するように配置さ
れている。
ユニット202は、また、発光ダイオード(LED)源のような光源206と
、液滴230により反射された光を検出する、ダイオードのような検出ユニット
208とを備えることもできる。
左右のユニット202に示し且つ図5Bに更に詳細に示した、1つり好適な実
施の形態において、光源206及び検出器208は、単一のユニットを形成し、
正に荷電された電極は、印刷ユニットの全ての通路に共通する線232として形
成される。これと代替的に、中央ユニット202(図5A)にて示し且つ図5C
により詳細に示すように、光源206、検出器208、及び正に荷電された電極
212は独立的である。
作動時、第一の液滴230がLED206の光線ビームを横断するならば、こ
の光線は、LEDから反射され且つ検出器208により検出されて各液滴に対す
るタイミングを設定する。このタイミングは、電極212、222の作用を情報
に従った方法にて制御するために使用される。これと代替的に、光源装置206
及び検出装置208は、ジェットの反対側部に設け、この場合、検出器208は
、
液滴230により吸収される光を検出するようにする。
光源206は、適当な波長の赤外線のような、色に敏感な光線により印刷液滴
を照射する作用可能であり、このため、この装置は、印刷液滴の色によって左右
されないようにすることが好ましい。
次に、図6も参照して、マルチジェット発生器10及び印刷装置100の各印
刷ユニット102の作用に関して説明する。この方法は、3つの主要なステップ
、すなわち、所定の方向に向けて印刷用流体のジェットを形成する、通路14の
各々にて行われるステップ(ステップ302)と、同一の所定の方向に向けて印
刷用流体ジェットからインクの液滴を発生させる、参照番号304で示す、空中
で行われるステップと、インク液滴の選択された液滴を所定の方向から偏向させ
る、参照番号306で表示した、インク液滴偏向装置内で行われるステップとい
う、3つの主要なステップと、印刷基層の上に印刷すべき像を形成する、インク
液滴のパターンが参照番号308で示するように印刷される、印刷ステップとを
備えている。
印刷ジェットを発生させるステップは、空中にて単一方向の印刷ジェットに変
換される印刷流310を形成するステップを含む。1つの好適な実施の形態にお
いて、流入する印刷用流体は、ブロック314で示すように印刷用流体リザーバ
16(図1B)及び116(図2)に入力され(ステップ312)、そこからの
出力がブロック316により示すように印刷用流体の流れを形成する。
本発明の1つの好適な実施の形態に従い、リザーバ内の印刷用流体は、印刷ジ
ェットからインク液滴を発生させる速度を制御し得るように上述の図3乃至図4
Cに関して詳細に説明するように、摂動される。
圧力の摂動に従い、印刷ジェットは、所望の所定の方向、好ましくは矢印32
0で表示した下方に向けてステップ318で示すように移動し、同一の所定の方
向を有するインク液滴322を形成する。
印刷を行うため、インク液滴は、上記の図5A乃至図5Cに関して詳細に説明
するように、その後の選択的な偏向を行うべく(ステップ326)、所定の方向
320に進む間に、選択的に荷電され(ステップ324)、印刷像の一部を形成
しないインク液滴を矢印328で示すように偏向させ得るようにする。
箇所326にて偏向されなかった液滴は、印刷した基層に衝突し、これにより
、参照番号330及び矢印332で示すように印刷像を形成する。
次に、印刷装置を全体として参照番号400で示す、図7に関して説明する。
該印刷装置は、印刷すべき各色に対する印刷装置100を備えている。図示した
実施の形態において、印刷装置400は、シアン,マゼンタ、黄及び黒の4色の
プロセス・カラーの(CMYK又はCMYB)印刷システムである。該印刷シス
テムは、対応して、それぞれCMYK色を印刷する、印刷装置100C、100
M、100Y、100Kを備えている。典型的に、マルチジェット発生器10の
各々は、インチ当たりドット(dpi)数を50とすることができ、このため、
各カラーヘッド、例えば、カラーヘッド100Cは、200dpiの高分解能の
1回パスのカラー印刷を行うため、食い違いに配置した4つの印刷ユニット10
2を備えている。印刷装置100C、100M、100Y、100Kの各々の間
にて印刷媒体は何らかの望ましい方法で処理することができる。例えば、紫外線
硬化インクを使用する場合、紫外線ランプ103を印刷装置102の各々の後方
に配置し、直前に使用した色を定着させることができる。
印刷システム400は、紙、ガラス、プラスチック、金属及び布地を含む種々
の印刷基層の上に印刷し、標識し且つ/又はプロットするために使用することが
できる。印刷システム400は、マルチジェット発生器10の静的性質のため大
型の印刷を行うのに特に適している。種々の異なる色を形成する任意の適当な方
法を使用できる。かかる方法の1つは、異なる色のドットを異なる色のドットの
極く付近に配置し、見る者の頭で新たな色が視覚的に感知されるようにする。こ
れは、ハーフ・トーン技術にて行われるものと全く同一である。
全体として、本発明のマルチジェット発生器装置を一体化する印刷システム4
00は、従来の連続的なインクジェット技術に優る多数の有利な点を提供するも
のである。第一に、本発明によるマルチジェット発生器装置は、可動部品が少な
く、性質上、信頼性が高く且つ無故障であり、また、精密に製造した多数のノズ
ルを必要とする従来の装置よりも経済的に製造することができる。第二に、該マ
ルチジェット発生器装置は、隣接するジェット同士が殆ど又は全く相互作用しな
いことを特徴としている。第三に、該マルチジェット発生器装置は、せん断作用
に敏感で且つ重合化し又はその他の劣化を伴うことなく、通常では小径のノズル
を通過することのできない光ポリマー(紫外線硬化インク)を含む、極めて広範
囲の群の印刷用流体を使用することができる。更に、印刷用流体の供給が著しく
簡略となる。
上述した好適な実施の形態は、単に一例としてのみ記載したものであり、その
全ての本発明の範囲に属する、多数の改変例が存在することが理解されよう。
また、本発明は、特に図示し且つ上述した事項にのみ限定されるものではない
ことも当業者に理解されよう。本発明の範囲は請求の範囲によって限定されるべ
きである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Multi-jet generator for printing fluid and printing method using the generator
Field of the invention
The present invention generally relates to an ink jet printer built in an ink jet printer.
More specifically, the present invention relates to a multi-jet ink generator for a print head and a method thereof.
Patent application title: Apparatus and method for generating multi-jet ink using pressure perturbation
About.
Background of the Invention
An inkjet printer picks up a small amount of ink from a reservoir and
Converts the droplets into droplets and passes the droplets through the air such as paper, transparent body, metal, glass, etc.
Employs various physical forces to convey to different print media. To form and transport droplets
The force used for this can be mechanical, static or heat. Inkjet
Topprinters have two main components: continuous jet and drop-on-demand.
Divided into models.
In both types of devices, the printing fluid, or ink, is pushed out of the nozzles.
This forms droplets. Therefore, an ink jet device is typically
It has many extremely small diameter nozzles. Drop-on-demand devices
Typically, a nozzle with an opening in the range of 30-100 μm is used, while
(Hertz) continuous jet devices typically have apertures in the range of only 10-20 μm.
A nozzle having a part is used.
The use of such nozzles results in a number of problems, especially when nozzles are clogged.
Occurs relatively frequently, increases manufacturing costs, and has tight tolerances and tight materials.
Restrictions on fees are required. Prevent nozzles from clogging and increase printer reliability
Nozzles to prevent dust particles in the ink from reaching the nozzles.
Must use a high-quality fine filter upstream of the In addition, solid deposition
Objects can cause clogging, so ink can flow in the nozzles when the printer is not in use.
Do not dry at To avoid this problem, except when contacting paper
Thus, a wetting agent is used in the ink to prevent the ink from drying. Also,
Ink is a biological component that can cause the nozzle to become blocked by fungi or bacteria.
It also contains a bactericide to prevent lengthening. To obtain the required color ink,
An appropriate dye must be added. Clog nozzles or filters
, Color pigments cannot be used. The dye is dried when the ink dries in the nozzle
The choice of dyes is extremely important, since they must not form a solid deposit with the wetting agent.
It will be strict.
All of these stringent requirements related to ink are met by the use of nozzles.
It significantly limits the choice of inks that can be used in a jet device. Suitable
A lot of research has been done to optimize the ink composition in order to find inks with proper properties.
Research is being done. Inks that have proven to be suitable have many pros and cons
, A set of properties that have been compromised.
Summary of the Invention
Therefore, one object of the present invention is to apply a printing fluid to a printing base layer (printing substrate).
To provide a multi-inkjet generator.
Another object of the invention is to provide an improved multi-jet generator according to the invention.
To provide a printing device.
Yet another object of the present invention is to provide an improved printing apparatus comprising a plurality of the printing apparatuses of the present invention.
Is to provide an installation.
According to one aspect of the invention, the multi-jet generator comprises, for example, a UV-cured face.
Operable for various ink compositions, such as inks containing pigments
Structure.
According to a further aspect of the present invention, the printing device comprises a matrix of a printing fluid stream.
Providing each of said matrices converges (agglomerates) into a printing fluid jet.
On the other hand, the printing fluid decomposes into droplets in a controlled manner. in this way
The formed droplets can be employed for non-contact printing on the printing substrate
You.
According to one preferred embodiment of the present invention, a printing method including the following steps is provided.
A law is provided. That is,
A. Providing a fluid stream for printing;
B. A plurality of printing fluid jets, each jet having a predetermined direction,
Forming from a fluid stream;
C. Droplets of printing fluid having the same predetermined direction are generated from each of the jets.
And perturbing the jet pressure substantially simultaneously.
Tep,
D. Deflect a selected one of the ink droplets from a predetermined direction, thereby
Forming a pattern of ink droplets for forming an image on the printing base layer.
.
Further, in one preferred embodiment, the step of providing a printing fluid stream comprises:
Inputting the printing fluid in a direction substantially perpendicular to the predetermined direction.
It is. Further, the step of providing a fluid flow comprises the steps of:
Input into a reservoir such that the fluid stream is formed from a printing fluid reservoir
Steps can also be included.
Perturbing jet pressure according to one preferred embodiment of the present invention
Increases the pressure from a substantially constant operating pressure, and increases the pressure to a substantially constant operating pressure.
And reducing and increasing the pressure a desired number of times. Pressure
Preferably, the step of increasing or decreasing comprises oscillating the printing fluid stream.
No. In one alternative preferred embodiment, the step of increasing or decreasing the pressure is multiple.
Vibrating the number of jets.
In accordance with yet another preferred embodiment, the marking is performed according to a change in the frequency of vibration or oscillation.
By changing the pressure of the jet of printing fluid, droplets of printing fluid are generated.
The step of controlling the speed of the step of causing may also be included.
In addition, the step of deflecting the ink droplets includes the step of printing a stream not included in the pattern.
Charging a selected one of the body droplets and the charged printing fluid droplet
From a predetermined direction.
Also in accordance with the present invention, the speed of the fluid flow downstream thereof is increased so that
An inlet portion having a narrow portion, an outlet portion having one opening,
Between the narrow portion and the opening so that a printing fluid jet can be generated from the body flow
A printing fluid passage comprising a chamber disposed therein is also provided. One preferred implementation
In embodiments, the opening is substantially smaller than the narrow portion.
According to one preferred embodiment of the invention, the chamber has a substantially cylindrical shape.
The outlet portion has a substantially conical shape, and the narrow portion has an O-ring shape as a whole.
Shape.
According to one preferred embodiment of the present invention, a printing stream for providing a printing fluid stream is provided.
Multi-jet generation of a printing fluid having a body reservoir and a plurality of passages of the present invention
A vessel is also provided.
In one preferred embodiment, the printing fluid reservoir and the plurality of passages are substantially
Vertical, and the distance between adjacent ones of the plurality of passages is substantially similar.
Further, according to the present invention, the multi-jet generator shakes the multi-jet generator.
And thereby perturb the pressure in the plurality of passages, thereby providing a printing fluid
An oscillating unit that breaks the jet into droplets of the printing fluid can also be provided.
In one preferred embodiment, the vibrating unit comprises a print jet reservoir.
Mounted on the outside and can act to vibrate the pedals in the printing fluid reservoir
Includes a functional piezoelectric transducer.
Further, according to still another preferred embodiment of the present invention, the present invention
A printing apparatus comprising at least one of a plurality of printing fluid multi-jet generators of the present invention.
A plurality of multi-jets so as to provide a printing fluid stream to each of the plurality of passages.
A printing fluid reservoir connecting substantially all of the plurality of passages of the slot generator;
Generating a pressure perturbation in each of the plurality of passages of the multijet generator, thereby
An oscillating unit that causes the printing fluid jet to form multiple printing fluid droplets.
And a selected droplet of the printing fluid droplet is deflected from a predetermined direction, thereby
To form a pattern of droplets of a printing fluid that forms an image on a printing substrate.
Deflecting droplets of printing fluid that can act downstream of multiple multi-jet generators
And a printing device comprising: a unit;
According to one preferred embodiment, the vibration unit vibrates the printing device and its
Vibration causes the printing fluid to oscillate, which acts to create pressure perturbations
It is possible. Therefore, the vibration unit has a small number of multi-jet generators.
A first plate, a second plate, and an intermediate portion between the first plate and the second plate, both connected to one;
And a plurality of fittings similarly arranged between the first plate and the second plate.
And the natural frequency of the plurality of fixtures is
It is smaller than the natural frequency.
Alternatively, the vibration unit vibrates the printing fluid in the printing fluid reservoir.
And located outside of a operable external piezoelectric transducer or printing fluid reservoir.
A piezoelectric transducer operable to vibrate a pedal in a printing fluid reservoir.
Finally, according to the present invention, the droplet deflecting unit comprises a
Charging device for charging selected droplets not included in the turn, and charged printing
A deflection unit for deflecting a droplet of the working fluid from a predetermined direction.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
The present invention will be more fully understood from the detailed description below, taken in conjunction with the accompanying drawings. Attachment
In the attached drawings,
FIG. 1A shows a structure and operable mulch according to a first embodiment of the present invention.
1 is a schematic isometric view of a tidget generator.
FIG. 1B is a schematic cross-sectional view along one of the paths of the multi-jet generator of FIG. 1A.
FIG.
FIG. 2 shows a structure and enablement according to one preferred embodiment of the present invention.
1 is a schematic isometric view of a multi-jet printing apparatus.
FIG. 3 is a view of the printing apparatus of FIG. 2 with an outer vibration unit.
FIG. 4A shows the passage of the multi-jet generator of FIG. 1A with an inner vibrating unit.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view along one of FIG.
FIGS. 4B and 4C show an external oscillating unit for each of the multi-jet generators.
And a schematic diagram of the printing unit of the printing device of FIG. 2 comprising an external vibrating unit.
FIG.
5A is a schematic of a selective charging and deflecting device of the printing unit of the printing device of FIG.
It is a schematic sectional view.
5B and 5C show two embodiments of the selective charging and deflecting device of FIG. 5A.
FIG. 3 is a detailed schematic sectional view of FIG.
FIG. 6 is a schematic block diagram showing the printing method of the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram of a printing system including the multiple multi-jet printing apparatuses of FIG.
FIG.
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Multi-jet enabled and operative in accordance with a preferred embodiment of the present invention
The generator will be described with reference to FIGS.
The multi-jet generator 10 converges (aggregates) the printing into a printing fluid jet.
While providing the printing fluid stream, the printing fluid jet breaks down into droplets,
Droplets are selectively charged and deflected downstream from the generator 10. `` Printing fluid
The terms "stream" and the following "stream" are used throughout this specification and claims to refer to printed
Means the two-dimensional flow of the printing fluid, and refers to the “printing fluid jet” and
The term "g" is used throughout the specification and claims to refer to a printing fluid in one direction.
Shall mean flow.
The multi-jet generator 10 has a section formed so that a plurality of passages 14 pass therethrough.
Material 12 and a printing fluid reservoir 16 connecting a plurality of passages therebetween.
I have. In the illustrated embodiment, a printing fluid reservoir 16 is
And almost vertical. As best shown in FIG. 1B, each of the passages 14
To provide a single vertical stream 15 which becomes a vertical jet 17 and prints from said vertical jet
A droplet 19 of the working fluid is formed. In the illustrated embodiment, the passage 14 is
A distance approximately equal to each other to provide ink droplets 19 in certain configurations.
Have been.
Each of the passages 14 is adjacent to and includes a printing fluid reservoir 16.
An inlet portion 18, an outlet portion 20, connected to the basin, between the inlet portion and the outlet portion;
And a printing fluid flow chamber 22.
In one preferred embodiment, a hollow portion is formed through member 12 and
A cap 21 that closes each of the passages 14 above the printing fluid reservoir 16.
Thus, the passage 14 is formed.
In the illustrated embodiment, the chamber 22 has a cylindrical shape and an outlet
Portion 20 has a conical shape and has an opening at one end. In this way,
The size or diameter of the member 22 is substantially equal along its entirety, and
Larger than smaller diameter. A narrowing device 24 is located at the entrance to the chamber 22,
The constriction increases the velocity of the stream 15 downstream from it, ie in the chamber 22
It is preferable to do so. In the illustrated embodiment, the narrowing device 24 is O
It has the shape of a ring and is supported by a projection 26. In a preferred embodiment
And the opening at the end of the outlet 20 is a narrow portion formed by the narrowing device 24.
Substantially smaller than.
The multi-jet generator 10 forms the printing device illustrated in FIG. 2 described below.
Can be connected to any other number of multi-jet generators
Will be understood.
FIG. 2 shows at least one of the plurality of multi-jet generators 10 connected therebetween.
A printing device comprising one is indicated generally by the reference numeral 100. Illustrated implementation
In the embodiment, the printing apparatus 100 individually includes reference numerals 102A, 102B,
It comprises three multi-jet generators 10, designated 2N, which are generally described below.
This is referred to as a printing unit 102. These three printing units are one non-limiting example
It will be understood that it is shown in FIG.
As shown for printing unit 102A, each of the printing units has its
As a whole, connected between and forming a single reservoir for the entire unit
A plurality of multi-jet generators indicated by reference numeral are provided. Printing
As best shown for the knit 102N, the multi-jet generator 10
Connections can be made through the fitting 104 to form a single reservoir 116.
The printing apparatus 100 oscillates the printing unit 102 separately or entirely,
Creates a pressure perturbation in the printing unit, which causes the printing fluid
The jet forms a plurality of droplets of the printing fluid, which will be described in more detail with respect to FIGS.
Acting downstream of a plurality of multi-jet generators 10 with a vibrating unit to be described in detail
A possible printing fluid droplet deflecting unit 106. This droplet deflection
Unit 106 biases selected droplets of the printing fluid droplet from a predetermined direction.
In turn, this allows the printing to be described in more detail below with respect to FIGS. 5A-5C.
A printing fluid droplet pattern is formed to form an image on the substrate.
Next, referring to FIG. 3, a printing apparatus 100 including a vibration unit 110 is illustrated.
It is shown. The vibration unit 110 includes printing units 102A, 102B and
102N, a first plate 112 connected to the second plate 102N and an external support separated from the plate 112;
A second plate 114 connected to a holder (not shown), a vibration device 118,
Tool 120. In one preferred embodiment, the vibration device 118
, A piezoelectric transducer, and the mounting fixture 120 is a relatively flexible mounting having a natural frequency.
It is a tool. This natural frequency is low and substantially lower than the vibration frequency of the piezoelectric transducer.
It is preferable that the total is low.
In operation, the printing unit 102 has a constant operating pressure. Next,
The motive device 118 oscillates, as indicated by arrow 122, which vibrates the pressure in the passage 14.
The printing unit 102 is vibrated so that the force can be increased overall. This pressure
Rise breaks the jet 17 into droplets 19. Print all of the droplets
The portion representing the image is then applied to the printing substrate 130.
The size of the droplet of printing fluid generated depends on its physicochemical properties (eg, viscosity)
, Its speed, further pressure, the vibration frequency of the vibration device 118,
The size of the droplet 19 is controlled by changing the vibration frequency of the vibration device 118.
It will be appreciated that it can be done.
Further, the vibrating device 118 vibrates the printing device 100, and the fluid in the vibrating device 118
It will also be appreciated that no vibration occurs. Alternatively, the fluid itself may be as shown in FIG.
Thus, it can be vibrated, which will be described below. Implementation of FIG.
In the embodiment, the piezoelectric transducer 126 is substantially simultaneously moved in all the passages 14 by the arrow 1.
As shown at 29, it is located in the middle of the reservoir 16 so as to be able to cause vibration.
The jet 17 in all passages
Into droplets 19.
In yet another preferred embodiment, the fluid flow to each printing unit is provided with a reservoir.
Vibration to raise the pressure in 116 and passages 14 so that all passages
At about the same time, the jet 17 is broken down into droplets 19. The implementation illustrated in FIG. 4B
In the embodiment, the external vibration unit 138 moves in the direction indicated by the arrow 140.
Oscillate by any suitable means, such as a piezoelectric transducer. Vibration in this side direction
Affects the pressure in the reservoir 116 (FIG. 2), as described above. FIG. 4C
In the embodiment illustrated in FIG. 1, each of the multi-jet generators 10
At about the same time as the path, a further
pressure
Is provided with a vibrating device 148 operable to produce
Next, with reference to FIGS. 5A to 5C showing the vibration device 106 and its operation,
explain. The deflection device 106 connects the charging unit 202 and the deflection unit 204 to each other.
Have.
The charging unit 202 discharges a droplet of the printing fluid that is not applied to the printing base layer 130.
It can be selectively charged. The deflection unit 204 rotates the charged droplet.
It is operable to deflect into a storage device (not shown). In the illustrated embodiment
The printing droplet deflection unit 106 is controlled by each of the printing units 102 (FIG. 2).
Are arranged on both sides of the formed print droplets, and thus each of the units 106
Each is capable of acting on two printing fluid droplets, as described below.
Each of the charging units 202 is a positively charged unit designated by the reference number 212 or 232.
And a negatively charged electrode 222. Figure
5A, these electrodes are connected to the positively charged electrodes in unit 202.
The pole 212 is arranged to face the negatively charged electrode 222 of its adjacent electrode.
Have been.
Unit 202 also includes a light source 206, such as a light emitting diode (LED) source.
A detection unit, such as a diode, for detecting the light reflected by the droplet 230
208.
One preferred embodiment shown in the left and right units 202 and shown in more detail in FIG. 5B.
In embodiments, the light source 206 and the detector 208 form a single unit,
Positively charged electrodes are shaped as lines 232 common to all passages of the printing unit.
Is done. Alternatively, as shown in central unit 202 (FIG. 5A) and FIG.
As shown in more detail, light source 206, detector 208, and positively charged electrodes
212 is independent.
In operation, if the first droplet 230 traverses the light beam of the LED 206,
Are reflected from the LED and detected by detector 208 for each droplet.
Set the timing for This timing indicates the action of the electrodes 212 and 222 as information.
Used to control in a manner according to Alternatively, the light source device 206
And the detection device 208 is provided on the opposite side of the jet, in which case the detector 208
,
The light absorbed by the droplet 230 is detected.
The light source 206 is provided by a color sensitive light beam, such as infrared light of an appropriate wavelength, for printing droplets.
Illuminating the device, so that the device can
It is preferred that this is not done.
Next, referring also to FIG. 6, each mark of the multi-jet generator 10 and the printing apparatus 100 will be described.
The operation of the printing unit 102 will be described. This method has three main steps
I.e., of the passage 14 forming a jet of printing fluid in a predetermined direction.
Each step (step 302) is performed in the same predetermined direction.
Aerial, indicated by reference numeral 304, producing droplets of ink from a printing fluid jet.
Deflecting a selected one of the ink droplets from a predetermined direction.
The steps performed in the ink droplet deflecting device, indicated by reference numeral 306.
The three main steps and the ink forming the image to be printed on the printing substrate
A printing step in which the pattern of droplets is printed as indicated by reference numeral 308.
Have.
The step of generating a print jet is transformed into a unidirectional print jet in the air.
Forming a print stream 310 to be replaced. In one preferred embodiment,
And the incoming printing fluid is supplied to the printing fluid reservoir as indicated by block 314.
16 (FIG. 1B) and 116 (FIG. 2) (step 312), from which
The output forms a stream of printing fluid as indicated by block 316.
According to one preferred embodiment of the present invention, the printing fluid in the reservoir comprises a printing fluid.
3 and 4 described above so that the speed at which ink droplets are generated from the jet can be controlled.
Perturbed as described in detail for C.
Following the perturbation of pressure, the print jet will move in the desired predetermined direction, preferably arrow 32
Move downward as indicated by step 318, indicated by 0, and
An ink droplet 322 having a direction is formed.
To perform printing, the ink droplets are described in detail with respect to FIGS. 5A-5C above.
In order to perform a subsequent selective deflection (step 326),
While proceeding to 320, it is selectively charged (step 324) to form part of the printed image
The ink droplets not to be deflected can be deflected as shown by arrow 328.
The undeflected droplet at point 326 collides with the printed substrate, thereby causing
, Reference numeral 330 and arrow 332 to form a print image.
Next, a description will be given with reference to FIG.
The printing device includes a printing device 100 for each color to be printed. Illustrated
In the embodiment, the printing apparatus 400 has four colors of cyan, magenta, yellow, and black.
A process color (CMYK or CMYB) printing system. The printing system
The printing systems correspondingly print the CMYK colors, respectively.
M, 100Y, and 100K. Typically, the multi-jet generator 10
Each can have 50 dots per inch (dpi), so
Each color head, for example, the color head 100C has a high resolution of 200 dpi.
Four printing units 10 staggered to perform one-pass color printing
2 is provided. Between each of the printing devices 100C, 100M, 100Y, 100K
The print media can be processed in any desired manner. For example, UV
When using a cured ink, the UV lamp 103 is placed behind each of the printing devices 102.
And fix the color used immediately before.
Printing system 400 includes various types of paper, including paper, glass, plastic, metal, and fabric.
Can be used to print, mark and / or plot on a printed substrate of
it can. The printing system 400 is large due to the static nature of the multi-jet generator 10.
Particularly suitable for printing molds. Any suitable one to form a variety of different colors
Law can be used. One such method is to replace different colored dots with different colored dots.
Place it very close so that the new color is visually perceived by the viewer's head. This
This is exactly the same as what is done with halftone technology.
Overall, a printing system 4 integrating the multi-jet generator device of the present invention
00 offers a number of advantages over conventional continuous inkjet technology.
It is. First, the multi-jet generator device according to the present invention has fewer moving parts.
It is highly reliable in nature and free from failures.
It can be manufactured more economically than conventional devices that require tools. Second, the ma
The multi-jet generator device has little or no interaction between adjacent jets.
It is characterized by that. Third, the multi-jet generator device has a shear action
Nozzle that is normally small in diameter and is not sensitive to polymerisation or other degradation
Very wide range, including photopolymers (ultraviolet curable inks) that cannot pass through
A group of printing fluids can be used. Furthermore, the supply of printing fluid is remarkable
It becomes simple.
The preferred embodiments described above have been described merely by way of example, and
It will be appreciated that there are numerous variations that fall within the scope of all inventions.
In addition, the invention is not particularly limited to the particulars shown and described above.
This will also be understood by those skilled in the art. The scope of the present invention should be limited by the appended claims.
It is.
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
B41J 2/16
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S
D,SZ,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ
,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU
,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,
CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,G
B,GE,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KP
,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,
LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,N
Z,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI
,SK,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,
VN
【要約の続き】
の各々に印刷用流体流(15)を提供し、これにより、
印刷用流体ジェット(17)が複数の印刷用流体の液滴
(19)を形成するようにする印刷用流体リザーバ(1
6)と、複数のマルチジェット発生器(10)の下流に
て作用可能であり、印刷用流体の液滴(328)の選択
した液滴を所定の方向から偏向させ、これにより、印刷
基層(308)の上に像(330)を形成する印刷用流
体の液滴のパターン(332)を形成する印刷用流体の
液滴の偏向ユニット(306)を備えている。──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme court ゛ (Reference) B41J 2/16 (81) Designated country EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG) , AP (GH, KE, LS, MW, SD, SZ, UG), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, HU, IL, IS, JP, KE, K , KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, UZ, VN each providing a printing fluid stream (15), thereby providing a printing fluid jet (17). Forming a plurality of printing fluid droplets (19) and a plurality of printing fluid reservoirs (16); A selected droplet of droplets (328) is deflected from a predetermined direction, thereby forming a pattern (332) of droplets of a printing fluid that forms an image (330) on a printing substrate (308). A deflecting unit (306) for a printing fluid droplet is provided. I have.