(57)【要約】【課題】吐出されるインクの直進飛距離を１０ｃｍ以上と大幅に拡大したインクジェットノズルを提供することである。【解決手段】ソレノイド１２の励磁を適当にコントロールすることにより可動鉄心８が駆動され、ニードル弁４がノズル孔２を開閉する。インク室３には加圧されたインクが供給されており、弾性体隔膜７で隔離された駆動機構収容空間９内の液体又は気体もインクと同程度に加圧されている。ノズル孔２の開閉によりインクが吐出される。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクが吐出されるノズル孔と、
該ノズル孔に加圧されたインクを供給するインク室と、
該インク室内に設けられていて、上記ノズル孔を開閉するニードル弁と、
該ニードル弁を駆動する駆動機構と、
該駆動機構を収容する駆動機構収容空間と、
上記インク室と駆動機構収容空間とを隔離する弾性体隔膜と、を備え、
上記インク室内のインクに加えられる圧力と同程度の圧力が上記駆動機構収容空間内の気体又は液体に加えられるように構成されたことを特徴とするインクジェットノズル。
【請求項２】
前記インク室は、循環路を介して加圧されたインクタンクと連結されたことを特徴とする請求項１記載のインクジェットノズル。
【請求項３】
前記駆動機構は電磁駆動型駆動機構であることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットノズル。
【請求項４】
前記電磁駆動型駆動機構には前記ノズル孔とニードル弁間のギャップ調節手段が設けられていることを特徴とする請求項３記載のインクジェットノズル。
【請求項５】
前記電磁駆動型駆動機構は、前記ニードル弁に固定された可動鉄心、該可動鉄心に対向して設けられた固定鉄心、該固定鉄心を磁化する電磁ソレノイド、及び上記固定鉄心と可動鉄心との間に設けられたバネから成ることを特徴とする請求項３記載のインクジェットノズル。
【請求項６】
前記電磁駆動型駆動機構は、前記ニードル弁に固定される永久磁石、該永久磁石に対向して設けられた固定鉄心、及び該固定鉄心を磁化する電磁ソレノイドから成ることを特徴とする請求項３記載のインクジェットノズル。
【請求項７】
前記循環路にはポンプが設けられていることを特徴とする請求項２記載のインクジェットノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動描画装置等に好適なインクジェットノズルの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプリンタ用インクジェットノズルは、吐出されるインクの直進飛距離が２〜３ｍｍ程度の能力しかなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って従来のノズルによりプリントできる素材は平面的なものに限定され、例えば、波板、積みレンガ状壁素材のような凹凸のある立体的素材に精緻な模様や絵をプリントすることはできなかった。
【０００４】
本発明の目的は高低差のある素材に対しても精緻な模様や絵をプリント可能とするため、吐出インクの直進飛距離が１０ｃｍ以上にも及ぶプリンタ用インクジェットノズルを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェットノズルは、インクが吐出されるノズル孔と、該ノズル孔に加圧されたインクを供給するインク室と、該インク室内に設けられていて、上記ノズル孔を開閉するニードル弁と、該ニードル弁を駆動する駆動機構と、該駆動機構を収容する駆動機構収容空間と、上記インク室と駆動機構収容空間とを隔離する弾性体隔膜と、を備え、上記インク室内のインクに加えられる圧力と同程度の圧力が上記駆動機構収容空間内の気体又は液体に加えられるように構成されたことを要旨とする。
【０００６】
上記本発明のインクジェットノズルは下記のような変形例の構成とすることができる。
（ａ）前記インク室は、循環路を介して加圧されたインクタンクと連結される。
（ｂ）前記駆動機構は電磁駆動型駆動機構である。
（ｃ）前記電磁駆動型駆動機構には前記ノズル孔とニードル弁間のギャップ調節手段が設けられている。
（ｄ）前記電磁駆動型駆動機構は、前記ニードル弁に固定された可動鉄心、該可動鉄心に対向して設けられた固定鉄心、該固定鉄心を磁化する電磁ソレノイド、及び上記固定鉄心と可動鉄心との間に設けられたバネから成る。
（ｅ）前記電磁駆動型駆動機構は、前記ニードル弁に固定される永久磁石、該永久磁石に対向して設けられた固定鉄心、及び該固定鉄心を磁化する電磁ソレノイドから成る。
（ｆ）前記循環路にはポンプが設けられている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は本発明のインクジェットノズルの一実施例の概略構成を示す。同図において、本発明のインクジェットノズルは、基体１の前面に設けられたノズル孔２、ノズル孔２にインクを供給するインク室３、インク室３中にあって、先端にてノズル孔２を閉鎖又は開放するニードル弁４、ニードル弁の後方に固定される可動鉄心８、可動鉄心８に対向して設けられる固定鉄心１１と電磁ソレノイド１２、可動鉄心８と固定鉄心１１との間に設けられるバネ材１０を備え、可動鉄心８、バネ材１０、固定鉄心１１、電磁ソレノイド１２とでニードル弁４のノズル孔２に対する閉鎖と開放の動作を繰り返すための電磁駆動型駆動機構を構成する。
【０００８】
上記の駆動機構を収容する駆動機構収容空間９にインク室３のインクが流出しないようにするためにニードル弁４を囲うように弾性体隔膜７を設け、インク室３のインクにはインク入力通路５を介して圧力Ｐがかけられている。
【０００９】
加圧されたインクが弾性体隔膜７とニードル弁４の間から洩れ出すのを防ぐために駆動機構収容空間９の中の気体又は液体に対し、加圧通路１３を介してインクにかけられた圧力と同程度の圧力Ｐが加えられている。
【００１０】
図１ではニードル弁４がノズル孔２を閉鎖しているところを示し、この時、ソレノイド１２には電流が流されていないため、バネ材１０の働きにより可動鉄心８とそれに続くニードル弁４が前方に押されることになり、その結果ノズル孔２を閉鎖することができる。
【００１１】
これに対し図２ではニードル弁４がノズル孔２を開放しているところを示し、この時、ソレノイド１２には電流が流されて、固定鉄心１１に可動鉄心８が吸着され、従ってニードル弁４は後方に下がってノズル孔２が開放される。
【００１２】
以上のようにソレノイド１２に、例えば、パルス電流を供給し、これを適正にコントロールすることによりニードル弁４によりノズル孔２を開閉してインクを吐出させて立体的素材にもプリントすることができる。この時、ノズル孔２の開放時はインク室３の中の加圧インクが勢い良くノズル孔２から直進吐出され、その直進飛距離は１０ｃｍ以上におよぼすことができた。
【００１３】
またインク室３と駆動機構収容空間９中の圧力が同程度かけられることにより、弾性体隔膜７に偏った歪力を与えることがなく、ニードル弁４の駆動は軽やかになり閉鎖と開放の繰り返し応答スピードを高めることもできた。
【００１４】
更に上記駆動機構は電磁駆動型とするのがよく、これ以外の機構、例えば、ニードル弁４の駆動機構として圧電素子を採用するのは次の理由により極めて困難であった。
【００１５】
圧電素子の伸縮距離は印加電圧によって絶対的に決定される。このような圧電素子にニードル弁を固定してノズル孔を丁度都合良く閉鎖するように調整するのは技術的に不可能に近い。つまり圧電素子の伸縮の幅が大きすぎるとニードル弁とノズル孔周辺の面が衝突してしまい、ニードル弁又はこれに結合している圧電素子が破壊してしまう。他方、伸縮の幅が小さすぎるとインクがノズル孔から常に洩れ出してしまうというトラブルが発生する。従って、圧電素子の駆動機構よりも、電磁駆動型の駆動機構の方が実用性が高い。
【００１６】
１７は加圧されたインクタンクで、循環路２０を介してインク室３と連結され、インクタンク１７からインク入力通路５にインクが供給され、インク出力通路６から排出されるインクはポンプ１８を介してインクタンク１７にもどる。このように加圧されたインクを循環することは、インクの成分の分離や沈澱を防止することになり、使用できるインクの種類の幅を広げることに役立つ。
【００１７】
固定鉄心１１にはギャップ調整用ボルト１５とナット１６が接続され、ナット１６を回すことにより、固定鉄心１１の位置を変化させることができ、この変化幅はニードル弁４とノズル孔２との距離つまりノズルギャップの変化幅となり、これをボルト１５で調整できる。１４はネジのガタ止め用バネである。
【００１８】
インクの吐出量はソレノイド１２への通電時間の長短つまりノズル孔２の開放時間の長短の調節により制御することができるが、通電時間をあまり大きくとると、開放と閉鎖の繰り返し応答スピードが遅くなり、その結果プリントスピードが遅くなるおそれがある。
【００１９】
しかるにギャップ調整用ボルト１５とナット１６の働きにより、ノズルギャップを大きくすることができれば、ソレノイド１２への通電時間を著しく長くしなくてもインクの吐出量を増やすことができるメリットがあるので、通電時間をあまり大きくとらなくても、プリントスピードを大きくすることができる。
【００２０】
図３と図４は本発明の他の実施例を示す。この実施例は、図１及び図２の実施例中の可動鉄心８に代えて永久磁石２８を採用し、バネ材１０を使用せずに固定鉄心２１と電磁ソレノイド２２を設けて電磁駆動型駆動機構したもので、他の構造は図１に示すものと同様である。
【００２１】
図３はノズル孔２の閉鎖時を示し、この時、図示のようにソレノイド２２には固定鉄心２１に永久磁石２８の極性反撥する極性が生じるように通電される。この結果、永久磁石２８とそれに結合されているニードル弁４は、反撥磁力により前方に押されてノズル孔２を閉鎖することとなる。
【００２２】
図４はノズル孔２の開放時を示し、この時ソレノイド２２には電流が流されないか、さきほどとは逆の極性の電流が流され、永久磁石２８は固定鉄心２１に吸着されることとなり、ニードル弁４はノズル孔２を開放する。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、吐出されるインクの直進飛距離を１０ｃｍ以上にも拡大することができ、高低差のある立体的素材に対してもインクジェットによるプリントを可能としたインクジェットノズルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の全体の概略構成図であって、ノズル閉鎖時の状態を示す図である。
【図２】図１の実施例のノズル開放時の状態を示す部分図である。
【図３】本発明の他の実施例の部分的概略構成図であって、ノズル閉鎖時の状態を示す図である。
【図４】図３の実施例のノズル開放時の状態を示す部分図である。
【符号の説明】
１　基体
２　ノズル孔
３　インク室
４　ニードル弁
７　弾性体隔膜
８　可動鉄心
９　駆動機構収容空間
１１　固定鉄心
１２　ソレノイド
１７　インクタンク
【図１】
2004142382.tif 000003
【図２】
2004142382.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004142382.tif 000006