JP2000218829A - 自己洗浄インクジェットプリントヘッドカ―トリッジ - Google Patents

自己洗浄インクジェットプリントヘッドカ―トリッジ

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JP2000218829A
JP2000218829A JP11365377A JP36537799A JP2000218829A JP 2000218829 A JP2000218829 A JP 2000218829A JP 11365377 A JP11365377 A JP 11365377A JP 36537799 A JP36537799 A JP 36537799A JP 2000218829 A JP2000218829 A JP 2000218829A
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orifice plate
ink
cleaning
ink jet
cartridge
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JP11365377A
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Edward P Furlani
ピー ファーラニ エドワード
Syamal K Ghosh
ケイ ゴーシュ シャマル
Dilip K Chatterjee
ケイ チャタジー ディリプ
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Eastman Kodak Co
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    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/165—Preventing or detecting of nozzle clogging, e.g. cleaning, capping or moistening for nozzles
    • B41J2/16517—Cleaning of print head nozzles
    • B41J2/16552—Cleaning of print head nozzles using cleaning fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • B41J2/16517—Cleaning of print head nozzles
    • B41J2002/16567—Cleaning of print head nozzles using ultrasonic or vibrating means

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェットプリンタヘッドカートリッジ
の改善された洗浄法を提供することを目的とする。 【解決手段】 インク噴出のための複数のオリフィスを
有するオリフィス板と、オリフィスを通って噴出される
ように適合されたインクを有する貯蔵器を受容し、洗浄
液体がオリフィス板の表面に向けられるように印加され
る複数の入口路及び出口路を有する洗浄マニホルドを含
むカートリッジと、始動したとき超音波を生成しオリフ
ィス板に衝突することで塵を浮かせ、それによってオリ
フィス板の表面に向かう洗浄液体がそのような浮いた塵
を取り除くオリフィス板に関して作動関係に置かれた複
数の作動可能な超音波変換器とを有するインクジェット
プリンタ用のインクジェットカートリッジである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタに係わり、特に自己洗浄インクジェットプリント
ヘッドカートリッジ用の改善された洗浄システムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】典型的には、インクジェットプリンタは
受像器に向かってインク滴を噴出する少なくとも一つの
印刷カートリッジを備える。カートリッジ内では、イン
クは複数のチャネル内に含まれていてもよく、エネルギ
ーパルスはオンデマンド型又は連続噴射型でインク滴を
オリフィス構造の板のノズル又はオリフィスから噴出す
るために使用される。
【０００３】サーマルインクジェットプリンタでは、エ
ネルギーパルスは通常一組の電気抵抗器によって与えら
れており、各電気抵抗器は夫々に対応するチャネルに位
置し、又夫々は抵抗器に接触する各チャネル内で瞬間的
に熱しインク滴又は気泡を形成するために電流パルスに
よって個別にアドレスされ得る。サーマルインクジェッ
トプリンタの動作は米国特許第４，８４９，７７４号、
第４，５００，８９５号及び第４，７９４，４０９号に
詳細に開示されている。
【０００４】他方、圧電インクジェット印刷システム
は、壁によって隔離された複数の並列で蓋の開いたチャ
ネルを画成する圧電材料体を含む。壁は、チャネルから
インク滴を噴出させるせん断モードアクチュエータを形
成するために対向側に金属電極を有する。インク滴が噴
出される孔を画成する少なくとも一つのオリフィス板を
有するオリフィス構造は、チャネルの開いた端に結合さ
れる。電気的エネルギーパルスは並列電極に印加され、
チャネルにオリフィス板からのインク滴の噴出をせん断
作動させる。圧電インクジェットプリントヘッドの動作
は米国特許第５，５９８，１９６号、第５，３１１，２
１８号、第５，２４８，９９８号に詳細に開示されてい
る。
【０００５】インクジェット印刷カートリッジは、サー
マル型又は圧電型としても、様々な機能的構成部品を使
用し、それらは全て最大効率化を達成するためにも正確
な方法で協働しなくてはならない。構成部品の中で最も
重要な部品は、複数のオリフィス又はノズルを中に有す
るオリフィス板である。ノズルは通常円形な断面を有
し、ノズルの直径はプリンタの仕様に応じて１０乃至１
００μｍの範囲の値をとりうる。印刷された出力の解像
度が高いほどインク滴は小さくなり、それにはノズル又
はオリフィスにより小さい直径を要求する。インクは印
刷動作中これらの開口部を通って噴出される。欠陥の無
い印刷出力を達成するためには、オリフィス板及び全て
のノズルは常に清浄にされており、塵及びインクの流れ
の障害となり得る全ての障害物から免れていなくてはな
らない。オリフィス板及びノズルが清浄でなければ、そ
れによって様々な問題が生じプリンタの性能を害する。
例えば、オリフィス板の表面及びノズル内に堆積した紙
繊維及び他の塵は印刷された画像の品質に影響する。同
様に、塵はオリフィス板上又はインクチャネル内の乾い
たインククラスト又は紙粉であり、ノズルはプリンタの
性能を悪くさせる。
【０００６】上記問題はＢｕｒｋｅ他によって米国特許
第５，３００，９５８号に開示されている通り、「メン
テナンス又はサービスステーション」をメインプリンタ
ユニット内に設けることで克服される。メンテナンスス
テーションはプリントヘッドインクカートリッジが動作
中でなく「静止」した状態にあるとき、カートリッジの
通常の洗浄の目的のためにカートリッジは印刷ゾーンの
外のメンテナンスステーションに位置するよう設計され
る。メンテナンスステーションは多数の構成部品を有
し、それらは多くの機能を担う様に設計されている。こ
れらの機能は、プリントヘッドカートリッジの始動、プ
リントヘッドが動作していないときのオリフィス板及び
ノズル（オリフィス）のキャッピング、オリフィス板か
らの汚染物の除去と、オリフィス板の開口部でのインク
の乾燥防止、洗浄された塵を排出する容器の提供を含
む。
【０００７】この洗浄を達成するためには、米国特許第
５，１０３，２４４号はマルチブレードを使用する構造
を開示している。望ましい洗浄は選択されたワイパブレ
ードの上でプリントヘッド（カートリッジ）を引きずる
ことによって実施される。ワイパ機構は更に夫々が八面
形状及び軸の周りに回転可能である複数の弾力性のブレ
ードを含む。
【０００８】米国特許第５，３００，９５８号に開示さ
れている別の洗浄構造は、毛管の路を間に形成するよう
に相互に対向して配置される単一又は二つの部材を含む
プリントヘッドワイパユニットを含む。カートリッジは
開口部を有する区画及び洗浄液と飽和した吸収性の部材
を含む。更に別の洗浄構造が米国特許第５，５７４，４
８５号に開示されており、それは高周波数の超音波液体
ワイパを使用することを含み、洗浄ノズルが対向して整
列されているがプリントヘッドノズルから離間してい
る。洗浄液はメニスカスを形成するように表面張力によ
って洗浄ノズル内に保持され、プリントヘッドノズル面
と接触するよう膨らまされ洗浄液のブリッジを形成する
ようにされる。インクを溶解することに加えて、洗浄液
はプリントヘッドノズル面と物理的に接触することなく
狭窄ノズルの洗浄を容易にする高周波数の励起された液
体ワイパを与えるために洗浄ノズルの直ぐ上流にある圧
電材料によって超音波的に付勢される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、イン
クジェットプリントヘッドカートリッジの改善された洗
浄法を提供することにある。本発明の更なる目的は、オ
リフィス構造のオリフィス内に堆積された塵の制御され
た除去と、カートリッジを汚染及び損傷することなく塵
を制御された廃棄及びそれによって効率的にプリントヘ
ッドカートリッジを洗浄することを可能にするより効率
的なプリントヘッドカートリッジ洗浄システムを提供す
ることにある。
【００１０】本発明の更なる目的は、インクジェットプ
リントヘッドカートリッジを洗浄するコンパクトで、頑
丈且つ効率的な装置を提供することにある。本発明の更
なる目的は、インクジェットカートリッジを摩耗又は損
傷しない洗浄装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題は、（ａ）イン
ク噴出のための複数のオリフィスを有するオリフィス板
と、（ｂ）オリフィスを通って噴出されるように適合さ
れたインクを有する貯蔵器を受容し、洗浄液体がオリフ
ィス板の表面に向けられるように印加される複数の入口
路及び出口路を有する洗浄マニホルドを含むカートリッ
ジと、（ｃ）始動したとき超音波を生成しオリフィス板
に衝突することで塵を浮かせ、それによってオリフィス
板の表面に向かう洗浄液体がそのような浮いた塵を取り
除くオリフィス板に関して作動関係に置かれた複数の作
動可能な超音波変換器とを有するインクジェットプリン
タ用のインクジェットカートリッジにより達成される。
【００１２】参照文献として、１９９８年７月３１日に
Ｇｏｓｈ他によって出願された米国特許出願第０９／１
２７，５４６号の「Ｎｏｎ−Ｃｏｎｔａｃｔ Ｕｌｔｒ
ａｓｏｎｉｃ Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｏｆ Ｉｎｋ Ｊｅ
ｔ Ｐｒｉｎｔｈｅａｄ Ｃａｒｔｒｉｄｇｅｓ」、１
９９８年９月２４日にＧｏｓｈ他によって出願された米
国特許出願第０９／１５９，７２５号の「Ｕｌｔｒａｓ
ｏｎｉｃ Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｏｆ Ｉｎｋ Ｊｅｔ
Ｐｒｉｎｔｈｅａｄ Ｃａｒｔｒｉｄｇｅｓ」、１９９
８年８月１１日にＧｏｓｈ他によって出願された米国特
許出願第０９／１３２，６９８号の「Ｖａｃｕｕｍ Ａ
ｓｓｉｓｔｅｄ ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＣｌｅａｎｉｎ
ｇ ｏｆ Ｉｎｋ Ｊｅｔ Ｐｒｉｎｔｈｅａｄ Ｃａ
ｒｔｒｉｄｇｅｓ」、１９９８年１０月２７日にＧｏｓ
ｈ他によって出願された米国特許出願第０９／１７９，
４９８号の「Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｕｌｔｒ
ａｓｏｎｉｃ Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｏｆ Ｉｎｋ Ｊｅ
ｔ ＰｒｉｎｔｈｅａｄＣａｒｔｒｉｄｇｅｓ」が挙げ
られ、そこでの教示を参照のこと。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は、インクジェットカート
リッジのオリフィス板の中に埋設された少なくとも一つ
の超音波変換器を使用するインクジェットプリントヘッ
ドカートリッジを洗浄する装置を提供する。キャップは
オリフィス板と接触され、オリフィス板と気密封止を設
け、洗浄液の流れは埋設された超音波変換器を付勢する
一方でオリフィス板全体に出される。
【００１４】典型的な超音波洗浄の構造及び使用方法は
Ｇｈｏｓｈ他によって１９９８年１０月２７日に出願さ
れた米国特許出願第０９／１７９，７９８号の「Ｈｉｇ
ｈＦｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｃｌｅ
ａｎｉｎｇ ｏｆ ＩｎｋＪｅｔ Ｐｒｉｎｔｈｅａｄ
Ｃａｒｔｒｉｄｇｅｓ」で詳細に開示された。図１を
参照するに、本発明のメンテナンスステーション１００
の詳細がここに示される。メンテナンスステーション１
００は、方向性矢印２０で示されるように印刷ゾーンを
キャリッジ棒３２の上で前後に移動するプリントヘッド
カートリッジ１０に取り付けられた自己洗浄インクジェ
ットプリントヘッドカートリッジ４２、４４、４６及び
４８を組込む。プリントヘッドカートリッジ１０はキャ
リッジモータ（図示せず）に接続された駆動ベルト（図
示せず）によって一般的に両方向に移動される。キャッ
プ５２、５４、５６及び５８は可動式プラットホーム５
０の上に頑丈に据付けられる。プラットホーム５０はア
ルミニウムのような金属又は鋼鉄又は頑丈なプラスチッ
クで作られ得る。プラットホーム５０は方向性矢印６０
で示されるとおり上下に移動する。四つのインクジェッ
トプリントヘッドカートリッジ４２、４４、４６及び４
８が本発明の実施例を説明するために示される。本発明
の具体的実施例の説明のため、カートリッジ４２は黒の
インクを使用し、カートリッジ４４、４６及び４８は夫
々シアン、マゼンダ及び黄のみを使用する。カートリッ
ジ４２、４４、４６及び４８は夫々インクチャンネル
（図２参照）を画成し得るオリフィス構造を設けている
が、必ず受像器にインク滴が噴出されるときに通るオリ
フィス構造６２、６４、６６及び６８を含む。更に、プ
リンタの適用で保証されるとおり異なる色のインクカー
トリッジ４２、４４、４６及び４８を幾つでも使用し得
る。典型的には、インクジェットカートリッジ４２、４
４、４６及び４８は圧電インクジェットプリントヘッド
であることが好ましいが、他の種類のカートリッジ、例
えばサーマルカートリッジも又適当であり本発明におい
て有用である。
【００１５】図１を再度参照するに、インクジェットカ
ートリッジ４２、４４、４６及び４８は黒、シアン、マ
ゼンダ、黄を夫々インクジェットカートリッジ４２、４
４、４６及び４８に供給するインク入口４２ａ、４４
ａ、４６ａ及び４８ａが設けられている。インクジェッ
トカートリッジ４２、４４、４６及び４８に夫々対応す
る洗浄マニホルド６１、６３、６５及び６７は夫々洗浄
液入口４２ｂ、４４ｂ、４６ｂ及び４８ｂを設けられ、
更にポンプ７０を用いて洗浄液をオリフィス板４０を通
して循環するために出口（図示せず）も設けられてい
る。入口管４１、４３、４５及び４７を通して運ばれる
洗浄液は矢印で示されるとおり出口管５１、５３、５５
及び５７によってフィルタ６９を介して循環されポンプ
７０に戻る。
【００１６】図１のメンテナンスステーション１００は
キャリッジ１０の矢印２０で示される両方向の動きの一
端での印刷ゾーンの外の領域に位置されることは当業者
には理解されうる。洗浄はインクジェットカートリッジ
４２、４４、４６及び４８がメンテナンスステーション
１００に入りキャップ５２、５４、５６及び５８と係合
しそれらのキャップで覆われるまでキャリッジ棒３２に
よって動かされる。洗浄液体は後に説明するように作動
可能な超音波変換器７１、７３及び７５に導入され、作
用する。
【００１７】図２は、オリフィス構造６２及び洗浄マニ
ホルド６１の詳細をプリントヘッドベース８０に埋設さ
れた作動可能な変換器７１、７３及び７５と共して示す
プリントヘッドカートリッジ４２の分解図である。プリ
ントヘッドカートリッジ４２は個別に作られ一緒に組立
てられた幾つかの構成部品を含む。オリフィス構造６２
はオリフィス板４０の周りに密着し、プリントヘッドベ
ース８０に結合されるプラスチック又はゴムのガスケッ
ト３０を含む。ガスケット３０は洗浄処理中カートリッ
ジ４２を水密に保つようにキャップ５２をカートリッジ
４２に対してシールする補助をする。オリフィス板４０
はインク滴を噴出する少なくとも一列の短い間隔で配置
されたオリフィス７９を含む幾つかの開口部を有する。
オリフィス７９の直径は１０乃至１００μｍの範囲の値
をとりうる。オリフィス板４０は、電鋳ニッケル又は化
学的エッチング又はアルミニウム、銅又はステンレス鋼
のような金属板のレーザー切断のうちいずれかによって
形成され得、外部の表面はインクの化学的に活性の粒子
によって生じる腐食を減らすために金で覆われている。
オリフィス板４０の開口部７２、７４及び７６は埋設さ
れた作動可能な変換器７１、７３及び７５（図３参照）
を受容するために設けられている。同様に、入口チャネ
ル７７及び出口チャネル７８として明確に示されたオリ
フィス板４０上にある開口部は洗浄液をプリントヘッド
ベース８０の中に又その外に導くために設けられてい
る。プリントヘッドベース８０はジルコン酸チタン酸鉛
のような圧電セラミックから形成されるインクチャネル
８２及び８４と、作動可能な超音波変換器７１、７３及
び７５（図３参照）とを含む。プリントヘッドベース８
０はアルミナ磁器又は選択肢としてアルミニウム或いは
ステンレス鋼のような金属から形成されることが好まし
い。入口管８４の列は超音波洗浄のために作動可能な超
音波変換器７１、７３及び７５を付勢することで入って
くる洗浄液体をオリフィス板４０に運ぶために、又出口
８８は洗浄液体出口４２ｃを通って洗浄マニホルド６１
から流出させるために設けられている。オリフィス板４
０に洗浄液体の流れを運ぶ管８５の列は、洗浄液体入口
４２ｂに導く洗浄液体入口マニホルド９０に配置された
孔９４と並設される。洗浄液は最初オリフィス板４０に
位置する出口チャネル７８を通り、次にプリントヘッド
ベース８０に位置する他方の出口チャネル８８を通り、
最終的に洗浄マニホルド６１に位置する出口溝９２に設
けられた出口４２ｃを通って流出する。管８５はオリフ
ィス板４０に位置する入口チャネル７７を通って突出し
オリフィス板４０の上面で平らに保たれる。オリフィス
構造６２は洗浄マニホルド６１に取り付けられ、その組
立体は次にインク貯蔵器９５に結合される。
【００１８】図３を参照するに、キャップ５２と作動関
係にあるインクカートリッジ４２の部分図が示されてい
る。キャップ５２はインクカートリッジ４２に係合し、
ガスケット３０の周りに水密シールを形成する。洗浄液
体は入口管４１を通ってオリフィス構造６２にポンプさ
れ、作動可能な超音波変換器７１、７３及び７５は狭窄
オリフィス７９及びインクチャネル８２及び８４（図２
参照）を効率的に洗浄するために１０乃至３０秒間付勢
される。
【００１９】図４を参照するに、図３の線４−４に沿っ
て切截したインクカートリッジ４２の部分断面図が示さ
れている。作動可能な超音波変換器は７１、７３及び７
５はそれらの上の活性する表面がオリフィス板４０の上
面と同じ面になるようにプリンタベース８０に埋設され
ている。オリフィス板４０上のオリフィス７９は、各チ
ャネルが電気的に指定されたときインクチャネルからイ
ンク滴が噴出されるように、インクチャネル８２及び８
４の開口端と整列する。
【００２０】上記説明において、本発明の範囲を逸脱せ
ずに当業者によって変更及び改善が成されることは理解
される。上記説明は特許請求の範囲及びそれに相当する
範囲で定められている本発明の範囲の例示である。
【００２１】
【発明の効果】本発明の利点は、従来技術の多くの不利
な点、例えば摩耗、摩擦及びひずみによるオリフィス板
の損傷を克服することであり、カートリッジ自体の中に
マニホルド構造を設け、オリフィス板を洗浄する洗浄液
を提供する効率的な方法を可能にさせ、作動可能な超音
波変換器をオリフィス板の中に埋設し、オリフィス板を
洗浄する効率的な方法を提供し、インクジェットプリン
トヘッドカートリッジを洗浄するために高周波数の作動
可能な高周波数超音波変換器の費用効果の高い電子的一
体化、及び溶媒及び他の望ましくない化学製品の使用を
回避できうることを含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自己洗浄カートリッジを有するメンテ
ナンスステーションの端面図である。
【図２】本発明の自己洗浄プリントヘッドカートリッジ
の分解図である。
【図３】キャップ５２を示す図２の組立てられた自己洗
浄プリントヘッドカートリッジの部分斜視図である。
【図４】図３の線４−４に沿って切截されたオリフィス
構造の詳細を示している断面図である。
【符号の説明】
１０ プリントヘッドカートリッジ ２０、６０ 方向性矢印 ３０ ガスケット ３２ キャリッジ棒 ４０ オリフィス板 ４１、４３、４５、４７、８５ 入口管 ４２ 黒色 ４２ａ 黒色入口 ４２ｂ、４４ｂ、４６ｂ、４８ｂ 洗浄液体入口 ４２ｃ 洗浄液体出口 ４４ シアンカートリッジ／プリントヘッドカートリッ
ジ ４４ａ シアンインク入口 ４６ マゼンダカートリッジ／プリントヘッドカートリ
ッジ ４６ａ マゼンダインク入口 ４８ 黄色カートリッジ／プリントヘッドカートリッジ ４８ａ 黄色インク入口 ５０ 可動式プラットホーム ５１、５３、５５、５７ 出口管 ５２、５４、５６、５８ キャップ ６１、６３、６５、６７ 洗浄マニホルド ６２、６４、６６、６８ オリフィス構造 ６９ フィルタ ７０ ポンプ ７１、７３、７５ 超音波変換器 ７２、７４、７６ 変換器用開口部 ７７ 洗浄液体入口チャネル ７８ 洗浄液体出口チャネル ７９ オリフィス ８０ プリントヘッドベース ８１、８２、８４ インクチャネル ８８ 出口チャネル ９０ 入口マニホルド ９１ 出口マニホルド ９２ 出口溝 ９４ 孔 ９５ インク貯蔵器 １００ メンテナンスステーション
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディリプ ケイ チャタジー アメリカ合衆国，ニューヨーク 14626, ロチェスター，ウェイランド・ウッズ・レ イン 118

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）インク噴出のための複数のオリフ
    ィスを有するオリフィス板と、 （ｂ）オリフィスを通って噴出されるように適合された
    インクを有する貯蔵器を受容し、洗浄液体がオリフィス
    板の表面に向けられるように印加される複数の入口路及
    び出口路を有する洗浄マニホルドを含むカートリッジ
    と、 （ｃ）始動したとき超音波を生成しオリフィス板に衝突
    することで塵を浮かせ、それによってオリフィス板の表
    面に向かう洗浄液体がそのような浮いた塵を取り除くオ
    リフィス板に関して作動関係に置かれた複数の作動可能
    な超音波変換器とを有するインクジェットプリンタ用の
    インクジェットカートリッジ。
  2. 【請求項２】 上記作動可能な超音波変換器はプリント
    ヘッドベースに埋設されている請求項１記載のインクジ
    ェットカートリッジ。
  3. 【請求項３】 インクジェットカートリッジを受容する
    ためのインクジェット印刷装置における、インクジェッ
    トカートリッジと協働する洗浄手段であって、 （ａ）該インクジェットカートリッジは、 （ｉ）インク噴出のために複数のオリフィスを有するオ
    リフィス板と、 （ｉｉ）オリフィスを通って噴出されるよう適合された
    インクを受容するためのインク貯蔵器と、 （ｉｉｉ）オリフィス板の表面に印加されうる洗浄液体
    が通る複数の入口路及び出口路を有しインク貯蔵器に接
    続された洗浄マニホルドとを含み、 （ｂ）始動したとき超音波を生成しオリフィス板に衝突
    することで塵を浮かせ、それによってオリフィス板の表
    面に向かう洗浄液体がそのような浮いた塵を取り除くオ
    リフィス板に関して作動関係に置かれた複数の作動可能
    な超音波変換器を有する洗浄手段。
JP11365377A 1998-12-28 1999-12-22 自己洗浄インクジェットプリントヘッドカ―トリッジ Pending JP2000218829A (ja)

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