JP2003136710A - 偏向電極を備えたインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッド - Google Patents

偏向電極を備えたインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッド

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JP2003136710A
JP2003136710A JP2001337775A JP2001337775A JP2003136710A JP 2003136710 A JP2003136710 A JP 2003136710A JP 2001337775 A JP2001337775 A JP 2001337775A JP 2001337775 A JP2001337775 A JP 2001337775A JP 2003136710 A JP2003136710 A JP 2003136710A
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/07Ink jet characterised by jet control
    • B41J2/075Ink jet characterised by jet control for many-valued deflection
    • B41J2/08Ink jet characterised by jet control for many-valued deflection charge-control type
    • B41J2/09Deflection means

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、インクジェット記録装置に係り、
特に、偏向電極を備えたインクジェットプリンタ用ライ
ン型記録ヘッドを高精度、高信頼、安価に実現すること
を課題とする。 【解決手段】 複数の記録ヘッドモジュール分の偏向電
極を配置した電極集合体上に、複数記録ヘッドモジュー
ルを取り付けた構造で、電極集合体がマウンタを兼ね
る。そして、取り付け用の位置合わせ手段を備え、該位
置合わせ手段により、電極に対するノズル位置と、複数
ヘッドモジュールのノズル孔配置位置との関係を同時に
所望値に規定するようにする。また、電極集合体は、複
数記録ヘッドモジュール分の窓が形成された導電性電極
板であり、該電極板の窓に記録ヘッドモジュールのオリ
フィス板を密着し、該オリフィス板のノズル孔列が窓の
一辺に沿って配置されように取り付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録装置
に関し、特に高品位な画像を高信頼で記録可能な高速イ
ンクジェットプリンタに関する。
【0002】
【従来の技術】連続記録用紙に高速印刷する高速インク
ジェットプリンタとして、ライン走査型インクジェット
プリンタが提案されている。この装置では、インク粒子
吐出用のノズル孔を列状に配置した長尺インクジェット
記録ヘッドを、連続記録用紙の幅方向に、幅いっぱいに
記録用紙面に対向して配置し、前記ノズル孔から吐出す
るインク粒子の記録用紙面への着弾を記録信号に応じて
選択的に制御する。同時に記録用紙を連続記録用紙の長
手方向に高速移動させて主走査する。この主走査とイン
ク粒子の記録用紙への着弾制御で走査線への記録ドット
形成の制御を行い記録画像を記録用紙上に得る。
【0003】このライン走査型インクジェットプリンタ
としては、記録ヘッドにコンティニュアスインクジェッ
ト方式の記録ヘッドを使用する装置や、オンデマンドイ
ンクジェット方式の記録ヘッドを使用する装置が多く提
案されている。このうちオンデマンドインクジェット方
式のライン走査型インクジェットプリンタはコンティニ
ュアスインクジェット方式の装置に比べて記録速度では
及ばないが、インクシステムが非常に簡単である等のた
め、普及型の高速プリンタを提供するのに適している。
【0004】このオンデマンドインクジェット方式のラ
イン走査型インクジェットプリンタ用の記録ヘッドは、
ノズル孔を開口とするインク室中のインクに、圧電素子
や発熱素子への駆動電圧印加で、圧力を加えてインク粒
子を吐出するようになったノズルを、列状に多数配置し
たライン型記録ヘッドである。そしてこのライン型記録
ヘッドのノズル列に沿い、荷電偏向電極を設置し、吐出
したインク粒子を偏向し、記録用紙上の各画素位置に隣
接ノズルから吐出された複数のインク粒子が多重に配置
出来るようにし、ノズル故障による記録欠陥を防止し、
記録の信頼性を飛躍的に向上させ、また記録ムラを改善
することが可能な、粒子偏向型オンデマンドインクジェ
ットプリンタが提案されている。
【0005】そして、このプリンタ用の荷電偏向電極を
備えたライン型記録ヘッドを歩留まり良く構成する方法
として、ノズ孔の横に偏向電極を形配置成した短尺の記
録ヘッドモジュールを、特開2001−47622号公
報で開示されているように、記録用紙幅一杯にマウンタ
上に多数配置する方法が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような各
記録ヘッドモジュールに荷電偏向電極を取り付け、該荷
電偏向電極付きの記録ヘッドモジュールをマウンタに配
置した、従来構造の荷電偏向電極を備えたライン型記録
ヘッドでは、各記録ヘッドモジュール分の多数の荷電偏
向電極部品が必要であり、またマウンタ部品が別途必要
である等、部品点数が多くなり、また電極とノズルの位
置関係を精度良く組み立てる組立工程と記録ヘッドをマ
ウンタに精度良く配置する製造組立工程が必要であるた
め、記録ヘッドのコストアップにつながることがあっ
た。
【0007】また、ノズル孔近くに凸状の電極を設置す
るため、ノズル孔目詰まり防止用キャップ機構やインク
パージ機構を設ける際のノズル孔を密閉する構造が実現
しにくい等の問題点があった。
【0008】更に記録用紙の浮き上がりやジャムの時
に、ノズル孔表面を記録用紙で擦り損傷を与えてしまう
ことがあった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による荷電偏向電
極を備えたライン型記録ヘッドは、複数記録ヘッドモジ
ュール分の荷電偏向電極を配置した電極集合体上に、複
数の記録ヘッドモジュールを取り付け、前記電極集合体
が複数の前記記録ヘッドモジュール分のマウンタを兼ね
るようにすることを特徴とする。
【0010】また、前記電極集合体と複数の前記記録ヘ
ッドモジュールそれぞれが取付用の位置合わせ手段を備
え、該位置合わせ手段が、電極に対するノズル位置及び
複数の前記記録ヘッドモジュールのノズル孔位置の関係
を同時に所望値に規定することを特徴とする。
【0011】また、前記電極集合体は、複数の前記記録
ヘッドモジュール分の窓が形成された導電性を有する電
極板であり、該電極板の窓に記録ヘッドモジュールのオ
リフィス板を密着し、該オリフィス板のノズル孔列が窓
の一辺に沿って配置されように、複数の前記記録ヘッド
モジュールを前記電極板に取り付けることを特徴とす
る。
【0012】また、ノズル孔列に沿う窓枠にインク吸収
体を埋め込んだことを特徴とする。
【0013】また、前記電極板がインク吸収体で形成し
たことを特徴とする。
【0014】また、前記電極集合体と複数の前記記録ヘ
ッドモジュールそれぞれの取付位置合わせ手段がピン孔
であることを特徴とする。
【0015】また、前記電極板の窓に記録ヘッドモジュ
ールのオリフィス板を密着し、窓のオリフィス密着側が
オリフィス板で密閉するように成したことを特徴とす
る。
【0016】また、電極の窓のオリフィス板密着側の対
向側に密着してキャップ手段を設けることを特徴とす
る。
【0017】更に、電極窓のオリフィス板密着側の対向
側に密着してインク吸引パージ手段を設けることを特徴
とする。
【0018】
【発明の実施の詳細】以下、本発明の一例を図を参考に
しながら説明する。
【0019】図1は、本発明による荷電偏向電極を備え
たライン型記録ヘッドを搭載した、偏向型オンデマンド
方式のライン型インクジェットプリンタの実施例であ
る。図2は記録ヘッドモジュール10のノズル孔側から
の斜視拡大図である。
【0020】本例による偏向電極を備えたライン型記録
ヘッドは、複数の記録ヘッドモジュール10と、該各記
録ヘッドモジュールに対応する荷電偏向用の電極をアレ
ー状に一体で形成した電極集合体としてのオリフィス電
極アレー兼マウンタ20を備え、複数の記録ヘッドモジ
ュール10のオリフィス板11がオリフィス電極アレー
兼マウンタ20上の所定位置に密着して取り付けられて
いる。
【0021】該オリフィス電極アレー兼マウンタ20は
傾斜電界発生用オリフィス電極機能と予備吐出インク粒
子を回収するインク受け機能、そして、マウンタ機能を
兼ね備える。
【0022】そして、この荷電偏向電極を備えたライン
型記録ヘッドを搭載したライン型インクジェットプリン
タは、オリフィス電極アレー兼マウンタ20に対向し、
記録用紙60の背面に設置した用紙背面電極30と、該
用紙背面電極に荷電偏向信号を供給する荷電偏向制御信
号発生回路40、各記録ヘッドモジュールを駆動するイ
ンク粒子吐出制御信号作成装置50を備え、記録ヘッド
モジュール10のノズル孔12から、記録信号入力デー
タに応じて吐出したインク粒子が荷電偏向され、矢印A
の方向に移動する記録用紙60上に着弾し記録ドット7
0から構成される所望の記録を行うことができる。ま
た、ノズル孔12から予備吐出させたインク粒子は、傾
斜電界で荷電偏向され、Uターン飛行してオリフィス電
極兼マウンタのインク受けに着地して回収される。
【0023】前記記録ヘッドモジュール10は、オンデ
マンドインクジェット方式のリニアー記録ヘッドモジュ
ールであり、n個のノズル素子から構成され、各ノズル
素子は、図2の金属等導電部材のオリフィス板13に所
定ピッチで列状に配置したn個のノズル孔12を開口と
している。各ノズル素子は、図には記載されていない
が、ノズル孔12を開口端とするインク加圧室、このイ
ンク加圧室にインクを導くインク流入孔、このインク流
入孔にインクを供給するマニホールドを備える。
【0024】また、インク加圧室には該インク加圧室の
体積を記録信号に応じて変化させるPZT圧電素子等の
アクチュエータが取り付けられている。各ノズルの構造
は同一構造である。各ノズル素子のPZT圧電素子に
は、インク粒子吐出制御信号作成装置50からの駆動信
号が供給されるようになっており、記録信号に応じて各
ノズル孔12からインク粒子が吐出される。
【0025】前記オリフィス電極アレー兼マウンタ20
は、電極板21と該電極板21を保持する枠体24に貼
り付けることで構成されている。電極板21には電極窓
22が記録ヘッドモジュール分アレー状に配置されてお
り、記録ヘッドモジュールのオリフィス板を電極窓に密
着し、該オリフィス板のノズル孔列が窓の一辺に沿って
配置されように、複数の記録ヘッドモジュールそれぞれ
が電極板に取り付けられている。この取り付けは、オリ
フィス板11のオリフィス板ピン孔13と電極板21の
電極板ピン穴23を合わせることで、ノズル孔12と電
極窓22の一辺の位置関係が精度良く設定できるように
なっている。
【0026】一方、電極板21への電極窓22は高精度
で配置されているので、同時に複数記録ヘッドモジュー
ル10のノズル孔12の位置関係を高精度で行うことが
できる。これにより記録ヘッドモジュール間での記録画
像の継ぎ目が目立たないようにすることが可能である。
【0027】図3は、オリフィス電極アレー兼マウンタ
20の構造詳細を説明する構成部品の部分上面図であ
る。(a)は電極板に取り付け対象となる記録ヘッドモ
ジュール10のオリフィス板11、(b)は枠体20、
(c)〜(e)は電極板21の構成部品であり、(c)
はベース電極板25、(d)はエッジ形成電極板26で
ある。
【0028】図4は、電極板21のB−B断面図であ
る。
【0029】電極板21は、ベース電極板25にエッジ
形成電極板26を重ね、エッジ形成電極板26のインク
受け吸収体格納部28にインク受け吸収体27を埋め込
んで構成されている。重ねた状態での固定は接着、溶接
や、ネジどめ等の機械的な機構による方法が適用可能で
ある。また、本例でのベース電極板25とエッジ形成電
極板26、インク受け吸収体27の板厚は、例えば、共
に0.25mm程度であり、この場合の電極板21の厚
さは0.5mmである。
【0030】インク受け吸収体27のエッジが十分な加
工精度がでなくても、エッジ形成電極板26のエッジが
精度良く加工できるため、精度の良いインク受け吸収体
付きの荷電偏向電極を実現することができる。
【0031】電極板の材質は、インクの腐食を受けにく
いステンレス等が使用可能である。インク受け吸収体2
7にはステンレス繊維で構成されたフィルタ材料や多孔
質ステンレス材料等が使用可能である。
【0032】この電極板21に形成された電極窓22
は、記録ヘッドモジュール10のノズル孔列に沿って位
置する例えば2mm幅程度のスリットであり、図4で明
示されているように、この窓部に記録ヘッドモジュール
10のオリフィス板11が密着し、電極窓22の片側を
塞ぐようにモジュールが取り付けられる。取り付け固定
は接着材剤でも良いし、ネジ等の機械的な固定でも良
い。ネジの場合は電極板21にナットを接着材や溶接で
固定しておき、このナットにボールトを使用して記録ヘ
ッドモジュールを取り付ける。ネジ固定の場合は、容易
に記録ヘッドモジュールを取り替えることができる。
【0033】この取り付け時の位置合わせは、前記のよ
うに、ピン穴13、13’、2323、2523’、2
623、2623’を使用して精密な寸法出しができる
ようになっている。これにより、オリフィス板11のノ
ズル孔列12に沿って窓の一辺が、例えば300±10
μm以下と程度と精度良く配置され、電極に対するノズ
ル孔位置及び、複数記録ヘッドモジュールのノズル孔位
置の関係が同時に適正に±10μm以下の精度で規定で
きる。位置合わせ手段はピン穴に限定されるものではな
く、お互いにわい合する凸凹の組み合わせでも同様な効
果を上げることが可能である。
【0034】本例による偏向電極の動作を以下説明す
る。
【0035】ノズル孔12から吐出された記録用のイン
ク粒子71は、電極板21の傾斜電界形成用電極窓部2
9と用紙背面電極30とで形成される傾斜電界85で荷
電偏向され、記録用紙60の所望位置に記録ドットが形
成される。一方、予備吐出用粒子72は、Uターン偏向
され、インク受け吸収体27に着弾し、そのインクは、
インク受け吸収体27から負圧経路接続口251を通っ
て枠体24に形成された負圧経路241に吸い出され、
負圧回収口242から負圧で回収される。
【0036】このように、本発明による偏向電極を備え
たライン型記録ヘッドは、構造簡易で部品点数が少な
く、組立工程の短縮で低コスト化が可能である。
【0037】図5は、ノズル孔キャップの一例である。
【0038】ライン型ヘッドキャップ手段72は例えば
シリコンゴムシートを図のように、電極窓22のオリフ
ィス板密着側の対向側に密着させるものでよい。ライン
型ヘッドの多数ノズル孔部が密閉され、ライン型ヘッド
対応のキャップ機能を構造簡易に実現できる。
【0039】図6は、インクパージ機構の実施例を説明
する図である。
【0040】図のように、シリコンゴムシート製のイン
ク吸引口付きキャップ73を電極窓22に密着させ、イ
ンク吸引口からインクを回収すれば、ライン型ヘッド用
パージ機構を容易に実現できる。
【0041】また、ノズル孔に近接して高速移動する記
録用紙60が何らかの原因で浮き上がったり、ジャムっ
ても、電極板21の窓枠が記録用紙によるノズル孔擦れ
を防止し、ノズル孔に致命的な損傷を与えない機能も有
する。
【0042】以上の例の電極板21では、ベース電極板
25とインク受け吸収体27を埋め込んだエッジ形成電
極板26を重ねて構成しているが、任意の部材を省いて
構成することも可能である。
【0043】例えば、予備吐出インクの回収機能を省く
場合には、図7の本発明の他の第1例のように、ベース
電極板25だけでも良い。また、ベース電極板25を多
孔質ステンレス材料や、ステンレ繊維を固めたフィルタ
材料等で構成することで、ベース電極板25だけでも予
備吐出インクの回収機能を有する電極板21が構成可能
である。
【0044】あるいは、ベース電極板25を省き、図8
の本発明の他の第2例のように、インク受け吸収体27
を埋め込んだエッジ形成電極板27だけで構成しても良
い。このように、部品点数を減らすことで更に低価格化
が可能である。
【0045】また、以上の例では、電極集合体として、
マウントする記録ヘッドモジュール分の電極窓をアレー
状に配置した電極板をベースにした例に付いて述べた
が、本発明はこれに制限されるものではない。即ち、金
属ブロックをベースに、アレー状の電極窓、インク吸収
体収納部、記録ヘッドモジュール搭載部や記録ヘッドモ
ジュール用固定ネジ部等を機械加工で形成し、ダイキャ
ストで形成した頑強な構造とすることも可能である。材
質についても、ノズル列に沿う部分が導電性であれば良
く、その場合プラスチック製でも良く、電極部として金
属を埋め込んだり、金属メッキで電極部を形成してもよ
い。
【0046】また以上の例では、電極集合体を平板に形
成した例について述べた。しかし記録用紙をドラム上に
巻きつけ、この用紙に記録する場合には、ドラム面に沿
うように円弧状に電極集合体を配置することで、本発明
が実施でき、平板形状は本発明に制限を与えるものでは
ない。
【0047】
【発明の効果】本発明によれば、複数の記録ヘッドモジ
ュール分の電極が電極集合体であり、該電極集合体が複
数の記録ヘッドモジュール分のマウンタを兼ねるので、
部品点数を少なくできる。
【0048】また、ノズル孔の電極への配置を精度良く
組み立てるだけで、ノズル孔のラインヘッドとしての配
置も同時に精度良く行える。これにより、構造簡易で部
品点数が少なく、組立工程の短縮で安価に偏向電極を備
えたライン型記録ヘッドを実現可能である。
【0049】更に、電極窓を密閉する構造により、ノズ
ル孔キャップ機構やパージ機構が実現容易で、電極板の
窓枠が記録用紙によるノズル孔擦れの防止機能も有する
高信頼の偏向電極を備えたライン型記録ヘッドを提供す
ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一例における偏向電極を備えたイン
クジェットプリンタ用ライン型記録ヘッドとこれを適用
したライン型プリンタの構成図である。
【図2】 本発明の一例における記録ヘッドモジュール
のノズル孔側からの斜視拡大図である。
【図3】 本発明の一例における偏向電極を備えたイン
クジェットプリンタ用ライン型記録ヘッドの構成を説明
する図である。
【図4】 本発明の一例における偏向電極を備えたイン
クジェットプリンタ用ライン型記録ヘッドの部分断面図
と動作を説明する図である。
【図5】 本発明の一例におけるキャッピング装置を有
する偏向電極を備えたインクジェットプリンタ用ライン
型記録ヘッドの構成図である。
【図6】 本発明の一例におけるパージ装置を有する偏
向電極を備えたインクジェットプリンタ用ライン型記録
ヘッドの構成図である。
【図7】 本発明の他の第1例における偏向電極を備え
たインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッドの構成
図である。
【図8】 本発明の他の第2例における偏向電極を備え
たインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッドの構成
図である。
【符号の説明】
10は記録ヘッドモジュール、11はオリフィス板、1
2はノズル孔、13はオリフィス板ピン穴、20はオリ
フィス電極アレー兼マウンタ、21は電極板、22は電
極窓、23は電極板ピン穴、24は枠体、241は負圧
回収経路、242は負圧回収口、25はベース電極板、
251は負圧経路接続口、2522はベース電極板電極
窓、2532はベース電極板ピン穴、26はエッジ形成
電極板、2623はエッジ形成電極板電極窓、2632
はエッジ形成電極板ピン穴、27はインク受け吸収体、
28はインク受け吸収体格納部、29は傾斜電界形成用
電極窓部、30は用紙背面電極、40は荷電偏向制御信
号発生回路、41は荷電偏向信号作成回路、42は背面
電極ドライバ回路、43は予備吐出信号作成回路、50
はインク粒子吐出制御信号作成装置、51は記録信号作
成回路、52はタイミング信号発生回路、53はPZT
駆動パルス作成回路、54はPZTドライバ回路、56
は予備吐出信号作成回路、60は記録用紙、70は記録
ドット、71は記録用インク粒子、72はキャップ、7
3はインク吸引口付キャップ、85は傾斜電界、90は
非偏向インク粒子飛行軌道、91は正帯電偏向インク粒
子飛行軌道、92は負帯電偏向インク粒子飛行軌道、9
3は予備吐出インク粒子Uターン飛行軌道、Aは記録用
紙送り方向
───────────────────────────────────────────────────── 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 2/18 2/185 (72)発明者 小林 信也 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 (72)発明者 植田 直人 茨城県ひたちなか市武田1060番地 株式会 社日立工機インフォメーションテクノロジ ー内 Fターム(参考) 2C056 EA14 EA16 EA17 EA23 EA27 FA04 FA13 HA02 HA05 HA07 HA08 HA17 JA09 JA13 JC06 JC10 JC18 JC20 JC23 2C057 AF31 AF93 AF99 AG14 AG44 AK20 AM31 AN05 AP71 BA14 DA01 DA10 DB01 DB04 DB05 DC10 DC15 DE04 EC04 EC10

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数記録ヘッドモジュール分の荷電偏向電
    極を配置した電極集合体上に、複数の記録ヘッドモジュ
    ールを取り付け、前記電極集合体が複数の前記記録ヘッ
    ドモジュール分のマウンタを兼ねるようにすることを特
    徴とする偏向電極を備えたインクジェットプリンタ用ラ
    イン型記録ヘッド。
  2. 【請求項2】前記電極集合体と複数の前記記録ヘッドモ
    ジュールそれぞれが取付用の位置合わせ手段を備え、該
    位置合わせ手段が、電極に対するノズル位置及び複数の
    前記記録ヘッドモジュールのノズル孔位置の関係を同時
    に所望値に規定することを特徴とする請求項1記載の偏
    向電極を備えたインクジェットプリンタ用ライン型記録
    ヘッド。
  3. 【請求項3】前記電極集合体は、複数の前記記録ヘッド
    モジュール分の窓が形成された導電性を有する電極板で
    あり、該電極板の窓に記録ヘッドモジュールのオリフィ
    ス板を密着し、該オリフィス板のノズル孔列が窓の一辺
    に沿って配置されように、複数の前記記録ヘッドモジュ
    ールを前記電極板に取り付けることを特徴とする請求項
    1又は2記載の偏向電極を備えたインクジェットプリン
    タ用ライン型記録ヘッド。
  4. 【請求項4】ノズル孔列に沿う窓枠にインク吸収体を埋
    め込んだことを特徴とする請求項3記載の偏向電極を備
    えたインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッド。
  5. 【請求項5】前記電極板がインク吸収体で形成したこと
    を特徴とする請求項3記載の偏向電極を備えたインクジ
    ェットプリンタ用ライン型記録ヘッド。
  6. 【請求項6】前記電極集合体と複数の前記記録ヘッドモ
    ジュールそれぞれの取付位置合わせ手段がピン孔である
    ことを特徴とする請求項2又は3記載の偏向電極を備え
    たインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッド。
  7. 【請求項7】前記電極板の窓に記録ヘッドモジュールの
    オリフィス板を密着し、窓のオリフィス密着側がオリフ
    ィス板で密閉するように成したことを特徴とする請求項
    3記載の偏向電極を備えたインクジェットプリンタ用ラ
    イン型記録ヘッド。
  8. 【請求項8】電極の窓のオリフィス板密着側の対向側に
    密着してキャップ手段を設けることを特徴とする請求項
    7記載の偏向電極を備えたインクジェットプリンタ用ラ
    イン型記録ヘッド。
  9. 【請求項9】電極窓のオリフィス板密着側の対向側に密
    着してインク吸引パージ手段を設けることを特徴とする
    請求項7記載の偏向電極を備えたインクジェットプリン
    タ用ライン型記録ヘッド。
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