JP3137641B2 - 連続インクジェットプリントヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は連続インクジェットプリントヘッド構造に関
し、特に、プリントヘッドのサイズを小さくする改良さ
れた構成に関する。

従来の技術 バイナリタイプの連続インクジェットプリント技術に
おいて採用されている種類のプリントヘッド組立体は通
常、色々な形態で次の要素を含んでいる。（１）インク
流が放出されるオリフイスのアレイを有するオリフイス
プレート、（２）加圧してインクを前記オリフイスへ供
給するマニホルド構造、（３）放出させたインク流の所
定のインクドロップ分離分を誘発させるために振動を加
える共鳴手段、（４）インク流から分離するインクドロ
ップを選択的にチャージしたり、あるいはチャージせず
に通すようにさせる複数の電極を有するチャージプレー
ト、および（５）プリント用でないインクドロップ分を
受け取り、オリフイスマニホルドへ供給し直すようイン
ク循環系へ戻す捕捉組立体である。

これらのプリントヘッドはサイズがシートのフルサイ
ズ配列のものから、シートの部分サイズまで、かつ、プ
リントプレート上で回転しているプリントシートの一連
の線を走査するためにトラバースするプリントキャリッ
ジにより担持される小サイズまで種々ある。ある種のプ
リント用途に対してはさらに小型のプリントヘッド組立
体を使用できるようにすることが望ましい。ある適用
例、例えば多色プリントにおいてはより小型のプリント
ヘッドを取り付けることがより容易であろう。プリント
ヘッドサイズが大きくなればなる程、プリントヘッドを
装着し、トラバースするプリンタ上で運動させるキャリ
ッジは大きくなければならず、また、プリントヘッドを
静止して使用あるいは遠隔使用する場合のプリントヘッ
ドのフットプリントが大きくなる。

発明の開示 本発明の目的は、プリント出力の良好な品質を保ちな
がらバイナリタイプの連続したインクジェットヘッド組
立体のサイズを小さくさせる改良された構造上の形態を
提供することである。本発明の関連の目的は大型のプリ
ントヘッドと比較して、安全性が同等あるいは向上して
作動するサイズを小さくしたプリントヘッドを提供する
ことである。そのようなプリントヘッド組立体は複数の
プリントヘッド組立体を一緒に使用しうる密度や、コス
ト並びに機械的通路長さの問題に関して利点を提供す
る。

実施例においては、本発明はインクドロップ放出ユニ
ットおよびインドロップ制御ユニットを、接合したもの
からなる小型の連続したインクジェットプリントヘッド
組立体を構成する。インクドロップ放出ユニットは一端
でマニホルドリセスを有する誘発本体と、該本体と連通
している入口および出口通路並びにマニホルドリセス上
に固定されたオリフイスプレートとを含む。誘発装置の
本体はオリフイスプレートに対して直角の長手方向の側
壁と、対向する一対の側壁上にそれぞれある一対の細長
い圧電アクチュエータとを有する。インクドロップ制御
ユニットは捕捉本体の上部に装着した一対のチャージ電
極とそれぞれのリード線を有するチャージプレートを含
む。捕捉本体はインクドロップインパクト面によりチャ
ージプレートから隔置されたインクドロップ排出通路を
有する。前記ユニットは例えば機械的あるいは寸法的に
安定した接着手段により一体ユニットとして接合され、
チャージ電極はオリフイスに対して所定の僚間をおいて
整合されている。

図面の簡単な説明 添付図面を参照して以下好適実施例を説明する。

図１は従来技術による小型のプリントヘッド組立体を
示す斜視図、 図２および図３は本発明により構成した小型プリット
ヘッド組立体の実施例のそれぞれ正面図と側面図、 図４および図５は図２および図３に示す実施例のイン
クドロップ排出ユニットのそれぞれ分解した斜視図と組
み立てた斜視図、 図６は図２および図３に示す実施例のインクドロップ
制御ユニットの断面図、図７は図６に示すインクドロッ
プ制御ユニットのチャージプレート部分の斜視図であ
る。

発明を実施するための態様 図１に示す従来技術によるプリントヘッド組立体10は
機械加工した金属環フレーム11に装着された数個の小組
立体からなる。詳しくは、共鳴ブロック13、圧電アクチ
ュエータ帯片14およびオリフイスプレート15を含むイン
クドロップ放出＋組立体12が、例えば未特許第4,683,47
7号で記載されているように、前方フレーム部材16にお
けるインク供給および戻しチューブにより装着されてい
る。インクドロップ捕捉エレメント17はその上面にチャ
ージプレート18を装着しており、これらの組合わされた
エレメントは４本のねじ20によりフレーム11の下部プラ
ットフォーム19に調整可能に取り付けられている。共鳴
器に対する捕捉エレメント／チャージプレートユニット
の位置づけはインクジェットを作動させながら組み立て
られている間に実行され、ジェットの分離個所に対して
チャージプレート電極を適正に整合できるようにする。
また、フレーム11は最終のインクフィルタ（図示せず）
を開口21に、コネクタボード22をその裏側に取り付ける
よう構成されている。組立体10のサイズは重要なプリン
トヘッド部分即ち共鳴器、オリフイスプレート、チャー
ジ電極および捕捉エレメントのインパクトおよび排出面
よりも著しく大きいことが認められる。また、この構造
はオリフイスプレートとチャージ電極とを結合させるた
めにフレーム構造にわたっての機械的軌道長さを大きく
する。

図２と図３とは本発明におけるプリントヘッド組立体
30の正面図および側面図である。組立体30は遠隔操作す
るためにプリンタ挿入できるか、あるいは誘導流体配管
および電線を介して結合できる一体装置として形成され
る。該、組立体は単純かつ堅牢な容量で接合されている
２個のニット40,50を有し、それらユニットの作動エレ
メントは適正に整合される。全体的に40で示すインクド
ロップ放出ユニットは誘発本体41と、オリフイスプレー
ト42と、前記本体41の両側に沿って延在している圧電ア
クチュエータ帯片43,44とからなる。全体的に50で示す
インクドロップ制御ユニットは捕捉エレメント51と、該
捕捉エレメントの上面に装着されたチャージプレートエ
レメント52とからなる。

図４および図５を参照すれば、インクドロップ放出ユ
ニット40が詳細に示されている。誘発本体41は例えば金
属、ガラスあるいはセラミックのような高音響性Ｑ材料
（high accustic Ｑ material）についての米国特許
第4,646,104号の教示に従って構成されている。該誘発
本体はその他の断面寸法より著しく大きい長さを有し、
その基本的なダイラテーショナルモード共鳴周波数を公
称ジェットインクドロック誘発周波数と概ね等しくする
よう構成されてイる。前記特許第4,646,104号の開示が
誘発本体とアクチュエータの構造に関して本明細書にお
いて考慮される。図４に示すように、誘発本体41は２個
の半体41a,41bから形成され、かつインクの入出通路45
a,45b並びにインクマニホルド46を米国特許第4,683,477
号に記載のように一方の内面に機械加工することが好ま
しい。入出チューブ47a,47bは開口に結合され、米国特
許第4,683,477号に記載のようにブロックを支持するこ
とができる。前記米国特許第4,683,477号での好適な通
路および支持構造の教示についても本明細書で考慮され
ている。希望に応じて、例えば33のようなスタッドを本
体41のくぼみ31にがく嵌合することができる。オリフイ
スプレート42は図５に示すようにマニホルド領域46上に
取り付けられている。図５はまた前述の米国特許第4,64
6,104号の教示に従って構成され、かつ取り付けられた
圧電アクチュエータ帯片43,44を示す。前記帯片43,44は
同調して長手方向に収縮、膨張して作動中オリフイスプ
レート42に対して平面方向の振動シフトを加える。プリ
ントデータシステムを誘発と同期化しやすくするために
フィードバック圧電帯片49を設けることができる。

ドロップ制御ユニット50の一実施例の断面を示す。図
示のようにユニット50は、インパクト面53と排出通路54
とを有する捕捉エレメント本体を含む。ヒータエレメン
ト55を捕捉本体に装着でき、あるいは、例えば代わりに
チャージプレート52上でヒータエレメントを用いること
によりヒータエレメント55は省略することができる。チ
ャージプレート52は米国特許第4,560,991号に記載のよ
うに構成でき、かつ図７に示すように、各々のリード線
59を誘電マトリックスに全て埋設させて複数のインクド
ロップチャージ電極を含むようにすることができる。チ
ャージプレートは誘電帯片と接着剤56とにより捕捉エレ
メント51の上面に結合されている。

再び図２と図３に示すように本発明によれば、捕捉エ
レメント本体はその上面の縁部から上方に延びる２個の
側部フランジ61,62を有する。インクドロップ放出およ
びチャージ制御ユニット40と50とは前記フランジと誘発
ブロック41の下方側壁との間に寸法的に安定した接着物
体90を設けることにより相互に接続される。前記ユニッ
トを接合するその他の手段は種々考えられるであろう。
しかしながら、本発明によれば、チャージ制御ユニット
を共鳴器の垂直方向の側壁に対して取り付けることが極
めて好ましい。デイラテーショナルモードの共鳴が使用
されているので、前述のように結合することにより、共
鳴器の端部に取り付けた場合に発生する共鳴器の圧縮負
荷でなくむしろ共鳴器を剪断負荷させる。また、本発明
によれば、例えばプラスチック材で捕捉エレメント本体
を形成することにより、低質量の下部インクドロップ制
御部分を構成することが好ましい。

産業上の利用性 本発明によるプリントヘッドユニットはユニットサイ
ズを小さくし、コストを低減し諸ユニットにおける機械
的通路長さを低減することができ工業的に有用なものと
なる。

フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭61−74443（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−43042（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−71446（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/02 B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）一端にマニホルドリセスを有し、該
   リセスと連通している入口および出口通路とを有する誘
   発本体、及び、該本体上に固定されたオリフィスプレー
   トを有し、前記誘発本体が前記オリフィスプレートに対
   して直角の長手方向側壁と、該側壁のうちの対向する一
   対の側壁上にそれぞれ設けられた一対の細長い圧電アク
   チュエータ帯片とを有するインクドロップ放出ユニット
   と、 （ｂ）（ｉ）上面と、下方の排出通路と、それらの間の
   インパクト面とを有する捕捉本体と（ii）複数のチャー
   ジ電極と前記捕捉本体の前記上面に装着した各々のリー
   ド線とを有するチャージプレートとを含むインクドロッ
   プ制御ユニットと、 （ｃ）前記チャージ電極をオリフィスに所定の間隔で整
   合させて、前記インクドロップ制御ユニットを前記誘発
   本体の側壁に結合させる寸法的に安定した接着剤手段56
   とを含むことを特徴とする小型の連続インクジェットプ
   リントヘッド組立体。
2. 【請求項２】（ａ）ほぼ長方形の端面と、該端面の間に
   延びる同端面の寸法よりも長い側面とを有する直方体状
   の部材であって、機械的な共鳴周波数がほぼ希望するイ
   ンクドロップ周波数と等しく、前記端面の一つにマニホ
   ルドリセスが形成されてなる直方体状の部材と、該部材
   の前記側面のうちの対向する側面に取付けられた一対の
   細長い圧電帯片とを有する誘発エレメント／マニホルド
   ユニットと、 （ｂ）前記マニホルドリセス上で前記直方体状の部材に
   取り付けられ、複数のインク放出オリフィスを含むオリ
   フィスプレートと、 （ｃ）断面寸法が前記誘発エレメント／マニホルドの断
   面寸法とほぼ同じ捕捉本体と、前記捕捉本体の上部に固
   定した複数のチャージ電極及び該電極それぞれのリード
   線部分を備えるチャージプレートとを有するインクドロ
   ップチャージ／捕捉ユニットと、 （ｄ）前記インクドロップチャージ／捕捉ユニットを、
   前記チャージ電極を前記オリフィスに所定の間隔で整合
   させて前記誘発エレメント／マニホルドユニットに結合
   させる寸法的に安定した手段とを含むことを特徴とする
   改良された連続インクプリントヘッド組立体。