JP3348854B2 - インクジェット液滴発生器 - Google Patents

インクジェット液滴発生器

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JP3348854B2
JP3348854B2 JP51876194A JP51876194A JP3348854B2 JP 3348854 B2 JP3348854 B2 JP 3348854B2 JP 51876194 A JP51876194 A JP 51876194A JP 51876194 A JP51876194 A JP 51876194A JP 3348854 B2 JP3348854 B2 JP 3348854B2
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ヴァン レンズバーグ リチャード ウィルヘルム ジャンス
ピーター ロバート キープ
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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
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/055Devices for absorbing or preventing back-pressure

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインクジェット印刷機に使用するのに滴した
液滴発生器のようなインクジェット液滴発生器に関す
る。
在来の連続ジェット、多ジェット、インクジェット印
刷機では、インクを圧力下でノズルの背後の共通なイン
ク充填キャビティから間隔の密なノズルに押し通すこと
によってジェット列が生じられる。これらのジェットは
これらのすべてに周期的な変動を与えることによって液
滴の一様な流れを変化させられる。
各連続ジェットから液滴を形成するのにかかる時間が
全体のジェット列を横切って出来るだけ一様であれば有
利である。また、主液滴間に小さい「衛星」液滴が形成
されないことが好ましい。
しばしば、変動は、ピエゾ結晶のような規則的振動要
素を印刷ヘッド基部におけるどこかに位置決めすること
によって、導入され、ノズル、ノズル取付け体、インク
供給マニフォルドを構成するのに使用される材料を通し
て、また(インクを通して)ジェットに振動が伝達され
る。
「衛星」液滴の発生と、列を横切る液滴形成の一様性
とに影響する要因としては、ノズルの背後のキャビティ
の寸法形状と、インクマニフォールドおよびノズルを構
成するのに使用される材料の音響特性と、印刷ヘッドの
別々の部品を互いに連結する方法とがある。
公知のインクジェット液滴発生器は印刷ヘッド基部
と、インク用キャビティと、隔置要素すなわち側壁要素
によって印刷ヘッド基部から間隔を隔てられたインクノ
ズル要素とを備えており、側壁要素は印刷ヘッド基部と
ノズル要素との間のキャビティ用側壁をなしている。隔
置要素は、印刷ヘッド基部とインクノズル要素との間に
固定挟持されている。
従来技術の隔置要素の目的は、ノズルの背後のキャビ
ティの形状および寸法が適切な大きさおよび一様性の変
動をジェットに与えるように、旋削されたピエゾ結晶を
有する印刷ヘッド基部からノズル要素までの距離が正確
であるようにすることである。
しかしながら、適切なキャビティ寸法形状が得られ、
且つ音響性能が出来るだけ一定であるようにするため
に、スペーサの比較的大きい表面が一方の側の印刷ヘッ
ド基部および他方の側のノズル要素と接触しなければな
らない。
この方法では、問題がある。
インクジェット発生器の性能は、単にノズルを取り外
して交換するか、或いはボルトの締まり具合をわずかに
変えることによって変化する。これは望ましくない。
本発明はこれらの問題を少なくとも軽減することを目
的とする。
本発明の第1面によれば、印刷ヘッド基部と、インク
用キャビティと、印刷ヘッド基部から間隔を隔てられた
インクノズル要素と、印刷ヘッド基部とノズル要素との
間のキャビティ用の側壁をなすキャビティ側壁要素とを
備えるインクジェット液滴発生器において、印刷ヘッド
基部とノズル要素との間の距離を設定するための連結手
段を設けたことを特徴とするインクジェット液滴発生器
が提供される。
これにより、著しく改良された液滴発生器が提供す
る。この構造を通して伝達される周期的な変動の変化は
著しく減少され、それでもインクキャビティの寸法形状
が維持され、音響エネルギがキャビティ内に保持され
る。
好ましくは、液滴発生器は、側壁要素と、印刷ヘッド
基部およびノズル要素のうちの一方との間に位置決めさ
れ吸音材層を有する。
本発明の第2面によれば、印刷ヘッド基部と、インク
用キャビティと、印刷ヘッド基部から間隔を隔てられた
ノズル要素と、ノズル要素および印刷ヘッド基部のうち
の一方の内面に隣接して位置決めされた吸音材層とを備
えたインクジェット液滴発生器が提供される。
吸音材層は、これを横切る固有の音響減結合により、
液滴発生器の音響性能を向上させると言う利点がある。
好ましくは、液滴発生器は印刷ヘッド基部とノズル要
素との間のキャビティ用側壁をなすキャビティ側壁要素
を有している。
本発明の前述のいずれかの面による好適な実施例で
は、液滴発生器は下記のようにして有利に具体化され
る。
側壁要素は印刷ヘッド基部およびノズル要素と別体で
あるのがよい。
好ましくは、側壁要素は印刷ヘッド基部およびノズル
要素のうちの一方に隣接して位置決めされた表面(上面
または下面)を有する。好ましくは、連結手段は、側壁
要素の表面が印刷ヘッド基部およびノズル要素のうちの
隣接した一方から間隔を隔てられるように、印刷ヘッド
基部およびノズル要素のうちの上記一方と他方との間に
挟持された連結要素を有する。しかしながら、1つまた
はそれ以上の小さい表面付きの連結要素を用いることが
できると思われ、該連結要素は、側壁表面について同様
な隔置を達成するために、側壁の表面と印刷ヘッド基部
およびノズル要素のうちの一方との間に挟持され、側壁
(または印刷ヘッド基部またはノズル要素)と別体また
は一体である。
特に有利な実施例では、印刷ヘッド基部はボルトでノ
ズル要素に固着されており、連結手段は、ボルトが通る
環状ピラーのような連結要素の形態で設けられる。発生
器ボディとノズルマウントとの間の距離を定めることに
加えて、かかる連結手段はこれらの2つの要素間の良好
な音響接触を確保することができる。
連結手段は側壁要素の孔を通るのがよく、連結手段お
よび側壁要素はエラストマー材料のOリングのような防
音体により間隔を隔てられるのがよい。これにより、特
に有利な構造が得られる。何故なら、印刷ヘッド基部お
よびノズル要素の比較的小さい表面領域がピラーの比較
的小さい端面と接触した状態て液滴発生器が構成される
からである。かくして、この構造は不完全合致表面をそ
れ程受け入れないわけではなく、例えば、ノズル要素を
交換するか、あるいはボルトの締まり具合をわずかに変
えるなら、より一貫した性能が達成される。
一実施例では、連結手段はステンレス鋼カラー状ピラ
ーのような剛性要素の形態で設けられるが、他の材料を
使用することができるものと思われる。この連結手段は
印刷ヘッド基部とノズル要素との間に位置決めされるの
がよく、剛性要素の高さが印刷ヘッド基部とノズル要素
との間の距離を定める。連結手段はインクキャビティの
外側に位置決めされてもよく、また液滴発生器の外側か
らのほこりが侵入しないようにシールされるのがよい。
好ましくは、側壁要素は上面および下面を有し、これ
らの上面と下面との間の距離は連結手段の高さ未満であ
るので、側壁要素は印刷ヘッド基部とノズル要素との間
に緩く保持される。側壁要素は約4mmの高さを有するの
がよく、連結手段は1mm未満、例えば、200μmであり、
同じ寸法ではより高い。これにより、側壁要素と印刷ヘ
ッド基部およびノズル要素のうちの一方または各々との
間に小さい隙間のみを生じる。従って、これによりイン
クキャビティに適切な寸法形状を保持する。
好ましくは、側壁要素は印刷ヘッド基部およびノズル
要素の両方から音響的に遮断されている。
インクキャビティをシールするために、側壁要素と印
刷ヘッド基部およびノズル要素のうちの一方との間にイ
ンクシールを設けれるのがよい。側壁要素と印刷ヘッド
基部との間に第1シールを設け、側壁要素とノズル要素
との間に第2シールを設けるのがよい。これは、第1お
よび第2シールが印刷ヘッド基部およびノズル要素の各
々からの音響遮断を期待しながら側壁要素を適所に弾性
的に保持するように機能すると言う点で有利である。
吸音材層は好ましくはエラストマーであり、側壁要素
と印刷ヘッド基部およびノズル要素のうちの一方との間
に位置決めされている一方の上記インクシールを構成す
るシートガスケットを備えている。好ましくは、両イン
クシールはシートガスケットよりなる。
好ましくは、シートガスケットは弾性的に圧縮可能な
エラストマー材料製である。かくして、印刷ヘッド基部
がノズル要素に固着される場合、インクキャビティの特
に効果的なシール作用が達成される。
好適な実施例では、シートガスケットは厚さが略150
μmであり、印刷ヘッド基部がノズル要素に固着される
場合、略100μmの厚さまで圧縮するように構成されて
いる。
一実施例では、シートガスケットは側壁要素と印刷ヘ
ッド基部およびノズル要素のうちの一方との向合い表面
間の全空間を実質的に埋める。これらの向合い表面は平
行で平らな表面であるのがよい。連結手段は側壁要素か
らガスケットの孔を通って印刷ヘッド基部およびノズル
要素のうちの一方に至っているのがよい。
液滴発生器は側壁要素と印刷ヘッド基部との間に第1
シートガスケット、側壁要素とノズル要素との間に第2
シートガスケットを有するのがよい。
従って、液滴発生器は、順次、印刷ヘッド基部と、一
方のシートガスケットと、側壁要素と、他のシートガス
ケットと、ノズル要素とよりなる層状構成で構成される
のがよい。これにより、高いレベルの音響性能を有する
簡単な構造が得られる。
他の実施例では、吸音材層は側壁要素、好ましくはそ
の上面または下面に取付けられた被覆層よりなる。この
被覆層は厚さが略50μmであるのがよい。好ましくは、
被覆層は側壁要素の上面(または下面)の実質的にすべ
てを覆う。
被覆層またはシートガスケットとともに、あるいはそ
れ無しで、液滴発生器はインクキャビティをシールする
Oリングを有してもよいと思われる。シートガスケット
について以上で説明したように、2つの被覆層および/
または2つのOリングを、1つが側壁要素の上方、1つ
が側壁要素の下方に、使用することもできる。
一実施例では、インクキャビティをシールするのに、
被覆層またはガスケット層と一体のOリングの構成を使
用し得る。
好ましくは、印刷ヘッド基部はインクマニフォールド
を備え、このインクマニフォールド内に変動発生器が設
けられる。好ましくは、この変動発生器は旋削されたピ
エゾ結晶を有する。また、ノズル要素が一連の間隔を隔
てられたインク吐出ノズルを有するノズル板よりなるの
が好ましい。
他の実施例では、印刷ヘッド基部とノズル要素とを連
結するためのボルトをC字形のクリップまたは同様な留
め具と交換することができる。
本発明の他の利点は、小さい「衛星液滴」を形成する
傾向が可なり減じられるインク液滴の改良された流れを
生じることである。
本発明は種々の方法で実施し得、添付図面を参照して
本発明によるインクジェット液滴発生器の実施例を例と
して以下に説明する。
第1A図は技術状態の一部をなす在来のインクジェット
液滴発生器の側立面図である。
第1B図は第1A図の線A−A'上の断面図である。
第2図は本発明によるインクジェット液滴発生器の実
施例の部分側断面図である。
第3図は本発明によるインクジェット液滴発生器の第
2実施例の部分側断面図である。
第4図は本発明によるインクジェット液滴発生器の第
3実施例の部分側断面図である。
第1A図および第1B図が示すように、在来のインクジェ
ット液滴発生器は或る方法(例えば、接着剤、ハンダ、
溶接によって、或いは一枚の材料片から部品を構成する
ことによって)キャリア2に永久的に接合されたノズル
板1を有している。
旋削されたピエゾ結晶/金属構造体すなわちロードロ
ッド3はインクキャビティ4の中へ突出している。
ノズルキャリアは概ね平らなスペーサ5によって印刷
ヘッド基部6を構成するインクマニフォールドから離さ
れており、スペーサはインクキャビティ4の側壁部5'を
構成している。
加圧インクがスペーサ5と、印刷ヘッド基部6とノズ
ルキャリアとの間の隙間から漏れないようにするため
に、スペーサの上方および下方には、軟質シール7が印
刷ヘッド基部6およびスペーサ5の溝7'に据え付けられ
て設けられている。
印刷ヘッド基部、スペーサおよびノズルキャリアは共
にノズルキャリアのねじ部と噛み合う適切なボルト8に
よって保持されている。
第2図ないし第4図が示すように、合わせ面の大きい
領域が互いに接触しているために生じる第1A図および第
1B図の構成の問題は本発明ではかなり軽減される。第2
図ないし第4図では、別段示す場合を除いて、第1A図お
よび第1B図のものと同じ部品を示すのに同じ参照数字を
使用した。
第2図に示す例では、ピラー9がカラーとしてボルト
8のまわりに嵌合している。これらのピラー9はステン
レス鋼製であるが、他の材料を用いることができると思
われる。
第2図では、第1A図および第1B図のスペーサ5に代わ
って、同様な外観であるが、印刷ヘッド基部6とノズル
キャリア2との間の距離を設定するためにスペーサとし
ては作用せず、従ってインクキャビティ4用のキャビテ
ィ側壁要素5"と称する要素を使用した。
ピラー9およびシール7のみが印刷ヘッド基部6およ
びノズルキャリア2と接触するように、ピラー9は側壁
要素5"より約20μmだけ高い。これにより、側壁要素5"
と、印刷ヘッド基部6およびノズルキャリヤ2の各々と
の比較的平らでない表面を分離しており、従って性能の
非一貫性のための原因の多くを除去している。
さて、印刷ヘッド基部6とノズルキャリア2との間の
距離を設定するためにスペーサとして作用するのはピラ
ー9である。ピラー9とノズルキャリア2(および印刷
ヘッド基部6)との間の小さい接触面積により、比較的
平らでない接触面は性能にとって不利ではない。好まし
くは、ピラー9のすべてがなす全接触面積は側壁要素5"
とノズルキャリア2および印刷ヘッド基部6の各々との
向合う表面の面積より実質的に小さい。
各ピラー9と側壁要素5"との間には、ゴムOリング10
のような適切なシール材が設けられている。このシール
材は側壁要素5"をピラー9から分離するように作用す
る。かくして、側壁要素5"はシール7およびOリング19
により適所に弾性的に保持される。
この構造を通して伝達される変動の変化量は、キャビ
ティ内の音響エネルギを伝えるための寸法形状および適
格な条件が保持される間は、以前のインクジェット液滴
発生器におけるよりも非常に少ない。
第4図の実施例では、インクをインクキャビティ4に
保持するための異なる構成を用いている。シール7およ
び溝7'のかわりに、ガスケット11が印刷ヘッド基部6と
側壁要素5"との間および側壁要素5"とノズルキャリアと
の間に位置決めされている。
各ガスケット11は圧縮可能なガスケット材料のシート
よりなる。各ガスケットは好ましくは厚さが約150μm
である。ピラー9が側壁要素5"より略200μm高いの
で、ボルト8を締めるとき、ガスケット(総合厚さ300
μm)が圧縮してインクキャビティをシールし、且つ側
壁要素を適所に保持する。
各ガスケットは側壁要素5"と印刷ヘッド基部6および
ノズルキャリア2の各々との向合い表面間の全空間を実
質的に埋めている。かくして、組み立て状態でボルト8
およびピラー9が通る孔が各ガスケットに形成されるの
がよい。
この構成は特に有利であることはわかるであろう。こ
の構成は、液滴発生器に良好な音響性能を与える大きい
表面領域にわたって側壁要素5"を保持する方法をもたら
すと言う点で有利である。また、この構成は組み立て容
易である。他の方法ではインクまたは空気を収容するよ
うな、側壁要素5"と印刷ヘッド基部6およびノズルキャ
リア2の各々との間の空間はガスケット材で埋められて
いる。
これは、効果的なシールを行うだけではなく、側壁要
素の位置が調整されて印刷ヘッド基部6およびノズルキ
ャリア2の金属表面が互いに接触しないようにすると言
う利点がある。また、空気(またはインクのような液
体)が未制御的に側壁要素5"と、印刷印刷ヘッド基部6
およびノズルキャリア2との間に捕獲されて音響性能に
悪影響することがない。
好ましくは、ガスケットはエラストマー材料のような
弾性的に圧縮可能な材料から形成される。かくして、側
壁要素5"を弾性的に適所に保持することができる。
第3図の実施例では、シートガスケット11が用いられ
ているが、シール7および溝7'も使用されている。かく
して、ガスケット11はシール7とともに、或いはシール
7なしで使用されてもよい。シール7およびガスケット
11を使用する場合、これらは互いに一体であってもよ
い。有利には、シール7はOリングである。
ガスケット11の使用の変更例として、側壁要素5"は少
なくともその上面および下面が吸音エラストマー材層
(図示せず)で被覆されてもよい。
インクは側壁要素5"と、印刷印刷ヘッド基部6および
/またはノズルキャリア2との間の空間に入るが、被覆
層の吸音性により、振動が側壁要素5"を通して望ましく
なく伝達されない。50μmほどの薄い被覆が効果的であ
るとわかった。この実施例(図示せず)では、第2図お
よび第3図に示すもののようなシール7および溝7'を使
用してもよい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キープ ピーター ロバート イギリス ケンブリッジ シービー3 8エスディー バー ヒル フェアザン ト ライズ 136 (56)参考文献 特開 昭61−230953(JP,A) 実開 昭63−130231(JP,U) 実開 昭61−168932(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/02 B41J 2/16

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】印刷ヘッド基部(6)と、インク用キャビ
    ティ(4)と、印刷ヘッド基部(6)から間隔を隔てら
    れたインクノズルキャリヤ(2)と、印刷ヘッド基部
    (6)とインクノズルキャリヤ(2)との間に設けられ
    てキャビティ(4)用の側壁(5')を形成するキャビテ
    ィ側壁要素(5")とを備え、前記キャビティ側壁要素
    (5")が印刷ヘッド基部(6)及びインクノズルキャリ
    ヤ(2)のそれぞれに対面する対向表面を有するインク
    ジェット液滴発生器において、 印刷ヘッド基部(6)とインクノズルキャリヤ(2)と
    の間に連結手段(9)を設け、該連結手段(9)は印刷
    ヘッド基部(6)とインクノズルキャリヤ(2)の間の
    距離を設定するためのスペーサとして作用し、前記連結
    手段(9)は前記キャビティ側壁要素(5")より高さが
    高く、前記連結手段(9)だけが前記印刷ヘッド基体
    (6)及びインクノズルキャリヤ(2)と接触し、前記
    連結手段(9)と前記印刷ヘッド基体(6)及びノズル
    キャリヤ(2)との接触領域は、前記対向表面の領域、
    前記インクノズルキャリヤ(2)及び印刷ヘッド基部
    (6)の各々の領域より小さいことを特徴とするインク
    ジェット液滴発生器。
  2. 【請求項2】前記印刷ヘッド基部(6)は、ボルト
    (8)によってインクノズルキャリヤ(2)に固着さ
    れ、前記連結手段(9)は、ボルト(8)が通過する環
    状ピラー(9)を有することを特徴とする請求項1に記
    載のインクジェット液滴発生器。
  3. 【請求項3】連結手段は(9)は側壁要素(5")の孔を
    通っており、連結手段は(9)および側壁要素(5")は
    音響遮断体によって間隔を隔てられていることを特徴と
    する請求項1または2に記載のインクジェット液滴発生
    器。
  4. 【請求項4】音響遮断体はエラストマー材Oリング(1
    0)よりなることを特徴とする請求項3に記載のインク
    ジェット液滴発生器。
  5. 【請求項5】連結手段(9)は印刷ヘッド基部(6)と
    インクノズルキャリヤ(2)との間に位置決めされた剛
    性のステンレス鋼要素(9)よりなり、この剛性要素
    (9)の高さが印刷ヘッド基部(6)とインクノズルキ
    ャリヤ(2)との間の間隔を定めることを特徴とする請
    求項1ないし4のうちのいずれかに記載のインクジェッ
    ト液滴発生器。
  6. 【請求項6】側壁要素(5")は上面および下面を有して
    おり、これらの上面と下面との間の距離は連結手段
    (9)の高さ未満であることを特徴とする請求項1ない
    し5のうちのいずれかに記載のインクジェット液滴発生
    器。
  7. 【請求項7】側壁要素(5")と印刷ヘッド基部(6)お
    よびインクノズルキャリヤ(2)の各々との間に位置決
    めされた吸音材層(11)を備えていることを特徴とする
    請求項1ないし6のうちのいずれかに記載のインクジェ
    ット液滴発生器。
  8. 【請求項8】吸音材層(11)は側壁要素(5")の上面お
    よび下面の各々の上の被覆体よりなることを特徴とする
    請求項6に従属したときの請求項7に記載のインクジェ
    ット液滴発生器。
  9. 【請求項9】キャビティをシールするために、側壁要素
    (5")と印刷ヘッド基部(6)およびインクノズルキャ
    リヤ(2)の各と々の間にインクシール(7)を備えて
    いることを特徴とする請求項1ないし8のうちのいずれ
    かに記載のインクジェット液滴発生器。
  10. 【請求項10】吸音材層(11)はインクシートをなすシ
    ートガスケットよりなることを特徴とする請求項7に従
    属した時の請求項9に記載のインクジェット液滴発生
    器。
  11. 【請求項11】シートガスケット(11)は、厚さが略15
    0μmであり、印刷ヘッド構造体(6)をインクノズル
    キャリヤ(2)に固着した場合、略100μmの厚さまで
    圧縮するように構成されていることを特徴とする請求項
    10に記載のインクジェット液滴発生器。
  12. 【請求項12】シートガスケット(11)は、側壁要素
    (5")と印刷ヘッド基部(6)およびインクノズルキャ
    リヤ(2)の各々との向合い表面間の全空間を実質的に
    埋めることを特徴とする請求項10または11に記載のイン
    クジェット液滴発生器。
  13. 【請求項13】シートガスケット(11)は孔を有してお
    り、連結手段(9)は側壁要素(5、5")と印刷ヘッド
    基部(6)およびノズル要素(1,2)のうちの一方との
    間で上記孔を通っていることを特徴とする請求項11ない
    し13に記載のインクジェット液滴発生器。
  14. 【請求項14】被覆層(11)は厚さが略50μmであるこ
    とを特徴とする請求項8に記載のインクジェット液滴発
    生器。
  15. 【請求項15】被覆層(11)は、側壁要素(5")の表面
    の実質的にすべてを覆うことを特徴とする請求項8また
    は14に記載のインクジェット液滴発生器。
  16. 【請求項16】インクキャビティをシールするためのO
    リング(7)を備えていることを特徴とする請求項1な
    いし15のうちのいずれかに記載のインクジェット液滴発
    生器。
  17. 【請求項17】Oリング(7)および材料層(11)は互
    いに一体であることを特徴とする請求項7に従属した時
    の請求項16に記載のインクジェット液滴発生器。
  18. 【請求項18】印刷ヘッド基部(6)はインクマニフォ
    ールトを備えており、このインクマニフォールトに変動
    発生器が設けられていることを特徴とする請求項1ない
    し17のうちのいずれかに記載のインクジェット液滴発生
    器。
  19. 【請求項19】連結手段(9)はインクキャビティの外
    側に位置決めされていることを特徴とする請求項1ない
    し18のうちのいずれかに記載のインクジェット液滴発生
    器。
JP51876194A 1993-02-24 1994-02-22 インクジェット液滴発生器 Expired - Fee Related JP3348854B2 (ja)

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