JPH01152068A - インクジェット・プリントヘッド - Google Patents

インクジェット・プリントヘッド

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JPH01152068A
JPH01152068A JP63274338A JP27433888A JPH01152068A JP H01152068 A JPH01152068 A JP H01152068A JP 63274338 A JP63274338 A JP 63274338A JP 27433888 A JP27433888 A JP 27433888A JP H01152068 A JPH01152068 A JP H01152068A
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JP
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ink
channel
meniscus
nozzle
sharp
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JP63274338A
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English (en)
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Ii Touruuba Kenesu
ケネス・イー・トゥルーバ
Aaru Naito Uiriamu
ウイリアム・アール・ナイト
Jiei Nirusen Nirusu
ニルス・ジェイ・ニルセン
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Hewlett Packard Japan Inc
Original Assignee
Yokogawa Hewlett Packard Ltd
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Publication date
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  • Geometry (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、インクジェット・プリント・ヘッドに関する
ものであり、とりわけ発射室への流体の再充填を制御し
、メニスカスの動きを最小限におさえ、インクの小滴を
プリント媒体に向けて発射するのに用いられるプリント
ヘッドにおいて隣接するノズル間におけるクロストーク
を最小限におさえるための構造に関するものである。
(従来技術およびその問題点) 密集したアレイをなす複数のインク放出ノズルを備えた
プリントヘッドを設計する場合、任意のノズルをまわり
のノズルから動力学的に隔離するための何らかの手段を
設けることが必要である。
さもなければ、ノズルがそのノズルに対応した素子から
のインクの小滴を発射する際、ノズル間にクロストーク
が生じることになる。このクロストークによって、プリ
ントの品質が大幅に劣化することになるため、慎重に設
計を施すインクジェット・プリントヘッドには、ノズル
と共通インク供給プレナム(plenum)との間を分
断し、このプレナムによってまわりのノズルとの間にク
ロストーク経路が形成されないようにする何らかの機構
を備える必要がある。
さらに、インクジェット・プリントヘッドが非常な高速
度でインクの小滴を放出するように要求される場合、各
ノズルに生じるメニスカスの動きを慎重に制御し、再充
填の動力学上の作用によって生じるメニスカスの振動す
なわち゛リンギング°。
により、引続き発射される小滴の放出が妨げられないよ
うにしなければならない。通常、発射と発射との間で必
要となる“整定時間”がノズルの勤作可能な最大繰返し
速度に対する制限を定める。
インクの小滴のノズルによる発射が、先行する発射の後
あまりにも早く行われすぎた場合には、メニスカスのリ
ンギングによって、放出される第2の小滴のインク量に
変化が生じる。メニスカスがその平衡位置から“オーバ
ーシュート”しているがアンダーシュート条件に重畳し
た場合には逆のことが起こる:すなわち、放出される小
滴が小さすぎる。従って、インクジェット・プリントヘ
ッドの最大プリント速度を増すためには、その設計に、
メニスカスの振動をおさえ、任意のノズルにおいて、連
続した発射の間の整定時間を最小限にとどめるための何
らかの手段を組み入れることが必要になる。
クロストークの問題、すなわちノズル間の結合を最小限
におさえるためのこれまでのアプローチは、3つの種類
に分類することができる:すなわち、抵抗、慣性、およ
び容量によるものであった。
各方法に関する簡単な説明と、これらの方法による典型
的な実例に関する批評を以下に行う。
抵抗による減結合は、クロストークのサージに含まれる
エネルギーを散逸させる手段として、インク送りチャネ
ルに生じる流体摩擦を利用するものである。これによっ
て、どの単一のメニスカスの変動もそのまわりの一番近
くのものに強く影響しないようにする。先行技術でこれ
を実現するには、一般に、インク送りチャネルを主供給
ブレナムよりも長くするか、あるいはその断面を主供給
ブレナムのそれよりも小さくしていた。これらは簡潔な
解決法ではあるが、いくつかの欠点を有している。第1
に、こうした解決法は、エネルギーの散逸に関連する圧
力降下を生じさせる流体の動きに依存したものである。
このようなものであるから、この解決法ではクロストー
クのサージを減衰させることができるだけで、それらを
完全にブロックすることはできない。従って、ある程度
のクロストークの“漏れ”は必ず存在する。第2に、こ
うした方法でクロストークを完全に遮断しょうとすると
、必然的にノズルの再充填速度が制限され、そのためプ
リントヘッドでプリント可能な最大速度が損なわれるこ
とになる。第3に、先行技術で行われていた抵抗による
減結合技法では流体再充填チャネルの慣性が増すが、こ
れはプリントヘッドの性能にとって重大な関係がある(
すぐ後で記述する慣性による減結合の解説の最後に説明
する)。
容量による減結合の場合、インク送りチャネルがインク
供給ブレナムに出会う点の上方で、ノズル・プレートに
余分な穴が設けられている。インク送りチャネル内の圧
力サージは余分な穴(“ダミー・ノズル”)のメニスカ
スの変位に変換される。この方法の場合、穴は短い圧力
パルスに対するアイソレータとして作用するが、再充填
の流れを妨げることはない。アイソレータとしての穴の
位置、サイズ、右よび形状は、その穴がまるでノズルの
ようにインクの小滴を放出するようなことがないように
、必要とされる程度の減結合が得られるよう、慎重に選
択しなければならない。この方法は、タロストークの防
止には極めて有効である(ただし、後述するように、ノ
ズルのメニスカスの変動に関する問題をもたらす可能性
がある)。
慣性による減結合の場合、送りチャネルはできるだけ長
くかつ細く作られ、それによって送りチャネル中に引込
まれる流体の慣性の現れ(asρect)が最大化され
る。流体の慣性により、その流体がクロストークのサー
ジに応答する能力をサージの急峻さに比例して“クラン
プし、これによって、インク送りチャネルに、あるいは
、インク送りチャネルからクロストークパルスが伝わる
のを妨げるようになっている。この減結合方式は先行技
術において用いられているが、プリントヘッド内で実現
するにはかなりの領域(“地所”)を必要とするため、
コンパクトな構造が不可能になる。さらに、矩形の断面
を有するパイプの抵抗成分は長さに正比例しまた2つの
断面寸法のうち短い方の3乗に反比例するため、流体抵
抗が許容できないレベルにまで増大し、再充填速度が低
下する可能性がある。しかしさらに重要なことは、後述
するように、ノズ、ルのメニスカスのコンプライアンス
にこのイナータンスが結合されることによって、動力学
的影響が生じるという点である。
メニスカスの変動という問題に関して、先行技術では明
らかに何の解決策も与えられていない。
もちろん、これはプリントヘッドに対しますます高繰返
し速度に適応する設計が強く求められるようになってき
たことにより、つい最近になって表面化した問題である
。まわりのノズルでの動力学的作用を減結合するのに用
いられるどの方法も、少なくとも皮相的に考察すると、
メニスカス振動の減衰を助けるように思われるだろう。
実際には、振動減衰手段として減結合手段を利用すると
、いくつかの問題が現れる。これらの問題をつきつめる
と、概略を後述するように、ノズルのメニスカスとイン
ク送りチャネル内に引込まれる流体との相乗効果による
ものであることが分かる。
インク送りチャネル全体の幅を狭めることによって抵抗
による減結合を実現しようとすると、インク送りチャネ
ル内に引込まれる流体の慣性が増大する。この慣性がノ
ズルにおけるメニスカスのコンプライアンスと結びつく
と、メニスカスの振動の共振周波数が低下する。このた
め、ノズルの発射間の整定時間を長くする必要がある。
これにより、慣性の効果と抵抗の効果がお互いにぶつか
り合って、全体としては整定時間を短縮することはでき
ないことになる。
容量による減結合は、インク送りチャネルの慣性に結合
したノズルメニスカスの共振周波数に相当する周波数未
満の小滴放出周波数では有効であることが分かっている
。しかし、メニスカスの共振周波数に近い周波数でこれ
を行おうとすると、やはり相互作用の影響によって複雑
化する。すなわち、アイソレータのオリフィスが、高周
波数のサージに対する低インピーダンスの分路として働
く。このため、そのプレナム端がアイソレータ・オリフ
ィスで終端されているインク送りチャネルの場合、高周
波インピーダンスがアイソレータのない同等のチャネル
に比べて低くなる。このことは、バブル成長相の間に、
ノズルから離れてぃくオリフィスのために増大すること
を意味している。
これによって、ノズルから送り出される小滴の運動エネ
ルギーが奪われる。その結果小滴のサイズがさらに小さ
くなり、小滴の速度が低下し、従って放出効率が悪くな
る。バブル崩壊相においては、アイソレータ・オリフィ
スのメニスカスによって流体の流れが再充填室に送り返
される。これにより、2つのメニスカスがインク送りチ
ャネルを介して両者の間で流体を変換する共振モードが
励起される。これら2つのメニスカスは、最も実際的な
設計の場合、そのサイズが同等であるため、またこれら
は実効的に“直列”になっているため、これらが結合さ
れた系の等価コンプライアンスは、オリフィスを1つし
か備えていないものに比べると約半分になる。従って、
2つのオリフィスを有するシステムが共振する周波数は
高くなり、整定時間の観点からは有利でであるが、共振
系に蓄積されるエネルギーはやはり散逸させる必要があ
る。
従って、このような構成をとっても締め着けによる減衰
(constrictive dumping)が必要
になる。
こうした共振の影響については現在のところあまり分か
っていないが、効率の悪化はプリントヘッドの働きを妨
げるに十分なほどひどくなる可能性がある。
(発明の目的) 本発明の目的は従来技術の問題点を解消し、どのノズル
についてもまわりのノズルから遮断し、また再充填の動
力学的作用によるメニスカスの振動を低減して、引続い
て発射される小滴の放出を妨げないようにしながら、同
時に、所望の構造の実現において被る副作用が甚だしく
ならないようにすることにある。
(発明の概要) 本発明の実施例によれば、各ノズルの発射室を主インク
供給プレナムに接続している送りチャネルに、局部的制
限部(localized constriction
)(集中抵抗素子(lumped resistanc
e element)とも呼ぶ)が設けられる。各ノズ
ルの抵抗の分布が局所化されることによって、送りチャ
ネルに導入される慣性の量が最小になるため、これらの
制限部がクロストークを制御する上で有効になる。この
結果、抵抗の分布が送りチャネルの長さに沿って分散し
、そのため先行技術に存在していたチャネルの長さに比
例する寄生イナータンスに関する前述の問題が克服され
る。集中抵抗素子の利用によって、プリントヘッドの統
計者は送りチャネルに存在する抵抗とイナータンスの相
対的な量を互いにほぼ独立して変化させ、それによって
、送りチャネルをイナータンスと抵抗との組合せが最適
になるように“調節”することが可能になる。
ある構成においては、集中抵抗素子は、インク送り側壁
の向かい合った2つの突出物量におけるピンチ・ポイン
ト (pinch point)から構成される。
これらの送り側壁は一般にフォトレジストでパターン形
成されているため、ピンチ・ポイントはインク送りチャ
ネルの幾何学的形状を形成するフォトマスクにそれらを
含めることによって簡単に実現することができる。“達
成可能なピンチ”の程度は、レジスト・フィルムの光化
学特性によって敏感に定められる。実際的なことを言え
ば、市販の一般的なレジスト・フィルム及び光源を用い
ると、フィルムの厚さ(すなわち、壁の高さ)対ピンチ
幅の比率は、約1.2にまで及ぶ。
このピンチ量は、全ての用途に満足のいくものではない
かもしれない。従って、別の構成では、インク送りチャ
ネルに1つまたは複数の鋭い曲げ部が設けられる。鋭い
曲げ部のそれぞれは集中抵抗素子として作用し、チャネ
ルの断面寸法をDとした場合の、約5D−10Dに相当
する長さのインク送りチャネルにおいて生じる圧力降下
に相当する圧力降下を発生する。この抵抗の増大は、イ
ンク送りチャネルでの慣性の比例した増大を伴うことな
く、またフィルムの高さ対幅の制限を冒すことなく実現
される。これらの連結された直列の集中抵抗素子は原理
的には、ピンチ・ポイントの場合にも適用することがで
きる。もっとも、ここで注意しなければならないのは、
気泡を取込んだり、あるいはフォトレジストの現像やそ
の後に行う洗浄のじゃまになったりする形状を含まない
ようにするということである。
もう1つの構成では、インク推進素子(抵抗加熱素子、
圧電素子等)は、インク送りチャネルのレベルより下に
配置され、インク送りチャネルには、やはり鋭い曲げ部
が導入される。
さらにもう1つの構成の場合、チャネルの幅方向に伸び
る障害物(dike)または“スピード・バンプ”を用
いてインク送りチャネルを部分的にさえぎることによっ
て、ピンチ・ポイントがインク基板上にデポジットする
ことによる、側壁を形成するものよりも薄いフィルムを
用いてもよい。あるいは、インク送りチャネルの“天井
”を形成するオリフィス・プレートの下側に固定するこ
ともできる。この場合、障害物はフォトレジスト・フィ
ルムまたは電着させた金属で構成することができる。後
者の場合、電着は、オリフィス・プレートを形成するも
のとは別個の操作であってよく、あるいは電鋳オリフィ
ス・プレートの場合、電鋳処理の一体部分とすることも
可能である。さらに、原理的には、基板が電着浴に適合
する場合には、金属製の障害物をプリントヘッドの基板
に電着することも可能である。
注意すべきは、上述のスピード・バンブの具体的構成の
いずれもインク送りチャネルの全幅に完全にまたがる必
要はない。集中抵抗素子として働く自立構造を採用可能
であり、先行する諸セクションで概略を示した実用上の
考慮によってのみ、その用途が制限される。
これらの集中抵抗素子は、単独で用いることもできるし
、あるいはその用途の詳細によって決まる、同一または
異なるタイプの素子と組み合わせて用いることも可能で
あり、上に例示した形状、材料、およびレイアウトに厳
密に制限されるものではない。
本発明の新しいプリントヘッド構造は、(1)ノズルを
まわりのノズルから遮断すること。すなわち、クロスト
ークの減少と、(2)個々のノズルにおける′−再充填
の動力学的作用によって生じるメニスカスの振動をおさ
えることの、両方が可能になるものである。この結集、
メニスカスの変位によってその後に発射される小滴の放
出に対してなされる妨害が防止され、同時に所望の構造
を実現する際引き起こされる副作用が甚だしくならない
ようにする。この新規なプリントヘッド構造にはさらに
実施しやすく、最大有効度に合わせて“調節”しやすい
という利点もある。こう1、た構造はインクジェット・
プリントヘッドの全範囲にわたり直接適用することが可
能である。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の詳細な説明するが、同じ参
照番号は図面全体を通じて同類の要素を表わしている。
図面において、その一方の端10aに抵抗器12が配置
されたインク送りチャネル10が示されている。インク
(不図示)は、矢印“A ”で示すように、全体が14
で指示されたプレナムからもう一方の端部10bに送り
込まれる。抵抗器12の上方に位置するノズル16は(
第1blfflに示されるように)、抵抗器と対応付け
られている。抵抗器によっである量のインクが加熱され
ると、ノズル16を通って(すなわち、第6図の平面に
対し垂直に)インクの小滴が放出される。
本発明は、好ましくはインクの小滴を紙のようなプリン
ト媒体に対し発射させるのに用いる素子として抵抗器1
2が利用されるン熱インクジェット・プリントヘッドの
動作の改善に向けられるが、当業者には明らかなように
、本発明の教示はインクジェット・プリントヘッドの一
般の動作の改善に用いるのに適したものである。本発明
の教示によって恩恵を受ける他のタイプのインクジエ”
)ト・プリントヘッドの一例としては、インクの小滴を
プリント媒体に対して発射させるのに圧電素子を利用す
る圧電タイプがある。
隣接したノズルのクロストークを最小限におさえる従来
の試みとしては たとえば第6図の点線10′で示すよ
うにチャネル10を延長することがあげられる。
まっすぐなチャネル10の場合、インクに簡単に減衰を
与えることはできない。第7図に示すように、活動して
いるノズルにおけるインクのメニスカスの減衰には40
0μsecを超える時間がかかる(曲線18)。同時に
、隣接したノズルにおけるインクのメニスカスが、活動
しているノズルにおけるインクのメニスカスの動作によ
って悪影響を受ける(曲線20)。
本発明によれば、各ノズルの発射室を主インク供給プレ
ナムに接続するインク送りチャネルに、局部的制限部(
localized constriction) 2
2(集中抵抗素子とも呼ぶ)が導入される。局部的制限
B22は、鋭い曲り部や一対の向かい合った突出部で構
成することができる。こうした1つまたは複数の制限部
がさまざまな組合せで存在してよい。
例えば、一対の向かい合った突出部24が第1a図に示
すように単独で用いられたり、あるいは第1b図に示す
ようにチャネル10のフロア26(破線で示す)の下方
に抵抗器12を置くことに関連して用いられたりする。
1つまたは複数の鋭い曲り部や制限部を用いることによ
って、第2図に示すように、流体の動きの減衰がかなり
改善される。インクのメニスカスの減衰は、約250μ
mで行なわれる(曲線28)。
同時に、活動しているノズルにおけるメニスカスの動き
によってはまわりのノズルの流体のメニスカスはほとん
ど影響されない(曲線30)。
チャネル10の全長は、抵抗器12の近くから約60μ
mにわたって伸びるのが望ましい。インク送りチャネル
10の高さは約15〜30μmの範囲で、チャネルの幅
は約20〜40μmの範囲である。
チャネルの寸法を決定する上で支配的な考慮事項は、各
発射後に補充しなければならないインクの壷に関する問
題である。この量は、ノズル16によって放出されるイ
ンク量に送りチャネルを介して送り返されるインク量を
加えた合計である。後者の量は吹戻しくblow−ba
ck)と呼ばれ、できるだけ少ないほうが望ましい。
性能を最大に発揮するには、インク送りチャネル10に
おける吹戻しを克服する必要をなくすことに関連して、
再充填の迅速化が必要になる。再充填時間が0μsec
で、極めて迅速な減衰(無振動)が理想であるが、これ
は不可能である。250μsec以下の再充填時間であ
れば、4 KHzの周波数で適切な結果が得られること
が分っている。6 KHzで動作するペンの場合、対流
する許容可能な再充填時間は、約167μsec以下で
ある。
ここでのトレードオフは、減衰を大きくすることは再充
填を遅くしてしまうことになるという点である。再充填
と減衰の両方とも最大限にするのが望ましいので、唯一
の可能性はそれらの最適化をはかることである。
開口部10aの領域における突出部24の形状は、再充
填と減衰の最適化に役立てることができる。
すなわち、突出部24を第1a図に示すように鋭くした
り、第1c図に示すように丸くしたりすることができる
。丸みの半径Rは、約5〜10μmの範囲にすることが
できる。
突出部24の形状によって、その付近におけるインクの
乱流が影響を受ける。とりわけ、コーナが鋭くなると乱
流が増し、バブル成長相におけるインク送りチャネル1
0の抵抗が大きくなる。この結果、吹戻しが減少し、再
充填時間が短縮される。
鋭いコーナは、DupontのVAC’R[!Lのよう
ないくつかのレジストの場合、リソグラフィーで形成す
るのは困難である。しかし、ポリイミドなどの他のレジ
ストの場合にはより良好に形成することができる。
従って、以上から明らかなように、向かい合った突出部
24でチャネル10に対する開口部を狭めたり、チャネ
ルを狭めたり(例えば、チャネルとそのフロア26′上
の発射室との接合部を横切って“スピード・バンブ32
を設ける)、再充填チャネルのレベルより充分下方に抵
抗器12を配置したり(第1b図に代替案として示され
ている)。あるいは、インク送りチャネル内に曲り部2
2を導入天井に設置し、チャネル10の幅を部分的また
は完全に横切って伸びるようにするとこが可能である。
−船釣な状況において、本発明はプレナム14とノズル
16の間のインク送りチャネル10に突出部あるいは1
つ以上の鋭い曲り部を採用することにより、1つ以上の
制限部22.24を設けることを企図するものである。
鋭い曲り部22は、それぞれ、チャネルの断面の寸法を
dとして、約5d〜10dニ相当する長さのインク送り
チャネル10によって発生する圧力降下に相当する圧力
降下をもたらし、慣性が増大する効果はない。これは、
抵抗の増大が慣性の変化を圧倒し、制圧するためである
。従って、第6図に示すチャネルlOの延長は、1つ以
上の制限部22.24を加えることによって回避される
上述のように、抵抗器12をインク送りチャネルlOの
下方にセットしたり、チャネルのフロア26′または天
井にスピード32を取りつけることによって、鋭い曲り
部を導入することができる。第3図に示すもう1つの実
施例では、インク送りチャネル10に1つ以上の鋭い曲
り部22を導入することができる。特に、第3図では、
一方は22a1他方は22bの2つの制限部が示されて
いる。第4図及び第5図には、さらにスピード・バンプ
32の代わりに、向かい合った突出部24(第4図)や
、自立したピラー22′(第5図)のような別の実の実
施例も示されている。
プリントヘッドの構造に、狭くなった送りチャネルまた
は迷路状送りチャネルを導入でき、この場合、送りチャ
ネル構造を延長する必要もなく、またオリフィス・プレ
ートを修正してアイソレータ・オリフィスを付加する必
要もない。
ノズルのメニスカスが振動すると、このメニスカスから
“見る”質量は、迷路型の場合、発射室における流体の
質量が支配的である。迷路型インク送りチャネルの抵抗
によって、この質量をラビリンス内に引込まれた流体か
ら減結合する。
インク送りチャネルの抵抗パラメータ及び慣性を別個に
調整できるようにするためこの送りチャネル内に集中抵
抗素子を用いることは、インクジェット式のおよび非熱
インクジェット式のインクジェット・プリンタへの応用
に有効である。
具体例 第6図に示すタイプのまっすぐなインク送りチャネル(
先行技術)と、第1a図に示す本発明のインク送りチャ
ネルとの比較を行なった。いずれの場合にも、抵抗器は
50μm X 50μmの正方形であった。先行技術の
場合(“ストレート型”)、インク送りチャネルは、長
さ 150μm1幅70μmである。本発明の場合(“
対向突出部型”)、抵抗器をインク送りチャネルの底か
ら25μm下方に配置し、インク送りチャネルを長さ5
0μm(抵抗器のエツジからりザーバへの開口部まで)
とし、突出部によって開口部は幅が35μmになってい
た。
所与の小滴のサイズ(ピコリットル(pl)単位につい
て比較する際、再充填時間(μsec単位)、オーバー
シュート体積(pl単位)、および吹戻し体積(pl単
位)を測定した。結果については、下表  I 障  壁      小   滴   再  充  填
ス ト し − ト       75       
  130型       150       24
2対向突出    75    135 部   型     100       150オー
バーシュート 吹 戻 し 表Iには本発明にかかる対向突出部構造がうまく働いて
いることが示されている。これは吹戻し体積が阻止され
るからである。ストレート型の障壁で 150plの小
滴を出す場合には、実際には、382plの再充填が必
要になる。これは過剰な量の吹戻しがあるからである。
別の例として、第1C図に示す寸法WおよびLを変化さ
せてみた。突出部には全て半径(R)が5μmの丸いコ
ーナを設けた。小滴の体積はどの場合にも 150pl
であった。この結果を表■に示す。
L (μm)W(μm)  再  充  填オーバーシ
ユート  吹 戻 し 以上のデータから分るように、迅速な再充填に寄与する
主要因は、向かい合った突出部によって得られる幅W1
または制限量である。直線部分の長さしが増すと再充填
の速度が遅くなるため、この長さは最小限におさえるべ
きである。鋭いコーナを備えた向かい合った突出部と、
半径5μmの丸いコーナを備えた向かい合った突出部に
ついも研究した。再充填時間は鋭いコーナ構造のほうが
20μsec短いが、吹戻しの体積はapl少なくなる
ことが分った。20μsecのスピードアップについて
は、その一部は丸いコーナに固有であるところの、バイ
ブの等価直線部分がゼロにまで縮小されるという点に帰
因するものかもしれない。
〔発明の効果〕
従って、熱インクジェット・プリンタ等に用いることの
できる、高い周波数で動作させても安定したプリント品
質を与えるインクジェット・ペンのための送りチャネル
構造が得られる。当業者には明らかなように、本発明の
精神を逸脱することなく、明白な性質の各種変更および
修正を加えることが可能であるが、これらは全て本願特
許請求の範囲に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
第1a図、第1b図、第1C図、第3図、第4図および
第5図は夫々本発明の実施例の構造を示す図、第2図は
本発明の実施例の動作を説明する図、第6図は従来例の
構造を示す図、第7図は従来例の動作を示す図である。 10:インク送りチャネル 12:抵抗器 14:プレナム 16:ノズル 22:曲り部 22′:ピラー 24:突出部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. インク推進手段へインクを供給するチャネル中の少なく
    とも1か所に集中型流れ抵抗手段を設けてなるインクジ
    ェット・プリントヘッド。
JP63274338A 1987-10-30 1988-10-28 インクジェット・プリントヘッド Pending JPH01152068A (ja)

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CA (1) CA1300974C (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6174049B1 (en) 1996-07-31 2001-01-16 Canon Kabushiki Kaisha Bubble jet head and bubble jet apparatus employing the same
US10081181B2 (en) 2016-06-29 2018-09-25 Seiko Epson Corporation Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0770485B1 (en) * 1990-06-15 2000-08-30 Canon Kabushiki Kaisha Ink jet recording apparatus and driving method therefor
US5594481A (en) * 1992-04-02 1997-01-14 Hewlett-Packard Company Ink channel structure for inkjet printhead
US5563642A (en) * 1992-04-02 1996-10-08 Hewlett-Packard Company Inkjet printhead architecture for high speed ink firing chamber refill
US5387314A (en) * 1993-01-25 1995-02-07 Hewlett-Packard Company Fabrication of ink fill slots in thermal ink-jet printheads utilizing chemical micromachining
US5308442A (en) * 1993-01-25 1994-05-03 Hewlett-Packard Company Anisotropically etched ink fill slots in silicon
US5463413A (en) * 1993-06-03 1995-10-31 Hewlett-Packard Company Internal support for top-shooter thermal ink-jet printhead
US5426458A (en) * 1993-08-09 1995-06-20 Hewlett-Packard Corporation Poly-p-xylylene films as an orifice plate coating
US5519423A (en) * 1994-07-08 1996-05-21 Hewlett-Packard Company Tuned entrance fang configuration for ink-jet printers
US5666143A (en) * 1994-07-29 1997-09-09 Hewlett-Packard Company Inkjet printhead with tuned firing chambers and multiple inlets
US6003986A (en) * 1994-10-06 1999-12-21 Hewlett-Packard Co. Bubble tolerant manifold design for inkjet cartridge
US5734399A (en) * 1995-07-11 1998-03-31 Hewlett-Packard Company Particle tolerant inkjet printhead architecture
US5909231A (en) * 1995-10-30 1999-06-01 Hewlett-Packard Co. Gas flush to eliminate residual bubbles
US5847737A (en) * 1996-06-18 1998-12-08 Kaufman; Micah Abraham Filter for ink jet printhead
US6007188A (en) * 1997-07-31 1999-12-28 Hewlett-Packard Company Particle tolerant printhead
DE60000584T2 (de) 1999-01-29 2003-08-14 Seiko Epson Corp Tintenstrahldruckkopf mit verbesserten Tintenzufuhrkanälen
US6270201B1 (en) 1999-04-30 2001-08-07 Hewlett-Packard Company Ink jet drop generator and ink composition printing system for producing low ink drop weight with high frequency operation
EP1186414B1 (en) 2000-09-06 2009-11-11 Canon Kabushiki Kaisha Ink jet recording head and method of manufacturing the same
US6626522B2 (en) 2001-09-11 2003-09-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Filtering techniques for printhead internal contamination
US6886924B2 (en) * 2002-09-30 2005-05-03 Spectra, Inc. Droplet ejection device
US6896360B2 (en) * 2002-10-31 2005-05-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Barrier feature in fluid channel
US20050145715A1 (en) * 2003-12-31 2005-07-07 Koegler John M.Iii Drop ejector for ejecting discrete drops of liquid
KR100560718B1 (ko) * 2004-06-25 2006-03-13 삼성전자주식회사 채널 댐퍼를 갖는 잉크젯 헤드 및 그 제조방법
JP2006281780A (ja) 2005-03-31 2006-10-19 Oce Technologies Bv インクジェットプリンタ
EP1707370B1 (en) * 2005-03-31 2010-08-11 Océ-Technologies B.V. Inkjet printer
KR100754392B1 (ko) * 2005-12-27 2007-08-31 삼성전자주식회사 잉크젯 프린트헤드의 잉크유로 구조체 및 이를 구비한잉크젯 프린트헤드

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4494128A (en) * 1982-09-17 1985-01-15 Hewlett-Packard Company Gray scale printing with ink jets
DE3333980A1 (de) * 1983-09-20 1985-04-04 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Anordnung zur reduzierung der nebensprecheinfluesse in tintenschreibeinrichtungen
DE3342844A1 (de) * 1983-11-26 1985-06-05 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Mikroplanarer tintenstrahldruckkopf
US4623906A (en) * 1985-10-31 1986-11-18 International Business Machines Corporation Stable surface coating for ink jet nozzles
US4683481A (en) * 1985-12-06 1987-07-28 Hewlett-Packard Company Thermal ink jet common-slotted ink feed printhead

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6174049B1 (en) 1996-07-31 2001-01-16 Canon Kabushiki Kaisha Bubble jet head and bubble jet apparatus employing the same
US10081181B2 (en) 2016-06-29 2018-09-25 Seiko Epson Corporation Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR890006394A (ko) 1989-06-13
EP0314486A3 (en) 1990-01-10
CA1300974C (en) 1992-05-19
KR920005741B1 (en) 1992-07-18
EP0314486A2 (en) 1989-05-03

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