JPH02500899A - インク噴射システム用圧力室 - Google Patents

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】 インク噴射システム用圧力室 技術分野 この発明は、圧力室を利用するインク噴射システムに関し１さらに詳しくは、圧 力室内での気泡の形成を阻止するように構成された圧力室を有する新規がっ改良 されたインク噴射システムに関スル。

背景技術 多くのインク噴射システムにおいて、インクは、供給導管を介して圧力室へ供給 され、この圧力室は出口オリフィスに連通しており、インクは、圧電素子のよう な電気機械的トランスディーサによる作用の結果として、前記圧力室の容積を急 速に収縮させることによって、前記オリフィスから定期的に放出される。前記急 速な収縮は、前記室の容積の対応する急速な拡張に後続し、あるいは先行する。

インク滴放出サイクルのうちの拡張部分の間に、前記圧力室内のインクの圧力は 大幅に減少し、前記室内のインクに溶は込んでいる全ての空気が前記室の表面上 に気泡を形成する傾向を増大させる。気泡は、ガスを保持することができる鋭い コーナー、微小な割れ、もしくは凹み、または前記室の表面上に堆積された異物 のような、特に前記室内の核形成領域で、そのような要領で発生する傾向がある 。前記圧力室内に気泡が存在すると、選択された体積を持つインク滴を前記オリ フィスから選択された時期に放出するために、そのインクに所望の方法で圧力を 加えることが妨害されるので、インク噴射システムの圧力室内にそのような気泡 が形成されるのを回避することが重要である。

発明の開示 したがって、本発明の目的は、気泡の形成を阻止するように構成された圧力室を 有する新規で改良されたインク噴射システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、インク噴射操作時に気泡の形成を有効に阻止するインク噴 射システム用圧力室を作る方法を提供することにある。

本発明のこれらの目的と他の目的を達成するために用意されるインク噴射システ ムが有する圧力室は、インク噴射オリフィスへ接続され、かつインク供給導管に 連通し、このインク噴射システムにおいて、前記圧力室の表面は、滑らかかつ連 続的であって、インクで濡れることを可能にする表面を形成するとともに、その 室の表面の形状に合致する材料からなる層でコーティングされている。好ましい のは、前記コーティング材料が有機物質からなることであり、この有機物質は、 組立済みのインク噴射システムの室内へ都合良く導入されることができ、そして 前記室の壁土に順応性のあるコーティングを形成し、このコーティングは、前記 システム内で使用されるインク内に含まれていることがある塵、もしくは固形の 粒子材料に対する親和性が低いものである。好ましい材料は、エポキシ、シリコ ン、ウレタン、およびフッ素エチレゾの各ポリマー等を含み、特に好ましいのは 、キシリレン・ポリマー材料である。

本発明の他の目的および利点は、添付図面を参照して、以下の説明を読むことに より明らかになる。

図面の簡単な説明 第１図は、典型的な従来のインク噴射システムにおける圧力室と、インク噴射オ リフィスへのその圧力室の接続構造と、供給導管との配置を示す長手方向で断面 した概略破断図であり、および 第２図は、本発明に従って構成されたインク噴射システムのための代表的な圧力 室を示す第１図のものに類似した図である。

発明を実施する最良の態様 第１図に示されている典型的な従来のインク噴射システムの概略的代表例におい て、インク噴射ヘッドが、複合構造を作るためにサンドイッチ形に配列された一 連のプレート状要素から、便利に組立てられる。したがって、オリフィス付きプ レートｌＯが、インク噴射オリフィス１１を有し、このインク噴射オリフィス１ １は、膜プレート１５、空洞付きプレート１Ｂ、および剛性付与プレート１７の それぞれの互いに整列される開口１２．１３および１４を通って連通して、圧力 室用プレート１９内の開口により形成された圧力室１８へ通じている、この圧力 室用プレート１９の厚さは、例えば０．０７６關であってもよく、その圧力室１ ８は、幅が約１ｍｍで、長さが約９．５　ｍｍであってもよいものである。その 圧力室１８の１つの側壁は、前記剛性付与プレート１７により構成され、その反 対側の側壁は、圧電トランスデユーサ２０により構成され１この圧電トランスデ ユーサ２０は、例えばＰｉｓｃｈｂｅｅｋ氏等の特許第４．５８４．５９０号に 記載されているように、電気信号に応じて前記プレート１７の方へ、およびプレ ート１７から遠ざかる方へ移動する。前記オリフィス付きプレートＩＱ。

ならびに前記各プレート１５．１８および１７は、それぞれ約０．０２５　ｍｖ ｓから０．２５ｍｍの厚さを有することができ、また前記開口１２．１３および １４は、直径が例えば約０．１３１１１１−０．２５１１１１　テあってもよい ものである。

前記圧力室１８の他端部において、前記剛性付与プレート１７は開口２１を有し 、この開口２１は、直径が例えば約０．１３ｍｍ〜０．２５＋ｕであってもよい もので、前記空洞付きプレー）１Ｂ内の空洞２２へ通じ、この空洞２２はインク 供給導管（図示せず）へ接続されている。上記インク噴射システムが作動すると き、インク２３が、空洞２２、開口２１、圧力室１Ｂ、開口１２゜１３および１ ４、ならびにオリフィス付きプレート１０のオリフィス１１の一部に充満し、こ のオリフィス１１ではルメニスヵス（インク表面の凹凸）が形成され、このメニ スカスは、通常は、インクが前記オリフィスの外へ流出するのを完全に阻止する 。しかし、このメニスカスにおいて、大気に接触しているインクは空気を吸収し 、溶は込んだ空気は、前記開口１２．１３および１４内のインク全体に分散され て、前記圧力室１８内のインクの中まで混入することになる。

この後、前記圧電トランスデユーサ２０により形成された圧力室１８の壁が、剛 性付与プレート１７から遠ざかる方へ移動するとき、その圧力室を拡張してイン クを前記空洞２２から吸引し、その結果、その室１８内のインク上の圧力が減少 し、そのため、空気が溶は込む結果として、キャビテーション（空隙）が発生す る傾向があり、これは、前記室の核形成領域に気泡２４を発生させる可能性があ る。そのような核形成領域は、割れ、凹み、または隣接する複数のプレート間の 接触線に形成されるコーナーのような、鋭い不連続部により形成され得るもので あり、またそれらは、粒子化、または前記圧力室の壁土に堆積した他の汚染物に より形成されることもある。従来の圧力室には、そのような核形成領域が存在す るため、前記インク噴射システムの動作時に、空気が溶は込んだインクが減圧さ れる際に、常に、前記圧力室内に気泡が発生する傾向が生じることになる。

本発明によると、前記システムの動作時に、溶は込んだ空気が前記圧力室内に気 泡を発生させる傾向は、前記圧力室の表面にコーティングを施すことにより大幅 に排除され、このコーティングの材料は、前記室の表面形状に合致するが、前記 圧力室の壁における凹み、割れ、および鋭いコーナーのような、微視的な不連続 性を埋めるとともに、清らかにするものである。本発明による典型的な構成が第 ２図に示され、この構成においては、薄い連続的なコーティング２５が、前記室 １８の６壁を被覆し、かつ前記開口１２．１３゜１４および２１、ならびに前記 空洞２２の中へ延在している。したがって、前記圧力室内および隣接する複数の 領域の核形成領域が排除されている。

前記コーティング材料は、この目的に対して有効となるように、ピンホールがな く、かつ機械的可撓性を有するコーティングであって、清潔で濡れることが可能 な表面、すなわち高い表面エネルギーを持つ表面を有するコーティングを形成す べきものである。前記表面を非導電性にすべきことも好ましい。

また、微視的不連続性のない前記圧力室の内部に滑らかで連続的な表面を確保す るために、前記表面コーティングは、前記圧力室と、前記インク噴射オリフィス へのその圧力室の接続部と、前記インク供給導管とが相互に組立てられた後に、 塗布されるべきであるのが好ましい。そうでないと、例えば、前記圧力室と、関 連するインク導管とを形成するために相互に組立てられた複数の別々のプレート の表面上のコーティング間に、不連続性が生じる可能性がある。したがって、前 記コーティングを作るための材料は、前記表面上に薄くて均一なコーティングを 残すため、前記導管および開口を通過して前記圧力室内へ入ることができる液体 のような、流体からなるべきであるのが好ましく、あるいは、前記表面上で濃縮 もしくは堆積するとともに、凝固もしくは合着して、均一で清らがなコーティン グとなるよう、蒸気もしくは懸濁粒子の形で前記システムを通過することができ る材料であるべきことが好ましい。

必要な電気的、機械的特性および表面特性を持たせるには、エポキシ、ウレタン 、シリコンおよびフッ素エチレンの各ポリマー、ならびに同様の材料からなるコ ーティング材料が好ましい。特に好ましいのは、ポリ（ｐ−キシリレン）および ポリ（クロロ−ｐ−キシリレン）のようなキシリレン・ポリマー材料であり、こ の材料は、二量形を蒸発させてその蒸気を形成することにより作ることができ、 この蒸気は、凝縮の際にポリマー化して、所望の電気的、機械的特性および表面 特性を有する均一で適合性のある薄いフィルム状ポリマー製コーティングを形成 する。キシリレン・ポリマーからなる薄い層もしくはフィルムは、蒸気相から無 方向的状態に堆積されることが可能であるので、インク噴射システム内の前記圧 力室には、前記インク噴射ヘッドの組付は後に、前記キシリレン材料の蒸気相へ 前記インク噴射システムを露出させることにより、そのようなポリマー材料から なる均一で薄い順応性のあるコーティングを設けることができる。

第２図に示されている前記室１８のような圧力室の壁土に、薄くて順応性のある キシリレン・ポリマー製コーティング２５を施すために、前記プレー）１５．１ ８．１７．１９＃ヨび２ｏがらなり、かつ好ましくは前記オリフィス付きプレー ト１０を除去される前記インク噴射ヘッド組立体が、約０．１トルのように減圧 される。名称ｒｐａｒｙｌｅｎｅ　ＤＪとして商業的に入手可能なジクロロジ− ｐ−キシリレンのような、所望のキシリレン材料からなる二量形は、１トルの圧 力で約２５０℃で蒸気化され、そして、０．１　）ルで約６００℃まで加熱され ることにより、単量形を作り、次にこの単量形は、約２５℃に維持されたインク 噴射ヘッド組立体へ塗布される。この単量体は、前記インク噴射用組立体の表面 に接触した際、凝縮してポリマー化することにより、その表面上に、連続的に薄 い順応性のあるコーティングを形成する。

好ましくは、前記圧力室を形成している表面上の前記順応性のあるコーティング が、約０．１から約５ミクロンの厚さを有すべきであり、最も好ましいのは、約 ０．２ミクロンと約２ミクロンの間の厚さである。ポリ（クロロ−ｐ−キシリレ ン）は、普通は、室温で、１分間当たり約０．５ミクロンの速度で蒸気から堆積 されるので、２ミクロンの厚さの層２５は、約４分で、前記圧力室１８の壁土に コーティングされることが可能である。ポリ（ｐ−キシリレン）の層は、もっと ゆっくり形成されるので、同一の条件下で同一の厚さを達成するには、大幅に多 くの時間を必要とする可能性がある。

圧力室の壁土におけるここに記載したタイプの薄くて、連続的で、順応性のある 有機コーティング層を用いることにより、溶解空気を含むインクが減圧されると きに気泡を形成する原因となる核形成領域が、実質的に排除される。

結果として、幾らかの溶解空気を含むインクが、前記圧力室内に気泡を形成させ ることなく、大幅に減圧されることが可能であり、あるいは多量の溶解空気を含 むインクが、このコーティング層を用いずに前記圧力室内に気泡を生じさせてい た減圧圧力と同一の圧力で、気泡を生じさせることなく減圧されることが可能で ある。したがって、気泡の形成を有効に阻止する本発明によるインク噴射システ ムのための改良された圧力室は、現在のインク噴射システムの欠点を克服すると ともに、インク噴射システムがより広範囲な条件に亘って作用することを可能に する。

本発明は、ここでは特別な実施例に関連して説明されてきたけれども、それらの 多くの変更および交換が当業者には容易に理解されよう。したがって、全てのそ のような変更および交換例は、本発明の意図する範囲内に含まれる。

同時に出願審査請求書あり 手続補正書 平成１年１２月６唱

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．インク噴射システムのための圧力室であって、複数の壁用断片により形成さ れた室と、壁用断片を貫通しかつインク噴射用オリフィスに連通している第１開 口手段と、壁用断片を貫通しかつインク供給導管に連通している第２開口手段と 、前記室の壁用断片の形状に順応する滑らかで、連続的で、不浸透性のコーティ ングを形成するコーティング材料からなる層とを具備し、これにより、前記室内 の溶解空気を含むインクが減圧されるときに、気泡を形成させる核形成領域を排 除したことを特徴とするインク噴射システム用圧力室。
2. ２．前記壁用断片上の前記コーティングが、約０．１ミクロンと約５ミクロンの 間の厚さを有することを特徴とする請求項１記載の圧力室。
3. ３．前記壁用断片上の前記コーティングが、約０．２ミクロンと約２ミクロンの 間の厚さを有することを特徴とする請求項２記載の圧力室。
4. ４．前記コーティングが、ポリマー材料で形成されていることを特徴とする請求 項１記載の圧力室。
5. ５．前記コーティングが、エポキシ、ウレタン、シリコン、フッ素エチレン、お よびキシリレン・ポリマーの各材料からなるグループより選択された材料で形成 されていることを特徴とする請求項１記載の圧力室。
6. ６．前記コーティングが、キシリレン・ポリマー材料で形成されていることを特 徴とする請求項５記載の圧力室。
7. ７．前記コーティングが、ポリ（ｐ−キシリレン）で形成されていることを特徴 とする請求項６記載の圧力室。
8. ８．前記コーティングが、ポリ（クロロ−ｐ−キシリレン）で形成されているこ とを特徴とする請求項６記載の圧力室。
9. ９．インク噴射システム用圧力室を作る方法であって、複数のプレート状構成要 素を組立てることにより室を形成し、この室が複数の壁表面を有し、これらの壁 表面に、インク噴射オリフィスに連通された第１閉口と、インク供給導管に連通 された第２閉口とが設けられるようにする工程と、前記室内へ流動性コーティン グ材料を導入し、これにより、前記室の壁表面上に、薄く、かつ連続的で順応性 のある前記材料からなるコーティングを堆積させる工程とを具備するインク噴射 システム用圧力室を作る方法。
10. １０．前記室内へ導入される前記流動性材料が、エポキシ、ウレタン、シリコン 、フッ素エチレン、およびキシリレンの各材料からなるグループより選択される ことを特徴とする請求項９記載の方法。
11. １１．前記キシリレン材料を気化させ、このキシリレン蒸気を前記圧力室内へ導 入し、この圧力室の壁表面上に、キシリレン・ポリマー材料からなるコーティン グを堆積させる工程を含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. １２．前記室の壁表面上に堆積されるコーティングが、ポリ（クロロ−ｐ−キシ リレン）であることを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. １３．前記室の壁表面上に堆積されるコーティングが、ポリ（ｐ−キシリレン） であることを特徴とする請求項１１記載の方法。