JPH03150165A - インク・ジエツト・プリント・ヘツド - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、プリンタ用のヘッ、ド、特に各々別々に駆動
される複数のインク・ジェットツズルをアレイ状に構成
した小型のインク・ジェット・プリント・ヘッドに関す
る。

［従来技術及び発明が解決しようとする課題］インク・
ジェット・システム特にドロップ・オン・デマンド型又
はインパルス型インク・ジェット・システムは従来より
周知である。インパルス型インク・ジェット装置の原理
は、インク室を変位させノズルを介してインク室からイ
ンク滴を射出することである。インク室を変位させるた
めに駆動機構が使用される。典型的な駆動機構は、薄い
隔壁に結合した圧電素子の如き変換器を含んでいる。こ
の変換器に電圧を印加すると、変換器は平面の大きさを
変化させようとするが、隔壁にしっかりと結合している
ので折り曲がる結果となる。

この変換器の折り曲がりによりインク室内のインクが変
位し、インク供給口からインク室にインクが流れ込むと
共に出力口からノズルへとインクが送られる。一般に、
多数のノズルを高密度のアレイ状に配列出来るようにヘ
ッドを構成することが望ましい。しかし、多数のインク
室を設け、これらのインク室に対応する多数のノズルを
接続することは、それほど簡単に出来ることではない。

これは、特にアレイ状の小型インク・ジェット・プリン
ト・ヘッドの場合には大きな問題である。これに関連し
ていくつかの従来例を挙げる。

シュリアナ・ジュニア等の米国特許第４２６６２３２号
及びドーリングの米国特許第４３１２０１０号では、複
数のインク圧力室から延びる複数のチャネルを夫々ノズ
ルに集約させ、より狭いセクションにノズルの間隔を狭
くした高密度のノズル・アレイを実現している。このよ
うな狭くしたセクションに高密度にノズルを実装すると
、プリント・ヘッドの厚さが格段に増し、製造工程が複
雑になってしまう、更に、ドーリングの特許では、イン
ク室に夫々対応するノズルを接続するための異なる長さ
のチャネルを設けたノズル・アレイを凹示している。こ
の種のヘッドは、長さの異なる多数のチャネルを設ける
ので、ノズルによってインク噴射特性が変化してしま、
う、高価につく駆動回路を設けて長さの異なるチャネル
に対する補正をするように圧電変換器を制御することも
可能であるが、仮えそのような駆動回路を設けたとして
も、種々の特性を有するノズルから一様なインク滴を噴
射させることは困難なのである。

ステムの米国特許第３７４７１２０号明細書の第２０図
には、別のインク・ジェット・プリント・ヘッドの例が
開示されている。この設計例では、２列、３列及び２列
の円形インク圧力室を夫々中心をずらして配置している
。夫々のインク圧力室は異なる長さのチャネルで共通の
インク室に夫々接続されている。ノズルは、この共通イ
ンク室に夫々接続されている。このように、ノズル群と
チャネル群の間に共通インク室を設けた場合の欠点は、
個々のノズル間に音響的クロストークが発生することで
ある。

ドーリング等の米国特許第４５９９６２８号では、ノズ
ル・アレイを有する更に別構造のインク−ジェット・プ
リント・ヘッドを開示している。

この例では、略円錐形のインク圧力室により夫々のノズ
ルが共通のインク供給装置に接続されている。これらの
インク圧力室は各々が円形の断面を有する２列の互いに
平行な圧力室群に形成されており、一方の列のインク圧
力室群の中心と他方の列の圧力室群の中心が夫々一直線
に並べられている。

クルゾ・ウリベ等の米国特許第４６８０５９５号には、
別構成のインク・ジェット・プリント・ヘッドが開示さ
れている。この公報の第１図、第３図、第５図及び第６
図は、略長方形のインク圧力室群を２列の平行な群に分
け、それらの中心を位置合わせした装置を示している。

インク・ジェットツズルは各々対応するインク圧力室に
接続されている。各ノズルの中心軸は、インク圧力室を
含む面に垂直に延びており、インク圧力室の延長部分と
交差している。また、ノズル孔と夫々位置が整合するよ
うに注意深く形成されたインク孔を介してインクがこれ
らの圧力室に供給される。

一般に、特定の粘性を有するインクを用い、所定のイン
ク滴噴射率で且つ同じ駆動電圧で動作させる場合、長方
形の圧電変換器の方が丸型又は六角形型の場合よりも表
面積が大きくなる。更に、この従来のインク・ジェット
・アレイの構造では、ある大きさのインク・ジェットに
インク室を組み込む場合に大きさの制限が生じる。

カナヤマの米国特許第４４６０９０６号は、円形のイン
ク圧力室とノズルとを接続するオフセット・チャネルを
設けたインク・ジェット・プリント・ヘッドを開示して
いる。このプリント・ヘッドでは、インク圧力室の面に
垂直な方向にインクが噴射されるので、インクを噴射す
る各ノズル外側表面にインク溜まりが生じてしまう、こ
の結果、対応するインク圧力室から供給されるインク以
外のインクがノズルに供給されるので、上述のステムの
特許の場合と同様の問題が生じる。

マツダ等の米国特許第４２１６４７７号及びコトの米国
特許第４５２５７２８号の内容は、インク圧力室の面に
対して垂直ではなく平行にインクを噴射させるインク・
ジェット装置の代表的な例である。一般に、インク圧力
室の面に平行にインクを噴射させる従来の装置は、比較
的製造が複雑になるという欠点がある。コトの特許の例
では、一列の長方形変換器群を基板の一方の側面に設け
、他の一列の変換器群を基板の反対の側面に設けている
。この基板の一方の側面の変換器群とそれに対応するノ
ズルの開口部は、反対の側面の変換器群とノズルの開口
部に対して位置がずれているので、高密度実装に不利で
ある。マツダ等の特許の例では、各長方形の変換器は、
通路を介してノズル孔に接続されたインク室に結合され
ている。この特許明細書に記載された実施例の場合、ノ
ズル孔に接続されたインク通路の長さは、各変換器とそ
れに対応するノズルとの位置関係に応じて異なっている
。フィッシュベック等の米国特許第４５８４５９０号の
第３図及び第４図には、長方形の変換器の面に平行な方
向にインク滴を射出し、且つインク室の体積を伸縮する
別の形式のインク・ジェット・プリント・ヘッドが開示
されている。

インク圧力室の面に平行にインク滴を射出する別の例は
、ツヅキの米国特許第。４４３５　フ　２１号、マツダ
の米国特許第４５２８５７５号、カムラの米国特許＠４
５２１７８８号及びヤマムロの米国特許第３４２７８５
０号に開示されている。

このように、インク・ジェット・プリント・ヘッドに関
しては多くの従来例があるが、これらの従来例と比較し
て、更に小型で、製造が容易で、高速動作が可能で、且
つ効率の高いインク・ジェット・プリント・ヘッドを実
現することが重要である。

従って、本発明の目的は、複数のノズルを接近させてア
レイ状に構成した小型のインク・ジェット・プリント・
ヘッドを提供することである。

本発明の別の目的は、製造が比較的容易で製造コストを
低減したインク・ジェット・プリント・ヘッドを提供す
ることである。

本発明の他の目的は、比較的高速に効率よく且つ安定的
に動作し得るインク・ジェット・プリント・ヘッドを提
供することである。

本発明の更に他の目的は、個々のノズルのインク滴射出
特性が略同−であるインク・ジェット・プリント・ヘッ
ドを提供することである。

［課題を解決する為の手段］ 本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッドは、多層
板構造を有し、これらの多層板は、インク滴を射出する
為の複数のノズルを形成したノズル板と、略円形の複数
のインク圧力室を互いに接近させ少なくとも２列に配列
形成した圧力室板と、上記ノズルとそれに対応する上記
インク圧力室の出力口とを夫々接続する通路を形成した
インク通路板と、上記第２の板に接合され、上記複数の
インク圧力室と駆動手段を隔てる隔壁板とを具えており
、圧力室板の１つの列内の各インク圧力室の中心位置に
対して隣合う列内の各インク圧力室の中心位置を列方向
にずらして配置している。

［作用］ 本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッドは、装置
全体の大きさに影響する複数のインク圧力板の配列を効
率的に配置することにより、小型で製造が比較的容易な
装置を実現している。

［実施例］ 先ず、本発明の実施例の説明の前に前提となる技術に関
して説明する。本発明の契機は、圧電変換器の如き駆動
機構により各々が駆動される複数のインク・ジェットツ
ズルをアレイ状に構成した小型のドロップ・オン・デマ
ンド・インク・ジェット・プリント・ヘッドへの要請で
ある。プリント・ヘッドが両方向に反復移動しプリント
を行い、その後プリント媒体が曲面上を垂直方向に送り
出されるようなタイプライタ型のプリント装置に使用さ
れるインク・ジェット・プリント・ヘッドを考えてみよ
う、この場合、ノズル・アレイの垂直方向の長さを出来
る限り小さく形成して種々のノズルからプリント媒体ま
での距離のばらつきが出来るだけ小さくするようなプリ
ント・ヘッドが望ましい、この最小の垂直距離は、プリ
ント線密度の逆数と特定のカラーをプリントするジェッ
トツズルの数との積に等しい、例えば、黒色をプリント
する４８個のノズルで１インチ当たり３００ラインの密
度でプリントをする場合、そのノズル列の最小垂直距離
は、４７７３００インチとなる。

更に、プリント・ヘッドの水平方向の長さも最小にする
ことが望ましい。原理的には、４８個のノズルを用いて
１インチ当たり３００ラインを黒色で水平及び垂直方向
にプリントするヘッド部分の場合、４８個のノズルの垂
直方向の列は最初のノズルの中心から最後のノズルの中
心までの長さが４７／３００インチとなる。この構成の
場合、各ノズルは、余分な走査動作をすることなく、紙
（プリント媒体）の右端から左端までプリントすること
が出来る。ノズルを水平方向にずらして構成すると、プ
リント媒体上の全ての領域にプリントする為には、少な
くともそのずらした長さだけ走査動作のマージンを取っ
て水平方向に余分に走査する必要がある。このような余
分な走査動作により、プリント時間も長くなる上にプリ
ンタ装置全体の幅も大きくなってしまう。従って、装置
の幅を小さくするには、ノズルの水平方向の間隔を最小
にすることが望ましい、圧力変換器（圧電変換器とイン
ク圧力室内に曲が・る隔壁の組み合わせ）の横方向の寸
法は、プリント線密度の逆数の値より何倍も大きくなけ
ればならないので、ノズル群をある程度水平方向にずら
して配置する必要がある。このずらす長さは、変換器の
寸法及びノズルの配置によって決まる。よって、このず
らす長さを最小にするのが良い。

ノズルの水平方向の間隔を最小にする一つの方法は、イ
ンク圧力室又は圧力変換器のアレイの境界内に何も構成
要素を入れないことである。他の全ての構成要素は、こ
れら圧力室又は変換器と同じ面内にある場合には、その
アレイの外側に配置するか、或いはそのアレイの上（ノ
ズル群より更に上の位置）又は下（ノズル群に近い位置
）に配置する。例えば、変換器への電気的接続は全て圧
力変換器の上側の面内に設けることが出来、他方、入口
通路、オフセット・チャネル通路、出力口通路及びノズ
ル群は全てインク圧力室又は圧力変換器の下側の面内に
設けることが出来る。これらの中の２種類の要素を同じ
面内に設けたら、互いに邪魔になるので、互いに異なる
面内に配置する。

その結果、ノズル群の水平方向のずれは、複数の圧力変
換器又はインク圧力室をどれだけ接近させて配置出来る
かということのみによって決まる。

例えば、入口通路はオフセット・チャネル通路とは違う
面内に配置することが出来、オフセット・チャネル通路
は出口通路と異なる面内に配置可能である。従って、ノ
ズル・アレイの垂直及び水平方向の寸法を最小にする為
には、プリント・ヘッドの厚さを増して、多層構造にす
れば良い。

ｒａｓ成の電子駆動回路は、一般に個々の部品から回路
を組む場合より安価である。このＩＣ内の全ての駆動回
路を同じ瞬間にトリガすることが出来れば、もっと安価
になる。よって、プリント・ヘッドのノズル群を垂直方
向に一列に配置出来ない場合、１つのノズルと隣のノズ
ルとの水平方向のずれは、安価な駆動回路を用いれば、
水平方向のプリント線密度の逆数の整数倍となる。２つ
以上の駆動回路を使用した場合、この要件は緩和される
が、１つのＩｃで駆動される全てのノズル群の水平方向
の間隔は、水平、方向のプリント線密度の逆数の整数倍
になる。

また、駆動電圧を低電圧とし、高速にインク滴を噴射す
る動作が可能で、比較的組立が容易であり、多色のイン
クをプリント出来る小型のプリント・ヘッドを実現する
ことが望ましい、一般に、これらの特徴を全て合わせ持
つプリント・ヘッドが最も望ましい。もっとも、これら
の各特徴は、どれも望ましいものであり、本発明のイン
ク・ジェット・プリント・ヘッドの特徴として個々に寄
与している。

第２図は、本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッ
ドの一実施例であり、ヘッド本体ｌＯにはインクが供給
されるインク人口１２が形成されている。ヘツド本体Ｉ
Ｏには更にインク滴を形成する出力口、即ちノズル１４
及びインク人口１２からノズル１４までのインク流経路
が形成されている。一般に、本発明のプリント・ヘッド
は、多数のノズルで構成されたノズル・アレイ１４を含
み、これらのノズルは互いに接近して配置されており、
各ノズルから噴射するインク滴によりプリント媒体（図
示せず）にプリントする。

インク人口１２に入ったインクは、インク供給多岐管１
６に流れ込む、典型的なインク・ジェット・プリント・
ヘッドは、黒色、シアン、マゼンタ及びイエローを夫々
受ける少なくとも４つの多岐管を有し、これらは黒色及
び減法三原色のプリントに用いられる。しかし、多岐管
の数は、プリンタの設計、例えば黒色のみでプリントす
るとか、フルカラーより少ない色でプリントするとかの
場合に応じて変更し得る。インク供給多岐管１６からイ
ンクはインク供給チャネル１８及びインク入口２０を通
過してインク圧力室２２に流れ込む。

インクはインク圧力室２２から出口２４を介して流れ出
て、インク通路２６を通ってインク滴が射出するノズル
１４へ供給される。矢線２８はインクの流れを示してい
る。

インク圧力室２２は、可撓性の隔壁３４により一方の側
面が形成されている。この例の圧力変換器は隔壁３４に
エポキシ樹脂により固着された圧電セラミック・ディス
ク３６、であり、インク圧力室２２に張り付けられてい
る。従来と同様に、圧電セラミック・ディスク３６は、
図示していないが電子駆動回路に電気的に接続された金
属膜層３８を有する。他の構成の圧力変換器を用いても
良いが、第２図の圧力変換器は折り曲げモードで動作す
る。即ち、圧電セラミック・ディスクに電圧が印加され
ると、ディスクが大きさを変えようとする。しかし、デ
ィスクは隔壁にしっかりと固着されているので、折り曲
がる結果となる。この折り曲がりによりインク圧力室２
２内のインクに変位が生じ、通路２６を通ってインクが
外向きに流れノズル１４へ供給される。インク滴の射出
後、インク圧力室２２へのインクの再注入は、圧力変換
器３６が反対側に折れ曲がることにより行われる。

上述のインクの出力流経路に加えて、選択的インク出口
、即ちパージ・チャネル４２もヘッド本体ＩＯに形成さ
れている。このパージ・チャネル４２は、ノズル１４に
隣接するヘッドの内側部分にインク通路２６と接続され
ている。このパージ・チャネル４２によりインク通路２
６からパージ多岐管４４が接続されており、このパージ
多岐管４４から出力通路４６を介してパージ出力ボート
４８に接続している。このパージ多岐管４４は、通常、
パージ・チャネル４２と同様のチャネルにより多数のノ
ズルに対応するインク通路に接続されている。パージ動
作（気泡等の除去動作）中に、矢線５０で示すよ、うに
バージ・チャネル４２から多岐管４４及びパージ通路４
６へとインクが流れるが、詳細については後述する。

本発明のインク・ジェット・ヘッドの製造を容易にする
為には、ステンレス鋼材等の多層板又は多層シートでヘ
ッド本体ｌＯを形成するのが好適である。第２図の実施
例では、これらの多層シート又は多層板は次のような種
々の板で構成されている。隔壁板６０は、隔壁３４、イ
ンク人口１２及びパージ出口４８を形成している。イン
ク圧力板６２は、インク圧力室２２、インク供給多岐管
の一部分、及びパージ通路４８の一部分を形成している
。分離板６４は、イン・り通路２６の一部分、インク圧
力室２２の一方の境界面、インク圧力室の入口２０及び
出口２４、インク供給多岐管１６の一部分、並びにパー
ジ通路４６の一部分を形成している。インク入口板６６
は、インク通路２６の一部分、入口チャネル１８及びパ
ージ通路４６の一部分を形成している。また別の分離板
６８は、インク通路２６及び４６の一部分を形成してい
る。

オフセット・チャネル板７０は、通路２６の主要部（オ
フセット・チャネル部分）７１及びパージ多岐管４４の
一部分を形成している。分離板７２は、通路２６及びパ
ージ多岐管４４の一部分を形成している。出口板７４は
、パージ・チャネル４２及びパージ多岐管４４の一部分
を形成している。

ノズル板７６は、アレイ状のノズル１４を形成している
。選択的ガード板７８は、ノズル板７６を保護し、ノズ
ル板がスクラッチや他の損傷を受ける可能性を防止する
。

図示した実施例よりも多くの又は少ない数の金肩板を用
いて種々のインク通路、多岐管及びインク圧力室を形成
して本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッドを実
現しても良い、例えば、第２図のように１枚の板でイン
ク圧力室２２を形成する代わりに多数の板を用いても良
い、また、多層金属板に種々の機構の全てを形成する必
要もない。例えば、化学的エッチング処理により製造す
るとした場合、金属の化学的エッチングの為のテンプレ
ートとして使用するホトレジスト・パターンは、金属板
の各面毎に異なっていても良い、従って、より具体的な
例を挙げれば、インク入口通路のパターンを金属シート
の一方の面上に施し、その他方の面上には圧力室のパタ
ーンを施すようにしても良い、よって、エッチングを注
意深く制御することにより、別々のインク入口通路及び
インク圧力室を共通の金属層に組み込むことが可能であ
る。

組立コストを最少にするには、ノズル板７６を除くイン
ク・ジェット・プリント・ヘッドの全ての金属層を従来
の比較的安価なホトパターン工程及びエッチング工程を
用いて製造出来るように設計を行う。機械加エニ程又は
飽の金属加エニ程は必要でない、ノズル板７６は、以下
のような種々の工程を経て完成したものである。即ち、
含硫黄ニッケル漕からの電気鋳造、３００の直列ステン
レス鋼材の微小放電加工、及び３００の直列ステンレス
鋼材の穴開は等である。最後の２つの処理は、ノズル板
のノズルを除く全ての機構のホトパターン処理及びエッ
チング処理に関連して用いられる。別の適当な処理は、
ノズルの孔を開けること及び標準の圧断処理によりこの
板の残りの機構を形成することである。本発明のプリン
ト・ヘッドは、金属層間の位置合わせの条件が厳しくな
らないように設計される。即ち、化学的エッチング処理
で維持可能な通常の許容範囲が適切なのである。

本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッドを形成す
る種々の多層金属層は、適当な機械的締め付は器を用い
るような何らかの適当な方法で位置合わせ及び結合され
る。金属層間の結合に適切な方法は、アンダーソン等の
米国特許第４８８３２１９号（特願平１−２２６３６９
号に対応）に記載されている。この明細書に記載された
方法によれば、種々の金属層を金属で１／８〜ｌ／４μ
ｍの厚さにメッキする。このメッキする金属は金属層と
良好に拡散結合し、且つろう付けに適したものであり、
ヘッドのステンレス鋼材上に信頼性の高いメッキが可能
であり、ステンレス鋼材を使用しない場合でもそのヘッ
ドを形成する金属に良好にメッキし得るものである。例
えば、金は、ステンレス上に容易にメッキ出来る上に極
めて良好に結合及びろう付けすることが可能である。メ
ッキ処理の後、種々の金属層を簡単な２本ビンのアライ
ンメント装置上に順番に積み上げる。このアラインメン
ト装置は拡散結合装置としても機能する。これら積み上
げた部品に以下の処理を行う。

（８）種々の金属層の熱歪を最小にする温度範囲、即ち
４００〜５００°Ｃで拡散結合させる。

（ｂ）拡散結合装置から金属層部品を取り外す。

Ｃｃ）水素雰囲気中のろう付は炉の中に固定しないで挿
入する。

（ｄ）ろう付けする。

この結合過程は、密閉状態で行われ、部品間の結合力は
強く、プリント・ヘッドの微小なチャネルを塞いでしま
うような突起部を残すことがなく、プリント・ヘッドの
各部の機構を歪ませることがなく、極めて高い満足度、
略１００パーセントに近い優れたプリント・ヘッドを実
現出来る。この製造工程は、標準のメッキ装置、標準の
ろう付は炉、及び簡単な拡散結合装置を用いて実行可能
であり、多くのインク・ジェット・プリント・ヘッドを
製造しつつ、結合工程の最初から最後まで３時間以内で
完了することが出来る。更に、メッキした金属は非常に
薄いので、ろう付は工程の際にメッキした金属層の殆ど
全てがステンレス鋼の中に拡散するので、この金属がイ
ンクに化学的変化や電気分解等の作用を与えることはな
い、従って、メッキ金属としてインクと容易に反応する
ような例えば銅の如き金属を結合工程で使用しても問題
はない。

本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッド用に選択
した電気機械的な圧力変換機構３４及び３６は、金属化
させた複数の圧電セラミック・ディスクを含み、第１図
に示すように、これら圧電セラミック・ディスクは夫々
対応するインク圧力室２２の上に中心を合わせてエポキ
シ樹脂で金属隔壁板６０に固着されている。第１図は、
１６個のジェットツズルを有するノズル・アレイ型プリ
ント・ヘッドの組立に用いられる種々の金属層６０〜７
８の分解斜視図である。この型の変換器は略円形にする
と最も電気機械的効率が高くなる。

この電気機械的効率は、圧電セラミック素子の所定の領
域の体積変位に関連している。従って、この型の変換器
の方が、折れ山がリモートで動作する矩形型のものより
も効率が高い。

非常に小型のインク・ジェット・プリント・ヘッドを容
易に製造する為に、第１図に示すように、種々のインク
圧力室２２は、略平坦になっている。

即ち、圧力室２２はその深さに比べ横断面の方が遥かに
大きいので、圧力室の体積の変位により高圧が発生する
。更に、本発明のプリント・ヘッドのインク圧力室の全
てが、イ・ンク・ジェット・プリント・ヘッド内の同じ
平面又は同じ深さの位置に好適に配置されている。但し
、これは必須要件ではない。この圧力室の位置は、第２
図及び第１図に示すように、１枚以上の金属板６２の面
で決まる。

高密度にヘッドを形成する為に、インク圧力室２２は、
互いに幾何学的中心をずらした少なくとも２列の領域を
平行に配置している。また、これら圧力室は、極めて僅
かなシート状材料により互いに分離されている。一般に
、圧力室の間にはこのシート状材料が残っているが、こ
れは金属層間でインクの漏れが起こらないように金属層
間の結合の信頼性を高める為である。第１図〜第７図に
示すように、好適実施例は少なくとも４つの平行なイン
ク圧力室２２の列を含んでおり、これらの列の中心は隣
の列の中心からずれた位置にある。

特に、第１図の円形圧力室では、４つの平行な圧力室の
列の位置をずらしてあり、各圧力室の中心を直線で結ぶ
と六角形のアレイを形成するようになっている。圧力室
の中心は、不等辺六角形の配列状に位置しているが、最
も小型な構造にするには正六角形状に配列すれば良い。

この配列はどちらの方向に任意に拡張してインク・ジェ
ット・プリント・ヘッドに設ける圧力室及びノズルの数
を増加しても良い。一般に、効率良く動作させる為には
、圧力室は横断面の方向に略等方的な大きさを有するの
が望ましい、従って、略円形の圧力室が極めて効率的で
あると考えられる。しかし、例えば横断面が六角形にし
た他の構造の圧力室も実質的に横断面について等方的で
あり、効率的であると考えられる。他の構造の圧力室も
採用し得るが、横断面について略等方的なものが望まし
い。

圧電セラミック・ディスク３６の代表的な厚さは、０．
０１０インチであるが、それより薄くても厚くても良い
。これらのディスクは、円形のインク圧力室に合わせて
略円形にするのが理想であるが、これらのディスクを六
角形に形成すると、俺かであるが必要な駆動電圧が上昇
する。従って、これらディスクは大きな母材から例えば
丸鋸等で切り取って作ることができる−　これら六角形
の圧電セラミック・ディスク３６の内接円の直径は、通
常、対応する圧力室２２の直径より数千分の１インチだ
け小さく、これらのディスクの外接円の直径は数千分の
１インチだけ大きくなっている。

隔壁層６０の代表的な厚さは、０．００４インチである
。

第２図に関して説明したように、インク通路２６により
各圧力室が対応するノズルに接続されている。一般に、
これらの各通路２６は、対応する圧力室２２に垂直方向
に第１距離だけ延びた第１セクション１００．圧力室２
２の面に平行な第２方向に第２距離だけ延びた第２（オ
フセット・チャネル）セクション７１、及び第２方向に
垂直で対応するノズルの方向に延びた第３セクションで
構成されている。通路２６のオフセット・チャネル・セ
クション７１により、対応するインク圧力室間の中心間
隔よりノズル間の中心間隔を狭くするように複数の列の
ノズル１４の位置が決められオフセット・チャネル・セ
クション７１は通路２６の主要部である。更に、通路２
６及び特にオフセット・チャネル・セクションは、イン
ク圧力室２２とそれらに対応するノズルの間に配置され
ている。圧力室及びノズルに対応する通路２６は、長さ
及び断面の大きさが等しいことが望ましい。

従って、圧力室の入口チャネルが長さ及び断面の大きさ
が同じであると仮定すると、各ジェット機構の全てが同
じ共振特性を有し、同じ波形で駆動することにより種々
のノズルから略同じインク滴噴射特性でプリントするこ
とが可能になる。更に、オフセット・チャネル・セクシ
ョン７１は、通常、単一の共通金属板に形成されている
ので、インク・ジェット・プリント・ヘッドの厚さひい
ては重さ及びコストを最少にすることが出来る、　　第
１図〜第８図及び第１５図では、オフセット・チャネル
・セクション７１は、通路部分１００及び１０４の間を
接続している。六角形に配置した圧力室の中心間の間隔
が、０．１３５インチならば、オフセット・チャネル・
セクションの一端の中心から他端の中心までの距離は・
０．１１６インチである。即ち、正三角形の幾何学的性
質からオフセット・チャネル・セクションの長さは、イ
ンク圧力室の中心間距離にｆ３／２を乗算したものに等
しい。更に、オフセット・チャネル７１は、ノズルの隣
にある一端の幅が０−０１５インチであるが、他端の幅
は０．０２４インチである。勿論、これらの値は変更可
能である。例えば、このチャネルの他端の幅は、０．０
２０〜０．０３６インチの範囲で試験して良好な結果が
得られた。オフセット・チャネルの代表的な厚さは、０
．２０インチであるが、この厚さは２枚の同じ層を重ね
て形成しても良い。

再び、第１図〜第３図を参照する。ノズル１４は、金属
層６２の面及び対応するインク圧力室２２の面に略垂直
な中心軸を有する。更に、これらのノズルの中心軸は、
金属層６２に交差するまで延長すると、対応するインク
圧力室に交差せずずれている。第１図及び第３図のイン
ク・ジェット・プリント・ヘッドでは、ノズル１４が１
列に配置されている。これは直線的に配列するのが望ま
しいが、必ずしも直線的に配列する必要はない。

他方、これらのノズルに接続されたインク圧力室２２は
、４列に配置されている。更に、圧力室の横の寸法は０
．１１０インチでこれら圧力室２２の六角形アレイは０
．１３５インチ間隔で配列されている。従って、これら
インク圧力室は、金属層の結合に必要な最小量だけの間
隔で近接して設けられている。ノズルの直径は、３５〜
８５ミクロンの範囲が良好であったが、この範囲に必ず
しも限られるものではない、水性インクで単位インチ当
たり３００ドツトをプリントするには、プリント媒体の
インク滴の拡散が制限されるので、ノズルの直径は、約
７５ミクロン程度にすることが望ましい。これらの例で
は、ノズル板の適当な厚さは、約６３〜７５ミクロン、
即ち０．００２５〜０．００３０インチである。

更に、第１図及び第４図の構成上、特にオフセット・チ
ャネルにおいては、動作中に於けるノズル間の中心間隔
は、約０．０３３５インチである。

この間隔の場合、ノズルの線、が水平位置からアークタ
ンジェントｌ／１０の角度だけ回転した位置にあると（
第８図参照）、隣合うノズル間の垂直距離は、丁度１／
３００インチとなり、対応する水平間隔は、１０７３０
０インチとなる。これらの水平及び垂直方向の間隔の場
合、プリント・ヘッドは、水平及び垂直の両方向に単位
インチ当たり３００ドツトの密度でプリントするように
設定されている。

上述のインク圧力室及びノズルの構成を有するインク・
ジェット・プリント・ヘッドを考えよう。

また、垂直プリント密度の逆数をＶ、水平プリント密度
の逆数をｈ、ノズル間の水平ドツトの数をｎと仮定する
。この場合、第７図を参照すると。

ノズル間の間隔をＳ、圧力室間の中心間隔をＣ、圧力室
の列の間隔をＬとすると、以下の関係式が成立する。

ｓ＝（Ｊ丁／２）Ｃ＝２Ｊ丁　ｖｌ＋ｎゴロｒ更に具体
的な例として、ｖ　＝　ｈ　＝　ｌ　／　３００インチ
とすると、以下の表に示すように、種々のｎの値に対し
てｓ、　　Ｃ及びＬの値が選択される。

［表］ ｎ　　　　　　ｓ（インチ）　　　　　　　Ｃ（インチ
）　　　　　　　Ｌ（インチ）１０　　　　　．０３３
５　　　　　　　−１３４０　　　　　　　　−１１６
０９　　　　　．０３０２　　　　　　　．１２０７　
　　　　　　　．１０４６８　　　　　．０２６９　　
　　　　　，１０７５　　　　　　　　．０９３１７　
　　　　、０２３６　　　　　　　，０９４３　　　　
　　　　，０８１６６　　　　　．０２０３　　　　　
　　．０８１１　　　　　　　　，０７０２これ以外の
値も同じように計算出来る。また、ノズル間の水平間隔
の水平プリント密度の逆数の整数倍がいくつでも同じ計
算を適用出来る。

第７図では、圧力室が４列あるが、圧力室２２のインク
入口２０及びインク出口２４が全く反対側に設けられて
いる。ノズル１４の１列だけがインク・ジェット・プリ
ント・ヘッドの中央に沿っ配置され、インク圧力室アレ
イの境界の外側にインク供給多岐管（第１図及び第８図
参照）がある。

これら正反対に設けられた入口及び出口によって、イン
クの充填及びパージ動作の際に圧力室のインクの流れが
良好なので、インク内から泡や不純物が容易に除去され
る。このインクの入口及び出口の構成は、両者の距離を
最大にしているので、音響的な分離度も確実に向上する
。更に、インク出口はインク入口よりもノズルにより近
くなり、インクが流れ易くなる。

従って、図示した構造では、圧力室間の近接した間隔よ
りも更に接近させた間隔で対応するノズルを配置しても
良い。例えば、圧力室の中心間隔をＸとすると、これに
対応するノズルの中心間隔は、上述の例から判るように
、Ｘの４分の１の長さにするのが好適である。対称的構
成にする為に同じ列内のノズルの間隔は、そのノズル列
に対応するインク圧力室の列の数の逆数とすることが望
ましい、従って、例えば、１列のノズルに対応するイン
ク圧力室の列の数が６である場合、その列のノズルの中
心間隔は、対応するインク圧力室の列の中心間隔の６分
の１にすると良い。その結果、ノズルの間隔を接近させ
た極めて小型のインク・ジェット・プリント・ヘッドを
実現することが出来る。本発明のインク・ジェット・プ
リント・ヘッドが小型である点をもっと具体的な例で示
すと、第７図の９６個のノズルを含むノズル・アレイは
、長さ約３．８インチ、幅約１．３インチ、厚さ約０．
０フィンチである。

第１図及び第３図は、第２図のインク出口多岐管４４を
ノズル１４へ接続するインク出口チャネル、即ちパージ
用チャネル４２も示している。通常、更に追加されたこ
れらのチャネル及び多岐管は、最初のジェット・インク
充填動作及び気泡除去の為のパージ動作期間中のみに用
いられるだけである。バルブ（図示せず）がパージ出口
４８を閉じるのに用いられるので、使用されない時には
パージ流経路５０には流れない、り等による米国特許第
４７２７３７８号は、このようなパージ出口の詳しい構
造を開示してい・る。一般に、各インク・ジェットには
、微小なノズル群１４の外にパージ用のチャネル及び多
岐管によってインクの通路が設けられている。その結果
、気泡や他の不純物をノズルを通過させることなくイン
ク・ジェット・ヘッドから除去することが出来る。これ
らの追加されたインク出口チャネル及び多岐管は、本発
明のインク・ジェット・プリント・ヘッドの性能を劣化
させるような影響を全く生じることがなかった。チャネ
ル４２の長さは可変であるが、好適な寸法は、長さが０
．３００インチ、幅が０゜０１０インチ、厚さが０．０
０４インチである。

パージ用チャネル及び出口をなくすと、これらを構成す
るためのプリント・ヘッドの金属板を除去できるので、
本発明のプリント・ヘッドの厚さを低減することが出来
る。

第１図乃至第３図において、インク供給チャネル１８は
、インク圧力室２２とインクツズル１４の間の板６６に
形成される。インク・ジェット・プリント・ヘッドが４
列のインク圧力室を有する構造であると仮定する。この
場合、圧力室の内側の２列のインク供給口がインク・ジ
ェットの外側の２列の圧力室の間を通さなくても良いよ
うにするには、圧力室間の間隔を増加する必要が生じ。

インク供給口はインク圧力室の下側に位置する板の圧力
室につながる。即ち、インク供給口は、インク・ジェッ
ト・ヘッドの外側から圧力室及びノズルの間の板の中へ
延びている。これらインク供給口は、圧力室と夫々位置
が一致するように設けられ、圧力室の下側から圧力室に
接続されている。

内側の列の圧力室の入口チャネルの流体インピーダンス
を外側の列の圧力室の入口チャネルの流体インピーダン
スと等しくするために、これらのチャネルは、同じ断面
及び同じ同じ長さを有する２つの異なる構造で作ること
が出来る。即ち、第１図、第３図、第８図及び第１３図
の１０２ａ及び１０２ｂの構造に留意されたい、入口チ
ャネルの長さ及びそれらの断面積によって流体に対する
特性インピーダンスが決まり、これは、インク・ジェッ
ト・ヘッドの所望の性能を達成するように選択し、圧力
室の入口２０を−／Ｊ％さい孔又はノズル状にする必要
を回避する。代表的な入日チャネルの寸法は、長さ０．
２７５インチ、幅０．０１０インチ、そして厚さがイン
クの粘性に応じて０゜００４〜０．０１６インチ程度で
ある。インクの粘性は、水性インクの場合で約１−１５
センチボアズ、ホット・メルト・インクの場合で約１０
〜１５センチボアズ程度である。ここで重要なことは、
インク・ジェット・プリント・ヘッドを所望の最高速度
で動作させるに十分なインクを供給出来、且つインク圧
力室の音響的な分離状態を良好に維持するようにインク
入口の大きさを決めることである。

入口用多岐管及び出口用多岐管は、４列の圧力室の境界
の外側に配置するのが望ましい。更に、これらの多岐管
の断面の寸法は、インクの体積を最少にしながら、全て
のインク・ジェットツズルを同時に駆動したときにノズ
ルに十分なインクを供給出来、且つ、ジェットツズル間
の相互作用を最少に出来る程のコンプライアンスを維持
するように最適化される。この多岐管の代表的な断面の
寸法は、０．１２Ｘｏ、０２インチである。

出口チャネル及び出口多岐管をなくせば、圧力室とノズ
ルの間の入口用多岐管をオフセット・チャネル７１と同
じ層に配置することにより本発明のインク・ジェット・
プリント・ヘッドを更に小型化することが出来る。この
例は、第４図及び第５図に示している。この後者の構造
の利点は、圧力室の内側の列と外側の列の両方の入口チ
ャネル１８同じ構造、即ち同じ断面且つ同じ長さで良い
ことである。出口チャネルをなくすと、層７２は、薄い
ノズル層を更にしっかりと支持することが可能になる。

圧力室の外側の列の下に入口多岐管を完全に配置すると
、最初の４列の圧力室と同じ六角形の配列を拡張して更
に多くの圧力室の列を設けることが出来る。即ち、層６
２の中に更に多くの数の圧力室を形成することが可能に
なる。この例を第６図に詳細に示している。更に、第９
図〜第１８図は、第８図に示したインク・ジェット・プ
リント・ヘッドに好適な種々の層の構造を示す図である
。

複数のインク供給チャネルに各多岐管からインクが供給
されるが、本発明の設計によれば、共通の多岐管に接続
されたインク圧力室間が音響的に分離される。即ち、上
述の構造において、インク供給多岐管及びインク供給チ
ャネルは実質的に音響的ＲＣ回路として機能し、圧力パ
ルスを減衰させる。このような圧力パルスはインク圧力
室で発生し、その圧力室から入口チャネルを介して共通
多岐管へ逆行し、多岐管の隣の入口チャネルに入り得る
ものであり、隣のジェットツズルへ悪影響を与える虞が
ある。本発明では、これらの多岐管によりコンプライア
ンスの効果が得られ、更に入口チャネルにより音響的な
分離効果が得られるので、これらの圧力室は互いに音響
的に分離されている。音響的に分離されているというこ
とは、１つのジェットツズルのインク噴射特性が同じ多
岐管に接続された他のジェットツズルの動作から何等影
響を受けないことを意味する。この音響的分離は、イン
ク滴の噴射周期がｌＯμ秒以下で達成されることが観測
され、通常は３μ秒以内の周期で達成された。この程度
のクロストークでは、プリント結果には何等影響を与え
ることはない。

本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッドのインク
流の経路をより正確に辿るために、第１図及び第３図を
参照して説明する。

インクは、インク人口１２（層６０）を介してインク多
岐管１３０（層６２及び６４）に供給される。多岐管１
３０からのインクは、入口チャネル１０２ａ（層６６）
の１つの入口１３２ａに供給される。入口チヤネルｌ　
０２ａからのインクは、圧力室の入口２０ａ（層６６及
び６４）を介して圧力室２２ａ（層６２）へ送られる。

インク滴噴射パルス又はパージ動作に応じて、インクは
、圧力室２２ａから接続通路１００ａ（層６４．６６及
び６８）、オフセット・チャネル７１ａ　（層７０）、
及び通路１０４ａ（層７２及び７４）を介してノズル１
４ａ（層７６）へと流れる。保護板７８の開口１３６ａ
は、ノズル１４ａの位置に合わせて設けられており、ノ
ズ・ル１４ａよりも大きい。パージ動作中に、インク通
路１０４ａに達したインクの大部分は、パージ・チャネ
ル４２ａを介してノズルから通路１３８ａ　（層７４及
び７２）へ送られる。これらの通路はに示したように拡
大され、パージ用多岐管４４に接続される。パージ用多
岐管４４からパージ用出口４６（層６８〜６０）を介し
てインクが出力される。

同様に、多岐管１３０からインクが入口チャネル１０２
ｂの１つの多岐管の入口１３２ｂ（層６６）へ流れ、入
口チャネル１０２ｂからのインクは、圧力室入口２０ｂ
　（層６６及び６４）を介して圧力室２２ｂへ供給され
る。圧力室２２ｂからのインクは、接続通路１００ｂ（
層６４．６６及び６８）、オフセット・チャネル７１ｂ
　（層７０）及び通路１０４ｂ（層７２及び７４）を介
してノズル１４ｂ　（層７６）へ送られる。保護板７８
に設けられた開口１３６ｂを介してノズル１４ｂからの
インク滴が射出される。パージ動作中に、通路１０４ｂ
に到達したインクの大部分が、パージ・チャネル４２ｂ
を介して通路１３８ｂ　（層７４及び７２）それからパ
ージ用多岐管４４へ送られる。この多岐管４４からのイ
ンクは、上述のように、パージ出口４６を介してプリン
ト・ヘッドから流れ出る。

第１図のインク・ジェット・プリント・ヘッドにおいて
、上側及び下側のインク供給多岐管１３０及び１３０′
並びに上側及び下側のインク・パージ用多岐管４４及び
４４′がある。残りのノズルへのインク流経路は、上述
の説明から容易に理出来よう、第１図のインク・ジェッ
ト・プリント・ヘッドは、通常黒色インクをプリントす
るのに用いられるが、２つのカラーのインクをプリント
するのに使用可能であり、その場合には、第１図の上側
の多岐管１３０に一方のカラー・インクを供給し、他方
のカラー・インクを下側の多岐管１３０に供給すれば良
い。

同様にして、第４図及び第５図のインク流経路を辿って
みよう。説明の便宜上、第１図の各要素に対応するこれ
らの図面の要素には同じ参照符叶を付している。第４図
及び第・５図において、インクはインク人口１２（層６
０．６２．６４．６６及び６８）から層７０の多岐管１
３０に流れる。

同様の入口１２はこれらの層から上側のインク多岐管１
３０′に延びている。多岐管１３０からのインクは、通
路１３２ａ　（層６６及び６８）−を介してインク入口
チャネル１０２ａの一端へ供給される。チャネルｌ０２
ａからのインクは、通路２０ａ（層６６及び６４）を介
して圧力室２２ａの下端のインク入口に供給される。圧
力室２２ａの上端からのインクは、通路Ｉｏｔａ（層６
４．６６及び６８）を通って層７０のオフセットａチヤ
ネル７１ａの下端に供給される。このオフセット・チャ
ネルの上端からのインクは、通路１０４ａ（層７２）を
介してノズル１４ａ　（層７６）へ送られる。保護板７
８の開口１３６ａは、出力口、即ちノズルｌ−４ａを囲
むように、その位置に合わせて設けられている。

インク圧力室２２ｂへ向かうインク流経路及びこのイン
ク圧力室２２ｂから対応するノズル１４ｂへのインク流
経路は、上述のインク流経路と同様である６　従って、
このインク流経路の要素は、上述の対応する要素と同じ
参照番号に添え字すを付しており、これ以上の説明は省
略する。第１図インク・ジェット・プリント・ヘッドの
ように、第４図のプリント・ヘッドは、単一のカラー（
例えば黒色）又は２つのカラーのインクのプリント用に
用いられる。更に、上述のように、第４図の実施例では
、パージ用多岐管及びパージ・チャネルを除いている。

第６図は、本発明を拡張して容易に得られるインク・ジ
ェット・プリント・ヘッドの分解斜視図である。このプ
リント・ヘッドはより多くのカラー・インクの為に更に
多くの多岐管を有しているが、圧力室２２及びインク・
ジェットツズルの近接間隔を保持している。

層７０に設けられた多岐管１３０，１３０″、１３０°
及び１３０″”″の各々に、夫々人口１２．１２°１２
°″及び１２″″′を介してインクが供給される。これ
ら４つの多岐管は夫々黒色、シアン、マゼンタ及びイエ
ローに対応し、ているが、これらの順序はどうでもよい
。これらの種々のインク圧力室に関するインク流経路の
詳細は、第４図について説明したのと同様であるので更
に説明する必要はないであろう、しかし、便宜上、第４
図の参照符号に対応する参照符号を付した圧力室２２ａ
及び２２ｂに関連する要素のインク流経路を図示してい
る。

第８図のインク・ジェット・プリント・ヘッドは、タイ
プライタ−に類似の往復プリンティング機構に用いられ
ている。この機構は、水平及び垂直の両方向に３００ド
ツト／インチのプリント密度でフルカラー・プリントを
することが出来る。

このプリント・ヘッドは、ノズル当たり１秒間に約１１
０００個のインク滴をプリントする速度まで信頼出来る
動作が維持されることが確認された。

第８図のインク・ジェット・プリント・ヘッド黒インク
をプリントするのに用いられる４８個のノズルの列を有
する。このプリント・ヘッドは、更にカラー・インクを
プリントするのに用いられる４８個のノズルの列も有し
、この列は黒インク用に列と分離され、水平方向にずれ
た位置に設けられている。これらカラー用の４８個のノ
ズルの中の１６個のノズルは、シアン・インク用であり
他の１６個はマゼンタ用であり、残りの１６個はイエロ
ー用である。

第８図のプリント・ヘッドのレイアウトは、２列でなく
１列のノズル構成に容易に変更可能である。このインク
・ジェット・プリント・ヘッドの動作特性は、この変更
をしても何等影響を受けることはない。

第９図乃至第１８図は、第８図の９６個のノズルを有す
るインク・ジ薔ット・プリント・ヘッドの為の各部の図
である。第９図は、変換器を装着するスペーサ板５９、
第１０図は、隔壁板６０゜第１１図は、インク圧力室板
６２、第１２図は、分離板６４、第１３図は、インク入
口板６６、第１４図は、分離板６８、第１５図は、オフ
セット・チャネル板７０．　　第１６図は、分離板７２
、第１０図は、ノズル又は出力口板７６、及び第１８図
は、保護板７８を夫々示し、ている。この第８図のプリ
ント・ヘッドは、種々のカラー・インクを受ける多数の
インク受は多岐管を備えるように設計されている。図示
した例では、５セットの多岐管を有し、各セット毎に２
つの多岐管セクションが含まれている。これらの多岐管
セットは互いに分離されているので、このインク・ジェ
ット・プリント・ヘッドは５種類のカラー・インクを受
けることが出来る。従って、例えば、このインク・ジェ
ット・プリント・ヘッドは、フルカラープリントの為の
シアン・マゼンタ及びイエローの減法混色の３原色のイ
ンク及びテキストのプリントの為の黒インクを受けるこ
とが出来る。５番目のカラー・インクとしては、プリン
ト媒体上にシアン、マゼンタ及びイエローを混合して作
った５番目のカラーを用いても良い、また、黒インクは
、通常、テキストや図形をプリントする際にカラー・イ
ンクより多く使用されるので、２つ以上の多岐管セット
に黒インクを供給するようにしても良い。この具体的な
応用例を以下に説明する。更に、各カラー・インク用に
複数の多岐管セクションを設けることにより、個々の多
岐管セクションと、多岐管セクションからインクが供給
される対応するノズルとの間の距離を最小にすることが
出来る。これにより、例えばプリント中に水平方向に沿
ってインク・ジェット・プリント・ヘッドが往復する際
にインク滴を加速及び減速することにより発生するイン
ク圧力の動的変化を最小に抑制出来る。

本発明の第８図の実施例を構成する種々の層を流れるイ
ンクの経路について第９図乃至第１８図を参照して説明
する。

第９図は、第８図の圧電セラミック変換器３６が装着さ
れる開口１４０を有するスペーサ板５９を示している。

このスペーサ板５９は、任意部品であり、圧電セラミッ
ク結晶の外側表面と共面関係となってインク・ジェット
・プリント・ヘッドの後ろ側を平面状にするものである
。プリント・ヘッドにインクを供給する為の複数のイン
ク供給口をこの層５９を貫通するように設ける。これら
のインク供給口は、１２ｃ（ｃはシアンのカラー・イン
クの供給口を示す）、・１２ｙ（ｙはイエローを示す）
、１２ｍ（ｍはマゼンタを示す）、１２ｂ１（ｂｌは第
１黒色インクを示す）及び１２ｂ２（ｂ２は第２黒色イ
ンクを示す）の参照符号で示される。便宜上、以下の説
明において、Ｃ％　ｙ１ｍ％　ｂｔ。及びｂ２は、夫々
シアン、イエロー、マゼンタ、第１黒色及び第２黒色の
各インクの流れる経路に関連する部品を示す為に用いる
。これら種々のカラー・インクは、ここに記載した順序
でインク・ジェット・プリント・ヘッドに供給する必要
は全くないことに留意されたい。しかし、後述するよう
に、第８図〜第１８図に示したインク・ジェット・ブ・
ヘッドは、プリント・ヘッドの左側のセクションのカラ
ー・プリントの為の４８個のノズル群と、プリント・ヘ
ッドの右側セクションの黒色プリントの為の４８個のノ
ズル群とを有する。

第１θ図の隔壁６０において、インク供給口１２０〜１
２ｂ２は、夫々この層６０を貫通している。

第１１図において、シアンの供給口１２ｃは、２つのシ
アン多岐管セクション１３０ｃ及び１３０ｃに通じるシ
アン・インク供給チャネル１４２に接続されている。多
岐管セクションｌ　３０ｃは、圧力室２２の左側アレイ
の外側の下側の中央部分に隣接するように設けられてい
る。多岐管セクション１３０ｃは、圧力室の左側アレイ
の左上の部分に隣接して配置されている。更に、この層
６２のインク供給口１２ｂ２は、黒インク多岐管セクシ
ョン１３０ｂ２及び１３０ｂ２″に接続されたチャネル
１４４に通じている。多岐管セクション１３０ｂ２は、
圧力室２２の右側アレイの右下部分に隣接して設けられ
、多岐管セクション１３０ｂ２°は、圧力室２２の右側
アレイの右上部分に隣接して設けられている。

イエロー・インク供給口１２ｙは層６２のチャネル１４
６に通じている。尚、第１１図のイエロー・インク多岐
管セクション１３０ｙ及び１３０ｙへのイエロー・イン
クの接続は別の層で行われる。また、マゼンタ・インク
供給口１２ｍ及び第１黒インク供給口１２ｂｌは、この
層６２を貫通している。これらのインク供給・口は、夫
々マゼンタ及び黒インク多岐管、即ち第１１図で１３０
ｍ、１３０ｍ、１３０ｂ１及び１３０ｂｌ°で示された
部分にプリント・ヘッドの他の層の中で接続されている
。分離した多岐管セクション間に１４２．１４４及び１
４６の番号で示すような連絡チャネルを設けることによ
り、必要なインク供給ポートの数はｌＯ個ではなく僅か
５個だけで良い、更に、２以上の層にまたがって多岐管
を設けることにより、多岐管の深さ即ち容積を増加させ
、それにより音響的なコンプライアンスを向上すること
が出来る。

第１２図から判るように、第１１図の層６２の多岐管及
び連絡チャネルの位置に合わせて、層６４の同様の多岐
管及び連絡チャネルを配置している。同様に、第１３図
の層６６では、インク供給多岐管の部分が層６６にまで
及んでいるので多岐管の音響的コンプライアンスが更に
増加される。

また、層６６は、通路１２７及び１２ｙ″も含んでいる
。これらの通路は第１１図及び第１２図の層６２及び６
４の連絡チャネル１４６の端部に通じている。また、こ
れらの多岐管の容積の増加及び音響的コンプライアンス
の増加は、この層６６によって制限される。

第１４図及び１５１１１において、マゼンタ・インク供
給口１２ｍは連絡チャネル１４８に接続され、このチャ
ネルを介してマゼンタ多岐管セクション１３０ｍ及び１
３０ｍに接続されている。更に、イエロー・インク供給
口１２ｙは、チャネル１５０を介して多岐管セクション
１３ｏｙ　（第１４図）に接続されている。また、イン
ク供給口１２ｙ″は、チャネル１５４を介してイエロー
・インク多岐管セクション１３０ｙ″（第１５図）に接
続されている。更に、黒インク供給口１２ｂｌは、通路
１５６を介して層６８及び７０（第１４及び１５図）に
接続され、更にこの通路を介して黒インク多岐管セクシ
ョン１３０ｂｌ及び１３０ｂ２に通じている。

従って、上述の方法で各インク多岐管セクションにイン
クが供給される。また、個々の多岐管セクションの容積
は多層領域にまたがって多岐管セクションの部分を設け
ることにより増加している。

これらの多岐管セクションからインクが選択された黒、
シアン、マゼンタ及びイエローのインク圧力室２２ｂ１
１２２ｂ２．２２ｃ１２２ｍ及び２２ｙに供給される経
路について更に説明する。また、これらのインク圧力室
からそれらに対応するノズルへのインク流の経路につい
ても説明する。

この説明から他の圧力室及びノズルへのインク流経路も
容易に理解出来よう。

第１３図及び第１４図において、シアン・インク多岐管
セクション１３０ｃからのインクはインク供給チャネル
ｌ　０２ｃのインク供給口１３２０へと流れる。チャネ
ル１０２ｃからのインクは、インク圧力室の供給口２０
Ｃ（第１２図及び１３図の層６４及び６６）を通ってイ
ンク圧力室２２Ｃ（第１１図の層６２）の上側部分に供
給される。

インクが圧力室２２ｃを通って通路１００ｃ（第１２．
１３及び１４図の層６４．６６及び６８）へと流れ、更
にオフセット・チャネルＴｉｃ　（第１５図の層７０）
へと流れる。オフセット・チャネル７１ｃの下端部から
インクが開口１０４ｃ（第１６＠の層７２）を介して対
応するノズル１４ｃ（第１）図の層７６）に流れる。こ
のノズル１４ｃは、開口１３６ｃの位置に合わせて被覆
保護層７８（第１８図）に設けられている。

同様に、イエロー・インク多岐管セクション１３０ｙ　
（第１４図）からのインクは、インク供給チャネルｌ　
０２ｙの入口１３２ｙ（第１３図）へと流れる。インク
供給チャネル１０２ｙからのインクは、通路２０ｙ（第
１３及び１２図の層６６及び６４）を通ってインク圧力
室２２ｙの上側部分に供給される。このインク圧力室の
下側部分からのインクは、通路をｏｏｙ（第１２．１３
及び１４図の層６４．６６及び６８）を通ってオフセッ
ト・チャネル７１（第１５図の層７０）の下端部に流れ
る。このオフセット・チャネルの上端部からのインクは
、開口ｌＯ４ｙ（第１６図の層７２）を介してノズル１
４ｙ（第１）図の層７６）へと流れる。保護層７８の開
口１３６ｙは、ノズル口１４ｙに重なっている。同様に
、インク圧力室２２ｍ、２２ｂｌ及び２２ｂ２に出入り
するインクの経路に関連する要素の参照番号には、夫々
対応する添え字ｍ、ｂｌ及びｂ２を付している。

第８図、第１５［及び第１）図において、上述の多岐管
の配置により、第１５図の右側アレイの４８個のオフセ
ット・チャネルには、第１１図の板７６のノズルの右側
列に含まれる４８個のノズルに沿って黒インクが供給さ
れる。更に、第１５図の左側のオフセット・チャネル・
アレイの上側の列の最初の８個のオフセット・チャネル
には、シアン・インクが供給され、その隣の８個のオフ
セット・チャネルにはマゼンタ・インクが供給され、同
じ列の更に第３グループの８５１のオフセット・チャネ
ルにはイエロー・インクが供給される。

更に、左側のオフセット・チャネル・アレイの下側列の
最初の８個のオフセット・チャネルにはイエロー・イン
クが供給され、次の８個のオフセット・チャネルにはシ
アン・インクが供給され、その次の８個のオフセット・
アレイにはマゼンタ・インクが供給される。このように
第１５図のオフセット・チャネルの上下の列をインタリ
ーブ方式で構成することにより、この構造を有する第１
１図のプリント・ヘッドのノズルにはインタリーブ方式
で割り当てられたカラー・インクが供給される。即ち、
第１１図の左側の列のノズル群の垂直方向で隣合う各ノ
ズルには異なる色のインクが供給される。この構成によ
り、ある色のインクのノズルの垂直間隔がすくな（９）
と２ドツト分離れるので、カラー・プリンティングが容
易になる。

このような多岐管の配置及びインク供給方法を採用する
ことにより、ノズルにインタリーブ方式で供給する色の
配列を所望により容易に変更することが可能である。

このように、第８図の本発明の実施例は、小型で製造が
容易で種々の優れた機能を有するインク・ジェット・プ
リント・ヘッドを実現している。

以上本発明の好適実施例について説明したが、本発明は
ここに説明した実施例のみに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱することなく必要に応じて種々の変
形及び変更を実施し得ることは当業者には明らかである
。

［発明の効果］ 本発明によれば、多色インクに容易に対応し得る複数の
略円形のインク圧力室を少なくとも２列に配列し、１つ
の列の圧力室の中心位置に対して隣合う列の圧力室の中
心位置を列方向にずらして配置することにより、単に整
然とマトリクス状に配列する場合より、インク圧力室の
列ｎ垂直な方向の寸法を小さくすることが出来、極めて
小型のインク・ジェット・プリント・ヘッド装置を実現
出来る。これらインク圧力室の列の方向は任意に調整出
来るので、所望により垂直、水平又は傾斜方向等、任意
の方向の寸法を小さくすることが出来る。更に、これら
のインク圧力室のインクを駆動する駆動手段もインク圧
力室の配置に対応して効率的に配置することが出来る。

また、ヘッド全体が多層板構造なので製造が容易である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッ
ドの好適実施例の分解斜視図、第２図は、本発明の基本
となる単一ノズルのインク・ジェット・プリント・ヘッ
ドの図、第３図は、第１図のインク・ジェット・プリン
ト・ヘッドの種々の層に亘る構成を平面的に示す模式図
、第４図は、本発明の他の好適実施例を示す分解斜視図
、第５図は、第４図のインク・ジェット・プリント・ヘ
ッドの種々の層に亘る構成を平面的示す模式図、第６図
は、本発明の更に別の実施例の分解斜視図、第７図は、
インク圧力室、インク供給口、インク出力通路、及びオ
フセット・チャネルを重ねて示す模式図、第８図は、本
発明の他の実施例分解斜視図、第９図乃至第１８図は、
第８図のインク・ジェット・プリント・ヘッドを構成す
る各層の平面図である。 ６０：第４の板（隔苧層） ６２：第２の板（インク出力通路） ６４．６６．６８．７０．７２：第３の板（インク通路
層） フロ：第１の板（ノズル層）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 多層板構造のインク・ジェット・プリント・ヘッドにお
   いて、上記多層板は、 インク滴を射出する為の複数のノズルを形成した第１の
   板と、 略円形の複数のインク圧力室を互いに接近させ少なくと
   も２列に配列形成した第２の板と、上記ノズルとそれに
   対応する上記インク圧力室の出力口とを夫々接続する通
   路を形成した第３の板と、 上記第２の板に接合され、上記複数のインク圧力室と駆
   動手段を隔てる第４の板とを具え、上記第２の板の１つ
   の列内の各インク圧力室の中心位置に対して隣合う列内
   の各インク圧力室の中心位置を列方向にずらして配置し
   たことを特徴とするインク・ジェット・プリント・ヘッ
   ド。