JPH0428770Y2 - - Google Patents

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JPH0428770Y2
JPH0428770Y2 JP1990039322U JP3932290U JPH0428770Y2 JP H0428770 Y2 JPH0428770 Y2 JP H0428770Y2 JP 1990039322 U JP1990039322 U JP 1990039322U JP 3932290 U JP3932290 U JP 3932290U JP H0428770 Y2 JPH0428770 Y2 JP H0428770Y2
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters 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
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14032—Structure of the pressure chamber
    • B41J2/14064—Heater chamber separated from ink chamber by a membrane

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、ノンインパクト方式インクジエツ
ト・プリンタに係り、特にプリントヘツドの構造
に関する。
〔従来技術およびその問題点〕 データ処理の進歩に伴い、多数の情報記録用高
速装置が開発されてきた。記録方式の一つである
ノンインパクト（非機械的衝撃式）方式には、感
熱式、静電式、磁気式、電子写真式、イオン式、
そして最も最近のバブルジエツト式がある。バブ
ルジエツト式は、例えば米国特許第4243994号、
第4296421号、第4251824号、第4313124号、米国
出願番号第292841号等に述べられている。
最も簡単な構造のバブルジエツト印字装置は、
インク包含毛細管（インク収容キヤピラリ）を有
する。この毛細管の一方の端部はインク溜に接続
され、他方の端部は開口しており、そこからイン
ク小滴が吐出する。また、この毛細管内または毛
細管に近接して抵抗器が配置され、この抵抗器は
毛細管中に瞬時に熱エネルギーを生起する。この
エネルギーによりインクは局部的に気化されて毛
細管中にバブルが発生する。そしてバブルの急激
な膨張によりインク内に圧力波が生じ、インク小
滴が毛細管の開口端から吐出される。
前記引用の特許では検討されていないが、イン
ク小滴吐出の最良の制御は、装置が閉モードで作
動するときに得られる。すなわち、インク蒸気が
インク小滴の吐出に伴い外部に出るように制御す
る場合ではなく、バブルが毛細管内でつぶれるよ
うに制御される場合に得られる。この閉モード印
字方式に関連しての問題は、バブルが抵抗器の上
部または抵抗器の近くでつぶれる傾向をもつの
で、バブルのつぶれるたびに抵抗器が損傷を受け
ることである。インクジエツト印字方式に関連す
るもう一つの問題点は、インクの物理および化学
的組成に変化を起こさず、かつ熱衝撃に耐えうる
新種のインクの開発が必要なことである。さら
に、インクの化学的特性それ自身が、特にバブル
のつぶれるときに、抵抗器を損傷することがあ
る。この結果、バブルジエツト式印字技術の重要
な問題点の一つは、抵抗器の寿命ということにな
る。
今日まで、上述した抵抗器寿命の問題に対する
代表的な解決策は、抵抗器に保護被覆を施すこ
と、抵抗器への化学的損傷の少ない特性インクを
用いること、及び可撓性の基板材料を用いること
であつた。しかし、従来技術による解決策はいず
れも、インクを実際に蒸発させることなく毛細管
からインクを吐出させるバブル方式の技術につい
て検討してはいなかつた。
〔考案が解決しようとする問題点〕
本考案は、上記した従来技術の欠点を除くため
になされたものである。
本考案の一般的な目的は、インクと気化される
液体とを分離して、普通のインクの使用を可能に
すると同時に、バブル形成用の液体として科学的
反応を起こし難い液体を使用することができるよ
うにし、抵抗器の寿命を長くすることである。こ
の目的を達成するため、本考案は、インク吐出用
オリフイスを有するインク収容空洞部と、それに
接近した室部を有し、その室部は通常のバブルジ
エツトシステムと同様に局部的に気化させられ
る、別の液体を含んでいる。なお、この室部も毛
細管を形成する。２個の毛細管の間には可撓性膜
があり、この膜が隣接の室部内で生じたバブルに
よる圧力波を、インクを含んだ毛細管に伝え、こ
れによりインク小滴の吐出が行われる。
本考案の特に目的とするところは、極めて簡単
に製造することができるとともに、従来のバブル
ジエツト方式のプリントヘツドと寸法、基本的構
造の点で互換的な構成を有するプリントヘツドを
提供することである。この目的を達成するため、
本考案は、抵抗器に直接接触させて配置され、抵
抗器とインク収容部を区分するための可撓性膜を
具備するとともに、抵抗器および可撓性膜の一方
又は両方の表面を粗表面とするなどの手段によつ
て、バブル発生のための作動液体を含む収容部を
形成している。
〔問題点を解決するための手段〕
要するに、本考案は、インクを収容するための
空洞部と、前記空洞部に連通するオリフイスと、
抵抗器と、前記抵抗器を前記空洞部から分離すべ
く位置する可撓性部材と、前記可撓性部材の表面
と前記抵抗器の表面との間に位置し作動液体を収
容するための作動液体収容部とを具備することを
特徴とするインクジエツト・プリントヘツドにお
いて、 前記作動液体収容部は、前記抵抗器及び前記可
撓性部材の少なくともいずれか一方の表面に形成
された粗表面によつて前記可撓性部材と前記抵抗
器との間にできたすきまによつて形成されたもの
であることを特徴とするものである。
〔実施例〕
以下、本考案を、図面に示す実施例等に基づい
て説明する。
まず、実施例の説明の前に、インクと作動液体
とを区分したプリントヘツドにおいて、第１図に
示す断面図に基づいて説明する。このプリントヘ
ツドは、表面部材１１を有し、この部材はインク
吐出用オリフイスとして動作する穴を有する。表
面部材１１に対向して可撓性部材（膜）１５が設
けてあり、この可撓性部材１５はスペーサ１６及
び１７と共にインクを収容する空洞部１９を形成
する。可撓性部材１５のすぐ下に作動液体を収容
する第２空洞部２１が形成される。この第２空洞
部は、下方を抵抗器２３で、そして両側を２つの
別の部材２５で囲まれている。また、抵抗器２３
に電力を供給する２本の導線２６がある。
動作を説明すると、電圧パルスが抵抗器２３に
印加され、ジユール加熱が行われる。それにより
空洞部２１内の作動液体の一部が急激に気化し、
これにより可撓性部材１５の下方にバブルが発生
する。このバブルの膨張で可撓性部材１５が膨張
する。その結果、部材が局部的に変位されて圧力
パルスが空洞部１９内のインクに伝達される。そ
してこの圧力パルスがオリフイス１３からインク
小滴を吐出させる。また、抵抗器２３への入力エ
ネルギーを適切に制御することによつて、バブル
は、抵抗器２３のすぐ上部、または抵抗器２３の
近くで急速につぶれる。この結果、この繰り返し
動作が行われる。
第１図に示したプリントヘツドの構成物質は、
広範囲に可変できる。代表的な形では、表面部材
１１は、通常の厚み１ミル程度で、エツチングさ
れたシリコン、マイラ、ガラス、またはステンレ
ス・スチールのような不活性剛体材料で形成され
る。代表的なオリフイスの寸法は、約３ミル（開
口径）である。スペーサ１６および１７は、部材
１５をオリフイスからほんの少し分離するための
ものであり、これは、インクへの適切なエネルギ
ーを伝えるためである。同時にこれらスペーサ
は、毛細管作用によつて空洞部１９中にインクを
充填できるのに適切な寸法でなければならない。
水をベースとしてインクを使用する場合、スペー
サ１６および１７は、その厚みが約１〜２ミルで
５ミル程度の間隔で置かれている。材料面の要件
は、通常表面部材１１のそれと同様である。バリ
ヤ２５は厚みが通常１〜２ミル程度であり、ガラ
ス、シリコン、フオトポリマ、ガラス・ビード充
填エポキシ、または基板に沈積（デポジツト）さ
れた無電解金属のような各種の材料で形成でき
る。抵抗器２３用として適切な材料は、プラチ
ナ、チタン・タングステン、タンタル・アルミニ
ウム、拡散シリコン、またはある種のアモルフア
ス合金である。その他の材料もまたこれらの様々
な機能に対して使用できる。しかし、使用する
様々な作動液体によつて腐食されたり電気めつき
されたりする材料は避けなければならない。例え
ば、水をベースにした作動液体の場合、アルミニ
ウムおよびタンタル・アルミニウムは、一般的に
使用される電流値と抵抗値（すなわち、３〜５オ
ームの範囲の抵抗値と、１アンペア程度の電流
値）においてこれらの問題を示す。抵抗器２３の
一般的寸法は、通常の場合、３×３ミルから５×
５ミルの範囲であり、２個の部材２５の分離寸法
も定める。
可撓性部材１５は、第１図に示したプリントヘ
ツドの作動にとつて重要である。一般に、この部
材は、シリコンゴムの薄膜である。しかし、他の
材料もまた部材として役立つのに十分な伸びを示
す。これらの薄膜は、代表的には、ダウ・コーニ
ング（Dow−Corning）社製3140または
3145RTVをトリクロルエタンで希釈し、次に、
アルミニウムのようなエツチングできる表面にそ
れを沈積し、または該アルミニウムを回転させな
がらその上にそれを沈積することにより形成され
る。そして、次いでアルミニウムを除去すると、
ピンホールのない薄膜が残る。これは、機械的圧
縮、熱的圧縮ボンデイングまたは粘着性ボンデイ
ングによつてバリヤ２５とスペーサ１６および１
７に取りつけることができる。膜厚が約８〜12ミ
クロンのとき良い結果が得られる。膜厚は、シリ
コンゴムの希釈量によつて制御される。
第２図は、本考案の実施例によるインクジエツ
ト・プリントヘツドの断面図である。この図面は
膨張バブルが発生した状態を示している。
このプリントヘツドは、インクを収容するため
の空洞部３９と、空洞部３９に連通するオリフイ
ス３３と、抵抗器４３と、抵抗器４３および導線
４５の表面に直接物理的に接触する表面を有し、
抵抗器４３を空洞部３９から分離すべく位置する
可撓性部材３５と、可撓性部材３５の表面と抵抗
器４３の表面との間に位置し作動液体を収容する
ための収容部とを具備している。
このプリントヘツドは、インク液滴の吐出を起
こすのに十分なバブルを発生させるのに、極めて
わずかな作動液体しか使用しておらず、第１図の
部材２５は省かれている。一般に、バブルの容積
に関係するのは、抵抗器に直接接しているわずか
数ミクロンの作動液体である。したがつて、抵抗
器または可撓性部材の表面を粗表面にすることに
よつて、２個の表面間にバブルを作るのに適切な
容積の作動液体を供給する十分な局部的分離を得
ることができる。作動液体収容部は、このように
形成されている。第２図は、上記の説明のように
抵抗器４３に接するわずかな作動液体が蒸発して
バブルとなり、抵抗器４３に接触していた可撓性
部材３５が押し上げられて局部的変位を起こした
状態を示している。部材３５はインクを含んだ空
洞部３９の中で十分な距離だけ膨張し、オリフイ
ス３３からインク小滴を吐出させる。抵抗器４３
への電力は、電気導線４５によつて供給される。
第２図に示す実施例に関する材料の、寸法、作
成方法、および選択は、第１図に示したプリント
ヘツドと実質的には同じである。抵抗器に粗表面
を与える手段には、多数のものが考えられる。第
１に、抵抗器を沈積によつて形成する場合に、沈
積させる基板を粗くすることである。同様に、粗
表面上に部材を形成することにより可撓性部材の
表面を簡単に粗表面にすることができる。例え
ば、あらかじめエツチングしたアルミニウム表面
に、前述したようにシリコンゴムを沈積する。
また、作動液体がガラスの微小ビード（bead）
のような、なんらかの比較的不活性の材料の粒子
を含む場合には、可撓性部材と抵抗器との間に十
分な分離が得られこの隙間が作動液体を収容する
収容部として機能するので、粗表面は不要とな
る。
次に、インクと作動液体とを分離させたインク
ジエツト・プリントヘツドの他の形態について説
明する。
第３図は、インクジエツト・プリントヘツドの
分解斜視図である。この例では、共通のインク毛
細管チヤネル５９に通じる２個のオリフイス５３
を有する。オリフイス５３は、堅牢な表面部材５
１に含まれており、表面部材５１はチヤネル５９
を定義するスペーサ５７によつて可撓性部材５５
から分離されている。代表的な場合、インクは、
表面部材５１内にあるインク供給穴５２を介して
チヤネル５９に供給される。第３図の下部には、
２個の部材６５と基板６７が示されており、これ
らは可撓性部材５５の下方にバブルを発生させる
作動液体を収容するチヤネル６１を形成する。通
常の場合２個の部材６５は、オリフイス間での重
要な漏れを防止するよう設計される。同時に、チ
ヤネルを充填する流通能力を与え、また大きな持
続的なバブルの形成を除去する機能を持つ。しか
しながら、持続性のあるバブルが形成されること
についての問題は、作動液体に適切な表面活性剤
を加えることで通常は防ぐことができる。たとえ
ば、作動液体が水の場合には、ダウ・ケミカル社
製のDAWFAX2A1液が極めて満足すべきものと
思われる。前の実施例と同様に、抵抗器６３は、
オリフイス５３と実質的に整合されている。これ
により各オリフイスを通るインクを最大限加速す
ることができる。
第４Ａ図は、他の形態のインクジエツト・プリ
ントヘツドの分解斜視図、第４Ｂ図は第４Ａ図の
インクジエツト・プリントヘツドの斜視図であ
る。複数のオリフイス７３があるが、これらのオ
リフイスは、これらと対応する抵抗器８３とは整
合された状態にはない。その代わり、オリフイス
７３は、上面部材７１中のインクチヤネルの端部
に位置している。オリフイスは、上面部材７１と
可撓性部材７５の境界面によつて形成される。前
の実施例と同様に、部材８５は基板８７と共に、
抵抗器の上で作動液体を保持するチヤネルを形成
するのに使用される。またインク供給チヤネル８
１と、抵抗器８３へ電力を送る数本の導線８４も
図示されている。
なお、実用新案登録請求の範囲における「抵抗
器」の語は、電気的抵抗により発熱をおこなう発
熱体という意味をも含んで使用するものであり、
例えば、保護皮膜等の複合的な構成を有するもの
であつても、実質上、発熱抵抗器として使用され
るものであれば、実用新案登録請求の範囲に含ま
れることは言うまでもない。
〔効果〕
本考案は、上記のように構成され、作用するも
のであるから、一般的な効果として、従来技術と
は異なり、インク用に使用される液体に対して、
特別な熱的特性と化学的特性を必要とせず、圧電
式インクジエツト技術で現在使用されているほと
んどのインクを本考案で使用することができると
いう効果が得られる。また、湿潤特性や、インク
調製に関連するその他の類似の問題に考慮する必
要なく、作動液体、導線、および抵抗器を広範囲
に選択することができ、インクと作動液体とを独
立して最適化することができるという効果が得ら
れる。また、作動液体の最適化により、使用する
抵抗器の寿命を長くすることができる効果が得ら
れる。また特に、作動液体収容部は、抵抗器もし
くは可撓性部材の粗表面により形成されているの
で、本考案は、その構成上、製造が極めて容易で
あるとともに、バブルによつて直接インクを吐出
させる従来方式のインクジエツト・プリントヘツ
ドと比較して、寸法や基本的構造の点で互換的な
構成を有する、小型ヘツドを提供することができ
るという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第２図は本考案の実施例に係り、残余の図面は
本考案の説明のための実施例以外の構成に係る。
第１図は、インクジエツト・プリントヘツドの断
面図である。第２図は、本考案の実施例によるイ
ンクジエツト・プリントヘツドの断面図である。
第３図は、他の構成に係るインクジエツト・プリ
ントヘツドの分解斜視図である。第４Ａ図は、さ
らに他の構成に係るインクジエツト・プリントヘ
ツドの分解斜視図である。第４Ｂ図は、第４Ａ図
のインクジエツト・プリントヘツドの斜視図であ
る。 ３３……オリフイス、３５……可撓性部材、３
９……空洞部、４３……抵抗器、４７……基板。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 インクを収容するための空洞部と、前記空洞部
    に連通するオリフイスと、抵抗器と、前記抵抗器
    を前記空洞部から分離すべく位置する可撓性部材
    と、前記可撓性部材の表面と前記抵抗器の表面と
    の間に位置し作動液体を収容するための作動液体
    収容部とを具備することを特徴とするインクジエ
    ツト・プリントヘツドにおいて、 前記作動液体収容部は、前記抵抗器及び前記可
    撓性部材の少なくともいずれか一方の表面に形成
    された粗表面によつて前記可撓性部材と前記抵抗
    器との間にできたすきまによつて形成されたもの
    であることを特徴とするインクジエツト・プリン
    トヘツド。
JP1990039322U 1982-07-30 1990-04-12 Expired JPH0428770Y2 (ja)

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JPH02133341U JPH02133341U (ja) 1990-11-06
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EP (1) EP0100624B1 (ja)
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DE (1) DE3360795D1 (ja)

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