JPH05330044A - インク噴射プリントヘッド - Google Patents

インク噴射プリントヘッド

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JPH05330044A
JPH05330044A JP4342487A JP34248792A JPH05330044A JP H05330044 A JPH05330044 A JP H05330044A JP 4342487 A JP4342487 A JP 4342487A JP 34248792 A JP34248792 A JP 34248792A JP H05330044 A JPH05330044 A JP H05330044A
Authority
JP
Japan
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chamber
ink
nozzle
ink jet
channel
Prior art date
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Pending
Application number
JP4342487A
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Inventor
Alessandro Scardovi
アレッサンドロ・スカルドヴィ
Roberto Morandotti
ロベルト・モランドッティ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telecom Italia SpA
Olivetti SpA
Original Assignee
Olivetti SpA
Ing C Olivetti and C SpA
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Publication date
Application filed by Olivetti SpA, Ing C Olivetti and C SpA filed Critical Olivetti SpA
Publication of JPH05330044A publication Critical patent/JPH05330044A/ja
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    • 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
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクの放出補給が容易なプリントヘッドの
提供。 【構成】 インク収集室（３）内に入れられ、ノズル
（５）の次に配置された抵抗要素（９）の急速加熱によ
りインク滴をノズルから放出する。前記室は多角形であ
り、室の角に配置されたインク供給チャンネル（３０）
と連通する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はインク噴射プリントヘッ
ドに関し、特に、インク収集室内に収容され、ノズルの
次に配置されている抵抗要素を急速に加熱することによ
りインクの小滴がノズルから放出されるタイプのプリン
トヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】インク収集室と抵抗要素とは集積回路を
作る周知の方法を用いることによりシリコンベース上に
構成された多層板内に形成される。ノズルは、例えば本
発明の出願人の名儀で第401996号として開示された欧州
特許出願に記載のように、多層板に対して固定された金
属シートに電型法により構成される。
【０００３】そのようなプリントヘッドは通常、縦列で
複数のノズルとそれらの関連の室とが設けられている。
プリントヘッドは一枚の紙を横切って横方向に動かさ
れ、抵抗要素が、最大繰返し周波数により限定される所
定の間隔で電気パルスによりインクの小滴を放出するよ
う選択的に付勢される。それにより紙の上に文字が印刷
される。
【０００４】休止時間の間および／または２個の連続し
たパルスの間の間隔において、収集室はインクで完全に
満たされており、インクがノズルに適当なメニスカスを
形成していることが必要である。このメニスカスは室供
給系におけるインクのリザーバにおける押下と均衡して
いる必要がある。
【０００５】前記ヘッドの作動の最大頻度は、インク滴
を放出した後収集室にインクを補給するに要する時間
と、メニスカスの振動を均衡状態まで戻すよう緩衡させ
るに要する時間とによって限定される。
【０００６】収集室にインクを補給するに要する時間は
供給ダクトの液圧抵抗によって主として左右され、一方
メニスカスの緩衡もインクの運動している本体のラグ
（遅延）によっても左右される。
【０００７】前述のタイプのプリントヘッドの性能を向
上させるために、特に異なる収集室の間の相互干渉を低
減させるために供給チャンネルのラグを修正する一方法
が欧州特願第314486号に示されている。
【０００８】リザーバを収集室に接続しているこの供給
チャンネルにおいてはそれぞれ抑制部を有している。し
かしながら、この配置はまた、チャンネルの液圧抵抗を
増加させることによりインク滴放出の最大繰返し頻度を
低下させるという欠点を有している。
【０００９】
【発明の課題】本発明の好適実施例はノズルにインクを
供給するための多角形のインク収集室を有するインク噴
射プリントヘッドを提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記室は少なくとも１個
の供給チャンネルを介してインクリザーバと連通してい
る。各供給チャンネルは多角形の少なくとも２壁の間の
頂点において前記室へ入る。この配置により前記室への
供給チャンネルの入口近傍においてインクにより生じた
寄生ラグを低減し、ノズルにおけるメニスカスの振動の
緩衡を変えることなく最大インク滴放出頻度を増加させ
る。
【００１１】本発明の好適実施例を添付図面を参照し、
例示として詳細に以下説明する。
【００１２】
【実施例】図１と図２とを参照すれば、インク噴射プリ
ントヘッドにおいて使用する多層板１は複数の金属層と
電気絶縁層とからなる。多層板上に、各層は当該技術分
野において公知の蒸着法や電気的方法により構成され
る。
【００１３】使用時インクは多層板１の樹脂層１３に形
成された収集室３に入れられており、樹脂層１３に固定
した金属シート７を貫通して形成したノズル５を介して
放出される。
【００１４】インク滴の放出は室３の次に配置され、抵
抗タンタルム−アルミニウム材料の層１９により形成さ
れた加熱要素９を急速加熱することにより達成される。
【００１５】各加熱要素即ち抵抗は、層１９に重ねら
れ、室３の次に開口を備えたアルミニウムの層２０（図
２）から形成されたトラック１０（図１）に選択的に供
給される電気パルスにより付勢される。
【００１６】トラック１０は、各室３の基部を形成する
タンタルムの保護層２４により保護されている絶縁材の
１枚以上の層２２により被覆されている。
【００１７】ノズル（図２）の内面１５の形状は円弧に
近似、好ましくは楕円の弧に近似の形状の縦断面を有し
ている。後者の場合は、出口部分に近い端領域１６は概
ね円筒形でよい。端領域１６の円筒形は樹脂層１３と接
触するようになるまでベル状に広がっている広がり部２
６を介して室３と接続されている。そのため接続円１４
（図１，図３，図５）を画成する。
【００１８】ノズルの下部分の広がり部２６のために室
３の周囲は図１から判るように樹脂層１３との接続部を
形成する円１４の内側に完全に入る。
【００１９】例えば図３と図４とに示すような、当該技
術分野において公知の従来のインク噴射プリントヘッド
においては、室３はそれぞれ概ね四角である。供給チャ
ンネル３０は前記室の壁の１個を介して室３に接続さ
れ、前記室に対して垂直である。
【００２０】室３の上方においてノズル５に広がり２６
を設けた結果、インクの集合体３２が前記広がりの下方
に位置するチャンネルの部分に収容され、これを図３と
図４とにおいてハッチンで示す。インク滴を放出するこ
とに続いて室３にインクを補給する段階の間、このイン
クの集合体３２は寄生ラグとして作用し、供給チャンネ
ル３０内でのインクのラグに追加される。
【００２１】従って、ノズル５のメニスカスの振動緩衡
を所定の臨界値以下に維持するためには、供給チャンネ
ルの液圧抵抗は、インクを補給するに要する時間を顕著
に増大させる高い値を有する必要がある。
【００２２】この結果としてインク滴放出の反覆的周波
数を制限する。
【００２３】本発明者はこの欠点は供給チャンネルに関
して室３のより好ましい方位を選択することにより克服
しうることを認識した。
【００２４】好適な実施例においては、室３は（図３
の）平面図で視た場合、概ね四角形であって、２個の対
向する角３４，３６が供給チャンネル３０の軸線と整合
している。その結果、室３の側壁３８，３９，４０，４
１を代表する側部はチャンネルの軸線３７に対して対称
的に傾いている。図示の様にチャンネル３０は一方の角
３４において室３に開放している。
【００２５】その結果、チャンネルと室との間の接続部
４２は、ノズルの広がり部１６と樹脂層１３との間の接
続部を形成する円１４に極めて近接しており、そのため
広がり部１６の下方のチャンネルの部分に未だ入れられ
ているインクの集合体３２′（図５，図６）が減少す
る。この配置によりヘッドの頻度応答性を著しく向上さ
せ、この例においては約５７００Ｈｚの周波数に対応す
る１７５μｓ程度の室３内でのインク補給時間を達成す
ることができる。
【００２６】広がり部１６の下方に入れられたインクの
集合体３２′の減少した寄生ラグによって供給チャンネ
ル３０を、適正なメニスカス緩衡状態を保ちながら一定
の横断面を備え、かつ極めて低い液圧抵抗を備えた構成
とすることができる。
【００２７】例えば、チャンネル３０の寸法は、幅＝高
さ＝２５μｍ、長さは３０と５０μｍの間である。緩衡
係数Ｚ＝Ｒ／Ｒｃを０．３と０．７との間に選択した。
（Ｒはチャンネル３０の有効液圧抵抗；Ｒｃは限界抵抗
で、公知の式Ｒｃ＝２L/C により得られる。チャンネル
のラグでＣはメニスカスの均等容量である。）さらに、
その長さ方向に沿って一定の長方形断面を備えた供給チ
ャンネルに対して、ラグと液圧抵抗との間の比はチャン
ネルの幅の平行に比例することが知られている。
【００２８】このことはラグと液圧抵抗との比がチャン
ネル幅を減少することによりより小さくなり、従ってメ
ニスカスの振動の緩衡条件を変えることなく比較的低い
抵抗を得る様にチャンネルを設計することが可能であ
る。
【００２９】このようにして、インク補給段階の間同じ
緩衡状態に対してチャンネル内でより大きいインク速度
が得られる。これは取得可能の繰返し周波数の増加に等
しい。
【００３０】しかしながら、技術的な難点からチャンネ
ルの幅はチャンネルの高さ以下、換言すれば樹脂層１３
の厚さまで下げることはできないので、頻度の取得可能
の増加が制限されている。
【００３１】図７の（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の
別の実施例を示す。
【００３２】図７の（ａ）は、室の隣接する２つの角に
位置され、室の２つの対角線と概ね整合した２個の供給
チャンネル４４，４６に接続された四角形の室３を示
す。
【００３３】２個のチャンネル４４，４６に平行して室
３にインクを供給するので、それらの均等の液圧抵抗と
ラグとは、図５に示す場合のように単一チャンネルの場
合に取得可能の対応の値の半分である。
【００３４】従って、チャンネル４４と４６との長さは
増加することができ、単に１個のチャンネルを備えた図
５に示す構成と比較して周波数応答に悪影響を与えるこ
となく限度として２倍迄にしうる。
【００３５】さらに、ノズルの広がり部の下方での室へ
のチャンネルの出口において収容されたインクの集合体
の寄生ラグも半分とされる。
【００３６】この事実は、再び図５に示す構成と比較し
て室の周波数応答の増加に貢献する。
【００３７】チャンネル４４と４６の断面寸法が図５に
示すチャンネルのそれと等しいが長さが約７０−８０μ
ｍである図７の（ａ）に示す構成の場合、約５９５０Ｈ
ｚの繰返し周波数に対応する１６８μｓの補給時間が得
られる。図７の（ｂ）と（ｃ）とは、それぞれ３個のチ
ャンネル４８と４個のチャンネル４９とによってインク
が供給される室３を示す。チャンネル４８と４９とは角
において室３へ入り、概ね室の対角線に沿って方向づけ
られている。
【００３８】３個のチャンネルを備えた図７の（ｂ）の
構成に対しては、１６５μｓの補給時間と約６０６０Ｈ
ｚの繰返し周波数が得られ、一方図７の（ｃ）の構成に
対しては補給時間は１６３μｓで周波数は６１３０Ｈｚ
である。
【００３９】図８は円弧の形の場合（曲線ｃ）と楕円形
の弧の場合（曲線ｅ）の形状を備えたノズルの場合のメ
ニスカスの毛管作用の押下ｐ（縦軸）の実験グラフであ
る。楕円の弧の形状の場合においては、楕円はその長軸
をノズル５の軸線に対して平行にして配置されている
（図９）ことに留意されたい。
【００４０】図８のラグにおいては、横軸はノズル内の
メニスカス（図９）の移動「ｘ」を表す。
【００４１】従って、図８のグラフから、円形のノズル
で得られるものより大きい毛管作用の押下が楕円形のノ
ズルにより得られ、このことが、補給時間がメニスカス
の毛管作用の押下と概ね比較するためヘッドのより良好
な周波数応答に貢献することが判る。
【００４２】図１０は図５，図７の（ａ），（ｂ）およ
び（ｃ）に示す構成に対して供給チャンネルの抵抗Ｒの
関数としての補給時間Ｔｒの変動を示す実験グラフであ
る。前記グラフから、補給時間は、Ｎｓ／ｍ5 で表わし
たチャンネル３０の液圧抵抗に対して概ね直線的に変動
することが判る。
【００４３】図１１は図３に示す従来の構成に対する
（曲線Ａ）、チャンネル３０の幅が３０μｍである図５
に示す構成に対する（曲線Ｂ）および図７の（ａ）に示
す構成に対する（曲線ｃ）特性緩衡曲線を示す。
【００４４】曲線ＢとＣとは図３に示す従来の構成と比
較した対応する構成の周波数性能の向上（補給時間の低
減）を示している。
【００４５】添付図面を参照して前述した収集室と関連
の供給チャンネルとの構成は、本発明の範囲から逸脱す
ることなくその形状を修正し、かつそれらの相対配置を
変更しうることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を実施したインク噴射ヘッドの
収集室の平面図。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿って視た断面図。
【図３】従来のタイプの収集室の平面図。
【図４】従来のタイプの収集室の断面図。
【図５】本発明を実施した収集室の平面図。
【図６】図５の線ＶＩ−ＶＩに沿って視た断面図。
【図７】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は本発明を実施し
たインク収集室の別の代替形状を示す図。
【図８】ノズルのメニスカスの毛管作用くぼみの実験グ
ラフ。
【図９】ノズルの形状を概略図示する図。
【図１０】本発明を実施した室の補給時間のグラフ。
【図１１】本発明を実施した室のメニスカスの変動を緩
衡を示すグラフ。
【符号の説明】
３ 収集室 ５ ノズル ９ 放出要素 ３０ インク供給チャンネル ３８，３９，４０，４１ 壁 ４４，４６，４８，４９ 供給チャンネル

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多角形に配置された壁（３８，３９，４
    ０，４１）により画成されたインク収集室（３）と、前
    記室と連通する少なくとも１個のインク供給チャンネル
    （３０）と、インク滴を放出するノズル（５）と、前記
    室と関連し、ノズルからのインク滴を放出するよう選択
    的に付勢する放出要素（９）とを含むインク噴射プリン
    トヘッドにおいて、前記チャンネル（３０）が前記室の
    隣接する２個の壁の間の角において前記室に接続されて
    いることを特徴とするインク噴射プリントヘッド。
  2. 【請求項２】 前記チャンネル（３０）が一定の横断面
    を備え直線的であり、隣接する壁により形成される角度
    を二分する線に対して平行に方向づけられていることを
    特徴とする請求項１に記載のインク噴射プリントヘッ
    ド。
  3. 【請求項３】 前記ノズル（５）が楕円形の長手方向形
    状（２６）を有していることを特徴とする請求項１また
    は２に記載のインク噴射プリントヘッド。
  4. 【請求項４】 前記室（３）が４個の壁（３８，３９，
    ４０，４１）によって画成され、前記チャンネル（３
    ０）が前記室の対角線と共軸線関係にあることを特徴と
    する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインク噴射
    プリントヘッド。
  5. 【請求項５】 放出要素が前記ノズルに対向して前記室
    の基部に配置されている抵抗からなることを特徴とする
    請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインク噴射プリ
    ントヘッド。
  6. 【請求項６】 前記室が、その隣接する２つの角におい
    て前記室に接続された２個の供給チャンネル（４４，４
    ６）と連通することを特徴とする請求項１または２に記
    載のインク噴射プリントヘッド。
  7. 【請求項７】 前記室が４個の壁によって画成されてお
    り、供給チャンネルが前記室の２本の対角線に対して平
    行に向けられていることを特徴とする請求項６に記載の
    インク噴射プリントヘッド。
  8. 【請求項８】 前記室が、その３つの角において接続さ
    れた３個の供給チャンネル（４８）と連通していること
    を特徴とする請求項１または２に記載のインク噴射プリ
    ントヘッド。
  9. 【請求項９】 前記室が４個の壁によって画成され、３
    個の供給チャンネルの中の少なくとも１個が前記室の対
    角線と共軸線関係に配置されていることを特徴とする請
    求項８に記載のインク噴射プリントヘッド。
  10. 【請求項１０】 前記室がその角に配置された４個の供
    給チャンネル（４ａ）と連通していることを特徴とする
    請求項１または２に記載のインク噴射プリントヘッド。
  11. 【請求項１１】 少なくとも１個のインク供給チャンネ
    ル（３０）によりインクが供給される多角形のインク収
    集室（３）と、前記室に隣接したノズル（５）と、前記
    ノズルを介してインク滴を放出するように選択的に付勢
    される放出要素（９）とを含むインク噴射プリントヘッ
    ドにおいて、供給チャンネルが前記室の壁の中の少なく
    とも２個の壁により形成される角に隣接して前記室へ入
    ることを特徴とするインク噴射プリントヘッド。
  12. 【請求項１２】 インクを入れた多角形のインク収集室
    と、前記室に隣接したノズル（５）と、前記ノズルを通
    してインク滴を放出するように選択的に付勢される放出
    要素（９）とを含むインク噴射プリントヘッドにおい
    て、前記室（３）にはその隣接する壁に形成された角に
    おいて前記室へ各々が入る複数のチャンネル（４４，４
    ８，４９）によりインクが供給されることを特徴とする
    インク噴射プリントヘッド。
  13. 【請求項１３】 各チャンネルが隣接する壁により形成
    される角度を二分する線に平行に向けられていることを
    特徴とする請求項１２に記載のインク噴射プリントヘッ
    ド。
JP4342487A 1991-12-24 1992-12-22 インク噴射プリントヘッド Pending JPH05330044A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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IT91A/001033 1991-12-24
ITTO911033A IT1250371B (it) 1991-12-24 1991-12-24 Testina di stampa a getto d'inchiostro perfezionata.

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JP4342487A Pending JPH05330044A (ja) 1991-12-24 1992-12-22 インク噴射プリントヘッド

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US (1) US5519424A (ja)
EP (1) EP0549211B1 (ja)
JP (1) JPH05330044A (ja)
DE (1) DE69217879T2 (ja)
IT (1) IT1250371B (ja)

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