JPH07178900A

JPH07178900A - インクジェット・プリント・ヘッド

Info

Publication number: JPH07178900A
Application number: JP6281216A
Authority: JP
Inventors: Ronald F Burr; ロナルド・エフ・バー; Laurent A Regimbal; ローレント・エー・レジンバル
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 1995-07-18
Anticipated expiration: 2014-11-22
Also published as: US5781212A; JP2981826B2; DE69408082D1; EP0649745A1; DE69408082T2; EP0649745B1

Abstract

(57)【要約】【構成】複数の圧力室２８の各々は複数のインク入口
チャンネル３４、３６、４４、５４の各々と結合され、
ノズル８８を介して液体インクを放出するように動作す
る。インク源からインクが流入するインク供給チャンネ
ル１４、２４、５２及びインク入口チャンネル間は多岐
管６０Ｕ、６０Ｌにより流動的に接続される。更に、イ
ンク供給チャンネル及び多岐管間には複数の流体通路を
有する減衰構体９２が配置される。【効果】減衰構体は十分な流体抵抗を有するので、イ
ンク噴射するための圧力室の動作により生じる圧力波が
多岐管に反射することによる噴射の不均一性を減少させ
る

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドロップ・オン・デマ
ンド・インクジェット・プリンタのインクジェット・プ
リント・ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット・プリンタは、制御され
たパターンでマルチプル（複数）ノズルの１つ又は複数
のアレイから液体インク滴を噴出し、紙の如きサブスト
レート上に像を形成する。インクジェット・プリンタ
は、プリント・ヘッドに流動的に結合される貯蔵器の如
きインク源を有し、プリント・ヘッドはサブストレート
の表面を往復し、サブストレートはプリント・ヘッドで
その表面に印刷するために周期的に進められる。プリン
ト・ヘッドは、液体インクをノズル及び駆動機構に送る
ためのインク通路を有する。圧力トランスデューサに結
合された薄い隔壁により仕切られた圧力室は、電子ドラ
イバにより作動され、制御された形式でインク滴を噴出
させる。

【０００３】通常、プリント・ヘッドは各々がノズルの
各々に対応する複数チャンネルを有し、各チャンネルは
液体インクを圧力室に送り、その圧力室から１個のノズ
ルに送る。これらのチャンネルの各々は、プリント・ヘ
ッド内の更に大きなチャンネル即ち多岐管から液体イン
クを引き出す。多岐管は、それから圧力室までインク滴
を送るチャンネルよりも十分に長いことがある供給チャ
ンネルを介してインク源と流動的に接続されている。イ
ンクジェット・プリンタが複数色のインクを印刷する場
合は、異なる色の各インクに対して別個の多岐管が設け
られる。

【０００４】圧力室が交互に作動状態及び弛緩状態にさ
れると、圧力室はチャンネル内の圧力室からその圧力室
に関連するノズルに通じるチャンネル及び多岐管からそ
の圧力室に通じるチャンネル内の液体インク内の圧力を
交互に増減する。圧力の増加は、ノズルからインクを噴
出するために必要であり、圧力の減少は、圧力室内にイ
ンクを補充するために必要である。

【０００５】しかし、この様な圧力変化は、圧力室から
多岐管に戻って伝達することがある。多岐管内では、こ
の圧力変化が多岐管から通じる他の圧力室の圧力に影響
を与えると、ノズルからの噴出特性を不均一にするおそ
れがある。不均一な噴出は、サブストレート上への適切
な像の形成を妨げ、プリント像の濃度の変化又はカラー
印刷像の色の変化として現れる。均一な噴出性能は、イ
ンク源からノズルに通じるチャンネルの流体特性を略等
しくすることにより高められる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特願平６ー１１１８８
９号「インクジェット・プリント・ヘッド」には、プリ
ント・ヘッド内の液体インクに捕捉された気泡を除去す
ることにより均一な噴出性能を高めることが記載されて
いる。この出願の明細書には、種々の構造、交差部分の
変化及びインク源並びに上下の多岐管間の露出した表面
領域の変化を有するインク通路を備えた従来のプリント
・ヘッドが示されている。これらの従来の設計の１つは
そうではないが、他のものは、テーパ状の多岐管を有す
る。これらの従来設計のものの両方では、かなり不均一
な噴出が生じ、その不均一性を減じることが必要とされ
ていた。

【０００７】上記の特許明細書では、従来設計のものの
噴出の不均一性は多岐管内の液体インク内に捕捉された
気泡のせいであるとしている。この明細書では、捕捉さ
れた気泡により起こる問題を説明し、この気泡を減少さ
せ又は除去するように設計した改善されたインクジェッ
ト・プリント・ヘッドが記載されている。このプリント
・ヘッドは、プリント・ヘッドによりプリントされる異
なる色の各インクに対して１対のテーパ状上側及び下側
インク供給多岐管を有し、その各々は上側に傾いてい
る。各々が個々の圧力室に通じる複数入口チャンネル
は、テーパ状多岐管の上端から導かれ、多岐管はインク
供給チャンネルから多岐管のテーパ状上端に向かう方向
に広げられている。この設計では、通常動作中、捕捉さ
れた気泡を除去して浄化し、これにより噴出の不均一性
を軽減している。

【０００８】上記特許明細書では、インク供給多岐管
は、インクジェット・プリント・ヘッドが動作する噴出
周波数より高い共振周波数を有するように設計される。
しかし、その様に設計されたとしても、不要な噴出の不
均一性が依然として残ることが分かっている。

【０００９】更に、噴出の不均一性は、プリント・ヘッ
ド内の異なる位置でインクの粘度を変化させるインクの
温度勾配によっても生じる。このことは、インク滴の噴
出速度を変化させ、インク滴サイズを異ならせ、メディ
ア・レートに対する時間を異ならせ、画質を低下させ
て、プリント出力に縞を生じさせる。

【００１０】そこで、通常動作中に気泡を効果的に除去
し、噴出の均一性を改善するインクジェット・プリント
・ヘッドが必要とされている。

【００１１】したがって、本発明の目的は、通常動作中
に気泡を効果的に除去し、噴出の均一性を改善するイン
クジェット・プリント・ヘッドの提供にある。

【００１２】本発明の他の目的は、プリント・ヘッド内
の多岐管全体にわたりインク温度を均一にするインクジ
ェット・プリント・ヘッドの提供にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段及び作用】上記特許出願明
細書に記載されたテーパ状多岐管を使用した場合に、噴
出の不均一性の原因が依然として残っていることが分か
っている。インク圧力室がインクをノズルを介して排出
するように動作するとき、その圧力室に通じるインク入
口チャンネル内、このインク入口チャンネルに通じるイ
ンク供給多岐管内、及びインク源からインク供給多岐管
に通じるインク供給チャンネル内で圧力波が発生する。

【００１４】この圧力波の１つは、インクがインク室に
吸い込まれてインク室に満たされ、圧力室が拡張してそ
の関連するノズルを介してインクが排出される際に起き
る。この圧力波はインク供給多岐管内に入り、インクは
すぐには再供給されないので、インク供給多岐管内の圧
力お減少させる。

【００１５】インク圧力室を繰り返し作動させると、イ
ンク供給多岐管内の液体インク内及びインク源からイン
ク供給多岐管に通じる供給チャンネル内にに音響圧力波
が生じる。

【００１６】上記特許出願明細書に記載のテーパ状多岐
管は、多岐管の共振周波数を上げ、その共振周波数を広
げて、多岐管の共振ピークの幅を増加させるている。こ
の効果は、圧力室の作動により生じた音響圧力波に対す
る多岐管の音響応答の鋭さを減少させる。しかし、関連
する圧力波は、テーパ状多岐管によっては除去されな
い。

【００１７】噴射の均一性に悪影響を与えないレベルま
で音響圧力波を減少させるために、減衰即ち整流構体を
多岐管及びプリント・ヘッドの供給チャンネル間に間挿
する。プリント・ヘッドは、供給チャンネルと流動的に
接続する複数のプリント・ノズルを有する。入口チャン
ネル群は多岐管と流動的に接続される。入口チャンネル
の各々は、多岐管から圧力室群の各々に通じ、各圧力室
はノズルの各々を介して液体インクを排出させるように
動作可能である。プリント・ヘッドは、供給チャンネル
及び入口チャンネル群間に流動的に接続された多岐管を
有する。減衰又は整流構体は、供給チャンネル及び多岐
管の間に配置され、これの間に複数の流体通路を形成す
る。

【００１８】減衰又は整流構体は、供給チャンネル及び
多岐管間に流体通路を形成する。減衰又は整流構体は、
約５又は約１０の流体アウペクト比を有してもよい。こ
れは、プリント・ヘッドの正常動作中に、液体インク内
で構体内に捕らえられる気泡が構体に流れ着き及び流れ
離れるようにする特性である。プリント・ヘッドは２つ
の多岐管を有し、各々がそれと共通供給チャンネルとの
間に減衰又は整流構体を有する。２個の多岐管が存在す
る場合は、プリント・ヘッドの正常動作中、一方は他方
の上に配置される。ノズルを介してインクを噴射する圧
力室の動作は、多岐管内に圧力を生じさせる。減衰又は
整流構体は、十分は流体抵抗を有し、噴射の不均一性を
減少させるのに十分な程度まで、この圧力波の多岐管へ
戻る反射を減少させる。

【００１９】本発明は、更にインクを含む圧力室の各々
と流動的に接続される複数のノズルを有するインクジェ
ット・プリント・ヘッドの動作方法を提供する。この方
法では、圧力室はノズルからインクを噴射するように作
動され、圧力室には多岐管から引き出されるインクが再
供給される。多岐管には、減衰又は整流構体を介して供
給チャンネルからインクを送ることによりインクが再供
給され、減衰又は整流構体は十分な流体抵抗を有し、噴
射の不均一性を許容可能レベルまで減少させるのに十分
な程度まで、減衰構体から多岐管に反射する圧力の振幅
を減少させる。減衰又は整流構体は、少なくとも３つの
流体通路を有する。構体は、流体の流れ方向に平行に向
けられた主面を各々が有する２枚の平行プレートを含
み、プレートの表面は垂直に向けられる。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明によるインクジェット・プリ
ント・ヘッド１０を作成するために使用する種々のプレ
ートの平面図である。図１で分離されて示されるプレー
トは、互いに向かい合わせに配置され、図１に示すよう
に前から後の順に積み重ねられ、ろう付けされ、機械的
に単一の動作可能プリント・ヘッド１０が形成される。
プレート及びそれが拡大して示される図は、次の様であ
る。スペーサ・プレート１２（図２）、隔壁プレート２
０（図３）、圧力室プレート２２（図４）、圧力室入口
分離プレート３２（図５）、入口プレート４２（図
６）、多岐管（マニホルド）／入口隔離プレート５０
（図７）、閉塞多岐管／入口前面分離プレート５８（図
８）、開放多岐管／入口前面分離プレート６４（図
９）、閉塞多岐管プレート７２（３個使用）（図１
０）、開放多岐管プレート７８（２個使用）（図１
１）、オリフィス／多岐管隔離プレート８０（図１
２）、及びオリフィス・プレート８６（図１３）。プリ
ント・ヘッド１０が作動するとき、それは上向き矢印１
１の方向が地面に直角であるように、垂直に向けられ
る。

【００２１】プリント・ヘッド１０は、１つは黒用、他
の３つは夫々減法原色、シアン、イエロー及びマゼンタ
用である４個の別個の流体通路を有する。使用されるイ
ンクは、米国特許第４８８９５６０号及び４８８９７６
１号公報に記載された液体状態の透光性相変化インクで
ある。しかし、代わりに、他のインクを使用してもよい
し、別個のインク通路の数は、プリント・ヘッドが黒イ
ンクのみ又はフルカラーより少ない色で印刷するかどう
かにより異なる。

【００２２】以下の説明では、添字Ｋ、Ｍ、Ｙ又はＣ
は、夫々黒、マゼンタ、イエロー又はシアン・インクの
ための構造又は通路の一部を示し、添字Ｕ又はＬは夫々
上側又は下側インク多岐管のための通路の構造又は一部
を示す。複数色のインクに関する複数の部分を示す参照
番号の添字を使用しない場合は、全ての複数の部分を指
す。インク色は、図示した以外の配列で、プリント・ヘ
ッド１０内の通路に割り当てることができる。

【００２３】図２は、スペーサ・プレート１２の拡大図
であり、この図はインク供給開口１４Ｋ、１４Ｍ、１４
Ｙ及び１４Ｃを示している。プレート１２は、圧力トラ
ンスデューサをプレート２０の隔壁に接合する前に除去
される複数の凹部１６を有する。開口１４は、プリント
・ヘッド１０内に４個の別々の流体通路の開始点を形成
する。

【００２４】図３は、供給開口１４Ｋ、１４Ｍ、１４Ｙ
及び１４Ｃの他の部分を形成する隔壁プレート２０の拡
大図である。プレート２０は、圧力トランスデューサに
より加えられる力により可撓性であり、好適には厚さ約
０.１ミリメートルである。

【００２５】図４は、圧力室プレート２２の拡大図であ
る。プレート２２は、プレート１２、２０及び２２が位
置合わせされたときに、供給開口１４Ｋ、１４Ｍ、１４
Ｙ及び１４Ｃと夫々位置合わせされて通じる各部分２６
Ｋ、２６Ｍ、２６Ｙ及び２６Ｃを夫々有する容積２４
Ｋ、２４Ｍ、２４Ｙ及び２４Ｃを形成する。容積２４
Ｋ、２４Ｍ、２４Ｙ及び２４Ｃは形状が異なるが、各容
積の寸法は、各々が同一の流体抵抗、キャパシタンス及
びインダクタンスを有し、４個の別個の流体経路内で４
色の間で均一の噴出が行われるようしている。プレート
２２は、アレイ３０Ｋ、３０Ｍ、３０Ｙ及び３０Ｃに形
成された複数の圧力室２８も部分的に形成する。圧力室
２８は、隔壁プレート２０、圧力室入口分離プレート３
２（図５）、及びプレート２７により形成される壁２７
（各アレイの中の１つについて示す）により形成され
る。プレート２２も、プリント・ヘッド１０をインク源
（図示せず）に装着するための９個の取り付けタブ２９
を有する。

【００２６】プリント・ヘッド１０用に選択されたトラ
ンスデューサは、隔壁プレート２０にエポキシ接着剤で
接着される圧電セラミック・トランスデューサを有し、
各トランスデューサは圧力室２８の夫々個々に対して中
心合わせされている。

【００２７】圧電セラミック・トランスデューサは、電
気回路駆動器（図示せず）が電気的に接続される金属フ
ィルム層（図示せず）を有する。各トランスデューサ
は、電圧が金属フィルム層の横切って印加されたとき
に、その大きさが変化する屈曲モードで動作する。しか
し、トランスデューサは隔壁プレート２０に固定的に堅
固に接着されているので、トランスデューサは屈曲し、
位置決めされた圧力室２８の１個内のインクを排出す
る。この排出により、出口チャンネル４０（図４〜１
２）の１個を介したノズル８８（図１３）の１個へのイ
ンクの外側への流れを引き起こす。圧力室２８へインク
を充満させることは、トランスデューサの逆の屈曲によ
り増進される。

【００２８】プリント・ヘッド１０を通る４個の別個の
流体経路は、容積２４の下流に同一構造を有する。これ
らの流体経路について、容積２４Ｋから通じる黒インク
用の流体路についてのみ説明する。

【００２９】図５は、容積２４の他の部分及び部分２６
を形成する圧力室入口分離プレート３２の拡大図であ
る。プレート３２は複数入口チャンネル３６Ｋの開口部
分を形成し、プレート２２及び３２が位置合わせされた
ときに、チャンネル３６Ｋの各々が圧力室２８の各々と
夫々位置合わせされ、それらに通じる。開口部分３４Ｋ
は、各列８個の２列から成る上側グループ及び夫々７個
及び８個の２列から成る下側グループに配置される。こ
の上側グループは、各アレイ３０内の上側２列の圧力室
２８に通じ、この下側グループは、各アレイ３０内の下
側２列の圧力室２８に通じる。１個の開口部分３４Ｋ
が、それらの列の各々に対応する。プレート３２は、複
数出口チャンネル４０Ｋの第１部分３８Ｋを形成し、プ
レート２２及び３２を位置合わせしたときに、各チャン
ネルは圧力室２８の各々に位置合わせされ、それらに通
じる。第１部分３８Ｋは、各列８個の２列から成る上側
グループ及び夫々７個及び８個の２列から成る下側グル
ープに配置される。上側グループは、アレイ３０Ｋ内の
上側２列の圧力室２８から通じ、下側グループは、アレ
イ３０Ｋ内の下側２列の圧力室２８に通じる。１個の第
１部分３８Ｋが、それらの列の各々に対応する。

【００３０】入口チャンネル３６Ｋの開口部分３４Ｋ
は、出口チャンネル４０の第１部分３８Ｋと圧力室２８
を挟んで反対側に配置することが望ましい。この様に正
反対に配置することにより、充満及び浄化の間に圧力室
２８の交差洗浄（クロス・フラッシング）を促進し、圧
力室２８から気泡を容易に一掃できるようになる。ま
た、この様に反対側に配置することにより、圧力室２８
の入口チャンネル３６Ｋ及び出口チャンネル４０Ｋ間を
圧力室２８を介して最大に分離し、それらのチャンネル
間の音響分離を向上させる配置となる。

【００３１】図６は、更に容積２４Ｋ及び部分２６Ｋを
形成する入口プレート４２の拡大図である。プレート４
２は、更に入口チャンネル３６Ｋの横断部分４４Ｋを形
成し、プレート３２及び４２が所定関係で合わされたと
きに、各チャンネルは開口部分３４Ｋ（プレート３２、
図５）の各々に位置合わせされ、それらに通じる。

【００３２】横断部分４４Ｋは４グループで設けられ、
各グループはプレート３２（図５）の入口チャンネル３
６Ｋの開口部分３４Ｋの４グループの列の１つに関連す
る。この様に、４グループの横断部分４４Ｋは、夫々８
個、８個、７個及び８個の横断部分４４Ｋを夫々含む。
１個の横断部分４４Ｋは、それらの列の各々に対応す
る。横断部分４４Ｋの複数のグループは、わずかに構造
が異なるが、全ての横断部分４４Ｋは、同一の抵抗、キ
ャパシタンス及びインダクタンスを有し、同一の長さ及
び断面寸法を有するように設計されている。

【００３３】プレート４２は、出口チャンネル４０Ｋの
複数の第２部分４６Ｋを形成し、第２部分４６Ｋの各々
は、プレート３２及び４２を所定関係で合わせたとき
に、出口チャンネル４０Ｋの第１部分３８Ｋ（プレート
３２、図５）の各々と位置合わされ、それから通じてい
る。第２部分４６Ｋは４グループで設けられ、各グルー
プは、プレート３２の出口チャンネル４０Ｋの第１部分
３８Ｋのグループの各々に関連し、この様に、４グルー
プの第２部分は、夫々８個、８個、７個及び８個の横断
部分４６Ｋを含む。１個の第２部分は、それらの列の各
々に対応する。プレート２２、３２及び４２により形成
される容積２４Ｋは部分４８を有し、この部分はプレー
ト２２及び３２と断面が同一であるので、プレート４２
についてのみ図示する。

【００３４】図７は、供給チャンネル５２Ｋの一部を形
成する多岐管／入口分離プレート５０の拡大図である。
プレート４２及び５０が所定関係で合わされたときに、
容積２４Ｋの部分４８Ｋは、供給チャンネル５２Ｋと位
置合わせされ、それに通じる。プレート５０は、入口チ
ャンネル３６Ｋの複数の接続部分５４Ｋを形成する。プ
レート４２及び５０が所定位置に配置されたとき、各接
続部分５４Ｋは入口チャンネル３６Ｋの横断部分４４Ｋ
（プレート４２）の各々と位置合わせされ、それらに通
じる。この様に、接続部分５４Ｋは４グループでにさ
れ、各グループは４グループの横断部分４４Ｋ（プレー
ト４２）の各々に関連し、４グループの接続部分５４Ｋ
は夫々８個、８個、７個及び８個の接続部分を含む。１
個の接続部分５４Ｋは、これらのグループの各々に対応
する。プレート５０は、更に出口チャンネル４０Ｋの複
数の第３部分５６Ｋを形成する。プレート４２及び５０
が所定関係で合わされるとき、第３部分５６Ｋの各々は
出口チャンネル４０Ｋの第２部分４６Ｋ（プレート４
２）の各々と位置合わせされ、それに通じる。この様
に、第３部分５６Ｋは４つのグループで設けられ、その
各々は４グループの第２部分４６Ｋの各々に関連し、４
グループの第３部分５６Ｋは夫々８個、８個、７個及び
８個の第３部分を有する。１個の第３部分５６Ｋは、そ
れらのグループの１つに対応する。

【００３５】図８は、閉塞された多岐管／入口前面分離
プレート５８の拡大図である。プレート５８は、供給チ
ャンネル５２Ｋの他の部分を形成する。プレート５０
は、部分的に上側多岐管６０ＫＵ及び下側多岐管６０Ｋ
Ｌを形成する。プレート５０（図７）及び５８が所定関
係で合わされると、上側多岐管６０ＫＵの部分は、入口
チャンネル３６の接続部分５４Ｋの上側２グループの各
々に位置合わせされ、それに通じる。プレート５８は更
に出口チャンネル４０Ｋの第４部分６２Ｋを形成し、プ
レート５０及び５８が所定関係で合わされたときに、出
口チャンネル４０Ｋの第３部分５６Ｋの各々に位置合わ
せされ、それに通じる。この様に、第４部分６２Ｋは４
グループで設けられ、各グループは４グループの第３部
分５６Ｋの各々に関連し、４グループの第４部分６２Ｋ
は夫々８個、８個、７個及び８個の第４部分を含む。

【００３６】プリント・ヘッド１０が組み立てられる
と、接続部分５４の約４分の１（即ち、８個の一番上の
グループ）が上側多岐管６０ＫＵの上側に隣接し、その
約４分の１（即ち上から２番目の８個のグループ）が上
側多岐管６０ＫＵの下側に隣接し、その約４分の１（即
ち、７個のグループ）が下側多岐管６０ＫＬの頂部に隣
接し、残りのその約４分の１は多岐管６０ＫＬの下側に
隣接する状態で、接続部分５４（プレート５０、図７）
は互い違いに多岐管６０を介して配置される。多岐管６
０ＫＵ及び６０ＫＬは先細即ちテーパ状にされ、浄化を
促進するために上述の特許出願で記載した様に、通常は
上向きに傾斜して配置される。

【００３７】図９は、上側多岐管６０ＫＵ及び下側多岐
管６０ＫＬの一部を形成する開放多岐管／入口前面分離
プレート６４の拡大図である。プレート６４は、更に上
側多岐管６０ＫＵ及び下側多岐管６０ＫＬを供給チャン
ネル５２に夫々接続する開放部分６６Ｕ及び６６Ｌの一
方を形成する。開放部分６６Ｕ及び６６Ｌは、供給チャ
ンネル５２Ｋ（プレート５０、図７）と同じ寸法の部分
６８Ｋに接続される。プレート５８及び６４が所定関係
で合わされると、供給チャンネル５２は部分６８Ｋを位
置合わせされ、それに通じる。線６９ＫＵ及び６９ＫＬ
は、上側多岐管６０ＫＵ及び及び下側多岐管ＫＬの夫々
の上流端部のプレート５８（図８）及びプレート（図１
０）内の位置を示す。プレート６４は、更に出口チャン
ネル４０Ｋの第５部分７０Ｋを形成する。プレート５８
及び６４が所定関係で合わされると、出口チャンネル４
０Ｋの第４部分６２Ｋの各々は、第５部分７０Ｋの各々
と位置合わせされ、それに通じる。この様に、第５部分
７０Ｋは４つのグループで設けられ、その各々は４グル
ープの第４部分６２Ｋ（プレート５８）の各々と関連
し、４グループの第５部分７０Ｋは、夫々８個、８個、
７個及び８個の第５部分を含む。

【００３８】図１０は、上側多岐管６０ＫＵ及び下側多
岐管６０ＫＬの更に他の部分を形成する閉塞された多岐
管プレート７２の拡大図である。プレート７２は、供給
チャンネル５２Ｋと同一の大きさであり、プレート６４
及び７２が所定関係で合わされると、部分６８と位置合
わせされ、それに通じる開口７４Ｋを形成する。プレー
ト７２は、更にインク出口チャンネル４０Ｋの複数出口
容積７６Ｋの一部を形成し、その各々はプレート６４及
び７２が所定関係で合わせされとき、インク出口チャン
ネル４０Ｋの部分７０Ｋ（プレート６４、図９）の各々
と位置合わせされ、それに通じる。この様に、出口容積
７６Ｋは４グループで設けられ、その各々は第５部分７
０Ｋ（プレート６４）の４グループの各々に関連し、４
グループの出口容積７６Ｋは、夫々８個、８個、７個及
び８個の出口容積７６Ｋを含む。

【００３９】図１１は、プレート６４（図９）により形
成される部分と断面寸法が同一である上側多岐管６０Ｋ
Ｕ、下側多岐管６０ＫＬ、部分６８Ｋ及び開放部分６６
ＫＵ、６６ＫＬの部分を形成する開放多岐管プレート７
８の拡大図である。プレート７８は、更に複数のインク
出口容積７６の部分を形成し、その各々は閉塞された多
岐管プレート７２で形成されるその容積の部分と同一で
ある。プレート５８、６４、７２及び７８が所定関係で
合わされると、多岐管６０Ｋはプレート６４からプレー
ト７４まで円滑に通じる。プレート７２及び７８が所定
関係で位置合わせされると、出口容積７６Ｋはプレート
７２からプレート７８まで円滑に通じる。

【００４０】図１１では、線５２Ｋは開放多岐管プレー
ト６４及び７８を介して多岐管６０の各々に通じる供給
チャンネル５２Ｋの隣接するプレートの位置を示し、線
６８Ｋは供給チャンネル５２と位置合わせされた部分６
８（図９）の位置を示し、線７４Ｋは開口７４Ｋ（プレ
ート７２、図１０）の位置を示す。線６９ＫＵは上側多
岐管６０ＫＵの上流端部の隣接するプレートの位置を示
し、線６９ＫＬは下側多岐管６０ＫＬの上流端部の隣接
するプレートの位置を示す。部分６６ＫＵ及び６６ＫＬ
（図１４〜図１５）は、線５２と線６９ＫＵ及び線６９
ＫＬとの間に夫々存在し、これらはプレート６４及び７
８の様な開放多岐管プレート内に通じているが、プレー
ト５８及びプレート７２の様な閉塞多岐管プレートで閉
じられる。液体インクは供給チャンネル５２から分離部
分６６のみを通って上側及び下側多岐管６０に流入す
る。供給チャンネル５２から夫々多岐管の上側部分及び
下側部分への流体通路路領域６６ＫＵ及び６６ＫＬは、
それらの個々の領域の湾曲した部分６６ＫＵc、６６Ｋ
Ｕcに平均幅ｘを有する。図１１で、それらの領域の最
も狭い部分のみにｘを示す。これらの領域は、供給チャ
ンネル５２の端部から多岐管６０ＫＵ及び６０ＫＬの最
も近い個々の端部まで測定した長さｚを有する。

【００４１】図１に示す様に、３枚の閉塞多岐管プレー
ト７２及び２枚の開放多岐管プレート７８を使用して、
プリント・ヘッド１０を製造する。したがって、これら
のプレートが図１に示す順番で配置されるとき、（ａ）
多岐管６０Ｋはプレート５８、プレート６４、第１プレ
ート７２、第１プレート７８、第２プレート７２、第２
プレート７８及び第３プレート７２から円滑に通じ、
（ｂ）供給チャンネル５２Ｋは、プレート５８から第３
プレート７２まで、部分６８及び開口７４を介して円滑
に通じ、（ｃ）出口容積７６Ｋは第１プレート７２から
第３プレート７２まで円滑に通じる。

【００４２】図１２は、４個のアレイ８４Ｋ、８４Ｍ、
８４Ｙ及び８４Ｃの各々において３１個の分離開口８２
を形成するオリフィス／多岐管分離プレート８０の拡大
図を示す。プレート７８（図１１）及び８０が所定関係
で合わされると、分離開口８２Ｋは出口容積７６Ｋの各
々と位置合わせされ、それに通じる。

【００４３】図１３は４個のアレイ９０Ｋ、９０Ｍ、９
０Ｙ及び９０Ｃの各々において３１個のノズル８８を形
成するオリフィス・プレート８６の拡大図である。プレ
ート８０及び８６が所定関係で合わされると、各ノズル
８８Ｋは分離開口８２Ｋ（プレート８０）の各々と位置
合わせされ、それに通じる。プリント・ヘッド１０が動
作状態にあるとき、ノズル８８Ｋは空気を介して１枚の
紙の様なメディア（図示せず）に液体インクの滴を向か
わせる。図１〜図１３に示すプレートの厚さを表１に示
す。

【００４４】（表１）図１〜１３に示すプレートの厚さプレートの番号厚さ（ミリ）１２０.１５２００.１２２０.２３２０.２４２０.２５００.２５８０.２６４０.２７２０.２７８０.２８６０.２９２０.０８

【００４５】他の厚さ及び他の厚さの関係であってもよ
いことは、当業者には明かである。例えば、プレート５
８及び７２はプレート６４及び７８と同じ厚さでなくと
もよい。

【００４６】プリント・ヘッド１０が動作するとき、イ
ンクはインク源から供給開口１４、容積２４及び供給チ
ャンネル５２を介して多岐管６０へ供給される。駆動信
号源（図示せず）は、選択的にトランスデューサ（図示
せず）を駆動し、トランスデューサは４色の各色の液体
インクがインク源（図示せず）からプリント・ヘッド１
０内に引き出されるようにし、その色のインクをプリン
トするノズル８８からの液体インクの排出によりプリン
ト・ヘッド１０の流体開口内の圧力が低下する。インク
は、その色に対応する供給開口１４Ｋ、１４Ｃ、１４Ｙ
及び１４Ｍの１つを介してその色に対応する容積２４
Ｋ、２４Ｃ、２４Ｙ及び２４Ｍの１つに流れ込み、その
色に対応する供給チャンネル５２Ｋ、５２Ｃ、５２Ｙ及
び５２Ｍの１つを流れる。その供給チャンネルから、イ
ンクはその色に対応する多岐管６０Ｋ、６０Ｃ、６０Ｙ
及び６０Ｍの１つの上側多岐管及び下側多岐管に流れ込
み、その流れは１つ又は複数の開放多岐管プレート６４
及び７８により形成された流動領域６６に起こる。上側
及び下側多岐管で、液体インクが１つ又は複数の入口チ
ャンネル３６に引き出され、それにより、入口チャンネ
ル３６が通じる夫々の圧力室に引き出される。その圧力
室が作動すると、インクがその圧力室２８に関連する出
口チャンネル４０内に推進され、その圧力室に関連する
ノズル８８に向かい最終的にノズルの外に推進される。

【００４７】図１４は、供給開口１４が接続される側か
ら見たプリント・ヘッド１０内の液体インクが占有する
容積の斜視図であり、上側及び下側多岐管６０Ｕ及び６
０Ｌの各々から個々のノズル８８への１個のインク入口
３６及び１個のインク出口４０のみを示す。図１４は、
４個のインク経路のいずれかの部分を表すための図であ
り、色の添字はこの図では省略してある。

【００４８】図１５は図１４と同一のインク容積を示す
斜視図であり、液体インクがプリント・ヘッド１０から
噴出される側から示している。図１４及び図１５では、
参照符号の後の符号は、プリント・ヘッド１０により形
成される経路の部分に含まれる液体インクを示し、図１
〜図１３では符号の無い参照番号により表される。

【００４９】図１〜図１５を参照すると、インク１４’
はインク源（図示せず）から供給開口１４内を介して流
入する。インク２４’は容積２４を占有し、インク５
２’は供給チャンネル５２を占有する。インク６６Ｕ’
及び６６Ｌ’は夫々、プレート６４及び２枚のプレート
７８により形成される開放部分６６Ｕ及び６６Ｌを占有
する。インク６０Ｕ’及び６０Ｌ’は、プレート５８、
６４、３枚のプレート７２及び２枚のプレート７８で形
成された上側及び下側多岐管６０Ｕ及び６０Ｌを夫々占
有する。

【００５０】インクは、次の様に、多岐管６０から圧力
室２８に入口チャンネル３６を満たす。インク５４’
は、多岐管６０Ｕ及び６０Ｌから通じる接続部分５４を
占有する。インク４４’は接続部分５４に通じる横断部
分４４を占有する。インク３４’は横断部分４４から圧
力室２８に通じる開口部分３４を占有する。インク２
８’は、圧力室２８を占有する。

【００５１】インクは、次の様に、圧力室２８からオリ
フィス９４に出口チャンネル４０を満たす。インク３
８’は、圧力室２８から通じる第１部分を占有する。イ
ンク４６’は、第１部分３８から通じる第２部分４６を
占有する。インク５６’は、第２部分４６から通じる第
３部分を占有する。インク６２’は、第３部分５６から
通じる第４部分６２を占有する。インク７６’は、第４
部分６２から通じる隔離開口８２を占有する。インク８
８’は、分離開口８２から通じるノズル８８を占有す
る。

【００５２】図１５に示す様に、インク出口チャンネル
４０の断面積は、分離開口８２から出口チャンネル４０
内のノズル９４に向かって減少する。

【００５３】図１５に示す様に、圧力室２８から出口チ
ャンネル４０の第１部分３８（プレート３２により形成
された、図５）、第２部分４６（プレート４２により形
成された、図６）、第３部分５６（プレート５０により
形成された、図８）及び第４部分（プレート５８により
形成された、図８）へのインクの流れ方向に、断面積も
徐々に減少する。上述の特許出願に記載した理由で、断
面積は流れ方向に徐々に小さくなる。

【００５４】上述した様に、多岐管６０は、先が細くテ
ーパ状になっている。テーパ状多岐管６０は、プリント
・ヘッドの最大噴射周波数より自然共振周波数が高く設
計できるので、噴射の不均一性を軽減するするのに役立
つ。テーパ状多岐管と同一容積のテーパ状でない多岐管
は、テーパ状多岐管より共振周波数が低くなる傾向があ
り、低い共振周波数は許容範囲を超えて最大噴射周波数
に近くなることがある。

【００５５】しかし、上記の特許出願に記載するよう
に、多岐管をテーパ状にすることは、多岐管内の安定状
態圧力損失及び過渡圧力変動を増加させる。この圧力損
失及び変動を減少させるために多岐管の容積を増加させ
ると、多岐管の自然共振周波数を減少させる。したがっ
て、本発明の以前に多岐管を設計する場合、十分に高い
自然共振周波数を得ることに対して安定状態圧力損失及
び過渡圧力変動の許容量を平衡させることが必要であっ
た。

【００５６】上述の様な軋轢は、上記の特許出願に記載
の技術のみでは解決が難しい。しかし、テーパ状多岐管
により引き起こされる増加した噴射不均一性は、多岐管
６０Ｕ及び６０Ｌの各々と、開口５２、容積２４及び開
口１４との間に整流器（バッフル）を間挿して、多岐管
６０Ｕ及び６０Ｌの各々に整流器を結合することにより
改善される。

【００５７】プリント・ヘッド１０を形成するために、
図１〜図１３に示すプレートを所定関係で合わせてろう
付けして、プリント・ヘッド１０を形成するときに、開
放及び閉塞多岐管を有するプレートを交互配置すること
で、供給チャンネル５２と上側及び下側多岐管６０Ｕ及
び６０Ｌとの間に減衰器即ち整流器が形成される。図１
６は、閉塞及び開放多岐管を交互に有するプレート５
８、６４、７２、７８、７２、７８及び７２の完成組立
体を含むプリント・ヘッド１０の一部の図１０の線１６
−１６に沿った断面図である。図１６の簡略図は、プリ
ント・ヘッド１０の他のプレートは除外してある。プレ
ート５８、６４、７２、７８、７２、７８及び７２がプ
リント・ヘッド１０の一部として共にろう付けされる
と、これらのプレートはもやは機械的に分離していな
い。しかし、図１６では、これらのプレートから成るプ
リント・ヘッド１０の一部は、これらのプレートの夫々
の参照番号により示される。閉塞された多岐管プレート
５８及び７２は、２枚のプレート７２から成る２枚の整
流板９４を有する減衰構体即ち整流構体９２を形成す
る。整流構体９２は、供給チャンネル５２から多岐管６
０Ｕ及び６０Ｌの夫々への別個の流体通路を設ける３つ
の流体通路６６Ｕ及び６６Ｌを形成する（図１４〜１
５）。流体通路６６Ｕ及び６６Ｌの各々の厚さは、Ｙで
ある。各整流板は、供給チャンネル５２から多岐管６０
Ｕ及び６０Ｌへのインクの流れ方向に平行に向けられた
主面９６と小さな面９８とを有する。

【００５８】プリント・ヘッド１０が形成されるプレー
トは、開放流体通路６６Ｕ及び６６Ｌの流体アスペクト
比Ｗ／ｈi（図１１、図１６）が大きくなるように、例
えば、望ましくは５より大きく、更に望ましくは約１０
であるように形成される。この様に大きな流体スペクト
比は、各閉塞多岐管プレート（プレート７２の様な）の
壁から流体通路（流体通路６６Ｕの様な）の中心まで及
びその中心から他方の隣接する閉塞多岐管プレート（プ
レート７２の様な）への流動速度を急勾配にする。

【００５９】プレートは流体通路６６Ｕ及び６６Ｌの長
さｌが十分に長いように形成され、流動速度の急勾配が
インクに露出された十分に大きな表面積にわたり延び
て、十分な運動量をインクから流体通路６６Ｕ及び６６
Ｌを形成する壁に伝え、音響波を許容レベルに減衰させ
る。この要因は、流体に露出された総開放流れ断面積Ａ
sに対する流体通路６６Ｕ及び６６Ｌ内のインクに露出
された総表面積Ａcにより特性が表される。Ａcは、次式
によりｗ及びｈiに関係付けられる。Ａc＝ｗｈiＮc ここで、Ｎcはチャンネル即ち流体通路６６Ｕ又は６６
Ｌの個数である。Ａsは、次式によりｗ及びｈiに関係付
けられる。Ａs＝２（ｗ＋ｈi）ｌＮc≒２ｗｌＮc ｌは、チャンネル６６Ｕ及び６６Ｌの長さであり、ｗｈ
iの条件で近似する。Ａs及びＡcの比は、次の様であ
る。Ａs／Ａc≒２ｌ／ｈi これは、十分に大きくなければならない。ｌは、プリン
ト・ヘッド１０の設計の実際の考慮点により制約を受け
るので、この関係はｈiを小さくする必要がある。

【００６０】開放部分６６Ｕ又は６６Ｌのせん断応力及
び運動量伝達の速度はチャンネル構造及び流動速度の他
に、インクの粘度μ（ミュー）に依存する。プリント・
ヘッド１０に使用される透光性相変化インクに関して
は、ｈiは好適には約０.５ｍｍ以下、更に好適には０.
２ｍｍである。この様な値にｈiを選択すると、プリン
ト・ヘッド１０の浄化性能が改善される。プリント・ヘ
ッド１０内のインク内の大きな気泡は、流体通路６６Ｕ
及び６６Ｌを通って、これらから離れて流れる傾向にあ
るが、小さな気泡は閉塞多岐管プレートにより形成され
る整流セグメントの下流の終点に停滞するインクの領域
に運ばれる。ｈiを十分に小さくすることにより、その
ように運ばれた気泡の大きさは、非常に容易にインクの
溶液に拡散することができる大きさに減少する。約０.
２ｍｍの気泡は、上述の液体インクがプリント・ヘッド
１０内に保持される温度（通常、１３５°Ｃ）で、液体
インクに拡散する。０.５ｍｍまでの気泡は、この様な
インク及び水性インクに容易に拡散する。整流板９４の
減衰特性も、プリント・ヘッド１０からの気泡の除去を
促進する。

【００６１】プリント・ヘッド１０は、約８.５ｋＨｚ
の最大噴射速度、及び例えば最大噴射速度の１／２又は
１／３の速度で動作するインクジェット・プリンタで使
用される。噴射性能は、各動作速度及び異なる噴射速度
間で均一であることが重要である。したがって、音響圧
力波は噴射速度毎に制御される必要がある。整流構体９
２又は整流板９４は、それらの周波数毎に所望の減衰を
行うように適切である必要がある。

【００６２】図１７は、プリント・ヘッド１０内の液体
インクにより占有される容積の流体インダクタンス、抵
抗及びキャパシタンスの図である。液体インクの様な流
体内の圧力波及び流体運動又は変位波は、電気抵抗、キ
ャパシタンス及びインダクタに類似する流体抵抗、キャ
パシタンス及びインダクタンスの概念を使用して電気的
等価回路により効果的にモデル化できる。この様なモデ
ル流体では、流体圧力は電位に類似し、流体の流れは電
流に類似する。

【００６３】このモデルを使用し、プリント・ヘッド１
０を通る流体通路の１つの流体の動きが図１７に示す様
に表される。インクを整流板９４、即ち供給開口１４、
容積２４及び供給チャンネル２２に導く供給路は、等価
結合インダクタンスＬsを有する。その理由は、これら
が比較的に長く、比較的一定の断面積を有し、それらの
構成要素の流体抵抗及びキャパシタンスを無視できるか
らである。整流板９４の部分６６Ｕ及び６６Ｌは、Ｌs
及び流体抵抗ＲBに含まれる個々の流体インダクタンス
を有する。その理由は、これらの部分が比較的に小さい
容積を有し、これらの部分の流体キャパシタンスは無視
できるからである。多岐管６０Ｕ及び６０Ｌは流体イン
ダクタンスＬ’m及び流体キャパシタンスＣ’mを分布さ
せ、多岐管６０は比較的に広いので、これらの多岐管の
流体抵抗は無視できる。キャパシタンスＣ’mは、周囲
の圧力、即ちプリント・ヘッド１０の外の圧力に関して
得られる。電流の流出は、各多岐管に結合されたオリフ
ィス８８からインク滴の放出の効果を表す。インク滴の
動きとは独立した結合された入口チャンネル３６、圧力
室２８及び各多岐管に結合された出口チャンネル４０の
音響動作は、多岐管の有効分布特性を変えることがある
が、本発明の基本的効果は変化させない。

【００６４】図１７は、多岐管６０Ｕ又は６０Ｌの簡略
図及び電気的等価として示される相当する流体動的機能
図である。電気的等価モデルでは、整流板９４は抵抗Ｒ
Bを与え、多岐管は減衰整流抵抗ＲBで終端される分布伝
送線路１００及び流体供給ネットワークのインダクタン
スＬsにより表される。伝送線路１００は、多岐管６０
Ｕ又は６０Ｌの夫々のインダクタンス及びキャパシタン
スを表すインダクタンスＬ’m及びキャパシタンスＣ’m
を有する。

【００６５】整流板９４が存在しなければ、ＲBは０で
ある。しかし、伝送線路理論から、伝送線路１００は不
要な反射を防止するためにその伝送線路のインピーダン
スに等しい抵抗性負荷で終端する必要があることは周知
である。従来のプリント・ヘッド設計では、負荷の供給
のみで整流板を終端した。この負荷は殆ど抵抗性の無い
主として誘導性であり、よって、多岐管の境界を衝撃す
る音響波の大部分が多岐管に反射していた。反射波は、
個々の噴射口を作動させることにより生成され付加的波
と共に干渉する。定在波は、多岐管の特性周波数で生成
される。これらの波を減衰させる唯一の機構は、噴射口
自体の抵抗であった。しかし、この減衰を引き起こすた
めに、多岐管の圧力波は正常の噴射動作を妨害すること
により、、噴射の均一性に悪影響を与える。

【００６６】プリント・ヘッド１０では、整流板９４
は、多岐管６０Ｕ及び６０Ｌ（伝送線路１００）を終端
するために、所望の抵抗性負荷を与える。しかし、伝送
線路とは違って、多岐管は平均的（ＤＣ）流れを維持し
なければならない。平均的流れにより生じる平均圧力降
下は、それが噴射性能に悪影響を与えないようにスレッ
ショルド以下に保つ必要がある。したがって、整流板９
４の実際の抵抗は、平均圧力降下及び音響インピーダン
ス整合条件間の歩み寄りに決まる。実際には、平均圧力
損失及び浄化機能の条件は、音響インピーダンス整合値
以下に抵抗を制限し、抵抗はこれらの制約内で最大にさ
れる。

【００６７】当業者は、平均圧力損失が許容範囲にある
か否かを判断するために、整流板９４により生じる平均
圧力損失を容易に計算できる。この計算のためのパラメ
ータは以下に示され、名称は表２に示される。

【００６８】流体インクのパラメータ、流体通路６６Ｕ
及び６６Ｌの各々のパラメータ、それらを形成する金属
のパラメータ及びそれら内のインクの流速のパラメータ
は、以下の様である。

【００６９】インク流体特性： ρ（流体密度）＝０.８８ｇｍ／ｃｍ*3 （ここで、Ｎ*ｎは、Ｎのｎ乗を表す。） μ（粘度）＝０.１５ポイズ導管パラメータ：ｈi＝０.２０３ミリ（０.００８インチ）ｗ＝２.７４９ミリ（０.１１０インチ）Ｌ＝３.８１ミリ（０.１５０インチ）Ａc（流体に露出されたオープンフロー断面積）＝ｈiｗＰ（液圧外周）＝２・（ｈi＋ｗ）Ｄh（液圧直径）＝４・Ａc＝０.３８１ミリ／ＰＡs＝（経路内の流体に露出される表面積）＝Ｐ・Ｌ

【００７０】整流経路当たりの流速ｍd（個々の噴射されたインク滴の重さ）＝２００ナノ
グラムＮj（容積６６Ｕ又は６６Ｌのいずれかを通って引き出
す噴射の数）＝１６ｆ（噴射周波数）＝９０００ＨｚＮc（整流板の数）＝３ｍ（整流経路当たりの物体流速度）＝Ｎjｆ・ｍd／Ｎc ＝０.０１・ｇｍ・ｓｅｃ*-1

【００７１】以下及び図１８を参照して与えられる変数
及びパラメータと、標準層流圧力損失式から得られる整
流板当たりの抵抗の値を使用した、平均圧力損失の計算
式の例を次に示す。 ΔＰ＝（ρＵ*2／２）・（ｆＬ／Ｄh）＝（ρｍ*2／２ρＡc*2）・（９６Ｌ／ＲｅＤh）＝（ρｍ*2／２ρ*2・Ａc*2）・（９６μＬ／ρＵＤh*2）＝（ρｍ*2／２ρ*2・Ａc*2）・（９６μＡcＬ／ｍＤh*2）＝（４８μＬ／ρＡcＤh*2）・ｍ＝Ｒ・ｍＲ＝４８μＬ／ρＡcＤh*2＝３.８２６・１０*5・ｃｍ*-1・ｓｅｃ*-1 ここで、Ｕ＝ｍ／ρＡc＝１.９２１・ｃｍ・ｓｅｃ*-1 これらの式を使用して、圧力損失ΔＰを求めると、 ΔＰ＝Ｒ・ｍ＝１.５

【００７２】整流板９４はインクジェット・プリント・
ヘッドの性能を低下させる他の問題も解決する。ここに
記載した種類のインクジェット・プリンタがオンされる
と、プリント・ヘッドが接続されるインク源内の液体イ
ンクは、１１０°Ｃの温度にに維持され、プリント・ヘ
ッドは１３５°Ｃの温度に維持され、そこからプリント
される液体インクはその温度になる。しかし、従来のプ
リント・ヘッドでは、インクが動作中に引き出されるの
で、インクがノズルから排出される以前にプリント・ヘ
ッドの更に高い温度に確実に達する構造は無かった。そ
の高い温度に達しないと、噴射特性が不均一になる。

【００７３】インクジェット動作は、密度、粘度、圧縮
性及び表面張力のインク流体特性に非常に影響される。
相変化インクジェット装置では、特に粘度が温度に影響
を強く受ける。したがって、均一な噴射性能を得るため
には、多数の個々の噴射口に流入するインクは、均一の
温度になければならない。依って、多岐管６０Ｕ及び６
０Ｌ内のインク温度は均一で、噴射口積み重ね構造温度
に殆ど等しくする必要がある。インク温度が噴射口積み
重ね構造温度と異なると、熱はインクへ又はインクから
送られ、インクが多岐管に沿って流れ、噴射特性が不均
一になる。

【００７４】通常の相変化インク・プリント・ヘッドは
１３０°〜１４０°Ｃで動作する。しかし、インクのエ
ージング及び熱損失を最小にするために、インク貯蔵器
はかなり低温度（１１０°Ｃ）に維持される。しかし、
インク温度が、インクが貯蔵器からポートに入る時点か
ら多岐管６０Ｕ及び６０Ｌに到達する時点の間に、１°
Ｃ又は噴射口積み重ね構造温度以下に確実に上昇させる
ことが必要である。

【００７５】良好な流体動的性能を得るために、多岐管
に沿った個々の噴射口の個数が増加するにつれて、送り
量及び多岐管の大きさを増加させることが望ましい。し
かし、流速度の増加及び断面積の増加の組み合わせは、
インク温度を噴射口積み重ね構造温度に上昇させる際の
効率が低下させる。

【００７６】整流板９４は効率の良い熱交換器を形成
し、整流板を流れて過ぎたインクを１１０°Ｃから１３
５°Ｃのプリント・ヘッド１０の温度近くに暖めること
に利点がある。整流板熱交換器は、（１）通路の高さが
低いことによる高い温度勾配、（２）複数の通路による
大きな表面積を与えることにより、効率的な熱伝達を容
易にする。これらの特徴により、整流板は供給チャンネ
ル５２と多岐管６０Ｕ及び６０Ｌとの間に得られる小さ
な空間で必要とする熱交換を行うことができる。この熱
交換効果は、上述した減衰効果ではなく異なる物理効果
に影響し、よって、交互の閉塞及び開放多岐管プレート
が両方の効果を引き起こすように設計することが望まし
い。

【００７７】図１８は、整流板９４の熱交換機能を示す
整流板を過ぎるインクの流れの断面図である。整流器９
４は高さｈb、それらの間の通路６６Ｕ（又は６６Ｌ）
は高さｈiである。流体通路６６Ｕ（又は６６Ｌ）は、
初期温度Ｔiの液体インクの流れを伝え、供給チャンネ
ル５２から整流板９４を過ぎる質量の流速度を伝える。
整流板９４、プレート５０、５８、７２及び８０は、温
度Ｔwに維持される。整流板９４は、高さｈi、幅ｗ及び
長さｌの流体通路６６Ｕ（又は６６Ｌ）を形成する。流
体インクは、それが整流板を出る際に温度Ｔoを有す
る。

【００７８】所望の熱伝達を行うために流体通路６６Ｕ
及び６６Ｌに選ばれる寸法は、その最大流速度で、イン
クの温度が所望のプリント・ヘッド温度に近づくために
必要な程度で、液体インクのパラメータにより決まる。
整流板を介する流れによる温度の増加は、当業者には周
知の原理により計算できる。次に示す計算は、パラメー
タの特定の組み合わせが適切な熱伝達を行い、インク温
度がプリント・ヘッド１０の温度の１°以内に上昇する
例である。

【００７９】（表２）圧力降下及び温度上昇計算に使用される変数及び量 ρ＝インク密度（ｇｍ／ｃｍ*3） μ＝インク粘度（ポイズ）ｋ＝インク熱伝導率（ジュール／グラム・°Ｃ）ｃp＝インク熱容量（＝ｋ／ρｃp） α＝インク熱拡散計数（＝ｋ／ρｃp）ｈi＝整流流体通路の高さ（図１８）ｗ＝流れ方向に直角な整流板の幅（図１８）ｌ＝流れ方向に平行な整流板の長さ（図１８）Ａc＝流体通路断面積Ｐ＝流体通路外周Ａs＝流体通路表面積Ｄh＝流体通路水圧直径ＮｕT＝ヌッセルト数（等温壁）ｈ＝対流熱伝達係数ｍ＝流体通路質量流速度ｍd＝インク滴質量（ナノグラム／滴）Ｎj＝多岐管内噴射口の数ｆ＝噴射繰り返し速度（滴／秒）Ｎc＝整流器内の流路の数Ｔi＝供給チャンネルからのインクの温度Ｔo＝インク排出整流板の温度Ｔw＝通路壁及び整流板の温度 Θ＝微小温度速度（Ｔw−Ｔo）／（Ｔw−Ｔi）

【００８０】流体計算に使用される通常のパラメータ
は、上述した。温度パラメータは、次の様である。インク温度特性：ｋ＝０.２ワット／ｍ°Ｃｃp＝２ジュール／ｇｍ°Ｃ α＝ｋ／ρｃp 熱伝達係数ＮｕT＝７.５４ｈ＝μＮｕTｋ／Ｄh＝４０００ジュール／ｍ*2°Ｃ

【００８１】標準熱伝達原理を適用すると、初期インク
温度Ｔi（好適な実施例では１１０°Ｃ）及びプリント
・ヘッド１０の温度Ｔw、及び流体通路６６Ｕ及び６６
Ｌを流れた後にインクが達することが予想されるＴoの
関係は、次の式で表される。Ｔo＝Ｔw＋（Ｔi−Ｔw）・Θ ここで、ｈ・Ａs／ｍ・ｃp＝４.７３５及び Θ＝ｅ* −ｈ・Ａs／ｍ・ｃp＝０.００９上記のパラメータに関して、Ｔoは約１３４.８°Ｃであ
り、これはプリント・ヘッド動作温度に十分に近い。

【００８２】種々のインクジェット・プリント・ヘッド
動作パラメータは、特定のプリント・アプリケーション
に依存することは当業者には周知であり、ここでのパラ
メータは好適な実施例のものである。広範のインク、最
大噴射速度、オリフィス・アレイ構造及びプリンタ・ア
ーキテクチャが存在し、当業者は特定のプリント・アプ
リケーションに適した最良の組み合わせを選択すればよ
い。

【００８３】本発明の主旨を逸脱することなく、種々の
変更が可能であることは当業者には明かである。本発明
は、相変化インクを使用したドロップ・オン・デマンド
・インクジェット記録及びプリンティング以外のアプリ
ケーションにも有用である。

【００８４】

【発明の効果】本発明のインクジェット・プリント・ヘ
ッドでは、複数の流体通路を有する減衰構体が供給チャ
ンネル及び多岐管の間に配置され、この減衰構体は十分
な流体抵抗を有し、インク噴射するための圧力室の動作
により生じる圧力波が多岐管に反射することによる噴射
の不均一性を減少させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジェット・プリント・ヘッ
ドを作成するために使用する種々のプレートを示す平面
図。

【図２】図１に示すスペーサ・プレートの拡大図。

【図３】図１に示す隔壁プレートの拡大図。

【図４】図１に示す圧力室プレートの拡大図。

【図５】図１に示す圧力室入口分離プレートの拡大図。

【図６】図１に示す入口プレートの拡大図。

【図７】図１に示す多岐管／入口分離プレートの拡大
図。

【図８】図１に示す閉塞多岐管／入口前面分離プレート
の拡大図。

【図９】図１に示す開放多岐管／入口前面分離プレート
の拡大図。

【図１０】図１に示す閉塞多岐管プレートの拡大図。

【図１１】図１に示す開放多岐管プレートの拡大図。

【図１２】図１に示すオリフィス／多岐管分離プレート
の拡大図。

【図１３】図１に示すオリフィス・プレートの拡大図。

【図１４】図１〜図１３に示すプレートを組み立てて形
成されるプリント・ヘッド内のインク経路の１つ内で液
体インクにより占有される容積を供給チャンネルが接続
され側から見た斜視図。

【図１５】図１４に示す液体インクにより占有される容
積を液体インクが噴出される側から見た斜視図。

【図１６】互い違いの閉塞及び開放多岐管プレートの完
成組立体の図１０及び図１１の線１６−１６に沿った断
面図。

【図１７】本発明に従って、整流板により終端された多
岐管の流体のインダクタンス、キャパシタンス及び抵抗
を表す簡略図。

【図１８】整流板を過ぎたインクの流れを示す断面図。

【符号の説明】

１０プリント・ヘッド２８圧力室３４、３６、４４、５４入口チャンネル６０多岐管９２減衰構体８８ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロナルド・エフ・バーアメリカ合衆国オレゴン州97070 ウィルソンビルサウス・ウェストローズ・レーン 29965 ナンバー・ワンハンドレッドアンドセブン (72)発明者ローレント・エー・レジンバルアメリカ合衆国アイダホ州83704 ボイスメスキート 11763

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク供給チャンネルと流動的に接続さ
れた複数のプリント・ノズルを有するインクジェット・
プリント・ヘッドであって、インク入口チャンネル群と、上記インク入口チャンネルの各々と結合され、上記ノズ
ルを介して液体インクを放出させるように動作する圧力
室群と、インク供給チャンネル及び上記インク入口チャンネル群
間に流動的に接続された多岐管と、上記インク供給チャンネル及び上記多岐管間に配置さ
れ、上記複数の流体通路を有する減衰構体とを具えるこ
とを特徴とするインクジェット・プリント・ヘッド。