JPH078564B2 - 一体型ノズル板組立体及びその製造方法 - Google Patents

一体型ノズル板組立体及びその製造方法

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JPH078564B2
JPH078564B2 JP62128568A JP12856887A JPH078564B2 JP H078564 B2 JPH078564 B2 JP H078564B2 JP 62128568 A JP62128568 A JP 62128568A JP 12856887 A JP12856887 A JP 12856887A JP H078564 B2 JPH078564 B2 JP H078564B2
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レザンカ アイバン
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ゼロツクス コ−ポレ−シヨン
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は連続流型インクジエツトプリンタ、より詳細に
は一体型の電気流体力学電極及びノズル板からなる印字
ヘツドを有するプリンタに関する。
〔従来の技術〕
一般的に連続流型インクジエツト装置は多ノズルを有す
る小滴発生器を有する印字ヘツドを使用しており、そこ
からインク小滴の連続流が放出されて記録媒体や収集溝
へ向けられる。インク流がノズルから一定の距離におい
て一連の均一な小滴に解体されるように、インクはノズ
ルを出る前もしくは出る間に刺激される。小滴は形成さ
れると、小滴に解体される位置のインク流に隣接配置さ
れた電極により帯電電圧を加えられて選択的に帯電され
る。帯電された小滴は電界により偏向されてインク収集
溝へ行き再使用されるか、小滴径路上を比較的高速度で
連続的に移送される紙等の記録媒体上の特定位置へ行
く。
印字情報は電極による帯電により小滴に転送され、帯電
制御電圧は小滴発生周波数と同じ周波数で帯電電極へ加
えられる。これにより、各小滴が個々に帯電され、他の
全ての小滴と異なる明確な位置に配置されるかもしくは
溝へ送られる。各帯電電極が関連するインク流の小滴形
成と同相で励起されない限り、印字情報を適切に小滴に
転送することができない。小滴は記録媒体に向つて飛翔
し続けると、電解を通過しそこで個々の帯電小滴は帯電
の大きさに従つて記録媒体上の特定ピクセル位置へ偏向
される。
連続インクジエツトアレイを摂動させる一般的方法は圧
電ドライバによる方法である。ドライバは音波を発生し
それはインク槽を横設してノズルに達し、ジエツトを摂
動させ理想的には中断長及び位相に関してジエツトを均
一に解体させる。このようにして、小滴発生器槽すなわ
ちマニホールドは２つの機能を有し、それはインクを個
々のノズルに分布することと音響エネルギを個々のジエ
ツトに分布して制御された均一な小滴への解体を行うこ
とである。
実際上、この方法には多くの困難が伴い、その大部分は
マニホールドすなわち槽に関連している。槽はジエツト
への音波径路であるため、音響的に設計しなければなら
ない。これは使用材が音響的にインキと一致し製作は高
精度で行わなければならないことを意味する。完成され
た小滴発生器は精密なノズルアレイを必要とする精密な
槽内に正確に配置された圧電ドライバを必要とする。設
計基準に合致する小滴発生器は大型、重量で製作コスト
が高く、キヤリツジ型構成で使用する場合キヤリツジ機
構に荷重を加えることになる。
圧電ドライバからの音響エネルギをノズルから放出され
る個々のインク流へ分布する音響槽を有する印字ヘツド
に関連する問題を解消するために、電気流体力学電極を
印字ヘツドノズルあるいはオリフイスに配置するか、も
しくはある種の熱エネルギパルスを使用してインク流を
摂動させノズルから一定の距離においてインク流を均一
に解体させることができる。
イートンの米国特許第3,878,519号には、圧力下でノズ
ルから放出されるインク流に選択的に熱エネルギを加え
て、インク流が任意に小滴に解体される前にインク流の
連続セグメントの表面張力を低減することが開示されて
いる。加えるエネルギの量及び持続時間がノズルから所
定距離にあるインク流の解体点を制御する。熱源はイン
ク流もしくはノズル内のノズルオリフイス外面に配置さ
れた環状もしくは部分環状抵抗ヒータにより熱エネルギ
へ変換される高強度光線とすることができる。
スイートの米国特許第3,596,275号にはEHD励起器の基本
概念が開示されている。開示されている電気流体力学
（EHD）装置はこれを達成するのに非常に高い電圧と高
価な変圧器を必要とする。高電圧は電気的複雑さと、高
いコストと安全上の問題を表わしている。流体柱を励起
すなわち脈動させるのに必要な高電圧は後続する小滴帯
電ステツプと干渉する。
バソース等の米国特許第3,949,410号にはノズルと一体
化されたEHD励起器が開示されている。第４図に関し
て、スイートが前記特許で初めて開示したEHDの基本プ
ロセスが説明されている。バソース等はノズルオリフイ
スの形状に関連する電界による流体柱の周期的膨張及び
非膨張を報告している。彼らはさらに、膨張（すなわち
小滴分離）の波長が膨張すなわち摂動周波数で除した流
体速度で与えられるという流体機構原理を開示してい
る。
クローリの米国特許第4,220,958号には電気流体力学的
励起により摂動が行われる連続流型インクジエツトプリ
ンタが開示されている。EHD励起器は小滴間隔のおよそ1
/2に等しい長さの１個もしくは数個のポンプ電極で構成
されている。多ポンプ電極の実施例が小滴間隔すなわち
波長のおよそ1/2の倍数の間隔でノズルから下流に配置
されている。
バソースらの米国特許第4,047,184号にはシリコン基板
中に異方性エツチングにより開口を形成した連続流型イ
ンクジエツトプリンタに使用する帯電電極アレイが開示
されている。開口壁の導電性拡散層により、開口を通過
するインク流の解体点において小滴に電荷を加えること
ができる。一実施例において、インク流を放出するプリ
ンタノズルは帯電電極と組み合されている。
バダール等の米国特許第4,343,013号には、インクジエ
ツト印字ヘツド用ノズル板が開示されている。ノズル板
の前面及びノズルオリフイスの周辺領域には揆水性金属
すなわちプラスチツクで構成されたインクに関して非湿
潤被覆すなわち材料が設けられている。ノズル板はガラ
スであり、ノズルはホトエツチング工程により内部に生
成される。ノズル板の前面（下流側）にはクロム、ニツ
ケルもしくはテフロン等の揆水材が被覆されている。こ
のような被覆はノズル周りの前面にインクが沈積するの
を防止する。
ユーの米国特許第4,555,062号には、インクジエツトプ
リンタのノズルに対するイオン表面処理が開示されてい
る。ノズル板前面及びノズル面はイオン活性化されて、
インクに加えられる抗湿潤コンパウンドの幾分かを表面
が選択的に吸収できるようにされている。所望の抗湿潤
コンパウンドが陰イオンである場合には、ノズル面は陽
イオンにより前処理される。陽イオン抗湿潤コンパウン
ドの場合には、表面は陰イオンで前処理される。前処理
方法は主としてノズル製造材の性質に依存する。ノズル
面が二酸化珪素である場合には、ホウ素等のＰ型イオン
を注入することができる。ノズル面がニツケル等の金属
である場合には、湿式化学によりクロム等のイオンを加
えることができる。ミネソタ州、ミネアポリスの3M社か
ら入手できるFC-143等の代表的な長鎖陰イオン非湿潤剤
をインクに溶解して前処理されたノズル面領域により吸
収することができる。
シユトラムの米国特許第4,560,991号には、連続流型イ
ンクジエツトプリンタ用電鋳帯電電極が開示されてい
る。帯電電極構造は複数の電極を間隔をとつて埋設した
誘電体基板からなつている。導電回路導線が誘電体基板
の第２の面内で埋設され電極に接続されている。従つ
て、電極は電圧源により充電することができる。
ウエインバーグの米国特許第4,568,946号には、通過す
る個々のインク小滴上の電荷を感知して信号を出力し、
それを帯電電極に加わる帯電電気パルスのタイミング制
御に使用する帯電電極手段が開示されている。帯電電極
手段はその両面間に間隙を設けるように互いに間隔をと
つて配置された一対の電気絶縁部材からなつている。導
電帯電電極層がこれら両面上に設けられ電気的に接続さ
れている。
同期インク流のEHD刺激において、電極は一般的にイン
ク流近辺でノズルの幾分下流に配置されている。この電
極はインク流に関して時間と共に変動する電圧によりバ
イアスされ、従つて、例えば誘電スペーサによりインク
から電気的に絶縁しなければならない。ノズルを出るイ
ンク流の始めからEHD電極までの距離は誘電スペーサに
より定義される。インク流の起動及び停止中にインク蒸
気、インクミスト及びインク汚損にさらされる不良環境
では誘電スペーサは絶縁体として機能しなければならな
い。従来技術のEHD刺激連続流インクジエツト印字で
は、インク流と電極間の抵抗は小滴を連続的に発生する
のに低すぎることが判つている。このようなEHD刺激イ
ンクジエツトプリンタはしばしば始動後の長い回復期間
で短絡され、それは印字動作中のインク流に時間依存す
ることが判つている。前記問題の原因は誘電スペーサを
湿潤するインクであることが判つている。スペーサ表面
は微隆起を含み、たとえスペーサ材がインクに対して非
湿潤性であつても、これらの微隆起が湿潤の原因とな
る。
誘電スペーサ湿潤及びコストの高い製造法という従来技
術の問題を克服する連続流型インクジエツトプリンタの
多ノズル印字ヘツド用一体型EHD電極及びノズル板を提
供することが本発明の目的である。
本発明において、インク流を放出する多ノズルすなわち
オリフイスを含むノズル板を有する印字ヘツドを具備す
る改良型電気流体力学刺激連続流型インクジエツト装置
が開示される。ノズル板はそれと一体的にインク流を包
囲する円型の電気流体力学（EHD）電極含んでいる。一
体的ノズル板及びEHD電極のコスト効果のある製造方法
が開示されており、一体的ノズル板は一面にノズル板を
有し他面にEHD電極を有する一枚の所定厚の誘電材から
なつてえいる。製作中に、ノズル板とEHD電極間の誘電
材はEHD電極をマスクとして使用して除去され、ノズル
板に対して底を付け各オリフイスと同心の円筒状凹みが
形成される。凹みはオリフイスよりも直径が大きくイン
ク流がそこから放出される。凹みと誘電材の一体面は被
覆されてインクによる湿潤を解消する。
〔実施例〕
第１図を参照として、本発明の一体型電気流体力学電極
及びノズル板12を使用した連続流型インクジエツトプリ
ンタ10を示す。流体インク11は槽13内に収容されポンプ
14によりインク小滴発生器16のマニホールド15へ移動さ
れる。小滴発生器は一体型ノズル板17、誘電スペーサ18
及び各々が連続インク流19を放出する複数のノズルすな
わちオリフイス38（第２図及び第３図に示す）を有し以
後一体ノズル板組立体12と呼ぶ電気流体力学電極21を有
している。従来技術で良く知られた方法により、電極か
らの同期インクジエツト流の規則的な電気流体力学的刺
激によりノズル38から有限距離においてインク流から小
滴20が形成される。EHD電極はインクジエツト流に関し
て時間と共に変動する電圧によりバイアスされ、従つて
誘電材すなわちスペーサ18によりインクから電気的に絶
縁しなければならない。EHD電極とノズル板間の距離は
第２図及び第３図に関して詳説するスペーサとして定義
される。マニホールド15内のインク圧はポンプ14により
制御され、小滴20の速度を確立する。EHD電極21により
導入される脈動刺激は小さいが、小滴発生速度を確立す
るのに適切である。速度及び小滴周波数が共にマイクロ
コンピユータや制御器22の制御下にある。小滴速度はポ
ンプを調整してマニホールド15内のインク圧を適切に増
減して制御される。制御器は増幅器23及びD/A変換器24
を介してポンプ14と連絡されている。制御器は増幅器25
及びD/A変換器26を介してEHD電極と連絡されている。
各ノズルに対する帯電電極27はインク流19から小滴20が
形成される位置に配置されている。帯電電極も制御器22
の制御下にある。帯電電極27は増幅器28及びD/A変換器2
9を介して制御器に接続されている。帯電電極の機能は
小滴20に負、正もしくは中性電荷を与えることである。
流体インクは導電性であり、マニホールド15を介して電
気的に設置される。小滴形成時に制御器により電極27に
電圧を加えると、小滴は電極に加わる電圧に対応して帯
電される。第１図の実施例において、非帯電小滴は非偏
向飛翔径路30に沿つて記録媒体31に達する。帯電小滴は
電荷の符号に従つて、第１図の図面に直角な面内の径路
30の左右に偏向される。小滴20の所定値の正負の帯電に
より、小滴は中央線径路30の右もしくは左に配置された
溝37内へ向う径路に従う。溝37内に収集されたインクは
導管33を介して槽13へ戻る。第１図は側面図であるため
１本のインク柱しか図示されていないが、一連のノズル
をマニホールドに沿つて延在させて一連の平行インク柱
を発生することができる。
非帯電もしくは溝37に行く軌道を生じるのに不充分なレ
ベルに帯電されている小滴はドロツプセンサ32を通つて
記録媒体31へ向けられる。ドロツプセンサ32は記録媒体
に向うインク小滴の通過を感知し、プリンタの動作を修
正して複数のインク流からのインク小滴が記録媒体上に
適切に配置されるのを保証するために使用される。実施
例のようにステツチシステムを使用する場合には、ドロ
ツプセンサ32はインク小滴が互いに適切にステツチされ
て記録媒体上の各増分領域に一つの小滴発生器ノズルか
らの小滴がアクセスできることを保証する。代表的ドロ
ツプセンサ32の使用及び応用例が、本発明の譲受人に譲
り受けられたクリーン等の米国特許第4,255,754号“イ
ンクジエツトレコーダ用光フアイバ感知方法及び装置”
に開示されている。
インク小滴を再循環させる第２の溝34がドロツプセンサ
32を使用してシステムを校正する時に発生する小滴を遮
断するのに使用される。本発明が特に適した一つの応用
は、連続する記録媒体すなわち記録紙31がインクジエツ
ト印字ヘツドを通過して情報がコード化される高速イン
クジエツト装置である。プリンタを周期的に再校正して
小滴20が記録部材31上の所望領域に向うことを保証する
のが望ましいことが経験的に判つている。この校正を行
うために、インク小滴を発生し、これらの小滴を受け止
める位置に記録部材31が無い場合にセンサ32を通過させ
る。従つて、校正動作モードにおいて、記録媒体に衝突
するはずの小滴を遮断する位置に溝34を配置する必要が
ある。第１図に移送機構35も示す。移送機構35は記録紙
31等の個々の記録媒体を制御された速度で小滴流を通過
させるために使用する。本プリンタは高速装置であるた
め、用紙を移送機構に送出しプリンタ10でコード化した
後移送機構から剥ぎ取る機構を移送機構35に含まなけれ
ばならない。本発明の主題である一体型ノズル板組立体
12とは無関係であるため、移送機構35のこれらの特徴は
第１図に示されていない。
前記クリーン等の特許に開示されたステツチセンサはセ
ンサ支持板36上に載置されている。支持板は開口39を有
し、ノズルから放出される小滴20はそれを通つて校正中
に溝34に収集されるか記録媒体31上に印字される。帯電
小滴は各ノズルを付随する偏向電極40間の静電界により
偏向される。偏向電極40には極めて高い電圧が接続され
偏向電界を生成する。電圧間の電位差は一般的に2,000
〜3,000Vの大きさである。帯電電極27に加わる電圧の大
きさは一般的に10〜200Vの範囲である。
インク小滴発生、帯電及び記録媒体の移送は全てD/A及
びA/D変換器によりプリンタ10のさまざまな要素とイン
ターフエイスする制御器22により制御される。制御器は
帯電電極27に加わる所望電圧を表わす一連のデジタル信
号を受信する入力60を有している。次に、制御器は所望
の帯電電圧を表わす多ビツトデジタル信号を発生する。
前記したように、D/A変換器29は所望の帯電電圧を表わ
すデジタル信号をアナログ信号に変換し、それは電力増
幅器28に接続され、次に帯電電極27を励起する。
複数の帯電電極27に対して帯電電圧を発生する他に、制
御器22はA/D変換器44を介してセンサ32から入力を受信
し、モータ41を駆動する第２のD/A変換器43を介して記
録媒体31の移動速度を制御し、第３のD/A変換器26を介
した電極21によるEHD励起によりインクジエツト流の摂
動を制御し、第４のD/A変換器24によるポンプ14がマニ
ホールド15内側に維持する圧力を制御する。クリーン等
の米国特許に開示されているように、センサ32は電気的
ゼロ交差信号を発生するのに使用される２つの出力フア
イバの各々に対して一つずつの一対の光検出器を使用し
てインク小滴を感知する。ゼロ交差信号は２つの出力フ
アイバ間の距離の二等分線に関する小滴の一致や不一致
を示すのに使用される。本発明のセンサは１本の入力光
フアイバを使用しており、各スイツチ点に対して２本の
出力光フアイバを使用している。フアイバの自由端は互
いに僅かな距離だけ離されており、入力フアイバの自由
端は小滴の飛翔径路の一方側にあり、出力フアイバの自
由端は反対側にある。入力フアイバの遠端は赤外発光ダ
イオード等の（図示せぬ）光源に接続されている。各出
力フアイバの遠端は例えば赤外放射に応答するホトダイ
オード等の（図示せぬ）独立光検出器へ接続されてい
る。インクは赤外線に対して実質的に透明であり、通常
インク小滴センサに付随する汚損問題が低減される。光
ダイオードが（図示せぬ）差動増幅器に接続されてお
り、増幅器の出力が関連する入力フアイバに直面する出
力フアイバ端とその間を通過する小滴間の距離の二等分
線に関する小滴の位置の測定値となるようにされてい
る。増幅器出力は比較器45へ接続され、次にそれはA/D
変換器44を介して制御器22へ接続されサーボループにお
いて後に発生する小滴を二等分線位置へ位置決めするの
に使用される。別々の隣接ノズルから投射される隣接す
る一番端の小滴間の位置で１個のゼロ交差信号検出器を
使用することにより、これらのノズル間のステツチ点を
制御して各ノズルにより印字される各行の小滴のセグメ
ントを調整し記録媒体31上のギヤツプや過剰印字を防止
することができる。
第２図に、一体型ノズル板組立体２の一部の拡大等角図
を示し、それはマニホールド15に定着もしくは接着され
ており破線で示す加圧インク流19がそのノズル38中を流
れている。一体型ノズル板組立体は３つの要素からな
る、すなわち均一な厚さの誘電材18層の両側にノズル板
17と各ノズルに１個ずつの１組のEHD電極21である。誘
電材はEHD電極をノズル板から電気的に絶縁して切り離
す。誘電材の一部とEHD電極の一部を除去してノズル板1
7内のノズルを明確に示している。第３図は第２図の視
線3-3に沿つた一体型ノズル板組立体の断面図である。
頁幅印字構成において、一体型ノズル板組立体12は記録
媒体の実質的に幅にわたつて延在する少なくとも一列の
ノズル38を有している。小滴発生器は静止され、第１図
の記録媒体31は印字動作中に断続的にそこを通過する。
ノズル列は記録媒体の移動方向に実質的に直角である。
通路48は誘電材を直角に貫通する。これらの通路はノズ
ル38と同軸状と一致しており、ノズルよりも大きな内径
を有している。EHD電極はほぼ同じ内径を有する誘電材
の通路を取り巻いている。実施例において、各一体型ノ
ズル板組立体116個のノズルを有し、各ノズルはおよそ2
5ミクロン径であり間隔は中心間でおよそ107ミルすなわ
ち2.7m/mである。通路48の内径及びEHD電極21の内径は
およそ３〜５ミルすなわち75〜125ミクロンである。
あらゆる連続流インクジエツトプリンタにおいて、加圧
インクはインク流として強制的にノズルから出され、こ
れらのインク流は正確な所定径を持たなければならな
い。こ気流体力学（EHD）的刺激インクジエツト構成に
おいて、インク流の自由面にはバイアス電極21からの電
界が作用する。電極はノズルに近接配置され、EHD電極
は正確な所定サイズでなければならず、ノズルに関する
位置は高精度に定義しなければならない。媒体及び高分
解能インクジエツトプリンタに対する精密条件は従来の
製造方法では達成できないようなものである。EHD電極
刺激インク流の最も重要な幾何学的パラメータはノズル
径、ノズル外形、電極径、電極厚、ノズルと電極間距
離、及びノズルと電極間の同心性である。ノズルや電極
が実施例の軸対称形と異なる形状である場合には、一組
の類似のパラメータが適用される。さらに、時間と共に
変動する電圧にバイアスされているEHD電極はインクか
ら電気的に絶縁しなければならず、本発明のようにノズ
ル板が導電材で出来ている場合には、ノズルからも絶縁
しなければならない。重要な幾何学的パラメータを維持
するために、従来技術の装置は一般的に独立した電極板
と独立したノズル板を製作し、各々を必要な精度の寸法
に製作して、次に両者を精密に一致させることを教示し
ている。これは困難でコストの高い製作工程である。
実施例では、複数の線型ジエツトノズルセツトがガラス
や弗素ポリマ等の固体誘電材板の一面に電鋳されてい
る。ノズルと精密に一致するために、各組のノズルに対
して複数の電極が固体誘電板の他面上に電鋳される。固
体誘電板は５×10-5m〜５×10-4mすなわち50〜500ミク
ロンの範囲の厚さを有している。ノズルや電極を一部も
しくは完全に電鋳した後、電極やノズルを誘電板を除去
するためのマスクとして使用して固体誘電板をノズル及
び電極付近から除去する。次に、一体ノズル板組立体を
接着等によりマニホールド15へ取りつける。また、高精
度ホトリソグラフイを使用して電鋳工程の開始パターン
を与え、それによつて誘電板両面の特徴を2.5×10-6mす
なわち2.5ミクロンよりも高精度で一致させる。
ケンワーシイの米国特許第4,184,925号に開示されたホ
トリソグラフイツク工程と類似の工程でノズル板17を形
成しノズル38を作るのに低機械応力過成長型ニツケル電
鋳を使用することができる。このようにして、第２図及
び第３図に示すように、各ノズル板は一連のノズル38を
有し各ノズルはそれぞれ浅い凹み49を有している。（図
示せぬ）栓が75ミクロン径、0.15ミクロン厚及び中心間
間隔2.7m/mで薄いホトレジスト材で形成されている。こ
れらの栓は後に容易に取り外すことができる。ニツケル
電気メツキ工程中に、ノズル板は栓に到達し栓の頂部に
かぶさる。栓の縁周りのニツケルは誘電材から外向方向
だけでなく栓頂部上の放射方向のめつきも含めて導電性
であるため、めつきは栓の頂縁上を内向きにクリープ開
始する。栓上の開口が実施例ではおよそ25ミクロンであ
るノズル板17内のノズル38の正確な所望径までニツケル
材により閉成されるまでめつきは継続する。EHD電極は
ニツケルとすることもできる。この場合、誘電材の反対
面にはホトレジストによりホトリソグラフイツクパター
ンが形成され、それは電極が１〜２ミルすなわち25〜50
ミクロンの所望厚に達した後容易に除去することができ
る。
実施例のように誘電板がガラスである場合には、エツチ
ングマスク等の電鋳特徴を使用したエツチングにより電
極及びノズル近辺から除去する。ガラス板の一例はニユ
ーヨーク州、コーニングガラス社から供給されるマイク
ロ板ガラス（0211ガラス）である。別の例では、弗素ポ
リマーを使用することができる。電極21側から一体型ノ
ズル板組立体12上へ高強度オーバサイズレーザビームを
指向し、電極をシヤドウマスクとして使用しながら各電
極及び関連するノズル近傍のポリマーを蒸発させること
により電極及びノズル近辺から弗素ポリマーを除去す
る。使用できる弗素ポリマーの例は全てデユポンネムー
ア社から提供される弗化エチレンプロピレン（テフロン
FEP）及びテトラフロロエチレンパーフロロ（プロピ
ルビニルエーテル）共重合体（テフロン ,PFA）群から
選定される。また、電極及びノズル板の電鋳特徴にはレ
ーザによりポリマーを除去する前にレーザ放射に対して
高抵抗率を有する異金属薄層を被覆することができる。
実施例において、浅いノズル凹み49は誘電材を通る通路
と同じ内径を有している。
連続流インクジエツトプリンタの電気流動刺激におい
て、電極はノズルから幾分下流のインク流近辺に配置さ
れることが良く知られている。この電極はインク流に関
して時間と共に変動する電圧によりバイアスされてお
り、従つて誘電スペーサによりインクから電気的に絶縁
しなければならない。ノズルから電極までの距離はこの
スペーサにより定義される。インクジエツトプリンタの
始動及び停止中にインク蒸気、インクミスト及びインク
汚損にさらされる不良な環境下ではこのようなスペーサ
は絶縁体として機能しなければならない。従来技術の装
置では、インク流と電極間の抵抗は連続的に小滴を発生
するには低すぎることが判つている。また、始動後の長
い回復期間により短絡され且つインク流と時間依存性で
あつた。これらの問題の原因はインクが誘電スペーサを
湿潤することである。誘電スペーサ表面は一般的に微隆
起を含み、そのためスペーサ材がインクに対して非湿潤
性であつても湿潤させる。同期連続インク流を連続的且
つ安定にEHD刺激するために、スペーサ表面はインクに
より湿潤されない滑らかな材料で被覆しなければならな
い。
実施例において、好ましくはVMPナフサである軽脂肪族
炭化水素中に溶解されたパラフインとエチレンビニルア
セテート共重合体の混合物を含むインクに対して非湿潤
性の被覆を準備した。いくつかの混合比及び濃度でも良
好に作用するが、好ましい処方はパラフインと共重合体
の重量比は2.8:1、溶液内の固体と液体の重量比は0.1:1
であつた。パラフインは融点が60〜62℃のマセソンコー
ルマンアンドベル社から供給されているヒストワツクス
グラニラーであつた。共重合体はアルドリツヒケミカル
社から提供されるビニルアセテート濃度40％のエチレン
／ビニルアセテートであつた。他の例では、3M社から市
販されているトレードマークフルオラドFC721、L6674及
びFC10の被覆を使用して成功した。
誘電通路の表面に被覆を施す前に、一体型ノズル板組立
体12をマニホールド15に接着して小滴発生器を完成し、
ノズル板17が外面領域周りで接着材を受容する。これに
よつて、一体型ノズル板組立体を接着した時、接着剤が
ノズルに入るのを防止できる。実施例において、（図示
せぬ）中間構造がマニホールドにボルトで封止されてい
る。一体型ノズル板組立体12はこの中間構造に接着され
ている。後記するように、一体型ノズル板組立体が接着
されているこの中間構造は被覆工程中に、誘電スペーサ
通路49に対して容易に取り扱われる。中間構造ボルト穴
上に施すテープ等の手段及び封止界面がこれらの保護領
域に被覆を施すのを防止する。別の実施例において、一
体型ノズル板組立体の接着面は後にマニホールドに接着
できるように（図示せぬ）引き剥しテープ等の手段によ
り被覆から保護することができる。一体型ノズル板組立
体や一体型ノズル板組立体が接着されている中間構造を
被覆溶液中へ浸漬し、その後室温好ましくは高温で乾燥
させることにより被覆を適用開始することができる。一
体型ノズル板組立体がマニホールドに接着されている
と、一体型ノズル板組立体を有するマニホールド部分の
みが被覆溶液中へ浸漬される。また、被覆の適用開始は
被覆材を液体もしくはメルトとして維持するのに必要な
温度よりも高い温度で行うこともできる。被覆により誘
電スペーサの湿潤を高めるために、一体型ノズル板組立
体を含む溶液もしくはメルト形状の被覆に超音波撹拌を
加える。一体型ノズル板組立体の浸漬被覆及び乾燥後、
ノズル及び誘電スペーサの通路を被覆材でさえぎること
がある。これを防ぐために、被覆の融点よりも高い温度
に一体型ノズル板組立体を加熱してそれに前向きの差
圧、すなわち一体型ノズル板組立体12の上流に加圧空気
を加えてノズルと通路と電極を清掃する。使用する差圧
の範囲は10〜60psiとすることができるが、実施例では5
0〜60psiの範囲を使用した。また、逆空気圧を第２段階
として加えて電極及びノズルをさらに清掃し、ノズル凹
み49内の被覆の蓄積を防止することができる。逆空気圧
とは一体型ノズル板組立体の下流側に空気圧を二度加え
ることを意味する。ノズル、通路及び電極から累積被覆
を清掃するもう一つの例では、印字動作中にインク流が
流れるのと同様に一体型ノズル板組立体へ溶剤を圧送す
ることである。別の例では、被覆段階と清掃段階が一つ
の動作に結合されている。さらにもう一つの例では、被
覆工程後の一体型ノズル板組立体の清掃は高温で被覆材
と非混和性の流体を強制的に一体型ノズル板組立体に強
制的に通して行われる。流体は液体もしくは気体とする
ことができる。
要約すれば、本発明は改良型電気流体力学（EHD）刺激
インクジエツト印字装置及び製造法に関する。この改良
装置により、刺激電極とジエツトノズル面間の誘電スペ
ーサのインクによる湿潤という従来技術の問題が解消さ
れる。ノズルは誘電材板の一面上に電鋳され、EHD電極
はノズルと一致して他面上に電鋳される。ノズルもしく
は電極をマスクとして使用して誘電材はノズルから除去
される。次に、誘電材（すなわち、スペーサ）の内面に
はインクによるスペーサの湿潤を防止するいくつかの被
覆の中の一つが施される。
本発明の実施例について説明してきたが、別の被覆溶液
や他の変更が可能である。同業者には明白なこのような
変更は全て特許請求の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の主題である一体型流体力学電極及びノ
ズル板を具備する連続流型、頁幅インクジエツトプリン
タの略立面図、第２図は部分断面一体型ノズル面及びEH
D電極の一部を示す第１図のプリンタの印字ヘツドの一
部の等角図、第３図は第２図の3-3線に沿つた一体型ノ
ズル板及びEHD電極の断面図である。 参照符号の説明 10……連続流型インクジエツトプリンタ 12……一体型電気流体力学電極及びノズル板 13……インク槽 14……ポンプ 15……マニホールド 16……インク小滴発生器 17……一体型ノズル板 18……誘電スペーサ 21……電気流体力学電極 22……制御器 23,25,28,42……増幅器 24,26,29,43……D/A変換器 27……帯電電極 31……記録媒体 32……ドロツプセンサ 33……導管 35……移送機構 36……センサ支持板 38……ノズル 40……偏向電極 41……モータ 45……比較器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】圧力下でインク流を放出する複数のノズル
    を含むノズル板を有するマニホールドを具備し、インク
    流は前記マニホールドに取りつけられた一体型ノズル板
    組立体内のノズル板と誘電的に間隔をとって一体的に設
    けられ、時間と共に変動する電圧が印加される電気流体
    力学電極により電気流体力学的に刺激されてノズルから
    一定の距離でインク流が小滴に分解される型式の連続流
    型頁幅インクジェットプリンタにおける、前記一体型ノ
    ズル板組立体であって、 均一な厚さと誘電材板を直角に貫通する一列の直線状通
    路を有する誘電材板と、 誘電材板の一面に隣接し、誘電材板通路と同軸で誘電材
    板の通路よりも小さい断面積を有する一列の直線状ノズ
    ルを有する電鋳ノズル板と、 前記誘電材板の前記ノズル板と隣接する側と反対側に形
    成され、各々が一つの通路を包囲する複数個の電極とを
    具備し、 前記誘電材板の通路の各内面に前記通路表面を滑らかに
    しインクに対して非湿潤性の被覆が施されている一体型
    ノズル板組立体。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記ノズ
    ルと前記誘電材板通路は互いに同軸上に配置された円形
    の断面を有し、かつ前記誘電材板通路の断面は前記ノズ
    ルの断面より大きいことを特徴とする一体型ノズル板組
    立体。
  3. 【請求項３】プリンタに内蔵された加圧インク供給源か
    らインク流を流す複数のノズルを含み、インク流が電気
    流体力学的に刺激される、連続流型頁幅インクジェット
    プリンタに使用する一体型ノズル板組立体の製造方法に
    おいて、該方法は次のステップ、すなわち ａ）各々が誘電材板に直角な軸を有する直線状一列の等
    間隔円形ノズルを有するノズル板を均一な所定厚の誘電
    材板の一面上に電鋳し、 ｂ）各電極が関連するノズルの軸を円形に包囲し且つそ
    れと同軸に一致され、各電極の断面積がその関連ノズル
    の断面積よりも大きくなるように各ノズルに対して１個
    ずつ、複数の電極を所定厚の前記ノズル板を有する面と
    反対面の前記誘電材板面上に形成し、 ｃ）前記電極をマスクとして使用して電極と前記ノズル
    板間の前記誘電材板を除去し電極と同じ断面積を有する
    円形通路を貫通形成し、 ｄ）誘電材板通路に対して滑らかな表面を提供するため
    に、インクに対して非湿潤性の被覆を誘電材板通路の内
    面に施す ステップからなる一体型ノズル板組立体の製造方法。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項において、前記ステ
    ップｄ）は、 パラフィンとエチレンビニルアセテート共重合体を用意
    し、該共重合体を軽脂肪炭化水素で希釈して液体被覆材
    を形成し、 前記一体型ノズル板組立体を前記液体被覆材に浸し、 前記被覆材を前記一体型ノズル板組立体上に凝固させ、 前記誘電材板において前記ノズル及び前記誘電板通路を
    塞ぐ前記凝固した被覆材を除去することを特徴とする一
    体型ノズル板組立体の製造方法。
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