JPH1158741A - 簡易インクジェットヘッド - Google Patents

簡易インクジェットヘッド

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JPH1158741A
JPH1158741A JP10053905A JP5390598A JPH1158741A JP H1158741 A JPH1158741 A JP H1158741A JP 10053905 A JP10053905 A JP 10053905A JP 5390598 A JP5390598 A JP 5390598A JP H1158741 A JPH1158741 A JP H1158741A
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JP
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plate
ink
orifice
carbon
piezoelectric
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JP10053905A
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English (en)
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Edward R Moynihan
アール モイニハン エドワード
David W Gailus
ダブリュ ゲイルス デイビッド
Robert G Palifka
ジー パリフカ ロバート
Paul A Hoisington
エー ホイジントン ポール
Nathan P Hine
ピー ハイン ネイサン
David Adams-Brady
アダムズ−ブラディー デイビッド
Melvin L Biggs
エル ビッグズ メルヴィン
Marlene M Mcdonald
エム マクドナルド マーレーン
Steven H Barss
エイチ バース スティーヴン
Diane Mackay
マッカイ ダイアン
Bruce A Paulson
エー ポールソン ブルース
Stephen C Mackay
シー マッカイ ステファン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高解像度でプリントでき、構造が簡単で安価
かつ容易に製造できるインクジェットヘッドを提供す
る。 【解決手段】 オリフィス１０８のアレイを有するオリ
フィスプレート１０７と、オリフィスプレート１０７に
固定されたマニホールドプレート１０４から成る。間隔
をおいて配列されたインク通路のアレイがマニホールド
プレート１０４を貫通して延びる。オリフィス１０８と
連通する通路アレイがマニホールドプレート１０４のオ
リフィスプレート側の面に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットヘッ
ドの構造に関し、さらに詳しくは簡単かつ安価な構造
の、新規な改良されたインクジェットヘッドに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】イン
クタンクから供給されるインクを一連のオリフィスを通
して選択的に噴射するようにした従来のインクジェット
ヘッドは、例えば、ロイ(Roy）等の特許No.5,087,930、
ホイシントン(Hoisington)等の特許No.4,835,554に記載
されているように、適当な通路を有する金属ないしセラ
ミックの複数の薄板を接合したアセンブリとして形成さ
れている。このような構成においては、インクの入口か
ら、インクが噴射されるオリフィスに至る流路内のチャ
ンバあるいは通路は、アセンブリ内の数枚のプレートの
内の１枚ないし数枚に設けられている。この構成によれ
ば、異なる厚さのプレートを所望のチャンバや通路が形
成できるように別々に精度よく加工する必要があり、さ
らにそのプレート内のチャンバや通路を精度よく位置決
めする必要がある。さらに、そのプレートを高精度で組
み立て、互いに接着し、かつ圧電プレートに接着しなけ
ればならない。また各プレートは平らであり、隣接する
プレート間に隙間ができないように、返りやまくれがな
いものである必要がある。さらには、プレートに使用さ
れている材料間の熱膨張率の差のために、インクジェッ
トヘッドの製造と使用に関連して生ずる温度の変動によ
って接着応力が発生し、その応力に打ち勝つ必要があ
る。
【０００３】高温下で使用されるホットメルトインクジ
ェットプリントヘッドにおいては、プリントヘッドが迅
速に暖まり、また作動中の温度勾配が小さくなるよう
に、プリントヘッドの材料は伝熱性の良いものでなけれ
ばならない。異なる材料で形成された部品の温度変化に
よる膨張が異なるときに生ずる応力も問題となる。プリ
ントヘッドの主動部は通常、熱膨張率が比較的低い圧電
セラミック（ＰＺＴ）である。プリントヘッドの設計を
理想的なものとするには、この圧電セラミックの熱膨張
率に近い熱膨張率を有する他の材料を見付ける必要があ
る。そのようなプリントヘッドの材料がない場合には、
弾性率の低い材料を使用して応力を低下させるのが望ま
しい。
【０００４】インクジェットプリントヘッドのインク通
路は許容誤差の厳しい部分である。そのような厳しい許
容誤差を維持するためにはプリントヘッドの製造の際、
切削力を小さくし、工具の撓みを小さくし、加工誤差を
減らし、塑性変形や返りが出ないようにしなければなら
ない。さらには、研削、フライス削り、穿孔、形削り等
の標準的な機械加工によって製造できるようにするのが
望ましい。
【０００５】さらに、プリントヘッドは化学的に不活性
であり、また荷重がかかったときに変形せず、ホットメ
ルトインクまたは他のインク中の有機化学物質、顔料、
染料等を酸化したり、それらと反応したりしない材料で
形成する必要がある。
【０００６】従来は、インクジェットヘッドに使用され
るプレートの一部には写真食刻によってチャンバや通路
が設けられていた。この方法は、返りやまくれができ
ず、またコバー（Kovar）、ステンレススチール等、機
械的特性や、熱膨張特性が適当な材料を使用できる点で
有利である。しかしながら写真食刻が使用できる材料
は、ホットメルトインクを噴射するインクジェットヘッ
ドに使用する場合には、一般に熱伝導性が悪いという問
題がある。さらに、写真食刻はロット間のばらつきを伴
うバッチ法であり、この方法で使用されたときには比較
的大量の化学廃棄物が出るという問題がある。
【０００７】さらに、インクジェットヘッドに使用され
る従来の圧電プレートは肉が薄く、脆く、加工中に損傷
しやすい。サイズが大きければ大きいほど損傷しやすい
ため、圧電プレートの大きさは限られており、通常100m
m未満である。したがって、圧電プレートの作動によっ
てインクを噴射するオリフィスの列の長さが限られるこ
とになる。
【０００８】本発明の目的は上記のような従来技術の欠
点を克服することのできるインクジェットヘッドを提供
することである。
【０００９】本発明の他の目的は、構造が簡単で安価
で、製造しやすく高解像度でプリントすることのできる
インクジェットヘッドを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的およびその他の
目的は、インクジェットヘッドの部品の１個ないし数個
をカーボン部材で形成することによって達成される。カ
ーボンで形成するのが望ましい部品としては、インク加
圧チャンバと、インク供給ラインからの通路と、インク
噴射オリフィスへの通路とが形成される部品がある。一
実施の形態では、一方の側に複数の加圧チャンバが設け
られ、他方の側にその加圧チャンバを通ってインクを連
続的に循環させる流路が設けられたプレートであって、
オリフィスプレートに通ずる接続路とインク供給源に通
ずる接続路とがそのプレートを貫通して延びるプレート
がカーボンで形成される。さらに、そのカーボンプレー
トの一方の側に、そのプレートに形成されたオリフィス
通路とオリフィスが整列するようにして、オリフィスプ
レートが取り付けられ、他方の側に圧電材料が取り付け
られる。圧電材料は、アクチュエータ電極が加圧チャン
バと整列し圧電材料を撓めて、それによって加圧チャン
バに圧力を加え、オリフィスプレート内の対応するオリ
フィスを通してインク滴を噴射するように前記プレート
に取り付けられる。
【００１１】他の実施の形態では、両端にインク入口通
路とインク出口通路をそれぞれ備えた複数の加圧チャン
バがカーボンで形成された加圧チャンバプレートの両側
に直線的に並べて形成される。そのカーボンプレートの
両側には圧電駆動プレートが被せられ、複数のそのよう
なカーボン加圧チャンバプレートがカーボンにカラー部
材に横に並べて保持される。その際各プレートのインク
出口通路はカーボンのマニホールドプレートを貫通して
延びるインク通路にそれぞれ整列せしめられる。そのマ
ニホールドプレートはその一側を複数の加圧チャンバプ
レートの縁面に当接して保持され、また他側に形成され
た横方向に延びるインク通路を有し、そのインク通路
が、その側に取り付けられたオリフィスプレートの１列
に並べられたオリフィスにそれぞれ接続している。
【００１２】本発明の一つの特徴によれば、カーボン加
圧チャンバプレートはインク脱泡通路を備えており、そ
のインク脱泡通路を通って、加圧チャンバに通じる入口
通路にインクが供給される。空気は通すがインクは通さ
ない材料で形成され、内部から支持された薄肉の管状部
材がその一端を減圧源に接続されるとともに前記インク
脱泡通路内に挿入され、一体的なインク脱泡加圧チャン
バプレートを形成している。この構成によって、大きな
スペースを必要とせず、またインクをインクタンクに循
環させる必要もなく、加圧チャンバに供給する直前にイ
ンクの脱泡を行うことができる。
【００１３】インクジェットヘッドの上記のようなタイ
プのカーボンプレート部品の組立に関して、驚くべきこ
とには、各カーボン部品内の通路を互いに連通させる際
に各部品を接着等によって機械的に結合したり、部品間
にガスケット挿入したりする必要がないことが分かっ
た。各カーボンプレート部品の当接面は極めて滑らかか
つ平らにすることができ、またカーボンプレートは撓み
を抑えることができる程度には充分剛性があるため、ね
じ等によって締め付けるだけで部品間へのインクの侵入
が防止でき、また、必要ならば、当接面間にフィルター
層を挟むこともできる。
【００１４】カーボン部材は従来の加工技術を使用し
て、まくれやかえりなしに正確に加工でき、しかもカー
ボンは熱膨張率が低いため、加工中の熱膨張に基づく寸
法のばらつきが抑えられる。さらに、カーボンの熱膨張
率はカーボンに取り付けられる圧電プレートの熱膨張率
との適合性が極めて高いため、インクジェットヘッドを
ホットメルトインクに使用した場合に生ずるような温度
変動によって発生するプレート間の応力を減少ないしゼ
ロにすることができる。さらに、カーボンはインクジェ
ットヘッド内で接触する材料に関しては化学的に不活性
である。カーボンはホットメルトインクあるいは他のイ
ンク内の有機化学物質や顔料や染料を酸化することもな
いし、それらと反応することもない。
【００１５】本発明の他の特徴によれば、圧電プレート
はその片方の面にのみ駆動電極を有し、その駆動電極は
写真蝕刻で形成される。写真蝕刻では、片面に電極材料
をコーティングされた圧電プレートがカーボンプレート
の加圧チャンバ側にコーティング面を外側に露出して固
定される。その露出面にフォトレジスト材料がコーティ
ングされ、カーボンプレートの加圧チャンバパターンと
正確に一致する所望の電極パターンで露光され、その後
フォトレジストを現像し、露光した電極材料を蝕刻で除
去し、さらに残りのフォトレジストを除去する。このよ
うにして、カーボンプレート内の加圧チャンバのパター
ンに形状および位置が正確に一致する電極パターンが形
成される。また、圧電プレート上にこのようにして形成
される電極パターンに、カーボンプレート内の通路内の
インクを加熱するためのヒーター等の他の電気素子を含
めることができる。
【００１６】本発明のさらに他の特徴によれば、カーボ
ンプレートは多孔性であり、望ましくは稠密度が約８０
〜９０％であり、その多孔性とカーボンプレートの表面
と連通する真空源とによって、多孔性のカーボン材料か
ら空気は通すがインクは通さない層によって仕切られた
インク通路内のインクから溶解空気を抜くことができ
る。
【００１７】もし必要ならばプレートの一側に複数の圧
電プレートを並べて取り付けることのよって、ページサ
イズのカーボンプレートを作成することもできる。また
カーボンプレートの側面ではなく縁面にオリフィス通路
を設けてもよい。
【００１８】エンジニアリングカーボンは脆いため、す
なわち、顕微鏡的粒子が容易に破壊されて分離するた
め、かえりやまくれができずに簡単に形削ることができ
る。EDM Todayの１９９３年、９／１０月号、「Graphi
te Machinery Made Easy」に記載されているように、そ
のようなカーボンの相対軟度と延性の欠如はカーボンの
歪みをほとんど起こさせずに、かつ工具の磨耗をほとん
ど起こさせずに高速送りでカーボンを切削することを可
能にする。このような特性は、公知のもしくは新規な加
工技術によってカーボンブロックを容易にインクジェッ
トヘッドの部品に加工することを可能とする。
【００１９】例えば、長いアスペクト比を有し、極めて
高い精度でかつ均一な寸法で形成しなければならない密
接した加圧チャンバのアレイを従来のエンドミルを使用
して形成すると、加工サイクル時間が実用できないほど
長くなってしまう。本発明のさらに他の特徴によれば、
インクジェットヘッドのカーボンプレート部品を製造す
る工程は、所望の形状の形削り工具をカーボンプレート
の表面に当てて、直線的に数回運動させることによって
カーボンプレートを形削るようにすることによって大幅
に簡略化される。例えば、密接して配された複数の短い
歯を備えた工具でカーボンプレートの表面を数回掻き取
ることによって所望の寸法の溝の列を精度よく形成する
ことができる。カーボン部材の一端に径が小さく深さの
大きい穴の列を形成するためには、２枚のカーボンプレ
ートに、形成すべき穴の径の半分の深さの溝のアレイを
上記と同様な方法で形成し、溝と溝とをあわせて両プレ
ートを接合すればよい。その場合、工具の形状によって
は、穴の形状は円形でなく五角形でもよい。
【００２０】カーボン部材を形削るのに特に有効な他の
方法は複雑な形状の形成が容易な放電加工と、貫通孔や
スロットを形成するのに効果的なレーザー加工である。
【００２１】本発明のさらに他の特徴によれば、オリフ
ィスプレートのオリフィスを円筒形の出口ノズル部と、
それより径の大きい円筒形の入口部と両者を結ぶ円錐形
の中間部とから構成することによって、軸を外れたオリ
フィス通路からインクを供給されるオリフィスからのイ
ンク噴射の方向性を改善することができる。
【００２２】本発明の他の目的および他の利点は、添付
の図面を参照して以下の説明を読めば自ずと明らかにな
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１に示す本発明の代表的な実施
の形態においては、インクジェットヘッド１０は一側に
タンク１１を備えている。タンク１１内にはインクが収
容されており、インクジェットヘッド１０の他側に取り
付けられたオリフィスプレート１３に１列に設けられた
複数のオリフィス１２から選択的にインクが滴状に噴射
される。タンク１１からのインクは通路１４を通って脱
泡装置１５に供給される。脱泡装置１５内では、インク
通路１６が空気は透過させるがインクは透過させない一
対の膜１７の間を延びている。各膜１７は真空プレナム
１８で支持されており、各真空プレナム１８は離れた位
置にある真空源（図示せず）にポート１８aを介して接
続されており、インクから溶解空気を取り出すようにな
っている。インク通路１６からの脱泡インクは通路１９
を通って、加圧チャンバ２０に送られ、その加圧チャン
バ２０からオリフィス通路２１およびオリフィスプレー
ト１３内の対応するオリフィス１２を通って、圧電プレ
ート２３の隣接部分２２の選択的駆動に応じて、噴射さ
れる。
【００２４】そのインクジェットヘッド１０および脱泡
装置１５の全体的構成は、例えば、ハイン(Hine）等の
米国特許No.4,937,598に開示されているタイプのもので
あり、その米国特許の全文をここに引用したものとす
る。タンク１１内のインクは、必要ならば、常温で固体
で、加熱すると液化するホットメルトインクであってよ
く、その場合には、インクジェットヘッド１０の適切な
位置にヒーターを取り付ける。 オリフィス１２からイ
ンクが噴射されていないときでも、オリフィスに供給さ
れたインクの脱泡が連続的に行えるように、インクジェ
ットヘッド１０には各オリフィス通路２１から、脱泡装
置１５の脱泡通路１６に通ずるリターン通路２５まで延
びる通り抜け通路２４が設けられており、例えば、ハイ
ン等の米国特許No.4,940,995に記載されているように、
通路１９、チャンバ２０、オリフィス通路２１、通り抜
け通路２４およびリターン通路２５を通って脱泡通路１
６に至るインクの連続した緩やかな循環が対流によって
維持される。この米国特許の全文をここに引用したもの
とする。このため、通路１９、２０、２１、２４、２５
からなる流路の下端近くのインクを加熱してこれらの通
路を通るインクの対流を起こさせ、インクを脱泡通路１
６に戻すようにヒーター（図１には図示せず）が構成さ
れている。
【００２５】本発明においては、通路１９、２０、２
１、２４、２５はエンジニアリングカーボングラファイ
ト製のプレート２６内に形成されている。そのカーボン
グラファイトとしては、稠密度が約８０から９０％でわ
ずかに多孔性のプレート構造を与えるものが望ましい。
そのカーボンプレートはマイクロ機械加工技術によって
両側から加工され、インクジェットヘッドに必要なチャ
ンバや通路が形成される。例えばホイシントン等の特許
No.4,835,554に記載されている従来の金属プレートに比
べて、カーボンプレートは、材料の排除量が大きく工具
の磨耗の少ない従来の工具でフライス削り、穿孔、ブロ
ーチング、研削等の加工をしたときに許容差の遙かに小
さい穴をあけることができる。カーボン材料は脆いた
め、加工中にまくれができない。さらに、カーボングラ
ファイト体の熱膨張率は、圧電プレート２３が形成され
るセラミック圧電材料の熱膨張率とほぼ同じであり、し
たがって温度の変動の際に両者の間に生ずる熱応力を減
少もしくはほぼ除去することができる。
【００２６】インクジェットヘッドの構成部品を形成す
るのに望ましいカーボン材料は多結晶質のグラファイト
である。多結晶質のグラファイトは非晶質カーボン（ラ
ンプブラック）を焼結したグラファイトの小結晶の混合
物である。この材料は、粒子が小さく（０．０２５〜５
μ）、気孔がさらに小さい（０．００５〜０．２μ）非
晶質母材を形成する。またこの材料には、粉末グラファ
イトおよび炭素繊維材料と異なり、多くの利点がある。
例えば、熱伝導性が良く、熱膨張率がセラミック圧電材
料に近く、機械加工性がよく、寸法安定性がよく、化学
的に不活性である。
【００２７】多結晶質のグラファイト（テキサス州、デ
ィケーターのＰＯＣＯ Ｇｒａｐｈｉｔｅ社のグレード
ＤＦＰー１）およびプリントヘッドの材料になり得ると
思われる他の材料の熱特性を鉛亜鉛チタネート（ＰＺ
Ｔ）セラミック圧電材料の熱特性と比較して下記表１に
示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】Ｕｌｔｅｍは他の熱可塑性樹脂同様熱伝導
率が低く、熱膨張率が極めて高い。アルミニウムの熱伝
導率は望ましいものであるが、高い熱膨張率とモジュラ
スが問題である。多結晶質カーボンは三つの特性全ての
組み合わせが良好である。
【００３０】インクジェットの構成部品にカーボン部材
を使用するのを妨げる可能性のある面は、加圧チャンバ
と多数のアスペクト比の大きい流路の密集したアレイを
正確な寸法で形成しなければならないという点である。
これをエンドミルを使用して形成すると加工のサイクル
時間が過度に長くなってしまう。この問題を解決するた
めに、所望の流路アレイを図１０に示す特殊な工具９５
の直線的な往復動「掻き取り」によってカーボン部材の
表面に形削りする。工具９５には狭い均等間隔で並べら
れた例えば６４条の歯９６が一端に設けられており、カ
ーボンプレートの表面に６４個の平行な加圧チャンバを
切り出すようになっている。この工具が１掻きで０．０
２５ｍｍ切削するとすると、０．１５ｍｍの深さは６掻
きで削れることになり、たった２〜３秒の加工時間とな
る。工具９５が一度に切削することのできる流路のアレ
イの幅はその工具９５の幅に等しいから、工具９５の位
置をずらして切削を繰り返すことによってより幅の広い
アレイを形成することができる。工具の歯の不揃いは逆
方向に仕上げ削りをするか歯を一つずらして仕上げ削り
をすることによってならすことができる。工具を逆方向
に動かすことによって、必要ならば端部の傾斜がより急
な流路を形成することができる。この方法はポンピング
チャンバ、マニホールド、通り抜け通路等を形成するの
に使用することができる。また、深さの変化するまたは
テーパする流路も切削中に工具を上げたり下げたりする
ことによって形成することができる。
【００３１】細くて深い穴（深さがドリルの径の３倍よ
り大）の密接したアレイをカーボン部材に形成するのは
困難でコストが高くなる。例えば、１．７５ｍｍ厚のカ
ーボンプレートに径０．２８ｍｍの穴の密接したアレイ
を形成するのには極めて長い時間と高価なドリルを必要
とする。このようなアレイを簡単な方法で形成するため
には、一対のカーボンブロックに深さ０．１４ｍｍの溝
（例えば形状が半五角形でよい）のアレイをそれぞれ形
成し、両ブロックを重ね合わせて接着し、互いに平行な
０．２８ｍｍ径の、長い穴のアレイを有する１個のブロ
ックとし、そのブロックを穴の軸に直角に切断し、切断
面を平らに研磨してアレイをそれぞれ有する複数のカー
ボン部材とすればよい。カーボン部材の中央に沿った接
着剤の継ぎ目は極めて丈夫であることがわかった。
【００３２】多結晶質カーボンは種々の接着剤によって
容易に接着することができる。ホットメルト用のインク
ジェットヘッドに使用するカーボンの場合、以下の３つ
の接着剤系が特に適合する。１つ目は、粗粒の規模の接
合に適した単純なエポキシである。２つ目は、熱可塑性
樹脂シート接着剤である。この方法の場合、高温高圧下
で圧縮された薄いテフロン（ＴＦＥ）シートは多結晶質
カーボンの平らな面を強力に接着する。アクリルシート
接着剤の場合はより低い温度で良好な接着が得られる。
３つ目の方法では、接着すべき２面に希釈したＢ段階エ
ポキシ系を吹き付ける。この方法はインクジェットプリ
ントヘッドの複雑な形状に適用可能であり、高温下では
さらに強くなる。
【００３３】カーボンのような多孔性材料の接着に吹き
付け技法をしようとする試みがある。接着剤が多すぎる
と小さな通路が詰まってしまい、接着剤層が薄いと毛細
管現象で接着剤が気孔内に吸い込まれてしまうため、作
業変数の注意深い制御が必要である。特にカーボンの気
孔構造が均一である必要があるため、吹き付けられた接
着剤層の厚みは粒子サイズや気孔サイズに比して小さい
必要があり、熱硬化工程は接着剤のレオロジーに調和さ
せなければならない。
【００３４】図２は、図１のカーボンモノリシックプレ
ート２６を圧電プレート側から見た加圧チャンバ２０と
オリフィス通路２１の配列を示し、図３は、オリフィス
通路２１の反対側の端と、モノリシックプレート２６の
反対側に設けられた通り抜け通路２４を示している。図
３はモノリシックプレート２６のオリフィスプレート側
の面に形成された通路を示すものであるが、各通路は図
２と同じ方向に見た状態で示されている。
【００３５】図２、図３には４色のインク、黒、黄色、
マゼンタ、シアン、をオリフィス通路２１の４つのグル
ープ２７、２８、２９、３０に供給する供給路が示され
ている。通常は黒インクが他のインクに比べてはるかに
多く使用されるため、オリフィス通路２１の半分が黒イ
ンクを供給するために使用され、残りのオリフィス通路
２１のそれぞれ３分の１がカラーインクを供給するため
に使用される。
【００３６】図２に示すように、加圧チャンバ２０はオ
リフィス通路２１の列の両側に交互に配され、グラファ
イトプレート２６の加圧チャンバ側に形成された溝から
インクを供給される。例えば溝３２、３３からは黒イン
クを、溝３４、３５からはマゼンタインクを、溝３６、
３７からは黄インクを、溝３８、３９からはシアンイン
クをそれぞれ供給される。対応する色のインクが開口４
０と４１、４２と４３、４４と４５および４６と４７を
通ってこれらの溝に供給される。開口４０と４１、４２
と４３、４４と４５および４６と４７はカーボンプレー
ト２６を貫通して延び、プレートの反対側に形成された
溝の対５０と５１、５２と５３、５４と５５および５６
と５７にそれぞれ連通している。図３に実線で示す溝と
図２に破線で示す溝は図１の通路１９、２５に対応する
開口６０に連通している。開口６０はプレートを貫通し
て延び、図１の脱泡インク通路１６から加圧チャンバ２
０へのインク供給溝３２〜３９にインクを送る。図３に
示すように通り抜け通路２４はオリフィス通路２１とカ
ーボンプレートの反対側の溝パターン５０〜５７の間で
インクを搬送し、インクを脱泡装置１５を通って循環さ
せる循環路を完成させる。
【００３７】さらに、カーボンプレート２６はホットメ
ルトインク用のインクジェットヘッドの場合に特に有利
である。カーボンプレートは熱伝導率が高いため、ヘッ
ド内で比較的遠い位置に取り付けられたヒーターからヘ
ッド内の全てのインク通路に良好に熱を伝える。これに
よって、各オリフィス１２におけるホットメルトインク
が同じ温度になりしたがって同じ粘度になり、オリフィ
スのアレイの全長にわたって作動が一定になる。
【００３８】典型的なカーボンプレートは厚さが約２ｍ
ｍであり、径約０．２ｍｍのオリフィス通路２１、長さ
約９ｍｍ、幅０．５ｍｍ、深さ０．２ｍｍの加圧チャン
バ、幅約１．０ｍｍ〜１．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍの供
給溝、長さ約４ｍｍ、幅０．１ｍｍ、深さ０．０５ｍｍ
の通り抜け通路および径約１．５ｍｍの開口６０を備え
ている。この構成によれば、約４cmｘ７cmのカーボンプ
レート２６に、オリフィス通路間隔約０．５ｍｍで、図
示したような形の９６穴の直線アレイを形成することが
できる。走査方向に対して適切な角度に向ければ、この
タイプのアレイを使用したインクジェットヘッドによっ
て副走査方向に約３００ドット／インチ（１２０ドット
／cm）の解像力を得ることができ、走査速度１ｍ／ｓｅ
ｃで１００ピコリットルのインク滴を形成するように約
１４Ｋｈｚで動作させると、走査方向にも同じ解像力が
得られる。
【００３９】ある種の高周波インクジェットに使用する
際には、カーボンプレートに形成される加圧チャンバ２
０の壁の剛性は望ましいものより小さくてよいが、そう
すると、圧電アクチュエータプレートの作動電圧を上げ
なければならない。これを軽減するために、加圧チャン
バ２０の表面に極めて硬い（すなわち剛性率の高い）材
料、例えば、炭化珪素、窒化珪素、炭化硼素、窒化硼
素、炭化タングステン、窒化タングステン、炭化タンタ
ル、窒化タンタル等の炭化物や窒化物の薄い層（厚さ
０．０１〜０．１ｍｍ）をコーティングしてもよい。こ
のコーティングは化学的沈着によるのが望ましい。
【００４０】加圧チャンバ２０からオリフィス通路２１
およびオリフィスプレート１３内のオリフィス１２を通
して選択的にインクを噴射するように圧電プレート２３
を作動させるために、カーボンプレートの加圧チャンバ
側に取り付けられる圧電プレート２３は図４に示すよう
に、カーボンプレート側には電極を有さず、露出面側に
電極アレイパターンが形成されている。図４に示す電極
アレイでは、共通電極６５がカーボンプレートのオリフ
ィス通路アレイに相当する部分に沿って延び、さらに、
横方向に延びて、カーボンプレート表面の加圧チャンバ
間の部分に相当する領域６６に入り込んでいる。
【００４１】互いに間隔をおいて並べられた複数の個別
電極６７が１本ずつ共通電極の横方向延長部６６の間に
延びている。各個別電極６７はカーボンプレートの加圧
チャンバ上に直接位置しており、対応する端子６８に所
定の電圧をかけて各個別電極を選択的に作動させると、
圧電プレート２３が隣接する加圧チャンバ２０方向に剪
断モードで機械的にゆがめられ、その加圧チャンバ２０
と連通するオリフィスからインク滴を噴射させる。圧電
プレートの剪断モード動作は例えばフィッシュベック
（Ｆｉｓｃｈｂｅｃｋ）等の米国特許Ｎｏ．４，５８
４，５９０に記載があり、この特許の全文をここに引用
したものとする。この剪断モード動作には圧電プレート
の反対側の面に電極を設ける必要はないが、もし望まし
ければ、プレートの反対側に電極を設けるのにカーボン
プレート２６（導電性である）を利用してもよい。
【００４２】図４に示す電極パターンにはサーミスタ温
度制御スイッチ７１を備えたヒーター線７０も含まれて
いる。このヒーター線７０は２つの端子７２と７３の間
に延び、カーボンプレート２６の下部の通路内のインク
を暖め上述したような対流によるインクの循環を起こさ
せる。カーボンプレートの２６のカーボン材料は熱伝導
率が高いため、カーボンプレートがヒーターとインク通
路の間の電熱帯として作用する。
【００４３】圧電プレート２３上に図４に示すような電
極パターンを形成するために、最初に露出面上に連続し
た導電性コーティングを施されるプレートが、カーボン
プレート２６の圧電チャンバ側の面にエポキシ接着剤に
よって恒久的に貼り付けられる。カーボンプレートはわ
ずかに多孔性なので、圧電プレート２３を取り付けるた
めばかりでなく、反対側の面にオリフィスプレート１３
を取り付けるためにも使用することができる。このた
め、接合すべきプレートの一方の面に、圧電プレート２
３あるいはオリフィスプレートをあてがう前に、厚さ約
２ミクロンのＢ段階エポキシ接着剤層を吹き付けるのが
望ましい。このように薄いエポキシ接着剤の層はオリフ
ィス通路間の極めて狭い部分も含めてプレート間を良好
にシールするが、ヘッドの動作に影響を与える程には通
路や開口内に流れ込まない。
【００４４】カーボン部材に接着される圧電プレートを
接地するために、エポキシ接着剤に導電性粒子を添加し
てもよい。さもなければ、カーボン部材に圧電プレート
を接着する際に加える締め付け力を、エポキシ接着剤が
カーボン部材内にめり込んでプレートとカーボン部材の
間に多数の接触点ができるまで増大させてもよい。
【００４５】片面圧電プレートを使用すると、プレート
をポーリングするのに特殊な方法が必要になる。一つの
方法では図１１に示すように、圧電プレート１４０を、
わずかに導電性を有する２枚のゴムシート１４３、１４
４を間にそれぞれ挟んで２枚の電極１４１、１４２の間
で圧縮する。ゴムシートを電極と圧電プレートの間に挟
むのは、プレートの表面全体にわたって電気的に密着さ
せるためと、絶縁破壊が起きたときにアーク放電を起こ
す電流を制限するためである。圧電応力を小さくするた
めにこの工程を２回に分けて行うと、金属化されていな
い圧電プレートのポーリングを高得率で行うことができ
る。
【００４６】もう一つの方法では、図１２に示すよう
に、圧電プレートを横切ってポーリングフィールドを発
生させるためにコロナ放電が使用される。圧電プレート
１５０は平たい接地プレート１５１上に載置され、コロ
ナ放電装置１５２はプレートの表面に電荷１５３をかけ
る。かけられた電荷がプレートに時たま絶縁破壊を起こ
させるのに充分であれば（圧電プレートは表面抵抗が高
いためこれは破壊的でない）、プレートはポーリングさ
れる。この工程はポーリング応力を改善するために高
温、例えば、１００〜１５０℃で行うのが望ましい。
【００４７】図１のオリフィスプレート１３は厚さ約
０．０５ｍｍのステンレスプレートで差し支えないが、
そのオリフィスプレートに設けられるオリフィス１２は
径が約０．０５ｍｍで放電加工によって形成するのが望
ましい。適切な太さのワイヤーを選択し、電流／電圧分
布を制御することによって、オリフィスのサイズおよび
形状を正確に制御することができる。オリフィスプレー
トのカーボン部材への接着は圧電プレートの接着と同じ
方法で行うことができる。
【００４８】例えばホイシントン等の米国特許Ｎｏ．
５，２６５，３１５に示されているオリフィスプレート
における従来の鐘形のオリフィス、すなわちオリフィス
の径がオリフィスプレートのインクジェットヘッド側の
面で最大で、そこから次第に小さくなってインク噴射側
の面で約３分の１になるようなオリフィス、ではインク
の噴射方向は、オリフィスの入り口付近のインク通路内
の非対称に極めて敏感である。さらに、高解像力印刷に
要求されるような微少間隔でそのような鐘形のオリフィ
スを配置するのは不可能である。
【００４９】この問題を解決するために、図１３に示す
ような形状のオリフィス９７、すなわち円筒形の入口部
９８、オリフィスプレートからの出口を形成する小径の
ノズル部９９および入口部とノズル部を結ぶ円錐面を有
するテーパー部１００からなるオリフィスを放電加工で
形成する。この形のオリフィスの構造によると、噴射さ
れるインク滴の軸外速度成分、すなわち、オリフィスに
通じる通路の非対称に起因する軸１０１からの逸れの程
度、は５０％以上も減少することがわかった。厚さが
０．０５ｍｍで、ノズル部９９の径が０．０５４ｍｍ、
長さが０．０１ｍｍで、テーパー部１００の円錐角が３
０°、長さが０．０１ｍｍで、入口部９８の径が０．１
１ｍｍ、長さが０．０３ｍｍの標準的なオリフィスプレ
ート１３の場合、オリフィスに通じるインク通路が非対
称でもインク滴の軸方向噴射が相当に改善された。厚さ
が０．７５ｍｍで、ノズル部とテーパー部の寸法は上記
と同じで、入口部の長さが０．０５５ｍｍのオリフィス
プレート１３の場合圧力降下がやや大きくなるもののイ
ンク滴の噴射方向には同様な改善が得られた。入口部９
８の径はノズル部９９の径の２倍以下であるのが望まし
く、入口部９８の長さはノズル部の長さより大きいのが
望ましい。このような円筒部と円錐部の連続したオリフ
ィス形状は公知の放電加工技術によって得ることができ
る。
【００５０】本発明の一面においては、圧電プレート２
３をカーボンプレートに貼り付けた後、露出面にフォト
レジスト層がコーティングされ、加圧チャンバの、カー
ボンプレートの基準縁部からの正確に分かっている位置
を利用して、フォトレジストを感光させて、加圧チャン
バの位置に正確に対応したパターンを形成する。次に未
露光のレジストを通常の方法で除去する。次に、圧電プ
レートの露出面から導電層をエッチングによって除去
し、残っているレジストを除去して最終的な電極パター
ンを得る。
【００５１】このようにして、厚さが約０．１〜０．２
５ｍｍと薄いのが望ましく、極めて脆い圧電プレート２
３を電極パターンの形成工程および他のヘッド製造工程
中に破損から保護することができる。したがって、相当
に大きな圧電プレート、例えば、５０ｍｍｘ１００ｍｍ
あるいはそれ以上の大きさの圧電プレートを使用しても
加工中の破損のおそれが余り無い。さらには、大きなサ
イズのカーボンプレートに多数の同一もしくは類似した
パターンを形成し、そのパターンと同数の圧電プレート
をその大サイズのカーボンプレート上の各パターンの上
に貼り付け、その複数の圧電プレートを一度に感光さ
せ、さらにエッチングして、カーボンプレートの対応す
る部分の構造に正確に対応した電極パターンを形成し、
しかる後、大サイズのプレートを個々のプレートに切断
するようにすれば大規模生産が容易になる。
【００５２】大サイズのカーボンプレートを個々のプレ
ートに分ける替わりに、２０ｃｍ幅、あるいは適切なら
ば１５０ｃｍ幅でもよいが、の単一のカーボンプレート
を作って、その一方の面に複数の圧電プレートを１列に
並べて取り付け、その圧電プレートを上記のようにして
一度に加工してページ幅インクジェットヘッドを製造し
てもよい。代表的なページ幅インクジェットヘッドを図
５に示す。そのインクジェットヘッドにおいては、カー
ボンプレート２６はその一方の面に互いに隣接して１列
に並べて取り付けられた複数の圧電プレート２３を備え
ている。またこのインクジェットヘッドは、後に図８を
参照して説明するように、一方の縁に取り付けられたオ
リフィスプレート７４にインクを供給するための内部通
路を備えている。しかしながら、もし必要ならば、図５
の大サイズカーボンプレート２６に図１で説明したよう
なカーボンプレートの反対側に取り付けられるオリフィ
スプレート（図５には図示せず）に連通する内部通路を
設けてもよい。
【００５３】図１に示す脱泡装置１５の替わりに、わず
かに多孔性のカーボンプレート２６を使用することによ
って、図６の他の実施の形態に示すようにカーボンプレ
ートがその内部の通路内のインクと真空プレナムの間の
導管として作用し、溶解空気を抜くことができる。この
目的のために、プレート内の通路の表面には空気は通す
がインクは通さないエポキシ樹脂の層７５がコーティン
グされ、さらに、１個以上の開口７６が圧電プレート２
３に設けられ、カーボンプレート２６の面の一部を真空
源７７に露出する。これによって脱泡装置１５の代替と
なる。なお、カーボンプレート２６の他の露出面は多孔
性であるプレート内への空気の侵入を防ぐためにシール
される。真空源７７はポート１８ａを介して離れた位置
にある真空供給装置に接続してもよいし、１９９３年９
月２６日出願のハインの米国特許出願Ｎｏ．０８／１４
３，１６５に記載されているタイプの交換可能な真空タ
ンクを真空源７７としてもよい。その米国特許出願の開
示をここに全文引用したものとする。
【００５４】脱泡構造の他の変形例が図７に示されてい
る。この例においては、通路２４と２５の間に延びるイ
ンク通路８０がカーボンプレート２６の前面に取り付け
られたプレート８１内に形成され、図１の膜１７と同様
な空気は通すがインクは通さない膜８２がカーボンプレ
ート２６とプレート８１の間に配されている。この場合
には、カーボンプレート２６内の種々の通路に施されて
いるコーティング７５は空気を通さず、カーボンプレー
ト２６の膜８２に隣接する部分のみが通路８０内のイン
クから空気を抜くのに使用される。必要ならば、通路２
４、２５間のインク路内でプレート８１にフィルターを
設けてもよい。図７の構成は他の部分は図６の構成と同
じである。
【００５５】カーボンプレート２６の熱伝導率が高いた
め、オリフィスプレートに隣接したホットメルトインク
にカーボンプレートを通して比較的遠くにあるヒーター
からも熱が充分伝わるため、本発明のホットメルトイン
クジェットヘッドはカーボンプレートの１側に取り付け
られたオリフィスプレートからではなく、カーボンプレ
ートの縁面に取り付けられたオリフィスプレートからイ
ンクを噴射するように構成することもできる。さらに
は、使用されるインクがホットメルトインクでない場合
にも、カーボンプレートの加工のし易さがこのような構
成を形成する際に明確な利点となる。すなわち、従来の
ラミネートプレート構造の場合には各プレートのオリフ
ィスプレートに隣接する縁面が完全には平らにならず、
オリフィスプレートを取り付けたときに凸凹ができてし
まう。
【００５６】このような構成が図８に示されている。図
８の構成では、カーボンプレート８５はその一方の側に
形成された加圧チャンバ８６とその側に取り付けられた
圧電プレート８７を備え、そのカーボンプレートの他側
には底部カバープレート８８が取り付けられている。カ
ーボンプレート８５の一方の縁面に１列に穿孔された複
数のオリフィス通路８９がプレート８５を貫通して延び
る垂直通路９１を介して加圧チャンバ８６と連通してい
る。このタイプのカーボンプレート８５の場合には、縁
面９０は完全に平らに研磨することができ、その後に、
加圧チャンバ８８と連通する通路８９、９１を穿孔する
ことができる。通路８９、９１の穿孔後に、上述のよう
にエポキシ接着剤を使用してオリフィスプレート９２を
縁面９０に取り付ける。
【００５７】このようにして製造したインクジェットヘ
ッドは、オリフィスプレート９２用のストリップが極め
て細くてすむ点ばかりでなく、プリントヘッドの大部分
を用紙の通路から離しておくことができ、しかも複数の
プリントヘッドを重ねることができる点でも特に有利で
ある。
【００５８】必要ならば、図１のインクジェットヘッド
を図９に示すように、カーボンプレート２６に突出部９
４を設け、その突出部内をオリフィス通路９３がオリフ
ィスプレート９２まで延びるように変更すれば、同様な
効果が得られる。
【００５９】図１４〜図２０に示す本発明のさらに他の
実施の形態ではインクジェットヘッドが複数のカーボン
部品から組み立てられる。図１４の分解図に示すよう
に、２つのカーボンの加圧プレートアセンブリ１０２
（後に詳述）がそれぞれの縁面（インク出口通路を有す
る）がマニホールドプレート１０４の対応する開口と整
列するようにカーボンカラー１０３に組み付けられてい
る。加圧チャンバプレートアセンブリ１０２はマニホー
ルドプレート１０４を貫通して加圧チャンバプレート１
０６に螺入されるねじ１０５によってマニホールドプレ
ート１０４に固定されている。オリフィスプレート１０
７は密接して配されたオリフィス１０８の直線的なアレ
イを備えており、オリフィス１０８はマニホールドプレ
ート１０４に設けられた通路アレイの通路１０９の端部
と整列しており、加圧プレートアセンブリの選択的駆動
に応じてインクを噴射するようになっている。
【００６０】加圧プレートアセンブリ１０２の縁部とマ
ニホールドプレート１０４の間にはフィルター層１１０
が配されている。フィルター層１１０は、オリフィスプ
レート１０７のオリフィス１０８よりわずかに小さく、
オリフィスをふさぐ可能性のある固体材料は通さない
が、オリフィスより小さい固体材料粒子は通す気孔ある
いは開口を備えている。このタイプのフィルターは、１
９９４年４月２２日出願のモイニハン（Ｍｏｙｎｉｈａ
ｎ）等の米国特許出願Ｎｏ．０８／２３１，１０２（イ
ンクジェットヘッド用フィルター構成）に開示されてい
る。
【００６１】カラー１０３の一側に取り付けられている
インクタンク１１１はカラー１０３にインクを供給する
インク供給開口１１２を備えている。図１６に最も明確
に示すように、カラーに設けられた開口１１３がインク
供給開口１１２と整列して、タンク１１１からインクを
受け取るようになっている。さらに、ホットメルトイン
クを使用する場合には、カートリッジヒーター１１４が
タンクとカラー１０３の相対向する面にそれぞれ設けら
れた溝１１５、１１６（図１８）に収容され、組み立て
られたインクジェットヘッド内のインクをヘッドの動作
中所定の温度に維持するように制御される。
【００６２】各加圧チャンバアセンブリ１０２は加圧プ
レート１０６を備えており、その加圧プレートの両面に
は密接して配された加圧チャンバのアレイ１１７が設け
られている。各アレイ１１７には圧電プレート１１８が
被せられている。圧電プレート１１８は図４を参照して
前述したものと同じタイプのものであり、加圧チャンバ
のアレイ１１７に対して配列された、電気信号に応じて
対応する加圧チャンバの容積を変化させる電極アレイ１
１９を備えている。
【００６３】図１５、図１６により詳細に示すように、
加圧チャンバプレート１０６は長手方向に延びる開口１
２０を備えており、マニホールドプレート１０４に面し
た（図１４で見て）縁面１２４まで延びる内部通路１２
３を介してその開口１２０にインクが送られるようにな
っている。図１９に示すように、マニホールドプレート
１０４の加圧チャンバプレートに面する面に、カラーの
通路１１３からインクを受け取る開口１２５が設けられ
ている。開口１２５は受け取ったインクを、マニホール
ドプレートの両面に設けられた溝１２６（図２０）に供
給する。溝１２６からインクはマニホールドプレート内
の別の開口１２７を通って、加圧プレート１０６の通路
１２３に流れ、開口１２０を通って各プレートの両方の
アレイ１１７の加圧チャンバの全てに分配される。
【００６４】加圧チャンバのアレイ１１７に供給される
途中でインクから溶解空気を抜くために、脱泡手段１２
８が各加圧チャンバプレート１０６の端面の開口１３０
を通って開口１２０内に延びている。脱泡手段１２８
は、空気は通すがインクは通さない材料、例えば、肉厚
０．１ｍｍ、内径１．５ｍｍの押し出しポリテトラフル
オロエチレンで形成された管状部材１２９からなってい
る。その管状部材の内端はプラグ１３１でふさがれ、プ
レート１０６の開口１３０から外部に突出する端部は充
分な負圧、例えば、０．７気圧を供給する真空源１３２
に接続されており、加圧チャンバに供給されるインクの
溶解空気含有率をインクジェットの動作中に加圧チャン
バ内に気泡が発生しないレベルまで下げる。負圧をかけ
たときに、管状部材１２９がつぶれないように、多孔性
の支持体、例えば、多孔性カーボンのロッドあるいは螺
旋状の針金、が管状部材１２９に挿入されている。
【００６５】図１６に示すように、カーボンプレート１
０６の縁面１２４にはその縁面に垂直に延び、アレイ１
１７のプレートカーボンとそれぞれ連通する２列のイン
ク通路１３３が設けられている。したがって、加圧チャ
ンバの１つを駆動すると対応する通路１３３を通って、
インクがプレート１０６から押し出される。
【００６６】フィルター層１１０を通過した後、各通路
１３３からのインクは図１７に示すマニホールドプレー
ト１０４の隣接する面の対応する通路１３４を通って供
給され、図２０に示すように、マニホールドプレートの
反対側の面の水平方向に延びる通路１０９のアレイを通
って横方向にマニホールドプレートの中央に向かって流
れる。これらの通路はマニホールドプレートの長軸１３
５の位置まで延び、その終端はオリフィスプレート１０
７のインクジェットオリフィス１０８の列と一致する列
をなしている。
【００６７】マニホールドプレート１０４の材料として
は、特にホットメルトインク用のインクジェットヘッド
の場合には、カーボンが望ましいが、表面を充分に平ら
にすることができ、かつ隣接する部材と適合する熱膨張
率を有するものであれば、他の材料も使用することがで
きる。例えば、鋼鉄、あるいはアルミナやガラスのよう
なセラミックは適切な通路を写真蝕刻によって形成する
ことができ、これらもマニホールドプレートの材料とし
て使用することができる。
【００６８】図１４〜図２０に示す代表的な実施の形態
において、各加圧チャンバ１０６の大体の寸法は長さ７
５ｍｍ、幅２２ｍｍ、厚さ２．５ｍｍである。また各加
圧チャンバアレイ１７は長さ約９ｍｍ、幅約９ｍｍ、深
さ約０．１５ｍｍの加圧チャンバを６４個含み、マニホ
ールドプレート１０４の厚さは約１．４ｍｍである。
【００６９】以前は、デセンダー、すなわち、加圧チャ
ンバの終わりからオリフィスプレート内のオリフィスま
でのインク通路、の全長はできるだけ短い、約１ｍｍ、
必要があると考えられていた。各デセンダーはその音響
学的特性が望ましくない反射につながらないように、ポ
ンピングチャンバと同様に一定した断面を有する必要が
あり、粘性流れ損失が過度にならないように短い必要が
あり、また周囲の構造からの圧力エネルギー損失が過度
にならないように流体的に剛である必要があるのは明ら
かであるが、カーボン部品で形成されたインクジェット
ヘッドの場合には、デセンダーの長さはそれほど制限さ
れず、またデセンダーはマニホールドプレート内の通路
や加圧チャンバプレート内の通路等の複数の通路から構
成されても差し支えなく、その全長が７ｍｍと長くなっ
ても性能の損失はない。これによっていくつかの面でイ
ンクジェットヘッドの設計上の柔軟性が大きくなる。例
えば、極めて脆い圧電プレートを印刷媒体から従来より
ずっと大きく離すことができ、インクジェットアレイ本
体を機械的に丈夫で熱的に均一となるように肉厚にする
ことができる。さらに、アレイ１１７の加圧チャンバの
ように横方向に間隔をおいて配列した加圧チャンバを、
マニホールドプレート１０４内の横方向に延びる通路１
０９のような構成を使用して、横方向に間隔をおいて配
列した通路１３３を介して接続し、１列のオリフィス１
０８にインクを供給するようにすることもできる。
【００７０】本発明の簡易インクジェットヘッドによれ
ば、まくれや機械加工時に発生する熱に起因する寸法の
ばらつきによって発生する問題、インクジェットヘッド
に使用される材料の間の熱膨張率の差によって発生する
問題、予め作成した多数のプレートを正確な位置関係で
組み立てる必要性、および温度サイクルの間の接着応力
の問題を簡便で安価な方法で効果的に解消することがで
きる。さらに、圧電プレート上の電極パターンの形成お
よびその圧電プレートのインクジェットヘッドへの取付
に要する工程の数を大幅に減らすことができ、加圧チャ
ンバの位置に対する電極の位置のばらつきをなくすこと
ができる。
【００７１】以上本発明を特定の実施の形態に基づいて
説明したが、当業者は上記実施の形態の種々の変更例を
容易に思いつくであろう。したがってそのような変更例
の全ては本発明の範囲に含まれるものである。
【００７２】以下、本発明の実施態様を項分け記載す
る。
【００７３】１．インクジェットオリフィスのアレイを
有するオリフィスプレートとそのオリフィスプレートに
固定されたマニホールドプレートからなり、そのマニホ
ールドプレートがそのマニホールドプレートを貫通して
延びる、間隔をおいて配列されたインク通路のアレイ
と、そのマニホールドプレートのオリフィスプレート側
の面に形成された、前記オリフィスプレートのオリフィ
スと連通する通路のアレイを備えていることを特徴とす
るインクジェットヘッド。
【００７４】２．第１の面に形成された加圧チャンバの
アレイとその加圧チャンバを第２の面に接続する、内部
インク通路の対応するアレイを有する加圧チャンバプレ
ートおよび前記オリフィスプレート、マニホールドプレ
ートおよび前記加圧チャンバプレートを、前記インク通
路が各加圧チャンバとそれに対応するオリフィスとを接
続するようにして、組立状態に保持する保持手段を備え
ていることを特徴とする実施態様１項記載のインクジェ
ットヘッド。
【００７５】３．前記加圧チャンバプレートとマニホー
ルドプレートに組み付けられたカラー部材と、前記加圧
チャンバプレート、マニホールドプレートおよびカラー
部材に形成され、前記カラー部材に接続されたインクタ
ンク内のインクを前記加圧チャンバプレートに供給する
インク通路とを備えていることを特徴とする実施態様２
項記載のインクジェットヘッド。
【００７６】４．前記加圧チャンバプレートの前記第２
の面とマニホールドプレートの間に配されたフィルター
部材を備えていることを特徴とする実施態様２項記載の
インクジェットヘッド。
【００７７】５．前記保持手段がねじであることを特徴
とする実施態様２項記載のインクジェットヘッド。
【００７８】６．インクジェットヘッド用の脱泡部材で
あって、インクジェットヘッド内のインク通路に挿入さ
れる、空気は通すがインクは通さない材料で形成された
管状部材からなり、その管状部材の一端がシールされて
おり、多端が負圧源に接続可能になっていることを特徴
とする脱泡部材。
【００７９】７．前記管状部材がポリテトラフルオロエ
チレンで形成されていることを特徴とする実施態様６項
記載の脱泡部材。
【００８０】８．前記管状部材内に配された多孔性の支
持部材を有することを特徴とする実施態様６項記載の脱
泡部材。
【００８１】９．前記管状部材の肉厚が０．１ｍｍであ
り、径が１．５ｍｍであることを特徴とする実施態様６
項記載の脱泡部材。
【００８２】10．オリフィスのアレイを有する金属プレ
ートからなるインクジェットヘッド用のオリフィスプレ
ートであって、前記各オリフィスが、前記プレートの一
面に開口した円筒ノズル状インク出口部と、前記プレー
トの他面に開口した前記出口部より径の大きい円筒状イ
ンク入口部と、その出口部と入口部をつなぐテーパーし
た円錐部とからなることを特徴とするオリフィスプレー
ト。
【００８３】11．前記入口部の径が前記出口部の径の約
２倍以下であることを特徴とする実施態様10項記載のオ
リフィスプレート。
【００８４】12．前記入口部が前記出口部より長いこと
を特徴とする実施態様10項記載のオリフィスプレート。
【００８５】13．圧電プレートをポーリングする方法で
あって、その圧電プレートを一対の電極プレート間で、
各電極プレートとその圧電プレートの間にわずかに導電
性のゴムシートを挟んで圧縮することを特徴とする方
法。
【００８６】14．圧電プレートをポーリングする方法で
あって、その圧電プレートの一方の面を接地プレートに
当て、その圧電プレートの他面にコロナ放電装置で電荷
を加えることを特徴とする方法。
【００８７】15．インクジェットヘッドを製造する方法
であって、加圧チャンバのパターンが形成された第１の
プレートの表面に、導電性の露出面を有する圧電プレー
トを固定し、その圧電プレート上の導電性コーティング
を写真蝕刻して、前記圧電プレートが固定された前記第
１のプレートの加圧チャンバパターンに一致する電極パ
ターンを形成することを特徴とする方法。
【００８８】16．前記圧電プレートをその圧電プレート
と前記第１のプレートの一方にエポキシ接着剤の薄い層
を吹き付けることによって前記第１のプレートに固定す
ることを特徴とする実施態様15項記載の方法。
【００８９】17．前記導電性コーティングにフォトレジ
スト層を塗布し、そのフォトレジスト層に放射線パター
ンを照射し、そのフォトレジスト層を現像し、その現像
されたフォトレジストによって露出された部分の導電性
層を蝕刻することによって前記写真蝕刻工程を行うこと
を特徴とする実施態様15項記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の簡易インクジェットヘッド構造の代表
的な実施の形態の一部断面斜視図
【図２】カーボンプレート内に形成された加圧チャンバ
とインク通路の構成を示す、多色インクジェットヘッド
用のカーボンプレートの加圧チャンバ側を示す平面図
【図３】図２に示すカーボンプレートを図２と同じ側か
ら見た図であるが、そのカーボンプレートの反対側に形
成された通路を示す図
【図４】図２、図３に示すカーボンプレートとともに使
用される圧電プレートの露出面上の電極の典型的な配置
を示す図
【図５】本発明の他の実施の形態の、一方の面に取り付
けられた複数の圧電プレートを有する典型的な大形カー
ボンプレートの概略平面図
【図６】本発明の他の代表的な実施の形態を示す概略斜
視図
【図７】本発明のさらに他の代表的な実施の形態を示す
図６と同様な一部断面概略斜視図
【図８】本発明のさらに他の代表的な実施の形態を示す
概略斜視図
【図９】本発明の変形例を示す部分斜視図
【図１０】インクジェットヘッドに使用されるカーボン
体にインク通路のアレイを形削るための形削り工具の典
型例を示す斜視図
【図１１】本発明のオリフィスプレート内のオリフィス
の形状を示す部分縦断面図
【図１２】圧電プレートをポーリングする方法の代表的
なものを示す概略図
【図１３】圧電プレートをポーリングする方法のもう一
つの代表的なものを示す概略図
【図１４】本発明の簡易インクジェットヘッド構造のさ
らに他の代表的な実施の形態を示す分解斜視図
【図１５】図１４に示す構成に使用される代表的なカー
ボン加圧チャンバプレートを示す側面図
【図１６】図１５のカーボン加圧チャンバプレートの端
面図
【図１７】図１４に示す構成に使用されるカーボンカラ
ーブロックの頂面図
【図１８】図１７のカラーブロックの側面図
【図１９】図１４に示す構成で使用される代表的なカー
ボンマニホールドプレートの一側を示す平面図
【図２０】図１９のマニホールドプレートの他側を示す
平面図
【符号の説明】 １０ インクジェットヘッド １２，１０８ オリフィス １３，９２，１０７ オリフィスプレート １５ 脱泡装置 ２０ 加圧チャンバ ２３，１１８ 圧電プレート １０４ マニホールドプレート
フロントページの続き (72)発明者 デイビッド ダブリュ ゲイルス アメリカ合衆国 ニューハンプシャー州 03054 メリーマック チャーチ ストリ ート ９ (72)発明者 ロバート ジー パリフカ アメリカ合衆国 ニューハンプシャー州 03777 オーフォード ボックス 242 ア ーチャータウン ロード (72)発明者 ポール エー ホイジントン アメリカ合衆国 ヴァーモント州 ノアウ ィッチ アールエフディー ボックス 1174 (72)発明者 ネイサン ピー ハイン アメリカ合衆国 ヴァーモント州 05070 サウス ストラッフォード エイチシー アール 65 ボックス 47 (72)発明者 デイビッド アダムズ−ブラディー アメリカ合衆国 ニューハンプシャー州 03770 メリデン ピーオー ボックス 183 ボンナー ロード (72)発明者 メルヴィン エル ビッグズ アメリカ合衆国 ヴァーモント州 05055 ノアウィッチ ピーオー ボックス 206 (72)発明者 マーレーン エム マクドナルド アメリカ合衆国 ニューハンプシャー州 03748 アンフィールド ボックス 110エ ー シェイカー ブルバード (72)発明者 スティーヴン エイチ バース アメリカ合衆国 ニューハンプシャー州 03287 ウィルモット フラット ボック ス 476 エイチシーアール 64 (72)発明者 ダイアン マッカイ アメリカ合衆国 ヴァーモント州 05039 コリント アールアール１ ボックス 55 (72)発明者 ブルース エー ポールソン アメリカ合衆国 ニューハンプシャー州 03773 ニューポート ユナイティー ロ ード 31 (72)発明者 ステファン シー マッカイ アメリカ合衆国 ヴァーモント州 05039 コリント アールアール１ ボックス 55

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インクジェットオリフィスのアレイを有
    するオリフィスプレートとそのオリフィスプレートに固
    定されたマニホールドプレートからなり、そのマニホー
    ルドプレートがそのマニホールドプレートを貫通して延
    びる、間隔をおいて配列されたインク通路のアレイと、
    そのマニホールドプレートのオリフィスプレート側の面
    に形成された、前記オリフィスプレートのオリフィスと
    連通する通路のアレイを備えていることを特徴とするイ
    ンクジェットヘッド。
  2. 【請求項２】 インクジェットヘッド用の脱泡部材であ
    って、インクジェットヘッド内のインク通路に挿入され
    る、空気は通すがインクは通さない材料で形成された管
    状部材からなり、その管状部材の一端がシールされてお
    り、多端が負圧源に接続可能になっていることを特徴と
    する脱泡部材。
  3. 【請求項３】 オリフィスのアレイを有する金属プレー
    トからなるインクジェットヘッド用のオリフィスプレー
    トであって、前記各オリフィスが、前記プレートの一面
    に開口した円筒ノズル状インク出口部と、前記プレート
    の他面に開口した前記出口部より径の大きい円筒状イン
    ク入口部と、その出口部と入口部をつなぐテーパーした
    円錐部とからなることを特徴とするオリフィスプレー
    ト。
  4. 【請求項４】 圧電プレートをポーリングする方法であ
    って、その圧電プレートを一対の 電極プレート間で、
    各電極プレートとその圧電プレートの間にわずかに導電
    性のゴムシートを挟んで圧縮することを特徴とする方
    法。
  5. 【請求項５】 圧電プレートをポーリングする方法であ
    って、その圧電プレートの一方の面を接地プレートに当
    て、その圧電プレートの他面にコロナ放電装置で電荷を
    加えることを特徴とする方法。
  6. 【請求項６】 インクジェットヘッドを製造する方法で
    あって、加圧チャンバのパターンが形成された第１のプ
    レートの表面に、導電性の露出面を有する圧電プレート
    を固定し、その圧電プレート上の導電性コーティングを
    写真蝕刻して、前記圧電プレートが固定された前記第１
    のプレートの加圧チャンバパターンに一致する電極パタ
    ーンを形成することを特徴とする方法。
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