JPS58119870A - インクジエツト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「背景技術」 本発明はインクの液滴ないし微粒子を噴出オリアイスか
ら噴射し得るようになったインクジェット装置に係り、
より詳し、＜に、噴射オリフィスからのインク微粒子の
噴射を制御するための変換器を支持する手段に関する。

米国特許４．０７２，９５９は長軸に対し横断方向に電
圧を印加することにより駆動される細長い変換器セグメ
ントを開示している。これ等の細長い変換器セグメント
の両端に互いに一体に結合されているので、変換器自体
を経由して機械的な漏話（ａｒｏｓＩ−ｔａｌｋ　）が
生じる可能性が極めて高い。

−に、全ての変換器セグメントはインクリザーバに浸漬
されているので、インク自体ｔｍ由して流体的な漏話が
生じるρ工面性がかなり高い。

前述した漏話の問題に加えて、変換器長軸に沿って変換
器が自由に長手方向変位Ｅ７得るように変換器を支持す
ることが極めて肝要である。ｓｔＩ記庚手方向変位が防
けられるならば、当然、変換器を駆動する鳥にはより高
い電圧が必要となるのであり、この為電気的な漏話も生
じる。父、変換器の長手方向変位はインクジェットチャ
ンバに伝エラれてインク微粒子を噴射するのであるから
、この長手方向変位が種畜に行われ得るように変換器を
支持することが極めて大切である。更に、組立ての容易
な変換器支持手段を提供することが望ましい、 「発明の開示」 本発明の目的は細長い変換器を用いこれらの変換器をそ
の長軸に横断方向に励起してその長軸に沿ったに換器の
伸縮をインクジェット装置のチャンバに伝えるようにな
りたインクジェット装置に於て、改良され友変Ａ赫支持
手段を提供することである。

本発明のｌｌ１１の目的にインクジェット装置相互間の
漏話を極小にし得るような変換器支持手段を提供するこ
とである。

本発明の疵に池の目的は精度の高い変換器支持手段ｔ−
提供することである。

本発明の更に他の目的ｒＪインクジェット装置の組立て
を容易にし得るような変換器支持手段を提供することで
ある、 これらの目的を達成するため、本発明の好まＥ２゜い実
施態様は一以上のインクジェット装置を備えて成り、イ
ンクジェット装置はインク微粒子の・貞射オリフィフィ
スを備えたインクジェットチャンバを有する。インクジ
ニーノドチャンバに［４圧印加に応じて長軸方向に伸縮
ｏＪ能に細長いｆ換器が連結されている。変換ａ長軸に
対し横断方向にシ界を印カロして変換器を長一方間に伸
−させるための電圧印加手段が設けである。

本発明の特徴に従えば、改良さｉまた変換器支持手段は
インクジェットチャンバからＪｌｉ！隔したところに於
て変換器に連結された変換器取付手段を含んで成り、こ
のに換器取付手段に該取付手段のところで変換器がその
長軸に沿って長手方向運動するのを実質的に阻止し得る
ようになっている。１１■記変換器支持手ｙは、更に、
インクジェットチャンバ近傍の変換器端部に連結された
変換器軸受け手段を含んで成り、この軸受は手段は前記
変換器端部に於て変換器がその長軸に沿って長手方向運
動するのを実質的に制限することが無いが但し前記変換
器端部に於て変換器がその長軸に対し横断方向に側方連
動するのを実質的に阻止し得るようになっている。この
取付手段ならびに軸受手段はそねらの間に於て変換器が
実質的に支持されないように互いに離間されている。

本発明の好ましい実施ｐａｌに於ては、インクジェット
チャンバと変換器との間には連結手段が設けてあり、こ
の４結手段は前記軸受は手段に係合している。好ましく
に、この連結手段に変換器に付着され友脚部を含んで成
り、軸受は手段は＃ａ記Ｊｌｉ１部を収蔵した穴を含ん
で成る。好ましくは、前記胛部ならびに前記穴にいずれ
も円柱形断［ｆＩ′ｔ−有し、前記穴の内径は脚部の外
径よりも僅かに大きくしてあって穴と脚部との間に線接
触が形成されるようになっている。好ましくは、連結手
段は又インクジェットチャンバと脚部との間に設けたダ
イアフラムをも備えて成り、このダイアフラムと脚部と
の間には粘弾性材料が挾持してあって前記ダイアフラム
のところに於ける変換器のＩＩＩ方位置決めを支援し得
るようになっている。

本発明の好ましい実施態様に於てに、変１貞器支持手段
は中間手段を備えて成り、この中間手段に前記取付手段
ならびに軸受手段と相俟ってＣ字形の断面を形成してい
る。この中間手段に変換器から−関さねていてもって変
換器とまったく接触しないようになっている。

本発明の一実施感様に於てに、変換器取付手段は４１ａ
の変換器を挿通した複数のスロットから成り、−状構造
を形成（２ている。本発明の池の実施態様に於てに、変
換器取付手段は複数の変換器が固定され友複数の開口か
ら成る。

本発明の重要な一特徴に従えば、変換器長軸に沿って視
たときの変換器軸受手段の全長は１１記長軸方向の変換
器の全長よりも基本的に小さい。好ましくは、軸受手段
の全長は変換器の最大断面寸法の２倍よりも小さい。

「好適な実施例の説明」 第１図から第３図を参照するに、インクジェット装置は
変換Ｊｉ２０４の励起にろじてインクの液滴ないり、微
粒子を噴出する為の複数のインクジェットチャンバ２０
０を有し、各チャンバはオリフィスプ１／−）２２０に
設けたオリフィス２０２を有する。変換器２０４はその
長軸に垂直な断面に於て矩形であり、第３図に矢印で示
したように長軸に沿って伸縮する。長軸に沿って生じた
変換器２０４の運動に連結手段２０６によってチャンバ
２００に伝えられる。連結手段２０６ｒｉ脚部２０７と
、この脚部２０７に並列配置された粘弾性材料２０８と
、ダイアフラム２１０とを含んで成り、このダイアフラ
ム２１０Ｈ第３図から最もよくわかるような姿勢に予荷
重が与えられている。

インクは絞り付きの入口を通ってリザーバ２１２からチ
ャンバ２００へと流れる。この絞り付き人口は第３図か
ら最もよくわかるように絞り付き開口２１４によって構
成される。開口２１４は第２図からよくわかるように絞
りプレート２１６内に設けである。

リザーバ２１２はチャンバプレー）２１８内に形成され
た凹部によって構成されている。チャ／バブレート２１
８σ絞りプレート２１６で覆われており、この絞りプレ
ー）２１６Ｈリザ一バ２１２０片側に沿って入口２１４
へと鋭角を成している。

８１２図に示したように、リザーバ２１２０両端には供
給管２２３と戻り管２２５が設けである。

本発明に従い、各変換器２０４にその両端に於て支持さ
れているが、その中間部は第１図からよくわかるように
基本的に支持されていない。第１図にはプレート２２６
とプレート２２８とを言んで成る変換器支持手段が特に
示しである。変換器支持手段のこのプレー）２２６Ｕ穴
２２４の形の軸受は手段を含んで成り、この穴２２４の
中には変換器２０４の端部に取り付けらねた脚部２０７
が収容されている。脚部２０７は穴２２４内で長手方向
に自由に運動ｔｉＪ能でＴｏり、従って変換器２０４の
長軸に分って変換器が長手方向に運動することは許容さ
れるが変換器２０４が側方運動することは実質的に防げ
られることに留意すべきである。

変換器２０４の取付手段はプレート２２８により構成さ
れるもので、この取付手段はスロット２３２（第２図）
とこれ等のスロット２３２内に配置された弾性クランプ
手段２３０（第４図から第６図）とを含んで成り、この
弾性クランプ手段２３０は変換ａ２０４をクランプして
いる。この弾性クランプ手Ｉ！ｔ２３０ならびにスロッ
ト２３２にチャンバーとは反対側の変換器２０４の端部
に連結されている。この変換ｔＩＩ取付手段は弾性クラ
ンプ手段２３０のところで変換器がその長軸に沿って長
平方向運動するのをほぼ完全に阻止するもので、この為
変換！２０４０伸ＩＩａは変換器２０４に沿りた並進運
動を生じてプレート２２６円の軸受穴２２４を通る脚部
２０７の運動に変換される。

第１図に示し友ように、プレート２２８のスロット２３
２によって構成される変換器取付は手段とプレート２２
６の穴２２４により構成される軸受手段とは互いに一関
されており、その結果この変換器２０４はその両端部間
の長さの一部にわたりて実質的に非支持状態となってい
る。この為１話が極小となるのであり、これに本発明の
夏要な４Ｉ黴の−である。

第３図かられかるように、穴２２４は脚部２０７よりも
わずかに大きい。脚部２０７および穴２２４が真円柱で
あるとすれば、脚部２０７と穴２２４との間の物理的接
触に最小限となることが明らかである。即ち、脚部２０
７と穴２２４との間の接触は線接触ないし接線接触とな
るのであり、この為漏括の可能性が極小となる。更に、
粘弾性材料２０８框脚部２０７を穴２２４内に位置決め
してそれ等の！ｊｋ触を全く排除することが出来る。し
かし、いずれにしても脚部２０７と穴２２４との間の接
触は最小限となるのであり、第１図から第３図に示した
インクジェット装置を組立てるに際してはこのような接
触を回避する為に１１３】らの特別な注意をする必要に
ない。

本発明に従えば、プレート２２８には第１図に示したよ
うにスロット２３２の下方ＶＣ於て切欠き［６２２９が
設ケチあり、コノ切欠’Ｉ！１２２９ｔｌｆｆｉ換器２
０４から離間されている。従って、この切９欠き部２２
９に沿９てに接触が生じない。更にプレート２２Ｂのう
ちスロット２３２ならびに切欠き部２２９を有する部分
と、プレート２２６のうち穴２２４に向って延びた部分
、と框Ｃ字形断面を形成している。第１図ではとのＣ字
形断面は文字Ｃを付した破線で示してあり、切欠き部２
２９はＣ字形の中央を形成している。切欠き部２２９と
変換器との間には空間があるので変換器の寸法を脚５２
０７０寸法よりもかなり大きくすることが出来ると共に
プレート２２８との接触を回避することが出来るのであ
る。更に、脚部２０７は変換４２０４がプレート２２６
のどの部分にもＷ！触することなく伸縮し得るに十分な
距離にわたってスロット２３２に向って上向きに延長し
ている◎従りて、変換器２０４の断面形状を長方形にす
ることが出来、第１図の紙面に平行な方向の寸法は第４
図および第５図の紙面に平行な方向の寸法よりもかなり
大きくすることが出来る。

縞１図に示したように、穴２２４によりて形成された長
平方向軸受面の全長（変換６２０４の長軸方向の長さ）
は＃起炎軸方向の変換器２０４の全長よりも実質的に短
かい。好ましくは、長ｌｌｌ１！方向の軸受面２２４の
全長は槙１図に示したように変換器の最大＃面す法の２
倍よりも小ζい。

第４図および第５図について説明するに、弾性材料２３
０はスロット２３２内に於て変換器２０４の三辺を囲繞
している。弾性材料２３０としては種々の材料を利用す
ることができるが、特に好ましい材料としてはシリコー
ンゴムがある。

変換器２０４の機械的取付手段を弾性的としたことに加
えて変換ａ２０４と電７２３ａＡおよび２３３Ｂ（第４
図および第５図＃Ｒ＠）との間の電気接続も第２図に示
したように弾性プリント回路２３４を用いて弾性的に実
施されている。第４図に示したように、この弾性プリン
ト回路２３４はハンダもしくに電気配線２３６のような
適当な手段によｒＶｄＬ気的に接続ざ□れている。第２
図に示したように、プリント回路２３４を電気接続すれ
ば、プリント回路板２３４に設けた導感性パターン２３
８を介して駆動用電圧を一極２３３Ａおよび２３３Ｂに
供給することが出来る。

第６図に示したように％第５図のスロット２３２は穴２
３２Ａとしてもよい。この場合には、弾性。

材料２３０はプレート２２Ｂから変換器２０４を分離し
得るように穴２３２入内に充填する。

第４図および第５図に示した実施例ならびに第６図の実
施例に於ては、弾性材料２３０は変換器２０４のうち弾
性材料２３０に隣接する部分をほぼ固定位置に保持する
ことが可能で、その結果変換器の長手方向変位ｔ−第４
図に示すようにチャンバ２００に向って下向きに生じさ
せ得るようなものでなければならない。この点に於てこ
の弾性材料の選択は極めて１要である。前述し友ように
、この為にはシリコーンゴムが特に好適である。これは
シリコーンゴムによって得られる弾性は一つのチャンバ
から他のチャンバへの漏話および一つのチャンネルから
他のチャンネルへの漏話を蛾小眼にすることが出来ると
共に、変換器をチャンバ２００のところで変位させるに
必要な１！度に十分に固定的に変換器２０４を支持する
ことが出来るからである。

第１図および第２図に示したように、プレート２２６は
スロット２３７の底のところに変換器２０４を収容する
為の穴２２４を備えていると共に１ヒ一タサンドイツチ
体２４０を収容するための容器２３９をも備えている。

このヒータサンドイツチ体２４０はコイル２４４をもつ
几ヒータ素子２４２と、押え板２４６とこの押え４ｉ２
４６と協働するばね２４８と、このヒータ２４０のすぐ
下に配置された支持プレート２５０とをから構成される
。ヒータ素子２４２の温度を制御する几め、スロット２
５３内にはサーミスタ２５２が設けである。ヒータサン
ドイツチ体２４０の全体に１２５４によってプレート２
２６内の容器内に保持されている。

第２図に示したように、これ等檀々のプレートから成る
インクジェッｌ装置の全体はボルト２５６および２５８
を用いて互いに固着されている。ボルト２５６に開口２
５７ｆ通りて上向きに延びており、ポル）２５１１穴２
５９を通って下向１１に延びていてプリント回路板２３
４をプレート２２８に固定、している。第２図でに粘弾
性層２０８はプレート２２６の底面に接着しである。

リザーバ２１２は少くとも部分的に弾性的であり、より
詳しくは弾性的な壁部分を有する。第１図に示したよう
に、ダイアフラム２１０Ｈリザーバ２１２を蔽う様にイ
ンクジェット表置全体を横切って延びていると共に脚部
２０７とチャンバ２００との間を延長している。従って
、ダイアフラム２１０の−ｌ１ｌｉはリザーバ２１２に
直接に連通していると共に、その他方の面は凹み２６２
に隣接している。この凹み２６２に第２図に示したチャ
ンバフレート２２０円の最初のチャンバ２００から最後
のチャンバ２００に至る迄リザーバの全長に分って延長
しているもので、ダイアフラム２１０により形成され次
リザーバ２１２の壁に弾性を与えている。従って、異る
インクジェットチャンバ相互間の漏話が厳小限となる。

絞りプレート２１６には前記凹み２６２と整列した開口
２６４が設けてあり、ダイアフラム２１０とリザーバと
を直接に連通させて必要な弾性を提供し得るようニナっ
ている。第２図に示したように、この絞りプレー）２１
６には各チャンバ婦に他の開口２６６が設けてあり、こ
の開口２６６に半径方間ＶＣ延びたスロット２６８全能
する。スロット２６８［ｇ１図および第３図に示したチ
ャンバ２００への人口２１４を構成しており、一方、開
口２６６にダイアフラム２１０とチャンバ２００との間
を直接に連通していてもって脚部２０７を経てかつ軸受
２２４に沿って伝えられ比変換器２０４の運動をチャン
バ２００へと伝えるようになっている。

次に第７図ないし第９図を＃照して本発明の他の実施例
について説明する。８ｇ９図に示し友ように、この実施
列は円柱形断面の変換器３０４を１えている。変換器３
０４は一連の円柱形−口３３０を有するプレート３２８
から成る取付手段に支持されている。開口３３０に各変
換器３０４の端部を支承している。プレート３２８なら
びに開口３３０は変換器３０４の端部を支持する為の比
較的安定し念もしくけ固定的な取付部材を構成するもの
で、開口３３０内に装着された変換器端部のところに於
て変、ａ器がその長軸に沿って長手方向に運動するのを
ほぼ阻止するものである。プレート３２８には変換器３
０４を゛１気的に接続する為の適当な手段が設けである
のはいうまでもない。

中間構造体３３８の端部には円柱形の開口３２４が設け
てあり、これ等の開口３２４は変換器３０４の軸受は手
段を構成するもので変換器３０４に付着された−５３０
７の長手方向運動を可能にすると共にその１１４１１１
５運動を実質的に制限するものである。この実施例に於
ても、はぼ円柱形のｌｐ１部３０７とほぼ円柱形の軸受
Ｉｊｉｌｉ（これば開口３２４により構成される）との
間の接触に線接触であり、従って各チャンバ２００によ
りｉｓ成される一異なるインクジェット相互間の漏話に
最小限となる０第９図に示したように、変換器３０４に
電極３３３ムおよび３３３Ｂを用いて変換器３０４の円
柱−の肉厚を横切って電圧を印加することにより励起さ
れる。この実施例でも、脚部３０７と粘弾性材料２０Ｂ
とに接触しており、この粘弾性材料２０８は脚部３０７
を位１に決めする作用を果たす・従って、変換器３０４
ｒユ偵方向にある根度ｌＡ制きれている。

第８図に示すように、゛成極３３３Ｂの外周とプレー）
３３８内の開口３３９の内周との間に汀かなりの空間が
保持しである。こ引れ［、勿論、チャンネル相互間の漏
話ない１−チャンバ相互間の４話を最小限にする為であ
る。

ｔｓ１図から第６図までの朱施例ならびＶこ給７図から
第９図までの尖角しリに於て、穴も（２くは開口２２４
．３３４によってＳ成された軸受手段はインクジェット
装置の組立すなわち製造を容易にする感のである。即ち
、変換器２０４，３０４に連結さｔた脚＠２０７．３０
７に穴２２４，３２４により構成され友軸受手段が有す
る芯吊し作用もしくにアライメント作用によってチャン
バ２００゜３００に臨むべく簡単に位置決めすることが
小米るのである。

以上には本発明の特定の実施１９１１について説明した
が、本発明の範囲を逸脱しない範囲に於てこれらの実施
例に修正もしくは変形を施すことが当業者には可能であ
ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理に従って構成されたインクジェッ
ト装置の断面図、Ｉ！２図は第１図の装置の分解斜視図
、第３図は第１図の装置の拡大断面図、第４図に第１図
の４−４線に沿った断面図、ｇｓ図は第４図（７）５−
５９に沿ツタ断１ｆｉｌＷ、第６図は第４図の変形例を
示す図、ｖＸ７図に本発明の他の実施例の断面図、Ｍ８
図に第７図の８−８５に沿った断面図、第９図は第８図
の円柱形変換器の拡大断面図である。 ２００・・・インクジェットチャンバ、２０２・・・イ
ンクジェットオリフィス、２０４．３０４・・・変換器
、２０゛６・・・連結手段、２０７，３０７・・・脚部
、２０８・・・粘弾性材料、２１Ｏ・・・ダイアフラム
、２１２・・・インクリザーバ、２１４・・・絞り付き
開口（インク入口）、２１６・・・絞りプレート、２１
Ｂ・・・チャ／バブレート、２２０・・・オリフィスプ
レート、２２４，３２４・・・穴、２２６・・・プレー
ト、２２８，３２８・・・プレート、２２９・・・切欠
き部、２３０・・・弾性クランプ手段、２３２・・・ス
ロット、３３０・・・開口。 特許出願人 エクソン　リサーチ　アンド エンジニアリング　カンパニー ％許出願代理人 弁理士　　宵　木　　　朗 弁理士　　西　舘　和　之 弁理士　中山恭介 弁理士　　山　口　昭　之 −二Ｌ々・ｆ −じｒυ、Ｊ ｍ−１〕（，４ 一≦ｒ々、５　　　　−ｊうＬ６ Ｆ々、？ 、５Ｌ１４ 一１勿・９　　　　　　　Ｆ仏、８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　インク液滴噴出オリフィスを備え九チャンバと、
   電圧印加に応じてその長軸に沿って伸縮自在に前記チャ
   ンバに連結された細長い変換器であって前記チャンバの
   容積を増減させるものと、前記変換器を支持する為の支
   持手段、とを備えて成るインクジェット装置において、
   前記支持手段は、前記チャンバから１１１隔した位置に
   於て変換器に連結された変換器取付手段であって、変換
   器がこの取付手段のところでその長軸に沿）て緘手方同
   運動するのを実質的に阻止し得るものと、前記チャンバ
   近傍の変換器端部に連結された変換器軸受手段であって
   、前記変換器が前記取付手段のところでその長軸に沿っ
   て艮手刀同運動するのを実質的に妨げることなく変換器
   が前記端部のところでその長軸に横断方向に側方運動す
   るのを実質的に阻止し得るもの、 と金備えて成り、 前記取付手段ならびに軸受は手段に互いに離間されてい
   るとともに、前記変換器に取付手段と軸受手段との間に
   於てその長さの一部にわ友って実質的に支持されていな
   いことを特徴とするインクジェット装置。 ２、前記チャンバと変換器端部との間に連結手段を備え
   て成り、この連結手段に前記軸受は手段に保合可能であ
   る特Ｉｆ　ｄ求の範囲第１項記載のインクジェット装置
   。 ３、＠記連結手段は変換器に付層さハた脚郁金備えて成
   り、前記軸受は手段１１　ｎ１１記脚部を収蔵する穴を
   備えて成る％許−求の範囲第２項記載のインクジェット
   装置。 ４、前記脚部ならびに＠肥大はいずれも円柱形断面を何
   し、前記穴の内径は前記脚部の外僅よりも十分に大きく
   成しもって両者の間に線接触が得られるようにしたこと
   から成る峙ｌ！ｌ！Ｆｏ１承の範囲第３項ｄ己ｄ’＋７
   ）インクジェットｆｃｌｔ。 ５、前記連結手段に前記チャンバと脚部との間に配置さ
   れたダイアフラムから成る特許請求の範囲第３項記載の
   インフジエラ）Ａ置。 ６、前記連結手段は前記ダイアツクふと脚部との間に配
   置された粘弾性手段を１えて成る特許請求の範囲第５項
   記載のインクジェット装置◎７、前記取付手段と軸受は
   手段との間に中間手段を備えて成る第゛１項記載のイン
   クジェット装置。 ８、前記取付手段は前記変換器を収蔵するスロットを含
   んで成る特許請求の範囲第１項記載のインクジェット装
   置。 ９、変換器長軸に平行な方向に於ける＠記軸受手段の全
   長は該長軸方向に於ける変換器の全長よりも小さくした
   ことから成る特ｆｆａｔ４求の範曲槙１項記−のインク
   ジェット装置。 １０、軸受手段の前記全長は長軸横断方向に於ける変換
   器の最大断面寸法の２倍よりも小さく　Ｌ、たことから
   成る特許請求の範囲第９項記載のインクジェット装置。 １１、　特ｌｆｆ−請求の範囲第１項記−のインクジェ
   ット装置を多数配列して成るインクジェット装置・