JPS6337958A - インキジェット印字ヘッド - Google Patents

インキジェット印字ヘッド

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JPS6337958A
JPS6337958A JP62191476A JP19147687A JPS6337958A JP S6337958 A JPS6337958 A JP S6337958A JP 62191476 A JP62191476 A JP 62191476A JP 19147687 A JP19147687 A JP 19147687A JP S6337958 A JPS6337958 A JP S6337958A
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plate
chamber
ink
nozzle
chambers
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JP62191476A
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アントニオ・エス・クルーズーウライブ
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Pitney Bowes Inc
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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
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    • B41J2/19—Ink jet characterised by ink handling for removing air bubbles
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    • B41J2/01—Ink jet
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    • B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
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    • B41J2002/14387—Front shooter

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】 産業上辺■貝公亘 本発明は複数の坂を重ねた連設関係に保持したインパル
スインキジェット印字ヘッドに関し９本発明によって外
部弾力性マニホールドを有するインキジェット印字ヘッ
ドに関する。本明細害では印字と記載するが、広く印刷
を含む。
従来立及五 インキジェット方式、特にインパルスインキジェット方
式は周知である。本発明の方式のインパルスインキシエ
ンドの原理は、インキの変位と次のインキ室からノズル
を通るインキ滴の射出を。
薄いグイアフラムに接着したピエゾセラミック材料等の
変換器から成るドライバー機構によって行う、変換器に
電圧を作用した時に、変換器は平面寸法を変化させよう
とするが、ダイアフラムに剛性に取付けられているため
に曲りを生ずる。この曲りが室内のインキを変位させて
外向きの流れを生じ、インキ供給装置即ち絞りからの入
口への流れと、出口部ちノズルへの流れを共に生ずる。
絞りとノズルとの相対流体インピーダンスによって主流
はノズルを通る。インキ滴がノズルを出た後のインキ室
の再充填はノズル内のインキメニスカスの毛管作用を変
換器の逆曲りによって補助される。再充填の時間はイン
キの粘度と表面張力及び流体チャンネルのインピーダン
スによって定められる。再充填を行った後に次の射出が
生じ、この時は第１の射出によって生じた振動の振幅は
無視し得る。インキジェットの主要な関数は作用電圧に
対するメニスカスの応答と、均等な速度と液滴直径とを
有する滴射出間の回復時間である。
−殻内に、複数のノズルを密に集合させた列内に配置す
るのが望ましい。この列では各ノズルが滴射出間隔が変
化しても均等な直径と速度のインキ滴を射出することが
重要である。
既知の代表的な例を説明する。ピエゾセラミック変換器
を使用して高周波サイクルポンプ作用を生ずる初期の例
を米国特許第３１０７６３０号が示す。
次の米国特許第３２１１０８８号はインパルスインキジ
ェット印字ヘッドの原理を示す。この特許では変換器に
電圧を作用した時にインキはノズルから射出されて印字
面上に点を形成する。形成される点の密度はマトリック
スに使用するノズルの数によって定まる。他の印字ヘッ
ドの変化を米国特許第３７６７１２０号に示し、変換器
と射出ノズルとの間に直列２個の室を使用する。
米国特許第３９４６３９８号第４１８９７３４号第４２
１６４８３号第４３３９７６３号は著しい改良を行った
。この特許によれば、液滴は複数のノズルから射出され
、′！ｌＵ合と容積とは電気信号によって制御する。何
れの場合にも、ノズルとその変換器と凡ての部品とは射
出すべき滴の面に平行とする必要がある。
近年のインキジェット印字ヘッドの開示として米国特許
第４５２５７２８号がある。この特許では長方形の複数
の加圧室を有する基板を含む、各室は振動板とピエゾセ
ラミック素子とを有し、共働して加圧室の容積を変化さ
せインキを夫々のノズルから射出する。
既知の多くの例ではインキジェット印字ヘッドは多数の
個別の部品から組立てられる。この構成の原価は通常は
著しく高い。例えばインキジェットの列は変換器の列を
必要とする９代表的には。
各変換器は各ジェットのインキ室に近接して接着剤接合
技法で取付ける。この時に生ずる問題は。
列内の変換器の数が例えば１２１１１ｉ１以上の場合に
複雑化の問題を生じ取扱上に電気結線の破断又は損傷等
を生ずる。更に９時間と部品の費用はダイアフラムに接
着すべき個別の変換器の数に応じて著しく増加する。更
に、故障又は性情変数例えば滴の容積と速度の偏差が通
常は増加する。尚、多くの例では、既知の印字ヘッドは
大型複雑であり５割当スペース内に比較的少ないノズル
を収容し得るだけである。
多くの既知の問題点を解決したインパルスインキジェッ
ト印字ヘッドの構成を出願人の米国特許願第７９５５８
４号（特願昭６１−２５４８７１号）”インパルスイン
キジェット印字ヘッドとその製造方法”に記載する。本
発明はこの出願の開示の一部を利用するが、多くの異な
る構成とする。
又ユ■Ｉ！ 本発明による新しいインパルスインキジェット印字ヘッ
ドは複数の作動板を連設し重ねた関係に保持した形式と
する。複数のピエゾセラミック変換器をダイアフラム上
に取付けて変換器が夫々のインキ室の上に重なる。変換
器を電気的に付勢して室内のインキを変位さセインキ滴
を複数のノズルから射出させ、各ノズルは夫々の室に流
体連通する。印字ヘッドの外に取付けた弾力性マニホー
ルドからノズルの位置と同じ板に形成した絞りオリフィ
スを経てインキを室に供給する。印刷回路板に取付けた
ＩＣドライバー面が変換器に供給する電気信号を制御し
、変換器に重なり直角方向のみが導通の平面の異方性コ
ネクタを介して信号を作用する。本発明の構成はマニホ
ールドの空気抜きヲ可能にする。マニホールドは充分な
圧縮性を有する材料製とし、内部に生ずる圧力波を吸収
してクロストークの問題を避ける。クロストークとは互
いに接続した絞りオリフィス、圧縮室、ノズルから成る
ある系統に伝達する圧力インパルスが印字ヘッド内の同
様な構成の他の系統に伝達される現象を称する。
本発明の利点は印字ヘッドに必要とする板の数を減少し
て材料費を低下させる。好適な例で、絞りオリフィスを
ノズルと同じ板に形成する。更にマニホールドは他の多
くの板よりは著しく安価な材料から構成される。
本発明の他の利点は、インキをインキ室に絞りオリフィ
スを経て供給するマニホールドを外側取付とする。各マ
ニホールドの片側の材料を可撓性材料とし、変換器の付
勢の結果として生ずる圧力波を吸収する。これはクロス
トークを減少又は除去する。
更に、既知の構成の問題点として、印字ヘッド内の位置
に無関係に凡てのノズルから均等な信号を得る問題を本
発明によって解決する。即ち、印字ヘッド内のインキ室
群の両端に受動室を設け。
他の室と同じ寸法形状とするが変換器とノズルは組合せ
ない。既知の構成では一連の室の最外方の室の外側は板
の比較的大きな部分で区画され、内側の長辺は室間の他
の側壁と同様である。このため、端部の室に組合せた変
換器に供給された信号に応答して射出される滴の特性が
、中央部の室に組合せた変換器に供給された信号に応答
して射出される滴の特性とは異なる値となる。しかし９
本発明においては、凡ての能動室は事実上中央部の位置
の室であり、印字ヘッドから射出される凡ての滴の特性
はノズルに無関係に均等である。
クロストークを減少するためのマニホールドの弾力性設
計に付加して２本発明によって、印字ヘッドに空気抜き
を設けて装置内の空気を導出し、滴射出の割合品質に悪
影響は生じない、既知の印字ヘッドに空気抜きを設けた
例として米国特許第４１２６８６８号第４３８０７７０
号第４４２６３２０号第４４３３３４１号がある。しか
し、既知の構成は本発明による特徴を具備しない。
本発明の特徴と目的と利点は図面についての以下の説明
によって明らかにされる。上述の一般的説明も次の詳細
な説明も例示である０図面は本発明の実施例を組込んだ
例を示し９本発明の理解を容易にする。各図において同
じ符号は同様の部分を示す。
１１皿 インキジェット印字ヘッドの設計に際して本発明によっ
て達成すべき主要な目標は、再現性、高いインキ滴射出
速度、高度の自動化技法を使用する組合せの容易、高い
ノズル密度、各ジェット間の性能の均等、及びこれを最
小の費用で達成するにある。この目標を本発明は達成す
る。
第１図は本発明によるインキジェット印字ヘッド２０を
示す、第１図は２８個のノズル印字ヘッドを示したが９
本発明は１個又は２個のノズル構成にも縮小でき、任意
数のノズル列にも拡大できる。
部ち９本発明は材料と寸法の限度内で、所要数のノズル
に通用できる。第１．２図に示す通り、印字ヘッド２０
は第３図に示す複数の重ねて連設した層即ち板２２から
成る。各板２２は個々に成形し、印字ヘッドの部品とし
て特定の機能を有する。
第２図は作動印字ヘッド２０の板２２の配列を示すが第
１図の印字ヘッドに対する相対寸法及びノズルの数を示
すものではない。
第２Ａ、　２８図に示す通り、インキは供給管２４から
入り、一連の矢印に示す経路２６を経て印字ヘッド２０
内を通る。インキの経路は２本の個別の経路２６ａ、２
６ｂに分割し、２個のマニホールド２８．３０に入る。
マニホールド２８．３０からインキは絞りオリフィス３
６．３８を経て対向した室３２．３４に入り１次にノズ
ル４０に供給されて個別のインキ滴が射出される。成形
したほぼ剛性のクランプ板５０に形成した所要の通孔４
４内を供給管２４が通る。供給管２４の下端はダイアフ
ラムＦｉ５２に所要の手段で封鎖取付けとする。
インキは供給管２４からマニホールド２８．３０に流れ
る際に、ダイアフラム板５２と室板５４に形成した一致
孔４６．４８を通る。二ｍ経路２６ａ、２６ｂへの経路
２６の分割はベース板５８に形成した広い室５６によっ
て行う。室５６から、インキは中間板６４とノズル板６
６に形成された夫々２個の長孔６０，６２を流れる。
マニホールド２８．３０から、インキは方向を反転して
ノズル板６６に形成した絞りオリフィス３６．３８を経
て室３２．３４に達し９次に中間板６４の孔６８と。
ベース板５８の連結孔７０とを通る。
室板５４に形成した対向室３２．３４は完全に貫通して
延長し、エツチング等の所要の手段によって形成する。
室板の代表滴な厚さは１０ミル（０，２５ｍｍ）とする
が、この寸法及び明ｍ書の他の寸法は例示である。室３
２．３４の屋根を形成するダイアフラム板の代表滴な厚
さは３ミル（０，０８＋＋ｎ）とし、所要のピエゾセラ
ミック材料の複数の変換器７２を有し、各変換器が各室
に重なり共延長する。電界を変換器７２に供給すれば、
ダイアフラム板５２は夫々の室内に曲り、室内のインキ
を変位させる。これが夫々のノズルからのインキ滴の射
出と１次の凹凸の振動と室内の再充填とを生ずる。室か
らノズルへの進行間に、インキは第１にベース板５８の
大きな連結孔７４に入り１次に板６４のテーパ孔７６を
通る。
この運動に組合せた重要な共振モードは通常は約１Ｏ−
２４ｋＨｚと２−４ｋＨｚである。ノズル内のインキジ
ェット印字ヘッドの動エネルギが凹凸の面エネルギをノ
ズル４０において超えればｉ′１１ｉ４２が射出される
。滴に充分なエネルギを付与し、速度を少なくとも２１
１八とし、印字ヘッド２０に近接した図示しない印字面
まで動く。変換器７２．ダイアフラム板５２ノズル４０
．室３２．３４．絞りオリフィス３６．３８の各寸法が
インキジェットの性能に影響する。これらの寸法を選択
して所定粘度のインキの選択に組合せる。電圧パルスの
形状を処理して、所要の低下電圧、再充填時間１通常は
サテライトと称する異質滴の除去を行う。ノズル４０の
好適な直径は０．００２−０．００３ｉｎ（０，０５−
０，０８ｍｍ）とし、はぼ長方形の変換器の長さと巾の
比はほぼ３．５７１　とする。
印字ヘッド２０を有する板２２はステンレス鋼等の合金
、ガラス、又は他の所要の剛性の加工可焼の材料製とす
る。好適な例で、接着剤、蝋付け、拡散接合、？！！子
ビーム熔接、抵抗熔接等によって互いに接合する。所要
に応じて３所要の固定具を使用する。
第１図に示す通り、各室３２．３４はほぼ長方形とし、
夫々比較的長い側壁と、比較的短い端壁とを有する。２
個の室３０は主軸線に沿って軸線方向に一致し、夫々の
端壁に対して近接して対向する。
図示の通り、各対向端壁は室の他方に向けて組合せ関係
で延長し、室板に直角の面で重なり、ベース板５８に形
成しノズル４０に連通ずる連結孔７４の軸線を含む。こ
の構成の詳細は前述の米国特許願第７９５５８４号（特
願昭６１−２６４８７１号）に記載する。
連結孔７４とテーパ孔７６はベース板５８と中間板６４
に夫々形成して各室を夫々のノズル４ｏに連通させる。
連結孔７４ノ直径はほぼ１２−１６ｎ＋ｉｌ　（０，３
−０，４＋ｍｍ）とし、各テーパ孔７６は連結孔との界
面で１２−１６ｍ１ｌ（０，３−０，４＋ｍ）からノズ
ル４０との界面での２−３ｍ１ｌ（０，０５−０，０８
ｍｍ）までテーパさせる。テーパ孔７６は室からノズル
に流れるインキの円滑な遷移流を確実にする。各室の連
結孔７４．テーパ孔７６、ノズル４０の組は好適な例で
軸線方向に一致させ、軸線はベース板５８に対して直角
又は少なくとも横方向とする。連結孔７４．テーパ孔７
６の寸法はインキジェットの性能に影響する。
同様にして、絞りオリフィス３６．３８．通過孔６８゜
７０、室３２．３４の組も軸線方向に一致させ、軸線は
ベース板５８の面に直角、又は少なくとも横方向とする
。通過孔の直径はほぼ１５−１５−２Ｏ（０，４−０，
５ｍｍ）とする。
複数の軸線方向に一致した室の組を室板５４に夫々の側
壁に沿って並列関係に配置する。室３２．３４の１４組
を第１図に示し１４個のノズル４０に連結させたが９合
理的に所要の任愈の数のノズルを使用できる。室の端壁
と夫々のノズル４０とを組合せた関係としたため、高密
度のノズル配置が可能となりノズル４０からの滴４２の
射出のための室が適切な寸法となる。代表的構成では、
ノズルの中心間距離は０．０２０−０．０３０ｉｎ（０
，５−０，７６ｍｍ）の範囲とする。
絞りオリフィス３６．３８は室３２．３４をインキ供給
マニホールド２８．３０から分離する。ノズル板６６に
形成した絞りオリフィスは好適な例で、ノズル４０の直
径より僅かに小さくする。これによって、変換器７２の
作動に際してノズル４０を通るインキ流がマニホールド
に戻る量以上となる。印字へラド４０とした列内の各ノ
ズル４０が性能変化を最小許容偏差とするためにはノズ
ルと絞りオリフィス共に均等な寸法とする必要がある。
ノズルと絞りオリフィスは各種の手段で形成でき１例え
ばドリル又はマスクを使用する電気形成があるが、安価
で最大の精度と均等性を得るにはポンチを使用する。板
５２．５４．５８，６４．６６は他の材料も使用できる
が通常はステンレス鋼製とし９代表的厚さは０．００３
．０．０１０゜０．０２４．０．００６．０．００３ｉ
ｎ（０，０８，０，２５，０，６，０，１５，０，０８
ａｍ）とする、室板５４に形成される室３２．３４と同
様に孔４６，４８．６０，６２．室５６はエツチング等
の所要の手段で形成し夫々板の厚さを完全に貫通させる
。
第１．２図において、変換器７２はダイアフラム板５２
にエポキシ、低温はんだ等の所要の手段で接着し、各圧
縮室３２．３４の直上の位置とする０本発明によってピ
エゾセラミック材料をダイアフラムに接着するための接
着剤は厚さが均等であり、高いヤング率を有し、ダイア
フラムとピエゾセラミック材料との間に常続的電気接触
を確実にする必要がある。ダイアフラム材料の厚さはｏ
、ｏｏｔ−ｏ、ｏｏｓｉｎ（０，０２５−０，１３ｍｍ
）の範囲とする。非環電接Ｍ　剤’ｃ使用する場合には
ダイアフラムの一部と変換器材料の一部とを緊密に接触
させて残りの界面に充填する接着剤との電気的連続性を
保つ、ダイアフラムはピエゾセラミック材料に相当する
強度を有する。
第２＾、３図に示す通り、流体の侵入を防止する所要の
封鎖材料のガスケット７８をダイアフラム板５２の上面
に接着し変換器７２を囲む。次にクランプ板５０を含む
凡ての坂２２を第２図に示す形状に組立てる。クランプ
板の下面はガスケット７８に係合して変換器７２を外気
から絶縁する。しかし、クランプ板をダイアフラム板５
２に取付ける前に、２（Ｉｌｌの平面の長方形の異方性
のコネクタ８０を各平行の変換器７２の群の上に置く。
更に１発泡シリコンエラストマー等の弾性バッファ材料
のシー）８１を多数集積電気導線８３を有する可撓性ケ
ーブル８２とクランプ板５０との間に介挿する。変換器
とコネクタの組合せ厚さはガスケアドア８より僅かに小
さくする。かくして、クランプ板５０をダイアフラム坂
５２上に取付け、バッファ材料８１を可撓性ケーブルと
クランプ板との間に圧縮した時は、コネクタは変換器７
２上に確実な位置となり、摩擦保持され動かない。
更にガスケット７８によって変換器７２．コネクタ８０
電気導線８３はインキ等の流体から絶縁される。
コネクタ８０は所要の形式のポリマー等の材料製とし、
平面方向には電気的に非導電であり、平面に直角方向に
は導電とする。コネクタ８０に使用する材料の例は日本
の信越ポリマー社の商品名信越インターコネクタがある
。
クランプ板５０の下で、各電気導線８３はコネクタ８０
の上面に係合し個々の変換器７２上に共延長させる。即
ち変換器７２と同数の電気導線８３を有する。
しかし、コネクタ８０を使用せずに各導線８３が直接夫
々の変換器に接触することもできる。何れの場合にも可
撓性ケーブル８２が端部を緊密にクランプ板５０とダイ
アフラム板５２との間に把持されてループ状でクランプ
板の上面に重なる。所要の集積回路としたドライバーチ
ップ８４をクランプ板５ｏの上面に取付け、変換器７２
からの出力回路を代表する電気導線８３と可撓性ケーブ
ル８７と一体の入力回路を代表する複数の電気導線８６
との間のインターフェースとなる。ドライバーチップ８
４は図示しない計算機から可撓性ケーブル８７を経て受
けた一連の電気信号を変換して導線８３．コネクタ８ｏ
を経て変換器７２に伝達する平行信号とする。この構成
によって、入力信号導線８６の数を印字ヘッド２０の作
動に必要な出力回路導線８３の数に対して著しく減少す
ることができる。
空気が絞りオリフィス３６．３８とノズル４ｏとの間の
装置内に入れば、印字ヘッド２０の作動にＲｋ”ｌｊを
生ずる。この忠影言は滴射出速度即ち滴の速度の減少１
滴の不射出を含む。
空気が印字ヘッド２０の本体内に入るのを防ぐために、
空気抜き装置を設けてマニホールド２８．３０を流れる
インキ流内に存在する空気を除去する。
叩ち、第２Ｂ図に示す通り、ノズル板６６にフィーダー
孔８８．９０を形成してマニホールド２８．３０に夫々
連通させる。各フィーダー孔８８．９０は中間板６４に
形成したチャンネル９２．９４に連通させる。各チャン
ネル９２．９４はノズル板６６に形成した空気ノズル９
５．９６に連通させる。空気ノズル９５．９６はインキ
ノズル４０と間じ寸法とし、板６６上でノズル４０の線
上にある。かくして、インキが通路２６ａ、　２６ｂを
経てマニホールド２８　、３０に流入した時に、インキ
に随伴した空気はフィーダー孔８８．９０を経てチャン
ネル９２．９４を通り、空気ノズル９５　、９６を経て
大気に戻る。泡のないインキは絞りオリフィス３６．３
８を経て室３２．３４に入り３個別の滴としてノズル４
０から射出される０本発明の主要な特徴は板２２の外の
位置としてマニホールド２８．３０を設ける。更にマニ
ホールド２８．３０は板２２の外にあるため安価な材料
で製造できる。他の利点は、外の位置にあるためマニホ
ールドを弾力性にできる。
弾力性に関して、加圧インキがマニホールド２８　、３
０に導入され９次に変換器７２．ダイアフラム板５４の
作動によって、絞りオリフィス３６．３８を経て印字ヘ
ッド２０の主部に入る時に、絞りオリフィスの１個内の
圧力変化が隣接絞りオリフィスに影響を生じ、クロスト
ークと称される現象を生ずることがある。特に、１個の
ノズルからの射出を行うための信号が不時に他のノズル
に伝達されて他のノズルの不時のタイミングでの射出を
生ずる。本発明によってマニホールド２８　、３０を弾
力性としクロストークは著しく減少し又はなくなる。
マニホールドは内部の流体又はインキに生ずる圧力を吸
収する場合に弾力性と称し得る。この圧力波はインキの
入口側に経路２６ａ、２６ｂに沿って生じ、圧力波は変
換器７２の作動に際して絞りオリフィス３６．３８を経
て伝達される。マニホールドの弾力性はｄｖ／ｄｐとし
て定裳でき、■は容積Ｐは圧力であり、厚さと形状と断
面積と弾性率と剛性との関数である。印字ヘッド２０の
効率の良い作動のためには、この弾力性は少なくとも大
きクシ、上述の圧力源によってマニホールド内に最小の
圧力が生ずる。このために、各マニホールド２８．３０
を第２Ｂ図に示す連続壁９８によって形成して内部空所
１００を画成する。マニホールド２８の壁はノズル板６
６の下面に所要の接着剤によって接着し空所１００を長
孔６２フイーダ一孔８８と共延長とし絞りオリフィス３
６を中間の位置とする。同様にしてマニホールド３０の
壁９８はノズル板６６の下面に接着して空所１００を長
孔６２フイーダ一孔８８と共延長とし、絞りオリフィス
３８を中間とする。
両マニホールド２８．３０について５弾力性シース１０
２を霊９８に接着して空所】００を完全に覆い空所を外
気から絶縁する。弾性シースは好適な例で。
厚さ１−３ｍ１１（０，０３−０，０８ｍｍ）とし各種
の材料から製造できる。この材料は例えば、金属膜、ポ
リエチレン又はダウケミカル社の商品名サラン等のポリ
マーフィルムがある。インキが経路２６ａ　、　２６ｂ
からマニホールド２８．３０に入った時に、インキが夫
々の絞りオリフィス３６．３８を経て流れる時に生ずる
圧力波は弾性シース１０２によって吸収され、このため
、圧力波の影響を受けては困るノズルには実際に影ツし
ない。
本発明の他の特徴を第２Ａ図によって説明する。
特に、板５２．５４について、室３２と室３４の各群の
数は板５２上の変換器７２の数と同じである。後述する
理由によって室３２．３４は能動インキ室と称する。
能動インキ室３２の群は第１の室１０４から最後の室１
０６まで延長する。同様にして、能動インキ室３４の群
は第１の室１０８から最後の室１１０まで延長する。図
示の通り、室１０４　、１０８は軸線方向に一致し室１
０６，１１０は軸線方向に一致する。
室板５４に第１組の受動インキ室１１２．１１４を室１
０４．１０８に近接して形成する。室１１２．１１４の
寸法と形状は室１０４．１０８と同様とする。室の群の
反対側端部に最後の受動インキ室１１６，１１８を形成
し、各室の群３２．３４及び受動インキ室１１２．１１
４と同じ寸法容積関係とする。各受動インキ室１１２．
１１４は盲即ち入口出口がない。受動インキ室１１６，
１１８も同様に盲とし、又は入ロ出ロ付とする。入ロ出
ロ付の場合はインキ室を大気に連通ずる。これは特に好
適であり、印字ヘッド２０を使用し室Ｆｉ、５４を含む
凡ての板を垂直面内とすれば、　Ｉｔ１６．ｔｌｓは他
の室より上にある。この場合にインキ内に抑留された空
気は最上部の室、即ち室１１６，１１８に入り。
装置から排出する必要がある。室１１６，１１８が盲で
ない場合の絞りとノズルは能動室に組合せた素子と同様
とし例えば直径約３ｍ１ｌ（０，０８ｍｍ）である・こ
の寸法は９通常使用するインキの表面張力によってイン
キが絞り又はノズルを経て室を去るのを防ぐ。しかし、
室１１６，１１８に入った空気はノズルから出る。
何れの場合にも、受動インキ室能動インキ室を含む凡て
のインキ室間に側壁１２０を形成する。更に側壁は同じ
寸法形状とする。かくして、端部能動室１０４．１０６
．１０８．１１０を含む凡ての能動室の両側が同じ構造
剛性を有する。か（して、各能動インキ室３２．３４の
ジェットの特性はほぼ均等を保つ。
各受動室１１２．１１４．１１６．１１８の一方は側壁
１２０であるが、他方の側壁は板５４の比較的大きな部
分である。しかし、受動インキ室の場合は大きな境界壁
は無関係である。受動インキ室は変換器、ノズルを組合
せず、インキ射出過程に関係がない。
本発明の他の実施例を第４図に示し、第３図と同様であ
るが、所要の加熱器を組合せて印字ヘッド２０内のイン
キの粘度を制御する。特に、印字ヘッドに組合せた所要
のリボンヒーター＋２２を有し例えばミンコプロダクツ
社の商品名サーモフォイルとし、可撓性フォイル層１２
４に重ねる。リボンヒーター１２２はインキの温度を約
４０°Ｃに上昇させる。かくして、インキ滴の速度と受
領面への浦の配置に関しての制御を良くする。可撓性フ
ォイル屓１２４は合成樹脂被覆したアルミニウムフォイ
ル等としリボンヒーター１２２から放射する熱を反射し
制御する。
上述した通り１本発明はインキジェット印字ヘッドの著
しく簡単にした設計を提供し、複数の坂即ち層を使用し
て組立を簡単にし、絞りオリフィスとノズルの寸法を均
等にし、ノズルと組合せた室の配置を交叉構造としてノ
ズル密度を増加させた。更に、比較的少ない入力回路に
よって比較的多数ので力回路を作動して同様に多数のノ
ズルを駆動する。空気抜き装置によって、印字ヘッドの
主要部に入る前にマニホールドから空気を除去する。外
側マニホールドによって、製造安価であり弾力性構造と
してクロストークを除去するに有効である。
本発明を好適な実施例について説明したが２本発明は種
々の変型が可能であり、実施例並びに図面は例示であっ
て発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるインキジェット印字ヘッドの構成
に使用する複数の板の展開斜視図、第２Ａ、２Ｂ図は第
１図の構成の拡大展開斜視図、第３図は第２Ａ図の３−
３線に沿う断面図、第４図は第３図と同様であるが本発
明の他の実施例を示す断面図である。 ２００．インキジェット印字ヘッド　２２１．板２４０
．供給管　２６１．経路　２８．３０．、、マニホール
ド３２．３４．、、室　３６．３８．、、絞りオリフィ
ス４００．ノズル　４２０．インキ滴　５００．クラン
プ坂５２０．ダイアフラム板　５４８．室板　５８１．
ベース板６４１．中間板　６６０．ノズル板　７２０．
変換器７８１．ガスケット　８０１．コネクタ　８２１
．ケーブル８３０．導線　８４６．トライバーチ・７プ
９２．９４．、、チャンネル　９５．９６．、、空気ノ
ズル９８９．璧　１０２．、、弾力性シース１０４、１
０６．１０８．１１０．、、能動インキ室１１２．１１
４，１１６，１１８．、、受動インキ室　１２０．、、
側壁１２２、、、リボンヒーター

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、インパルスインキジェット印字ヘッドに連設し重ね
    た関係で保持した複数の作動板を含むものにおいて、 インキ滴を射出する複数のノズルを含む第１の板と、 複数のインキ室を画成する第２の板と、 該複数の作動板の外側の弾力性マニホールドを含むイン
    キ供給装置と、 各該室を該インキ供給装置に連結する第１の通路装置と
    を備え、 各該室が夫々の該ノズルと重なりインキを導く出口を有
    し、 該第２の板と連設しインキを該室内で変位させるドライ
    バー装置を有する第３の板を備えてインキ滴をノズルか
    ら射出することを特徴とするインキジェット印字ヘッド
    。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の発明であって、前記
    第１の通路装置が複数の絞りオリフィスを含み、各絞り
    オリフィスを夫々のノズルに組合せるインキジェット印
    字ヘッド。 ３、特許請求の範囲第２項に記載の発明であって、前記
    各絞りオリフィスの断面を夫々のノズルの断面以下とす
    るインキジェット印字ヘッド。 ４、特許請求の範囲第２項に記載の発明であって、前記
    絞りオリフィスを前記第１の板内の位置とするインキジ
    ェット印字ヘッド。 ５、特許請求の範囲第１項に記載の発明であって、前記
    第２の板が比較的長い側壁と比較的短い端壁を有する少
    なくとも２組のほぼ同一平面のインキ室を画成し、各室
    は主軸線に沿って軸線方向に一致し端壁において互いに
    近接対向し、各対向端壁は他方の室に向けて組合せ関係
    に延長して第２の板に直角の面内で重なり上記面は室の
    出口の軸線と両ノズルの軸線とを含むインキジェット印
    字ヘッド。 ６、特許請求の範囲第５項に記載の発明であって、前記
    直角の面は室の主軸線に直角とするインキジェット印字
    ヘッド。 ７、特許請求の範囲第１項に記載の発明であって、前記
    出口とこれに組合せた前記ノズルとは室の面に直角の軸
    線に一致するインキジェット印字ヘッド。 ８、複数の作動板を有するインパルスインキジェット印
    字ヘッドであって、 インキ滴を射出する複数のノズルを含む第１の板と、 複数組のほぼ同一平面の軸線方向に一致し比較的長い側
    壁と比較的短い端壁とを有する細長の室を画成する第２
    の板とを有し、室の組は夫々の側壁に沿って並列関係と
    し、 複数の作動板の外側の弾力性マニホールドを含むインキ
    供給装置を有し、 各室はインキ供給装置に連結しインキを第１の板内で夫
    々のノズルに導く出口を有し、 各ノズルの中央軸線は板の面に直角に延長し各室の端部
    付近で第２の板に交叉し、 板はノズルを出口に連結する通路装置を有し、第２の板
    に接して各室内のインキを変位させてインキ滴をノズル
    から射出させる駆動装置を含む第３の板を有することを
    特徴とするインキジェット印字ヘッド。 ９、特許請求の範囲第８項に記載の発明であって、前記
    第１の通路装置が複数の絞りオリフィスを含み、各絞り
    オリフィスを各ノズルに組合せるインキジェット印字ヘ
    ッド。 １０、特許請求の範囲第９項に記載の発明であって、各
    絞りオリフィスの断面を組合せたノズルの断面以下とす
    るインキジェット印字ヘッド。 １１、特許請求の範囲第９項に記載の発明であって、前
    記絞りオリフィスを第１の板内の位置とするインキジェ
    ット印字ヘッド。 １２、特許請求の範囲第８項に記載の発明であって、前
    記室をほぼ長方形とし、前記駆動装置が第３の板に固着
    されて各室と共延長するほぼ長方形のピエゾセラミック
    変換器を含むインキジェット印字ヘッド。 １３、特許請求の範囲第１２項に記載の発明であって、
    １組の絞りオリフィスを有し、各絞りオリフィスはイン
    キ供給装置と夫々の室との間の位置とし、各絞りオリフ
    ィスは各ノズルとほぼ同じ寸法とするインキジェット印
    字ヘッド。 １４、特許請求の範囲第１３項に記載の発明であって、
    前記室の対向する組は主軸線に沿って同一軸線上とし、
    各対向端壁が他方の室に向けて延長して組合せ関係とし
    、第２の板に直角であり室からの出口軸線とノズル軸線
    とを含む面で重なるインキジェット印字ヘッド。 １５、特許請求の範囲第８項に記載の発明であって、絞
    りオリフィスの軸線と出口の軸線とノズルの軸線とは室
    の面に直角とするインキジェット印字ヘッド。 １６、特許請求の範囲第１項に記載の発明であって、前
    記マニホールド装置を大気に連通させてマニホールド装
    置内の空気圧力の過大な上昇を防ぐ排気装置を有するイ
    ンキジェット印字ヘッド。 １７、特許請求の範囲第１６項に記載の発明であって、
    前記排気装置が第１の板内の排気ノズルと、マニホール
    ド装置と排気ノズルとの間に延長させマニホールド装置
    と大気との間の空気流を可能にする導管装置とを有する
    インキジェット印字ヘッド。 １８、インパルスインキジェット印字ヘッドに連設し重
    ねた関係で保持した複数の作動板を含むものにおいて、 インキ滴を射出する複数のノズルを含むノズル板と、 複数のインキ室の側壁を画成する室板と、 該複数の作動板の外側の弾力性マニホールドを含むイン
    キ供給装置と、 該窓板に近接して各室の床を画成するベース板と、 各該室を該インキ供給装置に連結する第１の通路装置と
    、 該各室を夫々の組合せノズルに連結する第２の通路装置
    と、 該室板に近接し各室の屋根を画成するダイアフラム板と
    を備え、該板が室内のインキジェット印字ヘッドを変位
    させて各ノズルからのインキ滴の射出を生じさせるドラ
    イバー装置を含むことを特徴とするインキジェット印字
    ヘッド。 １９、特許請求の範囲第１８項に記載の発明であって、
    前記第１の通路装置がノズル板内の複数の絞りオリフィ
    スを有し、各絞りオリフィスを夫々のノズルに組合せ断
    面積を夫々のノズルの断面積以下とし、前記ベース板に
    複数の第１の通孔を有して夫々絞りオリフィスと室に一
    致させ、 第２の通路装置が、ベース板に形成した複数の第２の通
    孔を有して夫々のノズルと室に一致させるインキジェッ
    ト印字ヘッド。 ２０、特許請求の範囲第１９項に記載の発明であって、
    前記第１の通孔を絞りオリフィスより大きな開口とし、
    第２の通孔をノズルより大きな開口とし、ノズル板とベ
    ース板との間に板を有する場合に、前記第１の通路装置
    が、中間板に形成した複数の第１の中間通孔を有し、夫
    々第１の通孔は絞りオリフィスに同心とし、第１の中間
    通孔の孔はベース板と中間板との界面で第１の通孔の孔
    に一致し、第１の中間通孔の孔を中間板とノズル板との
    界面で絞りオリフィスの孔に一致させ、 第２の通路装置が、中間板に形成した第２の中間通孔を
    有し、夫々第２の通孔とノズルとに同心とし、第２の中
    間通孔の孔はベース板と中間板との界面で第２の通孔の
    孔に一致させ、第２の中間通孔の孔は中間板とノズル板
    との界面でノズルの孔に一致させるインキジェット印字
    ヘッド。 ２１、特許請求の範囲第１項に記載の発明であって、前
    記室板が比較的長い側壁と比較的短い端壁を有する少な
    くとも２組のほぼ同一平面のインキ室を画成し、各室は
    主軸線に沿って軸線方向に一致し端壁において互いに近
    接対向し、各対向端壁は他方の室に向けて組合せ関係に
    延長して第２の板に直角の面内で重なり上記面は室の出
    口の軸線と両ノズルの軸線とを含むインキジェット印字
    ヘッド。 ２２、特許請求の範囲第１項に記載の発明であって、前
    記直角の面が室の主軸線に直角であるインキジェット印
    字ヘッド。 ２３、特許請求の範囲第２１項に記載の発明であって、
    第１組のインキ室と、第１組と組合せ関係とした第２組
    のインキ室とを有する場合に、 第１組のインキ室に連通する絞りオリフィスは前記直角
    面の一側の離間した位置とし、第２組のインキ室に連通
    する絞りオリフィスは前記直角面の他方の側の離間した
    位置とするインキジェット印字ヘッド。 ２４、特許請求の範囲第２３項に記載の発明であって、
    前記マニホールド装置がノズル板に取付けられ第１組の
    インキ室に絞りオリフィスを介して連通する第１のマニ
    ホールドと、ノズル板に取付けられ第２組のインキ室に
    絞りオリフィスを介して連通させた第２のマニホールド
    とを含むインキジェット印字ヘッド。 ２５、特許請求の範囲第２項に記載の発明であって、前
    記第１の板が外面を有し、前記マニホールド装置が上記
    外面に取付けられ絞りオリフィスを含む空所を画成する
    連結壁と、上記壁上に取付けられ空所を覆う弾性シート
    材料とを有するインキジェット印字ヘッド。 ２６、特許請求の範囲第２５項に記載の発明であって、
    前記シート材料は絞りオリフィス間に生ずる空所内の圧
    力波を吸収するに充分な圧縮性を有するインキジェット
    印字ヘッド。 ２７、特許請求の範囲第２４項に記載の発明であって、
    前記マニホールド装置が夫々絞りオリフィスを介して前
    記第１第２組のインキ室に連通する互いに離間した第１
    第２のマニホールドを含むインキジェット印字ヘッド。 ２８、特許請求の範囲第２７項に記載の発明であって、
    前記第１の板が外面を有し、前記第１第２のマニホール
    ド装置が夫々上記外面に取付けられ絞りオリフィスを含
    む空所を画成する連結壁と、上記壁上に取付けられ空所
    を覆う弾性シート材料とを有するインキジェット印字ヘ
    ッド。 ２９、特許請求の範囲第２８項に記載の発明であって、
    前記シート材料は絞りオリフィス間に生ずる空所内の圧
    力波を吸収するに充分な圧縮性を有するインキジェット
    印字ヘッド。 ３０、特許請求の範囲第１項に記載の発明であって、前
    記ドライバー装置が、前記第３の板に固着され各室とほ
    ぼ共延長のピエゾセラミック変換器と、第３の板に重な
    り固着されたクランプ板と、計算機から印字ヘッドに電
    気信号を搬送する複数の入力回路と、夫々の変換器と電
    気的連続性を有する複数の出力回路と、入力回路と出力
    回路を接続し入力回路からの信号を変換器に伝達する平
    行信号に変換するＩＣドライバーチップとを有するイン
    キジェット印字ヘッド。 ３１、特許請求の範囲第３０項に記載の発明であって、
    前記ドライバー装置が前記ピエゾセラミック変換器に重
    なり第３の板とクランプ板との間に介挿された平面の異
    方性コネクタを有し、該コネクタの上面はクランプ板に
    面し下面は第３の板に面し直角方向のみが電気的に導通
    とし、各出力回路がコネクタの上面に接触して夫々の変
    換器に電気的連続とするインキジェット印字ヘッド。 ３２、特許請求の範囲第３０項に記載の発明であって、
    前記第３の板とクランプ板との間にピエゾセラミック変
    換器の周囲に連続的に延長する弾性ガスケット装置によ
    って変換器に流体流入を防ぐシールとするインキジェッ
    ト印字ヘッド。 ３３、特許請求の範囲第２０項に記載の発明であって、
    前記ドライバー装置が、前記第３の板に固着され各室と
    ほぼ共延長のピエゾセラミック変換器と、第３の板に重
    なり固着されたクランプ板と、計算機から印字ヘッドに
    電気信号を搬送する複数の入力回路と、夫々の変換器と
    電気的連続性を有する複数の出力回路と、入力回路と出
    力回路を接続し入力回路からの信号を変換器に伝達する
    平行信号に変換するＩＣドライバーチップとを有するイ
    ンキジェット印字ヘッド。 ３４、特許請求の範囲第３０項に記載の発明であって、
    前記ドライバー装置が前記ピエゾセラミック変換器に重
    なり第３の板とクランプ板との間に介挿された平面の異
    方性コネクタを有し、該コネクタの上面はクランプ板に
    面し下面は第３の板に面し直角方向のみが電気的に導通
    とし、各出力回路がコネクタの上面に接触して夫々の変
    換器に電気的連続とするインキジェット印字ヘッド。 ３５、特許請求の範囲第３３項に記載の発明であって、
    前記第３の板とクランプ板との間にピエゾセラミック変
    換器の周囲に連続的に延長する弾性ガスケット装置によ
    って変換器に流体流入を防ぐシールとするインキジェッ
    ト印字ヘッド。 ３６、複数の作動板を連設して重ねた関係に保持したイ
    ンパルスインキジェット印字ヘッドにおいて、 インキ滴を射出する複数のノズルを含む第１の板と、 比較的長い側壁と比較的短い端壁とを有する少なくとも
    １組のほぼ同一平面の能動インキ室を画成する第２の板
    とを備え、各室が主軸線に沿って同一軸線とし互いに端
    壁を近接対向させ、各対向端壁が室の他方に向けて組合
    せ関係で延長し第２の板に直角であり室からの出口の軸
    線と両ノズルの軸線とを含む平面で重なり、 各能動インキ室をインキ供給装置に連結する通路装置を
    備え、 各能動インキ室が夫々のノズルに重なりインキをノズル
    に導く出口を有し、 第２の板に連設し能動インキ室内のインキを変位させて
    各ノズルのインキ滴の射出を生じさせるドライバー夫々
    を含む第３の板を備え、 第２の板が能動インキ室と同様の寸法形状の第１組の受
    動インキ室を能動インキ室の一側として画成して中間に
    第１の側壁を画成させ、 第２の板が能動インキ室と同様の寸法形状の第２組の受
    動インキ室を能動インキ室の他側として画成して中間に
    第２の側壁を画成させ、 第１第２の側壁を同じ寸法形状とし、 各受動インキ室をインキ供給装置に接続し、第２組の受
    動インキ室に出口を設けず、 これによって、各能動インキ室から流れるインキの特性
    はほぼ均等であることを特徴とするインキジェット印字
    ヘッド。 ３７、複数の作動板を連設して重ねた関係に保持したイ
    ンパルスインキジェット印字ヘッドにおいて、 インキ滴を射出する複数のノズルを含む第１の板と、 複数のほぼ同一平面の能動インキ室を画成する第２の板
    とを備え、能動インキ室は比較的長い側壁と比較的短い
    端壁とを有し第１から最後の室までほぼ並列関係の位置
    とし、 各能動インキ室をインキ供給装置に連結する通路装置を
    備え、 各能動インキ室は夫々のノズルに重なりノズルにインキ
    を導く出口を有し、 第２の板に連設され能動インキ室内のインキを変位して
    各ノズルからインキ滴の射出を生じさせるドライバー装
    置を含む第３の板を備え、 第２の板が寸法形状を能動インキ室と同様とした第１の
    受動室を複数のインキ室の第１の室に隣接して画成し、 第２の板が寸法形状を能動インキ室と同様とした第２の
    受動室を複数のインキ室の最後の室に隣接して画成し、 第１の受動室は入口出口を有せず、 受動室と能動インキ室との間の側壁は各能動インキ室間
    の側壁と同様の寸法形状とし、 これによって、各能動インキ室から流れるインキの作動
    の特性はほぼ均等となることを特徴とするインキジェッ
    ト印字ヘッド。 ３８、特許請求の範囲第１項に記載の発明であって、イ
    ンキの粘度を制御するためのヒーター装置を含むインキ
    ジェット印字ヘッド。 ３９、特許請求の範囲第３２項に記載の発明であって、
    前記変換器とクランプ板との間の順次の連設した層とし
    て、内部に出力回路を組合せた可撓性ケーブルと、リボ
    ンヒーターと、可撓膜層と、凡ての上記層を印字ヘッド
    上の固定相対位置に緊密に保つ弾性バッファー材料とを
    含むインキジェット印字ヘッド。 ４０、特許請求の範囲第３９項に記載の発明であって、
    前記受動室が入口出口を有しないインキジェット印字ヘ
    ッド。 ４１、特許請求の範囲第３９項に記載の発明であって、
    前記印字ヘッドの姿勢は第１の受動室を第２の受動室よ
    り低くし、第１の受動室の入口出口がなく、第２の受動
    室をインキ供給装置に連結する通路装置と、第２の受動
    室に組合せたノズルと、第２の受動室を上記ノズルに連
    結して受動室から空気を排出する出口とを有するインキ
    ジェット印字ヘッド。 ４２、特許請求の範囲第１項に記載の発明であって、前
    記マニホールド装置を大気に連結してインキに随伴した
    空気を周囲大気に戻すことを可能にする排気装置を含む
    インキジェット印字ヘッド。 ４３、特許請求の範囲第１項に記載の発明であって、前
    記第１の板と第２の板の中間とし空気受領チャンネルを
    画成するテーパ板を含み、前記第１の板がマニホールド
    装置とチャンネルとを連結するフィーダー孔と、チャン
    ネルに連結した空気ノズルとを有し、これによってイン
    キに随伴した空気がマニホールド装置から周囲外気に戻
    るインキジェット印字ヘッド。 ４４、特許請求の範囲第３７項に記載の発明であって、
    前記第２の受動室をインキ供給装置に連結させ、受動室
    からの出口を有するインキジェット印字ヘッド。 ４５、特許請求の範囲第３７項に記載の発明であって、
    前記第２の受動室が入口出口がないインキジェット印字
    ヘッド。
JP62191476A 1986-07-30 1987-07-30 インキジェット印字ヘッド Pending JPS6337958A (ja)

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Cited By (5)

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