JPH02500732A - 多層構造のインク印字ヘツド - 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】 多層構造のインク印字ヘッド 技術分野 本発明は、請求の範囲の第１項ないし第７項の上位概念に記載の多層構造のイン ク印字ヘッド及び同インク印字ヘッドを製造する方法に関する。

背景技術 圧電的に駆動される駆動素子を備えるインクプリンタは一般に公知であり、効果 的に利用されている。西独国特許出願公開第３２４２２８３号明細書には、イン ク用の供給通路が組み込まれた基本体を本質的に有するところの多層構造のイン クジェットプリントヘッドが記載されている。この供給通路には接続管継手が付 設されており、同接続管継手を介してインクヘッドにインクが供給される。前記 供給通路には、基本体の表面において、横方向に分岐する絞９通路と連通すると ころの別の供給通路が通じている。この絞り通路は円錐形の調圧室に横方向から 通じている。この調圧室の中心位置にはノズル通路が配置されている。このノズ ル通路自体は、インクジェットプリントヘッドの特有の基体を通して案内され、 そして同基体の下端部において、ノズル板の互いに密に隣接配置されたノズルに 通じている。このノズル板目体は、引っ張りばねを介して前記基体に対して押圧 される。

前記調圧室とノズル通路が刻設されている前記基本体は、同室本体の全＠馨越え る金属ダイアフラムによって覆われている。この金属ダイアフラムの上には駆動 素子が配設、好ましくは接着されている。　。

基本体の製造及び金属ダイアフラムとの結合は、室本体中にまず円錐形の室と絞 り通路を刻設し、次にノズル通路を穿設することにより行われる。続いて金属ダ イアフラムと基本体が拡散溶接によって互いに自動的１ｃ接合される。

多数の必要な作業工程のために、このように構成されたインク印字ヘッドは製造 が困難である。その上、かさばった構造の基体内のノズル通路の長さ及びその経 路は、印字の品質ないしは圧電、駆動素子の作動効率に悪影響を及ぼす。

堅木体内での調圧室へのインクの供給は、調圧室に横向きに通じる絞９通路乞介 して行われるので、調圧室に流通に不都合な断面が生じ、そのためにインクの貫 流に障害が生ずる。中心に配置されたノズル通路と横向きのインク流入口と乞備 えるこの種の円錐形の調圧室は、さらに、例えばインクのガス発生に起因する気 泡がこの調圧室から非常に除去されにくいという欠点を持つ。この気泡の除去は 、容器側の圧力乞インクに及ぼし、それでもって亦圧！ｌ’ｊｊぐことによっで ある程度可能である。しかしながら、これでは調圧室の中心に存在する気泡だけ が除去されるにすぎない。

周縁に付着している気泡には塀圧呈内の流れが達しないか、または気泡がコ王室 内に残留し、そのためにプリントヘッド全体の整流状態を非常に妨害するように 流れが干渉される。

欧州特許発明第００３７６２４号明細書に開示された構成は、これｔ防止するた めに、インクが調圧室中を壁頌域に沿って流れるようにインクの流れｔ分配する ところのランドを調圧室の流入領域と流出領域に配設している。

このランドは５一方ではその大きさのために製造が困難であり、他方では調圧室 の整流状態に再び悪影響をもたらす望ましくない流動抵抗を生せしめる。

本発明の課題は、冒頭に記載の形式の多層構造のインク印字ヘッドを、簡単かつ 多（ない作業工程で製造することができ、しかもインクの良好な流通経路を有し 、その結果万一気泡が侵入した場合でも容易に除去することができるように構成 することにある。

発明の開示　“ この課題は、冒頭に記載された形式の多層構造のインク印字ヘッドにおいて、請 求項工ないし７に記載の特徴事項にしたがって解決される。

本発明の有利な実施形態は従属請求項に？いて特徴づけられている。

インク印字ヘッドは、別体として製造可能なサンドイッチ構造のインクヘッドと 、同サンドインチ構造のインクヘッドを受容し、かつ統合されたインク供給部を 備える受容体とから構成されるために、インク印字ヘラｒ全体は非常に簡単に製 造され得る。この場合サンドイッチ構造のインクヘッドは、相応するインク通路 を構成する重なり合った複数の板からなり、同板は互いに重ねて拡散溶接により 堅固に結合されている。

この場合サンドインチ構造のインクヘッドの一方の側面はダイアフラム板によっ て構成され、サンドインチ構造のインクヘッドの他方の側面はノズル板によって 構成される。

このようにして、高い印字周波数を可能にするところの短いノズル通路長さを備 えたインク印字ヘッドについて非常に小さくて平たいサイズが得られる。

サンドイッチ構造のインクヘッドの調圧室、インク通路及びノズル通路のような インクを収容する全ての全所が、個々の板の貫通孔によって構成されているため に、インクヘッドは、有利にも、打ち抜きによって特に簡単に製造可能な成形材 から構成することができ、しかも拡散溶接によって１つの作業工程で接合するこ とができる。

インク印字ヘッドの不発明の製法により、個々の板についての金属結合が可能で あり、それに伴って、非常に細かい輪郭を形成し整えることが可能である。この 場合サンドインチ構造のインクヘッドは、クリーンルームに８いて目動化された 製法によって製造され得る。駆動素子として構成された圧電板は、接着又ははん だづけにより簡単に金属ダイアフラムに結合することができる。

調圧室のノズル通路もインク供給通路も同様に、ダイアフラム板に対して垂直に 直径上で互いに向かい合って調圧室に流入しているので、開部圧室内に気泡が付 着することはあり得ないし、インクの泡は同調圧室から丁すぎによって容易に除 去され得る。

細長い横断面を持つ通路として絞り通路を構成したために、一方ではインクが印 字周波数に相応して迅速て流通し得ること、他方では圧力波が通過し得ないこと が保証される。

サンドインチ構造のインクヘッドの寸法が非常に小さいことに起因して、システ ム全体の固有周波数は非常に高く、セして那圧領域中のインクの安定化時間は非 常に短い。それにより結果的に高い噴射周波数が生じる。

本発明の実施例は図面に示されるとともに、以下においてより詳細に説明される 。

図面の簡単な説明 第１図は、多層構造のインク印字ヘッドの概略的な分解図、 第２図は、サンドイッチ構造のインクヘッドの斜視的断面図、 第４図は、第３図の切断線に沿った概略断面図。

第５図は、付属の絞り部分を備える調圧室の概略図、第６図は、サンドインチ構 造のインクヘッドが２４個のノズルヘッドで構成された場合のノズルの配置の概 略図、 発明を実施するための最良の形態 詳細には示されていないインクプリンタ内にインク印字ヘッドが配置されて２つ 、同インク印字ヘッドは、印字作動中に１行ずつ記録文書に沿って案内される。

層状に構成されたインク印字ヘッドは、インク供給通路１１をその内部に備えか つ図示されてないインク瓶に接続するための管継手１２を備える受容体ｌＯかう なる。この受容体ｌＯは、熱可塑性の合成樹脂で造ることができるものであり、 そして固定部材１３を介して、インクプリンタの図示されてないプリントキャリ ッジにねじ止めされる。

受容体１０は、いわゆる平面インクヘッドの、別体に製造されたサンドインチ構 造のインクヘッドを受容するために用いられる。このサンドインチ構造のインク ヘッドは、第１図の実施例に２いては、以下で詳細に説明されるところの５枚の 金属板で構成されて（・る。

サンドイッチ構造のインクヘッドの一方の境界側面は、厚さ０．０３１１１１の ニッケル製のダイアフラム板１４により形成されている。このダイアフラム板の 上には、ノズルの数（この場合は２４個）に対応して直径約１　ｓｉ＋の圧電板 が調圧室の駆動素子として配置されて１為る。

ダイアフラム板には調圧置板１６が続いてお９、同調圧室板は同様にニッケル裂 であって５那王室の所望の高さに対応して０．２１１１１の厚さを有している。

調圧室板１６中には、サンドインチ構造のヘッドの全ての調圧室１７並びにイン ク供給のための送り構造１８が存在する。調圧室板１６には更に同様に、厚さ約 ０．１鰭の覆い板１９が続いている。この覆い板は、各調圧室１７のノズル通路 ２ｏ及びインク供給通路２１の連通領域を含み、更にインク供給部の構成要素で あるところの空所２２をも含む。

厚さ約Ｑ、　ｌ　ｆｆ１ｌの後続の絞り板２３中には、スリット状の細長い横断 面を持っ改つ部分２４と、インク供給部の構成要素としての空所２５が配設され ている。

サンドインチ構造のインクヘッドはノズル板２６（厚す０．１　！ＩＩ　）によ って閉鎖される。このノズル板は。

同様にニッケル製であって、同板には、ノズル口２７が所望の分解度に対応させ て配列されている。

エツチング、打ち抜き又は電鋳によって個々の金属板を製造した後で、同金属板 を層状に重ねて、拡散溶接によって互いに接合する。この目的のために、各板は 相互に圧接され、そして保護ガス又は臭突中において高温にさらされる。この場 合温度及び保持時間はノズル板のその都度の材質に依存する。

拡散溶接は、平面的な金属結合が行われるのであって、過剰のはんだや接着剤に よる通路構成の変更がまったく生じないという理由から、インク印字ヘッドの製 造においては有利である。その上、それに伴って耐熱構造が得られ、ヘッドに対 して単一の金属を使用することができる。このような荷造の容易Ｔｘ　Ｈ造を実 現するという観点からすれば、洋銀のようなエツチングに適した材料で各板を製 造すること、良好な溶接結合を達成するために、各板を銀メッキすること、そし てその銀メッキされた部分ｔＸニッケル部分と結合させて溶接することは有利で ある。この場合の拡散溶接は、部品材料の絶対溶解温度の４０から９０％の間の 温度において可能である。拡散溶接にとって有利な、銀との材料的結合を達成す るには、積層構造に２いては少なくともそれぞれ２番目の板を銀メッキすれば十 分である。

サンドインチ構造のインクヘラドラ製造（この工程は全自動化することができる 。）した後、−丁でに前もって行われていなければ１圧電板１５をダイアフラム 板１４の上に張り付ける。

このように構成されたサンドインチ構造のインクヘッドを、今や接続部材２８乞 介して受容体１０に取っ付けることができる。

調圧室、インク通路及び絞り通路の構成については、多くの修正が考えられる。

第２〜５図から認められる構成が有利であることが判明した。ノズル通路２ｏは 。

個々の調圧室１７かうノズル板２６筐で直線的に延びている。ノズル通路２０も インク供給通路２１も同様に、互いに平行に並んで、しかもここでは筒状に形成 された調圧室の直径上の縁部分に２いて５同卯圧呈内に連通している。この流通 に有利な構成のために、加圧呈内乞貫流するインクは、調圧室の周縁に時として 存在する気泡を連れ去る。したがって気泡が調圧室の内部に残留するようなこと はない。

インクの移動方向に関して調圧室の上流には、細長い横断面を持つ絞り通路の形 態の絞９部分が存在する。

この絞り部分の細長い横断面によって、一方ではインクが印字周波数に対応して 迅速に流動し得ること、他方では圧力波が通過し得ないことが保証される。すべ ての絞り部分２４に、共通のインク供給部２９を介してインクが供給される。

第３，４図から特に明らかなように、構成体の、別々の平面においてインクを導 いているので、調圧室１７を細い構成ウェブ３０のみによって互いに分割して配 ｔｊることができる。このために調圧室の配置密度が高（なる。

サンドインチ構造のインクヘッドの非常に小すｌｘ　寸法に起因して、システム 全体の固有周期は非常に高（、そして茄圧領域中のインクの安定化時間は非常に 短い。

それにより結果的に高い噴射周波数が生ずる。

プリント動作時に、第１図に示された【矢印］インクの流通経路が発生する。こ の場合インクは、インク瓶の形態の共通のインク容器から流出して、受容体１０ 及び接続部材２８を経て、調圧室１７の絞り部分２４に送られる。インクは、調 圧室１７から縮小通路（ノズル通路２０）を経てノズル口２７に達する。

サンドインチ構造のインクヘッドの図示の実施例（Ｃおいては、２４個のノズル が配設されている。正確に言うと第６図に対応して、ノズルがそれぞれ３個ずつ ８列に並べられている。個々のノズル列の傾斜にしたがって、ノズル毎に垂直距 離３１が異なっており、それでもって印字品質（分解度）の変更が為される。こ の場合各ノズルは、図示の配列でサンドイッチ構造のインクヘッドに配設され得 るのであるが、その他、サンドインチ構造のインクヘッドを印字方向に対して斜 めに取り付けることによりこのような配列を達成することもできる。

ＦＩＧ２ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．各々の印字ノズル（２７）がそれぞれ１つのノズル通路（２０）を介して１ つの加圧室（１７）に接続されている多層構造のインク印字ヘッドであって、ノ ズル板（２６）と、加圧壁板（１６）と、前記加圧室（１７）用の駆動素子を担 持するダイアフラム板（１４）とを備えるインク印字ヘッドにおいて、インク通 路に相応して構成されかつ互いに重ねて配配された複数の板（１４，１６，１９ ，２３，２６）から成るサンドイッチ構造のインクヘッドが別体π構成されてお り、前記複数の板は互いに堅固に接合されており、この場合前記サンドイッチ構 造のインクヘッドの一方の側面は前記ダイアフラム板（１４）によって構成され 、そして該サンドイツチ構造のインクヘッドの他方の側面は前記ノズル板（２６ ）によって構成されており、さらに前記サンドイッチ構造のインクヘッドへのイ ンクの供給（１１）が、該サンドイッチ構造のインクヘッドを受容するための受 容部（１０）を介して行われることを特徴とする多層構造のインク印字ヘッド。 ２．インクを収容する前記サンドイッチ構造のインクヘッドの空所（加圧室、イ ンク通路、ノズル通路）が個々の板の貫通孔によって構成されていることを特徴 とする請求項１に記載のインク印字ヘッド。 ３．加圧室（１７）の前記ノズル通路（２０）も前記インク供給通路（２１）も 同様に、前記ダイアフラム板（１４）に対して垂直にかつ直径上で向かい合って 該加圧室（１７）内に連通していることを特徴とする請求項Ｉ又は２に記載のイ ンク印字ヘッド。 ４．前記加圧室板（１６）は、前記ダイアフラム板（１４）と反対の側において 、１つの覆い板（１９）によって閉鎖されており、該覆い板は、各々の加圧量の 前記ノズル通路及び前記インク供給通路の連通領域を含んでいることを特徴とす る請求項３に記載のインク印字ヘッド。 ５．細長い横断面を持つ絞り通路（２４）が備えられており、該絞り通路は、別 体の絞り板（２３）にスリットの形態で配設されていることを特徴とする請求項 １〜４のいずれか１つに記載のインク印字ヘッド。 ６．前記サンドイッチ構造のインクヘッドは、駆動素子として圧電板から成る板 体を有するダイアフラム板（１４）と、加圧室板（１６）と、覆い板（１９）と 、絞り板（２３）と、ノズル板（２６）とを有することを特徴とする請求項１〜 ５のいずれか１つに記載のインク印字ヘッド。 ７．各々の印字ノズル（２７）がそれそれ１つのノズル通路（２０）を介して１ つの加圧室（１７）に接続されているところの、ノズル板と、加圧室板（１６） と、前記加圧室用の駆動素子を担持するダイアフラム板（１４）とを備える多層 構造のインク印字ヘッドを製造する方法において、 前記方法の第１段階で、前記すべての板が、エッチング、打ち抜き又は電鋳によ って成形材料として製造され、その際に、前記加圧室（１７）と前記ノズル通路 （２０）と絞り通路（２４）を構成している前記インク印字ヘッドの空所が可能 な限り前記各板（１４，１６，１９，２３，２６）の貫通孔として形成されてい ること、次に前記各板が、サンドイッチ構造のインクヘッドを構成するべく、互 いに層状に重ねられて接合され、その除に、前記サンドイッチ構造のインクヘッ ドの一方の側面が前記ダイアフラム板（１４）によって構成され、そして該サン ドイッチ構造のインクヘッドの他方の側面がノズル板（２６）によって構成され ること、そして次に前記サンドイッチ構造のインクヘッドが受容部材上に固定さ れることを特徴とする多層構造のインク印字ヘッドの製造方法。 ８．前記サンドイッチ構造のインクヘッドの前記各板は、拡散溶接によって互い に接合されることを特徴とする請求項７に記載の方法。 ９．前記すべての板はニツケル又はクロムニツケルからなることを特徴とする請 求項７又は８に記載の方法。 １０．少なくとも各々の２番目の板が銀メッキされていることを特徴とする請求 項８又は９に記載の方法。 １１．前記サンドイッチ構造のインクヘッドは、多重ノズルヘッドとして構成さ れ、かつ複数の並列印字ノズル（２７）を有しており、該印字ノズルは、印字の 所望の分解度にしたがって、印字方向に見て斜めに配置されているか、又は前記 サンドイッチ構造のインクヘッドを回転させることπよって斜めに配置可能であ ることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載のインク印字ヘッド。