JPH0767803B2 - インク・ジエツト・プリント・ヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、プリンタ用のヘッド、特に各々別々に駆動さ
れる複数のインク・ジェット・ノズルをアレイ状に構成
した小型のインク・ジェット・プリント・ヘッドに関す
る。

［従来技術及び発明が解決しようとする課題］ インク・ジェット・システム特にドロップ・オン・デマ
ンド型又はインパルス型インク・ジェット・システムは
従来より周知である。インパルス型インク・ジェット装
置の原理は、インク室を変位させノズルを介してインク
室からインク滴を射出することである。インク室を変位
させるために駆動機構が使用される。典型的な駆動機構
は、薄い隔壁に結合した圧電素子の如き変換器を含んで
いる。この変換器に電圧を印加すると、変換器は平面の
大きさを変化させようとするが、隔壁にしっかりと結合
しているので折り曲がる結果となる。この変換器の折り
曲がりによりインク室内のインクが変位し、インク供給
口からインク室にインクが流れ込むと共に出力口からノ
ズルへとインクが送られる。一般に、多数のノズルを高
密度のアレイ状に配列出来るようにヘッドを構成するこ
とが望ましい。しかし、多数のインク室を設け、これら
のインク室に対応する多数のノズルを接続することは、
それほど簡単に出来ることではない。これは、特にアレ
イ状の小型インク・ジェット・プリント・ヘッドの場合
には大きな問題である。これに関連していくつかの従来
例を挙げる。

ジュリアナ・ジュニア等の米国特許第4266232号及びド
ーリングの米国特許第4312010号では、複数のインク圧
力室から延びる複数のチャネルを夫々ノズルに集約さ
せ、より狭いセクションにノズルの間隔を狭くした高密
度のノズル・アレイを実現している。このような狭くし
たセクションに高密度にノズルを実装すると、プリント
・ヘッドの厚さが格段に増し、製造工程が複雑になって
しまう。更に、ドーリングの特許では、インク室に夫々
対応するノズルを接続するための異なる長さのチャネル
を設けたノズル・アレイを開示している。この種のヘッ
ドは、長さの異なる多数のチャネルを設けるので、ノズ
ルによってインク噴射特性が変化してしまう。高価につ
く駆動回路を設けて長さの異なるチャネルに対する補正
をするように圧電変換器を制御することも可能である
が、仮えそのような駆動回路を設けたとしても、種々の
特性を有するノズルから一様なインク滴を噴射させるこ
とは困難である。

ステムの米国特許第3747120号明細書の第20図には、別
のインク・ジェット・プリント・ヘッドの例が開示され
ている。この設計例では、２列、３列及び２列の円形イ
ンク圧力室を夫々中心をずらして配置している。夫々の
インク圧力室は異なる長さのチャネルで共通のインク室
に夫々接続されている。ノズルは、この共通インク室に
夫々接続されている。このように、ノズル群とチャネル
群の間に共通インク室を設けた場合の欠点は、個々のノ
ズル間に音響的クロストークが発生することである。

ドーリング等の米国特許第4599628号では、ノズル・ア
レイを有する更に別構造のインク・ジェット・プリント
・ヘッドを開示している。この例では、略円錐形のイン
ク圧力室により夫々のノズルが共通のインク供給装置に
接続されている。これらのインク圧力室は各々が円形の
断面を有する２列の互いに平行な圧力室群に形成されて
おり、一方の列のインク圧力室群の中心と他方の列の圧
力室群の中心が夫々一直線に並べられている。

クルツ・ウリベ等の米国特許第4680595号には、別構成
のインク・ジェット・プリント・ヘッドが開示されてい
る。この公報の第１図、第３図、第５図及び第６図は、
略長方形のインク圧力室群を２列の平行な群に分け、そ
れらの中心を位置合わせした装置を示している。インク
・ジェット・ノズルは各々対応するインク圧力室に接続
されている。各ノズルの中心軸は、インク圧力室を含む
面に垂直に延びており、インク圧力室の延長部分と交差
している。また、ノズル孔と夫々位置が整合するように
注意深く形成されたインク孔を介してインクがこれらの
圧力室に供給される。一般に、特定の粘性を有するイン
クを用い、所定のインク滴噴射率で且つ同じ駆動電圧で
動作させる場合、長方形の圧電変換器の方が丸型又は六
角形型の場合よりも表面積が大きくなる。更に、この従
来のインク・ジェット・アレイの構造では、ある大きさ
のインク・ジェットにインク室を組み込む場合に大きさ
の制限が生じる。

カナヤマの米国特許第4460906号は、円形のインク圧力
室とノズルとを接続するオフセット・チャネルを設けた
インク・ジェット・プリント・ヘッドを開示している。
このプリント・ヘッドでは、インク圧力室の面に垂直な
方向にインクが噴射されるので、インクを噴射する各ノ
ズル外側表面にインク溜まりが生じてしまう。この結
果、対応するインク圧力室から供給されるインク以外の
インクがノズルに供給されるので、上述のステムの特許
の場合と同様の問題が生じる。

マツダ等の米国特許第4216477号及びコトの米国特許第4
525728号の内容は、インク圧力室の面に対して垂直では
なく平行にインクを噴射させるインク・ジェット装置の
代表的な例である。一般に、インク圧力室の面に平行に
インクを噴射させる従来の装置は、比較的製造が複雑に
なるという欠点がある。コトの特許の例では、一列の長
方形変換器群を基板の一方の側面に設け、他の一列の変
換器群を基板の反対の側面に設けている。この基板の一
方の側面の変換器群とそれに対応するノズルの開口部
は、反対の側面の変換器群とノズルの開口部に対して位
置がずれているので、高密度実装に不利である。マツダ
等の特許の例では、各長方形の変換器は、通路を介して
ノズル孔に接続されたインク室に結合されている。この
特許明細書に記載された実施例の場合、ノズル孔に接続
されたインク通路の長さは、各変換器とそれに対応する
ノズルとの位置関係に応じて異なっている。フィッシュ
ベック等の米国特許第4584590号の第３図及び第４図に
は、長方形の変換器の面に平行な方向にインク滴を射出
し、且つインク室の体積を伸縮する別の形式のインク・
ジェット・プリント・ヘッドが開示されている。インク
圧力室の面に平行なインク滴を射出する別の例は、ツヅ
キの米国特許第4435721号、マツダの米国特許第4528575
号、カムラの米国特許第4521788号及びヤマムロの米国
特許第3427850号に開示されている。

このように、インク・ジェット・プリント・ヘッドに関
しては多くの従来例があるが、これらの従来例と比較し
て、更に小型で、製造が容易で、高速動作が可能で、且
つ効率の高いインク・ジェット・プリント・ヘッドを実
現することが重要である。

従って、本発明の目的は、複数のノズルを接近させてア
レイ状に構成した小型のインク・ジェット・プリント・
ヘッドを提供することである。

本発明の別の目的は、製造が比較的容易で製造コストを
低減したインク・ジェット・プリント・ヘッドを提供す
ることである。

本発明の他の目的は、比較的高速に効率よく且つ安定的
に動作し得るインク・ジェット・プリント・ヘッドを提
供することである。

本発明の更に他の目的は、個々のノズルのインク滴射出
特性が略同一であるインク・ジェット・プリント・ヘッ
ドを提供することである。

［課題を解決する為の手段］ 本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッドは、多層
板構造を有し、これらの多層板は、インク滴を射出する
為の複数のノズルを形成したノズル板と、略円形の複数
のインク圧力室を互いに接近させ少なくとも２列に配列
形成した圧力室板と、上記ノズルとそれに対応する上記
インク圧力室の出力口とを夫々接続する通路を形成した
インク通路板と、上記第２の板に接合され、上記複数の
インク圧力室と駆動手段を隔てる隔壁板とを具えてお
り、圧力室板の１つの列内の各インク圧力室の中心位置
に対して隣合う列内の各インク圧力室の中心位置を列方
向にずらして配置している。

［作用］ 本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッドは、装置
全体の大きさに影響する複数のインク圧力板の配列を効
率的に配置することにより、小型で製造が比較的容易な
装置を実現している。

［実施例］ 先ず、本発明の実施例の説明の前に前提となる技術に関
して説明する。本発明の契機は、圧電変換器の如き駆動
機構により各々が駆動される複数のインク・ジェット・
ノズルをアレイ状に構成した小型のドロップ・オン・デ
マンド・インク・ジェット・プリント・ヘッドへの要請
である。プリント・ヘッドが両方向に反復移動しプリン
トを行い、その後プリント媒体が曲面上を垂直方向に送
り出されるようなタイプライタ型のプリント装置に使用
されるインク・ジェット・プリント・ヘッドを考えてみ
よう。この場合、ノズル・アレイの垂直方向の長さを出
来る限り小さく形成して種々のノズルからプリント媒体
までの距離のばらつきが出来るだけ小さくするようなプ
リント・ヘッドが望ましい。この最小な垂直距離は、プ
リント線密度の逆数と特定のカラーをプリントするジェ
ット・ノズルの数との積に等しい。例えば、黒色をプリ
ントする48個のノズルで１インチ当たり300ラインの密
度でプリントをする場合、そのノズル列の最小垂直距離
は、47/300インチとなる。

更に、プリント・ヘッドの水平方向の長さも最小にする
ことが望ましい。原理的には、48個のノズルを用いて１
インチ当たり300ラインを黒色で水平及び垂直方向にプ
リントするヘッド部分の場合、48個のノズルの垂直方向
の列は最初のノズルの中心から最後のノズルの中心まで
の長さが47/300インチとなる。この構成の場合、各ノズ
ルは、余分な走査動作をすることなく、紙（プリント媒
体）の右端から左端までプリントすることが出来る。ノ
ズルを水平方向にずらして構成すると、プリント媒体上
の全ての領域にプリントする為には、少なくともそのず
らした長さだけ走査動作のマージンを取って水平方向に
余分に走査する必要がある。このような余分な走査動作
により、プリント時間も長くなる上にプリンタ装置全体
の幅も大きくなってしまう。従って、装置の幅を小さく
するには、ノズルの水平方向の間隔を最小にすることが
望ましい。圧力変換器（圧電変換器とインク圧力室内に
曲がる隔壁の組み合わせ）の横方向の寸法は、プリント
線密度の逆数の値より何倍も大きくなければならないの
で、ノズル群をある程度水平方向にずらして配置する必
要がある。このずらす長さは、変換器の寸法及びノズル
の配置によって決まる。よって、このずらす長さを最小
にするのが良い。

ノズルの水平方向の間隔を最小にする一つの方法は、イ
ンク圧力室又は圧力変換器のアレイの境界内に何も構成
要素を入れないことである。他の全ての構成要素は、こ
れら圧力室又は変換器と同じ面内にある場合には、その
アレイの外側に配置するか、或いはそのアレイの上（ノ
ズル群より更に上の位置）又は下（ノズル群に近い位
置）に配置する。例えば、変換器への電気的接続は全て
圧力変換器の上側の面内に設けることが出来、他方、入
口通路、オフセット、チャネル通路、出力口通路及びノ
ズル群は全てインク圧力室又は圧力変換器の下側の面内
に設けることが出来る。これらの中の２種類の要素を同
じ面内に設けたら、互いに邪魔になるので、互いに異な
る面内に配置する。その結果、ノズル群の水平方向のず
れは、複数の圧力変換器又はインク圧力室をどれだけ接
近させて配置出来るかということのみによって決まる。
例えば、入口通路はオフセット・チャネル通路とは違う
面内に配置することが出来、オフセット・チャネル通路
は出口通路と異なる面内に配置可能である。従って、ノ
ズル・アレイの垂直及び水平方向の寸法を最小にする為
には、プリント・ヘッドの厚さを増して、多層構造にす
れば良い。

IC構成の電子駆動回路は、一般に個々の部品から回路を
組む場合より安価である。このIC内の全ての駆動回路を
同じ瞬間にトリガすることが出来れば、もっと安価にな
る。よって、プリント・ヘッドのノズル群を垂直方向に
一列に配置出来ない場合、１つのノズルと隣のノズルと
の水平方向のずれは、安価な駆動回路を用いれば、水平
方向のプリント線密度の逆数の整数倍となる。２つ以上
の駆動回路を使用した場合、この要件は緩和されるが、
１つのICで駆動される全てのノズル群の水平方向の間隔
は、水平方向のプリント線密度の逆数の整数倍になる。

また、駆動電圧を低電圧とし、高速にインク滴を噴射す
る動作が可能で、比較的組立が容易であり、多色のイン
クをプリント出来る小型のプリント・ヘッドを実現する
ことが望ましい。一般に、これらの特徴を全て合わせ持
つプリント・ヘッドが最も望ましい。もっとも、これら
の各特徴は、どれも望ましいものであり、本発明のイン
ク・ジェット・プリント・ヘッドの特徴として個々に寄
与している。

第２図は、本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッ
ドの一実施例であり、ヘッド本体10にはインクが供給さ
れるインク入口12が形成されている。ヘッド本体10には
更にインク滴を形成する出力口、即ちノズル14及びイン
ク入口12からノズル14までのインク流経路が形成されて
いる。一般に、本発明のプリント・ヘッドは、多数のノ
ズルで構成されたノズル・アレイ14を含み、これらのノ
ズルは互いに接近して配置されており、各ノズルから噴
射するインク滴によりプリント媒体（図示せず）にプリ
ントする。

インク入口12に入ったインクは、インク供給多岐管16に
流れ込む。典型的なインク・ジェット・プリント・ヘッ
ドは、黒色、シアン、マゼンタ及びイエローを夫々受け
る少なくとも４つの多岐管を有し、これらは黒色及び減
法三原色のプリントに用いられる。しかし、多岐管の数
は、プリンタの設計、例えば黒色のみでプリントすると
か、フルカラーより少ない色でプリントするとかの場合
に応じて変更し得る。インク供給多岐管16からインクは
インク供給チャネル18及びインク入口20を通過してイン
ク圧力室22に流れ込む。インクはインク圧力室22から出
口24を介して流れ出て、インク通路26を通ってインク滴
が射出するノズル14へ供給される。矢線28はインクの流
れを示している。

インク圧力室22は、可撓性の隔壁34により一方の側面が
形成されている。この例の圧力変換器は隔壁34にエポキ
シ樹脂により固着された圧電セラミック・ディスク36で
あり、インク圧力室22に張り付けられている。従来と同
様に、圧電セラミック・ディスク36は、図示していない
が電子駆動回路に電気的に接続された金属膜層38を有す
る。他の構成の圧力変換器を用いても良いが、第２図の
圧力変換器は折り曲げモードで動作する。即ち、圧電セ
ラミック・ディスクに電圧が印加されると、ディスクが
大きさを変えようとする。しかし、ディスクは隔壁にし
っかりと固着されているので、折り曲がる結果となる。
この折り曲がりによりインク圧力室22内のインクに変位
が生じ、通路26を通ってインクが外向きに流れノズル14
へ供給される。インク滴の射出後、インク圧力室22への
インクの再注入は、圧力変換器36が反対側に折れ曲がる
ことにより行われる。

上述のインクの出力流経路に加えて、選択的インク出
口、即ちパージ・チャネル42もヘッド本体10に形成され
ている。このパージ・チャネル42は、ノズル14に隣接す
るヘッドの内側部分にインク通路26と接続されている。
このパージ・チャネル42によりインク通路25からパージ
多岐管44が接続されており、このパージ多岐管44から出
力通路46を介してパージ出力ポート48に接続している。
このパージ多岐管44は、通常、パージ・チャネル42と同
様のチャネルにより多数のノズルに対応するインク通路
に接続されている。パージ動作（気泡等の除去動作）中
に、矢線50で示すようにパージ・チャネル42から多岐管
44及びパージ通路46へとインクが流れるが、詳細につい
ては後述する。

本発明のインク・ジェット・ヘッドの製造を容易にする
為には、ステンレス鋼材等の多層板又は多層シートでヘ
ッド本体10を形成するのが好適である。第２図の実施例
では、これらの多層シート又は多層板は次のような種々
の板で構成されている。隔壁板60は、隔壁34、インク入
口12及びパージ出口48を形成している。インク圧力板62
は、インク圧力室22、インク供給多岐管の一部分、及び
パージ通路48の一部分を形成している。分離板64は、イ
ンク通路26の一部分、インク圧力室22の一方の境界面、
インク圧力室の入口20及び出口24、インク供給多岐管16
の一部分、並びにパージ通路46の一部分を形成してい
る。インク入口板66は、インク通路26の一部分、入口チ
ャネル18及びパージ通路46の一部分を形成している。ま
た別の分離板68は、インク通路26及び46の一部分を形成
している。オフセット・チャネル板70は、通路26の主要
部（オフセット・チャネル部分）71及びパージ多岐管44
の一部分を形成している。分離板72は、通路26及びパー
ジ多岐管44の一部分を形成している。出口板74は、パー
ジ・チャネル42及びパージ多岐管44の一部分を形成して
いる。ノズル板76は、アレイ状のノズル14を形成してい
る。選択的ガード板78は、ノズル板76を保護し、ノズル
板がスクラッチや他の損傷を受ける可能性を防止する。

図示した実施例よりも多くの又は少ない数の金属板を用
いて種々のインク通路、多岐管及びインク圧力室を形成
して本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッドを実
現しても良い。例えば、第２図のように１枚の板でイン
ク圧力室22を形成する代わりに多数の板を用いても良
い。また、多層金属板に種々の機構の全てを形成する必
要もない。例えば、化学的エッチング処理により製造す
るとした場合、金属の化学的エッチングの為のテンプレ
ートとして使用するホトレジスト・パターンは、金属板
の各面毎に異なっていても良い。従って、より具体的な
例を挙げれば、インク入口通路のパターンを金属シート
の一方の面上に施し、その他方の面上には圧力室のパタ
ーンを施すようにしても良い。よって、エッチングを注
意深く制御することにより、別々のインク入口通路及び
インク圧力室を共通の金属層に組み込むことが可能であ
る。

組立コストを最少にするには、ノズル板76を除くインク
・ジェット・プリント・ヘッドの全ての金属層を従来の
比較的安価なホトパターン工程及びエッチング工程を用
いて製造出来るように設計を行う。機械加工工程又は他
の金属加工工程は必要でない。ノズル板76は、以下のよ
うな種々の工程を経て完成したものである。即ち、含硫
黄ニッケル漕からの電気鋳造、300シリーズ・ステンレ
ス鋼材の微小放電加工、及び300シリーズ・ステンレス
鋼材の穴開け等である。最後の２つの処理は、ノズル板
のノズルを除く全ての機構のホトパターン処理及びエッ
チング処理に関連して用いられる。別の適当な処理は、
ノズルの孔を開けること及び標準の圧断処理によりこの
板の残りの機構を形成することである。本発明のプリン
ト・ヘッドは、金属層間の位置合わせの条件が厳しくな
らないように設計される。即ち、化学的エッチング処理
で維持可能な通常の許容範囲が適切なのである。

本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッドを形成す
る種々の多層金属層は、適当な機械的締め付け器を用い
るような何らかの適当な方法で位置合わせ及び結合され
る。金属層間の結合に適切な方法は、アンダーソン等の
米国特許第4883219号（特願平１−226369号に対応）に
記載されている。この明細書に記載された方法によれ
ば、種々の金属層を金属で1/8〜1/4μｍの厚さにメッキ
する。このメッキする金属は金属層と良好に拡散結合
し、且つろう付けに適したものであり、ヘッドのステン
レス鋼材上に信頼性の高いメッキが可能であり、ステン
レス鋼材を使用しない場合でもそのヘッドを形成する金
属に良好にメッキし得るものである。例えば、金は、ス
テンレス上に容易にメッキ出来る上に極めて良好に結合
及びろう付けすることが可能である。メッキ処理の後、
種々の金属層を簡単な２本ピンのアラインメント装置上
に順番に積み上げる。このアラインメント装置は拡散結
合装置としても機能する。これら積み上げた部品に以下
の処理を行う。

（ａ）種々の金属層の熱歪を最小にする温度範囲、即ち
400〜500℃で拡散結合させる。

（ｂ）拡散結合装置から金属層部品を取り外す。

（ｃ）水素雰囲気中のろう付け炉の中に固定しないで挿
入する。

（ｄ）ろう付けする。

この結合過程は、密閉状態で行われ、部品間の結合力は
強く、プリント・ヘッドの微小なチャネルを塞いでしま
うような突起部を残すことがなく、プリント・ヘッドの
各部の機構を歪ませることがなく、極めて高い満足度、
略100パーセントに近い優れたプリント・ヘッドを実現
出来る。この製造工程は、標準のメッキ装置、標準のろ
う付け炉、及び簡単な拡散結合装置を用いて実行可能で
あり、多くのインク・ジェット・プリント・ヘッドを製
造しつつ、結合工程の最初から最後まで３時間以内で完
了することが出来る。更に、メッキした金属は非常に薄
いので、ろう付け工程の際にメッキした金属層の殆ど全
てがステンレス鋼の中に拡散するので、この金属がイン
クに化学的変化や電気分解等の作用を与えることはな
い。従って、メッキ金属としてインクと容易に反応する
ような例えば銅の如き金属を結合工程で使用しても問題
はない。

本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッド用に選択
した電気機械的な圧力変換機構34及び36は、金属化させ
た複数の圧電セラミック・ディスクを含み、第１図に示
すように、これら圧電セラミック・ディスクは夫々対応
するインク圧力室22の上に中心を合わせてエポキシ樹脂
で金属隔壁板60に固着されている。第１図は、16個のジ
ェット・ノズルを有するノズル・アレイ型プリント・ヘ
ッドの組立に用いられる種々の金属層60〜78の分解斜視
図である。この型の変換器は略円形にすると最も電気機
械的効率が高くなる。この電気機械的効率は、圧電セラ
ミック素子の所定の領域の体積変位に関連している。従
って、この型の変換器の方が、折れ曲がりモードで動作
する矩形型のものよりも効率が高い。

非常に小型のインク・ジェット・プリント・ヘッドを容
易に製造する為に、第１図に示すように、種々のインク
圧力室22は、略平坦になっている。即ち、圧力室22はそ
の深さに比べ横断面の方が遥かに大きいので、圧力室の
体積の変位により高圧が発生する。更に、本発明のプリ
ント・ヘッドのインク圧力室の全てが、インク・ジェッ
ト・プリント・ヘッド内の同じ平面又は同じ深さの位置
に好適に配置されている。但し、これは必須要件ではな
い。この圧力室の位置は、第２図及び第１図に示すよう
に、１枚以上の金属板62の面で決まる。

高密度にヘッドを形成する為に、インク圧力室22は、互
いに幾何学的中心をずらした少なくとも２列の領域を平
行に配置している。また、これら圧力室は、極めて僅か
なシート状材料により互いに分離されている。一般に、
圧力室の間にはこのシート状材料が残っているが、これ
は金属層間でインクの漏れが起こらないように金属層間
の結合の信頼性を高める為である。第１図〜第７図（第
３図は第１図の種々の層に亘る構成を平面的に示し、第
４及び第５図は本発明の第２実施例を示し、第６図は本
発明の第３実施例を示し、第７図は各部分を重ねて示し
た図である）に示すように、好適実施例は少なくとも４
つの平行なインク圧力室22の列を含んでおり、これらの
列の中心は隣の列の中心からずれた位置にある。特に、
第１図の円形圧力室では、４つの平行な圧力室の列の位
置をずらしてあり、各圧力室の中心を直線で結ぶと六角
形のアレイを形成するようになっている。圧力室の中心
は、不等辺六角形の配列状に位置しているが、最も小型
な構造にするには正六角形状に配列すれば良い。この配
列はどちらの方向に任意に拡張してインク・ジェット・
プリント・ヘッドに設ける圧力室及びノズルの数を増加
しても良い。一般に、効率良く動作させる為には、圧力
室の横断面の方向に略等方的な大きさを有するのが望ま
しい。従って、略円形の圧力室が極めて効率的であると
考えられる。しかし、例えば横断面が六角形にした他の
構造の圧力室も実質的に横断面について等方的であり、
効率的であると考えられる。他の構造の圧力室も採用し
得るが、横断面について略等方的なものが望ましい。

圧電セラミック・ディスク36の代表的な厚さは、0.010
インチであるが、それより薄くても厚くても良い。これ
らのディスクは、円形のインク圧力室に合わせて略円形
にするのが理想であるが、これらのディスクを六角形に
形成すると、僅かであるが必要な駆動電圧が上昇する。
従って、これらディスクは大きな母材から例えば丸鋸等
で切り取って作ることができる。これら六角形の圧電セ
ラミック・ディスク36の内接円の直径は、通常、対応す
る圧力室22の直径より数千分の１インチだけ小さく、こ
れらのディスクの外接円の直径は数千分の１インチだけ
大きくなっている。隔壁層60の代表的な厚さは、0.004
インチである。

第２図に関して説明したように、インク通路26により各
圧力室が対応するノズルに接続されている。一般に、こ
れらの各通路26は、対応する圧力室22に垂直方向に第１
距離だけ延びた第１セクション100、圧力室22の面に平
行な第２方向に第２距離だけ延びた第２（オフセット・
チャネル）セクション71、及び第２方向に垂直で対応す
るノズルの方向に延びた第３セクション104で構成され
ている。通路26のオフセット・チャネル・セクション71
により、対応するインク圧力室間の中心間隔よりノズル
間の中心間隔を狭くするように複数の列のノズル14の位
置が決められる。

オフセット・チャネル・セクション71は通路26の主要部
である。更に、通路26及び特にオフセット・チャネル・
セクションは、インク圧力室22とそれらに対応するノズ
ルの間に配置されている。圧力室及びノズルに対応する
通路26は、長さ及び断面の大きさが等しいことが望まし
い。従って、圧力室の入口チャネルが長さ及び断面の大
きさが同じであると仮定すると、各ジェット機構の全て
が同じ共振特性を有し、同じ波形で駆動することにより
種々のノズルから略同じインク滴噴射特性でプリントす
ることが可能になる。更に、オフセット・チャネル・セ
クション71は、通常、単一の共通金属板に形成されてい
るので、インク・ジェット・プリント・ヘッドの厚さひ
いては重さ及びコストを最少にすることが出来る。第１
図〜第８図及び第15図（第８図は本発明の第４実施例を
示し、第15図はこの実施例の一部を示す）では、オフセ
ット・チャネル・セクション71は、通路部分100及び104
の間を接続している。六角形に配置した圧力室の中心間
の間隔が、0.135インチならば、オフセット・チャネル
・セクションの一端の中心から他端の中心までの距離は
0.116インチである。即ち、正三角形の幾何学的性質か
らオフセット・チャネル・セクションの長さは、インク
圧力室の中心間距離に を乗算したものに等しい。更に、オフセット・チャネル
71は、ノズルの隣にある一端の幅が0.015インチである
が、他端の幅は0.024インチである。勿論、これらの値
は変更可能である。例えば、このチャネルの他端の幅
は、0.020〜0.036インチの範囲で試験して良好な結果が
得られた。オフセット・チャネルの代表的な厚さは、0.
20インチであるが、この厚さは２枚の同じ層を重ねて形
成しても良い。

再び、第１図〜第３図を参照する。ノズル14は、金属番
62の面及び対応するインク圧力室22の面に略垂直な中心
軸を有する。更に、これらのノズルの中心軸は、金属番
62に交差するまで延長すると、対応するインク圧力室に
交差せずずれている。第１図及び第３図のインク・ジェ
ット・プリント・ヘッドでは、ノズル14が１列に配置さ
れている。これは直線的に配列するのが望まいしが、必
ずしも直線的に配列する必要はない。他方、これらのノ
ズルに接続されたインク圧力室22は、４列に配置されて
いる。更に、圧力室の横の寸法は0.110インチでこれら
圧力室22の六角形アレイは0.135インチ間隔で配列され
ている。従って、これらインク圧力室は、金属層の結合
に必要な最少量だけの間隔で近接して設けられている。
ノズルの直径は、35〜85ミクロンの範囲が良好であった
が、この範囲に必ずしも限られるものではない。水性イ
ンクで単位インチ当たり300ドットをプリントするに
は、プリント媒体のインク滴の拡散が制限されるので、
ノズルの直径は、約75ミクロン程度にすることが望まし
い。これらの例では、ノズル板の適当な厚さは、約63〜
75ミクロン、即ち0.0025〜0.0030インチである。

更に、第１図及び第４図の構成上、特にオフセット・チ
ャネルにおいては、動作中に於けるノズル間の中心間隔
は、約0.0335インチである。この間隔の場合、ノズルの
線が水平位置からアークタンジェント1/10の角度だけ回
転した位置にあると（第８図参照）、隣合うノズル間の
垂直距離は、丁度1/300インチとなり、対応する水平間
隔は、10/300インチとなる。これらの水平及び垂直方向
の間隔の場合、プリント・ヘッドは、水平及び垂直の両
方向に単位インチ当たり300ドットの密度でプリントす
るように設定されている。

上述のインク圧力室及びノズルの構成を有するインク・
ジェット・プリント・ヘッドを考えよう。また、垂直プ
リント密度の逆数をｖ、水平プリント密度の逆数をｈ、
ノズル間の水平ドットの数をｎと仮定する。この場合、
第７図を参照すると、ノズル間の間隔をｓ、圧力室間の
中心間隔をＣ、圧力室の列の間隔をＬとすると、以下の
関係式が成立する。

更に具体的な例として、ｖ＝ｈ＝1/300インチとする
と、以下の表に示すように、種々のｎの値に対してｓ、
Ｃ及びＬの値が選択される。

これ以外の値も同じように計算出来る。また、ノズル間
の水平間隔の水平プリント密度の逆数の整数倍がいくつ
でも同じ計算を適用出来る。

第７図では、圧力室が４列あるが、圧力室22のインク入
口20及びインク出口24が全く反対側に設けられている。
ノズル14の１列だけがインク・ジェット・プリント・ヘ
ッドの中央に沿って配置され、インク圧力室アレイの境
界の外側にインク供給多岐管（第１図及び第８図参照）
がある。これら正反対に設けられた入口及び出口によっ
て、インクの充填及びパージ動作の際に圧力室のインク
の流れが良好なので、インク内から泡や不純物が容易に
除去される。このインクの入口及び出口の構成は、両者
の距離を最大にしているので、音響的な分離度も確実に
向上する。更に、インク出口はインク入口よりもノズル
により近くなり、インクが流れ易くなる。

従って、図示した構造では、圧力室間の近接した間隔よ
りも更に接近させた間隔で対応するノズルを配置しても
良い。例えば、圧力室の中心間隔をＸとすると、これに
対応するノズルの中心間隔は、上述の例から判るよう
に、Ｘの４分の１の長さにするのが好適である。対称的
構成にする為に同じ列内のノズルの間隔は、そのノズル
列に対応するインク圧力室の列の数の逆数とすることが
望ましい。従って、例えば、１列のノズルに対応するイ
ンク圧力室の列の数が６である場合、その列のノズルの
中心間隔は、対応するインク圧力室の列の中心間隔の６
分の１にすると良い。その結果、ノズルの間隔を接近さ
せた極めて小型のインク・ジェット・プリント・ヘッド
を実現することが出来る。本発明のインク・ジェット・
プリント・ヘッドが小型である点をもっと具体的な例で
示すと、第７図の96個のノズルを含むノズル・アレイ
は、長さ約3.8インチ、幅約1.3インチ、厚さ約0.07イン
チである。

第１図及び第３図は、第２図のインク出口多岐管44をノ
ズル14へ接続するインク出口チャネル、即ちパージ用チ
ャネル42も示している。通常、更に追加されたこれらの
チャネル及び多岐管は、最初のジェット・インク充填動
作及び気泡除去の為のパージ動作期間中のみに用いられ
るだけである。バルブ（図示せず）がパージ出口48を閉
じるのに用いられるので、使用されない時にはパージ流
経路50には流れない。リ等による米国特許第4727378号
は、このようなパージ出口の詳しい構造を開示してい
る。一般に、各インク・ジェットには、微小なノズル群
14の外にパージ用のチャネル及び多岐管によってインク
の通路が設けられている。その結果、気泡や他の不純物
をノズルを通過させることなくインク・ジェット・ヘッ
ドから除去することが出来る。これらの追加されたイン
ク出口チャネル及び多岐管は、本発明のインク・ジェッ
ト・プリント・ヘッドの性能を劣化させるような影響を
全く生じることがなかった。チャネル42の長さは可変で
あるが、好適な寸法は、長さが0.300インチ、幅が0.010
インチ、厚さが0.004インチである。パージ用チャネル
及び出口をなくすと、これらを構成するためのプリント
・ヘッドの金属板を除去できるので、本発明のプリント
・ヘッドの厚さを低減することが出来る。

第１図乃至第３図において、インク供給チャネル18は、
インク圧力室22とインク・ノズル14の間の板66に形成さ
れる。インク・ジェット・プリント・ヘッドが４列のイ
ンク圧力室を有する構造であると仮定する。この場合、
圧力室の内側の２列のインク供給口がインク・ジェット
の外側の２列の圧力室の間を通さなくても良いようにす
るには、圧力室間の間隔を増加する必要が生じ、インク
供給口はインク圧力室の下側に位置する板の圧力室につ
ながる。即ち、インク供給口は、インク・ジェット・ヘ
ッドの外側から圧力室及びノズルの間の板の中へ延びて
いる。これらインク供給口は、圧力室と夫々位置が一致
するように設けられ、圧力室の下側から圧力室に接続さ
れている。

内側の列の圧力室の入口チャネルの流体インピーダンス
を外側の列の圧力室の入口チャネルの流体インピーダン
スと等しくするために、これらのチャネルは、同じ断面
及び同じ長さを有する２つの異なる構造で作ることが出
来る。即ち、第１図、第３図、第８図及び第13図の102a
及び102bの構造に留意されたい。入口チャネルの長さ及
びそれらの断面積によって流体に対する特性インピーダ
ンスが決まり、これは、インク・ジェット・ヘッドの所
望の性能を達成するように選択し、圧力室の入口20を小
さい孔又はノズル状にする必要を回避する。代表的な入
口チャネルの寸法は、長さ0.275インチ、幅0.010イン
チ、そして厚さがインクの粘性に応じて0.001〜0.016イ
ンチ程度である。インクの粘性は、水性インクの場合で
約１〜15センチポアズ、ホット・メルト・インクの場合
で約10〜15センチポアズ程度である。ここで重要なこと
は、インク・ジェット・プリント・ヘッドを所望の最高
速度で動作させるに十分なインクを供給出来、且つイン
ク圧力室の音響的な分離状態を良好に維持するようにイ
ンク入口の大きさを決めることである。

入口用多岐管及び出口用多岐管は、４列の圧力室の境界
の外側に配置するのが望ましい。更に、これらの多岐管
の断面の寸法は、インクの体積を最少にしながら、全て
のインク・ジェット・ノズルを同時に駆動したときにノ
ズルに十分なインクを供給出来、且つ、ジェット・ノズ
ル間の相互作用を最少に出来る程のコンプライアンスを
維持するように最適化される。この多岐管の代表的な断
面の寸法は、0.12×0.02インチである。出口チャネル及
び出口多岐管をなくせば、圧力室とノズルの間の入口用
多岐管をオフセット・チャネル71と同じ層に配置するこ
とにより本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッド
を更に小型化することが出来る。この例は、第４図及び
第５図に示している。この後者の構造の利点は、圧力室
の内側の列と外側の列の両方の入口チャネル18同じ構
造、即ち同じ断面且つ同じ長さで良いことである。出口
チャネルをなくすと、層72は、薄いノズル層を更にしっ
かりと支持することが可能になる。圧力室の外側の列の
下に入口多岐管を完全に配置すると、最初の４列の圧力
室と同じ六角形の配列を拡張して更に多くの圧力室の列
を設けることが出来る。即ち、層62の中に更に多くの数
の圧力室を形成することが可能になる。この例を第６図
に詳細に示している。更に、第９図〜第18図は、第８図
に示したインク・ジェット・プリント・ヘッドに好適な
種々の層の構造を示す図である。

複数のインク供給チャネルに各多岐管からインクが供給
されるが、本発明の設計によれば、共通の多岐管に接続
されたインク圧力室間が音響的に分離される。即ち、上
述の構造において、インク供給多岐管及びインク供給チ
ャネルは実質的に音響的RC回路として機能し、圧力パル
スを減衰させる。このような圧力パルスはインク圧力室
で発生し、その圧力室から入口チャネルを介して共通多
岐管へ逆行し、多岐管の隣の入口チャネルに入り得るも
のであり、隣のジェット・ノズルへ悪影響を与える虞が
ある。本発明では、これらの多岐管によりコンプライア
ンスの効果が得られ、更に入口チャネルにより音響的な
分離効果が得られるので、これらの圧力室は互いに音響
的に分離されている。音響的に分離されているというこ
とは、１つのジェット・ノズルのインク噴射特性が同じ
多岐管に接続された他のジェット・ノズルの動作から何
等影響を受けないことを意味する。この音響的分離は、
インク滴の噴射周期が10μ秒以下で達成されることが観
測され、通常は３μ秒以内の周期で達成された。この程
度のクロストークでは、プリント結果には何等影響を与
えることはない。

本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッドのインク
流の経路をより正確に辿るために、第１図及び第３図を
参照して説明する。

インクは、インク入口12（層60）を介してインク多岐管
130（層62及び64）に供給される。多岐管130からのイン
クは、入口チャネル102a（層66）の１つの入口132aに供
給される。入口チャネル102aからのインクは、圧力室の
入口20a（層66及び64）を介して圧力室22a（層62）へ送
られる。インク滴噴射パルス又はパージ動作に応じて、
インクは、圧力室22aから接続通路100a（層64、66及び6
8）、オフセット・チャネル71a（層70）、及び通路104a
（層72及び74）を介してノズル14a（層76）へと流れ
る。保護板78の開口136aは、ノズル14aの位置に合わせ
て設けられており、ノズル14aよりも大きい。パージ動
作中に、インク通路104aに達したインクの大部分は、パ
ージ・チャネル42aを介してノズルから通路138a（層74
及び72）へ送られる。これらの通路は図示したように拡
大され、パージ用多岐管44に接続される。パージ用多岐
管44からパージ用出口46（層68〜60）を介してインクが
出力される。

同様に、多岐管130からインクが入口チャネル102bの１
つの多岐管の入口132b（層66）へ流れ、入口チャネル12
0bからのインクは、圧力室入口20b（層66及び64）を介
して圧力室22bへ供給される。圧力室22bからのインク
は、接続通路100b（層64、66及び68）、オフセット・チ
ャネル71b（層70）及び通路104b（層72及び74）を介し
てノズル14b（層76）へ送られる。保護板78に設けられ
た開口136bを介してノズル14bからのインク滴が射出さ
れる。パージ動作中に、通路104bに到達したインクの大
部分が、パージ・チャネル42bを介して通路138b（層74
及び72）からパージ用多岐管44へ送られる。この多岐管
44からのインクは、上述のように、パージ出口46を介し
てプリント・ヘッドから流れ出る。

第１図のインク・ジェット・プリント・ヘッドにおい
て、下側及び下側のインク供給多岐管130及び130′並び
に上側及び下側のインク・パージ用多岐管44及び44′が
ある。残りのノズルへのインク流経路は、上述の説明か
ら容易に理解出来よう。第１図のインク・ジェット・プ
リント・ヘッドは、通常黒色インクをプリントするのに
用いられるが、２つのカラーのインクをプリントするの
に使用可能であり、その場合には、第１図の上側の多岐
管130′に一方のカラー・インクを供給し、他方のカラ
ー・インクを下側の多岐管130に供給すれば良い。

同様にして、第４図及び第５図のインク流経路を辿って
みよう。説明の便宜上、第１図の各要素に対応するこれ
らの図面の要素には同じ参照符号を付している。第４図
及び第５図において、インクはインク入口12（層60、6
2、64、66及び68）から層70の多岐管130に流れる。同様
の入口12′はこれらの層から上側のインク多岐管130′
に延びている。多岐管130からのインクは、通路132a
（層66及び68）を介してインク入口チャネル102aの一端
へ供給される。チャネル102aからのインクは、通路20a
（層66及び64）を介して圧力室22aの下端のインク入口
に供給される。圧力室22aの上端からのインクは、通路1
00a（層64、66及び68）を通って層70のオフセットａチ
ャネル71aの下端に供給される。このオフセット・チャ
ネルの上端からのインクは、通路104a（層72）を介して
ノズル14a（層76）へ送られる。保護板78の開口136a
は、出力口、即ちノズル14aを囲むように、その位置に
合わせて設けられている。

インク圧力室22bへ向かうインク流経路及びこのインク
圧力室22bから対応するノズル14bへのインク流経路は、
上述のインク流経路と同様である。従って、このインク
流経路の要素は、上述の対応する要素と同じ参照番号に
添え字ｂを付しており、これ以上の説明は省略する。第
１図インク・ジェット・プリント・ヘッドのように、第
４図のプリント・ヘッドは、単一のカラー（例えば黒
色）又は２つのカラーのインクのプリント用に用いられ
る。更に、上述のように、第４図の実施例では、パージ
用多岐管及びパージ・チャネルを除いている。

第６図は、本発明を拡張して容易に得られるインク・ジ
ェット・プリント・ヘッドの分解斜視図である。このプ
リント・ヘッドはより多くのカラー・インクの為に更に
多くの多岐管を有しているが、圧力室22及びインク・ジ
ェット・ノズルの近接間隔を保持している。

層70に設けられた多岐管130、130′、130″及び130の
各々に、夫々入口12、12′12″及び12を介してインク
が供給される。これら４つの多岐管は夫々黒色、シア
ン、マゼンタ及びイエローに対応しているが、これらの
順序はどうでもよい。これらの種々のインク圧力室に関
するインク流経路の詳細は、第４図について説明したの
と同様であるので更に説明する必要はないであろう。し
かし、便宜上、第４図の参照符号に対応する参照符号を
付した圧力室22a及び22bに関連する要素のインク流経路
を図示している。

第８図のインク・ジェット・プリント・ヘッドは、タイ
プライターに類似の往復プリンティング機構に用いられ
ている。この機構は、水平及び垂直の両方向に300ドッ
ト／インチのプリント密度でフルカラー・プリントをす
ることが出来る。このプリント・ヘッドは、ノズル当た
り１秒間に約11000個のインク滴をプリントする速度ま
で信頼出来る動作が維持されることが確認された。第８
図のインク・ジェット・プリント・ヘッド黒インクをプ
リントするのに用いられる48個のノズルの列を有する。
このプリント・ヘッドは、更にカラー・インクをプリン
トするのに用いられる48個のノズルの列も有し、この列
は黒インク用に列と分離され、水平方向にずれた位置に
設けられている。これらカラー用の48個のノズルの中の
16個のノズルは、シアン・インク用であり他の16個のマ
ゼンタ用であり、残りの16個はイエロー用である。

第８図のプリント・ヘッドのレイアウトは、２列でなく
１列のノズル構成に容易に変更可能である。このインク
・ジェット・プリント・ヘッドの動作特性は、この変更
をしても何等影響を受けることはない。

第９図乃至第18図は、第８図の96個のノズルを有するイ
ンク・ジェット・プリント・ヘッドの為の各部の図であ
る。第９図は、変換器を装着するスペーサ板59、第10図
は、隔壁板60、第11図は、インク圧力室板62、第12図
は、分離板64、第13図は、インク入口板66、第14図は、
分離板68、第15図は、オフセット・チャネル板70、第16
図は、分離板72、第17図は、ノズル又は出力口板76、及
び第18図は、保護板78を夫々示している。この第８図の
プリント・ヘッドは、種々のカラー・インクを受ける多
数のインク受け多岐管を備えるように設計されている。
図示した例では、５セットの多岐管を有し、各セット毎
に２つの多岐管セクションが含まれている。これらの多
岐管セットは互いに分離されているので、このインク・
ジェット・プリント・ヘッドは５種類のカラー・インク
を受けることが出来る。従って、例えば、このインク・
ジェット・プリント・ヘッドは、フルカラープリントの
為のシアン・マゼンタ及びイエローの減法混色の３原色
のインク及びテキストのプリントの為の黒インクを受け
ることが出来る。５番目のカラー・インクとしては、プ
リント媒体上にシアン、マゼンタ及びイエローを混合し
て作った５番目のカラーを用いても良い。また、黒イン
クは、通常、テキストや図形をプリントする際にカラー
・インクより多く使用されるので、２つ以上の多岐管セ
ットに黒インクを供給するようにしても良い。この具体
的な応用例を以下に説明する。更に、各カラー・インク
用に複数の多岐管セクションを設けることにより、個々
の多岐管セクションと、多岐管セクションからインクが
供給される対応するノズルとの間の距離を最小にするこ
とが出来る。これにより、例えばプリント中に水平方向
に沿ってインク・ジェット・プリント・ヘッドが往復す
る際にインク滴を加速及び減速することにより発生する
インク圧力の動的変化を最小に抑制出来る。

本発明の第８図の実施例を構成する種々の層を流れるイ
ンクの経路について第９図乃至第18図を参照して説明す
る。

第９図は、第８図の圧電セラミック変換器36が装着され
る開口140を有するスペーサ板59を示している。このス
ペーサ板59は、任意部品であり、圧電セラミック結晶の
外側表面と共面関係となってインク・ジェット・プリン
ト・ヘッドの後ろ側を平面状にするものである。プリン
ト・ヘッドにインクを供給する為の複数のインク供給口
をこの層59を貫通するように設ける。これらのインク供
給口は、12c（ｃはシアンのカラー・インクの供給口を
示す）、12y（ｙはイエローを示す）、12m（ｍはマゼン
タを示す）、12b1（b1は第１黒色インクを示す）及び12
b2（b2は第２黒色インクを示す）の参照符号で示され
る。便宜上、以下の説明において、ｃ、ｙ、ｍ、b1、及
びb2は、夫々シアン、イエロー、マゼンタ、第１黒色及
び第２黒色の各インクの流れる経路に関連する部品を示
す為に用いる。これら種々のカラー・インクは、ここに
記載した順序でインク・ジェット・プリント・ヘッドに
供給する必要は全くないことに留意されたい。しかし、
後述するように、第８図〜第18図に示したインク・ジェ
ット・プ・ヘッドは、プリント・ヘッドの左側のセクシ
ョンのカラー・プリントの為の48個のノズル群と、プリ
ント・ヘッドの右側セクションの黒色プリントの為の48
個のノズル群とを有する。

第10図の隔壁60において、インク供給口12c〜12b2は、
夫々この層60を貫通している。

第11図において、シアンの供給口12cは、２つのシアン
多岐管セクション130c及び130c′に通じるシアン・イン
ク供給チャネル142に接続されている。多岐管セクショ
ン130cは、圧力室22の左側アレイの外側の下側の中央部
分に隣接するように設けられている。多岐管セクション
130c′は、圧力室の左側アレイの左上の部分に隣接して
配置されている。更に、この層62のインク供給口12b2
は、黒インク多岐管セクション130b2及び130b2′に接続
されたチャネル144に通じている。多岐管セクション130
b2は、圧力室22の右側アレイの右下部分に隣接して設け
られ、多岐管セクション130b2′は、圧力室22の右側ア
レイの右上部分に隣接して設けられている。

イエロー・インク供給口12yは層62のチャネル146に通じ
ている。尚、第11図のイエロー・インク多岐管セクショ
ン130y及び130y′へのイエロー・インクの接続は別の層
で行われる。また、マゼンタ・インク供給口12m及び第
１黒インク供給口12b1は、この層62を貫通している。こ
れらのインク供給口は、夫々マゼンタ及び黒インク多岐
管、即ち第11図で130m、130m′、130b1及び130b1′で示
された部分にプリント・ヘッドの他の層の中で接続され
ている。分離した多岐管セクション間に142、144及び14
6の番号で示すような連絡チャネルを設けることによ
り、必要なインク供給ポートの数は10個ではなく僅か５
個だけで良い。更に、２以上の層にまたがって多岐管を
設けることにより、多岐管の深さ即ち容積を増加させ、
それにより音響的なコンプライアンスを向上することが
出来る。

第12図から判るように、第11図の層62の多岐管及び連絡
チャネルの位置に合わせて、層64の同様の多岐管及び連
絡チャネルを配置している。同様に、第13図の層66で
は、インク供給多岐管の部分が層66にまで及んでいるの
で多岐管の音響的コンプライアンスが更に増加される。
また、層66は、通路12y及び12y′も含んでいる。これら
の通路は第11図及び第12図の層62及び64の連絡チャネル
146の端部に通じている。また、これらの多岐管の容積
の増加及び音響的コンプライアンスの増加は、この層66
によって制限される。

第14図及び15図において、マゼンタ・インク供給口12m
は連絡チャネル148に接続され、このチャネルを介して
マゼンタ多岐管セクション130m及び130m′に接続されて
いる。更に、イエロー・インク供給口12yは、チャネル1
50を介して多岐管セクション130y（第14図）に接続され
ている。また、インク供給口12y′は、チャネル154を介
してイエロー・インク多岐管セクション130y′（第15
図）に接続されている。更に、黒インク供給口12b1は、
通路156を介して層68及び70（第14及び15図）に接続さ
れ、更にこの通路を介して黒インク多岐管セクション13
0b1及び130b2に通じている。

従って、上述の方法で各インク多岐管セクションにイン
クが供給される。また、個々の多岐管セクションの容積
は多層領域にまたがって多岐管セクションの部分を設け
ることにより増加している。

これらの多岐管セクションからインクが選択された黒、
シアン、マゼンタ及びイエローのインク圧力室22b1、22
b2、22c、22m及び22yに供給される経路について更に説
明する。また、これらのインク圧力室からそれらに対応
するノズルへのインク流の経路についても説明する。こ
の説明から他の圧力室及びノズルへのインク流経路も容
易に理解出来よう。

第13図及び第14図において、シアン・インク多岐管セク
ション130c′からのインクはインク供給チャネル102cの
インク供給口132cへと流れる。チャネル102cからのイン
クは、インク圧力室の供給口20c（第12図及び13図の層6
4及び66）を通ってインク圧力室22c（第11図の層62）の
上側部分に供給される。インクが圧力室22cを通って通
路100c（第12、13及び14図の層64、66及び68）へと流
れ、更にオフセット・チャネル71c（第15図の層70）へ
と流れる。オフセット・チャネル71cの下端部からイン
クが開口104c（第16図の層72）を介して対応するノズル
14c（第17図の層76）に流れる。このノズル14cは、開口
136cの位置に合わせて被覆保護層78（第18図）に設けら
れている。

同様に、イエロー・インク多岐管セクション130y（第14
図）からのインクは、インク供給チャネル102yの入口13
2y（第13図）へと流れる。インク供給チャネル102yから
のインクは、通路20y（第13及び12図の層66及び64）を
通ってインク圧力室22yの上側部分に供給される。この
インク圧力室の下側部分からのインクは、通路100y（第
12、13及び14図の層64、66及び68）を通ってオフセット
・チャネル71（第15図の層70）の下端部に流れる。この
オフセット・チャネルの上端部からのインクは、開口10
4y（第16図の層72）を介してノズル14y（第17図の層7
6）へと流れる。保護層78の開口136yは、ノズル口14yに
重なっている。同様に、インク圧力室22m、22b1及び22b
2に出入りするインクの経路に関連する要素の参照番号
には、夫々対応する添え字ｍ、b1及びb2を付している。

第８図、第15図及び第17図において、上述の多岐管の配
置により、第15図の右側アレイの48個のオフセット・チ
ャネルには、第17図の板46のノズルの右側列に含まれる
48個のノズルに沿って黒インクが供給される。更に、第
15図の左側のオフセット・チャネル・アレイの上側の列
の最初の８個のオフセット・チャネルには、シアン・イ
ンクが供給され、その隣の８個のオフセット・チャネル
にはマゼンタ・インクが供給され、同じ列の更に第３グ
ループの８個のオフセット・チャネルにはイエロー・イ
ンクが供給される。更に、左側のオフセット・チャネル
・アレイの下側列の最初の８個のオフセット・チャネル
にはイエロー・インクが供給され、次の８個のオフセッ
ト・チャネルにはシアン・インクが供給され、その次の
８個のオフセット・アレイにはマゼンタ・インクが供給
される。このように第15図のオフセット・チャネルの上
下の列をインタリーブ方式で構成することにより、この
構造を有する第17図のプリント・ヘッドのノズルにはイ
ンタリーブ方式で割り当てられたカラー・インクが供給
される。即ち、第17図の左側の列のノズル群の垂直方向
で隣合う各ノズルには異なる色のインクが供給される。
この構成により、ある色のインクのノズルの垂直間隔が
少なくとも２ドット分離れるので、カラー・プリンティ
ングが容易になる。このような多岐管の配置及びインク
供給方法を採用することにより、ノズルにインタリーブ
方式で供給する色の配列を所望により容易に変更するこ
とが可能である。

このように、第８図の本発明の実施例は、小型で製造が
容易で種々の優れた機能を有するインク・ジェット・プ
リント・ヘッドを実現している。

以上本発明の好適実施例について説明したが、本発明は
ここに説明した実施例のみに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱することなく必要に応じて種々の変
形及び変更を実施し得ることは当業者には明らかであ
る。

［発明の効果］ 本発明によれば、１列に配置された複数のノズルの各々
に対する円形のインク圧力室の各々の幾何学的中心が少
なくとも３つの交差しない列の１つの上になるように、
インク圧力室が配置され、１つの列の上のインク圧力室
の幾何学的中心は隣接した他の列の上のインク圧力室の
幾何学的中心とずれている。よって、１列に配置された
複数のノズルを接近させることができる。また、単に整
然とマトリクス状に配列する場合より、インク圧力室の
列に垂直な方向の寸法を小さくすることが出来、極めて
小型のインク・ジェット・プリント・ヘッド装置を実現
出来る。これらインク圧力室の列の方向は任意に調整出
来るので、所望により垂直、水平又は傾斜方向等、任意
の方向の寸法を小さくすることが出来る。更に、これら
のインク圧力室のインクを駆動する駆動手段もインク圧
力室の配置に対応して効率的に配置することが出来る。
また、ヘッド全体が多層板構造なので製造が容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッ
ドの好適実施例の分解斜視図、第２図は、本発明の基本
となる単一ノズルのインク・ジェット・プリント・ヘッ
ドの図、第３図は、第１図のインク・ジェット・プリン
ト・ヘッドの種々の層に亘る構成を平面的に示す模式
図、第４図は、本発明の他の好適実施例を示す分解斜視
図、第５図は、第４図のインク・ジェット・プリント・
ヘッドの種々の層に亘る構成を平面的示す模式図、第６
図は、本発明の更に別の実施例の分解斜視図、第７図
は、インク圧力室、インク供給口、インク出力通路、及
びオフセット・チャネルを重ねて示す模式図、第８図
は、本発明の他の実施例分解斜視図、第９図乃至第18図
は、第８図のインク・ジェット・プリント・ヘッドを構
成する各層の平面図である。 60:第４の板（隔壁層） 62:第２の板（インク圧力室層） 64、66、68、70、72:第３の板（インク通路層） 76:第１の板（ノズル層）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−111758（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−40672（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インク供給源からインクを受け、各ノズル
   に結合した各インク駆動手段に応答してプリント媒体に
   向かってインク滴を噴射するマルチ・ノズルのドロップ
   ・オン・デマンド型インク・ジェット・プリント・ヘッ
   ドであって、 互いに保持され、上記インク・ジェット・プリント・ヘ
   ッドを形成する複数の板を具え、 該複数の板の内の第１の板はインク噴射のためにインク
   滴が通過する１列になった複数のノズルを少なくとも有
   し、 上記複数の板の内の第２の板に複数の略円形のインク圧
   力室が形成され、該インク圧力室の各々の幾何学的中心
   が少なくとも３つの交差しない列の１つの上になるよう
   に上記インク圧力室は配置され、上記１つの列の上の上
   記インク圧力室の幾何学的中心は隣接した他の列の上の
   上記インク圧力室の幾何学的中心とずれており、上記イ
   ンク圧力室の各々はインク供給チャンネルに接続された
   インク入口と通路に接続されたインク出口とを有し、上
   記インク入口及び上記インク出口が上記インク圧力室の
   両側に互いに分離しており、上記インク供給チャンネル
   からインクを吸い込んでこのインクを上記通路を介して
   上記第１の板の関連したノズルの１つに送り、 少なくとも１個の通路板が上記第１の板及び上記第２の
   板をより分離し、上記通路板は上記ノズルの各々を上記
   インク出口の関連する１個に夫々接続する略等しい長さ
   及び断面領域の複数の通路を有し、 上記複数の板の内の第３の板は上記第２の板に隣接して
   配置されると共に上記インク圧力室の各々と結合した上
   記インク駆動手段を有し、 上記ノズルの各々は類似の共振特性を有し、上記ノズル
   の各々に関連した上記インク駆動手段がほぼ同じ波形に
   より駆動された際に上記ノズルの各々は略同じ噴射特性
   を有することを特徴とするインク・ジェット・プリント
   ・ヘッド。