JPS6039028B2

JPS6039028B2 - インク・ジェット記録装置

Info

Publication number: JPS6039028B2
Application number: JP52121582A
Authority: JP
Inventors: ロマン・レイン; ハワ−ド・ハイマン・タウブ
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1976-11-03
Filing date: 1977-10-12
Publication date: 1985-09-04
Also published as: JPS5357839A; US4074277A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はインク・ジェット記録装置に関し、更に具体的
に言えば、インク・ジェット・アレイの小滴形成を同期
化するための装置に関する。

マルチ・ノズル・インク・ジェット・アレイで・は、一
様な励起及び、従って一様な小縦の分裂即ちインク・ジ
ェット流相互間の一様な小滴形成を達成することが困難
である。高品質の印字を達成する場合には、一様な小滴
の分裂が要求される。一様な励起を達成することが困難
である理由は、圧電駆動器及びインク・ジェット・ヘッ
ド則ち流体キャビティ、ノズル・プレート等の構造上の
共振のためである。この困難はアレイのノズルの数に比
例して増大する。０前記の問題を克服するための一つ
の可能な方法は、個々のインク・ジェット流に直接励起
を加えることであり、このようにして構造上の共振を回
避する。

このようなシステムは米国特許第３９４９４１び号明細
書に記述されている。

この米国特許には、ジェットを励起するために、夫々の
ジェットに局部的力を加える別々の電極を用いて小瓶を
形成させることが教示されている。このようなシステム
の重要な要素は、局部的力を与えるために用いられる電
圧により、インク・ジェット記録システムに用いられる
誘電体の破壊電位よりも大きな電位になる電界が発生さ
れることである。本発明によると、インク・ジェット流
相互間の小摘形成の同期化を達成するために、アレイの
それぞれ別々のインク・ジェット流は、それぞれのイン
ク・ジェット流に結合する音響フアィバ入力手段により
別々に音響励起される。従って、電界夕がインク・ジェ
ット流の近傍に発生されないので、誘電体の破壊の問題
が回避される。米国特許第３３８０５８４号明細書には
、パーティクル・セパレータが開示されており、ノズル
の振動を回避するためにインク・ジェット流の噴射に先
Ｚだって、小滴をを形成するためのパルスが流体溜に直
接印加される。

小滴の発生は、インク・ジェット・ヘッドに取り付けら
れた音響カプラとノズルとの間を音響離隔することによ
って達成される。音響カプラは、電気駆動振動子により
駆動さＺれる。しかしながら、この特許には、本発明の
ようにインク・ジェット・アレイ記録システムのそれぞ
れのインク・ジェット流相互間の同期化のためにそれぞ
れのインク・ジェット流がインク・ジェット・ヘッドか
ら噴射された後、個々のィン２ク・ジェット流に結合す
る別々の音響ェネルギを用いることが開示されていない
。従って、本発明の目的は、改良されたインク・ジェッ
ト記録装置を提供することにある。

本発明によると、インク・ジェット・アレイの２小滴形
成を同期化するための装置が提供される。

複数のインクの流れは、インク・ジェット・ヘッドから
噴射される。インクの流れ相互間の小滴形成を同期化す
るために、複数のインクの流れをそれぞれ別々に音響励
起するための手段が含まれる。．以下、図
面を参照して本発明の良好なる実施例を説明する。

先ず、第１図を参照するに、導管４を通してインク溜（
図示せず）からインクが供給されるマニホルド２かが示
されている。図示のような複数のノズル８，１０及び１
２が形成されているノズル・プレート６はマニホルド２
の前面に装着される。音響ファイバー４，１６及び１８
は、それぞれノズル８，１０及び１２から噴射するイン
ク・ジェット流２０，２４及び２６に音響エネルギを加
えるために、ノズル・プレート６から音響離隔されてそ
の前面に装着される。用語“音響ファィバ”は、音響フ
アィバ、並びにガラス及びプラスチックのような音響管
類を含む全ての音響結合手段を含む総称として用いられ
るが、これらに限定されるものではない。音響ファイバ
ー４，１６及び１８に周波数８０Ｋ世のオーダの音響ェ
ネルギを加えるために、例えば圧電変換器のような音響
ェネルギ源２８から線３０１こ音響ェネルギが加えられ
る。音響ェネルギ源２８は、ノズル・プレート６の外部
に示されているが、音響ェネルギ源はノズル・プレート
上６に形成されても良いことは勿論である。変形例とし
て、夫々の音響フアィバ入力のそれぞれに別々の音響ヱ
ネルギ源を使用してもよく、この場合関連付けられる同
期化手段は、インク・ジェット流が荷電電極組立体３２
で分裂して小浦を形成する時点を制御するための選択さ
れた潰乱周波数でそれぞれのインク・ジェット流を音響
励起するために音響入力を別々に同調するのに使用され
る。荷電電極組立体３２は、溝３４，３６及び３８が形
成されている標準の装置であり、これらの溝は、それら
の内側が金属化されて、導体４０，４２及び４４と電気
的に接触しており、これらの導体には、荷電電極組立体
３２の夫々の構内の小滴に電荷が印加されるか否かを制
御するための制御手段（図示せず）から選択的に電圧が
印加される。

インク・ジェット流２０，２４及び２６から形成された
インク小瀬は、偏向電極４４及び４６から成る偏向手段
を通過する。偏向電極４４は、アースに接続され、且つ
それに小滴をインク溜（図示せず）に返す導管５０を備
える一方の端部に形成されたガータ４８を有する。他方
、偏向電０極４６は、帯電された小滴をガータ４８に偏
向させるために正電圧源（ＶＤ）に接続される。非帯電
小瓶は偏向されず、非帯電小滴が矢印５４の方向に給送
されつつある紙５２のような記録媒体に衝突するような
通路に従う。タ次に、第２Ａ図乃至第２Ｄ図を参照す
るに、音響フアィバがノズル・プレートにどのように取
り付けられるかを示す。

第２Ａ図に示すように、例えば、シリコンのような半導
体基板に形成されてもよいノズル・プレート５６は、米
国特許第０３９２１９１６号に記述されていると同様な
エッチング技術を利用してそこに形成された複数のノズ
ル５８，６０，６２及び６４を有する。第２Ｂ図を参照
するに、溝６６，６８，７０及び７２は、前記の米国特
許と同様な従来の技術を利用して、深さ約０．０８乃至
０．１肋、直径０．３側のオーダに基板に食刻形成され
る。これらの溝は、第１図に示すように全ての溝がノズ
ルより下に位置するよりもむしろ間隔を容易にするため
に、夫々のノズルの上下に交互に配置される。第２Ｃ図
は、スベーサ７６及び７８を含むマニホルド７４に装着
されたノズル・プレート５６を示す。

マニホルド７４は、例えばスチール製であってもよい。
溝８０，８２，８４及び８６は、ノズル・プレート５６
のそれぞれの食刻溝６６，６８，７０及び７２に整列し
てマニホルド７４に形成される。ェラストマ・スベーサ
８８及び９０は、健乱周波数での音響離隔を与えるため
に、第２Ｄ図に示すように音響フアィバの端部から入′
４の増分で離隔される。この場合の入は音響潰乱周波数
である。第３図は、ノズル・プレート５６と、マニホル
ド７４に関連する溝との関係を明確に示すマニホルド７
４の断面図である。第２Ｄ図は、それぞれの溝の中に装
着されてはいるが、ェラストマ部材によりそれぞれの遥
から離隔されている直径０．２５柳のオーダの音響フア
ィバ９２，９４，９６及び９８を示す。

前述のように、ヱラストマ部材は、音響離隔を与え、０
リング、金属はどめから成ってもよく、または音響フア
ィバが取付けられる液状ゴムのビーズから形成し、これ
を硬化してもよい。硬化ゴム・ビーズは支持体として並
びに音響的離隔手段として役立く）。第４図は、音響フ
アィバ９６がノズル６２の近傍にどのように配置されし
かも音響フアィバ９６がェラストマ部材８８及び９０の
間隔のためにノズル■プレート５６またはマニホルド７
４に接触しないかを示すマニホルド７４の断面図である
。

従って、インク・ジェット・ヘッドは、音響ヱネルギ源
から音響離隔され、それによりインク・ジェット・ヘッ
ドの共振を防止する。また、それぞれのインク・ジェッ
ト流の音響励起は、ノズル・プレートに対向する荷電電
極構造体の表面に音響フアィバを装着することによって
も達成され得る。

従って、インク・ジェット流は、荷電電極構造体に入る
前に音響励起され、次いで励起に応答して荷電電極構造
体内で分裂してイ・滴を形成する。第５Ａ図乃至第５Ｃ
図は、音響フアイバが代表的な荷電電極組立体にどのよ
うに装着されるかを示す。第５Ａ図に示すように、例え
ば酸化アルミニウム（Ａ〆２０３）から形成されてもよ
い基板には、複数の溝１０２，１０４，１０６及び１０
８が形成される。次いで、第５Ｂ図に示すように、溝１
１０，１１２，１１４及び１１６が基板に形成される。
次いで、基板は荷電電極構造体を形成するために熱処理
される。次いで、第５Ｃ図に示すように、音響フアィバ
１１０８，１２０，１２２及び１２４は、それぞれの溝
内に装着されるが、それぞれのェラストマ部村１２６，
１２８，１３０及び１３２により夫々溝から離隔される
。第６図は、第５Ｃ図の線６−６に沿う断面図で夕あり
、音響ファイバー１８が溝１１０内にどうように配置さ
れるかを示す。

再び、音響離隔を与えるために、ェラストマ部材は、音
響フアィバの端部から入／ぬ増分ずつ離して配置される
。変形例として、荷電電極構造体は、米国特許第３９８
４８４３号明細書に記述されているように半導体基板か
ら形成でき、この場合、溝は第２Ａ図乃至第２Ｄ図に示
すようなノズル・プレートに食刻燈を形成する場合に述
べたと同様な技術を利用して、基板に食刻形成される。
第７図は、インク・ジェット流相互間の小涌の形成を同
期化するためにインク・ジェット流を音響励起する他の
方法を示す。

ノズル・プレート１３４には、ノズル１３６，１３８及
び１４０が形成される。支持組立体１４２は、ノズル・
プレート１３４と荷電電極組立体１４４との中間に配置
される。支持組立体１４２は、夫々の／「ンク・ジェッ
ト流のそれぞれの中心軸線にほぼ垂直に装着された音響
ファイバー４６，１４８及び１５０を有し、インク・ジ
ェット流が夫々の音響フアィバの上を通過するときイン
ク・ジェット流１５２，１５４及び１５６を音響励起し
、その結果、小滴が荷電電極構造体１４４で同期して形
成されるようになっている。第８Ａ図及び第８Ｂ図は、
第７図に示すような音響励起を与えるために、音響フア
ィバが支持組立体１５８にどのように装着されるかを示
す。

加工可能なガラス・セラミックまたはファイハボ−ドで
あってもよい支持部材１５８には、溝１６０，１６２，
１６４及び１６６が形成され、フアィバ１６８，１６９
，１７０及び１７２は、それぞれの溝内に装着されるが
、第８Ｂ図に示すように、それぞれのェラストマ部材１
７４，１７６，１７８及び１８０‘こよりそれぞれの溝
から離隔される。再び、ェラストマ部村は、音響フアィ
バの端部から入′奴曽分ずつ離して配置され、組立体の
高さ全体にわたってそのように配置される。インク・ジ
ェット・アレイから噴射するインク・ジェット流の音響
同期化は、前述の音響装着法の任意の方法により達成さ
れ得る。それにより、インク・ジェット・ヘッドの音響
振動及び共振を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による同期化構成を用いるインク・ジェ
ット記録システムの概略斜視図、第２Ａ図乃至第２Ｄ図
は音響フアィバがインク・ジェット・ノズル・プレート
に取り付けられる方法を示す工程図、第３図は第２Ｃ図
の線３一３に沿うィンク・ジェット・ヘッドの断面図、
第４図は第２０図の線４一４に沿うインク・ジェット・
ヘッドの断面図、第５Ａ図乃至第５Ｃ図は音響フアィバ
が荷電電極組立体に装着される方法を示す工程図、第６
図は第５Ｃ図の線６一６に沿う断面図、第７図は音響同
期化手段が、ノズル・プレートと荷電電極組立体との間
に配置された基板上に装着されたインク・ジェット・シ
ステムの一部断面を示す平面図、第８Ａ図及び第８Ｂ図
は第７図に示０すような基板に音響フアィバを装着する
ために、溝が基板に形成される方法を示す工程図である
。２．．．マニホルド、４・・・導管、６・・・ノズル・
プレート、８，１０，１２…ノズル、１４，１６，１８
・・・音響フアイバ、２０，２４，２６・・・インク・
タジェット流、２８・・・音響ェネルギ源、３２・・・
荷電電極組立体、４４，４６・・・偏向電極、４８・・
・ガ−夕、５０・・・導管「５２・・・記録媒体。第１図第２Ａ図第２８図第２Ｃ図第２０図第３図第４図第５Ａ図第５Ｂ図第６図第５Ｃ図第７図第８Ａ図第８８図

Claims

【特許請求の範囲】１インク源から供給されたインク流を噴射するノズル
と、音響エネルギ発生源と、上記音響エネルギを上記ノズルの近辺に伝送する音響
フアイバと、上記伝送された音響エネルギを上記噴射
された直後のインク流に対して空間を介して結合し音響
励起させるよう上記音響フアイバの一部に設けられた端
部とを有するインク・ジエツト記録装置において、上
記音響フアイバ並びにその端部は上記音響エネルギが上
記空間以外の径路によつて上記ノズルに伝達されること
を防ぐための音響的離隔手段によつて支持されているこ
とを特徴とするインク・ジエツト記録装置。