JPH0348860B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、パルス化された液滴のエジエクタ装
置に用いられる逆止弁の形成方法に関するもので
ある。

本発明は、各種の圧力パルス滴噴射装置に使用
できるが、特に本発明の逆止弁をインクジエツト
記録システムに使用した場合に最良の利益をもた
らすのである。従つて、本発明はインクジエツト
記録システムに関連されたものとして以下に記述
される。

従来のドロツプ・オン・デマンド式のインクジ
エツトエジエクタでは、小径のオリフイスの回り
にインクの半月状球面が形成される。インクはそ
の表面張力によりエジエクタ内に保持される。圧
力パルスがインクを通して上記半月状球面に向か
うと、微量のインク滴が記録面に衝突してその位
置に印字するに充分な速度を持つてオリフイスか
ら噴射される。インクはインク溜めから補給され
る。圧力パルスエネルギは、インク溜め方向に向
かう液体内のエネルギ伝達中に、および後続滴噴
射液振動の粘性減衰中に消失される。これらのエ
ネルギ損失はインク溜めと圧力パルス発生手段と
の間に置かれる逆止弁によつて減少させることが
できる。圧力パルス発生手段は、通常は電気機械
トランスデユーサである。逆止弁は、トランスデ
ユーサからインク溜め系に圧力パルスが伝播する
のを防止するように設計される。

このような不都合な圧力パルス伝播を減少させ
るために、インク流路内に伝播規制手段を利用す
ることを記載した多くの文献がある。しかし、逆
止弁を利用することによつてもつと進んだ改良を
加えることができる。ドロツプ・オン・デマンド
式の装置で制御されるのは低流速、低流量である
ので、逆止弁は微少の圧力差にも非常に高感度で
なければならず、またＫHzレンジにも動作するも
のでなければならない。本発明の形成方法による
逆止弁は、比較的簡単に安価で製作でき、ドロツ
プ・オン・デマンド式のインクジエツトエジエク
タにおけるエネルギ損失を有効に防ぐことができ
る。

本発明は、以下に述べる好適な実施例による詳
細な説明および図面により理解できよう。

第１図は本発明の方法によつて形成した逆止弁
を備えたドロツプ・オン・デマンド式のインクジ
エツトエジエクタの側断面図、第２図は本発明の
好ましい態様を示す平面図、第３Ａ図は第２図の
−線に沿う側断面図、第３Ｂ図は開いた状態
の逆止弁を示す第２図の逆止弁の側断面図、第４
Ａ図は逆止弁基体表面における表面処理パター
ン、第４Ｂ図は第４Ａ図の−線に沿う逆止弁
基体の側断面図である。これらの図面は明瞭化の
ため等尺で描かれていない。

第１図にはインクジエツトエジエクタ１が示さ
れている。本実施例においては、インクエジエク
タ基体５の内部にインク流路４を備えている。イ
ンク流路４は円筒状の電気機械トランスデユーサ
７で囲まれている。９で示される逆止弁はインク
流路４内に挿入されている。インク溜め１１はイ
ンクエジエクタ１にインクを供給するために用い
られる。電位差を与える電源（図示せず）は導線
１３，１５により電気機械トランスデユーサ７の
内周導電壁２１および外周導電壁２３にそれぞれ
接続されている。

動作時には、インクジエツトエジエクタ１には
例えば重力に基づく毛細管現象によりインクがイ
ンク溜め１１から供給される。オリフイス１９か
ら滴１７を噴射させたいときは、電気機械トラン
スデユーサ７の導電内周面２１と導電外周面２３
にそれぞれ接続されている導線１３，１５に電気
的にパルスが供給される。電気機械トランスデユ
ーサ７は分極化され、導電内周面２１と導電外周
面２３との間の電位差により電気機械トランスデ
ユーサ７は半径方向に収縮し、インク流路４内の
インクが圧縮される。この圧力パルスは非圧縮性
の液体インク内を全ての方向に伝播する。逆止弁
９はこの圧力パルスの重要部分がインク溜め１１
をも含めてインク送り系内で消失することを防止
するために備えられる。ドロツプ・オン・デマン
ド式インクジエツトエジエクタにおける圧力パル
スは数ＫHzの割合で発生させるので、逆止弁９は
ＫHzレンジの応答性を有する必要がある。逆止弁
９はまた、その内外の大気圧差の微小な圧力差に
応答して開かなければならない。好ましくは、逆
止弁９は比較的安価で製造が容易でなければなら
ない。本発明の逆止弁９はこのような要望に応え
るものである。

次に第２図、第３Ａ図及び第３Ｂ図に着目する
と、そこにはその上に逆止弁マイクロリード２７
が形成された逆止弁基体２５を備えた逆止弁９が
示されている。逆止弁マイクロリード２７は層２
９に一体的に形成され、層２９と逆止弁マイクロ
リード２７とは電気化学的析出
（electrochemical deposition）によりそれぞれ
の位置に形成されている。流路３１はリード２７
が第３Ｂ図に示すような開放状態にあるときにイ
ンクの通過ができるように基体２５に形成され
る。層２９は、電気化学的析出により基体２５上
に形成される。層２９の残りの部分からマイクロ
リード２７を分離するためにＵ字型のギヤツプ３
３を形成するという、基体２５上に層２９を電気
化学的に析出する技術は、第４Ａ図及び第４Ｂ図
を参照にして述べる。

第４Ａ図は、その上に層２９、Ｕ字型ギヤツプ
３３およびマイクロリード２７が形成される基体
２５の表面３５を示す平面図である。基体２５表
面に付着すべき金属を電気化学的に析出する技術
は、製造技術として充分に進んでいる。その上に
析出が施される表面３５は、３つの方法により処
理される。基体表面３５は、希望するパターンに
関連する場所に応じて活性化、不動態化あるいは
抑制化（inhibit）される。基体表面３５の活性
化されている場所、即ち第４Ａ図において表面３
５の何も印のついていない領域に、析出金属は基
体２５表面上に電気メツキされ、強固な金属結合
で付着する。表面３５は「＋」印で示す領域２
７′において不動態である。この領域２７′におけ
る電気的析出により、第３Ａ図および第３Ｂ図の
層２９は基体表面３５に補填物を形成するが、２
７′で示す領域における層２９は基体２５に結合
せず、これにより領域２７′に対応する部分に、
分離可能なマイクロリード２７が形成される。マ
イクロリード２７を層２９の残りの部分から分離
するために、第４Ａ図にクロスハツチングで示し
たＵ形の領域３３′において表面３５は抑制かさ
れている。第２図及び第３Ａ図に示されているＵ
形のギヤツプ３３を形成するＵ形の領域３３′で
は、何ら析出は生じない。

マイクロリードバルブ２７製造の第１ステツプ
は、第３図の２５で示す基体弁座を設けることで
ある。この基体の材質は合成樹脂又は金属を使用
でき、また導電体又は絶縁体が使用できるが、も
し性質が導電性でない場合には、その上面はその
後に電気鋳造法（electroforming）および電気メ
ツキが可能な状態なものでなければならない。第
２図、第３図及び第４図に示される弁流路３１
は、基体に、ドリル加工、パンチ加工、モール
ド、エツチイングその他の手段により形成され、
第４Ｂ図に示すような栓３７を形成するための導
電性材料により充填される。この栓３７は後に溶
融、溶解、エツチイングその他により除去され
る。このような栓の材料には、例えば可溶性バイ
ンダのグラフアイトがある。栓３７の重要な性質
は、その後の電気メツキ中は弁流路３１を充填す
ることであり、その後容易に除去できることであ
る。第４Ａ図の３３′で示されるヘアピン形ある
いはＵ形のパターンは、次に基体表面に形成さ
れ、図示のように弁量路を取り囲んだ状態にされ
る。パターン３３′は、ベリリア、シリコンある
いはワツクスのような絶縁材料として析出され
る。この材料の重要な性質は、パターン３３′が
その後の電気メツキ処理中に層２９の析出に対し
て抑制化されることである。基体２５の表面３５
の残りの部分は、酸腐食により活性化され、同様
にその後の電気メツキ処理中の析出を促進する。
ヘアピンパターンの内側の領域は第４Ａ図の
「＋」印と２７′で示されている。領域２７′は、
次にその上面に導電性層２９が析出することによ
り不動態となるが層２９の基体に対する結合は弱
い。その結果、その後の電気メツキ処理中に第２
図及び第３図に示すマイクロリード２７が形成さ
れる。このように電気鋳造されたマイクロリード
２７は、パターン領域２７′において基体より容
易に分離するが、層２９は他の基体２５部分に一
体的に固着している。そのような不動態材料の一
例として、緩く結合したグラフアイト粉の薄い層
が挙げられる。第２図及び第３図におけるこの電
気メツキ層２９がこのように付着された後、栓３
７は除去され、マイクロリード２７は超音波振動
によつて分離される。

層２９を形成する例えばニツケルの電気化学的
析出は、ニツケルの層２９がおよそ25ミクロンの
厚さになるまで、標準的なメツキ技術を用いて行
なわれる。１mm長さ、0.5mm幅、25ミクロン厚の
ニツケルのマイクロリード２７は、40KHz以上の
共振周波数を持つている。更に、マイクロリード
２７内外の大気圧にわずかな差があつてもマイク
ロリード２７を充分に開かせることができる。

本発明の方法によつて形成した逆止弁９の利点
は、マイクロリード２７が撓んだときに、マイク
ロリードの根元がその材質の弾性限度を超えるこ
とがないように、弁が開くにつれ撓み圧が減少す
ることである。更に、逆流に対するシールは金属
対金属であるが、マイクロリード２７は、その表
面全体の細部を相補するように、基体に対抗する
位置に電気鋳造されたものである。

以上、特定の態様及び構成要素について述べた
が、本発明の思想および範囲を逸脱しない範囲で
変形を加えることは当業者ならば容易に理解でき
るであろう。例えば、本発明において、上述した
電気機械トランスデユーサの代わりに各種の電気
式あるいは電磁式素子を用いてもよい。特に、本
発明の方法によつて逆止弁は、米国特許第
3832576号、第3946398号、第4024544号に記載さ
れたシステムに有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法によつて形成した逆止弁
を備えたドロツプ・オン・デマンド式のインクジ
エツトエジエクタの側断面図、第２図は本発明の
好ましい態様を示す平面図、第３Ａ図は第２図の
−線に沿う側断面図、第３Ｂ図は開いた状態
の逆止弁を示す第２図の逆止弁の側断面図、第４
Ａ図は逆止弁基体表面における表面処理パター
ン、第４Ｂ図は第４Ａ図の−線に沿う逆止弁
基体の側断面図である。 １：インクジエツトエジエクタ、４：インク流
路、５：インクエジエクタ基体、９：逆止弁、１
１：インク溜、１３，１５：導線、１７：滴、１
９：管口、２１：導体内周壁、２３：導体外周
壁、２５：基体、２７：マイクロリード、２９：
層、３１：流路、３３：ギヤツプ、３５：基体表
面、３７：栓。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パルス圧力滴噴射装置用の基体の上に電気化
   学的析出によつて逆止弁を形成する方法であつ
   て、 (a) その上に電気化学的析出が施される表面を持
   つ基体を用意し、前記基体はこれを貫通する流
   路を備え、 (b) 前記流路を除去可能な栓によつて閉じ、 (c) 前記基体の表面に実質的にＵ形状パターンを
   形成して電気化学的析出を抑制する材質の前記
   栓を取り囲み、 (d) 抑制材質の前記実質的にＵ形状パターンの中
   の前記基体の前記表面に、前記表面に対して電
   気的に導通し且つ弱く結合される不動態化材質
   を形成し、 (e) 所望の厚さの析出が形成されるまで前記表面
   と前記不動態化材質の上に電気化学的に層を析
   出させ、更に、 (f) 前記除去可能な栓を除去する 逆止弁の電気的析出方法。