JPH0667620B2 - 流体ジエツト印刷ヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、流体ジエツト印刷ヘツドに関し、特に個々の
流体ジエツトに圧力瘤を発生しこれらジエツトが実質上
均一に分断して点滴流を生ぜしめるような型の刺激装置
に関する。

流体ジエツト印刷ヘツドを備えたインク・ジエツト・プ
リンタは知られており、複数のオリフイスを定めるオリ
フイス構造を有している。これらオリフイスは、水性イ
ンクの如き導電性の記録流体を加圧された流体供給マニ
ホルドから受け、そしてこの流体を１以上の列の平行な
流れで放出する。これら流れが点滴に分断するとき、点
滴は選択的に荷電され偏向され、それら点滴のあるもの
は印刷受け媒体に付着しまた残りの点滴は適当な捕獲器
構造によつて捕獲される。

点滴の荷電は、各流れの近くに配置された荷電電極へ荷
電電圧を選択的に印加することにより行なわれる。各オ
リフイスを流通する流体は流体フイラメントとして出て
来る。流体フイラメントの先端から点滴が切り離され、
この点滴形成時の関連する荷電電極の電圧と関係した電
荷を点滴は帯びる。各点滴は次に静電界にさらされ、こ
の電界は点滴をこれが帯びている電荷の大きさに比例し
た距離だけ偏向させる。このようにして、点滴は、１以
上の印刷位置へ偏向されることが可能であり、そして点
滴が印刷受け媒体に付着すべきでないときは隣接する捕
獲器構造へ偏向される。

インク・ジエツト・プリンタに使用される型の印刷ヘツ
ドでは、点滴形成を制御することが必要である。何故な
ら、自然の刺激擾乱に放置される場合、流体フイラメン
トは常軌を逸して分断して不規則な間隔で種々の大きさ
の点滴に分かれてしまうからである。このような不定の
点滴形成は点滴に対する正しい荷電及び偏向を妨げるこ
とになる。従つて、通例では全ての流体流へ刺激擾乱を
印加して均一な寸法でかつ規則的な間隔の点滴から成る
ジエツトを発生するようにしている。

従来、種々の型の刺激装置が提案されている。リヨン
（Lyon）外に1973年６月12日に発行された米国特許第3,
739,393号に開示されたインク・ジエツト印刷ヘツドに
おいては、諸流体オリフイスが薄く比較的可撓性のオリ
フイス板によつて定められている。１つの圧電変換器が
そのオリフイス板に１端で接触して一連の屈曲波を発生
し、これらはオリフイス板に沿つてその長手方向に進行
する。オリフイス板の各端部に設けられた諸ダンパは進
行する屈曲波を弱めて波の反射を防止する。オリフイス
板内の屈曲波は諸オリフイスの振動運動を生ぜしめ、こ
れは更にオリフイスから出て来る諸流体フイラメントに
圧力瘤を生ぜしめる。かくて、それら流体フイラメント
は比較的均一なジエツト点滴の流れに分断する。

判るであろうが、これら点滴流の分断は、進行波刺激を
用いる印刷ヘツドにおいては非同期である。従つて、印
刷ヘツドはその最大の印刷解像度で作動させることがで
きない。何故なら、各流れの点滴形成の正確な時刻は未
知であり、荷電電圧は荷電電極へ十分な時間の間供給し
てそれにより少なくとも１つの点滴が適切に荷電される
ように保証しなければならないからである。その結果、
１つより多い点滴が通常連続して荷電され、しかも荷電
電圧遷移時間の間に形成される不完全に荷電された点滴
が一般に生じる。

これらの問題に対する１つの解決策は、点滴刺激擾乱を
全てのフイラメントに同期して印加することである。も
し全てのジエツトが同一の径と速度とを有していてしか
も刺激擾乱がそれらジエツトに同時に印加される場合、
全フイラメントは点滴を同期して発生するであろう。こ
のような同期のとれた点滴発生は、荷電電極への荷電信
号の印加を大いに簡単にする。その理由は、諸ジエツト
の各々に対するそのタイミングが正確に同じであるから
である。加えて、荷電電圧遷移を点滴形成の合い間で起
こるように時間調整が可能である。従つて、不完全荷電
点滴の数は相当減少する。しかしながら、長い列に配し
た点滴流内の全ジエツト点滴流に対しそのような正確に
同期した刺激を与えることは、簡単なことではない。

シヤ（Cha）に1978年６月13日に発行された米国特許第
4,095,232号が開示する印刷ヘツドにおいては、刺激
は、流体マニホルドのオリフイス板と対向する側に装着
された圧力板を曲げることにより提供される。複数の圧
電変換器は、圧力板のマニホルドと対向する側上にその
圧力板の長手方向に沿つて配置されている。諸変換器は
一致して励起されて圧力板の振動を発生し、この振動は
その全長に渡つて同相となる。この方策は、それら変換
器のための相当量の装着構造を必要とし、また更に全て
の変換器が正確に同期しかつ実質上同一の振幅で作動す
ることが要求される。もしそれら変換器の１つあるいは
それ以上のものがわずかにずれた周波数であるいは低い
振幅で作動すると、進行波が発行してこれが圧力板に沿
つて移動し、それによつて非同期の点滴発生が生じてし
まう。更に、刺激振幅が印刷ヘツドの長さに沿つて変動
して、異なつた長さの流体フイラメントを発生してしま
う。

シヤ（Cha）外に1979年２月６日に発行された米国特許
第4,138,687号が開示する印刷ヘツドは、流体マニホル
ドの上部に装架された細長いピストンを有している。多
数の圧電変換器がピストンの長さに沿つて装着されてピ
ストンの垂直運動を生ぜしめそして流体ジエツトを刺激
する。このピストンはその長さ方向に沿つて複数の横断
スリツトを有しており、これらスリツトは上面及び下面
から交互に切り込まれている。これらスリツトはピスト
ンの高さの１／２以上であり、それによつてピストンを
貫通するどの水平面も諸スリツトの少なくともいくつか
によつて切断されるようにされている。これらスリツト
は、刺激過程の劣下を生ぜしめてしまうようなピストン
に沿つた波伝播を最小限にする。

認識されるであろうが、刺激ピストン又は圧力板の構造
を備えた印刷ヘツドにおいて使用される従来の圧電変換
器用の装着構造は、比較的複雑であり、印刷ヘツドのコ
スト、寸法及び重量を相当増大させる。更に、理解され
るであろうが、従来の多数の変換器から成る刺激器は、
それら変換器が発生する振動の振幅が実質上一様でない
とき、種々の動作障害をこうむる。

従つて、従来の流体ジエツト刺激装置に伴う制限の無い
刺激装置に対する要請があることが判る。

発明の要約 流体の複数のジエツト点滴流を発生する流体ジエツト印
刷ヘツドは、細長い空洞を定めるマニホルド手段と、及
び少なくとも１列に配置された複数のオリフイスを定め
るオリフイス板とを含んでいる。オリフイス板はマニホ
ルド手段に装着されており、諸オリフイスは空洞と連通
しまた１列のそれらオリフイスは空洞の細長い方向に概
して平行な方向に延在している。刺激器手段が空洞内に
装着されしかもオリフイス板から離間されて、これらの
間に流体貯槽を定める。刺激器手段は複数の圧電手段を
含んでおり、これらは電気的に励起されるとき実質上一
様な位相面の圧力波を発生し、これら圧力波は貯槽内の
流体中をオリフイス板に向かつて進行しそして諸オリフ
イスから流出する流体の諸ジエツト点滴流に分断を起こ
させる。刺激器手段は更に音響分離材料を含んでおり、
これは複数の圧電手段を取り囲みそしてそれら圧電手段
を空洞内に支持する手段を提供する。これによつて、オ
リフイスの列と平行な方向での刺激器手段に沿つた波伝
播は阻止できる。音響分離材料は、ポリウレタンフオー
ム材料から成ることが可能である。

圧電手段は、複数のスロツトを定めた細長い変換器を含
むことが可能であり、これらスロツトは変換器の対向す
る側から交互に延びてその変換器を部分的に貫通ししか
も上記オリフイスの列に対し実質上垂直である。刺激器
手段は更に貯槽に隣接した圧電手段の側と接触しかつこ
の圧電手段の反対側と接触する電極手段を備えることが
できる。印刷ヘツドは更にこの電極手段に接続された電
気信号発生器を含むことができ、それによつて変動電気
信号が電圧手段に跨つて印加されて貯槽内の流体に対応
する周波数の波を発生する。

刺激器手段は更に貯槽に隣接した各スロツトに渡つて延
在する密閉手段を備えることができ、それによつて諸ス
ロツトを密封して流体が貯槽から諸スロツトへ流れるの
を阻止する。密閉手段は更に前記貯槽に隣接した側の前
記音響分離材料の表面に渡つて延在することができ、以
て密閉手段は貯槽内の流体が音響分離材料と接触するの
を阻止する。

刺激器手段は更に細長い変換器の対向する面に装着され
た電極手段を備えることができる。これら対向面は変換
器の長さに沿つて延びておりそしてオリフイス板に対し
実質上直交している。電気信号発生器手段は諸電極手段
間に接続することが可能であり、それによつて変動電気
信号が圧電手段に跨つて印加されて貯槽内の流体に対応
する周波数の波を発生する。複数の圧電手段は音響分離
材料によつて空洞内に挿入位置決め可能である。音響分
離材料は電極手段を被つて、電極手段が貯槽内の流体か
ら電気的に分離されるようにする。

複数の圧電手段は、少なくとも１つの変換器列に配置さ
れかつオリフイスの列と実質上平行な方行に延在する複
数の変換器を含むことができる。諸変換器は一様に離間
され、音響分離材料は諸変換器の夫々をオリフイス板に
概して垂直なその側面で囲み、それによつて諸変換器は
音響的に分離される。刺激器手段は、諸変換器の夫々の
貯槽と隣接した側と接触しかつその反対側と接触する電
極手段を含むことができる。代替的には、刺激器手段は
諸変換器の夫々の対向する面に接着された電極手段を含
むことができ、これら対向する面はオリフイス板に対し
実質上直交する。

圧電手段は２つの平行な変換器列に配置された複数の変
換器を含むことができ、これら２列はオリフイスの列と
実質上平行な方向に延びている。

流体ジエツト印刷ヘツドは複数の圧電手段を電気的に励
起するための電気信号発生器手段を含むことができる。
この発生器手段は、交流駆動信号を発生する手段と、及
びこの交流駆動信号を圧電手段に供給して印刷ヘツドの
長さに沿つた諸ジエツト点滴流の適切な分断を生ぜしめ
る減衰器手段と、を有している。減衰器手段は複数のキ
ヤパシタから成ることができる。各キヤパシタは上記の
交流駆動信号を与える手段を圧電手段の関連するものに
電気的に接続する。

本発明に従う細長い圧電刺激器を形成する方法は次の諸
段階から成る。

（ａ） 薄板状の圧電材料のその対向面に導電性材料を
めつきする段階と、 （ｂ） 変換器のため所望の長さ及び高さを有する条片
に切る段階と、及び （ｃ） 前記条片の対向する非めつき側から交互にこの
条片の長さに沿つて一様な間隔でスロツトを切る段階。

本発明に従つて構成された流体ジエツト印刷ヘツドの刺
激器を電気的に同調させる方法は、次の諸段階から成
る。

（ａ） 駆動信号を圧電手段の全てに印加する段階と、 （ｂ） 圧電手段の最初のものに最も近いジエツトの流
体フイラメント長を監視し、その間これに供給される電
流を調節して前記圧電手段の最初のものに印加されるべ
き最適電流レベルを決定する段階と、 （ｃ） 残りの圧電手段の夫々に対し上記（ｂ）の段階
を繰返す段階と、及び （ｄ） 適当な大きさのインピーダンスを圧電手段の夫
々に直列に接続して、圧電手段が単一の駆動信号源によ
つて駆動され各圧電手段がその夫々の最適電流レベルを
受けるようにする段階。

このインピーダンスを接続する段階は、所望のインピー
ダンスのキヤパシタを前記圧電手段の夫々に直列に接続
する段階を含むことができる。

従つて、本発明の目的は、音響分離材料によつて装着さ
れた複数の圧電手段を備えた刺激装置を有する流体ジエ
ツト印刷ヘツドを提供することである。本発明の他の目
的は、複数の圧電手段が１つの細長い変換器によつて定
められる、上記のような印刷ヘツドを提供することであ
る。本発明の他の目的は、変換器の対向側から交互に延
びて変換器を部分的に貫通しかつオリフイスの列に実質
上垂直となつた複数のスロツトを変換器が定める、上記
のような印刷ヘツドを提供することである。本発明の他
の目的は、電気信号発生器が変換器上の複数の電極の間
に接続される、上記のような印刷ヘツドを提供すること
である。本発明の他の目的は、オリフイスの列と実質上
平行な方向に延在する少なくとも１つの変換器列に配置
された複数の変換器を複数の圧電手段が含み、かつ音響
分離材料が諸変換器の夫々を印刷ヘツド貯槽の流体及び
オリフイス板に概して垂直なそれらの側面にて囲む、上
記のような印刷ヘツドを提供することである。本発明の
他の目的は、諸スロツトの夫々内の密閉材料が貯槽から
諸スロツト内への流体の流れを阻止する、上記のような
印刷ヘツドを提供することである。本発明の他の目的
は、駆動信号を複数の圧電手段に供給する駆動回路が各
圧電手段に供給される駆動信号を減衰してその動作を最
適にする、上記のような印刷ヘツドを提供することであ
る。本発明の他の目的は、そのような各圧電手段に対し
必要な減衰と及びこのような減衰を圧電手段に直列に接
続されるとき与えるインピーダンスの素子値とを決定す
る方法を提供することである。本発明の他の目的は、密
閉材料が貯槽を変換器手段から分離する、上記のような
印刷ヘツドを提供することである。

以下本発明を図面を参照して詳細に説明する。

好ましい諸実施例の詳述 本発明は、複数のジエツト点滴流を発生するインク・ジ
エツト印刷システムにおいて使用することが可能な如き
流体ジエツト印刷ヘツドに関し、詳細には改良した点滴
刺激装置を備えた印刷ヘツドに関する。第１図及び第２
図に見られるように、流体ジエツト印刷ヘツドはマニホ
ルド手段を備えており、これは上側マニホルド部10と下
側マニホルド部12とを含んでいてその中に細長い空洞14
を定める。マニホルド部10及び12はボルト16によつて互
いに保持されており、このボルトはそれらの間に密閉リ
ング18を押圧して流体漏れ防止シールを提供する。

印刷ヘツドは更にオリフイス板20を備えており、これは
少なくとも１つの比較的長い列に配置された複数のオリ
フイス22を定める。オリフイス板20は、接着剤あるいは
はんだ付け又はその他の適当な手段によつてマニホルド
部12の底に装着される。諸オリフイス22は空洞14と連通
し、それらオリフイスの列は空洞14の細長い方向と概し
て平行に延びている。

刺激器手段24は、空洞14内に装着され、そして第２図及
び第３図に示すように距離Ｄだけオリフイス板20から隔
置されており、この距離Ｄは印刷ヘツドにより使用され
る流体を通過する刺激波のほぼ１／２波長である。刺激
器24とオリフイス板20とはそれらの間に流体貯槽26を定
める。刺激器手段24は複数の圧電手段を備えており、こ
れらは、細長い変換器27により定められそして発振信号
によつて励起されるとき垂直方向に伸縮する。刺激器手
段は更に音響分離材料28を備えており、これは圧電手段
を囲みそして圧電手段を空洞14内に支持する手段を提供
する。

圧電手段の底面の振動運動は、実質上一様な位相面の圧
力波を貯槽26内の流体中に発生する。これら圧力波は流
体中を下方へ進行しそして諸オリフイス22から流出する
流体フイラメントに結合されてそれらフイラメントを分
断してジエツト点滴流にする。変換器27は、セラミツク
圧電材料から構成されており、これは適当な電圧差を受
けるとき寸法変化する。変換器27は、電気信号発生器29
が発生する発振励起信号に応答してこの発生器の出力周
波数に一致する周波数で垂直に振動する。

第２図に見られるように、諸流体フイラメントは分断し
て一連の比較的均一で等間隔の点滴31となる。流体中の
圧力波の実質上一様な位相面の結果として、フイラメン
ト刺激は同期されそして諸ジエツト点滴流の夫々内の点
滴は同期して発生される。周知の方法にて、これら点滴
は荷電電極手段によつて電気的に荷電することができ、
この荷電電極は流体フイラメントの先端に隣接しており
この電極には点滴形勢の間荷電電圧が印加される。諸点
滴が同期して形成されるため、諸荷電電圧は同期して荷
電電極に印加することができ、これによつて点滴流内の
個々の点滴の制御された精密な荷電を生ぜしめることが
できる。荷電の後、周知のように、点滴31は単一電界あ
るいは複数の電界によつて偏向されて捕獲器へさもなけ
れば印刷受け媒体へ向けられる。

流体は貯槽26へ流体供給入口32を介して供給され、この
入口32は第２図に示されるように上側マニホルド部10と
これに対しボルト34によつて取り付けられた支持板33と
を貫通して下方に伸びている。入口32は、貯槽26の実質
上全長に渡つて延びている溝36内で終端している。同様
な溝38が貯槽26及び流体出口40と連通しており、流体を
印刷ヘツドから除去する手段あるいは休止時の交差洗浄
の間の手段を提供する。

第４図に示されるように、細長い変換器27は複数のスロ
ツト42を定めており、これらスロツトは変換器の対向側
から交互に延びて変換器を部分的に貫きそれによつて複
数の圧電手段を定める。諸スロツトの夫々は、第１図に
示される如く変換器が空洞14内に配置されるとき、諸オ
リフイスの列と実質上垂直である。これらスロツト42
は、圧電材料のブロツクを切り込みそしてスロツトの先
端とブロツクの対向面との間にほぼ0.13cm（ほぼ0.05イ
ンチ）残すことによつて形成することができる。本発明
に従つて構成された１つの変換器においては、同一側か
ら切り込まれた諸スロツトはほぼ0.64cm（ほぼ0.25イン
チ）の距離だけ互いに離間された。

これらスロツト42は、変換器27の長さに沿つた波移動あ
るいは屈曲の可能性を相当減少させる。更に、音響分離
材料は、例えばポリウレタン・フオーム材料から成るこ
とが可能であり、これは圧電変換器を支持する手段を提
供し、それによつて振動はマニホルド部10に結合されな
いようにする。このように、変換器あるいはこれと関連
した支持構造を介する希望しない波伝達は最小にされ、
そして概して歪を受けない下方への進行波が貯槽26内の
流体に発生される。

複数の圧電手段の電気的刺激を提供するため、電気信号
発生器29が導体44によつて複数の電極46へ結合される。
各電極46は、諸圧電手段の各１つ即ち特定の圧電手段を
定める変換器の部分と関連しておりそしてこれを付勢す
るための手段を提供する。第４図に示されるように、諸
電極46はスロツト42を橋絡する導体48によつて並列に接
続することができる。これら電極は、スロツト42の切り
込みの前に圧電材料にめつきしてもよい。

導体50は、発生器29を貯槽26内の導電性流体へ導電性の
マニホルド部12を介して電気的に接続する手段を提供す
る。流体は、変換器の底部の諸表面30と接触し、そして
電極46と対向する第２組の電極として実効上作用する。
諸電極46と変換器の反対側に接触する流体との間の変動
する電位差は、変換器に渡る所望の変動電圧電位を発生
し、それによつて圧電手段を垂直に振動させる。

第１図及び第２図に示されるように、低密度の音響分離
材料28は変換器27を囲み、これをマニホルド部10から効
果的に分離する。更に、材料28は、変換器27とマニホル
ド部10との両方に接着されるため、変換器27を空洞14内
に配置する。室温硫化処理されたシリコンの如き密閉手
段53は、番号54で示す如く諸スロツト42に渡つてこれら
の中へ延びていて、それにより諸スロツト42を密閉し貯
槽26からの流体がスロツト内へ流れるのを防止する。室
温硫化シリコン材料53はまた音響分離材料28をも被う。
これは、多孔性フオームが使用されるとき、貯槽内の流
体が音響分離材料と接触するのを防止する。しかし、認
識されるように、材料53は諸表面30を被つておらず、そ
れによつてそれら諸表面と流体との間の電気的接触を可
能にする。更に空洞14内に設けられているのは、エポキ
シ層55であり、これは刺激手段用の裏打ち材料として働
くと同時に、刺激器変換器27及びこれに形成された諸ス
ロツト42を大気から密閉する。

第５図及び第６図は本発明の第２実施例を示している。
刺激器手段の構成並びにこれへの発生器29の接続を除い
て、印刷ヘツドは第１図乃板第４図の実施例に示したも
のと同一構造のものである。従つて、これら２つの実施
例においては同一の印刷ヘツド要素を示すために対応し
た参照番号を使用してある。

この第２実施例においては、複数の圧電手段が細長い変
換器56によつて定められている。細長変換器56の対向面
の導電性被い58及び60は、圧電手段用の諸電極を提供す
る。被い58及び60は変換器の長さに沿つて電気的に絶え
間なく続いているため、複数の圧電手段は効果上並列に
接続される。

第５図から判るように、刺激器手段が音響分離材料28に
よつて空洞14内に装架されるとき、被い58及び60を有す
る対向面は変換器56の長さに沿つて延在しそしてオリフ
イス板20と概して直交する。被い58及び60は曲がりくね
つた電極を定め、これらは、変換器56の下側に沿つて延
在する非被覆領域62を除いて圧電変換器56の側面を実質
上全て被う。従つて、第５図から判るであろうが、音響
分離材料28は、電極58及び60を完全に被いそして貯槽26
内の導電性流体によるそれら電極間の如何なる接触をも
阻止する。このことは、シリコン材料53が諸スロツト42
を密閉するのに使用されるが刺激器手段の全下面を被わ
ないため、望ましい。

電気的導体64及び66は、発生器29へ電気的に接続されて
必要な励起信号を電極58及び60へ与える。変換器56が形
成される圧電材料は、この材料に跨つて印加される電気
的電圧差に対し横断する方向に振動する型のものであ
る。その結果、変換器56は垂直に振動して、点滴分断の
刺激が前述したのと同じ方法で貯槽26内の流体に発生さ
れる波によつて提供される。

変換器56は薄板状のセラミツク圧電材料から有利に製造
でき、その厚さは変換器の所望の幅Ｃに等しい。導電性
被いが、めつき技術あるいはその他の適当な技術によつ
て対向側に形成される。次に、その薄板は、変換器用の
所望の長さ及び高さを有する条片に切られる。最後に、
諸スロツト42が条片の対向側から切り込まれる。非被覆
領域62は機械加工あるいはエツチングの如き他の技術に
よつて形成することができる。

第７図は、流体ジエツト印刷ヘツドの第３実施例に組み
込まれる圧電手段を示している。印刷ヘツド構造の残り
の部分は第１図乃至第６図に示したものと同一であり、
従つて省略する。圧電手段は複数の変換器68を備えてお
り、これらは少なくとも１つの変換器列に配置されてい
る。この変換器列は、刺激器手段が印刷ヘツドのマニホ
ルド内に配置されるとき、オリフイスの列と実質上平行
な方向に延びる。諸変換器68は、一様に離間され、そし
てその夫々はオリフイス板に概して垂直な諸変換器の側
面の音響分離材料28によつて囲まれている。音響分離材
料28は、諸変換器68の４つの全側面と及び刺激器手段を
配置する空洞を定めるマニホルド部10とに接着されてい
る。その結果、音響分離材料28は、諸変換器68の夫々を
印刷ヘツド構造の残りの部分から並びにその列内の他の
変換器から効果上分離し、それと同時に諸変換器をそれ
らの動作位置をそれらの動作位置に支持する手段を提供
する。

刺激器手段は更に電極手段を備えており、この電極手段
は諸変換器の夫々の対向する面に配置された電極70及び
72から成る。図示のように、これら対向する面は、刺激
器手段がマニホルド内に装着されるとき、オリフイス板
と実質上直交する。電極70及び72は金属の薄い層から成
り、これらは諸変換器の所望の面にめつきされる。図示
の如く、電気導体74は、諸電極70間に延びておりそして
それら電極70の夫々に電気的に接続されている。同様
に、電気導体76は諸電極72の間に延びておりそして各電
極72へ電気的に接続されている。電気信号発生器から発
振電気電位が導体74及び76間に加えられるとき、諸変換
器68は対向電極70及び72間の電界に応答して垂直に振動
する。

電極70及び72は、それらの下側縁部を刺激器手段の底面
より上の方で終端されることにより印刷ヘツド貯槽内の
流体から絶縁されており、それによつて音響分離材料は
それら電極70及び72を被つてそれら電極を貯槽内の流体
から電気的に絶縁する。室温硫化材料は、材料28の底面
を貯槽内の流体から密閉するのに使用することができ
る。

理解されるであろうが、使用される諸圧電変換器がこれ
らに跨る電界に平行な方向に振動するものの場合、電極
70及び72は除去され、そして諸電極を第４図に示したも
のと同じような形式で諸変換器68の上面に配置すること
ができる。このような配置では、諸変換器の諸底面は貯
槽内の流体へ露程され、そして第２組の対向する電極と
して働く。電気信号発生器手段が諸変換器の上面の諸電
極と貯槽を定める導電性のマニホルドとの間に接続さ
れ、それにより圧電材料は電気的に刺激される。

次に、第７図と同様な第８図には、刺激器手段の構成の
変形例が示されている。詳細には、変換器68及び68′が
１対の変換器列内に配置されている。第８図の刺激器手
段が印刷ヘツド内に装着されるとき、両変換器列はオリ
フイスの列と概して平行に延びる。電気的導体74及び7
4′は電気信号発生器手段の１端に電気的に接続され、
他方電気的導体76及び76′は電気信号発生器手段の他端
に電気的に接続される。その結果、全ての変換器68及び
68′は同期して振動し、実質上一様な位相面を有する波
を流体中に発生する。音響分離材料28は、諸変換器68及
び68′用の支持構成を提供するだけでなく、諸変換器と
これと関連した印刷ヘツド装着構造との間の分離を提供
する。

第１図乃至第６図の諸実施例に関して、好ましいこと
は、高さＡ（第４図）が細長い変換器27内の波の波長の
１／２よりも大きくないことであり、これにより良好な
ピストン発振子として働く。交互のスロツト42の間隔Ｂ
及び変換器27の幅Ｃは、好ましくは変換器27内の諸振動
の波長の１／６〜１／８に制限される。このような寸法
制限は、変換器の長さに沿つた実質的な波運動が発生さ
れないように保証する。

同様に、第７図及び第８図の両実施例における諸変換器
68及び68′の高に関しては、この寸法が波長の１／２を
越えないことが好ましく、かつ諸変換器の各々の他の２
つの寸法はほぼ１／６〜１／８波長が好ましい。変換器
列内の隣接変換器の間隔は、１波長の１／30の桁の長さ
が好ましい。隣接変換器の間隔をより大きくすると諸変
換器の夫々の分離も増大するが、この変換器間の相当大
きな間隔によつて一様な位相面を有しない波を流体中に
発生してしまう。もし諸変換器があまりにも遠く隔置さ
れる場合、各変換器は分離した波を発生する傾向とな
り、これら波はその列内の他の変換器が発生する波と干
渉することになる。

次に、第９図及び第10図において、第６図の刺激器のも
のと同様な方法で構成された刺激器手段が示されてい
る。しかし、第９図及び第10図の刺激器配置では、導電
性被い58は箇所80で機械的に切断されるかあるいはエツ
チされる。同様に、導電性被い60は箇所80と対向する変
換器に沿つた箇所にて機械的に切断されるかあるいはエ
ツチされる。この効果は、変換器を電気的に分割して部
分82、84、86、88、90、92、94及び96にすることであ
る。これら８つの部分は夫々ほぼ１／２〜１波長の長さ
であり、そして個々のものは導体98、100、102、104、1
06、108、110及び112に夫々接続されている。８つの部
分が例示の目的で示してあるが、刺激器装置はより多く
の部分を有するように本発明に従つて構成することもで
きる。第10図に示されるように、電気的導体114は被い6
0の諸部分を互いに電気的に接続する。しかし、この導
体114は、導電層60の切断が行なわれない場合には、必
要ではない。このような場合、層60は変換器の全長に渡
つて絶え間ない導電性被いを提供し、そして単一の電気
的接続が変換器に沿つた任意の箇所で被いに対し行なわ
れることが必要なだけである。

第９図及び第10図の配置は、変換器の別々の部分が単一
の駆動信号によつて駆動されるのを可能にするものであ
り、この単一の駆動信号はそのような各部分に対し最適
な駆動振幅となるように選択的に減衰される。第11図に
示すように、複数の圧電手段を電気的に励起する電気信
号発生器は、交流駆動信号を発生する手段116と、交流
駆動信号を圧電手段に供給するためキヤパシタ118、12
0、122、124、126、128及び130を含む減衰器手段と、を
備えている。駆動信号の振幅は、そのような圧電手段の
夫々に対し設定されて、それにより印刷ヘツドの長さに
沿つてジエツト点滴流の適切な分断を生ぜしめる。

諸キヤパシタは、諸部分82〜96が概して容量性であるた
め、駆動電流を減衰させるのに使用する。その結果、キ
ヤパシタ118〜130、各変換器部分に印加される駆動電流
には比較的ほとんど位相シフトを与えることはない。

判つたことは、特定の印刷ヘツドに関して必要な種々の
キヤパシタの値が１回の試験手続で実験的に決定するこ
とが可能であることである。即ち、刺激器手段を備えた
印刷ヘツドを作動させ、そして問題の変換器部分の概し
て真下のジエツト流を観察する。諸部分82〜96は夫々１
オームの諸抵抗器と直列に電気接続するが、容量性の減
衰は全く提供しない。電圧計を問題の部分に接続した１
オーム抵抗器に跨つて置いてそれにより駆動電流を監視
する。問題のその部分及び１オーム抵抗器に跨る駆動電
圧に変化させ、そして最小長さの流体フイラメント及び
ジエツト点滴流の最適分断を生ぜしめるその部分用の駆
動電流を決定する。

この動作は変換器の諸部分の夫々に対し繰返し、その変
換器部分のおおよそ中心にあるジエツト点滴流を最小フ
イラメント長及び最適分断に関して監視する。最大の駆
動電流を必要とする変換器の部分（第11図では部分86）
は、次に減衰無しで作動させる。諸部分の残りは電気的
に直列に挿入した諸キヤパシタを有しており、それによ
つて試験中に最適分断を提供することを発見したレベル
へ駆動電流を減少させる。

本文に記載した装置の諸形式及び諸方法は本発明の好ま
しい実施例を構成するが、本発明はこれら装置の正確な
形式に限定されるものではなく任意の変更が本発明の範
囲を逸脱することなく可能であることを理解すべきであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す分解透視図。 第２図は、第１図の線２−２に概して沿つた断面図。 第３図は、第２図と同様な拡大部分断面図。 第４図は、本発明の第１実施例に組み込まれた圧電手段
の透視図。 第５図は、本発明の第２実施例を示す第２図と同様な断
面図。 第６図は、本発明の第２実施例に組み込まれた圧電手段
の透視図。 第７図は、本発明の第３実施例に組み込まれた刺激器手
段の部分破断した透視図。 第８図は、第３実施例に使用することが可能な刺激器手
段の変形を示す第７図と同様な透視図。 第９図は、本発明の更に別の実施例に組み込まれた圧電
手段の正面図。 第10図は、第９図の圧電手段の平面図。 第11図は、圧電手段の同調を示す電気回路図。 〔符号説明〕 10:上側マニホルド部、12:下側マニホルド部、14:空
洞、16:ボルト、18:密閉リング、20:オリフイス板、22:
オリフイス、24:刺激器手段、26:流体貯槽、27:変換
器、28:音響分離材料、29:電気信号発生器、30:表面、3
2:流体供給入口、34:ボルト、36、38:溝、40:流体出
口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デ−ビツド・ハンプトン・レスタ− アメリカ合衆国テキサス州75225ダラス・ デロアチエ7027 (56)参考文献 特開 昭54−21724（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−5263（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−84977（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−188372（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−3872（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−117334（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−88415（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−101869（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体の複数のジェット点滴流を発生する流
   体ジェット印刷ヘッドであって、細長い空洞（14）をそ
   の中に定めるマニホルド手段（10）と、少なくとも１列
   に配置された複数のオリフィス（22）を定めるオリフィ
   ス板（20）であって、前記複数のオリフィスが前記空洞
   と連通しかつ前記列が前記空洞の細長さの方向と概して
   平行な方向に延びるように前記マニホルド手段に装着さ
   れた前記のオリフィス板（20）と、前記空洞内に装着さ
   れておりかつ前記オリフィス板から離間されてそれによ
   りそれとの間に流体貯槽（26）を定める刺激器手段（2
   4）と、を含む上記流体ジェット印刷ヘッドにおいて、
   前記刺激器手段が、 イ） 前記貯槽内の流体と直接接触する底面（30）を有
   する複数の圧電手段（82〜96）であって、前記複数の圧
   電手段は複数のスロット（42）を有する細長い変換器に
   よって定められ、前記複数のスロットは前記変換器の互
   いに対向する側から交互に延びて前記変換器を部分的に
   貫通しておりかつ前記オリフィスの列に実質上垂直であ
   る、前記の複数の圧電手段（82〜96）と、 ロ） 前記圧電手段を囲んでおりかつ前記空洞内で前記
   圧電手段を支持する手段を提供する音響分離材料（28）
   であって、それによって前記オリフィスの列に平行な方
   向における前記刺激器手段に沿った伝播を阻止する、前
   記の音響分離材料（28）と、及び ハ） 前記複数の圧電手段を電気的に励起する電気信号
   発生器手段（29）であって、該発生器手段は、交流駆動
   信号を与える手段（116）と、及び前記交流駆動信号
   を、前記印刷ヘッドの長さに沿った前記複数のジェット
   点滴流の適切な分断が生ずるよう各圧電手段に対し設定
   した前記駆動信号の大きさで、前記圧電手段に供給する
   減衰器手段（118〜130）と、を含む前記の電気信号発生
   器手段（29）と、 を備え、これにより前記複数の圧電手段は電気的に励起
   されると実質上一様な位相面の複数の圧力波を発生し、
   該複数の圧力波は前記貯槽内の流体中を前記オリフィス
   板に向かって進行しかつ該複数の圧力波は前記複数のオ
   リフィスを流れる流体のジェット点滴流への分断を生ぜ
   しめること、を特徴とする流体ジェット印刷ヘッド。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の流体ジェット
   印刷ヘッドにおいて、前記減衰手段は複数のキャパシタ
   （118〜130）から成り、各前記キャパシタは前記の交流
   駆動信号を与える手段（116）を前記圧電手段（82〜9
   6）の関係するものへ電気的に接続する、流体ジェット
   印刷ヘッド。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第２項記載の流体ジェット
   印刷ヘッドにおいて、前記刺激器手段は、前記変換器の
   前記貯槽に隣接した側と接触しまた前記変換器のそれと
   反対の側と接触する電極手段（46）を含む、流体ジェッ
   ト印刷ヘッド。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第２項記載の流体ジェット
   印刷ヘッドにおいて、前記刺激器手段は、前記貯槽に隣
   接した各スロットに渡って延在しかつ前記音響分離材料
   （28）の前記貯槽に隣接した側の表面に渡って延在し
   て、前記複数のスロットを密閉しかつ前記貯槽から前記
   複数のスロット内への流体の流れを阻止する密閉手段
   （53）を含む、流体ジェット印刷ヘッド。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項記載の流体ジェット
   印刷ヘッドにおいて、前記音響分離材料（28）がポリウ
   レタン・フォーム材料から成る、流体ジェット印刷ヘッ
   ド。
6. 【請求項６】特許請求の範囲第２項記載の流体ジェット
   印刷ヘッドにおいて、前記刺激器手段は前記変換器の互
   いに対向する面に装着された電極手段（58）を含み、前
   記互いに対向する面は前記変換器の長さに沿って延在し
   ておりかつ前記オリフィス板に実質上直交している、流
   体ジェット印刷ヘッド。
7. 【請求項７】特許請求の範囲第６項記載の流体ジェット
   印刷ヘッドにおいて、前記複数の圧電手段は前記音響分
   離材料（28）によって前記空洞内に挿入配置され、また
   前記音響分離材料（28）は前記電極手段を被い、それに
   よって前記電極手段は前記貯槽内の流体から電気的に分
   離される、流体ジェット印刷ヘッド。
8. 【請求項８】特許請求の範囲第２項記載の流体ジェット
   印刷ヘッドにおいて、前記変換器の高さは前記変換器を
   通る刺激波の波長の１／２にほぼ等しい、流体ジェット
   印刷ヘッド。