DE69811749T2

DE69811749T2 - Flüssigkeitsausstossen und Druckgerät

Info

Publication number: DE69811749T2
Application number: DE69811749T
Authority: DE
Inventors: Jyunichi Aizawa; Hiroshi Fukumoto; Hiromu Narumiya
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-04-03
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2018-03-19
Also published as: EP0869001A2; EP0869001A3; JP3242859B2; JPH10278253A; DE69811749D1; US6154235A; EP0869001B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung und insbesondere einen Kopf zum Gebrauch in einem Tintenstrahldrucker.

Beschreibung des Stands der Technik

Historisch hat ein Tintenstrahldruckerkopf ein Verfahren zum Einleiten von einem piezoelektrischen Wandler erzeugten Schallwellen in Tinte verwendet, um Tintentröpfchen oder Tintensprühnebel unter Nutzung der Schallenergie der Schallwellen auszustoßen. Ein Kopf zum Erhöhen der Dichte der Schallenergie durch Fokussieren von Schallwellen ist in Betracht gezogen worden, um den Tintenausstoß-Wirkungsgrad zu erhöhen.
Fig. 19 ist eine weggeschnittene Perspektivansicht eines herkömmlichen Tintenstrahldruckerkopfs. Fig. 20 ist eine Querschnittsansicht entlang der xz-Ebene von Fig. 19.
Ein Tintenbehälter 110 hat eine Ausnehmung zur Aufnahme von Tinte 130 mit einer unteren Oberfläche, die als eine reflektierende Oberfläche 111 dient. Die reflektierende Oberfläche 111 definiert im Querschnitt entlang der xz-Ebene eine Parabel. Eine Vielzahl von piezoelektrischen Wandlern 120, die in zwei Reihen angeordnet sind, wobei die piezoelektrischen Wandler 120 in jeder Reihe in der y-Richtung angeordnet sind, ist über der (in der positiven x-Richtung der) Ausnehmung des Tintenbehälters 110 angeordnet. Ein Spalt zwischen den zwei Reihen definiert eine Ausstoßöffnung 119. Jeder piezoelektrische Wandler 120 weist eine obere Elektrode 121 und eine untere Elektrode 122 auf, die mit einer Wechselstromversorgung 125 durch Verbindungsleitungen 123 bzw. 124 verbunden sind. Für die Erläuterung sind die Verbindungsleitungen 124 und die Wechselstromversorgung 125 in Fig. 19 nicht gezeigt.
Die piezoelektrischen Wandler 120 leiten Schallwellen 126, die in einer Längs-Dickenrichtung vibrieren, in die Tinte 130 ein. Die Schallwellen 126 pflanzen sich in der Ausnehmung in der negativen x-Richtung fort und werden dann von der reflektierenden Oberfläche 111 reflektiert. Wenn die Ausstoßöffnung 119 dem Brennpunkt 112 der von der reflektierenden Oberfläche 111 definierten Parabel benachbart vorgesehen ist, werden die Schallwellen 126 an dem Brennpunkt 112 in einem gleichphasigen Zustand fokussiert, um die Dichte der Schallenergie der Schallwellen 126 an der Ausstoßöffnung 119 zu erhöhen, wodurch ein effizientes Ausstoßen eines Tintentröpfchens 131 aus der Ausstoßöffnung 119 erzielt wird.
Die einander benachbarten piezoelektrischen Wandler 120 werden unabhängig angetrieben, um das Tintentröpfchen 131 an einer gewünschten auf der y-Achse in der Ausstoßöffnung 119 auszustoßen.
Der herkömmliche Kopf der oben beschriebenen Konstruktion hat die folgenden Nachteile:
(1) Es ist schwierig, die Größe der Ausstoßöffnung 119, die als ein Spalt zwischen den zwei Reihen von piezoelektrischen Wandlern 120 definiert ist, mit hoher Genauigkeit zu steuern.
(2) Da die piezoelektrischen Wandler 120 der Ausstoßöffnung 119 benachbart vorgesehen sind, sind die in der Ausstoßöffnung 119 fokussierten Schallwellen 126 und die Vibration der piezoelektrischen Wandler 120 nicht immer gleichphasig und tendieren dazu, einander zu schwächen.
(3) Es ist schwierig, die für die unteren Elektroden 122 erforderlichen Verbindungsleitungen 124 zu installieren.
(4) Eine Ansaugleitung zum Zuführen der Tinte 130, die im allgemeinen im Boden der Ausnehmung zur Aufnahme der Tinte 130 vorgesehen ist, muß in einer solchen Position ausgebildet sein, daß sie die Konfiguration der reflektierenden Oberfläche 111 nicht beeinträchtigt. Es ist einfach, die Ansaugleitung so auszubilden, daß sie sich in der y-Richtung erstreckt, sie beeinträchtigt jedoch die reflektierende Oberfläche 111, wenn sie so ausgebildet ist, daß sie sich in der z-Richtung erstreckt.
(5) Die Schallwellen 126 pflanzen sich einmal in der negativen x-Richtung fort. Dann werden die Bahnen der Schallwellen 126, deren Komponenten in der positiven x-Richtung orientiert sind, unter spitzen Winkeln von der reflektierenden Oberfläche 111 reflektiert. Eine große Menge an Schallenergie, die durch die reflektierende Oberfläche 111 übertragen worden ist, geht also verloren.
US 4 959 674 betrifft einen Schall-Tintendruckkopf, der eine reflektierende Beschichtung für eine verbesserte Tintentröpfchen-Ausstoßsteuerung hat. Der Druckkopf ist von dem Typ, der einen oder mehrere Schallstrahler zum Bestrahlen einer freien Oberfläche eines Flüssigkeitspools, typischerweise Tinte, hat, mit einer entsprechenden Anzahl von fokussierten Schallstrahlen, wobei der Druckkopf dadurch gekennzeichnet ist, daß er eine vorbestimmte Deckbeschichtung hat, um zu verhindern, daß sich Fremd-Schallenergie peripher zu dem Strahl oder den Strahlen in die Flüssigkeit einkoppelt.
EP-A-5 722 41 beschreibt Abschlußkonstruktionen für das Schalldrucken und insbesondere eine Tröpfchenausstoßvorrichtung für einen Schalldrucker, der eine akustisch dünne Abschlußkonstruktion hat, die eine genaue Positionierung der freien Oberfläche einer flüssigen Tinte zuläßt, um ein schallinduziertes Ausstoßen von Tintentröpfchen zu ermöglichen, und verhindert, daß Tinte aus ihrem Behälter spritzt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß der Definition in Anspruch 1 weist eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung folgendes auf: ein Reservoir zur Aufnahme einer auszustoßenden Flüssigkeit, wobei das Reservoir eine reflektierende Wand und eine Ausstoßöffnung zum Ausstoßen der Flüssigkeit aufweist; und eine Schallwellenquelle, die an dem Reservoir im Abstand von der Ausstoßöffnung vorgesehen ist, um Schallwellen in die Flüssigkeit einzuleiten, wobei die Schallwellen von der reflektierenden Wand reflektiert und an der Ausstoßöffnung fokussiert werden, um die Flüssigkeit aus der Ausstoßöffnung auszustoßen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwellenquelle im Abstand von der Ausstoßöffnung vorgesehen ist und die von der Schallwellenquelle eingeleiteten Schallwellen sich zu der reflektierenden Wand hin fortpflanzen, unter einem Winkel von mehr als 90º von der reflektierenden Wand reflektiert werden und sich in der Flüssigkeit weiter zu der Ausstoßöffnung hin fortpflanzen.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß der Definition in Anspruch 7 definiert mindestens ein Teil der reflektierenden Wand im Querschnitt einen Bogen einer Ellipse und die Schallwellenquelle und die Ausstoßöffnung sind jeweils an verschiedenen Brennpunkten der Ellipse positioniert.
Bevorzugt definiert mindestens ein Teil der reflektierenden Wand im Querschnitt eine Parabel, die eine Achse hat, die zu der ersten Richtung parallel ist, die von der Schallwellenquelle zu der Ausstoßöffnung orientiert ist, und die Ausstoßöffnung ist an dem Brennpunkt der Parabel positioniert.
Bevorzugt definiert die reflektierende Wand ein Rotationsparaboloid, das eine zu der ersten Richtung parallele Rotationsachse hat, und die Ausstoßöffnung ist an dem Brennpunkt des Paraboloids positioniert.
Bevorzugt weist das Reservoir ferner eine zu der ersten Richtung parallele ebene Oberfläche auf.
Bevorzugt erstreckt sich die Schallwellenquelle in einer zweiten Richtung, die zu der ersten Richtung senkrecht ist; und die reflektierende Wand definiert die Parabel im Querschnitt senkrecht zu der zweiten Richtung.
Bevorzugt definiert die Schallwellenquelle eine der Ausstoßöffnung gegenüberliegende Ausnehmung, die im Querschnitt senkrecht zu einer dritten Richtung ist, die sowohl zu der ersten als auch der zweiten Richtung senkrecht ist.
Bevorzugt weist die Schallwellenquelle auf: einen Vibrator; und eine vibrierende Platte zwischen dem Vibrator und dem Reservoir.
Bevorzugt hat die vibrierende Platte eine Schallimpedanz mit einem Zwischenwert zwischen der Schallimpedanz der Flüssigkeit und der Schallimpedanz des Vibrators.
Bevorzugt weist die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung ferner auf: eine Düsenplatte, die eine Öffnung mit einem Durchmesser aufweist, der kleiner als der Durchmesser der Ausstoßöffnung ist.
Bevorzugt weist die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung ferner auf: eine Ansaugleitung, die der Schallwellenquelle benachbart in der reflektierenden Wand vorgesehen ist, um die Flüssigkeit zuzuführen, wobei die Ausstoßöffnung eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen aufweist; die sämtlich in dem Reservoir vorgesehen sind, und die Ansaugleitung gemeinsam für die Vielzahl von Ausstoßöffnungen vorgesehen ist.
Schließlich kann eine Druckvorrichtung folgendes aufweisen: eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung, die aufweist: ein Reservoir zur Aufnahme einer auszustoßenden Flüssigkeit, wobei das Reservoir eine reflektierende Wand und eine Ausstoßöffnung zum Ausstoßen der Flüssigkeit aufweist, und eine Schallwellenquelle, die an dem Reservoir im Abstand von der Ausstoßöffnung vorgesehen ist, um Schallwellen in die Flüssigkeit einzuleiten, wobei die Schallwellen von der reflektierenden Wand reflektiert und an der Ausstoßöffnung fokussiert werden; und eine Bewegungseinrichtung, um Papier, das der Ausstoßöffnung gegenüberliegt, relativ zu der Ausstoßöffnung zu bewegen, wobei die Flüssigkeit zum Bedrucken des Papiers auf das Papier aufgebracht wird.
Bei der Flüssigkeitsausstoßvorrichtung nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die sich zu der Ausstoßöffnung hin fortpflanzenden Schallwellen fokussiert, um hohe Schallenergie zu erhalten, was bewirkt, daß die Flüssigkeit effizient aus der Ausstoßöffnung ausgestoßen wird. Da die Ausstoßöffnung und die Schallwellenquelle voneinander beabstandet sind, stören sich außerdem die an der Ausstoßöffnung fokussierten Schallwellen und die Schallwellenquelle nicht gegenseitig.
Die sich in der Flüssigkeit fortpflanzenden Schallwellen sind Längswellen. Die Schallwellen werden unter einem Winkel von mehr als 90º von der reflektierenden Wand reflektiert, was in einer effizienten Reflexion resultiert. Dadurch wird die Schallenergie weiter erhöht, die von den fokussierten Schallwellen geliefert wird, so daß das effiziente Ausstoßen der Flüssigkeit aus der Ausstoßöffnung erzielt wird.
Bei der Flüssigkeitsausstoßvorrichtung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Schallwellen an der Ausstoßöffnung in einem gleichphasigen Zustand insbesondere dann wirkungsvoll fokussiert, wenn die Schallwellen in die Flüssigkeit in planarer Form eingeleitet werden.
Die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer reflektierenden Paraboloidwand kann auch Schallwellen fokussieren, die Bahnen in verschiedenen Ebenen haben.
Die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung kann eine Vielzahl von Reservoiren aufweisen, die so angeordnet sind, daß die Ebenen aneinander anliegen. Im Vergleich mit einer Konstruktion, bei der die reflektierende Wand nur von einer paraboloidischen Oberfläche definiert ist, kann die Konstruktion der bevorzugten Ausführungsform mit einem ebenen Reservoir eine größere Reservoirdimension in einer Richtung ergeben, in der die Rotationsparaboloide angeordnet sind, so daß die Schallenergieverluste der Flüssigkeit verringert und der Integrationsgrad der Reservoire erhöht wird.
Die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung kann ferner die Flexibilität der Form des Ausstoßens der Flüssigkeit in der zweiten Richtung ermöglichen, während gleichzeitig die Fokussierung der Schallwellen im Querschnitt senkrecht zu der zweiten Richtung erzielt wird.
Bei der Flüssigkeitsausstoßvorrichtung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform pflanzen sich die von der Ausnehmung eingeleiteten Schallwellen durch die Flüssigkeit hindurch fort, während sie gleichzeitig fokussiert werden. Die reflektierende Wand trägt also zu der Fokussierung der Schallwellen in der dritten Richtung bei, und die Ausnehmung trägt zu der Fokussierung der Schallwellen in der zweiten Richtung bei.
Bei der Flüssigkeitsausstoßvorrichtung nach Anspruch 7 werden die Schallwellen an der Ausstoßöffnung in einem gleichphasigen Zustand insbesondere dann effektiv fokussiert, wenn die Schallwellen radial in die Flüssigkeit eingeleitet werden.
Die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung der bevorzugten Ausführungsform mit dem Vibrator vermeidet die durch die Flüssigkeit bedingte Korrosion einer Elektrode, die erforderlich ist, um den Vibrator anzutreiben, da die Elektrode nicht in direktem Kontakt mit der Flüssigkeit ist. Dabei erfordert das unabhängige Ausstoßen der Tröpfchen in einer Vielzahl von Positionen eine Vielzahl von unabhängig gesteuerten Vibratoren, und die Flüssigkeit tritt nicht aus dem Reservoir aus, wenn die Vibratoren voneinander beabstandet sind.
Die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liefert eine Schallimpedanzanpassung zwischen der Flüssigkeit und dem Vibrator, um Schallwellen effizient in die Flüssigkeit einzuleiten.
Die Ausstoßöffnung ist an dem Brennpunkt der Parabel positioniert, die von der reflektierenden Wand im Querschnitt definiert ist. Die Dimension der Ausstoßöffnung wird also manchmal von der Konfiguration der Parabel bestimmt und ändert sich auch in Abhängigkeit von dem Durchmesser des Brennflecks der Schallwellen.
Die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung, bei der der Durchmesser der Öffnung der Düsenplatte kleiner als der der Ausstoßöffnung ist, kann den Durchmesser der Tröpfchen unabhängig von der Konfiguration der Parabel und dem Durchmesser des Brennflecks der Schallwellen steuern.
Die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung mit der Vielzahl von Ausstoßöffnungen ermöglicht, daß die Vielzahl von Ausstoßöffnungen ohne weiteres integral ausgebildet wird, was die Einrichtung zum Einleiten der Flüssigkeit vereinfacht.
Die Druckvorrichtung, die eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung nach der Erfindung aufweist, nutzt effizient Energie zum Drucken, so daß dadurch der Energieverbrauch gesenkt wird.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung bereitzustellen, die eine Ausstoßöffnung hat, die von einer Schallwellenquelle beabstandet ist und Schallwellen durch Reflexion fokussiert, um die Schallenergiedichte zu erhöhen, wodurch Tröpfchen effizient ausgestoßen werden.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben im einzelnen aus der nachstehenden genauen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
Die vorliegende Erfindung ist in den Ansprüchen 1 bis 9 definiert, wobei die Ansprüche 1 bis 6 eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung betreffen, die folgendes aufweist: ein Reservoir zur Aufnahme einer auszustoßenden Flüssigkeit, wobei das Reservoir eine reflektierende Wand und eine Ausstoßöffnung zum Ausstoßen der Flüssigkeit aufweist eine Schallwellenquelle, die an dem Reservoir vorgesehen ist, um Schallwellen in die Flüssigkeit einzuleiten, wobei die von der Schallwellenquelle eingeleiteten Schallwellen von der reflektierenden Wand reflektiert und an der Ausstoßöffnung fokussiert werden, um die Flüssigkeit aus der Ausstoßöffnung auszustoßen. Die Schallwellenquelle ist im Abstand von der Ausstoßöffnung vorgesehen, und die von der Schallwellenquelle eingeleiteten Schallwellen pflanzen sich zu der reflektierenden Wand hin fort, werden unter einem Winkel von mehr als 90º von der reflektierenden Wand reflektiert und pflanzen sich in der Flüssigkeit weiter zu der Ausstoßöffnung hin fort.
Ferner betreffen die Ansprüche 7 bis 9 eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung, die folgendes aufweist: ein Reservoir zur Aufnahme einer auszustoßenden Flüssigkeit, wobei das Reservoir eine reflektierende Wand und eine Ausstoßöffnung zum Ausstoßen der Flüssigkeit aufweist; und eine Schallwellenquelle, die an dem Reservoir vorgesehen ist, um Schallwellen in die Flüssigkeit einzuleiten. Die von der Schallwellenquelle eingeleiteten Schallwellen werden von der reflektierenden Wand reflektiert und an der Ausstoßöffnung fokussiert, um die Flüssigkeit aus der Ausstoßöffnung auszustoßen. Mindestens ein Teil der reflektierenden Wand definiert im Querschnitt den Bogen einer Ellipse, wobei die Schallwellenquelle und die Ausstoßöffnung jeweils an verschiedenen Brennpunkten der Ellipse positioniert sind, und die Schallwellenquelle ist von der Ausstoßöffnung im Abstand vorgesehen; und die von der Schallwellenquelle eingeleiteten Schallwellen pflanzen sich zu der reflektierenden Wand hin fort, werden von der reflektierenden Wand reflektiert und pflanzen sich in der Flüssigkeit weiter zu der Ausstoßöffnung hin fort.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Druckerkopfes nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine teilweise weggebrochene Perspektivansicht des Kopfes der ersten bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die eine von einer reflektierenden Oberfläche 111 reflektierte Schallwelle 126 zeigt;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die eine von einer reflektierenden Wand 11 reflektierte Schallwelle 26 zeigt;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das Wirkungen der ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
Fig. 6 ist eine Schnittansicht des Kopfes nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ist eine Schnittansicht des Kopfes nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 und 9 sind Draufsichten auf den Kopf nach einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ist eine Perspektivansicht des Kopfes nach einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI von Fig. 10;
Fig. 12 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XII-XII von Fig. 10;
Fig. 13 ist eine Perspektivansicht des Kopfes nach einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIV-XIV von Fig. 13;
Fig. 15 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XV-XV von Fig. 13;
Fig. 16 ist eine Schnittansicht des Kopfes nach einer siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17 ist eine Schnittansicht des Kopfes nach einer achten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 18 zeigt das Konzept einer Konstruktion eines Druckers, der den Kopf 100 verwendet;
Fig. 19 ist eine weggeschnittene Perspektivansicht eines herkömmlichen Tintenstrahldruckerkopfes, und
Fig. 20 ist eine Schnittansicht entlang der xz-Ebene von Fig. 19.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Erste bevorzugte Ausführungsform

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Kopfs zur Verwendung in einem Tintenstrahldrucker nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Kopf weist einen Tintenbehälter 10 und einen piezoelektrischen Wandler 20 auf, der an der unteren Oberfläche des Tintenbehälters 10 vorgesehen ist.
Der Tintenbehälter 10 hat einen Hohlraum zur Aufnahme von Tinte 30. Die Innenwand des Hohlraums dient als eine reflektierende Wand 11. Eine Ausstoßöffnung 19 zum Ausstoßen der Tinte 30 ist in der oberen Oberfläche des Hohlraums des Tintenbehälters 10 im Abstand von dessen unterer Oberfläche vorgesehen, an der der piezoelektrische Wandler 20 vorgesehen ist.
Der piezoelektrische Wandler 20 weist eine Elektrode 21 und einen piezoelektrischen Vibrator 29 auf, die mit Verbindungsleitungen 23 bzw. 24 verbunden sind. Die Verbindungsleitungen 23 und 24 sind mit einer Wechselstromversorgung 25 verbunden. Die Elektrode 21 stellt eine elektrische Verbindung mit dem piezoelektrischen Vibrator 29 her und verstärkt den Hohlraum von unterhalb der unteren Oberfläche, um ein Austreten der Tinte 30 zu verhindern.
Im wesentlichen ebene Schallwellen 26 werden von dem piezoelektrischen Wandler 20 in die Tinte 30 eingeleitet und dann von der reflektierenden Wand 11 reflektiert. Die reflektierende Wand 11 definiert im Querschnitt eine Parabel gemäß Fig. 1, und die Ausstoßöffnung 19 ist dem Brennpunkt 12 der Parabel benachbart angeordnet. Die Schallwellen 26 werden also an der Ausstoßöffnung 19 fokussiert, um die Dichte der Schallenergie in der Tinte 30 in der Ausstoßöffnung 19 zu erhöhen, wodurch der Austritt von Tintentröpfchen 31 aus der Ausstoßöffnung 19 erzielt wird.
Ein Beispiel der reflektierenden Wand 11 der parabolischen Querschnittskonfiguration weist die reflektierende Wand 11 in Form eines Rotationsparaboloids auf. Fig. 2 ist eine teilweise weggebrochene Perspektivansicht des Kopfes, der die reflektierende Wand 11 in Form des Rotationsparaboloids aufweist. Für die Erläuterung sind die Verbindungsleitungen 23, 24, die Wechselstromversorgung 25, die Tinte 30 und die Tintentröpfchen 31 in Fig. 2 nicht gezeigt. Die Mittelachse des Rotationsparaboloids ist in Fig. 2 parallel zu der x-Richtung gezeigt, in der die Schallwellen 26 in die Tinte 30 eingeleitet werden.
Der Kopf, der wie oben beschrieben ausgebildet ist, überwindet sämtliche Nachteile (1) bis (5) des Stands der Technik. Die Gründe dafür werden nachstehend beschrieben.
(1) Die Größe der Ausstoßöffnung 19, die nur von dem Tintenbehälter 10 in getrennter Beziehung zu dem piezoelektrischen Wandler 20 definiert ist, kann mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
(2) Da die Ausstoßöffnung 19 von dem piezoelektrischen Wandler 20 beabstandet ist, beeinträchtigt die Vibration des piezoelektrischen Wandlers 20 nicht die an der Ausstoßöffnung 19 fokussierten Schallwellen 26.
(3) Die Elektrode 21, die relativ zu dem piezoelektrischen Wandler 20 der Tinte 30 näher ist, um die untere Oberfläche des Tintenbehälters 10 zu verstärken, kann auf einfache Weise mit der Verbindungsleitung 23 verbunden werden.
(4) Eine Ansaugleitung 13 zum Zuführen der Tinte 30 ist im unteren Ende des Hohlraums zur Aufnahme der Tinte 30 vorgesehen. Die dem unteren Ende benachbarte reflektierende Wand 11 trägt nicht signifikant zu der Reflexion der Schallwellen 26 bei. Die im unteren Ende des Hohlraums vorgesehene Ansaugleitung 13 übt also geringe ungünstige Wirkungen auf die Fokussierung der Schallwellen 26 aus.
(5) Die sich fortpflanzenden Schallwellen 26 haben immer Komponenten, die in der positiven x- Richtung orientiert sind, und keine Komponenten, die in der negativen x-Richtung orientiert sind. Die Bahnen der Schallwellen 26 werden unter stumpfen Winkeln von der reflektierenden Wand 11 reflektiert, und eine geringe Schallenergiemenge geht verloren, wenn der Schallwellen 26 von der reflektierenden Wand 11 reflektiert werden.
Um den Grund (5) genauer darzulegen, zeigt Fig. 3 im Querschnitt eine Schallwelle 126, die von der reflektierenden Oberfläche 111 von Fig. 19 reflektiert wird, und Fig. 4 zeigt im Querschnitt eine Schallwelle 26, die von der reflektierenden Wand 11 von Fig. 1 reflektiert wird.
Die Summe θ des Einfallwinkels der Schallwelle und ihres Reflexionswinkels ist gemäß Fig. 3 kleiner als 90º, gemäß Fig. 4 jedoch größer als 90º. Dies resultiert aus der positionsmäßigen Beziehung zwischen der Ausstoßöffnung, dem piezoelektrischen Wandler und der reflektierenden Oberfläche (oder Wand). Da sich im Fall von Fig. 3 (d. h. bei der in Fig. 19 gezeigten Konstruktion) die Ausstoßöffnung 119 und die piezoelektrischen Wandler 120 relativ zu der reflektierenden Oberfläche 111 auf der gleichen Seite befinden, muß die von der reflektierenden Oberfläche 111 im Querschnitt definierte Parabel in Positionen verwendet werden, die näher ihrem Scheitelpunkt als ihrem Brennpunkt 112 sind. Da sich im Fall von Fig. 4 (d. h. bei der in Fig. 1 gezeigten Konstruktion) die Ausstoßöffnung 19 und der piezoelektrische Wandler 20 relativ zu der reflektierenden Wand 11 an gegenüberliegenden Seiten befinden, wird andererseits die von der reflektierenden Wand 11 im Querschnitt definierte Parabel in Positionen verwendet werden, die von ihrem Scheitelpunkt weiter entfernt sind als von dem Brennpunkt 12.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das eine Parabel L und die Beziehung zwischen ihrem Brennpunkt Q und ihrem Scheitelpunkt P zeigt. Die Parabel L in einem Bereich A111 ist die von der reflektierenden Oberfläche 111 im Querschnitt definierte Parabel, und die Parabel L in einem Bereich All ist die von der reflektierenden Wand 11 im Querschnitt definierte Parabel.
Ein solcher Unterschied zwischen dem Winkel θ, der größer als 90º ist, und dem Winkel θ, der kleiner als 90º ist, beeinflußt die Schallenergiemenge, die während der Reflexion der Schallwellen verlorengeht. Da die sich in der Flüssigkeit fortpflanzenden Schallwellen in Längsrichtung vibrieren, wird eine große Schallenergiemenge in den Tintenbehälter 110 abgeleitet - wie der wellige Pfeil von Fig. 3 zeigt -, wenn der Winkel θ kleiner als 90º ist. Dagegen wird eine geringe Schallenergiemenge in den Tintenbehälter 10 abgeleitet, wenn der Winkel θ größer als 90º ist. Infolgedessen ist die Konstruktion gemäß Fig. 1 gegenüber der Konstruktion gemäß Fig. 19 insofern vorteilhaft, als sie geringere Energieverluste verursacht.
Der piezoelektrische Vibrator 29 für die praktische Anwendung der Erfindung besteht bevorzugt aus einem Material, das geringe Ausdehnungs- und Kontraktionseigenschaften in einer Ebene (der yz-Ebene von Fig. 2) hat, die zu der Richtung der Vibration orthogonal ist, wenn sich die Längsvibration in Dickenrichtung ausbildet. Der Grund dafür ist, daß der piezoelektrische Vibrator 29, der einen von der unteren Oberfläche des Tintenbehälters 10 festgelegten Außenumfang hat, sich weder ausdehnen noch zusammenziehen darf, und ein Material mit starken Ausdehnungs- und Kontraktionseigenschaften wird also nicht effizient zu einer Längsvibration in Dickenrichtung angeregt.

Zweite bevorzugte Ausführungsform

Fig. 6 ist eine Schnittansicht des Kopfes zur Verwendung in einem Tintenstrahldrucker nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Kopf der zweiten bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich von dem der ersten bevorzugten Ausführungsform insofern, als der piezoelektrische Wandler 20 ferner eine vibrierende Platte 28 zwischen der Elektrode 21 und dem Tintenbehälter 10 aufweist.
Die auf diese Weise vorgesehene vibrierende Platte 28 verhindert, daß die Elektrode 21 mit der Tinte 30 in direkten Kontakt gelangt, um die Korrosion der Elektrode 21 durch die Tinte 30 zu vermeiden. Die vibrierende Platte 28 dient auch dazu, den Tintenbehälter 10 dem Hohlraum benachbart zu verstärken, wo dessen Festigkeit geringer sein könnte.
Außerdem hat die vibrierende Platte 28 eine Schallimpedanz, die auf einen Zwischenwert zwischen der Schallimpedanz der Tinte 30 und der Schallimpedanz der Elektrode 21 und des piezoelektrischen Vibrators 29 eingestellt werden kann. Dies ermöglicht die Anpassung der Schallimpedanz des piezoelektrischen Vibrators 29 und die der Tinte 30, wodurch das effiziente Einleiten der Schallwellen 26 in die Tinte 30 erzielt wird.

Dritte bevorzugte Ausführungsform

Fig. 7 ist eine Schnittansicht des Kopfes zur Verwendung in einem Tintenstrahldrucker nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Kopf der dritten bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich von dem der ersten bevorzugten Ausführungsform insofern, als eine Düsenplatte 14, die an der Ausstoßöffnung 19 eine Öffnung hat, an der oberen Oberfläche des Tintenbehälters 10 vorgesehen ist.
Die Größe der Ausstoßöffnung 19, die an dem Brennpunkt 12 der von der reflektierenden Wand 11 im Querschnitt definierten Parabel angeordnet sein muß, ändert sich manchmal in Abhängigkeit von der Konfiguration der Parabel und auch in Abhängigkeit von dem Durchmesser des Brennflecks der Schallwellen 26. Die auf diese Weise vorgesehene Düsenplatte 14 kann jedoch die Größe der Tintentröpfchen 31 unabhängig von den Dimensionen der Parabel und von dem Durchmesser des Brennflecks der Schallwellen 26 steuern, wodurch auch das Ausstoßen eines Sprühnebels von zerstäubter Tinte 30 möglich ist.
In der Praxis wird die dritte bevorzugte Ausführungsform als effektiv betrachtet, wenn der Durchmesser der Öffnung der Düsenplatte 14 kleiner als der der Ausstoßöffnung 19 ist. Die Düsenplatte 14 kann natürlich mit dem Tintenbehälter 10 integral ausgebildet sein.

Vierte bevorzugte Ausführungsform

Die Konstruktion der ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsform kann auf einen Kopf angewandt werden, der eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen 19 hat, die für den einzigen Tintenbehälter 10 vorgesehen sind.
Fig. 8 ist eine Draufsicht auf den Kopf, der eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen 19a bis 19e aufweist, die in einer Reihe für den einzigen Tintenbehälter 10 angeordnet sind. Eine Vielzahl von unabhängig angetriebenen piezoelektrischen Wandlern 20a bis 20e ist jeweils in entsprechender Beziehung zu den Ausstoßöffnungen 19a bis 19e vorgesehen (die Verbindungsleitungen 23, 24 und die Wechselstromversorgung 5 sind jedoch der Einfachheit halber in Fig. 8 nicht gezeigt).
Das unabhängige Ausstoßen der Tintentröpfchen 31 an einer Vielzahl von Positionen erfordert dabei die Vielzahl von unabhängig gesteuerten piezoelektrischen Wandlern 20a bis 20e. Dabei kann die in der zweiten bevorzugten Ausführungsform beschriebene einzige vibrierende Platte 28 gemeinsam für sämtliche Ausstoßöffnungen 19a bis 19e vorgesehen sein, um das Austreten der Tinte 30 sicher zu verhindern. Da die reflektierenden Wände 11a bis 11e, die jeweils den Ausstoßöffnungen 19a bis 19e entsprechen, nicht miteinander gekoppelt sind, ist die vibrierende Platte 28 an der unteren Oberfläche des Tintenbehälters 10 zwischen benachbarten piezoelektrischen Wandlern 20a bis 20e festgelegt, um die gegenseitige Beeinflussung der Vibrationen der benachbarten piezoelektrischen Wandler 20a bis 20e zu unterdrücken.
Fig. 9 ist eine Draufsicht auf den Kopf, der eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen 191 aufweist, die in einer Matrix für den einzigen Tintenbehälter 10 angeordnet sind. Die Ansaugleitung 13 kann Abschnitte 13a, die für jeweilige Spalten der Ausstoßöffnungen 19i vorgesehen sind, und einen Zufuhreinlaß 13b zum Zuführen der Tinte 30 zu den Abschnitten 13a aufweisen.
Die Ausbildung der Vielzahl von Ausstoßöffnungen 191 für den einzigen Tintenbehälter 10 erleichtert die Herstellungsschritte und vereinfacht eine Einrichtung zum Zuführen der Tinte 30.

Vierte bevorzugte Ausführungsform

Fig. 10 ist eine Perspektivansicht des Kopfes zur Verwendung in einem Tintenstrahldrucker nach einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Um die Konfiguration der reflektierenden Wand klar darzustellen, ist die Kontur des Tintenbehälters 10 durch Langstrich-Kurzstrich-Linien bezeichnet, und die Konfiguration des Hohlraums ist durch Vollinien und Strichlinien oder Kurven bezeichnet. Für eine sachgemäß Darstellung sollten Bereiche des Tintenbehälters 10, die durch Langstrich-Kurzstrich-Linien von Fig. 10 bezeichnet sind, durch Vollinien gezeigt sein, und Bereiche des Tintenbehälters 10, die durch die Vollinien und Strichlinien und Kurven von Fig. 10 bezeichnet sind, sollten durch Strichlinien und Kurven gezeigt sein. Der Arten von Linien und Kurven von Fig. 10 werden verwendet, um die Beziehung klarzustellen, die durch die Vollinien und Strichlinien und Kurven von Fig. 10 bezeichnet ist, d. h. welche Teile des Hohlraums an der Vorderseite oder der Rückseite sind. Die vibrierende Platte 28 ist durch Vollinien bezeichnet, die piezoelektrischen Vibratoren und ihre Elektroden sind der Einfachheit halber jedoch nicht dargestellt.
Fig. 11 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI von Fig. 10, und Fig. 12 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XII-XII von Fig. 10. In diesen Schnitten sind die piezoelektrischen Vibratoren und ihre Elektroden gezeigt, die Verbindungsleitungen und die Wechstromversorgung, die eine Einrichtung zum elektrischen Antreiben der piezoelektrischen Vibratoren und der Elektroden sind, sind jedoch nicht dargestellt.
Der Tintenbehälter 10 weist die Vielzahl von Ausstoßöffnungen 19a bis 19c auf, die in einer Reihe angeordnet sind. Piezoelektrische Vibratoren 29a bis 29c und Elektroden 21a bis 21c, die jeweils den Ausstoßöffnungen 19a bis 19c entsprechen, sind an der unteren Oberfläche der vibrierenden Platte 28 vorgesehen, die an der unteren Oberfläche des Tintenbehälters 10 vorgesehen ist. Die Vorteile der vibrierenden Platte 28 in dem Fall, in dem die Vielzahl von Ausstoßöffnungen 19a bis 19c vorgesehen ist, sind in der vierten bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
Die reflektierende Wand 11a definiert einen Teil eines Rotationsparaboloids, das eine zu der X- Richtung, d. h. der Richtung, in der der piezoelektrische Vibrator 29a Schallwellen einleitet, parallele Rotationsachse hat. Die Ausstoßöffnung 19a ist an dem Brennpunkt 12a des Paraboloids positioniert. Es ist zu beachten, daß ein Hohlraum, der der Ausstoßöffnung 19a zugeordnet ist, nicht nur von der reflektierenden Wand 11a, sondern auch von Trennflächen 15a und 15b definiert ist, die zu der xz-Ebene parallel sind. Gleichermaßen definieren die reflektierenden Wände 11b und hic jeweilige Teile von Rotationsparaboloiden, die sich in der x-Richtung erstreckende Rotationsachsen haben, und die Ausstoßöffnungen 19b und 19c sind an den Brennpunkten 12b bzw. 12c der Paraboloide positioniert. Ein Hohlraum, der der Ausstoßöffnung 19b zugeordnet ist, ist von der reflektierenden Wand 11b und den Trennflächen 15b und 15c definiert.
Die Hohlräume, die jeweils ein Paar von Trennflächen haben, die einander in y-Richtung gegenüberliegen, sind in aneinander anliegender Beziehung in der y-Richtung angeordnet, um die Dichte der Ausstoßöffnungen in der y-Richtung zu erhöhen. Eine solche Erhöhung der Positionierungsdichte der Ausstoßöffnungen verbessert vorteilhaft die Druckgenauigkeit eines Druckers, der diesen Kopf verwendet. Die reflektierenden Wände fokussieren jeweils, ähnlich wie die reflektierende Wand der ersten bevorzugten Ausführungsform, die Schallwellen an den Ausstoßöffnungen.
Bevorzugt bestehen die Trennflächen 15a bis 15c bei der fünften bevorzugten Ausführungsform aus einem Material, das die Schallwellen absorbiert, um Störungen zwischen den Schallwellen zu vermeiden, die von benachbarten piezoelektrischen Vibratoren 29a bis 29c erzeugt werden. Die Notwendigkeit für die Trennflächen wird eliminiert, wenn die Schallwellen idealerweise nur in der x-Richtung eingeleitet werden.
Die Ausstoßöffnung 19c in der Endposition der Reihe braucht keine Trennfläche an dem Ende der Reihe. Dabei braucht der Hohlraum, der der Ausstoßöffnung 19c zugeordnet ist, nur von der reflektierenden Wand 11c und der einzigen Trennfläche 15c definiert zu sein. Selbstverständlich kann das Paar von Trennflächen 15a und 15b für die Ausstoßöffnung in der Endposition der Reihe wie etwa die Ausstoßöffnung 19a verwendet werden.
Die Hohlräume, die die oben beschriebene Konstruktion haben, können ferner ein Paar von Trennflächen haben, die einander in der z-Richtung gegenüberliegen, um die Positionierungsdichte der Ausstoßöffnungen auch in der z-Richtung zu erhöhen.

Sechste bevorzugte Ausführungsform

Fig. 13 ist eine Perspektivansicht des Kopfes zur Verwendung in einem Tintenstrahldrucker nach einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Um die Konfiguration der reflektierenden Wand klar darzustellen, sind die Arten von Linien und Kurven auf die gleiche Weise wie diejenigen bei der fünften bevorzugten Ausführungsform abgeändert, und die piezoelektrischen Vibratoren und ihre Elektroden sind in Fig. 13 nicht dargestellt, obwohl die vibrierende Platte 28 durch Vollinien dargestellt ist.
Fig. 14 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIV-XIV von Fig. 13, und Fig. 15 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XV-XV von Fig. 13. In diesen Schnitten sind wie bei der fünften bevorzugten Ausführungsform die Verbindungsleitungen und die Wechselstromversorgung nicht gezeigt.
Der Tintenbehälter 10 weist eine einzige Ausstoßöffnung 19 auf, die sich in der y-Richtung erstreckt. Piezoelektrische Vibratoren 29a bis 29f und Elektroden 21a bis 21f sind in der y- Richtung an der unteren Oberfläche der vibrierenden Platte 28 angeordnet, die an der unteren Oberfläche des Tintenbehälters 10 vorgesehen ist.
Eine reflektierende Wand 18 definiert im Querschnitt eine Parabel entlang der xz-Ebene, und die Ausstoßöffnung 19 ist an dem Brennpunkt 12 der Parabel positioniert. Aufgrund der Konfiguration der reflektierenden Wand 18 ist eine Vielzahl von in der y-Richtung angeordneten Brennpunkten 12 vorhanden. Eine reflektierende Wand 11f definiert einen Teil eines Rotationsparaboloids, das eine sich in der x-Richtung erstreckende Rotationsachse hat, und eine von der reflektierenden Wand 11f im Querschnitt definierte Parabel ist mit der Parabel identisch, die von der reflektierenden Wand 18 im Querschnitt entlang der xz-Ebene definiert ist.
Die sechste bevorzugte Ausführungsform kann als die Konstruktion der fünften bevorzugten Ausführungsform betrachtet werden, die in der y-Richtung extrem integriert worden ist. Die parabolische Konfiguration erscheint also nur in der xz-Ebene, und die Schallwellen werden von der reflektierenden Wand 18 nur in der xz-Ebene fokussiert. Bei der Konstruktion, die in der ersten bis fünften bevorzugten Ausführungsform beschrieben ist, werden die Schallwellen dagegen auch in anderen Ebenen parallel zu der x-Achse fokussiert.
Die piezoelektrischen Vibratoren 29a bis 29f, die in der y-Richtung angeordnet sind, können unabhängig angetrieben werden, um beispielsweise Tintentröpfchen 31b und 31d in verschiedenen Positionen auf der y-Achse auszustoßen.
An einem Ende der Ausstoßöffnung 19 kann eine zu der xz-Ebene parallele Oberfläche wie etwa eine Trennfläche 17a oder eine paraboloidische Oberfläche wie etwa die reflektierende Wand 11f vorgesehen sein. Wenn die reflektierende Wand 11f verwendet wird, können die Schallwellen in verschiedenen Ebenen parallel zu der x-Achse an dem Ende fokussiert werden.

Siebte bevorzugte Ausführungsform

Fig. 16 ist eine Schnittansicht des Kopfes zur Verwendung in einem Tintenstrahldrucker nach einer siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und entspricht Fig. 14. Der Kopf der siebten bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich von dem der sechsten bevorzugten Ausführungsform insofern, als Trennflächen 17a und 17f parallel zu der xz-Ebene an gegenüberliegenden Enden der Ausstoßöffnung 19 vorgesehen sind und als eine Oberfläche der vibrierenden Platte 28, die im Querschnitt entlang der xy-Ebene dem Tintenbehälter 10 näher ist, vertiefte Oberflächen 281a bis 281f aufweist, die jeweils den piezoelektrischen Vibratoren 29a bis 29f entsprechen.
Die vertieften Oberflächen 281a bis 281f sind so wirksam, daß sie die Schallwellen 26 in der xy- Ebene zu der Ausstoßöffnung 19 hin fokussieren. Dadurch können die Schallwellen nicht nur in der Fokussierungsrichtung der Schallwellen, wie in der sechsten bevorzugten Ausführungsform gezeigt, fokussiert werden, sondern auch in einer dazu orthogonalen Richtung, so daß dadurch die Dichte der Schallenergie weiter erhöht wird.
Eine solche Konstruktion minimiert das Erfordernis, die reflektierende Wand 11f vorzusehen, die insbesondere eine paraboloidische Oberfläche an dem Endbereich ist und nur erforderlich ist, um die Trennfläche 17f vorzusehen, die planar ist. Dadurch wird die Konstruktion ebenfalls vorteilhaft vereinfacht.

Achte bevorzugte Ausführungsform

Fig. 17 ist eine Schnittansicht des Kopfes zur Verwendung in einem Tintenstrahldrucker nach einer achten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Tintenbehälter 10 weist eine reflektierende Wand 81 auf, die im Querschnitt Bögen einer Ellipse definiert. Der piezoelektrische Vibrator 29, der als eine Punktquelle zur Erzeugung von Schallwellen dient, ist im Boden des Tintenbehälters 10 vorgesehen.
Die Ellipse hat eine Hauptachse, die sich parallel zu der Dickenrichtung des Tintenbehälters 10 erstreckt. Die Ausstoßöffnung 19 ist an einem Brennpunkt 82 der Ellipse positioniert, und der piezoelektrische Vibrator 29 ist an ihrem anderen Brennpunkt positioniert.
Wenn die Einrichtung zum Einleiten der Schallwellen wie bei der achten bevorzugten Ausführungsform Schallwellen radial in die Tinte abgibt, können diese Einrichtung und die Ausstoßöffnung jeweils an den zwei Brennpunkten der Ellipse angeordnet sein, um die Schallwellen an der Ausstoßöffnung zu fokussieren.

Neunte bevorzugte Ausführungsform (Verwendung bei Druckervorrichtung)

Fig. 18 zeigt das Konzept einer Konstruktion einer Druckervorrichtung, die einen Kopf 100 verwendet. Papier 52, das mit Information zu bedrucken ist, bewegt sich in den Richtungen der Pfeile von Fig. 18 in gegenüberliegender Beziehung zu dem Kopf 100. Diese Bewegung wird erzielt durch die Rotation eines Paars von oberen Rollen 51a, die an der dem Kopf 100 gegenüberliegenden Seite des Papiers 52 vorgesehen sind, und eines Paars von unteren Rollen 51b, die auf der gleichen Seite des Papiers 52 wieder Kopf 100 vorgesehen sind, wobei das Papier 52 zwischen den oberen Rollen 51a und den unteren Rollen 51b gehalten wird.
Während das Papier 52 bewegt wird, wird aus dem Kopf 100 in gewünschten Zeitintervallen ein Tröpfchenstrom 310 ausgestoßen, um eine gewünschte Zeile relativ zu der Bewegungsrichtung des Papiers 52 zu drucken. Durch die Bewegung des Papiers 52 wird zweidimensionales Drucken erzielt, wenn die beispielsweise in Fig. 13 gezeigte Ausstoßöffnung 19 so angeordnet ist, daß die y-Achse in einer Richtung senkrecht zu der Ebene von Fig. 18 orientiert ist. Es erübrigt sich zu sagen, daß der Kopf 100 anstelle des Papiers 52 bewegt werden kann.
Die Verwendung des Kopfes der ersten bis achten bevorzugten Ausführungsform als Kopf 100 ermöglicht das effiziente Ausstoßen der Tröpfchen, wodurch eine Druckervorrichtung mit verringertem Energieverbrauch erhalten wird.
Die Erfindung ist zwar im einzelnen beschrieben worden, die vorstehende Beschreibung dient jedoch in allen Aspekten der Erläuterung und ist nicht einschränkend. Es versteht sich, daß zahlreiche andere Modifikationen und Änderungen vorgesehen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Flüssigkeitsausstoßvorrichtung, die folgendes aufweist:

ein Reservoir (10) zur Lagerung einer auszustoßenden Flüssigkeit, wobei das Reservoir eine reflektierende Wand (11) und eine Ausstoßöffnung (19) zum Ausstoßen der Flüssigkeit aufweist;

eine Schallwellenquelle (21, 29), die an dem Reservoir (10) vorgesehen ist, um Schallwellen in die Flüssigkeit einzuleiten,

wobei die von der Schallwellenquelle (21, 29) eingeleiteten Schallwellen von der reflektierenden Wand (11) reflektiert werden, um an der Ausstoßöffnung (19) fokussiert zu werden, um die Flüssigkeit aus der Ausstoßöffnung (19) auszustoßen,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Schallwellenquelle beabstandet von der Ausstoßöffnung (19) vorgesehen ist und die von der Schallwellenquelle (21, 29) eingeleiteten Schallwellen sich zu der reflektierenden Wand hin fortpflanzen, unter einem Winkel von mehr als 90º von der reflektierenden Wand (11) reflektiert werden und sich in der Flüssigkeit weiter zu der Ausstoßöffnung (19) hin fortpflanzen.

2. Flüssigkeitsausstoßvorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Teil der reflektierenden Wand (11) im Querschnitt eine Parabel definiert, die eine Achse hat, die zu einer ersten Richtung (x) von der Schallwellenquelle (21, 29) zu der Ausstoßöffnung (19) parallel ist, wobei die Ausstoßöffnung (19) an dem Brennpunkt (12) der Parabel positioniert ist.

3. Flüssigkeitsausstoßvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die reflektierende Wand (11) ein Rotationsparaboloid definiert, das eine zu der ersten Richtung (x) parallele Rotationsachse hat, und wobei die Ausstoßöffnung an dem Brennpunkt (12) des Paraboloids positioniert ist.

4. Flüssigkeitsausstoßvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Reservoir (10) ferner eine zu der ersten Richtung (x) parallele ebene Oberfläche (15a-15c, 17a, 17f) aufweist.

5. Flüssigkeitsausstoßvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Schallwellenquelle (21, 29) sich in einer zweiten Richtung (y) erstreckt, die zu der ersten Richtung (x) senkrecht ist, und

wobei die reflektierende Wand (11) die Parabel im Querschnitt senkrecht zu der zweiten Richtung (y) definiert.

6. Flüssigkeitsausstoßvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Schallwellenquelle (21, 29) eine der Ausstoßöffnung (19) gegenüberliegende Vertiefung (281) definiert, die im Querschnitt senkrecht zu einer dritten Richtung (z) ist, die sowohl zu der ersten als auch der zweiten Richtung (x, y) senkrecht ist.

7. Eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung, die folgendes aufweist:

ein Reservoir (10) zur Lagerung einer auszustoßenden Flüssigkeit, wobei das Reservoir eine reflektierende Wand (11) und eine Ausstoßöffnung (19) zum Ausstoßen der Flüssigkeit hat; und

dadurch gekennzeichnet, daß

mindestens ein Teil der reflektierenden Wand im Querschnitt einen Bogen (81) einer Ellipse definiert, wobei die Schallwellenquelle (21, 29) und die Ausstoßöffnung (19) jeweils an verschiedenen Brennpunkten der Ellipse positioniert sind, und

die Schallwellenquelle von der Ausstoßöffnung (19) beabstandet vorgesehen ist;

und die von der Schallwellenquelle (21) eingeführten Schallwellen sich zu der reflektierenden Wand hin fortpflanzen, von der reflektierenden Wand (11) reflektiert werden und sich in der Flüssigkeit weiter zu der Ausstoßöffnung (19) hin fortpflanzen.

8. Flüssigkeitsausstoßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schallwellenquelle einen Vibrator (29) und eine vibrierende Platte (21) zwischen dem Vibrator (29) und dem Reservoir (10) aufweist,

wobei die vibrierende Platte (21) eine Schallimpedanz bei einem Zwischenwert zwischen der Schallimpedanz der Flüssigkeit und der Schallimpedanz des Vibrators (29) aufweist.

9. Flüssigkeitsausstoßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die ferner aufweist: eine Ansaugleitung (13), die der Schallwellenquelle (21, 29) benachbart in der reflektierenden Wand (11) vorgesehen ist, um die Flüssigkeit zuzuführen, wobei die Ausstoßöffnung (19) eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen aufweist, die sämtlich in dem Reservoir (10) vorgesehen sind, und die Ansaugleitung (13) gemeinsam für die Vielzahl von Ausstoßöffnungen (19) vorgesehen ist.