JP2002511029A - 非共振デカップル液滴ジェネレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 液滴ジェネレータと、その液滴ジェネレータを採用したインクジェット式プリントヘッド構造体が開示されている。この構造体はオリフィス（１５）を含んだノズル（１２）と、ノズル（１２）から噴出される液体（３０）を収容するための液体タンク（１６）と、液体タンク（１６）からノズル（１２）に液体（３０）を運搬する非共振性で弾性変形する流体導管（１８）とを含んでいる。トランスジューサ（２０）は正弦信号等の適当な電気信号でエネルギーを付与される。トランスジューサ（２０）は導管（１８）の収縮を引き起こさせて波を発生させ、ノズル（１２）とオリフィス（１５）に向かって導管（１８）と、その内部の液体（３０）とを介してその波を伝播させる。この波はオリフィス（１５）において液流を動乱させ、液滴に分解させる。トランスジューサ（２０）とノズル（１２）との間で弾性変形する非共振性導管（１８）を利用することでノズル（１２）をプリントヘッド構造体の残り部分から物理的にデカップルし、流体（３０）とノズル（１２）とに不都合な周波数の波が到達せぬようにフィルター処理が施される。

Description

【発明の詳細な説明】 非共振デカップル液滴ジェネレータ 政府援助 本願発明は合衆国政府の援助で達成された。合衆国政府は本願発明の権利の一 部を共有する。 発明の分野 本願発明は連続ジェット式インクジェットプリント技術(continuous-jet ink- jet printing)に関し、さらに特定すれば、インクジェットプリントに採用され る非共振液滴ジェネレータ(non-resonant droplet generator)に関する。 発明の背景 連続ジェット式インクジェットプリントヘッド(printhead)は、一連の液滴(dr oplet)を発生させる装置と、これら液滴を進路制御(steer)して捕獲(catch)する 装置とで成る。この液滴進路制御/捕獲装置はプリント対象面へ提供される液滴 を選別し、場合によっては液滴の提供ポジションを制御する。連続ジェット式プ リントにおいては、液流は圧力下でノズルから連続流の形態で噴出される。この ような連続流はその表面エネルギーを減少させるように液滴流に分解する傾向が ある。この分解は特定の周波数で最も好適に提供される。この周波数はレイリー 周波数(Rayleigh frequency)と呼称され、次の式で表される。 Ｖはジェット流の流速であり、Ｄはノズル径であり、周波数はヘルツで表され ている。 外的刺激要因がなければ、この液流はレイリー周波数の周辺で分解するが、液 滴は不規則形状となる。規則的な液滴とするには、規則正しい刺激をレイリ ー周波数で、あるいはその周辺で液流に加える必要がある。液流に刺激が与えら れると液滴は同一周期で形成される。この技術の一般的な問題は、大型の望まし い液滴間に副産物として不都合な小型の衛星液滴(satellite droplet)が形成さ れることである。大型液滴間の糸状液領域の径が減少し、大型液滴が液流から分 離するに連れて、その糸状液領域が崩壊して小型液滴となり、衛星液滴を形成す る。液滴分離時の糸状液領域の形状/形態はそのような衛星液滴の回避及び制御 にとって非常に重要な要素である。 液流に刺激を与える最も一般的な方法は、望む周波数で振動する電気信号によ って励起される圧電活性材料(piezo active material)を使用し、その圧電材料 に機械的モーションを提供することである。たいていの液滴ジェネレータにおい て、圧電装置は振動対象構造体に搭載される。この構造体は圧電装置との組み合 わせによって望む操作周波数で機械的共振を発生させる。そのような共振操作に よって強力な構造体振動が提供される。１タイプの共振液滴ジェネレータにおい ては、その共振装置は液体キャビティ内で振動を繰り返すロッドの形態で提供さ れ、その端部はノズルオリフィスへの入口から離れている。このロッドのモーシ ョンは液体内を通過する音響カップリングによって液流に刺激を与える。この音 響カップリングは最適に設計することが必要である。 別タイプの共振液滴ジェネレータにおいては液滴ジェネレータ本体が機械的共 振装置である。この共振本体はステンレススチールで提供され、オリフィスは、 接着剤で共振装置本体に接着されたオリフィスプレート上に線状アレイの形態で 提供される。このオリフィスプレートは典型的には電鋳法によってニッケルで製 造される。この場合、共振装置構造体のモーションは、共振構造体の底部に接着 されたオリフィス自身を振動させ、この機構で規則正しい外的刺激が液流に提供 される。このようなジェネレータは、共振本体内の液体を介して共振本体の振動 を液流とカップリングさせる不都合な現象をも有することがある。 全ての励起駆動液滴ジェネレータに共通する問題は衛星液滴の形成である。衛 星液滴形成は、崩壊に先立つジェット流動乱と、粘度と表面張力及び比重に深く 関連する。普通の水と溶剤ベースのインクは、密度が０.８５から２.０ｇ/ ｃｍ³の範囲であり、その粘度は１から１０センチポアズ(centipoise)であり、 表面張力は２０から８０ダイン/ｃｍである。流速、励起周波数(excitation fre quency)と波形、駆動力、及び温度は崩壊時の液滴形成に影響を及ぼす要素であ る。しかし、もし、（従来方式のように）その励起周波数が与えられたオリフィ スと流速に対して自然あるいはレイリー周波数に近似していれば、ニュートン型 流体の衛星液滴はそのノズルに加えられたエネルギーの関数として次のように圧 電励起電圧(piezo excitation voltage)の形態を備えて形成されることが知られ ている。液滴を発生させるのに必要な最低励起レベルで、“遅速”あるいは後方 併合衛星液滴(rearward merging satellite)が現れる（後方併合衛星はノズルに 近い主液滴方向に移動して結合される）。このような状況下では、後方併合衛星 が電荷の一部を併合時に主液滴から従液滴に移すので不都合な電荷変動が発生す る。励起レベルが増加すると、併合することのない中間または不定衛星(infinit e satellite)が現れ、状況によっては適正なプリントを妨害する。圧電駆動強度 (piezo drive amplitude)のさらなる増加は“急速”あるいは前方併合衛星（前 方併合衛星はノズルからさらに離れた主液滴方向に移動して結合する）を形成す る。前方併合衛星は偏向界(denection field)に進入する無衛星流を創出し、プ リント対象物上に液滴の正確なポジション配置を提供する。圧電励起のさらなる 増強で、“液滴分離フォールドバック(drop separation fold back)“として知 られる状態が促進されて崩壊が延長され、フェーズセクエンスリバーサル(phase sequence reversal)すなわち前方併合から後方併合への急激な変動が発生する 。連続ジェット式インクジェットプリントに使用される実質的に全てのノズルは これら衛星液滴パターンを創出し、圧電駆動は、衛星の後方、前方あるいは不定 モードへの変動を統治する主要な可変要素である。さらに、励起周波数と励起駆 動との間には直接的関連性が存在する。ある範囲においては、レイリー周波数か らの偏移は増強励起excitation)で補われる。逆に、自然の崩壊周波数への接近 は低下励起にて同一崩壊条件を創出する。 ジェット流にエネルギーを付与する能力を狭い周波数に頼っているため、機械 的及び/又は流体共振(fluid resonance)に基づく液滴ジェネレータには問題が発 生する。これら装置の同調された周波数からの小さな偏移は同一レベルの励 起を維持するのに必要な駆動電圧に大きな増加を要求する。その結果、与えられ た機械的共振装置は狭い範囲のノズルサイズと流速とに対応できるだけである。 与えられたオリフィスに対する有用な安定流速範囲は機械的共振液滴ジェネレー タでの駆動補整の範囲よりもずっと広い。流体共振装置は水と溶剤ベースのイン クの広い音響特性範囲に対応して、外れた周波数での協調(harmonic)あるいは減 衰(attenuating effect)効果に対応することが困難である。 従来技術においては、米国特許第４７２７３７９号のように全ての共振を、励 起源と流体とを“音響的ソフト(acoustically soft)”材料でカップリングさせ ることで減衰させる研究が為されてきた。この装置はその全有効作動範囲におい て非共振(non-resonant)であるため、与えられたオリフィスと流速のレイリー周 波数範囲を支持するように周波数を範囲限定させることができる。しかし、この 装置はエネルギーのジェット流への付与を流体の音響特性に頼っており、流体キ ャビティの形状に関する流体特有性(fluid specific)のものとする。流体管を介 して液流に直接的に移動されるエネルギーがインクキャビティの流体共振周波数 と近似的にマッチしなければ抗共振現象が発生し、流体共振の望む波形が得られ ない。励起エネルギーが流体を通してカップリングされているノズルの作動に必 要な駆動電圧は共振と抗共振との間の領域で急激に上昇する。流体特性あるいは 周波数ドリフトの小さな変動は流体共振と抗共振との間でのシフトを招く。米国 特許第５０６３３９３号では、いくつかの流体共振を周波数を操作するシステム の領域において支持するためにハイブリッドマルチ共振流体チャンバー(hybrid multi-resonant fluid chamber)が“音響的にソフトな”材料で製造されている 。この手段を通じてノズルレスポンスは平坦化され、前方併合無衛星操作の範囲 は拡張されて異なる音響特性を備えた通常に使用されるインクを含ませることが できる。通常に使用される水と溶剤ベースのインクは１０００から１６５０ｍ/ ｓの音響拡散速度を有している。 米国特許第５１９６８６０号はノズル制御システムを教示している。このシス テムは、計算して、インクタイプや温度に関係なくインクジェットプリンターの 作動を前方併合衛星と液滴分離フォールドバックとの間の好適な範囲に維持させ るための好適なノズル駆動電圧範囲を適用するために衛星液滴の状態と 液滴形成ポイントをモニターする。 米国特許５２０４０５５号に解説されている立体印刷として知られる“急速プ ロトタイプ化”技術において、１部材は層ベース(layer-by-layer basis)で定義 されている。ＣＡＤモデルの各断面は薄い粉末層または粒体材料層を、普通はピ ストンの上端である所定の領域で広げることで提供されている。層内のパターン は所定のパターンで粒体を結合あるいは接着させる結合剤をインクジェットプリ ントすることで提供される。粒体の連続層は層間に選択的に接着されて積層され 、立体構造を提供する。この技術は、工具や鋳型その他の素早いプロトタイプ化 に利用され、最終製品の製造にも利用が可能である。 結合剤の特性は適用法によって大きく異なり、粒体のコロイドやスラリ(slurr y)を懸垂状態(in suspension)で利用することも多い。例えば、コロイド状シリ カ結合剤がアルミナ粉末内にプリント処理され、金属鋳造のためのセラミック鋳 型が提供される。高酸性から高塩基性までの水性媒体から選択され、アルコール 、アセトン、及びクロロホルム等の塩化溶剤等の幅広い有機溶剤から選ばれる幅 広い化学物質による結合剤をプリントすることもできる。 典型的なアレンジでは、これら粉末層はピストン上端に広げられ、ピストンは 各層が広げられる前に１層分だけ降下され、粉末ベッドの上面を所定の高さに維 持する。インクジェットプリントヘッドは典型的には連続ジェットタイプのプリ ントヘッドであり、１列にアレンジされたノズルのアレイを備えている。このプ リントヘッドはカートリッジに搭載されている。そのカートリッジはラスタパタ ーンで粉末ベッド上を移動する。このラスタパターンとプリントヘッドのスイッ チング機能との組み合わせで各層のパターンが定義される。ラスタスキャニング パターンは１軸での往復モーションで達成される。この軸は粉末ベッド上に移動 されて第２軸のラスタパターンが提供される。典型的には、このプリントヘッド は往復モーションの両端部分で２０ｍ/秒２で加速され、粉末ベッドを横断する ときには１.５ｍ/秒の速度である。 立体印刷法のインクジェットプリントにおける特殊な必須条件を考慮しても、 液滴ジェネレータの標準製造法はいくつかの重要な点で不都合である。 現在の液滴ジェネレータの製造に用いられる材料は特殊な形状を提供する必 要性から限定されており、湿潤材料は特殊結合剤と両立しないことがある。例え ば、ある液滴ジェネレータは電気形成されたニッケルオリフィスプレートを利用 するが、腐蝕性や磨耗性の結合剤に対する耐久性がない。高酸性結合剤によって はステンレススチールを腐蝕させるが、ステンレスはほとんどの液滴ジェネレー タの主要材料である。さらに、典型的な製造には結合剤との湿潤接触状態でガス ケット、シール材、及び接着剤の使用が関与するが、それら全ては多様な結合剤 の取り扱いに重大な問題を提起する。 典型的な構造はチャンバーを使用するものである。このようなチャンバーは流 体が停留する流体停留領域を有することがある。このような停留流体はコロイド あるいはスラリベースの結合剤の核形成、塊化あるいは沈殿を引き起こす。停留 領域は流体をチャンバーから排出洗浄することを困難にする。また、２種類の結 合剤を混合せずに１結合剤タイプを別タイプの結合剤と切り替えることを困難に する。立体印刷の製造効率を高めるためには、プリントヘッドと液滴ジェネレー タに粉末ベッドと同等の広さの操作幅（数メートル）を提供することが望ましい 。機械的共振に基づく液滴ジェネレータの設計と製造においては、不都合な機械 的共振を回避するように細心の注意を払うことが必要である。この問題は、大き な幅のプリントヘッド場合には特に重大であり、立体印刷に必要なプリントヘッ ド幅においては実質的に不可能となる。機械的共振構造に基づく液滴ジェネレー タはその共振周波数で使用されることが必須であり、その共振周波数から多少と も離れると使用不能となる。しかし、粉末ベッド上のプリントヘッドのラスタモ ーションを提供するキャリヤ(carriage)は粉末ベッド上を移動するときに不可避 的にいくつかの小さな変動速度要素を有するので、液滴発生周波数を多少変更し 、液滴発生と粉末ベッド上のプリントヘッドポジションとの同期性を維持するこ とが望ましいであろう。 ほとんどの連続ジェット式インクジェットプリントにおいては、プリントヘッ ドは実質的に固定されており、インクが提供される対象の紙等がその固定ヘッド に沿って移動される。よって、インクジェットプリンターの従来式プリントヘッ ドのデザインは、プリントヘッドを作業面内で移動させる機構を必要としない。 従って、プリントヘッドは非常に大型で容積が大きい。前述のように、 立体プリントにおいては、プリントヘッドは高速/高加速度で往復運動される。 よって、通常構造のプリントヘッドはプリントヘッドのサイズと容積とによって 使用できるプリントヘッド幅が厳しく制限される。 固定操作される商業ベースのプリントヘッドの採用で、流体サポートに関わる 問題も提起される。圧力サージ(pressure surge)がオリフィスと直結するノズル チャンバーとマニフォールド内の流体の加速で発生し、液流分解を不規則とし、 フェーズ安定度(phase stability)を低下させることがある。沈殿、塊化あるい は核化する傾向にある材料を噴出させるときには１ユニットで提供される多数の ノズルの有効性は大きく損なわれるであろう。１つのジェット流の目詰まり等で 全ノズルアレイが利用不能になる可能性がある。なぜなら、分解クリーニングに よって粒子がシール部や凹部領域から排出されて目詰まり要因となり、洗浄液は 残留プリント液と反応することがあるからである。このタイプのマルチジェット プリントヘッドの再スタートには通常は困難が伴う。 発明の概要 本願発明によれば、液滴ジェネレータは変形自在であって使用周波数領域では 共振しない材料で成る流体導部あるいは導管を有している。この流体導管の１端 はオリフィスを備えたノズルと連結されている。圧電活性材料(piezo active ma terial)のごときトランスジューサ(transducer)は、所定の距離だけノズルから 離れたポジションで流体導管を包囲し、その導管によって流体から分離されてい る。このトランスジューサは正弦信号(sinusoidal signal)のごとき適当な電気 信号でエネルギーを付与される。トランスジューサは流体導管を放射状に圧縮し 、その導管と、その内部のインクに沿ってノズルとオリフィス方向に伝播する波 を提供する。この波はオリフィスで形成された液流を動乱させるように作用し、 液流を通常の間隔を開けて通常サイズの液滴に分解させる。トランスジューサと ノズルとの間の流体導管に沿った間隔は不都合な周波数のフィルター処理を提供 する。 本願発明の複数の液滴ジェネレータは、マルチ層製造に使用される立体印刷シ ステムに特に有用なプリントヘッドに採用できる。このプリントヘッドは意 図する幅の列にアレンジされた液滴ジェネレータのアレイを含んで成る。好適実 施例においては、各液滴ジェネレータは、ノズル、流体搬送導管及び液滴を制御 下で発生させる装置を含んで成るそれ自身の独立ユニットであり、それぞれ独立 的に利用可能である。発生された液滴は、電界を提供することで、あるいは電荷 プレートを使用することでノズルチップと作業面との間の通路に沿って進行方向 が制御される。 本願発明の液滴ジェネレータは次のような利点を提供する。I)使用可能な流体 の選択幅を拡大、II)余裕を持った作動条件、III)機械への取り付けの容易性、 及び、IV)使用の容易性。 図面の簡単な説明 本願発明は、添付の図面を参照にして以下の詳細な説明を読めばさらにその理 解が進むであろう。 図１は本願発明による液滴ジェネレータの概略図である。 図２は図１の液滴ジェネレータのノズル前方部の拡大図である。 図３はトランスジューサの作動で発生する急速パルスと遅速パルスを示す。 図４はトランスジューサからの距離の関数としての急速パルスと遅速パルスの 減衰状態を示すグラフである。 図５はトランスジューサから２０ｍｍと１２５ｍｍ離れたレシーバに関する周 波数の関数としての相対的強度を示すグラフである。 図６は図１のタイプの液滴ジェネレータを複数体搭載したプリントヘッド構造 体の概略図である。 図７は図１の液滴ジェネレータで使用される代用ノズル構造体の概略図である 。 図７Ａは図７のノズル構造体の前方部の拡大図である。 図８は図１の液滴ジェネレータで使用される代用ノズル構造体の別概略図であ る。 図８Ａは図８のノズル構造体の前方部の拡大図である。 図９は図１の液滴ジェネレータで使用される代用ノズル構造体の別概略図で ある。 図９Ａは図９のノズル構造体の前方部の拡大図である。 図１０は本願発明の液滴ジェネレータの別実施例の概略図であり、フレキシブ ルな流体導管の両側に提供された圧電トランスジューサを含んでいる。 図１０Ａは図１０の圧電トランスジューサの拡大概略断面図である。 発明の詳細な説明 本願発明によれば、液滴ジェネレータは立体印刷として知られる多層製造技術 において特に有効に使用される。本願発明の液滴ジェネレータも紙等へのインク あるいは他の適当な液体の適用に有効である。さらに、本願発明の液滴ジェネレ ータは燃料インジェクター等としても利用が可能である。 図１において示す好適実施例の液滴ジェネレータはノズル１２を含んでいる。 ノズル１２はオリフィス１５、流体タンク１６、及び流体タンク１６をノズル１ ２とカップリングしている流体導部あるいは導管１８を有したディスク１４で終 結する。圧電トランスジューサのごときトランスジューサ２０は流体導管１８を 包囲し、ノズル１２から所定の距離Ｓだけ離れた流体導管周囲に配置されている 。典型的には、タンクとトランスジューサとの間の流体導管の長さは、トランス ジューサとノズルとの間の流体導管の長さよりも実質的に長い。 流体タンク１６は、溶液、コロイド、スラリ、水、溶剤、あるいはワックスの ような溶融材料であるインク組成物を含んでいる。本明細書での“インク”とは プリントヘッドノズルによって噴出されるいかなる液体をも包含する。 流体導管１８は、弾性波の伝播を維持することができるが、所定の周波数領域 で非共振性である柔軟変形する材料で提供される。好適実施例においては、化学 抵抗性を備えたテフロンのごときフラウロポリマー(flouropolymer)が使用可能 である。例えば、ゼウスインダストリープロダクツ社の＃２４ＬＷ ＴＦＥ（テ フロン）管（外径０.０３４インチ、内径０.０２０インチ）が使用可能である。 図１と図２に示すように、ノズル１２は、本体部分２２内に搭載されたオリフィ ス１５を備えたセラミック、ルビーあるいはサファイヤディスク１４を有した２ パート構造体を含むことができる。好適実施例においては、ノズ ル１２の本体部分２２は外径１/１６インチのステンレススチール製スリーブで 提供されている。その内径は、外径０.０３４インチで、テフロン毛管現象を働 かせるサイズで提供される。本体部分２２の１端は典型的には直径０.０５４イ ンチに加工された凹部２４を備えている。この取付面径(diameter of counterbo re)は、テフロン毛管流体管のラッパ状端部とルビーディスクオリフィスとの間 のガスケット流体シールを提供するサイズである。この取付面のベースはルビー ディスクオリフィスの受領部として作用する。組立後、ノズルチップ２６はルビ ーオリフィスを保持してシールするように回転あるいは変形/押し込み処理する ことができる。 トランスジューサ２０は、液滴を形成するために液流を分断させる動乱現象を 発生させる目的でノズルから距離Ｓだけ離される。好適実施例においては、トラ ンスジューサは鉛-ジルコニウム-チタン酸塩（ＰＺＴ）セラミックのごとき材料 で成る長形の筒状圧電活性セラミック材料で提供される。適当な材料はオハイオ 州ベッドフォードのモーガン-マトロック社のＰＺＴ-５Ｈである。この圧電トラ ンスジューサの内径は柔軟変形性である導管１８との干渉フィット(interferenc e fit)を提供するように選択される。例えば、内径０.０３０インチの圧電トラ ンスジューサは外径０.０３４インチの変形性流体導管と共に使用できる。この 圧電トランスジューサ径は０.０５０インチで、長さ０.１５インチのものが使用 できる。この圧電トランスジューサはその内外表面が金属メッキされている。こ の圧電トランスジューサは、圧電トランスジューサ２０を通過させて導管を延長 させることで流体導管１８に組み入れることができる。流体導管にかかる圧力を 解放させると導管は弛緩し、圧電トランスジューサ２０の内径に形状合致する。 電気接触は、圧電トランスジューサの内径と流体導管１８の外径との間で、圧電 トランスジューサと、その周囲に提供された収縮ラップスリーブとの間に押し入 れられた細ワイヤ２８で圧電トランスジューサ２０の金属表面に提供される。 作動時に、例えば、圧縮ガスをタンク１６（図示せず）に適用する等でタンク １６の流体３０に圧力がかけられる。必要な圧力はディスク１４のオリフィス１ ５のサイズ、望む液流速度、及び流体３０の特性によって決定される。典 型的には、その圧力は約３気圧である。このような圧力によって、５０ミクロン 径のオリフィスから約１０ｍ/秒の速度で、２センチポアズ(centipoise)の範囲 の粘度の液体が噴出する。 周期的な電圧信号が、ワイヤ２８を介して圧電トランスジューサ２０の金属部 分に波形ジェネレータあるいは他の適当な波形源によって適用される。その信号 の周波数は液滴形成周期を決定する。この周波数は典型的にはその液流のレイリ ー周波数に近い。例えば、１０ｍ/秒の速度で５０ミクロン径のオリフィスから 排出された液流に対しては４５ＫＨｚが典型的である。しかし、本願発明の特徴 は広い範囲の周波数で液滴を提供することにある。その周波数領域はレイリー周 波数とは相当に異なるものとなろう。適用される正弦信号の強度は典型的には１ ０Ｖから１００Ｖの範囲である。この電圧強度は調整可能であり、望む液滴形成 特性を達成させ、不定あるいは後方併合衛星の形成を回避させることができる。 この強度は、要素の物理的サイズと圧電体の材料特性による圧電トランスジュー サ２０の減極特性(de-poling characteristic)によって制限される。 電圧の圧電トランスジューサ２０への適用で装置の直径の変化と長さの変化が 提供される。圧電トランスジューサ２０の直径の変化は内部の変形性流体導管１ ８の直径を変化させ、導管の変形を促す。この変形性流体導管１８は圧電体２０ の内壁と接触状態に提供されている。なぜなら、好適実施例においては、それは 干渉フィットとして提供されており、さらに、導管内の流体圧力は導管を外側に 押し出し、この接触状態を保持させる傾向にあるからである。クリープ現象によ る圧電体２０と導管とのカップリングの変化はスタート時の“形成期間(forming period)”によって知ることができる。典型的には、スタート時に、流体圧力が 導管に適用され、圧電体２０が駆動されると、圧電体に同調されたストロボ光で 観測される液流は１０秒から２０秒の形状変化を受ける。この形状変化は後方及 び不定併合衛星から前方併合衛星への変化を含んでおり、破断長を４節から６節 (node)に短縮する。本願発明の液滴ジェネレータは、長時間のアイドル期間を経 て以前の特徴的な破断状態に戻り、励起に変化をもたらさずに長期にわたって安 定的な破断フェーズ(breakoff phase)で作動することが 観測されている。流体導管径のこの変化は、導管と内部の流体との組み合わせ体 をノズル方向に伝播する移動波を発生させる。ノズルに到達すると、流体圧力と 速度の変動は、ノズル１２内のディスク１４のオリフィス１５から噴出される液 流を乱す。この乱流はやがて液流の破断を励起し、液滴を発生させる。 液体で満たされたフレキシブルな流体導管を伝播する波にはいくつかの可能な モードが存在する。例えば、波は流体のみ、導管壁のみ、あるいはそれら両方を 通過して伝播することができる。さらに、与えられた媒体内でさえも異なるタイ プの波伝播が可能である。例えば、流体導管を伝播する波は縦波あるいは横波で あり得る。 好適実施例においては、望ましい伝播メカニズムは、ポテンシャルエネルギー を蓄積するフレキシブルな流体導管の放射状膨張と、導管壁がその膨張状態から 崩壊する際のこの蓄積エネルギーの流体運動エネルギーとの交換とが関与する（ 移動流体による消費よりは少ないものの、いくらかの運動エネルギーは導管壁自 体で消費される）。この波伝播メカニズムを活発で支配的であるようにするため （図３参照）、流体導管４０には送波器としての第１圧電トランスジューサ４２ と受波器としての第２圧電トランスジューサ４４が提供された。流体導管材料は 水で満たされた＃２４押出しＰＴＦＥ管（０.０３２インチ外径ｘ０.０２０イン チ内径）である。方形電圧パルスが送波器圧電体４２に適用され、受波器圧電体 ４４からのトランスジューサ信号はオシロスコープで検波された。２つの異なる パルスは図３に示すように送波器の各パルスに対して受波器に到達した。第１パ ルス４８は約１１００ｍ/秒の波速で到達し、第２パルス５０は約６００ｍ/秒の 波速で後に到着する。遅いパルスは一般的に速いパルスよりも強度が大きい。水 を介さずに実験が反復されると、速いパルスだけが観測される。従って、速いパ ルスは流体導管材料自体の伝播メカニズムによるものであり、遅いパルスは流体 導管と液体の両方が関与する伝播メカニズムによるものである。両方のパルスは 水中の音の伝播速度である１４９０ｍ/秒よりもずっと遅い。遅い方の波速はモ エンズ-コルトウェグの解(Moens-Kortweg solution)で予測される波速に近似し ている。この解は流体導管の膨張で蓄えられるエネルギーと、導管が収縮すると きの導管の長手方向に移動する流体の運動 エネルギーの変化に基づいている。非圧縮性流体が満たされた薄い壁の弾性流体 導管においてはモエンズ-コルトウェグ波速は次の式で与えられる。 このｔは流体導管の壁厚であり、Ｒは半径であり、Ｅは流体導管材料の弾性率 であり、ρは流体の密度である。実験では、送波器圧電体４２と受波器圧電体４ ４との間の距離を変化させ、受領パルスの強度をそれら圧電要素間の距離の関数 として記録した。結果は図４に示されている。速波は流体導管を伝播するときに 急速に減衰するが、遅波は強度を長く保持した。 これらの結果は本願発明の構造及び機能の特徴の理解を助ける。圧電体２０か らノズル１２にまでエネルギーを運搬する主たるメカニズムは、弾性流体導管１ ８と液体の利用である。圧電体２０の提供振動周波数との組み合わせでこの波速 は波の波長の計算に利用できる。波速６００ｍ/秒で６０ＫＨｚの周波数の好適 実施例においては、波長は１０ｍｍと計算される。圧電トランスジューサ２０の 長さは、流体導管／液体の波ガイド(waveguide)に効率的にエネルギーを伝達す るためにはこの波長より短いか半分のものであることが望ましい。しかし、非常 に短い圧電体は提供エネルギーをほとんど有しない。よって、この好適実施例に 対しては３ｍｍから４ｍｍの圧電体長が好ましい。圧電体２０と流体導管１８と の間のこのカップリングの特徴は、意図する周波数の調波(harmonics)をフィル ター排除するのにも有効である。なぜなら、そのような高周波は流体導管１８と 程よくカップリングしないからである。次に、２種類の波伝播態様の存在は（そ の１つは導管内のみ）、２波速が関与する理由で問題を提起する。すなわち、２ 波速がノズル１２に到達するとき圧電体２０からの正弦信号の寄与的あるいは破 壊的干渉が発生する。その干渉の特性は圧電体２０とノズル１２の正確な距離、 並びに伝播の周波数と波速とによって決定される。幸運にも、導管１８内をのみ 伝播する速い方の波速は強度が小さく、伝播距離と共に急速に減衰することが発 見されている。さらに、速い方の波は導管１８の外側に散逸材（図示せず）を利 用することで容易に減衰される。いくつかの 実施例において、液滴ジェネレータは、オリフィスシートとシールにまで延びる テフロン導管と密着するステンレスあるいは他の剛性固定手段を端部に備えてい る。これら接触領域のみで速い波の影響を低減させるに充分であることが発見さ れている。 圧電送波器と圧電受波器の同様な試験アレンジが使用され、異なる周波数での この流体導管/液体システムの波維持能力が調べられた。このテストでは送波器 に対して異なる周波数での正弦励起が適用され、受波器で信号強度が測定された 。このような周波数反応データは送波器と受波器との間の２距離（２０ｍｍと１ ２５ｍｍ）を利用して得られた。結果を図５で示す。このテストで、速い波は前 述のように減衰し、導管と液体の組み合わせを伝播する遅い波のみが残った。送 波器と受波器の２つの距離で、高い方の周波数波の伝播は低い方の周波数波の伝 播と比較して早く減衰される。しかし、その距離が大きいときには、その減衰程 度は非常に著しく、導管に沿った方向の伝播であることが示される。これは減衰 の大部分を占める。 これらの結果は、ある範囲の操作周波数と流体の種類とに対応する液滴の安定 形成を提供する本願発明の有効な特性の説明に役立つ。流体導管/液体システム を伝播する基本的なエネルギー伝播モードは共振条件に影響されず、広い範囲の 周波数で操作が可能である。高周波数が急速に減衰するという事実は有益である 。なぜなら、意図する周波数の調波はノズルに到達する前にフィルター排除され るからである。よって、もし圧電トランスジューサ２０が調波内容物(hamlonic content)と共に振動しているなら、これら高調波は減衰され、意図する振動のみ がノズル１２に到達する。フィルター処理を提供する必要性は圧電体２０をノズ ル１２から少なくともいくらかの距離Ｓにて提供することが有効である理由を説 明している。さらに長い、あるいは短い距離が異なる実施例に適用可能であるこ とは理解されようが、好適実施例においてはこの最低距離は５０ｍｍである。こ の最低距離は速いモードの波伝播の減衰に有効であり、前述のように、望む遅い モードの波のみを残す。最後に、弾性流体導管/液体システムの望む音響特性が 理解できよう。ずっと高く、レイリー周波数の調波として発生するかも知れない 周波数を伝播させるが同時に減衰させるためにはレ イリー周波数付近の周波数を提供する導管/液体システムを利用することが好ま しい。従って、レイリー周波数さえも大きく減衰させる導管は好ましくない。 本願発明の液滴ジェネレータは幅広い範囲のインクあるいは結合剤の使用を可 能にする。全ての湿潤材料に対して制御が可能である。例えば、本願発明は湿潤 材料として不活性ポリマーとセラミックオリフィスのみで提供が可能である。よ って、高い化学抵抗力が提供される。磨耗材料の固体分が多いスラリは磨耗抵抗 性材料の使用によって噴出が可能である。さらに、流体は細い導管を通過する連 続的な高速流で流れており、粒体が沈殿するような停滞領域が排除される。液流 と接触するガスケットと非類似材料のシールが存在しないため、核化及び沈殿す る可能性のある流体の使用が可能である。停滞領域が存在しないため、高速液流 並びにシールの不存在は洗浄工程を簡素化し、インクの交換を容易にする。実際 に、本願発明のタイプの液滴ジェネレータは中断なしで１本のノズルから連続的 に異なる材料を噴出させるのに使用されてきた。デザインの簡素化はこの装置を 、医学、薬学及び微小構造分野等の流体の一体化が維持されなければならない場 合に特に適している。 本願発明の液滴ジェネレータは共振条件に依存せず、均質で予想通りの液滴形 状にて幅広い周波数範囲で操作が可能である。さらに、流体の正確な音響特性は 装置の機能にさほど重要ではなく、よって、特定の液滴ジェネレータはインクの 温度と組成変化に対応することができ、事実、多様な流体に対応できる。また、 同調共振システムではないため、異なるオリフィスサイズと流速が、装置の大き なデザイン変化を介さずに広い範囲で採用が可能である。 本願発明のさらに別な特徴は、共振条件に対する励起に影響を受けない液滴ジ ェネレータの提供である。例えば、トランスジューサ２０のモーションで発生さ れる波はノズル１２とタンク１６の両方へ伝播する。好適実施例においては、タ ンク１６に向かって移動する波のエネルギーはタンクが提供された導管の端部に 到達する前に吸収され、あるいは散逸され、ノズルに向かって反射される波は無 くなっているであろう。このような吸収はトランスジューサとタンクとの間に長 い導管を提供することで可能である。あるいは、高分散特性を有した材料で成る 導管の部分をトランスジューサとタンクとの間で導管１８にカ ップリングさせ、反射を最低限にすることができる。あるいは、フィルターをト ランスジューサとタンクとの間で導管１８のルーメンに押し入れ、流体の動きを 緩め、波のエネルギーを吸収させることができる。 本願発明の液滴ジェネレータは非常に軽量で小型である。液滴ジェネレータ６ ０は図６に示すように１本のアレイに纏めることができ、あるいは液滴ジェネレ ータの複数本でなるアレイにすることができる。個々の液滴ジェネレータ６０の アセンブリでアレイを構築すると多数の利点が提供される。それはモジュラー化 であり、幅広いアレイを、それぞれ独立的に作用させて互いに影響を及ぼさない ように液滴ジェネレータを追加するだけで構成させることができる。共振システ ムでのように複雑な音響への配慮によるデザイン変更は不要である。大きな金属 共振器が介在しないので、組立てられたアレイは非常に軽量である。この軽量特 性はプリントヘッドが高速で移動しなければならない場合に有用である。本願発 明の液滴ジェネレータは異なるインク材料に対して異なるジェット流が適用され るアレイの製造を容易にする。実際に、各ジェット流が異なる貯蔵タンク、異な る材料、異なるオリフィスサイズ、異なるジェット速度、及び異なる液滴周期を 有するアレイも製造が可能である。しかし、ジェット流の数が増加すると、プリ ントヘッドの意図する使用によってジェット流をグループ化することが現実的と なる。例えば、ジェット流はその利用法と流速に従って、臍の緒状の流体管の数 を減少させるためにプリントヘッドで分配マニフォールド構造を提供することで グループ化できる。同様に、ジェット流は液滴チャージ(droplet charge)と偏向 態様を共有させるためにクラスター化することもできる。この液滴ジェネレータ の筒状でフレキシブルな特性はこの種の独立性を可能にする。液滴進路制御は電 荷プレート６２と偏向プレート６３を既存の技術で提供することで達成される。 他のジェット流が操作継続中であっても特定のジェット流を交換できるので複 数の個別液滴ジェネレータで成るアレイの利用形態も単純化される。例えば、そ の１方法は、各液滴ジェネレータに、流体タンクからノズルに至る自身の毛管流 体導管を提供することである。この流体導管の長さは、この導管を液滴ジェネレ ータに役立つアンビリカル(umbilical)として使用させるに充分なものと する。この長さは典型的には約２ｍから５ｍである。流体導管の内径は、ノズル 自体に要求される圧力の約１０％から２０％の範囲である流体圧で液滴を提供で きるサイズである。毛管流体導管に沿ったさらに高い圧力の液滴はタンクに非常 に高い圧力をかけることになる。しかし、大きな圧力降下は必要であり、液滴ジ ェネレータが取り除かれると、毛管流体導管自身内の流体摩擦は新液滴ジェネレ ータに置きかえられるまで液流を許容範囲内に限定ずるであろう。例えば、望む 流速１ｃｃ/分を達成するためにもし５０ミクロン径のノズルが３０PSIの圧力を 要求すると、毛管流体導管はこの流速で圧力降下が、例えば、５PSIであるよう にサイズ化される。従って、流体源で必要な圧力が許容量だけ増加する（３０PS Iから３５PSI）。しかし、液滴ジェネレータが毛管流体導管から取り出されると 、流体源の全３５PSIの圧力が毛管流体導管全体で降下し、流体導管の端部で約 ７ｃｃ/分の流速となるであろう。この量は充分に大きくて、流体導管の効果的 なフラッシングを提供するが、交換時に残りの液滴ジェネレータの機能を継続さ せる程度の大きさである。 本願発明の液滴ジェネレータの３つの特徴的構造、すなわち、流体導管、トラ ンスジューサ及びノズルをそれぞれ異なる形態で提供することができる。 流体導管はテフロン（ＴＦＥ、ＦＥＰ、ＫＹＮＡＲ、ＰＴＦＥ）、ＨＤＰＥ、 ポリプロピレン、ポリアミドのごとき弾性材料、あるいは他の適当な非共振弾性 変形性材料で提供できる。 流体導管は均質材料である必要はない。例えば、セラミックまたはグラスファ イバーあるいは粒体充填剤を含んだポリマーのごときコンポジット材料は適当な 音響特性を提供するであろう。流体導管も積層体で提供が可能である。例えば、 異なるポリマーの層で成る流体導管は内側層からの化学免疫性を享受させ、外側 層のデザインによる音響特性に適応させる能力を備えるであろう。 さらに、流体導管は円断面形状である必要はない。例えば、楕円断面を備えた 流体導管でも波の伝播を提供するであろう。この場合、流体導管壁は円断面を有 した流体導管よりも剛性が高い必要があるであろう。なぜなら、変形した流体導 管内に蓄えられたエネルギーは円形導管の場合のように引張りフープ応力(tensi le hoop stress)によるものではなく、導管壁内の曲げ応力の大きな成分 を有するからである。従って、ステンレススチールのごとき金属で成る流体導管 は、例えば、楕円断面のごとき形状で有効に利用できるであろう。 ノズルは本願発明の好適実施例とは異なる方法で製造が可能であろう。図７と 図７Ａに示すように、短いオリフィス整合コアを含ませるために０.０５４イン チ径の座ぐりフライス部分(conterbore section)と、関連フレアテフロン製流体 導管部分(flared Teflon fluid conduit section)とは延長される。この実施例 においては、ステンレススチール製のインサート７０はノズル本体７２と同心に 提供されており、整合受部を提供している。この受部ではルビーディスク７４を そのＴＦＥガスケット構造体内に差し込むことができる。このインサートの内径 はノズル構造体から出てくるＴＦＥ毛管体の内径とマッチしており、オリフィス に延びるルビーディスク７４内に形成された半球体の直径ともマッチする。この 実施例においては、この半球体の直径は０.０２０インチである。 あるいは、図９と図９Ａに示すように、ＶＬＳＩにおいてワイヤボンディング のために製造されたアルミナノズル９０がジェット流オリフィスとして使用が可 能であり、流体はステンレス製圧縮カラー９４を備えたテフロン毛管流体導管９ ２にシールされる。この実施例においては、短い中間要素９６が均一な内径を維 持するために含まれている。全実施例において、トランスジューサとオリフィス 間の流体通路の急激な曲げ個所を排除し、乱流を防止して可能な限り多量のエネ ルギーをオリフィスに伝えなければならない。 ノズルはまた導管の一体的部分として提供が可能である。例えば、小さなオリ フィスを１端に有した長い導管のインジェクション成型であつてもよい。 圧電トランスジューサは、図１０と図１０Ａに示すように流体導管を挟む方形 要素の形態で提供することも可能である。この実施例においては、流体導管を圧 電トランスジューサ１０２の平坦面間で流体導管１００を前もって圧縮しておき 、圧電トランスジューサのモーションをこの予備圧縮された導管１００に適用さ せることが有利である。これは、圧電要素に小さなモーションを付与し、導管１ ００の断面に大きな変動を与えて望む波モーションの伝播を開始させるように相 当量の液量を排出させるためである。 磁気制限要素あるいは電気正弦要素または、流体導管内に適当な波を創出さ せる適当なトランスジューサ等の他の形態のトランスジューサを圧電要素の代わ りに採用することも可能である。例えば、磁石粒子を流体導管内に埋め込むこと もできる。流体導管の近辺に磁界を発生させ、導管の材料を圧縮させ、望む波モ ーションを発生させることもできる。 あるいは波モーションを流体自体にモーションを加えて発生させることもでき る。例えば、導電性流体を磁力水力的(magnetohydrodynamically)に刺激するこ とができる。流体内の速度変化は波モーションを起こし、導管と流体の組合せ体 内を移動させる。 流体導管あるいは流体のいずれであっても、いくつかの刺激個所で発生された 波が強度を増加させ、ノズル方向に伝播する大型波を創出する限り管体の複数の 個所で刺激を提供することが可能である。 単純正弦波ではない多様な周期信号でトランスジューサを励起することも可能 である。そのような周期信号は、液流の破断の特徴を制御することで規則正しい 液滴流の形成においてさらに大きな許容度を提供することが発見されている。例 えば、平方波あるいは三角波励起が使用できる。さらに、２つの正弦波（一方は 基礎周波数、他方は調和周波数）で、相対強度と相対位相が独立した特性を備え た合成波である周期波も可能である。本願発明の高周波フィルター特性は非正弦 信号の調波内容を限定するが、第２、第３調波のごとき低調波はノズルに対して 充分なエネルギー伝達を行い、本願発明に利用可能であることは理解されよう。 本願発明は望む強度と基本部に対する位相関係を有した調波の一部の通過を許す が、それでも非制御調波内容物に対するフィルター効果を提供する。 このトタンスジューサを前述のように干渉フィットによって流体導管にカップ リングさせることができる。あるいは、トランスジューサを流体導管に接着固定 させることも、他の従来方式で固定させることもできる。 フィルターを流体導管内に提供し、あるいはその入口に提供して、使用中のノ ズルの故障の可能性を減少させることもできる。トランスジューサとノズルとの 間にはフィルターを提供しないほうがよい。なぜなら、そのような提供は導管内 の流体内の波伝播を妨害するからである。 前述の液滴ジェネレータとプリントヘッドのアセンブリの変更や改良、並びに そのような液滴ジェネレータとプリントヘッドのアセンブリの利用法の変更や改 良は本明細書の開示内容から当業技術者には可能であろう。従って、本明細書中 の実施例は本願発明の説明を目的として提供されたものであり、本願発明を限定 するものではなく、本願発明は「特許請求の範囲」によってのみ限定を受けるも のである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．液滴ジェネレータであって、 液流を運搬するための長形で弾性変形する流体導管であって、第１端部と第 ２端部とを有しており、特定の周波数領域で非共振性である導管と、 該第１端部と通流状態のノズルであって、オリフィスを含んでいるノズルと 、 該ノズルから所定の距離だけ離れた個所で該導管及び/又は液流に動乱刺激 を与えるトランスジューサと、 を含んで成ることを特徴とする液滴ジェネレータ。 ２．トランスジューサはノズルに動乱刺激を伝播させることができることを特 徴とする請求項１記載の液滴ジェネレータ。 ３．トランスジューサは流体導管に接して提供されていることを特徴とする請 求項１記載の液滴ジェネレータ。 ４．トランスジューサは流体導管と共軸的に提供された筒状トランスジューサ であることを特徴とする請求項１記載の液滴ジェネレータ。 ５．筒状トランスジューサは圧電トランスジューサであることを特徴とする請 求項４記載の液滴ジェネレータ。 ６．トランスジューサは流体導管に接して提供されている少なくとも１つの略 方形トランスジューサであることを特徴とする請求項１記載の液滴ジェネレータ 。 ７．トランスジューサは圧電トランスジューサであることを特徴とする請求項 １記載の液滴ジェネレータ。 ８．トランスジューサは磁気規制式トランスジューサ(magnetorestrictive)で あることを特徴とする請求項１記載の液滴ジェネレータ。 ９．トランスジューサは電気規制式(electrorestrictive)トランスジューサで あるであることを特徴とする請求項１記載の液滴ジェネレータ。 １０．流体導管はフレキシブルな導管であることを特徴とする請求項１記載の液 滴ジェネレータ。 １１．流体導管はテフロン導管であることを特徴とする請求項１記載の液滴ジェ ネレータ。 １２．流体導管はＨＤＰＥ導管であることを特徴とする請求項１記載の液滴ジェ ネレータ。 １３．流体導管はポリプロピレン導管であることを特徴とする請求項１記載の液 滴ジェネレータ。 １４．流体導管はポリアミド導管であることを特徴とする請求項１記載の液滴ジ ェネレータ。 １５．トランスジューサは流体導管に押し付けられた状態で、ノズルのオリフィ スから少なくとも５０ｍｍ離れて提供されていることを特徴とする請求項１記載 の液滴ジェネレータ。 １６．ノズルは筒状本体部分と先端部分とを含んで成り、該先端部分にオリフィ スが提供されていることを特徴とする請求項１記載の液滴ジェネレータ。 １７．先端部分はオリフィスとなる開口部を備えたディスクを含んでいることを 特徴とする請求項１６記載の液滴ジェネレータ。 １８．本体部分は先端部分受領端を有しており、該先端部分受領端に隣接して拡 大内径を備え、先端部分を受領するサイズの凹部を定義していることを特徴とす る請求項１７記載の液滴ジェネレータ。 １９．流体導管は筒状本体部分を通過して延びており、凹部内にて本体部分と先 端部分との間で共軸関係に提供されていることを特徴とする請求項１８記載の液 滴ジェネレータ。 ２０．先端部分受領端は内側に向いたフランジを含んでおり、先端部分を凹部に 保持させていることを特徴とする請求項１８記載の液滴ジェネレータ。 ２１．流体導管はコンポジット材料で提供されていることを特徴とする請求項１ 記載の液滴ジェネレータ。 ２２．コンポジット材料はセラミック繊維充填材を含んだポリマーであることを 特徴とする請求項２１記載の液滴ジェネレータ。 ２３．コンポジット材料はグラスファイバー繊維充填材を含んだポリマーである ことを特徴とする請求項２１記載の液滴ジェネレータ。 ２４．コンポジット材料は粒体充填材を含んだポリマーであることを特徴とする 請求項２１記載の液滴ジェネレータ。 ２５．流体導管は少なくとも一部が非円形断面の内側表面を有していることを特 徴とする請求項１記載の液滴ジェネレータ。 ２６．非円形断面は略楕円断面であることを特徴とする請求項２５記載の液滴ジ ェネレータ。 ２７．流体導管は複数層を有した積層導管であることを特徴とする請求項１記載 の液滴ジェネレータ。 ２８．複数層は異種ポリマー層であることを特徴とする請求項２７記載の液滴ジ ェネレータ。 ２９．流体導管の第２端部と通流状態の流体タンクをさらに含んでいることを特 徴とする請求項１記載の液滴ジェネレータ。 ３０．流体タンクは加圧式タンクであることを特徴とする請求項２９記載の液滴 ジェネレータ。 ３１．トランスジューサを起動させて周期的に動乱刺激を提供し、望む周期で液 滴を形成させる波形ジェネレータをさらに含んでいることを特徴とする請求項１ 記載の液滴ジェネレータ。 ３２．波形ジェネレータは正弦波でトランスジューサを励起し、周期的に動乱刺 激を発生させることを特徴とする請求項３１記載の液滴ジェネレータ。 ３３．波形ジェネレータは液流に対してレイリー周波数付近の周波数で動乱刺激 を発生させることを特徴とする請求項３１記載の液滴ジェネレータ。 ３４．波形ジェネレータは少なくとも基礎周波数の第１正弦波と、該基礎周波数 の調波である第２正弦波とでトランスジューサを励起させることを特徴とする請 求項３１記載の液滴ジェネレータ。 ３５．波形ジェネレータは第２正弦波の位相を第１正弦波の位相と調和させるこ とを特徴とする請求項３３記載の液滴ジェネレータ。 ３６．トランスジューサの流体導管に接する長さは、望むノズルでの動乱刺激の 最高周波数成分の周波数で割ったノズル方向の伝播速度の計算値よりも短いこと を特徴とする請求項３記載の液滴ジェネレータ。 ３７．流体導管は内側面を有しており、ノズルはノズル内側面で定義される開口 部を有して液流をオリフィスに到達させ、該流体導管内側面と該ノズル内側面と の移行部は滑らかであることを特徴とする請求項１記載の液滴ジェネレータ。 ３８．弾性変形する流体導管は望む液滴形成の周波数と等しい周波数で動乱刺激 を伝播させ、ノズルへの伝播中に設計値以上には刺激を減衰させないように選択 された特性を備えているとを特徴とする請求項３１記載の液滴ジェネレータ。 ３９．弾性変形する流体導管は望む液滴形成周波数よりも相当に高い周波数を有 した動乱刺激の伝播を減衰させるように選択された特性を備えていることを特徴 とする請求項３１記載の液滴ジェネレータ。 ４０．弾性変形する流体導管は望む液滴形成周波数の第３調波よりも高い周波数 を有した動乱刺激の伝播を減衰させるように選択された特性を備えていることを 特徴とする請求項３４記載の液滴ジェネレータ。 ４１．所定の距離は望む液滴形成周波数よりも高い周波数を有した動乱刺激を相 当程度減衰させるように選択されることを特徴とする請求項３１記載の液滴ジェ ネレータ。 ４２．流体導管の少なくとも一部に接触して提供されており、望む液滴形成周波 数よりも高い周波数の減衰効果を提供するように選択されることを特徴とする減 衰材料をさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の液滴ジェネレータ。 ４３．液滴ジェネレータであって、 液流を運搬するための長形で弾性変形する流体導管であって、第１端部と第 ２端部とを有した導管と、 該第１端部と通流状態であり、先端にノズルを備えたノズルと、 該ノズルから所定の距離だけ離れた個所で少なくとも該導管及び/又は液流 に、共振現象を発生させずに動乱刺激を付与するトランスジューサと、 を含んで成ることを特徴とする液滴ジェネレータ。 ４４．トランスジューサは動乱刺激を発生させてノズルに伝播させ、流体の液流 の分断に影響を及ぼすことを特徴とする請求項４３記載の液滴ジェネレータ。 ４５．液滴ジェネレータであって、 流体の液流を運搬するための長形流体導管であって、第１端部と第２端部と を有しており、特定の周波数領域で非共振性である導管と、 該第１端部と通流状態であって、先端にオリフィスを有したノズルと、 該第２端部と通流状態にある流体タンクと、 該ノズルから所定の距離だけ離れて前記導管に提供されたトランスジューサ であって、少なくとも液流及び/又は流体導管に周期的な動乱刺激を付与し、該 ノズルから噴出される液流の分断に影響を及ぼすトランスジューサと、 を含んで成ることを特徴とする液滴ジェネレータ。 ４６．液滴発生方法であって、 流体タンクとプリントヘッドノズルとの間で流体の液流を運搬するための弾 性変形する流体導管に提供されたトランスジューサを起動し、少なくとも該 導管及び/又は液流に動乱刺激を付与し、ノズルから噴出される液流の分断に影 響を及ぼすステップを含んでいることを特徴とする方法。 ４７．トランスジューサ起動ステップは弾性変形する流体導管を変形させ、少な くとも該導管及び/又は液流を動乱刺激するステップを含んでいることを特徴と する請求項４６記載の方法。 ４８．変形ステップは流体導管に接した圧電トランスジューサにエネルギーを付 与し、該流体導管を変形させるステップを含んでいることを特徴とする請求項４ ７記載の方法。 ４９．変形ステップは流体導管に接した磁気規制式トランスジューサにエネルギ ーを付与し、該流体導管を変形させるステップを含んでいることを特徴とする請 求項４７記載の方法。 ５０．変形ステップは流体導管に接した電気規制式トランスジューサにエネルギ ーを付与し、該流体導管を変形させるステップを含んでいることを特徴とする請 求項４７記載の方法。 ５１．変形ステップは流体導管の周囲に共軸的に提供された圧電トランスジュー サにエネルギーを付与するステップを含んでいることを特徴とする請求項４７記 載の方法。 ５２．トランスジューサ起動ステップは流体導管の周囲に共軸的に提供された筒 状圧電トランスジューサにエネルギーを付与し、該流体導管を変形させるステッ プをさらに含んでいることを特徴とする請求項４６記載の方法。 ５３．トランスジューサ起動ステッブはトランスジューサを周期的に起動させ、 少なくとも流体導管及び/又は液流を周期的に動乱刺激するステップをさらに含 んでいることを特徴とする請求項４６記載の方法。 ５４．トランスジューサ起動ステップはトランスジューサを正弦波で起動させ、 少なくとも流体導管及び/又は液流を周期的に動乱刺激するステップをさらに含 んでいることを特徴とする請求項４６記載の方法。 ５５．トランスジューサ起動ステップはトランスジューサを、第１周波数と、該 第１周波数の調波を含んだ第２周波数を有した周波の波形で起動させ、流体導管 及び/又は液流を周期的に動乱刺激するステップをさらに含んでいることを特徴 とする請求項４６記載の方法。 ５６．トランスジューサ起動ステップはトランスジューサを、第１周波数と、該 第１周波数の第２調波を含んだ第２周波数を有した周波の波形で起動させ、流体 導管及び/又は液流を周期的に動乱刺激するステップをさらに含んでいることを 特徴とする請求項４６記載の方法。 ５７．流体導管は導管壁を有しており、導管変形ステップは該導管壁を周期的に 移動させ、周期的に動乱刺激を付与するステップをさらに含んでいることを特徴 とする請求項４７記載の方法。 ５８．トランスジューサ起動ステップは所定の距離で流体導管と液流とに動乱刺 激を付与し、該導管と液流とを介して伝播させ、ノズルから噴出される液流の分 断に影響を及ぼすステップを含んでいることを特徴とする請求項４６記載の方法 。 ５９．液滴発生方法であって、 流体タンクとプリントヘッドノズルとの間で流体の液流を運搬する弾性変形 する流体導管に提供されたトランスジューサを起動し、該ノズルから所定の距離 だけ離れた個所で該導管に動乱刺激を付与するステップを含んでおり、該 動乱刺激は該ノズルまで主として該導管を介して伝播し、該ノズルから噴出され る液流の分断に影響を及ぼすことを特徴とする方法。 ６０．流体導管の少なくとも一部に減衰材料をカップリングさせて動乱刺激の不 都合な波の伝播を減衰させるステップをさらに含んでいることを特徴とする請求 項５９記載の方法。 ６１．液滴発生方法であって、 流体タンクとプリントヘッドノズルとの間で流体導管に流体を流通させる該 プリントヘッドノズルから噴出させるステップと、 該ノズルから所定の距離だけ離れた個所で少なくとも流体導管及び/又は液 流に動乱刺激を付与し、共振状態を発生させずに該ノズルから噴出される液流の 分断に影響を及ぼすステップと、 を含んでいることを特徴とする方法。 ６２．プリントヘッドであって、 複数の液滴ジェネレータであって、少なくともその一部は、 流体の液流を運搬する長形で弾性変形する流体導管であって、第１端部 と第２端部とを有しており、特定の周波数領域で非共振性である導管と、 該第１端部と通流状態であって、先端にオリフィスを備えたノズルと、 該ノズルから所定の距離だけ離れた個所で流体導管及び/又は液流に動 乱刺激を発生させるトランスジューサと、 を含んで成ることを特徴とするプリントヘッド。 ６３．ノズルは少なくとも１列に整合されていることを特徴とする請求項６２記 載のプリントヘッド。 ６４．液滴ジェネレータは１アレイに整合されていることを特徴とする請求項６ ２記載のプリントヘッド。 ６５．ノズルは所定の距離だけ離れて提供されていることを特徴とする請求項６ ３記載のプリントヘッド。 ６６．液滴ジェネレータであって、 流体の液流を運搬する長形流体導管であって、第１端部と第２端部とを有し ており、特定の周波数領域で非共振性である導管と、 該第１端部と通流状態にあり、先端にオリフィスを備えたノズルと、 該第２端部と通流状態にある流体タンクと、 該ノズルから所定の距離だけ離れた個所で少なくとも流体導管及び/又は液 流に動乱刺激を付与するトランスジューサと、 を含んで成り、 前記導管は前記流体タンクと前記トランスジューサとの間に上流部分を有し ており、該上流部分は、前記動乱刺激が該タンク方向に波として伝播する際にそ の波を減衰させるように選択された特性を備えており、前記第２端部から前記ノ ズルまでの動乱刺激の反射強度を低減させることを特徴とする液滴ジェネレータ 。 ６７．上流部分は長い流体導管を含んでいることを特徴とする請求項６６記載の 液滴ジェネレータ。 ６８．上流部分の少なくとも一部は非常に減衰性能が高い材料を含んでいること を特徴とする請求項６６記載の液滴ジェネレータ。 ６９．上流部分内にフィルターをさらに含んでいることを特徴とする請求項６６ 記載の液滴ジェネレータ。