JP3273259B2 - プリント方式 - Google Patents

プリント方式

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JP3273259B2
JP3273259B2 JP12928792A JP12928792A JP3273259B2 JP 3273259 B2 JP3273259 B2 JP 3273259B2 JP 12928792 A JP12928792 A JP 12928792A JP 12928792 A JP12928792 A JP 12928792A JP 3273259 B2 JP3273259 B2 JP 3273259B2
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    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
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    • B41J2/05—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers produced by the application of heat
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3306—Optical measuring means

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プリント機構、より詳
細には、インクジェットプリントにおいて特に有利であ
るが、高速インパクトプリントに適用した場合にも有利
である著しく周波数の高いプリント機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近数年間で、インクジェットプリンタ
は、通常のオフィスでの使用や、卓上での発行作業およ
び計算機援用設計の分野での使用の場合に特に、人気を
博している。インクジェットプリンタの人気は、より一
般的なドットマトリックスプリンタと比較して、数多く
の有意な利点を有することにある。最も有意な点は、印
刷特性および信頼性が特に優れているとともに、操作を
比較的低ノイズで行なうことができ、製造コストが低く
かつ維持コストが比較的低いということにある。インク
ジェットプリンタは全て、約１００マイクロメートルよ
りも通常小さい直径のインクの液滴を紙または透明体(t
ransparencies)のような媒体に射出する。必要に応じて
インクの液滴を形成する方法には、種々のものがある。
【０００３】市場には、２種類のアクチュエータ、即
ち、圧電変換器を使用したプリント装置と熱電変換器を
使用したプリント装置とがある。このような「ドロップ
・オン・ディマンド」("drop-on-demand")プリンタは一
般に、通常のドットマトリックスプリンタほど大形では
なく、製造コストも低い。このプリンタは、高速で、し
かも比較的静かにプリントを行なうことができるので、
オフィスにおいてプリンタとして使用するのに特に望ま
しいものとなっている。この方式のものは、一般に４乃
至６０のノズルを有するものを入手することができ、解
像度(resolutions) は１インチ当たりの液滴（ｄｐｉ）
が約７２乃至４００の範囲にある。かかるインクジェッ
トプリンタは電力要求が小さいので、ラップトッププリ
ンタとして使用されてきた。
【０００４】１９８４年頃までは、市場で入手すること
ができる「ドロップ・オン・ディマンド」インクジェッ
トプリンタだけが、圧電プリンタであった。この圧電プ
リンタにおいては、電圧が圧電素子に印加される。これ
により機械的な変位を生じ、インクチューブにおいて見
られるような圧力変化が起こることにより、一滴のイン
クを付勢して紙のようなプリント媒体へ向けて放出す
る。かかる先行技術の圧電インクジェット装置において
は、圧電チューブは、インクを収容している柔軟なチュ
ーブを包囲するとともに、インクの液滴を射出しようと
するノズルで終端している。
【０００５】電気パルスが圧電チューブに印加されるこ
とにより、チューブの内部横断面が収縮または拡張を行
なう。これにより、局部的な過圧または減圧が生じ、イ
ンクのメニスカスを加速しかつ液滴をノズルから射出す
る圧力波を発生する。剛性のダイヤフラムに対して平坦
なピエゾディスクを撓ませて動かすことにより圧力波が
生ずる点を除き、ピエゾーダイヤフラム装置は、ピエゾ
チューブインクジェット機構と全く同じ原理で作動す
る。インクジェットプリント用の更に別の圧電構造体と
して、ピエゾラメラ(piezo-lamella) がある。多数のピ
エゾラメラが平行に配列され、圧電パルスを受けると伸
長または収縮する。このような動きはインク室にも伝達
され、インクの液滴が射出される。
【０００６】極く最近、ピエゾ作動式のインクジェット
機構がバルブジェット方式から生み出されるに至った。
かかる装置は、細長いチャンネルを使用し、チャンネル
内にはノズルの背後に加熱素子が配設されている。短い
パルスが加熱素子に印加されると、小さな蒸気のバブル
が素子の上方のインクに発生する。このバブルは、大き
な力でインクをノズルから駆動した後につぶれて、イン
クのジェットを切り放す。アクチュエータの所定の振動
によりインクを動かすピエゾ装置とは異なり、バブルジ
ェットは、インクをノズルの中へ引き入れる毛管作用だ
けを利用している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】かかる先行技術の「ド
ロップ・オン・ディマンド」インクジェット装置の全て
に共通する重要な性能特性の１つに、得られる最大射出
周波数と、媒体（紙）並びにチャンネルおよびノズルと
インクとの適合性とがある。固体のインクは、ノズルに
おいて乾燥するインクに関連した問題を全て避けること
ができる。高温ワックスをベースとする固体のインク
は、紙と接触すると固化するとともに、耐水性があり、
最大コントラストを提供し、しかも最も重要なことであ
るが特殊な紙を必要とせず、透明体とともに使用するこ
とができる。ピエゾチューブ装置のこの周波数は、約５
ｋＨｚである。
【０００８】ダイヤフラム作動のピエゾ装置の場合に
は、約３ｋＨｚである。ラメラピエゾ装置の場合には高
く、１０ｋＨｚであると考えられる。しかしながら、１
０ｋＨｚの射出周波数とすることができる、即ちホット
メルトインクを射出することができるピエゾラメラ構造
を使用する流動装置は、市場には存在しない。バブル装
置は、最大射出周波数が約４ｋＨｚである。
【０００９】このように、市場に存在する先行技術の圧
電およびバブルインクジェット装置はいずれも、最大射
出周波数が約５ｋＨｚである。射出周波数は、同じ数の
ノズルの場合、文字を形成する速度を決定し、あるいは
カラーインクジェットプリントの場合には異なったカラ
ーの組み合わせを如何に素早く形成するかを決定し、従
って、カラーインクジェットプリント装置をつくること
ができるかどうかはプリント速度によって決定されるの
で、インクジェット装置の臨界的なパラメータである。
別の臨界的性能特性として、長いインクチャンネルにお
いて容易に生ずるインクチャンネルの詰まりに対する耐
詰まり性がある。
【００１０】本発明は、従来技術が有する上記問題を解
決するものである。
【００１１】従って、本発明の目的は、５０，０００Ｈ
ｚを越える機械的振動周波数で作動することができるプ
リント装置を提供することにある。
【００１２】本発明の別の目的は、５０，０００Ｈｚを
越えるインク液滴射出周波数とすることができるドロッ
プ・オン・ディマンドインクジェット射出装置を提供す
ることにある。
【００１３】本発明の更に別の目的は、所定の固有振動
数における片持ちビームのベースの機械的振動による該
ビームの先端の機械的振動を誘起するように所定の形状
を有する片持ちビームを備えたプリント素子を提供する
ことにある。
【００１４】本発明の更に別の目的は、基端部と自由端
部とを備え、自由端部は基端部に比較して小さい慣性モ
ーメントを有し、更に基端部においてビームに機械的振
動を付与し、自由端部において増幅された機械的振動を
付与するように所定の形状を有する手段を備えた片持ち
ビームの形態をなし、自由端部がビームの基端部の振動
速度に応じた制御速度でインクの液滴を射出するのに十
分な機械的距離に亘って振動するようにした高周波プリ
ント装置を提供することにある。
【００１５】本発明の更に別の目的は、詰まりの問題が
生ずる可能性を少なくするように短いインクチャンネル
を有する、低コストで容易に製造することができるイン
クジェットプリント装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の一の観点によれ
ば、必要に応じてインクの液滴を形成しかつ該液滴をプ
リント媒体へ向けて射出する(eject) インク液滴形成射
出装置が提供されている。この装置は、基端部と、基端
部よりも小さい慣性モーメントを有するとともに透孔が
配設されている自由端部とを備えた片持ちビームと、所
定の周波数と所定の振幅で前記ビームに振動を付与する
ように前記ビームの基端部に取着された機械的オシレー
タと、前記ビームの自由端部と流体連通するインク供給
源とを備え、インクは前記振動が所定の閾値振幅を越え
ると前記自由端部の透孔を介して前記プリント媒体へ向
けて射出されることを特徴とする構成に係る。
【００１７】本発明の別の観点によれば、オシレータ
と、前記オシレータに取着された取着部とオシレータに
応答して自由に振動するとともに透孔が形成された自由
部とを有する振動素子と、前記透孔において前記振動素
子の自由部と接触するプリント流体供給源とを備え、前
記プリント流体は前記振動素子が所定の周波数と所定の
振幅で振動されるときに前記透孔を介して射出されるこ
とを特徴とする構成を備えている。
【００１８】
【作用】上記のように、本発明によれば、インクジェッ
トプリント機構において特に有利である完全に新規かつ
斬新なドロップ・オン・ディマンドプリント装置が提供
されている。しかしながら、本発明はまた、以下に説明
するようにインパクトタイプのプリンタにおいても有利
な用途を有することができる。本発明の新規な基本的特
徴は、上記した従来のインクジェットプリント機構のい
ずれよりも遥かに高い射出周波数で、ホットメルトイン
ク(hot-melt-ink)をはじめとするインクの液滴を射出す
ることができる。実際に、本発明によれば、射出周波数
を５０，０００Ｈｚよりも高くすることができるインク
ジェット射出装置が提供されている。
【００１９】本発明はまた、圧電素子を利用するもので
あるが、好ましい実施例においては、全く新規でかつ著
しく異なる態様でかかる素子が使用されている。即ち、
本発明においては、所定の形状の片持ちビームがその基
端部を介して圧電素子に取着されている。この素子はベ
ースを振動させる作用を行なう。ビームは、その慣性モ
ーメントが自由端部へ向けて低減し、その結果、減衰が
大きいにも拘らず振幅が著しく増大するように形成され
ている。素子は、ビームの振動の固有周波数と等しい
か、あるいはこれに近い周波数の振動電気信号により起
動される。好ましい実施例においては、第３の即ちより
高いモード周波数が利用される。片持ちビームの構造お
よびその所定の振動周波数により、ビームの先端即ちチ
ップ(tip)はベースの振動距離よりも有意に大きい距離
に亘って振動する。
【００２０】かくして、例えば、本発明の好ましい実施
例においては、ベースにおけるこの振動距離即ち振幅
は、１インチの１万分の１となる。しかしながら、ビー
ムの所定の形状と振動周波数とにより、ビームのチップ
即ち自由端部における振動の振幅は、基端部におけるも
のと比べて１５乃至２０倍となる。基端部の振幅に対す
るチップの振幅の実際の割合もまた、ビームの構造減衰
の関数である。本発明の好ましい実施例においては、ビ
ームは、チップの振幅が基端部の振幅の変動に著しく応
答するように著しく減衰され、低密度の材料から形成さ
れる。
【００２１】ビームのチップには、本発明の好ましい実
施例においては横断面にテーパが付されているのが好ま
しい透孔が配設されている。テーパ付きの透孔の一方の
開口はインクの溜めと流体連通し、他方の開口は溜めか
らのインクの液滴が投射される紙のような記録媒体から
適宜の距離のところに配置される。ビームの自由端部即
ちテーパ付き透孔を有する端部の振幅がテーパ付き透孔
とインクとの間の所定の閾値よりも大きいと、インクの
液滴が透孔を介して加速され、ビームのチップが変位す
るたびにプリント媒体へ向けて射出されることがわかっ
た。しかしながら、チップの振動の振幅を上記した所定
の閾値よりも低くすることにより、インクの液滴は射出
されないことが判明した。
【００２２】かくして、ビームの透孔のサイズと形状お
よび粘度、密度などのようなインクのパラメータの所定
の変動とともに、振動の振幅を制御することにより、先
行技術のドロップ・オン・ディマンド装置と比較して、
著しく周波数が高くかつコストの低いインク液滴の射出
を制御する手段を容易に提供することができる。更にま
た、本発明のプリント装置においてはインクの通路を比
較的短くすることができるので、インクによる詰まりの
可能性および装置の保守を低減させることができる。
【００２３】
【実施例】先ず、図１について説明すると、本発明のプ
リント装置１０は、基端部１４と自由端部１６とを有す
る片持ちビーム１２を備えている。ビーム１２の基端部
１４は、イーディーディー・インコーポレイテッド(EDD
Inc.)により供給される、モノリシックコリファイド(c
orified)多層構造をなすＥＣ−２８圧電材料のような圧
電材料から例えばつくることができるオシレータ１８に
取着されている。ビーム１２の自由端部１６には比較的
平面的なチップ素子１５が配設されており、該チップ素
子１５には透孔２２（図６）が形成されている。チップ
素子１５の透孔２２を有する部分は、プリント流体、即
ちインクの液滴２０を射出するように、インク１９を供
給するインク溜め１７のようなプリント流体供給源と接
触している。
【００２４】片持ちビーム１２の振動が図２に示されて
いる。図２には、ビーム１２の基端部１４が圧電オシレ
ータ１８と緊密に接触しているので、図２の右側端部に
グラフで示す振動特性をもって、図２に示すように垂直
方向の軸線に沿って振動するようになっている。図２に
示すように、ビーム１２の自由端部１６、特に、チップ
素子１５もまた、基端部１４と同じ周波数で振動する
が、図２の左側端部にグラフで示すように遥かに大きい
振幅で振動する。
【００２５】ビーム１２の基端部１４に比較して自由端
部１６の振動の振幅が有意に大きいのは、主として２つ
のファクタによる。１つは片持ちビーム１２の形状であ
り、もう１つは圧電素子１８の起動に関して選択される
振動の周波数である。即ち、片持ちビーム１２の形状
は、長手方向に沿った慣性モーメントが自由端部１６に
向けて小さくなるように形成されている。かかるビーム
１２の形状は、好ましい実施例を示す図３乃至図５から
理解することができる。図３乃至図５に示すように、片
持ちビーム１２は、長さの大部分に沿って、特に、基端
部１４として示されている端部が略矩形をなしている。
【００２６】特に好ましい実施例においては、基端部１
４の横断面は、幅が約１．５ｍｍ（０．０６インチ）
で、高さが約１．２ｍｍ（０．０４７インチ）である。
チップ素子１５を除くビーム１２の全体の長さは約１
９．８ｍｍ（０．７７９インチ）である。しかしなが
ら、ビーム１２の全長は、ビーム１２の自由端部１６を
越えるチップ素子１５の張出しの距離である約２．１ｍ
ｍ（０．０８３インチ）長くなる。ビーム１２の自由端
部１６と一部オーバーラップするチップ素子１５の実際
の長さは、約５．４６ｍｍ（０．２１５インチ）であ
る。ビーム１２の自由端部１６は、２つの面にテーパが
付されており、一方、チップ素子１５は一方の面が比較
的平坦で、他方の面には自由端部１６のテーパと対応す
るようにテーパが付されている。チップ素子１５とビー
ム１２の自由端部１６の形状および寸法は、ビーム１２
の基端部１４と比較して自由端部１６の慣性モーメント
が有意に小さくなるように定められている。
【００２７】チップ素子１５の構造が、図６および図７
に詳細に示されている。即ち、チップ素子１５には、テ
ーパの付された面２４により形成される透孔２２が配設
され、チップ素子１５の一方の側には大きな開口２６が
形成され、他方の側には小さな開口２８が形成されてい
る。図示の好ましい実施例においては、チップ素子１５
の肉厚は約０．０７ｍｍ（０．００３インチ）である。
透孔２２の中心は、チップ素子１５の端部から約０．１
９ｍｍ（０．００７５インチ）のところに位置し、形状
は円形であり、大きい開口２６は直径が約０．１３ｍｍ
（０．００５インチ）、小さい開口は約０．０３８ｍｍ
（０．００１５インチ）の直径を有している。
【００２８】本発明の、図示の好ましい実施例において
は、チップ素子１５を含むビーム１２は、マグネシウム
ージルコン合金のような低密度の材料から形成するとと
もに、チップ素子１５は、製造工程を簡単にするため別
に製造するのが好ましい。しかしながら、ビーム１２の
正確な形状および構成材料は、開示されている実施例に
限定されるものではない。即ち、チップ素子１５をビー
ム１２の残りの部分と容易に一体化して、細長い一片構
造とすることができる。更にまた、かかる組合わせ構造
の特定の形状は、必ずしも図示の実施例に限定されるも
のではなく、ビーム１２の自由端部１６へ向かって慣性
モーメントを所望の通り低減させることができるととも
に、大きい開口２６でインクの液滴を受け、かつ小さい
開口２８からインクの液滴を射出するように図７に示す
タイプの透孔を配設することができる限り、任意の形状
とすることができる。
【００２９】更に、片持ちビーム１２は特定の材料に限
定されるものではなく、ビーム１２は、目的とする用途
に適している限りは、種々の別の材料から形成すること
ができる。別の材料として、プラスチックおよび複合材
料とともに、金属、プラスチックおよび複合材料を組み
合わせたものがある。圧電素子１８は、本発明の図示の
好ましい実施例においては、約４．８ｍｍ×４．８ｍｍ
×３．２ｍｍ（０．１９インチ×０．１９インチ×０．
１２５インチ）の寸法の矩形のブロック形状を有してい
る。しかしながら、本発明の振幅および周波数要件を満
たすことができる適宜のオシレータを素子１８に代わっ
て容易に使用することができるので、本発明は、開示さ
れているオシレータ１８の特定の形状および圧電材料の
使用に限定されるものではない。
【００３０】ビーム１２の形状、特に、基端部１４と自
由端部１６との間での慣性モーメントの低減は、ビーム
１２の基端部１４と自由端部１６との間での振動の振幅
を有意に増大させるように選択される。かかる振幅の増
大は、ビーム１２の振動の特定の周波数、特に、ビーム
の固有振動周波数の第３および第４高調波において生ず
ることがわかった。図８は、基端部１４の振動のピーク
振幅が１インチの１万分の１でありかつ減衰率が１％で
あるとした場合の、ビーム１２の自由端部１６の振動の
振幅を周波数の関数として示す、コンピュータにより得
られたグラフである。図８からわかるように、減衰率を
１％とした場合のビーム１２の自由端部１６の振動の振
幅は、ビーム１２の第３モード周波数即ち固有振動周波
数の第３高調波に相当する約５８ｋＨｚの周波数におい
て、約０．７６ｍｍ（約０．０３インチ）、即ち基端部
１４における振動の振幅の３００倍となっている。同様
に、１％の減衰率とした場合の、約６８ｋＨｚにおいて
生ずる、ビーム１２の固有作動周波数の第４モード周波
数、即ち第４高調波におけるビーム１２の自由端部１６
の振動のピーク振幅は、約０．６４ｍｍ（約０．０２５
インチ）、即ち基端部１４の振動周波数の２５０倍とな
っている。レーザ干渉計を使用して行なった自由端部１
６の振動の振幅の測定によれば、先端における振幅は実
際には０．０５１ｍｍ（０．００２インチ）であること
がわかった。
【００３１】かかる実際の測定および自由端部の振動の
振幅が減衰率に逆比例しかつ固有周波数における減衰率
にだけ依存するという事実によれば、実際の減衰比率は
約１５であると考えられる。即ち、ビーム１２の平均構
造減衰は実際には約１５％となっている。この比較的低
い減衰は、自由端部の振動の振幅を基端部の振動の振幅
の変動に著しく応答させるので、ビーム構造体の望まし
い特性である。
【００３２】かくして、本発明の好ましい実施例におい
ては、オシレータ１８に印加される電圧およびこれに対
するその機械的応答性により、少なくとも１０の減衰係
数を有するとともに、自由端部の振動と基端部の振動と
の振幅比も少なくとも１０にするのが望ましい。
【００３３】本発明の片持ちビーム１２は、自由端部１
６が所定の閾値を越える振幅で振動すると、インクの液
滴がオシレータ１８の振動の周波数で透孔２２から射出
されるので、インクジェットプリント装置に特に有用で
ある。このように、この閾値射出レベルを上回りまたは
下回るように、基端部１４の振動の振幅、従って、自由
端部即ちチップの振動の振幅を制御することにより、イ
ンクの液滴の射出を図９に示す態様で容易に制御するこ
とができる。図９に示すように、基端部の振動の振幅は
約０．００２５ｍｍ（０．０００１インチ）である。振
動の周波数は、約５８，０００Ｈｚであり、ビーム１２
の第３モード周波数に相当する。ビーム１２のチップ即
ち自由端部１６の振動の振幅によりインクの液滴が射出
されるレベルを越えるレベルであるインク液滴射出レベ
ルは、約０．０４１ｍｍ（０．００１６インチ）であ
る。
【００３４】図９から明らかなように、基端部の振動
は、チップの振動の振幅がサイクルごとに変動するよう
に調整されるので、サイクルが交互すると射出レベルよ
りも上になり、サイクル間では射出レベルよりも下にな
る。実際の射出レベルの閾値、即ち、インクの液滴を射
出させるビームの自由端部の実際の振動の振幅は、選択
されたインクの特性によるとともに、透孔２２の形状お
よび寸法にもよる。図示の特定の実施例においては、図
９に示す射出レベルは、モデルＮｏ．ＪＸー７３５アイ
エフピー（ＩＦＰ）により識別されるシャープ・インコ
ーポレイテッド（Sharp Inc.) により供給されるインク
を使用して得られる。
【００３５】図１に示すように、インク１９は、透孔２
２の大きい開口２６に、固体／液体表面張力により連続
して付着する。インクは、テーパが付された透孔２２を
介して加速され、１回に１滴づつ射出されて図１に示す
ように液滴２０を形成する。液滴は、チップ素子１５の
開口における自由端部の振動の振幅が射出レベル閾値を
越えるたびに１滴づつ射出される。液滴の数および液滴
間の間隔は、振動の周波数の関数であり、振動の周波数
は、好ましい実施例においては、５０，０００Ｈｚであ
る。しかしながら、ビーム１２の形状およびインクの特
性の所定の変更と、透孔２２のサイズおよび寸法の所定
の変更とにより、ビーム１２の固有振動周波数の第３ま
たは第４の高調波のような高調波であるのが好ましい所
定の作動周波数が図示の周波数から変わることができ
る。しかしながら、本明細書に開示されている好ましい
実施例によれば、著しく高い周波数でのインクの液滴の
射出を本発明により達成することができるとともに、５
０，０００Ｈｚを越えるインク液滴射出周波数が本発明
により容易に得ることができる。
【００３６】本明細書の上記開示は、主としてインクジ
ェットプリント装置において使用するように適合された
新規かつ極めて斬新なプリント装置に関するものであ
る。本発明は、基端部と自由端部とを有する片持ちビー
ムに関するものであり、自由端部は基端部よりも小さい
慣性モーメントを有している。基端部は、所定の周波数
と所定の振幅の振動を基端部に付与するように機械的オ
シレータに取着され、かつ、インク供給源は、ビームの
自由端部と流体連通して、振動の振幅が所定の閾値振幅
を越えるたびにプリント媒体へ向けて各振動ごとに自由
端部により射出されるべきインクの液滴を供給する。本
発明の好ましい実施例においては、作動の所定の周波数
は、少なくともビームの振動の固有周波数の第３高調波
即ち第３モードである。ビームの基端部は、印加される
振動電気電圧に応答して振動する圧電材料により振動さ
せられる。
【００３７】ビームの形状と、ビームの固有作動周波数
即ち高調波の使用とにより、ビームの平均構造減衰が少
なくとも１０である場合、自由端部の振動の振幅は、基
端部の振動の振幅よりも少なくとも１０倍大きくなる。
本発明においては、ビームの自由端部がビームの基端部
における振動周波数の変動に対して著しい応答性を示す
ようにするため、減衰係数を１０以上にするのが好まし
い。本発明の好ましい実施例においては、所定の周波数
は５０，０００Ｈｚよりも大きく、これにより、本発明
者が承知している全ての先行技術を有意に越えるインク
液滴射出周波数特性を提供することができる。
【００３８】このように高い射出周波数とすることによ
り、プリントの速度を高めることができるとともに、基
本カラーが異なるインクの液滴をそれぞれ提供すること
ができる。このようなカラープリントの場合には、組み
合わされた装置の作動周波数は、先行技術の黒と白のイ
ンクジェット装置の作動周波数よりも低くはない。本発
明の好ましい実施例においては、ビームの自由端部に
は、インクを受ける大きい開口とインクの液滴を射出す
る小さい開口とを有するテーパが付された透孔が配設さ
れたチップ素子が設けられている。
【００３９】当業者であれば、上記説明により、本発明
に対して種々の修正と変更とを加えることができる。例
えば、上記した形状、寸法および材料は、実施すること
ができるように適合されている好ましい実施例を単に例
示するものである。しかしながら、かかる形状、寸法お
よび材料は、他の形状、寸法および材料においても容易
に実施される本発明を限定するものと解すべきではな
い。更にまた、インクジェットプリント装置において使
用する場合について説明した本発明のプリント装置の有
利な高周波数作動特性は、他の形態のプリント機構にお
いても有用性を発揮することがわかった。例えば、本発
明の特性をインパクトプリントに利用することが可能で
あり、この場合には、本発明のビームのチップ即ち自由
端部はインパクト装置として使用することができる。従
って、かかる修正および変更は全て、特許請求の範囲お
よびその均等物によってのみ限定されるべき本発明の範
囲に含まれるものとみなされる。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、本発明においては、５
０，０００Ｈｚを越えるインクジェット周波数でインク
の液滴を射出することができるので、上記した従来技術
が遭遇する課題を有効に解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ドロップ・オン・ディマンドインクジェット射
出装置として使用するように構成された本発明のプリン
ト装置を示す概略図である。
【図２】本発明の片持ちビームの振動の態様を示す概略
図である。
【図３】本発明の片持ちビームを示す平面図である。
【図４】本発明の片持ちビームを示す側面図である。
【図５】本発明の片持ちビームを示す底面図である。
【図６】図５において「図６参照」と記されている円で
示すビームの部分を示す片持ちビームのチップの拡大平
面図である。
【図７】好ましい開口の形状を示す本発明の片持ちビー
ムのチップの横断側面図である。
【図８】図２に示すビームの第３および第４のモード周
波数の振幅を詳細に示す図２のビームの振動特性のグラ
フ図である。
【図９】インクジェットプリント用のベースと射出レベ
ルと比較したチップの相対的振動を示す本発明のグラフ
図である。
【符号の説明】
１０ プリント装置 １２ 片持ちビーム １４ 基端部 １５ チップ １６ 自由端部 １７ インク溜め １８ オシレータ １９ インク ２０ 液滴 ２２ 透孔 ２４ 面 ２６ 大きい開口 ２８ 小さい開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/175

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 必要に応じてインクの液滴を形成しかつ
    該液滴をプリント媒体へ向けて射出する装置において、
    基端部と、該基端部よりも小さい慣性モーメントを有す
    るとともに開口が配設されている自由端部とを備えた片
    持ちビームと、所定の周波数と所定の振幅で前記ビーム
    に振動を付与するように前記ビームの基端部に取着され
    た機械的オシレータと、前記ビームの自由端部と流体連
    通するインク供給源とを備え、インクは前記振動が所定
    の閾値の振幅を越えると前記自由端部の開口を介して前
    記プリント媒体へ向けて射出されることを特徴とするイ
    ンク液滴形成射出装置。
  2. 【請求項２】 前記所定の周波数は前記ビームの固有振
    動周波数であることを特徴とする請求項１に記載の装
    置。
  3. 【請求項３】 前記所定の周波数は前記ビームの振動の
    固有周波数の少なくとも実質上第３の高調波であること
    を特徴とする請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記オシレータは印加された振動電圧に
    応答して振動する圧電材料からなることを特徴とする請
    求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記ビームは、前記ビームの平均構造減
    衰率が少なくとも１０パーセントでありかつ前記所定の
    周波数が実質上前記ビームの固有振動周波数の高調波で
    ある場合に、基端部振動振幅に対する自由端部振動振幅
    の比が少なくとも１０となるように形成されていること
    を特徴とする請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記所定の周波数は５０ｋＨｚよりも大
    きいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記ビームの自由端部の前記開口はテー
    パが付された面を有する透孔からなり、該透孔は前記イ
    ンク供給源からインクを受ける第１の開口とインクの液
    滴を前記プリント媒体へ向けて射出する第２の開口とを
    有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記第１の開口は前記第２の開口よりも
    大きいことを特徴とする請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記第１の開口の面積は前記第２の開口
    の面積の少なくとも２倍であることを特徴とする請求項
    ８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 オシレータと、前記オシレータに取着
    された取着部と、オシレータに応答して自由に振動する
    とともに透孔が形成された自由部とを有する振動素子
    と、前記透孔において前記振動素子の自由部と接触する
    プリント流体供給源とを備え、前記プリント流体は前記
    振動素子が所定の周波数と所定の振幅で振動されるとき
    に前記透孔を介して射出されることを特徴とするプリン
    ト装置。
  11. 【請求項１１】 前記所定の周波数は実質上前記振動素
    子の固有振動周波数であることを特徴とする請求項１０
    に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記振動素子の前記透孔はテーパが付
    された横断面を有するとともに、前記プリント流体の液
    滴を受ける第１の開口と、前記所定の周波数による速度
    で前記プリント流体の液滴を射出する第２の開口とを有
    することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記第１の開口は前記第２の開口より
    も大きいことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記第１の開口は直径が約０．１３ｍ
    ｍ（約０．００５インチ）の円形をなし、前記第２の開
    口は直径が約０．０３８ｍｍ（約０．００１５インチ）
    の円形をなしていることを特徴とする請求項１３に記載
    の装置。
  15. 【請求項１５】 前記振動素子を振動させる所定の周波
    数は５０ｋＨｚであることを特徴とする請求項１３に記
    載の装置。
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