JPH01157861A

JPH01157861A - インクジェット装置における音響的マイクロストリーミング

Info

Publication number: JPH01157861A
Application number: JP22827988A
Authority: JP
Inventors: Stuart D Howkins; スチュアート　ディ　ホウキンス; John A Mccormick; ジョン　エイ　マコーミック
Original assignee: Ricoh Printing Systems America Inc
Current assignee: Ricoh Printing Systems America Inc
Priority date: 1987-09-11
Filing date: 1988-09-12
Publication date: 1989-06-21
Anticipated expiration: 2014-01-20
Also published as: EP0307160A3; JP2848613B2; EP0307160A2; EP0307160B1; DE3880598T2; DE3880598D1; HK94693A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、インクジェット装置に関する。より詳細には
本発明は、インクジェット装置の始動時または顔料を含
むインクの使用時に該装置に付随する問題を除去しまた
は少なくとも減少させる１こめのインクジュツト装置及
びその操作方法に関する。

・　〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕イン
クジェット装置の始動に付随する問題は、多数あり、周
知である。これらの問題の中で最も重大な問題は、最初
のインク滴が誤って発射されるかまたは発射されないこ
とと、最初のインク滴の速度が遅くなることである。こ
うした問題は、空気中の水分の吸収、化学変化、発射か
ら次の発射までの休止時間中のノズル内でのインクの蒸
発、といった現象を原因とするインクの特性の局所的変
化の結果であると一般に信じられている。従来、こうし
た問題は機械的または電気的に処理されていた。つまり
、追加的なパルスまたは信号を用いることにより、最初
のインク滴を発射させて誤発射を防止し、且つ最初のイ
ンク滴を加速してそれを正常な速度にしていた。しかし
、こうした方法は、殆ど常に複雑な波形の形成を伴って
いた。

こうした問題を軽減するための他の方法は、これに代わ
って問題を化学的に処理しようとする（つまり、新しい
インクを調合することにより、始動に付随する問題を避
けようとする）。そうした方法の一例が、米国特許第４
４００２１５号及び第４５３７６３１号に開示されてい
るが、それらは、本発明の譲受人に譲渡されている。し
かし、このような個別的インク調合法（それは個々のイ
ンクジェット装置に個別に合わせられたものである）は
、結局は、別注作りのインクの使用のための調査及び開
発の無益な繰返しに帰着してしまう。

インクジェット装置において直面する別の一般的問題に
、顔料を含むインクの使用の問題がある。

つまり、インクジェット装置を使用しない間に、インク
に含まれた顔料は固化する傾向がある。こうした問題を
除去するために従来用いられた方法のひとつは、顔料の
代わりに染料をインクに混合させることである。しかし
、よく知られているように、インクジェット装置で用い
られる典型的なインクにおいては、顔料は染料よりもは
るかに強い色をだす。従って、始動に付随する問題を除
去しまたは少なくとも減少させると同時に、インクジェ
ット装置に音響的マイクロストリーミングを組み入れる
ことによりインク中で顔料の拡散を促進する、顔料を含
むインクを使用するインクジェット装置及び該装置の操
作方法を提供することが望まれる。

液体内での粒子の拡散または気体内での液滴の拡散を引
き起こす音波または超音波の産業的使用法としては、非
常に多くのものが知られている。

また、液体内での粒子の集塊化または気体内での液滴の
凝結という逆の効果をもたらすための音波または超音波
の使用法もよく知られている。これらのまさに正反対の
効果を超音波エネルギーの使用によって達成し得るとい
う事実は、少なくとも２以上のメカニズムが働いている
にちがいないということを示している。実際、浮遊粒子
の運動を音界内で引き起こすことのできる幾つかのメカ
ニズムが識別されている。インクジェット装置内でそれ
らのメカニズムがどんな役割を演じているかを考えるた
めには、それらを３つのグループに分類するのが便利で
ある。第１のグループは、音界の振動動作に直接関連し
た力であり、第２のグループは、キャビテーション（気
孔形成）作用であり、第３のグループは、音響的マイク
ロストリ・−ミンクである。

実地から割り出した振幅及び周波数を持つ音波にもかか
わらず、粒子の拡散の振幅は非常に小さい。例えば、密
度ρ、音速Ｃの液体内の圧力振幅９１周波数ｆの平面波
については、粒子の拡散の振幅ａは、ａ＝　　　　　　ｐ２πρｃｆとなる。典型的なインクジェット装置では、ｐ＝１０”
ｄｙｎｅｓ／ｃｍ″＝１ｇｒａｍ／ｃｃｓ　　ｃ−１，
５Ｘ１０’ｃｍ／ｓｅｃ、ｆ＝５０ｋＨｚであり、この
場合、粒子の拡散の振幅ａは、約２０００オングストロ
ームのオーダーになる。従って、液体中の浮遊固体粒子
は、２０００オングストロームまたはそれ未満の大きさ
の振動動作をすることになる。一般には、より重くより
密度の高い粒子はど、より振幅の小さい振動動作をする
。

これらの動作には、粒子相互間の弱い力や、粒子同士の
衝突（それは粒子の集塊化に帰着する）の可能性の増大
が付随している。このタイプのメカニズムは、特に気体
中でよく見られているものであり、定常波の存在下で非
常にしばしば起こることが分かっている。そこでは、結
果として生じた弱い力が、粒子の相対的な比重に応じ、
粒子を波節または波腹へゆっくりと移動させる。従って
、定常波のような比較的単純な場合でさえも、そこに含
まれるメカニズム（それは浮遊粒子に作用する弱い力に
帰着する）はかなり複雑であるということが、容易に理
解できる。特に、液体と固体との境界面または液体と空
気との境界面が存在する場合にはそうである。

別の種類の力（それは、以上に述べた粒子の振動動作に
付随する力よりもずっと強いものであり、液体内の超音
波に付随している）に、気孔形成作用の結果として生じ
る力がある。最も強い力は、音波の谷側の半周期の間に
液体中に気孔が生じたときに該液体中で起こる蒸気キャ
ビテーションに付随したものである。このようにして形
成された気孔は、引き続く山側の半周期の間に激しくつ
ぶれ、その結果、非常に高い圧力及び温度を持つ微細な
衝撃波が発生する。こうした状態（それは典型的には超
音波洗浄槽内に存在するものである）は、集塊化した粒
子の個々の粒子への解体及びそれに引き続く液体中への
粒子の拡散に容易に帰着する。しかし、それが起こる閾
値よりも低い場合には、安定キャビテーションとして知
られている別の気孔形成現象が起こる。

蒸気キャビテーションはど強くはないが、安定キャビテ
ーションもまた、浮遊粒子に作用する比較的大きな力に
帰着、する。安定キャビテーションは一般には、既に液
体中に存在する気泡、または溶液中に溶けた気体から音
波の作用の下で成長する気泡に関連している。このよう
な液体中の気泡は、非常に高い機械的Ｑ因子を持ってお
り、従って共振では、動作の振幅が非常に高いレベルに
まで迅速に増していく。これが起こったとき、様々な非
線形の効果が気泡の近くに発生する。その効果の中には
、気泡の分裂と、気泡をじかに取り囲む液体中の大きな
圧力勾配とが含まれる。また、音響的マイクロストリー
ミングとして知られている現象も、このような振動する
気泡の近くで起こる。この現象は、それ自身で、液体中
の集塊粒子の超音波による拡散及び解体に寄与する。

音響的マイクロストリーミングもまた、非線形の効果で
ある。しかしそれは、蒸気キャビテーションのための閾
値上りも十分に低い振幅で発生し得る。一般には非線形
の液体／空気の振動に関連しているが、気泡が存在しな
い場合には、強烈な音響的マイクロストリーミングが発
生し得る状況になることもある。音響的マイクロストリ
ーミングとは、非常に小さいスケールでの、一方向の、
振動のない液体の流れである。それは、通常微細なエデ
イの形をとっており、幾分単純化した仕方では、小さな
スケールの放射圧勾配の結果として生じる流れとして描
くことができる。こうした放射圧勾配は、鋭い不連続性
が存在する領域（例えば、放射状の表面を持ち振動の波
長と比較して非常に寸法が小さい振動中の棒の先端）の
まわりに見い出すことができる。また放射圧勾配は、液
体に接触した固体表面の他のタイプの幾何学的不連続性
（例えば、かどまたは縁）のまわりにも見い出し得る。

一般には音響的マイクロストリーミングは、液体中の小
さなスケールでの撹拌作用に帰着する。

その物理的及び化学的効果は、従来技術において十分に
実証されている。例えば、振動中の棒の先端のまわりで
の撹拌作用は、少し露光した感光紙上の希釈現像液に振
動中の棒を突っ込むことにより、視覚化できる。こうし
た感光紙上に現像された像には、マイクリストリーミン
グの流れの線がはっきりと表われている。また、生きた
細胞内部の撹拌におけるマイクロストリーミング作用も
、小さな振幅の超音波の伝搬による多くの生物学的効果
を説明するメカニズムであると暗示されている。しかし
、こうした暗示にもかかわらず、本発明者の知る限り、
始動に付随する問題を除去または少なくとも減少させる
ため、あるいはインクに含まれた顔料の拡散を維持する
ために音響的マイクロストリーミング手段を組み入れた
インクジェット装置は、存在していない。

始動に付随する問題を減少させるためのインクジェット
装置の操作に関するひとつの手段及び方法が、リー等に
付与された米国特許第４３２３９０８号に開示されてい
る。このり一等の装置は、インク中の空洞と、ドロップ
−オン−デマンド式インクジェットプリンタのプリント
ヘッドのノズルのオリフィスとに拘束されているあらゆ
る空気を、それらの空洞及びオリフィスから取り除く。

この空気の除去は、管状の圧電変換器を、インク中の空
洞の共振周波数に略等しい繰り返し数の一連のパルスで
所定の短い時間たけ励起することによって行われる。空
気の除去の間以外には、圧電変換器は、別個の部分から
成る２進プリント信号に応答して、非同期にドロップ−
オン−デマンドモードで作動する。

顔料を含むインクを音波によって混合することへの適用
可能性に関しては全（言及されて（１な１）が、それに
もかかわらず、リー等の装置は、印字体止期間の間、イ
ンク中の空洞及びノズルのオリフィスに拘束された空気
の除去のために、ドライブ変換器の正弦曲線を描く励起
を利用する。しかし、り一等の装置は、装置の共振周波
数の付近の非常に狭い作動領域しか持っていない。その
上、装置が共振状態で作動するので、空気の除去の間じ
ゅうノズルのオリフィスからインクが発射してしまうこ
とは、り一等の教示から明らかである。

その結果、このような装置をインクジェットプリンタに
組み入れた場合には、空気と一緒に除去されてしまう余
分なインクの別の場所への移転を確保するために、ヘッ
ドを管理する複雑なシステムが必要になる。

印字システム特にインクジェット式印字システムの作動
の間インクやラッカーといった懸濁液の沈澱を防止する
ために設計された別の装置が、１９８６年９月１１日に
公開されたドイツ公報第３５０８３８９号に開示されて
いる。その装置は、上述の米国特許第４３２３９０８号
の装置とは異なり、パルス型の作動（即ち、印字の合間
やキャリッジリターンの時間のような、印字ヘッドが作
動していないとき全て）に適合しており、印字の合間に
は液滴を射出せず、しかも流体を混合する能力が十分に
ある。

こうした装置では、ｌまたは２以上のクリスタルユニッ
トが、インク貯蔵器及び／または記録機構の印字溝に取
り付けられている（１９７７年４月刊行のシーメンス誌
第４巻２１９ないし２２１頁）。このような溝は、圧電
セラミックの管を含む変換器により同心円状に囲まれて
おり、ドイツ公報第３５０８３８９号によれば、そのエ
ネルギーは、印字の合間の時間には、液滴を発射せずし
かも液体を混合させるのに十分な大きさに下げられる。

このように、このドイツ公報に記載された装置は、米国
特許第４３２３９０８号の装置に付随する問題を回避す
る。この装置では、ノズルのオリフィスから除去される
インクのためにヘッドを管理する装置を必要とすること
はない。しかしこの装置は、ノズルの穴の中で乾ききる
ことのないインクと一緒にしか使用できない。その上こ
の装置は、低い作動周波数しか持っておらず、且つ、共
振状態で作動する変換器の波長と比較して長い印字溝を
原因として、定常波を生じさせることはできるが、マイ
クロストリーミングを発生させること（即ち、マイクロ
ストリーミングのために必要なより大きな局所的強度勾
配を提供すること）は殆ど不可能である。

従って、本発明のひとつの目的は、インクジェット装置
の始動に付随する問題を除去しまたは少な（とも減少さ
せる方法及び装置を提供することにある。より明確にい
えば、本発明のひとつの目的は、ドロップ−オン−デマ
ンド式インクジェット装置に音響的マイクロストリーミ
ングを組み入れることによって始動に付随する問題を減
少させることにある。

本発明の別の目的は、インクジェット装置で使用される
インクに含まれた粒子の集塊を音響的マイクロストリー
ミングによって解体する、ドロップ−オン−デマンド式
インクジェット装置及びその操作方法を提供することに
ある。

本発明の更に別の目的は、インクジェット装置で使用さ
れるインクに含まれた顔料を拡散状態に維持する、ドロ
ップ−オン−デマンド式インクジェット装置内の音響的
マイクロストリーミングのための方法及び装置を提供す
ることにある。

本発明の更に別の目的は、インクがオリフィスから発射
される必要がないような具合に、始動に付随する問題を
減少させ且つ顔料を装置内で拡散状態に維持させ、これ
により、ヘッドを管理する複雑な装置の必要性を除去す
る方法及び装置を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、通常の液体インクと一緒の使
用にも、熱い溶けた即ち相の変化したインクと一緒の使
用にも適した、ドロップ−オン−デマンド式インクジェ
ット装置内の音響的マイクロストリーミングのための方
法及び装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

簡潔に言えば、本発明の上記及びその他の目的は、イン
ク滴を発射するオリフィスを含む容積可変の室を持つイ
ンクジェットを少なくとも１つ採用した走査式ヘッドと
、長手方向モードの共振周波数を持ち、長手軸に沿って
伸縮可能であり、該長手軸を略横断する電場に応答して
伸縮し、それにより、要求があり次第前記オリフィスか
らインク滴を発射させる変換器とを備えたインクジェッ
ト装置において達成される。

本発明のひとつの重要な側面によれば、各室と協働した
変換器を、所定波形（好ましくは正弦波形）を持ち且つ
前記長手方向モード共振周波数付近を中心とする所定周
波数領域を持つ低電圧電源により励起することにより、
音響的マイクロストリーミングがインクジェット装置内
に引き起こされる。変換器を励起することによって音響
的マイクロストリーミングを達成するためめ最も低いこ
うした電圧は、本発明によれば、長手方向モード共振周
波数において存在する。しかし、励起電圧レベルを増大
させることによって、より大きいまたはより小さい周波
数でも、同様に音響的マイクロストリーミングを達成す
ることができる。

本発明の更に別の重要な側面によれば、励起電圧は、走
査式プリントヘッドのキャリッジリターン時の短い期間
またはプリンタが休止している他のこのような期間に変
換器に与えられる。これにより、始動に付随する問題が
防止され、且つ、顔料の拡散や、インクに含まれた染料
その他の粒子の溶解が維持される。

本発明の更に別の重要な側面によれば、室の形状は、音
響的マイクロストリーミングを伝導する条件の存在を確
保するために、注意深く統制しなければならない。従っ
て室の長さは、変換器の長手方向モードの外乱の波長と
比較して小さくなければならない。

〔実施例〕

第１図は、インクジェットプリントヘッド１０を含むイ
ンクジェット装置を示している。ヘッド１０は、矢印１
２及び１４で描いた走査路に沿って移動するように搭載
されている。ヘッド１０には、オリフィス１６を持つ一
列のインクジェットと、ヘッド１０の背面に位置する槽
２０から成る内臓式貯蔵器１８とを備えたインクジェッ
トイメージングシステムが含まれている。ヘッド１０は
、１９８４年７月１０日にスチュアート　Ｄ、ホーキン
ズ氏に付与された米国特許第４４５９６０１号の教えに
従って作るのが好適である。この特許は、本発明の譲受
人に譲渡されている。

第２図及び第３図に明確に示されたように、オリフィス
１６を持つ室２２は、各シェド毎に設けられた変換器２
４の励起状態に応答し°て、インク滴を発射する。変換
器２４は、第３図に矢印で示された長手軸に沿った方向
に伸び縮みする。変換器２４の動きは、カップリング手
段２６によって室２２に連結される。カップリング手段
２６は、脚部２８と、変換器２４に並置された粘弾性材
料３０と、第２図及び第３図に示され位置に予め置かれ
た振動板３２とを含んでいる。

本発明の重要な側面によれば、室２２は、変換器２４の
長手方向モードの外乱の波長と比較して相対的に小さく
なければならない。つまり、米国特許第４４５９６０１
号で定められたように、長手方向モードの外乱の波長は
、室の長さの約２０倍であるのが好ましい。このような
関係は、室２２の幾何学的特徴（かど、不連続性等）が
、音響的マイクロストリーミングを伝導するための十分
な小ささを持つことを確保する。

インクは、押圧されていない貯蔵器１８から、絞り板３
６内の狭い開口３４から成る狭い注入手段を通って、室
２２に流れ入る。本発明の重要な側面によれば、注入口
３４を通って室２２に流れ入るインクの断面積は、注入
口３４の位置がカップリング手段２６及び変換器２４の
すぐ近くであるにもかかわらず、変換器２４の伸縮の間
じゅう略一定である。注入口３４の寸法をオリフィス板
３８内のオリフィス１６と比較して適当なものにするこ
とより、注入口３４での音響慣性とオリフィス１６での
音響慣性との適切な関係を維持することができる。

第３図に示されたように、塞板４０内に形成された貯蔵
器１８は、注入口３４に通じる先細りの“縁４２を含ん
でいる。これは、１９８１年１月３日にアーサー　Ｍ、
ルイス氏等に付与された米国特許第４４２４５２１号の
発明である。この特許は、本発明の譲受人に譲渡されて
いる。室２２内のインクを通しての機械的クロストーク
を最小化するために、貯蔵器１８は振動板４４によって
弾力性を持たされている。この振動板４４は、絞り板３
６内の大きな開口４６を介してインクと連絡している。

第２図に示すように、絞り板３６は、板５０内の凹状領
域４８に並置されている。流体のクロストークを最小化
するために、ジェット列の各ジェットは、インクから隔
てられており、１個の室２２と連絡している。

１９８４年３月２７日にトーツス　Ｗ、デャング氏等に
付与された米国特許第４４３９７８０号（それは、本発
明の譲受人に譲渡されている）に従い、第２図に示す通
り、各変換器２４は端部でガイドされており、その中間
の部位は支持されていない。変換器２４の一端は、板５
０内の穴５２と脚部２８との協働によってガイドされて
いる。

第２図に示されたように、穴５２の寸法は、脚部２８の
寸法よりも僅かに大きい。その結果第３図に示すように
、脚部２８と穴５２の壁とは非常に僅かしか接触しない
ので、大部分の接触（それは、脚部２８を位置させそれ
により変換器２４を支持する）は粘弾性材料３０との間
に必要である。

変換器２４の他端は、シリコン製ゴムのような弾力性材
料５６によりブロック５４内に弾力的に取り付けられて
いる。第２図に示す通り、弾力性材料５６は、スロット
５８内に置かれ、これにより前記他端を支えている。変
換器２４との電気的接触も、弾力性あるプリント回路６
０により鼻力的になされている。回路６０には、導電性
のパターン６２がプリントされている。回路６０は、は
んだ６４のような適宜の手段により変換器２４に電気的
に接続されている。はんだ６４の代わりに、銀導電性エ
ポキシにより変換器２４をブロック５４に取り付けても
よい。これにより、弾力性材料５６は不要になる。以上
に述べたインクジェット装置の構造及び操作に関する詳
細は、上述の米国特許第４４５９６０１号を見れば一層
よくわかる。

第４図＆ないしＣは、以上に述べたような典型的なイン
クジェット装置の始動に付随する幾つかの問題を示して
いる。ドロップ−オン−デマンド式インクジェットが休
止期間の後最初に作動したときには、安定した運転状態
との相違をジェット動作に呈させる多くの現象が現われ
る。これらの相違は、液滴の速度の小さな変化から、完
全な発射の仕損じにまでわたっている。そしてその相違
は、なんらの処置をも講じなければ、いつまで続くかわ
からない。こうした問題は、プリンタが最初に作動した
ときに、印字の質の悪さまたは極端な場合には印字がさ
れないという形で表面化し、そして、かなりの運転期間
、または時にはヘッドを調節するためのヘッド管理を必
要とする。

こうした問題の原因は、幾つかの異なるメカニズムのう
ちの１または２以上であり、その中には、例えばインク
の蒸発（それはオリフィス内のインクの特性を変化させ
る）が含まれている。一般には、これらのメカニズムは
２つの範噴に分類される。第１の範晴は、オリフィスの
全領域におけるオリフィス内のインクの特性の変化であ
る。第２の軽暖は、オリフィス及び／または空気中のイ
ンク境界面の付近の領域におけるインク特性の変化であ
る。第１の軽重の場合には、第４図ａに示すように、変
化したインク１００がすぐにオリフィス１６から除去さ
れるので、問題はかなり短い時間しか続かない。しかし
第２の軽重の場合には、第４図す及びＣに示すように、
「変化したインク」は、インクとの空気との境界面１０
０ａに沿ってだ（ってなく、インクと固体との境界面ｔ
ｏｏｂに沿っても存在し得る。ジェットを噴射するとき
、インクと空気との境界面ＩＱＱａが破裂しく第４図ｃ
）、これにより、インク滴１０２がオリフィス１６から
発射される。しかしオリフィス１６は、変化したインク
を除去されていないままである。

境界面１００ａでの変化したインクはジェットの噴射に
よってはたやすくは取り除かれない（何故なら、境界面
１００ａは非常に薄く、その動きに関連した流体力学的
境界層は非常に小さな剪断力にしか帰着しないからであ
る）が、それにもかかわらず、変化したインク層を音響
的マイクロストリーミングによって妨げることができる
ことが発見されている。その上、音響的マイクロストリ
ーミングの利用により、インクによって含まれた顔料の
拡散がたやすく維持される。

第５図は、第１図ないし第３図のインクジェット装置に
関連して、インクジェット装置における音響的マイクロ
ストリーミングのための方法及び装置を示す。各変換器
２４は、低電圧電源２００からの信号（好ましくは正弦
信号）により、変換器２４の長手方向モード共振周波数
付近の所定周波数領域内の周波数で励起される。このよ
うな信号は、簡単な発振器または通常の信号発生器によ
り発生させてよい。例えばこの実施例では、長手方向モ
ード共振周波数は、約５５ｋＨｚである。

こうした周波数では、電源２００は、実効値約ｌＶのレ
ベルの正弦信号を出力することが必要である。いずれに
せよ変換器２４は、このようにして短い期間の間（１秒
またはそれより小さいオーダー）、好ましくはプリンタ
の休止期間（例えばヘッド１０のキャリッジリターン期
間）に励起される。しかし、同じような効果は、励起電
圧を幾分増大させることにより、約１０ｋＨｚないし約
１００ｋＨｚの周波数領域でも達成できる。例えば、該
周波数領域で共振なくして音響的マイクロストリーミン
グを達成するためには、約１００Ｖよりも小さい（好ま
しくは６０ないし７０Ｖ１より好ましくは１ないし１０
Ｖの）励起電圧が必要である。いずれにせよ、励起電圧
レベルは変換器２４の駆動電圧よりも小さくなければな
らない。このように、始動に付随する問題を防止するた
めまたはインク中の顔料の拡散を促進するための変換器
２４の励起は、プリンタの正常な運転を妨げない。

本発明の多（の修正及び変更が可能なことは、以上の記
述に照らして明らかである。例えば、強度の変化を脚部
２８の端部付近に集中させることによって音響的マイク
ロストリーミングを最大限に活用することが、脚部２８
の形状を変更することによって達成できる。つまり、脚
部２８は、第２図及び第３図のように、円柱状でありオ
リフィス１６に最も近い側が平らな表面である形状であ
ってもよいし、またはその代わりに、変換器２４に与え
られた低電圧正弦信号に関連した強度変化を集中させる
ために、オリフィス１６に最も近い側に尖峰が位置する
円錐形状であってもよい。更に、以上に述べた方法及び
装置は、液体状のインクと一緒にでも、熱い溶けた（即
ち相の変化した）インクと一緒にでも使用できることに
注目すべきである。このようなインクは、米国特許第４
３８６９６１号、４３９０３６９号、４４８４９４８号
に色々に記載されている。それらの特許は、本発明の譲
受人に譲渡されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な実施例を表わすインクジェット
装置の透視図、第２図は第１図の装置の線２−２に沿っ
た断面図、第３図は第２図の断面の一部拡大図、第４図
ａないしＣは第１図ないし第３図の装置の始動に付随す
る様々な問題を示す図、第５図は第４図す及びＣに示さ
れた問題を除去すると同時にインク中の顔料の拡散を維
持するための音響的マイクロストリーミング方式を示す
ブロック図である。１０・・・インクジェットプリントヘッド、１６・・・
オリフィス、１８・・・貯蔵器、２０・・・槽、２２・
・・室、２４・・・変換器、２６・・・カップリング手
段、２８・・・脚部、３０．５６・・・粘弾性材料、３
２．４４・・・振動板、３４・・・注入口、３６・・・
絞り板、３８・・・オリフィス板、４０・・・塞板、４
２・・・縁、４６・・・開口、５０・・・板、５２・・
・穴、５８・・・スロット、６０・・・プリント回路、
６２・・・パターン、６４・・・はんだ、１００・・・
インク、１００　ａ、　　１００　ｂ・・・境界面出願
人　データプロダクツ　コーポレーションＦＩＧ、　５

Claims

【特許請求の範囲】

（１）インク滴を発射するオリフィスを持つ、容積可変
の室と、長手軸に沿って伸縮可能であり、該長手軸を略横断する
電場に応答して伸縮し、長手方向モードの共振周波数を
持つ変換器と、前記室と前記変換器とを連結し、前記変換器の前記長手
軸に沿っての伸縮に応答して前記室を伸縮させるカップ
リング手段と、前記変換器に接続されて、所定の波形を持つ信号で前記
変換器を励起する音響的マイクロストリーミング手段と
、を備えたインクジェット装置。
（２）前記音響的マイクロストリーミング手段は、略正
弦信号を変換器に出力する低電圧信号源を含む特許請求
の範囲第１項記載の装置。
（３）前記略正弦信号は、長手方向モード共振周波数付
近の周波数領域から選ばれた所定の周波数を持つ特許請
求の範囲第２項記載の装置。
（４）前記所定の周波数は、長手方向モード共振周波数
に略等しい周波数を含む特許請求の範囲第３項記載の装
置。
（５）前記略正弦信号は、実効値が約１ボルトである特
許請求の範囲第４項記載の装置。
（６）周波数領域は、約１０ないし１００キロヘルツで
ある特許請求の範囲第３項記載の装置。
（７）前記略正弦信号は、１００ボルト以下である特許
請求の範囲第６項記載の装置。
（８）前記略正弦信号は、６０ないし７０ボルトである
特許請求の範囲第７項記載の装置。
（９）前記略正弦信号は、１ないし１０ボルトである特
許請求の範囲第７項記載の装置。
（１０）前記略正弦信号は、所定期間の間トランスジュ
ーサに与えられる特許請求の範囲第４項記載の装置。
（１１）所定期間は１秒よりも短い特許請求の範囲第１
０項記載の装置。
（１２）カップリング手段は、変換器のうち室に近い側
に付着した脚部を含み、該脚部は、音響的マイクロスト
リーミング手段を最適に活用するように選択された所定
形状を持つ特許請求の範囲第１項記載の装置。
（１３）所定形状は、オリフィスに向き合った平らな表
面部位を持つ略円柱形状である特許請求の範囲第１２項
記載の装置。
（１４）所定形状は、オリフィスに向き合った尖峰を持
つ略円錐形状である特許請求の範囲第１２項記載の装置
。
（１５）インク滴を発射するオリフィスを持つ容積可変
の室を含む走査式プリントヘッドと、長手軸に沿って伸
縮可能であり、該長手軸を略横断する電場に応答して伸
縮し、長手方向モードの共振周波数を持つ変換器と、前
記室と前記変換器とを連結し、前記変換器の前記長手軸
に沿っての伸縮に応答して前記室を伸縮させるカップリ
ング手段と、前記変換器を励起する励起手段とを備えた
タイプのインクジェット装置内で使用されるインクに含
まれた顔料を拡散させる方法であって、前記プリントヘッドを第１の方向に走査させる段階と、前記変換器を第１の所定の波形で励起することにより、
前記オリフィスからのインク滴の発射を通じて、所定の
文字をプリントする段階と、前記プリントヘッドを、前
記第１の方向とは反対の第２の方向に走査させる段階と
、前記第２の方向への前記走査の間に前記変換器を第２の
所定の波形で励起することにより、前記インクジェット
装置内に音響的マイクロストリーミングを発生させる段
階と、を含む方法。
（１６）変換器を第２の所定の波形で励起する段階は、
長手方向モードの共振周波数付近の所定周波数領域の中
から励起周波数を選択する段階と、前記第２の所定の波
形を前記変換器に所定電圧で印加する段階と、所定の印
加期間の後前記第２の所定の波形の前記変換器への印加
をやめる段階とを含む特許請求の範囲第１５項記載の方
法。
（１７）第２の所定の波形は、略正弦波形を含む特許請
求の範囲第１６項記載の方法。
（１８）所定周波数領域は、約１０ないし１００キロヘ
ルツである特許請求の範囲第１６項記載の方法。
（１９）所定電圧は、実効値で約１ボルトである特許請
求の範囲第１６項記載の方法。
（２０）所定の印加期間は、１秒よりも短い特許請求の
範囲第１６項記載の方法。
（２１）一列のインクジェットを持ち、各前記ジェット
は、インク滴を発射するオリフィスを持ち、所定の長さを持
つ、容積可変の室と、長手軸に沿って伸縮可能であり、該長手軸を略横断する
電場に応答して伸縮し、長手方向モードの共振周波数を
持つ変換器と、前記室と前記変換器とを連結し、前記変換器の前記長手
軸に沿っての伸縮に応答して前記室を伸縮させるカップ
リング手段と、低電圧信号源を含み、前記変換器に接続され、所定の波
形を持つ信号で前記変換器を励起する音響的マイクロス
トリーミング手段とを含み、前記信号は、前記電場の所
定の強さよりも低い電圧レベルであり、前記室の長さは
、前記変換器の長手方向モードの外乱の波長よりも短い
インクジェット装置。
（２２）長手方向モードの外乱の波長は、室の長さの約
２０倍である特許請求の範囲第２１項記載の装置。