JPS59225963A - 流体ジエツト印刷ヘツド - Google Patents

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】 発明の背景 本発明は、流体ジェット印刷ヘッドに関し、特に個々の
流体ジェットに圧力瘤を発生しこれらジェットが実質上
均一に分断して点滴流を生せしめるような型の刺激装置
に関する。

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

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

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

従来、種々の型の刺激装置が提案されている。

リヨン（Ｌｙｏｎ）外に１９７３年６月１２日に発行さ
れた米国特許第３．７３９．３９３号に開示されたイン
クφジェット印刷ヘッドにおいては、諸派体オリフィス
が薄く比較的可撓性のオリフィス板によって定められて
いる。１つの圧電変換器がそのオリフィス板に１端で接
触して一連の屈曲波を発生し、これらはオリフィス板に
沿ってその長手方向に進行する。オリフィス板の各端部
に設けられた諸ダンパは進行する屈曲波を弱めて波の反
射を防止する。

オリフィス板内の屈曲波は諸オリフィスの振動運動を生
せしめ、これは更にオリフィスから出て来る路流体フィ
ラメントに圧力瘤を生ぜしめろ。かくて、それら流体フ
ィラメントは比較的均一なジェット点滴の流れに分断す
る。

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

これらの問題に対する１つの解決策は、点滴刺激擾乱を
全てのフィラメントに同期して印加することである。も
し全てのジェットが同一の径と速度とを有していてしか
も刺激擾乱がそれらジェットに同時に印加される場合、
全フィラメントは点滴を同期して発生するであろう。こ
のような同期のとれた点滴発生は、荷電電極への荷電信
号の印加を太いに簡単にする。その理由は、諸ジェット
の各々に対するそのタイミングが正確に同じであるから
である。加えて、゛荷電電圧遷移を点滴形成の合い間で
起こるように時間調整が可能である。

従って、不完全荷電点滴の数は相当減少する。しかしな
がら、長い列に配した点滴流内の全ジェット点滴流に対
しそのような正確に同期した刺激を与えることは、簡単
なことではない。

シャ（Ｇｈａ）に１９７８年６月１３日に発行された米
国特許第４．０９５．２３２号が開示する印刷ヘッドに
おいては、刺激は、流体マニホルドのオリフィス板と対
向する側に装着された圧力板を曲げることにより提供さ
れる。複数の圧電変換器は、圧力板のマニホルドと対向
する細土にその圧力板の長手方向に沿って配置されてい
る。諸変換器は一致して励起されて圧力板の振動を発生
し、この振動はその全長に渡って同相となる。この方策
は、それら変換器のための相当量の装着構造を必要とし
、また更に全ての変換器が正確に同期しかつ実質上同一
の振幅で作動することが要求される。もしそれら変換器
の１つあるいはそれ以上のものがわずかにずれた周波数
であるいは低い振幅で作動すると、進行波が発生してこ
れが圧力板に沿って移動し、それによって非同期の点滴
発生が生じてしまう。

更に、刺激振幅が印刷ヘッドの長さに沿って変動して、
異なった長さの流体フィラメントを発生してしまう。

シャ（ＣｈａＪ外に１９７９年２月６日に発生された米
国特許第４．１３８．６８７号が開示すろ印刷ヘン白土
、流体マニホルドの上部に装架された細長いピストンを
有している。多数の圧電変換器がピストンの長さに沿っ
て装着されてピストンの垂直運動を生ぜしめそして流体
ジェットヲ刺激する。このピストンはその長さ方向に沿
って複数の横断スリットを有しており、これらスリット
は上面及び下面から交互に切り込まれている。これらス
リットはピストンの高さの％以上であり、それによって
ピストンを貫通するどの水平面も諸スリットの少なくと
もいくつかによって切断されるようにされている。これ
らスリットは、刺激過程の劣下を生ぜしめてしまうよう
なピストンに沿った波伝播を最小限にする〇 認識されるであろうが、刺激ピストン又は圧力板の構造
を備えた印刷ヘッドにおいて使用される従来の圧電変換
器用の装着構造は、比較的複雑であり、印刷ヘッドのコ
スト、寸法及び重量を相当増大させる。天に、理解され
るであろうが、従来の多数の変換器から成る刺激器は、
それら変換器が発生する振動の振幅が実質上一様でない
とき、種々の動作障害をこうむる。

従って、従来の流体ジェット刺激装置に伴う制限の無い
刺激装置に対する要請があることが判る。

発明の要約 流体の複数のジェット点滴流を発生する流体ジェット印
刷ヘッドは、細長い空洞を定めるマニホルド手段と、及
び少な（とも１列に配置された複数のオリフィスを定め
るオリフィス板とを含んでいる。オリフィス板はマニホ
ルド手段に装着されており、諸オリフィスは空洞と連通
しまた１列のそれらオリフィスは空洞の細長い方向に概
して平行な方向に延在している。刺激器手段が空洞内に
装着されしかもオリフィス板から離間されて、これらの
間に流体貯槽を定める。刺激器手段は複数の圧電手段を
含んでおり、これらは電気的に励起されるとき実質上一
様な位相前線の圧力波を発生し、これら圧力波は貯槽内
の流体中をオリフィス板に向かって進行しそして諸オリ
フィスから流出する流体の諸ジェット点滴流に分断を起
こさせる。

刺激器手段は更に音響分離材料を含んでおり、これは複
数の圧電手段を取り囲みそしてそれら圧電手段々ｓ空洞
内に支持Ｔろ手段を提供する。これによって、オリフィ
スの列と平行な方向での刺激器手段に沿った波伝播は阻
止できる。音響分離材料は、ポリウレタンフォーム材料
から成ることが可能である。

圧電手段は、複数のスロットを定めた細長い変換器を含
むことが可能であり、これらスロットは変換器の対向す
る側から交互に延びてその変換器を部分的に貫通ししか
も上記オリフィスの列に対し実質上垂直である。刺激器
手段は更に貯槽に隣接した圧電手段の側と接触しかつこ
の圧電手段の反対側と接触する電極手段を備えることが
できる。

印刷ヘッドは更にこの電極手段に接続された電気信号発
生器を含むことができ、それによって変動電気信号が圧
電手段に跨って印加されて貯槽内の流体に対応する周波
数の波を発生する。

刺激器手段は更に貯槽に隣接した各スロットに渡って延
在する密閉手段を備えることができ、それによって諸ス
ロット’！’密封して流体が貯槽から諸スロットへ流れ
るのを阻止する。密閉手段は更に前記貯槽に隣接した側
の前記音響分離材料の表面に渡って延在することかでき
、以って密閉手段は貯槽内の流体が音響分離材料と接触
するのを阻止する。

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

音響分離材料は電極手段を被って、電極手段が貯槽内の
流体から電気的に分離されるようにする。

複数の圧電手段は、少なくとも１つの変換器列に配置さ
れかつオリフィスの列と実質上平行な方行に延在する複
数の変換器を含むことができる。

語変換器は一様に離間され、音響分離材料は語変換器の
夫々をオリフィス板に概して垂直なその側面で囲み、そ
れによって語変換器は音響的に分離される。刺激器手段
は、語変換器の夫々の貯槽と隣接した側と接触しかつそ
の反対側と接触する電極手段を含むことができる。代替
的には、刺激器手段は語変換器の夫々の対向する面に装
着された電極手段を含むことができ、これら対向する面
はオリフィス板に対し実質上直交する。

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

流体ジェット印刷ヘッドは複数の圧電手段を電気的に励
起するだめの電気信号発生器手段を含むことができる。

この発生器手段は、交流駆動信号を発生する手段と、及
びこの交流駆動信号を圧電手段に供給して印刷ヘッドの
長さに沿った諸ジェット点滴流の適切な分断な生ぜ。し
める減衰器手段と、を有している。減衰器手段は複数の
キャパ・シタから成ることができる。各キャパシタは上
記の交流駆動信号を与える手段を圧電手段の関連するも
のに電気的に接続する。

本発明に従う細長い圧電刺激器を形成する方法は次の諸
段階から成る。

（ａ）薄板状の圧電材料のその対向面に導電性材料ケめ
っき１′Ｐ）段階と、 （ｈ）変換器のため所望の長さ及び高さを有する条片に
切る段階と、及び （Ｃ）前記条片の対向する非めっき側から交互にこの条
片の長さに沿って一様な間隔でスロットヲ切る段階。

本発明に従って構成された流体ジェット印刷ヘッドの刺
激器を電気的に同調させろ方法は、次の諸段階から成る
。

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

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

従って、本発明の目的は、音響分離材料によって装着さ
れた複数の圧電手段を備えた刺激装置を有する流体ジェ
ット印刷ヘラＰを提供てることである。本発明の他の目
的は、複数の圧電手段が１つの細長い変換器によって定
められる、上記のような印刷ヘッドを提供１−ることで
ある。本発明の他の目的は、変換器の対向側から交互に
延びて変換器を部分的に貫通しかつオリフィスの列に実
質上垂直となった複数のスロットを変換器が定める、上
記のような印刷ヘッドを提供でろことである。

本発明の他の目的は、電気信号発生器が変換器上の複数
の電極の間に接続される、上記のような印刷ヘッドを提
供てることである。本発明の他の目的は、オリフィスの
列と実質上平行な方向に延在てる少なくとも１つの変換
器列に配置された複数の変換器を複数の圧電手段が含み
、かつ音響分離材料が詰責換器の夫々を印刷ヘッド貯槽
の流体及びオリフィス板に概して垂直なそれらの側面に
て囲む、上記のような印刷ヘッドを提供することである
。本発明の他の目的は、諸スロットの夫々内の密閉材料
が貯槽から諸スロット内への流体の流れを阻止する、上
記のような印刷ヘッドを提供することである。本発明の
他の目的は、駆動信号を複数の圧電手段に供給する駆動
回路が各圧電手段に供給される駆動信号を減衰してその
動作を最適にする、上記のような印刷ヘッドを提供する
ことである。本発明の他の目的は、そのような各圧電手
段に対し必要な減衰と及びこのような減衰を圧電手段に
直列に接続されるとき与えるインピーダンスの素子値と
を決定する方法を提供することである。本発明の他の目
的は、密閉制料が貯槽を変換器手段から分離する、上記
のような印刷ヘッドを提供することである。

以下本発明を図面を参照して詳細に説明する。

好ましい諸実施例の詳述 本発明は、複数のジェット点滴流を発生でるインク・ジ
ェット印刷システムにおいて使用でることが可能な如き
流体ジェット印刷ヘッドに関し、詳細には改良した点滴
刺激装置を備えた印刷ヘッドに関する。第１図及び第２
図に見られるように、流体ジェット印刷ヘット゛はマニ
ホルド手段を備えており、これは上側マニホルド部１０
と下側マニホルド 定める。マニホルド部１０及び１２はポルＩ−１６によ
って互いに保持されており、このボルトはそれらの間に
密閉リング１８を押圧して流体漏れ防止シールを提供す
る。

印刷ヘッドは更にオリフィス板２０を備えており、これ
は少なくとも１つの比較的長い列に配置された複数のオ
リフィス２２ヲ定めろ。オリフィス板２０は、接着剤あ
るいははんだ付は又はその他の適当な手段によってマニ
ホルド部１２の底に装着される。

諸オリフィス２２は空洞１４と連通し、それらオリフィ
スの列は空洞１４の細長い方向と概して平行に延びてい
る。

刺激器手段２４は、空洞１４内に装着され、そして第２
図及び第３図に示すように距＄１ｐだけオリフィス板２
０から隔置されており、この距離りは印刷ヘッドにより
使用される流体を通過する刺激波のほぼ％波長である。

刺激器２４とオリフィス板２０とはそれらの間に流体貯
槽２６を定める。刺激器手段２４は複数の圧電手段を備
えており、これらは、細長い変換器２７により定められ
そして発掘信号によって励起されるとき垂直方向に伸縮
する。刺激器手段は更に音響分離材料２８を備えており
、これは圧電手段を囲みそして圧電手段を空洞１４内に
支持する手段を提供する。

圧電手段の底面の振動運動は、実質上一様な位相前線の
圧力波を貯槽２６内の流体中に発生する。

これら圧力波は流体中を下方へ進行しそして諸オリフィ
ス２２から流出する流体フィラメントに結合されてそれ
らフィラメントを分断してジェット点滴流にする。変換
器２７は、セラミック圧電材料から構成されており，こ
れは適当な電圧差を受けるとき寸法変化てろ。変換器２
７は、電気信号発生器２９が発生する発振励起信号に応
答してこの発生器の出力周波数に一致する周波数で垂直
に振動する。

第２図に見られるように、諸流体フィラメントは分断し
て一連の比較的均一で等間隔の点滴３１となる。流体中
の圧力波の実質上一様な位相前線の結果として、フィラ
メント刺激は同期されそして諸ジェット点滴流の夫々内
の点滴は同期して発生される。周知の方法にて、これら
点滴は荷電電極手段によって電気的に荷電することがで
き、この荷電電極は流体フィラメントの先端に隣接して
おりこの電極には点滴形成の間荷電電圧が印加される。

諸点部が同期して形成されるため、諸荷電電圧は同期し
て荷電電極に印加することができ、これによって点滴流
内の個々の点滴の制御された精密な荷電な生せしめるこ
とができる。荷電の後、周知のように、点滴３１は単一
電界あるいは複数の電界によって偏向されて捕獲器へさ
もなければ印刷骨は媒体へ向けられる。

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

第４図に示されるように、細長い交換器２７は複数のス
ロット４２を定めており、これらスロットは変換器の対
向側から交互に延びて変換器を部分的に貫きそれによっ
て複数の圧電手段を定める。諸スロットの夫々は、第１
図に示される如く変換器が空洞１４内に配置されろとき
、諸オリフィスの列と実質上垂直である。これらスロッ
ト４２は、圧電材料のブロックを切り込みそしてスロッ
トの先端とブロックの対向面との間にほぼ０．１３ｃｒ
／Ｌ（はぼ０．０５インチ）残すことによって形成する
ことができる。本発明に従って構成された１つの変換器
においては、同一側から切り込まれた諸スロットはほぼ
０．６４ｃｍ（はぼ０．２５インチ）の距離だけ互いに
離間された。

これらスロット４２は、変換器２７の長さに沿った波移
動あるいは屈曲の可能性を相当減少させる。

更に、音響分離材料は、例えばポリウレタン・フオーム
材料から成ることが可能であり、これは圧電変換器を支
持する手段を提供し、それによって振動はマニホルド部
１０に結合されないようにてろ。

このように、変換器あるいはこれと関連した支持構造を
介する希望しない波伝達は最小にされ、そして概して歪
を受けない下方への進行波が貯槽２６内の流体に発生さ
れる。

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

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

第１図及び第２図に示されるように、低密度の音響分離
材料２８は変換器２７ヲ囲み、これをマニホルド部１０
から効果的に分離する。更に、材料２８は、変換器２７
とマニホルド部１０との両方に接着されるため、変換器
２７を空洞１４内に配置する。室温硫化処理されたシリ
コンの如き密閉手段５３は、番号５４で示す如く諸スロ
ット４２に渡ってこれらの中へ延びていて、それにより
諸スロット４２ヲ密閉し貯槽２６からの流体がスロット
内へ流れるのを防止する。

室温硫化シリコン材料５３はまた音響分離材料２８ヲも
被う。これは、多孔性フオームが使用されるとき、貯槽
内の流体が音響分離材料と接触するのを防止する。しか
し、認識されるように、材料５３ヲ諸表面３０を被って
おらず、それによってそれら諸表面と流体との間の電気
的接触乞可能にする。更に空洞１４内に設けられている
のは、エポキシ層５５であり、これは刺激手段用の裏打
ち材料として働くと同時に、刺激器変換器２７及びこれ
に形成された諸スロット４２を大気から密閉する。

第５図及び第６図は本発明の第２実施例を示している。

刺激器手段の構成並びにこれへの発生器２９の接続を除
いて、印刷ヘッドは第１図乃至第４図の実施例に示した
ものと同一構造のものである。

従って、これら２つの実施例においては同一の印刷ヘッ
ド要素を示すために対応した参照番号を使用しである。

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

第５図から判るように、刺激器手段が音響分離材料２８
によって空洞１４内に装架されるとき、被（・５８及び
６０を有する対向面は変換器５６の長さに沿って延在し
そしてオリフィス板２０と概して直交する。

被い５８及び６０＆′！、曲がりくねった電極を定め、
これらは、変換器５６の下側に沿って延在する非被覆領
域６２を除いて圧電変換器５６の側面を実質上全て被う
。従って、第５図から判るであろうが、音響分離材料２
８は、電極５８及び６０ヲ完全に被いそして貯槽２６内
の導電性流体によるそれら電極間の如何なる接触をも阻
止する。このことは、シリコン材料５３が諸スロット４
２を密閉するのに使用されるが刺激器手段の全下面を被
わないため、望ましい。

電気的導体６４及び６６ハ、発生器２９へ電気的に接続
されて必要な励起信号を電極５８及び６０へ与えろ。

変換器５６が形成される圧電材料は、この拐料に跨／ って印加される電気的電圧差に対し横断てる方向に振動
する型のものである。その結果、変換器５６は垂直に振
動して、点滴分断の刺激が前述したの・ヒ同じ方法で貯
槽２６内の流体に発生される波によって提供される。

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

第７図は、流体ジェット印刷ヘッドの第３実施例に組み
込まれる圧電手段を示している。印刷ヘッド構造の残り
の部分は第１図乃至第６図に示したものと同一であり、
従って省略する。圧電手段は複数の変換器６８を備えて
おり、これらは少な（とも１つの変換器列に配置されて
いる。この変換器列は、刺激器手段が印刷ヘッドのマニ
ホルド内に配置されるとき、オリフィスの列と実質上平
行な方向に延びろ。精度換器６８は、一様に離間され、
そしてその夫々はオリフィス板に概して垂直な精度換器
の側面の音響分離材料２８によって囲まれている。音響
分離材料２８は、精度換器６８０４つの全側面と及び刺
激器手段乞配置する空洞を定めるマニホルド部１０とに
接着さｈている。その結果、音響分離材料２８　＆′＠
、精度換器６８の夫々乞印刷ヘッド構造の残りの部分か
ら並びにその列内の他の変換器から効果上分離し、それ
と同時に精度換器をそれらの動作位置に支持する手段を
提供する。

刺激器手段は更に電極手段を備えており、この電極手段
は精度換器の夫々の対向する面に配置された電極７０及
び７２から成る。図示のように、これら対向する面は、
刺激器手段がマニホルド内に装着されるとき、オリフィ
ス板と実質上直交する。

電極７０及び７２は金属の薄い層から成り、これらは精
度換器の所望の面にめっきされろ。図示の如く、電気導
体７４は、諸電極７０間に延びておりそしてそれら電極
７０の夫々に電気的に接続されている。同様に、電気導
体７６は諸電極７２０間に延びておりそして各電極７２
へ電気的に接続されている。電気信号発生器から発振電
気電位が導体７４及び７６間に加えられるとき、語変換
器６８は対向電極７０及び７２間の電界に応答して垂直
に振動する。

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

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

次に、第７図と同様な第８図には、刺激器手段の構成の
変形例が示されている。詳細には、変換器６８及び６８
′が１対の変換器列内に配置されている。第８図の刺激
器手段が印刷ヘッド内に装着されるとき、両変換器列は
オリフィスの列と概して平行に延びる。電気的導体７４
及び７４′は電気信号発生器手段の１端に電気的に接続
され、他方電気的導体７６及び７６′は電気信号発生器
手段の他端に電気的に接続される。その結果、全ての変
換器６８及び６８′は同期して振動し、実質上一様な位
相前線を有する波を流体中に発生する。音響分離材料２
８は、語変換器６８及び６８′用の支持構成を提供する
だけでなく、語変換器とこれと関連した印刷ヘッド装着
構造との間の分離を提供する。

第１図乃至第６図の諸実施例に関して、好ましいことは
、高さＡ（第４図９が細長い変換器２７内の波の波長の
％よりも大きくないことであり、これにより良好なピス
トン発振子として働く。交互のスコツ１４２０間隔Ｂ及
び変換器２７０幅Ｃは、好ましくは変換器２７内の諸振
動の波長の％〜％に制限される。このような寸法制限は
、変換器の長さに沿った実質的な波運動が発生されない
ように保証する。

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

次に、第９図及び第１０図において、第６図の刺激器の
ものと同様な方法で構成された刺激器手段が°示されて
いる。しかし、第９図及び第１０図の刺激器配置では、
導電性被い５８は箇所８０で機械的に切断されるかある
いはエッチされろ。同様に、導電性被い６０は箇所８０
と対向てる変換器に沿った箇所にて機械的に切断される
かあるいはエッチされる。この効果は、変換器を電気的
に分割して部分８２゜８４　、８６　、８８　、９０　
、９２．９４及び９６にてろことである。これら８つの
部分は夫々はぼ３Ａ〜１波長の長さであり、そして個々
のものは導体９８，１００，１０２，１０４゜１０６　
、１０８　、１１０及び１１２に夫々接続されている。

８つの部分が例示の目的で示しであるが、刺激器装置は
より多くの部分を有するように本発明に従って構成する
こともできろ。第１０図に示されるように、電気的導体
１１４は被い６０の諸部分を互いに電気的に接続する。

しかし、この導体１１４は、導電層６０の切断が行なわ
れない場合には、必要ではない。このような場合、層６
０は変換器の全長に渡って絶え間ない導電性被いを提供
し、そして単一の電気的接続が変換器に沿った任意の箇
所で被いに対し行なわれることが必要なだけである。

第９図及び第１０図の配置は、変換器の別々の部分が単
一の駆動信号によって駆動されるのＺ可能にするもので
あり、この単一の駆動信号はそのような各部分に対し最
適な駆動振幅となるように選択的に減衰される。第１１
図に示すように、複数の圧電手段を電気的に励起てる電
気信号発生器は、交流駆動信号を発生する手段１１６と
、交流駆動信号暑圧電手段に供給するためキャパシタ１
１８　、１２０　。

１２２　、１２４　、１２６　、１２８及び１３０を含
む減衰器手段と、を備えている。駆動信号の振幅は、そ
のような圧電手段の夫々に対し設定されて、それにより
印刷ヘッドの長さに沿ってジェット点滴流の適切な分断
な生ぜしめる。

諸キャパシタは、諸部分８２〜９６が概して容量性のた
め、駆動電流を減衰するのに使用される。その結果、キ
ャパシタ１１８〜１３０は、各変換器部分に印加される
駆動電流には比較してほとんど位相シフトを与えない。

判ったことは、特定の印刷ヘッドに関して必要な種々の
キャパγりの値が１回の試験手続で実験的に決定するこ
とか可能であることである。刺激器手段を備えた印刷ヘ
ラ１工作動され、そして問題の変換器部分の概して真下
にジェット流が観察される。諸部分８２〜９６は夫々１
オームの諸抵抗器と直列に電気接続されるが、容量性の
減衰は全く提供されない。電圧計が問題の部分に接続さ
れた１オーム抵抗器に跨って置かれてそれにより駆動電
流を監視する。問題のその部分及び１オーム抵抗器に跨
る駆動電圧に変化させられ、そして最小長さの流体フィ
ラメント及びジェット点滴流の最適分断な生ぜしめるそ
の部分用の駆動電流が決定される。

この動作は変換器の諸部分の夫々に対し繰返され、その
変換器部分のおおよそ中心にあるジェット点滴流を最小
フィラメント長及び最適分断に関して監視する。最大の
駆動電流を要求する変換器の部分（第１１図では部分８
６月求、次に減衰無しで作動される。諸部分の残りは電
気的に直列に挿入された諸キャパシタを有しており、そ
れによって弐験中に最適分断を提供することを発見した
レベＩしへ駆動電流ケ減少させる。

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

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す分解透視図。 第２図は、第１図の線２−２に概して沿った断面図。 第３図は、第２図と同様な拡大部分断面図。 第４図は、本発明の第１実施例に組み込まれた圧電手段
の透視図。 第５図は、本発明の第２実施例を示す第２図と同様な断
面図。 第６図は、本発明の第２実施例に組み込まれた圧電手段
の透視図。 第７図は、本発明の第３実施例に組み込まれた刺激器手
段の部分破断した透視図。 第８図は、第３実施例に使用することか可能な刺激器手
段の変形ケ示す第７図と同様な透視図。 第９図は、本発明の更に別の実施例に組み込まれた圧電
手段の正面図。 第１０図は、第９図の圧電手段の平面図。 第１１図は、圧電手段の同調を示す電気回路図。 〔符号説明〕 １０：上側マニホルド部、　１２：下側マニホルド部、
１４：空　　洞、　　　　　１６：ボルト、１８：密閉
リング、　　　　２０ニオリフイス板、２２ニオリフイ
ス、　　　　２４：刺激器手段、２６：流体貯槽、　　
　　　２７：変換器、２８：音響分離材料、　　　２９
：電気信号発生器、３０：表　　面、　　　　　３２：
流体供給入口、３４：ボルト、　　　　　　　３６　、
３８　：溝、４０：流体出口。 特許出願人　　ザ・ミード・コーポレーション（外５名
月

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）流体の複数のジェット点滴流を発生する流体ジェ
   ット印刷ヘッドであって、細長い空洞０４）ヲその中に
   定めるマニホルド手段００）と、少なくとも１列に配置
   された複数のオリフィス（２渇を定めるオリフィス板（
   ２０）と、該オリフィス板（２０）は前記マニホルド手
   段（１０）に装着されて前記複数のオリフィスが前記空
   洞側と連通しかつ前記列が前記空洞の細長さの方向と概
   して平行な方向に延びていることと、及び前記空洞内に
   装着されておりかつ前記オリフィス板から離間されてそ
   れによりそれとの間に流体貯槽（２６）を定める刺激器
   手段（２４）と、を含む上記流体ジェット印刷ヘッドに
   おいて、前記刺激器手段め；、 イ９複数の圧電手段（２７，５６，６８）であって、該
   圧電手段は、電気的に励起されるとき実質上一様な位相
   前線の圧力波を発生し、該圧力波は前記貯槽内の流体中
   を前記オリフィス板に向かって進行しかつ該圧力波は前
   記複数のオリフィスを通る流体のジェット点滴流への分
   断な生ぜしめること、及び 口）前記圧電手段（２６，５６，６８）を囲みかつ前記
   空洞内に前記圧電手段を支持する手段を提供する音響分
   離材ｆ４（２８１であって、これによって前記オリフィ
   スの列と平行な方向における前記刺激器手段に沿った波
   伝播が阻止されること、 から成ること、を特徴とする流体ジェット印刷ヘッド。 （２）　　特許請求の範囲第１項記載の印刷ヘッドにお
   いて、前記複数の圧電手段は複数のスロッ）　（４２１
   を有した細長い変換器によって定められ、前記複数のス
   ロットは、前記変換器の対向側から交互に延びて前記変
   換器を部分的に貫通しかつ前記オリフィスの列と実質上
   垂直である、印刷ヘッド。 （３）特許請求の範囲第２項記載の印刷ヘッドにおいて
   、前記刺激器手段は、前記変換器の前記貯槽と隣接した
   側と接触し及び前記変換器のこれと反対の側と接触する
   電極手段（４８）を含む、印刷ヘッド。 （４）特許請求の範囲第３項記載の印刷ヘッドにおいて
   、前記電極手段に接続された電気信号発生器手段（２９
   ）を含み、それによって変動電気信号が前記変換器に跨
   って印加されて対応する周波数の波を前記貯槽内の流体
   に発生する、印刷ヘッド。 （５）特許請求の範囲第２項記載の印刷ヘッドにおいて
   、前記刺激器手段は、前記貯槽（２６Ｊに隣接しり各ス
   ロットに渡って延在して前記複数のスロットヲ密閉しか
   つ前記貯槽から前記複数のスｇット内へ流体が流れるの
   を阻止する密閉手段（５３）を含む印刷ヘッド。 （６）特許請求の範囲第５項記載の印刷ヘッドにおいて
   、前記密閉手段６３）は前記音響分離材料（社）の前記
   貯槽（淘に隣接した側の表面に渡って延在し、それによ
   って前記密閉手段は前記貯槽内の流体が前記音響分離材
   料と接触するのを阻止する、印刷ヘッド。 （７）特許請求の範囲第１項記赦の印刷ヘッドにおいて
   、前記音響分離材料はポリウレタン・フオーム材料から
   成る、印刷ヘッド。 （８）特許請求の範囲第２項記載の印刷ヘノビにおいて
   、前記刺激器手段は前記細長い変換器（５６）の対向面
   に装着された電極手段１！’ｉ８１を含み、前記対向面
   は前記変換器の長さに沿って延在しておりかつ前記オリ
   フィス板に実質上直交している、印刷ヘッド。 （９）特許請求の範囲第８項記載の印刷ヘッドにおいて
   、前記電極手段の間に接続された電気信号発生器手段（
   ２９）を含み、それによって変動電気信号が前記変換器
   に跨って印加されて、対応する周波数の波を前記貯槽内
   の流体に発生する、印刷ヘッド。 （１０）特許請求の範囲第９項記載の印刷ヘッドにおい
   て、前記複数の圧電手段は前記音響分離材料（２８）に
   よって前記空洞内に挿入配置され、また前記音響分離材
   料は前記電極手段側な被い、それによって前記電極手段
   は前記貯槽内の流体から電気的に分離される、印刷ヘッ
   ド。 旧）特許請求の範囲第１項記載の印刷ヘッドにおいて、
   前記複数の圧電手段は複数の変換器雫ヲ含み、該複数の
   変換器は前記オリフィスの列に実質上平行な方向に延び
   る少なくとも１つの変換器列に配置されておりかつ一様
   に離間されており、また前記音響分離材料（２８）は各
   前記変換器の前記オリフィス板と概して垂直な側を完全
   に囲み、それによって前記複数の変換器は音響的に分離
   される、印刷ヘッド。 １２＋　　特許請求の範囲第１１項記載の印刷ヘッドに
   おいて、前記刺激器手段は、各前記変換器の前記貯槽に
   隣接する側と接触し及び各前記変換器のこれと反対の側
   と接触する電極手段を含む、印刷ヘッド。 （１３）特許請求の範囲第１２項記載の印刷ヘッドにお
   いて、前記電極手段に接続された電気信号発生器手段シ
   ９）ヲ含み、それによって変動電気信号が前記圧電手段
   に跨って印加されて、対応する周波数の波ン前記貯槽内
   の流体に発生する、印刷ヘッド。 ■　特許請求の範囲第１１項記載の印刷ヘット゛°にお
   いて、前記刺激器手段は前記音響分離材料（２８１の前
   記貯槽と隣接した側の表面に渡って延在てる密閉手段（
   ５３）’に含み、それによって前記密閉手段は前記貯槽
   内の流体が前記音響分離材料と接触するのを阻止する、
   印刷ヘッド。 （１５）特許請求の範囲第１１項記載の印刷ヘッドにお
   いて、前記刺激器手段は各前記変換器の対向面　　　゛
   に装着された電極手段（７０）を含み、前記対向面は前
   記オリフィス板に実質上直交する、印刷ヘッド。 （１６）特許請求の範囲第１５項記載の印刷ヘッドにお
   いて、各前記変換器に装着された前記電極手段の各対の
   間に接続された電気信号発生器手段（２９）を含み、そ
   れによって変動電気信号が前記複数の圧電手段に跨って
   印加されて、対応する周波数の波を前記貯槽内の流体に
   発生する、印刷ヘッド。 ０η　特許請求の範囲第１６項記載の印刷ヘッドにおい
   て、前記複数の圧電手段は前記音響分離材料（２８）に
   よって前記空洞内に挿入配置され、また前記音響分離材
   料は前記電極手段（７０）を被い、それによって前記電
   極手段は前記貯槽内の流体から電気的に分離される、印
   刷ヘッド。 （１８）特許請求の範囲第１１項記載の印刷ヘッドにお
   いて、前記複数の圧電手段は複数の変換器（７０つを含
   み、該複数の変換器は前記オリフィスの列と実質上平行
   な方向に延在する２つの平行な変換器列に配置される、
   印刷ヘット“。 ＋＋９）　　特許請求の範囲第１項記載の印刷ヘッドに
   おいて、前記刺激器手段の電気的励起のため接続されて
   おり指定された周波数の変動電気信号を発生する電気信
   号発生器（２９）を含み、また前記刺激器手段（２４）
   と前記オリフィス板イ０）との間には流体中７進行する
   前記指定された周波数の圧力波の％波長にほぼ等しい間
   隔が設けられろ、印刷ヘッド。 （２、特許請求の範囲第２項記載の印刷ヘッドにおいて
   、前記変換器Ｑ４）の高さが前記変換器を通る刺激波の
   波長の％にほぼ等しい、印刷ヘッド。