JP2865621B2 - インクジェットシステム - Google Patents

インクジェットシステム

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェットシステム
に関する。このインクジェットシステムはインク溜めと
ノズルと間にインクチャンネルを含み、インクチャンネ
ルを伝播する音響圧をインク液中に発生させるための加
圧手段をインクチャンネルに隣接して含むことにより、
上記ノズルからインク液滴が発射される。
【０００２】
【従来の技術】このようなインクジェットシステムはイ
ンクジェットプリンターのプリントヘッドに使用され
る。
【０００３】必要時に液滴を出すようにされた（drop o
n demand、ドロップオンデマンド）上記の型のインクジ
ェットシステムは、例えばＥＰ-Ｂ１-０ ４０２ １７２
に開示されている。この公知システムでは、カバープレ
ートと底部プレートによってそれぞれインクチャンネル
の頂部面と底部面とが形成されるように底部プレートと
カバープレート間にサンドイッチされている基板内にイ
ンクチャンネルが形成されている。このインクチャンネ
ルはノズルの高さと同一寸法の一定の深さを有するが、
ノズルよりは大きな幅を有し、チャンネル端には幅がノ
ズル幅にまで次第に小さくなるテーパーが付けてある。
加圧手段は、インクチャンネルの領域内にある底部プレ
ートの下側に配置された板状のピエゾ電気素子を含む。
このピエゾ電気素子は剛体の支持板上に支持され、その
頂部面は直接にインクチャンネルの底部板に係合する。
ピエゾ電気素子の電極に電圧が印加されると、ピエゾ材
料が鉛直方向に拡大し、弾性のある底部板がインクチャ
ンネルの内側へ湾曲し、その結果インク液滴がノズルか
ら発射される。
【０００４】高速印刷および高解像度印刷のための実用
的プリントヘッドでは共通基板上に複数のインクジェッ
トシステムが集積されている。ヘッドを大規模集積化す
ることあるいは液滴発生最大周波数を高めること等の目
的を達成するためには、インクジェットシステムはでき
る限り小型化すべきである。他方、インクジェットシス
テムは適当な電圧で作動できるようにすべきであり、従
って小型化の要求にも拘わらず、適切な大きさの液滴を
発生するのに十分なエネルギーを与えることができるの
みならず液滴を適切な速度で加速して高い精度で液滴を
記録媒体上に沈着できなければならない。それゆえピエ
ゾ電気素子によって与えられる力学的エネルギーが液滴
の運動エネルギーに変換される効率を最適化することが
望まれる。
【０００５】全エネルギー効率は次の２つの因子に大き
く依存する：（１）インク液滴内を伝播する音響波のエ
ネルギーにピエゾ電気素子の力学的エネルギーが変換さ
れる効率、および（２）ノズルで発生される液滴に音響
エネルギーが与えられる効率。
【０００６】第一の因子は、ピエゾ素子の厚さおよびイ
ンクチャンネルの深さの比によって決定される。理想的
にはこの比をピエゾ電気材料とインク液の弾性率の比よ
りも著しく小さくすべきでない。ピエゾ電気材料は一般
に比較的大きな弾性率をもっており、他方、素子の厚さ
は実用上遭遇する条件によって制限されるので、この因
子を考慮するとインクチャンネルの深さはかなり小さく
なければならない。
【０００７】第２の因子はノズルおよびインクチャンネ
ルの断面積の比に依存する。理想的には反射による音響
波のエネルギー損失を回避するため、音響波の「インピ
ーダンスマッチ」が得られるようにこの比を選択すべき
である。ノズルの断面は必要とされる液滴寸法によって
決定されるが、インクチャンネルの幅が大きすぎてはな
らないので、この因子を考慮するとインクチャンネルの
深さをを比較的大きくすることが望ましい。
【０００８】従って、インクチャンネルの深さが決った
とき、上記２つの因子間の妥協点を求めなければなら
ず、全エネルギー効率は粗末な結果に終わる。
【０００９】１９８４年３月発行のIBM技術公開ブレテ
ィン２６巻１０Ｂ号は、管状のピエゾ電気素子内部にイ
ンクチャンネルが確定されるいろいろの型のインクジェ
ットシステムを開示している。この管状ピエゾ電気素子
の外周面は、作動電極として働く複数の離散的環状導体
によって囲まれており、このためインクチャンネルの長
さにわたって分布する複数のピエゾ電気変換器（piezoe
lectric transducers）が形成される。適切なタイミン
グで各変換器を作動させれば、インクチャンネル内をノ
ズルに向けて進行する圧力波は各変換器の下を通過する
際にエネルギーを蓄積してゆく。
【００１０】しかしながら、この型のインクジェットシ
ステムは製造が困難であり、特にこの型の複数インクジ
ェットシステムを集積化して高速印刷用および高解像度
印刷用多重ノズルプリントヘッドにすることは困難であ
る。加えて、各インクジェットシステムの各ピエゾ電気
素子に対する複数伝導帯に個別にエネルギーを与えなけ
ればならないので、複雑な制御ロジックが必要とされ、
集積化したプリントヘッド内のノズル数が増大すると各
伝導帯に適切な電圧を印加するために必要な配線システ
ムが非常に複雑化する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、構造
が簡単でありながら高いエネルギー効率を与えることが
できるインクジェットシステムを与えることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の課題は以下に述べ
る本発明のインクジェットシステムにより達成される。
請求項１に記載したインクジェットシステムでは変換器
がネスト化されたパルス（入れ子状のパルス）により作
動されるが、その際、インクチャンネルに沿ってシーケ
ンス状に配置された変換器がノズルからインク溜めに向
けて１つづつ逐次収縮され、その後反対方向に１つづつ
逐次拡大される。
【００１３】本インクジェットシステムは、インクチャ
ンネルが長方形断面をもち、変換器が板状の拡大可能な
部材であるため、製造容易であり、直ちに多重ノズルプ
リントヘッドに集積化できる。エネルギー効率を最適化
するため、インクチャンネルの深さｄはインクチャンネ
ルおよびノズルの断面積の最適比を考慮して選択され
る。この場合、比H／ｄは理論的最適値からずれること
も許容される。しかしこの理論的最適値は、第一変換器
の圧縮ストロークを受けるインク体積（インクの占める
体積）内に圧力バイアスを生じさせることにより小さめ
のH／ｄ値にシフトされることが証明できる。したがっ
て高い全エネルギー効率が達成できる。
【００１４】２つ以上の変換器を使用することによって
シネルギー効果（synergetic effect）が生ずる。これ
が意味するところは、変換器に印加する電圧を特定した
場合、液滴に与えられる運動エネルギーは、全体的寸法
が同じとなるようにして２つ以上の変換器を使う方が、
単一の変換器を使うときよりも大きい、ということであ
る。その理由は、第２変換器で生ずる圧力バイアスが、
第１変換器によるインク体積へのエネルギー伝達の効率
を高めるからである。
【００１５】２つ以上の変換器はインクチャンネルの長
手方向の異なる位置に配置される。この場合、第２変換
器により発生された正の（バイアス化）圧力波が第１変
換器の位置しているインクチャンネル部分を伝播すると
きに第１変換器がその圧縮ストロークを行うように、変
換器をいろいろのタイミングで作動させなければならな
い。もちろんインクチャンネルに沿って３つ以上の変換
器を採用することができる。さらに、複数対の変換器
を、各対の変換器がインクチャンネルの頂部側および底
部側で相互に対向するとともに同時的に作動するよう
に、インクチャンネルに沿って配置することが可能であ
る。
【００１６】インクチャンネルの深さがチャンネルの長
さ全体にわたって一定である必要はない。例えば、イン
クチャンネルの深さをノズルに向けて増大させることが
できる。こうすると、ノズルから遠方に位置する変換器
はインクチャンネルの浅い部分と協同するので高い効率
をもつ一方、ノズル付近に位置する変換器はインクチャ
ンネルの関連部分のインク体積の圧力バイアスがあるた
めに高い効率をもつ。また、ノズルでの反射損失を最小
限にするため、ノズルのすぐ近くのインクチャンネル部
分に大きな深さをもたせる。
【００１７】本発明によると、液滴を発生させるとき
は、ノズルに最近接の変換器が最初に収縮され、最後に
拡大されるよう、変換器はネスト化された電圧パルス
（nestedvoltage pulses）で作動される。他方、インク
溜めに最近接の変換器は最後に収縮し、最初に拡大され
る。この場合、これらの変換器は逐次的に吸入ストロー
クを行う。その結果、ノズルからインク溜めに向く方向
に負の圧力波が伝播し、変換器を通過する度に増幅され
る。この負の圧力波は次いでインク溜めに隣接するイン
クチャンネル開口端で反射される。その結果、反射され
た正の圧力波がノズルに向けて伝播し、逐次的に変換器
の圧縮ストロークで増幅される。この変換器作動パター
ンを使用することにより、インクチャンネルの上流側の
開口における圧力波の反射を利用して音響波をさらに効
率よく増幅することができる。
【００１８】本発明の好適な実施例に基づくドロップオ
ンデマンドインクジェットシステムでは、液滴要求信号
に応答して変換器の少なくとも１つが作動され、少なく
とも１つの他の変換器が周期的に、すなわち液滴要求信
号の有無によらず、作動される。
【００１９】変換器によって発生される音響波のエネル
ギーがあるしきいレベル未満であると、インク液滴は全
くノズルから発射されない。したがって、周期的に作動
される変換器によってのみ発生される音響波がこのしき
いレベル未満であるようにこの変換器を配置し、および
または制御するときは、液滴要求信号が存在するときの
みインク液滴が発生される。
【００２０】この実施例は、上記１つの変換器を周期的
に作動させるための高電力を与える制御ロジックが著し
く簡単化できる、という利点を有する。その理由は、こ
の制御ロジックは液滴要求信号に応答する必要がなく、
周期的パルス信号を与えるだけでよいからである。加え
て、関連するインクチャンネルおよび変換器群を含む集
積化した複数ノズルでは、すべてのノズルに対して周期
的に作動する変換器への電力は共通の電極または制御線
で供給することができ、したがって電気接続が著しく簡
単になる。これは小型の大集積デバイスの場合、特に有
利である。
【００２１】本発明のこの好適な実施例は、インクチャ
ンネルが長方形断面をもつ場合に限られない。従って本
発明の目的は一般に、インク溜めとノズルとの間に設け
たインクチャンネルと、インクチャンネルに隣接配置さ
れた圧力手段にしてインクチャンネル内を伝播する音響
圧力波をインク液内に発生させるための圧力手段とを含
み、この圧力手段がいろいろのタイミングで作動される
少なくとも２つの電気力学的変換器を含み、これらの変
換器の少なくとも１つが液摘要求信号の有無によらず周
期的に作動され、少なくとも１つの他の変換器が液摘要
求信号に応答することにより、液摘要求信号に応答して
ノズルからインク液滴が発射されるインクジェットシス
テムによって達成できる。
【００２２】液滴要求信号に応答して作動される変換器
は、液摘要求信号が存在しないときはこれを無応答状態
を保つことができる。しかし、この変換器に印加された
信号もまた周期的パルス信号から導くことができること
が好ましく、またこのパルス信号の極性は液摘要求信号
に応答して反転されることが好ましい。したがって、変
換器全体によって発生される音響波は、液摘要求信号が
存在するときはインク液滴を発生すべく強め合う干渉を
示し、液摘要求信号が無いときは液滴が全く発生されな
いように弱め合う干渉を示す。この場合、周期的に作動
される変換器のみによって発生される音響波はしきいレ
ベルを超える比較的に大きな振幅をもつことができ、そ
の結果、液滴の発生が必要であるときは高レベルの音響
エネルギーが達成できる。さらに、電気制御ロジックが
いっそう簡単化できる。なぜならばすべての変換器に印
加すべき高電圧パルス信号は周期的信号から導くことが
できるとともに、液摘要求信号はその唯一の効果として
これらパルス信号の一つの極性を変更するだけであるか
らである。液摘要求信号に応答して極性を反転させるタ
イミングは臨界的な重要性をもたない。なぜならば、変
換器を作動させる厳密なタイミングは周期的信号のパル
スによって決定され、したがって単一の制御ロジックで
安定した液滴発生が達成できるからである。
【００２３】本発明のさらなる詳細は前記の従属請求項
に特定してある。
【００２４】本発明の実施例を、添付の図面を参照しな
がら以下に説明する。
【００２５】
【実施例】図１は集積多重ノズルプリントヘッド１０の
形態をしたインクジェットシステムを示す。これは共通
の基板１２上に配置された複数の液滴発生ユニットを有
する。各液滴発生ユニットはノズル１４、関連のノズル
を共通のインク溜め１８に接続するインクチャンネル１
６、およびインクチャンネル１６の頂部側に沿って配置
されてインクチャンネル１６内のインク液を加圧するた
めの電気力学的変換器として働く２つのピエゾ電気素子
２０、２２を含む。個々の液滴発生ユニットのインクチ
ャンネル１６は基板１２の頂部面に設けた溝により形成
され、鉛直壁（図示してなし）により相互に離隔されて
いる。ノズル１４およびインクチャンネル１６の頂部側
は柔軟なカバー板２４により確定される。
【００２６】ピエゾ電気素子２０、２２の下に配置され
ているインクチャンネル１６の主部は長方形断面を有
し、インクチャンネルの正面端はノズル１４に向けてテ
ーパーを付けられている。インクチャンネル１６の深さ
は、ノズル１４の高さよりも大きく、ノズル１４とイン
クチャンネル１６の断面積比が適切になるように選択さ
れている（インクチャンネルの幅は液滴発生ユニットの
ピッチにより制限される）。
【００２７】ピエゾ電気素子２０、２２はピエゾ電気材
料で作製した、拡大性のある板状部材で形成され、頂部
面に作動電極２６、２８を、また底部面に共通の接地電
極（図示してなし）が与えられている。これらのピエゾ
電気素子２２は相互に離隔されていることが好ましく、
また各ピエゾ電気素子２２はインクチャンネル１６を覆
うように位置していることが好ましい。
【００２８】ピエゾ電気素子２０、２２の高さHはイン
クチャンネル１６の深さｄよりも僅かに大きい。高さH
は実用上の制限事項によって上限が決まる。例えば、そ
の厚さを大きくすると、ピエゾ電気素子を所望の大きさ
に切断することが一層困難になる。
【００２９】例えば電極作動電極２８にある電圧を印加
すると、ピエゾ電気素子２２が拡大し、柔軟なカバー板
２４に圧力Ppが加わり、この圧力はさらにインクチャン
ネル１６内のインク体積に作用する。その結果、カバー
板２４はある量Ｘだけ下方に湾曲し、その分、インクチ
ャンネル１６の体積が減少する。
【００３０】図２（ａ）は、当該ピエゾ電気素子によっ
て加えられら圧力Ppおよびインク液の圧力Piがどのよう
にカバー板２４の変位Ｘに依存するかを示す、（カバー
板２４の弾性力を無視した）理想的な線図である。ピエ
ゾ電気素子の圧力Ppは、作動電極２８に電圧が印加され
るがカバー板２４がまだ変位されていない瞬間における
かなり高い値P0から始まり、次いで変位Ｘと共に線形に
減少する。曲線Ppの傾きはEp／Hで与えられる。ここにE
pはピエゾ電気材料の弾性率である。他方、インク液の
圧力Piは当初ゼロであるが、変位Ｘと共に線形に増大す
る。その傾きはEi／dで与えられる。ここにEiはインク
液の弾性率である。カバー板２４の変位は、圧力PpとPi
との間に平衡が存在するとき、値Xeに達する。インク液
に与えられる単位面積あたりの力学的仕事は、図２
（ａ）に斜線を付けた面積Ｗで表される。
【００３１】図２（ｂ）はインク液がすでにある初期圧
力すなわちバイアス圧力Pbを有する状況を例示する。こ
の圧力のため、インク液の圧力を表す曲線Pi′は量Pbだ
け移動している。インク液に与えられる仕事Ｗ′図２
（ｂ）の斜線部の面積）は図２（ａ）に示す場合よりも
顕著に大きい。
【００３２】図１に示すインクジェットシステムはこの
効果を次のように利用する。
【００３３】１つのピエゾ電気素子を使用して他のピエ
ゾ電気素子の下側のインクチャンネル１６内に初期バイ
アス圧力Pbを生じさせる。次に、より大きなピエゾ電気
素子エネルギー（仕事Ｗ′に相当する）をインク液に与
えるため、他のピエゾ電気素子の電極を作動させる。こ
れらのピエゾ電気素子の力学的エネルギーはこうして高
い効率で音響エネルギーに変換される。インクチャンネ
ル１６内を伝播する高い圧力波の波面がノズル１４に達
すると、このエネルギーは効率よくインク液滴の運動エ
ネルギーに変換される。なぜならばインクチャンネル１
６の断面積はノズル１４における音響波の反射によるエ
ネルギー損失が最小限になるような大きさにされている
からである。
【００３４】図１に示すように、すべての液滴発生ユニ
ットのピエゾ電気素子２０に共通する作動電極２６は駆
動回路３０に接続されており、各々の作動電極２８は液
摘要求信号Ｄを受信する別の駆動回路３２に接続されて
いる。
【００３５】図３は液摘要求信号Ｄの波形および駆動回
路３０、３２の出力信号Ｓ３０、Ｓ３２を例示するタイ
ミングチャートである。駆動回路３０は液摘要求信号Ｄ
の有無にかかわらずある固定周期Ｔおよびパルス幅PW1
をもつ周期パルス信号を出力する。駆動回路３２は同じ
周期Ｔのパルス信号を発生する。このパルス信号のパル
スの中心は信号Ｓ３０のパルスの中心と同じであるが、
信号Ｓ３２のパルス幅PW2はパルス幅PW1の三分の一しか
ない。信号Ｓ３２のパルスは、液摘要求信号Ｄが存在す
るときは信号Ｓ３０のパルスと同じ極性を有し、液摘要
求信号Ｄが存在しないときは反対の極性をもつ。
【００３６】図１のインクジェットシステムの動作を図
３および図４を参照して詳細に説明する。図４は図３に
示す時刻ｔ０ - ｔ7の各時刻においてインクチャンネル
１６内を伝播する音響圧力波を、ピエゾ電気素子２０、
２２を基準として象徴的に表す。
【００３７】時刻ｔ0では信号Ｓ３０、すなわち作動電
極２６に印加された電圧は、ピエゾ電気素子２０が収縮
されるように変化する。その結果、図４（ａ）に示すよ
うな負の圧力波がピエゾ電気素子２０下方に発生され
る。この負の圧力波は両方向に拡がる。
【００３８】時刻ｔ1のとき、負の圧力波の右向き波面
がピエゾ電気素子２２の右端、すなわちインク溜め１８
につながる端、に到達した。この時刻にピエゾ電気素子
２２も収縮するように信号Ｓ３２（すなわち液摘要求信
号Ｄが存在する液滴発生システムの電極２８に印加され
る電圧）も変化する。その結果、ピエゾ電気素子２２下
方の負の圧力波が増幅される（図４（ｂ））。
【００３９】それとほぼ同時に、右向き波面がインク溜
め１８に隣接するインクチャンネル１６の上流端に到達
する。この開口端で負の圧力波が１８０°の位相シフト
を伴って反射され、そのため反射波は正の圧力をもつ。
【００４０】この正の圧力波の波面が再び時刻ｔ2にピ
エゾ電気素子２０、２２間の境界線に到達すると、信号
Ｓ３２はゼロに低下する。その結果、ピエゾ電気素子２
２は拡大し、高圧力波は図４（ｃ）に示すように再び増
幅される。
【００４１】時刻ｔ３で、正の圧力波がピエゾ電気素子
２０下方のインクチャンネル１６部分に到達している。
この瞬間、信号Ｓ３０はゼロに低下し、ピエゾ電気素子
２０が拡大され、正の圧力波がもう一度増幅される。こ
のようにして大量のエネルギーを運ぶ音響波がノズル１
４に向けて伝播し、所望のインク液滴を発生させる。
【００４２】液摘要求信号Ｄのない状態でのピエゾ電気
素子の動作が図４（ｅ）-（ｈ）に例示してある。
【００４３】時刻ｔ4で、ピエゾ電気素子２０は上述し
たと同じ方法で作動される。それゆえ図４（ｅ）は図４
（ａ）と等価である。
【００４４】時刻ｔ5で、信号Ｓ３２は負値を取る。そ
の結果、関連のピエゾ電気素子２２が拡大する。その結
果として、弱め合う干渉により、時刻ｔ4に発生した負
の圧力波が実質的に相殺される（図４（ｆ））。
【００４５】時刻ｔ6で、信号Ｓ３２はが再びゼロに上
昇し、そのため、ピエゾ電気素子２２がその休止位置ま
で収縮する。その結果、図４（ｇ）に示すように負の圧
力波がピエゾ電気素子２０に向けて伝播する。
【００４６】時刻ｔ7で、信号Ｓ３４がゼロに低下し、
ピエゾ電気素子２０が拡大する。その結果弱め合う干渉
によって負の圧力波が相殺される。このようにしてノズ
ル１４では実質的に何の圧力も生じない。
【００４７】ノズル内のインク、とくにノズル１４内の
インク液のメニスカス（湾曲面）内のインクは、ある種
の安定性をもっているので、液摘要求信号が無いときに
音響波が完全に相殺される必要はない。液滴が発生され
ない程度に音響波の振幅が低減されれば十分である。
【００４８】それゆえ、ピエゾ電気素子２０がピエゾ電
気素子２２よりも大きな仕事率を与えるように本構成を
修正することが有利である。これは、駆動回路３０の出
力電圧を駆動回路３２のそれよりも増大することにより
達成することができる。駆動回路３２は液摘要求信号Ｄ
に応答しなければならないので、この駆動回路をより低
電圧で動作できれば有利であることに注目されたい。
【００４９】上述した実施例は種々に設計変更できる。
例えば、ピエゾ電気素子２０、２２が異なる長さをもつ
ようにしうる。上述した理由から、より大きな長さをピ
エゾ電気素子２０に与えることが好ましい。もちろん、
信号Ｓ３０、Ｓ３２のタイミングはこれらピエゾ電気素
子のそれぞれの長さに適応させなければならない。
【００５０】上述した実施例では信号Ｓ３２は３状態信
号であるが、図３に点線で示すような２状態信号も使用
できる。この設計変更した信号Ｓ３２の波形は周期パル
ス信号から、液摘要求信号Ｄに基づいて周期パルス信号
の極性を反転することにより、導くことができる。この
場合、ピエゾ電気素子２２は例えば図３に時刻ｔdに示
すように、後退ストロークおよび拡大ストロークを追加
的に行う。しかしながら、これらの追加的ストロークは
インク液滴を生ずるほどに強くなく、従って本システム
の性能にとって不利な効果を与えない。
【００５１】駆動回路３２は、例えば周期的パルス信号
Ｑを与えるパルス発生器３４および液摘要求信号Ｄに応
答してこのパルス発生器の出力Ｑおよび反転した出力Ｑ
を交互に作動電極２８に接続する電子スイッチ３６によ
って、与えることができる。この場合、すべてのピエゾ
電気素子を作動させる電力デバイスは、固定した周波数
およびパルス幅で動作する簡単なパルス発生器で形成す
ることができ、そのときは液摘要求信号Ｄが電子スイッ
チ３６にも印加される。これらのスイッチは比較的に遅
くてよい。なぜならばｔ3とｔ4との間の任意時刻に信号
Ｓ３２の反転が起きうるからである。
【００５２】ピエゾ電気素子２０の電力を十分に小さく
しておき、その結果この素子が単独ではインク液滴を発
生させることができないようにしておけば、液摘要求信
号Ｄがないときの信号Ｓ３２のパルスを完全に抑制する
ことも可能である。
【００５３】上述した実施例に種々の設計変更をなしう
ることは当業者には直ちに明らかであろう。例えば、上
述した主な機能が各インクチャンネル毎に３つ以上のピ
エゾ電気素子を具えた構成で得られるように容易に拡張
できる。また、変換器２２が変換器２０よりもノズルに
近づくよう、周期的に作動される変換器２０および液摘
要求信号に応答して作動される変換器２２の位置を変更
することができる。この場合、変換器の作動を相応に変
更すべきことは明らかであろう。
【００５４】それゆえ本発明はここに明示した実施例に
限定されず、前記特許請求の範囲に属するあらゆる設計
変更を含むことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づくインクジェットシステムの切取
り斜視図である。
【図２】ピエゾ電気素子とこれによって加圧されるイン
ク体積の圧力変位図である。
【図３】図１に示すインクジェットシステムのピエゾ電
気素子に印加される信号のタイミングチャートである。
【図４】図１に示すシステムのインクチャンネル内にお
ける音響波の伝播および増幅を例示する図である。
【符号の説明】
１０ インクジェットシステム １２ 共通の基板 １４ ノズル １８ 共通のインク溜め １６ インクチャンネル ２０、２２ ピエゾ電気素子 ２４ カバー板 ２６、２８ 作動電極 ３０、３２ 駆動回路 Ｄ 液摘要求信号 Ｓ３０ 駆動回路３０の出力信号 Ｓ３２ 駆動回路３２の出力信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インクジェットシステムであり、 インク液を貯留するインク溜め（１８）と、 前記インク液を射出するノズル（１４）と、 前記インク溜め（１８）を前記ノズル（１４）へ接続
    し、前記インク溜め（１８）から或る体積の前記インク
    液を受け入れるインクチャンネル（１６）と、 前記インクチャンネル（１６）に隣接し、且つ前記イン
    クチャンネル（１６）に沿ってシーケンス状に配置され
    て、前記インクチャンネル（１６）内を伝搬する音響圧
    力波を前記インク液内に発生させて前記ノズル（１４）
    からインク液滴を発射させる電気力学的変換器（２０，
    ２２）とを備え、 前記インクチャンネル（１６）が、前記インクチャンネ
    ル（１６）から前記ノズル（１４）への遷移部における
    音響波の反射によるエネルギー損失が最小限になるよう
    に、実質的に矩形状の断面と、前記ノズル（１４）の高
    さよりも大きな深さｄとを有し、 前記電気力学的変換器（２０，２２）が、前記インクチ
    ャンネル（１６）の深さ方向に高さＨを有する板状の拡
    大自在な部材を含み、その高さＨは、前記拡大自在な部
    材の弾性率（Ｅｐ）と前記インク液の弾性率（Ｅｉ）と
    の比よりも、比Ｈ／ｄが小さくなるようにされており、 前記電気力学的変換器（２０，２２）は、第１の電気力
    学的変換器（２０）と、少なくとも一つの第２の電気力
    学的変換器（２２）とを含み、その第２の電気力学的変
    換器（２２）を、前記インクチャンネル（１６）内の前
    記インク液が第１の電気力学的変換器（２０）により加
    圧される前に、該インク液内に圧力バイアス（Ｐｂ）を
    生じるように作動させるために、前記電気力学的変換器
    （２０，２２）は、前記ノズル（１４）から前記インク
    溜め（１８）に向かう順序で順次に前記インクチャンネ
    ル（１６）に対して収縮され、次いで前記順序の逆順で
    順次に前記インクチャンネル（１６）に対して拡大され
    るように、ネスト化されたパルス状電圧信号（Ｓ３０，
    Ｓ３２）で作動されるインクジェットシステム。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のインクジェットシステ
    ムにおいて、該変換器の少なくとも１つ（２２）が、液
    滴要求信号（Ｄ）に応答して作動されるが、他方の変換
    器（２０）は該液滴要求信号の有無に拘わらず周期的に
    作動されることを特徴とするインクジェットシステム。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載のインクジェットシステ
    ムにおいて、周期的に作動される該変換器（２０）が、
    ノズル（１４）に最近接して配置されていることを特徴
    とするインクジェットシステム。
  4. 【請求項４】請求項２または３に記載のインクジェット
    システムにおいて、前記液滴要求信号（Ｄ）に応答して
    作動される前記変換器（２２）が、前記他方の変換器
    （２０）に印加される前記パルス信号（Ｓ３０）のタイ
    ミングと極性とのうちの少なくとも一方に対する関係
    で、前記液滴要求信号（Ｄ）が存在するときには各々の
    前記変換器（２０，２２）によって発生された音響波が
    強め合うように干渉し、且つ前記液滴要求信号（Ｄ）が
    存在しないときには前記音響波が弱め合うように干渉す
    るようなタイミングと極性とのうちの少なくとも一方で
    パルス信号（Ｓ３２）を受信するインクジェットシステ
    ム。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載のインクジェットシステ
    ムにおいて、該液滴要求信号（Ｄ）の状態に応じて、該
    液滴要求信号に応答して該変換器（２２）に印加された
    該信号（Ｓ３２）がゼロポテンシャルを基準とする正ま
    たは負のパルスのいずれかを含む３状態信号であること
    を特徴とするインクジェットシステム。
  6. 【請求項６】 請求項４または５に記載のインクジェッ
    トシステムにおいて、該液滴要求信号（Ｄ）に応答して
    該変換器（２２）を作動させるための駆動回路（３２）
    が、周期パルス信号（Ｑ）を発生するためのパルス発生
    器（３４）と、該液滴要求信号の有無に応じてこのパル
    ス信号を反転させる手段（３６）とを含むことを特徴と
    するインクジェットシステム。
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