(57)【要約】  液体噴出具（１）に搭載されるように設計された液滴噴出ヘッド（１００）。液滴噴出ヘッドは、作動チャンバ（１０５）を含む。各作動チャンバは、液体（１６）を作動チャンバ（１０５）に供給するために液体貯蔵室（１５）と接続する少なくとも１つの入口（１０７）、制御装置（２０）から受けたエネルギーによって作動させられたときに液体にパルス波を発生させる作動手段（１２０）、および噴出ノズル（９９）に接続する出口部（１０８）を有する。ノズル（９９）は、噴出された液滴がヘッド（１００）から特定の距離離れて位置する点で合体するように配置されている。
2009507684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体噴出具（１）内に搭載されるように設計された液滴噴出ヘッド（１００）であって、前記ヘッド（１００）から噴出される液滴が通過する複数の噴出ノズル（９９）と、複数の作動チャンバ（１０５）であって、それぞれが、前記作動チャンバ（１０５）に液体（１６）を供給するための、液体貯蔵室（１５）と流体連通する少なくとも１つの入口（１０７）、制御装置（２０）から受け取ったエネルギーによって作動させられたときに、収容された前記液体にパルス波を発生するのに適した少なくとも１つの作動手段（１２０）、および前記複数の噴出ノズルの少なくとも１つの噴出ノズル（９９）と流体連通した少なくとも１つの出口部（１０８）を備えた複数の作動チャンバ（１０５）と、を有する液滴噴出ヘッド（１００）において、
前記複数のノズル（９９）は、前記ヘッド（１００）から特定の距離だけ離れた予め定められた点で、噴出された液滴が合体するように配置されていることを特徴とする液体噴出ヘッド。
【請求項２】
前記複数のノズルの各ノズルは噴出軸を有し、前記複数のノズルは、その噴出軸が前記予め定められた点で互いに交差するように配置されている、請求項１に記載の液滴噴出ヘッド。
【請求項３】
前記複数の作動チャンバ（１０５）は中心軸周りに実質的に放射状パターンで配置され、前記予め定められた点は前記中心軸上に位置している、先の請求項のいずれか１項に記載の液滴噴出ヘッド。
【請求項４】
複数の液体供給チャンバ（１０６）が設けられており、各液体供給チャンバ（１０６）は、１つの前記作動チャンバ（１０５）の前記入口（１０７）と連通し、かつ前記液体貯蔵室（１５）と流体接続する少なくとも１つの貫通穴（１０９）を有している、先の請求項のいずれか１項に記載の液滴噴出ヘッド。
【請求項５】
前記ヘッド（１００）は、互いに平行な前面（１１０）および裏面（１１１）を備える実質的に平坦な形状であり、前記ノズル（９９）は前記前面（１１０）内に形成され、前記作動チャンバ（１０５）の入口と連通している前記穴（１０９）は前記裏面（１１１）に設けられている、先の請求項のいずれか１項に記載の液滴噴出ヘッド。
【請求項６】
前記複数の作動チャンバの前記入口（１０７）および出口部（１０８）は、前記平坦な本体（１０１）の主面全体にわたって広がり、前記中心軸から半径方向に優先的に沿っている、請求項５に記載の液滴噴出ヘッド。
【請求項７】
前記液滴噴出ヘッド（１００）は、シリコンウェハーから作られているか、または熱可塑性樹脂で形成されている、先の請求項のいずれか１項に記載の液滴噴出ヘッド。
【請求項８】
前記作動手段は、静電手段、サーマル手段、圧電作動手段を含むグループから選択された１つ、好ましくは静電手段を有する、先の請求項のいずれか１項に記載の液滴噴出ヘッド。
【請求項９】
前端（１１）に開口（１９）を備え、かつ液体貯蔵室（１５）を含む、実質的に筒状の本体（１４）と、エネルギー貯蔵手段（１７）と、制御ユニット（２０）と、請求項１から８のいずれか１項に記載の液滴噴出ヘッド（１００）とを有し、前記噴出ヘッド（１００）の複数の噴出ノズル（９９）は、前記筒状の本体（１４）の前部開口（１９）の外を向いているハンドヘルド液体噴出具（１）。
【請求項１０】
前記ヘッド（１００）と支持体（２）との間の距離を測定し、前記距離が予め定められた範囲内であるときに前記支持体（２）上に液体を噴出するように設計された距離検出手段（２１）をさらに有する、請求項９に記載のハンドヘルド液体噴出具（１）。
【請求項１１】
予め定められた点は、前記ノズル（９９）から同時に噴出された液滴が前記支持体上で合体して１つのスポットを形成するような距離で前記ヘッド（１００）に対して位置する、請求項１０に記載のハンドヘルド液体噴出具（１）。
【請求項１２】
予め定められた点は、前記ノズル（９９）から同時に噴出された液滴が合体して前記支持体に衝突する前に１つのスポットを形成するような距離で前記ヘッド（１００）に対して位置する、請求項１０に記載のハンドヘルド液体噴出具（１）。
【請求項１３】
前記液体噴出具は筆記具である、請求項９から１２に記載のハンドヘルド液体噴出具（１）。
【請求項１４】
液体噴出具（１）内に搭載された液体噴出ヘッド（１００）から液滴を噴出する方法において、
複数の作動チャンバであって、それぞれが、少なくとも１つの入口（１０７）、内部に収容された液体にパルス波を発生するのに適した少なくとも１つの作動手段、および少なくとも１つの出口部（１０８）を有する複数の作動チャンバ（１０５）を用意するステップと、
前記複数の作動チャンバ（１０５）の出口部（１０８）と流体接続する複数の噴出ノズル（９９）を用意するステップと、
液体貯蔵室（１５）から提供された液体を、前記作動チャンバ（１０５）にその入口（１０７）を通じて供給するステップと、
前記複数の噴出ノズル（９９）の少なくとも２つを通って少なくとも２つの液滴が噴出されるような方法で制御ユニット（２０）からエネルギーを供給することによって、前記複数の作動チャンバの少なくとも２つの作動チャンバ（１０５）の前記作動手段（１２０）を同時に作動させるステップと、
前記少なくとも２つの液滴が、前記ヘッド（１００）から特定の距離離れて位置する予め定められた点で合体するように前記ノズルの配置を用意するステップと、
を有する、液体噴出ヘッドから液滴を噴出する方法。
【請求項１５】
同時に作動させられるチャンバは、前記予め定められた点に対して等距離かつ等角度の位置に配置されたノズルから液滴が噴出されるように前記複数の中から選択される、請求項１４に記載の、液体噴出ヘッドから液滴を噴出する方法。
【請求項１６】
前記作動させるステップの前に、作動させられる作動チャンバ（１０５）の数を決定し、最終的な決定された液滴のサイズを得るステップをさらに有する、請求項１４または１５に記載の、液体噴出ヘッドから液滴を噴出する方法。
【請求項１７】
前記噴出具は、距離検出手段（２１）および／または動作検出手段（２２）を有するハンドヘルド筆記具（１）であり、前記液体（１６）はインクであり、かつ、
前記検出手段によって検出された信号から筆記状態を判断するステップと、
筆記状態を判断しながら、好ましくは一定の噴出周波数でインク滴を繰り返し噴出するステップと、
をさらに有する、請求項１４から１６のいずれか１項に記載の、液体噴出ヘッドから液滴を噴出する方法。
【請求項１８】
前記噴出具（１）の検出された走査速度、表面と前記噴出ノズル（９９）との間の検出された距離、および描かれる線の目的の太さまたは種類を含むグループの少なくとも１つのパラメータに従って、最終的な決定された液滴のサイズを求めるステップ、
をさらに有する、請求項１６および１７に記載の、液体噴出ヘッドから液滴を噴出する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴噴出ヘッド、およびそのヘッドを有する液滴噴出具に関する。本発明はまた、その液滴噴出ヘッドから液滴を噴出する方法に関する。
【０００２】
より詳しくは、本発明は、液滴噴出具内に搭載されるように設計された液滴噴出ヘッドであって、ヘッドから噴出される液滴が通過する複数の噴出ノズルと、複数の作動チャンバであってそれぞれが作動チャンバに液体を供給するために液体貯蔵室と流体接続する少なくとも１つの入口を備えている作動チャンバと、制御装置から受け取ったエネルギーによって作動させられたときに、収容された液体にパルス波を発生するのに適した少なくとも１つの作動手段と、前記複数の噴出ノズルの少なくとも１つの噴出ノズルと流体連通する少なくとも１つの出口部と、を有する液滴噴出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００３】
インク噴出アクチュエータごとに１つの噴出ノズルを備える複数の作動チャンバを含み、ノズルが行列パターンで配列されたインク噴出ヘッドを記載する従来技術が知られている。複数のノズルから発生する複数の液滴は、次に噴出され、噴出された各液滴は支持体上に個々に衝突して、行列パターンと同じ形で間隔をあけた接触域を作る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、これらの噴出ヘッドは、通気が最小限で、噴出距離が分っており一般には一定のままである、例えば机上プリンタ内の保護された環境で使用される。走査速度が可変とされる場合、従来技術は、一般に噴出周波数を変更することによってより多くのインクを堆積させる。しかし、このことは、ヘッドがより大きな距離を越えて噴出することに依然として直面しているという問題を解決しない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述した欠点を考慮して着想され、代替策を提案する。よって、本発明の目的は、噴出ヘッドから支持体上に、従来の装置よりも大きな距離で液滴を噴出するのに特に適した液滴噴出装置を提供することである。この目的を達成するために、本発明の一態様は、上述したタイプの液滴噴出ヘッドにおいて、噴出された液滴が、ヘッドから特定の距離離れて位置する予め定められた点で合体するように複数のノズルが配置された液滴噴出ヘッドを提供することである。
【０００６】
ヘッドは、最終的な液滴が、多数のノズルから噴出した複数の液滴の合体の結果であるということ以外は、アクチュエータの標準的な配置を有する。噴出された複数の液滴は、ヘッドと支持体との間に存在しているギャップ内のどこでも合体することができ、または支持体との接触点で合体することさえできる。より大きな、従ってより重い液滴が噴出され、それらは、より小さい液滴よりもより遠くへ、かつより正確に進むであろう。このことは、液滴噴出ヘッドと筆記面との間の距離が机上のインクジェットプリンタなどに用いられる従来のインク噴出技術での用途よりも一般に遙かに大きいハンドヘルドの筆記具を使用する場合に重要な利点である。
【０００７】
この構造のさらなる利点は、同時に存在する複数の液滴が支持体上または支持体の前で一緒に合体することによって、より大きな１つのスポットが支持体上に形成されること、すなわち、従来の噴出器の場合に見られるような個々の液滴間に目に見える空白がないことである。このことは、より太い線を描くこと、またはより低い噴出周波数でヘッドが動作することを可能にする。
【０００８】
本発明は、噴出された多数の小さな液滴を合体してより大きな最終液滴にすることによって、通常よりも大きなサイズの滴を作るのに、デスクトップインクジェットプリンタに用いられるような通常サイズのアクチュエータの使用が可能であることにも留意すべきである。アクチュエータのサイズが小さいので、液滴噴出ヘッド内へのアクチュエータの位置決めおよび配置の自由度を大きくすることが可能である。
【０００９】
補足的な利点は、インクの発射ごとに異なる数のアクチュエータを作動させる選択肢を持つことによって、噴出された最終的な液滴の体積を、ユーザ入力、または推定結果に応じて変え、支持体に接触する１滴のサイズを変化させる可能性である。このことは、周波数を変えることなく、太さが変化する線をマークするのに特に有効である。
【００１０】
その間中、構造的な配置は、古典的な装置と同様に同じ場所に留まっており、それによって、インクの経路は、より高い信頼性のために、貯蔵室からノズルまで非常に直線的である。
【００１１】
本発明の様々な実施態様は、以下の規定のいずれか１つをさらに含んでいてもよい。
−  複数のノズルの各ノズルは噴出軸を有し、複数のノズルは、その噴出軸が予め定められた点で互いに交差するように向けられている。
−  複数の作動チャンバは中心軸周りに実質的に放射状パターンで配置され、予め定められた点は中心軸上に位置している。
−  複数の液体供給チャンバが設けられており、各液体供給チャンバは、１つの作動チャンバの入口と連通し、かつ液体貯蔵室と流体接続する少なくとも１つの貫通穴を有している。
−  ヘッドは、互いに平行な前面および裏面を備える実質的に平坦な形状であり、ノズルは前面内に形成され、作動チャンバの入口と連通している穴は裏面に設けられている。
−  複数の作動チャンバの入口および出口部は、平坦な本体の主面全体にわたって広がり、中心軸から半径方向に優先的に沿っている。
−  液滴噴出ヘッドは、シリコンウェハーから作られているか、または熱可塑性樹脂で形成されている。
−  作動手段は、静電手段、サーマル手段、圧電作動手段を含むグループから選択された１つ、好ましくは静電手段を有する。
【００１２】
以上のように規定された噴出ヘッドは、前端に開口を備え、かつ液体貯蔵室を含む、実質的に筒状の本体と、エネルギー貯蔵手段と、制御ユニットと、先の規定のいずれか１つによる液滴噴出ヘッドとを有するハンドヘルド液体噴出具で使用されるのに特に適している。
【００１３】
ハンドヘルド液体噴出具は、
−  前記ヘッドと支持体との間の距離を測定し、前記距離が予め定められた範囲内であるときに前記支持体上に液体を噴出するように設計された距離検出手段、
−  予め定められた点は、ノズルから同時に噴出された液滴が前記支持体上で合体して１つのスポットを形成するように、ヘッドに対する距離に位置していること、
−  予め定められた点は、ノズルから同時に噴出された液滴が合体して前記支持体に衝突する前に１つのスポットを形成するように、ヘッドに対する距離に位置していること、
−  液体噴出具は筆記具であること、
をさらに含んでいてもよい。
【００１４】
本発明はまた、液体噴出具に搭載された液体噴出ヘッドによる液滴の噴出を制御する液滴噴出方法において、
−  複数の作動チャンバであって、それぞれが、少なくとも１つの入口、内部に収容された液体にパルス波を発生するのに適した少なくとも１つの作動手段、および少なくとも１つの出口部を有する作動チャンバを用意するステップと、
−  前記複数の作動チャンバの出口部と流体接続する複数の噴出ノズルを用意するステップと、
−  液体貯蔵室から提供された液体を、作動チャンバにその入口を通じて供給するステップと、
−  前記複数の噴出ノズルの少なくとも２つを通って少なくとも２つの液滴が噴出されるような方法で制御ユニットからエネルギーを供給することによって、前記複数の作動チャンバの少なくとも２つの作動チャンバの作動手段を同時に作動させるステップと、
−  前記少なくとも２つの液滴が、ヘッドから特定の距離離れて位置する予め定められた点で合体するように前記ノズルの配置を用意するステップと、
を有する液滴噴出方法に関する。
【００１５】
他の好ましい態様では、本発明は以下のステップのいずれか１つをさらに含むこともできる。
−  同時に作動させられるチャンバが、予め定められた距離から等距離かつ等角度の位置に配置されたノズルから液滴が噴出されるように前記複数の中から選択されるステップ、
−  方法は、作動させるステップの前に、作動させられる作動チャンバの数を決定し、最終的な決定された液滴のサイズを得るステップをさらに有する、
−  噴出具は距離検出手段および／または動作検出手段を有するハンドヘルド筆記具であり、液体はインクであり、かつ、
・検出手段によって検出された信号から筆記状態を判断するステップ、
・筆記状態を判断しながら、好ましくは一定の噴出周波数でインク滴を繰り返し噴出するステップ、
・噴出具の検出された走査速度、表面と噴出ノズルとの間の検出された距離、および描かれる線の目的の太さまたは種類を含むグループの少なくとも１つのパラメータに従って、最終的な決定された液滴のサイズを求めるステップ。
【００１６】
他の非限定的な特徴および利点は、以下の詳細な記載で当業者に明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
各図面において、同じ参照番号は、同一または同様の要素を指す。
【００１８】
図１は、非接触の筆記具１内に搭載された液滴噴出ヘッド１００の特有の実施形態を示す。しかし、本発明は、筆記具に限定されるものではなく、本形態は、ハンドヘルドプリンタ、デスクトッププリンタ、修正装置、塗布装置、または器具と支持体との間で物理的に接触することなく支持体上に液体を放出する他の器具に同様に有効な用途を有する１つの可能性のある実施形態に過ぎないということが、当業者にとって明らかであろう。
【００１９】
筆記具は、ペンを形成する前端１１と後端１２との間に延びる実質的に筒状の要素を有する。筒状の要素は、中空の内部空間を形成する内壁１３と、ユーザの手に持たれるように設計された外壁１４とを有する。
【００２０】
筆記具１の内部中空空間は、エンドユーザが容易に交換できるように取り外し可能な方法で搭載されて液体１６を収容する液体貯蔵室１５を有する。本実施形態の筆記具に用いられる液体は、その液体として目に見えるインクであるが、用途によっては、液体は、修正液、接着剤または用途に適した他の液体であってもよい。
【００２１】
液体貯蔵室１５と液滴噴出ヘッド１００との間に、流体連結部１３０がある。
【００２２】
筆記具１は、制御ユニット２０および液滴噴出ヘッド１００にエネルギーを提供するエネルギー貯蔵ユニット１７をさらに有する。エネルギー貯蔵ユニット１７は、容易に交換可能なように筆記具１内に搭載されてもよいし、または2004年7月22日に出願されたフランス国特許出願番号FR  04  08138に記載されたように液体貯蔵室１５と一体化されてもよいし、または再充電のための手段を筆記具に有していてもよい。
【００２３】
筆記具１はまた、例えば光学測距機２１を備えた、液滴噴出ヘッド１００と筆記媒体２との間の距離を測定する手段、および、例えば加速度計２２を備えた、ペンの筆記動作を測定する手段など、他の装置を有していてもよい。
【００２４】
第１の実施形態によれば、液滴噴出ヘッド１００は、筆記具１の前端１１に位置する前部開口１９に面して筆記具１内に搭載されている。ヘッドは、ユーザに視覚的な邪魔をすることなく、ペン先を形成する前端１１の近くに位置することができるように物理的に小さい。
【００２５】
中央演算処理装置、システムクロック、および他の部分を有する制御ユニット２０は、距離および筆記動作の測定データなど全てのデータを処理する働きをし、また、ノズル９９の外への液体１６の噴出に関する液滴噴出ヘッド１００の作動を提供するエネルギープロセスを調整し、かつ作動させる。
【００２６】
加速度計２２によって動きが検出されている間だけ液滴噴出ヘッド１００の外に液体１６を噴出させるように制御ユニット２０を適合させること、および同時に光学システム２１が、ノズル９９と筆記媒体２との間の距離が予め定められた最小値と予め定められた最大値で規定された値の範囲内にあることを検出することも実現することができ、また、“すでにマークされていなければ再びインクをつける”原理に従うこと、すなわち、表面が既にマークされておりさらにマークしないかどうかを光学システム２１が検出することも可能である。
【００２７】
図４および５に最も良く示されるように、液滴噴出ヘッド１００は、液体１６を噴出するためにアクチュエータとも呼ばれる多数の作動手段１２０が設けられたベースプレート１０１と、ベースプレート１０１の表面に設置されてベースプレートを覆い、よってそれに含まれるチャンバ内に液体１６を収容するカバープレート１０２とによって規定される。ヘッド１００は、カバープレート１０２の表面によって規定される前面１１０と、ベースプレート１０１の底面によって規定される裏面１１１とを構成する。
【００２８】
ベースプレート１０１およびカバープレート１０２は、実質的に平坦な矩形形状であり、シリコンウェハーまたは同様のものを用いて半導体プロセスによって製造される。しかし、ベースおよびカバープレート（１０１、１０２）の製造に他の材料を用いることもできる。特に、液滴噴出ヘッドのこれらの部品は、コストを削減するために、ポリカーボネートのような熱可塑性材料で形成することができる。
【００２９】
図５は、カバー１０２の一部を切り取った状態でベースプレート１０１を最も良く示す。複数の作動チャンバ１０５および供給チャンバ１０６が設けられている。本実施形態では、３つの供給流路１０７によって、供給チャンバ１０６と作動チャンバ１０５との間が流体連通し、作動チャンバ１０５のための入口が形成される。作動チャンバ１０５の出口部１０８は、作動チャンバ１０５と噴出ノズル９９との間の流体連通を提供する。供給チャンバ１０６から、またはインク貯蔵室１５から直接、作動チャンバ１０５へ液体を供給する目的を達成する限り、異なる数または形状の流路１０７が可能である。
【００３０】
各ノズル９９は、ベースプレート１０２内に位置している出口部１０８を介して１つの作動チャンバ１０５と流体連通している。しかし、複数のノズルのうち２つ以上を１つの作動チャンバに接続すること、または１つのノズルを２つ以上の作動チャンバに接続することも考えられる。
【００３１】
作動手段１２０を有する作動チャンバ１０５は、作動手段１２０に電圧を印加して駆動する信号線（不図示）によって制御ユニット２０に接続されている
【００３２】
カバープレート１０２は、中心軸Ｘが縦走する薄いプレートである。複数のノズル９９は、前面１１０上に、この中心軸Ｘから実質的に放射状かつ等距離に配置されている。複数のノズルの各ノズル９９は噴出軸Ｘ１を有しており、複数のノズル９９の各噴出軸は、予め定められた点Ｐで互いに交差するようになっている。点Ｐは、噴出ヘッド１００と支持体２との間の予め定められた距離にある。図２および３は、液滴が支持体の前で合体する例（図２）および支持体上で合体する例（図３）の２つの異なる例を示す。よって、点Ｐは、複数のノズル９９から発する複数の液滴が合体し、続いて表面２に衝突し、１つのスポットをマークする点である。「合体」という用語は、複数の液滴が一体となって一致し続けることをいう。噴出された液滴は、一緒になって互いに接触し、ともに僅かに変更した軌道を継続する。あるいは、液滴は物理的に合体して１つの一様な滴を形成してもよい。
【００３３】
図５に示すように、６つの作動チャンバ１０５は、６つの液体供給チャンバ１０６に単独で接続され、中心軸Ｘの周りに放射状パターンで配置されている。
【００３４】
各作動チャンバ１０５は、実質的に扇形形状であるが、作動手段１２０に適合し、かつカバープレート１０２内に形成された少なくとも１つのノズル９９と流体連通する出口部１０８を提供する任意の形状とすることができる。作動チャンバ１０５および供給チャンバ１０６は、中心から等距離であり、互いから等角度であり、かつ、ベースプレート１０１の同一面上に全体的に延びている。ノズル９９もまた、対称的に、かつ中心軸Ｘの周りに等角度で配置されている。その結果として、点Ｐで合体した滴に由来するインク滴は、中心軸Ｘに沿って進み、高精度で支持体２に衝突する。しかし、別の理由で、点Ｐで液滴が合体し、引き続いて中心軸Ｘに対して異なる角度で支持体２に衝突するように、液滴を故意に不規則に配置することを意図してもよい。
【００３５】
液体１６は、作動チャンバを通って、作動チャンバ１０５の一部であるアクチュエータ１２０によって発せられたパルスからのエネルギーを受け取って出口部１０８に向かって流れる。作動チャンバ１０５自身は、液体供給チャンバ１０６から液体１６が供給される。本実施形態は、一対一接続型の作動チャンバ１０５および供給チャンバ１０６を有するが、１つ以上の作動チャンバ１０５に接続する１つの液体供給チャンバ１０６を有することも考えられる。
【００３６】
液体供給チャンバ１０６は、液体貯蔵室１５と流体連通しており、少量の液体１６を一時的に貯蔵、すなわち、供給チャンバ１０６から作動チャンバ１０５内へ流れることを可能とする。
【００３７】
さらに、供給チャンバ１０６を作動チャンバ１０５に接続している流体接続流路１０７は、制御ユニット２０により供給されたエネルギーからアクチュエータ１２０によって生じたパルス圧力の下で、作動チャンバ１０５内への液体１６の流れを容易にするが、逆流に対して非常に大きな抵抗を与えるように設計されている。もし、出口部１０８が作動チャンバ１０５と分離した部分で構成されれば、出口部への通路は、この部分を流れるパルス化された液体に対してできるだけ小さな抵抗を提供するであろう。
【００３８】
インク供給穴１０９が、各液体供給チャンバ１０６内に位置している。液体供給穴１０９は、ベースプレート１０１の厚みを貫通しており、噴出ヘッド１００の裏面をも構成するベースプレートの裏面１１１に現れている。穴１０９は、液体貯蔵室１５と連通している。
【００３９】
記載した実施形態は、６つの作動チャンバ１０５を有していたが、任意の複数の作動チャンバが、ここに示されたのと同様の概念で実現されてもよい。
【００４０】
作動チャンバ１０５、特にアクチュエータ１２０は、個々に、グループで、または全て一緒に同時に制御されることができる。しかし、実際には、アクチュエータ１２０は、存在するチャンバの数にかかわりなく、向かい合うペアまたはグループで作動される。
【００４１】
上述したような液滴噴出ヘッド１００の典型的な形態では、作動チャンバ１０５からパルス化された微細な液滴は、通常、全てのチャンバでの総体積がおおよそ１５０〜２００ｐｌであるような、２５から８０ｐｌの範囲の体積を有する。
【００４２】
この概念は、圧電アクチュエータ、サーマルアクチュエータ、または静電アクチュエータを含む任意の作動手段を用いて実施し得ることに留意することが重要である。
【００４３】
液体パルスを作動させる最も一般的な手段はサーマルヘッドを備えるが、それは寿命が制限されるデメリットがある。この制限された寿命の問題を軽減するために、前回の作動に応じて特定のアクチュエータを交替で使用して、全てのアクチュエータにわたって消耗を均一に分散させるように制御ユニットを構成することができる。
【００４４】
他の作動手段は、圧電アクチュエータを備える。これらは、非水性の液体と一緒に用いるときに制限がないという利点がある。しかしそれらは、ハンドヘルド用途において作動のために高電圧を必要とする。
【００４５】
好ましい作動手段は、特に小型においてエネルギー効率が高いという理由で、静電アクチュエータを備える。それは、水性液体の制限もなく、必要な電圧が低い。
【００４６】
本発明に基づく、可能性のあるさらなる実施形態は、異なる液体を混合する能力、例えば、異なるカラーインクを混合する能力である。単一色を収容する液体貯蔵室１５を有する代わりに、貯蔵室はおそらく異なる色用の異なる容器に分けられるが、等しい容量に分けられる必要はなく、異なる重み係数または使用割合を考慮する。さらにまた、複数の供給流路１３０を、アクチュエータの総数のうち一部の組のみが各色に関与するように、液体噴出ヘッドの支持体１１０に作ることが可能である。この実施形態により、およびシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の別々の色を用いることにより、ユーザは上記の色の組み合わせから任意の色で書くことができる。
【００４７】
次に、本実施形態による液滴噴出ヘッド１００からの液滴の噴出方法を説明する。
【００４８】
上述したように、噴出ヘッド１００は、特定の実施形態のための筆記具１の端部に搭載されており、筆記具１は、制御ユニット２０、制御ユニット２０に電力を供給するエネルギー源１７、および液体貯蔵室１５を有している。
【００４９】
筆記具１の本体内にあり、少なくとも１つの流体連通流路１３０を介して液滴噴出ヘッド１００にインク１６を供給する固定されるかまたは交換可能なインク貯蔵室１５内に、インクが貯蔵されている。液体供給チャンバ１０６は、対応する作動チャンバ１０５に少量の利用可能なインク１６を個々に貯蔵するのを可能にし、貫通した穴１０９は、液体貯蔵室１５と連通する前記供給チャンバ１０６に設けられる。
【００５０】
作動チャンバ１０５内にあるアクチュエータ１２０のタイプは、限定はされないが、静電タイプ、圧電タイプ、サーマルタイプを含んでいてもよい。本明細書では、これら異なるタイプのアクチュエータの詳細な機能は、種々の実施例に存在しかつ技術的に周知であるので、記述しない。
【００５１】
制御ユニット２０が適切であると決定したとき、作動チャンバ１０５内のアクチュエータ１２０は、制御ユニット２０により提供されたパルス化されたエネルギー投入によって作動する。
【００５２】
このエネルギーの突発は、大部分が、抵抗が最小の中心へ向かう経路を介して、出口部１０８に向かって導かれる。少量の液体１６を含むパルス波は、次に、ノズル９９に向かって移動する。作動チャンバ１０５からのこの液体輸送パルス波は、ベースプレート１０１を主面に沿ってノズル９９に向かって横断する。液滴は、他の作動チャンバ１０５からの時間と同じ瞬間に生じた他のパルス化された液滴ととともに、カバープレート１０２に含まれるノズル９９の外に出て、ノズル９９から噴出した後、点Ｐで合体する。
【００５３】
各アクチュエータが平均しておおよそ同じ作動数を累積させるように、アクチュエータ１２０の使用を分散させることが望ましい。これは、サーマルタイプのアクチュエータにとって特に望ましい。
【００５４】
ヘッド１００、および制御ユニット２０もまた、個々のインク滴が目に見えず噴出が連続的に見えるように十分に高い周波数でインクをつけることが可能でなければならない。よって、制御ユニット２０は、筆記具１の走査速度に応じた筆記線の適当な認識される太さを達成するように書類表面上で適当な液滴サイズを達成するためなど、５００〜８００Ｈｚの間の一定の周波数でさまざまな数のアクチュエータ１２０を作動させる。筆記表面２上での適当な線幅、例えば１回の通過で０．３ｍｍのために、点Ｐで合体した液滴の総体積はおおよそ１５０〜２００ｐｌであることが望ましい。
【００５５】
この、変化する液滴サイズを有することを超える利点は、インクを付着させる周波数を適当な度合いに維持でき、ペン先が早く移動しても個々の液滴が目に見えるほど分離するのを防止することである。
【００５６】
制御ユニット２０は、加速度計２２などの内部センサ、または、ペングリップ上の圧力もしくはユーザ設定などの外部コマンドから提供されたペンの走査速度に応じて線幅を変更するために、作動させるアクチュエータ１２０の数を決定する。
【００５７】
液滴のサイズは、検出されたノズル９９と媒体２との間の距離に従って決定し、媒体２への液滴の衝突を保証することも可能である。液滴のサイズを変更して筆記線の太さを変更することもまた可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１の実施形態による噴出ヘッドを有する筆記具の断面図である。
【図２】噴出した液滴が支持体上に位置する前の点で一体化する、図１に示す実施形態をより詳細に示す図である。
【図３】噴出した液体が支持体上に位置する点で一体化する、第２の実施形態の図２と同様の図である。
【図４】カバープレートおよびベースプレートを有する噴出ヘッドの斜視図である。
【図５】カバープレートを取り外した、図４と同じ斜視図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  筆記具
２  筆記媒体
１１    前端
１２    後端
１３  内壁
１４  外壁
１５  液体貯蔵室
１６  液体
１７  エネルギー貯蔵ユニット（エネルギー源）
２０    制御ユニット
２１    光学測距機
２２    加速度計
９９    ノズル
１００  液滴噴出ヘッド
１０１  ベースプレート
１０２  カバープレート
１０５  作動チャンバ
１０６  供給チャンバ
１０７  供給流路（流体接続流路）
１０８  出口部
１０９  インク供給穴
１１０    前面
１１１  裏面
１２０  作動手段
１３０  流体連結部（供給流路）
【図１】
2009507684.tif 000003
【図２】
2009507684.tif 000004
【図３】
2009507684.tif 000005
【図４】
2009507684.tif 000006
【図５】
2009507684.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月3日(2006.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前端（１１）に開口（１９）を備え、かつ液体貯蔵室（１５）を含んでいる実質的に筒状の本体（１４）と、エネルギー蓄積手段（１７）と、制御ユニット（２０）と、液滴噴出ヘッド（１００）と、を有するハンドヘルド液体噴出具であって、前記液滴噴出ヘッド（１００）が、
前記ヘッド（１００）から噴出される液滴が通過する複数の噴出ノズル（９９）と、
複数の作動チャンバであって、それぞれが、少なくとも１つの出口部（１０８）と、前記作動チャンバ（１０５）に液体（１６）を供給するために前記液体貯蔵室（１５）と流体接続する少なくとも１つの入口（１０７）とを有する複数の作動チャンバ（１０５）と、
制御装置（２０）から受け取ったエネルギーによって駆動されたときに、作動チャンバ（１０５）に収容された液体中にパルス波を発生するのに適した少なくとも１つの作動手段（１２０）と、を有し、
前記少なくとも１つの出口部（１０８）が、前記複数の噴出ノズルのうち少なくとも１つの噴出ノズル（９９）と流体接続しているハンドヘルド液体噴出具（１）において、
前記複数のノズル（９９）は、噴出された液滴が、前記ヘッド（１００）から特定の距離離れて位置している予め定められた点で結合するように、放射状に、かつ中心軸（Ｘ）から等距離に配置され、
前記複数のノズルの各ノズルは、噴出軸を有し、かつ前記複数のノズルはその噴出軸が前記予め定められた点で互いに交差するように向けられており、
前記複数の作動チャンバ（１０５）は、前記予め定められた点が位置している前記中心軸の周りに実質的に放射状パターンで配置され、かつ、
前記噴出ヘッド（１００）の複数の噴出ノズル（９９）は、前記筒状の本体（１４）の前端の開口（１９）の外へ向いていることを特徴とするハンドヘルド液体噴出具。
【請求項２】
１つの作動チャンバ（１０５）の前記入口（１０７）と連通し、かつ、液体貯蔵室（１５）と流体接続する少なくとも１つの貫通穴（１０９）を有する複数の液体供給チャンバ（１０６）が設けられている、先の請求項のいずれか１項に記載のハンドヘルド液体噴出具。
【請求項３】
前記ヘッド（１００）は、互いに平行な前面（１１０）および裏面（１１１）を備えた実質的に平坦な形状であり、前記ノズル（９９）は前記前面（１１０）内に形成され、かつ、前記作動チャンバ（１０５）の前記入口と接続している穴（９９）は前記裏面（１１１）に形成されている、先の請求項のいずれか１項に記載のハンドヘルド液体噴出具。
【請求項４】
前記複数の作動チャンバの前記入口（１０７）および出口部（１０８）は、平坦な本体（１０）の主面内に全体的に、優先的には中心軸から半径方向に沿って広がっている、請求項３に記載のハンドヘルド液体噴出具。
【請求項５】
前記液滴噴出ヘッド（１００）は、シリコンウェハーから作られるか、または熱可塑性材料で形成されている、先の請求項のいずれかに記載のハンドヘルド液体噴出具。
【請求項６】
作動手段は、静電手段、サーマル手段、圧電作動手段を含むグループから選ばれた手段の１つ、好ましくは静電手段を有する、先の請求項のいずれか１項に記載のハンドヘルド液体噴出具。
【請求項７】
前記ヘッド（１００）と支持体との間の距離を測定する距離検出手段（２１）をさらに有し、前記距離が予め定められた範囲内であるときに前記支持体上に液体を噴出するように設計された、先の請求項のいずれか１項に記載のハンドヘルド液体噴出具（１）。
【請求項８】
予め定められた点は、前記ノズル（９９）から同時に噴出された液滴が前記支持体上で結合して１つのスポットを形成するように、前記ヘッド（１００）に対する距離に位置する、先の請求項のいずれかに記載のハンドヘルド液体噴出具（１）。
【請求項９】
予め定められた点は、前記ノズル（９９）から同時に噴出された液滴が結合して前記支持体に衝突する前に１つのスポットを形成するように、前記ヘッド（１００）に対する距離に位置する、先の請求項のいずれかに記載のハンドヘルド液体噴出具（１）。
【請求項１０】
前記液体噴出具は筆記具である、先の請求項のいずれかに記載のハンドヘルド液体噴出具（１）。
【請求項１１】
液体噴出具（１）内に搭載された液体噴出ヘッド（１００）から液滴を噴出する方法において、
中心軸（Ｘ）の周りに放射状パターンで配置された複数の作動チャンバであって、それぞれが、少なくとも１つの入口（１０７）、内部に収容された液体にパルス波を発生するのに適した少なくとも１つの作動手段、および少なくとも１つの出口部（１０８）を有する複数の作動チャンバ（１０５）を用意するステップと、
前記複数の作動チャンバ（１０５）の出口部（１０８）と流体接続する複数の噴出ノズルであって、放射状かつ前記中心軸（Ｘ）から等距離に配置され、それぞれ予め定められた点で互いに交差する噴出軸を有する複数の噴出ノズル（９９）を用意するステップと、
液体貯蔵室（１５）から提供された液体を、前記作動チャンバ（１０５）にその入口（１０７）を通じて供給するステップと、
前記複数の噴出ノズル（９９）の少なくとも２を通って少なくとも２つの液滴が噴出されるような方法で制御ユニット（２０）からエネルギーを供給することによって、前記複数の作動チャンバの少なくとも２つの作動チャンバ（１０５）の前記作動手段（１２０）を同時に作動させるステップと、
前記ヘッド（１００）から特定の距離離れて位置する前記少なくとも２つの液滴が予め定められた点で結合するように前記ノズルの配置を用意するステップと、
を有する、液体噴出ヘッドから液体を噴出する方法。
【請求項１２】
前記同時に作動させられるチャンバは、前記予め定められた点に対して等距離かつ等角度の位置に配置されたノズルから液滴が噴出されるように前記複数の中から選択される、請求項１１に記載の、液体噴出ヘッドから液滴を噴出する方法。
【請求項１３】
前記作動させるステップの前に、作動させられる作動手段（１０５）の数を決定し、最終的な決定された液滴のサイズを得るステップをさらに有する、請求項１１または１２に記載の、液体噴出ヘッドから液滴を噴出する方法。
【請求項１４】
前記噴出具は、距離検出手段（２１）および／または動作検出手段（２２）を有するハンドヘルド筆記具（１）であり、前記液体（１６）はインクであり、かつ、
前記検出手段によって検出された信号から筆記状態を判断するステップと、
筆記状態を判断しながら、好ましくは一定の噴出周波数でインク滴を繰り返し噴出するステップと、
をさらに有する、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の、液体噴出ヘッドから液滴を噴出する方法。
【請求項１５】
前記噴出具（１）の検出された走査速度、表面と前記噴出ノズル（９９）との間の検出された距離、および描かれる線の目的の太さまたは種類を含むグループの少なくとも１つのパラメータに従って、最終的な決定された液滴のサイズを求めるステップをさらに有する、請求項１３または１４に記載の、液体噴出ヘッドから液滴を噴出させる方法。
【国際調査報告】
2009507684.tif 000008
2009507684.tif 000009
2009507684.tif 000010