(57)【要約】  カプセル化された液体を噴射するためのマルチヘッドインクジェットシステムが提供される。システムは複数の同心的圧電部材を有する。各圧電部材は、それぞれ、液体を貯容するためのチャンバを有し、かつ同心的オリフィスに設けられた出口ポートと連通する。各圧電部材が駆動されると、対応するチャンバ内の液体が、同心的オリフィスの近傍に向けて押し出され、それから噴射される。複数の同心的圧電部材が互いに協働して、同心的オリフィスからの液体の噴射を制御することにより、１つの液体を別の液体内にカプセル化されるようにし、カプセル化された液滴を形成する。マルチヘッドインクジェットシステムの運転方法は、カプセル化された液体を噴射するように適合される。【選択図】  図４
2008514464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カプセル化された液体を噴射するためのマルチヘッドインクジェットシステムであって、
複数の同心的圧電部材を有し、前記圧電部材が、それぞれ、液体を貯容するためのチャンバを有し、かつ前記同心的オリフィスに設けられた出口ポートと連通し、各圧電部材が駆動されると、前記チャンバ内の液体が前記同心的オリフィスから押し出されるようにし、
前記複数の同心的圧電部材が互いに協働して、前記同心的オリフィスからの液体の噴射を制御することにより、１つの液体を別の液体内にカプセル化されるようにして、カプセル化された液滴を形成することを特徴とするシステム。
【請求項２】
カプセル化された液体を噴射するためのマルチヘッドインクジェットシステムであって、
複数の同心的圧電部材を有し、前記圧電部材が、それぞれ、液体を貯容するためのチャンバを有し、かつ同心的オリフィスに設けられた出口ポートと連通し、各圧電部材が駆動されると、前記チャンバ内の液体が前記同心的オリフィスから押し出されるようにし、
当該システムが更に、少なくとも１つの液体と連通する空気圧ポンプを有し、前記複数の同心的圧電部材及び前記空気圧ポンプが互いに協働して、前記同心的オリフィスからの液体の噴射を制御することにより、１つの液体を別の液体内にカプセル化されるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項３】
カプセル化された液体を噴射するためのマルチヘッドインクジェットシステムの運転方法であって、
それぞれ、液体を貯容するためのチャンバを有し、かつ同心的オリフィスに設けられた出口ポートと連通する複数の同心的圧電部材を提供するステップと、
前記複数の同心的圧電部材のそれぞれを駆動することにより、前記チャンバ内の液体を前記同心的オリフィスから押し出すステップと、
前記同心的オリフィスから液体を噴射するために、前記複数の同心的圧電部材を制御することにより、１つの液体を、別の液体内に、それが前記同心的オリフィスから離脱する前にカプセル化されるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項４】
前記複数の同心的圧電部材が、内側チャンバを有する内側圧電部材と、それを外囲しかつ軸線が互いに整合する、外側チャンバを有する外側圧電部材とを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマルチヘッドインクジェットシステム或いはその運転方法。
【請求項５】
前記外側圧電部材が、第１の貯槽と連通する第１の管路に接続されていることを特徴とする請求項４に記載のマルチヘッドインクジェットシステム或いはその運転方法。
【請求項６】
空気圧ポンプが前記第１の管路に連通し、前記空気圧ポンプが、前記同心的オリフィスからの液体の噴射の制御を補助することを特徴とする請求項５に記載のマルチヘッドインクジェットシステム或いはその運転方法。
【請求項７】
前記外側圧電部材が、第２の貯槽と連通する第２の管路に接続されていることを特徴とする請求項４に記載のマルチヘッドインクジェットシステム或いはその運転方法。
【請求項８】
空気圧ポンプが前記第２の管路に連通し、前記空気圧ポンプが、前記同心的オリフィスからの液体の噴射の制御を補助することを特徴とする請求項７に記載のマルチヘッドインクジェットシステム或いはその運転方法。
【請求項９】
前記外側圧電部材の前記外側チャンバが同心的オリフィスに於ける第１の出口ポートと連通することを特徴とする請求項４に記載のマルチヘッドインクジェットシステム或いはその運転方法。
【請求項１０】
第１の液体が、第１の貯槽から第１の管路を介して前記外側圧電部材の前記外側チャンバへと流れ出し、前記同心的オリフィスから噴射され、前記第１の液体がカプセル化材を含むことを特徴とする請求項９に記載のマルチヘッドインクジェットシステム或いはその運転方法。
【請求項１１】
前記内側圧電部材の前記内側チャンバが前記同心的オリフィスに於ける第２の出口ポートと連通することを特徴とする請求項４に記載のマルチヘッドインクジェットシステム或いはその運転方法。
【請求項１２】
第２の液体が、第２の貯槽から第２の管路を介して前記内側圧電部材の前記内側チャンバへと流れ出し、前記同心的オリフィスから噴射され、前記第２の液体が被カプセル材を含むことを特徴とする請求項１１に記載のマルチヘッドインクジェットシステム或いはその運転方法。
【請求項１３】
前記同心的オリフィスが、前記外側チャンバと連通する第１の出口ポートと、前記内側チャンバと連通する第２の出口ポートと有することを特徴とする請求項４に記載のマルチヘッドインクジェットシステム或いはその運転方法。
【請求項１４】
前記複数の同心的圧電部材のそれぞれが、コントローラにより制御される電源により駆動されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマルチヘッドインクジェットシステム或いはその運転方法。
【請求項１５】
前記複数の同心的圧電部材のそれぞれを駆動することにより、対応するチャンバの変形を引き起こし、この変形により、チャンバ内の液体を、前記同心的オリフィスに向けて押し出し、かつそれから噴射されるようにすることを特徴とする請求項１４に記載のマルチヘッドインクジェットシステム或いはその運転方法。
【請求項１６】
カプセル化された液滴は、それが前記同心的オリフィスから離脱する前に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマルチヘッドインクジェットシステム或いはその運転方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの液体と連通する空気圧ポンプを提供するステップを更に有し、記空気圧ポンプが、前記複数の同心的圧電部材と協働して、前記同心的オリフィスからの液体の噴射を制御することことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の同心的圧電部材を駆動するステップが、前記同心的圧電部材の少なくとも１つを励起し、対応するチャンバの変形を引き起こし、この変形により、チャンバ内の液体を前記同心的オリフィスに向けて押し出すことを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の同心的圧電部材を制御するステップが、被カプセル材が、前記同心的オリフィスから噴射されるときに、カプセル化材により覆われ、カプセル化された液滴となるように、前記圧電部材内の液体を制御することを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の同心的圧電部材を制御するステップが、カプセル化された液滴のウェブ上への分散を制御することを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットプリンタの技術分野に関し、特にオリフィスからインクその他の液体を噴射するために用いられる機構の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
織布或いは不織布のウェブ或いは基層の品質を向上させ、追加の特徴を与えるためにウェブ等に向けて物質を添加する必要が生じる場合がある。追加の成分の一例としては、セルロースベースのウェブにアロエベースの皮膚軟化材を添加し、アロエの性質により皮膚を柔らかにしたり、その他の特徴を引き起こすものがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、限定的ではないが、マイクロエマルジョンのような複数の成分からなる混合体をウェブに添加するときに問題が発生する。このような混合物は、ウェブと接触する時に不安定になる傾向がある。しかも、このような不安定化により、活性成分の効能が減少する傾向がある。また、混合体或いは混合体の或る成分がウェブのマトリクス内で移動することも重要な問題である。しかも、このような複数成分混合体は、ウェブ或いは基層と接触するときに不安定化する傾向がある。ウェブ上に於ける複数成分の混合体を付加し或いは維持することをより良く制御するためには、成分を特定の部分に堆積させ、その成分が一旦基層又はウェブ上に堆積された後は、それを保護することが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このような問題を解決するために、マルチヘッド同心インクジェットプリントシステムが利用される。このようなシステムは、圧電（piezoelectric）結晶を備えた圧電ヘッド或いは圧電部材より形成されたチャンバを備えているのが好ましい。圧電ヘッド又は部材は、制御システムに接続され、それによって、複数成分混合体すなわち被カプセル材の液滴を内側チャンバから噴射し、同時に内側チャンバを囲む外側チャンバからカプセル化材を噴射する。この混合体は通常球形の液滴を形成することから、カプセル化材は、液滴が形成され噴射されたときに、被カプセル材が完全にカプセル化されるように外側のコーティングを形成する。
【０００５】
このようなシステムは、単一の液体或いは液体の混合体をカプセル化することを可能にする。同様に、このようなシステムは、液滴の寸法及び形状、基層或いはウェブ上に於けるカプセル化された液滴の配置、分布を高度にコントロールすることを可能にする。このようなシステムでは、圧電ヘッド又は部材と空気圧力とを併用することによりカプセル化された液滴の噴射を制御することが可能である。
【０００６】
［定義］
ここで用いられる用語は一般的な意味合いで用いられるが、文脈によっては異なる意味合いを有したり、異なる意味合いを意図して用いられたりする場合もある。また、単数は複数の場合も含むものであり、複数も、別途規定される場合を除いて、単数の場合も含むものであることを了解されたい。
【０００７】
ここで用いられる「含む」、「有する」等の用語は、あらゆる特徴、要素、整数、工程、部品の存在を特定する「開かれた」用語であって、それ以外の１つまたは複数の特徴、要素、整数、工程、部品又はそれらのグループの存在或いは追加を排除するものではない。従って、「含む」なる用語は、「概ね．．．からなる」、或いは「からなる」等の比較的限定的な用語を包含するものである。
【０００８】
ここで用いられる「不織布」とは、不織布ウェブ、フィルム、発泡シート材料或いはそれらの組み合わせを含むものとする。
【０００９】
ここで用いられる「不織布ウェブ」なる用語は、編物のような特定の態様ではなく互いに絡み合う繊維、フィラメント又は糸の構造を有するウェブを意味する。繊維質の不織布或いは不織布ウェブは、スパンボンド法、メルトブローン法、bonded carded web法等、様々な方法で製造することができる。不織布の斤量は、通常１平方ヤード当たりの重量をオンス（osy）で表したり、１平方メートル当たりの重量をグラム（gsm）で表したりし、繊維の太さは通常μｍで表す。（osyからgsmへ換算するには、３３．９１を乗じれば良い。）
【００１０】
ここで用いられる「液体」なる用語は、或る物質が、流動し、ばら撒かれ或いは分散し易く、比較的高い非圧縮性を有するような特性を備えた状態を指す。
【００１１】
ここで用いられる「セルロース」或いは「セルロース材料」とは、木質或いは非木質の植物から得られる天然材料或いは合成材料から得られるセルロース繊維により製造される材料を指す。木質の植物としては、落葉樹或いは針葉樹等がある。非木質の植物としては、木綿、亜麻、エスパルト草、トウワタ、麦藁、ジュート、ヘンプ、バガス等がある。セルロース繊維は、熱的、化学的及び又は機械的な処理等、様々な方法で処理することができる。また、再生及び又は合成セルロース繊維も使用可能であって、或いは他の繊維質セルロース材料のセルロース繊維と混合することができる。
【００１２】
ここで用いられる「被カプセル材」なる用語は、カプセル化の対象として供される、限定的ではないが、液体を含む材料を指す。
【００１３】
ここで用いられる「カプセル化」或いは「カプセル化材」なる用語は、対象をカプセル内に包み込む或いはカプセルのようにすることを指す。
【００１４】
このような用語は、明細書の他の部分に於ける文言によっても規定されるものであることを了解されたい。
【００１５】
上記したような困難或いは問題に鑑み、カプセル化された液体を噴射するためのマルチヘッドインクジェットシステムが提供される。このシステムは、複数の同心的圧電部材を有する。各同心的圧電部材は、液体を貯容するためのチャンバを有し、かつ同心的オリフィスに設けられた出口ポートと連通する。各圧電部材が駆動されると、チャンバ内の液体が、同心的オリフィスの近傍に向けて、或いはその外部に向けて押し出される。複数の同心的圧電部材が互いに協働して、同心的オリフィスからの液体の噴射を制御することにより、１つの液体を別の液体内にカプセル化されるようにして、カプセル化された液滴を形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下にいくつかの例で示す本発明の様々な実施例を詳しく説明する。各実施例は、本発明の説明の便宜のために与えられたものであって、本発明を何ら限定するものではない。例えば、本発明の或る側面について説明された特徴を、本発明の別の側面に適用した場合には、本発明の更に別の側面に至ることがある。このような或いは他の変形も本発明の概念に含まれるものである。
【００１７】
本発明は、同心的な通路即ち複数の筒状をなし、終端部に同心的オリフィスが設けられた圧電部材と、それに連通する複数の貯槽を備え、同心的オリフィスから、カプセル化材と共に被カプセル材を供給するためのマルチヘッドインクジェットプリンティングシステムを提供する。圧電部材は、内側チャンバを有する内側圧電部材と、それを外囲しかつ軸線が互いに整合する、外側チャンバを有する外側圧電部材とを含むと良い。カプセル化材が、同心的オリフィスから完全に噴射され、或いは離脱する前に、カプセル化材が被カプセル材を完全に包まれるように、カプセル化材及び被カプセル材を噴射すると良い。各圧電部材は、非限定的な例として、筒状部材内に圧電結晶を分散させることにより得られる圧電トランスデューサとしての特性を備えた概ねフレキシブルなエラストマー筒状体を含む。フレキシブルな各圧電部材は、当該圧電部材に過渡的かつ蠕動的な収縮変位を選択的に引き起こし、同心的オリフィスに向けて進行する所望の圧力波を強化するように、その外面に１つ又は複数の電極を備え、それにより各圧電部材のチャンバ内の液体などの物質を、同心的オリフィスに向けて押し出し、かつそれから噴射されるようにする。更に、同心的オリフィスからの液滴の噴射をより良く制御するために、空気圧が利用される。
【００１８】
２ヘッドインクジェットプリントシステムにより提供されるマルチヘッドインクジェットシステムは、非限定的な例として、化学剤、水性液体、油性液体、ローション等の様々な物質をウェブに適用するために用いることができる。このようなウェブの非限定的な例としては、セルロース系の不織布ウェブ、合成繊維織布、セルロース不織布及び合成繊維不織布を含むウェブ、合成繊維不織布を含むウェブ、押し出し或いはフィルムキャストされた発泡ポリマー、又は上記したもの内の２つ以上の組み合わせがある。このようにして、物質を液滴として押し出し、この押し出し過程の間に、被カプセル材上に押し出されるカプセル化材により、被カプセル材を包み、カプセル化することができる。
【００１９】
マルチヘッドインクジェットシステムは、活性成分を、場所及び時期的な必要に合致するように適用することができる。例えば、シリコーン或いはセラミック系材料を、外側シェルを構成するカプセル化材として、石鹸／脱脂剤を、内側コアを構成する被カプセル材として、それぞれ用いることができる。カプセル化された石鹸／脱脂剤は、システムによりワイパー上に堆積され、ワイパーが使用されるときには、外側シェル（カプセル化材）及び内側コア（被カプセル材）の両者を、研摩材／石鹸として利用されるようにすることができる。即ち、石鹸／脱脂剤の効能は、ユーザーが、使用時にワイパーに圧力を加えるまで（圧力によるトリガ、事象依存）保存され、石鹸／脱脂剤が放出される間に、硬質の外側シェルが圧潰される。圧潰された外側シェルは研摩材として機能し、油脂の除去等の活性成分（石鹸／脱脂剤）の機能を助ける。例えば、ワイパーの一方の面にカプセル化された脱脂剤を適用し、ワイパーの他方の面にカプセル化された抗菌剤を適用する等、ワイパーの異なる面に対して異なる組み合わせを適用することができる。
【００２０】
図１、３に示されるように、図示されたマルチヘッドインクジェットシステム１０は外側圧電部材１２及び内側圧電部材１４を含む。外側圧電部材１２は、好ましくは内側圧電部材１４に対して同心的に配置され、図示されない水平断面で見たときに、内側及び外側外圧電素子１２、１４は共通の中心を有する、一方が他方の内側に位置するような異なるサイズを有する円として示される。このような同心的な配置が好ましいが、それに限られるものではなく、偏心的な配置も可能である。更に、円形断面が好ましいが、任意の或いは非対称的な断面も可能である。
【００２１】
内側圧電部材１４は、その内側に内側チャンバ１６を画定する。外側圧電部材１２も、外側圧電部材１２の内面２０と、内側圧電部材１４の外面との間に形成された外側チャンバ１８を備えている。システム１０は、第１の液体貯槽２６から、第１の管路２８を経て外側圧電部材１２の外側チャンバ１８に供給される第１の液体２４（図５Ａ−５Ｄ）を含む。同様に、図４に示されるように、第２の液体３０が、第２の貯槽３２から第２の管路３４を経て内側圧電部材１４の内側チャンバ１６に供給される。
【００２２】
外側及び内側圧電部材１２、１４の終端部は、図２、３に示されるように同心的なオリフィス３６をなしている。同心的なオリフィス３６は、第１の液体２４が噴射或いは押し出されるべき外側圧電部材１２の外側チャンバ１８の第１の出口ポート３８を含む。同心的なオリフィス３６は、第２の液体３０が噴射或いは押し出されるべき内側圧電部材１４の内側チャンバ１６の第２の出口ポート４０をも含む。同心オリフィス３６及び第１、２の出口ポート３８、４０は、好ましくは、外側及び内側圧電部材１２、１４の外側及び内側チャンバ１８、１６の内径よりも小さいものであるのが好ましい。本実施例に於ける第１、第２の液体２３、３０は、限定的ではないが、以下に詳しく述べるように液滴をなして噴射される。
【００２３】
図３に示されるように、外側及び内側圧電部材１２、１４はその外面４４、２２に導電性のコーティング４２を備えており、これらのコーティング４２は、コントローラ４６により制御されるパルスを介して適宜な電源により駆動される。外側及び内側チャンバ１８、１６は、第１及び第２の管路２８、３４を介して、第１及び第２の液体貯槽２６，３２に連通し、更に図４に模式的に示されるように、同心的なオリフィス３６の第１、第２の出口ポート３８、４０に連通する。
【００２４】
コントローラ４６を介して電源からのパルスに応じて、同心的なオリフィス３６から液滴が噴射或いは押し出されるように、外側及び内側圧電部材１２、１４が、それらを作動させることにより、外側及び内側チャンバ１８、１６のそれぞれを収縮させかつ膨張させるのに十分な弾性および圧電特性を有するものから構成されている。
【００２５】
本実施例に於いて、外側及び内側圧電部材１２、１４は、限定的ではないが、圧電結晶及び弾性バインダーを、概ね均一に分散し或いは均一に混合することにより得られたものであるのが望ましい。例えば、圧電結晶は、ＰＺＴ粉を含むものであって、弾性バインダーはネオプレンゴムを含むものであって良い。本実施例に於いては、米国、3255-2 Scott Boulevard, Santa Clara, CA 95054に所在するNTK Technologyにより市販されているNTK（商標）圧電ゴム材料が用いられた。さらに、スチレンやアスファルトのような可塑剤を５〜１５パーセント、硫黄を１〜３パーセント加えるとよい。この混合物は、外側及び内側圧電部材１２、１４を構成するように硫化され、圧電結晶として適切に分極するように電界が加えられる。次に外側及び内側圧電部材１２、１４のそれぞれに導電性コーティング４２を設け、その作動を可能にする。さらに、外側及び内側圧電部材１２、１４の内部にも、図３に示されるように内側導電性コーティング４８が設けられる。本発明について用いるのに適する同様の或いは他の使用可能な材料や機構がNTK Technologyにより市販されている。
【００２６】
このような圧電部材が、特許文献１に開示されており、それに言及することをもって、その内容を本出願の一部とする。或いは、圧電アクチュエータを、図示されない他の筒などの内部に設けることもできる。このような圧電部材の圧電変形は、電源により供給される電圧を、各圧電部材の一端に設けられた共通電極或いは導電性コーティングを介して供給し、また各圧電部材の他方の端部に設けられた駆動電極或いは導電性コーティングを駆動したときに引き起こされる。圧電部材の変形は、励起された圧電部材のそれぞれのチャンバの容積を変化させ、液体の液滴がノズルから噴射されることになる。このような部材が特許文献２に開示されており、それに言及することをもって、その内容を本出願の一部とする。公知の他の圧電機構も本発明に用い得るものであることを了解されたい。
【特許文献１】１９８３年７月２６日にMajewski et al.に付与された米国特許４，３９５，７１９号
【特許文献２】特開平７−１６３６０７号公報  ２００２年７月９日にJeong et al.に付与された米国特許６，４１６，１７２号
【００２７】
図１−３に示されるように、図示された外側圧電部材１２には、軸線方向に延在するリング状の導電コーティング４２が設けられている。同様に、内側圧電部材１４にも、軸線方向に延在するリング状の導電コーティング４２が設けられている。各導電性コーティング４２は、（ａ）各コーティングを順次励起することにより、（ｂ）各コーティングを互いに同時に励起することにより、或いは（ｃ）順次或いは同時に、各コーティングを、他のコーティングとは独立して励起することにより、選択的に励起することができる。各コーティング４２は、制御回路或いはコントローラ４６により、電源を介して励起される。これにより、各部材のチャンバ内に圧力波が形成され、これがチャンバ内の液体を同心的なオリフィスに向けて押し出し或いはそれから噴射させる。チャンバ内の液体は、管路及び貯槽にある液体と連通しているものであることを了解されたい。
【００２８】
前記したように、外側及び内側圧電部材１２、１４の導電性コーティング４２を励起することにより、これらの部材が駆動され、図６により示されるようにチャンバ１８、１６の変形が引き起こされ、その内部の液体が、図５Ａ−５Ｄに示されるように、カプセル化された液滴として噴射されるように、同心的オリフィス３６に向けて押し出される。これが、図６に於いて符号５１が付された仮想線により示されている。このような駆動動作は、第１或いは第２の空気圧ポンプ５２、５４により、チャンバ内或いは同心的オリフィス３６の近傍にある液体の圧力を制御することによりより一層促進されかつ好適に制御される。
【００２９】
貯槽に貯留されている液体によっては、第１及び第２のポンプ５２、５４を用い、同心オリフィス３６から噴射或いは押し出される液体の、より正確な制御を可能にすることにできる。図４に、非限定的な例として示されるように、第１及び第２のポンプ５２、５４は、それぞれ第１及び第２の管路２８、３４と連通するように配置され、オリフィス３６に於ける第１及び第２の出口ポート３８、４０のそれぞれから噴射される液体を精密に制御し得るようにしている。このようにして、噴射過程の間に第２の液体３０が、第１の液体２４により少なくとも外囲され、好ましくはカプセル化されることにより、図５Ａ−５Ｄに示されるように、同心オリフィス３６から液体が完全に分離する前にカプセル化された液滴５６となるようにされる。
【００３０】
第１の液体２４及び第２の液体３０を噴射することによりカプセル化された液滴５６を形成することに関して、図５Ａは第１の液体２４が同心オリフィス３６から現れ始める様子を示し、図５Ｂは第２の液体３０が同心オリフィス３６から現れ、好ましくは第１の液体２４により形成される部分的な球体或いは液滴の内部に向けて入り込む様子を示している。図５Ｃは、第２の液体３０が第１の液体２４内に於いて球形の内側コア３０を形成する過程に於いて、第１の液体２６が第２の液体３０の球形の内側コアを外囲する様子を示している。このとき、第１の液体２４は、第２の液体３０により形成される内側コアを外囲する外側コーティング或いは完全なカプセル化材としての機能を果たし、第１の液体２４は、そのときも依然として同心オリフィス３６に付着した状態にある。図５Ｄは、外側及び内側圧電部材１２、１４の外側及び内側チャンバ１６、１８の少なくとも一方の圧電的変形により、完全にカプセル化された液滴５６が、同心オリフィス３６から噴射或いは押し出される様子を示している。液滴５６は、好ましくはウェブ５８上に堆積される。
【００３１】
第１及び第２の空気圧ポンプ５２、５４も利用し得ることを了解されたい。この場合、第１及び第２の空気圧ポンプ５２、５４（図４）を介して発生する空気圧は、第１及び第２の液体２４、３０が、第１及び第２の貯槽２６，３２から、第１及び第２の管路２８，３４を経て、外側及び内側圧電部材１２、１４の外側及び内側チャンバ１６、１８を通過し、同心オリフィス３６からカプセル化された液滴５６（図示せず）として噴射されるのを補助する機能を果たす。
【００３２】
図７に示されるように、外側及び内側圧電部材１２、１４の導電性コーティング４２のそれぞれは、必ずしも軸線方向に沿って互いに整合していることを必要としない。更に、図８に示されるように、外側及び内側圧電部材１２、１４のそれぞれに複数の導電性コーティング４２を設け、それらをコントローラ４６を介して電源により駆動することができる。さらに、外側及び内側圧電部材１２、１４が図示されているが、それ以外の任意の数の部材を使用し得ることを了解されたい。
【００３３】
カプセル化された液滴５６は、ウェブ５８或いはそれ以外の基層上に堆積されると良い。システム１０は、圧電部材１２、１４或いは圧電部材１２、１４と１つ又は複数の空気圧ポンプとの組み合わせを用い、ウェブ上への液滴の分配を制御し、液滴が均一なサイズを有し、ウェブ上又はその内部に向けて、局部的に、非局部的に或いは均一に分散するように、或いはそれらの組み合わせとなるように分配される。
【００３４】
様々な種類の液体をカプセル化することができる。そのような被カプセル材の非限定的な例としては、面或いは床の洗浄用、水和用、脱臭用、滅菌用、殺菌用等の調合物、或いは人又は動物の皮膚の洗浄用、水和用、加湿用、脱臭用、滅菌用、殺菌用等の乳化調合物等の油性の或いは水性の調合物がある。また、このような被カプセル材は、上記したような目的の一部或いは全てを達成するための酵素、酵素を含む調合物を含むものであって良い。このような被カプセル材は、環境の変化に応答するような、酸素感応性、光感応性、ｐＨ感応性或いは温度感応性のポリマーを含むものであって良い。
【００３５】
同様に、様々な種類のカプセル化材を用いることができる。そのようなカプセル化材の非限定的な例としては、（１）ゼラチン、アルギン酸ナトリウム、アラビアゴム、機能性セルロース誘導体、澱粉、カラゲナン、機能的に変質された澱粉或いはこれらの混合物等の水性物質、（２）ろう、脂肪、脂肪酸、脂肪酸塩、ポリエチレングリコール、グリセリン或いはこれらの混合物等のホットメルト物質、（３）アミノ基、アクリレート基、メタクリレート基、ビニル基等の反応機能基を備えたポリマー或いはオリゴマーを含むシリコン、（４）酵素により合成され或いは活性化されたポリマー或いはオリゴマー、（５）例えば、ｐ‐フェニレンジアクリル酸のポリエステル或いは、ポリビニルアルコール、ポリビニルシンナマート等のジフェニルシクロシクロプロパン誘導体等の光架橋可能なポリマー及び（６）キチン及びキトサン誘導体が含まれる。カプセル化材の物理的特性は、カプセル化材が、プリントヘッドから押し出され、或いは噴射されたときに、高温・高圧及び、室温及び常圧への暴露により、外側シェルとして硬化し、内側の被カプセル材を保護し得るように選択されることが望ましい。
【００３６】
理想的には、液滴は、様々なサイズを有するものとして制御されると良い。このようなサイズは、ウェブ上に均一なサイズの液滴が分配されるように選択される。液滴の適切なサイズとしては、非限定的な例として、約５０ｎｍから約３ｍｍの範囲が望ましい。
【００３７】
液滴の分配は、被カプセル材の流量、カプセル化材、個々の圧電部材の振動周波数、個々の圧電部材間の同期の度合、形成されたシェルの流れを変更し或いは分配する補助的な空気の流れ及び同心的なアセンブリ全体の超音波振動の組み合わせにより制御される。
【００３８】
カプセル化材で包囲された被カプセル材を液滴として噴射するための駆動力は、空気圧及び圧電作用の両者であって良い。さらに、液滴のサイズの分布は、空気圧、オリフィス径、カプセル化材及び被カプセル材の粘性及び、同心的な圧電部材及びそれらのチャンバにより部分的に決定される「制御容積」の関数として与えられる。「制御容積」とは、圧電部材のサイズ及び振動する圧電部材により形成される一時的な仮想的境界により画定される容積であって、各振動周期毎に対応するチャンバから押し出され、或いは噴射される液体の体積に等しい。
【００３９】
以上、いくつかの好ましい実施形態に関してそれらの特徴を説明したが、本発明はそのような実施形態により限定されない。むしろ、本発明の内容は、本発明の概念及び添付の特許請求の範囲に含まれる限り、あらゆる変形、変更並びに均等物を含むものであることを了解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】マルチヘッドインクジェットを示す、本発明に基づくマルチヘッドインクジェットシステムの側面図である。
【図２】同心オリフィス並びに第１及び第２の出口ポートを示す、図１のマルチヘッドインクジェットシステムの上面図である。
【図３】内側及び外側圧電部材並びにそれらのチャンバを示す、図１の３−３線について見た模式図である。
【図４】管路、ポンプ及び貯槽を示す、マルチヘッドインクジェットシステムのダイヤグラム図である。
【図５Ａ】第１の液体が同心オリフィスから部分的に噴射された状態を示す、図３と同様の模式図である。
【図５Ｂ】第２の液体が、第１の液体の内部に送り込まれる様子を示す、図５Ａと同様の模式図である。
【図５Ｃ】第２の液体が第１の液体の内部に完全に包まれ、第１の液体の一部が依然として同心オリフィスに付着している様子を示す、図５Ｂと同様の模式図である。
【図５Ｄ】第１の液体が、第２の液体により包まれることにより、カプセル化された液滴として、同心オリフィスから噴射され、ウェブ上に堆積される様子を示す、図５Ｃと同様の模式図である。
【図６】内側及び外側圧電部材の内側及び外側チャンバの変形の様子を仮想線により示す、図３と同様の模式図である。
【図７】外側圧電部材が内側圧電部材よりも軸線方向に高い位置を占める様子を示す、図３と同様の模式図である。
【図８】１対の内側圧電部材及び１対の外側圧電部材を示す、図３と同様の模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  マルチヘッドインクジェットシステム
１２  外側圧電部材                      １４  内側圧電部材
１６  内側チャンバ                      １８  外側チャンバ
２４  第１の液体                        ２６  第１の貯槽
２８  第１の管路                        ３４  第２の管路
３０  第２の液体                        ３２  第２の液体貯槽
３６  同心オリフィス
３８  第１の出口ポート                  ４０第２の出口ポート
５２  第１の空気圧ポンプ                ５４第２の空気圧ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年4月13日(2007.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
このような圧電部材が、特許文献１に開示されており、それに言及することをもって、その内容を本出願の一部とする。或いは、圧電アクチュエータを、図示されない他の筒などの内部に設けることもできる。このような圧電部材の圧電変形は、電源により供給される電圧を、各圧電部材の一端に設けられた共通電極或いは導電性コーティングを介して供給し、また各圧電部材の他方の端部に設けられた駆動電極或いは導電性コーティングを駆動したときに引き起こされる。圧電部材の変形は、励起された圧電部材のそれぞれのチャンバの容積を変化させ、液体の液滴がノズルから噴射されることになる。このような部材が特許文献２に開示されており、それに言及することをもって、その内容を本出願の一部とする。公知の他の圧電機構も本発明に用い得るものであることを了解されたい。
【特許文献１】１９８３年７月２６日にMajewski et al.に付与された米国特許４，３９５，７１９号
【特許文献２】２００２年７月９日にJeong et al.に付与された米国特許６，４１６，１７２号
【国際調査報告】
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