(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク射出装置によりノズルチャンバからインクを射出する方法であって、前記インク射出装置は、前記ノズルチャンバ内に設けられたパドルと、前記パドルを動かすため前記パドルに接続され、かつ熱により曲げ変形可能な作動装置とを備える方法において、
第１の平均速度で、前記パドルが静止する第１の位置から液体を射出する第２の位置へ前記パドルを動かすため、前記作動装置に対して第１の電圧パルスを供給するステップと、
前記第１の平均速度より遅い第２の平均速度で、前記第２の位置から前記第１の位置へ前記パドルを復帰させるため、前記作動装置に対して第２の電圧パルスを供給するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の電圧パルスは、前記第２の電圧パルスよりも長い期間印加されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
液体射出装置であって、
ノズルチャンバと、
前記ノズルチャンバの表面により形成される液体射出口と、
前記液体射出口を通して液体を射出するため、前記チャンバ内に位置するパドルと、
前記チャンバ内に設けられ、前記パドルが静止する第１の位置から液体を射出する第２の位置へ前記パドルを動かすため前記パドルに接続され、かつ熱により曲げ変形可能な作動装置であって、自身に供給される電圧パルスに応じて曲げ変形する作動装置と、
前記作動装置の作動を制御する手段であって、第１の平均速度で前記第１の位置から前記第２の位置へ前記パドルを動かすため、前記作動装置に対して第１の電圧パルスを供給すると共に、前記第１の平均速度より遅い第２の平均速度で前記第２の位置から前記第１の位置へ前記パドルを復帰させるため、前記作動装置に対して第２の電圧パルスを供給する手段と
を備えることを特徴とする液体射出装置。
【請求項４】
前記パドルは、前記第１の位置から前記第２の位置へ動いているとき、前記射出口より次の射出をするため液体が通過する穴を開けることを特徴とする請求項３記載の液体射出装置。
【請求項５】
前記作動装置の作動を制御する手段は、前記第２の電圧パルスよりも長い期間、前記第１の電圧パルスを印加することを特徴とする請求項３記載の液体射出装置。
【請求項６】
前記第２の位置から前記第１の位置へ前記パドルが移動している間、前記穴を通る液体の逆流を抑制するために、前記穴に隣接して一連のバッフルが設けられていることを特徴とする請求項４記載の液体射出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明はマイクロ電子機械装置において作動装置を制御する方法に関する。ここではインクジェットプリンタについて発明を説明するが、本発明はマイクロ電子機械ポンプ等の他のマイクロ電子機械装置にも適用できる。
【０００２】
発明の背景
マイクロ電子機械装置は、最近ますます良く知られるようになっており、通常、半導体の組立技術を使用して構成される。
【０００３】
マイクロ電子機械装置の再検討として、１９９８年１２月発行の「電気電子技術者協会スペクトル」（IEEE Spectrum）２４〜３３ページに発表された、エス．トム ピクロウ（S.Tom Picraux）とポール ジェイ．マクワーター（Paul J.McWhorter）の「集積マイクロシステムの幅広い展望」（The Broad Sweep of Integrated Micro Systems）という記事を考察することができる。
【０００４】
マイクロ電子機械装置の一型式として、インクジェット印刷装置があり、インク射出ノズルチャンバによってこの印刷装置からインクが射出される。多くの形態のインクジェット印刷装置が公知である。この分野の調査として、「出力ハードコピー装置」（Output Hard Copy Devices）、アール．デューベック（R. Dubeck）及びエス．セル（S. Sherr）編集、２０７〜２２０ページ（１９８８年）における、ジェイ．モーア（J. Moore）の「ノン−インパクトプリンティング：導入と歴史的展望」（Non-Impact Printing: Introduction and Historical Perspective）と題された記事を参照する。
【０００５】
最近本出願人はインクジェット印刷の新規の形態を開発したが、これはマイクロ電子機械インクジェット（ＭＥＭＪＥＴ）技術と称する。ＭＥＭＪＥＴ技術の１つの実施形態では、インク射出ノズルチャンバから微量のインクを射出するために、電子機械作動装置によりチャンバの射出ノズルに向けて移動されるパドルまたはプランジャによって、インク射出ノズルチャンバからインクが射出される。
【０００６】
本発明は、ＭＥＭＪＥＴ技術においてまた他のマイクロ電子機械装置において使用される熱作動装置に関する。
【０００７】
発明の要約
本発明は、ノズルチャンバと、ノズルチャンバの液体射出口と、射出口を介して液体を射出するためにチャンバ内に位置する可動部材とを有する液体射出装置に対する液流、及び同装置からの液流を制御する方法を提供するものとして広範囲に定義することができる。該方法は、可動部材が、該可動部材が静止する第１の位置から液体を射出する第２の位置へ第１の平均速度で移動し、且つ、前記第１の平均速度より遅い第２の平均速度で、第２の位置から第１の位置へ可動部材が復帰すように、可動部材を作動させることを特徴する。
【０００８】
可動部材は好ましくは一次的励磁パルスの印加によって第１の位置から第２の位置へと変位され、第１の励磁パルスのものより短い持続期間を有する少なくとも１つの二次的励磁パルスの印加によって第２の位置から第１の位置への変位が遅滞される。
【０００９】
更に本発明は、ノズルチャンバと、ノズルチャンバの液体射出口と、射出口を通して液体を移動するために、チャンバ内に位置する可動部材と、チャンバ内で静止した第１の位置から液体を射出する第２の位置へ可動部材が変位される作動装置とを備えた液体射出装置を提供するものとして広範囲に定義することができる。さらに、第１の平均速度で第１の位置から第２の位置へ可動部材を動かした後、第１の平均速度より遅い第２の平均速度で第２の位置から第１の位置へ可動部材の復帰させるように、作動装置の作動を制御する手段も提供する。
【００１０】
液体射出装置内の可動部材は、好ましくはパドルを備え、第１の位置から第２の位置へ移動した時、射出口から次の射出をするために液体が通過する穴を開ける。また好ましくは、第２の位置から第１の位置へパドルが動いている間、穴を通る液体の逆流を抑制するために、液体射出装置は穴に隣接した一連のバッフルを含む。
【００１１】
好適実施例の説明
本発明は、他の形態もその範囲に属するが、ここでは添付図面を参照して、本発明の好適形態を例にとって説明する。
【００１２】
図１はインク射出装置１を示す。装置１は、ノズルチャンバ２と、射出口４を通してチャンバ２からインクを射出するためにノズルチャンバ２内に位置するパドル６０とを備えている。パドル６０は、熱作動装置１０に接続され、それはインク射出のために射出口４に向けてパドル６０を動かした後、それが静止する第１位置へパドル６０を復帰させるために使用される。
【００１３】
図１Ａは、図１に示した装置の詳細を示す。ノズルチャンバ２は、その壁構造物１１に形成されたノズルチャンバリム３と第２のリム４とを備えている。パドル６０は第１の位置に示されている。
【００１４】
作動装置１０の作動と同時に、パドル６０は図２に示すように上方に動かされる。これは、矢印６で示すように、パドル６０の背後においてインク供給チャネル５２からのインクの急速な上向きの流れを生じさせる。インクの小滴がインク射出ノズルから射出されるにつれて、矢印７で示すように、相応量のインクがノズルチャンバへ流れ込む。流れ込んだインクが再びノズルチャンバ２を満たす。
【００１５】
その後、作動装置が非作動化され、パドル６０が図３の矢印５０で示すように、その静止位置へ復帰し始める。
【００１６】
ノズルチャンバの壁構造物１１が一連のリム３と４を備えているので、インク供給チャネル５２へのインクの逆流が妨げられる。これは、矢印９で示すように、ノズルチャンバへのインクの前方への流れを容易にし、射出後のインクを補充する。また、矢印９の方向にインクの前方への流れを更に助けるために、後述する制御方法でパドル６０が復帰される。
【００１７】
図４は、作動装置１０を通して電流を駆動するために使用される電圧パルスの波形を示している。本出願人が２０００年２月１１日に出願した国際特許出願番号ＰＣＴ／ＡＵ００／０００９５に記載されているように、電流が作動装置１０の加熱と、その結果として作動装置１０の曲げ変形を誘発して、パドル６０を第１の位置から第２の位置へ移動させる。電圧と、その結果として、作動装置１０を駆動するための図４に示すような電流パルス１００とは、通常１．５μsecの期間印加される。作動装置の変位と、パドル移動とが、図５において参照符号１２で示される最大レベルまで急激に上昇した後、電圧パルス期間終了に続いて、図５において参照符号１３で示されるように、略同速度で降下する。第２の位置から第１の位置へ移動の際、パドル６０の変位の平均速度は、第１の位置から第の２位置へのパドルの変位の平均速度に略等しい。
【００１８】
本発明の好適実施例では、作動装置１０の変位の復帰速度、従ってパドルの移動も遅くなるが、これは作動装置１０に一層短い持続期間の駆動電圧（及び電流）パルス１６を印加することにより達成される。これは、パドル６０に対する変位時間を延ばす、換言すれば、図７において参照符号１７で示すように、第２位置から第１位置へのパドル６０の復帰の平均速度を減少させる効果がある。
【００１９】
図７に示す変位プロットは、比較的長いパルス１１０の発生に続いて、短い持続期間のパルス１６を発生させることにより、特別な要求に応じるために更に延長することができる。
【００２０】
パドルが静止する第１位置へのパドル６０の緩やかな復帰は（第２位置に向かうパドル６０の急速な動きに比較して）、ノズルチャンバへの増大したインクの流れを許容するが、これは入口チャネル５２からチャンバ内へ流れるインクに対して、減少した背圧が加えられることから生じる。
【００２１】
以上熱作動化される作動装置１０を利用するインク射出システムについて本発明の実施例を説明したが、他のタイプの作動装置にも適用できる。例えば、熱作動装置の代替として、圧電式作動装置または形状記憶合金作動装置を使用してもよい。
【００２２】
したがって、閉運動の間に変位時間を増大させ、その結果各々の方向への運動速度を変化させる目的で、上述したものとは異なる方法で作動装置を制御してもよい。
【００２３】
特許請求の範囲において限定される発明の範囲から逸脱しなければ上述の例に変形及び変更を加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
図１は、インクジェットプリンタのインク射出ノズルチャンバの一部を示す断面図である。
図１Ａは、図１のノズルチャンバの一部を示す図であって、ノズルチャンバのパドルが静止した第１位置にある状態を示す。
図２は、図１のノズルチャンバの一部を示す図であって、ノズルチャンバのパドルが静止した第１位置に復帰した状態を示す。
図４は、ノズルチャンバのパドル作動装置に印加される駆動電圧の特性図である。
図５は、図４に示した駆動電圧の印加時間とパドル作動装置の変位の関係を示すグラフである。
図６は、本発明の好適形態によるパドル作動装置に印加される駆動電圧の特性図である。
図７は、図６に示した駆動電圧の印加時間とパドル作動装置の変位の関係を示すグラフである。
【図１】
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【図１ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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