(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーの容積を変えることにより長いチャンバー内の液体の圧力を変えてチャンバーの一端でノズルを通して小滴を射出して堆積させ、該射出された小滴を補充するのに要するよりも多量の液体の流れをチャンバー内に生じさせて、該多量の液体が、該ノズルを過ぎって通過することを特徴とする小滴堆積方法。
【請求項２】
該チャンバーは、バリアにより該チャンバーの長手方向に分割され、該液体が、該バリアの一方の側で一方の方向に流れ、他方の側で反対方向に流れることを特徴とする請求項１記載の小滴堆積方法。
【請求項３】
該チャンバーの容積が、該チャンバーの少なくとも一つの壁をゆがませる手段により変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の小滴堆積方法。
【請求項４】
該チャンバーの長手方向の壁が、ゆがむことを特徴とする請求項３記載の小滴堆積方法。
【請求項５】
該チャンバーの容積を、該チャンバーを囲む圧電物質により変化させることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の小滴堆積方法。
【請求項６】
操作時にチャンバーから射出された液体小滴を通過させるノズルを一端にもつ長いチャンバーと、
該小滴を射出するために該チャンバーの容積を変えることによって該チャンバー内の液体の圧力を変えるための手段と、
射出された小滴を補充するのに要するよりも多量の液体の流れをチャンバー内に生じさせる手段とからなり、
該多量の液体が、該ノズルを過ぎって通過することを特徴とする小滴堆積装置。
【請求項７】
操作時にチャンバーから射出された液体小滴を通過させるノズルをもつ長いチャンバーと、
該小滴を射出するために該チャンバーの容積を変えることによって該チャンバー内の液体の圧力を変えるための手段と、
射出された小滴を補充するのに要するよりも多量の液体の流れをチャンバー内に生じさせるための手段とからなり、
該多量の液体が、該ノズルを過ぎって通過し、該チャンバーが、該チャンバーの長手方向にバリアを有し、該液体が、該チャンバーの一端において、該バリアのまわりを通過することを特徴とする小滴堆積装置。
【請求項８】
該ノズルが、該チャンバーの長手方向の壁に設けられていることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
該チャンバーが、バリアによって該チャンバーの長手方向に分割され、該液体の流れが該バリアの一方の側では一方の方向に、他方の側では逆方向に流れることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項１０】
該長いチャンバーの一端に高圧チャンバーが設けられ、該高圧チャンバーにより、該液体が該バリアの一方の側から他方の側に流れ、該高圧チャンバーの容積が該長いチャンバーの容積と十分異なり、該長いチャンバー内の液体の圧力波が、該高圧チャンバー内の液体により反射させられることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
該チャンバーの容積が、該チャンバーの少なくとも一つの壁をゆがませる手段により変化させることを特徴とする請求項６〜１０の何れかに記載の装置。
【請求項１２】
該チャンバーの長手方向の壁が、ゆがむことを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
該チャンバーの容積を該チャンバーを区切っている圧電物質によって変化させることを特徴とする請求項６〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
該チャンバーの少なくとも１つの長手方向の壁が圧電物質から形成され、該物質を電圧の印加によって剪断モードに変形させる電極を有することを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
操作時にチャンバーから射出された液体小滴が通過するノズルをその一端にもつ長いチャンバーと、
該チャンバーの少なくとも１つの長手方向の壁を形成する圧電物質と、
該圧電物質に電圧を印加して剪断モードで該圧電物質を変形させることにより、該小滴を射出させるための電極と、
該射出された小滴を補充するのに要するよりも多量の液体の流れをチャンバー内に生じさせる手段と、
該チャンバーの長手方向に伸び、該チャンバー内に複数の流路を区切るためのバリアとから構成されている小滴堆積装置であって、且つ、該バリアの端が該ノズルから離れており、それによって、操作の際、当該過剰の液体流が、１つの流路から他の流路へ流れ、それによって該液体の流れが該ノズルを横切って通過することを特徴とする小滴堆積装置。
【請求項１６】
該長手方向の壁が、該バリアによって長手方向に分割されることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
該バリアが、該長手方向の壁に対し面平行に伸びることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
該バリアの各側にある該圧電物質が反対に分極された領域からなり、該圧電物質に電圧が印加されると該バリアの各側において該圧電物質を山形に変形させることを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１９】
該バリアが、該壁の一方の側にあって該液体にさらされているアース電位の第１電極、および該壁の他方の側にあって該液体にさらされていない第２電極を有する圧電物質の該長手方向の壁からなる請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
該バリアが２つの壁からなり、各壁の一方の側が液体にさらされ、各壁の他方の側が離れて互いに対向していることを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
該バリアの一端と、該ノズルが設けられ、該チャンバーの端壁を形成している構造との間に置かれた開口プレートを含むことを特徴とする請求項１９または２１記載の装置。
【請求項２２】
請求項１〜５のいずれか１項の方法によって操作されることを特徴とするプリンター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チャンバーの容積を変えることによりノズルを通してオンデマンドでチャンバーから小滴を射出する小滴堆積方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チャンバー容積の変動は圧電アクチュエータによって、たとえばチャンバーを区切っている圧電物質の偏位によって行われることが好ましい。そのような配置は参考文献として挙げる出願人の先の出願ＥＰ０２７７７０３Ａの明細書に開示されている。そのデバイスは、チャンバーの端壁内にノズルをもつ長いインク収納チャンバー（「エンド・シューター」配置として公知）に特徴がある。
そのようなデバイスに伴う問題は、使っていない間、チャンバー内のインクが劣化し、チャンバーの端に固体粒子を蓄積してノズルを塞ぐことである。これと同じ問題が、チャンバーの長壁の一部、たとえば中間にノズルがある場合（すなわち、「サイド・シューター」配置）、おそらくもっと軽いだろうが、生じ得る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はその好ましい態様において、ノズルに対し浄流を与えることによって、この問題を解決する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
ある一面において、本発明はチャンバー容積を変えることによって長いチャンバー内の液圧を変えてチャンバーの一端でノズルを通して小滴を射出して堆積させ、該射出小滴を補充するに要するよりも多量の液流をチャンバー内に生じさせて該液流をノズルに通過させることからなる小滴堆積方法を提供する。
また他の面において、本発明はそれを通して小滴をチャンバーから射出して堆積するためのノズルを一端に有する長いチャンバー、該チャンバーの容積を変えることによりチャンバー内の液圧を変えて小滴を射出するための部材、および該射出された小滴を補充するよりも多量の液流をチャンバー内に生じさせて該液流をノズルに通過させる部材からなる小滴堆積装置を提供する。
【０００５】
さらに他の面において、本発明はそれを通して小滴をチャンバーから射出して堆積するためのノズルを有する長いチャンバー、該チャンバーの容積を変えることによりチャンバー内の液圧を変えて小滴を射出するための部材、および該射出された小滴を補充するよりも多量の液流をチャンバー内に生じさせて該液流をノズルに通過させる部材、および該液流がチャンバーの一端でその回りに流れる長手方向バリアを有するチャンバーからなる小滴堆積装置を提供する。
【０００６】
ノズルはチャンバーの端壁内、あるいは長壁内にある。
チャンバーはバリアによって長手方向に分割され、液流はバリアの一方の側のある方向および他方の側の逆方向にある。
サイド・シューター配置において、長いチャンバーの一端にプレナムチャンバーがあり、そこを通って液流がバリアの一方の側から他方の側へ流れる。このプレナムチャンバーは、長いチャンバー内の液体の圧力波がプレナムチャンバー内の液体によって反射されるようになっている。
チャンバーの少なくとも一つの壁は、圧電物質で形成され、電圧を印加されることにより剪断モードで圧電物質を変形させる電極を有する。
【０００７】
さらに他の面において本発明は、それを通して小滴をチャンバーから射出して堆積するためのノズルを一端に有し、少なくとも一つの長壁が圧電物質で形成されているチャンバー、該圧電物質に電圧を印加して剪断モードに変形させることにより小滴を射出させるための電極およびチャンバーの長手方向に伸びてその中に複数の流路を区切り、その一端がノズルから隔たって液流が一つの流路から他の流路へノズルを通過するバリアからなる小滴堆積装置を提供する。
【０００８】
バリアは一般に長壁に対し面平行に伸びている。
あるいは、長壁はバリアによって長手方向に分割される。
圧電物質は対極領域からなり、バリアの各側に置かれることにより圧電物質に電圧が印加されると山形に変形する。
あるいは、バリアの各側にある圧電物質は、対向領域からなることにより、電圧が印加されるとバリアの各側において山形に変形する。
バリアはノズル軸を含む。
【０００９】
バリアは壁の一方の側にアース電位にあって液体にさらされた第１電極および壁の他方の側にあって液体にさらされていない第２電極を有する圧電物質の長壁からなる。
こうしてバリアは２つの上記壁からなり、各壁はそれぞれ一方の側を液体にさらされ、各壁の他方の側は互いに離れて対向している。
バリアの一端と、ノズルが区切られているチャンバーの端壁を形成する構造との間に、開口部をもつ（すなわち、有孔の）プレートを設けてもよい。
本発明はまた、上記方法によって操作される、あるいは上記装置を含むプリンターからもなる。
【００１０】
以下、図面を用いて本発明を説明するが、これらの図面は単に本発明の実施例を説明するためだけのもので、これらに限定されるものではない。
図１において、プリンターは（本発明に関連のある限り）ノズル１４内にそれぞれ６４流路の端末をもつ多数のプリントヘッド・モジュール１２を有するページ幅アレイ・プリントヘッド１０からなる。紙や他の印刷媒体１６は矢印１８で示すようにプリントヘッドを通過し、印刷ドット像がプログラムされたシーケンスに従ってノズルからの小滴の堆積によって形成される。モジュール１２は印刷解像度を増す（ドット間隔を減らす）ため、給紙方向に対し角度づけられている。
【００１１】
ページ幅アレイの代りに、もっと少数の（あるいは単一の）モジュール１２を、それ自体は公知のページ幅にわたって前後にモジュールを動かすための適当なトラバース部材とともに用いてもよい。しかし、多数のノズルをもつページ幅アレイにおいてノズルを清浄に保つことが特に重要なので、ページ幅アレイを図示してある。インクはヘッダータンク２２から矢印２０で示すように、小滴の堆積に要するよりも大きな率で供給され、後述するようにプリントヘッドを通って重力によって循環し、ポンプ２６を経由してヘッダータンク２２にもどる。プリントヘッドを通る循環のためにヘッダータンクによって供給される圧力は、一般に１０ｍｍ水圧である。
【００１２】
プリントヘッド・モジュール１２の構造を詳細に考える前に、本発明を概略説明している図２Ａ〜２Ｃを参照してみよう。
図２Ａは、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）のような対極圧電物質の２つのウエハ３０・３２からなるプリントヘッドの長手方向断面図である。これらのウエハは、その中を前後に通っている平行な流路３４を有し、長いチャンバー３６を形成するように流路と対向して組み立てられている。ウエハの間に、ＵＰＩＬＥＸ（商標）のような１枚のポリイミド・シート３８があり、チャンバーを２つの流路に区分するバリアを形成している。一般に各ウエハは１５０ｍｍ厚みで、シート３８は２０〜５０ｍｍ厚みである。ノズルプレート４０が各チャンバーの端にあってそれを閉じるように置かれ、各ノズル４２を供給している。電極４４・４６が、チャンバーの容積を変えてＥＰ０２７７７０３Ａに開示しているように音響圧力によって小滴４９を射出するように、チャンバーの各側でシート３８の上方と下方に設けられ、チャンバーの側壁（たとえば４８）を剪断モードで偏位されて山形にする。
【００１３】
各チャンバー３６において、シート３８はノズルに最も近い端５０でカットされ、チャンバーの上部に沿ってノズルに向かってインクが流れる道を与え、矢印５２のように下部に沿ってノズルから離れるようにインクを流し、このバリア端の回りの流れによってノズルの内端が洗浄される。
バリアは、図３の５４に示すように交差する代りに、チャンバーの電極支持側壁４４に対して面平行に供給される。
【００１４】
図４は、プリントヘッド・モジュール１２の１つの分解図である。部分的に厚み方向に伸びる複数の平行流路をもつ対極ＰＺＴウエハ５６・５８が、背中合せに組み立てられ、非流路部６０・６２が一対の背中合せの流路によって形成された１つのチャンバーの２つの部分の間にバリアを形成している。電極は図２の４４・４６と同様に流路の音響的活性部に設けられ、壁を偏位させて公知の原理によってノズル１４から小滴を射出する。ウエハ５６・５８の端とノズル１４が設けられているプレート６４との間に挟まれてプレート６６があり、非流路部６０・６２によって形成されたバリアの端を横切って各対の流路につなぐように長い開口部が設けられている。入口７０および出口７２のマニホールドが、各流路の開通面を閉じるカバープレートとしても配置されている。このモジュールは、図２のプリントヘッド１０で流体供給チャンバー７４・７６の間で受けられる。ノズルから射出される為の超過量のインクはウエハ５６を通って外側に各チャンバーを循環し、プレート６６の開口部６８を経てノズルの内面を横切り、ウエハ５８を経てもどる。
【００１５】
図５に図４のモジュールの変形を示す。ウエハ５６・５８は一対のウエハ７８・８０に置き換えられ、互いに対極してそれらの間に粘着フィルム層８２を介して設けられている。流路８４は各対のウエハを通して完全に設けられ、各対のウエハは互いにキャリア・プレート８６を介して設けられている。バリアをもつ各チャンバー８７からの各対の流路は長手方向に伸びるキャリア・プレート８６によって構成され、バリア端の回りの循環は図４のように開口プレート６６を経て矢印５２のように流れる。他の態様におけるバリア８６は、ノズル１４の軸を含むように整列される。各流路間の対極圧電物質部は、ＥＰ０２７７７０３Ａに開示しているように電圧を印加すると山形に変形するように各側で電極（図示せず）に適合している。
【００１６】
図６は電極の腐食を減らす性質をもつバリアの回りにインクを循環させることによってノズル面を横切る流れが生じる本発明の他の実施例を示す。
ＰＺＴウエハ８８・８９は流路を刻まれ、３つのグループに流路９０・９２・９４を形成するように対面しながら隣接している。電極が流路の間に壁９６・９８上に設けられ、アース電極は流路９０・９４に、ライン電極は流路９２にある。この流路はマスク・プレート１００によって、あるいは柔軟なシーラントを用いて逆補充することにより、インクを空に保たれる。それにより、インクと接している唯一の電極はアース電位にあり、ライン電位にある電極はそこから絶縁されている。電極と他の導電部との間における電解腐食が避けられる。
【００１７】
インクはたとえば流路９０から開口プレート６６を経て、壁９６・９８からなるバリア端とブラインド流路９２の回りを循環し、矢印５２のように流路９４を経てもどる。流れはブラインド流路９２のブランク・オフ端と揃った流路９０・９４の中間でノズル１０２を通過する。こうして流路９０・９４とプレート６６の開口部が、バリア９６・９８を含む単一の小滴射出チャンバーを構成する。通常の環境下では、壁９６・９８上の２つの電極対に共通の信号が加えられ、また流路９０・９４の他の長壁上の電極対にも加えられる。
【００１８】
図７はサイド・シューター・プリントヘッドに適用された本発明の実施例を示す。チャンバー１３０はバリア１３６によって長手方向に分割され、上部流路１５０と下部流路１５２を形成している。チャンバーの一端にあるプレナムチャンバー１４０によって、流路１５０を通ってインクが外側に矢印１２０のように流れて循環し、矢印１１０のように流路１５２を経てもどる。
【００１９】
ノズル１００がチャンバー１３０の長手方向の頂壁において流路１５０に沿って中間に設けられている。流路１５０に沿うインク流がノズル１００の内面を洗い流し、それを清浄に保つ。プレナムチャンバー１４０の容積はその中のインクが負の反射係数をもつに十分大きいように選ばれ、それによってインク入口や出口へのマニホールド接続であるかのように、圧力波を反射することができる。
この実施例のさらなる長所は、インク供給およびもどりマニホールドに対するプリントヘッド入口と出口接続が、ともにプリントヘッドの同一側にあることである。その結果、製造とインストールが容易になる。
【００２０】
本明細書（特許請求の範囲を含む）および／または図面に開示した各特徴は、他の開示・図示された特徴とは独立に本発明に属する。
本明細書における「本発明の目的」という記述は本発明の好ましい実施態様に関わるが、必ずしも特許請求の範囲内にある本発明の全実施態様に関わるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるプリントヘッドの斜視図。
【図２】  同プリントヘッドのそれぞれ長手方向断面図、一部破断断面図および一部破断斜視図。
【図３】  本発明の他の実施例を示す正面図。
【図４】  図１のプリントヘッドの一部を示す分解斜視図。
【図５】  本発明の他の実施例を示す斜視図。
【図６】  さらに他の本発明の実施例を示す分解斜視図。
【図７】  図２の実施例の変形例を示す長手方向断面図。
【符号の説明】
１０：  プリントヘッド
１２：  プリントヘッド・モジュール
１４：  ノズル
３０・３２：  ウエハ
３４：  流路
３６：  チャンバー
４２：  ノズル
４４・４６：  電極
５６・５８：  ウエハ
６０・６２：  非流路部
６４・６６：  プレート
６８：  開口部
７０：  入口
７２：  出口
７８・８０：  ウエハ
８４：  流路
８６：  キャリア・プレート
８７：  チャンバー
８８・８９：  ウエハ
９０・９２・９４：  流路
９６・９８：  バリア
１００：  マスク・プレート
１０２：  ノズル
１３０：  チャンバー
１３６：  バリア
１４０：  高圧チャンバー
１５０・１５２：  流路
１６０：  ノズル
【図１】
0004467858.tif 000002
【図２Ａ−Ｂ】
0004467858.tif 000003
【図２Ｃ】
0004467858.tif 000004
【図３】
0004467858.tif 000005
【図４】
0004467858.tif 000006
【図５】
0004467858.tif 000007
【図６】
0004467858.tif 000008
【図７】
0004467858.tif 000009