(57)【要約】【課題】トランスデューサの効率を高める液滴発生器を提供する。【解決手段】チャンバの壁部２３５の構造によって定められた圧力チャンバ３５と、チャンバ壁部の上に配置されて圧力チャンバ３５を覆うダイヤフラムプレート３７と、底面がダイヤフラムプレート３７に取り付けられた圧電トランスデューサ３９と、を含み、ダイヤフラムプレート３７は、ダイヤフラムプレート３７上に形成された凹部５１を有し、凹部５１が、圧電トランスデューサ３９の周縁部分２３９が凹部５１の上に張り出すように周縁部分２３９の下に位置する液滴発生器である。【選択図】図４
2007152947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバの壁部の構造によって定められた圧力チャンバと、
前記チャンバ壁部の上に配置されて前記圧力チャンバを覆うダイヤフラムプレートと、
底面が前記ダイヤフラムプレートに取り付けられた圧電トランスデューサと、
を含み、
前記ダイヤフラムプレートは、ダイヤフラムプレート上に形成された少なくとも一つの凹部を有し、前記凹部は、前記圧電トランスデューサの周縁部分が前記凹部の上に張り出すように前記圧電トランスデューサの周縁部分の下に位置する液滴発生器。
【請求項２】
前記凹部が、前記圧電トランスデューサの周縁部分を越えるように前記圧電トランスデューサから横方向に延びている請求項１に記載の液滴発生器。
【請求項３】
前記凹部が前記圧力チャンバの上方に部分的に位置する請求項１に記載の液滴発生器。
【請求項４】
前記凹部が前記周縁部分の輪郭をほぼなぞる請求項１に記載の液滴発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して液滴射出デバイスなどを含む液滴射出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷された媒体を作製するドロップオンデマンドのインクジェット技術が、プリンタ、プロッタ及びファクシミリ装置などの市販品に用いられている。一般に、インクジェット画像は、プリントヘッド又はプリントヘッドアセンブリに実装された複数の液滴発生器によって射出されたインク液滴を、受像面(receiver surface)に選択的に配置することによって形成される。例えば、プリントヘッドアセンブリと受像面とが互いに対して移動し、この際、液滴発生器は、例えば適切なコントローラによって適切な時に液滴を射出するよう制御される。前記受像面は、転写面や印刷媒体などの用紙とすることができる。転写面の場合、転写面に印刷された画像はその後に用紙などの出力印刷媒体に転写される。
【０００３】
このような技術としてはいくつかの関連技術がある（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
【特許文献１】米国特許第６，５８４，６６０号明細書
【特許文献１】米国特許第６，９６７，４３１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、トランスデューサの効率を高める液滴発生器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の液滴発生器は、チャンバの壁部の構造によって定められた圧力チャンバと、前記チャンバ壁部の上に配置されて前記圧力チャンバを覆うダイヤフラムプレートと、底面が前記ダイヤフラムプレートに取り付けられた圧電トランスデューサと、を含み、
前記ダイヤフラムプレートは、ダイヤフラムプレート上に形成された少なくとも一つの凹部を有し、前記凹部は、前記圧電トランスデューサの周縁部分が前記凹部の上に張り出前記トランスデューサの周縁部分の下に位置する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、トランスデューサの位置合わせの誤差に対する感度を小さくし、液滴発生器間のクロストークを低減し、射出エネルギーを減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、ドロップオンデマンドの印刷装置の実施の形態を示す概略ブロック図である。この装置は、コントローラ１０と、液滴を射出する複数の液滴発生器を含むことのできるプリントヘッドアセンブリ２０と、を含む。コントローラ１０は、駆動信号を各液滴発生器に提供することによって選択的に液滴発生器に通電する。各液滴発生器には圧電トランスデューサを用いることができる。他の例として、各液滴発生器は、剪断モードのトランスデューサ、環状の収縮(constrictive)トランスデューサ、電歪トランスデューサ、電磁トランスデューサ、又は磁気制限(magnetorestrictive)トランスデューサを用いることができる。プリントヘッドアセンブリ２０を、ステンレススチールなどからなる積層シート又はプレートのスタックで構成することができる。
【０００８】
図２は、図１に示す印刷装置のプリントヘッドアセンブリ２０に用いることのできる液滴発生器３０の実施の形態を示す概略ブロック図である。液滴発生器３０は、マニホールド、リザーバ、又はインクを含む他の構造体からインク３３を受け取る入口チャンネル３１を含む。インク３３はインク圧力・ポンプチャンバ（圧力チャンバ３５）に流れ込み、このチャンバは、例えば可撓性のダイヤフラム３７によって片側がはね返るようになっている。電気機械トランスデューサ３９が可撓性のダイヤフラム３７に取り付けられており、例えば圧力チャンバ３５の上方に位置することができる。電気機械トランスデューサ３９を圧電トランスデューサとすることができる。この場合、トランスデューサは、図２に示すように例えば電極４３の間に配置されて液滴射出信号及び非射出信号をコントローラ１０から受け取るピエゾ素子４１を含む。電気機械トランスデューサ３９を作動させるとインクがインク圧力チャンバ３５から出口チャンネル４５を通って液滴形成ノズル（オリフィス４７）に流れ、ここから、例えば転写面とすることのできる受像媒体４８に向けてインク液滴４９が射出される。
【０００９】
インク３３としては、溶融又は相変化した固体インクを使用することができる。また、電気機械トランスデューサ３９としては、例えば曲げモードで作動される圧電トランスデューサを使用することができる。
【００１０】
図３は、複数の液滴発生器３０（図２）を液滴発生器のアレイとして実装することのできるインクジェットプリントヘッドアセンブリ２０の実施の形態を示す概略立面図である。インクジェットプリントヘッドアセンブリ２０は、流体チャンネル層１３１即ち下部構造と、流体チャンネル層１３１に取り付けられたダイヤフラム層１３７と、ダイヤフラム層１３７に取り付けられたトランスデューサ層１３９と、を含む。流体チャンネル層１３１は液滴発生器３０の流体チャンネル及びチャンバを実装しており、ダイヤフラム層１３７は液滴発生器のダイヤフラム３７を実装している。トランスデューサ層１３９は液滴発生器３０の圧電トランスデューサ３９を実装している。液滴発生器３０のノズルは、例えばダイヤフラム層１３７の反対側にある流体チャンネル層１３１の外側表面１３１Ａに配置されている。
【００１１】
上記の例として、ダイヤフラム層１３７は、流体チャンネル層１３１に取り付けられるか又は接合されたステンレススチールのような金属のプレート又はシートを含む。更なる例として、流体チャンネル層１３１は、ステンレススチールなどのプレート又はシートの積層スタックを含むことができる。
【００１２】
図４は、チャンバの壁部２３５によって画定された圧力チャンバ３５と、チャンバ壁部２３５上に配置され、かつ圧力チャンバ３５上に位置するダイヤフラム３７と、底面がダイヤフラム３７に取り付けられた圧電トランスデューサ３９を含む液滴発生器の実施の形態を示す図である。ダイヤフラム３７は、圧電トランスデューサ３９のエッジ又は周縁部分２３９の下に位置する少なくとも１つの凹部（逃げ部、溝、切り溝又はくぼみ）５１を有する。これにより、圧電トランデューサ３９のエッジ又は周縁部分２３９は、トランスデューサのエッジ又は周縁部分を越えて横方向に延びるダイヤフラム３７の凹部５１の上に張り出すか又はこの上方に位置する。一般に、凹部５１は周縁部分２３９の輪郭をなぞることができる。凹部５１は、圧力チャンバ３５の一部の上方に部分的に位置することができる。
【００１３】
より一般的には、ダイヤフラムは、圧電トランスデューサの周縁部分又は外側エッジの一部の下に部分的に位置する少なくとも１つの凹部（逃げ部、溝、切り溝又はくぼみ）５１を含む。これにより、圧電トランスデューサの周縁部分は凹部の上に張り出しており、ダイヤフラムと接触しない。圧電トランスデューサと接触するダイヤフラムの部分を取付領域とみなすことができ、この領域は圧電トランスデューサの底面の面積よりも小さい面積を含む。
【００１４】
このような例を形成する方法としては、少なくとも１つの凹部（逃げ部、溝、切り溝又はくぼみ）５１をダイヤフラムに形成し、次にダイヤフラムをチャンバ壁部に取り付ける。次に、圧電トランスデューサをダイヤフラムに取り付ける。また、別の方法では、ダイヤフラムをチャンバ壁部に取り付けた後に凹部を形成することができる。また、例えば、ダイヤフラムの凹部は、化学エッチング、レーザエッチング、レーザ切断、機械加工又は他の適切な処理によって形成することができる。
【００１５】
圧電トランスデューサ又はダイヤフラム材料の弾性率よりも小さい弾性率を有する熱可塑性材料、熱硬化性材料、又は他の弾性材料もしくは粘弾性材料などの充填材１５１で各凹部５１を充填することができる。
【００１６】
図５に示すように、ダイヤフラム３７の実施の形態は、閉じたループを形成するように圧電トランスデューサ３９の全周縁部分をほぼなぞる単一の凹部５１を含むことができる。このような実施では、圧電トランスデューサ３９はダイヤフラム３７の下にあるアイランド部分３７Ａに取り付けられている。圧電トランスデューサ３９の全周縁部分が単一の閉じたループの凹部の上方に延びることができるように、アイランド部分３７Ａは圧電トランスデューサ３９の下で完全に重なることができる。また、圧電トランスデューサ３９が取り付けられたダイヤフラム３７のアイランド部分３７Ａを、チャンバ壁部の内側表面の突出部分内に（即ち、圧力チャンバの外側境界の突出部分内に）完全に入るようにすることができる。
【００１７】
図６に示すように、ダイヤフラム３７の他の実施の形態は、互いにほぼ向かい合って位置する第１の凹部５１と第２の凹部５１を含むことができる。
【００１８】
少なくとも１つの凹部５１の各々はチャンバ壁部２３５の一部と圧力チャンバの一部の上方に位置することができるため、凹部５１の横方向の範囲は、例えば、図４に全体的に示すように、下にある圧力チャンバ３５の外側境界の突出部にわたっている。
【００１９】
更なる例としては、圧電トランスデューサ３９は関連する圧力チャンバ３５の外側境界の突出部分を越えるように横方向に延ばすことができる。
【００２０】
本発明によれば、トランスデューサの位置合わせの誤差に対する感度を小さくし、液滴発生器間のクロストークを低減し、射出エネルギーを減少させることができる。
【００２１】
本願においては、出願時、又は、補正がある場合には補正時の請求の範囲は、変形物、代替物、変更物、改良物、同等物、そして本明細書に開示された実施の形態及び教示内容の実質的な同等物を包含し、これらの同等物は、現在では予測できないものや、認められていないものや、例えば出願人／特許権者及び他者から生じうるものを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ドロップオンデマンドの液滴射出装置の実施の形態を示す概略ブロック図である。
【図２】図１の液滴射出装置に用いることのできる液滴発生器の実施の形態を示す概略ブブロック図である。
【図３】インクジェットプリントヘッドアセンブリの実施の形態を示す概略立面図である。
【図４】液滴発生器の実施の形態を示す概略断面図である。
【図５】液滴発生器の実施の形態を示す概略図である。
【図６】液滴発生器の他の実施の形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０    コントローラ
２０    プリントヘッドアセンブリ
３０    液滴発生器
３５    圧力チャンバ
３７    ダイヤフラム
３７Ａ    アイランド部分
３９    トランスデューサ
５１    凹部
２３５    チャンバ壁部
２３９    周縁部分
【図１】
2007152947.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007152947.tif 000007
【図６】
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