(57)【要約】  プリントヘッドのためのアクチュエータ（１）であって、このアクチュエータ（１）は、作動要素（２）と、この作動要素（２）に係合可能である密閉装置アセンブリ（３）とを備え、作動要素（２）は、それに印加される駆動信号に応じて、密閉装置アセンブリ（３）が基準平面（Ａ）から第１の距離（Ｘ０）にある休止形態と、密閉装置アセンブリ（３）が基準平面（Ａ）から第１の距離（Ｘ０）よりも大きい第２の距離（Ｘ１）にある第１の変形形態と、密閉装置アセンブリ（３）が基準平面（Ａ）と接触している第２の変形形態とを呈するように動作可能であり、制御モジュール（４）が、密閉装置アセンブリ上の衝撃の影響を減少させるために、密閉装置アセンブリ（３）が休止形態と第１の変形形態との間を移動することを生じさせるように、作動要素（２）に対する駆動信号を調節するように構成されている。
2016531024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリントヘッドのためのアクチュエータ（１）を駆動する方法であって、
前記アクチュエータ（１）は、
作動要素（２）と、
前記作動要素（２）に係合可能である密閉装置アセンブリ（３）と、
を備え、
前記作動要素（２）は、これに印加される駆動信号に応じて、
前記密閉装置アセンブリ（３）が基準平面（Ａ）から第１の距離（Ｘ０）にある休止形態と、
前記密閉装置アセンブリ（３）が前記基準平面（Ａ）から前記第１の距離（Ｘ０）よりも大きい第２の距離（Ｘ１）にある第１の変形形態と、
前記密閉装置アセンブリ（３）が前記基準平面（Ａ）と接触している第２の変形形態と、
を呈するように動作可能である、
方法において、
前記密閉装置アセンブリ（３）が前記休止形態と前記第１の変形形態との間を移動することを生じさせるために、第１の動作サイクル中に前記作動要素（２）に対して駆動信号を供給することを含むことを特徴とする、
方法。
【請求項２】
前記作動要素が前記休止形態から前記第２の変形形態に移行することを生じさせるために、第２の動作サイクル中に、前記作動要素（２）に前記駆動信号を供給することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アクチュエータ要素は圧電素子である、
請求項１又は２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記駆動信号は電圧波形として提供される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記駆動信号はプリントデータを含む、
請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
プリントヘッドのためのアクチュエータ（１）であって、
作動要素（２）と、
前記作動要素（２）に係合可能である密閉装置アセンブリ（３）と、
を備え、
前記作動要素（２）は、これに印加される駆動信号に応じて、
前記密閉装置アセンブリ（３）が基準平面（Ａ）から第１の距離（Ｘ０）にある休止形態と、
前記密閉装置アセンブリ（３）が前記基準平面（Ａ）から前記第１の距離（Ｘ０）よりも大きい第２の距離（Ｘ１）にある第１の変形形態と、
前記密閉装置アセンブリ（３）が前記基準平面（Ａ）と接触している第２の変形形態と、
を呈するように動作可能であり、
制御モジュール（４）が、前記密閉装置アセンブリ（３）が第１の動作サイクル中に前記休止形態と前記第１の変形形態との間を移動することを生じさせるために、前記作動要素（２）に対する駆動信号を調節するように構成されている、
アクチュエータ。
【請求項７】
前記制御モジュール（４）は、第２の動作サイクル中に、前記密閉装置アセンブリ（３）が前記休止形態から前記第２の変形形態に移行することを生じさせるために、前記駆動信号を調節するように構成されている、
請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記作動要素は少なくとも１つの圧電層を含む、
請求項６又は７のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記少なくとも１つの圧電層はバイモルフ素子として構成されている、
請求項８に記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記作動要素は複数の圧電層を備える、
請求項８又は９に記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
前記圧電層は、
前記複数の層に付設されている第１の電極に印加される第１の電圧と、
前記複数の層に付設されている第２の電極に印加される第２の電圧と、
前記複数の層に付設されている第３の電極に印加される第３の電圧と、
を使用して、制御されるように動作可能である、
請求項１０に記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
前記第１の電圧は前記第２の電圧よりも高く、前記第３の電圧は前記第１の電圧及び前記第２の電圧であるか又はこれらの中間であるように制御可能である、
請求項１１に記載のアクチュエータ。
【請求項１３】
前記密閉装置アセンブリ（３）は、前記圧電素子（２）の前記第２の変形形態において、前記基準平面（Ａ）に接触するように動作可能であるシーリング表面（３１）を備える、
請求項６から１２のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項１４】
インクジェット印刷のためのプリントヘッドであって、
請求項６から１３のいずれか１項に記載のアクチュエータ（１）と、
ノズル入口（６１）とノズル（６）とノズル出口（６２）とを有するノズル部分（５）と、
を備え、
前記ノズル入口は、前記基準平面（Ａ）上に配置されている前記ノズルの停止表面（５１）上に配置されている、
プリントヘッド。
【請求項１５】
前記第１の動作サイクルは、前記ノズル出口から少なくとも１つの液滴を発生させるように動作可能である、
請求項１４に記載のプリントヘッド。
【請求項１６】
前記第２の動作サイクルは、前記ノズル出口から液滴の放出を阻止するように動作可能である、
請求項１４又は１５に記載のプリントヘッド。
【請求項１７】
前記流体は光滑剤を含む、
請求項１４から１６のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
【請求項１８】
前記流体は化粧土を含む、
請求項１４から１６のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
【請求項１９】
少なくとも１つの液滴を発生させるために請求項１から５のいずれか１項に記載の方法を使用する請求項１４から１６のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
【請求項２０】
請求項１４から１９のいずれか１項に記載のプリントヘッドを備えるプリンタ。
【請求項２１】
前記駆動信号は、素地上に付着させられるべき画素に関するプリントデータを含み、
前記プリントデータは、画素が前記素地上に付着させられることが必要とされる時に、液滴放出を生じさせるために請求項１から５に記載の方法を使用して前記アクチュエータを駆動するように動作可能である、
請求項６から１３のいずれか１項に記載のアクチュエータを駆動するための駆動信号。
【請求項２２】
概ね添付図面の図２から図１１ｃを参照して前述された通りのプリントヘッドのためのアクチュエータを駆動する方法。
【請求項２３】
概ね添付図面の図２から図１１ｃを参照して前述された通りのプリントヘッドのためのアクチュエータ。
【請求項２４】
概ね添付図面の図２から図１１ｃを参照して前述された通りのプリントヘッド。
【請求項２５】
概ね添付図面の図２から図１１ｃを参照して前述された通りのアクチュエータを駆動するための駆動信号。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好ましくは、しかし、非排他的に、アクチュエータを有するプリントヘッドと、このアクチュエータを駆動するための方法に関し、このアクチュエータは、液滴発生をもたらすためにプリントヘッドで使用される。
【背景技術】
【０００２】
公知であるように、アクチュエータは電磁エネルギーを機械的移動に変換する。例えば、圧電アクチュエータは、制御された移動を生じさせることが望ましい構造／本体が連結されてもよい圧電素子を備える。この圧電素子は、電界Ｅを受ける時に、第１の形状から第２の形状に変形させられ、これによって、その圧電素子に連結されている本体／構造の対応する移動を生じさせる。
【０００３】
圧電アクチュエータの特に有利な使用が、インクジェットプリントヘッドのノズル部分から液滴を放出するために、そのインクジェットプリントヘッドのノズル部分におけるノズルへの入口を閉鎖／開放するための密閉装置（ｏｂｔｕｒａｔｏｒ）を制御することに関する。
【０００４】
密閉装置は、ノズルに対する入口における機械的封止を実現してそのノズルの中への流体の流れを停止／低減させるために、ノズル／ノズル部分と係合するように動作可能な任意の機械的要素である。
【０００５】
例えば、特許文献１が、図１に示されている、流体（例えば、光滑剤若しくは釉薬（ｇｌａｚｅ）又は化粧土（ｅｎｇｏｂｅ））をプリントするために使用される従来のプリントヘッド２００の一例を断面の形で示す。このプリントヘッド２００は、流体入口（図示されていない）と流体出口（図示されていない）とを有する流体チャンバ２０２を備え、この場合に、流体２０４が１バールの圧力を受けてその入口から出口にチャンバ２０２を通って流れる。
【０００６】
プリントヘッド２００は、そのアクチュエータに連結されており且つチャンバ２０２の内側に配置されている密閉装置２０７を有する圧電素子２０６の形状のアクチュエータを備え、及び、プリントヘッド２００は、さらに、プリントヘッドのノズル部分２０８を備え、及び、このノズル部分は、ノズル２０９を通過してチャンバ２０２の内側から素地２１０に至る流れの経路を実現するために、そのノズル部分内に設けられている少なくとも１つのノズル２０９を備える。
【０００７】
チャンバ２０２は、ノズル２０９又は流体出口を通過しないで、あらゆる箇所において流体がチャンバ２０２から出て行くことを阻止するために、弾性シール２１２を備えており、この場合に、このシ−ルは、チャンバ２０２内の圧電素子２０６を支持する働きをすると同時に、圧電素子２０６の偏位（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を可能にする。
【０００８】
密閉装置２０７が圧電素子２０６に直接的に連結されているので、この密閉装置２０７は、圧電素子２０６の偏位の方向に移動して、圧電素子２０６が非偏位位置／形態にある時にノズル２０９を閉鎖するように、且つ、圧電素子２０６が偏位位置にある時にノズル２０９に対する入口を開くためにノズル部分２０８から分離するように、ノズル部分２０８と係合するように構成されている。
【０００９】
上述の従来のプリントヘッド２００では、単一層の圧電素子２０６が開示されており、この場合に、電極が要素２０６の第１の表面との電気的接続の形に固定されており、一方、第２の電極は、要素２０６の第２の表面と接触する形に固定されており、及び、電界（例えば、電圧）がこれらの電極の両端間に印加される時に、圧電素子２０６の動作が実現される。
【００１０】
電子制御モジュール（図示されていない）が、例えば圧電素子２０６を駆動するために、例えば１ｋＨｚのような特定の周波数で圧電素子が振動する形で偏位するように、電圧波形のような制御可能な駆動信号でアクチュエータを駆動する目的で使用される。非偏位位置と偏位位置との間で圧電素子２０６を振動させることによって、液滴の形でのノズル２０９から流体の放出を生じさせることが可能である。
【００１１】
しかし、この駆動方法は、密閉装置２０７とノズル部分２０８との間の連続的な衝突の結果として生じる密閉装置２０７とノズル部分２０８との摩耗を引き起こす。
【００１２】
例えば、密閉装置２０７及び／又はノズル部分２０９及び／又はノズル２０９の漸進的な損傷（例えば、キャビテーション／摩擦摩耗によるポックマーク／溝（ｃｈａｎｎｅｌ））が、チャンバ２０２内でのシーリングの問題、又は、密閉装置２０７が非偏位位置にある時のチャンバ２０２からの漏洩の問題の原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】欧州特許第１９７２４５０（Ｂ）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、上述の欠点に対処する改良されたアクチュエータと、このアクチュエータを駆動するための方法とを提供することである。本発明は、インクジェット印刷における適用に特に適している。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の側面では、プリントヘッドのためのアクチュエータを駆動する方法が提供され、このアクチュエータは、作動要素と、作動要素に係合可能である密閉装置アセンブリとを備え、この作動要素は、それに印加される駆動信号に応じて、密閉装置アセンブリが基準平面から第１の距離にある休止形態と、密閉装置アセンブリが基準平面から第１の距離よりも大きい第２の距離にある第１の変形形態と、密閉装置アセンブリが基準平面と接触している第２の変形形態とを呈するように動作可能であり、この方法は、密閉装置アセンブリが休止形態と第１の変形形態との間を移動することを生じさせるために、第１の動作サイクル中に作動要素に対して駆動信号を供給することを含むことを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、この方法は、作動要素が休止形態から第２の変形形態に移行することを生じさせるために、第２の動作サイクル中に、作動要素に駆動信号を供給することを含む。
【００１７】
好ましくは、アクチュエータ要素は圧電素子である。
【００１８】
好ましくは、駆動信号は電圧波形として提供される。
【００１９】
好ましくは、駆動信号はプリントデータを含む。
【００２０】
第２の側面では、プリントヘッドのためのアクチュエータ１が提供され、このアクチュエータは、作動要素と、アクチュエータ要素に係合可能である密閉装置アセンブリとを備え、この作動要素は、それに印加される駆動信号に応じて、密閉装置アセンブリが基準平面から第１の距離にある休止形態と、密閉装置アセンブリが基準平面から第１の距離よりも大きい第２の距離にある第１の変形形態と、密閉装置アセンブリが基準平面と接触している第２の変形形態とを呈するように動作可能であり、及び、制御モジュールが、第１の動作サイクル中に密閉装置アセンブリが休止形態と第１の変形形態との間を移動することを生じさせるために、作動要素に対する駆動信号を調節するように構成されている。
【００２１】
好ましくは、この制御モジュールは、第２の動作サイクル中に作動要素が休止形態から第２の変形形態に移行することを生じさせるために、駆動信号を調節するように構成されている。
【００２２】
好ましくは、この制御モジュールは、第２の動作サイクル中に作動要素が休止形態から第２の変形形態に移行することを生じさせるために、駆動信号を調節するように構成されている。
【００２３】
好ましくは、駆動信号はプリントデータに関係する。
【００２４】
好ましくは、作動要素は少なくとも１つの圧電層を含む。
【００２５】
好ましくは、この少なくとも１つの圧電層はバイモルフ素子として構成されている。
【００２６】
好ましくは、この作動要素は複数の圧電層を備え、この圧電層は、その複数の層に付設されている第１の電極に印加される第１の電圧のレベルと、その複数の層に付設されている第２の電極に印加される第２の電圧のレベルと、その複数の層に付設されている第３の電極に印加される第３の電圧のレベルとを使用して、制御されるように動作可能であり、及び、第１の電圧は第２の電圧よりも高く、且つ、第３の電圧は第１の電圧と第２の電圧の間で制御可能である。
【００２７】
好ましくは、密閉装置アセンブリは、圧電素子の第２の変形形態において基準平面に接触するように動作可能であるシーリング表面を備える。
【００２８】
第３の側面では、ノズル入口とノズルとノズル出口とを備えるプリントヘッドが提供され、このノズル入口は基準平面上に配置された停止平面上に配置されており、及び、このプリントヘッドは、さらにアクチュエータを備え、及び、このアクチュエータは、作動要素と、アクチュエータ要素に係合可能である密閉装置アセンブリとを備え、及び、この作動要素は、それに印加される駆動信号に応じて、密閉装置アセンブリが基準平面から第１の距離にある休止形態と、密閉装置アセンブリが基準平面から第１の距離よりも大きい第２の距離にある第１の変形形態と、密閉装置アセンブリが基準平面と接触している第２の変形形態とを呈するように動作可能であり、及び、制御モジュールが、第１の動作サイクル中に密閉装置アセンブリが休止形態と第１の変形形態との間を移動することを生じさせるために作動要素に対する駆動信号を調節するように構成されている。
【００２９】
好ましくは、第１の動作サイクルは、ノズル出口から少なくとも１つの液滴を発生させるように動作可能である。
【００３０】
好ましくは、第２の動作サイクルは、ノズル出口から液滴の放出を阻止するように動作可能である。
【００３１】
好ましくは、その流体は光滑剤を含み、又は、その流体は化粧土を含む。
【００３２】
第４の側面では、少なくとも１つの液滴を生じさせるために上述の方法を使用するプリントヘッドが提供される。
【００３３】
第５の側面では、上述したプリントヘッドを備えるプリンタが提供される。
【００３４】
第６の側面では、Ｘ０とＸ１との間でインクジェットプリントヘッドのためのアクチュエータを駆動するための駆動信号が提供される。
【００３５】
本発明のさらに別の特徴と利点とが、添付図面において非限定的な具体例によって示されている後述される詳細な説明から、より明瞭になるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来技術の従来的なプリントヘッドの一例を断面図の形で示す。
【図２】初期形態の形での本発明の第１の実施形態によるアクチュエータの略図を示す。
【図３】第１の変形形態の形での図２のアクチュエータの略図を示す。
【図４】第２の変形形態の形での図２のアクチュエータの略図を示す。
【図５ａ】図２のアクチュエータの第１の電極と第２の電極と第３の電極との間の電圧差の一例を示す略図である。
【図５ｂ】図３のアクチュエータの第１の電極と第２の電極と第３の電極との間の電圧差の一例を示す略図である。
【図５ｃ】図４のアクチュエータの第１の電極と第２の電極と第３の電極との間の電圧差の一例を示す略図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による初期形態の形のアクチュエータの略図を示す。
【図７】第１の変形形態の形での図６のアクチュエータの略図を示す。
【図８】第２の変形形態の形での図６のアクチュエータの略図を示す。
【図９ａ−９ｂ】図９ａは、図２と図６のアクチュエータの２つの電極の間の電圧差を示す例示的な波形である。図９ｂは、図６のアクチュエータの動作の結果としての密閉装置の表面と基準平面との間の分離間隙を示す例示的な波形である。
【図１０ａ】本発明の第３の実施形態における圧電スタックアクチュエータを示す略図である。
【図１０ｂ】本発明の第３の実施形態における圧電スタックアクチュエータを示す略図である。
【図１０ｃ】本発明の第３の実施形態における圧電スタックアクチュエータを示す略図である。
【図１１ａ】本発明の第４の実施形態における圧電スタックアクチュエータを示す略図である。
【図１１ｂ】本発明の第４の実施形態における圧電スタックアクチュエータを示す略図である。
【図１１ｃ】本発明の第４の実施形態における圧電スタックアクチュエータを示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
これらの図をさらに詳細に参照すると、本発明の第１の実施形態では、図２が、初期／休止形態におけるアクチュエータ１の略図を示し、図３が、第１の変形形態におけるアクチュエータ１の略図を示し、図４が、第２の変形形態におけるアクチュエータ１の略図を示す。術語「初期形態」が、変形形態又は不変形形態の一方の形態にあるアクチュエータに限定されないということに留意されたい。
【００３８】
本発明の好ましい実施形態によるアクチュエータ１は、例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ）、及び／又は、チタン酸ビスマスナトリウム（ＢＮＴ）又は任意の適切な材料で形成されている圧電素子２を備え、及び、このアクチュエータに対する駆動信号の印加時に、制御された偏位を実現する。
【００３９】
好ましい実施形態では、圧電素子２は、バイモルフ素子として機能するように構成されている、１つ又は複数の圧電層を備える概ね平らな長方形プレートであり、この場合に、これらの１つ又は複数の層の駆動と収縮が、長さにおける横断方向の変化をその収縮に対して垂直方向の大きな曲げ変位に変換する曲げモーメントを生じさせる。こうした機能性が、例えばＰＩＣＭＡ（商標）  Ｂｅｎｄｅｒ  Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃアクチュエータ（例えば、ＰＬ１１２−ＰＬ１４０）のような既知の圧電素子を使用して得られ、このことが移動の完全な微分制御（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌ）を可能にする。この圧電素子の形状が長方形プレートに限定されず、正方形、円板形、又は、あらゆる適切な形状であってもよい。
【００４０】
この好ましい実施形態では、少なくとも１対の分極圧電層２１、２２が平らな表面に沿って互いに結合されており、この場合に、この２つの素子が互いに隣接して取り付けられている。層２１、２２は、圧電素子２に制御可能な駆動信号を供給するために、例えば層２１、２２の両端間の制御可能な電圧差を実現するために、ユーザによってアドレス可能な３つの電極又は端子Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に接続されている。
【００４１】
こうした多層構造が双方向変位を生じさせることが可能であり、この双方向変位では、１つの層が収縮し、且つ、別の層がより大きいか又はより小さい度合に収縮するか、又は、膨張するか、又は、収縮しない。
【００４２】
この構成を駆動するために、及び、圧電素子の偏位を生じさせるために、２つの電極Ｖ１、Ｖ２が２つの層２１、２２上に備えられており、一方、第３の電極Ｖ３が２つの層２１、２２の間に備えられている。制御モジュール４が、電極を駆動するために、例えば電極の両端間の制御可能な電圧差（ΔＶ）を実現するために、制御可能な駆動信号を供給するために使用される。
【００４３】
圧電素子２は、さらに、例えばブロック／リングタイプの構成として、多層スタックの形に構成された２つ以上の対の分極圧電素子を備えてもよく、この場合に、圧電素子の多層スタックは、下記の図１０ａ−１０ｃと図１１ａ−１１ｃとに示されているように、複数の対の二重層を駆動するために、制御モジュール４によって個別に又はグループとしてアドレス可能である相互嵌合した電極を備える。
【００４４】
この好ましい実施形態では、圧電素子２は、例えばその両端部の各々に向かって配置されているステンレススチールピンのような保持手段８上に配置されており、したがって、圧電素子２が保持手段８上の所定の位置に維持され、及び、圧電素子２が基準平面に対して凹方向及び／又は凸方向に偏位する。しかし、このような保持ピンは、例えばアクチュエータが中に配置されているプリントヘッドの表面、クランプ、弾性取付具等のような任意の適切な取付／保持手段を使用して置き換えられてもよい。理解されるように、下向き及び／又は側方の力が、圧電素子２を保持手段８に対する所定位置に保持するために圧電素子２に加えられてもよい。
【００４５】
本実施形態の場合には、例えば従来通りのプリントヘッド２００のようなプリントヘッド内でアクチュエータが使用される時に、密閉装置アセンブリ３は圧電素子２に取り付けられている。
【００４６】
密閉装置アセンブリ３は、例えば連結ロッド２９のような連結要素によって圧電素子２に連結されているバルブヘッド（ｖａｌｖｅ  ｈｅａｄ）３０を備える。バルブヘッド３０と連結ロッド２９とが、これらに接触する流体に対する機械的耐久性を実現する材料で製造されることが有利であることを理解されたい。したがって、後述する光滑剤のような流体を使用する時に、バルブヘッド３０は、ＮＢＲ  ７０  Ｓｈｏｒｅ  Ａ又はＴｉｔａｎｉｕｍ  Ｇｒａｄｅ  ５のような材料で製造され、一方、連結ロッド２９は、例えばＵｌｔｅｍ  １０００のような熱可塑性ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）で形成される。
【００４７】
Ｌｏｃｔｉｔｅ又はエポキシのような適切な接着剤を使用して、連結ロッド２９の第１の端部が圧電素子２に固定され、一方、その連結ロッド２９の遠位端部は、バルブヘッド３０の開放端部の中に挿入されて、Ｌｏｃｔｉｔｅ又はエポキシのような接着剤を使用してその開放端部内に固定される。代案の実施形態では、連結ロッド２９を必要とせずに、バルブヘッドは圧電素子２に対して直接的に結合される。
【００４８】
バルブヘッド３０の外部は、例えば、Ｒａ＝０．０５−１μｍの範囲内の、好ましくはＲａ＝０．４−０．８μｍの範囲内の表面粗さ（Ｒａ）を有する、概ね平らなバルブ表面（ｖａｌｖｅ  ｓｕｒｆａｃｅ）３１を第２の端部に備える。
【００４９】
圧電素子２が、図２に示されている、密閉装置アセンブリ３が基準平面Ａから第１の距離Ｘ０にある（即ち、Ｘ０にある）初期形態と、図３に示されている、密閉装置アセンブリ３が第１の距離Ｘ０よりも大きい基準平面Ａからの第２の距離Ｘ１にある（即ち、Ｘ１にある）第１の変形形態と、図４に示されている、密閉装置アセンブリ３が基準平面Ａに接触している（即ち、Ａにある）第２の変形形態とを呈するように、制御モジュール４が、例えば、圧電素子２に供給される印加電圧又は電圧差の形態の電界のような駆動信号を調節するように構成されている。
【００５０】
さらに、Ｘ０とＸ１とが基準平面Ａと密閉装置アセンブリ３のバルブ表面３１との間の距離に関係するということも理解されたい。さらに、密閉装置アセンブリ、圧電素子、又は、Ｘ０又はＸ１にあるバルブヘッドを説明する記述部分が、バルブ表面３１がそれぞれに基準平面Ａから距離Ｘ０又はＸ１にあるということを意味するものと解釈されるということを理解されたい。
【００５１】
図２では、密閉装置アセンブリ３がＸ０にある時に圧電素子２が変形していることが見てとれるが、上述したように、圧電素子２は、代案の実施形態では、密閉装置アセンブリ３がＸ０にある時に不変形状態にあるように構成されてもよい。
【００５２】
次の実施形態の場合には、必要に応じて圧電素子２が初期形態と第１の変形形態との間で反復的に偏位することを生じさせ、これによってＸ１からＸ０へのこうした偏位が液滴発生を生じさせるように、第１の動作サイクルにおいて、制御モジュール４が、圧電素子２に対する供給電圧を調節するように構成されている。
【００５３】
さらに、第２の動作サイクルでは、制御モジュール４は、さらに、圧電素子２を第２の変形形態に維持するように、圧電素子２に対する供給電圧を調節するように構成されている。
【００５４】
第１及び第２の動作サイクルは、特に、セラミックタイルのような素地の上へのノズル出口を通した液滴の制御された付着を可能にするという点で、極めて有利である。この機能性は、より詳細に後述される。
【００５５】
次にプリントヘッドの動作が光滑剤を使用して説明されるが、例えば、ボール紙／紙／食品包装物上の印刷のためのメチルエチルケトン又はアセトンを主成分とするインク、３Ｄ印刷のためのポリマー／金属ベースのインク、又は、セラミックス上の印刷のための化粧土、又は、チョコレートのような食品ベースの流体のような、任意の適切な流体が個別的な用途に応じて使用されることが可能であるということを理解されたい。
【００５６】
光滑剤自体は、焼成後に色彩を生じさせるための１つ又は複数の顔料を含んでもよく、及び／又は、同じ表面上で組み合わされてもよい光沢仕上げやマット仕上げや不透明仕上げのような様々な仕上げと、メタリックトーンと光沢のような特殊効果とを提供するために、粘土のような他の添加材料を含んでもよい。
【００５７】
ディジタル印刷のための光滑剤組成物の一例がスペイン国特許第２３８６２６７号明細書に開示されている。この光滑剤の粒径は概して０．１μｍ−４０μｍの範囲内であるが、好ましくは１０μｍまでであり、より好ましくは、光滑剤がＤ９０＜６μｍの粒径分布を有する。
【００５８】
代案として、化粧土がプリントヘッド内で使用されてもよく、この場合に、当業者に理解されるように、化粧土は、タイルの表面上に均一で綺麗なキャンバス（ｃａｎｖａｓｓ）又はプロファイルを提供するために使用される。
【００５９】
化粧土は、粘土粒子懸濁液であり、一方、光滑剤は、一般的に、一定の量の鉱物粒子／粉末が中に分散している液体部分によって作られている、水性又は溶剤ベースのガラスフリット懸濁液、又は、溶液中の懸濁液を含み、この場合に、個別的な光滑剤の配合はエンドユーザの要求に依存している。光滑剤は化粧土も含んでもよい。
【００６０】
プリントヘッドは、素地上に付着させられるべき光滑剤を収容するように設計されている流体チャンバを備え、この場合に、光滑剤は、制御された光滑剤供給システムから例えば０．１バールから１０バールの圧力で入口と出口とを通してそのチャンバに供給され、及び、この圧力は好ましくは０．５−１．５バールであり、好ましくは、この圧力は概ね１バールに等しい。
【００６１】
この流体チャンバは、貫通ノズル６を有するノズル部分５を備えており、このノズル６は、素地上への付着のために流体チャンバからノズル出口６２を経由して流体を放出することを可能にするために、流体チャンバとプリントヘッドの外部との間の流体連通を実現する。
【００６２】
一般的に、ノズル部分５は、その中に形成されている少なくとも１つのノズル６を有する流体チャンバの一部分を意味する。このノズル部分５は、例えばＰＥＥＫ（ＫＥＴＲＯＮ）、ＰＥＩ、ステンレススチール（ＬＳ３１６）、又は、シリコンのような、ユーザによって要求される特定の印刷用途で使用される流体に対して耐久性がある機械的及び化学的特性を有する任意の適切な材料で形成されており、この場合に、ノズル６は、例えば微細放電機械加工（ＥＤＭ）／レーザ機械加工／化学的エッチング等によって、適切な製造技術によって、そのノズル部分内に形成される。ノズル部分５は、流体チャンバの製造中にその流体チャンバと一体的に形成されてもよく、又は、プリントヘッドの製造中に流体チャンバの中に組み込まれ、例えばロックタイト（Ｌｏｃｔｉｔｅ）又はエポキシのような適切な接着剤を使用して所定位置に固定される別個の要素であってもよい。
【００６３】
光滑剤又は化粧土を使用する印刷の際に、好ましくは、ノズル６が３００μｍ−５００μｍの間の直径を有し、及び、概ね３７５μｍ−４２５μｍの間の直径を有し、及び、好ましくは、この直径が概ね４００μｍに等しいが、しかし、個々の用途、及び／又は、使用される光滑剤又は化粧土に応じて、ノズル直径は８０μｍ−１０００μｍの範囲内であってもよい。
【００６４】
この実施形態では、ノズル６は、ノズル部分５の停止表面５１上に配置されているノズル入口６１を備えており、この場合に、入口６１は、ノズル６よりも広い直径を有し、例えば１０００−２０００μｍの直径、及び、好ましくは〜１５００μｍの直径を有し、及び、さらに好ましくは、ノズル６の特定の直径に対して例えば６０°の傾斜で先細になっている。さらに、この実施形態では、ノズル出口６２がノズル６よりも大きい直径を有し、例えば１０００−２０００μｍの直径、及び、好ましくは〜１５００μｍの直径を有し、及び、ノズル６の特定の直径に対して例えば６０°の傾斜で先細になっているという点で、ノズル出口６２はノズル入口６１と同じ輪郭を有する。停止表面５１は基準平面Ａ上に位置している。
【００６５】
ノズル入口６１と出口６２とノズル６の特定の直径とテーパ値とが、個別的な用途及び／又は使用される光滑剤に応じて変化してもよいということを理解されたい。
【００６６】
ノズル出口６２上のテーパが、ノズルに隣接した表面における湿潤を生じさせ、及び、したがって、液滴の発生に悪影響を与え、一方、ノズル入口６１におけるテーパが、ノズル６の中への流体流を改善するということが知られている。しかし、当業者によって理解されるように、用途に応じて、ノズル入口６１又はノズル出口６２におけるテーパの特定の角度が減少させられるか、又は、完全に取り除かれてもよい。ノズル入口６１とノズル出口６２の直径とテーパが互いに同一であることは必要条件ではないが、特定の事例では、このことが当てはまる。
【００６７】
本発明による圧電素子２は、第２の変形形態において密閉装置アセンブリ３のバルブ表面３１がノズル部分５の停止表面５１と強制的に接触させられてノズル入口６１を概ね封止するように構成されているように、プリントヘッドの内側に配置されている。
【００６８】
本実施形態では、バルブヘッド３０は、約１．９ｍｍの内径と約４ｍｍの外径とを有する円筒形のチューブ形構成要素で形成されている。
【００６９】
しかし、バルブヘッド３０の直径はミリメートル範囲内の外径に限定されないが、ノズル入口６１の直径に少なくとも等しく、及び、ノズル入口６１の直径よりも大きいことが好ましいということを理解されたい。
【００７０】
さらに、バルブヘッド３０が円筒形であるという必要条件はないが、圧電素子２が第２の変形形態にある時（図４）には、そのバルブ表面３１がノズル入口６１を覆うために十分に延びるということを理解されたい。
【００７１】
したがって、バルブ表面３１がノズル部分５の停止表面５１と接触している時に、流体がノズル入口６１の中を通ってノズル６内に入ることが阻止／制限されるように、ノズル入口６１の周りに機械的なシール／障害物が備えられる。
【００７２】
上述の実施形態のすべてでは、バルブ表面３１は概ね平面状であり、及び、基準平面Ａに対して平行に配置されているが、バルブ表面３１が平面状であることに限定されず、及び、代案の実施形態では、凹状／凸状／ピラミッド形等であってもよく、しかし、あらゆる形態において、バルブ表面３１は、停止表面５１と接触していると同時にノズル入口６１の中への光滑剤の流れを阻止／制限するような形状にされていなければならないということを理解されたい。
【００７３】
第１の動作サイクル中に、制御モジュール４によって行われる駆動信号の調節によって、圧電素子２が曲げモードにおいて初期形態（図２）から第１の変形形態（図３）に変化しさらに初期形態（図２）に戻る形で偏位するように、圧電素子２が駆動される。この動作サイクルは、圧電素子２が、例えば０．１ｋＨｚから１０ｋＨｚの範囲内の振動数で、好ましくは０．８ｋＨｚｋから１．２ｋＨｚの範囲内の振動数で、さらに好ましくは１ｋＨｚの振動数で振動するように、反復されてもよい。
【００７４】
上述したように、第１の動作サイクルにおける圧電素子２の振動は、それに結合された密閉装置アセンブリ３の同一の振動数におけるＸ０とＸ１の間の対応する動きを生じさせ、この場合に、Ｘ０とＸ１の間の密閉装置アセンブリ３の移動が、後述するノズル５のからの流体の放出を生じさせる。
【００７５】
第１の動作サイクル中は、表面３１と表面５１との間に少なくともＸ０の分離間隙が存在しているということを理解されたい。したがって、従来のプリントヘッドとは対照的に、バルブ表面３１は、ノズル出口６２からの液滴放出中は、停止表面５１に物理的に接触しない。
【００７６】
この実施形態では、距離Ｘ０は概ね２μｍに等しいが、例えば０．１μｍから２５μｍの間の、好ましくは１μｍから３μｍの間の任意の適切な値が使用されてもよく、このことが、バルブ表面３１が距離Ｘ０にある時に、流体流がノズル６の中に流れ込むことが阻止されるか又は大きく制限されることを確実なものにする。
【００７７】
ノズル出口６２からの液滴の放出の最中にバルブヘッド３０と停止表面５１との間に衝突がないので、こうした機能性がバルブ表面３１及び／又はノズル部分５の間の摩擦摩耗／衝突によって生じさせられる影響を減少させるということを理解されたい。
【００７８】
駆動信号がプリントデータを含んでもよく、このプリントデータは、液滴がいつプリントヘッドから放出されなければならないか（即ち、画素がいつ素地上にプリントされることが必要とされるか）、及び、液滴がいつプリントヘッドから放出されてはならないか（即ち、画素がいつ素地上にプリントされることが必要とされないか）に関係するということを理解されたい。プリントデータはコンピュータを経由して制御モジュール４に送信されてもよく、この場合に、制御モジュールは、当業で公知であるように、対応する駆動信号をアクチュエータに提供する。
【００７９】
第１の動作サイクルが、プリントされるべき、即ち、そのためにプリントデータが存在しており且つ液滴の放出が必要とされている、互いに隣接する画素の間で繰り返し使用されることが好ましい。
【００８０】
例えばプリント実行（ｐｒｉｎｔ  ｒｕｎ）の終了時に、液滴の放出が不要である場合には、第２の動作サイクルが、液滴が放出される必要がない限り、即ち、素地上に画素がプリントされる必要がない限り行われる。
【００８１】
この第２の動作サイクルにおいては、制御モジュール４は、圧電素子２が第２の変形形態を呈するように駆動信号を調節する。第２の変形形態では、密閉装置アセンブリ３のバルブ表面３１はノズル部分５の停止表面５１と接触状態に位置しており、これによってノズル入口６１を概ね封止する。
【００８２】
バルブヘッド３０とノズル部分５との間の接触は、液滴が必要とされない時にだけ生じるので、密閉装置アセンブリ３とノズル部分５の間の摩耗が従来のプリントヘッドに比較して大きく減少させられ、及び、圧電素子２の反復的な動作サイクル後でさえも、密閉装置アセンブリ３及び／又はノズル部分及び／又はノズルに対する損傷と、これによるノズルの閉鎖との発生可能性が、減少させられる。
【００８３】
図２−４で説明されている動作サイクルのための駆動方式の一例が、図５ａ、図５ｂ、図５ｃに示されており、これらは、圧電素子２の特定の変位を実現するために、圧電素子２の電極の両端間の電圧差として印加される駆動信号の例を示す。層２１と層２２は、分極方向矢印２４で示されているように同一の方向に分極化されている。
【００８４】
圧電素子２の層の両端間の電圧差が０Ｖに概ね等しい時には、圧電素子２は不変形形態にあり、したがって、バルブ表面３１は停止表面５１からＸ０とＸ１との間に位置させられている。
【００８５】
第１の動作サイクルの場合には、圧電素子２は、最初に、バルブ表面３１がこの実施形態では停止表面５１から２μｍに概ね等しいＸ０にあるように初期形態に偏位させられている。この形態は、Ｖ１とＶ３の両端間に約−２８Ｖ  ＤＣの電圧差を印加し、これによって図５ａに矢印２３で示されている方向に圧電素子層２１が収縮することを生じさせることによって、及び、これと同時に、層２２が層２１よりも小さい度合に収縮するように約−２Ｖの電圧差をＶ３とＶ２の両端間に印加することによって得られる。層２１のより大きい収縮の結果として、バイモルフ圧電素子２が、密閉装置アセンブリがＸ０にある（図２）ように変形する。
【００８６】
その次に、圧電素子２は、本実施形態では停止表面５１から概ね３０μｍに等しい距離であるＸ１にバルブ表面３１が位置しているように、第１の変形形態に偏位させられる。
【００８７】
この形態は、例えば、層２１が変形しないようにＶ１とＶ３の両端間に約０Ｖの電圧差を印加することによって、及び、これと同時に、図５ｂに矢印２３で示されている方向に層２２が収縮するように、Ｖ３とＶ２の両端間に約−３０Ｖの電圧差を印加することによって得られる。層２２の収縮の結果として、バイモルフ圧電素子が、密閉装置アセンブリ３が第１の変形形態にあるように即ちＸ１に位置する（図３）ように変形する。
【００８８】
第１の変形形態を終了するために、圧電素子は、上述した初期形態に戻るように偏位させられ、即ち、密閉装置アセンブリがＸ０に位置するように偏位させられる。
【００８９】
圧電素子２が第１の変形形態である期間中に、即ち、バルブ表面３がＸ１に位置している時に、光滑剤がノズル入口６１を通ってノズル６の中に流れ、及び、この光滑剤は、ノズル６が一杯になるまで、又は、ノズル６を一杯に満たすノズル入口６１の中への光滑剤の流入を阻止する／著しく制限するのに十分な距離にバルブ表面３１と停止表面５１との間の間隙が減少させられるまで、即ち、バルブ表面３１が概ねＸ０に位置するまで、ノズル入口６１の中へ流れ込み続ける。
【００９０】
Ｘ０とＸ１との間でバルブ表面を駆動するために波形を使用して圧電素子２を駆動することが、例えば素地上に付着させられる画素としての液滴のノズル６からの放出を生じさせる。
【００９１】
さらに別の液滴がノズル６から素地表面に放出されることが必要とされる場合に、例えば、さらに別の画素が素地上に付着させられることが必要とされる場合には、同じ第１の動作サイクル、又は、その変形が繰り返され、即ち、圧電素子２がＸ０とＸ１との間で偏位することが引き起こされる。制御モジュール４によって調節されるこうした機能性が、通信ネットワーク（例えば、インターネット）やストレージメディアを経由して、又は、制御モジュールに接続されているコンピュータターミナルを経由して、又は、任意の他の適切な手段によって、波形又はプログラム命令として制御モジュール４に提供されることが可能である。
【００９２】
光滑剤がノズル入口６１の中に流れ込むことが阻止され／著しく制限される距離Ｘ０は、チャンバ内の圧力、バルブ表面３１がノズル入口６１の周縁部を越えて外方に延びる距離、流体がノズル入口６１を通過してノズル６の中に流れ込むのに十分な距離だけバルブ表面３１が停止表面５１から分離させられている時間、及び、個々の光滑剤特性を含む要因に依存している。
【００９３】
したがって、Ｘ０は、プリントヘッド内で使用されている光滑剤と、ノズルによってもたらされる流れの制限と、バルブ表面３１を画定するバルブヘッド直径とによって決定される。しかし、流体チャンバ内の流体の圧力が、Ｘ０の場合の最小分離間隙に影響を与え、この場合に、流体チャンバ内の圧力を増大させることは、特定の間隙の場合の入口６１を通る光滑剤の流れに影響し／増大させるということを理解されたい。
【００９４】
さらに、バルブ表面３１がノズル入口６１に対して外方に延びる距離も、ノズル入口６１の中への光滑剤の流入に影響を与え、したがって、バルブ表面３１がノズル入口６１を越えて延びる距離を増大させることがノズル入口６１の中への光滑剤の流れを減少させるだろう。
【００９５】
したがって、距離Ｘ０は、個別的な流体に応じて、及び／又は、個別的なシステムパラメータに関して、設定されることが可能であり、及び、駆動信号に応じて変化させられることが可能である。あらゆる（又は、多数の）作動を測定するワンオフトリム（ｏｎｅ−ｏｆｆ  ｔｒｉｍ）又は能動システムが、Ｘ０、Ｘ１、及び、停止表面５１に対する適正な偏位がアクチュエータ１によって概ね得られて維持されることを確実なものにするために使用されることが可能である。本明細書で説明されているすべての実施形態の場合に距離Ｘ０、Ｘ１が、例えば、プリントヘッドの動作状態、及び、アクチュエータの公差、及び／又は、印加された駆動信号を原因として、例えば±５０％まで変化してもよいが、好ましくは±１０％未満で変化してもよいということを理解されたい。
【００９６】
液滴の放出が必要とされない場合、即ち、素地上に液滴が付着させられることが必要とされない場合には、圧電素子２が第２の変形形態に偏位させられて、バルブ表面３１が停止表面５１と接触する。
【００９７】
図５Ｃに示されている第２の変形形態は、層２１が矢印２３によって示される方向に収縮するようにＶ１とＶ２との両端間に例えば約−３０Ｖの電圧差を印加することによって、及び、これと同時に、層２２が変形しないようにＶ３とＶ２との両端間に例えば約０Ｖの電圧差を印加することによって得られる。層２１の収縮の結果として、圧電素子２が第２の変形形態にあるように、及び、バルブ表面３１が停止表面５１と強制的に接触させられ、これによって、光滑剤がノズル６の中に流入することが阻止され／著しく制限されるようにノズル入口６１の中への流入を封止／制限するように、圧電素子が変形する。
【００９８】
放出される液滴の体積が、液滴が放出される時点でのノズル内の流体の体積によって決定されるということを理解されたい。ノズル内の流体の体積は、ノズル形状、チャンバ内の圧力、バルブ表面３１がノズル入口６１の直径に対して外方に延びる距離、及び／又は、流体がノズル入口６１を通ってノズル６の中に流入するのに十分な距離だけバルブ表面３１が基準平面Ａから分離させられている時間を含む、幾つかの要因に依存しているということを理解されたい。典型的な動作時には、例えば０．５バール−３バールの間に、及び、好ましくは概ね１バールに、圧力が流体チャンバ内で一定不変に維持されることが好ましく、一方、ノズル及びバルブヘッドの形状は一定不変である。
【００９９】
したがって、第１及び第２の動作サイクルを制御することが、ノズル６内の流体の体積をユーザが調節することを可能にし、及び、したがって、ノズル６からの放出液滴の液滴サイズをユーザが調節することを可能にするということを理解されたい。したがって、可変的な液滴サイズが、駆動波形を変化させることによって実現されることが可能である。ノズル内の流体メニスカスがノズル出口６２に達する時に、且つ、湿潤がプリントヘッドの外側上で生じる前に、ノズル６内の流体の最大体積が実現される。
【０１００】
上述した実施形態では、アクチュエータ１が、少なくとも１対の圧電層２１、２２を備える多層圧電素子２として説明されているが、図６から図８に示されている第２の実施形態では、Ｌｏｃｔｉｔｅ又はエポキシのような適切な接着剤を使用して例えばセラミックス（Ａｌ２Ｏ３）又はステンレススチール層のような硬質の素地層４２に結合させられている単層２２の圧電素子２０を有するアクチュエータ４１が説明されている。第１の実施形態において上述されている要素と同じ要素に対して、同じ照合番号付けが使用されている。
【０１０１】
したがって、図６から図８を参照すると、硬質の素地層４２は圧電素子２０にバイモルフ機能性を提供し、これによって、圧電層２２が収縮又は膨張する時に、圧電素子２０が基準平面Ａ上の停止表面５１に対して凹方向又は凸方向に変形する。層２２の分極化の方向が矢印２４によって表されており、一方、収縮／膨張の方向が矢印２３（図６には示されていない）によって表されている。
【０１０２】
圧電素子２０に取り付けられている密閉装置アセンブリ３のバルブ表面３１は、アクチュエータ４１が初期形態（図６）にある時に、停止表面５１上に位置している。本実施形態の初期形態が、圧電素子２０が変形させられていないという点で、第１の実施形態のアクチュエータ１とは異なっているということを理解されたい。
【０１０３】
電極Ｖ１、Ｖ２が圧電素子２０上に備えられており、及び、圧電素子２０は、バルブ表面３１が停止表面５１から距離Ｘ０にあるように圧電素子２０が第１の変形形態に偏位する形に動作可能であるように構成されており、及び、この実施形態では、Ｘ０は２μｍに概ね等しく（図７）、及び、圧電素子２０は、バルブ表面３１が停止表面５１から距離Ｘ１にあるように第２の変形形態にさらに偏位する形に動作可能であり、及び、この実施形態ではＸ１は３０μｍに概ね等しく（図８）、及び、圧電素子２０はＸ０とＸ１との間を振動するように動作可能である。
【０１０４】
第１の実施形態に関連して上述したように、アクチュエータ４１がプリントヘッド内のアクチュエータとして使用される時に、及び、ノズル出口６２からの液滴の放出が必要とされる時に、圧電素子２０は、バルブ表面３１がＸ０とＸ１との間で偏位するように偏位させられ、及び、圧電素子２０は、液滴がプリントされる必要がない時には第２の変形形態に偏位させられる。
【０１０５】
図９ａは、０Ｖ、ＶＬ１、ＶＬ２の間の電圧差（ΔＶ）を伴う圧電素子２０を駆動するための波形の一例を示し、一方、図９ｂは、圧電素子２０の動作の結果としてのバルブ表面３１と停止表面５１／基準平面Ａとの間の分離間隙を示す波形の一例である。
【０１０６】
（Ｔ１０１）では、バルブ表面３１が停止表面５１からＸ１に移動する形で圧電素子２０が偏位するように、電極Ｖ１、Ｖ２の両端間の電圧差は０からＶＬ２に増大させられ、及び、（Ｔ１０３）では、バルブ表面３１がＸ１からＸ０に移動するように電圧差がＶＬ２からＶＬ１に減少させられる。この実施形態では、ＶＬ１は例えば２Ｖに概ね等しくてもよく、一方、ＶＬ２は３０Ｖに概ね等しくてもよい。さらに、本実施形態では、Ｘ０は２μｍに概ね等しく、Ｘ１は３０μｍに概ね等しい。
【０１０７】
理解されるように、Ｘ０とＸ１との間の圧電素子２０の偏位は、ノズル６から素地上への液滴の放出を結果的に生じさせる。
【０１０８】
液滴の放出が不要である時には、電圧差（ΔＶ）は、密閉装置３が初期形態に戻るように（例えば、Ｔ１１０において）圧電素子２０の両端間で約０Ｖに減少させられ、この場合に、バルブ表面３１は、ノズル入口６１を通してノズル６の中に光滑剤が流入することをそのノズル表面３１が阻止するように、停止表面５１と接触している。
【０１０９】
この実施形態では、例えばＴと２Ｔの間の周波数が１ｋＨｚに概ね等しいが、駆動波形は個々のユーザ用途にしたがって調節されてもよい。例えば、液滴放出の増加が必要とされる場合には、これに応じて、波形の周波数が増大させられる。
【０１１０】
理解されるように、圧電素子２０に関する図９ａと図９ｂに示されている駆動波形に類似した駆動波形が、圧電素子２を駆動するために使用されてもよい。２つの層を備える圧電素子２を使用することは、単一の層だけを有する圧電素子２０に比較してより低い電圧しか必要としないが、圧電素子２と圧電素子２０の両方が類似の機能性を実現するために動作可能である。
【０１１１】
簡単に上述したように、多層圧電スタックが、概略的に上述したアクチュエータの機能性を提供するために使用されることが可能であるということを理解されたい。
【０１１２】
このスタックは、それに付設されている第１及び／又は第２及び／又は第３の電極を各々が有する、互いに結合された複数の分極圧電層を備え、この場合に、これらの層は、例えば電極の両端間の電圧差（ΔＶ）のような電界に応じて収縮又は膨張するように動作可能であり、及び、膨張又は収縮が、電界の方向と分極化の方向とに依存している。例えば電圧波形のような駆動信号を使用して圧電層の多重スタックを駆動することが、当業者によって容易に理解されるだろう。
【０１１３】
図１０ａ−１０ｃに示されている別の実施形態では、圧電素子７０は、例えば個別的な圧電層のスタックとしてスタック構成の形で互いに堅固に結合されている個別の圧電層７１−７６で形成されており、この場合に、互いに隣接して結合されている層が、分極矢印７７で示されているように、互いに反対に分極化させられている。
【０１１４】
圧電素子７０は、交互嵌合した電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を有し、この場合に、層７１、７２、７３の各々は電極Ｖ１に電気的に接続されており、層７４、７５、７６の各々は電極Ｖ２に電気的に接続されており、一方、層７１−７６のすべては各々に電極Ｖ３に電気的に接続されている。
【０１１５】
圧電素子７０は、プリントヘッドからの制御された液滴放出のために、プリントヘッドにおいて図２−４において上述した機能性を提供するために駆動されることが可能であり、この場合に、圧電素子２は圧電素子７０によって置き換えられている。上述した要素と同じ要素に対して同じ照合番号付けが使用されるだろう。
【０１１６】
圧電素子７０が密閉装置アセンブリ３／バルブ表面３１が停止平面５１から距離Ｘ０にある、図２に示されている（上記）初期形態と、図３に示されている、密閉装置アセンブリ３／バルブ表面３１が停止平面から距離Ｘ１にあり且つ距離Ｘ１が距離Ｘ０よりも大きい第１の変形形態と、図４によって上記で示されている、密閉装置アセンブリ３／バルブ表面３１が停止表面５１に強制的に接触させられている第２の変形形態との中の１つの形態を呈するように、制御モジュール４が、圧電素子７０に対する印加電圧又は電圧差（ΔＶ）の形態の例えばプリントデータのような駆動信号を調節するように構成されている。
【０１１７】
圧電素子７０のすべての層の両端間の電圧差（ΔＶ）が互いに概ね等しい時には、圧電素子７０は不変形形態にある。
【０１１８】
第１の動作サイクルでは、圧電素子７０は、最初に、バルブ表面３１がＸ０に位置するように初期形態に偏位させられ、このＸ０は本実施形態では停止表面５１から２μｍに概ね等しい。
【０１１９】
こうした形態は、約２Ｖ、−２Ｖ、及び、２Ｖの電圧差がそれぞれに層７１−７３の両端間で与えられるように、Ｖ１に対して３０Ｖに概ね等しい電圧を印加し、Ｖ２に対して０Ｖに概ね等しい電圧を印加し、Ｖ３に対して２８Ｖに概ね等しい電圧を印加することによって得られ、及び、層７４−７６の両端間の約２８Ｖ、−２８Ｖ、及び、２８Ｖがそれぞれに、図１０ａに収縮矢印７９と膨張矢印８０によって示されている方向に圧電素子７１−７６が概ね収縮及び膨張することを結果的に生じさせる。概ね同時的な層７１−７３の収縮と層７４−７６の膨張との結果として、バイモルフ圧電素子７０は、基準平面Ａに対して凸方向に変形し、この結果として、密閉装置アセンブリ３は、バルブ表面３１が停止表面５１から距離Ｘ０に位置するように概ね垂直方向に下方に偏位させられる。
【０１２０】
その次に、バルブ表面１が、本実施形態では停止表面５１から概ね３０μｍに等しいＸ１に位置しているように、圧電素子７０が第１の変形形態に偏位させられる。
【０１２１】
この形態は、例えば、−３０Ｖに概ね等しい電圧をＶ１に印加することと、これと同時に概ね０ＶをＶ２とＶ３とに印加することとによって得られ、したがって、層７１−７３の両端間の約−３０Ｖ、３０Ｖ、−３０Ｖの電圧差がそれぞれに、概ね図１０ｂにおける膨張矢印８０によって示されている方向に、これらの層の膨張を生じさせ、一方、層７４−７６は、それらの両端間のゼロの電圧差のために変形しない。層７１−７３の膨張と層７４−７６の不変形との結果として、バイモルフ圧電素子７０は、基準平面Ａに対して凹方向に変形し、したがって、密閉装置アセンブリ３は、バルブ表面３１が停止表面５１から距離Ｘ１に位置するように概ね垂直方向に上方に偏位させられる。
【０１２２】
第１の動作サイクルを終了するために、圧電素子は、図１０ａに関連して上述したように、その初期形態に戻る形で偏位させられる。
【０１２３】
第２の動作サイクルの機能性を提供するために、例えば、プリントヘッドから液滴が放出される必要がない時に、圧電素子７０は第２の変形形態に偏位させられる。
【０１２４】
この形態は、例えば、３０Ｖに概ね等しい電圧をＶ１とＶ３とに印加することと、これと同時に概ね０ＶをＶ２に印加することとによって得られ、したがって、層７１−７３の両端間の約０Ｖの電圧差がそれぞれにこれらの層の不変形を結果的にもたらし、一方、層７４−７６の両端間の約３０Ｖ、−３０Ｖ、３０Ｖの電圧差が、概ね図１０ｃに膨張矢印８０で示されている方向におけるこれらの層の膨張をそれぞれに結果的に生じさせる。
【０１２５】
層７４−７６の膨張と、層７１−７３の不変形との結果として、バイモルフ圧電素子７０は、基準平面Ａに対して凸方向に変形し、したがって、密閉装置アセンブリ３は第２の変形形態へと概ね垂直方向に下方に偏位させられ、したがって、バルブ表面３１は停止表面５１に強制的に接触させられ、これによって、光滑剤がノズル６の中に流入できないようにノズル入口６１を概ね封止する。
【０１２６】
マルチスタックを説明する上記実施形態が電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の個別的な制御を必要とするが、図１１ａ−１１ｃは、第４の実施形態における、スタック構成の形に互いに堅固に結合されている個別的な圧電層１７１−１７６で形成されている圧電素子１７０を示す。分極矢印１７７で示されているように、互いに隣接する層１７１、１７２と互いに隣接する層１７５、１７６とが互いに逆に分極化されている。さらに、それぞれに層１７１、１７２と層１７５、１７６とに結合されている互いに隣接する層１７３、１７４は、それぞれに、互いに同一の方向に分極化されているが、これらの層に隣接する層、即ち、層１７２と１７５に対しては、それぞれに反対に分極化されている。
【０１２７】
図１１ａ−１１ｃの圧電素子１７０は交互嵌合した電極Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を有し、この場合に層１７１、１７２、１７３は各々に電極Ｖ１に電気的に接続されており、層１７４、１７５、１７６は各々に電極Ｖ２に電気的に接続されており、一方、すべての層１７１−１７６はＶ３に電気的に接続されている。
【０１２８】
圧電素子１７０は、制御された液滴の放出のために図２−４で上述した機能性を提供するように駆動されることが可能であり、この場合には、圧電素子２は圧電素子１７０によって置き換えられる。同じ照合番号付けが、上記要素と同じ要素に対して使用されるだろう。
【０１２９】
圧電素子１７０が、図２（上記）に示されている、密閉装置アセンブリ３／バルブ表面３１が停止表面５１から距離Ｘ０にある初期形態と、上記図３によって示されている、密閉装置アセンブリ３／バルブ表面３１が、基準平面Ａ上に位置している停止表面５１上のノズル入口６１から第２の距離Ｘ１にあり、及び、距離Ｘ１は第１の距離Ｘ０よりも大きい、第１の変形形態と、上記図４に示されている、密閉装置アセンブリ３／バルブ表面３１が停止表面５１に強制的に接触させられる第２の変形形態との中の１つの形態を呈するように、制御モジュール４が、例えば、圧電素子１７０に供給される電圧又は電圧差（ΔＶ）の形態のプリントデータのような駆動信号を調節するように構成されている。
【０１３０】
圧電素子１７０のすべての層の両端間の電圧差（ΔＶ）が概ね等しい時には、この圧電素子１７０は不変形形態にある。
【０１３１】
第１の動作サイクルでは、圧電素子１７０は、最初に、バルブ表面３１が本実施形態では停止表面５１から概ね２μｍに等しいＸ０に位置しているように、第１の変形形態に偏位させられる。
【０１３２】
この形態は、例えば、０Ｖに概ね等しい電圧をＶ１に印加することと、３０Ｖに概ね等しい電圧をＶ２に印加することと、２８Ｖに概ね等しい電圧をＶ３に印加することとによって得られ、したがって、それぞれに層１７１−１７３の両端間の約−２８Ｖ、＋２８Ｖ、−２８Ｖの電圧差と、それぞれに層１７４−１７６の両端間の約−２Ｖ、＋２Ｖ、−２８Ｖの電圧差が、概ね図１１ａにおける収縮矢印１７９によって示されている方向における圧電層１７１−１７６の収縮を生じさせる。層１７１−１７３の収縮は層１７４−１７６の収縮よりも著しく大きく、この結果として、バイモルフ圧電素子１７０は、基準平面Ａに対して凸方向に変形し、したがって、密閉装置アセンブリ３は、バルブ表面３１が停止表面５１から距離Ｘ０に位置するように概ね垂直方向に下方に偏位させられる。
【０１３３】
この後に、圧電素子１７０は、バルブ表面３１が、本実施形態では停止表面５１から概ね３０μｍに等しいＸ１に位置しているように、第１の変形形態に偏位させられる。
【０１３４】
この形態は、例えば、３０Ｖに概ね等しい電圧をＶ２に印加することと、これと同時に概ね０ＶをＶ１とＶ３とに印加することとによって得られ、したがって、層１７４−１７６の両端間の約−３０Ｖ、３０Ｖ、−３０Ｖの電圧差が、それぞれに概ね図１１ｂにおける収縮矢印１７９によって示されている方向における、これらの層の膨張を生じさせる。
【０１３５】
層１７４−１７６の収縮と層１７１−１７３の不変形との結果として、バイモルフ圧電素子１７０は、基準平面Ａに対して凹方向に変形し、したがって、密閉装置アセンブリ３は、バルブ表面３１が停止表面５１から距離Ｘ１に位置するように概ね垂直方向に上方に偏位させられる。
【０１３６】
第１の動作サイクルを終了するために、圧電素子は、図１１ａに関連して上述した初期形態に戻るように偏位させられ、即ち、密閉装置アセンブリがＸ０に位置させられる。
【０１３７】
第２の動作サイクルの機能性を提供するために、例えば、プリントヘッドから液滴が放出される必要がない時に、圧電素子１７０は第２の変形形態に偏位させられる。
【０１３８】
この形態は、例えば、３０Ｖに概ね等しい電圧をＶ２とＶ３に印加することと、これと同時に０Ｖに概ね等しい電圧をＶ１に印加することとによって得られ、したがって、層１７４−１７６の両端間の約０Ｖの電圧差がそれぞれにこれらの層の不変形を結果的にもたらし、一方、層１７１−１７３の両端間の約−３０Ｖ、３０Ｖ、−３０Ｖの電圧差が、概ね図１１ｃに収縮矢印１７９で示されている方向における、これらの層の収縮を結果的に生じさせる。
【０１３９】
層１７１−１７３の収縮と層１７４−１７６の不変形との結果として、バイモルフ圧電素子１７０は、基準平面Ａに対して凸方向に変形し、したがって、密閉装置アセンブリ３は第２の変形形態へと概ね垂直方向に下方に偏位させられ、したがって、バルブ表面３１が停止表面５１に強制的に接触させられ、これによって、光滑剤がノズル６の中に流入できないようにノズル入口６１を概ね封止する。
【０１４０】
この後者の実施形態の利点が、電極Ｖ１、Ｖ２に印加される電圧が概ね一定不変に維持されることが可能であり、一方では、圧電素子１７０の偏位が共通電極Ｖ３に印加される駆動信号を変化させることによって調節されることが可能であり、これによって、必要とされる駆動回路系と波形／駆動信号との複雑性を低減させるということである。したがって、プリントヘッド内の多数のアクチュエータが、前述の実施形態に比較して単純な制御回路によって同時に制御されてもよく、この場合には、アクチュエータの電極Ｖ１、Ｖ２が共通レールに接続され、一方、各アクチュエータのＶ３電極は、例えばノズルの各々からの液滴放出を制御するために、制御モジュールによって個別的に制御可能である。
【０１４１】
理解されるように、圧電素子７０、１７０は、さらに、プリントヘッドからの液滴放出を制御するために、図６−８で上述した機能性をプリントヘッド内に提供するように駆動されることが可能であり、この場合に、圧電素子２０は圧電素子７０又は１７０によって置き換えられる。
【０１４２】
さらに、上述の説明を考慮に入れている当業者によって理解されるように、任意の所望の機能性を実現するために動作サイクルが変更されてもよく、又は、追加的な動作サイクルが、個別的な用途のために必要とされるように圧電素子を駆動するために実現されてもよい。
【０１４３】
さらに、上記実施形態で使用される値が、圧電素子２、２０、７０、１７０の変位を印加電界（電圧／電圧差）の変化に比例していることを受け入れ、この場合に、圧電素子は、変位（μｍ）と印加電圧（Ｖ）との間に概ね線形の関係があるように１Ｖ当たりで約１μｍの変位を実現するが、しかし、当業者に理解されるように、使用されている特定の関係と値とが、圧電素子の材料と特定の結晶構造／分極化、その装置の形状（例えば、層の長さ／幅／高さ）、及び／又は、その装置の効率を含む幾つかの要因に応じて変化するだろう。例えば、圧電素子の効率は、通常は＋／−１０％変化する可能性が有り、及び、極端な状況では、＋／−２０％まで変化することがある。変位と印加電界との間の関係が線形であることは必ずしも必要ではないということを理解されたい。
【０１４４】
さらに、必要とされる偏位の量は個別的な用途に依存しているが、しかし、一般的に、偏位はおおよそ２０μｍから６０μｍであり、及び、６００μｍまでの偏位が使用可能である。
【０１４５】
さらに、上述した実施形態は、様々な圧電層上の電極に印加される駆動信号を同時に変更することを教示するが、様々な電極に印加される信号が同時に変化させられない特定の駆動方式を、代案の実施形態が使用してもよいということを理解されたい。
【０１４６】
さらに、例えば液滴放出のためのプリントヘッド内でアクチュエータを使用する時のバルブ表面と停止表面との間の衝突を原因とする摩擦摩耗の減少という所望の利点を保持しながら、例えば層の個数、分極化等のような圧電層の具体的な構成が変更されることが可能である。
【０１４７】
反復的な膨張が時間経過に応じて層の脱分極化（ｄｅ−ｐｏｌｉｎｇ）を生じさせることがあり、一方、５００Ｖよりも高い電圧を使用する膨張が脱分極化の発生可能性を増大させることが知られているので、膨張とは反対に収縮を結果的に生じさせる分極化／電圧差を有する装置を提供することが好ましい。
【０１４８】
上述の電圧／電圧差が直流に関連するが、有利な機能性を実現するために、特定のタイプのアクチュエータがＡＣ電圧を使用して又は電流制御を使用して駆動されることが可能であるということが理解されるだろうが、この機能性を実現するために必要とされる個別的な電圧／電圧差は、概略的に上述した様々な要因に依存しており、このことが本明細書を理解する時に当業者には明らかだろう。
【０１４９】
バイモルフ圧電素子が上記実施形態で説明されており、この場合に、圧電素子は、この圧電素子が停止表面に対して凹方向又は凸方向に偏位することを可能にするように、両端部に向かって保持／固定されているが、圧電素子は、液滴放出を制御するためにそれに取り付けられている密閉装置アセンブリを有するカンチレバーとして機能するように片方の端部に固定されていてもよいということを理解されたい。例えば「サンダー型アクチュエータ（ｔｈｕｎｄｅｒ  ｓｔｙｌｅ  ａｃｔｕａｔｏｒ）」のような、不活性金属素地に取り付けられている単層ベンダー型アクチュエータ（ｓｉｎｇｌｅ  ｌａｙｅｒ  ｂｅｎｄｅｒ  ｓｔｙｌｅ  ａｃｔｕａｔｏｒ）も使用可能である。代案としては、当業者に理解されるように、圧電素子は、シェブロン圧電素子とモノリシック圧電素子の両方として構成されてもよい。
【０１５０】
さらに、圧電アクチュエータ以外のアクチュエータを使用することが、液滴放出を生じさせるための同じ駆動機能性を実現するために使用されることも可能であり、及び、本明細書を理解する時に当業者には明らかであるように、例えば、静電アクチュエータ、磁気アクチュエータ、電気ひずみアクチュエータ、熱ユニモルフ／バイモルフ素子、ソレノイド、形状記憶合金等が、所望の機能性を得ると同時に、上述した機能性を実現するために容易に使用されることが可能であるということも理解されたい。
【０１５１】
さらに、上述の圧力値はゲージ圧に関係する。しかし、このシステム内の圧力の測定値として、絶対圧も使用されてよいということを理解されたい。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ−９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【国際調査報告】
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