JPH0436068B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はインクジエツト装置に関し、特にコピ
ー用紙に印字する目的のためにオリフイスからイ
ンク滴を噴射するように構成されたインクジエツ
ト装置に関する。 或る事情下では、インクジエツト装置を英数字
を印字するように構成することが望まれる。この
場合、インクジエツトを高密度に配列することが
望ましい。ところが、多くの例において、このよ
うなインクジエツト装置で用いられる駆動要素す
なわち変換器はかなり大きなものであり、インク
ジエツトの配列密度に関して厳しい制限を与えて
いる。このため変換器は或る限られた大きさにさ
れなければならない。というのは、インク室に連
通するオリフイスからインク滴を噴射させるに十
分なインク室の容積変化を起こす必要があるから
である。 また、高密度にインクジエツトを配列させよう
とすると、インクジエツトの配列間に好ましくな
い混線が生じることがある。これは、おそらくイ
ンクジエツト配列間隔がかなり狭いためである。 高密度の配列を行うようにすると、インクジエ
ツト装置の変換器はインクジエツトの流体部分す
なわちインク室およびオリフイスに密接に関連す
るようになる。その結果、インクジエツト装置の
流体部分における故障は変換器よりもかるかに頻
繁に起こり得ることになり、インクジエツト装置
の全体すなわち流体部分および変換器の双方の処
置が必要となる。 本発明の目的は高密度なインクジエツト配列を
得ることである。 本発明のその他の目的はインクジエツト間の混
線を最小にし得るインクジエツト配列を得ること
である。 本発明の更に別の目的は隣接した流体供給通路
との混線を生じさせ得る曲げ振動の発生を防止す
べく適当な材料を充填された導波管の構成を得る
ことである。 かかる目的ならびにその他の目的のために、本
発明によるインクジエツト装置は、インクを取入
れるための入口開口と、インク滴を噴射するため
の出口オリフイスとを含むインクジエツト室を具
備する。変換器はインクジエツト室から離れて配
設され、細長い中実あるいは管状の音響導波管が
インクジエツト室および変換器間に結合される。
音響導波管は変換器で発生された音響パルスをイ
ンクジエツト室に伝達して該変換器の付勢状態に
応じて該インクジエツト室の容積を変化させる。 本発明によれば、音響パルスは次のようにして
導波管に沿つて伝達される。すなわち、変換器が
付勢されると、その端部は変換器に与えられた電
圧によつて決まる量だけ軸線方向に動く。この変
換器の一端が固い後方部材に固定されていれば、
その他端は導波管の係合端部に対して移動する。
導波管の係合端部は変換器の端部の移動量に合致
した量だけ同方向に駆動される。駆動パルス（電
圧）がシヤープなものである場合、例えば電圧が
短時間の間にその最終値に到達する場合、変換器
の端部は早く動き、導波管の一部のみがその速い
動きに追従し得るが、該導波管の残りの部分は制
止した侭である。初めに変形した導波管の端部は
それに沿つて連続する部分を弾性滴に変形させて
押圧することにより開放される。このような弾性
変形の連続的な変位は結局は導波管の末端部に到
達する。その最後の部分はインクジエツト室内の
流体を圧縮させてノズルオリフイスから流体の小
滴を噴射させる。本発明で利用される物理的性質
は導波管の長さに沿つて伝播する実際の波の性質
であり、フイツシユロツドの一端が駆動された際
にその他端が同期して移動するというようなもの
ではない。 本発明の別の特徴によれば、変換器の中心間距
離がオリフイスの軸線間距離よりも大巾に大きい
場合に複数のインクジエツトが用いられる。かか
るオリフイスに対する変換器の相対的な配置は該
オリフイスに向かつて音響導波管を除々に集合さ
せることにより達成される。 本発明の他の特徴によれば、変換器のすべては
一方の最外方オリフイスの軸線の一方の側に配列
される。 本発明の更に別の特徴によれば、各導波管の長
手軸線方向に沿つて異なつた長さを持つ。 本発明の更に別の特徴によれば、導波管はその
末端での径が変換器端部での径よりも大巾に小さ
くなるように先細りにされてもよい。導波管を先
細りにすることにより、該導波管の間隔を狭める
ことが可能であり、これにより通路の密度が更に
増大する。一方、かかる通路密度が要求されない
場合には、導波管は端から端まで一様な断面を有
してもよいし、あるいはいずれかの方向に向かつ
て先細りにしてもよい。 本発明の更に別の重要な特徴によれば、導波管
の末端部を管状部材から形成して流体供給通路と
し、これによりインクジエツト室は流体で満たさ
れた状態に維持され得る。 本発明の更に別の特徴によれば、かかる流体供
給通路の末端部にはオリフイスが設けられ、この
オリフイスの横断面積は該流体供給通路の横断面
積よりも小さくされ、これにより該オリフイスは
該流体供給通路を粒れる流体流れの制御を行う絞
り部として機能することになる。 本発明の更に別の特徴によれば、インクジエツ
ト室にはダイヤフラムが設けられ、このダイヤフ
ラムは変換器の付勢状態に応じてオリフイスの軸
線に対して少なくとも平行な方向成分を持つ方向
に伸縮するように導波管に接続される。 本発明の更に別の特徴によれば、各導波管は変
換器に当接させられ、しかも該導波管の一端部と
該変換器の一端部との双方を嵌着させる金属フエ
ルールあるいはセラミツクフエルール等によつて
該変換器に対して保持される。 本発明の更に別の特徴によれば、各音響導波管
の長手軸線方向に沿う全長が該長手軸線方向に対
する該音響導波管の横方向寸法よりも大きくされ
る。 実施例 第１図において、複数のジエツト部１０を有す
るインクジエツト装置は、一列に整列され、要求
があつたときにインク滴１２を非同期的に噴射す
るようになつている。ジエツト部１０は、インク
滴１２が噴射される出口オリフイス１６を有する
室１４を備える。本発明によれば、室１４は変換
器１８の付勢状態に応じて伸縮し、これらの変換
器１８は音響導波管２０により室１４に接続され
る。さらに本発明によれば、導波管２０は実際
に、第２図に示されるように距離d_iだけ上記室内
に実質的に挿入されてもよい。 また本発明によれば、変換器１８の空間に制限
を与えることなくジエツト部１０をより近接させ
て配設できるようにするため、セラミツクあるい
は金属フエルール管２１を介して変換器１８に結
合された導波管２０が用いられる。特に、室１４
の中心は、距離d_cだけ離れており、この距離は変
換器の中心距離d_tより大巾に小さい。好ましい実
施例において、変換器１８は矩形もしくは正方形
の断面を有する。矩形の変換器１８の寸法は、典
型的には厚さが0.01インチ（0.025cm）、幅が0.06
〜0.08インチ（0.152〜0.203cm）、および長さが
0.75インチ（1.905cm）である。 本発明によれば、次のようにして音響パルスが
導波管２０に沿つて伝送される。変換器１８が付
勢される時、その端部は、変換器１８に与えられ
た電圧により定まる量だけ、軸方向、すなわち導
波管２０の長軸に平行な方向に動く。変換器１８
の一端は固い後部材に固定されているため、他端
は導波管２０の隣接端部に対して移動する。しか
して導波管２０の隣接端部は、変換器１８の端部
に合致した分だけ、同方向に駆動される。駆動パ
ルスがシヤープなものである場合、例えば電圧が
短時間で最終値に達する場合、変換器の端部は同
様に早く動き、そして導波管２０の一部のみが早
い動きに追従することができる。導波管の他の部
分は静止したままである。最初変形した導波管の
端部は、弾性変形する連続部分を導波管２０に沿
つて押圧することにより、変形から解放される。
弾性変形のこの連続的な変位は、最終的に導波管
２０の末端部に到達する。その末端部は室１４内
の液体を加圧し、オリフイスからその液体の小滴
を噴射させる。本発明で用いられる物理的性質
は、導波管の長手方向に沿つて移動する実際の導
波管の性質であり、ロツドの一端が動かされ、か
つ他端が同期して動くピストンの性質ではない。 本発明の重要な特徴によれば、室１４は導波管
２０内の通路２４に接続され、導波管２０は末端
部２２において開口２６となつている。開口２６
は、室１４への入口部において絞り部を形成すべ
く、オリフイス１６から隔つた所において、導波
管の断面積に比べて小さい断面積を有する（すな
わちテーパ状通路）。室１４の入口部において開
口２６の断面積は、室１４から通路２４への液体
の逆流を最小にするために、オリフイス１６の断
面積よりも僅かに大きく形成されることが好まし
い。このようにして、オリフイス１６から最大速
度でインク滴１２を噴出するため、導波管２０の
伸長の間に、最大圧縮エネルギが室１４に伝達さ
れる。第２，２Ａおよび２Ｃ図に示されるよう
に、インクは開口２８を通つて導波管２０内の通
路に入る。導波管２０の他の部分は、金属片ある
いはエポキシ充填材のような適当な材料３０が充
填される。 第１図および第２図に示されるように、インク
ジエツト装置の作動の間、導波管２０の末端部２
２は、少なくともオリフイス１６の軸に平行な成
分を有する方向３２に、室１４の容積を膨張収縮
させる。もちろん、導波管２０は、この導波管２
０の末端部２２の伸縮の方向に平行な成分を有す
る方向に必然的に伸びていることがわかる。 第１図に示されるように導波管２０は延長され
ることが理解されるであろう。ここで用いられる
ように、導波管２０は、音の伝播する軸線に沿つ
た全長と同じくらいに延長されると考えられ、こ
の全長は該軸線を横切る導波管の大きさをはるか
に越え、例えば10倍以上もある。 第１図に示されるように、導波管２０は実際に
室１４に入り込んでいる。室１４内における導波
管２０の位置は、導波管２０の外部の大きさとブ
ロツク３４に形成された室１４の壁面との間の精
密な公差を維持することにより保たれる。ブロツ
ク３４は合成樹脂、金属および（または）セラミ
ツクを含む種合の材料から成る。 第１図と第１ａ図を共に参照すると、変換器１
８は、エラストマもしくは泡を含む嵌込み部材３
６内に嵌込まれることがわかる。導波管２０はま
た、第１図および第２図に示されるように部材３
８内に挿入あるいは嵌込まれる。第２ｂ図にも示
されるように、各導波管２０はスリーブ４０によ
り囲繞されてもよく、このスリーブ４０は導波管
２０内の曲げ振動あるいは共振（共鳴）を減少さ
せることに寄与する。これに代え、スリーブ４０
を省略し、嵌込み部材３８が共振を弱めることに
作用するようにしてもよい。適当な嵌込み部材３
８は、エラストマ、ポリエチレンあるいはポリス
チレンを含む。嵌込み部材３８はエラストマを有
するガスケツト４１により、ブロツク３４から分
離される。 もちろん、変換器１８は、導波管２０に沿つて
音響パルスを伝送するために付勢されなければな
らないことが理解されるであろう。変換器１８に
結合されるものとしてリード線が示されないが、
このようなリード線は変換器１８の付勢のために
設けられることが理解されるであろう。本インク
ジエツト装置は、共振することなく作動すること
に注意することも重要である。 第１図および第２図を参照すると、インクは、
導波４４を介してポンプ４６に連通する室４２か
ら、入口開口２８を通つて各導波管２０内に流れ
ることが理解される。ポンプ４６は、適当な所定
の圧力で、供給部４８から室４２へインクを供給
する。ポンプ４６により与えられる圧力調整は重
要であり、特にタイプライタ用装置において重要
である。というのは、室４２と導波４４内の液圧
により変化するかなりの液体の流動が生じるから
である。第１図に示されるように、インクジエツ
ト装置の端部は、部材５０により被覆され、この
部材５０は、ポンプ４６の端部と同様に変換器１
８の端部における脚部材５２を被覆する。 第１図に示されるように、導波管２０のいくつ
かは、それぞれ各室１４へ実質的に直線状に延び
る。他のものは、曲げられ、あるいは屈曲して室
１４へ延びる。第３図に示される例では、若干異
つた変換器の構成が採用される。特に、複合変換
器１１８は、複数の脚部１１８（ａ〜ｆ）を有
し、これらの脚部は、導波管１２０を通つて、第
１図に示された構造の例えば５つのジエツト部１
１０に結合される。変換器１１８の形状はインク
ジエツトの配列の密度に関する限り、重要なこと
ではない。さらにインクジエツト部１１０の配列
は、変換器１１８に相対して変更される。図示の
ように、全ての変換器脚部１１８（ａ〜ｆ）は、
一側に（後述するように）配設され、ジエツト部
１１０のオリフイスを通る軸Ｘは、本装置の一端
（図の上端に示される）に位置する。第３図およ
び第１図に示されるように、インクジエツト装置
は、変換器をジエツト部１０の列の一側へ曲げる
ことにより、最低限の性質である鮮明さを要求さ
れるプリンタ装置に用いられるのに適する。第４
図において、複数の変換器２１８およびジエツト
部２１０は、２段ヘツド２００に設けられる。ま
た、ジエツト部２１０は、変換器２１８が実質的
に間隔を広げられていても、高密度な配列を達成
すべく非常に近接して設けられる。この結果、導
波管２２０は、変換器２１８からジエツト部２１
０へ向つて漸次集合する。第５図は、第４図に示
された２以上のヘツド２００がヘツドを構成する
ように合体された構造を示す。このヘツドは印字
能力を倍増するとともに印字される文字の鮮明度
を増加させる目的により、複数列のジエツト部２
１０を有する。 第１，３および４図に明確に示されるように、
導波管の全長は変化する。これにより、導波管間
と同様に変換器間の混線を最小にするように、変
換器間の距離を最小にすることができる。 第６図および第６ａ図には、少し構成の異なる
実施例が示され、導波管２０はやや異なつた手段
により室１４に接続される。特に、オリフイス１
６から離間した室１４の端部は、導波管２０に係
合する突出部６２を含むダイヤフラム６０によつ
て遮断される。インクは、制限板６４に隣接する
第６ａ図に示されたオリフイス６５を通つて室１
４内に流入することができる。オリフイス６５
は、先の出願において開示したように、リザーバ
６６に連通する。このため、ブロツク３４はラン
ド部６８を有し、これらのランド部６８は、室１
４に対し、制限板６４とともにオリフイス６５を
形成する。 作動において、変換器からのパルスは第６図に
示される実施例における各導波管２０に沿つて伝
播し、ダイヤフラム６０の突出部６２に到達す
る。これにより、室１４の容積を変化させてオリ
フイス１６からインク滴１２を噴射すべく、特定
の導波管２０と協働して室１４の内外にダイヤフ
ラム６０を変形させる。したがつて、ダイヤフラ
ム６０は、突出部６２において導波管２０の長手
軸に平行、かつ合致する方向に、伸縮することが
理解されるであろう。室１４を含む本実施例の流
体反力は、本発明の重要な目的に従つて、ダイヤ
フラム６２において導波管２０から補償されるこ
とが理解されるであろう。 本発明の種々の実施例において用いられるのに
適した導波管は、タングステン、ステンレス鋼、
チタニウム、あるいはセラミツク、グラスフアイ
バ等の固い物質のような材料から成形される導波
管を含む。導波管を選定するにあたり、導波管材
料の伝導性が音波に関して最大であり、またその
強さも最大であることが特に重要である。 導波管が変換器と協働して作動する機構を次に
述べる。電気的パルスは変換器に到達する。変換
器はパルスに応答してまず収縮し（充填サイク
ル）、次いでパルスの終了に応じて伸長する。収
縮して伸長する結果、変換器の前面の変位が生
じ、この前面は、変換器に接触している導波管の
端部に押しつけられる。パルスの立上り時間が、
典型的には2μsecである、導波管の伝播時間に比
べて長いと仮定すれば、導波管は収縮する変換器
によつて後退し、室の容積を膨張させる。これに
より、液体は室内に入り込み室の拡張された増加
分を満たす。パルスが終了すると、変換器は膨張
し、導波管の物質内の音速に等しい速さで導波管
に沿つて移動する圧縮パルスを発生する。その後
（例えば、2.54cmの鋼製の導波管内において約
2μsecに合致する）、圧縮パルスは導波管の末端部
へ到達し、そこでインク滴を発生させるため室の
容積を収縮させる。 変換器により生起されたパルスを機械的パルス
に変換することを含む物理的作用は、後述するよ
うにユニツト・ステツプ・エキサイテイシヨン解
析あるいはユニツト・インパルス・エキサイテイ
シヨン解析を用いて説明される。 ユニツト・ステツプ・エキサイテイシヨン まず一定力F₀が、最初静止している導波管に
時間＝０において突然作用すると仮定する。通常
の運動方程式は、 ｍd²x／dt²＋ｃdx／dt＋kx＝F₀ ただしｔ＞０ これを解くと、 ｘ＝F₀／ｋ＋Xe^-〓^Wntsin（√１−²W_oｔ＋φ） これは、ｔ＝０において初期値ｘ＝dx／dt＝０を 満足する。 tanφ＝√１−β²／βまた

【式】 したがつて、 ここで：W_o＝瞬間的な振動数（Ｗ＝2πf） β＝減衰係数 ｔ＝時間（秒） F₀＝外力（瞬間力）、ダイン ｍ＝質量（ｇ） ｋ＝導波管の歪が物質の弾性域内にあると仮定
したときのばね定数 ｋ＝EA／ｌただし：Ｅ＝ヤング率（dy／cm² Ａ＝断面積（cm²） ｌ＝長さ（cm） また、ｃ／2m＝βW_o、ただしｃは減衰力である。 ユニツト・インパルス・エキサイテイシヨン インパルスＩは、実際、厳密にはありえない非
常に短い時間に働く大きな力として定義される。
しかしながら、導波管の作用を理解するために、
このインパルスを仮定することが有効である。し
かしてlim Δt→∞Ｉ／Δt＝∞である。 このインパルスは、変換器の端部に隣接する短
小部分の質量（ｍ）における初期速度を発生させ
る。この速度はV₀＝Ｉ／ｍであり、変位はほぼ
０に等しい。しかして、ｔ＞０における右辺が０
である微分方程式の解は、 ｘ＝Xe^-〓^Wntsin〔（√１−²W_oｔ）−φ〕 であり、これはdx／dt＝Ｉ／ｍ（ｔ＝０）およびｘ＝ ０に合致する。 したがつて、 φ＝０のとき

【式】 しかして、いかなる時間ｔにおいても、変位ｘ
は、 ここでピークの変位量は次式で与えられる。 tan（１−β²W_oｔ）＝√１−β²／β 導波管の第１の端部におけるユニツト・インパ
ルスにより与えられる運動エネルギは、次のよう
に導かれる。 変換器からのインパルスＩは、導波管内の質量
に作用し、そこに速度Ｖを発生させる。導波管が
初速度V₀を有すると仮定すると、速度変化のた
め、 ｍ（Ｖ−V₀）＝Ｉ となり、両辺に1/2（Ｖ＋V₀）を乗じることによ
り、 1/2mV²−1/2mV² ₀＝Ｉ〔1/2（Ｖ＋V₀）〕 初速度が０である（V₀＝０）とすると、 1/2mV²＝1/2IV＝運動エネルギ（CGS単位） 上述のものは、単一のインパルスが導波管内に
導かれる様子についての一般的な説明である。次
に述べるものにおいて、解析は、インパルスが導
波管に沿つて移動する場合に生じるものについて
行なわれている。 振幅αの機械的インパルスが導波管に沿つて移
動する時、時間ｔにおいて分子速度Vpであり、
また変位ｘである。初期位置がｘである分子の時
間ｔにおける変位ｂは、 ｂ＝αsin2π（ｔ／Ｔ−ｘ／λ）＝sin2π（ft−ｘ／
λ） ここで Ｔ＝周期（秒） ｆ＝振動数（秒） λ＝波長（インパルスの前端部、パルス
幅、後端部） α＝分子の変位の振幅 Ｖ＝fλであり、またＷ＝2πfであるので、 ｂ＝αsin２／λ（Vt−ｘ）＝αsinW（ｔ−ｘ／Ｖ） 分子速度は、 db／dt＝αWcosW（ｔ−ｘ／Ｖ） 厚さdxの大きい層を仮定すると、その質量は
ρdx（ここでρ＝密度）である。この層の運動エ
ネルギは、 dE＝ρdx／２db²／dt＝１／２ρdxα²W²cos²W（ｔ−
ｘ／Ｖ） 全ての波動系のKEは Ｅ＝１／２ρα²W²∫cos²W（ｔ−ｘ／Ｖ）dx 単位体積あたりのインパルスの運動の全エネル
ギは、 Ｅ＝1/2ρα²W²（＝エネルギ密度）＝2π²ρα²f² しかして細いワイヤにより、大きな変位を得、
そのエネルギがワイヤ内にあれば、そのエネルギ
は伝達可能である。 パルスの強さＩは、前の波の単位面積の単位時
間当たりのエネルギ伝達に等しい。そしてその値
は、エネルギ密度Ｅ×速度Ｖに等しい。 Ｉ＝１／２ρα²W²V＝α²W²（ρV） ある点において変化する圧縮圧力Ｐは、次のよ
うに媒体中における分子速度に関係する。 Ｐ＝ρVdb／dt ∴Ｐ／db／dt＝ρV＝Ｋ（一定。材質に依存。） 導波管から周囲へのエネルギ損失は次のように
計算される。 Ｒ＝R₂−R₁／R₂＋R₁＝１−4R₁−R₂／（R₁＋R₂）² ここでR₁＝P₁C₁とする。P₁＝導波管材料の密
度（ｇ／cm³）、C₁＝導波管材料内の波速 鋼の場合：R₁＝P₁C₁＝7.9×5.2×10⁵＝4.1×10⁶ 空気の場合：P₂C₂＝0.35×10⁵ したがつて、１−Ｒ＝0.0169 これは、単位長さ当たりの導波管からの全損失
であり、極めて小さい。 曲げによるエネルギ減衰は、エイ・イー・エツ
チ・ラブ（A.E.H.Love）により弾性数学理論に
関する論文（ドーバー（Dover）、1944年）にお
いて計算されている。この計算より、曲率半径が
導波管材料の振動力の波形の４分の１以上であれ
ば、全エネルギは曲げられた導波管に沿つて伝送
されることが得られる。 第７図には、インクジエツト装置の（ヘツド端
部」についての他の実施例が、単一インクジエツ
トとして示されている。導波管２０は、これらに
接続される変換器１８とインク室１４との間にお
いて中実であり、第２ｂ図に示され、また上述さ
れたように、組立てられている。導波管２０の末
端部において、エラストマシール部材４５（例え
ばRTVあるいはシリコンゴム）は、インク１５
が室１４から導波管２０と嵌込み部材３８との間
の空間へ漏れるのを阻止するために設けられる。
インクは通路４３等の絞りを介してインク室１４
へ移送される。絞り通路は、本装置の各ジエツト
部間に配設された供給室４１を介してインク１５
を供給する。室１４内の混線は、絞り通路４３を
設けることにより実質的に低減される。必要のた
め、キヤツプ３４′は第１図のキヤツプであるブ
ロツク３４と異つていることに注意されたい。 第８図には、導波管２０を変換器１８へ取付け
るための他の実施例が示されている。導波管２０
の端部２３は、変換器１８の一端部を受容するた
め、すき状のリセプタクルとして成形される。
RTVあるいはシリコン・エラストマ材料等の接
着剤が、図示のように変換器１８を導波管２０へ
接着するために用いられる。 第９図には、変換器１８の他端をインクジエツ
ト装置の背面部２７に固定するための別の実施例
が示される。各変換器１８の他端は補正棒１９を
介して背面部２７に固定される。補正棒１９はエ
ラストマ接着剤を介して変換器に取り付けられて
もよく、この場合実際的には変換器１８の端部内
に例えばさら穴（図示されない）を開けてもよ
い。 第１０図には、第８図および第９図に示した実
施例を含むインクジエツト装置が示され、その背
面部２７には補正棒１９およびエラストマ接着剤
２５を受容するようになつた孔部が設けられ、補
正棒１９はエラストマ接着剤２５によつて背面部
２７に接着される。本実施例では、ポンプ４６は
省かれ、その代わりにインク通路４５が設けら
れ、この場合インクの重力による供給でもつて十
分な圧力が得られるように配慮されている。 この実施例では、補正棒１９の材料密度が変換
器１８の材料密度に実質的に一致させて、その間
の境界域での変換器１８側への音響波の反射を最
小化させ、これにより補正棒１９側への音響波の
伝達を最大化すべきである。というのは、補正棒
１９の材料密度が変換器１８の材料密度に一致さ
せられていない場合、その間の境界域で音響波が
反射して、変換器１８および導波管２０中に望ま
しくない共振（共鳴）が発生し、その結果メニス
カスが不安定となり、またインク滴の細い元部が
オリフイスから噴出される際にその周囲に別のイ
ンク滴が発生して飛散することになるからであ
る。好ましくは、変換器１８と補正棒１９とは同
一材料から形成され得る。勿論、同一材料は同一
密度を有するからである。かくして、変換器１８
と補正棒１９との間の境界域での変換器１８側へ
の音響波の反射が最小化されて、補正棒１９への
音響波の伝達が最大化される。 補正棒１９に伝達された音響波は該補正棒１９
を振動させるが、その振動は背面部２７の孔部内
に収容されたエラストマ接着剤２５によつて効果
的に減衰させられる。このような態様により、望
ましくない共振あるいは共鳴は変換器１８および
導波管２０内で繰り返し反射されることなく補正
棒１９内に伝達され、該補正棒１９、エラストマ
接着剤２５および背面部２７によつて減衰される
ことになる。 好ましい作動において、上述のように導波管２
０は充填サイクルの間プツシユ・ロツドとして、
また噴射サイクルの間実際の導波管として本来作
用する。第１１図の波形３００は、本発明者によ
り実験された他の波形に比べ、インクジエツト装
置を作動させるにおいてよい性能を発揮すること
が見出された。導波管２０の設計および変換器１
８の型によつて、＋Ｖの典型的な値は例えば＋20
ボルトから＋100ボルトの範囲であり、一方、−Ｖ
は−４ボルトから−40ボルトの範囲である。ま
た、充填時間T₁は一般に60μsec、T₂は一般に
10μsecである。噴射サイクルの間波形をマイナス
側にすること（破線部分を参照）は、好ましいが
絶対的に必要なものではないことに注意された
い。波形３００が変換器１８のひとつに発生する
とき、変換器１８は、上述したように充填サイク
ルのT₁の間収縮する。T₁の終わりに、パルス波
形３００は０ボルトあるいは−Ｖに実質的にステ
ツプ状に復帰し、オリフイス１６からインク滴１
２を噴出させるため変換器１８を、膨張させる。
しかして駆動パルスは指数関数的な前縁部および
ステツプ状の後縁部を有し、時間T₂の間に指数
関数的に０ボルトに減衰する。 上述したように、ある設計においては、導波管
２０は全長にわたり、一様な断面を有するもので
あつてもよい。変換器１８に係合する端部２３
は、第８図および第１０図を参照して述べられた
ように、先が広がるような形状であつてもよい。
導波管２０は、末端部およびその近傍において、
相互に接触しないが混線を生じない最小間隔を得
るため、先細の形状であつてもよい。なお、先細
にすることの目的は、ホーンを通つて伝送される
音響信号を増幅させるために、音響ホーン内を先
細にすることとは全く異なるということに注目す
べきである。 本発明の特殊な実施例が図示され、説明された
が、当業者は本発明の範囲内で種々の改良を行な
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい実施例を示すインク
ジエツト装置の断面図、第１ａ図は第１図の１ａ
−１ａ線に沿う断面図、第２図は第１図に示され
る装置の要部の拡大図、第２ａ図は第２図の２ａ
−２ａ線に沿う断面図、第２ｂ図は第２図の２ｂ
−２ｂ線に沿う断面図、第２ｃ図は第２図の２ｃ
−２ｃ線に沿う断面図、第３図は本発明の他の実
施例の部分的な概略図、第４図は本発明のさらに
他の実施例の部分的な概略図、第５図は本発明の
さらに他の実施例の部分的な概略図、第６図は本
発明の他の実施例の断面図、第６ａ図は第６図の
６ａ−６ａ線に沿う断面図、第７図は本発明の他
の実施例の断面図、第８図は導波管を変換器に取
付けるための、本発明の他の実施例の斜視図、第
９図は導波管をインクジエツト装置のカツプ状背
面部へ取付けるための、本発明の他の実施例の斜
視図、第１０図は第８図および第９図の実施例を
組込んだインクジエツト装置の断面図、第１１図
はインクジエツト装置の変換器を駆動するための
好ましい波形を示すグラフである。 １０……ジエツト部、１２……インク滴、１４
……インクジエツト室、１６……出口オリフイ
ス、１８……変換器、２０……導波管、２２……
末端部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ インクを取入れるための入口開口と、インク
   滴を噴射するための出口オリフイスとを含むイン
   クジエツト室と、 前記インクジエツト室から離れて配設された変
   換器と、 前記変換器で発生した個々の音響パルスを前記
   インクジエツト室に伝達して該変換器の付勢状態
   に応じて該インクジエツト室の容積を変化させる
   ために該変換器の一端と該インクジエツト室との
   間を結合する音響導波管と、 カツプ状リセプタクルを有する背面部と、 前記変換器の他端部に結合された一端部と、前
   記背面部のカツプ状リセプタクル内に固定された
   他端部とを持つ補正棒とを具備するインクジエツ
   ト装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のインクジエツ
   ト装置において、前記補正棒の材料密度が前記変
   換器の材料密度に適合させられることを特徴とす
   るインクジエツト装置。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   インクジエツト装置において、前記補正棒の他端
   部を前記背面部に固定するためにエラストマ接着
   剤が用いられることを特徴とするインクジエツト
   装置。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載のインクジエツ
   ト装置において、前記変換器が指数関数的に立ち
   上がる前縁部とステツプ状後縁部とを持つ駆動パ
   ルスによつて付勢され得ることを特徴とするイン
   クジエツト装置。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載のインクジエツ
   ト装置において、前記駆動パルスのステツプ状後
   縁部が一方の極性の電圧から他方の極性の電圧に
   ステツプ状に変化し、次いで指数関数的に減衰す
   ることを特徴とするインクジエツト装置。 ６ 特許請求の範囲第１項に記載のインクジエツ
   ト装置において、前記インクジエツト室、前記変
   換器および前記音響導波管がそれぞれ複数個設け
   られ、前記複数個の変換器がそれぞれ前記複数個
   のインクジエツト室から離れて配設され、前記複
   数個の音響導波管が前記複数個の変換器で発生し
   たそれぞれの個々の音響パルスを共鳴させること
   なく前記複数個のインクジエツト室のそれぞれに
   伝達して該複数個の変換器のそれぞれの付勢状態
   に応じて該複数個のインクジエツト室のそれぞれ
   の容積を変化させるために該複数個の変換器のそ
   れぞれの一端と該複数個のインクジエツト室のそ
   れぞれとの間を結合することを特徴とするインク
   ジエツト装置。 ７ 特許請求の範囲第６項に記載のインクジエツ
   ト装置において、前記背面部が複数個のカツプ状
   レセプタクルを有し、前記補正棒が複数個設けら
   れ、これら複数個の補正棒のそれぞれが前記複数
   個の変換器のそれぞれの他端部に結合された一端
   部と、前記背面部の複数個のカツプ状リセプタク
   ルのそれぞれの内に固定された他端部とを持つこ
   とを特徴とするインクジエツト装置。 ８ 特許請求の範囲第７項に記載のインクジエツ
   ト装置において、前記複数個の補正棒のそれぞれ
   の材料密度が前記複数個の変換器のそれぞれの材
   料密度に適合させられることを特徴とするインク
   ジエツト装置。 ９ 特許請求の範囲第７項または第８項に記載の
   インクジエツト装置において、前記複数個の補正
   棒のそれぞれの他端部を前記背面部に固定するた
   めにエラストマ接着剤が用いられることを特徴と
   するインクジエツト装置。 １０ 特許請求の範囲第６項に記載のインクジエ
   ツト装置において、前記複数個の変換器のそれぞ
   れがその長手軸線方向に沿つて収縮するように付
   勢され、これにより前記インクジエツト室のそれ
   ぞれの容積が拡大させられることを特徴とするイ
   ンクジエツト装置。 １１ 特許請求の範囲第６項に記載のインクジエ
   ツト装置において、前記複数個の変換器がその伸
   縮方向に対して横方向に電界を印加することによ
   つて付勢されることを特徴とするインクジエツト
   装置。 １２ 特許請求の範囲第６項に記載のインクジエ
   ツト装置において、前記複数個の変換器のそれぞ
   れが指数関数的に立ち上がる前端部とステツプ状
   後縁部とを持つ駆動パルスによつて付勢され得る
   ことを特徴とするインクジエツト装置。 １３ 特許請求の範囲第１２項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記駆動パルスのステツプ
   状後縁部が一方の極性の電圧から他方の極性の電
   圧にステツプ状に変化し、次いで指数関数的に零
   ボルトまで減衰することを特徴とするインクジエ
   ツト装置。 １４ インクを取入れるための入口開口と、イン
   ク滴を噴射するための出口オリフイスとを含むイ
   ンクジエツト室と、 前記インクジエツト室から離れて配設された変
   換器と、 前記変換器で発生した個々の音響パルスを前記
   インクジエツト室に伝達して該変換器の付勢状態
   に応じて該インクジエツト室の容積を変化させる
   ために該変換器の一端と該インクジエツト室との
   間を結合する音響導波管と、 前記インクジエツト室と連通したインク溜とを
   具備し、 前記インクジエツト室の入口開口が前記音響導
   波管に形成された開口とされ、この開口が前記音
   響導波管に形成された通路を介して前記インクジ
   エツト室と前記インク溜とを連通させることを特
   徴とするインクジエツト装置。 １５ 特許請求の範囲第１４項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記インクジエツト室には
   前記音響導波管に接続されたダイヤフラムが設け
   られ、このダイヤフラムが前記変換器の付勢状態
   に応じて伸縮することを特徴とするインクジエツ
   ト装置。 １６ 特許請求の範囲第１４項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記音響パルスが前記イン
   クジエツト室の出口オリフイスの軸線に対して少
   なくとも平行な方向成分を持つ方向で該インクジ
   エツト室に伝達されることを特徴とするインクジ
   エツト装置。 １７ 特許請求の範囲第１４項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記音響導波管が前記イン
   クジエツト室の出口オリフイスの軸線に対して少
   なくとも平行な方向成分を持つ方向に延在するこ
   とを特徴とするインクジエツト装置。 １８ 特許請求の範囲第１４項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記音響導波管が前記イン
   クジエツト室内に実質的に挿入されることを特徴
   とするインクジエツト装置。 １９ 特許請求の範囲第１４項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記音響導波管が前記イン
   ク溜を貫通して延在し、前記インクジエツト室の
   入口開口が前記インク溜での前記音響導波管に沿
   う中間位置に配置されることを特徴とするインク
   ジエツト装置。 ２０ 特許請求の範囲第１４項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記通路が前記インクジエ
   ツト室の入口開口でその出口オリフイスよりも小
   さい横断面積を持つことを特徴とするインクジエ
   ツト装置。 ２１ 特許請求の範囲第１４項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記音響導波管が前記変換
   器に当接することを特徴とするインクジエツト装
   置。 ２２ 特許請求の範囲第１４項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記変換器が細長い変換器
   とされ、この変換器がその長手軸線方向に沿つて
   収縮するように付勢され、これにより前記インク
   ジエツト室の容積が拡大させられることを特徴と
   するインクジエツト装置。 ２３ 特許請求の範囲第１４項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記変換器が細長い単一の
   変換器とされ、この変換器がその伸縮方向に対し
   て横方向に電界を印加することによつて付勢され
   ることを特徴とするインクジエツト装置。 ２４ 特許請求の範囲第１４項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記変換器が指数関数的に
   立ち上がる前縁部とステツプ状後縁部とを持つ駆
   動パルスによつて付勢され得ることを特徴とする
   インクジエツト装置。 ２５ 特許請求の範囲２４項に記載のインクジエ
   ツト装置において、前記駆動パルスのステツプ状
   後縁部が一方の極性の電圧から他方の極性の電圧
   にステツプ状に変化し、次いで指数関数的に減衰
   することを特徴とするインクジエツト装置。 ２６ 特許請求の範囲１４項に記載のインクジエ
   ツト装置において、前記音響導波管が細長い音響
   導波管とされ、この細長い音響導波管の音響パル
   ス伝播軸線方向に沿う長さがその音響パルス伝播
   軸線方向に対する該細長い音響導波管の横方向寸
   法よりも大巾に大きいことを特徴とするインクジ
   エツト装置。 ２７ 特許請求の範囲２６項に記載のインクジエ
   ツト装置において、前記細長い音響導波管がその
   長手軸線方向に沿つて湾曲させられることを特徴
   とするインクジエツト装置。 ２８ 特許請求の範囲２６項に記載のインクジエ
   ツト装置において、前記音響パルスが前記インク
   ジエツト室の出口オリフイスの軸線に対して少な
   くとも平行な方向成分を持つ方向で該インクジエ
   ツト室に伝達されることを特徴とするインクジエ
   ツト装置。 ２９ 特許請求の範囲第２６項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記音響導波管が前記イン
   クジエツト室の出口オリフイスの軸線に対して少
   なくとも平行な方向成分を持つ方向に延在するこ
   とを特徴とするインクジエツト装置。 ３０ 特許請求の範囲第２６項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記音響導波管が前記イン
   ク溜を貫通して延在し、前記インクジエツト室の
   入口開口が前記インク溜での前記音響導波管に沿
   う中間位置に配置されることを特徴とするインク
   ジエツト装置。 ３１ 特許請求の範囲第２６項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記通路が前記インクジエ
   ツト室の入口開口でその出口オリフイスよりも小
   さい横断面積を持つことを特徴とするインクジエ
   ツト装置。 ３２ インクを取入れるための入口開口と、イン
   ク滴を噴射するための出口オリフイスとを含む複
   数個のインクジエツト室と、 前記複数個のインクジエツト室のそれぞれから
   離れて配設された複数個の変換器と、 前記複数個の変換器のそれぞれで発生した個々
   の音響パルスを前記インクジエツト室のそれぞれ
   に伝達して該複数個の変換器のそれぞれの付勢状
   態に応じて該複数個のインクジエツト室のそれぞ
   れの容積を変化させるために該複数個の変換器の
   それぞれの一端と該複数個のインクジエツト室の
   それぞれとの間を結合する複数個の音響導波管
   と、 前記複数個のインクジエツト室と連通したイン
   ク溜とを具備し、 前記複数個のインクジエツト室のそれぞれの入
   口開口が前記複数個の音響導波管のそれぞれに形
   成された開口とされ、これら開口が前記複数個の
   音響導波管のそれぞれに形成された通路を介して
   前記複数個のインクジエツト室のそれぞれと前記
   インク溜とを連通させることを特徴とするインク
   ジエツト装置。 ３３ 特許請求の範囲第３２項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記複数個の音響導波管が
   それらの長手方向軸線に沿つてそれぞれ異なつた
   長さを持つことを特徴とするインクジエツト装
   置。 ３４ 特許請求の範囲第３３項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記複数個の音響導波管が
   前記複数個のインクジエツト室の配列に向かつて
   狭窄するように配置されることを特徴とするイン
   クジエツト装置。 ３５ 特許請求の範囲第３４項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記複数個のインクジエツ
   ト室の配列間の最大距離が前記複数個の変換器の
   配列間の最大距離よりも大巾に小さいことを特徴
   とするインクジエツト装置。 ３６ 特許請求の範囲第３４項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記複数個の変換器のすべ
   てが前記複数個のインクジエツト室の配列の一方
   の最外方側のインクジエツト室の出口オリフイス
   の軸線に対して片側に配置されることを特徴とす
   るインクジエツト装置。 ３７ 特許請求の範囲第３２項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記各インクジエツト室に
   はその該当音響導波管に接続されたダイヤフラム
   が設けられ、このダイヤフラムがその該当変換器
   の付勢状態に応じて伸縮することを特徴とするイ
   ンクジエツト装置。 ３８ 特許請求の範囲第３７項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記各ダイヤフラムがその
   該当インクジエツト室の出口オリフイスの軸線に
   対して少なくとも平行な方向成分を持つ方向で伸
   縮させられることを特徴とするインクジエツト装
   置。 ３９ 特許請求の範囲第３７項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記各音響導波管が前記ダ
   イヤフラムの伸縮方向に対して少なくとも平行な
   方向成分を持つ方向に延在することを特徴とする
   インクジエツト装置。 ４０ 特許請求の範囲第３９項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記各ダイヤフラムがその
   該当インクジエツト室の出口オリフイスの軸線に
   対して少なくとも平行な方向成分を持つ方向で伸
   縮させられることを特徴とするインクジエツト装
   置。 ４１ 特許請求の範囲第３２項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記複数個の変換器のそれ
   ぞれが細長い変換器とされ、これら細長い変換器
   のそれぞれがその長手軸線方向に沿つて収縮する
   ように付勢され、これにより該当インクジエツト
   室の容積が拡大させられることを特徴とするイン
   クジエツト装置。 ４２ 特許請求の範囲第３２項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記複数個の変換器のそれ
   ぞれが細長い変換器とされ、これら細長い変換器
   のそれぞれがその伸縮方向に対して横方向に電界
   を印加することによつて付勢されることを特徴と
   するインクジエツト装置。 ４３ 特許請求の範囲第３２項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記複数個の変換器のそれ
   ぞれが指数関数的に立ち上がる前縁部とステツプ
   状後縁部とを持つ駆動パルスによつて付勢され得
   ることを特徴とするインクジエツト装置。 ４４ 特許請求の範囲第４３項に記載のインクジ
   エツト装置において、前記駆動パルスのステツプ
   状後縁部が一方の極性の電圧から他方の極性の電
   圧にステツプ状に変化し、次いで指数関数的に零
   ボルトまで減衰することを特徴とするインクジエ
   ツト装置。 ４５ 特許請求の範囲３２項に記載のインクジエ
   ツト装置において、前記複数個の音響導波管のそ
   れぞれが細長い音響導波管とされ、各細長い音響
   導波管の音響パルス伝播軸線方向に沿う長さがそ
   の音響パルス伝播軸線方向に対する該細長い音響
   導波管の横方向寸法よりも大巾に大きいことを特
   徴とするインクジエツト装置。 ４６ 特許請求の範囲３２項に記載のインクジエ
   ツト装置において、前記複数個の音響導波管のそ
   れぞれが前記インクジエツト室のそれぞれに着脱
   自在に連結されることを特徴とするインクジエツ
   ト装置。