JP2548751Y2 - 液滴動作式印字機構 - Google Patents

液滴動作式印字機構

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JP2548751Y2 JP1993046642U JP4664293U JP2548751Y2 JP 2548751 Y2 JP2548751 Y2 JP 2548751Y2 JP 1993046642 U JP1993046642 U JP 1993046642U JP 4664293 U JP4664293 U JP 4664293U JP 2548751 Y2 JP2548751 Y2 JP 2548751Y2
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    • B41J2/01—Ink jet
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    • B41J2002/14387—Front shooter

Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、個々の点を印字するた
めにひとつの平面ノズル板に一列に配置された複数個の
ノズルが設けられ、これらノズルの入口開口部の前には
互いに並列に置かれて両端のみで前記ノズル板と強固に
結合された複数個の棒状圧電変換器が配置され、その際
各ノズルには各ひとつの棒状圧電変換器が対応して配置
され、前記各圧電変換器の電気的接続部への印加電圧を
変えると圧電運動の発生により印字液が前記ノズルから
外部に放出されて前記ノズルの出口開口部の前に配置さ
れている記録担体上に運ばれるようにした、アナログ曲
線またはアルファベット、数字記号ならびに像などを点
状に記録するための液滴動作式印字機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の印字機構はたとえば特開昭５２
−４８３５号公報によって公知である。この公知の印字
機構においては、複数個の円錐形ノズルを備えたひとつ
の平面ノズル板が設けられ、それらの各ノズルの前には
各ひとつの棒状圧電変換器が配置されている。各圧電変
換器は曲げエレメントとして構成され、これらの圧電変
換器は両端でそれぞれひとつの橋絡部によって結合され
ている。これらの棒状変換器を励起すると、これらの変
換器は先ずノズル板から若干湾曲状に浮き上がり、その
後元の状態に戻るが、その際にそのつど一滴の印字液が
各ノズルを通して放出される。励起パルスの長さは圧電
変換器の共振周波数と系の減衰特性とに依存する。さら
に、その励起パルスの長さは、基本的には、変換器とノ
ズル板との間の空間に印字液を充填するために必要であ
る時間によって規定される。この充填時間はとりわけ印
字液の粘性と表面張力とに依存する。これらの粘性およ
び表面張力は非導電性、非乾燥性、非毒性の着色印字液
については可成り影響が大きい。両端が固定された変換
器の場合には、変換器とノズル板との間の空間を印字液
で満杯にするための流れ抵抗は非常に大きく、それゆえ
励起パルスの長さは主としてその満杯時間に依存する。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】本考案は、冒頭で述べ
た種類の液滴動作式印字機構において、液滴最大頻度を
高め、同時に液滴形成および液滴速度を改善することを
目的とする。
【０００４】
【考案の課題を解決するための手段】このような目的
は、本考案によれば、各圧電変換器の両端がノズルの形
成されている板と結合される両結合点の間の直線距離
を、その結合点間に位置する棒状圧電変換器の長さより
も短くすることによって達成される。従って、各変換器
は静止状態においては両固定点間で湾曲状にてノズル板
上に位置する。このようにすることにより、印字液が常
に個々の変換器エレメントの下に存在するようになると
いう利点が得られる。液滴を放出するために、放出すべ
きノズルに対応する圧電変換器の電気的接続部に電圧を
印加すると、その圧電変換器の棒体が短くなる。それに
より、この変換器はノズル板に対して平坦状に位置する
ようになる。励起の直後にその変換器はその湾曲状の出
発状態に復帰し、それゆえ、連続する２つの励起間に変
換器とノズル板との間の空間を印字液で満杯するための
全時間は任意に設定することができるようになる。さら
に、本考案によれば、変換器はもはや平坦状になること
ができないので、過励起になることがないという別の利
点も奏される。大電圧の場合には、ノズル板が若干酷使
され、場合によっては液滴速度が若干高められるだけで
ある。このように、過励起に対して影響を受けないこと
により、全変換器を同一振幅の電圧パルスでもって駆動
することができるようになる。
【０００５】変換器が励起の直後にその湾曲状の出発状
態に高速に復帰することによって、液滴の高速切離しが
可能になるという利点も得られる。このようにして、液
滴がノズルから解放される前に、放出された液滴がこの
液滴を印字ノズル内の液体とつなげる液滴系条によって
不必要に遅らせられるのが阻止される。さらに、正規の
液滴に付随する所謂飛沫液滴の発生が阻止されるという
利点も生じる。このようにして全体的に印字形成の可成
りの改善が可能になる。
【０００６】本考案の一つの実施態様によれば、圧電変
換器は圧電セラミックと金属とから成る積層体から成
り、その金属層がノズル側に置かれる。この金属層は個
々の棒状変換器の機械的安定性を高める。さらに、その
圧電変換器は本考案においては付加的な効果を生ぜしめ
る。すなわち、既に詳しく述べたように、励起のため
に、変換器の電気的接続部に電圧を印加すると、この変
換器は短くなり、従ってノズル板に対して平坦状に位置
するようになる。その際に、変換器が圧電セラミックだ
けから成る場合には、電圧を取り去ったときに、不都合
な事態が生じていると、その変換器がその湾曲状の静止
状態に復帰しないことがある。ところが、圧電セラミッ
クに金属層を取付けておくと、この付加的な金属層の作
用によってそのようなことが確実に防がれる。つまり、
変換器を励起しても、金属層にはアクティブな長さ変化
が生ぜず、それゆえこの金属層は変換器がノズル板に当
接した際には機械的張力を持っており、その機械的張力
によって、変換器は印加電圧を取り除かれると直ちに再
び湾曲状態に復帰せしめられる。そのために、金属層の
厚さを圧電セラミックの厚さよりも薄くしておくことは
有利である。
【０００７】ノズル板への変換器端部の強固な結合をさ
らに簡単化するために、金属層はその両端部が圧電セラ
ミックを越えて外に延ばされ、そして変換器はこの金属
層の延長領域にてノズル板と結合される。その際に、簡
単かつ確実な結合は溶接によって行われる。
【０００８】変換器をノズル板上に取付けるための簡単
な方法は、初めにノズル上を横切るように間隔部材が置
かれ、この間隔部材の上で変換器の棒体がノズル板との
結合前に曲げられ、その結合後に間隔部材が取り除かれ
るようにして行われる。間隔部材としては剛体の線ある
いは針金を使用することができる。この間隔部材によっ
て、ノズルの領域に位置する変換器部分は静止状態では
ノズル板からすべて等間隔になることが保証される。勿
論、個々の変換器の棒体の長さに差がある場合でも、こ
のような結合方法によれば、ノズル板と各変換器中央部
との間隔が固定され、さらにサイドの固着点も固定さ
れ、それによりすべての変換器において同じ湾曲長さ、
従って閉鎖された同じ液体容積が得られる。
【０００９】
【考案の効果】変換器の本考案による構成によれば、実
際上任意の印字幅を持つ頑丈な印字機構を製作技術的に
簡単に製作することができる。つまり、各変換器がそれ
ぞれその両端部にて隣接する変換器とお互いに結合され
るようにして、所定の個数の棒状変換器をそれぞれ１つ
のセグメント体にまとめ、それにより所望の印字幅に相
当する個数のこの種のセグメント体を並べてノズル板上
に固着するだけでよい。
【００１０】このほかに、本考案による変換器の構成は
棒状に形成されて一端側だけが固定されている変換器を
備えた公知の液滴動作式印字機構に比べても多数の利点
を有していることが証明されている。すなわち、この公
知の変換器においては、横方向の曲げ強さと変位方向に
おける曲げ強さとの比は大きくなければならず、そのた
めに薄い、従って感度の高いセラミックが必要となる
が、このようなセラミックは高品質と念入りな加工とを
必要とする。一端が固定されている公知の棒状変換器に
おいては、場合によってはその公知の棒状変換器の補強
を必要としたり、さらに一般の固定精度に関して非常に
高い要求が出されているなど、固定に関して種々の問題
を有している。
【００１１】さらに、一端が固定されている公知の変換
器は、励起すると変換器の長手方向における変換器とノ
ズル板との間の多量の印字液を押圧し、しかもその押圧
はノズルを通る印字液に対して垂直に行うのではない。
変換器のこのような付加的な動作は利用できない。一
方、本考案による変換器も同様に印字液を両固定点から
変換器の中央部に向けて押圧する。しかしながら、両印
字液波はお互いに反対方向に向かっており、そして中央
部つまりノズルの領域部で出合い、その後その両印字液
波はそのノズルから押出される。このことは、本考案に
よる変換器が一端の固定された公知の変換器に比べてよ
り有効的な“液滴発生器”であることを意味する。本考
案による液体噴射式記録装置は従って良好な電気機械効
率を有し、そして僅かな電圧でも駆動することができ、
それにより全エネルギ消費量をさらに低下させることが
できる。
【００１２】
【実施例】次に、本考案の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
【００１３】第４図から印字機構の原理構成の外観が明
らかである。送りローラ１、２を介して記録担体（通常
の記録紙）３が間隔保持体５と容器７の端面６との間を
矢印４方向に動かされる。容器７には接続導線８が案内
され、この接続導線８はその他端にプラグ９が備えら
れ、このプラグ９によって所望のグラフ、記号または像
などの記録のための制御信号を供給する制御機構に接続
される。容器７の端面６は第１図ないし第３図に図示さ
れたノズル板１０、２０を有している。なお、その場合
に、一列に配置されたノズルは記録紙の移送方向を横切
るようにして記録紙全幅に亘って配設され得る。同様
に、記録紙移送方向に沿って１つまたは複数のノズル列
を並列配置しそしてこのノズル列を記録紙移送方向を横
切るように移動させるようにすることもできる。
【００１４】第１図は本考案による棒状変換器１１を備
えたノズル板１０の断面図を示す。ノズル板１０は円錐
形に形成された複数個のノズル１２を有する。各ノズル
上には変換器１１が配置されている。第１図に示されて
いるように、変換器１１は圧電セラミック１３と金属１
４たとえばニッケルとから成る二薄層材料によって構成
されている。ニッケル層１４の厚さはこの場合には圧電
セラミック材料の厚さよりも著しく薄くなるようにされ
ている。さらに、このニッケル層１４は圧電セラミック
層１３の両端部を越えて外に延びている。ニッケル層１
４はこの延長領域において溶接によりノズル板１０と強
固に結合されている。
【００１５】この第１図から知ることができるように、
変換器１１はこの場合ほぼ弓形状に湾曲させられてい
る。両結合点間の距離はたとえば５ｍｍの大きさにする
ことができる。ノズル板１０と変換器１１との最大間隔
はたとえば３０μｍの大きさにすべきである。従って、
励起されていない状態（非励起状態）での変換器の必要
な長さは両固定点間の間隔よりもほんの僅かに大きくす
るだけでよい。図示された実施例においては、両固定点
間に存在する変換器の長さは約５．００１ｍｍの大きさ
である。
【００１６】変換器の電気的接続部はこの実施例におい
ては図示されていない。しかしながら、この電気的接続
部に電圧を印加すると、変換器は短くなり、一点鎖線で
示した真っ直の状態に変形する。その際に、変換器１１
とノズル板１０との間に存在する印字液がノズル１２を
通って放出される。
【００１７】第２図は本考案の他の実施例を示す。この
実施例は変換器端部とノズル板との結合の仕方が第１図
の実施例とは異なっている。すなわち、この実施例にお
いてはノズル板２０には溝２１が備えられ、この溝２１
内に湾曲させられた変換器２２の両端部が入れられてい
る。この場合には金属層の長さは圧電材料の長さと同じ
である。締め具２７、２８および螺子２９によって変換
器端部は溝２１内に押付けられる。図２には同時に変換
器がノズル板２０に固定される様子が示されている。こ
のために剛体の線２３が間隔部材として設けられ、各変
換器に対して垂直でかつノズル上に正確に位置してノズ
ル板上を横切るように張られている。その場合、変換器
エレメントはこの線２３上に敷設され、そして両端部が
ノズル板２０の方向に曲げられて、ノズル板２０と結合
される。その後、この線２３は横から外に抜き出され
る。このようにして、全変換器２２はその中心部が静止
状態においてはノズル２４から同じ間隔（間隔部材とし
ての線２３によって規定される間隔）を有するようにな
ることが保証される。
【００１８】第３図は第２図に示した変換器を有するノ
ズル板の平面図を示す。この第３図からわかるように、
全変換器２２はその両端部がそれぞれ橋絡部２５および
２６によって結合されている。このことは並列的に位置
する多数の変換器を備えたこの種の変換器セグメント体
の製作を可成り簡単化する。板状積層体から等しい長さ
のスリットを裾で切ることによって、相互に正確に並列
に位置する棒状変換器２２が作り出される。変換器は湾
曲した状態でその端部側橋絡部２５、２６が溝２１内に
はめ込まれた後、この実施例では４個の螺子２９によっ
てノズル板２０に固定される２つの締め具２７、２８に
より図示した位置に固定される。
【００１９】第３図の実施例におけるセグメント体のノ
ズルおよびこのノズル上に位置する変換器の個数は比較
的僅かである。しかしながら、この種のセグメント体を
隣接設置することにより印字幅は所望の大きさに調整す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案の一実施例の側面断面図である。
【図２】本考案の他の実施例の側面断面図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】印字機構の外観概略図である。
【符号の説明】
１０、２０ ノズル板 １１、２２ 圧電変換器 １２、２４ ノズル １３ 圧電セラミック １４ 金属層 ２３ 剛体の線

Claims (7)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 個々の点を印字するためにひとつの平面
    ノズル板に一列に配置された複数個のノズルが設けら
    れ、これらノズルの入口開口部の前には互いに並列に置
    かれて両端のみで前記ノズル板と強固に結合された複数
    個の棒状圧電変換器が配置され、その際各ノズルには各
    ひとつの棒状圧電変換器が対応して配置され、前記各圧
    電変換器の電気的接続部への印加電圧を変えると圧電運
    動の発生により印字液が前記ノズルから外部に放出され
    て前記ノズルの出口開口部の前に配置されている記録担
    体上に運ばれるようにした、アナログ曲線またはアルフ
    ァベット、数字記号ならびに像などを点状に記録するた
    めの液滴動作式印字機構において、各圧電変換器（１
    １、２２）の両端の前記ノズル板（１０、２０）との結
    合点の間の直線距離が、その結合点間に位置する前記棒
    状圧電変換器（１１、２２）の長さよりも短いことを特
    徴とする液滴動作式印字機構。
  2. 【請求項２】 各圧電変換器（１１）が圧電セラミック
    （１３）と金属（１４）との積層体から成り、その金属
    層（１４）がノズル（１２）側に置かれることを特徴と
    する請求項１記載の液滴動作式印字機構。
  3. 【請求項３】 金属層（１４）の厚さは圧電セラミック
    （１３）の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項２記
    載の液滴動作式印字機構。
  4. 【請求項４】 金属層（１４）はその両端が圧電セラミ
    ック（１３）を越えて外に延ばされ、そして前記圧電変
    換器（１１）はこの金属層の延長領域にて前記ノズル板
    （１０）と強固に結合されることを特徴とする請求項２
    または３記載の液滴動作式印字機構。
  5. 【請求項５】 ノズル（２４）上を横切るように間隔部
    材（２３）が置かれ、この間隔部材上にて前記圧電変換
    器（２２）が前記ノズル板（２０）との結合前に曲げら
    れ、その後前記間隔部材（２３）が除かれるようにし
    て、前記圧電変換器が前記ノズル板に結合されることを
    特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の液滴動作
    式印字機構。
  6. 【請求項６】 間隔部材（２３）として剛体の線または
    針金が使用されることを特徴とする請求項５記載の液滴
    動作式印字機構。
  7. 【請求項７】 圧電変換器の端部が溶接によって前記ノ
    ズル板に結合されることを特徴とする請求項１〜６のい
    ずれか１に記載の液滴動作式印字機構。
JP1993046642U 1983-06-06 1993-08-04 液滴動作式印字機構 Expired - Lifetime JP2548751Y2 (ja)

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DE3320441.1 1983-06-06
DE19833320441 DE3320441A1 (de) 1983-06-06 1983-06-06 Mit fluessigkeitstroepfchen arbeitendes schreibgeraet mit an beiden enden starr mit einer duesenplatte verbundenen stabfoermigen piezoelektrischen wandlern

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JPH0674337U JPH0674337U (ja) 1994-10-21
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DE (2) DE3320441A1 (ja)

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