JPH0448622B2 - - Google Patents

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JPH0448622B2
JPH0448622B2 JP59030123A JP3012384A JPH0448622B2 JP H0448622 B2 JPH0448622 B2 JP H0448622B2 JP 59030123 A JP59030123 A JP 59030123A JP 3012384 A JP3012384 A JP 3012384A JP H0448622 B2 JPH0448622 B2 JP H0448622B2
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ink
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Niruson Kento
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Siemens AG
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    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14209—Structure of print heads with piezoelectric elements of finger type, chamber walls consisting integrally of piezoelectric material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41J2/135—Nozzles
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49401—Fluid pattern dispersing device making, e.g., ink jet

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、印字液を収容するインク通路の形態
の印字ノズルを備え、その印字液が駆動エレメン
トの圧電変形によつて前記インク通路から一滴ず
つ放出される、インクモザイク式記録装置用の圧
電駆動形印字ヘツドおよびこの印字ヘツドの製作
方法に関する。
〔従来技術とその問題点〕 インクモザイク式記録装置の構成として従来２
つの構成が知られている。１つの構成において
は、印字ヘツドは多数のノズルが一列に配列され
ているノズル列を備えたノズル板から成り、その
ノズルの入口開口部の前にはそれぞれ棒状の圧電
素子が配設されており、その圧電素子は電圧を印
加すると曲がり、その際に一滴ずつ印字液がその
曲がつた圧電素子の設けられているノズルから放
出される（特開昭52−4835号公報参照）。十分に
高い記録品質を得るために、個々の棒状圧電素子
は櫛の形態にまとめられ、そのために１つの共通
のブリツジによつて互いに結合される。印字ヘツ
ドの良好な機能を得るために、櫛の製作およびノ
ズル板の製作は特に公差の点で大きな要求を満た
さなければならない。同じ理由からノズル板およ
び櫛は入念に調整されなければならない。
そのほかに、鋳造方法にて誘電体合成樹脂から
製作された単一の部品から成り、この部品が印字
液を収容する通路を多数有するような印字ヘツド
も知られている（特開昭52−49033号公報参照）。
この通路は記録担体側が同様にノズル板によつて
閉鎖される。圧電駆動エレメントとしては、本来
のインク通路を円筒状に取り囲むセラミツク管が
使用されている。所望の高記録品質が得られるよ
うにインク噴出口を極く接近して並べて配設する
ことができるようにするために、インク通路はそ
のインク噴出口から放射状に配置され、圧電セラ
ミツク管はそのインク噴出口に対してある間隔を
持つて設けられている。この印字ヘツドは製作費
用が比較的高価であり、さらに大きな重量を有
し、それゆえこの種の印字ヘツドが高速に移動す
るためには大きな加速力が必要である。
〔発明の目的〕
本発明は、冒頭で述べた印字ヘツドを機械的に
安定に構成し、かつその製作を著しく簡単化する
ことを目的とする。特に可動の印字ヘツドのため
に、付加的に、加速すべき印字ヘツド重量を出来
る限り小さくする必要がある。
〔発明の構成〕
この目的は本発明によれば、インク通路は圧電
材料製細片が一列に配列されて成る通路ユニツト
によつて構成され、前記細片は相互にある間隔を
持つて並列に配設されて両側を電気的に接続され
しかも両側が板によつて覆われるようにすること
によつて達成される。
なお、前記細片を、圧電材料から成る中実の板
に溝をたとえば鋸によつて作ることにより形成
し、このようにして形成された細片の上側だけ
を、通路ユニツトを形成するために、板によつて
覆うようにすることもできる。その場合、圧電材
料から成る中実の板の残りは下側の板を形成す
る。圧電材料から成る各細片の間にはこのように
してインクのために矩形状の通路が作られる。た
とえば圧電材料から成る２個の細片に電圧を印加
すると、これらの両細片は幅狭くかつ高さが高く
なり、その結果密閉された通路の横断面積が拡大
される。それにより印字液がその通路内に吸入さ
れる。２個の細片の電気的接続部への電圧印加を
停止すると、両細片は基の形に戻り、それにより
通路容積は急激に縮小させられる。その結果その
通路から印字液の放出がなされる。
細片の寸法および細片間の相互間隔を、細片間
に形成される通路が直接印字ノズルを形成するよ
うに選定することは有利である。この場合には公
知の印字ヘツドとは異なり分離されたノズル板を
用いる必要がなくなる。従つて、ノズル板と圧電
櫛との間のとかく煩わしい調整、あついはノズル
板とインク通路を有する部品との間の同様に煩わ
しい調整を行なう必要がなくなる。
本発明による通路ユニツトは“サンドイツチ構
造”に構成されるので機械的に頑丈であり、それ
にも拘わらず小さくかつ軽く、その結果印字ヘツ
ドの非常に高い移動速度が適切な力でもつて可能
になる。通路内に含まれている液体はこの通路の
一端と他端とから両方向に向けて均等に放出され
るように考えられるが、実際には、印字ヘツドの
前に配置されている記録担体に向かつて十分に大
きな放出がなされることが確認された。インク通
路の背部は直接印字液用の貯蔵室と結合されてい
るので、急激な横断面積変化はこの方向に走る液
体波の反射を惹き起こし、その結果押出される液
体の大部分は記録担体の方向に放出されるように
なる。
動作している通路の機械的変形が一種のクロス
トークの形でその通路に隣接する通路へ伝達され
るのを阻止するために、本発明の一つの実施態様
においては、細片間に形成された通路は１つおき
に印字用通路として使用され、そして印字用通路
の間に位置して印字のために使用されない通路に
は弾性材料あるいは空気が充填される。通路に１
つおきに空気を充填することにより、印字ノズル
として使用される通路の間では機械的結合つまり
クロストークは絶対に生じなくなる。印字液が印
字ノズルとして使用されない通路内に侵入するこ
とは、その通路が印字液貯蔵室に向いた端部に至
るまで完全に閉鎖されるようにすることによつて
阻止することができる。
圧電材料製細片を支持板に堅く結合し、かつ圧
電材料製細片の縦方向膨張によつて支持板従つて
通路ユニツト全体の曲げ（反り）が惹き起こされ
ないような厚さにその支持板を形成することは、
特に有利である。さらに細片が上側を膜特に金属
膜で補強される場合には、この膜が前記縦方向膨
張に対して下側の支持板とほぼ同じ抵抗を示すの
で、良好な機械的特性が得られる。
支持板を直接金属で構成すると、この支持板を
圧電材料製細片全体の共通電極として使用するこ
とができる。
支持体材料と圧電材料とから成る二層材料を備
え、たとえば圧電材料を鋸で切ることにより細片
を製作するようにした場合には、通路ユニツトは
特に簡単に製作され得る。細片の上側に適当な電
気的接続体を設けた後、閉鎖部材として単に覆板
を取付けるだけでよい。同様に、通路には１つお
きに弾性材料または空気を充填することができ
る。
他の特に利点ある印字ヘツドの製作方法によれ
ば、両側にそれぞれ金属膜の設けられた圧電材料
から成る積層板が備えられ、この積層板には両側
から交互に縦方向に通路が製作される。通路の深
さはその場合ほぼ一つの金属膜と圧電材料から成
る層とに亘つて広がつている。適当な電気的接続
を行なつた後、このようにして製作された通路板
は少なくとも一方の側が一枚の連続板によつて閉
鎖される。このような構成において、圧電材料製
の細片を形成する前に圧電材料を少なくとも１回
縦方向に割ると付加的な利点が得られる。すなわ
ち圧電材料を縦方向に割ると横方向に細かい亀裂
が生じ、圧電材料に電圧を印加する際に生じる細
片の縦方向への引張応力の伝搬がこの亀裂により
妨げられる。装置全体の機械的安定性はそれにも
拘らず維持される。
本発明の他の利点は特許請求の範囲の実施態様
項の記載から明らかになるであろう。
〔発明の実施例〕
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。なお図面において、同一部分には同一
符号が付されている。
第１図からインク式モザイク記録装置の原理構
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（たとえば通常の記録紙）３が間隔
保持体５と容器７の側面６との間を矢印４の方向
に動かされる。容器７には自由端にプラグ９を備
えた接続導線８が案内されており、この接続導線
８はそのプラグ９を介して所望の曲線、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（図示していない）に接続される。容器７は
印字ヘツドを含んでいるが、この印字ヘツドにつ
いては一つの可能な実施例が第２図に図示されて
いる。
印字ヘツドは通路ユニツト１０と印字液１２用
の貯蔵器１１とから構成されている。通路ユニツ
ト１０内には点線にてインク通路１３〜１６が描
かれており、これらのインク通路は２枚の板１
７，１８とそれらの間に配置された圧電材料製細
片２０〜２７とから形成されている。理解を容易
にするために、それらの圧電細片の電気的接続に
ついては図示されていない。たとえば板１７は金
属から成り、すべての圧電材料製細片２０〜２７
用の１つの共通電極を形成している。その場合、
細片の他側は二つ１組で互いに接続されなければ
ならない。板１８も同様に導電性材料によつて形
成される場合には、この板とその電気接続体との
間には絶縁体が設けられなければならない。
第３図には第２図に示された通路ユニツトの断
面図が図示されている。支持板１７としてはたと
えばニツケル箔が用いられている。このニツケル
箔上には圧電材料製細片２０〜２７が設けられて
いる。これらの細片には二つ１組にてそれぞれ電
気的接続体３０〜３３が設けられている。この例
では非導電性材料から成る閉鎖板１８によつて閉
鎖がなされている。さらにこの第３図において
は、１つおきに形成された通路３４，３５，３６
内にはそれぞれ弾性材料たとえばシリコンゴムが
充填されている。圧電細片の幅が50μmの大きさ
であり、そして隣接する細片間の間隔が同じ大き
さであると仮定すると、印字ノズル（インク通路
１３〜１６）の間隔は150μmとなり、１つの印字
ノズルの左端（または右端）からそれに隣接する
印字ノズルの左端（または右端）までの間隔は
200μmとなる。このことは、１mmごとに５個の印
字ノズルを設けることができ、それにより非常に
良好な記録品質を得ることができることを意味す
る。細片の厚さは幅とほぼ同じオーダである。大
きな電圧を印加しなくても十分大きなインク噴出
を得るためには、通路ユニツトの長さは約10mmの
大きさにするとよい。支持板１７の厚さおよび覆
板１８の厚さは共に約20μmの大きさである。
第４図には第３図に示した部分の一部が２つの
異なつた状態にて拡大して示されている。実線
は、圧電材料から成る両細片２０，２１の電気的
接続部に電圧が印加され、その結果これらの細片
が幅狭くなりかつ高さが高くなつた状態を示して
いる。一方点線は、圧電材料から成る細片がその
元の形（原形）に戻された状態を示している。従
つてこの第４図からは、圧電材料製細片に電圧を
印加すると通路断面積が拡大され、このようにし
て印字液が付加的に通路内に吸入されることがわ
かる。電圧印加を停止すると細片は基の形に戻
り、その際に密閉された通路容積が縮小され、そ
の結果押出されるべき印字液は通路ユニツトの前
側に液滴として噴出される。
第５図は通路ユニツト４０の他の実施例の断面
図である。この通路ユニツトは圧電材料から成る
積層体４１によつて主として構成されており、こ
の積層板４１は両側に金属膜４２，４３が設けら
れている。この積層板４１内にはその上側および
下側から交互に通路４４〜４７がたとえば鋸によ
る切断によつて形成されている。通路はこの実施
例においてはそれぞれ一つの金属膜と圧電材料か
ら成る層とに亘つて形成されている。しかしなが
ら、これらの通路は圧電材料から成る層の幅全体
に亘つて必ずしも形成されなくてもよい。通路は
１つおきに空気が入れられ、インク貯蔵室に対し
て閉鎖されるようにしてもよい。
通路を鋸により切断して形成するにも拘らず積
層板の機械的安定性は保たれる。すなわち、この
ような装置においては圧電材料製細片には両側に
同じように金属膜が設けられ、すなわちある程度
補強されるので、２つの細片に電圧を印加すると
対称的な状態が現われ、そのために圧電素子が変
形しても通路ユニツト４０の曲げは惹き起こされ
得ない。閉鎖は図示されているように各板４８，
４９によつて行なわれるようにするか、あるいは
板４９だけで行なわれるようにしてもよい。なお
板４８，４９による補強は、上述した実施例にお
ける通路ユニツト１０においても行なうことがで
きる。しかしてこの実施例における利点は、電気
的接続体が乾燥状態に保持され得る、つまり印字
液と接触しないことである。
圧電材料製細片の縦方向への膨張をこの細片の
上側の補強体によつても阻止することにより、細
片は電圧を印加するといつもよりは幅狭くなる。
このようにして同じ電圧を印加した場合に比べ
て、約30％強の効果が得られる。他方同じ効果を
得ようとする場合には、印加電圧を少なくするこ
とができ、従つて全体的に消費電力を少なくする
ことができる。
第５図に示した実施例における通路ユニツトの
他の利点は、圧電材料製細片の変形によつて惹き
起こされる縦方向への引張応力が細片を形成する
前に圧電材料を縦方向に少なくとも１回割ること
により抑制され得るという点にある。すなわち圧
電材料を縦方向に割ることにより生じる横方向の
細かい亀裂が引張応力の縦方向への伝搬を妨げる
からである。通路ユニツト全体の機械的安定性は
それにも拘らず維持される。
第６図には他の実施例が概略断面図にて示され
ている。この実施例においては、たとえば分解能
を高めるために、２個の通路ユニツト５０，６０
が密接してパツクされて配設されている。第６図
には図面表示を簡単化するために２個の通路ユニ
ツト５０，６０しか描かれていないだけで、必要
な場合にはこの種の多数の単列形通路ユニツトを
１つのブロツクにまとめることができる。さらに
第６図からわかるように、中央の板５１は同時に
上側の通路アレイ用の覆板および下側の通路アレ
イ用の覆板として使用されている。上述したよう
に、この板５１を導電性材料から形成する場合に
は、圧電材料から成る上側細片および下側細片用
の共通電極をこの板５１によつて構成することが
できる。さらに第６図の実施例においては、イン
ク通路５２，５３，６１は二列に互いに位置をず
らされて配設されている。このようにすることに
よつて、簡単な方法にて高い分解能を得ることが
できるという利点が得られる。但し両列は、印字
ヘツドと記録紙との間の相対運動に応じて異なつ
た時点にて制御される必要がある。さらにインク
通路の異なつた列には異なつた色の印字液を供給
することができ、その結果多色の記録を行うこと
も可能になる。
第７図はインク通路７０の縦断面図である。両
覆板７１，７２のほかに、右端領域には圧電材料
７３の一部が設けられており、この圧電材料部材
はインク噴出口の高さを小さくしている。インク
通路７０はそのようにして大きな容積従つて大き
なインク噴出量を有し、その場合に液滴の量は変
化しない。インク通路の高さだけが変化するの
で、相互の間隔は要求された分解能に相応するよ
うにすることができる。
第８図は第２図に示した印字ヘツドと類似の印
字ヘツド８０を示す。この印字ヘツド８０におい
ては、４個の通路ユニツト８１〜８４が密接して
パツクされて設けられ、かつ異なつた色の印字液
用の４個の分割された貯蔵室８５〜８８が設けら
れている。色としてたとえば赤、青、黄、黒を選
んだ場合には、良好なカラープリントを、たとえ
ばスチールモニタによつて制御しながら作成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はインクモザイク式印字装置の概略外観
図、第２図は印字ヘツドの一実施例の概略斜視
図、第３図はその実施例における通路ユニツトの
一例を示す断面図、第４図は第３図に示した通路
ユニツトの２つの異なつた状態を示す部分断面
図、第５図は通路ユニツトの他の例を示す断面
図、第６図は二列配置された通路ユニツトの断面
図、第７図は一つの通路の縦断面図、第８図は四
列配置された通路ユニツトを備えた印字ヘツドの
概略斜視図である。 １０，４０，５０，６０……通路ユニツト、１
３〜１６，４４，４５，５２，５３，６１，７０
……インク通路、１７，１８，４８，４９……
板、２０〜２７……圧電材料製細片、４１……圧
電材料。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 印字液を収容するインク通路の形態の印字ノ
    ズルを備え、前記印字液が駆動エレメントの圧電
    変形によつて前記インク通路から一滴ずつ放出さ
    れるようにしたインクモザイク式記録装置用の圧
    電駆動形印字ヘツドにおいて、前記インク通路１
    ３〜１６；４４，４５；５２，５３，６１は圧電
    材料製細片２０〜２７が一列に配列されて成る通
    路ユニツト１０；４０；５０，６０によつて構成
    され、前記細片は相互にある間隔を持つて並列に
    配設されて両側を電気的に接続され、しかも両側
    が板１７，１８；４８，４９によつて覆われてい
    ることを特徴とする圧電駆動形印字ヘツド。 ２ 前記細片２０〜２７の厚さおよび相互の間隔
    は前記細片の間に形成される通路１３〜１６；４
    ４，４５；５２，５３，６１が直接印字ノズルを
    形成するように選定されていることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の圧電駆動形印字ヘツ
    ド。 ３ 前記細片の間に形成される通路１３〜１６；
    ４４，４５は１つおきに印字ノズルとして使用さ
    れることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
    は第２項記載の圧電駆動形印字ヘツド。 ４ 前記圧電材料製細片２０〜２７の一方の側に
    設けられた板１７は金属から成り、全細片２０〜
    ２７のための共通電極として用いられることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
    ずれか１項に記載の圧電駆動形印字ヘツド。 ５ 少なくとも前記板１７は圧電材料製細片２０
    〜２７の変形によつて曲げが惹き起こされないよ
    うな厚さを有することを特徴とする特許請求の範
    囲第４項記載の圧電駆動形印字ヘツド。 ６ 前記圧電材料製細片は上側に補助的に金属膜
    を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項ないし第５項のいずれか１項に記載の圧電駆
    動形印字ヘツド。 ７ 前記インク通路７０の高さはインク噴出口の
    領域が小さくされていることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項ないし第６項のいずれか１項に記
    載の圧電駆動形印字ヘツド。 ８ 印字液を収容するインク通路の形態の印字ノ
    ズルを備え、前記印字液が駆動エレメントの圧電
    変形によつて前記インク通路から一滴ずつ放出さ
    れるようにしたインクモザイク式記録装置用の圧
    電駆動形印字ヘツドの製作方法において、支持板
    １７の一方の表面上に少なくとも細片形状に導電
    膜を取付け、この導電膜上には細片形状の圧電材
    料を設け、この圧電材料製細片２０〜２７は二つ
    １組にて電気的に接続し覆板１８をそれに対して
    絶縁して設けるようにしたことを特徴とする圧電
    駆動形印字ヘツトの製作方法。 ９ 印字液を収容するインク通路の形態の印字ノ
    ズルを備え、前記印字液が駆動エレメントの圧電
    変形によつて前記インク通路から一滴ずつ放出さ
    れるようにしたインクモザイク式記録装置用の圧
    電駆動形印字ヘツドの製作方法において、支持体
    材料と圧電材料とから成る二層板を設け、この二
    層板内に圧電材料の領域部を部分的に除くことに
    より細片を作り出すことを特徴とする圧電駆動形
    印字ヘツドの製作方法。 １０ 前記支持体材料として金属が用いられるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の製作
    方法。 １１ 印字液を収容するインク通路の形態の印字
    ノズルを備え、前記印字液が駆動エレメントの圧
    電変形によつて前記インク通路から一滴ずつ放出
    されるようにしたインクモザイク式記録装置用の
    圧電駆動形印字ヘツドの製作方法において、両側
    に金属膜４２，４３を備えている圧電材料４１か
    ら成る積層板を形成し、両側から交互にほぼ２つ
    の層に亘つて広がつている細片を前記積層板から
    取り除き、圧電材料から成る残りの細片を二つ１
    組にて電気的に接続し、このようにして得られた
    板を少なくとも一方の側が一枚の連続板４８，４
    ９によつて閉鎖するようにしたことを特徴とする
    圧電駆動形印字ヘツドの製作方法。 １２ 前記圧電材料は細片を形成する前に細片の
    縦方向に少なくとも１回割られることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１１項記載の製作方法。
JP59030123A 1983-02-22 1984-02-20 圧電駆動形印字ヘツドおよびその製作方法 Granted JPS59159358A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19833306098 DE3306098A1 (de) 1983-02-22 1983-02-22 Piezoelektrisch betriebener schreibkopf mit kanalmatrize
DE3306098.3 1983-02-22

Publications (2)

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JPS59159358A JPS59159358A (ja) 1984-09-08
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