JPS606469A - 液滴動作式印字機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、個々の点を印字するために板内に一列に配置
されたノズルが設けられ、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が前記板と強固に結合
された棒状圧電変換器が配置され、前記圧電変換器の電
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Ｉし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−１−に
運ばれるようにした、アナログ曲線またｆｄ　７　／ｌ
／　ファＲ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。

〔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
、円錐形ノズルを備えた板が設けられ、それらのノズル
の前には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、両端がそれぞれ橋
絡部によって結合されている。この棒状変換器を励起す
ると、この変換器は先ずノズル板から若干ｆ５曲状に７
′？き上がり、その復元の状態に戻るが、その際に一滴
の印字液がノズルを通して放出される。励起ノイルスの
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。この充填時開は
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。

〔発明の目的〕

本発明は、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。

〔発明の描戊ないし作用〕

このような目的は、本発明によれば、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
ｆｆｆｌ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ととによって達成される
。従って、変換器は静止状態においては両固定点間に湾
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」：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、圧電変換器の棒体が短
くなる。それにより、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。励起の直後に変換器はその湾曲
状の出発状態に復ツ１１１シ、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、本発明によれば、変換器はもはや平旦
４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
ル板が君子酷使され、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。

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、放出されだ液滴がとの液滴を印字ノ
ズル内の液体とつなげる液滴糸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。

本発明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発明においては付加的な効
果な生せしめる。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、との伺加的な
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＾Ｖくし
ておくことは有利である。

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・ヒラミックを越
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、ｒｌｊｊ単かつ確実な結合は溶接によって行
なわれる。

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、その結合後に間咥部利が取り除かれるようにして
行なわれる。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。

〔発明の効果〕

変換器の本発明による構成方法によれば、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。

このほかに、本発明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全入す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。

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、しかもその抑圧をノズルを通
る印字液に対して垂直に行なうのではない。変換器のこ
のようなイ」加的な動作は利用できない。一方、本発明
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
ズルの領域部で出会い、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、本発明による変換器
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
パ液滴発生器″′であることを意味する。本発明による
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イ）
。

〔発明の実施例〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいてｊＴ’ｌ′細に
説明する。

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（：との間を矢印・１
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ｆ１，１にプラグ９が備えられ
、このプラグ！１によって所望のグラフ、記号または像
ブエどの記録のための制御信号を供給する制御機借に接
続される。容器７の端面６は第１図ないし第３図に図示
されたノズル板を有している。なお、その場合に、−列
に配置されたノズルは記録紙の移送方向を横１；ＩＪ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ｍ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。

第１図は本発明による棒状変換器１１を備えたノズル板
１０の断面図を示す。ノズル板１ｏ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１４たとえばニッケルとから成るニ薄層材料によ
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１３０
両端部を越えて外に延びている。ニッケルＫｊ１４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。

この第１図から知ることができるように、変換器はこの
場合は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１ｏと変換器１１との最大間隔はた
とえば３０μ２ｎの大きさにずべきである。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
たけて・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。

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１ｇ：続部に電圧
を印加すると、変換器は短くなり、−・点鎖線で示した
真っ直の状態に変形すイ）。その際に、変換器１１−と
ノズル板］０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。

第２図は本発明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。ずなわぢ、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拐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。第２図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ＨｉＩｉ！２３が間隔部拐として設けられ、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２コ３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。

第３図は第２図に示した変換器をイＴするノズル板の平
面図を示す。この第３図かられかるように、全変換器２
２はその両端部がそれぞれ橋絡部２５および２にによっ
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４ｉ化する。

円板状積層体から等しい長さのスリットを鋸で切ること
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２５，２ｒｉがｉ！？７２　Ｊ内にはめ込まれた後
、この実施例では７１個の螺子２１）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。

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」二に位置子る変換器の個数は比較的僅かて・
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１ｉ’、！は所望の大きさに調整す
ることがて・きる。

１４、図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例の要部の側面断面図、第２図
は本発明の他の実施例の要部のｆｌｌｌｌｌｌｌ回向第
３図は第２図に示した本発明の他の実施例の要部の平面
図、第４図は印字機構の外観概略図である。

１０．２０・・・ノズル板、１１．２２・・・圧電変換
器、］−２＋　２４・・・ノズル、１３・・・圧電セラ
ミック、］−］４・・金属層、２３・・・剛体の線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）個々の点を印字するために板内に一列に配置された
   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が前記板と強固に結合された
   棒状圧電変換器が配置され、前記圧電変換器の電気的接
   続部への印字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（１１゜２２）の両端つ前
   記板（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）圧電変換器（１１）が圧電セラミック（Ｌ：３）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特許請
   求の範囲第１項記ＩＩＮの液滴動作式印字機構。 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特許請求の範囲第２項
   記載の液滴動作式印字機ｈ１れ 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板（１０）と強固に
   結合されることを特徴とする特許請求の範囲第２項また
   は第３項記載の液滴動作式印字機構。 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」二にてＭ記圧電変換器（２２
   ）が前記板（２０）とり結合前に曲げられ、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
   器が前記板に結合されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の液滴動作式印
   字機構。 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特許請求の範囲第５項記載の液
   滴動作式印字機構。 ７）圧電変換器の端部が溶接によって前記板に結合され
   ることを特徴とする特３′ｒ請求の範囲第１項ないし第
   ６項のいずれかに記載の液滴動作式印字機構。