JPS6068965A - インク噴射記録装置 - 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］ 本発明はノンインパクト記録装置に関し、特に印刷ヘッ
ドのオリアイスがらインクの小滴を噴射する形式のいわ
ゆるインク噴射記録装置に関するものである。

［従来技術１ 従来のノンインパクト記録装置においては、情報パター
ン（文字、数字、記号９図形等）を作る各種の装置が利
用されていて、それらは静電式、電解式、放電式、感熱
式等の各記録装置としてよく知られている。しかしこれ
らは何れも特殊処理された記録用媒材を必要とするばか
りでなく、中には複雑なプロセス及び特殊な印刷用処理
媒材を要するものである。

そのため、これらの装置のもつ欠点を改善する形でイン
ク噴射記録装置が開発された。これはインクの小滴を無
処理の記録媒材（以下記録紙と称する）上に所定の情報
パターンで伺＠させて印刷するというもので、高速印字
、低騒音、普通紙使用による安いランニングコスト等の
特徴をもち、有望な記録装置として近年、注目されてき
ている。

然して、インク噴射記録装置において、高速且つ低騒音
をもって広範囲の情報パターンを精度よ（記録するため
には、インクの噴射作用自体がそれらの目的に合致する
ようになっていなければならない。そのためには、 ｌ　情報パターンの正確性を維持するために、インク小
滴の飛行特性を全インク小滴について、あらゆる使用環
境下で常に安定化させなければならない。

■　高速度で多数の小滴を噴射するのであるからインク
の無駄な消費を避けることが望ましい。

■　記録紙とインク噴射ヘッドとの相刈移動を高速且つ
、スムーズに行わせるために、インク噴射ヘッドの構成
をできる限り軽量小型にすることが望ましい。

■　更には、長期間の使用を目的とするのであるから、
装置としての信頼性を高く保つことは勿論、特に、イン
ク噴射ヘッドの１１１７造は、故障排除の、８．味から
も、また保守点検のためがらも、できるだけ構造は簡１
ｊ確実であることが望まれる。

■　当然のこととして、低価格のものであることが望ま
れる。

等の条件が装置設計上の基本的な条件として望まれるの
である。しかしながら、現在知られているインク噴射記
録装置は、その何れもが、必ずしもこれらの基本的な条
件を満たしているとは言えないものばかりである。

従来のインク噴射記録装置のうちその第１の方式は、特
公昭４２−８３５０号公報、特公昭４２−４３８１号公
報お・よび特公昭４４−４５１７号公報に記載されてい
るように、 ◎　予めインクに高い圧力をりえて、インクをノズル先
端から連続的に流出せしめ、 ◎　ノズルを振動子によって機械的に振動させることに
より、確実にインク小滴を形成せしめ、◎　次に、ノズ
ル前方に設置された帯電電極を利用して、噴射された各
インク小滴に情報パターンに応じた電荷を付与し、 ◎　更に高電圧電界を発生する匠向電極板をインク小滴
の飛行空間に設置して、該一定高圧電界を通過するイン
ク小滴を、各小滴の電荷量に応じて偏向させ、それによ
り、所定の情報パターンを記録紙上に形成するという方
式である。

しかしながら、この方式には次のような欠点がある。即
ち、 （ａ）インクに高い連続的圧力を与えるため、特殊な加
圧装置を必要とする。

（１，）ノズルを磁歪振動子または圧電振動子などをＪ
ｌｊいて（戊械的に高速振動させるために、ノズル構造
が極めて複雑となる。

（Ｃ）ノズルから高圧力で噴出されたインク柱を振動子
によりインク小滴化する際に、インク小滴を規則圧しい
時間間隔で、且つ、均一寸法にす−る必要があるため、
実際の製品化に当たっては、複雑な装置６ならびに電気
回路を要する。

（ｄ）帯電電極に高電圧を要し、且つ、インク小滴を荷
電させる際に、情報パターンに応じて制御する必要があ
るので、その制御＋に精密さを要求され、その装置は高
価になる。

（ｃ）振動子によるインク小滴の形成と、小滴への荷電
時間とを正確に同期させる必要があるためその同期手段
が複雑になる。

（ｆ）偏向電極にも数千ボルトの高電圧な勺える必要が
ある。

（ｇ）帯電電極や偏倹電極がゴミおよびインクにより汚
されやすいため、所定の性能発揮を、それらにより阻害
されやすい。従ってそれの対策を要求される。

（１１）更には、ノズルと電極間１こ高電圧を印加する
ことにより、インクの電気分解を生じさせることによっ
て、ノズルおよび電極に腐蝕性のある副産物を生じ、そ
れがノズル及び電極を着しく劣化させる原因となるので
、その防止対策が要求されることになる。

（ｉ）ノズルから連続的にインク小滴が噴射されること
は、情報パターンの形成に関与しな（１多数の小滴を噴
射するので、これら不必要なインクを回収して再使用又
は廃棄するための余計な装置６を必要とする。

等である。これらの欠点を克服して、前記基本条件に晶
いて、信頼生の商いインク噴射記録装置を作るためには
、尚、解決すべき多くの技術的問題点があり、精密且つ
複雑な装置ならびに電気回路を要し、製品は高価になる
。

その第２の方式は、特公昭３６−１３７６８号公報に示
されるように、連続して飛用中のインク小滴を偏向電極
により、基準の軌道（’ｌ’ｒａｊｅｃＬｏｒｙ）がら
偏向させて、情報パターンを形成するということに関し
ては、前記第１の方式と同じであるが、ただ、インク小
滴を形成する点と、偏向電界の強さを変化させて、イン
ク小滴の２１（ＩＡＡｈ向を偏向する点においてのみ、
前記第１の方式と異なるものである。

即ち、 ◎　先づ、ノズルの前記空間中に加速電極と偏向電極と
を、それぞれ設置し、 ◎　次に、ノズル先端でインクが凸状メニスカス状態に
なるような圧力をインクに加え、且つ、ノズルから流出
しない状態に保ち、 ◎　該加速電極とノズル中のインクとの間に一定の高電
圧を印加して、この強い靜電界の作用により、／７：ル
がらインクを吸出し、吸出されたイーンクの流れは、本
質的に一定の液量および電荷を有する連続したインク小
滴に分断される。

◎　更に加速電極の外方に設けた、偏向電極に入力４Ｂ
号に応じたでの制り；１を行い、電界を通過するインク
小滴を偏向せしめ、これにより所定の情報）＜ターンを
記録紙上に形成するとり・う方式しかしながら、この方
式にも前記第１の方式に劣らない欠点が存在する。即ち
、■インク小滴の形成時期と高圧パルス印加時期との同
期性、■それぞれの電極にゴミやインクが伺着しやす（
・と（・うこと、■高電圧によるノズル、電極の劣化、
およびインク小滴による情報バクーン創成時に不必要な
インク小滴が生じるという事柄に関しては、何れも第１
の方式の場合の欠点と同しである力Ｃ１その−Ｌに （イ）　インクの静電吸出作用を利用するので小滴形成
速度に制限があり、高速印字は不可能となる。

（ロ）加速電極とノズル間に数丁ポル１の高電圧を与え
る必要があるため装置が高価になる。

（ハ）更には、偏見電極にも、数千ボルトの歯型を与え
る必要があり、且つ、これをそれぞれのインク小滴金に
、情報パターンに応じて変化させなければならないので
、その制御は困姉さを伴う。

等である。これらの欠点を克服して、前記基本条件に基
いて、（ｒＪ頼性のｉｔ’ｔｉいインク噴射記録装置を
完成させるには、尚、解決すべき多くの技術的問題点が
あり、１ＩＩＪ密且つ、複雑な装置ならびに電気回路を
要す。また第１の方式に比し、高速印字かでトないとい
う基本的欠点が存在する。

尚、極めて特殊な例であるが、もう１つの方式も知られ
ている。それは、米国特許第２，５１２，７４３号明細
書に示されている。この開示によれば、インクを満たし
たホーン状の／ス′ル内に、機械的共振周波数で超音波
衝撃波を連続的に発生させ、衝撃波がノズルの内部傾斜
１ｍに沿って大径部から小径部まで移動していく過程で
、衝撃波の強さが増大し、この超音波％７波によってイ
ンクに生ずるキャビテーションの気泡作用により、ノズ
ルの端部からインクの噴霧を噴射させるものである。し
かし、この方式には次の欠点がある。

（ａ）この装置は、（成械的共振１こＪ：って定まる一
定速度で動作する。

（ｂ）噴射系は、−滴の噴射後に平衡常態に復元しない
から、−個の電気的信号に応答して、−個のインク小滴
を形成することはできない。多数の４３号の複合した共
振効果がインク噴射に必要である。

（ｃ）インクは噴霧状に噴射織れるので、高精度の情報
パターンを得るために制御することは困難である。

これがため、この方式はこのままでは汎用のインク噴射
記録として用いることが出来ず、その改善策が望まれて
いるものである。

従って、この方式は現段階では、あくまで特殊目的に用
いられる方式という認識の場を出ないものであり、加え
て前記基本条件の大部分りも合致しないものと言うこと
ができる。

［発明の目的］ 本発明の目的は、これらのインク噴射記録装置において
、印字のための電気パルスが印加される度に、印字に必
要なインク小滴の噴射が行なわれるように改良された印
字ヘッドを有するインク噴射記録装置を提供することに
ある。

１発明の構成］ 即ち本発明は、電気機械変換手段を有し、該電気機械変
換手段に電気パルス信号を印加することにより圧力室の
壁の一部を内方へ変形せしめてインクを噴射させる印字
ヘッドを有するインク噴射記録装置であって、かつ前記
電気機械変換手段に、非噴射時には負のパルス電圧を、
噴射時には正のパルス電圧が印加せしめられるようにし
たことを９１５徴とするものである。

本発明の目的は、例えば下記の如きインク噴射記録装置
においても有効に達成される。即ち、（ａ）オリアイス
とインク溜りに絶えず連通し′ζいる）圧力室をインク
２ｉＩ′Ｉりがらのインクでｔ１１４だし、圧力室は、
その壁の少なくとも一部を電気機（戒変換手段により変
形せしめ得るように構成され、（１１）非記録時にはイ
ンク溜り内のインクの静圧力とオリフィスにｊ３ｔｌる
インクの表面張力とにより、インクを平衡状態に保ち、 （ｃ）電気パルスが印加去れる時、電気機械変換手段の
作動により前記圧力室の壁を内方に変位させて、該圧力
室のインクの量の一部を１個のインク滴としてオリフィ
スがら記録媒体方向に噴射させ、 （ｄ）１個のインクの噴射後に、圧力室の容（Ｉ′（を
復元させて、最初のインクの平衡状態に復元せしめるよ
うにしたことを特徴とするインク噴射記録装置を代表的
な例として挙げることができる。

［実施例１ 以下、本発明に係る印字へノドを搭載した＋ｆ’Ｊ　５
ｅインク噴射記録装置を図示実施例に基いて説明する。

第１，２．３図は本発明が利用されるインク噴射記録装
置の原理を説明させるための実施例の概略図である。

第１図は、記録紙１２に（ｉｔ報パターンを記録するよ
うにした装置１Ｊを示す概略図である。記録紙１２は装
置１１に対し、供給ロー２１３から巻き取りロー２１４
まで動くように示しである。しかし、装置１１と記録紙
１２どの間の相月的な運動は、装置１１と記録紙１２ど
の何れが、又は両方を実際に動かし得るｊ：うな適当な
方法で゛行うことができることは明らかである。

装置１■は、使用する１、？定のインクを貯蔵する適当
なインク溜り１６を含んでいる。このインク溜り１６は
連通管１７を通ってインク小滴を噴射する装置即ち、印
字ヘッド（インク噴射ヘッド）】８に通じている。電子
パルス発生装置ｉ：ｉ＋９はパルスをワイヤのような適
当な伝送手段２１を通して印字へ、ドにパルス電圧を送
る。この時、印字へノド１８は前記発生５ＡＦｆｆ１９
からの１発のパルス電圧を受けると、インクの１個の小
連続な小滴２２をオリフィス２４から噴射する。即ち、
各パルス電圧は、それぞれ１個のインク小滴を作り、そ
の液量は印加されたパルス電圧のエネルギーにＪ：って
制御されている。

第１図に示す実施例においては、記録紙１２が印字ヘッ
ド１８を通過する時に噴出されたインク小滴の群が記録
紙上にＩＱ２３を形成するようになっている。

正確な情報パターンの記録を記録紙上に形成するために
は、印字ヘッド１８のオリフィス２４から記録紙１２ま
で実質的に直線軌道を画いてインク小滴が飛行するよう
にしなければならない。

また、Ｈｉｌｌ　１と記録紙１２とを相月的に正確に位
置決めすることによって、電子パルス発生装置１９から
のパルス信号に基いて予定の情報パターンを形成するよ
うにインク小滴を衝突させることができる。更に、情報
パターンの記録を最良にするためには、インク小滴は正
確な形及び液量にする必要がある。即ち、これは小滴毎
にその大きさが均一で、且つ、パルス発生装置１９から
の電子（＝号の間隔通りにインク小滴を噴出することを
意味する。

第２及び第３図は、好ましい小滴噴射装置、即ち印字ヘ
ッド１８の詳）ＩＩな構造を示す平面図及び断面図であ
る。但し、第３図の断面図においては、構造説明の都合
上印字へッＦＩ８は電源が投入されていない時の状態（
後述の圧力板４１に何等の通電もされていない状態）で
示しである。印字へノド１８は圧力室３７の部分を形成
するハウジング３６から成っている。連通管１７はイン
クをインク溜り１６からの圧力室の入り目通路３８に送
る。圧力室３７は出口通路３９を含んでいる。圧力室３
７の上方の壁は、圧力板（可撓板）４１によって形成さ
れてし・る。圧力板４１は好ましくはピエゾ電気相別に
よって形成されている。図示する実施例において、圧力
板４１は横方向にＩＩａＳ張する２枚のピエゾ電ＴＣブ
レー１４２゜４３から成り立っていて、何れもＮａ状円
板をなし、これらは導電性薄膜４４によって相互に固定
されている。プレー）　４２．４３の外面には導電性被
覆４６．４７が取り（＝Ｉけられており、これが両プレ
ートの面に電気的に接続し、月つ、ワイヤ４８．４９に
よって外部に鴎（かれている。そのｔこめ２つの表面に
電圧を印加することによってプレー）　４２，４３に電
圧をかけることができる。この場合プレー）　４２．４
３に適当な正の電圧をかけると、−力のプレート４２が
収縮するとノ（に、他力のプレート４３はＩＩ張して第
６図及び第７図に示すような圧力板４１が圧力室３７の
内側へ撓み、また逆に両プレー）　４２．４３に適当な
負の電圧をかけると、今度は逆に前者のプレート４２が
膨張すると共に、後者のプレート４３が収縮して、第５
図及び第８図に示すように圧力板４１が圧力室３７の外
方へ撓むことになる。

このように圧力板４１は、２枚のピエゾ電気プレー　）
　４２，４３を接合して一体構造を成したものであり（
以下バイモルフと呼」ζ）、１枚の電２（プレートのみ
の圧力板（以下ユニモルフとＩ＋？、　Ｊｒ　）　＋こ
比して、所定のパルスに対し約２倍の変形をするから、
圧力室３７の容積変化効率が高い。

バイモルフはユニモルフに比して少ないパルス電圧ピー
ク値によって達成できることになる。上記バイモルフ、
ユニモルフ何れの場合にも円板状になすと、印加電圧に
対する変形効率が良いから、圧力室３７の容積変形にも
有効である。

然して正の電圧印加で圧力板４１が圧力室３７の内方へ
祢むと圧力室の容積は１威少し、圧力室内のインクに圧
力が加えられ、インクの一部を出口通路３９の方に押し
出し、記録紙１２に向かって噴射し、−力残りのインク
をインク溜りの蒲水圧に抗して連通管１７を介してイン
ク溜り１６に戻るようにする。

出１コ通路３９の端部は精密な直径のオリフィス５２で
終わっており、これによって印字ヘッド１８から噴射さ
れるインク小滴の直径が正確に制御される。

インク小滴の大きさは、プレート４２と４３にかかる電
圧及びそのパルス幅並びにオリフィス５２の直径の関数
である。

圧力板４１はエポキシ樹脂接着剤のような適当な取付手
段によって、ｆ５３図に示す通り、印字ヘッドのハウジ
ング３６内に収められている。尚、圧力板４１として適
当なピエゾ電気変換器は、米国矛／％イオ州のりＩ／バ
イト・コーポレーションにより、商品名“′バイモルフ
゛として市販されている。

さて、印字ヘッド１８１こ電源（図示せず）が投入され
、まだ圧力バルスが送られないときは、第４図（八）に
示すように、パルス発生装置１９から負の電圧が圧力板
４１１こ印加されるから圧力板４１は印字動作に先立っ
て第５図に示すように外側に撓んだ状態に保持される。

この場合、インクはオリフィス５２から伸びる僅かなメ
ニスカスをつくることにな゛る。このメニスカスはイン
ク溜り１６からの静圧が圧力室３７のインクｌ二かかる
ためである。インクの表面張力はインクがオリアイスか
ら滴下しないようにしている。

然して、印字に際しては、圧力板４１のこの状態におい
て１１ｕ記パルス発生装置１９からの正のパルス電圧が
印加されることによって、インク小滴の噴射が行なわれ
ることになる。即ち、導＠４８．４９を介してパルス発
生装置１９からの選定された振幅及びパルス幅をもつ電
気パルス信号が圧力板４１に印加されると、圧力板４１
は第５図の状態から平面状態を経て第６図の状態に急激
に移行して、圧力室内の容積を減少せしめ、圧力室３７
内のインクに急激な圧力パルスを与える。圧力室内のイ
ンクはこの圧力バルスにより、出口通路３９を通ってオ
リフィス５２に進み、そして第３図の概略図で示す通り
、パルスに応答した不連続な小満としてオリフィス５２
から噴射される。この小滴２２は記録紙１２に衝突し、
そして印字ヘッドと記録紙の間の相対運動は、その相対
運動の方向及び大きさによって線またはその他の形状を
構成することになる。

以上のように、圧力板４１は噴射前には負の電圧が印加
されていて、上方に凸形状をなし、噴射時には正の電圧
が印加されることにより上方に門形状に変形せしめられ
るから、その容積変化量は、無負荷電圧がら正または負
の電圧を印加する場合に比して約２倍となり、圧力室３
７の容積変化効率は大きい。また印加するパルス電圧の
ピーク電圧値をより小さくして同一の容積変化を得るこ
とができる。尚、噴射後には圧力板４１には再び負の電
圧を印加して上方に凸形状１こ復４；ｈせしめて、次の
信号を？８磯する。

入口及び出口通路３８．３９の大きさは使用するインク
の粘度によっである大きさに規制される。より大きい管
は一層粘度のあるインクの場合に必要であろう。圧力板
４１による圧力バルスがオリフィス５２からインク小滴
２２を噴射する１１♂、その圧力はまたインクをインク
溜り１６がら加わるインクの静水圧に抗して入口通路３
８がらインク溜りへ逆流するように働く。この場合逆流
の量は入口通路３８の長さ、及び直径を調節することに
より制限され、そしてインクの摩擦阻止力はインク小滴
の噴射中に生じる逆流量を制限する。

尚、層状になった液体の流れが長さＬの管を、速度■で
流れるときの摩擦阻止力Ｆは、次の式によることが判明
している。

Ｆ＝８πηＬＶ 但し、ηは液体の粘性係数である。

而して、インク溜り１６にかかるｉｌ水圧は、圧力室内
のインクを入口通路３８内に戻さないで、小滴がオリフ
ィス５２から出るように作用する。２インチの静水圧は
大部分の目的に対して十分である。

もし、入口通路３８を通る逆流が制限されないと、ｊ圧
力板４１からの圧力パルスは大量のインクを入１コ　一
通路３８を通して逆方向に押すことにその大部分のエネ
ルギーを費され、インク小滴２２をオリフィス５２から
噴射するために必要な圧力室内の圧力を十分歯めること
ができなくなる。

また出口通路３９の長さ、及び゛直径は、静水圧と入口
通路３８及び連通管１７によって生ずる摩擦損失に比較
してより低い摩擦損失になるように選定する必要がある
。

インク溜り１６を通じて加えられる許容可能の静水圧は によって表される。

但し、Ｄはオリフィスの直径 Ｓはインクの表面張力の定数 しかし、オリフィス５２でメニスカスを安定させるため
には、インクが印字へラド１８のハウジング３６の曲面
を個らしてはならないことである。即ちインクとハウジ
ング３６の前面との間の自然接触角を９０’以上にする
必要がある。この状態は、水性のインクを使用し、ハウ
ジング３６の前面５７をテア０ン（米国デュポン社の商
品名）で被覆すれば満足される。而５７にテフロンを被
覆するのが好ましいけれども、この発明の目的に適った
接触角を９０’以上にしたインクと固体の組み合ゎぜは
他に多数ある。

第４図（Ａ）、（Ｂ）は時間の関数として、圧力板４１
への入力電圧と、圧力室３７の液体にががる圧力との相
関関係を模式的に示す図である。

噴射系は、正の入力電圧パルス６２が圧力板４１に時間
ｔ１において印加される直前まで第５図の状態を保って
いるが、ｔ、において印加される正の電圧は圧力板４１
を第６図の状態まで撓まぜ、それによって、第５図の状
態時の値の約１０倍になるまでインクにかかる圧力を増
加させる。インクにががる圧力の最大値（点６４）は、
ｌ　−２０ｐｓｉ　（ポン１′／平方インチ）の範囲内
に設定することができる。特に５　ｐｓｉ前後が好まし
い。

この場合、圧力板４１の反応時間とインクの慣性とがあ
るために、たとえ時間Ｌ１における電圧パルスの印加が
急速であっても、インクの圧力は直ちには上昇しない。

即ち、第４図に示すように時間Ｌ１までは所定の静止値
に保たれていたインク圧力は時間Ｌ２における点６４の
位置で最大値に上昇する。この点６４における増加した
い高い圧力は、オリフィス５２においてインクに駆動力
として作用するから、出口通路３９におけるインクの柱
はオリフィス５２がら流出して高速度に達する。この高
速度はオリフィス５２におけるインクの表面張力に打勝
って、インク柱をオリフィス５２から突出させる。

而して所定の時間、即ち第４図におけるＬ２がら１ｊま
での時間が経過して、パルス発生装置１９がらの電圧が
負の初期電圧にスイッチバック（切換え）されると、圧
力室３７内の圧力は、時間ｔ、においで点６６で示す値
まで急速に低下し、最後に時間［、においてその静止状
態６７に戻る。

この際、！ｔ、５に突出したインク柱は前述の突出速度
とこの圧力低下作用との関係により、小滴２２となって
オリフィス５２がら分離し、記録紙まで実質的に自然の
直線的な軌道をとり−Ｃｊ１％　７羽し、記録紙に到っ
て線２８の中の一小点を作ることになる。この過程は、
一連のｆｆ１５〜８図に詳細に記載されている。

第５図は時間Ｌ１以萌の状態、即ち電源が投入されて、
圧力板４１にパルス発生装置１９がらの負の電圧が印加
されている状態における印字ヘッドの断面図である。

この状態において、パルス発生装置１９から印字のため
の正の電圧パルスが印加されると、上方に撓んでいた圧
力板４１は平面状態を経て内）ｊへ撓み第６図の状態に
移行する。

第６図は圧力板４１の内方撓のみが最大のとき、即ち時
間［３における圧力室の状態を示す。この場合、圧力板
４１への正電圧印加は、一方のプレー１４２の収縮及び
他力のプレー１４３の膨張を生じさせることにより、圧
力板４１を内方へ撓ませ圧力室３７の容積を減少せしめ
て、成る量のインクを移！Ｉ！ＪＪさぜるように働く。

この時、入口通路３８にかかるインク溜り１６における
面水圧、インクの粘度、人１コ通路３８の長さ、及び人
口通路の直径並びに前に述べた事柄によって、１ｉｉＪ
記移動されたインクの一部は入口通路３８を通って連通
管に逆流する。

しかし、圧力板４１により生じさせられる圧力室３７内
におけるインクの移動は主としてインク柱１旧をオリフ
ィス５２から押し出す作用をする。

第７図は、圧力板４１がなお最大に撓んでいるけれども
、電圧の供給が第５図に煮６６で示すｔ４１こおいて低
下した後の状態を示す。

換汀すれば、内方に最大限に撓んでいた圧力板４１への
電圧印加が逆になって該圧力板４１が第５図の状態に戻
り始める状態を示したものである。この場合、圧力室３
７内のインク圧力は第４図（Ｉｌ）に示すように最も低
下するから、インク柱１０１の加速は減速に転する。し
かし、インク柱１０１の一部（先端部）は既に飛び出し
速度に達しているので、減速しつつあるインク柱から分
離してインク小滴１０２を作る。その際インク柱の残部
は、圧力室３７内のインクになお連通している。

第８図は、第４図において、時間１５における噴射系の
状態を示す。即ち、圧力板４１が第４図（Ｂ）点６７に
示す位置において、時間し、におけるその準備位置（正
の電圧パルスが印加される前の状態）に戻ったところを
示す図である。

この場合、第４図（Ｂ）で示す点６６から点６フに至る
間のインク圧力の低下作用は、インク柱１０１の残部を
出口通路３９内に吸い込むように作用する。

この間、オリフィスから飛び出したインク小滴１０２の
表面張力は、該小滴の形状を球形にするように働く。各
パルスが小滴を作った後、噴射系は第５図に示すように
平衡状態に戻る。

尚、噴射するインクの量は、時間ｔ１からし、までの出
力パルスの幅及び電圧値、即ち加えられるエネルギーに
依存するから、この時間の長さを変更すると、４ミルか
ら２５ミルまでの間の直径を有するインク小滴を作るこ
とができる。このようにして印加する次のパルス６８は
別のもう１つの小滴を噴射する。そのため、小滴の頻度
はパルスが印加されるときの電圧パルスのガ１度によっ
て制御される。

高品質のインク小滴を急速に出すため、第１〜３図に記
載する装置を用いたときの特定のパラメータの例は、下
記の通りである。

第　１　表 第９図は、インクのドツト構成により、文字、数字のよ
うなパターンを印字する点を除けば、第１図に示すもの
と同じ装置の概略図である。

これは、電子パルス発生装置１９によって個々に制御で
ｂる一連の印刷へノド１１１−１２０を有する。

印刷ヘッド１１１−１２０はスタック１１０の中に垂直
にまとめられているので、同時に１−１０のインク小滴
を噴射することができる。この発明によって、文字“Ｔ
　ＩＩを印刷するものと仮定する。第１１図は、文字“
１゛がＹ軸に９個所の位置を有し、Ｙ軸に１０個所の位
置を有するインクの点の行と列から構成するための方法
を示す。文字″１゛は、先ずＹ軸の位置１にスタック１
１０の位置を決めることによって第９図に示す装置によ
って次のように形成される。即ち、最上段の印刷へ・ノ
ド１１１を駆動してインク点がＹ軸の１０の位置に記さ
れるようにする。

次に、スタック１１０をＹ軸の位置２に動かし、印刷ヘ
ッド１１１を再び駆動してＹ軸の位置１０ｔこ別のイン
ク点を記すようにする。この過程は、スタック１１０が
Ｙ軸の位置５に位置するまでつづけられ、そのとぎ１０
個のすべての印刷へ・７ドを駆動してインク小滴が印刷
ヘッド１１１−１２（ｌのそれぞれから噴射されるよう
にする。これは、文字゛］゛の垂直方向構成要素をつく
るようにＹ軸上の１から１０までの位置に小滴を記す。

その後スタック１１０がＹ軸」−の位置６から９まで動
くとき印刷へ・ノド１１１を駆動して、それぞれＹ軸の
位１ｉ７１０に点を印刷するＪ二う１こする。

第９図は、１１１から１２０までの１０個の印刷へ・ノ
ドを示しているが、読みやすい文字は少なくとも５個の
垂直方向の位置によってつくることができることが知ら
れている。しかし、見易いＭＱ成の文字を作るためには
印刷ヘッドは７−１０個の垂直位置を有するのが好まし
い。

スタック１１０は、親ねじ１２２に協動するねじつき支
す材１２１に取り伺けである。親ねじはその端部１２３
、１２４において１０１転可能に軸受けされており、ス
テ７プモーター１２６に駆動される。親ねじ１２２にお
けるインチ当りのねじ山の数は、ステップモーター１２
６の各単位回転量が１５１１図のＹ軸において印刷ヘッ
ドを相隣る２つの列の間を水平方向に動かすＪ：うに選
定されている。この方法によって、ステップモーター１
２６の各単位回軒量は印刷ヘッドを第１１図のＹ軸に沿
って前の位置から次の位置まで前進させる。

ｆｊｔＪ１０図は、ｆ５９図に示すような積重ね式１．
ニせずに横に並べる関係にした複数個の印刷へ、２ド１
３１−１４０を有する装置を示す。記録紙１２は、文字
及び他の形状を印刷するためヘッドに幻して垂直方向に
動く。一連の印刷ヘッドは、必要に応じて垂直方向、水
平方向のいずれの向きにしてもよいということを理解で
きるであう。従ってスタック状の各ノズルは例えば垂直
方向に配置されたピエゾ電気プレートからインクを供給
されてもよい。同様に、記録紙とヘッドの間の相対的な
動きは垂直方向または水平方向のいずれにもすることが
でとる。

以上述べた通り、本発明によれば、前述のインク噴射記
録方式に必要とされている基本条件を総て満たした優れ
た効果を生ずるものである。

【図面の簡単な説明】

ｔＩＴＪ１図は、この発明に係る印刷ヘッドを搭載した
小滴噴射記録装置を組み入れた記録装置を示す略図、 ｔＩ＆２図は、第１図に示す小滴噴射装置の一実施例の
平面図、 第３図は、第２図の線３−３に沿う断面図、第４Ａ図は
、小滴噴射装置に印加される電圧パルスを示す図表及び
第４Ｂ図は上記電圧パルスの印加による、時間の関数と
しての圧力室内の液体圧力変化を示す図表、 第５図は、ピエゾ電気プレートに電圧パルスが印加され
る直前の状態を示す液体噴射装置の断面図、 第６図は、ピエゾ電気プレートが最大に撓んでいる状態
における該装置の断面図、 第７図は、ピエゾ電気プレー）・が元の位置に復帰しよ
うとする状態ｉこおける該装置の断面図、第８図は、ピ
エゾ電気プレートが元の位置に復帰した時の状態におけ
る該装置の断面図、！ＰＬ９図は、記録紙１．二枚数個
の小滴を噴射することのできる装置の略図、 第１０図は、記録紙１こ複数個の小滴を噴射する他の装
置を示す略図、 第１１図は、第９及び第１０図ｔこ略図的に示す記録装
置にＪ：って形成された文字を示すものである。 １１・・・・・・記録装置　ＩＺ・・・・・・記録用媒
材（記録紙）１６・・・・・・インク溜り　１８・・・
・・・印刷へノド１９・・・・・・電子パルス発生装置 ２２・・・・・・インク小２１ｙ１２４−・・−オリフ
ィス３７・・・・・・圧力室　３８・・・・・・人口通
路３９・・・・・・出口通路　４１・・・・・・圧力板
（可撓板）４２．４３・・・・・・ピエゾ電気プレート
５２・・・・・・オリフィス　５６・・・・・・メニス
カス代理人　弁理士　野　１）義　親 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気機械変換手段を有し、該電気機械変換手段に
   電気パルス信号を印加することにＪ：り圧力室の壁の一
   部を内方へ変形ぜしめてインクを噴射させる印字ヘッド
   を有するインク噴射記録装置であって、かつ前記電気機
   械変換手段に、非噴射時には負のパルス電圧を、噴射時
   には正のパルス電圧が印加せしぬられるようにしたこと
   を特徴とするインク噴射記録装置。