JP2000296619A - ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッド並びにその制御方法 - Google Patents

ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッド並びにその制御方法

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JP2000296619A
JP2000296619A JP2000067502A JP2000067502A JP2000296619A JP 2000296619 A JP2000296619 A JP 2000296619A JP 2000067502 A JP2000067502 A JP 2000067502A JP 2000067502 A JP2000067502 A JP 2000067502A JP 2000296619 A JP2000296619 A JP 2000296619A
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transducer
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transducers
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Joachim Heinzl
ヨアヒム・ハインツル
Ingo Ederer
インゴー・エーデレル
Hermann Seitz
ヘルマン・ザイツ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、小さい製造及び組
立コストで製造可能でオーバーラップなしに作動する高
い分解能のピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマン
ド印字ヘッドを創造することである。 【解決手段】 列に配設されているノズル11を備
えたノズル板1と、制御装置3とを有し、ノズルにはそ
れぞれ1つのピエゾ撓み変換器2が付設されており、ピ
エゾ撓み変換器は各ノズル11からの滴量突出しのため
にレリースパルスを付勢可能であり、制御装置3によっ
てピエゾ撓み変換器2の各々が、レリースパルス及び補
償パルスを付勢可能である、ピエゾ撓み変換器型ドロッ
プ・オン・デマンド印字ヘッド。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、列に配設されてお
り、滴量シーケンス突出しのためにそれぞれ1つのピエ
ゾ撓み変換器が付設されているノズルを備えた滴量発生
器(ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマンド印刷
ヘッド)並びにピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デ
マンド印刷ヘッドの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のピエゾ撓み変換器型ドロップ・オ
ン・デマンド印刷ヘッドは、ドイツ国特許第25276
47号明細書から公知である。ノズル板には、板平面に
対して垂直に延びる一列のノズルが設けられている。ノ
ズル板に対して平行に片側に付勢された長い舌状のピエ
ゾ撓み変換器、いわゆるピエゾ舌状変換器が互いに平行
に並んで、その付勢されてない自由端がそれぞれノズル
の1つに向かい合って位置するように配設されている。
ピエゾ撓み変換器の各々は、ピエゾ二形態として実施さ
れ、ピエゾ二形態は、ノズル板に対して平行な又はノズ
ル板に対して垂直に延びる撓み軸線を有する。滴量突出
しのために、ピエゾ舌状体は、電圧の付勢によって曲げ
られ、その結果付設のノズルの自由端が遠ざけられる。
電圧は、遮断されかつ自由端がノズルに跳ね戻りかつあ
る液体量をノズルを通して押出し、その結果一滴が突き
出される。
【0003】この種の構成によって高い分解能を有する
印刷が、即ち長さ当たりの大きなドット数が発生される
べき場合、ノズルは非常に狭く並んで配設されなければ
ならない。きれいな滴量突出しを達成するために、ピエ
ゾ撓み変換器は可能性に従ってその幅によって付設のノ
ズルを完全にカバーする。狭いノズル配列では、従って
互い隣接したピエゾ撓み変換器は、これに付設されたノ
ズルと同様に互いに非常に狭く位置する。そのためピエ
ゾ撓み変換器の作動は、隣接したピエゾ撓み変換器に付
設されたノズルによってオーバーラップ(多重印刷)す
る。それによって発生される流動エネルギーは印字され
るべき滴に到来しない。更に意図する印刷像の悪化を招
く隣接ノズルからの滴量突出しに至り得る。
【0004】オーバーラップの問題を排除するために、
ドイツ国特許第3114259号明細書によれば、ノズ
ルの特殊な形態が提案される。ノズルは、ノズル板のピ
エゾ撓み変換器と反対側に所望の滴形に依存した直径の
円形横断面を有する。ピエゾ撓み変換器に面した側に対
してノズルは漏斗状に、勿論回転対称ではなく、ピエゾ
撓み変換器に対して平行な方向にのみ広げられる。ピエ
ゾ撓み変換器に対して垂直の方向において、ノズルは一
定の幅を有し、その結果ノズルは狭く並んで位置するよ
うに配設されることができる。
【0005】そのようなノズルの仕上げは、勿論高いコ
ストを必要とする。更にこれらのノズルによるオーバー
ラップは明らかであるが、特に高い分解能の印刷ヘッド
では充分に減少されない。
【0006】従ってヨーロッパ特許第0713773号
明細書(Heinzl,Schullerus)によれ
ば、個々のピエゾ撓み変換器の間の隔壁が設けられる。
このことは、オーバーラップの完全な消失に繋がるが、
製造及び組立てに莫大なコストを必要とする。印刷分解
能の向上のために、隣接するノズル又はピエゾ撓み変換
器の常に非常に小さい距離が意図されるので、隔壁は、
極端な公差の保持の下に製造されかつ位置決めされなけ
ればならない。更にピエゾ撓み変換器と隔壁との間の狭
い隙間における液体摩擦は、変換器運動の速度及び突き
出される滴のエネルギーでは、著しい損失に繋がる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、小さい製造
及び組立てコストで製造可能でオーバーラップなしに作
動する高い分解能のピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン
・デマンド印刷ヘッドを創造すること及びその制御方法
を提供することを課題の基礎とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この1
つの課題は、列に配設されているノズルを備えたノズル
板を有するピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマン
ド印刷ヘッドの制御方法であって、ノズルにはそれぞれ
1つのピエゾ撓み変換器が付設されており、その際ピエ
ゾ撓み変換器の各々は、それぞれ滴量突出し運動を作用
するレリースパルスの所望の印刷像に相応するシーケン
スによって付勢されることによって解決される。各レリ
ースパルスには、レリースパルスによってレリースされ
るピエゾ撓み変換器に隣接したピエゾ撓み変換器の各々
が、ピエゾ撓み変換器を偏倚させるべき補償パルスを付
勢される。
【0009】補償パルスによる隣接したピエゾ撓み変換
器の偏倚は、隣接したピエゾ撓み変換器に付設されたノ
ズルに極部的に流体運動を作用する。この流体運動は、
レリースパルスのため及びレリースされたピエゾ撓み変
換器の運動のためにピエゾ撓み変換器に付設されたノズ
ルで直接調整される流体運動に対抗作用する。流体運動
は、互いに対向して完全に又は部分的に補償する。隣接
するピエゾ撓み変換器に付設されたノズル(隣接ノズ
ル)での滴量突出しは、準備できない。印刷像の悪化
は、阻止される。従ってオーバーラップの不利な作用は
排除される。
【0010】互いに隣接するピエゾ撓み変換器の間の隔
壁又は特殊なノズル形状は必要ない。ノズル板及びプリ
ンタ室の壁は簡単に構成されることができる。製造及び
組立てコストは、従って僅かである。
【0011】更に互いに隣接するピエゾ撓み変換器はノ
ズル幅が許す限り互いに狭く配設されている。従って非
常に高い分解能の印刷ヘッドが達成されることができ
る。
【0012】ピエゾ撓み変換器と従来設けられていた隔
壁との間の狭い隙間は不要にされる。ピエゾ撓み変換器
の上昇及び戻り運動の間、印刷液の後流は、側方でピエ
ゾ撓み変換器に沿って迅速に行われ得る。他の滴量突出
しは、従って既存の間隔に対してより短い時間間隔で可
能である。印刷シーケンスは、高められることができ
る。
【0013】本発明によれば、ピエゾ撓み変換器が、付
設のノズルに対するピエゾ撓み変換器の偏倚を作用する
レリースパルスを付勢されることが可能にされる。しか
し好ましくはピエゾ撓み変換器は、付設のノズルからピ
エゾ撓み変換器の遠のく偏倚を作用するレリースパルス
を付勢される。ピエゾ撓み変換器の固有の滴量突出し運
動は、レリースパルスの作用従ってこれと関連した偏倚
の間中構成される機械的応力に基づくピエゾ構造の跳ね
戻りに存する。そのような跳ね戻り運動は、一般に偏倚
運動よりも迅速である。
【0014】好ましくは隣接するピエゾ撓み変換器の各
々は、レリースパルスに比して小さい振幅の補償パルス
を付勢される。それによって、補償パルス自体に基づか
ないで、隣接するピエゾ撓み変換器の偏倚運動又は跳ね
戻り運動の際に、隣接ノズルで滴量突出しが調整される
ことが達成される。更に流体運動に多くのエネルギーが
奪われること、及びレリースされたピエゾ撓み変換器に
付設されたノズルに最早滴量突出しが行われないことが
阻止される。好ましくは補償パルスはレリースパルスの
振幅の10〜40%の振幅、更に好ましくはレリースパ
ルスの振幅の1/3にされる。
【0015】好ましくは隣接するピエゾ撓み変換器は、
レリースパルスに比して短い持続時間の補償パルスを付
勢される。僅かなパルス持続時間によって同様に印加さ
れる電圧の僅かな振幅によって、補償パルスでのピエゾ
撓み変換器の偏倚振幅がレリースパルスの場合よりも小
さいことが達成される。それによって隣接ノズルからの
不所望な滴量突出し及び不所望に高い流体機構的エネル
ギー奪取が回避されることができる。小さい振幅に比し
て小さいパルス持続時間は、ピエゾ撓み変換器がレリー
スパルスでも補償パルスでもピエゾ撓み変換器が印加さ
れる同一の電圧で運転されることができるという利点を
有する。小さいパルス持続時間は、制御技術的に非常に
簡単に実現される。
【0016】好ましくは隣接したピエゾ撓み変換器は付
設のレリースパルスによって、その都度時間的に遅延さ
れて補償パルスを付勢される。それによってレリースパ
ルスに基づく流体運動と補償パルスに基づく流体運動が
時間的に更に重なり合ってかつ互いに特別に良好に補償
することが達成される。好ましくは時間的遅延は、60
〜100マイクロセカンド、特に好ましくは80マイク
ロセカンドである。
【0017】実施形態によれば、隣接するピエゾ撓み変
換器がレリースされたピエゾ撓み変換器とは反対方向に
偏倚されるための補償パルスが付勢されることが可能で
ある。このためにレリースパルスとは反対方向に向けら
れた極性の補償パルスが入力されることができる。又は
二形態又は三形態のそれぞれ他のアクチブ層が付勢され
る。レリースされたピエゾ撓み変換器が先ずこれに付設
されたノズルから遠のくように動かされかつ跳ね戻され
る場合、このことは、隣接するピエゾ撓み変換器が先ず
これに付設されたノズルへと偏倚されることを意味す
る。それから固有の補償する流体運動が、隣接するピエ
ゾ撓み変換器の跳ね戻りによって始動される。
【0018】他の実施形態によれば、隣接するピエゾ撓
み変換器は、補償パルスを付勢され、補償パルスによっ
て隣接するピエゾ撓み変換器はレリースされたピエゾ撓
み変換器と同一方向に偏倚される。このことは、隣接す
るピエゾ撓み変換器がレリースパルスと同一の極性の補
償パルスを付勢されることによって行われる。レリース
されたピエゾ撓み変換器が先ずこれに付設されたノズル
から遠ざかるように動かされかつ跳ね戻される場合、隣
接するピエゾ撓み変換器は先ずこれに付設されたノズル
から遠のくように偏倚させられる。
【0019】本発明によれば、いかに多くのピエゾ撓み
変換器が同時にレリースされかつ以下にこれらが配設さ
れているかとは無関係に、唯1つの型の補償パルスのみ
が設けられることを可能にする。しかし、好ましくはレ
リースされたピエゾ撓み変換器に隣接するピエゾ撓み変
換器は、そのピエゾ撓み変換器が2つのレリースされた
ピエゾ撓み変換器に隣接する場合に、大きな振幅の1つ
の補償パルスを付勢される。それによってレリースパル
スによって作用される流体運動の十分な補償運動が、各
レリース状況において行われることが確保される。
【0020】本発明によれば、ピエゾ撓み変換器が3つ
の群において時間的にずらされてレリースパルスを付勢
され、その際それぞれ列のピエゾ撓み変換器の各第3の
ピエゾ撓み変換器が同一の群に属することが可能であ
る。
【0021】好適な実施形態によれば、2つの群のピエ
ゾ撓み変換器は、時間をずらされてレリースパルスを付
勢され、その際互いに隣接するピエゾ撓み変換器は、そ
れぞれ相異なる群に属する。
【0022】この方法で印刷速度は向上する。その際補
償パルスの2つの相異なる強さが設定され、この実施形
態でも最適な補償が確保され得る。
【0023】他の好適な実施形態によれば、単一の群の
ピエゾ撓み変換器は、レリースパルスを付勢されかつレ
リースされたピエゾ撓み変換器は、隣接するピエゾ撓み
変換器の双方又は一方がレリースされ又はいずれもがレ
リースされないか否かに依存して、相異なるレリースパ
ルスを付勢される。相異なる強さのレリースパルスは、
互いに隣接するピエゾ撓み変換器の同時のレリースの際
でも、全てのノズルから均一な滴量突出しが達成される
ことを考慮している。
【0024】例えばこの実施形態では、それぞれ隣接す
るピエゾ撓み変換器の一方が同様にレリースされる場合
には、ピエゾ撓み変換器は、それぞれ隣接するピエゾ撓
み変換器のいずれもが同様にレリースされない場合より
も小さい振幅のレリースパルスを付勢されかつそれぞれ
隣接する双方が同様にレリースされる場合には、尚更小
さい振幅のレリースパルスを付勢される。
【0025】本発明によれば、補償パルスは矩形信号と
して設定されることが可能である。しかし好適な方法
で、隣接するピエゾ撓み変換器は、緩やかに下降するフ
ランクを備えた補償パルスを付勢される。それによっ
て、隣接するピエゾ撓み変換器の運動に基づいて、隣接
ノズルに対して、即ち極性に従って、補償パルスに基づ
く偏倚の場合も補償パルスの作用による跳ね戻りの場合
も、隣接ノズルには滴量突出しは調整されず、むしろ流
動運動の緩やかな減衰が達成される。
【0026】本発明の選択的な実施形態によれば、それ
ぞれ1つのピエゾ撓み変換器が付勢された列に配設され
ているノズルを備えたノズル板を備えたピエゾ撓み変換
器型ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッドの制御方法が
提案され、その際ピエゾ撓み変換器の各々は、それぞれ
滴量突出し運動を作用するレリースパルスの所望の印刷
像に相応するシーケンスによって付勢されそして各レリ
ースパルスに関連して、各レリースパルスを付勢される
ピエゾ撓み変換器に隣接するピエゾ撓み変換器の各々が
閉鎖制御信号を付勢され、閉鎖制御信号によってピエゾ
撓み変換器は付設のノズルへと偏倚されかつそこで滴量
突出しの間の持続時間中保持される。
【0027】隣接するピエゾ撓み変換器の偏倚及びこれ
に付設されたノズルでの固定は、ノズルが印刷液を充填
された印刷ヘッド室に対して全く又は部分的に流動技術
的に仕切られることを考慮する。その結果このノズルか
らは滴量は現れない。印刷像の悪化が阻止される。
【0028】好ましくは隣接するピエゾ撓み変換器は、
付設のレリースパルスに時間的に先行して又は同時に閉
鎖制御信号を付勢される。この方法でレリースパルスを
付勢されるピエゾ撓み変換器の滴量を突出す運動の始動
の際に既に仕切りが行われることが確保される。
【0029】本発明によれば、隣接するピエゾ撓み変換
器は1つの閉鎖制御信号を付勢され、その振幅はレリー
スパルスの振幅に近似する。好ましくはその振幅は、レ
リースパルスの振幅の高々1/6の振幅の閉鎖制御パル
スを付勢される。このことは、二極構造のピエゾ撓み変
換器の使用、即ちパッシブ層を備えたピエゾ二形態又は
単一形態のピエゾ撓み変換器の使用を可能にする。レリ
ースパルスは、ピエゾ撓み変換器を通常の方法でノズル
から離すように偏倚させるので、レリースパルス及び閉
鎖制御パルスは、互いに反対方向に向けられる。しかし
二極のピエゾ撓み変換器は、固有に1つの方向にのみ、
即ちその優先方向に偏倚される。小さい振幅では、しか
し二極のピエゾ撓み変換器でも優先方向に反対の偏倚が
可能である。
【0030】補償パルスを付勢される本発明による方法
の実施形態でも閉鎖制御パルスを付勢される選択的な実
施形態でも、ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマ
ンド印刷ヘッドの運転前又は運転の際トリミング法が実
施される。即ちピエゾ撓み変換器の各々のために運転前
に補償パルス又は閉鎖制御パルスの振幅、持続時間及び
又は時間置換がトリミング法によって検出され、この方
法では、レリースパルスの予め設定された状況では、そ
の都度印加される補償パルス又は閉鎖制御パルスは、振
幅、持続時間及び又は時間遅延に関して変えられかつ滴
量突出し又はオーバーラップ作動の測定の下に最適にさ
れる。この方法でピエゾセラミックの製造不正確度又は
不均一性が考慮される。補償パルスは、個別に個々のピ
エゾ撓み変換器に適合される。この方法で存在する製造
不正確度でも全てのノズル又はピエゾ撓み変換器で均一
な滴量突出しが確保されることができる。トリミング法
が、個々のレリースパルスによってではなくパルス組合
せを、即ち相異なる状態における複数のピエゾ撓み変換
器の同時のレリースが実施される場合、複数のピエゾ撓
み変換器の製造又は材料不正確度の交換作用も考慮され
ることができる。
【0031】好ましくはトリミング法では、専ら補償パ
ルス又は閉鎖制御信号の持続時間及び又は時間遅延が変
えられる。このことは、トリミング法が僅かなコストで
実施されることを可能にする。更にピエゾ撓み変換器は
専らそれが印加される電圧振幅で運転されることができ
る。
【0032】本発明によれば、トリミング法の領域での
測定は、ピエゾ撓み変換器とは無関係の装置によって実
施されることができる。好ましくはトリミング法では、
ピエゾ撓み変換器はセンサとして使用され、その際ピエ
ゾ撓み変換器のレリース、それによって行われる流動運
動及び隣接するピエゾ撓み変換器の偏倚のためにピエゾ
撓み変換器に誘導される電圧が、測定されかつ滴量突出
し又はオーバーラップの最適化のために評価される。そ
れによって追加のコストなしに従ってコスト安くオーバ
ーラップが検出される。印刷ヘッド自体の効果が収容さ
れることによって、オーバーラップ作動が特別に正確に
検出されることができる。
【0033】好ましくはレリースされたピエゾ撓み変換
器に隣接するピエゾ撓み変換器は、連続運転中補償パル
ス又は閉鎖制御パルスを付勢され、振幅、持続時間及び
又は時間遅延について検出され、その際ピエゾ撓み変換
器のレリース、それによって行われる流動運動及び隣接
するピエゾ撓み変換器の偏倚のためにこのピエゾ撓み変
換器に誘導される電圧が、測定されかつ処理される。そ
のように隣接するピエゾ撓み変換器がレリースパルスの
印加によって先ずセンサとして使用される。収容された
データは、評価され、そして最適な補償パルスの振幅、
持続時間及び又は時間遅延が検出される。それから隣接
するピエゾ撓み変換器は素子として使用されかつレリー
スパルスに従って検出された時間遅延だけ相応した補償
パルスが隣接するピエゾ撓み変換器に印加される。評価
の際に複数のピエゾ撓み変換器で収容されるデータの間
の交換作用が考慮されることができる。同様にどのピエ
ゾ撓み変換器が同時に付勢されるかが考慮されることが
できる。
【0034】運転の際のそのような平滑化によって、製
造不正確及び材料不正確によって惹起される滴量突出し
の不規則性の他に、滴量突出しの他の制約された不規則
性もパルスの適合によって補償されることができる。そ
のように例えば温度条件の相違が考慮されることができ
る。例えば流動機構的な開始条件の不規則性がレリース
パルスの開始時に補償されることができ、例えば先行す
る滴量突出しのために残留流動が振動をも補償すること
ができる。パルスの運転中に積分される平滑化は、印刷
結果の著しい改良、特に外的影響の印刷結果への無関係
性に繋がる。
【0035】ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマ
ンド印刷ヘッドの運転の際の走行平滑化は、本発明によ
ればトリミング法の代わりに又はトリミング法の他に運
転前に行われることができる。
【0036】更に他の課題は本発明によれば、列に配設
されているノズルを備えたノズル板と、制御装置とを有
し、ノズルにはそれぞれ1つのピエゾ撓み変換器が付設
されており、ピエゾ撓み変換器は各ノズルからの滴量突
出しのためにレリースパルスを付勢可能であり、制御装
置によってピエゾ撓み変換器の各々が、上記本発明によ
る方法によってレリースパルス及び補償パルスを付勢可
能である、ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマン
ド印刷ヘッドによって解決される。
【0037】本発明によれば、制御装置が好適な方法
で、例えば相応した制御ソフトウエアを備えたコンピュ
ータとして形成されることが可能である。好ましくは制
御装置は、集積回路として形成されている。
【0038】ピエゾ撓み変換器は、本発明によれば、例
えば両端でクランプされた長く延ばされたピエゾストリ
ップとして形成されることができる(ピエゾブリッジ変
換器)。好ましくはピエゾ撓み変換器は、片側でクラン
プされた長く延ばされた舌状体として形成されている
(ピエゾ舌状変換器)。更に好適には、ピエゾ舌状変換
器に付設されたノズルがピエゾ撓み変換器の自由端の領
域に配設されている。
【0039】ピエゾ撓み変換器は、本発明によれば単一
形態、それぞれ1つのパッシブ層を備えた二形態、それ
ぞれ2つのアクチブ層を備えた二形態又は三形態として
形成されることができる。更にピエゾ撓み変換器は、ピ
エゾセラミックの縦効果又はピエゾセラミックの横効果
を利用して形成されることができる。ピエゾ撓み変換器
は、単一層変換器又は多層変換器として構成されること
ができる。
【0040】好ましくはピエゾ撓み変換器は2つのアク
チブ層を備えた二形態又は三形態として形成されており
かつ制御装置は、隣接するピエゾ撓み変換器がレリース
されたピエゾ撓み変換器とは反対方向に偏倚され、その
際ピエゾ撓み変換器のそれぞれ他のアクチブ層は補償パ
ルスを付勢されるように構成されている。それによって
ピエゾ撓み変換器の破壊の危険が排除される。これは、
隣接するピエゾ撓み変換器の偏倚が単一形態の同一層で
の反対方向に分極された電圧の印加によって行われる場
合に成立する。分極化の方向とは反対にピエゾセラミッ
クは、最大電圧の略10%のみを付勢されることができ
る。
【0041】本発明によれば、ノズルは、例えばノズル
軸線がピエゾ撓み変換器の縦方向に対して平行に延びか
つノズルはピエゾ撓み変換器の延在部に配設されている
(エッジシュータ)。本発明によればノズルは、例えば
ノズル軸線がピエゾ撓み変換器の縦方向に対して垂直に
かつその撓み軸線に対して垂直に延びかつノズルはピエ
ゾ撓み変換器の自由端の領域に配設されている(サイド
シュータ)ように配設されている。
【0042】更に列に配設されているノズルを備えたノ
ズル板と、制御装置とを有し、ノズルにはそれぞれ1つ
のピエゾ撓み変換器が付設されており、ピエゾ撓み変換
器は各ノズルからの滴量突出の下にレリースパルスを付
勢可能であり、制御装置によってピエゾ撓み変換器の各
々が、本発明の選択的な実施形態による方法の1つに従
ってレリースパルス及び閉鎖制御パルスを付勢される、
ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッ
ドが提案される。
【0043】この場合もピエゾ撓み変換器又は制御装置
の上記の構造型が使用されることができる。
【0044】この場合、ピエゾ撓み変換器型ドロップ・
オン・デマンド印刷ヘッドは、好ましくはそれぞれ2つ
のピエゾセラミック層を備えた好ましくは少なくとも3
極のピエゾ撓み変換器を有しかつ制御装置によってレリ
ースパルスがピエゾ撓み変換器の他のピエゾセラミック
層に印加される。この方法で、閉鎖制御パルスもこのこ
とが単一形態の場合に起こるような、ピエゾ撓み変換器
の破壊の危険が存在することなしに、閉鎖制御信号も大
きな振幅を有することが達成される。
【0045】本発明によれば、パルスのパターンも設け
られることができ、その際レリースされたピエゾ撓み変
換器に直接隣接するピエゾ撓み変換器のみではなく、次
の又は次の次のピエゾ撓み変換器も補償パルス、閉鎖制
御パルス又はモデファイされたレリースパルスを付勢さ
れることができる。
【0046】本発明の実施形態を、図面と関連して記載
する。
【0047】
【実施例】図1(a)〜(e)から本発明による方法の
原理が明らかである。図の各々は、ピエゾ撓み変換器ド
ロップ・オン・デマンド印刷ヘッドを図式的に示す破断
図である。ノズル板1には、列に板平面に対して垂直に
経過する3つのノズル11が設けられている。ノズル板
1に対して平行に3つのピエゾ撓み変換器2が、一列に
互いに平行に、それらのクランプされてない自由端21
が、ノズル11のそれぞれ1つに向かい合って位置する
ように配設されている。ピエゾ撓み変換器2の各々は、
ノズル板1に対して平行に又はノズル11に対して垂直
に延びる撓み軸線のまわりに可撓的である。
【0048】図1(a)〜(e)の各々から、3つのピ
エゾ撓み変換器2の中央のピエゾ撓み変換器がレリース
パルスを付勢される場合に行われる、運動経過の他の状
態が明らかである。
【0049】図1(a)には、全部で3つのピエゾ撓み
変換器2が休止位置にある。
【0050】図1(c)には、レリースパルスが終了
し、偏倚電圧は最早作用せずそして中央のピエゾ撓み変
換器2は、偏倚の際に構造中に構成される機械的応力の
ために跳ね戻され、その結果自由端21は付設のノズル
11に移動される(矢印)。
【0051】図1(d)には、外側の両ピエゾ撓み変換
器2が補償パルスを付勢されかつそのために偏倚され、
その結果その自由端21は、それぞれ付設のノズル11
から遠ざけられ(矢印)、一方中央のピエゾ撓み変換器
2は、更に機械的応力のために跳ね戻され、その結果そ
の自由端21は、付設のノズル11へと移動される(矢
印)。中央のピエゾ撓み変換器2から外側のピエゾ撓み
変換器2に付設されたノズル11に押しやられる液体
は、外側のピエゾ撓み変換器2の偏倚運動のために付設
のノズル11によって吸引されかつノズル11から出な
い。従って印刷像の悪化は生じない。
【0052】図1(e)においては、補償パルスは終了
し若しくは漸減する位相にありかつ外側のピエゾ撓み変
換器2は、機械的応力のために跳ね戻され、その結果そ
の自由端21は、付設のノズル11に移動される(矢
印)。補償パルス若しくは好適な漸減フランクの小さい
振幅のために、外側のピエゾ撓み変換器2の跳ね戻り運
動は付設のノズル11への表面張力の克服従って滴量突
出しには到らない。
【0053】具体的な実施例を記載する。
【0054】PI Ceramic、Lederhos
e社のピエゾセラミックから成る素子を備えた印刷ヘッ
ドが使用される。ピエゾ撓み変換器は、長さ5mm、高
さ0.32mm及び幅0.4mmを有する。自由長は、
3.2mmである。ノズル板は、シリコンから成りかつ
厚さ400μmを有する。ノズル直径は、60μmであ
る。ノズル長さは、380μmである。薄板、即ちピエ
ゾ撓み変換器の休止位置とノズル板との間の間隔は、2
0μmである。印刷のための試験媒体としてジエチルこ
はく酸塩が使用される。
【0055】実施形態によれば、制御は次のパルスによ
って作動する。
【0056】レリースパルス:パルス幅50μs、矩形
パルス、振幅55V、 レリースパルスに対する時間遅延:67μs. 他の実施形態によれば、制御は次のパルスによって作動
される。: 補償パルス:パルス幅7μs、矩形パルス、振幅55
V、レリースパルスに対する時間遅延:64μs. 図2(a)〜(d)から選択的実施形態による本発明に
よる方法の原理が明らかである。図2の各々は、ピエゾ
撓み変換器型ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッドの図
式的破断図である。ノズル板1には、列にプレート平面
に対して垂直に延びる3つのノズル11が設けられてい
る。ノズル板1に対して平行に3つのピエゾ撓み変換器
2が一列に互いに平行に、それらのクランプされてない
自由端21がノズル11のそれぞれ1つに向かい合って
位置するように配設されている。ピエゾ撓み変換器2の
各々は、ノズル板1に対して平行に若しくはノズル11
に対して垂直に延びる撓み軸線のまわりに可撓的であ
る。
【0057】図2(a)〜(d)から、3つのピエゾ撓
み変換器2の中央のピエゾ撓み変換器がレリースパルス
を付勢される場合に行われる、運動順序の他の状態にお
ける3つのピエゾ撓み変換器2の位置が明らかである。
【0058】図2(a)では、3つのピエゾ撓み変換器
2全てが休止位置にある。
【0059】図2(b)において、中央のピエゾ撓み変
換器2が、レリースパルスの作用のために偏倚運動を
し、その結果その自由端21は付設のノズル11から離
される(矢印)。同時に外側の両ピエゾ撓み変換器2は
閉鎖−制御パルスを付勢されかつそのために偏倚させら
れ、その結果その自由端21は、それぞれ付設のノズル
11に移動される(矢印)。その際外側の両ピエゾ撓み
変換器2は、ノズル11が印刷液を充填された印刷ヘッ
ド室に対して完全に又は部分的に流動技術的に仕切られ
る程度に移動される。
【0060】図2(c)には、レリースパルスが終了
し、偏倚電圧が最早作用せず、そして中央のピエゾ撓み
変換器2は偏倚の際に構造内に構成された機械的応力の
ために跳ね戻され、その結果自由端21は付設のノズル
11へと移動する(矢印)。それによって中央のピエゾ
撓み変換器2に付設されたノズル11に滴量突出しが作
用する。外側の両ピエゾ撓み変換器2は、更に閉鎖制御
パルスを付勢される。その自由端21は、そのために更
にそれぞれ付設されたノズル11の近くの位置に保持さ
れる。その際外側の両ピエゾ撓み変換器2に付設された
ノズル11は、更に印刷液を充填された印刷ヘッド室に
対して完全に又は部分的に流動技術的に仕切られる。そ
のために中央のピエゾ撓み変換器2の跳ね戻り運動は、
外側のピエゾ撓み変換器2に付設されたノズル11の領
域における流動運動に繋がり得るが、流動機構的仕切り
のために、このノズル11では滴量突出しには到らな
い。
【0061】図2(d)には、中央のピエゾ撓み変換器
2が偏倚の際に構造中に構成される機械的応力のために
完全にその出発位置に跳ね戻される。外側の両ピエゾ撓
み変換器2は、最早閉鎖制御パルスを付勢されずかつそ
のために同様に偏倚の際に構造中に構成された機械的応
力のために完全に出発位置に跳ね戻される。
【0062】図3から、本発明によるピエゾ撓み変換器
型ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッドの構成が図式的
に明らかである。ノズル板1及びピエゾ撓み変換器2
は、図1(a)〜1(e)による図示の構成に相応す
る。ピエゾ撓み変換器2の各々は、信号導線4を介して
制御装置3に接続されている。制御装置3は、本発明に
よる方法に相応して各レリースパルスと共に時間的に遅
延して補償パルスがレリースされたピエゾ撓み変換器2
に隣接したピエゾ撓み変換器2に付与されるように構成
されている。このことは、信号導線4に沿う矢印によっ
て示唆されている。制御装置3は集積回路として形成さ
れている。
【0063】図4(a)〜(d)、図5(a)及び
(b)並びに図6から、本発明によるピエゾ撓み変換器
型ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッドの相異なる実施
形態で設けられている相異なる型のピエゾ撓み変換器が
明らかである。図示の全てのピエゾ撓み変換器2は、そ
れぞれ左側に緊張された端を備えた側面図で表されてい
る。ピエゾ撓み変換器2が曲げられる軸線は、それぞれ
図平面に対して垂直に延びる。
【0064】図4(a)から、パッシブ層を有するピエ
ゾ二形態が明らかである。ピエゾ撓み変換器2は、ピエ
ゾセラミックの2つの層、アクチブ層22及びパッシブ
層23から成る。アクチブ層22にのみ電圧が印加され
ると、その結果その長さは変えられる。パッシブ層23
の長さは一定に維持されるので、ピエゾ撓み変換器2の
撓みが生じる。
【0065】図4(b)から、ピエゾ単一形態が明らか
であり、その際パッシブ層23は、ピエゾセラミックか
ら成らない層24によって置換されている。
【0066】図4(c)から、2つのアクチブ層22が
存在するピエゾ二形態が明らかである。これらは、逆の
極性にされておりかつ逆の極性にされた電圧が付勢さ
れ、その結果一方の層は短縮されかつ他の層は長くされ
る。
【0067】図4(d)から、それらの間にピエゾセラ
ミックから成らない層24が配設されている2つのアク
チブ層22が存在するピエゾ三形態が明らかである。そ
のような構成は、同一の電圧でより大きな偏倚を可能に
する。
【0068】図5(a)から、ピエゾセラミックの横効
果が利用される構成が明らかである。ピエゾセラミック
の極性は、層に対して垂直の方向に経過する。この極性
に沿って印加されたポジチブ電圧は、極性方向における
材料の伸びを作用する。機械的な横収縮のために同時
に、剛固な他の層のために撓みに至るピエゾ撓み変換器
2の縦方向における収縮が行われる。
【0069】図5(b)から、ピエゾセラミックの縦効
果が利用される構成が明らかである。ピエゾセラミック
の極性は、ピエゾ撓み変換器2の縦方向に経過する。こ
の極性に沿って印加されるポジチブ電圧は、極性方向に
おける材料の伸びを作用する。剛固な他の層のために、
ピエゾ撓み変換器2の撓みに至る。
【0070】図6から、ピエゾセラミックの多層構造が
明らかである。単一の極性化されかつ2つの反対方向に
対向した端に接触する層の代わりに、複数の層が設けら
れ、層は交互に反対の極性を備える。層の間に交互にプ
ラス又はマイナス極に接続された接点が設けられてい
る。この方法で小さい構造群ではピエゾセラミックの大
きな縦硬化が得られる。
【0071】本発明によれば、図5(a)による縦効
果、図6による多層構造又は図5(b)による横硬化
が、ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマンド印刷
ヘッドのピエゾ撓み変換器のために使用される。
【0072】図7及び8から、いかにして二形態として
構成されたピエゾ撓み変換器2の3極の接触部が形成さ
れるかが明らかである。図8から、3極の接触部を有す
る二形態ピエゾ撓み変換器2が明らかであり、ピエゾ撓
み変換器は、多層ピエゾ撓み変換器として形成されてい
る。ピエゾ撓み変換器2は、上方及び下方のアクチブ層
22を有する。
【0073】二形態ピエゾ撓み変換器2は、ピエゾセラ
ミックの層から成る全厚さに渡って構成されている。隣
接した層は、それぞれ反対の極性を備える。層の間にそ
れぞれコンタクトフィルム26が配設されている。コン
タクトフィルム26の各第2のものは、ピエゾ撓み変換
器2の一端で塊状コンタクトブリッジに接続されてい
る。塊状コンタクトブリッジは、塊状コンタクト27に
接続されており、コンタクトは、ピエゾ撓み変換器2の
上面にピエゾ撓み変換器2の他端に対して間隔をおいて
配設されている。塊状コンタクト27は、信号導線4を
介して制御装置3(図示しない)に接続している。その
他のコンタクトフィルム26は、両アクチブ層22に付
設されている。アクチブ層22の領域に、これらのコン
タクトフィルム26が、ピエゾ撓み変換器2の他端に経
過するコンタクトブリッジに接続されており、コンタク
トブリッジは、ピエゾ撓み変換器2の上面で、ピエゾ撓
み変換器2の他端の近くに配設されている。第2信号コ
ンタクト29は、信号導線4を介して制御装置3(図示
しない)に接続されている。
【0074】図7から、塊状コンタクト27、第1信号
コンタクト28及び第2信号コンタクト29の空間的配
置が斜視図で表されている。特に塊状コンタクト27及
び第1信号コンタクト28が共にピエゾ撓み変換器2の
上面に配設されておりかつ互いに絶縁されていることが
明らかである。
【0075】図9から偏倚位相中、跳ね戻り位相中及び
ピエゾ撓み変換器の振動の終了位相中のピエゾセラミッ
クに存在する電圧の時間的経過が、明らかである。
【0076】図10(a)から、本発明により使用され
るピエゾ撓み変換器の構成及び配列が図式的に表されて
いることが明らかである。
【0077】図10(b)から、本発明により使用され
るピエゾ撓み変換器の図式的な構成及び配列が明らかで
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明による方法によって制御される
ピエゾ撓み変換器又は本発明によるピエゾ撓み変換器型
ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッドの作動方法を図式
的に示し(a)〜(e)は、各作動状態に対応した状態
を示す図である。
【図2】図2は、本発明による方法によって制御される
ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッ
ド若しくは本発明によるピエゾ撓み変換器型ドロップ・
オン・デマンド印刷ヘッドの作動方法を図式的に示し、
(a)〜(e)は各作動状態に対応する図である。
【図3】図3は、本発明によるピエゾ撓み変換器型ドロ
ップ・オン・デマンド印刷ヘッドの構成を図式的に示す
図である。
【図4】図4は、本発明によるピエゾ撓み変換器型ドロ
ップ・オン・デマンド印刷ヘッドの相異なる実施形態に
よる相異なる層構造を備えたピエゾ撓み変換器の構成を
図式的に示す図であり、(a)〜(d)は、各層構造に
対応する図である。
【図5】図5は、本発明によるピエゾ撓み変換器型ドロ
ップ・オン・デマンド印刷ヘッドの相異なる実施形態に
よる相異なる接触機構を備えたピエゾ撓み変換器の構成
を図式的に示す図であり、(a)は、ピエゾ撓み変換器
の横側に電圧をかける場合を示す図、そして(b)は、
ピエゾ撓み変換器の縦側に電圧をかける場合を示す図で
ある。
【図6】図6は、本発明によるピエゾ撓み変換器型ドロ
ップ・オン・デマンド印刷ヘッドの相異なる実施形態に
よる多層構造を備えたピエゾ撓み変換器の構成を図式的
に示す図である。
【図7】図7は、3極接触部を備えた二形態として構成
された3つのピエゾ撓み変換器の斜視図である。
【図8】図8は、3極接触部を備えた二形態として構成
されたピエゾ撓み変換器の図式的に表す横断面図であ
る。
【図9】図8は滴量突出しの際のピエゾ撓み変換器の作
動方法を図式的に示す図であって、ピエゾ撓み変換器に
かかっている電圧の所属の経過と共に表す図である。
【図10】図10は、ピエゾ撓み変換器若しくはピエゾ
圧力変換器の構成及び配列を図式的に示す図であり、
(A)及び(B)は、対応する図である。
【符号の説明】
1 ノズル板 2 ピエゾ撓み変換器 3 制御装置 11 ノズル 22 アクチブ層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年5月19日(2000.5.1
9)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・
デマンド印刷ヘッド並びにその制御方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、列に配設されてお
り、滴量シーケンス突出しのためにそれぞれ1つのピエ
ゾ撓み変換器が付設されているノズルを備えた滴量発生
器(ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマンド印刷
ヘッド)並びにピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デ
マンド印刷ヘッドの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のピエゾ撓み変換器型ドロップ・オ
ン・デマンド印刷ヘッドは、ドイツ国特許第25276
47号明細書から公知である。ノズル板には、板平面に
対して垂直に延びる一列のノズルが設けられている。ノ
ズル板に対して平行に片側に付勢された長い舌状のピエ
ゾ撓み変換器、いわゆるピエゾ舌状変換器が互いに平行
に並んで、その付勢されてない自由端がそれぞれノズル
の1つに向かい合って位置するように配設されている。
ピエゾ撓み変換器の各々は、ピエゾ二形態として実施さ
れ、ピエゾ二形態は、ノズル板に対して平行な又はノズ
ル板に対して垂直に延びる撓み軸線を有する。滴量突出
しのために、ピエゾ舌状体は、電圧の付勢によって曲げ
られ、その結果付設のノズルの自由端が遠ざけられる。
電圧は、遮断されかつ自由端がノズルに跳ね戻りかつあ
る液体量をノズルを通して押出し、その結果一滴が突き
出される。
【0003】この種の構成によって高い分解能を有する
印刷が、即ち長さ当たりの大きなドット数が発生される
べき場合、ノズルは非常に狭く並んで配設されなければ
ならない。きれいな滴量突出しを達成するために、ピエ
ゾ撓み変換器は可能性に従ってその幅によって付設のノ
ズルを完全にカバーする。狭いノズル配列では、従って
互い隣接したピエゾ撓み変換器は、これに付設されたノ
ズルと同様に互いに非常に狭く位置する。そのためピエ
ゾ撓み変換器の作動は、隣接したピエゾ撓み変換器に付
設されたノズルによってオーバーラップ(多重印刷)す
る。それによって発生される流動エネルギーは印字され
るべき滴に達しない。更に意図する印刷像の悪化を招く
隣接ノズルからの滴量突出しに至り得る。
【0004】オーバーラップの問題を排除するために、
ドイツ国特許第3114259号明細書によれば、ノズ
ルの特殊な形態が提案される。ノズルは、ノズル板のピ
エゾ撓み変換器と反対側に所望の滴形に依存した直径の
円形横断面を有する。ピエゾ撓み変換器に面した側に対
してノズルは漏斗状に、勿論回転対称ではなく、ピエゾ
撓み変換器に対して平行な方向にのみ広げられる。ピエ
ゾ撓み変換器に対して垂直の方向において、ノズルは一
定の幅を有し、その結果ノズルは狭く並んで位置するよ
うに配設されることができる。
【0005】そのようなノズルの仕上げは、勿論高いコ
ストを必要とする。更にこれらのノズルによるオーバー
ラップは明らかであるが、特に高い分解能の印刷ヘッド
では充分に減少されない。
【0006】従ってヨーロッパ特許第0713773号
明細書(Heinzl,Schullerus)によれ
ば、個々のピエゾ撓み変換器の間に隔壁が設けられる。
このことは、オーバーラップの完全な消失に繋がるが、
製造及び組立てに莫大なコストを必要とする。印刷分解
能の向上のために、隣接するノズル又はピエゾ撓み変換
器の常に非常に小さい距離が意図されるので、隔壁は、
極端な公差の保持の下に製造されかつ位置決めされなけ
ればならない。更にピエゾ撓み変換器と隔壁との間の狭
い隙間における液体摩擦は、変換器運動の速度及び突き
出される滴のエネルギーでは、著しい損失に繋がる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、小さい製造
及び組立てコストで製造可能でオーバーラップなしに作
動する高い分解能のピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン
・デマンド印刷ヘッドを創造すること及びその制御方法
を提供することを課題の基礎とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この1
つの課題は、列に配設されているノズルを備えたノズル
板を有するピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマン
ド印刷ヘッドの制御方法であって、ノズルにはそれぞれ
1つのピエゾ撓み変換器が付設されており、その際ピエ
ゾ撓み変換器の各々は、それぞれ滴量突出し運動を作用
するレリースパルスの所望の印刷像に相応するシーケン
スによって付勢されることによって解決される。各レリ
ースパルスには、レリースパルスによってレリースされ
るピエゾ撓み変換器に隣接したピエゾ撓み変換器の各々
が、ピエゾ撓み変換器を偏倚させるべき補償パルスを付
勢される。
【0009】補償パルスによる隣接したピエゾ撓み変換
器の偏倚は、隣接したピエゾ撓み変換器に付設されたノ
ズルに極部的に流体運動を作用する。この流体運動は、
レリースパルスのため及びレリースされたピエゾ撓み変
換器の運動のためにピエゾ撓み変換器に付設されたノズ
ルで直接調整される流体運動に対抗作用する。流体運動
は、互いに対向して完全に又は部分的に補償する。隣接
するピエゾ撓み変換器に付設されたノズル(隣接ノズ
ル)での滴量突出しは、実現できない。印刷像の悪化
は、阻止される。従ってオーバーラップの不利な作用は
排除される。
【0010】互いに隣接するピエゾ撓み変換器の間の隔
壁又は特殊なノズル形状は必要ない。ノズル板及びプリ
ンタ室の壁は簡単に構成されることができる。製造及び
組立てコストは、従って僅かである。
【0011】更に互いに隣接するピエゾ撓み変換器はノ
ズル幅が許す限り互いに狭く配設されている。従って非
常に高い分解能の印刷ヘッドが達成されることができ
る。
【0012】ピエゾ撓み変換器と従来設けられていた隔
壁との間の狭い隙間は不要にされる。ピエゾ撓み変換器
の上昇及び戻り運動の間、印刷液の後流は、側方でピエ
ゾ撓み変換器に沿って迅速に行われ得る。他の滴量突出
しは、従って既存の間隔に対してより短い時間間隔で可
能である。印刷シーケンスは、高められることができ
る。
【0013】本発明によれば、ピエゾ撓み変換器が、付
設のノズルに対するピエゾ撓み変換器の偏倚を作用する
レリースパルスを付勢されることが可能にされる。しか
し好ましくはピエゾ撓み変換器は、付設のノズルからピ
エゾ撓み変換器の遠のく偏倚を作用するレリースパルス
を付勢される。ピエゾ撓み変換器の固有の滴量突出し運
動は、レリースパルスの作用従ってこれと関連した偏倚
の間中構成される機械的応力に基づくピエゾ構造の跳ね
戻りに存する。そのような跳ね戻り運動は、一般に偏倚
運動よりも迅速である。
【0014】好ましくは隣接するピエゾ撓み変換器の各
々は、レリースパルスに比して小さい振幅の補償パルス
を付勢される。それによって、補償パルス自体に基づか
ないで、隣接するピエゾ撓み変換器の偏倚運動又は跳ね
戻り運動の際に、隣接ノズルで滴量突出しが調整される
ことが達成される。更に流体運動に多くのエネルギーが
奪われること、及びレリースされたピエゾ撓み変換器に
付設されたノズルに最早滴量突出しが行われないことが
阻止される。好ましくは補償パルスはレリースパルスの
振幅の10〜40%の振幅、更に好ましくはレリースパ
ルスの振幅の1/3にされる。
【0015】好ましくは隣接するピエゾ撓み変換器は、
レリースパルスに比して短い持続時間の補償パルスを付
勢される。僅かなパルス持続時間によって同様に印加さ
れる電圧の僅かな振幅によって、補償パルスでのピエゾ
撓み変換器の偏倚振幅がレリースパルスの場合よりも小
さいことが達成される。それによって隣接ノズルからの
不所望な滴量突出し及び不所望に高い流体機構的エネル
ギー奪取が回避されることができる。小さい振幅に比し
て小さいパルス持続時間は、ピエゾ撓み変換器がレリー
スパルスでも補償パルスでもピエゾ撓み変換器が印加さ
れる同一の電圧で運転されることができるという利点を
有する。小さいパルス持続時間は、制御技術的に非常に
簡単に実現される。
【0016】好ましくは隣接したピエゾ撓み変換器は付
設のレリースパルスによって、その都度時間的に遅延さ
れて補償パルスを付勢される。それによってレリースパ
ルスに基づく流体運動と補償パルスに基づく流体運動が
時間的に更に重なり合ってかつ互いに特別に良好に補償
することが達成される。好ましくは時間的遅延は、60
〜100マイクロセカンド、特に好ましくは80マイク
ロセカンドである。
【0017】実施形態によれば、隣接するピエゾ撓み変
換器がレリースされたピエゾ撓み変換器とは反対方向に
偏倚されるための補償パルスが付勢されることが可能で
ある。このためにレリースパルスとは反対方向に向けら
れた極性の補償パルスが入力されることができる。又は
二形態又は三形態のそれぞれ他のアクチブ層が加えられ
る。レリースされたピエゾ撓み変換器が先ずこれに付設
されたノズルから遠のくように動かされかつ跳ね戻され
る場合、このことは、隣接するピエゾ撓み変換器が先ず
これに付設されたノズルへと偏倚されることを意味す
る。それから固有の補償する流体運動が、隣接するピエ
ゾ撓み変換器の跳ね戻りによって始動される。
【0018】他の実施形態によれば、隣接するピエゾ撓
み変換器は、補償パルスを付勢され、補償パルスによっ
て隣接するピエゾ撓み変換器はレリースされたピエゾ撓
み変換器と同一方向に偏倚される。このことは、隣接す
るピエゾ撓み変換器がレリースパルスと同一の極性の補
償パルスを付勢されることによって行われる。レリース
されたピエゾ撓み変換器が先ずこれに付設されたノズル
から遠ざかるように動かされかつ跳ね戻される場合、隣
接するピエゾ撓み変換器は先ずこれに付設されたノズル
から遠のくように偏倚させられる。
【0019】本発明によれば、いかに多くのピエゾ撓み
変換器が同時にレリースされかつ以下にこれらが配設さ
れているかとは無関係に、唯1つの型の補償パルスのみ
が提供されることを可能にする。しかし、好ましくはレ
リースされたピエゾ撓み変換器に隣接するピエゾ撓み変
換器は、そのピエゾ撓み変換器が2つのレリースされた
ピエゾ撓み変換器に隣接する場合に、大きな振幅の1つ
の補償パルスを付勢される。それによってレリースパル
スによって作用される流体運動の十分な補償運動が、各
レリース状況において行われることが確保される。
【0020】本発明によれば、ピエゾ撓み変換器が3つ
の群において時間的にずらされてレリースパルスを付勢
され、その際それぞれ列のピエゾ撓み変換器の各第3の
ピエゾ撓み変換器が同一の群に属することが可能であ
る。
【0021】好適な実施形態によれば、2つの群のピエ
ゾ撓み変換器は、時間をずらされてレリースパルスを付
勢され、その際互いに隣接するピエゾ撓み変換器は、そ
れぞれ相異なる群に属する。
【0022】この方法で印刷速度は向上する。その際補
償パルスの2つの相異なる強さが設定され、この実施形
態でも最適な補償が確保され得る。
【0023】他の好適な実施形態によれば、単一の群の
ピエゾ撓み変換器は、レリースパルスを付勢されかつレ
リースされたピエゾ撓み変換器は、隣接するピエゾ撓み
変換器の双方又は一方がレリースされ又はいずれもがレ
リースされないか否かに依存して、相異なるレリースパ
ルスを付勢される。この方法で印刷速度が更に高められ
ることができる。相異なる強さのレリースパルスは、互
いに隣接するピエゾ撓み変換器の同時のレリースの際で
も、全てのノズルから均一な滴量突出しが達成されるこ
とを考慮している。
【0024】例えばこの実施形態では、それぞれ隣接す
るピエゾ撓み変換器の一方が同様にレリースされる場合
には、ピエゾ撓み変換器は、それぞれ隣接するピエゾ撓
み変換器のいずれもが同様にレリースされない場合より
も小さい振幅のレリースパルスを付勢されかつそれぞれ
隣接する双方が同様にレリースされる場合には、尚更小
さい振幅のレリースパルスを付勢される。
【0025】本発明によれば、補償パルスは矩形信号と
して設定されることが可能である。しかし好適な方法
で、隣接するピエゾ撓み変換器は、緩やかに下降するフ
ランクを備えた補償パルスを付勢される。それによっ
て、隣接するピエゾ撓み変換器の運動に基づいて、隣接
ノズルに対して、即ち極性に従って、補償パルスに基づ
く偏倚の場合も補償パルスの作用による跳ね戻りの場合
も、隣接ノズルには滴量突出しは調整されず、むしろ流
動運動の緩やかな減衰が達成される。
【0026】本発明の選択的な実施形態によれば、それ
ぞれ1つのピエゾ撓み変換器が付勢された列に配設され
ているノズルを備えたノズル板を備えたピエゾ撓み変換
器型ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッドの制御方法が
提案され、その際ピエゾ撓み変換器の各々は、それぞれ
滴量突出し運動を作用するレリースパルスの所望の印刷
像に相応するシーケンスによって付勢されそして各レリ
ースパルスに関連して、各レリースパルスを付勢される
ピエゾ撓み変換器に隣接するピエゾ撓み変換器の各々が
閉鎖制御信号を付勢され、閉鎖制御信号によってピエゾ
撓み変換器は付設のノズルへと偏倚されかつそこで滴量
突出しの間の持続時間中保持される。
【0027】隣接するピエゾ撓み変換器の偏倚及びこれ
に付設されたノズルでの固定は、ノズルが印刷液を充填
された印刷ヘッド室に対して全く又は部分的に流動技術
的に仕切られることを考慮する。その結果このノズルか
らは滴量は現れない。印刷像の悪化が阻止される。
【0028】好ましくは隣接するピエゾ撓み変換器は、
付設のレリースパルスに時間的に先行して又は同時に閉
鎖制御信号を付勢される。この方法でレリースパルスを
付勢されるピエゾ撓み変換器の滴量を突出す運動の始動
の際に既に仕切りが行われることが確保される。
【0029】本発明によれば、隣接するピエゾ撓み変換
器は1つの閉鎖制御信号を付勢され、その振幅はレリー
スパルスの振幅に近似する。好ましくはその振幅は、レ
リースパルスの振幅の高々1/6の振幅の閉鎖制御パル
スを付勢される。このことは、二極構造のピエゾ撓み変
換器の使用、即ちパッシブ層を備えたピエゾ二形態又は
単一形態のピエゾ撓み変換器の使用を可能にする。レリ
ースパルスは、ピエゾ撓み変換器を通常の方法でノズル
から離すように偏倚させるので、レリースパルス及び閉
鎖制御パルスは、互いに反対方向に向けられる。しかし
二極のピエゾ撓み変換器は、固有に1つの方向にのみ、
即ちその優先方向に偏倚される。小さい振幅では、しか
し二極のピエゾ撓み変換器でも優先方向に反対の偏倚が
可能である。
【0030】補償パルスを付勢される本発明による方法
の実施形態でも閉鎖制御パルスを付勢される選択的な実
施形態でも、ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマ
ンド印刷ヘッドの運転前又は運転の際トリミング法が実
施される。即ちピエゾ撓み変換器の各々のために運転前
に補償パルス又は閉鎖制御パルスの振幅、持続時間及び
又は時間遅延がトリミング法によって検出され、この方
法では、レリースパルスの予め設定された状況では、そ
の都度印加される補償パルス又は閉鎖制御パルスは、振
幅、持続時間及び又は時間遅延に関して変えられかつ滴
量突出し又はオーバーラップ作動の測定の下に最適にさ
れる。この方法でピエゾセラミックの製造不正確度又は
不均一性が考慮される。補償パルスは、個別に個々のピ
エゾ撓み変換器に適合される。この方法で存在する製造
不正確度でも全てのノズル又はピエゾ撓み変換器で均一
な滴量突出しが確保されることができる。トリミング法
が、個々のレリースパルスによってではなくパルス組合
せを、即ち相異なる状態における複数のピエゾ撓み変換
器の同時のレリースが実施される場合、複数のピエゾ撓
み変換器の製造又は材料不正確度の交換作用も考慮され
ることができる。
【0031】好ましくはトリミング法では、専ら補償パ
ルス又は閉鎖制御信号の持続時間及び又は時間遅延が変
えられる。このことは、トリミング法が僅かなコストで
実施されることを可能にする。更にピエゾ撓み変換器は
専らそれが印加される電圧振幅で運転されることができ
る。
【0032】本発明によれば、トリミング法の領域での
測定は、ピエゾ撓み変換器とは無関係の装置によって実
施されることができる。好ましくはトリミング法では、
ピエゾ撓み変換器はセンサとして使用され、その際ピエ
ゾ撓み変換器のレリース、それによって行われる流動運
動及び隣接するピエゾ撓み変換器の偏倚のためにピエゾ
撓み変換器に誘導される電圧が、測定されかつ滴量突出
し又はオーバーラップの最適化のために評価される。そ
れによって追加のコストなしに従ってコスト安くオーバ
ーラップが検出される。印刷ヘッド自体の効果が収容さ
れることによって、オーバーラップ作動が特別に正確に
検出されることができる。
【0033】好ましくはレリースされたピエゾ撓み変換
器に隣接するピエゾ撓み変換器は、連続運転中補償パル
ス又は閉鎖制御パルスを付勢され、振幅、持続時間及び
又は時間遅延について検出され、その際ピエゾ撓み変換
器のレリース、それによって行われる流動運動及び隣接
するピエゾ撓み変換器の偏倚のためにこのピエゾ撓み変
換器に誘導される電圧が、測定されかつ処理される。そ
のように隣接するピエゾ撓み変換器がレリースパルスの
印加によって先ずセンサとして使用される。検出された
データは、評価され、そして最適な補償パルスの振幅、
持続時間及び又は時間遅延が検出される。それから隣接
するピエゾ撓み変換器は素子として使用されかつレリー
スパルスに従って検出された時間遅延だけ相応した補償
パルスが隣接するピエゾ撓み変換器に印加される。評価
の際に複数のピエゾ撓み変換器で検出されたデータの間
の交換作用が考慮されることができる。同様にどのピエ
ゾ撓み変換器が同時に付勢されるかが考慮されることが
できる。
【0034】運転の際のパルスのそのような平滑化によ
って、製造不正確及び材料不正確によって惹起される滴
量突出しの不規則性の他に、滴量突出しの他の制約され
た不規則性もパルスの適合によって補償されることがで
きる。そのように例えば温度条件の相違が考慮されるこ
とができる。例えば流動機構的な開始条件の不規則性が
レリースパルスの開始時に補償されることができ、例え
ば先行する滴量突出しのために残留流動が振動をも補償
することができる。パルスの運転中に積分される平滑化
は、印刷結果の著しい改良、特に外的影響の印刷結果へ
の無関係性に繋がる。
【0035】ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマ
ンド印刷ヘッドの運転の際の走行平滑化は、本発明によ
ればトリミング法の代わりに又はトリミング法の他に運
転前に行われることができる。
【0036】更に他の課題は本発明によれば、列に配設
されているノズルを備えたノズル板と、制御装置とを有
し、ノズルにはそれぞれ1つのピエゾ撓み変換器が付設
されており、ピエゾ撓み変換器は各ノズルからの滴量突
出しのためにレリースパルスを付勢可能であり、制御装
置によってピエゾ撓み変換器の各々が、上記本発明によ
る方法によってレリースパルス及び補償パルスを付勢可
能である、ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマン
ド印刷ヘッドによって解決される。
【0037】本発明によれば、制御装置が好適な方法
で、例えば相応した制御ソフトウエアを備えたコンピュ
ータとして形成されることが可能である。好ましくは制
御装置は、集積回路として形成されている。
【0038】ピエゾ撓み変換器は、本発明によれば、例
えば両端でクランプされた長く延ばされたピエゾストリ
ップとして形成されることができる(ピエゾブリッジ変
換器)。好ましくはピエゾ撓み変換器は、片側でクラン
プされた長く延ばされた舌状体として形成されている
(ピエゾ舌状変換器)。更に好適には、ピエゾ舌状変換
器に付設されたノズルがピエゾ撓み変換器の自由端の領
域に配設されている。
【0039】ピエゾ撓み変換器は、本発明によれば単一
形態、それぞれ1つのパッシブ層を備えた二形態、それ
ぞれ2つのアクチブ層を備えた二形態又は三形態として
形成されることができる。更にピエゾ撓み変換器は、ピ
エゾセラミックの縦効果又はピエゾセラミックの横効果
を利用して形成されることができる。ピエゾ撓み変換器
は、単一層変換器又は多層変換器として構成されること
ができる。
【0040】好ましくはピエゾ撓み変換器は2つのアク
チブ層を備えた二形態又は三形態として形成されており
かつ制御装置は、隣接するピエゾ撓み変換器がレリース
されたピエゾ撓み変換器とは反対方向に偏倚され、その
際ピエゾ撓み変換器のそれぞれ他のアクチブ層は補償パ
ルスを付勢されるように構成されている。それによって
ピエゾ撓み変換器の破壊の危険が排除される。これは、
隣接するピエゾ撓み変換器の偏倚が単一形態の同一層で
の反対方向に分極された電圧の印加によって行われる場
合に成立する。分極化の方向とは反対にピエゾセラミッ
クは、最大電圧の略10%のみを付勢されることができ
る。
【0041】本発明によれば、ノズルは、例えばノズル
軸線がピエゾ撓み変換器の縦方向に対して平行に延びか
つノズルはピエゾ撓み変換器の延在部に配設されている
(エッジシュータ)。本発明によればノズルは、例えば
ノズル軸線がピエゾ撓み変換器の縦方向に対して垂直に
かつその撓み軸線に対して垂直に延びかつノズルはピエ
ゾ撓み変換器の自由端の領域に配設されている(サイド
シュータ)ように配設されている。
【0042】更に列に配設されているノズルを備えたノ
ズル板と、制御装置とを有し、ノズルにはそれぞれ1つ
のピエゾ撓み変換器が付設されており、ピエゾ撓み変換
器は各ノズルからの滴量突出の下にレリースパルスを付
勢可能であり、制御装置によってピエゾ撓み変換器の各
々が、本発明の選択的な実施形態による方法の1つに従
ってレリースパルス及び閉鎖制御パルスを付勢される、
ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッ
ドが提案される。
【0043】この場合もピエゾ撓み変換器又は制御装置
の上記の構造型が使用されることができる。
【0044】この場合、ピエゾ撓み変換器型ドロップ・
オン・デマンド印刷ヘッドは、好ましくはそれぞれ2つ
のピエゾセラミック層を備えた好ましくは少なくとも3
極のピエゾ撓み変換器を有しかつ制御装置によってレリ
ースパルスが1つのピエゾセラミック層にそして閉鎖制
御パルスがピエゾ撓み変換器の他のピエゾセラミック層
に印加される。この方法で、閉鎖制御パルスもこのこと
が単一形態の場合に起こるような、ピエゾ撓み変換器の
破壊の危険が存在することなしに、閉鎖制御信号も大き
な振幅を有することが達成される。
【0045】本発明によれば、パルスのパターンも設け
られることができ、その際レリースされたピエゾ撓み変
換器に直接隣接するピエゾ撓み変換器のみではなく、次
の又は次の次のピエゾ撓み変換器も補償パルス、閉鎖制
御パルス又はモデファイされたレリースパルスを付勢さ
れることができる。
【0046】本発明の実施形態を、図面と関連して記載
する。
【0047】
【実施例】図1(a)〜(e)から本発明による方法の
原理が明らかである。図の各々は、ピエゾ撓み変換器ド
ロップ・オン・デマンド印刷ヘッドを図式的に示す破断
図である。ノズル板1には、列に板平面に対して垂直に
経過する3つのノズル11が設けられている。ノズル板
1に対して平行に3つのピエゾ撓み変換器2が、一列に
互いに平行に、それらのクランプされてない自由端21
が、ノズル11のそれぞれ1つに向かい合って位置する
ように配設されている。ピエゾ撓み変換器2の各々は、
ノズル板1に対して平行に又はノズル11に対して垂直
に延びる撓み軸線のまわりに可撓的である。
【0048】図1(a)〜(e)の各々から、3つのピ
エゾ撓み変換器2の中央のピエゾ撓み変換器がレリース
パルスを付勢される場合に行われる、運動経過の他の状
態における3つのピエゾ撓み変換器2の位置が明らかで
ある。
【0049】図1(a)には、全部で3つのピエゾ撓み
変換器2が休止位置にある。図1(b)には、中央のピ
エゾ撓み変換器2がレリースパルスの作用のために変位
運動し、その結果、その自由端21が付設のノズル11
から離れる(矢印参照)。
【0050】図1(c)には、レリースパルスが終了
し、偏倚電圧は最早作用せずそして中央のピエゾ撓み変
換器2は、偏倚の際に構造中に構成される機械的応力の
ために跳ね戻され、その結果自由端21は付設のノズル
11に移動される(矢印)。
【0051】図1(d)には、外側の両ピエゾ撓み変換
器2が補償パルスを付勢されかつそのために偏倚され、
その結果その自由端21は、それぞれ付設のノズル11
から遠ざけられ(矢印)、一方中央のピエゾ撓み変換器
2は、更に機械的応力のために跳ね戻され、その結果そ
の自由端21は、付設のノズル11へと移動される(矢
印)。中央のピエゾ撓み変換器2から外側のピエゾ撓み
変換器2に付設されたノズル11に押しやられる液体
は、外側のピエゾ撓み変換器2の偏倚運動のために付設
のノズル11によって吸引されかつノズル11から出な
い。従って印刷像の悪化は生じない。
【0052】図1(e)においては、補償パルスは終了
し若しくは漸減する位相にありかつ外側のピエゾ撓み変
換器2は、機械的応力のために跳ね戻され、その結果そ
の自由端21は、付設のノズル11に移動される(矢
印)。補償パルス若しくは好適な漸減フランクの小さい
振幅のために、外側のピエゾ撓み変換器2の跳ね戻り運
動は付設のノズル11への表面張力の克服従って滴量突
出しには到らない。
【0053】具体的な実施例を記載する。
【0054】PI Ceramic、Lederhos
e社のピエゾセラミックから成る素子を備えた印刷ヘッ
ドが使用される。ピエゾ撓み変換器は、長さ5mm、高
さ0.32mm及び幅0.4mmを有する。自由長は、
3.2mmである。ノズル板は、シリコンから成りかつ
厚さ400μmを有する。ノズル直径は、60μmであ
る。ノズル長さは、380μmである。薄板、即ちピエ
ゾ撓み変換器の休止位置とノズル板との間の間隔は、2
0μmである。印刷のための試験媒体としてジエチルこ
はく酸塩が使用される。
【0055】実施形態によれば、制御は次のパルスによ
って作動する。
【0056】レリースパルス:パルス幅50μs、矩形
パルス、振幅55V、 補償パルス:パルス幅17μs、矩形パルス、振幅55
V レリースパルスに対する時間遅延:67μs. 他の実施形態によれば、制御は次のパルスによって作動
される。: レリースパルス:パルス幅50μs、矩形パルス、振幅
55V、 補償パルス:パルス幅7μs、矩形パルス、振幅55
V、レリースパルスに対する時間遅延:64μs. 図2(a)〜(d)から選択的実施形態による本発明に
よる方法の原理が明らかである。図2の各々は、ピエゾ
撓み変換器型ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッドの図
式的破断図である。ノズル板1には、列にプレート平面
に対して垂直に延びる3つのノズル11が設けられてい
る。ノズル板1に対して平行に3つのピエゾ撓み変換器
2が一列に互いに平行に、それらのクランプされてない
自由端21がノズル11のそれぞれ1つに向かい合って
位置するように配設されている。ピエゾ撓み変換器2の
各々は、ノズル板1に対して平行に若しくはノズル11
に対して垂直に延びる撓み軸線のまわりに可撓的であ
る。
【0057】図2(a)〜(d)から、3つのピエゾ撓
み変換器2の中央のピエゾ撓み変換器がレリースパルス
を付勢される場合に行われる、運動順序の他の状態にお
ける3つのピエゾ撓み変換器2の位置が明らかである。
【0058】図2(a)では、3つのピエゾ撓み変換器
2全てが休止位置にある。
【0059】図2(b)において、中央のピエゾ撓み変
換器2が、レリースパルスの作用のために偏倚運動を
し、その結果その自由端21は付設のノズル11から離
される(矢印)。同時に外側の両ピエゾ撓み変換器2は
閉鎖−制御パルスを付勢されかつそのために偏倚させら
れ、その結果その自由端21は、それぞれ付設のノズル
11に移動される(矢印)。その際外側の両ピエゾ撓み
変換器2は、ノズル11が印刷液を充填された印刷ヘッ
ド室に対して完全に又は部分的に流動技術的に仕切られ
る程度に移動される。
【0060】図2(c)には、レリースパルスが終了
し、偏倚電圧が最早作用せず、そして中央のピエゾ撓み
変換器2は偏倚の際に構造内に構成された機械的応力の
ために跳ね戻され、その結果自由端21は付設のノズル
11へと移動する(矢印)。それによって中央のピエゾ
撓み変換器2に付設されたノズル11に滴量突出しが作
用する。外側の両ピエゾ撓み変換器2は、更に閉鎖制御
パルスを付勢される。その自由端21は、そのために更
にそれぞれ付設されたノズル11の近くの位置に保持さ
れる。その際外側の両ピエゾ撓み変換器2に付設された
ノズル11は、更に印刷液を充填された印刷ヘッド室に
対して完全に又は部分的に流動技術的に仕切られる。そ
のために中央のピエゾ撓み変換器2の跳ね戻り運動は、
外側のピエゾ撓み変換器2に付設されたノズル11の領
域における流動運動に繋がり得るが、流動機構的仕切り
のために、このノズル11では滴量突出しには到らな
い。
【0061】図2(d)には、中央のピエゾ撓み変換器
2が偏倚の際に構造中に構成される機械的応力のために
完全にその出発位置に跳ね戻される。外側の両ピエゾ撓
み変換器2は、最早閉鎖制御パルスを付勢されずかつそ
のために同様に偏倚の際に構造中に構成された機械的応
力のために完全に出発位置に跳ね戻される。
【0062】図3から、本発明によるピエゾ撓み変換器
型ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッドの構成が図式的
に明らかである。ノズル板1及びピエゾ撓み変換器2
は、図1(a)〜1(e)による図示の構成に相応す
る。ピエゾ撓み変換器2の各々は、信号導線4を介して
制御装置3に接続されている。制御装置3は、本発明に
よる方法に相応して各レリースパルスと共に時間的に遅
延して補償パルスがレリースされたピエゾ撓み変換器2
に隣接したピエゾ撓み変換器2に付与されるように構成
されている。このことは、信号導線4に沿う矢印によっ
て示唆されている。制御装置3は集積回路として形成さ
れている。
【0063】図4(a)〜(d)、図5(a)及び
(b)並びに図6から、本発明によるピエゾ撓み変換器
型ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッドの相異なる実施
形態で設けられている相異なる型のピエゾ撓み変換器が
明らかである。図示の全てのピエゾ撓み変換器2は、そ
れぞれ左側に緊張された端を備えた側面図で表されてい
る。ピエゾ撓み変換器2が曲げられる軸線は、それぞれ
図平面に対して垂直に延びる。
【0064】図4(a)から、パッシブ層を有するピエ
ゾ二形態が明らかである。ピエゾ撓み変換器2は、ピエ
ゾセラミックの2つの層、アクチブ層22及びパッシブ
層23から成る。アクチブ層22にのみ電圧が印加され
ると、その結果その長さは変えられる。パッシブ層23
の長さは一定に維持されるので、ピエゾ撓み変換器2の
撓みが生じる。
【0065】図4(b)から、ピエゾ単一形態が明らか
であり、その際パッシブ層23は、ピエゾセラミックか
ら成らない層24によって置換されている。
【0066】図4(c)から、2つのアクチブ層22が
存在するピエゾ二形態が明らかである。これらは、逆の
極性にされておりかつ逆の極性にされた電圧が付勢さ
れ、その結果一方の層は短縮されかつ他の層は長くされ
る。
【0067】図4(d)から、それらの間にピエゾセラ
ミックから成らない層24が配設されている2つのアク
チブ層22が存在するピエゾ三形態が明らかである。そ
のような構成は、同一の電圧でより大きな偏倚を可能に
する。
【0068】図5(a)から、ピエゾセラミックの横効
果が利用される構成が明らかである。ピエゾセラミック
の極性は、層に対して垂直の方向に経過する。この極性
に沿って印加されたポジチブ電圧は、極性方向における
材料の伸びを作用する。機械的な横収縮のために同時
に、剛固な他の層のために撓みに至るピエゾ撓み変換器
2の縦方向における収縮が行われる。
【0069】図5(b)から、ピエゾセラミックの縦効
果が利用される構成が明らかである。ピエゾセラミック
の極性は、ピエゾ撓み変換器2の縦方向に経過する。こ
の極性に沿って印加されるポジチブ電圧は、極性方向に
おける材料の伸びを作用する。剛固な他の層のために、
ピエゾ撓み変換器2の撓みに至る。
【0070】図6から、ピエゾセラミックの多層構造が
明らかである。単一の極性化されかつ2つの反対方向に
対向した端に接触する層の代わりに、複数の層が設けら
れ、層は交互に反対の極性を備える。層の間に交互にプ
ラス又はマイナス極に接続された接点が設けられてい
る。この方法で小さい構造群ではピエゾセラミックの大
きな縦効果が得られる。
【0071】本発明によれば、図4(a)〜(d)から
明らかな構造形式の各々が、図5(a)による縦効果を
有して、場合によっては図6による多層構造が又は図5
(b)による横効果を有して、ピエゾ撓み変換器型ドロ
ップ・オン・デマンド印刷ヘッドのピエゾ撓み変換器の
ために使用される。
【0072】図7及び8から、いかにして二形態として
構成されたピエゾ撓み変換器2の3極の接触部が形成さ
れるかが明らかである。図8から、3極の接触部を有す
る二形態ピエゾ撓み変換器2が明らかであり、ピエゾ撓
み変換器は、多層ピエゾ撓み変換器として形成されてい
る。ピエゾ撓み変換器2は、上方及び下方のアクチブ層
22を有する。
【0073】二形態ピエゾ撓み変換器2は、ピエゾセラ
ミックの層から成る全厚さに渡って構成されている。隣
接した層は、それぞれ反対の極性を備える。層の間にそ
れぞれコンタクトフィルム26が配設されている。コン
タクトフィルム26の各第2のものは、ピエゾ撓み変換
器2の一端で塊状コンタクトブリッジに接続されてい
る。塊状コンタクトブリッジは、塊状コンタクト27に
接続されており、コンタクトは、ピエゾ撓み変換器2の
上面にピエゾ撓み変換器2の他端に対して間隔をおいて
配設されている。塊状コンタクト27は、信号導線4を
介して制御装置3(図示しない)に接続している。その
他のコンタクトフィルム26は、両アクチブ層22に付
設されている。アクチブ層22の領域に、これらのコン
タクトフィルム26が、ピエゾ撓み変換器2の他端に経
過するコンタクトブリッジに接続されており、コンタク
トブリッジは、ピエゾ撓み変換器2の上面で、ピエゾ撓
み変換器2の他端の近くに配設されている。第1の信号
コンタクト27は、信号導線4を介して制御装置3(こ
こでは図示しない)に接続されている。下方のアクチブ
層22の領域には、これらのコンタクトフィルム26が
ピエゾ撓み変換器2の他端に延びる他のコンタクトブリ
ッジに接続されており、このコンタクトブリッジは、第
2信号コンタクト29に接続されており、第2信号コン
タクト29はピエゾ撓み変換器2の下面でピエゾ撓み変
換器2の他端の近くに配設されている。第2信号コンタ
クト29は、信号導線4を介して制御装置3(図示しな
い)に接続されている。
【0074】図7から、塊状コンタクト27、第1信号
コンタクト28及び第2信号コンタクト29の空間的配
置が斜視図で表されている。特に塊状コンタクト27及
び第1信号コンタクト28が共にピエゾ撓み変換器2の
上面に配設されておりかつ互いに絶縁されていることが
明らかである。
【0075】図9から偏倚位相中、跳ね戻り位相中及び
ピエゾ撓み変換器の振動の終了位相中のピエゾセラミッ
クに存在する電圧の時間的経過が、明らかである。
【0076】図10(a)から、本発明により使用され
るピエゾ撓み変換器の構成及び配列が図式的に表されて
いることが明らかである。
【0077】図10(b)から、本発明により使用され
るピエゾ撓み変換器の図式的な構成及び配列が明らかで
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明による方法によって制御される
ピエゾ撓み変換器又は本発明によるピエゾ撓み変換器型
ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッドの作動方法を図式
的に示し(a)〜(e)は、各作動状態に対応した状態
を示す図である。
【図2】図2は、本発明による方法によって制御される
ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッ
ド若しくは本発明によるピエゾ撓み変換器型ドロップ・
オン・デマンド印刷ヘッドの作動方法を図式的に示し、
(a)〜(e)は各作動状態に対応する図である。
【図3】図3は、本発明によるピエゾ撓み変換器型ドロ
ップ・オン・デマンド印刷ヘッドの構成を図式的に示す
図である。
【図4】図4は、本発明によるピエゾ撓み変換器型ドロ
ップ・オン・デマンド印刷ヘッドの相異なる実施形態に
よる相異なる層構造を備えたピエゾ撓み変換器の構成を
図式的に示す図であり、(a)〜(d)は、各層構造に
対応する図である。
【図5】図5は、本発明によるピエゾ撓み変換器型ドロ
ップ・オン・デマンド印刷ヘッドの相異なる実施形態に
よる相異なる接触機構を備えたピエゾ撓み変換器の構成
を図式的に示す図であり、(a)は、ピエゾ撓み変換器
の横側に電圧をかける場合を示す図、そして(b)は、
ピエゾ撓み変換器の縦側に電圧をかける場合を示す図で
ある。
【図6】図6は、本発明によるピエゾ撓み変換器型ドロ
ップ・オン・デマンド印刷ヘッドの相異なる実施形態に
よる多層構造を備えたピエゾ撓み変換器の構成を図式的
に示す図である。
【図7】図7は、3極接触部を備えた二形態として構成
された3つのピエゾ撓み変換器の斜視図である。
【図8】図8は、3極接触部を備えた二形態として構成
されたピエゾ撓み変換器の図式的に表す横断面図であ
る。
【図9】図8は滴量突出しの際のピエゾ撓み変換器の作
動方法を図式的に示す図であって、ピエゾ撓み変換器に
かかっている電圧の所属の経過と共に表す図である。
【図10】図10は、ピエゾ撓み変換器若しくはピエゾ
圧力変換器の構成及び配列を図式的に示す図であり、
(A)及び(B)は、対応する図である。
【符号の説明】 1 ノズル板 2 ピエゾ撓み変換器 3 制御装置 11 ノズル 22 アクチブ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 インゴー・エーデレル ドイツ連邦共和国、81369 ミユンヘン、 アルベルト− ロッスハウプターストラー セ、70 (72)発明者 ヘルマン・ザイツ ドイツ連邦共和国、87764 レグアウ、キ ムラーツホーフエル・ストラーセ、6

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 列に配設されているノズルを備えたノズ
    ル板を有するピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマ
    ンド印刷ヘッドの制御方法であって、ノズルにはそれぞ
    れ1つのピエゾ撓み変換器が付設されており、その際ピ
    エゾ撓み変換器の各々は、それぞれ滴量突出し運動を作
    用するレリースパルスの所望の印刷像に相応するシーケ
    ンスによって付勢され、そして各レリースパルスに関連
    して、レリースパルスによってレリースされるピエゾ撓
    み変換器の各々が、ピエゾ撓み変換器を偏倚させる補償
    パルスを付勢される、前記制御方法。
  2. 【請求項2】 隣接したピエゾ撓み変換器の各々は、レ
    リースパルスに比して小さい振幅、好ましくは2/3の
    小さい振幅の補償パルスを付勢される、請求項1に記載
    の制御方法。
  3. 【請求項3】 その際隣接したピエゾ撓み変換器の各々
    は、レリースパルスに比して小さい持続時間の補償パル
    スを付勢される、請求項1又は2に記載の制御方法。
  4. 【請求項4】 その際隣接したピエゾ撓み変換器の各々
    は、時間的に遅延して、好ましくは80μs遅延され、
    付設のレリースパルスに従って補償パルスを付勢され
    る、請求項1から3までのうちのいずれか1つに記載の
    制御方法。
  5. 【請求項5】 その際隣接するピエゾ撓み変換器の各々
    は、補償パルスを付勢され、補償パルスによって隣接す
    るピエゾ撓み変換器は先ず、レリースされたピエゾ撓み
    変換器と反対方向に偏倚される、請求項1から4までの
    うちのいずれか1つに記載の制御方法。
  6. 【請求項6】 その際レリースされたピエゾ撓み変換器
    に隣接するピエゾ撓み変換器は、ピエゾ撓み変換器が2
    つのレリースされたピエゾ撓み変換器に隣接する場合
    に、ピエゾ撓み変換器が1つのレリースされたピエゾ撓
    み変換器に隣接する場合よりも大きな振幅の補償パルス
    を付勢される、請求項1から5までのうちのいずれか1
    つに記載の制御方法。
  7. 【請求項7】 その際2つの群のピエゾ撓み変換器が、
    時間的にずらされてレリースパルスを付勢され、その際
    互いに隣接したピエゾ撓み変換器はそれぞれ相異なる群
    に属する請求項1から6までのうちのいずれか1つに記
    載の制御方法。
  8. 【請求項8】 その際単一の群のピエゾ撓み変換器は、
    レリースパルスを付勢され、そしてレリースされたピエ
    ゾ撓み変換器は、隣接するピエゾ撓み変換器の双方、一
    方が同様にレリースされ又はいずれもがレリースされな
    いかに依存して、相異なるレリースパルスを付勢され
    る、請求項1から6までのうちのいずれか1つに記載の
    制御方法。
  9. 【請求項9】 その際それぞれ隣接したピエゾ撓み変換
    器の1つが同様にレリースされる場合に、それぞれ隣接
    したピエゾ撓み変換器のいずれもが同様にレリースされ
    ない場合よりも小さい振幅のレリースパルスを付勢さ
    れ、そしてそれぞれ隣接した両ピエゾ撓み変換器が同様
    にレリースされる場合には、尚更小さい振幅のレリース
    パルスを付勢される、請求項8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 その際隣接したピエゾ撓み変換器が、
    緩やかに下降するフランクを備えた補償パルスを付勢さ
    れる、請求項1から9までのうちのいずれか1つに記載
    の制御方法。
  11. 【請求項11】 列に配設されているノズルを備えたノ
    ズル板を備えたピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デ
    マンド印刷ヘッドの制御方法であって、その際ピエゾ撓
    み変換器の各々は、各1つの滴量突出し運動を作用する
    レリースパルスの所望の印刷像に相応するシーケンスに
    よって付勢され、そして各レリースパルスに付設され、
    それによって付勢されるピエゾ撓み変換器に隣接するピ
    エゾ撓み変換器が、閉鎖制御パルスを付勢され、その閉
    鎖パルスによって隣接したピエゾ撓み変換器がこれに付
    設されたノズルへと偏倚されかつそこで持続のために保
    持される、前記制御方法。
  12. 【請求項12】 隣接したピエゾ撓み変換器が、高々レ
    リースパルスの振幅の1/6の振幅の閉鎖制御信号を付
    勢される、請求項11に記載の制御方法。
  13. 【請求項13】 ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・
    デマンド印刷ヘッドの運転前に、その際ピエゾ撓み変換
    器の各々のために、補償パルス若しくは閉鎖制御パルス
    の振幅、持続時間及び又は時間遅延が検出され、その際
    レリースパルスの予め設定された位置関係のために、そ
    れぞれ印加された補償パルス若しくは閉鎖制御パルス
    が、振幅、持続時間及び又は時間遅延に関して変えられ
    かつ滴量突出作動若しくはオーバーラップ作動の測定の
    下に最適化される、請求項1から12までのうちのいず
    れか1つに記載の制御方法。
  14. 【請求項14】 トリミング法では、補償パルス若しく
    は閉鎖制御パルスの専ら持続時間及び又は時間遅延が、
    変えられる、請求項13に記載の制御方法。
  15. 【請求項15】 その際トリミング法では、ピエゾ撓み
    変換器がセンサとして使用され、その際ピエゾ撓み変換
    器のレリース、それによって惹起される流動運動及び隣
    接したピエゾ撓み変換器の偏倚のためにピエゾ撓み変換
    器中に誘導される電圧が測定されかつ滴量突出し−若し
    くはオーバーラップ作動の最適化のために評価される、
    請求項13又は14のいずれか1つに記載の制御方法。
  16. 【請求項16】 その際レリースされたピエゾ撓み変換
    器に隣接するピエゾ撓み変換器は、回転運転中補償パル
    ス若しくは閉鎖制御パルスを付勢可能であり、振幅、持
    続時間及び又は時間遅延について検出され、その際ピエ
    ゾ撓み変換器のレリース、それによって惹起される流動
    運動及び隣接したピエゾ撓み変換器の偏倚のためにピエ
    ゾ撓み変換器中に誘導される電圧が測定されかつ処理さ
    れる、請求項1から15までのうちのいずれか1つに記
    載の制御方法。
  17. 【請求項17】 列に配設されているノズル(11)を
    備えたノズル板(1)と、制御装置(3)とを有し、ノ
    ズルにはそれぞれ1つのピエゾ撓み変換器(2)が付設
    されており、ピエゾ撓み変換器は各ノズル(11)から
    の滴量突出しのためにレリースパルスを付勢可能であ
    り、制御装置(3)によってピエゾ撓み変換器(2)の
    各々が、請求項1から10までのうちのいずれか1つ又
    は請求項13若しくは14に記載の制御方法によってレ
    リースパルス及び補償パルスを付勢可能である、ピエゾ
    撓み変換器型ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッド。
  18. 【請求項18】 列に配設されているノズル(11)を
    備えたノズル板(1)と、制御装置(3)とを有し、ノ
    ズルにはそれぞれ1つのピエゾ撓み変換器(2)が付設
    されており、ピエゾ撓み変換器は各ノズル(11)から
    の滴量突出しのためにレリースパルスを付勢可能であ
    り、制御装置(3)によってピエゾ撓み変換器(2)の
    各々が、請求項11から14までのうちのいずれか1つ
    に記載の制御方法によってレリースパルス及び閉鎖制御
    パルスを付勢可能である、ピエゾ撓み変換器型ドロップ
    ・オン・デマンド印刷ヘッド。
  19. 【請求項19】 ピエゾセラミックから成るそれぞれ2
    つのアクチブ層(22)を備えた少なくとも3極のピエ
    ゾ撓み変換器(2)と、1つの制御装置(3)とを有
    し、制御装置からレリースパルスが第1のアクチブ層
    (22)にかつ閉鎖制御パルスがピエゾ撓み変換器
    (2)の他のアクチブ層(22)に印加される請求項1
    8に記載のピエゾ撓み変換器ドロップ・オン・デマンド
    印刷ヘッド。
  20. 【請求項20】 その際ピエゾ撓み変換器(2)がピエ
    ゾ舌状変換器として形成されている、請求項17から1
    9までのうちのいずれか1つに記載のピエゾ撓み変換器
    ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッド。
  21. 【請求項21】 その際ピエゾ撓み変換器(2)が、ピ
    エゾブリッジ変換器として形成されている、請求項17
    から19までのうちのいずれか1つに記載のピエゾ撓み
    変換器ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッド。
JP2000067502A 1999-03-15 2000-03-10 ピエゾ撓み変換器型ドロップ・オン・デマンド印刷ヘッド並びにその制御方法 Pending JP2000296619A (ja)

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