JPH0455111B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、若干個数の列状に配置された圧電変
換器を有する記録ヘツドを備え、その圧電変換器
の圧電変形によつて記録液滴を記録担体に向けて
放出するようなインクモザイク記録装置における
分解能を高める方法、およびこの方法を実施する
ためのインクモザイク記録装置、ならびにインク
モザイク記録装置の製作方法に関する。

〔従来の技術〕

公知のインクモザイク記録装置においては、従
来、１ミリメートル当たり約４個の液滴の分解能
が得られている（ドイツ連邦共和国特許第
2527647号明細書参照）。文字品質を改善するため
には、１ミリメートル当たり約10個の液滴が生じ
るようにするのが望ましい。このために、複数列
の圧電変換器を記録紙走行方向にずらせて配置す
ることが既に提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような装置の場合には、圧
電変換器を制御する電子回路が圧電変換器の列数
に応じて増加し、しかも場合によつては文字がゆ
がめられてしまうことがある。１つの列における
圧電変換器間の間隔を小さくすることは、製作技
術上の困難さはさておいても、各変換器間の液圧
結合の危険性がかなり高められる。

本発明が解決しようとする問題点は、冒頭で述
べた種類のインクモザイク記録装置における分解
能を、簡単な方法でかつ変換器を付加することな
く高めることができるようにする方法、およびイ
ンクモザイク記録装置を得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の問題点は本発明によれば、冒頭で述べた
種類の方法において、個々の変換器は変換器変形
時に隣接変換器と接触しない間隔を有し、それぞ
れ２個の圧電材料製細片から成り、それらの２個
の圧電材料製細片は互いに間隔を持つて配置され
かつ両側に電気的接続がなされ、そして両側面が
板によつて覆われ、それにより圧電材料製細片と
板との間に、記録液を放出する長く延びたほぼ矩
形状の通路が形成され、変換器の両圧電材料製細
片は少なくとも一時的に異なる大きさの電圧が印
加されることにより異なつた大きさ変形させられ
ることにより解決される。

本発明において用いられる変換器では、形成さ
れた記録液（インク）通路がそのまま記録ノズル
となる。従つて、分離した穴マトリツクスは省略
することができる。たとえば、圧電材料製細片に
電圧が印加されると、この圧電材料製細片は幅狭
くかつ高くなり、それにより記録液通路の横断面
積が増大する。それによつて付加的な記録液（イ
ンク）がこの記録液通路内に吸引される。この圧
電材料製細片の電気的接続部への印加電圧が除か
れるか、あるいは短時間しかも逆極性のパルスが
印加されると、圧電材料製細片はその原形に復帰
し、それにより記録液通路の容積が急激に縮小す
る。その縮小により記録液が放出される。

ところで、電圧が印加されると、圧電細片が同
時に短くなる。今、本発明による方法に基づい
て、１つの圧電変換器を構成する２個の圧電細片
がたとえば異なつた大きさの電圧を印加されるこ
とによつて異なつて変形しても、記録液通路内に
記録液を吸引するための充分な大きさの横断面積
増大が生じ得る。しかしながら、両圧電細片の長
さの膨張が異なることにより同時に変換器は若干
曲がり、それにより変換器の記録担体側端部が横
方向に向く。今、変換器の両圧電細片の異なつた
長さの膨張したがつて変換器の曲げが維持された
ままで、変換器の両圧電細片の変形が元の状態に
戻ると、曲がつていない状態での変換器位置に対
して横方向にずらされて液滴が放出される。記録
担体が通常のように記録液（インク）通路に接近
して通過すると、記録担体上での液滴の着地点の
位置ずれはほぼ記録液通路口の位置ずれと一致す
るようになる。

記録液通路のこの屈曲およびこの状態での液滴
の放出は、たとえば、両圧電細片に同時に印加さ
れる電圧パルスに、実際に曲げを惹き起こして保
持するような、両圧電細片にとつて異なつた大き
さの直流電圧を重畳させることによつて実現する
ことができる。

偏位の際には個々の変換器の質量だけが加速さ
れるようにしなければならない。このことは、そ
の偏位が静止した変換器によつて作られた液滴間
の間隔の約１／４に相当する振幅でもつて行なわれ るようにすることによつて可能である。再びイン
ク通路の間隔が約250μmであるような記録ヘツド
を例としてあげれば、この例では偏位振幅は約
60μmとなる。圧電変換器の偏位と液滴の放出と
の同期化は、この場合には、圧電変換器が一方向
または他方向への最大偏位に達する都度に液滴が
放出されるようにすることによつて実現される。
このようにして、１mm当たりの液滴の数を二倍に
することができるようになる。偏位振幅を約
80μmに高めかつ液滴の放出にインク通路の屈曲
していない静止状態をも同様に利用するようにし
た場合には、１mm当たりの液滴の数は三倍にする
ことができる。インク通路は液滴の放出の瞬間で
は静止しているので、その液滴には飛行方向に対
して横方向への速度成分は重畳されない。

他方ではしかしながら同様に、変換器の偏位が
液滴の放出に同期して行なわれ、それにより液滴
には速度の横軸方向成分が重畳されるようにする
ことも可能である。それによつて、記録担体上で
の液滴の着地点は変換器の偏位に相応するよりさ
らに位置をずらされる。この場合には、著しく小
さな偏位振幅でもつて動作させることができる。

前述した両偏位方法の組合せも考えることがで
きる。それにより、原理的には、記録担体上での
液滴の着地点を任意に接近させることができる。

液滴の放出のために両圧電細片に印加される電
圧パルスに、両圧電細片にとつて異なつた大きさ
の２つの電圧パルスを重畳させることによつて、
圧電変換器の一時的曲げを特に簡単に得ることが
できる。その場合、両圧電細片に付加的に印加さ
れる電圧パルスは異なる振幅あるいは異なつた極
性を持つことができる。ただし、パルスの継続期
間は、速度の横軸方向成分が付加されない場合に
は、圧電変換器の所望の曲げが液滴の放出前に生
じてかつ液滴の放出後まで維持されるように、設
定されなければならない。

本発明による方法を実施するための、構成が簡
単でかつ動作が安定したインクモザイク記録装置
は、変換器が記録担体に向く端部と反対側の端部
にて１つの橋絡部に結合されるようにすることに
よつて得られる。それによつて、変換器全体を１
つのユニツトとして取扱い可能になるので、変換
器全体の固定がかなり簡単化される。さらに、
個々の変換器がバラで固定される際に必要であつ
た個々の変換器を相互に整列させるためのとにか
く費用のかかる調整作業を省略することができ
る。場合によつては、圧電細片の一方の側面に配
置される板を金属によつて構成し、そしてその金
属板を両圧電細片あるいはそれどころか全圧電細
片用の共通電極として使用するようにすることに
よつて、圧電細片の電気的制御をさらに簡単化す
ることができる。この場合には、圧電細片のこの
側面での必要な付加的な電気的接続部は省略する
ことができる。

インク放出の有利が改良は、インク通路がたと
えば出口の端領域を先細にすることによつてイン
ク通路の出口を小さくすることにより行なうこと
ができる。そのための簡単な構造は、変換器を構
成する２個の圧電細片が鋭角を形成するように配
設されることにより実現可能である。

本発明による方法を実施するための有利な変換
器装置は、並列にある間隔を持つて互いに配置さ
れた圧電材料製細片の列から成り、その各圧電材
料製細片の両側に電気的接続がなされ、かつ両側
面が全圧電材料製細片を覆う板によつて覆われて
成る記録液（インク）通路マトリツクスが、２個
の圧電材料製細片を１つの組として各組の間を、
圧電材料製細片に平行でかつ圧電材料製細片の長
さの少なくとも一部分に亘つて分離されることに
より、特に簡単に製作され得る。このようにし
て、全変換器に結合された１つの橋絡部を有する
櫛形装置が構成され、その場合に櫛の各歯はイン
ク通路を構成する個々の変換器によつて形成され
る。

〔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。

第２図にインクモザイク記録装置の原理構成の
外観が示されている。送りローラ１，２によつ
て、記録担体（たとえば通常の記録紙）３が、間
隔保持体５を介して容器７の端面６近くを矢印方
向に動かされる。容器７内には接続導線８が案内
されており、この接続導線８は、プラグ９によつ
て、所望の曲線、記号あるいは像などを記録する
ための制御信号および各変換器の時間的偏位と
個々の液滴の放出とを同期化させるための制御信
号などを供給する適当な制御機構に接続される。
容器７は第１図に１つの実現可能な実施例が示さ
れている記録ヘツドを有している。

記録ヘツド１０は列をなす圧電変換器１１〜１
４と、記録液１６の貯蔵器１５とから構成されて
いる。変換器１１内には破線で示されているよう
にインク通路１７が形成されているが、このイン
ク通路については第３図に関連して後で詳細に説
明する。概要を理解し易いようにするために、圧
電細片の電気的接続部は図示されていない。さら
に、第２図からわかるように、圧電変換器１１〜
１４は背部が共通の橋絡部１８を介して互いに結
合されている。なお、原理的には、各変換器は個
別に構成しそして記録ヘツド内に分離して固定す
ることも可能である。図示した実施例は、電気的
に接続された圧電細片を第１の板上に互いに並列
に列をなして配置し、そして第２の板によつて覆
うようにすることによつて、閉じたインク通路マ
トリツクスが製作されるので、製作がかなり簡単
化するという利点を有している。１つのインク通
路を形成するそれぞれ２個の圧電細片について、
長手方向にほぼ貫通するスリツトが板に形成され
る。このようにして、第１図に示した実施例にお
いて使用される櫛形変換器装置が製作される。

第３図は第１図に示した変換器装置の横断面図
である。この第３図では外側の両変換器１１，１
４は破線で示してある。同様に、変換器１３は破
線でその静止状態が示されている。断面が詳細に
図示されている変換器１２は、他の変換器と同じ
ように、２個の圧電細片２０，２１から構成され
ている。圧電細片２０，２１には両側面にそれぞ
れ電気的接続部２２〜２５が設けられ、そして両
圧電細片２０，２１は２個の板２６，２７の間に
配置されている。両板２６，２７はこの場合には
非導電性材料から成る。

今、変換器１３に関して両圧電細片３０，３１
に電圧が印加されたとすると、これらの圧電細片
は高くかつ同時に幅狭くしかも短くなる。第３図
に示すように、両圧電細片３０，３１に異なつた
大きさの電圧が印加されると、圧電細片は３つの
デイメンシヨンに異なつた長さ変化を生じる。両
圧電細片が異なつた長さ変化を生じることによ
り、変換器エレメントは曲がる。両圧電細片の高
さ変化および幅変化が異なつているにも拘らず、
インク通路の横断面積は増大し、その結果記録液
（インク）がインク通路内へ吸引される。

インク通路の横断面積増大が元の状態に戻さ
れ、しかし変換器エレメントの曲げがそのまま維
持されると、液滴は実質的に位置をずらされたイ
ンク通路口から放出されることになる。第４ａ図
および第４ｂ図には変換器の両圧電細片に印加さ
れる電圧の時間的経過の一例が示されている。そ
の場合に、第４ａ図には圧電細片３０への印加電
圧が図示され、一方第４ｂ図には圧電細片３１へ
の印加電圧が図示されている。しかして、時点ｔ
１で両圧電細片３０，３１には同じ大きさの電圧
が印加され、この印加電圧は時点ｔ２まで一定に
保持され、その後再び急激に出発値に戻される。
両圧電細片に印加されるこのような矩形波パルス
の助けによつて、この種の変換器エレメントの通
常の動作が得られる。すなわち、両圧電細片への
圧電印加によりインク通路の横断面積が増大せし
められ、インクがインク通路内に吸引される。時
点ｔ２でインク通路の横断面積したがつて容積が
急激に縮小せしめられ、それゆえ記録担体の方向
へ液滴が放出される。この場合には変換器エレメ
ントの曲がりは生じない。

時点ｔ３で、両圧電細片には大きさが同じでし
かしながら正負の符号が反対である例えば20Vの
小さな電圧が印加されたとする。これにより先ず
変換器１３の曲がりが生じるが、しかしながらイ
ンク通路の横断面積増大は生じない。時点ｔ４で
この印加電圧には時点ｔ１〜ｔ２間の如く例えば
100Vの電圧パルスが重畳され、時点ｔ５まで継
続される。時点ｔ６で両圧電細片３０，３１への
印加電圧は出発値に戻される。時点ｔ４〜ｔ５間
の期間に、既に偏位している変換器のインク通路
の横断面積が増大せしめられる。時点ｔ５でこの
横断面積増大は解消して横断面積は元の状態に戻
されるが、しかしながら偏位はそのまま維持され
る。時点ｔ６に至つて初めて、その偏位も解消し
て変換器エレメントは元の状態に戻される。

第５図により、どのようにして高分解能が実現
されるかということの一例について説明する。第
５図のａには、それぞれ同時に液滴を放出する変
換器の３つの出口が概略的に並べられて図示され
ている。第５図のｂには、変換器は偏位させられ
ておらず、それゆえ記録ドツトの位置は静止した
変換器によつて作成される記録ドツトの位置と一
致している様子が示されている。第５図のｃに
は、全変換器が液滴の放出前に一方の側に向けて
偏位させられ、それゆえ同様に記録ドツトもこの
側の方にずらされて作成される様子が示されてい
る。第５図のｂには、同様に全変換器が液滴の放
出前に他方の側に向けて偏位させられ、それゆえ
記録ドツトもこの側の方にずらされて作成される
様子が示されている。しかして、第５図のｅには
このようにして作成可能な記録ドツトの全体が示
されている。この第５図のｅに示されているよう
に、３つのインク通路によつて、このようにし
て、９個の記録ドツトを作成することができる。

第１図ないし第５図に基づいて説明した実施例
は概要を理解し易いようにするために実際の寸法
通りに図示されていない。これらの図には、本発
明による方法の本質および記録ヘツドの有利な構
成が示されているにすぎない。従つて、本発明の
枠内で、同様に、個々の変換器を種々異なつた大
きさに偏位させることにより記録ドツトの個数を
もつと増やすようにすることも可能である。

さらに、液滴の速度の横軸方向成分が重畳され
るように、変換器の偏位と液滴の放出とを同期さ
せることも可能である。それにより、液滴による
記録ドツトの位置を変えることができるようにな
る。本発明による方法およびこの方法を実施する
ためのインクモザイク記録装置の特別な利点は、
変換器の付加的な偏位およびそれにより得られる
高分解能は必要な場合にのみ使用することができ
る。そしてこのために記録紙の走行速度が低くな
るのを我慢しさえすればよいという点にある。分
解能についてあまり高さを要求されないドラフト
などを作成する際には、常に高速の記録紙走行速
度でもつて動作させることができる。両者、すな
わち低分解能あるいは高分解能を得るためには、
しかしながら、常に１つの記録ヘツドしたがつて
１つの制御用電子回路が必要とされるだけであ
る。従つて、分解能を高めるための付加的な費用
は最小限にとどめられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるインクモザイク記録装置
記録ヘツドの一例を示す斜視図、第２図はインク
モザイク記録装置の外観斜視図、第３図は第１図
に示した記録ヘツドの横断面図、第４ａ，ｂ図は
１つの圧電変換器を構成する２個の圧電細片にそ
れぞれ印加される電圧の時間的経過を示す波形
図、第５図は異なつた時点にインク通路によつて
形成される記録ドツトについて説明するための説
明図である。 １，２……送りローラ、３……記録担体、７…
…容器、８……接続導線、９……プラグ、１０…
…記録ヘツド、１１，１２，１３，１４……圧電
変換器、１５……貯蔵器、１６……記録液（イン
ク）、１７……インク通路、１８……橋絡部、２
０，２１，３０，３１……圧電細片、２２，２
３，２４，２５……電気的接続部、２６，２７，
３６，３７……板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 若干個数の列状に配置された圧電変換器を有
   する記録ヘツドを備え、前記変換器の圧電変形に
   よつて記録液滴を記録担体に向けて放出するよう
   なインクモザイク記録装置における分解能を高め
   る方法において、個々の変換器１１〜１４は変換
   器変形時に隣接変換器と接触しない間隔を有し、
   それぞれ２個の圧電材料製細片２０，２１，３
   ０，３１から成り、それらの圧電材料製細片は互
   いに間隔をおいて配置されかつ両側に電気的接続
   がなされ、両側面が板２６，２７，３６，３７に
   よつて覆われ、前記圧電材料製細片２０，２１，
   ３０，３１と前記板２６，２７，３６，３７との
   間に、前記記録液を放出する長く延びたほぼ矩形
   状の通路１７が形成され、変換器１１〜１４の前
   記両圧電材料製細片２０，２１，３０，３１は少
   なくとも一時的に異なる大きさの電圧が印加され
   ることにより異なつた大きさで変形させられるこ
   とを特徴とする記録装置の分解能を高める方法。 ２ 前記異なつた大きさの変形は、前記両圧電材
   料製細片にそれぞれ印加される２つの異なつた大
   きさの電圧パルスと、前記液滴の放出のために前
   記両圧電材料製細片に印加される電圧パルスとの
   重畳によつて行われることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ３ 変換器１１〜１４は記録担体に向く端部とは
   反対側の端部が橋絡部１８を介して結合されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の方法。 ４ 圧電材料製細片２０，２１，３０，３１の一
   方の側面側に位置する板２７，３７は金属から成
   り、両圧電材料製細片に対する共通電極として用
   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項に記載の方法。 ５ 並列にかつ互いに間隔をおいて配置された列
   状の圧電材料製細片の両側に電気的接続がなさ
   れ、かつ両側面がそれぞれ全圧電材料製細片を覆
   う板によつて覆われて成る記録液通路マトリツク
   スが、２個の圧電材料製細片について、圧電材料
   製細片に平行でかつ圧電材料製細片の長さの少な
   くとも一部分に亘つて分離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
   １項に記載の方法。