JPS59159358A - 圧電駆動形印字ヘツドおよびその製作方法 - Google Patents

圧電駆動形印字ヘツドおよびその製作方法

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JPS59159358A
JPS59159358A JP59030123A JP3012384A JPS59159358A JP S59159358 A JPS59159358 A JP S59159358A JP 59030123 A JP59030123 A JP 59030123A JP 3012384 A JP3012384 A JP 3012384A JP S59159358 A JPS59159358 A JP S59159358A
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

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】 〔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7仮が、(駆動エレメントの圧電
変形によって前日己インク〕1n路からmmずつ放出さ
れる、インクモザイク弐dピ録装置用の圧型部動形印字
ヘッドおよびこの印字ヘッドの製〔従来技術とその問題
点1 インクモザイク式記録装置の11+4成として従来2つ
の、構成が相られている。1つの構成において1・よ、
印字ヘッドは多数、/)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、子のノズルの人ロ
開1−コ部の前vr−(はそれぞれ棒犬のFfS電素了
がi’4F:設されており、その圧電素子(は電圧を印
υ++−すると曲がり、その際に一崗ずつ印字液がその
曲かつ7°こ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 4.8 d 5号公報−珍魚)。
十分に高い記録品質を得るために、個々の棒仄1ト電素
子は櫛の形態VC1F、とめられ、そのためVClつの
共通のブリッジによって互いに結合される。印字ヘッド
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%に公差の点で大きな9求を満たさなけれ1ばな
らない。同じ理由からノズル板および櫛は入念に調$さ
れなければならない。
そのほかに、@全方法にて誘電体合成値崩から液を収容
する通路を多数有するような印字ヘッドも(1]られC
いる(特開昭52−・190334J公報滲DN ) 
、、、ζ、の通路:・よ記録上1体jltllが同様(
/ζノズル板によって閉鎖さ7する。F+置市駆動下L
/メントとして1は、本来のインク通路を円1h伏Oて
取り囲むセラミック賀“が使用されて(・)る。所望の
、偽記録品質か得られるようにインク噴出:]を極ぐ接
近して並べて配設することができるように1゛るだめG
′こ、インク〕11]路はその・インク噴出口から故旧
状に配置6され、圧電セラミック・θはそのインク噴出
1]て対しである間隔を持って設けら71でいる。この
印字ヘッドは製作費用が比較的高価であり、さらに大き
な重量二を有し、それゆえこの種の印字ヘッドが高速に
移動するためには大きな加速力が必要である。
1へ発明の目的〕 本発明1ま、冒頭で述べた印字ヘッドを5機械的((安
定に構成し、かつその製作を著しく筒中化することを特
徴とする特0(川4u]の印字ヘッドのために、付7J
[]的(で、加1*すべき印字ヘッド車量を出来る限り
小さくする・i、’:、 ’9がある3、〔発明の構F
ji、 、1 この[目的(1本発明によれ(,1丁、インク]I回路
1弓:圧電材料′)qに111片か−・列に配列されて
成る通路ユr二ツ]・によって構成され、前Mr、刊1
片qま相転にある間隔を持9てif[?り11に配設さ
れて両(+1を電気的に接続されし2かも両1則が根に
よって14われるようにするこトt/こよって達成さ扛
る。
なお前記卸1片を、1−1−電Ht1から吸る中実の叛
に溝をたとえd′鋸VCよって作ることにより形成し。
この上うv(−して形成された1411片の+側たけを
、通路ユJニットな二)四&9するプξめ(l(、板に
よってネ襲うようにすることもできる。その場合、圧電
イ3ギ」からE7にる中実の板の残0ば一トイt+!1
(7)板を形成する。Lf゛電材料から成る谷細片の間
(Fl i、まこのようにしてインクのために矩11゛
チ状の1巾路が作られゐ。たとえは圧tti、イオ科か
ら成る2個の、固片に電11−(を・印η1〕−する七
、これらの肉類1片lま幅狭くかつ高さか高くなり、そ
の結果密閉さ孝1ノC曲路の横断mj漬が髪、及される
それKより印字液がその通路内に吸入さtする。21固
の細片の電気的接KKe部・\の電4千印す11を停止
トーすると、両1MIJ +4は元の)ヒVC戻り、そ
れにより]由1烙答4−電1fi急激ic縮小さ1tら
flる。ぞ−の結果その通路から印字数の放出がなされ
る。
細片の・j法オ、・よび、YItl 11−間の(旧?
i間1籟を、前11片間F[或さ7′V、、/、〕曲1
酪が1^接jIJ字7/ズノトを形成するようVC選定
す、;〕ことvat ’h’利である。この場庁には公
知の印字・\ラドと1・ま異なり分離さtまたノー【ル
板を用いる必要がな(なる。従って、7ノズル+〜と圧
電面との[1■1のとかく煩わL (”” ii周整、
あるい(−1/ズル板とインク通路を有する部品との間
の同様(て煩わしい調整をflなう必要かなくなる。
本発明による通路’J−=ニットは1サンドイツチ構造
1に構成さf+るので機械的(・C頑丈であり、それに
も拘わらず小さくかつ軽り、その結果印字−\ラドの非
常に高い移動速度が適[;すな力でもって勇l]′ヒに
なる。1[口路内に包ま才lているl代休(lまこの通
路のるように考えらt”i−るが、実際には、印字ヘッ
ドの前に配置さす−L−でいる記録坦体(で向かって1
分に太きな放出がなされることが確滌:さf1fζ4、
インク]1111裕の背冑I Jf i6j接印字面用
の(Ip破室吉1がj付さ)7,1いるので、狛、激々
匍断面積変化・/J、この方向i/i’−走る液体波の
反相を惹き起ζし、その結束押出される液体の大部分・
(・すFi[j緑用体の力面(/(放出されるようにな
る。
動作している通路のY’lJA +1#的変形が一伸の
り[Jスト−りの社矛でその通路に隣接する通路・\伝
達lSれるの全1511市するために、本発明の一つの
実施塵様において、/、1へ刷11片間にth+戊さ才
′1だI山路は1つおき((印r5中通路として使用さ
り、、 、そして印字用通路の間に位置1.て印字の!
こめに使用されない通路に、、ま弾性材料あろい・は空
気が充填される。通路に1つi、−きに空気を充填する
こと(!こより、印字ノズルとして使用さノ9るIl¥
1路の間では機(戒的結台つまりクロスト−り・、・、
;1:絶対に生じなくなる。印字液が印と(は、その通
路が印字液貯蔵室に向いた端部に至る士で完全Q′7″
閉鎖されるようにすること(でよって1制電することが
できる。
圧電H料製細片を支持板に堅く結合し、かっ圧ボ匂別裳
卸1片の椅方向膨張によって支持板従って通路ユニット
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(て有利である。さらL
F:細片が上1111をIII荷に金属嗅で補強される
鳴合には、この嗅か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、良好な機砿的特性か得ら
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利
喪細片全体の共通電極として使用することかできる。
支持体材料と11−:電拐伺とから成る二層材料を備え
、たとえは圧′直材11を鋸で切ること(でより卸]片
を製作するよう1(シフだ場合に・け、通路ユニットは
特に簡単i/(製作され祷る。、Ia片の−F側に適当
な電S St jG tJイ未カ玄ν1斤+y M  
l’−’m !am>2[1−J仁+ −y−m If
? m−)i=を取トJけるだけでよい3.同様i/i
ニー、I[n路に、は1つおきに弾性(′;A1寸たは
空気を−fヒ填するこ々ができる。
他の侍医利点ある印字ヘッドの製作方法によれば、両側
ICそれ−f′力、金属模の設けられた圧電材v1から
成る積層板が11mえら扛、この積層板ンζ・はある時
、dニ一方の側からそして寸だある時に1は他方の側か
ら交qに縦方向に1Fn路が製作さ〕1.る。桶路の深
さはその場合はぼ一つの囮恍11々七圧電本i別から成
る層とに亘って広がっている。適当な電気的接続を行な
った後、このようにして製作されたJl¥ll路板は少
なくとも一方の1ptoが一枚の連続板によって閉鎖さ
れる。このような構成によれば、通路板4ま縦方向i/
i’: 1j(@々の異々つた層に故意に割ることがで
き、その結果ポ圧を印加する1県に生じる引張応力はも
は−や・伝わることができないという付加的利点が得ら
、扛る。通路板が縦方向に多層に割られているにも拘ら
ず、装置全体の機械的安定性、は完全に保持される。
八%llJ 1%、17L r  O−IIX H) 
lulグ (141%Q 口Wz1/IC−し L  
’P L”−17乍XO]) 項の記載°から明らかになるであろう。
〔発明の実施例〕
次Vこ、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月され
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1’Q
体(たとえば通常の記録紙):(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4線8が案内されて
おり、この接続導線81はそのプラグ9を介して所望の
曲線、記号また・は像などの記録のだめの制御信号を供
給する制御機構(図示していない)に接続される。容器
7は印字ヘッドを含んでいるが、この印字ヘッドについ
ては一つの「拝能な実施例が第2図に図示されている。
印字ヘッドは通路ユニット10と印字液12用本発明の
他の利点は特許請求の範囲の実施態様0の 1−1 (+内には点線にてインク通路18〜16が描
かれており、これらのインク通M(42枚の板17゜1
8とそれらの間に配置さi′また圧電利科特細片2()
〜27とから形成さハている。理解を容易にするために
、そf′U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4.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[易合、細片の他側(d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4電性伺
料によっ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り1゜第
3図には第2図に示された通路ユニットの断面図が図示
されている。支持板17としてはたとえ(4ニツケル箔
が用いられている。このニッケル箔トには圧電(オ科″
R細片20〜27が設けられている。これらの細片に1
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。この例子11がなされている。さらにこの
第:3図において(tl 。
1つ先・きに形成されたJi路34 、 35. 38
内(で(はそれぞれ弾(zl−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5 n B m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JIB路1
3〜16)の間隔は1.50 tt mとなり、1つの
印字ノズルの左端(または右端)からそれ(屹隣接する
印字ノズルの左端(または佑端)寸での間隔は2 (1
071mとなる。このことは、17nごとに5イ固、り
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ケ得
るために、tよ、通路コーニーツトの長さは約10I朋
の大きさしてするとよい。支持板17の厚さおよび覆板
18の厚さ・1は共に約20μmの大きさである。
第4図に・f!、第3図に示した部分の一部が2つの異
なっだ状←−にて拡大1.て示されている。実線は、1
1:型材料から成る画、細片20,21の電気的接続部
((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/辷状態を示している。
一方点線は、圧電(」桐から成る細片がその元の形(1
京彩)に戻された状態を示している。従ってこの第1図
からは、圧電材料製細片に電圧を印加すると通路断面漬
が拡大され、このようにして印字液が飼7Il的に通路
内に吸入されることがわかる。
電圧印加を短絡すると紹1片は元の形に戻り、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・は通路ユニットの前側に液滴として噴出され
る。
第5図は通路ユニット40の他の実施例の断面図である
。この通路ユニットは圧電材料から成る積層板/11に
よって主として構成されており、この積層板4]は両9
1 ttc金属膜42,4.8が設けられている。この
積層板4]内にはその+側しよび]ミ側から交互に通路
44〜47がたとえば鋸による切断(・でよって形成さ
れている。通路はこの実施例にむいてはそJ’Lぞれ一
つの金(イ)III c!: FF電材料から成る層と
に亘って形成されている。しかしながら、これらの通路
はYト電材料牟ら成る層の幅全体に負って必ずしも形成
さねなくてもよい1、llt]路゛佳1つおきに空気が
入れらね、インク貯蔵室に7・まシて閉・鎖されるよう
にしてもよい。
通路を鋸によって形成する代わりに、形状的に関連した
積層板を用いることもできる。このよう々装置[、%−
いてJよ圧電材料製細片に1は両1111に同じように
金属膜が設けらハ1、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刀1」すると対称−一!゛−,
,−一一一一−”− 的な状態が現われ、そのために圧電素子が変形しても通
路ユニット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i48.49によって行なわれる
ようにするか、あるい1佳板49だけで行なわれるよう
にしてもよい。なお板ル通路ユニット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北
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:(」科製細片の縦方向への膨張をこの細片の+側
の補強体によっても阻I卜することにより、細片(d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3
0%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、従って全
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」9ける通路ユニットの他の利
点は、圧電材別製細片の変形によって惹き起こされる縦
方向への引張応力が故意に圧電材料を縦方向に幾重にも
割ることにより抑制され得るという点にある。その際に
細い横方向の割れ目が生じても通路ユニット全体の機誠
的安定性は変わ・よない。
六16図にノま他の実施例が概略1gT面図にて示され
ている。この実施例(、〆こおいては、たとえば分解望
却を高めるため1で、2個の通路ユこ;ット50,60
が密接してパックされて配設されている。第(i図VC
(・ま図面表示を簡単化するため11こ2個の通路ユニ
=ット50.60しか描かれでいないだけで、必要な場
合にはこの種の多数の単列形通路コーニットを1つのブ
ロック[tとめることができる。さらに第6図かられか
るように、中央の板51(d同時に上側の通路アレイ用
の覆板およびF側の通路アレイ用の横板として使用され
でいる。手込1〜だように、この板51を導電性月材わ
)ら形成する場合Vこθよ、圧電材料から成る一1= 
11II 、削片および7” 11+!I紬片用の共通
電極をこの板51によって構成することができる。さら
に第6図の実施例においでttま、インク通路52,5
3.61はニタ1]に伝いrfc位置をすらされて配設
されている。このようにすることによって、簡キな方法
にて高い分屓能を得ることが(1呻 ヘッドと記録紙との間の相対運動に応Iって異なった時
点11こて1Jill飾−\れる□Qy 贋がある。さ
らVC(ンク通路のUなった夕IJ i/Jυコ、&¥
なった色の印字dIi、を供給する0とかでき、その、
結果多色の1j[:録を行うことも1月n)シVCなる
第7図V1インク通路70の縦1析而図である。両国板
71−.’72のほかに、右端領域c′鴛て1は圧電イ
〕料7:(の一部が設けら′I″1ており、この圧電材
月部祠、lまインク噴出1−、、、’−,I VD高さ
を小さくしている。イン、り通路70はそのようにし7
て大きな容積従って仄きなイン、り噴出躯を有し、その
場合に液温j (1) :Mは変化しない。インク両路
の高さだけが変化するので、相q、の間隔・廿要求され
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(・(示(−1た印字ヘッドと類似のト
IJ字ヘッド80を示す。この印字ヘッド80において
1づ:、41固のj市1拓コ〜ニット81〜84が密4
度して用の4個の分割さねた貯破室85〜88が設けら
んだ場合VC%ま、良好なカラープリントを、たとえは
スチール千二夕によっ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図はインク毛ザイク式印字装袴の概略外観[!SJ
、第2図は印字ヘッドの一実施例の概略斜視図、第3図
、はその実施例ICおける通路コーニットの一例を示す
断面図、第4図は第3図に示し)こ通路ユニットの2つ
の異なった状輻を示す部分断面図、第5図1・ま通路ユ
ニットの他の例を示す断面図、第6図は二列配置された
通路コーニットの断面図、第7図〜・ま一つの通路の線
断面図、第8図は四夕1」配置された通路ユーット全備
えた印字ヘッドの4[株]略斜視図である。

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W[,6印字液が駆動エレメントの圧電変形に
    よって目汀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ッ
    ドにおいて、前記インク通路(13〜+6;/14,4
    5;52、 53. 61. )は圧電材料製細片(2
    0〜27)が−夕I]に配列されて成る通路ユニット(
    10;40;50,60)Kよって構成され、ml記細
    片は相Lj、にある間隔を持って並列に配設されて両1
    則を電気的に接続され、しかも両側か板(17,18;
    48,49)によって覆われていることを特徴とする圧
    電駆動彫印字ヘッド。 2 )  n’i■niルJ片(20〜27)の厚さお
    よび相〃の間1冶は目iJ記細片の間に形成される+1
    1’i路(1:3〜1−Ci :44. 45 ;Ci
    2. 53.  (11)が直接印字ノズルを形成する
    よう(で武定されていることを特徴とする特、vl:請
    求の範囲第1」η記1i、15のq−電駆動形印字一\
    ツド。 3)  rm記細片の間に形成きれる通路(13(〜1
    に: 44. 45 )idlつおきに印字ノズルトシ
    て使用されることを特徴とするt侍泊請求の範囲第1頃
    または第2頃A1;載の・1「電駆動月矛印字ヘッド。 4)MIJ記汁電拐11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(2
    0〜27)のだめの共曲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頃ないし第;3項のいずれ
    かに141載の圧電、駆動()・e印字ヘッド。 5)少なくとも削記板(17)は圧電材料製細片(20
    〜27)の乏i形によって曲げが惹き起こされないよう
    な1早さを有することをt時徴と1゛る′特許請求の範
    囲第、i T+″]記載のFl:型部11j形印字−\
    ツド。 6)  r」i月「;圧電材月特細11VよI: ft
    1ll VC補助的に金属喚を備えていることを特徴と
    する特許請求のml′l囲第1項第1項第5項のいずれ
    かにn「)載の圧電駆動上印字−\ツド。 7)山J記インク通路(70)の高さIc1インク11
    &↓出lの領威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項のいずねかに記載の
    圧電駆動上印字ヘッド。 8)  E1字液を収容するインク通路の形態の印字ノ
    ズルを備え、前言[シ印字欣が駆動ゴーレメントの圧′
    6変形によって前記インク通路から一崗ずつ放出される
    よう(/こしたインクモザイク式記録装置用の圧電、駆
    動形印字ヘッドの製作方法において、支持板(17)の
    −力の表面−F−(で少なくとも細片)形状に導電膜を
    取イτ1け、この導電+g上に・・」、卸1片ffe状
    の圧市拐料を設け、この圧電相科製細片(20〜27 
    ) 9ま二つ1阻にて”ET+、気的疋接、続し象へ(
    I8)をそrt姓=対し7で#(’:縁して限けるよう
    (4−シたことを動機とする圧電(駆動形印字ヘッドの
    製作方N’、4t 、。 9)支持体1”A’ fF吉圧′i)4月相とから成る
    二層板を設け、この二層板内に圧電材料の領域部を部タ
    ト的に除くことによりn)]片を作り出すことを特徴と
    する・持r[請求の範囲第8r01je載の製作方法1
    ゜ l(])前i1[支持体ト4ト」とし″C金属か甲いら
    れイ)ことを特徴とする′持ご/I請求の範囲第8頃ま
    た・r」、・利9項111シ載の製作方法。 11)印字液を収容ずゐインク通路・ノ)形態の印字ノ
    ズルを11−マ、前記印字液が駆動エレメントのF「事
    変1[今によっで前8[]インク4路から−P薗ずつ放
    出されるようにし/i−インクモザイク式記録装置用の
    L■−型部動形印字一\ツドの製作方法において、両4
    011に金属模(42,13)を備マーている圧電材#
    ’)(11)から成る積層板を形成[2、そL2である
    時、よ一方の11111からぞし2て寸だある時は他方
    の(IIυから9:ri−にほぼ2つの層に亘って広が
    っている翔j片を前d[)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(てして得られた板を少なくとも一一力のll
    Iが一枚の連続板(・1.8.49)によって閉鎖する
    ようにしたことを特徴とする1]三電型部形印字ヘッド
    の製作方法。 12)前記圧電材料は形成すべき細片の縦方向に少なく
    とも11川割るようにす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。
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