JPS60116462A - 記録装置の分解能を高める方法 - 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、若干藺゛散の列状に配ＩＷされた圧電変換器
を有する記録ヘッドを備え、その圧電変換器の圧電変形
によっ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′Ｍ能を高め乙方θモ
、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ｒににインクモザイク記録装置のｊ挿作方法
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［ｒ１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１・才、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、しかも場合によっては文字がゆがめられてし２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
のインクモザイク紀Ｒ装冒における分解能を、簡単な方
法でかつ変換器を付加することな（高Ｖ）ることかでき
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。

ｒ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
って配置されかつ両側に電気的接続がなされ、そして両
側面が板によって覆われ、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、そして、両圧電材料製細片は少なくと
も一時的に異なった大きさで変形させられるととにより
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ｔ−ｉ＝記録ノズルとなる。従
って、分＃Ｌ７た穴マトリックスは省略することができ
る。たとえば、圧電材料製細片に雷ＦＦ力（印加さ→す
ると−どの庄常〃暫制釧円は線層くかつ高くなり、それ
により記録液通路の横断面積が増大する。それによって
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、圧電細片は同時に短ぐ
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った大き
さの電ＩＥ（＋−印加されることによって異なって変形
しても、記録液１山路内に記録液を吸引するだめの光分
な大きさの横断面、積増穴が生じ得る。しかしながら、
両圧軍細片の長さの、膨張が異なることにより同時に変
換器は若干的がり、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った長
さの膨張しまたがって変換器の曲げが維持された−！捷
で、変換器の両圧電細片の変形が元の状態に戻ると、曲
がっていない状態での変換器位置に対して横方向にすら
されて液滴が放出される。記録担体が１１０常のように
ハピ録液（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ｊ“れは（Ｊぼ記録液曲路
口の位置すれと一致するようになる。

記録液「［１１回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１ｆ軍細片に同時に印加される
？Ｉｙ圧バルヌイニ、実際に曲げを惹き起こして保持す
る」二うな、両ｌ−Ｅ市細片にとって異なった大きさの
直流′市１モを重畳させることによって実現することが
できる。

偏位の際にトオ個々の変換器の質宿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
１．＋変ｉ萼器によって作られた液滴間ようにすること
に」：って可能である。再びインクｊＱ路の間１隔が約
２５ｏ／Ｉｍであるような記録ヘッ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
′亀変換器が一方向捷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って実現さ
れる。

このようにして、１　ｎｕｎ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
状態をも同嵌に利用するようにした場合には、ｌ　ＩＩ
Ｉ＋＃当たりの液滴の数は二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ツ成分は重畳
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、それにまり液滴には速度の横軸
方同成分が重畳されるようにすることも可能である。そ
れによって、記録担体モ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っ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
圧電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１ｆパル
スに、両１＋：、電細片にとって異なった大きさの２つ
の電圧パルスを重畳させることによって、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ｌレスは異
なる振幅あるいは異なっ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１戊分が
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だめの、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ｌ′″イ１り出悟敗文
［ｌ一本土へ書１１人しらにナスとシによって得られる
。それによって、変換器全体を１つのユニットとして取
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
必要であった個々の変換器を相互ｌ二整列させるための
とにか（費用のかかる調整作業を省略することができる
。

場合によっては、圧電細片の一方の側面に配置される板
を金属によって構成し、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って、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１；ｊ゛加的電気的接続部は
省略することができる。

インク放出の有利な改良は、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っ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」：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って互いに配置された圧電材ｒ
４−製縄片の列から成り、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
を覆う板によって覆われて成る記録液（インク）通路マ
トリックスが、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っ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
の変換器によって形成される。

〔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によって、記録担体（た
とえば１角常の記録紙）３が、間隔保持体５を介して各
型７の端面６近くを矢印方向に動かされる。各藩７内Ｃ
二は秦続導腺８が案内されており、この接続導線８は、
プラグ９によって、所望の血脈、記号あるいは隊などを
記録するだ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。各基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ッド
を有している。

記録ヘッド１０は列をなす圧電変換器１１−１４と、記
録液１６の貯蔵器１５とから構成されている。変換器１
１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図かられかるように、圧電変換器１１〜
１４は背部が共通の橋絡部１８を介して互いＺ二結合さ
れている。なお、原理的には、各変換器は個別に構成し
そして記録ヘッド内に分１１シ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ｔに互いに並列に列をなして配置し、そして
第２の板によって覆うようにすることによって、閉じた
インク通路マトリッ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ットが板に形成される。

このようにＬ２て、第１図に示した実施例（二おいて使
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１１．１４は破線で示し
である。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＋、ＸＤＣ＆、１ＪＩＩＩ−！−ＱｎＱ
１１−１．−）ｉｆｉイ１１１１ｉＥ；Ｉ−Ｌ１１Ｊ’
４し１電気的接続部２２〜２５が設けられ、そして両千
電細片２０．２１は２個の板２６．２７の間に配置され
ている。画板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
に幅狭ぐしかも短くなる。第３図に示すように、両田電
細片３０．３１に異なった大きさの電圧が印加されると
、圧電細片は３つのディメンションに異なった長さ変ｒ
ヒ、を生じる。両圧電細片が異なっ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っているにも拘らず、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ｒ＋ｈｉずがその一１捷維持される
と、液滴は実質的に位臂をずらされたインク通路１コか
ら放出されることになる。

第４ａ１図およｒ１第４１）図には変換器の両圧電訓片
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図には圧電刊１片３０への印加電子
が図示され、一方第４ｂ図には［］Ｅ電細片３１への印
加電圧が図示されている。しかして、時点１１で両圧電
細片３０．３１には同じ大きさの電圧がＢＪＩ加され、
この！：Ｉ］加電圧は時点１２寸で一定に保持され、そ
の後再ｒト急激に出発値に戻される。両ＩＦ電縄片に印
加されるこのような矩形波パルスの助けによって、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・＼の宙１モ印加によりインク通路の横
断面積が」着火せ［、Ｖ）られ、インクが・インク通路
内に吸引される。時点１２でインク通路の横断面積した
がって容積が急激に縮小せしめられ、それ囚）え記録１
旦・本の方向へ液滴が放出される。この場合には変、莢
器エレメントの曲がりは生じない。

時１范１３で、両圧電、ＭｊＩ片（−トオ大きさが同じ
でしかし２なから１１″負の符号が反対である例えば２
０Ｖ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１１８大は生じない。時点１４でこの印ツ
ノ１岨圧には時点１１〜１２間の如く例えば１００Ｖの
電圧パルスが重畳され、時点１５４で継続される。時点
ｔ６で両圧電細片３０．３１への印加電子は出発値に戻
される。時点１４〜１５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ぬられる。時
点ｔ５でこの横断面積」・ａ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−ま捷維
持される。時点ｔ６に至って初めて、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肉の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′禄ドツトの
位置は静止しだ変換器によっ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回けて偏位
さ伊られ、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ｄには、同様に全変換器が液滴の放出前に他方
の１則に向けて偏位さすられ、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［２て作１戊可能
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って、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
。

＠１図ないし第５図に基づいて説明した実施例は［’ｌ
を理解し易いようにするだ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
および記録ヘッドの有利な構成が示されているにすぎな
い。従って、本発明の枠内で、同様に、個々の変換器を
種々異なっだ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、液滴に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だ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
、そしてとのた、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
あ捷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って動作させること
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；二１つの記録ヘッド
し、たがって１つの制御用電子回路が必要とされるだけ
である。従って、分解能を高めるための付加的な費用は
最小限にとど、Ｖ）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−ラ
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ミ・ｂ 図に示した記録〜ラドの横断面図、第ト蛸よ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図は異なった時
点にインク通路によって形成される記録ドツトについて
説明するだめの説明図である。 １．２・・送りローラ、　３・記録担体、７・容器、　
８・・凄続導線、　９・プラグ、　１０・・記録・＼ラ
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、　２０．２Ｌ３０．３１・・圧電細片、
　２２，２３，２４．２５・電気的層続部、　２６．２
７，３６．３７・・板。 ＩＧ２ ＩＧＩ − Ｏ− −

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■）若干個数の列状に配置された圧電変換器を有する記
   録〜ラドを備え、前記変換器の圧電変形によって記録液
   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＋１ｌ−１４）は２個の圧電材料製細片＋２０．２
   １　；３０．３１）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）によっ
   て覆われ、前記圧電材料製細片（２０，２１；３０．３
   １Ｊ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が形成
   され、前記両圧電材料軸細片＋２０．２１　：：’Ｉ１
   １．３１１は少なくとも一時的に異なった大きさで変形
   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）前記具なった大きさの変形は、前記両圧電材料製細
   片にそれぞれ印加される２つの異なった大きさの電圧パ
   ルスと、前記液滴の放出のだめにｈＭ記両圧電材料裂細
   片にＦＩＪ：ｏｎされる電圧パルスとの重畳によって行
   な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（１１−１４１は記録担体に向く端部とは反
   対側の端部が矯絡部（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１ＩＪｊまたは第２項記載
   の方法。 ４）　圧電材料製細片Ｔ２０．２１　；３０．３１Ｊ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菫気的腰続がなされ、かつ両側面
   がそれぞれ全圧電拐料裂細片を覆う板によって覆われて
   １戊る記録液通路マ）　ＩＪラックス、２個の圧電桐材
   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って分離されるこ
   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
   ずれかに記載の方法。