JPS60180850A - インキ記録装置用の記録ヘツド - 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、圧電式の駆動部材を有し、該駆動部材の形状
が適当に極性を与えられた制御パルスによって変えられ
、かつ制御パルスの作用ヲ受けて膨張段階中インキが共
通のインキ供給通路を介してインキ貯蔵部から吸込まれ
かつ膨張段階に次いで行なわれる収縮段階中にインキ滴
の形状でわずかなインキ容積が噴出されるようになって
いる、インキ記録装置用の記録ヘッドに関する。

従来の技術 インキ記録装置の主要作用原理は、変圧部材、有利には
圧電式の変圧又は駆動部材の作用を受けて流出ノズルか
らの滴下形式のインキ噴出を行なうということにある。

圧電式の駆動部材並びに流出開口および供給系からイン
キを供給するだめの供給部を有するインキ通路は周知の
ようにいわゆる記録ヘッド内に統合されている。駆動部
材は公知の記録ヘッドでは圧電小管の形状を有し、該圧
電小管はインキ通路を長さの一部に亘って取囲んでいる
。圧電小管を適当に制御したばあい圧電小管の幾何学的
寸法が変化しかつインキ通路の内部で圧力波又は衝撃波
が生ぜしめられる。これによって、記録担体に対向する
インキ通路の流出開口からインキ滴が噴出させられる。

記録ヘッド内のこのように配置された多数の駆動部材の
個々の制御によって、パターン状に構成された図形を任
意の形式で生せしめることができる。

このように構成された記録ヘッドは実際の使用において
申し分なく適しているがしかし、このような記録ヘッド
の製作に関して問題点がある。

発明が解決しようとする問題点 前記問題点はほぼ、個々７のインキ通路およびインキ通
路を取囲む圧電小管がそれぞれ極めて正確に取付けられ
かつ調整されかつ注造されねばならないということに起
因している。これに関連して費用も著しく嵩むようにな
る。例えば流出開口の数を増すために、記録担体に対向
する記録ヘッド端部の分割は極めて密接して行なわれね
ばならない。従来ではインキ通路は、開口直径がインキ
通路直径よりも小さいノズル板によって閉じられている
ので、テクノロジー的な理由からも制限を受ける。

特に前記問題点を軽減するために駆動部材としていわゆ
る圧電コームを使用することが公知となっている８この
ばあい駆動部材はくし状に成形されたピエゾセラミック
材料から成っていて、この駆動部材の歯部はそれぞれ流
出開口の前に配置されている。圧電コームの歯部は制御
時に曲げ振動体のように作用する、即ち歯部は該歯部に
属する流出開口の方向に迅速に移動しかつこのようにし
て滴下噴出を生ぜしめる。このように配置された記録ヘ
ッドと関連した問題点はほぼ、副次的作用を緩和および
制限するだめの特別な措置が与えられねばならないとい
う　−ことにある。このような作用はこのような記録ヘ
ッドの運転中特に不都合な作用を及ぼす。

本発明の課題は、著しい費用をかけずに製作でき、かつ
、ノズル板を使用することなしに流出開口を密接して分
割できひいては著しく多数の流出開口を設けることがで
き、かつ、滴下噴出の際に確実な作業形式を保証でき、
かつ、同時に低い制御電圧で作業できるように、冒頭に
述べた形式の記録ヘッドを改良することにある問題点を
解決するだめの手段 本発明の構成では、圧電式の駆動部材として両側で接触
する圧電板が設けられていて、該圧電板がそれぞれ多数
の切欠きを有していて、該切欠きが上側範囲で流出開口
をかつ中央の拡大された範囲でインキ室をかつこの拡大
範囲に続く狭められた範囲で絞り通路をかつ下側の再び
拡大された範囲でインキ供給孔を形成しており、かつ、
圧電板がそれぞれ１つのスペーサ部材を間挿して互に隣
接して配置されており、更にスペーサ部材がインキ供給
孔の範囲でインキ供給孔に相応する開口を有しておシ、
かつ、圧電板およびスペーサ部材が共通のブロック内保
持されている。

実施例 第１図の実施例は本発明を理解するために必要な構成ユ
ニットを有する本発明により構成された記録ヘッドを図
示している。滴下噴出のだめの駆動部材として圧電板１
が設けられていて、該圧電板は所定の形式で成形された
多数の切欠きを有している。上側の切欠きは記録ヘッド
の流出開口２を成していて、かつ、流出開口は第１図に
よる実施例では本来のインキ室３に向って下向きに拡大
されていて、かつ、このインキ室には絞シ通路４として
作用する収縮部が接続されていて、かつ更に下側範囲で
は切欠きは実施例では円形に形成されたインキ供給孔５
を成している。前記形状で形成された圧電板はそれぞれ
スペーサ部材６によって仕切られて密に互いに接するよ
うに組立てられている。スペーサ部材６はインキ供給孔
５の範囲に同様に適当に成形された開ロアを有している
。圧電板１およびスペーサ部材６全体は共通のブロック
８内に保持されている。記録ヘッドの圧電板１の数ひい
ては流出開口２の数は最近ノズル式記録ヘッドに課せら
れている要求に適合されている。

例えば記録ヘッドの外寸法が通常の値を上回ることなし
に、６２又は４８個の流出ノズルを設けることができる
。

圧電板を接触させるために２つの導体フィルム９ａ、９
ｂが設けられている。導体フィルムを介して圧電板は例
えばパケット形式で角隅部でろう接されている。記述の
構成部材から構成された記録ヘッドはカバー１０によっ
て取囲まれている。このカバーは記録ヘッドの所望の外
部形状に相応して構成されている。共通のブロック８並
びに外側のカバー１０は有利にはプラスチック部材であ
る。実施例ではカバー１０は突起状の附加部１１を有し
ており、該附加部１１はノズル開口寸法を維持する。

第２図では切断線■−■に沿った第１図による記録ヘッ
ドの断面図を示している。このばあい圧電板１はそれぞ
れスペーサ部材６から側方に突出している。これによっ
て簡単に導体フィルム９ａ、９’ｂに接触させることが
できる。更に第２図から明らかなように、右側の導体フ
ィルム９ａを介して圧電板の一方の側がかつ左側の導体
フィルム９ｂを介して圧電板の他方の側が接触させられ
る。

このばあい第１図および第２図で図示された記録ヘッド
の作用形式は次の通シである。

導体フィルム９ａ、９ｂを介して圧電板１を適当に制御
したばあいには圧電材料の分極方向および制御パルスの
極性に関連して切欠きによって規定された範囲の拡大又
は収縮が生ぜしめられる。特にインキ室３の範囲で圧電
材料の形状変化が生せしめられる。詳細には滴下噴出は
次のように行なわれる。流出開口２が完全に又はほぼ閉
じられている不作用状態から出発して適当な極性の制御
パルス・によって膨張段階が生ぜしめられる。このばあ
い範囲２，３．４．５が拡大する。流出開口２の範囲で
は内向きに彎曲したメニスカスが生ぜしめられかつイン
キ供給部を介してインキが流れる。制御パルスの終了又
は制御パルスの極性逆転によっていわゆる収縮段階が生
ぜしめられ、これによってわずかなインキ容積が流出開
口２を介して外方に押され、このばあい同時に流出開口
が収縮することによって申し分なくインキ容積が途切ら
れる。

これによって途切られたインキ容積は極めて迅速に球形
状をとりかつ小さな滴として飛散する圧電板の形状変化
と関連した圧電板の厚さ又は強さの変化はこのばあいス
ペーサ部材の弾性によって完全に又は申し分なく吸収さ
れる。これによって膨張段階中の吸込み過程がかつ収縮
段階中の噴出過程が助成される。装置は短かい行程のみ
を有しているので、特に長いインキ通路が設けられてい
ないので、附加的な流れ抵抗は生じない。これによって
著しくわずかな制御電圧によって作業できるようになる
。

個々の圧電板を分離するスペーサ部材としては交互に硬
質で導電性の材料と弾性的で非導電性の材料とから成る
スペーサ部材が使用される。第６図では相応の配置形式
が示されている。

このばあい第１図■−■線に泊った断面図で図示されて
いる。圧電板はそれぞれ非導電性のスペーサ部材６と導
電性のスペーサ部材６ａとによって分離されている。導
電性のスペーサ部材６ａを介してそれぞれ２つの圧電板
の接触面が共通に制御される。このことは実施例では導
体フィルム９ａを介して行なわれる。圧電板のそれぞれ
別の接触面は第２の導体フィルム、実施例では導体フィ
ルム９ｂを介して接触させられる。このことはいずれに
せよ、このばあい連続する圧電板１がそれぞれ１８００
だけ回動させられた分極方向を有することを前提とする
。例えば金属薄板である導電性のスペーサ部材６ａはイ
ンキ温度を一定に維持するための熱伝導のためにも用い
られる。これによって同時に接触化費用が節減される。

実施例によれば、スペーサ部材はサンドウィッチ状に構
成されている。第４図ではこのだめの実施例を示してい
る。スペーサ部材の導電性の金属層６ｃは同時に、接触
のだめの圧力波を抑制する材料としてかつ熱伝導体とし
て用いられる。スペーサ部材の非導電性の材料６ｂは圧
力波を吸収するために用いられる。この構成によってク
ロストークが著しく減少される。

本発明の実施例では、圧電板の切欠きは直線的にのびる
切断縁を有している。このだめの実、　雄側は第５図お
よび第６図で図示されている。

詳細には第５図では圧電板１３がかつ第６図ではスペー
サ部材１４が図示されている。この実施例の利点は特に
圧電駆動部材の製作が簡単であるということにある。何
故ならば個々の圧電板内の切欠きが例えば自動化可能な
切断行程で製作できる直線的な切断縁を有しているから
である。このように形成された圧電板１３とスペーサ部
材１４とを有する記録ヘッドを構成することは第１図に
基づいて記載された形式で行なわれる。交互の接合によ
って多数のインキ室３が形成され、該インキ室はそれぞ
れ流出開口２と絞り通路４に接続される。共通のインキ
供給孔５および開ロアを介して図示されてないインキ貯
蔵部からインキ室３にインキが供給される。圧電板１３
とスペーサ部材１４とから形成されたユニットは、第１
図および第２図に基づいて記載されているように、導体
フィルムを介して接触させられかつ共通のブロック内に
保持される。作用形式に関しても第１図および第２図に
関する記述が当て嵌る。

本発明の別の実施例によれば、圧電駆動部材として次の
ような圧電板が設けられている。即ちこのばあい切欠き
は片側にのみ配置されていて、かつ、流出開口、インキ
室、絞９通路およびインキ供給孔を形成する範囲は一方
では圧電板の切欠きによってかつ他方では共通のブロッ
クの側壁又は外側のカバーの側壁によって形成されかつ
制限されている。

この実施例は第７図で示されている。圧電板１５は片側
で直線的な切断縁を有する切欠きを有しており、該切断
縁は流出開口２、インキ室３、絞り通路およびインキ供
給孔５の制限部を成している。それぞれ別の制限部は本
実施例ではブロック８の壁によって形成される。板状の
スペーサ部材１６は同様に直線的な切断縁を備えた切欠
きを有しており、該切欠きは圧電板１５内の適当な切欠
きと共に共通のインキ供給部を形成している。この実施
例に関連した利点は、所要の圧電材料を節減しかっこの
ように成形された圧電板をわずかな費用で製作できると
いうことにある。

圧電板１５およびスペーサ部材１６が片側で不動に互い
に結合されるばあいには、滴下噴出を生ぜしめる圧電板
の形状変化はな１ぼ流出開口２、インキ室３、絞シ通路
４およびインキ供給孔５の範囲でのみ生ぜしめられる。

第７図ではこのような結合は鎖線により制限された範囲
１８によって示されている。実施例では圧電板とスペー
サ部材とは範囲１８で接着によって結合されている。こ
のようにして、適当な制御パルスに基づく圧電板１５の
変形はほぼ範囲３，４．５においてのみ生せしめられる
。

これまで記述した実施例では、第１図の記述において言
及された圧電板は両側で接触させられている。接触層と
インキ液体との間の直接的な接触を避けるために、イン
キで充填された内室の範囲で圧電板に絶縁被覆層を設け
ることが提案されている。

このための実施例は同様に第７図で示されてお９、この
ばあい絶縁被覆層１９は一点鎖勝で示されていて、かつ
範囲２．　３．　４．　５を制限する切断縁に沿って圧
電板１５に設けられている。類似の形式でこのような絶
縁被覆層を前述の実施例により成形された圧電板にも設
けることができる。

第８図の記録ヘッドの実施例では、記録ヘッドは損失イ
ンキを受容するだめの附加的な装置を備えている。第８
図で図示された実施例はすでに第１図により記述された
記録ヘッドを第１図で用いられた符号を以って示してい
る。このばあいカバー１０はいくらか拡大されていてか
ツ例工ばフェルトリング２０のための切欠きを有してい
る。フェルトリング２０は有利には保持体２１内に固定
されておシ、該保持体は必要なげあい手で交換すること
ができる。このばあいカバーの上側の面はフェルトリン
グ２０の方向にいくらか傾けられている。第８図に基づ
き記述された実施例は、記録ヘッドが組合わされたクリ
ーニング、洗浄およびシール装置を備えているばあいに
は特別な利点をもたらす。

本発明による記録ヘッドは本発明の別の実施例によれば
流出開口の範囲でインキを加熱するだめの装置もしくは
記録ヘッド全体内のインキを加熱するだめの装置を有す
ることができる。

公知の形式でインキ加熱は、共通のブロック内に加熱板
又は加熱巻線を挿入することによっても行なうことがで
きる。温度フイーラは流出開口の範囲で有利に２は流出
開口の両側に配置されている。

本発明による記録ヘッドは特１（有利には大量生産に適
している。何故ならば製作のために必要な個々の作業過
程を容易に自動化できるからである。更にインキ通路の
流出開口の手前に配置された適当なノズル板も使用せず
に済むので、費用を著しく節減することができる。更に
樹脂で注造する際の著しく密接しかつ極めて小さなノズ
ル開口の製作と関連した問題蔑も生じない。

発明の作用効果 本発明による記録ヘッドの著しい利点の１つは製作費用
が節減されるということにある。何故ならば従来多くの
連続した作業過程を必要としたインキ通路、インキ室、
駆動部材および絞り範囲の構成が今や圧電駆動部材の形
状付与によるだけで得られるからである。従って圧電゛
駆動部材を制御するだめにわずかな制御電圧を必要とす
るに過ぎないという別の利点が得られる本発明の有利な
実施態様の構成は、駆動部材として使用される圧電板お
よびスペーサ部材の成形、かつ、駆動部材の制御、特に
接触並びにインキ加熱に関する。これらの実施態様は特
に、記録ヘッドの製作に関して有利である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は本
発明による記録ヘッドの第１実施例図、第２図は第１図
■−■線に治った断面図、第６図および第４図はスペー
サ部材の詳細を示した図、第５図は圧電板の構成を示し
だ図、第６図はスペーサ部材の詳細を示しだ図、第７図
および第８図は本発明による記録ヘッドの別の実施例図
である。 １．１３．１５・・・圧電板、２・・・流出開口、３・
・・インキ室、４・・・絞り通路、５・・・インキ供給
部、６．１４・・・スペーサ部材、７・・・−口、８・
・・ブロック、９ａ＋９ｂ・・・導体フィルム、１０・
・・カバー、１１・・・附加部、２０・・・フェルトリ
ング、２１・・・保持体、 ＦＩＧに ）スＲ−ツ＋１１才 ＦＩＧ　３ ＦＩＧ　６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　圧電式の駆動部材を有し、該駆動部材の形状が適
   当に極性を与えられた制御パルスによって変えられ、か
   つ制御パルスの作用を受けて膨張段階中インキが共通の
   インキ供給通路を介してインキ貯蔵部から吸込まれかつ
   １膨張段階に次いで行なわれる収縮段階中インキ滴の形
   状でわずかなインキ容積が噴出されるようになっている
   、インキ記録装置用の記録ヘッドにおいて、圧電式の駆
   動部材として両側で接触する圧電板（１，１３，１５）
   が設けられていて、該圧電板がそれぞれ多数の切欠き分
   有していて、該切欠きが上側範囲で流出開口（２）をか
   つ中央の拡大された範囲でインキ室（３）をかつこの拡
   大範囲に続く狭められた範囲で絞り通路（４）をかつ下
   側の再び拡大された範囲でインキ供給孔（５）を形成し
   ておシ、かつ、圧電板（１，１３，１５）がそれぞれ１
   つのスペーサ部材（６，６ａ、５ｂ、６ｃ、１４．１６
   ）を間挿して互に隣接して配置されており、更にスペー
   サ部材がインキ供給孔（５）の範囲でインキ供給孔に相
   応する開口（７）を有しており、んつ、圧電板（１，１
   ３，１５）およびスペーサ部材（６，６ａ、６ｂ、　６
   ｃ、１４．１６）が共通のブロック（８）内に保持され
   ていることを特徴とするインキ記録装置用の記録ヘッド
   。 ２、圧電板（１）の切欠きおよびスペーサ部材（６，６
   ａ、５ｂ、６ｃ）の開口（７）が曲線状の互いにほぼ対
   称的な切断縁を有していて、該切断縁が記録ヘッド内部
   でインキ範囲を制限している特許請求の範囲第１項記載
   の記録ヘッド。 ３、圧電板Ｃ１３，１５）の切欠きおよびスペーサ部材
   （１４）の開口（７）が直線的に互いにほぼ対称的にの
   びる切断縁を有していて、該切断縁が記録ヘッド内部で
   インキ範囲を制限している特許請求の範囲第１項記載の
   記録ヘッド。 ４、圧電板（１５）の切欠きが圧電板（１５）の一方の
   側にのみ形成されていてかつそれぞれ直線的にのびる切
   断縁を有しており、かつ、記録ヘッド内部でインキ範囲
   が一方では切断縁によってかつ他方では共通のブロック
   の内壁によって制限されている特許請求の範囲第１項記
   載の記録ヘッド ５、圧電板がその表面の部分範囲に亘って切断縁に沿っ
   て絶縁被覆層（１９）を備えている特許請求の範囲第１
   項から第４項までのいずれか１項記載の記録ヘッド。 ６、　切欠きの上側範囲によって形成された流出開口（
   ２）が圧電板（１，１３，１５）の不作用状態で、膨張
   段階中拡大しかつ収縮段階中収縮する規定された横断面
   を有している特許請求の範囲第１項から第５項までのい
   ずれか１項記載の記録ヘッド。 Ｚ　切欠きの上側範囲によって形成された流出開口が圧
   電板（１，１３，１５）の不作用状態で閉じられていて
   かつ膨張段階中だけ収縮段階が終了するまで開かれてい
   る特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項
   記載の記録ヘッド。 ８、圧電板（１５）とスペーサ部材（１４）とがインキ
   範囲とは反対側で片側で互いに結合されている特許請求
   の範囲第７項記載の記録ヘッド。 ９　スペーサ部材（６）が非導電性の材料から形成され
   ておシ、かつ、圧電板（１）を制御するために導体フィ
   ルム（９ａ、９ｂ）が設けられておシ、該導体フィルム
   の導体バンドが圧電板（１）の接触面に接続されている
   特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項記
   載の記録ヘッド。 １０、スペーサ部材（６，６ａ）が交互に非導電性の弾
   性的な材料（６）と導電性の非弾性的な材料（６ａ）と
   から形成されておシ、かつ、２つの連続する圧電板のそ
   れぞれ一方の接触面が導電性のスペーサ部材（６ａ）を
   介して一方の導体フィルム（９ａ）とかつ圧電板（１）
   の他方の接触面がそれぞれ個々に別の導体フィルム（９
   ｂ）と接続されておシ、かつ１、連続する圧電板（１）
   がそれぞれ反対に極性を与えられている特許請求の範囲
   第１項から第８項ま・−でのいずれか１項記載の記録ヘ
   ッド。 １１、スペーサ部材が２つの層から形成されておシ、一
   方の層が非導電性の弾性的な材料からかつ他方の層（６
   ｃ）が導電性の非弾性的な材料から形成されている特許
   請求の範囲第１０項記載の記録ヘッド。 １２、共通のブローツク（８）がカバー（１０）によっ
   て取囲まれていてかつ圧電板（１）の流出開口（２）を
   有する部分のみが開放されており、かつ、カバー内に、
   損失インキを受容る する交換可能で吸収力のｆｍ人体が設けられており、該
   挿入体が共通のブロック（８）を少なくとも部分的に取
   囲んでいる特許請求の範囲第１項記載の記録ヘッド。