JP2866847B2 - Droplet discharge device and driving method thereof - Google Patents

Droplet discharge device and driving method thereof

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JP2866847B2
JP2866847B2 JP21432393A JP21432393A JP2866847B2 JP 2866847 B2 JP2866847 B2 JP 2866847B2 JP 21432393 A JP21432393 A JP 21432393A JP 21432393 A JP21432393 A JP 21432393A JP 2866847 B2 JP2866847 B2 JP 2866847B2
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droplet discharge
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は液滴吐出装置に関し、更
に詳しくは複数のノズルを有し、必要に応じて各々のノ
ズルよりインク滴を射出するオンデマンド型マルチノズ
ルインクジェット記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a droplet discharge device, and more particularly, to an on-demand type multi-nozzle ink jet recording device having a plurality of nozzles and ejecting ink droplets from each nozzle as required.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在オンデマンドマルチノズルインクジ
ェット装置としては、圧電素子を用い電気信号を機械的
な変位に変換し流路中のインクに圧力を加えインク滴を
射出する方式と、流路中のインクに熱を加え発生する気
泡の圧力によってインク滴を射出するいわゆるバブルジ
ェット方式とがある。従来の圧電素子を用いたインクジ
ェット記録装置は、エネルギー効率がよく、どのような
インクでも使えるといった利点が有るものの、高品質印
字をするための高密度化、多数ノズル化には不向きであ
る。また、バブルジェット方式はエネルギー効率が悪
い、インクに対する制約が大きい、耐久性が悪い等の問
題が有る。
2. Description of the Related Art Currently, an on-demand multi-nozzle ink jet apparatus uses a piezoelectric element to convert an electric signal into a mechanical displacement to apply pressure to ink in a flow path and eject ink droplets. There is a so-called bubble jet method in which ink droplets are ejected by the pressure of bubbles generated by applying heat to ink. A conventional ink jet recording apparatus using a piezoelectric element has an advantage that it has good energy efficiency and can use any kind of ink, but is not suitable for high density printing for high quality printing and a large number of nozzles. Further, the bubble jet method has problems such as low energy efficiency, large restrictions on ink, and poor durability.

【0003】そこで本発明者は先に、高密度に配置され
た多数のノズルを持ち、エネルギー効率が良く耐久性の
よい新規原理、構成によるインクジェット印字装置を大
量かつ安価に提供するために、面方向と実質的に直角方
向に設けられている複数の隔壁とこの隔壁によって区画
される複数の流路とを有する流路基板と、厚み方向に分
極された圧電素子板からなり隔壁端面に固着されている
カバープレートとを有する液滴吐出装置を特願平4−1
30419号により提案している。
The inventor of the present invention first provided a large-scale and inexpensive ink jet printing apparatus having a novel principle and configuration having a large number of nozzles arranged at high density and having high energy efficiency and high durability. A flow path substrate having a plurality of partitions provided in a direction substantially perpendicular to the direction and a plurality of flow paths defined by the partitions, and a piezoelectric element plate polarized in a thickness direction, and fixed to an end face of the partition. Of Japanese Patent Application No. 4-1 of Japanese Patent Application No.
No. 30419.

【0004】図13に先に本発明者が提案した液滴吐出
装置の斜視図を、図14にその断面図を示す。流路基板
3には面方向に対して実質的に直角方向に複数の流路隔
壁1が形成され、この隔壁によりインク流路2が区画さ
れている。各流路2並びに流路隔壁1の断面は概略長方
形となっている。各流路2はノズルプレート5側におい
ては独立しその反対側においてはインクを供給するため
の共通インク室11に連通している。各流路3と流路隔
壁1はノズル部から共通インク室部まで平行に延びノズ
ル5aのピッチと等しい。このため、従来の圧電素子を
用いたインクジェットヘッドに見られたような、扇型の
流路配列を取る必要が無く、任意の数のノズルを持った
マルチノズルインクジェットヘッドを作成することが可
能で、シリアルプリンタ、ラインプリンタどちらにも適
用可能といった利点を有している。
FIG. 13 is a perspective view of a droplet discharge device proposed by the present inventor, and FIG. 14 is a sectional view thereof. A plurality of flow path partition walls 1 are formed in the flow path substrate 3 in a direction substantially perpendicular to the plane direction, and the partition walls define the ink flow paths 2. The cross section of each flow path 2 and flow path partition 1 is substantially rectangular. Each channel 2 is independent on the nozzle plate 5 side and communicates with a common ink chamber 11 for supplying ink on the opposite side. Each flow path 3 and the flow path partition 1 extend in parallel from the nozzle portion to the common ink chamber portion, and have the same pitch as the nozzles 5a. Therefore, there is no need to adopt a fan-shaped channel arrangement as in the conventional inkjet head using a piezoelectric element, and it is possible to create a multi-nozzle inkjet head having an arbitrary number of nozzles. It has the advantage of being applicable to both serial printers and line printers.

【0005】流路基板3上には、下面にコモン電極9、
上面に各流路に対応した駆動電極10が形成されたカバ
ープレート(圧電素子板)4が装着される。この圧電素
子板は流路隔壁1を変形させるアクチュエータとなると
ともに流路カバーとしての機能も有している。各駆動電
極10はフレキシブルケーブル等より信号を供給するた
めの電極端子12を有している。ヘッド前面には、各流
路に対応したノズル5aが形成されたノズルプレート5
が装着される。
On the flow path substrate 3, a common electrode 9 is
A cover plate (piezoelectric element plate) 4 on which a drive electrode 10 corresponding to each flow path is formed on the upper surface is mounted. The piezoelectric element plate serves as an actuator for deforming the flow path partition wall 1 and also has a function as a flow path cover. Each drive electrode 10 has an electrode terminal 12 for supplying a signal from a flexible cable or the like. On the front surface of the head, a nozzle plate 5 in which nozzles 5a corresponding to respective flow paths are formed.
Is attached.

【0006】次に先の出願において本出願人が提案した
液滴吐出装置の駆動方法を図15を用いて説明する。こ
こでは流路2bからインク滴を射出する動作について説
明する。なお、今後の説明において、インク滴を射出す
る流路は「〇」で、射出しない流路は「×」で図示して
いる。
Next, a driving method of the droplet discharge device proposed by the present applicant in the earlier application will be described with reference to FIG. Here, an operation of ejecting ink droplets from the flow path 2b will be described. In the following description, a flow path for ejecting ink droplets is indicated by “〇”, and a flow path that does not eject ink drops is indicated by “×”.

【0007】図示されている3つの駆動電極10a〜1
0cのうち流路2bに対応する駆動電極2bにのみ圧電
素子4が平面内で縮む方向(分極方向Pと同方向に電界
Eが発生する方向)に電圧Vを印加する。圧電素子板4
のうち流路2bの上部部分のみが縮むため、流路2bの
両側の流路隔壁1b、1cが引き寄せられ流路2bの体
積は減少する。このため流路2b内のインクに圧力が加
えられノズルよりインク滴が射出される。また、非選択
流路2aについて説明すると、隣接した流路2b上部の
圧電素子板が縮むため、流路2a上部の圧電素子板、更
には流路隔壁1a、1bも流路2b方向に引き寄せられ
変形する。しかしこの場合は同じ方向に両側の流路隔壁
が変形するために流路2aの体積は変化せず、流路2a
内のインクに圧力が加えられることはない。このよう
に、構造的に一体の圧電素子板4を用いて特定の流路の
みを選択してインク滴を射出することが可能である。
The three drive electrodes 10a to 1 shown
The voltage V is applied to only the drive electrode 2b corresponding to the flow path 2b in the direction 0c in the direction in which the piezoelectric element 4 contracts in a plane (the direction in which the electric field E is generated in the same direction as the polarization direction P). Piezoelectric element plate 4
Of the flow path 2b, only the upper part of the flow path 2b shrinks, the flow path partition walls 1b and 1c on both sides of the flow path 2b are drawn, and the volume of the flow path 2b decreases. Therefore, pressure is applied to the ink in the flow path 2b, and an ink droplet is ejected from the nozzle. In the non-selection flow path 2a, the piezoelectric element plate above the adjacent flow path 2b shrinks, so that the piezoelectric element plate above the flow path 2a and also the flow path partition walls 1a and 1b are drawn in the direction of the flow path 2b. Deform. However, in this case, since the flow path partition walls on both sides are deformed in the same direction, the volume of the flow path 2a does not change.
No pressure is applied to the ink inside. In this way, it is possible to select only a specific flow path and eject ink droplets by using the structurally integrated piezoelectric element plate 4.

【0008】[0008]

【解決しようとする課題】図16は上記従来の駆動方法
にて全流路を同時に駆動した例を示す図である。図15
の様に非常に少ない数の流路を駆動する際は問題になら
ないが、全流路または多数の流路を同時に駆動した場
合、圧電素子カバープレート4が面内方向に全体的に縮
んでしまう。このため圧電素子カバープレート4と流路
基板3がバイモルフ構造となり図16に示した様に湾曲
し変形する。
FIG. 16 is a diagram showing an example in which all the channels are simultaneously driven by the above-mentioned conventional driving method. FIG.
This does not pose a problem when driving a very small number of flow paths as described above, but when all or a large number of flow paths are driven simultaneously, the piezoelectric element cover plate 4 shrinks entirely in the in-plane direction. . Therefore, the piezoelectric element cover plate 4 and the flow path substrate 3 have a bimorph structure, and are curved and deformed as shown in FIG.

【0009】この現象を具体例を用いて説明する。X
[dpi(ドットパーインチ)]の印字密度をn列の流
路で実現するとき、隣接流路ピッチDNは、 DN=0.0254×n/X ・・・(1) となる。圧電素子板の厚さをT0、駆動電極の幅を流路
ピッチの0.8倍(0.8×DN)、印加電圧をV、横
圧電定数をdとすると1流路当たりの圧電素子板の縮み
量ωは次のようになる。 ω=d×V×0.8×DN/T0 ・・・(2) ここで300[dpi]の印字密度を1列の流路で実現
するとき流路ピッチDNは(1)式より、 DN=8.5×10-5[m] である。横圧電歪定数dを198×10-12[m/
V]、駆動電圧Vを200[V]、圧電素子板の厚みT
0を1×10-4[m]としたとき、1流路当たりの圧電
素子板の縮み量ω1は(2)式より、 ω1=2.7×10-8[m] となり十分小さな値で他の流路や記録装置全体に与える
影響は無視できる。しかし、マルチノズルヘッドで多数
の流路が同時に駆動された場合、例えば100ノズルを
もった記録装置の各流路を同時に駆動した場合縮み量ω
2は、 ω2=2.7×10-6[m] と大きな値となる。このため記録ヘッド全体が大きく湾
曲し騒音を発生する、流路基板3の基部や記録ヘッド支
持部に応力が発生し記録装置の耐久性が悪化するなどの
問題があった。
This phenomenon will be described with reference to a specific example. X
When a print density of [dpi (dots per inch)] is realized with n rows of flow paths, the adjacent flow path pitch DN is as follows: DN = 0.0254 × n / X (1) Assuming that the thickness of the piezoelectric element plate is T0, the width of the drive electrode is 0.8 times the flow path pitch (0.8 × DN), the applied voltage is V, and the lateral piezoelectric constant is d, the piezoelectric element plate per flow path Is as follows. .omega. = d.times.V.times.0.8.times.DN / T0 (2) Here, when a print density of 300 [dpi] is realized by a single line of flow paths, the flow path pitch DN is obtained from the equation (1). = 8.5 × 10 -5 [m]. The transverse piezoelectric strain constant d is 198 × 10 −12 [m /
V], the driving voltage V is 200 [V], the thickness T of the piezoelectric element plate.
When 0 is set to 1 × 10 −4 [m], the contraction amount ω1 of the piezoelectric element plate per one channel is calculated from the equation (2) as ω1 = 2.7 × 10 −8 [m], which is a sufficiently small value. The effect on other flow paths and the entire recording apparatus can be ignored. However, when a large number of channels are simultaneously driven by the multi-nozzle head, for example, when each channel of a printing apparatus having 100 nozzles is simultaneously driven, the contraction amount ω
2 has a large value of ω2 = 2.7 × 10 −6 [m]. For this reason, there have been problems such as that the entire recording head is largely curved and noise is generated, and stress is generated in the base portion of the flow path substrate 3 and the recording head supporting portion, thereby deteriorating the durability of the recording apparatus.

【0010】また従来の方式では、流路容積を減少させ
てインクに圧力を加えインク滴を射出する際に、ノズル
とは反対側の共通インク室11側へのインクの逆流並び
に圧力伝播が発生し、同時駆動する流路の数によって共
通インク室11内の状態は変化していた。このため大部
分の流路を同時に駆動した場合、共通インク室内のイン
クにも大きな圧力が発生し非選択流路からもインク滴が
射出される、また同時に駆動する流路の本数によって射
出されるインク滴の速度体積等の特性が変化するなど、
いわゆるクロストークと呼ばれる現象が見られた。
In the conventional method, when ink is ejected by applying pressure to the ink by reducing the volume of the flow path, a reverse flow of the ink to the common ink chamber 11 opposite to the nozzle and pressure propagation occur. However, the state in the common ink chamber 11 has changed depending on the number of simultaneously driven flow paths. Therefore, when most of the flow paths are driven at the same time, a large pressure is generated also in the ink in the common ink chamber, and ink droplets are ejected from the non-selected flow paths, and are also ejected by the number of simultaneously driven flow paths. The characteristics such as the velocity volume of ink droplets change,
A phenomenon called so-called crosstalk was observed.

【0011】以上のように、本発明者が先に提案した液
滴吐出装置は、圧電素子カバープレートをアクチュエー
タとして用いる簡単な構成で、高密度に配置された多数
のノズルと流路を持つが、多数流路の同時駆動をした場
合、内部応力によって耐久性が劣化する、騒音が発生す
る、クロストークがある等の欠点を有していた。
As described above, the droplet discharge device proposed earlier by the present inventor has a simple structure using the piezoelectric element cover plate as an actuator, and has a large number of nozzles and channels arranged at high density. When a large number of channels are driven simultaneously, there are disadvantages such as deterioration of durability due to internal stress, generation of noise, crosstalk, and the like.

【0012】そこで本発明の目的は、構成が簡単で高密
度の印字が可能で、しかも耐久性にすぐれクロストーク
が無く高品質印字可能で静かな液滴吐出装置を実現する
ことにある。
It is therefore an object of the present invention to provide a quiet droplet discharge apparatus which has a simple structure, enables high-density printing, has excellent durability, can perform high-quality printing without crosstalk, and can perform printing.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液滴吐出装置は、面方向に対して実質的に
直角方向に設けられている複数の隔壁とこの隔壁によっ
て区画される複数の流路とを有する流路基板と、厚み方
向に分極されるとともに一方の面にコモン電極が形成さ
れ他方の面に流路に対応する複数の駆動電極が形成され
た圧電素子板からなり隔壁端面に固着されているカバー
プレートとを含み、複数の駆動電極のうち、液滴吐出を
行うべき流路に対応する駆動電極には、カバープレート
の当該流路に対応する部分の分極方向と同方向の電界が
加えられ、それと隣り合う流路に対応する駆動電極の少
なくとも一方には、その流路に対応する部分の分極方向
と逆方向の電界が加えられるものである。
In order to achieve the above object, a droplet discharge device according to the present invention is defined by a plurality of partitions provided in a direction substantially perpendicular to a plane direction and the partitions. A flow path substrate having a plurality of flow paths, and a piezoelectric element plate which is polarized in the thickness direction and has a common electrode formed on one surface and a plurality of drive electrodes corresponding to the flow path formed on the other surface. And a cover plate fixed to the end face of the partition wall. Of the plurality of drive electrodes, the drive electrode corresponding to the flow path to perform droplet discharge has a polarization direction of a portion corresponding to the flow path of the cover plate. And an electric field in a direction opposite to the polarization direction of a portion corresponding to the flow path is applied to at least one of the drive electrodes corresponding to the flow path adjacent thereto.

【0014】このカバープレートの分極方向は、各流路
ごとに交互に逆向きになる構成としてもよい。
The direction of polarization of the cover plate may be alternately reversed for each channel.

【0015】あるいは、カバープレートは一様に同方向
に分極し、流路に対応する駆動電極を、それと隣り合う
流路に対応する駆動電極の少なくともいずれか一方と導
通し、この両駆動電極には、互いに逆向きの電圧が印加
される構成としてもよい。
Alternatively, the cover plate is uniformly polarized in the same direction, and the drive electrode corresponding to the flow path is electrically connected to at least one of the drive electrodes corresponding to the flow path adjacent to the flow path. May be configured such that voltages in opposite directions are applied to each other.

【0016】これらの液滴吐出装置の駆動方法は、駆動
電極に印加される電圧の立ち上がり時定数と立ち下がり
時定数とを異ならせることによって、液滴吐出のタイミ
ングを制御するものである。
In the method of driving these droplet discharge devices, the timing of droplet discharge is controlled by making the rising time constant and the falling time constant of the voltage applied to the drive electrode different.

【0017】また、2n番目(nは自然数)の流路に対
応する駆動電極群と、(2n−1)番目の流路に対応す
る駆動電極群とに、交互に反対極性の電圧を印加するこ
とによって、偶数流路群と奇数流路群とを時分割駆動し
てもよい。
Further, voltages of opposite polarities are alternately applied to the drive electrode group corresponding to the 2n-th (n is a natural number) flow path and the drive electrode group corresponding to the (2n-1) -th flow path. Thus, the even-numbered channel group and the odd-numbered channel group may be time-divisionally driven.

【0018】あるいは、(m×n)番目(mは2以上の
自然数)の流路に対応する駆動電極と、(m×n−1)
番目の流路に対応する駆動電極とには、常に逆極性の電
圧を印加し、液滴吐出時には駆動電極への電圧印加を選
択的に停止するものとし、これらの流路群をm個おきに
時分割駆動してもよい。
Alternatively, a driving electrode corresponding to the (m × n) -th (m is a natural number of 2 or more) flow path, and (m × n−1)
A voltage of the opposite polarity is always applied to the drive electrode corresponding to the second flow path, and the application of the voltage to the drive electrode is selectively stopped during droplet discharge. Time-division driving.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の第1の実施例を図1〜7に添
って説明する。図1は本発明の液滴吐出装置の第1の実
施例を採用したインクジェット記録装置を示す図であ
る。この液滴吐出装置は、面方向に対し実質的に直角に
複数の隔壁1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g
が形成され、この隔壁によりインク流路2a,2b,2
c,2d,2e,2fが区画形成されている流路基板3
と、この流路面に固着されるカバープレート4と、図7
に示したものと同様であり流路端部に固着されるノズル
プレート5とからなっている。カバープレート4は、圧
電素子板の一方の面にコモン電極6が、他方の面に流路
2a〜2fに対応して分離された駆動電極7a,7b,
7c,7d,7e,7fがそれぞれ形成してあり、各イ
ンク流路2a〜2fに対応して、交互に分極方向が逆向
きとなるように分極されている。すなわち、図1に示す
ように、カバープレート4はインク流路2a,2c,2
eに対応する部分では図面上向き(矢印P’方向)に分
極されており、インク流路2b,2d,2fに対応する
部分では下向き(矢印P方向)に分極されている。そし
て本実施例では、コモン電極6を接地するとともに、隣
り合う2つの駆動電極ごとに正または負の電圧を選択的
に供給できるようにしてある。すなわち、駆動電極7a
と7b、駆動電極7cと7d、駆動電極7eと7fとを
それぞれ接続しており、これらを1組として正または負
の電圧を供給するために、1対の電源8a,8bがそれ
ぞれ逆向きに接続されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a view showing an ink jet recording apparatus adopting a first embodiment of a droplet discharging apparatus according to the present invention. This droplet discharge device comprises a plurality of partitions 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g substantially perpendicular to the surface direction.
Are formed, and the ink flow paths 2a, 2b, 2
Channel substrate 3 in which c, 2d, 2e, 2f are defined
And a cover plate 4 fixed to the flow path surface, and FIG.
And a nozzle plate 5 fixed to the end of the flow path. The cover plate 4 includes a common electrode 6 on one surface of the piezoelectric element plate, and drive electrodes 7a, 7b, which are separated on the other surface corresponding to the flow paths 2a to 2f.
7c, 7d, 7e, and 7f are formed, respectively, and are polarized so that the polarization directions are alternately opposite to each other corresponding to each of the ink flow paths 2a to 2f. That is, as shown in FIG. 1, the cover plate 4 includes the ink flow paths 2a, 2c, 2
The portion corresponding to e is polarized upward (in the direction of arrow P ') in the drawing, and the portion corresponding to the ink flow paths 2b, 2d, and 2f is polarized downward (in the direction of arrow P). In this embodiment, the common electrode 6 is grounded, and a positive or negative voltage can be selectively supplied to each of two adjacent drive electrodes. That is, the drive electrode 7a
And 7b, the driving electrodes 7c and 7d, and the driving electrodes 7e and 7f are connected to each other. In order to supply a positive or negative voltage as a set, a pair of power sources 8a and 8b It is connected.

【0020】上記構成の吐出装置を用いて1流路のみよ
りインク滴を射出する動作について説明する。流路2d
よりインク滴を射出させるためには、流路2dの容積を
所定の量だけ減少させて流路中のインクに圧力を加えな
ければいけない。本実施例では、カバープレート4のイ
ンク流路2dに対応する部分は、プレート面に垂直で駆
動電極7dからコモン電極6に向かう方向(矢印P方
向)に分極されているため、電源8aを用いて駆動電極
2dに正電圧を印加することによって分極方向Pと同方
向の電界Eが印加され、カバープレート4の駆動電極7
dに対応する部分はプレート面内方向で縮む。
The operation of ejecting ink droplets from only one flow path using the ejection device having the above configuration will be described. Channel 2d
In order to eject more ink droplets, the volume of the flow path 2d must be reduced by a predetermined amount to apply pressure to the ink in the flow path. In the present embodiment, the portion of the cover plate 4 corresponding to the ink flow path 2d is polarized in the direction (arrow P direction) from the drive electrode 7d toward the common electrode 6 perpendicular to the plate surface, so that the power source 8a is used. When a positive voltage is applied to the drive electrode 2d, an electric field E in the same direction as the polarization direction P is applied.
The portion corresponding to d shrinks in the in-plane direction of the plate.

【0021】一方、駆動電極7dと接続されている駆動
電極7cにも同様に正電界Eが印加される。ところがカ
バープレート4は、この部分では、コモン電極6から駆
動電極7cへ向かう方向(矢印P’方向)に分極されて
いるため、カバープレート4の駆動電極7cに対応する
部分はプレート面内方向で伸長する。
On the other hand, a positive electric field E is similarly applied to the drive electrode 7c connected to the drive electrode 7d. However, since the cover plate 4 is polarized in this portion in the direction from the common electrode 6 to the drive electrode 7c (the direction of the arrow P '), the portion of the cover plate 4 corresponding to the drive electrode 7c is in the in-plane direction of the plate. Elongate.

【0022】このように、カバープレート4は、インク
流路2cに対応する部分は伸長し、インク流路2dに対
応する部分では縮むため、それにともなって両流路間に
位置する隔壁1dはインク流路2d方向へ変形する。し
たがって、インク流路2dの容積は減少し、内部のイン
クは吐出される。カバープレート4のインク流路2cに
対応する部分の伸びの量は、インク流路2dに対応する
部分の縮みの量と概略同じであるため、これらの歪みは
互いに相殺されて、他のインク流路部分や記録ヘッド全
体に変形や応力を及ぼすことはない。
As described above, the portion of the cover plate 4 corresponding to the ink flow path 2c extends, and the portion corresponding to the ink flow path 2d contracts. Deforms in the direction of the flow path 2d. Therefore, the volume of the ink flow path 2d is reduced, and the ink inside is discharged. Since the amount of elongation of the portion corresponding to the ink flow path 2c of the cover plate 4 is substantially the same as the amount of shrinkage of the portion corresponding to the ink flow path 2d, these distortions cancel each other out, and other ink flow No deformation or stress is applied to the path portion or the entire recording head.

【0023】インク流路2cからインク吐出を行う場合
は、駆動電圧7c,7dを電源8bと接続し、負の電界
E’を印加する。すると前記の例とは逆に、カバープレ
ート4は、インク流路2cに対応する部分は縮み、イン
ク流路2dに対応する部分では伸長するため、隔壁1d
はインク流路2c方向へ変形する。したがって、インク
流路2cの容積は減少し、内部のインクは吐出される。
When ink is to be ejected from the ink flow path 2c, the driving voltages 7c and 7d are connected to the power supply 8b, and a negative electric field E 'is applied. Then, contrary to the above example, the cover plate 4 contracts at the portion corresponding to the ink flow path 2c and expands at the portion corresponding to the ink flow path 2d.
Is deformed in the direction of the ink flow path 2c. Therefore, the volume of the ink flow path 2c decreases, and the ink inside is discharged.

【0024】また複数流路を同時駆動する際の動作を図
2に示す。各駆動電極に正電界と負電界とを交互に印加
することによって偶数流路群(2n番目の流路群)と奇
数流路群(2n−1番目の流路群)を交互に駆動する。
すなわち、偶数流路群を駆動する際には、各駆動電極群
に正電圧を印加し、偶数流路の容積を減少させて奇数流
路の容積を大きくすることにより、偶数流路からインク
滴を吐出する。この状態を図2に示している。続いて奇
数流路群の駆動を行い、各駆動電極群に負電圧を印加
し、奇数流路の容積を減少させて偶数流路の容積を大き
くすることにより、奇数流路からインク滴を吐出する。
なお、図2では全ての偶数流路からインクを吐出するよ
うに示したが、実際には偶数流路のうち印字すべき流路
の駆動電極およびその隣の駆動電極にのみ正電圧を加
え、続いて奇数流路のうち印字すべき流路の駆動電極お
よびその隣の駆動電極に負電圧を加えるようにして、所
望の印字を行う。
FIG. 2 shows the operation when simultaneously driving a plurality of flow paths. By alternately applying a positive electric field and a negative electric field to each drive electrode, an even-numbered channel group (2n-th channel group) and an odd-numbered channel group (2n-1st-channel group) are alternately driven.
That is, when driving the even-numbered flow path group, a positive voltage is applied to each drive electrode group to reduce the volume of the even-numbered flow path and increase the capacity of the odd-numbered flow path, so that ink droplets from the even-numbered flow path are increased. Is discharged. This state is shown in FIG. Subsequently, the odd-numbered flow path group is driven, a negative voltage is applied to each drive electrode group, and the volume of the odd-numbered flow path is reduced to increase the capacity of the even-numbered flow path, thereby ejecting ink droplets from the odd-numbered flow path. I do.
In addition, in FIG. 2, ink is shown to be ejected from all the even channels. Subsequently, desired printing is performed by applying a negative voltage to the drive electrode of the flow path to be printed among the odd-numbered flow paths and the drive electrode adjacent thereto.

【0025】上記の例における駆動電圧波形を図3に示
している。すなわち、偶数流路(2n流路)から吐出す
る場合、互いに接続されている1組の駆動電極に対し、
正電圧を印加している。そして、奇数流路(2n−1流
路)から吐出する場合、当該駆動電極組に、負電圧を印
加する。このインク吐出に際して、電圧0[V]から正
駆動電圧+v[V]または負駆動電圧−v[V]に移行
するときは極めて立上がり時間が短く、インク吐出が終
了して電圧0[V]に戻す際には立ち下がり時間が長く
なるように設定してある。従って、カバープレート4お
よび隔壁の変形は迅速に行われ、その後、振動を減衰さ
せながらゆっくりと隔壁は復帰する。実際にインクが吐
出するのは電圧が加わった瞬間のみであり、復帰中など
にインクが吐出することはない。
FIG. 3 shows a drive voltage waveform in the above example. That is, when discharging from an even-numbered flow path (2n flow path), one set of drive electrodes connected to each other
A positive voltage is applied. Then, when discharging from the odd-numbered flow path (2n-1 flow path), a negative voltage is applied to the drive electrode set. At the time of the ink discharge, when the voltage shifts from 0 [V] to the positive drive voltage + v [V] or the negative drive voltage -v [V], the rise time is extremely short, and the ink discharge ends and the voltage becomes 0 [V]. When returning, the fall time is set to be long. Therefore, the deformation of the cover plate 4 and the partition wall is performed quickly, and thereafter, the partition wall returns slowly while damping the vibration. The ink is actually ejected only at the moment when the voltage is applied, and the ink is not ejected during recovery or the like.

【0026】図4には本構成の液滴吐出装置の駆動方法
の第2の例について示している。すなわち、偶数流路
(2n流路)よりインク吐出を行う場合には、前記の例
とは逆にゆっくりとした時定数で負電圧−v[V]を駆
動電極に供給する。この時点では、徐々に隔壁が移動し
インク吐出を行うべき流路(偶数流路)の容積が大きく
なりその隣の流路(奇数流路)の容積は小さくなるが、
カバープレートおよび隔壁の変形はゆっくりとした速度
で行われるのでインクの吐出はない。それから急激に電
圧0[V]に戻す。それによって隔壁は変形状態から急
速に復帰して偶数流路の容積は急速に初期状態に戻る。
従って、内部のインクに加圧され、偶数流路よりインク
が吐出する。奇数流路(2n−1流路)よりインク吐出
を行う場合は、ゆっくりとした時定数で正電圧+v
[V]を駆動電極に供給した後、急激に電圧0[V]に
戻す。このように、電圧印加状態から急激に初期状態に
戻る時に、内部のインクに加圧され、奇数流路よりイン
クが吐出する。これは、一旦インク流路の容積を大きく
した後、急速に初期状態に復帰させる時の圧力によって
インクを吐出させるいわゆる引き打ち法である。この駆
動法では、初めに隔壁をゆっくりと変形させたときに流
路内に生じるインクの圧力振動に合わせて隔壁を変形さ
せることにより極めて効率的な駆動を行なうことができ
る。
FIG. 4 shows a second example of the driving method of the droplet discharge device having this configuration. That is, when ink is ejected from the even-numbered flow path (2n flow path), a negative voltage -v [V] is supplied to the drive electrode with a slow time constant, contrary to the above-described example. At this point, the partition walls gradually move, the volume of the flow path (even number flow path) where ink should be ejected increases, and the volume of the adjacent flow path (odd number flow path) decreases,
Since the deformation of the cover plate and the partition is performed at a slow speed, no ink is ejected. Then, the voltage is rapidly returned to 0 [V]. As a result, the partition wall rapidly returns from the deformed state, and the volume of the even-numbered flow path quickly returns to the initial state.
Therefore, the ink inside is pressurized, and the ink is ejected from the even-numbered channels. When ink is ejected from an odd numbered flow path (2n-1 flow path), the positive voltage + v
After [V] is supplied to the drive electrode, the voltage is rapidly returned to 0 [V]. As described above, when the voltage is suddenly returned to the initial state from the voltage applied state, the internal ink is pressurized, and the ink is ejected from the odd-numbered flow paths. This is a so-called pulling method in which the ink is ejected by a pressure at which the ink flow path is quickly returned to the initial state after the volume of the ink flow path is once increased. In this driving method, extremely efficient driving can be performed by deforming the partition in accordance with the pressure vibration of the ink generated in the flow path when the partition is slowly deformed first.

【0027】図5に示す駆動波形の第3の例によると、
第2の例と同じように、偶数流路よりインクを吐出する
場合は、初めに偶数流路の体積をゆっくりと増加させた
後、初期状態に戻すのではなく一気に容積を減少させる
ものである。つまり、ゆっくりと負電圧を印加した後、
一気に正電圧に変えている。奇数流路よりインク吐出す
る場合は、逆に駆動電極にゆっくりと正電圧を加えた後
急激に負電圧に変えるようにする。このため、用いる電
源電圧は前述の例の半分の+0.5v[V],−0.5
v[V]にすることができ、駆動回路のコストを低減で
きる。
According to the third example of the driving waveform shown in FIG.
As in the second example, when the ink is ejected from the even-numbered flow path, the volume of the even-numbered flow path is first increased slowly, and then the volume is reduced at once without returning to the initial state. . In other words, after slowly applying a negative voltage,
I changed it to positive voltage at once. When the ink is ejected from the odd-numbered flow path, a positive voltage is slowly applied to the drive electrode, and then the voltage is rapidly changed to a negative voltage. Therefore, the power supply voltage to be used is +0.5 v [V], which is half of the above-described example, and -0.5.
v [V], and the cost of the driving circuit can be reduced.

【0028】さらに、図6には駆動波形の第4の例を示
している。これは、電圧波形の立ち上がり時間と立ち下
がり時間とを調節することによって各流路より選択的に
射出するものである。例えば、偶数流路よりインク吐出
を行った後、流路形状は初期状態に戻すことなく、その
ままの状態で振動を減衰させて定常状態とする。その状
態から、急激に電圧を0[V]にして流路を初期状態に
戻すことにより奇数流路からのインク吐出を行う。これ
によると、正電圧を印加した状態(偶数流路の容積が拡
大し、奇数流路の容積が減少した状態)と、電圧0
[V]の状態(全流路の初期状態)と、負電圧を印加し
た状態(偶数流路の容積が減少し、奇数流路の容積が拡
大した状態)との3つの状態で保持可能なものであり、
ある流路よりインク吐出を行うとそのままの状態で保持
する。そして、その隣の流路からインク吐出を行う場合
にはその時点から流路容積が減少するように駆動する。
FIG. 6 shows a fourth example of the driving waveform. This is to selectively eject from each channel by adjusting the rise time and fall time of the voltage waveform. For example, after the ink is ejected from the even-numbered flow paths, the flow path shape is not returned to the initial state, but the vibration is attenuated as it is, and the state is set to the steady state. In this state, the voltage is rapidly set to 0 [V] to return the flow path to the initial state, thereby discharging ink from the odd-numbered flow path. According to this, the state in which a positive voltage is applied (the state in which the volume of the even-numbered flow path is increased and the volume of the odd-numbered flow path is reduced) and the voltage 0
The state of [V] (the initial state of all the flow paths) and the state where a negative voltage is applied (the state of the capacity of the even-numbered flow path decreasing and the capacity of the odd-numbering flow path expanding) can be held in three states. Things,
When ink is ejected from a certain flow path, the state is maintained as it is. When ink is ejected from the adjacent flow path, the drive is performed so that the flow path volume is reduced from that point.

【0029】すなわち、偶数流路群と奇数流路群とを交
互に駆動する場合、例えば図6に示すように、まず正電
圧を印加して偶数流路のうちの1つからインク滴を吐出
するとその隣の奇数流路は容積が大きくなる。その後、
そのままの状態で保持しインクが補充される。そこで次
に、早い立ち下がりで電圧を0に戻して、偶数流路およ
び奇数流路をいずれも初期状態に復帰させる。このと
き、偶数流路は容積が増大し、それと同時に奇数流路は
容積が急激に減少し、この奇数流路からインク滴同様
に、奇数流路からインク滴を吐出した場合、その状態
(奇数流路の容積が減少した状態)であればそこから電
圧0[V]に戻すことによって、隣の流路(偶数流路)
からのインク吐出を行う。続いて、奇数流路からインク
を吐出する場合は負電圧を印加する。
That is, when the even flow path group and the odd flow path group are alternately driven, for example, as shown in FIG. 6, first, a positive voltage is applied to eject ink droplets from one of the even flow paths. Then, the volume of the adjacent odd-numbered flow path increases. afterwards,
The ink is replenished by holding it as it is. Then, the voltage is returned to 0 at the early fall, and both the even-numbered flow path and the odd-numbered flow path are returned to the initial state. At this time, the capacity of the even-numbered flow path increases, and at the same time, the capacity of the odd-numbered flow path sharply decreases. If the volume of the flow path is reduced), the voltage is returned to 0 [V] from there, so that the next flow path (even flow path)
Is performed. Subsequently, a negative voltage is applied when ink is ejected from the odd-numbered flow paths.

【0030】上記実施例に用いられるカバープレート4
の作成方法の一例を図7に示した。カバープレート4を
構成する圧電素子板の材料としてPZTやPLZTなど
の圧電セラミクスを用いた場合、これらの材料に抗電界
といわれるある値以上の大きな電界を印加すると分極方
向がその電界方向に変化することが知られている。そこ
で圧電素子板の両面にコモン電極6と流路形状に対応し
て互いに分離された駆動電極7a〜7fを形成した後、
コモン電極6を接地し偶数流路(2n番目の流路)に対
応した駆動電極7b,7d,7fと奇数流路(2n−1
番目の流路)に対応した駆動電極7a,7c,7eに、
電源13a,13bより互いに逆極性で圧電素子板を分
極処理するのに十分な電圧(+HV,−HV)を印加す
ることによって、分極処理されたカバープレート4を得
ることができる。
The cover plate 4 used in the above embodiment
FIG. 7 shows an example of a method for creating the above. When a piezoelectric ceramic such as PZT or PLZT is used as a material of the piezoelectric element plate forming the cover plate 4, when a large electric field of a certain value or more called a coercive electric field is applied to these materials, the polarization direction changes to the direction of the electric field. It is known. Therefore, after forming the common electrode 6 and the drive electrodes 7a to 7f separated from each other corresponding to the flow path shape on both surfaces of the piezoelectric element plate,
The common electrode 6 is grounded, and the drive electrodes 7b, 7d, 7f corresponding to the even-numbered flow path (2n-th flow path) and the odd-numbered flow path (2n-1
Drive electrodes 7a, 7c, 7e corresponding to the
By applying a voltage (+ HV, -HV) sufficient to polarize the piezoelectric element plate with polarities opposite to each other from the power supplies 13a and 13b, the polarized cover plate 4 can be obtained.

【0031】なお、上記のように流路容積を拡大する際
にカバープレート4にその分極方向と逆向きの電界が印
加される場合があるため、記録動作中に分極方向が変化
してしまうことが無いよう駆動電圧によって生ずる電界
は抗電界以下の大きさとなるように設定されている。
When the volume of the flow path is increased as described above, an electric field opposite to the direction of polarization may be applied to the cover plate 4, so that the direction of polarization changes during the recording operation. The electric field generated by the driving voltage is set to be equal to or smaller than the coercive electric field so as to eliminate the above.

【0032】また本実施例では、カバープレート4の偶
数流路(2n流路)に対応する部分の分極方向を、駆動
電極7側からコモン電極6側へ向かう方向Pとし、奇数
流路(2n−1流路)に対応する部分の分極方向を、反
対方向P’とした場合を示したが、偶数流路と奇数流路
の分極方向を逆にした場合でも、印加する電界がそれぞ
れ逆向きになるように駆動波形を設定することによって
全く同じように駆動できる事は言うまでもない。
In this embodiment, the polarization direction of the portion of the cover plate 4 corresponding to the even-numbered flow path (2n flow path) is defined as the direction P from the drive electrode 7 side to the common electrode 6 side, and the odd-numbered flow path (2n flow path) is used. Although the case where the polarization direction of the portion corresponding to (−1 flow path) is set to the opposite direction P ′ is shown, even when the polarization directions of the even flow path and the odd flow path are reversed, the applied electric fields are opposite to each other. It goes without saying that the drive can be performed in exactly the same manner by setting the drive waveform so that

【0033】次に、本発明の第2の実施例を図8〜12
を参照して説明する。本実施例のインクジェット記録装
置の基本構成は、前述の第1実施例と同様に、面方向に
直角な複数の隔壁1a〜1gを有する流路基板3の隔壁
端面上にカバープレート15が固着され、インク流路2
a〜2fが区画形成されている。カバープレート15の
一方の面には接地されたコモン電極16が、他方の面に
はそれぞれ独立した駆動電極17a,17b,17c,
17d,17e,17fが形成されている。そしてこの
実施例では、駆動電極17a〜17fからコモン電極1
6に向かう方向に分極されている(分極方向P)。ヘッ
ド駆動用として電圧が同じで極性が反対の2つの電源1
4a,14bを有している。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. The basic configuration of the ink jet recording apparatus of this embodiment is similar to that of the first embodiment described above, except that the cover plate 15 is fixed on the partition wall end surface of the flow path substrate 3 having a plurality of partitions 1a to 1g perpendicular to the surface direction. , Ink channel 2
a to 2f are sectioned. On one surface of the cover plate 15, a grounded common electrode 16 is provided, and on the other surface, independent drive electrodes 17a, 17b, 17c,.
17d, 17e and 17f are formed. In this embodiment, the drive electrodes 17a to 17f are connected to the common electrode 1
6 (polarization direction P). Two power supplies 1 with the same voltage and opposite polarities for driving the head
4a and 14b.

【0034】上記構成の記録装置において、初期状態で
は全ての駆動電極17a〜17fは接地状態にある。ま
ず1つの流路2dのみよりインク滴を射出する動作につ
いて図8を用いて説明する。
In the recording apparatus having the above-mentioned configuration, in the initial state, all the driving electrodes 17a to 17f are in the ground state. First, an operation of ejecting ink droplets from only one flow path 2d will be described with reference to FIG.

【0035】流路2dよりインク滴を射出させるために
は、流路2dの体積を所定の量だけ減少させて流路中の
インクに圧力を加えなければいけない。本実施例では駆
動電極17dに電源14aより正電圧を印加することに
よって分極方向Pと同方向の電界Eが印加され、カバー
プレート15の駆動電極17dに対応する部分はプレー
ト面内方向で縮む。
In order to eject ink droplets from the flow path 2d, it is necessary to reduce the volume of the flow path 2d by a predetermined amount and apply pressure to the ink in the flow path. In this embodiment, an electric field E in the same direction as the polarization direction P is applied by applying a positive voltage from the power supply 14a to the drive electrode 17d, and the portion of the cover plate 15 corresponding to the drive electrode 17d contracts in the plate plane direction.

【0036】一方、駆動電極17dと隣接する駆動電極
17cには、駆動電極17dに印加する電圧と同じ大き
さで逆極性の電圧が電源14bより印加される。このと
き分極方向Pと逆方向の電界E’が印加されるためカバ
ープレート15の駆動電極17cに対応する部分はプレ
ート面内方向で伸びる。
On the other hand, to the drive electrode 17c adjacent to the drive electrode 17d, a voltage having the same magnitude and opposite polarity as the voltage applied to the drive electrode 17d is applied from the power supply 14b. At this time, since the electric field E ′ in the direction opposite to the polarization direction P is applied, the portion of the cover plate 15 corresponding to the drive electrode 17c extends in the in-plane direction of the plate.

【0037】このように、カバープレート15は、イン
ク流路2cに対応する部分は伸長し、インク流路2dに
対応する部分は縮むため、両インク流路間に位置する隔
壁1dはインク流路2d側へ変形する。それによって、
インク流路2dの容積は減少して内部のインクに圧力が
加えられインク滴が射出される。カバープレート15の
インク流路2cに対応する部分の伸びの量は、インク流
路2dに対応する部分の縮みの量と概略同じであるた
め、これらの歪みは隔壁1dを変形させるのみで、その
他のインク流路や記録ヘッド全体に変形や応力を及ぼす
ことはない。
As described above, in the cover plate 15, the portion corresponding to the ink flow path 2c extends, and the portion corresponding to the ink flow path 2d contracts. Deforms to the 2d side. Thereby,
The volume of the ink flow path 2d is reduced, pressure is applied to the ink inside, and ink droplets are ejected. Since the amount of elongation of the portion corresponding to the ink flow path 2c of the cover plate 15 is substantially the same as the amount of shrinkage of the portion corresponding to the ink flow path 2d, these distortions only deform the partition wall 1d. No deformation or stress is applied to the ink flow path or the entire recording head.

【0038】なお、インク流路2cからインク射出を行
なう場合は、図示しないが駆動電極17cに電源14a
から正電圧を、駆動電極17dに電源14bから負電圧
を印加することによって、上記の例とは逆に隔壁1dを
インク流路2c側へ変形させる。
When ink is ejected from the ink flow path 2c, the power supply 14a is connected to the drive electrode 17c (not shown).
By applying a positive voltage to the driving electrode 17d and a negative voltage from the power supply 14b, the partition 1d is deformed toward the ink flow path 2c, contrary to the above example.

【0039】複数流路を同時駆動する際の動作を図9に
示す。この場合、偶数の駆動電極群17b,17d,1
7fと奇数の駆動電極群17a,17c,17eとに分
け、これらに、上記した1流路射出の場合と同じよう
に、それぞれ極性が逆の駆動波形を交互に印加すること
によって、偶数流路群(2n番目の流路群)2b,2
d,2fと奇数流路群(2n−1番目の流路群)2a,
2c,2eとを交互に駆動する。すなわち、偶数流路群
を駆動する際には、偶数の駆動電極群に正電圧を、奇数
の駆動電極群に負電圧をそれぞれ印加し、奇数流路の容
積を大きくして偶数流路の容積を減少させることによ
り、偶数流路からインク滴を吐出する。この状態を図9
に示している。
FIG. 9 shows the operation when simultaneously driving a plurality of flow paths. In this case, the even drive electrode groups 17b, 17d, 1
7f and odd-numbered drive electrode groups 17a, 17c, and 17e, and drive waveforms having opposite polarities are alternately applied to these, as in the case of the above-described one-flow-path injection. Group (2n-th channel group) 2b, 2
d, 2f and an odd-numbered channel group (2n-1st channel group) 2a,
2c and 2e are alternately driven. That is, when driving the even-numbered flow channel group, a positive voltage is applied to the even-numbered driving electrode group, and a negative voltage is applied to the odd-numbered driving electrode group, and the volume of the odd-numbered channel is increased to increase the volume of the even-numbered channel. , The ink droplets are ejected from the even-numbered flow paths. This state is shown in FIG.
Is shown in

【0040】続いて奇数流路群の駆動を行なうために、
偶数の駆動電極群17b,17d,17fに負電圧を、
奇数の駆動電極群17a,17c,17eに正電圧をそ
れぞれ印加し、偶数流路2b,2d,2fの容積を大き
くして奇数流路2a,2c,2eの容積を減少させるこ
とにより、奇数流路からインク滴を吐出する。
Subsequently, in order to drive the odd-numbered flow path group,
A negative voltage is applied to the even-numbered drive electrode groups 17b, 17d, and 17f.
By applying a positive voltage to each of the odd-numbered drive electrode groups 17a, 17c, and 17e to increase the volume of the even-numbered channels 2b, 2d, and 2f, and to reduce the volume of the odd-numbered channels 2a, 2c, and 2e, Discharge ink droplets from the road.

【0041】なお、図9では全ての偶数流路からインク
を吐出するように示したが、実際には偶数流路のうち印
字すべき流路の駆動電極およびその隣の駆動電極にのみ
正電圧を加え、続いて奇数流路のうち印字すべき流路の
駆動電極およびその隣の駆動電極に負電圧を加えるよう
にして、所望の印字を行う。
Although FIG. 9 shows that ink is ejected from all the even channels, the positive voltage is actually applied only to the drive electrode of the channel to be printed and the adjacent drive electrode of the even channels. Then, desired printing is performed by applying a negative voltage to the drive electrode of the flow path to be printed in the odd-numbered flow path and the drive electrode adjacent thereto.

【0042】上記の例における駆動電圧波形を図10に
示している。これは図3に示す駆動波形と類似のもので
あり、まず偶数流路を駆動する場合、偶数駆動電極を0
[V]から所定の正駆動電圧+v[V]に、奇数駆動電
極を0[V]から負駆動電圧−v[V]に短い立上がり
時間で変更する。流路間の隔壁は、急激に偶数流路側に
変形し偶数流路中のインクに大きな圧力が加わりインク
滴が射出される。所定の時間その電圧値を保った後に、
偶数電極と奇数電極の電圧値は長い立ち下がり時間で0
[V]に戻される。このとき隔壁は、ゆっくりと両流路
間の中央へ復帰するため奇数流路内に大きな圧力が発生
することはなく、この過程で奇数流路よりインク滴が漏
出することはない。なお奇数流路よりインク滴を射出す
る場合には、偶数流路射出時とは極性を全く逆にして駆
動すれば良い。
FIG. 10 shows the drive voltage waveform in the above example. This is similar to the drive waveform shown in FIG. 3. First, when driving the even-numbered flow path, the even-numbered drive electrode is set to 0.
[V] is changed to a predetermined positive drive voltage + v [V], and the odd drive electrodes are changed from 0 [V] to a negative drive voltage -v [V] in a short rise time. The partition wall between the flow paths is suddenly deformed toward the even flow path side, and a large pressure is applied to the ink in the even flow path to eject ink droplets. After maintaining the voltage value for a predetermined time,
The voltage value of the even and odd electrodes is 0 with a long fall time.
It is returned to [V]. At this time, since the partition wall slowly returns to the center between the two flow paths, no large pressure is generated in the odd flow paths, and no ink droplets leak from the odd flow paths in this process. In the case of ejecting ink droplets from the odd-numbered flow paths, the driving may be performed with the polarity completely opposite to that of the even-numbered flow paths.

【0043】本発明を適用した他の駆動例を図11に示
した。これは図4に示した駆動波形と類似のものであ
り、偶数流路からインク滴を射出する際に一旦偶数流路
と奇数流路間の隔壁をゆっくりと奇数流路側に変形させ
偶数流路の容積を増加させておき、その後電圧を0
[V]に短い立ち下がり時間で戻し隔壁を急激に復帰さ
せることによって、偶数流路に強い圧力を発生させ偶数
流路よりインク滴を射出する引き打ち法である。
Another driving example to which the present invention is applied is shown in FIG. This is similar to the drive waveform shown in FIG. 4. When the ink droplets are ejected from the even-numbered channels, the partition between the even-numbered channels and the odd-numbered channels is slowly deformed to the odd-numbered channel side. And then increase the voltage to 0
This is a pulling method in which a strong pressure is generated in the even-numbered flow path and ink droplets are ejected from the even-numbered flow path by rapidly returning the partition wall to [V] with a short fall time.

【0044】もう一つの駆動例の駆動波形を図12に示
している。図5の例と同じように初めに偶数流路の容積
をゆっくりと増加させた後、一気に逆電圧に変えるもの
である。このため一旦増加した流路容積は初期状態を通
り過ぎ急激に減少する。このため用いる電源電圧は図1
0、11に示した駆動方法の半分とすることができ駆動
回路のコストを低減できる。
FIG. 12 shows a driving waveform of another driving example. As in the example of FIG. 5, the volume of the even-numbered flow path is first slowly increased, and then the voltage is immediately changed to the reverse voltage. For this reason, the flow path volume once increased passes through the initial state and rapidly decreases. The power supply voltage used for this is shown in FIG.
The driving method can be reduced to half of the driving methods shown in FIGS.

【0045】なお本実施例では、カバープレート15が
表面電極側から裏面電極方向に分極されている場合(分
極方向Pの場合)を示したが、裏面電極側から表面電極
方向に分極されている場合には、印加する電界がそれぞ
れ反対向きになるように駆動波形を変更することによっ
て全く同じように駆動できる事は言うまでもない。
In this embodiment, the case where the cover plate 15 is polarized from the front electrode side to the back electrode direction (in the case of the polarization direction P) is shown, but the cover plate 15 is polarized from the back electrode side to the front electrode direction. In this case, it is needless to say that the driving can be performed in exactly the same manner by changing the driving waveform so that the applied electric fields are in opposite directions.

【0046】また前述の実施例と同様に、カバープレー
ト材料としてPZTなどの圧電セラミクスを用いた場
合、分極方向が変化してしまうことが無いよう駆動時に
印加する電界は抗電界以下とする。
Similarly to the above-described embodiment, when piezoelectric ceramic such as PZT is used as the cover plate material, the electric field applied during driving is set to be equal to or less than the coercive electric field so that the polarization direction does not change.

【0047】上記の様に本発明による印字装置では、い
ずれの実施例においても、液滴射出すべき流路に対応す
る駆動電極には、分極方向と同じ向きの電界を加え、そ
の隣の流路に対応する駆動電極には分極方向と逆の向き
の電界を加えることにより、効率よく液滴射出が行え
る。
As described above, in the printing apparatus according to the present invention, in any of the embodiments, an electric field in the same direction as the polarization direction is applied to the drive electrode corresponding to the flow path from which the liquid droplets are to be ejected, and the adjacent flow is applied. By applying an electric field in the direction opposite to the polarization direction to the drive electrode corresponding to the path, droplet ejection can be performed efficiently.

【0048】なおこれらの実施例では、偶数流路と奇数
流路を時分割駆動する場合の印字装置全体の最大射出周
波数の低下が懸念される。しかし例えば奇数流路の射出
後偶数流路を射出する際に、奇数流路中のインク圧力振
動の減衰やインク再充填が完全に終了するのを待つ必要
はないため、印字装置全体の最大射出周波数は1流路の
最大射出周波数に比べ若干低下するにすぎない。
In these embodiments, there is a concern that the maximum emission frequency of the entire printing apparatus is reduced when the even and odd channels are time-divisionally driven. However, for example, when injecting an even-numbered flow path after an odd-numbered flow path, there is no need to wait for the ink pressure oscillation in the odd-numbered flow path to attenuate or for ink refilling to be completely completed. The frequency is only slightly lower than the maximum injection frequency of one flow path.

【0049】また、図2,9では偶数流路と奇数流路を
時分割駆動する例を示したが、本発明の駆動方法は2分
割の時分割駆動に限られるものではなく、mを3以上の
自然数とし流路をm個おきに選択し、(m×n)番目の
流路に対応する駆動電圧と(m×n−1)番目の流路に
対応する駆動電圧に逆極性の駆動電圧を印加することも
可能である。
FIGS. 2 and 9 show an example in which the even-numbered flow path and the odd-numbered flow path are time-divisionally driven. However, the driving method of the present invention is not limited to two-division time-division driving. With the above natural numbers, every m channels are selected, and the driving voltage corresponding to the (m × n) -th channel and the driving voltage corresponding to the (m × n−1) -th channel are opposite in polarity. It is also possible to apply a voltage.

【0050】本発明の記録装置では、射出選択された流
路の容積減少量と概略同じだけ隣接する流路の容積が増
加する。従って、射出選択された流路より共通インク室
側にインクが逆流する液量と概略同じだけその隣りの流
路に共通インク室よりインクが流入する。また圧力波も
概略逆波形のものが隣接する流路より共通インク室に伝
播してくるため打ち消しあい、共通インク室状態にはほ
とんど変化が生じることはない。従って、同時に駆動す
る流路本数が増えてもクロストークが生じることはな
い。
In the recording apparatus of the present invention, the volume of the adjacent flow channel increases by substantially the same amount as the volume reduction amount of the flow channel selected for injection. Accordingly, the ink flows from the common ink chamber into the adjacent flow path by the same amount as the amount of the ink flowing backward to the common ink chamber side from the flow path selected for ejection. In addition, pressure waves having substantially reverse waveforms are transmitted from the adjacent flow passages to the common ink chamber and cancel each other, so that the state of the common ink chamber hardly changes. Therefore, crosstalk does not occur even if the number of simultaneously driven flow paths increases.

【0051】本発明の印字装置は流路隔壁が変形し流路
中の液体に圧力を与え液滴をノズルより射出するもので
あるので、液体の物性には何ら制限を与えずどのような
液体、インクでも使用することができる。従って、本発
明はコンピュータ端末としての印字装置に限定されるも
のではなく、あらゆる液体を吐出するような用途、例え
ば工業用印字装置、試薬の微量吐出、ファクシミリなど
幅広い用途に適用可能である。
In the printing apparatus of the present invention, since the flow path partition is deformed to apply pressure to the liquid in the flow path and eject droplets from the nozzles, there is no restriction on the physical properties of the liquid, , Ink can also be used. Therefore, the present invention is not limited to a printing device as a computer terminal, but can be applied to a wide range of uses such as discharging various liquids, for example, an industrial printing device, a small amount discharge of a reagent, and facsimile.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上の様に本発明にによれば、エネルギ
ー効率が良く、耐久性に優れ、クロストークが無く高印
字品質の静かな液滴吐出装置を提供することが可能であ
る。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a quiet droplet discharge apparatus which has high energy efficiency, excellent durability, no crosstalk and high printing quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る液滴吐出装置の第1の実施例の断
面図
FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of a droplet discharge device according to the present invention.

【図2】第1の実施例の作動を示す説明図FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of the first embodiment.

【図3】図1に示す液滴吐出装置の駆動方法の第1の例
を示す電圧波形図
FIG. 3 is a voltage waveform chart showing a first example of a method of driving the droplet discharge device shown in FIG.

【図4】図1に示す液滴吐出装置の駆動方法の第2の例
を示す電圧波形図
FIG. 4 is a voltage waveform diagram showing a second example of the method of driving the droplet discharge device shown in FIG.

【図5】図1に示す液滴吐出装置の駆動方法の第3の例
を示す電圧波形図
FIG. 5 is a voltage waveform diagram showing a third example of the method of driving the droplet discharge device shown in FIG.

【図6】図1に示す液滴吐出装置の駆動方法の第4の例
を示す電圧波形図
FIG. 6 is a voltage waveform diagram showing a fourth example of the method of driving the droplet discharge device shown in FIG.

【図7】第1の実施例のカバープレートの製造方法を示
す説明図
FIG. 7 is an explanatory view showing a method of manufacturing the cover plate of the first embodiment.

【図8】本発明に係る液滴吐出装置の第2の実施例の断
面図
FIG. 8 is a sectional view of a second embodiment of the droplet discharge device according to the present invention.

【図9】第2の実施例の作動を示す説明図FIG. 9 is an explanatory view showing the operation of the second embodiment.

【図10】図2に示す液滴吐出装置の駆動方法の第1の
例を示す電圧波形図
FIG. 10 is a voltage waveform diagram showing a first example of a method of driving the droplet discharge device shown in FIG.

【図11】図2に示す液滴吐出装置の駆動方法の第2の
例を示す電圧波形図
FIG. 11 is a voltage waveform diagram showing a second example of the method of driving the droplet discharge device shown in FIG.

【図12】図2に示す液滴吐出装置の駆動方法の第3の
例を示す電圧波形図
FIG. 12 is a voltage waveform diagram showing a third example of the method of driving the droplet discharge device shown in FIG.

【図13】従来例の斜視図FIG. 13 is a perspective view of a conventional example.

【図14】従来例の断面図FIG. 14 is a sectional view of a conventional example.

【図15】従来例の作動を示す断面図FIG. 15 is a sectional view showing the operation of the conventional example.

【図16】従来例の他の作動状態を示す断面図FIG. 16 is a sectional view showing another operation state of the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g 隔壁 2a,2b,2c,2d,2e,2f イン
ク流路 3 流路基板 4,15 カバープレート 6,16 コモン電極 7a,7b,7c,7d,7e,7f 駆動電極 17a,17b,17c,17d,17e,17f
駆動電極
1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g Partition walls 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f Ink flow path 3 Flow path substrate 4, 15 Cover plate 6, 16 Common electrode 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f Drive electrodes 17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f
Drive electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 面方向に対して実質的に直角方向に設け
られている複数の隔壁と、前記隔壁によって区画される
複数の流路とを有する流路基板と、 厚み方向に分極されるとともに、一方の面にコモン電極
が形成され他方の面に前記流路に対応する複数の駆動電
極が形成された圧電素子板からなり、前記隔壁端面に固
着されているカバープレートとを含み、 前記複数の駆動電極のうち、液滴吐出を行うべき流路に
対応する駆動電極には、前記カバープレートの当該流路
に対応する部分の分極方向と同方向の電界が加えられ、
それと隣り合う流路に対応する駆動電極の少なくとも一
方には、その流路に対応する部分の分極方向と逆方向の
電界が加えられるものであることを特徴とする液滴吐出
装置。
1. A flow path substrate having a plurality of partition walls provided substantially perpendicular to a surface direction and a plurality of flow paths defined by the partition walls, wherein the flow path substrate is polarized in a thickness direction and A cover plate fixed to an end surface of the partition wall, comprising a piezoelectric element plate having a common electrode formed on one surface and a plurality of drive electrodes corresponding to the flow paths formed on the other surface; Of the drive electrodes, a drive electrode corresponding to a flow path for performing droplet discharge is applied with an electric field in the same direction as the polarization direction of a portion of the cover plate corresponding to the flow path,
A droplet discharge device, wherein an electric field in a direction opposite to a polarization direction of a portion corresponding to a flow path is applied to at least one of drive electrodes corresponding to a flow path adjacent thereto.
【請求項2】 前記カバープレートの前記分極方向は、
前記各流路ごとに交互に逆向きになっていることを特徴
とする請求項1に記載の液滴吐出装置。
2. The polarization direction of the cover plate,
2. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the flow passages are alternately reversed for each of the flow paths.
【請求項3】 前記カバープレートは一様に同方向に分
極されており、 前記流路と対応する前記駆動電極は、当該流路と隣り合
う流路に対応する前記駆動電極の少なくともいずれか一
方と導通されており、 前記両駆動電極には、互いに逆向きの電圧が印加される
ことを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出装置。
3. The cover plate is uniformly polarized in the same direction, and the drive electrode corresponding to the flow path is at least one of the drive electrodes corresponding to a flow path adjacent to the flow path. 2. The droplet discharge device according to claim 1, wherein voltages that are opposite to each other are applied to the two drive electrodes. 3.
【請求項4】 前記駆動電極に印加される電圧の立ち上
がり時定数と立ち下がり時定数とを異ならせることによ
って、液滴吐出のタイミングを制御することを特徴とす
る請求項1〜3のいずれかに記載の液滴吐出装置の駆動
方法。
4. The droplet discharge timing is controlled by making a rising time constant and a falling time constant of a voltage applied to the driving electrode different from each other. 3. The method for driving a droplet discharge device according to claim 1.
【請求項5】 2n番目(nは自然数)の前記流路に対
応する前記駆動電極群と、(2n−1)番目の前記流路
に対応する前記駆動電極群とに、交互に反対極性の電圧
を印加することによって、偶数流路群と奇数流路群とを
時分割駆動することを特徴とする請求項1〜3のいずれ
かに記載の液滴吐出装置の駆動方法。
5. The drive electrode group corresponding to the 2n-th (n is a natural number) flow path and the drive electrode group corresponding to the (2n−1) -th flow path are alternately opposite in polarity. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the even number channel group and the odd number channel group are time-divisionally driven by applying a voltage.
【請求項6】 (m×n)番目(mは2以上の自然数)
の前記流路に対応する前記駆動電極と、(m×n−1)
番目の前記流路に対応する前記駆動電極とには、常に逆
極性の電圧を印加し、液滴吐出時には前記駆動電極への
電圧印加を選択的に停止するものであり、 前記流路群をm個おきに時分割駆動することを特徴とす
る請求項1〜3に記載の液滴吐出装置の駆動方法。
6. An (m × n) -th (m is a natural number of 2 or more)
The drive electrode corresponding to the flow path of (m × n-1)
A voltage of the opposite polarity is always applied to the drive electrode corresponding to the second flow path, and the application of a voltage to the drive electrode is selectively stopped at the time of discharging a droplet. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein time-division driving is performed every m units.
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