JP3234073B2 - Inkjet head - Google Patents

Inkjet head

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JP3234073B2
JP3234073B2 JP26676593A JP26676593A JP3234073B2 JP 3234073 B2 JP3234073 B2 JP 3234073B2 JP 26676593 A JP26676593 A JP 26676593A JP 26676593 A JP26676593 A JP 26676593A JP 3234073 B2 JP3234073 B2 JP 3234073B2
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JP
Japan
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ink
liquid chamber
drive signal
pressurized liquid
fly
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修三 松本
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Ricoh Co Ltd
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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、インクジェットに関
し、より詳細には、流体の共振を利用してインク滴を飛
翔させ、駆動電圧の低減化を可能としたインクジェット
ヘッドに関する。例えば、各種印写装置に適用されるも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink-jet head, and more particularly to an ink-jet head capable of reducing a driving voltage by causing ink droplets to fly by using resonance of a fluid. For example, the present invention is applied to various printing apparatuses.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のインクジェットヘッドを記載した
公知文献としては、例えば、特開平4−141428
号公報、特開平4−341849号公報、特開平5
−508号公報がある。前記のものは、圧力発生部材
の厚み振動の固有周期で励振させるものである。すなわ
ち、圧力発生部材の固有周期が極めて高く、また、その
固有周期で圧力材料が振動し、その駆動時間を制御する
ことにより解像度を落すことなく十分な階調性を得るよ
うにしたものである。
2. Description of the Related Art Known documents describing a conventional ink jet head include, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-141428.
JP, JP-A-4-341849, JP-A-5-341849
-508 publication. In the above, the pressure generating member is excited at the natural period of the thickness vibration. That is, the natural period of the pressure generating member is extremely high, and the pressure material vibrates at the natural period. By controlling the driving time, sufficient gradation can be obtained without lowering the resolution. .

【0003】また、前記のものは、圧電基板の共振周
波数で電圧を印加するものである。すなわち、圧電基板
の表面と裏面に1対の電極を配し、該電極間に前記圧電
基板の共振周波数に等しい周期で変化する電圧を選択的
に印加することにより、微小な液粒を正確な向きに吐出
制御するようにしたものである。さらに、前記のもの
は、エッジモードで振動可能な圧電体基板を共振させる
ものである、すなわち、電極にエッジモードでの振動を
生じさせる交番電圧を印加し、圧電体基板で生じた振動
が間隙に保持されているインク中に伝播し、インクと大
気との境界まで表面波となってインクをミストとして飛
翔させるものである。これにより、ミスト化されるイン
ク量は交番電圧の印加時間に比例し、ドット自体の光学
的濃度が連続的に変化するものである。
In the above-mentioned apparatus, a voltage is applied at a resonance frequency of a piezoelectric substrate. That is, by disposing a pair of electrodes on the front surface and the back surface of the piezoelectric substrate, and selectively applying a voltage that changes at a period equal to the resonance frequency of the piezoelectric substrate between the electrodes, a minute liquid droplet can be accurately formed. The ejection is controlled in the direction. Further, the above-described device resonates a piezoelectric substrate that can vibrate in an edge mode, that is, an alternating voltage that causes vibration in an edge mode is applied to an electrode, and the vibration that occurs in the piezoelectric substrate is applied to a gap. Is propagated into the ink held in the ink, and becomes a surface wave to the boundary between the ink and the atmosphere to fly the ink as a mist. Thus, the amount of ink to be mist is proportional to the application time of the alternating voltage, and the optical density of the dot itself changes continuously.

【0004】従来のオンデマンド方式のインクジェット
ヘッドとしては、独立したインク液室を圧電素子により
変形させ、その圧力により、それぞれのインク液室に対
応したノズルからインクを突出させるカイザー、ステム
メ、グールドなどの方式(前者)がその基本形となって
いる。さらには、また、圧電素子の振動をレンズ音響、
レンズ等で集束させたり(例えば、特開昭63−166
547号公報)、また、表面弾性波の集束効果を利用し
たりしたものとして、例えば、米国特許第475153
0号明細書、米国特許第469719号明細書等の方式
(後者)がある。前者の方式は構造が簡単であり、小型
化が可能で普通紙への印字が可能というような利点を有
しており、後者の方式は、ノズルが不要であり、気泡、
ゴミ等の混入による信頼性の低下を避けられるという利
点を有している。
Conventional ink jet heads of the on-demand type include Kaiser, Stemme, Gould, etc. in which independent ink chambers are deformed by piezoelectric elements and ink is projected from nozzles corresponding to the respective ink chambers by the pressure. (The former) is its basic form. Furthermore, the vibration of the piezoelectric element is converted into lens sound,
Focusing with a lens or the like (for example, see JP-A-63-166)
No. 547) and a method utilizing the focusing effect of surface acoustic waves, for example, US Pat. No. 4,753,153.
No. 0 and U.S. Pat. No. 469,719 (the latter). The former method has the advantages that the structure is simple, the size can be reduced, and printing on plain paper is possible, and the latter method does not require a nozzle, bubbles,
There is an advantage that a decrease in reliability due to the entry of dust or the like can be avoided.

【0005】しかし、前者の方式では、駆動周波数の上
限が10KHz程度であるめ、階調データ等の印刷をす
ると大変時間がかかり、そのため解像度を落とさざるを
得ないのが実情であり、実用的なフルカラー印刷装置を
実現することは大変難しい。また、後者の方式の場合
は、駆動周波数がメガヘルツ以上であり、原理的には前
者の方式の欠点は改善されると考えられるが、音響レン
ズを用いる場合には、圧力発生部材と音響レンズとの整
合等が難しく、音響レンズでのエネルギーロスも大き
い。また、表面弾性波をもちいたものは、数10MHz
以上の駆動周波数でないと十分なエネルギー密度を得る
ための効率が非常に悪くなり、これらの理由により多大
のコストアップは避けられない。
However, in the former method, since the upper limit of the driving frequency is about 10 KHz, it takes a very long time to print gradation data or the like. It is very difficult to realize a perfect full-color printing device. In the case of the latter method, the driving frequency is megahertz or higher, and it is considered that the disadvantage of the former method is improved in principle.However, when an acoustic lens is used, a pressure generating member and an acoustic lens are used. Alignment is difficult, and the energy loss in the acoustic lens is large. Those using surface acoustic waves are several tens of MHz.
If the driving frequency is not the above, the efficiency for obtaining a sufficient energy density becomes extremely poor, and for these reasons, a great increase in cost cannot be avoided.

【0006】さらにまた、これらを改善する手段とし
て、前述した特開平4−341849号公報や特開平5
−508号公報にみられるような、圧電素子により形成
された基板をその共振周波数の周期によって駆動させた
り、さらに、圧電体の振動をエッジモードで振動可能と
することにより、高い効率で、インク滴を発生させるこ
とができるようになり、構造の簡易化を図ることが提案
された。しかし、これらの手段は、ヘッドの構造体であ
る基板を圧電素子として共振周波数を利用して駆動する
ので、機械的振動が液室間で伝播することによる相互干
渉や、駆動信号の印加終了後に、機械的振動が残留しや
すく、これにより、印字品質を劣化させることがある。
Further, as means for improving these, Japanese Patent Laid-Open Publication No.
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 508-508, by driving a substrate formed by a piezoelectric element at the cycle of its resonance frequency, and by enabling the vibration of the piezoelectric body to vibrate in an edge mode, the ink can be efficiently printed. It has been proposed that droplets can be generated and the structure can be simplified. However, since these means drive the substrate, which is the structure of the head, as a piezoelectric element using a resonance frequency, mutual interference caused by mechanical vibration propagating between the liquid chambers, and after the application of the drive signal is completed. However, mechanical vibration tends to remain, which may degrade the print quality.

【0007】[0007]

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、流体の共振を利用してインク滴を飛翔させ、駆
動電圧の低減化を図るようにしたインクジェットヘッド
を提供することを目的としてなされたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has as its object to provide an ink jet head which uses ink resonance to fly ink droplets to reduce the driving voltage. It was done as.

【0008】[0008]

【構成】本発明は上記目的を達成するために、(1)
電体に駆動信号を印加することで弾性板を励振し、該弾
性板を介して加圧液室内のインクを励振させインク液滴
を飛翔させて画素を形成するインクジェットヘッドにお
いて、前記駆動信号は、インクが滴化飛翔まで至らない
状態に加圧液室内部に予備圧を発生させる予備励振信号
と、引き続いてインク滴を飛翔させる連続した繰り返し
主駆動信号とから成り、該主駆動信号は加圧液室の共振
周波数を主成分とし、前記予備励振信号は前記インクが
滴化飛翔しない低電圧であること、更には、(2)請求
項1において、前記駆動信号は、前記主駆動信号によっ
て発生している液室固有振動に対して振動打ち消し駆動
を与えて加圧液室内のインク圧を抑制するインク圧抑制
信号とを有すること、更には、(3)請求項1又は2に
おいて、インク滴を飛翔させる主駆動信号は、その繰り
返しの数を制御することによりインク液滴を飛翔させ、
画素を形成するインク適量を可変して階調記録を行なう
ことを特徴としたものである。以下、本実施例に基づい
て説明する。
[Configuration] The present invention in order to achieve the above object, (1) pressure
The elastic plate is excited by applying a drive signal to the
In an ink-jet head that excites ink in the pressurized liquid chamber through the conductive plate and causes ink droplets to fly to form pixels , the driving signal is such that the ink does not reach the droplet-flying
Pre-excitation signal to generate pre-pressure inside pressurized liquid chamber
And continuous repetition to make ink drops fly
A main drive signal, the main drive signal being a resonance of the pressurized liquid chamber.
The frequency is the main component, and the preliminary excitation signal is
Low voltage that does not cause dripping, and (2) Claim
In Item 1, the drive signal is determined by the main drive signal.
To cancel the natural vibration of the liquid chamber
Pressure suppression that suppresses ink pressure in the pressurized liquid chamber by applying pressure
And (3) claim 1 or 2
The main drive signal that causes the ink droplet to fly is
Flying ink droplets by controlling the number of returns,
Perform gradation recording by changing the appropriate amount of ink for forming pixels
It is characterized by the following. Hereinafter, description will be made based on this embodiment.

【0009】図1(a)、(b)は、本発明によるイン
クジェットヘッドの一実施例を説明するための構成図
で、図1(a)は断面図、図(b)は平面図である。図
中、11は基板、12は圧電体、13はフレーム、14
は弾性板、15はノズル、16は加圧液室の流路、17
は流路板、18は共通液室、19は流路板である。以
下、図1(a),(b)の構成に基づき、インクジェッ
トプリントヘッドによってもたらされるインク滴飛翔の
原理について説明する。
FIGS. 1 (a) and 1 (b) are structural views for explaining an embodiment of an ink jet head according to the present invention. FIG. 1 (a) is a sectional view and FIG. 1 (b) is a plan view. . In the figure, 11 is a substrate, 12 is a piezoelectric body, 13 is a frame, 14
Is an elastic plate, 15 is a nozzle, 16 is a flow path of a pressurized liquid chamber, 17
Denotes a channel plate, 18 denotes a common liquid chamber, and 19 denotes a channel plate. Hereinafter, the principle of the ink droplet flying provided by the ink jet print head will be described based on the configuration of FIGS. 1 (a) and 1 (b).

【0010】セラミック、シリコン、金属等より形成さ
れる基板11の面上には、圧電体12および該圧電体1
2を取り囲むように配置した樹脂、セラミック、金属等
により形成されるフレーム13が接合されている。前記
圧電体12及びフレーム13の上面は、ほぼ同一平面上
に位置出しされており、樹脂フィルムや薄膜金属部材等
により形成される弾性板14が接合されている。さら
に、該弾性板14の上面には、Siや金属材料等より形
成したノズル15と加圧液室流路16と共通液室18を
配置した流路板17とが接合され、流路部19を構成し
ている。前記加圧液室の流路16は複数個が平行に配置
されており、その各々に対応するように実質的に分割
し、独立した圧電体が対応して配置されている。
On a surface of a substrate 11 made of ceramic, silicon, metal or the like, a piezoelectric body 12 and a piezoelectric body 1 are provided.
A frame 13 made of resin, ceramic, metal, or the like, which is arranged so as to surround the frame 2, is joined. The upper surfaces of the piezoelectric body 12 and the frame 13 are positioned substantially on the same plane, and an elastic plate 14 formed of a resin film, a thin film metal member, or the like is joined thereto. Further, on the upper surface of the elastic plate 14, a nozzle 15 formed of Si, a metal material, or the like, a flow path plate 17 in which a pressurized liquid chamber flow path 16 and a common liquid chamber 18 are arranged are joined, and a flow path portion 19 is formed. Is composed. A plurality of the flow paths 16 of the pressurized liquid chamber are arranged in parallel, substantially divided so as to correspond to each of them, and independent piezoelectric bodies are arranged correspondingly.

【0011】ここで、加圧液室の流路16は両端が開放
端となった管と近似的に等価となる。すなわち、加圧液
室の流路内のインクの第1次モードでの固有振動数fは f=C/2L (ただし C:インク中の音速、L:加
圧液室流路) となる。ここで、インク中の音速:Cは加圧液室の流路
構成部材のヤング率等により変化するが、概略 C=1
200〜1500m/s となり、 加圧液室流路長:L=2mmとすれば、固有振動数:f=
300〜375KHzとなる。
Here, the flow path 16 of the pressurized liquid chamber is approximately equivalent to a pipe having both ends open. That is, the natural frequency f of the ink in the flow path of the pressurized liquid chamber in the first mode is f = C / 2L (where C is the speed of sound in the ink, and L is the flow path of the pressurized liquid chamber). Here, the sound velocity in the ink: C changes depending on the Young's modulus of the flow path constituent member of the pressurized liquid chamber, but approximately C = 1.
200 to 1500 m / s, and if the flow path length of the pressurized liquid chamber: L = 2 mm, the natural frequency: f =
It becomes 300 to 375 KHz.

【0012】したがって、加圧液室の流路内のインクに
対し、概略上記固有振動数fで表される周波数を主成分
とした交番電圧を、前記圧電体に印加して、励振をさせ
ることによりノズルより前記周波数でインク滴を吐出す
ることになる。このとき、圧電体自体の共振周波数は、
前述の加圧液室の流路の固有振動数に対し、十分大きく
設定しておくことで、駆動電圧波形に対して、時間遅れ
することなく応答することができる。
Therefore, an alternating voltage having a frequency represented by the above-described natural frequency f as a main component is applied to the ink in the flow path of the pressurized liquid chamber, and the piezoelectric body is excited. Accordingly, ink droplets are ejected from the nozzle at the frequency. At this time, the resonance frequency of the piezoelectric body itself is
By setting the natural frequency of the flow path of the pressurized liquid chamber sufficiently high, it is possible to respond to the drive voltage waveform without time delay.

【0013】共振周波数は、各加圧液室毎にバラツキを
生じるため、吐出インク滴にバラツキが生じる。これを
均一化するためには駆動電圧値を調整するのが好まし
い。また、液室の構成部材の材質を適当に選択すること
により、共振点でのQ値を制御できる。したがって、効
率との兼ね合いで適正化することにより上記のバラツキ
を低減化できる。前述した流路板17の材質としてその
一部に樹脂を使用することがQ値の制御に好適である。
Since the resonance frequency varies among the pressurized liquid chambers, the ejection ink droplets vary. In order to make this uniform, it is preferable to adjust the drive voltage value. Further, the Q value at the resonance point can be controlled by appropriately selecting the materials of the constituent members of the liquid chamber. Therefore, the above-mentioned variation can be reduced by optimizing in consideration of efficiency. It is preferable to use a resin as a part of the material of the flow path plate 17 for controlling the Q value.

【0014】共振周波数は、実用的には100KHz〜
1MHz程度に設定することが好ましい。これについて
は後述するが、1画素を形成するためのパルス数および
階調数、また、印写用紙とヘッドとの相対的な移動速度
等に起因する印字品質からの制約、印写速度、さらに駆
動回路のコンパクト化やコスト低減化等を確保するため
に適しているレベルである。また、該共振周波数のレベ
ルは前述したようにヘッドの形状や大きさに関しても、
また、設計および加工上からも適正なサイズである。
The resonance frequency is practically 100 KHz or more.
It is preferable to set the frequency to about 1 MHz. This will be described later, but the number of pulses and the number of gradations for forming one pixel, printing quality restrictions due to the relative moving speed of the printing paper and the head, the printing speed, and the like. This is a level suitable for ensuring compactness and cost reduction of the drive circuit, and the like. In addition, the level of the resonance frequency is related to the shape and size of the head as described above.
In addition, the size is appropriate in terms of design and processing.

【0015】図2(a),(b)及び、図3(a),
(b)は、本発明によるインクジェットヘッドの圧力発
生部材である圧電体に印加する駆動電圧波形について説
明するための図である。前述したように、駆動電圧波形
は、加圧電液室内のインクの共振振動数を主成分とした
連続パルス群で構成される。従って、複数パルスで複数
滴を飛翔させることとなり、該複数滴で一画素を形成す
る。このとき、必ずしもパルス数と滴数は同一でない。
FIGS. 2A and 2B and FIGS.
(B) Pressure generation of the inkjet head according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram for describing a drive voltage waveform applied to a piezoelectric body that is a raw member . As described above, the drive voltage waveform is composed of a continuous pulse group whose main component is the resonance frequency of the ink in the pressurized liquid chamber. Therefore, a plurality of droplets are caused to fly by a plurality of pulses, and one pixel is formed by the plurality of droplets. At this time, the number of pulses and the number of drops are not necessarily the same.

【0016】この時に、駆動する連続パルス群のパルス
数を制御することにより、飛翔させるインク滴数、すな
わちインク滴量を可変とすることができる。したがっ
て、記録媒体上での画素径を多値化することができ、階
調性を有した記録が容易に可能となる。この一画素を形
成するための連続パルス群は、予備圧発生パルス部(図
2中のA)の駆動主パルス部(図2中のB)、残留振動
打消パルス部(図2中のC)の3つの部分に分かれて構
成されている。
At this time, by controlling the number of pulses of the continuous pulse group to be driven, the number of ink droplets to fly, that is, the amount of ink droplets can be made variable. Therefore, the pixel diameter on the recording medium can be multi-valued, and recording with gradation can be easily performed. The continuous pulse group for forming one pixel is composed of a driving main pulse section (B in FIG. 2) and a residual vibration canceling pulse section (C in FIG. 2) of the preliminary pressure generation pulse section (A in FIG. 2). It is divided into three parts.

【0017】予備圧発生パルス部は連続パルス群の先頭
にあって、インクを滴化飛翔まで至らない状態に加圧液
室内部を励振させ、ノズル近傍のインク圧の上昇を行
う。すなわちインクダレや気泡の吸入を抑制することが
できる。駆動主パルス部は、予備発生パルス部に引き続
き、印加パルスに対応して、インク滴を飛翔させる。従
って、前述のインク滴量の制御はこの部分で実行する。
前記パルス群は、加圧液室内のインクの共振振動数を主
成分としたものとなる。
The preliminary pressure generating pulse portion is at the head of the continuous pulse group, and excites the inside of the pressurized liquid chamber so as not to cause the ink to drop and fly, thereby increasing the ink pressure near the nozzle. That is, it is possible to suppress ink dripping and inhalation of bubbles. The drive main pulse section causes the ink droplet to fly in response to the applied pulse, following the preliminary generation pulse section. Therefore, the control of the ink droplet amount described above is executed in this portion.
The pulse group is mainly composed of the resonance frequency of the ink in the pressurized liquid chamber.

【0018】残留振動打消パルス部は駆動主パルス部の
直後で、駆動主パルス部の主の周波数成分に対し、逆位
相の周波数成分を印加することにより、加圧液室内のイ
ンク圧を急速に抑制させる。これにより、次の連続パル
ス群が印加される時には、ノズル近傍でのインク圧やノ
ズル内のインクのメニスカス面を、初期状態レベルまで
復帰させることができる。すなわち、駆動パルス群の応
答周波数を上げることができる。
The residual vibration canceling pulse section immediately after the driving main pulse section applies a frequency component having an opposite phase to the main frequency component of the driving main pulse section, thereby rapidly increasing the ink pressure in the pressurized liquid chamber. Suppress. Accordingly, when the next continuous pulse group is applied, the ink pressure near the nozzle and the meniscus surface of the ink in the nozzle can be returned to the initial state level. That is, the response frequency of the driving pulse group can be increased.

【0019】一連の駆動電圧波形は、図2(a)に示す
ような正弦波状でも、図2(b)に示すような矩形波で
も良い。また、三角波等でも良い。その周波数成分が前
述した加圧液室内のインクの共振振動数を主成分とした
ものであれば良い。現実的には、圧力発生部材である
電素子自体の容量成分に応じて波形自体が時定数をもっ
て立上、立下で遅れを生じるので、矩形波で十分実用性
を得られる。また、予備発生パルス部は、図2に示すよ
うに、駆動主パルス部と同じ周波数成分で電圧レベルの
み低く設定したり、図3に示すように、同じ電圧レベル
で周波数成分のみ異ならせて設定したりすることが可能
である。残留振動数打消パルス部に対しても同様であ
る。さらには、簡略化のために、駆動主パルス部の先頭
部分が予備圧発生パルス部を兼ねるようにさせて、予備
圧発生パルス部を省くこともできる。
The series of drive voltage waveforms may be a sine wave as shown in FIG. 2A or a rectangular wave as shown in FIG. 2B. Further, a triangular wave or the like may be used. The frequency component may be one whose main component is the resonance frequency of the ink in the pressurized liquid chamber described above. In reality, the waveform itself rises with a time constant according to the capacitance component of the piezoelectric element itself, which is a pressure generating member, and a delay occurs at the fall, so that a rectangular wave can sufficiently obtain practicality. . In addition, the pre-generation pulse section is set to have the same frequency component as the driving main pulse section and lower only in the voltage level as shown in FIG. 2, or is set to have the same voltage level and different only in the frequency component as shown in FIG. It is possible to do. The same applies to the residual frequency canceling pulse section. Further, for the sake of simplicity, it is also possible to omit the preliminary pressure generating pulse section by making the leading part of the driving main pulse section also serve as the preliminary pressure generating pulse section.

【0020】前述した例では、駆動主パルス部での周期
は約3μs程度であるので、1画素を1〜10滴程度で
構成し、実質的な駆動周波数を10KHz程度に設定し
て多階調を得るのが良い。また、第1滴目の吐出の安定
性にバラツキがある場合は、最小画素を2〜3滴として
設定することにより画像の劣化を防ぐことができる。
In the above-described example, the period of the driving main pulse portion is about 3 μs, so that one pixel is composed of about 1 to 10 drops, and the substantial driving frequency is set to about 10 KHz to perform multi-gradation. Good to get. Further, when the stability of the ejection of the first droplet varies, the deterioration of the image can be prevented by setting the minimum pixel to two or three droplets.

【0021】以上説明したとおり、本発明によるヘッド
は、圧力発生部材の変位量を直接液室内の容積変位に変
換して、インク滴を吐出させるものではなく、インクの
流体共振を利用するものであるので、駆動エネルギーの
著しい低減化が図れる。従って、圧力発生部材としては
従来用いられてきた単板及び積層の圧電素子の他に薄膜
上の圧電体を使用することができる。
As described above, the head according to the present invention does not directly convert the displacement of the pressure generating member into volume displacement in the liquid chamber and ejects ink droplets, but utilizes the fluid resonance of ink. As a result, the driving energy can be significantly reduced. Therefore, as the pressure generating member , a piezoelectric body or the like on a thin film can be used in addition to the conventionally used single-plate and laminated piezoelectric elements.

【0022】図4は、本発明によるインクジェットの他
の実施例を示す図で、図中、20は薄膜圧電体(PZ
T)、21は保護層で、その他、図1と同じ作用をする
部分は同一の符号を付してある。基板11の面上には薄
膜圧電体20が設けられ、該薄膜圧電体20は、保護層
21で被覆されている。該保護層21の上面には、図1
に示したような流路部19が構成されている。この構成
により、ヘッドがバッチ処理により量産することが容易
となるため、ヘッド加工上からも非常に優位化すること
ができる。
FIG. 4 is a view showing another embodiment of the ink jet according to the present invention. In the drawing, reference numeral 20 denotes a thin film piezoelectric material (PZ).
T) and 21 are protective layers, and other portions having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. A thin-film piezoelectric body 20 is provided on the surface of the substrate 11, and the thin-film piezoelectric body 20 is covered with a protective layer 21. As shown in FIG.
Are formed as shown in FIG. With this configuration, since the head can be easily mass-produced by batch processing, it can be significantly superior in terms of head processing.

【0023】図5は、本発明によるインクジェットヘッ
ドのヘッド形態を示す断面図で、図1に示す構成のイン
クジェットを左右対象につき合わせた構成となってお
り、ノズル15は流路板17の上面に開口を有してい
る。このような構成により、ヘッドを複数列に配置した
もの等への展開や、フルライン型のヘッド形態への応用
も可能である。この他の構成として、更にはヒータ装置
と組み合わせることにより、ホットメルトインクを使用
するヘッドとしての応用も可能である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the head form of the ink jet head according to the present invention. The ink jet head shown in FIG. It has an opening. With such a configuration, it is possible to develop the head into a plurality of rows and the like, and to apply the head to a full line type head. As another configuration, by further combining with a heater device, application as a head using hot melt ink is also possible.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、以下のような効果がある。 (1)請求項1に対応する効果:流体の共振を利用して
インク滴を飛翔させるので、駆動電圧(駆動エネルギ
ー)の低減化が可能となる(駆動部の変位の振動量が小
であってもよいので、消費エネルギーが小さい)。ま
た、加圧液室流路の管路長の共振点を利用するので、記
録ヘッドを大型化することなく、集積化が容易となる。
また、駆動部の機械的共振点を利用しないため、液室間
での機械的振動伝播による相互干渉が著しく低減化でき
る。さらに、駆動部の機械的な変位量・振動量が小であ
っても、インクへの十分な圧力発生が得られるため、駆
動部の耐久性や信頼性が著しく向上する。さらに、予備
励振信号と主駆動信号とが同じ周波数であるので、最初
の噴射インク滴から所望の大きさのインク滴にすること
ができ、全体にわたって均一な大きさのインク滴を噴射
させることができる。 (2)請求項2に対応する効果:駆動主パルス部の前後
に予備圧発生パルス部や残留振動打消パルス部を設けた
ので、インクダレや気泡の吸入の防止より安定したイン
ク吐出が可能である。また、残留振動を速やかに減衰さ
せ、駆動周波数を上げることができる。 (3)請求項に対応する効果:1画素を形成するのに
要するパルス数を可変とすることにより、画素径を多値
化することができ、階調性を有した記録が可能となる。
As apparent from the above description, the present invention has the following effects. (1) Effect corresponding to the first aspect: Since ink droplets fly using the resonance of a fluid, the drive voltage (drive energy) can be reduced (the vibration amount of displacement of the drive unit is small). Energy consumption is small.) In addition, since the resonance point of the length of the pressurized liquid chamber flow path is used, the integration becomes easy without increasing the size of the recording head.
Further, since the mechanical resonance point of the drive unit is not used, mutual interference due to mechanical vibration propagation between the liquid chambers can be significantly reduced. Further, even if the amount of mechanical displacement / vibration of the drive unit is small, sufficient pressure can be generated on the ink, so that the durability and reliability of the drive unit are significantly improved. In addition, reserve
Since the excitation signal and the main drive signal have the same frequency,
The desired size from the ejected ink droplets
And eject ink droplets of uniform size throughout
Can be done. (2) Effects corresponding to claim 2: before and after the driving main pulse section
Pre-pressure pulse section and residual vibration canceling pulse section
As a result, a more stable ink
Discharge is possible. Also, the residual vibration is quickly attenuated.
The driving frequency can be increased. (3) Effect corresponding to claim 3 : For forming one pixel
The pixel diameter is multi-valued by making the number of required pulses variable.
And recording with gradation can be performed.

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

【図1】本発明によるインクジェットヘッドの一実施例
を説明するための構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an embodiment of an inkjet head according to the present invention.

【図2】本発明によるインクジェットヘッドの圧電体に
印加する駆動電圧波形について説明するための図(その
1)である。
FIG. 2 is a diagram (part 1) for describing a drive voltage waveform applied to a piezoelectric body of an ink jet head according to the present invention.

【図3】本発明によるインクジェットヘッドの圧電体に
印加する駆動電圧波形について説明するための図(その
2)である。
FIG. 3 is a diagram (part 2) for describing a drive voltage waveform applied to a piezoelectric body of the ink jet head according to the present invention.

【図4】本発明によるインクジェットヘッドの他の実施
例を示す図である。
FIG. 4 is a view showing another embodiment of the ink jet head according to the present invention.

【図5】本発明によるインクジェットヘッドのヘッド形
態を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a head configuration of an inkjet head according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…基板、12…圧電体、13…フレーム、14…弾
性板、15…ノズル、16…加圧液室の流路、17…流
路板、18…共通液室、19…流路板。
11: substrate, 12: piezoelectric body, 13: frame, 14: elastic plate, 15: nozzle, 16: flow path of pressurized liquid chamber, 17: flow path plate, 18: common liquid chamber, 19: flow path plate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 圧電体に駆動信号を印加することで弾性
板を励振し、該弾性板を介して加圧液室内のインクを励
振させインク液滴を飛翔させて画素を形成するインクジ
ェットヘッドにおいて、前記駆動信号は、インクが滴化
飛翔まで至らない状態に加圧液室内部に予備圧を発生さ
せる予備励振信号と、引き続いてインク滴を飛翔させる
連続した繰り返し主駆動信号とから成り、該主駆動信号
は加圧液室の共振周波数を主成分とし、前記予備励振信
号は前記インクが滴化飛翔しない低電圧であることを
徴とするインクジェットヘッド。
An elasticity is obtained by applying a drive signal to a piezoelectric body.
The plate is excited, and the ink in the pressurized liquid chamber is excited through the elastic plate.
In the ink jet head which forms pixels by causing ink droplets to fly by shaking, the drive signal indicates that the ink
Preliminary pressure is generated inside the pressurized liquid chamber before flight
Pre-excitation signal to cause the ink droplet to fly
The main drive signal comprising a continuous and repeated main drive signal.
Is based on the resonance frequency of the pressurized liquid chamber,
The ink jet head is characterized in that the ink has a low voltage at which the ink does not fly by dropping .
【請求項2】 請求項1において、前記駆動信号は、前
記主駆動信号によって発生している液室固有振動に対し
て振動打ち消し駆動を与えて加圧液室内のインク圧を抑
制するインク圧抑制信号とを有することを特徴とするイ
ンクジェットヘッド。
2. The method according to claim 1, wherein the driving signal is
For the natural vibration of the liquid chamber generated by the main drive signal
To suppress the ink pressure in the pressurized liquid chamber
An ink pressure control signal for controlling the ink pressure .
【請求項3】 請求項1又は2において、インク滴を飛
翔させる主駆動信号は、その繰り返しの数を制御するこ
とによりインク液滴を飛翔させ、画素を形成するインク
適量を可変して階調記録を行なうことを特徴とするイン
クジェットヘッド。
3. The method according to claim 1, wherein the ink droplets are ejected.
The main drive signal to be driven controls the number of repetitions.
The ink that flies ink droplets and forms pixels
An ink jet head that performs gradation recording by changing an appropriate amount .
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