JP3427608B2 - Ink jet recording device - Google Patents

Ink jet recording device

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JP3427608B2
JP3427608B2 JP3856296A JP3856296A JP3427608B2 JP 3427608 B2 JP3427608 B2 JP 3427608B2 JP 3856296 A JP3856296 A JP 3856296A JP 3856296 A JP3856296 A JP 3856296A JP 3427608 B2 JP3427608 B2 JP 3427608B2
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ink jet
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浩一 羽賀
好之 白附
市郎 浅井
敬三 阿部
恭史 諏訪部
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Fujifilm Business Innovation Corp
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、振動を利用してイ
ンクを飛翔させるインクジェット記録装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording apparatus that uses vibration to eject ink.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりノズルからインク滴を必要に応
じて吐出させて印字を行なう、いわゆるオンデマンド型
のインクジェット式記録方式があり、代表的な方式とし
てピエゾ振動子型とサーマル型がある。ピエゾ振動子型
はインク室に付設された圧電素子にパルス電圧を印加
し、圧電素子を変形させることによりインク室内のイン
ク液圧を変化させ、ノズルからインク滴を吐出させて記
録用紙にドットを記録するものである。サーマル型は、
インク室内に設けた加熱手段によりインクを加熱し、こ
れにより発生したバブルによりノズルからインク滴を吐
出させて記録用紙にドットを記録するものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a so-called on-demand type ink jet recording system in which ink droplets are ejected from a nozzle as needed to perform printing, and typical systems include a piezo vibrator type and a thermal type. The piezoelectric vibrator type applies a pulse voltage to the piezoelectric element attached to the ink chamber to deform the piezoelectric element to change the ink liquid pressure in the ink chamber and eject ink droplets from the nozzle to form dots on the recording paper. To record. The thermal type is
The ink is heated by the heating means provided in the ink chamber, and the ink droplets are ejected from the nozzles by the bubbles generated thereby to record dots on the recording paper.

【0003】これらインクジェット技術においては、従
来、解像度が300dpi程度であったが、昨今その解
像度が600から720dpiと高解像度化されてき
た。それに伴い、高解像度化による効果を有効に発揮す
るためには解像度に応じて印字するドット径を小さくす
る必要がある。従来の方式においてドット径を小さくす
る方法として、ノズル径を小さくする方法がある。しか
しながらノズル径を小さくすると、ゴミやノズル内のイ
ンク表面の乾燥によるノズルの詰まりや、ノズル円周部
への残滓の付着によるインク吐出方向の変化が発生しや
すくなる。そのため、記録紙上の画質に欠陥が発生し、
本来の解像度に対応したドット径を印字するために必要
なノズル径を採用出来ないという問題があった。
In these ink jet technologies, the resolution has hitherto been about 300 dpi, but recently, the resolution has been increased from 600 to 720 dpi. Along with this, it is necessary to reduce the dot diameter to be printed according to the resolution in order to effectively bring out the effect of the higher resolution. As a method of reducing the dot diameter in the conventional method, there is a method of reducing the nozzle diameter. However, when the nozzle diameter is reduced, the nozzle is likely to be clogged due to dust or the drying of the ink surface in the nozzle, and the change in the ink ejection direction due to the adhesion of the residue to the circumferential portion of the nozzle is likely to occur. Therefore, the image quality on the recording paper is defective,
There was a problem that the nozzle diameter necessary for printing the dot diameter corresponding to the original resolution could not be adopted.

【0004】これに対し、近年、表面弾性波を用いたイ
ンクジェット記録方式が提案されている。例えば、特開
昭54−10731号公報には、液室内に設けた交差指
電極により表面弾性波を形成し、その漏洩レイリー波に
よりインクを振動させ、スリットまたはノズルからイン
ク滴を吐出させる構成が記載されている。また、特開昭
62−66943号公報においては、液室底部に交差指
電極を同心円状に形成し、インク中に漏洩レーリー波を
コーン状に形成し、その焦点近傍にインク表面を設ける
ことにより、インク中を伝播した振動エネルギーをイン
ク表面に集中させ、インク滴を吐出させるものが提案さ
れている。
On the other hand, in recent years, an ink jet recording system using surface acoustic waves has been proposed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 54-10731 discloses a structure in which a surface acoustic wave is formed by an interdigital electrode provided in a liquid chamber, and the leaky Rayleigh wave causes the ink to vibrate to eject an ink droplet from a slit or a nozzle. Have been described. Further, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-66943, an interdigital electrode is formed concentrically at the bottom of the liquid chamber, a leaky Rayleigh wave is formed in the ink in a cone shape, and an ink surface is provided near the focal point. A method has been proposed in which the vibration energy propagated in the ink is concentrated on the ink surface and the ink droplets are ejected.

【0005】これら方式においては、形成されるインク
滴の大きさはノズル径に直接影響されることがないた
め、インクの吐出口を小さくする必要はなく、またスリ
ット形状でも本質的に問題はない。しかし、表面弾性波
を発生させる交差指電極がインク中に配置されているた
め、高周波振動により電極材料とインク中の成分が反応
して電極が溶出したり、インク成分の電極への付着等の
問題が発生する。また漏洩レーリー波がインク中を伝搬
する際に減衰し、エネルギー効率が低いといった問題が
ある。
In these methods, since the size of the ink droplets formed is not directly affected by the nozzle diameter, it is not necessary to make the ink ejection port small, and there is essentially no problem with the slit shape. . However, since the interdigital electrodes that generate surface acoustic waves are arranged in the ink, high-frequency vibration causes the electrode material to react with the components in the ink to elute the electrodes, and the ink components may adhere to the electrodes. The problem occurs. Further, there is a problem that the leaky Rayleigh wave is attenuated when propagating in the ink, resulting in low energy efficiency.

【0006】これら問題に対し、表面弾性波を用いた新
しいインクジェット記録方式が提案されている。特開平
2−269058号公報に記載されている装置はその一
例である。図11は、従来の表面弾性波を用いたインク
ジェット記録方式の原理説明図である。図中、41は圧
電基板表面、42は交差指電極、43は圧電基板、44
はインク、45は液滴、46は高周波電源である。圧電
基板表面41には交差指電極42が形成されている。こ
の交差指電極42に高周波電源46から高周波電圧を印
加し、発生した表面弾性波の伝搬路上にインク44を置
く。すると、表面弾性波はインク44と接触することに
より振動エネルギーがインク44に漏洩し(漏洩レーリ
ー波の発生)、これによりインク44の一部が液滴45
となって飛翔する。この方式においては、交差指電極4
2は直接インク44と接することはなく、また小さなノ
ズルを形成する必要もないため、上述の方式のような信
頼性に関する問題が発生することがない。
To address these problems, a new ink jet recording system using surface acoustic waves has been proposed. The device described in JP-A-2-269058 is an example. FIG. 11 is a diagram illustrating the principle of a conventional ink jet recording method using surface acoustic waves. In the figure, 41 is the surface of the piezoelectric substrate, 42 is the interdigital electrode, 43 is the piezoelectric substrate, 44
Is ink, 45 is a droplet, and 46 is a high frequency power source. Interdigital electrodes 42 are formed on the surface 41 of the piezoelectric substrate. A high-frequency voltage is applied from the high-frequency power source 46 to the interdigital electrode 42, and the ink 44 is placed on the propagation path of the generated surface acoustic wave. Then, the surface acoustic wave comes into contact with the ink 44, and vibration energy leaks to the ink 44 (a leaky Rayleigh wave is generated). As a result, a part of the ink 44 drops 45.
And fly. In this method, the interdigital electrodes 4
2 does not come into direct contact with the ink 44, and since it is not necessary to form a small nozzle, there is no problem with reliability as in the above-described method.

【0007】しかしながらこの構成においては、電極と
して平行な交差指電極を用いているため、表面弾性波が
多方向に伝搬しやすく、エネルギー効率が悪くまたクロ
ストークの原因となっており、インクから飛翔する液滴
の方向やサイズは前述の従来例に比べて極めて不安定で
ある。表面弾性波の伝搬の指向性を高くするためには、
交差指電極の幅dを少なくとも波長λの10倍以上とす
る必要がある。また、液滴の径は交差指電極の幅dに依
存しているため、小径の液滴を形成するには波長λを短
くする必要がある。しかしながら波長λを短くすること
は発振周波数を高くすることになり、高価な電源を必要
とするため、むやみに発振周波数を高くすることができ
ないといった問題がある。
However, in this structure, since the parallel interdigital electrodes are used as the electrodes, the surface acoustic waves easily propagate in multiple directions, resulting in poor energy efficiency and a cause of crosstalk. The direction and size of the droplets formed are extremely unstable as compared with the above-mentioned conventional example. In order to increase the directivity of surface acoustic wave propagation,
The width d of the interdigital electrodes needs to be at least 10 times the wavelength λ or more. Further, since the diameter of the droplet depends on the width d of the interdigital electrode, it is necessary to shorten the wavelength λ in order to form a droplet having a small diameter. However, shortening the wavelength λ raises the oscillation frequency and requires an expensive power source, so there is a problem that the oscillation frequency cannot be increased unnecessarily.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、微小なノズルを必要とせ
ず、効率よく小径のインク滴を飛翔可能なインクジェッ
ト記録装置を提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and provides an ink jet recording apparatus capable of efficiently ejecting an ink droplet having a small diameter without requiring a minute nozzle. It is intended.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、インクジェット記録装置において、開口を設けてノ
ズルを形成した振動基板の端部であるノズルの部分を上
または下に移動させて振動させるようにした振動発生手
段を有し、前記ノズルに保持された液体インクの表面近
傍に前記ノズルの中心部に向けて定在波が生じるように
前記振動発生手段を振動させて縦波を発生させ、前記中
心部の前記液体インクの表面から液滴を飛翔させること
を特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording apparatus, wherein a nozzle portion, which is an end portion of a vibrating substrate on which an opening is provided and a nozzle is formed, is moved up or down to vibrate. A vibration generating unit configured to generate a longitudinal wave by vibrating the vibration generating unit so that a standing wave is generated near the surface of the liquid ink held in the nozzle toward the center of the nozzle. Then, the liquid droplets are caused to fly from the surface of the liquid ink in the central portion.

【0010】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
のインクジェット記録装置において、前記振動発生手段
は、圧電性部材または複数の圧電性部材によって構成さ
れていることを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the ink jet recording apparatus according to the first aspect, the vibration generating means is composed of a piezoelectric member or a plurality of piezoelectric members. is there.

【0011】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2に記載のインクジェット記録装置において、前記振動
発生手段をライン状に配置したことを特徴とするもので
ある。
According to a third aspect of the present invention, in the ink jet recording apparatus according to the first or second aspect, the vibration generating means are arranged in a line.

【0012】請求項4に記載の発明は、請求項1または
2に記載のインクジェット記録装置において、前記振動
発生手段をマトリクス状に配置し、各行または列に並ぶ
前記振動発生手段を列または行方向に異なった位置に配
置したことを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the invention, in the ink jet recording apparatus according to the first or second aspect, the vibration generating means are arranged in a matrix, and the vibration generating means arranged in each row or column are arranged in a column or row direction. It is characterized by being placed in different positions.

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1は、本発明のインクジェット
記録装置の第1の参考例を示す断面図、図2は、同じく
平面図である。図中、1はノズル、2は振動部材、3は
インクである。図2は図1をA方向から見た図である。
ノズル1は円筒状をしており、その内部にはインク3が
供給されている。ノズル1に供給されたインク3の液面
付近に振動部材2が設けられている。
1 is a sectional view showing a first reference example of an ink jet recording apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the same. In the figure, 1 is a nozzle, 2 is a vibrating member, and 3 is ink. FIG. 2 is a view of FIG. 1 viewed from the direction A.
The nozzle 1 has a cylindrical shape, and the ink 3 is supplied to the inside thereof. The vibrating member 2 is provided near the liquid surface of the ink 3 supplied to the nozzle 1.

【0018】振動部材2は、電界により機械歪みを生じ
る材料で構成され、例えば、チタン酸バリウム、ニオブ
酸リチウム、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化亜鉛などの圧
電材料が用いられる。振動部材2はノズル1の面に垂直
な方向に収縮または膨張するように変形する。ここで
は、振動部材2は一体の円筒状の圧電材料を用いてお
り、ノズル1の円周上に配置している。これに限らず、
いくつかの部材に分割して複数の円弧状の振動部材をノ
ズル1の全周に配置したり、ノズル1の円周上に間欠的
に配置することもできる。また、ノズル1の断面形状は
円に限らず、正n角形など、種々の形状とすることがで
き、振動部材によって発生した縦波が1点に集中するよ
うに、振動部材を配置すればよい。
The vibrating member 2 is made of a material that causes mechanical strain by an electric field, and for example, a piezoelectric material such as barium titanate, lithium niobate, lead zirconate titanate, or zinc oxide is used. The vibrating member 2 is deformed so as to contract or expand in the direction perpendicular to the surface of the nozzle 1. Here, the vibrating member 2 uses an integral cylindrical piezoelectric material and is arranged on the circumference of the nozzle 1. Not limited to this,
It is also possible to divide into a number of members and dispose a plurality of arc-shaped vibrating members on the entire circumference of the nozzle 1, or intermittently dispose on the circumference of the nozzle 1. Further, the cross-sectional shape of the nozzle 1 is not limited to a circle, but may be various shapes such as a regular n-sided shape, and the vibrating member may be arranged so that the longitudinal waves generated by the vibrating member are concentrated at one point. .

【0019】なお、ここではノズル1の部分しか示して
いないが、ノズル1はインク3を供給する図示しないイ
ンク供給機構に直接接続されていたり、供給されたイン
クを一時的に貯蔵する図示しないインク室に接続される
構成とすることができる。また、ノズル1の長さは、ノ
ズル1にインク3の液面が位置制御可能な長さ以上であ
ればよい。
Although only the nozzle 1 is shown here, the nozzle 1 is directly connected to an ink supply mechanism (not shown) for supplying the ink 3, or an ink (not shown) for temporarily storing the supplied ink. It can be configured to be connected to the chamber. In addition, the length of the nozzle 1 may be equal to or longer than the length at which the liquid surface of the ink 3 can be position-controlled in the nozzle 1.

【0020】図3は、本発明のインクジェット記録装置
の第1の参考例における動作原理を説明する平面図、図
4は、同じく断面図である。振動部材2に電界を与え、
図3に示すようにノズル1の壁面と垂直方向にある周波
数で振動させると、インク3の液面下では、円筒の中心
に向かって縦波が発生する。この縦波はノズル1の壁面
全体から同心円状に中心に集まってくるため、ノズル壁
面から与えられた振動エネルギーは円筒の中心に集中す
る。このため、ある周波数で十分な振動強度を与える
と、図4に示すように円筒状のノズル1の中心近傍のイ
ンクの表面から液滴が吐出する。この液滴を被記録媒体
に付着させることによって記録を行なうことができる。
FIG. 3 is a plan view for explaining the operating principle of the first reference example of the ink jet recording apparatus of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view of the same. An electric field is applied to the vibrating member 2,
As shown in FIG. 3, when vibrating at a frequency perpendicular to the wall surface of the nozzle 1, a longitudinal wave is generated below the liquid surface of the ink 3 toward the center of the cylinder. Since these longitudinal waves are concentrically gathered from the entire wall surface of the nozzle 1 at the center, the vibration energy applied from the nozzle wall surface is concentrated at the center of the cylinder. Therefore, when sufficient vibration intensity is applied at a certain frequency, droplets are ejected from the surface of the ink near the center of the cylindrical nozzle 1 as shown in FIG. Recording can be performed by attaching the droplets to the recording medium.

【0021】具体例としては、振動部材2に60MHz
の振動を与えることによって、直径約50μmの液滴が
生じた。また、振動部材2を分割して複数の円弧状振動
部材にした場合も、振動させる位相を合わせることによ
り、同様に円筒形のノズル1の中心部よりインク3の吐
出が可能であった。
As a specific example, the vibrating member 2 has a frequency of 60 MHz.
By applying the vibration of, a droplet having a diameter of about 50 μm was generated. Also, when the vibrating member 2 is divided into a plurality of arc-shaped vibrating members, the ink 3 can be ejected from the central portion of the cylindrical nozzle 1 by adjusting the vibrating phases.

【0022】次に、本発明のインクジェット記録装置の
第2の参考例について説明する。この第2の参考例にお
けるノズルの構成は、図1、図2に示す上述の第1の参
考例とほぼ同様である。この実施の形態では、振動部材
2はノズル1の軸方向に振動する。
Next, a second reference example of the ink jet recording apparatus of the present invention will be described. The structure of the nozzle in this second reference example is almost the same as that of the above-mentioned first reference example shown in FIGS. 1 and 2. In this embodiment, the vibrating member 2 vibrates in the axial direction of the nozzle 1.

【0023】図5、図6は、本発明のインクジェット記
録装置の第2の参考例における原理を説明する断面図で
ある。振動部材2をノズル1の軸方向にある周波数で振
動させると、図5(A)に示すように1波長分の定在波
が生じる。振動部材2の周波数を上げていくと、ある周
波数で図5(B)に示すように2波長分の定在波が生じ
る。同様にして振動部材2の周波数を上げていくと、あ
る周波数で円筒状ノズル内にn波長(nは整数)の定在
波が生じる。一方、円筒状振動部材の振動強度(振幅)
を増加していくと、図6(A)〜(C)に示すように定
在波の振幅は増加していき、振動がある強度に達する
と、図6(D)に示すように最も振幅の大きな円筒の中
心部の波頭がちぎれて小さな液滴が飛翔する。この液滴
を被記録媒体に付着させることによって記録を行なうこ
とができる。
5 and 6 are cross-sectional views for explaining the principle of the second reference example of the ink jet recording apparatus of the present invention. When the vibrating member 2 is vibrated at a certain frequency in the axial direction of the nozzle 1, a standing wave for one wavelength is generated as shown in FIG. When the frequency of the vibrating member 2 is increased, a standing wave of two wavelengths is generated at a certain frequency as shown in FIG. 5 (B). Similarly, when the frequency of the vibrating member 2 is increased, a standing wave of n wavelength (n is an integer) is generated in the cylindrical nozzle at a certain frequency. On the other hand, the vibration intensity (amplitude) of the cylindrical vibration member
As shown in FIG. 6 (A) to (C), the amplitude of the standing wave increases, and when the vibration reaches a certain intensity, as shown in FIG. The wave front at the center of the large cylinder breaks and small droplets fly. Recording can be performed by attaching the droplets to the recording medium.

【0024】具体例として、200μm径の円筒状のノ
ズル1の先端近傍に、一体の円筒状の振動部材2を取り
付け、その中に表面張力0.040N/m、密度105
0kg/m3 のインクを保持して実験を行なった。定在
波が現れる周波数は以下に示す原理で求められる。振動
はインク表面を伝わるものであり、200μmのノズル
内で生じるものであるから、扱う波の波長は200μm
以下のものである。
As a specific example, an integral cylindrical vibrating member 2 is attached near the tip of a cylindrical nozzle 1 having a diameter of 200 μm, in which a surface tension of 0.040 N / m and a density of 105 are set.
The experiment was carried out while holding 0 kg / m 3 of ink. The frequency at which the standing wave appears is determined by the principle shown below. Since the vibration is transmitted on the ink surface and is generated in the nozzle of 200 μm, the wavelength of the wave to be handled is 200 μm.
It is as follows.

【0025】この波の進行を支配するのは表面張力であ
る。そこで、液体表面張力をσ(mN/m)、液体密度
をρ(g/cm3)、波長をλ(μm)とするとき、表
面張力波(横波)の進行速度vは v=(2πσ/ρλ)1/2 ・・・(1) と表わすことができる。一方、波の周波数fk は進行速
度、波長により次のように与えられる。 fk =v/λ・・・・(2) (1)式、(2)式より λ={2πσ/(ρfk 2)}1/3 ・・・(3) となる。また、発信周波数をfe(Hz)とするとき、 fk =fe /2・・・(4) であるから、(3)式と(4)式より λ={8πσ/(ρfe 2)}1/3 ・・・(5) となる。(5)式より、 fe =(8πσ/ρ)1/2 λ-3/2・・・(6) となる。
It is the surface tension that governs the progression of this wave. Therefore, when the liquid surface tension is σ (mN / m), the liquid density is ρ (g / cm3), and the wavelength is λ (μm), the traveling velocity v of the surface tension wave (transverse wave) is v = (2πσ / ρλ ) 1/2 ... (1) can be represented. On the other hand, the frequency f k of the wave is given by the traveling speed and the wavelength as follows. f k = v / λ ... (2) From formulas (1) and (2), λ = {2πσ / (ρf k 2 )} 1/3 (3). Further, when the transmission frequency and fe (Hz), since it is f k = f e / 2 ··· (4), (3) equation (4) from equation λ = {8πσ / (ρf e 2) } 1/3 ... (5) (5) than, and f e = (8πσ / ρ) 1/2 λ -3/2 ··· (6).

【0026】上述の具体例のように、σ=0.040N
/m、ρ=1050kg/m3 のインクを用いた場合、
これらの値を(6)式に代入して計算すると、 fe =0.031λ-3/2・・・(7) となる。一方、円筒中に生じる波の波長は、円筒の径を
Dとすると、 λ=D/n・・・(8) で与えられる。ただし、nは円筒中に生じる波の波数で
あり、整数である。(7)式、(8)式より、 fe =0.031(D/n)-3/2・・・(9) となる。具体例では、D=200μmのノズルを用いた
ので、 fe =10960n3/2 ・・・(10) と求められる。
As in the above specific example, σ = 0.040N
/ M, ρ = 1050 kg / m 3 ink is used,
When calculated by substituting these values into equation (6), and f e = 0.031λ -3/2 ··· (7 ). On the other hand, the wavelength of the wave generated in the cylinder is given by λ = D / n (8) where D is the diameter of the cylinder. However, n is the wave number of the wave generated in the cylinder and is an integer. From equations (7) and (8), f e = 0.031 (D / n) −3/2 (9) In the specific example, since a nozzle of D = 200 μm was used, it is determined that fe = 10960n 3/2 (10).

【0027】図7は、本発明のインクジェット記録装置
の第2の参考例における円筒状ノズル中に生ずる波頭数
と与える周波数の関係を説明するためのグラフである。
上述のように、200μm径のノズルにσ=0.040
N/m、ρ=1050kg/m3 のインクを満たして振
動を与えた場合、ノズル内に生じる波の波数と周波数の
関係は、図7に示すようになる。例えば、88kHzの
振動を振動部材2より与えることによって、図7から円
筒中に生ずる波の波頭数は4であると求められる。すな
わち、88kHzの振動を振動部材2より与えることに
よって、図6に示すように1波長50μmの定在波を4
波長分をノズル1内のインクの表面に生じさせることが
できる。そして、振動部材2に印加する電圧がある値に
達すると、図6(D)に示すように、ノズル1の中心よ
りインク液滴の飛翔が始まる。このとき、インク液滴の
粒子径は約20μmであった。
FIG. 7 is a graph for explaining the relationship between the number of wave fronts generated in the cylindrical nozzle and the applied frequency in the second reference example of the ink jet recording apparatus of the present invention.
As described above, σ = 0.040 for the 200 μm diameter nozzle.
When the ink of N / m, ρ = 1050 kg / m 3 is filled and vibration is applied, the relationship between the wave number of the wave generated in the nozzle and the frequency is as shown in FIG. 7. For example, by applying a vibration of 88 kHz from the vibrating member 2, it is found from FIG. 7 that the wave front number of the wave generated in the cylinder is four. That is, by giving a vibration of 88 kHz from the vibrating member 2, as shown in FIG.
A wavelength component can be generated on the surface of the ink in the nozzle 1. When the voltage applied to the vibrating member 2 reaches a certain value, ink droplets start flying from the center of the nozzle 1, as shown in FIG. At this time, the particle diameter of the ink droplet was about 20 μm.

【0028】この第2の参考例においても、複数の振動
部材を用いて構成することができる。その場合には、複
数の振動部材が振動する位相を合わせることにより、同
様にノズル1の中心よりインク液滴の飛翔が可能であっ
た。
The second reference example can also be constructed by using a plurality of vibrating members. In that case, ink droplets can be similarly ejected from the center of the nozzle 1 by matching the phases of vibration of the plurality of vibrating members.

【0029】この第2の参考例では、上述のように振動
部材2によってインク3を振動させたが、これに限ら
ず、振動部材2によってノズル1を振動させ、その振動
によってインク3を振動させることも可能である。図8
は、第2の参考例を変形例したもので、本発明の記録装
置の実施の形態の説明図である。図中、11,12は基
板である。この実施の形態では、特性の異なる2枚の基
板11,12を接合し、開口を設けて円筒状のノズル1
を形成している。基板12の下面はインク室の一部を構
成することができ、インクはノズル1まで満たされてい
る。
In the second reference example, the ink 3 is vibrated by the vibrating member 2 as described above, but the present invention is not limited to this. The vibrating member 2 vibrates the nozzle 1 and the vibration vibrates the ink 3. It is also possible. Figure 8
FIG. 9 is an explanatory diagram of an embodiment of a recording apparatus of the present invention, which is a modification of the second reference example. In the figure, 11 and 12 are substrates. In this embodiment, two substrates 11 and 12 having different characteristics are bonded to each other and an opening is provided to form a cylindrical nozzle 1.
Is formed. The lower surface of the substrate 12 can form a part of the ink chamber, and the ink is filled up to the nozzle 1.

【0030】この構成において、2枚の基板11,12
の一方をノズル1の周囲において収縮または伸張させる
ことによって2枚の基板11,12は湾曲し、端部であ
るノズル1の部分が上または下に移動することになる。
この原理は、熱膨張率の異なる2種の金属を接合したバ
イメタルに加温した際の動作原理と同様である。この動
作を繰り返し行なうことによって、インク3に振動を与
えることができる。振動部材2としては、基板11,1
2の物理的特性に応じた構成にすればよく、例えば、基
板11または12として圧電基板を用いた場合、その圧
電基板に電気信号を与える手段で構成することができ
る。また、例えば、基板11,12がバイメタルの構成
や形状記憶合金等の構成であり、高速な湾曲および復元
動作が可能であれば、振動部材2を加温手段などにより
構成すればよい。
In this structure, the two substrates 11 and 12 are
By contracting or expanding one of the substrates around the nozzle 1, the two substrates 11 and 12 are bent, and the end portion of the nozzle 1 moves upward or downward.
This principle is the same as the operation principle when heating a bimetal in which two kinds of metals having different coefficients of thermal expansion are joined. By repeating this operation, the ink 3 can be vibrated. The vibrating member 2 includes the substrates 11 and 1
It may be configured according to the physical characteristics of No. 2, and for example, when a piezoelectric substrate is used as the substrate 11 or 12, it can be configured by means for giving an electric signal to the piezoelectric substrate. In addition, for example, if the substrates 11 and 12 are made of a bimetal or a shape memory alloy and the like and high-speed bending and restoring operations are possible, the vibrating member 2 may be constituted by a heating means or the like.

【0031】図9は、複数のノズルを配置した構成例の
説明図である。図中、21は基板、22はインク室、2
3はインク供給管である。上述の各例は、一つのノズル
についてのみ示しているが、これらを複数配置すること
もできる。図9に示す例では、ノズル1をマトリックス
状に配置した例である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a configuration example in which a plurality of nozzles are arranged. In the figure, 21 is a substrate, 22 is an ink chamber, 2
Reference numeral 3 is an ink supply pipe. Although each of the above-described examples shows only one nozzle, a plurality of nozzles may be arranged. In the example shown in FIG. 9, the nozzles 1 are arranged in a matrix.

【0032】基板21には、ノズル1となる開口をマト
リックス状に穿設してある。この開口の形成は、例えば
レーザーにより行なうことができる。このとき、コスト
を重視する場合にはスループットのよいCO2 レーザ
ー、熱のダメージやクラックの発生に配慮する場合には
エキシマレーザーによる加工がよい。さらにコストを低
減したい場合にはドリル加工やパンチングを用いること
も可能である。
The substrate 21 has openings for forming the nozzles 1 formed in a matrix. The opening can be formed by, for example, a laser. At this time, a CO 2 laser having a good throughput is preferred when cost is important, and an excimer laser is preferred when heat damage and cracks are taken into consideration. Drilling or punching can be used to further reduce the cost.

【0033】ノズル1は、図9(A)に示した例では、
横方向に直線状に配列し、その配列方向と直交する方向
には他のノズルが配置されないように、他のノズルを少
しずつ横方向にずらして配置している。このような配置
の記録ヘッドと被記録媒体とを上下方向に相対的に移動
させながら記録を行なうことによって、ノズル1の横方
向の配列間隔よりも記録密度の高い記録を行なうことが
できる。
In the example shown in FIG. 9A, the nozzle 1 is
The nozzles are arranged in a straight line in the lateral direction, and the other nozzles are arranged while being slightly shifted in the lateral direction so that the other nozzles are not arranged in the direction orthogonal to the arrangement direction. By performing recording while relatively moving the recording head and the recording medium having such an arrangement in the vertical direction, it is possible to perform recording with a recording density higher than the arrangement interval of the nozzles 1 in the horizontal direction.

【0034】各ノズル1には、それぞれ振動部材2が設
けられている。この振動部材2に電気的エネルギーを供
給するため、図9(A)に示すように、縦方向のリード
A1〜A5と、横方向のリードB1〜B6が配設されて
いる。ここで一方のリードA1〜5のいずれかと、他方
のリードB1〜6のいずれかを選択して電気的エネルギ
ーを供給することにより、一つのノズル1に対応する振
動部材2が選択的に動作し、励振することが可能とな
る。この選択動作と動作タイミングおよび被記録媒体と
の相対的移動を画像データに応じて制御することによっ
て、被記録媒体への画像の記録を行なうことができる。
Each nozzle 1 is provided with a vibrating member 2. In order to supply electric energy to the vibrating member 2, as shown in FIG. 9A, vertical leads A1 to A5 and horizontal leads B1 to B6 are arranged. Here, by selecting any one of the leads A1 to 5 and one of the other leads B1 to 6 to supply electric energy, the vibrating member 2 corresponding to one nozzle 1 selectively operates. , It becomes possible to excite. An image can be recorded on the recording medium by controlling the selection operation, the operation timing, and the relative movement with respect to the recording medium according to the image data.

【0035】また、各ノズル1においては、インクを飛
翔させた後、飛翔させた分のインクを供給し、次のイン
クの飛翔に備える必要がある。そのため、この例では図
9(B)に示すように、基板21の下部にインク室22
を設け、インクを貯留しておくとともに、インク供給管
23を介して図示しないインクタンクから一定の圧力で
インク室22へインクを供給するように構成することが
できる。これにより、ノズル1におけるインク面の位置
を常に一定に保ち、被記録媒体との距離を一定に保って
記録されるドットをそろえることができるので、高品質
の記録を行なうことができる。
Further, in each nozzle 1, it is necessary to prepare for the next flight of ink by ejecting the ink and then supplying the ejected ink. Therefore, in this example, as shown in FIG.
Can be provided to store the ink and to supply the ink from the ink tank (not shown) to the ink chamber 22 at a constant pressure via the ink supply pipe 23. As a result, it is possible to always keep the position of the ink surface in the nozzle 1 constant, and to align the dots to be printed while keeping the distance to the recording medium constant, so that it is possible to perform high quality printing.

【0036】図10は、複数のノズルをスリットによっ
て構成した例を示す平面図である。図中、31はスリッ
トである。図9に示した例では、各ノズルを開口によっ
て形成したが、図10に示すように複数のノズルに共通
のスリット31として形成することもできる。図10に
示した例では、横方向にスリット31を設け、スリット
31上のノズルに対応する位置の両側に、円弧状の振動
部材を配置している。両側に配置した振動部材の円弧の
中心を同じ位置とすることにより、その円弧の中心部か
らインクの液滴が飛翔することになる。この円弧状の振
動部材は、片側のみでもよい。
FIG. 10 is a plan view showing an example in which a plurality of nozzles are formed by slits. In the figure, 31 is a slit. In the example shown in FIG. 9, each nozzle is formed by an opening, but as shown in FIG. 10, it may be formed as a slit 31 common to a plurality of nozzles. In the example shown in FIG. 10, slits 31 are provided in the lateral direction, and arcuate vibration members are arranged on both sides of the positions on the slits 31 corresponding to the nozzles. By setting the centers of the circular arcs of the vibrating members arranged on both sides to the same position, the ink droplets fly from the central portions of the circular arcs. This arcuate vibration member may be provided on only one side.

【0037】図9、図10にはマトリクスの配置構成を
示したが、これに限らず、1ラインのみの構成も可能で
ある。
Although the matrix arrangement is shown in FIGS. 9 and 10, the arrangement is not limited to this, and a structure having only one line is also possible.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、振動エネルギーを液体インクの表面近傍に加
え、振動エネルギーを伝播集中させる構成であるため、
エネルギー効率が高く、更には振動エネルギーを微小領
域に集中させることができるので、小さな液滴を液体イ
ンクの表面に垂直な方向に精度よく吐出させることがで
きるという効果がある。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the vibration energy is applied to the vicinity of the surface of the liquid ink to propagate and concentrate the vibration energy.
Since the energy efficiency is high and the vibration energy can be concentrated in a minute area, there is an effect that small droplets can be accurately ejected in the direction perpendicular to the surface of the liquid ink.

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

【図1】 本発明のインクジェット記録装置の第1の参
考例を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first reference example of an inkjet recording apparatus of the present invention.

【図2】 本発明のインクジェット記録装置の第1の参
考例を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a first reference example of the inkjet recording apparatus of the present invention.

【図3】 本発明のインクジェット記録装置の第1の参
考例における動作原理を説明する平面図である。
FIG. 3 is a plan view for explaining the operation principle of the inkjet recording apparatus of the present invention in a first reference example.

【図4】 本発明のインクジェット記録装置の第1の参
考例における動作原理を説明する断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the operation principle of the first reference example of the inkjet recording apparatus of the present invention.

【図5】 本発明のインクジェット記録装置の第2の参
考例における発生する波頭数を説明する断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the number of wave crests generated in a second reference example of the inkjet recording apparatus of the present invention.

【図6】 本発明のインクジェット記録装置の第2の参
考例における発生する波高を説明する断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a wave height generated in a second reference example of the inkjet recording apparatus of the present invention.

【図7】 本発明のインクジェット記録装置の第2の参
考例における円筒状ノズル中に生ずる波頭数と与える周
波数の関係を説明するためのグラフである。
FIG. 7 is a graph for explaining the relationship between the number of wave fronts generated in the cylindrical nozzle and the frequency to be applied in the second reference example of the inkjet recording apparatus of the present invention.

【図8】 本発明のインクジェット記録装置の実施の形
態の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of an embodiment of an inkjet recording apparatus of the present invention.

【図9】 複数のノズルを配置した構成例の説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a configuration example in which a plurality of nozzles are arranged.

【図10】 複数のノズルをスリットによって構成した
例を示す平面図である。
FIG. 10 is a plan view showing an example in which a plurality of nozzles are formed by slits.

【図11】 従来の表面弾性波を用いたインクジェット
記録方式の原理説明図である。
FIG. 11 is a principle explanatory diagram of an ink jet recording method using a conventional surface acoustic wave.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ノズル、2…振動部材、3…インク、11,12,
21…基板、22…インク室、23…インク供給管、3
1…スリット。
1 ... Nozzle, 2 ... Vibration member, 3 ... Ink, 11, 12,
21 ... Substrate, 22 ... Ink chamber, 23 ... Ink supply pipe, 3
1 ... slit.

フロントページの続き (72)発明者 阿部 敬三 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリー ンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 諏訪部 恭史 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリー ンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−225048(JP,A) 特開 平5−57891(JP,A) 特開 平4−290750(JP,A) 特開 昭55−19523(JP,A) 特開 平2−55139(JP,A) 特開 昭62−251153(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/015 B41J 2/01 Front page continued (72) Inventor Keizo Abe, 430 Nakai-cho, Ashigagamigami-gun, Kanagawa Green Tech Nakakai Fuji Xerox Co., Ltd. ) References JP-A-2-225048 (JP, A) JP-A-5-57891 (JP, A) JP-A-4-290750 (JP, A) JP-A-55-19523 (JP, A) JP-A-5-19523 (JP, A) 2-55139 (JP, A) JP-A-62-251153 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B41J 2/015 B41J 2/01

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 開口を設けてノズルを形成した振動基板
の端部であるノズルの部分を上または下に移動させて振
動させるようにした振動発生手段を有し、前記ノズルに
保持された液体インクの表面近傍に前記ノズルの中心部
に向けて定在波が生じるように前記振動発生手段を振動
させて縦波を発生させ、前記中心部の前記液体インクの
表面から液滴を飛翔させることを特徴とするインクジェ
ット記録装置。
1. A liquid held by the nozzle, comprising vibration generating means for moving a nozzle portion, which is an end portion of a vibrating substrate having an opening to form a nozzle, up or down to vibrate. To vibrate the vibration generating means to generate a longitudinal wave so that a standing wave is generated in the vicinity of the surface of the ink toward the center of the nozzle, and to cause a droplet to fly from the surface of the liquid ink in the center. An inkjet recording device characterized by the above.
【請求項2】 前記振動発生手段は、圧電性部材または
複数の圧電性部材によって構成されていることを特徴と
する請求項1に記載のインクジェット記録装置。
2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the vibration generating unit includes a piezoelectric member or a plurality of piezoelectric members.
【請求項3】 前記振動発生手段をライン状に配置した
ことを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェ
ット記録装置。
3. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the vibration generating means are arranged in a line.
【請求項4】 前記振動発生手段をマトリクス状に配置
し、各行または列に並ぶ前記振動発生手段を列または行
方向に異なった位置に配置したことを特徴とする請求項
1または2に記載のインクジェット記録装置。
4. The vibration generating means is arranged in a matrix, and the vibration generating means arranged in each row or column are arranged at different positions in the column or row direction. Inkjet recording device.
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