JPH0760959A - Liquid drop discharge and its driving method - Google Patents

Liquid drop discharge and its driving method

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JPH0760959A
JPH0760959A JP21432393A JP21432393A JPH0760959A JP H0760959 A JPH0760959 A JP H0760959A JP 21432393 A JP21432393 A JP 21432393A JP 21432393 A JP21432393 A JP 21432393A JP H0760959 A JPH0760959 A JP H0760959A
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ink
drive electrode
numbered
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Tomoaki Takahashi
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    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To realize a silent liquid drop discharger wherein high density printing can be carried out by a simple structure, its durability is excellent without any crosstalk, and high quality printing can be carried out. CONSTITUTION:A cover plate 4 consisting of a piezoelectric element board is fixed to an end surface of a passage substrate 3 having a plurality of passages 2a-2f divided with partition walls 1a-1g. In the cover plate 4 a common electrode 6 is formed to one surface, and a plurality of driving electrodes 7a-7f corresponding to the passages are formed on the other surface, which are alternately and reversedly polarized per passage. By adding an electric field of the same direction as a polarized direction P of a part corresponding to the passage to driving electrodes 7b, 7d, 7f corresponding to the passages 2b, 2d, 2f discharging a liquid drop, a passage volume is reduced. By adding an electric field in the same way, i.e., the electric field in a reverse direction to the polarized direction P of the part to driving electrodes 7a, 7c, 7e corresponding to passages 2a, 2c, 2e adjacent thereto, the passage volume is increased. By balancing increase or decrease of the volume, and influence on the other passages in discharging the liquid drop is removed.

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 apparatus, and more particularly to an on-demand type multi-nozzle ink jet recording apparatus having a plurality of nozzles and ejecting ink droplets from each nozzle as needed.

【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 Presently, as an on-demand multi-nozzle ink jet device, a method of converting an electric signal into a mechanical displacement by using a piezoelectric element to apply pressure to ink in a flow path to eject an ink droplet, 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 inkjet recording device using a piezoelectric element has the advantages of high energy efficiency and the ability to use any ink, but is not suitable for high density printing with a large number of nozzles for high quality printing. 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。
Therefore, the present inventor firstly provided a large number and low cost of an ink jet printing apparatus having a novel principle and configuration having a large number of nozzles arranged at high density, which is energy efficient and has good durability. And a flow path substrate having a plurality of partition walls provided in a direction substantially perpendicular to the direction and a plurality of flow paths partitioned by the partition walls, and a piezoelectric element plate polarized in the thickness direction and fixed to the partition wall end surface. Patent application Japanese Patent Application No. 4-1
Proposed by 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 surface direction, and the partition walls partition the ink flow paths 2. The cross section of each flow path 2 and flow path partition 1 is substantially rectangular. Each flow path 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 flow path partition wall 1 extend in parallel from the nozzle portion to the common ink chamber portion and have the same pitch as the nozzles 5a. For this reason, it is not necessary to take a fan-shaped flow path arrangement as seen in a 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。
A common electrode 9 is formed on the lower surface of the flow path substrate 3,
A cover plate (piezoelectric element plate) 4 having a drive electrode 10 corresponding to each flow path formed on the upper surface is mounted. This piezoelectric element plate serves as an actuator that deforms 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. Nozzle plate 5 in which nozzles 5a corresponding to each flow path are formed on the front surface of the head
Is installed.

【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, the driving method of the droplet discharge device proposed by the present applicant in the previous application will be described with reference to FIG. Here, the operation of ejecting ink droplets from the flow path 2b will be described. In the following description, the flow path for ejecting ink droplets is indicated by “◯”, and the flow path that does not eject ink droplets is indicated by “x”.

【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-1 shown in FIG.
The voltage V is applied only to the drive electrode 2b corresponding to the flow path 2b of 0c in the direction in which the piezoelectric element 4 contracts in the plane (direction in which the electric field E is generated in the same direction as the polarization direction P). Piezoelectric element plate 4
Since only the upper portion of the flow channel 2b contracts, the flow channel partition walls 1b and 1c on both sides of the flow channel 2b are attracted to reduce the volume of the flow channel 2b. Therefore, pressure is applied to the ink in the flow path 2b, and ink droplets are ejected from the nozzle. To explain the non-selected channel 2a, since the piezoelectric element plate above the adjacent channel 2b contracts, the piezoelectric element plate above the channel 2a and the channel partition walls 1a and 1b are also attracted toward the channel 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, and 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 using the structurally integrated piezoelectric element plate 4 and eject ink droplets.

【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 flow paths are simultaneously driven by the above-mentioned conventional driving method. Figure 15
When driving a very small number of flow paths as described above, there is no problem, but when all the flow paths or a large number of flow paths are driven at the same time, the piezoelectric element cover plate 4 shrinks entirely in the in-plane direction. . For this reason, 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 using a specific example. X
When a print density of [dpi (dots per inch)] is realized in n rows of channels, the adjacent channel pitch DN is DN = 0.0254 × n / X (1) When the thickness of the piezoelectric element plate is T0, the width of the drive electrode is 0.8 times the channel pitch (0.8 × DN), the applied voltage is V, and the lateral piezoelectric constant is d, the piezoelectric element plate per channel The contraction amount ω of is as follows. ω = d × V × 0.8 × DN / T0 (2) Here, when a print density of 300 [dpi] is realized with a single row of flow passages, the flow passage pitch DN is expressed by the equation (1) as DN. = 8.5 × 10 -5 [m]. The lateral 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 flow path is given by the formula (2), and ω1 = 2.7 × 10 −8 [m], which is a sufficiently small value. The influence on other channels and the entire recording apparatus can be ignored. However, when many flow paths are simultaneously driven by the multi-nozzle head, for example, when each flow path of a recording apparatus having 100 nozzles is simultaneously driven, the shrinkage amount ω
2 has a large value of ω2 = 2.7 × 10 −6 [m]. Therefore, there are problems that the entire recording head is largely curved and noise is generated, stress is generated in the base portion of the flow path substrate 3 and the recording head supporting portion, and the durability of the recording apparatus is deteriorated.

【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。
Further, in the conventional system, when the flow path volume is reduced and pressure is applied to the ink to eject the ink droplet, backflow and pressure propagation of the ink to the common ink chamber 11 side opposite to the nozzle occur. However, the state of the inside of the common ink chamber 11 has changed depending on the number of channels that are simultaneously driven. Therefore, when most of the flow paths are driven at the same time, a large pressure is also generated in the ink in the common ink chamber, and ink droplets are ejected from the non-selected flow paths, and are ejected depending on the number of flow paths that are driven at the same time. The characteristics such as the velocity volume of the ink drop 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 previously proposed by the present inventor has a simple structure in which the piezoelectric element cover plate is used as an actuator, and has a large number of nozzles and channels arranged in high density. However, when multiple channels are driven simultaneously, there are drawbacks such as deterioration of durability due to internal stress, generation of noise, and crosstalk.

【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。
Therefore, an object of the present invention is to realize a quiet droplet discharge device which has a simple structure and is capable of high-density printing, has excellent durability, is free from crosstalk, and is capable of high-quality 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, the droplet discharge device of the present invention is partitioned by a plurality of partition walls provided in a direction substantially perpendicular to the plane direction and the partition walls. A flow path substrate having a plurality of flow paths, and a piezoelectric element plate polarized in the thickness direction and having a common electrode formed on one surface and a plurality of drive electrodes corresponding to the flow path formed on the other surface. Of the plurality of drive electrodes, the drive electrode corresponding to the flow path through which droplets are to be discharged includes the polarization direction of the portion of the cover plate corresponding to the flow path. The electric field in the same direction is applied, and the electric field in the direction opposite to the polarization direction of the 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 polarization direction of the cover plate may be alternately reversed for each flow path.

【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 electrodes corresponding to the flow paths are electrically connected to at least one of the drive electrodes corresponding to the flow paths adjacent to the flow paths. May have a configuration in which voltages in opposite directions are applied.

【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。
The driving method of these droplet discharge devices controls the timing of droplet discharge 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. By doing so, the even channel group and the odd channel group may be driven in a time division manner.

【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 drive electrode corresponding to a (m × n) th (m is a natural number of 2 or more) flow path, and (m × n−1)
A voltage having a reverse polarity is always applied to the drive electrode corresponding to the second flow path, and the voltage application to the drive electrode is selectively stopped at the time of droplet discharge. You may drive by time division.

【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 diagram showing an ink jet recording apparatus adopting a first embodiment of a droplet discharge device of the present invention. This droplet discharge device includes a plurality of partition walls 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g substantially perpendicular to the surface direction.
Are formed, and the partition walls form the ink flow paths 2a, 2b, 2
A flow path substrate 3 in which c, 2d, 2e, and 2f are formed by partitioning
And the cover plate 4 fixed to this flow path surface, and FIG.
The nozzle plate 5 is the same as that shown in FIG. In the cover plate 4, the common electrode 6 is formed on one surface of the piezoelectric element plate, and the drive electrodes 7a, 7b, which are separated on the other surface in correspondence with the flow paths 2a to 2f.
7c, 7d, 7e and 7f are formed respectively, and are polarized such that the polarization directions are alternately opposite to each other corresponding to each ink flow path 2a to 2f. That is, as shown in FIG. 1, the cover plate 4 has the ink flow paths 2a, 2c, 2
The portion corresponding to e is polarized upward in the drawing (direction of arrow P '), and the portion corresponding to the ink flow paths 2b, 2d, 2f is polarized downward (direction of arrow P). In this embodiment, the common electrode 6 is grounded and a positive or negative voltage can be selectively supplied to every two adjacent drive electrodes. That is, the drive electrode 7a
And 7b, the drive electrodes 7c and 7d, and the drive electrodes 7e and 7f are connected to each other, and in order to supply a positive or negative voltage with these as a set, a pair of power supplies 8a and 8b are set in opposite directions. 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 structure will be described. Channel 2d
In order to eject more ink droplets, it is necessary to reduce the volume of the channel 2d by a predetermined amount and apply pressure to the ink in the channel. In the present embodiment, since 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 to the common electrode 6 perpendicular to the plate surface, the power source 8a is used. By applying a positive voltage to the drive electrode 2d by applying the electric field E in the same direction as the polarization direction P, the drive electrode 7 of the cover plate 4 is
The part corresponding to d contracts 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, the 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 (direction of arrow P '), the portion of the cover plate 4 corresponding to the drive electrode 7c is in the plate in-plane direction. Extend.

【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。
In this way, the cover plate 4 expands at the portion corresponding to the ink flow path 2c and contracts at the portion corresponding to the ink flow path 2d, so that the partition wall 1d located between the two flow paths is caused to contract. It 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 ejected. Since the amount of expansion of the portion of the cover plate 4 corresponding to the ink flow passage 2c is approximately the same as the amount of contraction of the portion corresponding to the ink flow passage 2d, these distortions cancel each other out, and the other ink flow No deformation or stress is applied to the road 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 ejected from the ink flow path 2c, the driving voltages 7c and 7d are connected to the power source 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, so that the partition wall 1d is formed.
Deforms in the direction of the ink flow path 2c. Therefore, the volume of the ink flow path 2c decreases, and the ink inside is ejected.

【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。
The operation when simultaneously driving a plurality of flow paths is shown in FIG. By alternately applying a positive electric field and a negative electric field to each drive electrode, the even channel groups (2nth channel group) and the odd channel groups (2n-1th channel group) are driven alternately.
That is, when driving the even-numbered channel group, a positive voltage is applied to each drive electrode group to decrease the volume of the even-numbered channel and increase the volume of the odd-numbered channel, so that the ink droplets from the even-numbered channel are increased. Is discharged. This state is shown in FIG. Subsequently, the odd-numbered channel group is driven, and a negative voltage is applied to each drive electrode group to reduce the volume of the odd-numbered channel and increase the volume of the even-numbered channel, thereby ejecting ink droplets from the odd-numbered channel. To do.
Note that in FIG. 2, ink is shown to be ejected from all even-numbered channels, but in reality, a positive voltage is applied only to the drive electrode of the even-numbered channel to be printed and the drive electrode next to it. Subsequently, a desired voltage is printed 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.

【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。
The drive voltage waveform in the above example is shown in FIG. That is, when discharging from an even numbered channel (2n channel), for one set of drive electrodes connected to each other,
Positive voltage is applied. Then, when discharging from the odd-numbered flow paths (2n-1 flow paths), a negative voltage is applied to the drive electrode set. In this ink ejection, when the voltage is changed 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 ejection is completed to reach the voltage 0 [V]. The fall time is set to be long when returning. Therefore, the cover plate 4 and the partition wall are rapidly deformed, and then the partition wall is slowly restored 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 the recovery.

【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 liquid droplet ejecting apparatus of this structure. That is, when ink is ejected from the even-numbered flow paths (2n flow paths), the negative voltage −v [V] is supplied to the drive electrodes with a slow time constant contrary to the above example. At this point, the partition gradually moves to increase the volume of the flow path (even flow path) through which the ink should be ejected, and the volume of the adjacent flow path (odd flow path) decreases.
Deformation of the cover plate and the partition wall is performed at a slow speed, so that ink is not ejected. Then, the voltage is suddenly returned to 0 [V]. As a result, the partition walls are quickly returned from the deformed state, and the volume of the even-numbered channels is rapidly returned 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 odd-numbered channels (2n-1 channels), positive voltage + v with a slow time constant
After supplying [V] to the drive electrode, the voltage is rapidly returned to 0 [V]. In this way, when the voltage application state is rapidly returned to the initial state, the internal ink is pressurized and the ink is ejected from the odd-numbered flow paths. This is a so-called hitting method in which the volume of the ink flow path is once increased and then the ink is ejected by the pressure when rapidly returning to the initial state. In this driving method, extremely efficient driving can be performed by deforming the partition wall in accordance with the pressure vibration of the ink generated in the flow channel when the partition wall 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 drive waveform shown in FIG. 5,
Similar to the second example, when ink is ejected from even-numbered channels, the volume of even-numbered channels is first slowly increased, and then the volume is reduced at once without returning to the initial state. . That is, after applying a negative voltage slowly,
The positive voltage is changed all at once. When ink is ejected from odd-numbered channels, on the contrary, a positive voltage is slowly applied to the drive electrodes, and then a negative voltage is rapidly changed. Therefore, the power supply voltage to be used is + 0.5v [V], -0.5 which is half of the above-mentioned example.
Since it can be set to v [V], the cost of the drive 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。
Further, FIG. 6 shows a fourth example of the drive waveform. This is to selectively eject from each flow path by adjusting the rising time and the falling time of the voltage waveform. For example, after the ink is ejected from the even-numbered channels, the flow channel shape is not returned to the initial state, but the vibration is attenuated to the steady state as it is. From that state, the voltage is suddenly set to 0 [V] to return the flow path to the initial state, and ink is ejected from the odd-numbered flow path. According to this, when the positive voltage is applied (the volume of the even-numbered channel is expanded and the volume of the odd-numbered channel is decreased), the voltage of 0 is applied.
It can be held in three states: a state of [V] (initial state of all flow paths) and a state in which negative voltage is applied (volume of even flow paths is reduced and volume of odd flow paths is expanded). Is something
When ink is ejected from a certain flow path, it is held as it is. When ink is ejected from the adjacent flow passage, the flow passage volume is reduced from that point onward.

【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-numbered flow channel group and the odd-numbered flow channel group are alternately driven, for example, as shown in FIG. 6, a positive voltage is first applied to eject an ink droplet from one of the even-numbered flow channel. Then, the volume of the odd-numbered flow path next to it increases. afterwards,
The ink is replenished by holding it as it is. Then, next, the voltage is returned to 0 at a rapid fall, and both the even-numbered flow path and the odd-numbered flow path are returned to the initial state. At this time, the volume of the even-numbered channels increases, and at the same time, the volume of the odd-numbered channels sharply decreases. When ink droplets are ejected from the odd-numbered channels similarly to the ink droplets from the odd-numbered channels, that state (odd If the volume of the flow passage is reduced), the voltage is returned to 0 [V] from there, and the adjacent flow passage (even flow passage)
Ink is discharged from. Subsequently, when ink is ejected from the odd-numbered flow paths, a negative voltage is applied.

【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 of creating the. When piezoelectric ceramics such as PZT and PLZT are used as the material of the piezoelectric element plate constituting the cover plate 4, when a large electric field above a certain value called a coercive electric field is applied to these materials, the polarization direction changes to the electric field direction. It is known. Therefore, after forming the common electrode 6 and the drive electrodes 7a to 7f separated from each other in accordance with the shape of the flow path 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 paths (2n-th flow path) and the odd-numbered flow paths (2n-1).
The drive electrodes 7a, 7c, 7e corresponding to the (th channel),
The polarized cover plate 4 can be obtained by applying voltages (+ HV, -HV) of opposite polarities from the power supplies 13a and 13b, which are sufficient to polarize the piezoelectric element plates.

【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。
Incidentally, when the flow path volume is expanded as described above, an electric field in the opposite direction to the polarization direction may be applied to the cover plate 4, so that the polarization direction changes during the recording operation. The electric field generated by the drive voltage is set to have a magnitude equal to or less than the coercive electric field so that there is no electric field.

【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 the present embodiment, the polarization direction of the portion of the cover plate 4 corresponding to the even-numbered channels (2n channels) is the direction P from the drive electrode 7 side to the common electrode 6 side, and the odd-numbered channels (2n channels). Although the polarization direction of the portion corresponding to (-1 flow path) is set to the opposite direction P ′, the applied electric fields are opposite even when the polarization directions of the even flow path and the odd flow path are reversed. It goes without saying that driving can be performed in exactly the same way by setting the driving 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.
Will be described with reference to. The basic configuration of the ink jet recording apparatus of this embodiment is similar to that of the first embodiment described above, in which the cover plate 15 is fixed on the partition wall end face of the flow path substrate 3 having the plurality of partition walls 1a to 1g perpendicular to the surface direction. , Ink flow path 2
a to 2f are sectioned and formed. A grounded common electrode 16 is provided on one surface of the cover plate 15, and independent drive electrodes 17a, 17b, 17c, and
17d, 17e, and 17f are formed. Further, in this embodiment, the drive electrodes 17a to 17f are changed to the common electrode 1
It is polarized in the direction toward 6 (polarization direction P). Two power supplies with the same voltage but opposite polarities for driving the head 1
It has 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 structure, all the driving electrodes 17a to 17f are grounded in the initial state. First, the 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 channel 2d, it is necessary to reduce the volume of the channel 2d by a predetermined amount and apply pressure to the ink in the channel. In this embodiment, by applying a positive voltage from the power source 14a to the drive electrode 17d, an electric field E in the same direction as the polarization direction P is applied, and the portion of the cover plate 15 corresponding to the drive electrode 17d contracts in the in-plane direction of the plate.

【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 as the voltage applied to the drive electrode 17d but a reverse polarity is applied from the power source 14b. At this time, since an 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 plate in-plane direction.

【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 passage 2c expands and the portion corresponding to the ink flow passage 2d contracts, so that the partition wall 1d located between both ink flow passages has an ink flow passage. It transforms to the 2d side. Thereby,
The volume of the ink flow path 2d decreases, pressure is applied to the ink inside, and ink droplets are ejected. Since the amount of expansion of the portion of the cover plate 15 corresponding to the ink flow passage 2c is approximately the same as the amount of contraction of the portion corresponding to the ink flow passage 2d, these distortions only deform the partition wall 1d. There is no deformation or stress on the ink flow path and 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 the ink is ejected from the ink flow path 2c, the power supply 14a is applied to the drive electrode 17c (not shown).
By applying a positive voltage to the drive electrode 17d and a negative voltage to the drive electrode 17d from the power source 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。
The operation when simultaneously driving a plurality of flow paths is shown in FIG. In this case, the even number of drive electrode groups 17b, 17d, 1
7f and odd-numbered drive electrode groups 17a, 17c, 17e, and by alternately applying drive waveforms of opposite polarities to these, as in the case of the one-passage injection described above, the even-numbered flow passages are alternately applied. Group (2n-th channel group) 2b, 2
d, 2f and odd channel group (2n-1st channel group) 2a,
2c and 2e are driven alternately. That is, when driving the even-numbered flow path group, a positive voltage is applied to the even-numbered drive electrode group and a negative voltage is applied to the odd-numbered drive electrode group to increase the volume of the odd-numbered flow path and increase the volume of the even-numbered flow path. By decreasing the number of ink droplets, ink droplets are ejected from the even-numbered flow paths. This state is shown in Figure 9.
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 channel group,
A negative voltage is applied to the even-numbered drive electrode groups 17b, 17d, 17f,
A positive voltage is applied to each of the odd-numbered drive electrode groups 17a, 17c, and 17e to increase the volume of the even-numbered flow paths 2b, 2d, and 2f to reduce the volume of the odd-numbered flow paths 2a, 2c, and 2e. Ink drops are ejected from the path.

【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 even-numbered channels, in reality, only positive voltage is applied to the drive electrode of the even-numbered channel to be printed and the drive electrode adjacent thereto. Then, a desired voltage is printed 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。
The drive voltage waveforms in the above example are shown in FIG. This is similar to the drive waveform shown in FIG. 3, and 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 odd drive electrodes are changed from 0 [V] to a negative drive voltage -v [V] in a short rise time. The partition walls between the flow paths are rapidly deformed toward the even-numbered flow paths, and a large pressure is applied to the ink in the even-numbered flow paths to eject ink droplets. After maintaining the voltage value for a predetermined time,
The voltage values of the even and odd electrodes are 0 with a long fall time.
Returned to [V]. At this time, since the partition walls slowly return to the center between both flow paths, a large pressure is not generated in the odd flow paths, and ink drops do not leak from the odd flow paths in this process. When ejecting the ink droplets from the odd-numbered flow paths, the polarity may be reversed from that when the even-numbered flow paths are ejected.

【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, and when the ink droplets are ejected from the even-numbered channels, the partition between the even-numbered channels and the odd-numbered channels is gradually deformed to the odd-numbered channel side and the even-numbered channels are changed. Increase the volume of the
This is a pulling-out method in which a strong pressure is generated in the even-numbered channels to eject ink drops from the even-numbered channels by rapidly returning the partition walls 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。
The drive waveforms of another drive example are shown in FIG. As in the example of FIG. 5, the volume of the even-numbered passage is first slowly increased, and then the reverse voltage is changed all at once. For this reason, the once increased flow path volume passes through the initial state and sharply decreases. The power supply voltage used for this is shown in Fig. 1.
The driving method shown in FIGS. 0 and 11 can be halved, and the cost of the driving circuit can be reduced.

【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 surface electrode side to the back surface electrode direction (in the case of the polarization direction P) is shown, but it is polarized from the back surface electrode side to the front surface electrode direction. In this case, it goes without saying that the driving can be performed in exactly the same way 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-mentioned embodiment, when piezoelectric ceramics such as PZT is used as the cover plate material, the electric field applied during driving is set to a coercive field or less 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 any of the embodiments of the printing apparatus according to the present invention, an electric field in the same direction as the polarization direction is applied to the drive electrode corresponding to the flow path from which droplets are to be ejected, and the flow next to it is applied. Droplets can be efficiently ejected by applying an electric field in the direction opposite to the polarization direction to the drive electrode corresponding to the path.

【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 ejection frequency of the entire printing apparatus may decrease when the even-numbered flow path and the odd-numbered flow path are driven in a time-division manner. However, for example, when ejecting the even-numbered channels after ejecting the odd-numbered channels, it is not necessary to wait until the ink pressure oscillation in the odd-numbered channels is dampened or the ink refilling is completely completed. The frequency is only slightly lower than the maximum emission 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。
2 and 9 show an example of time-divisional driving of even-numbered channels and odd-numbered channels, the driving method of the present invention is not limited to time-divisional driving of two divisions, and m is 3 With the above natural numbers, every m channels are selected, and the drive voltage corresponding to the (m × n) -th channel and the drive voltage corresponding to the (m × n−1) -th channel have opposite polarities. 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 passage increases by about the same as the volume reduction amount of the flow passage selected for injection. Therefore, the ink flows from the common ink chamber into the adjacent flow channel by substantially the same amount as the amount of the ink that flows back to the common ink chamber side from the flow channel selected for ejection. Further, since pressure waves having substantially reverse waveforms propagate to the common ink chamber from the adjacent flow paths, they cancel each other out, and the state of the common ink chamber hardly changes. Therefore, crosstalk does not occur even if the number of channels driven at the same time 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, the flow path partition is deformed and pressure is applied to the liquid in the flow path to eject droplets from the nozzle. Can also be used with ink. Therefore, the present invention is not limited to a printing device as a computer terminal, and can be applied to a wide range of applications such as ejecting any liquid, for example, an industrial printing device, a small amount of reagent ejection, and a 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 liquid droplet ejecting apparatus having high energy efficiency, excellent durability, no crosstalk, and high printing quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of 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 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 view 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 diagram showing a first example of a driving method of 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 a driving method of 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
5 is a voltage waveform diagram showing a third example of the driving method of 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
6 is a voltage waveform diagram showing a fourth example of the driving method of 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 cross-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
10 is a voltage waveform diagram showing a first example of a driving method of 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
11 is a voltage waveform diagram showing a second example of the driving method of 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
12 is a voltage waveform diagram showing a third example of the driving method of 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 cross-sectional view showing another operating 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 channel 3 Channel 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

Claims (6)

【特許請求の範囲】[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 channel substrate having a plurality of partition walls provided in a direction substantially perpendicular to a plane direction and a plurality of flow channels partitioned by the partition walls, and polarized in the thickness direction. A piezoelectric element plate having a common electrode formed on one surface and a plurality of drive electrodes corresponding to the flow path on the other surface, and a cover plate fixed to the partition wall end surface, Among the drive electrodes of, the drive electrode corresponding to the flow path for discharging droplets is applied with an electric field in the same direction as the polarization direction of the 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 the flow path is applied to at least one of the drive electrodes corresponding to the 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 is
The droplet discharge device according to claim 1, wherein the flow paths are alternately arranged in opposite directions.
【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 channel is at least one of the drive electrodes corresponding to a flow channel adjacent to the flow channel. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the driving electrodes are applied with voltages opposite to each other.
【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 ejection timing is controlled by making the rising time constant and the falling time constant of the voltage applied to the drive electrode different. 7. A method of driving the droplet discharge device according to.
【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. A drive electrode group corresponding to the 2n-th (n is a natural number) flow path and a drive electrode group corresponding to the (2n-1) -th flow path are alternately opposite in polarity. The driving method of the droplet discharge device according to claim 1, wherein the even-numbered flow channel group and the odd-numbered flow 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. (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 opposite polarity is always applied to the drive electrode corresponding to the th channel, and the voltage application to the drive electrode is selectively stopped at the time of droplet ejection. The driving method of the droplet discharge device according to claim 1, wherein the driving is performed every m units in a time division manner.
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