JPH091833A - Ink jet recorder - Google Patents

Ink jet recorder

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Publication number
JPH091833A
JPH091833A JP15144595A JP15144595A JPH091833A JP H091833 A JPH091833 A JP H091833A JP 15144595 A JP15144595 A JP 15144595A JP 15144595 A JP15144595 A JP 15144595A JP H091833 A JPH091833 A JP H091833A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
piezoelectric
piezoelectric members
voltage
chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP15144595A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Yasutomi
英雄 保富
Kenji Masaki
賢治 正木
Nan Touno
楠 東野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP15144595A priority Critical patent/JPH091833A/en
Publication of JPH091833A publication Critical patent/JPH091833A/en
Pending legal-status Critical Current

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

Abstract

PURPOSE: To concentrate a high frequency oscillation energy generated by each piezoelectric member substantially to the center of the area sandwiched by the members, and to efficiently atomize ink to inject the ink. CONSTITUTION: The ink jet recorder comprises boards 21 oppositely disposed and a nozzle plate 26 having nozzle holes 26a, and an ink chamber 27 is formed therebetween. Two or more piezoelectric members 30, 31 per one ink chamber are so disposed as to be opposed to each other on the board 21 of the chamber 27. High frequency pulse voltages having the frequency of the natural oscillation frequency or more are synchronously applied to the members 30, 31 in response to an image signal by a controller of voltage applying means, the ink charged in the chamber 27 is atomized and injected from the hole 26a.

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、画像信号に応じてイン
クミストを噴射し、記録媒体に記録するインクジェット
記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording apparatus for ejecting an ink mist according to an image signal and recording it on a recording medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、圧電材等の高周波振動発生手
段を用いてインクをミスト化し、画像信号に応じてイン
クミストをノズルより選択的に噴射し、紙等の記録媒体
に画像を形成する技術に関して、種々の提案がなされて
いる。その一例として、特開平5−57891号公報に
開示されるインクジェットヘッドは、平板状の圧電性基
板の表裏面に電極を形成し、これらの電極に共振周波数
と等しい周期で変動する電圧を印加することによって上
記圧電性基板を局部的に高周波振動させ、これと同時
に、圧電性基板に対向配置したノズルプレートも高周波
振動させ、これらの振動の干渉によってインク室に充填
されたインクをミスト化してノズルより噴射するように
している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a high frequency vibration generating means such as a piezoelectric material is used to mist the ink, and the ink mist is selectively ejected from a nozzle in accordance with an image signal to form an image on a recording medium such as paper. Various proposals have been made regarding the technology. As an example thereof, in the ink jet head disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-57891, electrodes are formed on the front and back surfaces of a flat piezoelectric substrate, and a voltage that fluctuates at a cycle equal to the resonance frequency is applied to these electrodes. By virtue of this, the piezoelectric substrate is locally vibrated at high frequency, and at the same time, the nozzle plate arranged opposite to the piezoelectric substrate is also vibrated at high frequency, and the ink filled in the ink chamber is misted by the interference of these vibrations so that the nozzles I am trying to jet more.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のインクジェットヘッドでは、インクを高周波で励
振させるための発振源である圧電材の形状が平面状であ
り、インクミストを効率よく発生させることが困難であ
る。
However, in the above-mentioned conventional ink jet head, the piezoelectric material, which is the oscillation source for exciting the ink at a high frequency, has a flat shape, so that the ink mist can be efficiently generated. Have difficulty.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明のインク
ジェット記録装置は上記問題点を解決すべくなされたも
ので、基板とノズルを有するノズルプレートとの間に形
成されたインク室と、上記インク室の基板上に互いに向
い合うように配置された2つ以上の圧電部材と、上記各
圧電部材に画像信号に応じて圧電部材の固有振動数以上
の周波数をもつ高周波パルス電圧をそれぞれ同期して印
加する電圧印加手段とを備え、上記電圧印加手段により
上記圧電部材に電圧印加して高周波振動させ、インク室
に充填されたインクをミスト化してノズルより噴射する
ようにしたものである。
Therefore, an ink jet recording apparatus of the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an ink chamber formed between a substrate and a nozzle plate having nozzles, and the above ink. Two or more piezoelectric members arranged so as to face each other on the substrate of the chamber, and a high-frequency pulse voltage having a frequency equal to or higher than the natural frequency of the piezoelectric member according to an image signal is synchronized with each piezoelectric member. A voltage applying unit for applying a voltage is applied to the piezoelectric member by the voltage applying unit to vibrate at a high frequency, and the ink filled in the ink chamber is misted and ejected from the nozzle.

【0005】上記インクジェット記録装置では、上記ノ
ズルを上記圧電部材に挟まれるか、または、囲まれた領
域のほぼ中央部に対応するノズルプレートの位置に形成
するのが好ましい。
In the above ink jet recording apparatus, it is preferable that the nozzle is sandwiched between the piezoelectric members or formed at a position of the nozzle plate corresponding to substantially the center of the enclosed area.

【0006】[0006]

【作用】上記インクジェット記録装置によれば、上記電
圧印加手段によって各圧電部材にその固有振動数以上の
周波数をもつ高周波パルス電圧をそれぞれ同期して印加
すると、上記各圧電部材が高速に変形、復元を繰り返し
て高周波振動する。上記各圧電部材は、インク室の基板
上に互いに向かい合って配置されているため、圧電部材
の振動によって発生した高周波振動エネルギが、インク
室に充填されたインク中を伝播して各圧電部材に挟まれ
るか、または、囲まれた領域のほぼ中央部に集中したの
ち、ノズルに表面張力によって保持されているインクメ
ニスカスに伝わり、その表面を激しく振動させてインク
をミスト化して飛翔させる。また、高周波振動する圧電
部材の表面近傍ではキャビテーションが発生しており、
このキャビテーションによる衝撃波の干渉によってもイ
ンクのミスト化が促進される。
According to the ink jet recording apparatus, when the high voltage pulse voltage having a frequency higher than its natural frequency is synchronously applied to each piezoelectric member by the voltage applying means, each piezoelectric member is deformed and restored at high speed. Repeatedly vibrates at high frequency. Since the piezoelectric members are arranged on the substrate of the ink chamber so as to face each other, the high frequency vibration energy generated by the vibration of the piezoelectric member propagates through the ink filled in the ink chamber and is sandwiched between the piezoelectric members. After being concentrated or concentrated in the substantially central portion of the enclosed area, it is transmitted to the ink meniscus held by the surface tension in the nozzle and vibrates the surface violently to make the ink mist and fly. Also, cavitation occurs near the surface of the piezoelectric member that vibrates at high frequency,
The interference of shock waves due to this cavitation also promotes the formation of mist in the ink.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照して説明する。図1は、本発明にかかるインクジェッ
ト記録装置1の全体構成を概略的に示したものである。
このインクジェット記録装置1は大別して、コネクタ2
aを備えた電源部2と、駆動系3と、メカコントローラ
4と、メモリ5と、コントローラ6と、インク供給部7
と、スキャンキャリッジ8と、給紙部9と、ケース10
と、操作パネル11とから構成されている。上記スキャ
ンキャリッジ8は通紙方向(矢印a方向)に直交する方
向(図1において紙面の表裏方向)にスキャン可能にな
っており、その内部にはブラック、シアン、マゼンタお
よびイエロの各色用に4つのインクジェットヘッド12
が通紙方向に沿い、かつインク噴射ノズルを下方に向け
て配置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 schematically shows the overall configuration of an inkjet recording device 1 according to the present invention.
The inkjet recording apparatus 1 is roughly classified into a connector 2
a, a power supply unit 2, a drive system 3, a mechanical controller 4, a memory 5, a controller 6, and an ink supply unit 7.
, Scan carriage 8, paper feed unit 9, and case 10
And an operation panel 11. The scan carriage 8 is capable of scanning in a direction orthogonal to the paper passing direction (direction of arrow a) (front and back direction of the paper surface in FIG. 1), and inside the carriage 4 is provided for each color of black, cyan, magenta and yellow. Two inkjet heads 12
Are arranged along the paper passing direction and the ink jet nozzles are directed downward.

【0008】上記インクジェットヘッド12は、図2に
示すように、底板20を有している。底板20の上部に
は、例えばアルミナなどの剛性の高い非圧電材料からな
る基板21と、この基板21の両側にスペーサ22,2
3とが固定されている。上記基板21およびスペーサ2
2,23の上部には、側壁24,25が所定の間隔をお
いてそれぞれ固定されている。また、これら側壁24,
25の上部に、ノズル孔26aを有するノズルプレート
26が固定されており、それぞれ対向配置された上記基
板21とノズルプレート26との間であって上記側壁2
4,25に挟まれた空間領域にインク室27が形成され
ている。このインク室27にインクを供給するために、
上記側壁25の下部にインク供給路28が形成されてい
る。
The ink jet head 12 has a bottom plate 20, as shown in FIG. A substrate 21 made of a high-rigidity non-piezoelectric material such as alumina is provided above the bottom plate 20, and spacers 22 and 2 are provided on both sides of the substrate 21.
3 and 3 are fixed. The substrate 21 and the spacer 2
Side walls 24 and 25 are fixed to the upper portions of 2, 23 at predetermined intervals. Also, these side walls 24,
A nozzle plate 26 having a nozzle hole 26 a is fixed to the upper part of the wall 25 between the substrate 21 and the nozzle plate 26 which are arranged to face each other, and the side wall 2
An ink chamber 27 is formed in a space area sandwiched between 4, 25. In order to supply ink to the ink chamber 27,
An ink supply path 28 is formed below the side wall 25.

【0009】上記インク室27の基板21上には、所定
間隔をおいて互いに向かい合うようにして、1つのイン
ク室27あたり2つの圧電部材30,31が音叉状に配
置されている。これらの圧電部材30,31は、例えば
PZTからなる直方体でそれぞれ形成されている。ま
た、上記ノズルプレート26のノズル孔26aは、上記
圧電部材30,31に挟まれた領域の中央部32に対応
する位置に、インク室27の内側で広く、その外側で狭
くなるように形成される。
On the substrate 21 of the ink chamber 27, two piezoelectric members 30 and 31 per one ink chamber 27 are arranged in a tuning fork shape so as to face each other at a predetermined interval. The piezoelectric members 30 and 31 are each formed of a rectangular parallelepiped made of PZT, for example. The nozzle hole 26a of the nozzle plate 26 is formed so as to be wide inside the ink chamber 27 and narrow outside thereof at a position corresponding to the central portion 32 of the region sandwiched by the piezoelectric members 30 and 31. It

【0010】上記圧電部材30,31は、図3に示すよ
うに、絶縁性接着層33,34を介して基板21にそれ
ぞれ固定されている。また、圧電部材30,31の両側
面には、メッキ法によるAu/Ni膜、または、スパッ
タリングによるAu/(Ni,Cr)膜であってその厚
さが0.1〜10μm程度の電極層が形成されている。
圧電部材30,31の対向面にそれぞれ形成された第1
電極35,36は、配列された複数のインク室27に連
続して基板21上面に形成された導電性接着剤層37に
接続され、第1電極35,36とは反対側面に形成され
た第2電極38,39は、基板21上面に各インク室2
7ごとに形成された導電性接着剤層40,41にそれぞ
れ接続されている。さらに、図3中矢印で示すように、
圧電部材30,31は共に基板21とは反対方向に向か
って分極処理されている。
As shown in FIG. 3, the piezoelectric members 30 and 31 are fixed to the substrate 21 via insulating adhesive layers 33 and 34, respectively. In addition, on both side surfaces of the piezoelectric members 30 and 31, an Au / Ni film formed by a plating method or an Au / (Ni, Cr) film formed by sputtering and having a thickness of about 0.1 to 10 μm is formed. Has been formed.
First formed on the facing surfaces of the piezoelectric members 30 and 31, respectively.
The electrodes 35 and 36 are connected to the conductive adhesive layer 37 formed on the upper surface of the substrate 21 continuously with the arranged plurality of ink chambers 27, and are formed on the side opposite to the first electrodes 35 and 36. The two electrodes 38, 39 are provided on the upper surface of the substrate 21 for each ink chamber 2.
7 are connected to the conductive adhesive layers 40 and 41 formed respectively. Furthermore, as shown by the arrow in FIG.
Both the piezoelectric members 30 and 31 are polarized in the direction opposite to the substrate 21.

【0011】インク室27にインクを充填した際に、イ
ンクと直接接触することとなる上記圧電部材30,31
および基板21の表面には、例えば、ポリイミド樹脂を
スピンコート法で塗布し、180℃で1時間焼き付ける
などしてオーバコート膜42を形成する。これは、イン
クが圧電部材30,31に浸透することによって低抵抗
化し、これにより実効電圧がかからなくなり、振動効率
が低下するのを防止するためである。
When the ink chamber 27 is filled with ink, the piezoelectric members 30 and 31 come into direct contact with the ink.
On the surface of the substrate 21, for example, a polyimide resin is applied by a spin coating method and baked at 180 ° C. for 1 hour to form the overcoat film 42. This is to prevent the ink from penetrating into the piezoelectric members 30 and 31 to reduce the resistance, thereby preventing the effective voltage from being applied and reducing the vibration efficiency.

【0012】後述するように、インクをミスト化する
際、上記圧電部材30,31にパルス電圧を印加して高
周波振動させるが、このミスト化を安定して行うため
に、図4に示すように、圧電部材30,31のそれぞれ
の幅wをその高さh以下に設定するのが好ましい。ま
た、図5に示すように、圧電部材30,31の間の基板
21上に溝部29を形成し、圧電部材の上面から上記溝
部29の底面までの深さdが圧電部材30,31の高さ
h以上になるようにして、各圧電部材に挟まれた領域の
容量を大きくとれば、より安定したインクのミスト化が
達成される。
As will be described later, when the ink is misted, a pulse voltage is applied to the piezoelectric members 30 and 31 to vibrate at a high frequency. To stabilize the mist formation, as shown in FIG. It is preferable to set the width w of each of the piezoelectric members 30 and 31 to be less than or equal to the height h thereof. Further, as shown in FIG. 5, a groove 29 is formed on the substrate 21 between the piezoelectric members 30 and 31, and the depth d from the upper surface of the piezoelectric member to the bottom surface of the groove 29 is higher than that of the piezoelectric members 30 and 31. If the volume of the region sandwiched by the piezoelectric members is increased so as to be equal to or greater than h, more stable mist formation of ink can be achieved.

【0013】なお、本実施例では、基板21上に2つの
圧電部材30,31を接着固定して音叉状の発振源を形
成したが、図4または図5に示す形状を圧電材料で一体
的に形成してもよい。そのようにすれば、圧電部材3
0,31の接着や上記溝部29の加工などの工程が省略
でき、製造が容易になる。
In this embodiment, two piezoelectric members 30 and 31 are bonded and fixed on the substrate 21 to form a tuning fork-shaped oscillation source. However, the shape shown in FIG. 4 or 5 is integrally formed by a piezoelectric material. You may form in. By doing so, the piezoelectric member 3
Processes such as bonding of 0 and 31 and processing of the groove 29 can be omitted, which facilitates manufacturing.

【0014】図6は、図2のインクジェットヘッド12
におけるIV−IV断面を示したものである。上記インク室
27は、複数の隔壁44で仕切られることによって複数
形成されるとともに、各インク室27に対応して上記ノ
ズル孔26aも複数形成されており、その形成ピッチは
42.3〜254μm(画素密度:600〜100dp
i)程度である。
FIG. 6 shows the ink jet head 12 of FIG.
4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. A plurality of the ink chambers 27 are formed by being partitioned by a plurality of partition walls 44, and a plurality of the nozzle holes 26a are also formed corresponding to each ink chamber 27, and the formation pitch thereof is 42.3 to 254 μm ( Pixel density: 600-100dp
i) about the same.

【0015】上記インクジェットヘッド12の側面に
は、図7に示すように、インクマニホールド45が取り
付けてある。その内部には、各インク室27に形成され
たインク供給路28のすべてに連通する共通インク室が
形成され、矢印b方向からインクが供給されるようにな
っている。
An ink manifold 45 is attached to the side surface of the ink jet head 12 as shown in FIG. A common ink chamber that communicates with all of the ink supply passages 28 formed in each ink chamber 27 is formed therein, and ink is supplied from the direction of arrow b.

【0016】上記インクジェットヘッド12は、ヘッド
基体47上に固定されている。このヘッド基体47上に
あって上記各ノズル孔26aの配列方向一端側には、ア
ースに接続された引き出し配線48が1箇所だけ形成さ
れており、この引き出し配線48と各インク室27に連
続して形成された上記基板21上の導電性接着剤層37
とをワイヤボンディング49等の方法で接続することに
より、すべてのインク室27に配置された圧電部材3
0,31の第1電極35,36がアースされる。一方、
上記ヘッド基体47上にあって上記ノズル孔26aの配
列方向と直交する方向の両端側には、引き出し配線5
0,51が各インク室27にそれぞれ対応して形成され
ている。これらの引き出し配線50,51は、図示しな
いドライバーICを介して電圧印加手段であるコントロ
ーラ6(図1参照)に接続されるとともに、ヘッド内部
においては上記圧電部材30,31の第2電極38,3
9に導通する導電性接着剤層40,41にそれぞれ接続
されている。これにより、各圧電部材30,31には、
コントローラ6によって画像信号に応じて電圧が印加さ
れるようになっている。
The ink jet head 12 is fixed on a head base 47. On the head base 47, one lead wire 48 connected to the ground is formed at one end side in the arrangement direction of each nozzle hole 26a, and the lead wire 48 is continuous with each ink chamber 27. Conductive adhesive layer 37 on the substrate 21 formed by
, And the piezoelectric members 3 arranged in all the ink chambers 27 by connecting them by wire bonding 49 or the like.
The 0, 31 first electrodes 35, 36 are grounded. on the other hand,
The lead wiring 5 is provided on both ends of the head base 47 in the direction orthogonal to the arrangement direction of the nozzle holes 26a.
0 and 51 are formed corresponding to the respective ink chambers 27. These lead wires 50 and 51 are connected to a controller 6 (see FIG. 1) which is a voltage applying means via a driver IC (not shown), and inside the head, the second electrodes 38 of the piezoelectric members 30 and 31 are connected. Three
9 are respectively connected to the conductive adhesive layers 40 and 41 which are electrically connected. As a result, the piezoelectric members 30 and 31 have
A voltage is applied by the controller 6 according to the image signal.

【0017】続いて、上記構成からなるインクジェット
ヘッド12のインクミスト噴射動作について説明する。
インクは、インク供給部7(図1参照)からインクマニ
ホールド45およびインク供給路28を介して各インク
室27に充填される。インク室27に配置された圧電部
材30,31に、コントローラ6により図8(a)に示
すような正極性のパルス電圧が印加される。このパルス
電圧は、記録紙上に1つの画素ドットを形成するための
1つの画像信号を表しており、圧電部材30,31の固
有振動数よりも高い周波数fをもつ複数の元パルス52
が集合して構成される。上記元パルス52は図8(e)
に示す矩形状をなし、その周波数fは20kHz(キロ
ヘルツ)〜200MHz(メガヘルツ)の範囲内である
ことが好ましい。また、上記範囲のうち40kHz〜1
00MHzの範囲では、温度依存、長期使用、休止後最
初のミスト噴射等の種々の変動要因による影響を小さく
して、インクのミスト化をより安定して行うことができ
るので、特に好ましい。
Next, the ink mist ejecting operation of the ink jet head 12 having the above structure will be described.
Ink is filled in each ink chamber 27 from the ink supply unit 7 (see FIG. 1) via the ink manifold 45 and the ink supply passage 28. A positive pulse voltage as shown in FIG. 8A is applied by the controller 6 to the piezoelectric members 30 and 31 arranged in the ink chamber 27. This pulse voltage represents one image signal for forming one pixel dot on the recording paper, and a plurality of original pulses 52 having a frequency f higher than the natural frequency of the piezoelectric members 30 and 31.
Are assembled and configured. The original pulse 52 is shown in FIG.
It is preferable to form a rectangular shape as shown in FIG. 1 and its frequency f is within a range of 20 kHz (kilohertz) to 200 MHz (megahertz). Further, within the above range, 40 kHz to 1
The range of 00 MHz is particularly preferable because the influence of various fluctuation factors such as temperature dependence, long-term use, first mist ejection after suspension, and the like can be reduced, and ink mist formation can be performed more stably.

【0018】図8(a)に示すパルス電圧が印加される
と、上記圧電部材30,31の内部には、図9に示すよ
うに、第2電極38,39から第1電極35,36に向
かう方向、すなわち、分極方向と直交する方向に電界が
それぞれ形成される。これにより、圧電部材30,31
は、いわゆるすべり振動モード(シェアモード)に基づ
く変形を高速で繰り返して高周波振動する。
When the pulse voltage shown in FIG. 8A is applied, inside the piezoelectric members 30 and 31, as shown in FIG. 9, the second electrodes 38 and 39 are changed to the first electrodes 35 and 36. An electric field is formed in each direction, that is, in the direction orthogonal to the polarization direction. Thereby, the piezoelectric members 30, 31
Vibrates at high frequency by repeating deformation based on a so-called sliding vibration mode (share mode) at high speed.

【0019】具体的には、上記パルス電圧を構成する元
パルス52のオン時には、図9中破線で示すように、音
叉状に配置された圧電部材30,31の上部が互いに接
近する方向に瞬時に変形し、元パルス52のオフ時には
その弾性に基づき復元する。この変形が1つの画像信号
に含まれる元パルス52の数に応じて高速で繰り返され
て高周波振動するものである。この振動により圧電部材
30,31に挟まれた領域にあるインクを振動させる高
周波振動エネルギが発生する。各圧電部材30,31が
互いに向かい合って配置され、かつそれぞれが同期して
振動するために、上記高周波振動エネルギはそれらに挟
まれた領域のほぼ中央部32に集中する。集中した高周
波振動エネルギは、図10に示すように、インク中を伝
播してノズル孔26aに表面張力によって保持されたイ
ンクメニスカスに伝わり、その表面53を激しく振動さ
せ、インクをミスト化して噴射させる。また、高周波振
動する圧電部材30,31の表面近傍ではキャビテーシ
ョンが発生しており、このキャビテーションによる衝撃
波の干渉によってもインクのミスト化が促進される。
Specifically, when the original pulse 52 constituting the pulse voltage is turned on, as shown by the broken line in FIG. 9, the upper portions of the piezoelectric members 30 and 31 arranged in a tuning fork shape are momentarily moved in a direction approaching each other. When the original pulse 52 is off, the original pulse 52 is restored based on its elasticity. This deformation is repeated at a high speed according to the number of the original pulses 52 included in one image signal to vibrate at high frequency. This vibration generates high-frequency vibration energy that vibrates the ink in the area sandwiched between the piezoelectric members 30 and 31. Since the piezoelectric members 30 and 31 are arranged to face each other and vibrate in synchronization with each other, the high-frequency vibration energy is concentrated in the substantially central portion 32 of the region sandwiched between them. As shown in FIG. 10, the concentrated high-frequency vibration energy propagates through the ink and is transmitted to the ink meniscus held by the surface tension in the nozzle hole 26a, vibrating the surface 53 vigorously, and ejects the ink as a mist. . Further, cavitation is generated near the surfaces of the piezoelectric members 30 and 31 that vibrate at high frequency, and the mist of the ink is promoted by the interference of the shock wave due to the cavitation.

【0020】ノズルプレート26に対してほぼ垂直方向
に噴射されたインクミストは、図示しない記録紙上に付
着する。一方、ミスト噴射でインク量が僅かに減少した
インク室27には、インク供給路28を介して毛管現象
によりインクが補充される。このようなインクミスト噴
射動作が画像信号に応じて各インク室27ごとに独立し
て行われるとともにスキャンキャリッジ8のスキャン移
動によりノズル数のライン分の画像が描かれ、これが記
録紙の通紙方向への移動に同期して繰り返されること
で、記録紙上に画像が形成される。
The ink mist ejected in a direction substantially perpendicular to the nozzle plate 26 adheres to recording paper (not shown). On the other hand, the ink chamber 27 in which the ink amount has slightly decreased by the mist ejection is replenished with ink by the capillary phenomenon via the ink supply passage 28. Such an ink mist ejecting operation is independently performed for each ink chamber 27 according to an image signal, and an image corresponding to the number of nozzles is drawn by the scan movement of the scan carriage 8, which is the sheet passing direction. The image is formed on the recording paper by being repeated in synchronization with the movement to.

【0021】このように本実施例によれば、発振源であ
る2つの圧電部材30,31を音叉状に互いに向かい合
うようにして配置し、かつそれぞれを同期して振動させ
ているので、高周波振動エネルギを各圧電部材30,3
1に挟まれた領域のほぼ中央部32に集中させることが
でき、小さなエネルギで効率よくインクをミスト化する
ことができる。また、ノズル孔26aを上記中央部32
に対応するノズルプレート26の位置に形成しているの
で、集中した高周波振動エネルギをロスすることなくイ
ンクのミスト化に用いることができ、さらに効率のよい
ミスト噴射が可能になる。さらに、ミスト噴射の高効率
化により装置の低電圧駆動が可能になり低電力化を図れ
る。その結果、圧電部材30,31の発熱を低く抑える
ことができるとともに、キャビテーションをできるだけ
抑えることでインクへのダメージを小さくでき、これに
よりインクの組成分離やインク成分が圧電部材表面に付
着するのを少なくできる。よって、圧電部材30,31
の振動やインクのミスト化を安定した状態で維持するこ
とができる。加えて、発振源である2つの圧電部材3
0,31をインク室27ごとに独立して設けているの
で、隣接するインク室間で振動が影響し合ってクロスト
ークが発生することもなく、インク室27ごとに安定し
たミスト噴射が行える。
As described above, according to this embodiment, the two piezoelectric members 30 and 31 which are the oscillation sources are arranged so as to face each other like a tuning fork, and are vibrated in synchronization with each other. Energy is transferred to each piezoelectric member 30, 3
The ink can be concentrated in the substantially central portion 32 of the region sandwiched by 1, and the ink can be efficiently misted with a small amount of energy. Further, the nozzle hole 26a is formed in the central portion 32.
Since it is formed at the position of the nozzle plate 26 corresponding to, it can be used for mist formation of ink without loss of concentrated high frequency vibration energy, and more efficient mist ejection becomes possible. Furthermore, the high efficiency of mist injection enables the device to be driven at a low voltage, thereby achieving low power consumption. As a result, the heat generation of the piezoelectric members 30 and 31 can be suppressed to a low level, and the damage to the ink can be reduced by suppressing the cavitation as much as possible, whereby the composition separation of the ink and the adhesion of the ink components to the surface of the piezoelectric member can be prevented. Can be reduced. Therefore, the piezoelectric members 30, 31
It is possible to maintain the vibration and the mist formation of ink in a stable state. In addition, two piezoelectric members 3 that are oscillation sources
Since 0 and 31 are independently provided for each ink chamber 27, vibration does not affect adjacent ink chambers to cause crosstalk, and stable mist ejection can be performed for each ink chamber 27.

【0022】ところで、上記実施例では図8(a)に示
すパルス電圧を圧電部材30,31に印加するようにし
たが、パルス電圧を構成する元パルス52の数、電圧
値、周波数などを調節することでインクミストの発生量
や粒径を変化させることができ、これにより中間調再現
が可能になる。例えば、図8(b)に示すパルス電圧を
印加すれば、図8(a)に示すパルス電圧と比べると含
まれる元パルス52の数が多く、圧電部材30,31の
振動回数も増えるので、インクミスト量が多くなり、記
録紙上に付着するインク濃度が濃くなる。また、図8
(c)に示すパルス電圧によれば、中間にある元パルス
54のボトムラインの電圧を上げておくことで低電圧駆
動が可能になり、ドライバーコストを低減できる。さら
に、図8(d)に示すように、その極性が交番的に変化
するパルス電圧(交流電圧も可)によれば、圧電部材3
0,31の振幅幅が大きくなり、より大きな振動エネル
ギを得ることができる。
By the way, in the above embodiment, the pulse voltage shown in FIG. 8A was applied to the piezoelectric members 30 and 31, but the number, voltage value, frequency, etc. of the original pulses 52 constituting the pulse voltage are adjusted. By doing so, it is possible to change the generation amount and the particle size of the ink mist, which enables halftone reproduction. For example, when the pulse voltage shown in FIG. 8B is applied, the number of original pulses 52 included is large and the number of vibrations of the piezoelectric members 30 and 31 is increased as compared with the pulse voltage shown in FIG. 8A. The amount of ink mist increases, and the density of ink adhering to the recording paper increases. FIG.
According to the pulse voltage shown in (c), by lowering the voltage of the bottom line of the original pulse 54 in the middle, low voltage driving becomes possible, and the driver cost can be reduced. Further, as shown in FIG. 8D, according to the pulse voltage (the AC voltage is also acceptable) whose polarity alternates, the piezoelectric member 3
The amplitude width of 0 and 31 becomes large, and a larger vibration energy can be obtained.

【0023】上記各パルス電圧を構成する元パルスの形
状としては、図8(e)に示すもの以外に、図8(f)
に示す立ち下げ部55に傾斜をもたせたものを用いても
よい。この形状の元パルスによれば、圧電部材30,3
1の復元動作がやや遅くなり、ノズル孔26aにおいて
インクメニスカス表面53が過度に引き込まれてインク
室27に気泡が吸引されるのを防止する効果がある。ま
た、図8(g)に示すように、オフ時の電圧ラインを常
に上げた元パルスを用いれば、低電圧駆動によるドライ
バーコストの低減を図れる。なお、図8(e),(f)
に示す元パルスに対して、図8(h),(i)に示すよ
うな逆極性のものを用いてもよい。これらの元パルスに
よれば、圧電部材30,31は、電圧オン時にその上部
が互いに離れる方向にすべり変形し、電圧オフ時に弾性
復元する動作を繰り返して振動することになる。ここ
で、図8(i)に示すパルス形状の立ち下げ部56を傾
斜させてある理由は、図8(f)の場合と同様である。
As the shape of the original pulse forming each of the pulse voltages, other than the shape shown in FIG. 8 (e), FIG.
It is also possible to use a falling portion 55 shown in FIG. According to the original pulse of this shape, the piezoelectric members 30, 3
The restoring operation of No. 1 is slightly delayed, and there is an effect of preventing the ink meniscus surface 53 from being excessively drawn in the nozzle hole 26a and sucking bubbles into the ink chamber 27. Further, as shown in FIG. 8G, if the original pulse in which the voltage line in the off state is constantly raised is used, the driver cost can be reduced by the low voltage driving. 8 (e) and (f)
8 (h) and 8 (i) may be used for the original pulse shown in FIG. According to these original pulses, the piezoelectric members 30 and 31 are slipped and deformed in a direction in which their upper portions are separated from each other when the voltage is on, and vibrate by repeating the elastic restoring operation when the voltage is off. Here, the reason why the pulse-shaped falling portion 56 shown in FIG. 8 (i) is inclined is the same as in the case of FIG. 8 (f).

【0024】次に、上記実施例の変形例について図11
〜14を参照して説明する。上記実施例では、圧電部材
30,31について電極が形成されていない面を基板2
1に接着固定したが、図11に示すように、圧電部材3
0,31の第2電極38,39の形成面を導電性接着剤
層57を介して基板21に接着固定し、上記接着剤層5
7にパルス電圧を印加しても、圧電部材30,31につ
いて上記実施と同様の振動が得られる。
Next, FIG. 11 shows a modification of the above embodiment.
This will be described with reference to FIGS. In the above embodiment, the surface of the piezoelectric members 30 and 31 on which the electrodes are not formed is the substrate 2
1 was bonded and fixed to the piezoelectric member 3 as shown in FIG.
The surface on which the second electrodes 38 and 39 of 0 and 31 are formed is adhered and fixed to the substrate 21 through the conductive adhesive layer 57, and the adhesive layer 5 is formed.
Even if a pulse voltage is applied to 7, the piezoelectric members 30 and 31 can obtain the same vibration as in the above embodiment.

【0025】一方、図12に示す変形例は、圧電部材3
0,31の基板21に対する接着方向及び電圧印加によ
る電界形成方向は図11に示す変形例と同様であるが、
図12中矢印で示すように、圧電部材30,31につい
て第2電極38,39から第1電極35,36へ向かう
方向にそれぞれ分極処理が施されている。この場合、各
圧電部材30,31はいわゆる厚み方向振動モードに基
づき変形し、電圧印加によって幅方向に収縮変形すると
ともに、厚み方向に膨張変形する。このような変形が高
速で繰り返されることでも高周波振動エネルギが発生
し、インクをミスト化して噴射することができる。
On the other hand, the modified example shown in FIG.
The directions of adhesion of 0 and 31 to the substrate 21 and the direction of electric field formation by voltage application are the same as those of the modification shown in FIG.
As shown by arrows in FIG. 12, the piezoelectric members 30 and 31 are polarized in the directions from the second electrodes 38 and 39 to the first electrodes 35 and 36, respectively. In this case, each of the piezoelectric members 30 and 31 is deformed based on a so-called thickness direction vibration mode, contracts and deforms in the width direction by applying a voltage, and expands and deforms in the thickness direction. Even when such deformation is repeated at high speed, high-frequency vibration energy is generated, and the ink can be misted and ejected.

【0026】また、上記実施例では、1つのインク室2
7あたり2つの圧電部材30,31を配置したが、これ
に限るものではなく、例えば図13または図14に示す
ように、1つのインク室27あたり3つまたは4つの圧
電部材60〜62,63〜66を基板21上に互いに向
かい合うようにして配置してもよく、これによっても上
記実施例と同様の効果を奏することができる。この場合
にも、上記各圧電部材によって囲まれた三角状または矩
形状の領域のほぼ中央部に対応してノズル孔26aを形
成する。
In the above embodiment, one ink chamber 2 is used.
Although the two piezoelectric members 30 and 31 are arranged for each of the seven, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 13 or 14, for example, three or four piezoelectric members 60 to 62, 63 per ink chamber 27 are provided. The elements 66 to 66 may be arranged on the substrate 21 so as to face each other, and the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained. Also in this case, the nozzle hole 26a is formed corresponding to approximately the center of the triangular or rectangular area surrounded by the piezoelectric members.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のインクジェット記録装置によれば、インク室の基板上
に発振源である2つ以上の圧電部材を互いに向かい合っ
て配置し、かつ、それぞれを同期して振動させることに
より、高周波振動エネルギを各圧電部材に挟まれるか、
または、囲まれた領域のほぼ中央部に集中させることが
でき、インクを効率よくミスト化して噴射することがで
きる。この場合、上記中央部に対応するノズルプレート
上の位置にノズルを形成すれば、集中した高周波振動エ
ネルギをロスすることなくインクのミスト化に用いるこ
とができ、さらに効率のよいインクミスト噴射が可能に
なる。
As is apparent from the above description, according to the ink jet recording apparatus of the present invention, two or more piezoelectric members, which are oscillation sources, are arranged on the substrate of the ink chamber so as to face each other, and respectively. By oscillating in a synchronized manner, high-frequency vibration energy is sandwiched between the piezoelectric members,
Alternatively, the ink can be concentrated in almost the center of the enclosed area, and the ink can be efficiently misted and ejected. In this case, if a nozzle is formed at a position on the nozzle plate corresponding to the central portion, it can be used for forming mist of ink without loss of concentrated high frequency vibration energy, and more efficient ink mist ejection is possible. become.

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

【図1】 インクジェット記録装置の概略構成図であ
る。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an inkjet recording apparatus.

【図2】 インクジェットヘッドの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of an inkjet head.

【図3】 図2に示すインクジェットヘッド断面の部分
拡大図である。
FIG. 3 is a partially enlarged view of a cross section of the inkjet head shown in FIG.

【図4】 圧電部材に関する好ましい寸法条件を説明す
るための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining preferable dimensional conditions regarding a piezoelectric member.

【図5】 図4と同様に、圧電部材に関する好ましい寸
法条件を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining preferable dimensional conditions regarding the piezoelectric member, similar to FIG.

【図6】 図2の示すインクジェットヘッドのIV−IV断
面図である。
6 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of the inkjet head shown in FIG.

【図7】 ヘッド基体上に固定したインクジェットヘッ
ドの部分斜視図である。
FIG. 7 is a partial perspective view of an inkjet head fixed on a head base.

【図8】 圧電部材に印加するパルス電圧と、そのパル
ス電圧を構成する元パルスの形状を例示する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a pulse voltage applied to a piezoelectric member and a shape of an original pulse forming the pulse voltage.

【図9】 電圧印加による圧電部材の変形状態を説明す
るための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a deformed state of the piezoelectric member due to voltage application.

【図10】 ノズル孔よりインクミストが噴射されてい
る状態を示すインクジェットヘッドの断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the inkjet head showing a state where ink mist is ejected from the nozzle holes.

【図11】 基板に対する圧電部材の接着方向について
の変形例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a modified example of the bonding direction of the piezoelectric member to the substrate.

【図12】 図11の変形例に対して圧電部材の分極方
向が異なった別の変形例を示す図である。
12 is a diagram showing another modification example in which the polarization direction of the piezoelectric member is different from the modification example of FIG.

【図13】 1つのインク室あたり3つ圧電部材を配置
した変形例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a modified example in which three piezoelectric members are arranged for each ink chamber.

【図14】 1つのインク室あたり4つの圧電部材を配
置した変形例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a modified example in which four piezoelectric members are arranged for each ink chamber.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…インクジェット記録装置、6…コントローラ(電圧
印加手段)、21…基板、26…ノズルプレート、26
a…ノズル孔(ノズル)、27…インク室、30,31
…圧電部材。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ink jet recording device, 6 ... Controller (voltage application means), 21 ... Substrate, 26 ... Nozzle plate, 26
a ... Nozzle hole (nozzle), 27 ... Ink chamber, 30, 31
... Piezoelectric member.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板とノズルを有するノズルプレートと
の間に形成されたインク室と、 上記インク室の基板上に互いに向い合うように配置され
た2つ以上の圧電部材と、 上記各圧電部材に画像信号に応じて圧電部材の固有振動
数以上の周波数をもつ高周波パルス電圧をそれぞれ同期
して印加する電圧印加手段とを備え、 上記電圧印加手段により上記圧電部材に電圧印加して高
周波振動させ、インク室に充填されたインクをミスト化
してノズルより噴射するようにしたインクジェット記録
装置。
1. An ink chamber formed between a substrate and a nozzle plate having nozzles, two or more piezoelectric members arranged on the substrate of the ink chamber so as to face each other, and each piezoelectric member. And voltage applying means for synchronously applying a high frequency pulse voltage having a frequency equal to or higher than the natural frequency of the piezoelectric member according to the image signal, and applying a voltage to the piezoelectric member by the voltage applying means to cause high frequency vibration. An ink jet recording apparatus in which the ink filled in the ink chamber is formed into a mist and ejected from a nozzle.
【請求項2】 上記ノズルが上記圧電部材に挟まれる
か、または、囲まれた領域のほぼ中央部に対応するノズ
ルプレートの位置に形成されている請求項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 nozzle is sandwiched by the piezoelectric members or formed at a position of a nozzle plate corresponding to a substantially central portion of an enclosed area.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007529348A (en) * 2004-03-15 2007-10-25 フジフィルム ディマティックス,インコーポレイテッド High frequency droplet discharge apparatus and method

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