JPH0994957A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速に記録することが可能なインクジェット
記録装置の提供。 【解決手段】 圧電素子をアレイ状に配列した圧電素子
アレイのｎ個の圧電素子から発生される超音波を、各圧
電素子に位相差を持たせた第１の駆動モードで駆動させ
ることでインク液面の１点に集束させ、この集束点から
１滴のインクを飛翔させるインクジェット記録装置にお
いて、ａ滴のインク滴をａ×ｎ個より少ない圧電素子を
用いて飛翔させることで同時に飛翔するインク滴のピッ
チを狭くする事が可能となり、ひいては印字速度を速く
する事が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体インクを液滴
化して被記録体上に飛翔させることで画像を記録するイ
ンクジェット記録装置に係り、特に圧電素子により放射
される超音波ビームの圧力によりインク滴を吐出させて
被記録体上に飛翔させるインクジェット記録装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液体インクを液滴と呼ばれる小さな粒状
にして記録媒体上に飛翔させることにより画点を形成し
て画像を記録する装置は、インクジェットプリンタとし
て実用化されている。このインクジェットプリンタは、
他の記録方法と比べて騒音が少なく、現像や定着などの
処理が不要であるという利点を有し、直接記録技術とし
て注目されている。

【０００３】現在までに、数多くのインクジェットプリ
ンタの方式が考案されているが、特に発熱体の熱により
発生する蒸気の圧力でインク滴を飛翔させる方式（例え
ば特公昭56- 9429や特公昭61-59911）、圧電体の変位に
よる圧力パルスによりインク滴を飛翔させる方式（例え
ば特公昭53-12138など）が代表的なものである。

【０００４】これらのインクジェットプリンタはノズル
の先端からインクを飛翔させている。そのため、ノズル
式のインクジェットプリンタは、インク中の溶媒の蒸発
や揮発によって局部的なインクの濃縮が生じ、ノズルで
の目詰まりという問題がある。さらに従来のインクジェ
ットプリンタは、飛翔させるインク滴の粒径を小さくす
ることが困難であり（直径２０μｍ以下）、解像度を上
げることが困難であった。

【０００５】これらの欠点を克服するため、圧電体層に
より構成された圧電素子によって発生する超音波ビーム
の圧力を用いてインク液面からインクを飛翔させる方式
としてIBM TDB,Vol.16,No.4,pp.1168(1973-10), USP-43
08547(1981),特開昭63-166548,特開昭63-312157 などが
提案されているが、これらの画像形成方法は画素密度を
上げることが困難であり、解像度の高い画像を得ること
ができない。

【０００６】また、特開平2-184443では圧電素子をアレ
イ状に配置したため解像度の高い画像を得ることが可能
であるが、この方法では一つのアレイから同時に飛翔さ
せることのできるインク滴が一つであるために、印刷速
度が遅く、カラー画像、あるいはべた画像など画点の多
い画像の印刷に適さないという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
インクジェット記録装置は、同時に複数のインク滴を飛
翔させることができず、その印刷速度が遅いために、べ
た画像、あるいはカラー画像のように画点の多い画像を
印刷に適さないという問題があった。

【０００８】本発明は、圧電素子アレイから狭ピッチで
複数のインク滴を同時に飛翔させることで、高速に記録
することが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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願第１の発明は、主走
査方向にｎ個の圧電素子を配列した圧電素子アレイと、
この圧電素子アレイ上に配置された液体インクと、前記
圧電素子アレイから放射される超音波をインク液面の所
定の直線上に集束させる音響レンズと、前記インク液面
から１滴のインクを飛翔させるために、前記複数の圧電
素子のうち少なくともｍ個（３≦ｍ＜ｎ）の圧電素子か
らなる第１の圧電素子群によって放射される複数の超音
波ビームを前記液体インクの略液面に集束するように、
前記圧電素子群を同時駆動させる第１の駆動モード、お
よび前記圧電素子アレイのうちＭ個（Ｍ＜ａ×ｍ、ａは
２以上の整数）の圧電素子からなる圧電素子からなる第
２の圧電素子群を同時駆動させ、ａ滴のインクを飛翔さ
せる第２の駆動モードを具備することを特徴とするイン
クジェット記録装置である。

【００１０】本願第２の発明は、前記第２の圧電素子群
は、少なくとも２つの前記第１の圧電素子群からなり、
かつ前記第２の駆動モードは、前記少なくとも２つの第
１の圧電素子群をそれぞれ前記第１の駆動モードで駆動
し、さらに前記２つの圧電素子群の端部の素子は２つの
圧電素子群の一部として兼用されることを特徴とする請
求項１記載のインクジェット記録装置である。

【００１１】本願第３の発明は、前記第２の圧電素子群
は、少なくとも２つの前記第１の圧電素子群からなり、
前記第２の駆動モードは、２つの前記第１の駆動素子群
それぞれを同時に第１の駆動モードで駆動し、かつ前記
２つの前記第１の駆動素子群から発生される超音波を干
渉させることで、前記駆動素子群それぞれの集束位置お
よび前記２つの集束位置の中心位置の少なくとも３点に
超音波ビームを集束させる前記第１の発明に記載のイン
クジェット記録装置である。

【００１２】本願第４の発明は、前記第２の圧電素子群
は、前記第１の圧電素子群およびｌ個（ｌ＜ｍ）の圧電
素子からなる圧電素子群とからなり、前記第２の駆動モ
ードは、前記第１の圧電素子群を第１の駆動モードで駆
動し、かつｌ個の圧電素子から発生される超音波を前記
第１の圧電素子群から発生される超音波の集束位置と異
なる点で集束させ、さらにｌ個の圧電素子から発生され
る超音波と前記第１の圧電素子群から放出される超音波
を干渉させることで、前記第１の圧電素子群の集束位置
およびｌ個の圧電素子から発生される超音波の集束位置
それぞれからインク滴を飛翔させる前記第１の発明に記
載のインクジェット記録装置である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明者らは、圧電素子アレイを
複数の圧電素子群に分割し、これらの圧電素子群を同時
に駆動させる際に、いかに同時に飛翔するインク滴間の
距離を小さくするか鋭意研究の結果、１滴を飛翔させる
ために生じるサイドローブを利用することで１滴を飛翔
させるためにｍ個の圧電素子からなる圧電素子群を使用
するインクジェット記録装置で、２ｍ個より少ない数の
素子を使用し、インク滴を飛翔させるに十分な音圧を有
する集束点を作り出すことが可能なことに気付き本願第
１の発明に至った。

【００１４】図１（ａ）は、本発明のインクジェット記
録装置の一例を示す概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ方
向から見た概略平面図、（ｃ）は（ａ）のＢ方向から見
た概略平面図である。

【００１５】まず、インク１滴を飛翔させる場合につい
て説明する。バッキング材を兼ねた１．１ｍｍ厚のガラ
ス基板８上にＥＢ蒸着法によりＴｉ／Ａｕ電極を厚さが
０．０５μｍ、０．３μｍとなるように形成した後に、
エッチング加工によりアレイ状に並ぶ個別電極３とし
た。この上に圧電体１としてｒｆスパッタ装置を用いて
比誘電率が１０で膜厚２８μｍのＺｎＯ薄膜を形成し
た。さらに圧電体上にＴｉ／Ａｕ電極を厚さが０．０５
μｍ、０．３μｍとなるようにして共通電極２を形成し
た。また、副走査方向の電極の長さ、すなわち口径は
１．６ｍｍとし、ガラス基板の圧電素子が形成された面
と反対の面はサンドブラスト処理を行ない表面粗さ５μ
ｍとした。音響レンズ４は音響マッチング層を兼ねてお
り、エポキシ樹脂とアルミナ粉末の混合物を用い、密度
２．２０×１０³ ｋｇ／ｍ³ 、音速２．９５ｍ／ｓで、
厚さ２２μｍになるように前記共通共通電極２上に塗
布、硬化させ、さらにエッチングすることで所定のパタ
ーンを成形した。

【００１６】さらに、この圧電体上には、液体インクが
配置されるが、このインク液面は前記音響レンズの略集
束点一致するように制御される。具体的には、例えば
（音響レンズの焦点距離）／（音響レンズ−インク液面
の距離）が１±０．１５の範囲であれば許容される。

【００１７】そして圧電体の両端に電圧を印加すること
で圧電素子から超音波が発生する。さらに共通電極上に
は、各圧電素子から発生される超音波ビームそれぞれを
インク液面に集束させるとともに、各圧電素子から発生
された超音波ビームの集束点が主走査方向と平行な直線
となるように音響レンズ４が配置されている。

【００１８】圧電体１としては、圧電材料であれば特に
限定されないが、例えば超音波の周波数や素子の大きさ
などによってジルコン・チタン酸鉛(PZT）などのセラミ
ックやフッ化ビニリデンと三フッ化エチレンとの共重合
体などの高分子、ニオブ酸リチウムなどの単結晶、酸化
亜鉛などの圧電性半導体などを用いればよい。この圧電
体に形成する電極は、通常Ti,Ni,Al,Cu,Auなどを、蒸着
やスパッタによる薄膜法、ガラスフリットを銀ペースト
などに混合したスクリーン印刷による焼き付け法などで
形成すれば良い。

【００１９】また、圧電素子から発生された超音波はイ
ンク保持室の側壁によって保持されたインクへ伝達さ
れ、インク液面近傍で集束する。さらに圧電素子から発
生される超音波の主走査方向（アレイの配列方向）成分
の集束は、ｍ個の圧電素子からなり、第１の駆動モー
ド、すなわち同時駆動させる圧電素子群の各圧電素子か
ら発生される超音波ビームがインク液面近傍の１点で集
束するようなタイミングで、駆動手段６から配線９を通
じて個別電極３に駆動電圧を印加することで行われる。

【００２０】このようにすることで、インク液面近傍の
一点のみに、インク滴を飛翔させるのに十分な音圧とな
るように圧電素子群から発生された超音波を集束するこ
とが可能となり、１滴のインクを飛翔できる。

【００２１】さらに、同時に記録できない隣接した記録
位置に対応させて同時に駆動する圧電素子群をずらして
くり返し行うことによって、アレイ方向に超音波ビーム
をスキャンさせることができる。

【００２２】駆動手段が第１モードのみの場合、圧電素
子群を複数個設け、これら複数の圧電素子群を同時に駆
動することで圧電素子群の数だけのインク滴を飛翔させ
ることができるが、この場合、ｍ個の圧電素子からなる
圧電素子群の主走査方向の幅より挟ピッチでインク滴を
同時に飛翔させることができない。本願発明は、このよ
うな第１の駆動モード以外に、２ｍ個未満の圧電素子群
によって２滴以上のインクを飛翔させることのできる第
２の駆動モードを有することで、印字速度を速めること
を可能にしたものであり、このような記録装置は、例え
ばベタ画像や、カラー画像のようにインク画点の多い画
像を出力する際に、特に有効である。

【００２３】以下、第２の駆動モードについてより詳細
に説明する。第２の駆動モードは、前述したようにＭ個
（Ｍ＜ａ×ｍ、ａは２以上の整数）の圧電素子を同時駆
動させ、ａ滴のインクを飛翔させる駆動方法である。

【００２４】この第２の駆動モードは様々な形態が考え
られる。例えば、主走査方向の超音波成分を圧電素子群
をフレネル駆動させることで集束させる場合の一例を示
す。

【００２５】特に前述したフレネル駆動においては、前
記併用する素子数を多くすることが可能である。フレネ
ル駆動について説明する。

【００２６】前述したように、主走査方向の超音波成分
は圧電素子群中の各素子に遅延時間を持たせる、すなわ
ち位相差を持たせて圧電素子群を同時駆動させることで
所定の液面に集束されている。その位相の設定方法は、
フレネル輪帯の理論に基づいてｎ個の圧電素子を２種類
の位相グループに分ける方法を用いる。具体的には、ま
ず式（１）あるいは式（２）を用いてフレネル輪帯の半
径を求める。

【００２７】 ｒ（ａ）＝［(2a-1)λ_i /2×｛F+(2a-1)λ_i /8｝］^1/2 （１） ｒ（ａ）＝（ａλ_i Ｆ）^1/2 （２） ここで、λ_i はインク液中での超音波の波長、Ｆは焦点
距離（インク液の深さ）、ｎは０以上の整数である。

【００２８】ここで、前記圧電素子群の中心位置から距
離距離をＤとした時に、ｒ（２ａ）＜Ｄ＜ｒ（２ａ＋
１）の範囲に存在する圧電素子が、ｒ（２ａ＋１）＜Ｄ
＜ｒ（２ａ＋２）の範囲に存在する圧電素子に対して位
相が逆になるように遅延時間をそれぞれ設定する。

【００２９】より具体的にするために、表１に、駆動周
波数が１００ＭＨｚ、すなわちインク液中での超音波の
波長が１５μｍ、焦点距離が５ｍｍとした場合に、式
（１）より求めた各フレネル輪帯の半径ｒ（ｎ）（ｎ＝
０〜７）を示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】ここで、第１の駆動モードでの同時駆動素
子数ｍを１６とし、圧電素子アレイの配列ピッチを８５
μｍ（約１／３００インチ）とする。この場合のフレネ
ル輪帯に基づいて決定した圧電素子群の位相配列パター
ンを、表２に示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】ここでは、０位相とそれに対して逆位相の
π位相で示している。この１６素子からなる圧電素子群
を表２に示した位相配列パターンで駆動すれば、各素子
から放射された超音波は８番目と９番目の素子の中間点
上のインク液面でビームが集束し、インク滴が飛翔す
る。この時のインク液面上での音場（音圧分布）を図２
に示す。

【００３４】同じライン上で同時にインク滴を飛翔させ
る位置が同時駆動素子群の幅（８５μｍ×１６＝１．３
６ｍｍ）以上離れている場合には、この第１の駆動モー
ドを用いてアレイ上の複数の位置で圧電素子群を構成
し、駆動すればよい。また、記録速度よりも、飛翔させ
るインク滴の形状の均一化を図って記録画像の品質を向
上させることを優先させる場合には、この第１の駆動モ
ードのみを用いて、同時駆動する圧電素子群の組み合せ
を順次アレイ方向にずらしてスキャンさせる方法を取っ
てもよい。

【００３５】次に、複数個のインク滴を同時に飛翔させ
るための本願第２の発明に係る第２の駆動モードについ
てより詳細に説明する。第２の駆動モードでは、同時駆
動させる圧電素子群に設定する位相の配列パターンは、
前述した第１の駆動モードでの位相配列パターンを基本
として構成される。図３は、第１の駆動パターンの一例
を圧電素子の配列図で示し、図４〜７は第２の駆動パタ
ーンの例を圧電素子の配列図で示したものである。ここ
では、白抜きの素子が０位相、網掛けの素子がπ位相を
意味している。最初に示した基本駆動パターンは、表２
に示した第１の駆動モードでの位相配列パターンであ
る。これに対し、駆動パターンＡ（３２素子）は基本駆
動パターンを連続的に繰り返したパターンである。駆動
パターンＢ（３１素子）は、第１の基本駆動パターンの
端部の１６番目の素子が、第２の基本駆動パターンの１
番目の素子も兼ねるように、２つの基本駆動パターンが
重なりあった状態となっている。同様に、駆動パターン
Ｃ（２９素子）では、第１の基本駆動パターンの端部の
１４，１５，１６番目の素子が、それぞれ第２の基本駆
動パターンの１，２，３番目の素子も兼ねるように、ま
た、駆動パターンＤ（２７素子）では、第１の基本駆動
パターンの端部の１２，１３，１４，１５，１６番目の
素子が、それぞれ第２の基本駆動パターンの１，２，
３，４，５番目の素子も兼ねるように、２つの基本駆動
パターンが重なりあった状態となっている。圧電素子群
に対してこのような位相配列パターンを構成させれば、
左右どちらから１６素子を取ってみても、基本とする駆
動パターンと一致する。

【００３６】図８に、図４〜７に示した駆動パターンで
駆動した時のインク滴の飛翔位置に関する説明図を示
す。基本駆動パターン（第１の駆動モードでの駆動パタ
ーン）の素子数ｍを１６とすると、素子配列ピッチｐが
８５μｍならば、その基本駆動パターンでの素子群の幅
ｂは１．３６ｍｍ（＝１６×８５μｍ）となる。２つの
基本駆動パターンが重なりあった素子数をｃとすると、
インク滴の飛翔位置の間隔はｂ−ｃ×ｐ（＝１．３６ｍ
ｍ−ｃ個×８５μｍ）となる。従って、図３の駆動パタ
ーンＡでは１．３６０ｍｍ、駆動パターンＢでは１．２
７５ｍｍ、駆動パターンＣでは１．１０５ｍｍ、駆動パ
ターンＡでは０．９３５ｍｍとなる。このように、第１
の駆動モードでの位相配列パターンを組み合わせて、左
右どちらから見ても、第１の駆動モードでの位相配列パ
ターンと一致するように設定した第２の駆動モードを用
いれば、第１の駆動モードで同時駆動する素子の全体幅
よりも狭い間隔で同じサイズのインク滴を飛翔させるこ
とが可能である。

【００３７】図９〜１２は、それぞれ図４〜７に示した
駆動パターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄで圧電素子群を駆動した時
のインク液面上での音場を示したものである。それぞれ
の音場を見てわかるように、大きく発生する２つの超音
波ビームの強度やビーム幅には大きな差が無く、実際に
記録紙上に付着したインク画点の形状にも差はほとんど
なかった。また、各音場では、メインの超音波ビーム以
外にも周辺に位相が互いに強めあったピーク（サイドロ
ーブ）が見られたが、いずれのピークもメインビームに
対して強度が半分以下であり、インク滴の誤った飛翔を
発生させるレベルのものではなかった。また、ここに挙
げた４つの駆動パターンのうち、駆動パターンＤ（２７
素子）が最もサイドローブのレベルが低かった。これ
は、図３に示した第１の基本駆動パターンと第２の基本
駆動パターンの最も高いサイドローブの発生位置が、互
いのメインビームの発生位置と一致するように設定され
たためである。このように、本来サイドローブが発生す
る位置に、他のメインビームを発生させる駆動パターン
は、不必要なサイドローブを逆に利用し、全体ではサイ
ドローブを低下させる効果がある。

【００３８】図４〜７に示した第２の駆動モードの各圧
電素子に対する駆動（位相配列）パターンは、同時に２
つの液滴を飛翔させる場合の例であるが、同様な手順に
従って基本駆動モードを３個以上重ね合わせた駆動パタ
ーンを設定すれば、３個以上のインク滴を同時に飛翔さ
せることも可能である。

【００３９】次に、本願第３、第４の発明に係る第２の
駆動モードについて説明する。本願発明に係る第１の駆
動モードによって、圧電素子群から発生される超音波ビ
ームは、インク液面の所定の一点に集束される。しかし
ながら、各圧電素子は一定の幅を有するため、凹面レン
ズなどを使用して音波を集束させるときとは異なりサイ
ドローブが生じる。

【００４０】図２は前記表２に基づいて１６素子からな
る圧電素子群を駆動させたときのインク液面の音響ビー
ム強度を示した音場パターンである。図示するように、
圧電素子アレイを用い、インク液面の１点（中心からの
距離０）に音響ビームを集束させた場合でも、この集束
点とは異なる位置（例えば中心からの距離が０．８９２
ｍｍ）に前記集束点に比べれば小さいながらもピークが
生じる。

【００４１】本願第３の発明は、２つの圧電素子群を、
それぞれの集束点に超音波を集束させるときに生じるそ
れぞれのサイドローブのピークを重ねることで、それぞ
れの圧電素子群が形成する集束点以外にインク滴を飛翔
させるに十分な音圧が得られる集束点を作り、圧電素子
アレイのうちＭ個（Ｍ＜ａ×ｍ、ａは２以上の整数）の
圧電素子を同時駆動させ、ａ滴のインクを飛翔させるこ
とが可能となる。

【００４２】具体的には、図１３に示すように２つの圧
電素子群をそれぞれ第１の駆動モードで駆動する第２の
駆動モードの場合、両圧電素子群間の間に駆動させない
圧電素子を５素子（４．２５ｍｍ）設定することで前記
サイドローブのピークを両駆動素子群間の中心位置で重
ねることが可能となる。このときのインク液面での相対
ビーム強度を図１４に示す。図２では、中心からの距離
が０および±０．８９２ｍｍの３点でビーム強度の強い
点が観測されている。また、前記３点のうち、中心から
の距離０では他の２点に比べビーム強度がやや低いが、
駆動電圧を所望のビーム強度になるように設定すること
で前記３点のみからインク滴を飛翔させることが可能と
なる。ただし、駆動電圧の微妙な調整を無くすためにイ
ンク滴を飛翔させる位置でのビーム強度は一定であるこ
とが望ましい。そのため相対ビーム強度にしたときの中
心位置でのビーム圧を７０％以上になるようにすること
が好ましい。

【００４３】本願第４の発明は、第１の駆動モードによ
って生じるサイドローブのピーク位置の音圧が強まるよ
うに、前記第１の圧電素子群を形成する圧電素子とは別
の圧電素子を駆動させることを特徴としている。前記別
の圧電素子は、複数個使用することもできるが、第１の
駆動モードによって既に音場が形成されているために、
圧電素子群よりも圧電素子数を少なくすることができ
る。

【００４４】具体的には、例えば第１のモードによって
図２に示す音場が形成されている場合、サイドローブの
ピーク位置は中心から８９２μｍの位置にある。第１の
駆動モードに使用される圧電素子群以外の圧電素子を前
記８９２μｍの位置近傍に超音波が集束されるように駆
動すればよい。より具体的に第２の駆動モードを図１５
に示す。

【００４５】ここでは、略サイドローブのピークの位置
に、中心位置がくるように８素子を部分的にフレネル駆
動させたものである。その結果、図１６に示すように１
６素子をフレネル駆動させたときのサイドローブのピー
クをメインローブと同程度まで高め、３２素子で３滴の
インクを飛翔させることができる。

【００４６】本願第２、第３、および第４の発明は、第
２の駆動モードの少なくとも一部が第１の駆動モードの
駆動パターンと一致しているが、必ずしもそうする必要
はない。

【００４７】例えば図１７に示すように、両端１３素子
が両端から８番目と９番目の間を中心とした部分的なフ
レネル駆動であり、さらに中央の１０素子についても中
央を中心とした部分的なフレネル駆動となっている。

【００４８】図１８は、図１３に示す駆動モードで駆動
させたときの液面での音場を示す図であるが、２８素子
によって３つの集束点を有することが分かる。このよう
な場合においても、左右どちらから見ても、基本駆動パ
ターン（第１の駆動モードでの位相配列パターン）と一
致するように位相配列を設定することが最も望ましい。
そのためには、基本となる第１の駆動モードでの位相配
列パターンの設定が重要であり、配列パターンの端の部
分が左右対称になっている必要がある。従って、望まし
くは第１の駆動モードでの位相配列パターンの端部分が
０位相あるいはπ位相のどちらかの連続配列を多く含む
ように、あるいは、０位相とπ位相が１素子ずつ交互に
並んだ配列部分を多く含むように設定されることがよ
い。その場合には、焦点距離（インク液の深さ）や駆動
周波数、同時駆動素子数などのヘッド全体に関る条件を
変化させれば、適切な位相配列パターンを設計すること
ができる。

【００４９】本発明のように、２つの駆動モードを有す
るインクジェット記録装置は、少なくとも１ライン分の
画像データを記憶し、このデータに基づき１ライン分の
記録するために必要な演算を行う演算手段を具備させる
ことでより有効に使用することができる。

【００５０】すなわち、第２の駆動モードをより多く使
用することで、より印字速度を速めることが可能とな
る。そのため、あらかじめ第２の駆動モードで印字し得
る点をを認識しておき、第２の駆動モードを使用して印
字できる位置は第２の駆動モードで、それ以外の点は第
１の駆動モードで印字するように演算する演算手段を用
いることが好ましい。

【００５１】さらに、前記第２の駆動モードは、１通り
である必要はなく、例えば図８、１０あるいはその他の
第２の駆動モードを複数通り有する場合には、同時に印
字できる画点の間隔が異なる第２の駆動モードを使用で
きる。そのため、第２の駆動モードによって印字し得る
画点はより多くなり、より効率的に印字速度を速くする
ことが可能となる。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、本発明のインクジェット
記録装置によれば、圧電素子アレイから狭ピッチで複数
のインク滴を同時に飛翔させることが可能となり、高速
に記録することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は、本発明のインクジェット記録装置
の一例を示す概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ方向から
見た概略平面図、（ｃ）は（ａ）のＢ方向から見た概略
平面図である。

【図２】 同実施例における圧電素子アレイの第１の駆
動モード（１６素子）で駆動した時のインク液面上での
超音波ビームの音圧分布を示す図である。

【図３】 本発明に係る第１の駆動パターンの一例を圧
電素子の配列図である。

【図４】 本発明に係る第２の駆動パターンの例を示す
第１の圧電素子の配列図である。

【図５】 本発明に係る第２の駆動パターンの例を示す
第２の圧電素子の配列図である。

【図６】 本発明に係る第２の駆動パターンの例を示す
第３の圧電素子の配列図である。

【図７】 本発明に係る第２の駆動パターンの例を示す
第４の圧電素子の配列図である。

【図８】 同実施例における圧電素子アレイの図４〜７
に示す第２の駆動モードで駆動した時のインク滴の飛翔
位置に関する説明図である。

【図９】 図４に示した駆動パターンで駆動した時のイ
ンク液面上での超音波ビームの音圧分布を示す図であ
る。

【図１０】 図５に示した駆動パターンで駆動した時の
インク液面上での超音波ビームの音圧分布を示す図であ
る。

【図１１】 図６に示した駆動パターンで駆動した時の
インク液面上での超音波ビームの音圧分布を示す図であ
る。

【図１２】 図７に示した駆動パターンで駆動した時の
インク液面上での超音波ビームの音圧分布を示す図であ
る。

【図１３】 本発明に係る第２の駆動パターンの例を示
す第５の圧電素子の配列図である。

【図１４】 図１３に示した駆動パターンで駆動した時
のインク液面上での超音波ビームの音圧分布を示す図で
ある。

【図１５】 本発明に係る第２の駆動パターンの例を示
す第６の圧電素子の配列図である。

【図１６】 図１５に示した駆動パターンで駆動した時
のインク液面上での超音波ビームの音圧分布を示す図で
ある。

【図１７】 本発明に係る第２の駆動パターンの例を示
す第７の圧電素子の配列図である。

【図１８】 図１７に示した駆動パターンで駆動した時
のインク液面上での超音波ビームの音圧分布を示す図で
ある。

【符号の説明】

１、１１…圧電体 ２、１２…共通電極 ３、１３…個別電極 ４、１４…音響レン
ズ ５ …インク ６ …駆動手段 ７ …インク保持室 ８ …バッキン
グ材 ９ …配線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 紀子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 八木 均 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主走査方向にｎ個の圧電素子を配列した
   圧電素子アレイと、 この圧電素子アレイ上に配置された液体インクと、 前記圧電素子アレイから放射される超音波をインク液面
   の所定の直線上に集束させる音響レンズと、 前記インク液面から１滴のインクを飛翔させるために、
   前記複数の圧電素子のうち少なくともｍ個（３≦ｍ＜
   ｎ）の圧電素子からなる第１の圧電素子群によって放射
   される複数の超音波ビームを前記液体インクの略液面の
   一点に集束するように、前記第１の圧電素子群を同時駆
   動させる第１の駆動モード、および前記圧電素子アレイ
   のうちＭ個（Ｍ＜ａ×ｍ、ａは２以上の整数）の圧電素
   子からなる第２の圧電素子群によって放射される複数の
   超音波ビームを前記液体インクの略液面のａ箇所の点に
   集束するように、前記第２の圧電素子群を同時駆動させ
   る第２の駆動モードを具備することを特徴とするインク
   ジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記第２の圧電素子群は、少なくとも２
   つの前記第１の圧電素子群からなり、かつ前記第２の駆
   動モードは、前記少なくとも２つの第１の圧電素子群を
   それぞれ前記第１の駆動モードで駆動し、さらに前記２
   つの圧電素子群の端部の素子は２つの圧電素子群の一部
   として兼用されることを特徴とする請求項１記載のイン
   クジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記第２の圧電素子群は、少なくとも２
   つの前記第１の圧電素子群からなり、前記第２の駆動モ
   ードは、２つの前記第１の駆動素子群それぞれを同時に
   第１の駆動モードで駆動し、かつ前記２つの前記第１の
   駆動素子群から発生される超音波を干渉させることで、
   前記駆動素子群それぞれの集束位置および前記２つの集
   束位置の中心位置の少なくとも３点に超音波ビームを集
   束させることを特徴とする請求項１記載のインクジェッ
   ト記録装置。
4. 【請求項４】 前記第２の圧電素子群は、前記第１の圧
   電素子群およびｌ個（ｌ＜ｍ）の圧電素子からなる圧電
   素子群とからなり、前記第２の駆動モードは、前記第１
   の圧電素子群を第１の駆動モードで駆動し、かつｌ個の
   圧電素子から発生される超音波を前記第１の圧電素子群
   から発生される超音波の集束位置と異なる点で集束さ
   せ、さらにｌ個の圧電素子から発生される超音波と前記
   第１の圧電素子群から放出される超音波を干渉させるこ
   とで、前記第１の圧電素子群の集束位置およびｌ個の圧
   電素子から発生される超音波の集束位置それぞれからイ
   ンク滴を飛翔させることを特徴とする請求項１記載のイ
   ンクジェット記録装置。