JPH11227184A - Recording head - Google Patents

Recording head

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JPH11227184A
JPH11227184A JP3494698A JP3494698A JPH11227184A JP H11227184 A JPH11227184 A JP H11227184A JP 3494698 A JP3494698 A JP 3494698A JP 3494698 A JP3494698 A JP 3494698A JP H11227184 A JPH11227184 A JP H11227184A
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JP
Japan
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vibration
ink
generating means
recording
elastic member
Prior art date
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Application number
JP3494698A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Oki
靖 大木
Yuji Suemitsu
裕治 末光
Hiroaki Sato
博昭 佐藤
Yasushi Suwabe
恭史 諏訪部
Susumu Hiragata
進 平潟
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11227184A publication Critical patent/JPH11227184A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To record an image with high resolution by jetting micro ink drops. SOLUTION: The recording head 10 has a cantilever structure where a resilient member 12 is supported by a vibration generating means 16 at the base end part 14. When the means 16 is vibrated at a specified frequency, the resilient member 12 resonates to jet an ink drop from the vibratory plane in the vicinity of the forward end part 18 thus recording a dot on a recording sheet. Consequently, a high resolution image can be recorded with micro ink drops. The repeating period of driving signal being applied from a signal generating means 20 to the vibration generating means 16 is set equal to an integer times of the period of residual vibration of the means 16 (synchronized) thus suppressing the effect of residual vibration at the vibration generating means 16. According to the structure, period of driving signal can be shortened resulting in high speed image recording.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、記録媒体上にイン
ク滴などの液滴を吐出して画像記録を行う記録ヘッドに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a recording head for recording an image by discharging droplets such as ink droplets on a recording medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】記録媒体に液滴、特にインク滴を吐出し
て印字を行うインクジェット記録方式の代表的なものと
して、ノズルを用いる方式があり、そのノズル式の記録
方式として、従来、オンデマンド型と連続流型とが知ら
れている。
2. Description of the Related Art A typical example of an ink jet recording system for performing printing by ejecting liquid droplets, particularly ink droplets, onto a recording medium is a system using a nozzle. Molds and continuous flow molds are known.

【0003】オンデマンド型は、記録情報に対応してノ
ズルから間欠的にインクを吐出させて印字を行う方式で
あり、代表的なものとしてピエゾ振動子型とサーマル型
とがある。ピエゾ振動子型は、インク室に付設した圧電
素子にパルス電圧を印加して圧電素子を変形させること
によりインク室内のインク液圧を変化させ、ノズルから
インク滴を吐出させて記録紙上にドットを記録するもの
である。サーマル型は、インク室内に設けた加熱素子に
よりインクを加熱し、これにより発生したバブルにより
ノズルからインク滴を吐出させて、記録紙上にドットを
記録するものである。
[0003] The on-demand type is a system in which ink is intermittently ejected from nozzles in accordance with recording information to perform printing, and typical types include a piezo oscillator type and a thermal type. The piezo vibrator type applies a pulse voltage to a piezoelectric element attached to the ink chamber to deform the piezoelectric element, thereby changing the ink liquid pressure in the ink chamber, and ejecting ink droplets from nozzles to form dots on recording paper. It is to be recorded. In the thermal type, ink is heated by a heating element provided in an ink chamber, and ink droplets are ejected from nozzles by bubbles generated thereby to record dots on recording paper.

【0004】一方、連続流型は、インクに圧力を加えて
ノズルから連続的にインクを吐出させると同時に、ピエ
ゾ振動子などにより振動を加えて突出インク柱を液滴化
し、さらに液滴に対して選択的に帯電、偏向を行うこと
によって記録を行うものである。
On the other hand, in the continuous flow type, ink is continuously ejected from a nozzle by applying pressure to ink, and at the same time, vibration is applied by a piezo vibrator or the like to form a protruding ink column into droplets. The recording is carried out by selectively charging and deflecting.

【0005】しかし、最近では画像記録に対して600
〜720dpi(ドット/インチ)というような高解像
度が要求されてきている。そのような要求を満たすため
には、記録媒体上のドット径を小さくする必要があり、
上記のノズル式の記録方式では、ノズル径を小さくして
吐出されるインク滴径を小さくする必要がある。
However, recently, 600 times have been required for image recording.
High resolution such as up to 720 dpi (dot / inch) has been demanded. In order to satisfy such demands, it is necessary to reduce the dot diameter on the recording medium,
In the above-mentioned nozzle type recording method, it is necessary to reduce the diameter of the nozzle to reduce the diameter of the ink droplet ejected.

【0006】しかしながら、ノズル径を小さくすると、
ゴミやチリによるノズル詰まりや、ノズル内のインク表
面の乾燥によるノズル詰まり、またそれらが原因である
インク吐出方向の変化を生じやすくなり、記録媒体上の
画質に欠陥を生じる。そのため、ノズル径を小さくする
ことによって、要求される解像度に対応したドット径を
達成することは困難である。
However, when the nozzle diameter is reduced,
Nozzle clogging due to dust or dust, nozzle clogging due to drying of the ink surface in the nozzle, and a change in the ink ejection direction due to such clogging are likely to occur, resulting in a defect in the image quality on the recording medium. Therefore, it is difficult to achieve a dot diameter corresponding to the required resolution by reducing the nozzle diameter.

【0007】そこで、このようなノズルに起因する問題
を解決する方法として、ノズルを用いないで、振動また
は音響波を用いて、被印字面にインク滴を吐出して印字
を行う記録方式が、いくつか提案されている。
Therefore, as a method of solving the problem caused by such a nozzle, a recording method in which ink droplets are ejected onto a print surface by using a vibration or an acoustic wave without using a nozzle, and printing is performed, Some have been proposed.

【0008】ノズルを用いない第1の記録方式として
は、例えば、米国特許第4308547号明細書に示さ
れているように、凹状にカーブした球面形状の圧電体シ
ェルをインク中に配置し、この圧電体シェルに電極を介
して電圧を印加する記録方式がある。この方式では、圧
電体シェルからインク中に放射された縦波がインク自由
表面の一点に集められ、インク自由表面からインク滴が
吐出される。
As a first recording method without using a nozzle, for example, as shown in US Pat. No. 4,308,547, a concave-curved piezoelectric body shell having a spherical shape is arranged in ink. There is a recording method in which a voltage is applied to a piezoelectric shell via an electrode. In this method, longitudinal waves radiated into the ink from the piezoelectric shell are collected at one point on the free ink surface, and ink droplets are ejected from the free ink surface.

【0009】また、特公平6−45233号公報に示さ
れているように、ガラスなどの基板上に球面状の凹部を
設けてこれを音響レンズとし、基板の裏面に圧電体、お
よびこれに電圧を印加するための電極からなる振動子を
形成して、この振動子をインク中に配置する記録方式も
ある。
Further, as shown in Japanese Patent Publication No. 6-45233, a spherical concave portion is provided on a substrate such as glass, which is used as an acoustic lens, and a piezoelectric body and a voltage There is also a recording method in which a vibrator composed of electrodes for applying a voltage is formed and the vibrator is arranged in ink.

【0010】さらに、特開平3−200199号公報に
は、より安価で、よりシャープに焦点を合わせられるレ
ンズとして、凹状レンズの代わりに薄膜平板状の位相フ
レネルレンズを基板上に設けた記録方式が示されてい
る。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-200199 discloses a recording system in which a thin-film flat plate-shaped phase Fresnel lens is provided on a substrate instead of a concave lens as an inexpensive and sharper focusing lens. It is shown.

【0011】上述における、縦波をインク自由表面に集
束させてインク自由表面からインク滴を吐出させる方式
では、インク滴の径は縦波の集束径にほぼ等しく、その
集束径dは、振動子の駆動周波数をf、レンズのF値を
Fとすると、d〜F/fとなる。なお、インク中を伝搬
する縦波の波長をλ、その伝搬速度をvとすると、これ
らと振動子の駆動周波数fとの間には、v=f・λの関
係がある。
In the above-described system in which a longitudinal wave is focused on the free ink surface and ink droplets are ejected from the free ink surface, the diameter of the ink droplet is substantially equal to the focused diameter of the longitudinal wave, and the focused diameter d is If the drive frequency of f is f and the F value of the lens is F, d to F / f. When the wavelength of the longitudinal wave propagating in the ink is λ and the propagation speed is v, there is a relation v = f · λ between these and the driving frequency f of the vibrator.

【0012】したがって、例えば、インク滴の径(集束
径)dが15μm程度の非常に小さなインク滴を吐出さ
せようとする場合には、レンズのF値を1とすると、従
来の低粘度・水性インク中の縦波の伝搬速度vは、ほぼ
1500m/sであるので、振動子の駆動周波数fを約
100MHzというような非常に高い周波数にしなけれ
ばならない。レンズのF値は、種々の問題から著しく小
さくすることは実際上困難であるため、インク滴の径d
をより小さくしようとすると、一般にはより高い周波数
で振動子を駆動させなければならないことになる。
Therefore, for example, in a case where a very small ink droplet having a diameter (converging diameter) d of about 15 μm is to be ejected, if the F value of the lens is set to 1, the conventional low-viscosity and water-soluble Since the propagation velocity v of the longitudinal wave in the ink is approximately 1500 m / s, the driving frequency f of the vibrator must be set to a very high frequency such as about 100 MHz. Since it is practically difficult to make the F value of the lens extremely small due to various problems, the diameter d of the ink droplet
If one wishes to reduce, the vibrator must generally be driven at a higher frequency.

【0013】このように、ノズルを用いない第1の記録
方式では、100MHz前後の高い周波数で複数の振動
子を駆動しなければならないため、一般に駆動手段が高
価になるというコスト上の問題を生じるとともに、発熱
によりインク粘度が変化してドロップ径が変動したり、
記録装置内でインク自体の乾燥や固化を生じてインクを
吐出できなくなることがあるという重大な問題を生じ
る。
As described above, in the first recording method using no nozzle, a plurality of vibrators must be driven at a high frequency of about 100 MHz, which generally causes a cost problem that the driving means becomes expensive. At the same time, the ink viscosity changes due to heat generation and the drop diameter fluctuates,
There is a serious problem that the ink itself may be dried or solidified in the recording apparatus and the ink cannot be ejected.

【0014】ノズルを用いない第2の記録方式として
は、振動発生手段で発生した振動を音響ホーンでインク
自由表面の一点に集束させてインク滴を吐出させるもの
がある。
As a second recording method that does not use a nozzle, there is a method in which the vibration generated by the vibration generating means is focused on one point on the free surface of the ink by an acoustic horn to discharge ink droplets.

【0015】例えば、上記の米国特許第4308547
号明細書には、凹状レンズの代わりに振動発生手段上に
形成した音響ホーンにより振動を集束させ、音響ホーン
先端に接触させたベルト上を搬送されてくるインク薄膜
に、この振動を作用させてインク滴を吐出させることが
示されている。ここでは、音響ホーン先端に吐出力が生
成されることになる。
For example, see the above-mentioned US Pat. No. 4,308,547.
In the specification, vibration is focused by an acoustic horn formed on vibration generating means instead of a concave lens, and the vibration is applied to an ink thin film conveyed on a belt in contact with the tip of the acoustic horn. It is shown that ink droplets are ejected. Here, a discharge force is generated at the tip of the acoustic horn.

【0016】また、同様の従来技術として、特開平4−
168050号公報には、図14に示すように、集音体
80を振動発生手段82上に設ける記録装置83が示さ
れている。振動発生手段82は、圧電体84およびこれ
に電圧を印加するための電極86a、86bから形成さ
れ、集音体80とともにインク88を保持したインクリ
ザーバ90内に配設される。インク88中に沈んでいる
集音体80は、図14に示すように、先細りの形状に形
成された先端部をインク自由表面92に向けて配設され
ている。
A similar prior art is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No.
Japanese Patent Application Publication No. 168050 discloses a recording device 83 in which a sound collector 80 is provided on a vibration generating means 82 as shown in FIG. The vibration generating means 82 is formed of a piezoelectric body 84 and electrodes 86 a and 86 b for applying a voltage to the piezoelectric body 84, and is disposed in an ink reservoir 90 holding an ink 88 together with the sound collector 80. As shown in FIG. 14, the sound collector 80 submerged in the ink 88 is provided with a tapered tip toward the ink free surface 92.

【0017】ここで、振動発生手段82から集音体80
の底部に振動が入射されると、集音体80内を伝搬する
のに伴ってその振幅が増幅され、集音体80で集められ
た大振幅の波がインク88を叩いて、そこで生じた縦波
がインク自由表面92を押し上げ、インク滴94が吐出
されるとしている。
Here, from the vibration generating means 82 to the sound collector 80
When the vibration is incident on the bottom of the sound collector 80, its amplitude is amplified as it propagates through the sound collector 80, and the large-amplitude wave collected by the sound collector 80 hits the ink 88 and is generated there. The longitudinal wave pushes up the free ink surface 92, and the ink droplet 94 is ejected.

【0018】ただし、米国特許第4308547号明細
書や、特開平4−168050号公報では、集音体また
は音響ホーンを用いるとするものの、その大きさや駆動
条件、振動モードなどは、さらには小径のインク滴を形
成できるか否かについては、述べられていない。
However, in US Pat. No. 4,308,547 and JP-A-4-168050, a sound collector or an acoustic horn is used, but its size, driving conditions, vibration mode, etc. are further reduced. It is not stated whether ink droplets can be formed.

【0019】音響ホーンに関しては、一般に音響学の分
野においては、共振により集音体(または音響ホーン)
の先端の振幅が大きくなるように振動させてインク滴の
吐出力を得ようとする場合、集音体の垂直断面方向の長
さ(高さ)は振動波の波長の1/ 2の整数倍でなければ
ならないことが知られている。
Regarding the acoustic horn, generally in the field of acoustics, a sound collector (or acoustic horn) is generated by resonance.
When trying to obtain the ink droplet ejection force by vibrating so that the amplitude of the tip of the sound collector increases, the length (height) of the sound collector in the vertical section direction is an integral multiple of 1/2 of the wavelength of the vibration wave. It is known that it must be.

【0020】したがって、図14に示したような従来の
方式において、高密度の記録素子を作製するために集音
体80を小さくしようとすると、振動波の波長も短くし
なければならず、振動発生手段82の駆動周波数を高く
しなければならない。
Therefore, in the conventional method as shown in FIG. 14, if the sound collector 80 is to be made smaller in order to produce a high-density recording element, the wavelength of the vibration wave must be shortened. The driving frequency of the generating means 82 must be increased.

【0021】したがって、現実的な密度の記録素子を作
製するためには、上述したノズルを用いない第1の記録
方式と同様に、数10MHzから100MHz前後とい
う高い周波数で振動発生手段を駆動する必要がある。こ
のため、インク中のエネルギー減衰が大きいとともに、
駆動回路が高価なものとなる。また、米国特許第430
8547号明細書に開示されているように音響ホーン先
端に接触させたベルトでインク薄膜を安定に搬送するこ
とは、実際上困難であり、吐出するインク滴径もばらつ
きやすい。
Therefore, in order to manufacture a recording element having a realistic density, it is necessary to drive the vibration generating means at a high frequency of several tens MHz to about 100 MHz, as in the above-described first recording method using no nozzle. There is. For this reason, while the energy attenuation in ink is large,
The drive circuit becomes expensive. Also, U.S. Pat.
As disclosed in Japanese Patent No. 8547, it is practically difficult to stably transport an ink thin film using a belt in contact with the tip of an acoustic horn, and the diameter of an ink droplet to be ejected tends to vary.

【0022】さらに、ノズルを用いない第3の記録方式
として、吐出力として静電力を用いる、いわゆる静電吸
引方式があり、さらにそのインクメニスカス(インク隆
起)を形成するために振動を用いるものが知られてい
る。
Further, as a third recording method using no nozzle, there is a so-called electrostatic suction method using electrostatic force as a discharge force, and a method using vibration to form an ink meniscus (ink bulge) is also known. Are known.

【0023】例えば、特開昭92−222853号公報
には、記録針をインク表面から突出させて、これに軸方
向に伝搬する超音波エネルギーを与えることが示されて
いる。これによると、超音波流動(acoustic streamin
g)現象により、記録針に接するインクは記録針の先端
方向に移動して、記録針の先端に凸状のインクメニスカ
スが形成される。その状態で、記録針と背面電極との間
に静電界を印加してインクを引きちぎり、記録針と背面
電極との間に配置された記録媒体上にインク滴を着弾さ
せる。この方式によれば、記録針の先端にインクメニス
カスを形成するため、従来の静電吸引方式に比べて、よ
り小さいインク滴を形成できるとしている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 92-222853 discloses that a recording needle is made to protrude from the surface of ink to give ultrasonic energy that propagates in the axial direction. According to this, an ultrasonic stream (acoustic streamin)
g) Due to the phenomenon, the ink in contact with the recording needle moves toward the tip of the recording needle, and a convex ink meniscus is formed at the tip of the recording needle. In this state, an electrostatic field is applied between the recording needle and the back electrode to tear off the ink, and the ink droplet lands on the recording medium disposed between the recording needle and the back electrode. According to this method, since an ink meniscus is formed at the tip of a recording needle, smaller ink droplets can be formed as compared with the conventional electrostatic suction method.

【0024】しかしながら、静電吸引方式では、湿度な
どによる記録媒体の誘電体の厚みの変動や、記録媒体の
表面の粗さのばらつきなどによって、形成されるドロッ
プ径が変動するという問題を生じる。さらに、静電吸引
方式では、帯電したインク滴を吐出させることで、記録
媒体上の先行ドットの残留電荷によりドット位置ばらつ
きが大きくなるという問題を生じる。
However, in the electrostatic suction method, there is a problem that the diameter of the formed drop varies due to a variation in the thickness of the dielectric of the recording medium due to humidity or a variation in the roughness of the surface of the recording medium. Furthermore, in the electrostatic suction method, a problem arises in that, by discharging charged ink droplets, dot position variation is increased due to residual charges of preceding dots on a recording medium.

【0025】上記以外の従来技術として、特開平6−3
40070号公報において、新規のオンデマンド型の記
録方式が開示されている。これは、片持ち梁構造の梁を
曲げ振動で共振させて、梁の先端に十分な振幅を発生さ
せ、インクを飛翔させるものであり、比較的低い励振周
波数および低い電圧でインクを吐出できる可能性を有す
る記録方式である。しかしながらこの記録方式は、梁先
端に設けられたノズルを介してインク滴を形成する機構
を用いており、前述したノズル式の各種記録方式と同
様、インク滴の径はノズル径で決定され、ノズル径を小
さくすると、ノズル詰まりやノズル円周部へのインク残
滓の付着によるインク吐出方向の変化を生じるといった
課題を有している。この特開平6−340070号公報
に開示された技術は、従来方式に比べノズル詰まりの問
題が生じる可能性を少なくすることを解決すべき技術的
課題の一つとしているが、インク滴の径がノズル径で決
まる以上、根本的な解決とはなり得ない。
As a prior art other than the above, Japanese Patent Application Laid-Open No.
Japanese Patent No. 40070 discloses a new on-demand type recording method. This is to resonate a beam of cantilever structure by bending vibration, generate sufficient amplitude at the tip of the beam and fly ink, and it is possible to eject ink at a relatively low excitation frequency and low voltage. This is a recording method that has characteristics. However, this recording method uses a mechanism that forms ink droplets through nozzles provided at the tip of the beam, and the diameter of ink droplets is determined by the nozzle diameter, as in the various nozzle-type recording methods described above. When the diameter is reduced, there is a problem that a change in the ink ejection direction occurs due to nozzle clogging and adhesion of ink residue to the nozzle circumference. The technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-340070 is one of the technical problems to be solved to reduce the possibility of nozzle clogging as compared with the conventional method. Because it is determined by the nozzle diameter, it cannot be a fundamental solution.

【0026】さらに別の従来技術として、インクジェッ
ト記録方式ではないものの、振動エネルギーを作用させ
て液体を微粒子化する方法が、特開平3−154665
号公報に記載されている。この方法は霧化装置に適用す
べくなされたものであって、圧電磁器を含む振動子と、
振動子に固着され片持ち梁の形で曲げ振動する振動部か
らなり、振動部の一部を液体に漬けて、超音波の放射に
より霧状の液滴を発生させるものである。しかしながら
この霧化装置に用いられている技術では、ノズルを用い
ずに微小径のインク滴を生成することができるものの、
時間的、空間的に制御されていない多数のインク滴が生
成されてしまうので、記録媒体の所定位置に正確にイン
ク滴を着弾させる必要があるインクジェット記録ヘッド
には応用し得ない。
As yet another prior art, a method of forming fine particles of a liquid by applying vibration energy, which is not an ink jet recording method, is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-154665.
No., published in Japanese Patent Application Publication No. This method is intended to be applied to an atomizing device, and includes a vibrator including a piezoelectric ceramic,
The vibrating part is fixed to the vibrator and bends and vibrates in the form of a cantilever. A part of the vibrating part is immersed in a liquid, and mist-like liquid droplets are generated by radiation of ultrasonic waves. However, with the technology used in this atomizing device, although it is possible to generate minute diameter ink droplets without using a nozzle,
Since a large number of ink droplets that are not controlled temporally and spatially are generated, the method cannot be applied to an ink jet recording head that needs to accurately land ink droplets at a predetermined position on a recording medium.

【0027】[0027]

【発明が解決しようとする課題】このように、近年益々
記録媒体に対する高解像度の画像記録が求められている
が、従来のいずれの記録方式、あるいは霧化装置等の他
の分野における技術を用いても、これらの要望に応える
ことが難しい。また、同時に、画像記録の高速化も強く
求められている。
As described above, in recent years, high-resolution image recording on a recording medium has been increasingly required. However, any conventional recording method or technology in another field such as an atomizing apparatus is used. However, it is difficult to meet these demands. At the same time, there is a strong demand for faster image recording.

【0028】本発明は、上記の課題を解決するために、
ノズルを用いずに微小なインク滴を吐出可能とし、高解
像度の画像を高速に記録できる記録ヘッドを提供するこ
とを課題とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems.
It is an object of the present invention to provide a recording head capable of discharging minute ink droplets without using a nozzle and capable of recording a high-resolution image at a high speed.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明
は、画像情報に対応して振動する振動発生手段と、前記
振動発生手段の振動に応じて振動する片持ち梁構造であ
るとともに、インクに接触している弾性部材と、を備
え、前記振動発生手段は弾性部材の表面に形成されたイ
ンク薄膜からインク滴を飛翔させる本振動の終了時から
次の本振動の開始までの間隔を、前記本振動の後に継続
する残振動の周期の整数倍とすることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a vibration generating means which vibrates according to image information, and a cantilever structure which vibrates according to the vibration of the vibration generating means. An elastic member that is in contact with the ink, wherein the vibration generating means sets an interval from the end of the main vibration for causing ink droplets to fly from the ink thin film formed on the surface of the elastic member to the start of the next main vibration. , Characterized by being an integral multiple of the period of the residual vibration continued after the main vibration.

【0030】請求項1記載の本発明の作用について説明
する。画像情報に対応した振動発生手段の励振(本振
動)によって弾性部材が振動する。この弾性部材の振動
によって前記弾性部材に形成されたインク薄膜からイン
ク滴が飛翔する。このように、ノズルを使わずに微小な
インク滴を生成できるため、目詰まりなどなく、安定し
てインク滴を飛翔させることができる。この結果、高解
像度の画像記録が可能になる。
The operation of the present invention will be described. The elastic member vibrates due to the excitation (main vibration) of the vibration generating means corresponding to the image information. Due to the vibration of the elastic member, ink droplets fly from the ink thin film formed on the elastic member. As described above, since fine ink droplets can be generated without using a nozzle, ink droplets can be stably fly without clogging. As a result, high-resolution image recording becomes possible.

【0031】この際、振動発生手段は本振動を残振動の
周期の整数倍の間隔をあけて繰り返す。すなわち、ある
回の本振動が終了してからその次の本振動が開始される
までの間隔と残振動の周期を同期させるため、残振動が
継続中に本振動を開始しても、振動発生手段の振動状態
が安定する。したがって、本振動間の間隔が短縮でき、
画像記録の高速化が図れる。
At this time, the vibration generating means repeats the main vibration at intervals of an integral multiple of the period of the residual vibration. In other words, in order to synchronize the interval between the end of one main vibration and the start of the next main vibration and the period of the residual vibration, even if the main vibration is started while the residual vibration is continuing, The vibration state of the means is stabilized. Therefore, the interval between the main vibrations can be reduced,
High-speed image recording can be achieved.

【0032】請求項2記載の本発明は、画像情報に対応
して振動する振動発生手段と、前記振動発生手段の振動
に応じて振動する片持ち梁構造であるとともに、インク
に接触している弾性部材と、を備え、前記振動発生手段
は弾性部材の表面に形成されたインク薄膜からインク滴
を飛翔させる本振動を、前記本振動の周期の整数倍の周
期で繰り返すことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a vibration generating means which vibrates according to image information, and a cantilever structure which vibrates according to the vibration of the vibration generating means, and is in contact with the ink. An elastic member, wherein the vibration generating means repeats main vibration for causing ink droplets to fly from an ink thin film formed on the surface of the elastic member at a cycle that is an integral multiple of the cycle of the main vibration.

【0033】請求項2記載の本発明の作用について説明
する。画像情報に対応した振動発生手段の励振(本振
動)によって弾性部材が振動する。この弾性部材の振動
によって前記弾性部材に形成されたインク薄膜からイン
ク滴が飛翔する。このように、ノズルを使わずに微小な
インク滴を生成できるため、目詰まりなどなく、安定し
てインク滴を飛翔させることができる。この結果、高解
像度の画像記録が可能になる。
The operation of the present invention will be described. The elastic member vibrates due to the excitation (main vibration) of the vibration generating means corresponding to the image information. Due to the vibration of the elastic member, ink droplets fly from the ink thin film formed on the elastic member. As described above, since fine ink droplets can be generated without using a nozzle, ink droplets can be stably fly without clogging. As a result, high-resolution image recording becomes possible.

【0034】この際、振動発生手段は本振動の周期の整
数倍の周期で本振動を繰り返す。すなわち、本振動を繰
り返す周期と本振動の周期を同期させるため、残振動が
継続中に本振動を開始しても、振動発生手段の振動状態
が安定する。したがって、本振動間の間隔が短縮でき、
画像記録の高速化が図れる。
At this time, the vibration generating means repeats the main vibration at a period that is an integral multiple of the period of the main vibration. That is, since the cycle of repeating the main vibration and the cycle of the main vibration are synchronized, even if the main vibration is started while the remaining vibration is continuing, the vibration state of the vibration generating means is stabilized. Therefore, the interval between the main vibrations can be reduced,
High-speed image recording can be achieved.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】[第1実施形態]本発明の第1の
実施形態に係る記録ヘッドについて図1〜図4を用いて
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment A recording head according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0036】まず、本実施形態に係る記録ヘッドの概略
説明を行う。図1および図2は、記録ヘッド10の側面
図および正面図である。図2は、理解を容易にするた
め、図1に示したインク室壁30a、30bは図示を省
略している。
First, a brief description of the recording head according to this embodiment will be given. FIG. 1 and FIG. 2 are a side view and a front view of the recording head 10. FIG. 2 does not show the ink chamber walls 30a and 30b shown in FIG. 1 for easy understanding.

【0037】記録ヘッド10は、弾性部材12が基端部
14で振動発生手段16に支持され、先端部18が自由
端となる片持ち梁構造となっている。振動発生手段16
は、信号発生手段44からの駆動信号に基づいて励振
し、この励振により弾性部材12が共振する。この際、
弾性部材12には、図示しないインク供給源からインク
室20に供給されたインク22が表面張力により先端部
18まで到達している。したがって、弾性部材12の曲
げ振動により先端部18近傍に形成されたインク22の
薄膜からインク滴48が飛翔して記録媒体である記録用
紙にドットを記録する。
The recording head 10 has a cantilever structure in which the elastic member 12 is supported by the vibration generating means 16 at the base end 14 and the tip 18 is a free end. Vibration generating means 16
Is excited based on a drive signal from the signal generating means 44, and the excitation causes the elastic member 12 to resonate. On this occasion,
The ink 22 supplied to the ink chamber 20 from an ink supply source (not shown) reaches the elastic member 12 to the distal end portion 18 by surface tension. Therefore, the ink droplet 48 flies from the thin film of the ink 22 formed in the vicinity of the distal end portion 18 due to the bending vibration of the elastic member 12, and the dot is recorded on the recording paper as the recording medium.

【0038】次に、記録ヘッド10を構成する各部材に
ついて詳細に説明する。弾性部材12は、正面からみる
と、先端部18近傍が先細の略三角形状になっており、
側面からみると板厚が均一な板体である。弾性部材12
は、セラミック基板24a、24bの間に基端部14が
挟持固定された片持ち梁構造となっているため、振動発
生手段16の励振によって曲げ振動を行うと、自由端で
ある先端部18が最も大きな振幅を有することになる。
また、弾性部材12の一部は、インク室20に保持され
たインク22に接触するように構成されている。
Next, each member constituting the recording head 10 will be described in detail. When viewed from the front, the elastic member 12 has a tapered substantially triangular shape in the vicinity of the distal end portion 18,
When viewed from the side, the plate has a uniform thickness. Elastic member 12
Has a cantilever structure in which the base end portion 14 is sandwiched and fixed between the ceramic substrates 24a and 24b. Therefore, when bending vibration is performed by excitation of the vibration generating means 16, the distal end portion 18 which is a free end is It will have the largest amplitude.
Further, a part of the elastic member 12 is configured to contact the ink 22 held in the ink chamber 20.

【0039】弾性部材12は、振動発生手段16の振動
を曲げ振動に変換可能であり、先端部18近傍にインク
滴吐出に十分な振幅を発生可能な部材であればよく、材
質、形状等は特に限定されないが、加工性やコスト等の
面から、SUS、Ni等の金属材料、SiO2、Al2O3 等の
無機材料、ポリイミド樹脂、PET(ポリエチレンテレ
フタレート)、エポキシ樹脂、シアノアクリレート樹脂
等の高分子材料が好適である。
The elastic member 12 may be a member capable of converting the vibration of the vibration generating means 16 into bending vibration and generating a sufficient amplitude near the tip 18 for ink droplet ejection. Although not particularly limited, metal materials such as SUS and Ni, inorganic materials such as SiO 2 and Al 2 O 3 , polyimide resins, PET (polyethylene terephthalate), epoxy resins, cyanoacrylate resins, etc. Are preferred.

【0040】また、弾性部材12を変質、腐食、異物付
着等から保護する目的で、金、白金、パラジウム、ロジ
ウム等の金属及びPTFE(ポリテトラフルオロエチレ
ン)等の薄膜で表面を被覆することは効果的である。
For the purpose of protecting the elastic member 12 from deterioration, corrosion, adhesion of foreign substances, etc., it is not possible to coat the surface with a metal such as gold, platinum, palladium, rhodium and a thin film such as PTFE (polytetrafluoroethylene). It is effective.

【0041】振動発生手段16はPZT(ジルコン酸チ
タン酸鉛)からなる圧電セラミック薄膜26と、これに
電圧を印加するための電極28a、28bから構成され
る。振動発生手段16は、セラミック基板24a、24
bの下側(インク室20側と反対側)の面(以下、下面
という)に固着され、弾性部材12の基端部14と当接
している。PZTからなる圧電セラミック薄膜26は分
極処理が施されており、電極28a、28b間に電圧が
印加されたとき、セラミック基板24a、24bの下面
に対して垂直な方向に振動する。
The vibration generating means 16 is composed of a piezoelectric ceramic thin film 26 made of PZT (lead zirconate titanate) and electrodes 28a and 28b for applying a voltage thereto. The vibration generating means 16 includes ceramic substrates 24a, 24
b is fixed to a lower surface (the opposite side to the ink chamber 20 side) (hereinafter referred to as a lower surface), and is in contact with the base end portion 14 of the elastic member 12. The piezoelectric ceramic thin film 26 made of PZT is subjected to a polarization process, and vibrates in a direction perpendicular to the lower surfaces of the ceramic substrates 24a and 24b when a voltage is applied between the electrodes 28a and 28b.

【0042】また、本実施形態の圧電セラミック薄膜2
6は圧電材料としてPZTを選択したが、他に水晶、チ
タン酸バリウムBaTiO3、ニオブ酸鉛PbNb2O6、ビスマス
ゲルマネイトBi12GeO20 、ニオブ酸リチウムLiNbO3、タ
ンタル酸リチウムLiTaO3等の多結晶体や単結晶体、また
はZnO やAlN 等の圧電薄膜、またはポリ尿素、PVDF
(ポリフッ化ビニリデン)やPVDFの共重合体等の圧
電性高分子、またはPZT等の無機圧電物質と圧電性高
分子との複合体等を用いることもできる。もちろん、記
録ヘッドの設計する際に、駆動周波数に応じて最適な圧
電材料を選択しなければならない。例えば、印加する交
流周波数が数十kHz〜1MHzの間であれば、PZT
のようなセラミックが良く、より高い周波数で駆動する
場合にはZnO 等のように高周波に対応する圧電薄膜が選
択される。いずれにしろ、安定し、かつ十分な振動を発
揮する振動特性を持つものである必要がある。なお、振
動発生手段16を構成する圧電材料自体で弾性部材12
を形成するようにしてもよい。
Further, the piezoelectric ceramic thin film 2 of the present embodiment
6, PZT was selected as the piezoelectric material, but other materials such as quartz, barium titanate BaTiO 3 , lead niobate PbNb 2 O 6 , bismuth germanate Bi 12 GeO 20 , lithium niobate LiNbO 3 , lithium tantalate LiTaO 3, etc. Polycrystalline or single crystal, or piezoelectric thin film such as ZnO or AlN, or polyurea, PVDF
A piezoelectric polymer such as (polyvinylidene fluoride) or a copolymer of PVDF, or a composite of an inorganic piezoelectric substance such as PZT and a piezoelectric polymer can also be used. Of course, when designing the recording head, it is necessary to select an optimum piezoelectric material according to the driving frequency. For example, if the applied AC frequency is between several tens kHz to 1 MHz, PZT
When driving at a higher frequency, a piezoelectric thin film corresponding to a high frequency, such as ZnO, is selected. In any case, it is necessary to have a vibration characteristic that is stable and exhibits sufficient vibration. The elastic member 12 is made of the piezoelectric material itself constituting the vibration generating means 16.
May be formed.

【0043】振動発生手段16は圧電材料に限定され
ず、画像情報を受け取った信号発生手段44から入力さ
れる電気信号に応じて振動を発生するものであればよ
く、圧電材料、磁歪材料、機械式アクチュエータ、静電
気力を応用したアクチュエータ等が適用可能である。
The vibration generating means 16 is not limited to a piezoelectric material, but may be any as long as it generates vibration in accordance with an electric signal input from the signal generating means 44 which has received image information. Actuators, actuators applying electrostatic force, and the like are applicable.

【0044】インク室20は、セラミック基板24a、
24bに上にセラミック材料で作成されたインク室壁3
0a、30b、隔壁42および天板32により構成され
る。インク22はインク供給路34を通して、図示しな
いインク供給源からインク室20に供給される。このと
き、インク22によって弾性部材12の先端部18まで
濡れるように、インク22の表面張力や粘性等の物性、
あるいは弾性部材12の濡れ性を調整する。なお、イン
ク室壁30a、隔壁42および天板32によって形成さ
れる孔部がインク滴吐出口36となる。
The ink chamber 20 includes a ceramic substrate 24a,
Ink chamber wall 3 made of ceramic material on 24b
0a, 30b, a partition wall 42, and a top plate 32. The ink 22 is supplied to the ink chamber 20 from an ink supply source (not shown) through an ink supply path 34. At this time, physical properties such as surface tension and viscosity of the ink 22 are set so that the tip end 18 of the elastic member 12 is wetted by the ink 22.
Alternatively, the wettability of the elastic member 12 is adjusted. The hole formed by the ink chamber wall 30a, the partition wall 42, and the top plate 32 becomes the ink droplet ejection port 36.

【0045】各インク室20の下部(セラミック基板2
4a、24bの下面)には、各弾性部材12には対応す
る振動発生手段16がそれぞれ設けられている。この振
動発生手段16における圧電セラミック薄膜26は、個
別に形成して駆動してもよいが、本実施形態では図2に
示すように共通化している。共通化した場合には、各電
極28a間に絶縁部材38を設けて絶縁するとともに、
いずれかの振動発生手段16で発生する振動が他の振動
発生手段16上の弾性部材12を励振させてしまうこと
がないように、アルミ板からなる支持基板40により圧
電セラミック薄膜26を固定することが望ましい。ま
た、各インク室20は、隔壁42によって隔てられ、弾
性部材12によるインク液面の振動が隣接するインク室
20のインク液面に影響しないように構成されている。
The lower part of each ink chamber 20 (the ceramic substrate 2)
4a and 24b), each elastic member 12 is provided with a corresponding vibration generating means 16. The piezoelectric ceramic thin films 26 in the vibration generating means 16 may be individually formed and driven, but in the present embodiment, they are shared as shown in FIG. In the case where the electrodes are shared, an insulating member 38 is provided between the electrodes 28a for insulation, and
The piezoelectric ceramic thin film 26 is fixed by the support substrate 40 made of an aluminum plate so that the vibration generated by any of the vibration generating means 16 does not excite the elastic member 12 on the other vibration generating means 16. Is desirable. Each ink chamber 20 is separated by a partition wall 42 so that the vibration of the ink liquid level by the elastic member 12 does not affect the ink liquid level of the adjacent ink chamber 20.

【0046】インク室20を構成するセラミック基板2
4a、24b、インク室壁30a、30b、天板32、
隔壁42は、全て同一のセラミック材料で作製すること
が望ましく、一体成形、または個別に形成してから接着
するいずれかの方法で作製することができる。また、セ
ラミック基板の代わりにプラスチック基板を用いてもよ
い。
Ceramic substrate 2 constituting ink chamber 20
4a, 24b, ink chamber walls 30a, 30b, top plate 32,
The partition walls 42 are desirably made of the same ceramic material, and may be formed by any method of integrally molding or individually forming and then bonding. Further, a plastic substrate may be used instead of the ceramic substrate.

【0047】次に、記録ヘッド10の動作について図3
〜図9を用いて説明する。図3は振動発生手段16で振
動を発生させたときの弾性部材12の様子を示した側面
図である。図4は曲げ振動している弾性部材12の先端
部18の側面拡大図である。
Next, the operation of the recording head 10 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a side view showing a state of the elastic member 12 when the vibration is generated by the vibration generating means 16. FIG. 4 is an enlarged side view of the distal end portion 18 of the elastic member 12 undergoing bending vibration.

【0048】先ず、画像信号が1画素ずつ信号発生手段
44に入力される。これにより、信号発生手段44から
振動発生手段16に駆動周波数fの交番電圧波形である
駆動信号が印加され、この駆動信号で振動発生手段16
が励振される。
First, an image signal is input to the signal generating means 44 one pixel at a time. As a result, a drive signal having an alternating voltage waveform having a drive frequency f is applied from the signal generation means 44 to the vibration generation means 16, and the drive signal
Is excited.

【0049】ここで、駆動周波数fはいかなる値でもよ
いが、振動発生手段16の共振周波数fO またはその整
数倍の周波数fで駆動すると効率よく振動させられるの
で好ましい。ここで、共振周波数fO は、セラミック基
板24a、24bの剛性、圧電セラミック薄膜26の厚
さ、圧電特性から決まる。
Here, the drive frequency f may be any value, but it is preferable to drive at the resonance frequency f O of the vibration generating means 16 or a frequency f that is an integral multiple of the resonance frequency f O, because vibration can be efficiently performed. Here, the resonance frequency f O is a ceramic substrate 24a, 24b of the rigid, the thickness of the piezoelectric ceramic thin film 26 is determined from the piezoelectric characteristics.

【0050】振動発生手段16の励振は、信号発生手段
44から入力される駆動信号に応じて1インク滴の飛翔
を実現するように、1インク滴の飛翔に必要な励振数を
終了するごとに間欠的に励振を区切るものである。
The excitation of the vibration generating means 16 is performed every time the number of excitations required for the flight of one ink droplet is completed so that the flying of one ink droplet is realized according to the drive signal input from the signal generating means 44. It intermittently separates the excitation.

【0051】すなわち、振動発生手段16の励振には、
励振周期を1周期とする波形が少なくとも1つ以上連な
った駆動信号(図8(a)参照)を用い、これらを画像
信号に応じて断続的に印加するバースト波を用いる。た
だし、バースト波は、図示したサイン波に限らず、矩形
波や三角波等でもよい。
That is, when the vibration generating means 16 is excited,
A drive signal (see FIG. 8A) in which at least one waveform having one excitation cycle is connected is used, and a burst wave is used in which these are intermittently applied according to an image signal. However, the burst wave is not limited to the illustrated sine wave, and may be a rectangular wave, a triangular wave, or the like.

【0052】インク滴48を吐出させるためのエネルギ
ーは、振動発生手段16の励振周期を1周期とする波形
の数(バースト数という)と印加電圧で決まる。振動発
生手段16に印加する交番電圧の電圧値Vやバースト波
の数は、使用するインクの粘度、インク薄膜の厚さ(以
下、インク液厚みという)t(図4参照)等の条件によ
って決まる。
The energy for ejecting the ink droplets 48 is determined by the number of waveforms (the number of bursts) of which one cycle is the excitation cycle of the vibration generating means 16 and the applied voltage. The voltage value V of the alternating voltage applied to the vibration generating means 16 and the number of burst waves are determined by conditions such as the viscosity of the ink used and the thickness of the ink thin film (hereinafter referred to as ink liquid thickness) t (see FIG. 4). .

【0053】このように振動発生手段16が励振される
ことにより、弾性部材12が共振し、セラミック基板2
4a、24bに挟持された基端部14を中心にして矢印
A方向(図3参照、以下A方向という)に曲げ振動を行
う。
When the vibration generating means 16 is excited in this manner, the elastic member 12 resonates and the ceramic substrate 2
Bending vibration is performed in the direction of arrow A (refer to FIG. 3, hereinafter referred to as A direction) around the base end portion 14 sandwiched between 4a and 24b.

【0054】ここで、弾性部材12は、その剛性、大き
さ、インクとの接触の仕方などから決まる固有の共振周
波数fe を有する。したがって、固有の共振周波数fe
またはこの整数倍の値が、振動発生手段16を励振する
駆動周波数fと一致するように、弾性部材12の剛性、
大きさ、インクとの接触の仕方などを調整しておけば、
弾性部材12を効率よく曲げ振動させることができる。
Here, the elastic member 12 has a unique resonance frequency f e determined by its rigidity, size, manner of contact with ink, and the like. Therefore, the unique resonance frequency f e
Alternatively, the rigidity of the elastic member 12 is set so that the value of the integral multiple of this value matches the drive frequency f that excites the vibration generating means 16.
If you adjust the size, how to contact the ink, etc.,
The elastic member 12 can be efficiently bent and vibrated.

【0055】このように弾性部材12が曲げ振動するこ
とによって、先端部18の振動方向に垂直な面(以下、
振動面という)45におけるインク液厚みtが所定範囲
(数μm〜数百μm)になると、インク表面にキャピラ
リ波46が発生する(図4参照)。インク22は例え
ば、粘度2mPa・sの黒色水性インクである。インク
液厚みtは弾性部材12の先端部18の形状、インク室
20におけるインク22の液面高さ、先端部18のイン
ク22に対する濡れ性などを制御することによって調整
可能である。
As described above, the elastic member 12 bends and vibrates, whereby a plane perpendicular to the vibration direction of the distal end portion 18 (hereinafter, referred to as a plane).
When the thickness t of the ink liquid in the vibration surface 45 is within a predetermined range (several μm to several hundred μm), a capillary wave 46 is generated on the ink surface (see FIG. 4). The ink 22 is, for example, a black aqueous ink having a viscosity of 2 mPa · s. The ink liquid thickness t can be adjusted by controlling the shape of the tip 18 of the elastic member 12, the liquid level of the ink 22 in the ink chamber 20, the wettability of the tip 18 with the ink 22, and the like.

【0056】キャピラリ波46が発生する状態を図5〜
図7を参照して説明する。図5は弾性部材12の先端部
18近傍の正面拡大図であり、図6および図7は、図5
のX−X線断面図である。
The state where the capillary wave 46 is generated is shown in FIGS.
This will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an enlarged front view of the vicinity of the distal end portion 18 of the elastic member 12, and FIGS.
FIG. 3 is a sectional view taken along line XX of FIG.

【0057】キャピラリ波46は、弾性部材12の曲げ
振動方向に対して垂直な方向(矢印B方向、以下、B方
向という)に発生している。ある時間tにおいて、図6
に示すように、弾性部材12のB方向の幅Wに対して波
長λがW=2λとなるようなキャピラリ波46が2山発
生している。微小時間Δt経過後の時間t+Δtにおい
て、図7に示すように、2山のキャピラリ波46の間か
ら1山のインク隆起部が形成され、これが分離して1イ
ンク滴が飛翔する。
The capillary wave 46 is generated in a direction perpendicular to the bending vibration direction of the elastic member 12 (arrow B direction, hereinafter referred to as B direction). At a certain time t, FIG.
As shown in (2), two peaks of the capillary wave 46 are generated such that the wavelength λ is W = 2λ with respect to the width W of the elastic member 12 in the B direction. At time t + Δt after the elapse of the minute time Δt, as shown in FIG. 7, one peak of the ink ridge is formed between the two peaks of the capillary wave 46, and this is separated and one ink droplet flies.

【0058】振動発生手段16が繰り返し励振すること
で、弾性部材12から連続して一滴ずつインク滴48が
飛翔する。
As the vibration generating means 16 repeatedly excites, the ink droplets 48 fly continuously from the elastic member 12 one by one.

【0059】このように、一滴ずつインク滴48を安定
的に飛翔させるためには、弾性部材12の先端部18近
傍において、弾性部材12の振動面45における幅をW
とし、次式で算出される値をλとしたときに、先端部1
8近傍の少なくとも一部の幅Wがほぼ2λとなるように
することが望ましい。
As described above, in order to cause the ink droplets 48 to fly stably one by one, the width of the elastic member 12 on the vibration surface 45 near the distal end portion 18 of the elastic member 12 is set to W.
When the value calculated by the following equation is λ, the tip 1
It is desirable that the width W of at least a portion near 8 is approximately 2λ.

【0060】 λ=[8πσ/(ρfe 2)]1/3×104(μm) ・・・式(1) ここで、σは、インク表面張力(mN/m) ρは、インク密度(g/cm3) feは、励振周波数(Hz) 上記式(1)は、一般の参考書、例えば、千葉近著『超
音波噴霧』(山海堂)第7章第2節に、キャピラリ波の
波長を与える式として記載されているものである。
Λ = [8πσ / (ρf e 2 )] 1/3 × 10 4 (μm) (1) where σ is the ink surface tension (mN / m) and ρ is the ink density ( g / cm 3 ) f e is the excitation frequency (Hz) The above equation (1) is described in general reference books, for example, Chiba Chika, “Ultrasonic Spraying” (Sankaido), Chapter 7, Section 2 It is described as an equation giving the wavelength.

【0061】幅Wは2λの値に出きるかぎり近い方が良
く、1.2λ〜2.4λの範囲にするのが好ましい。こ
のようにして生成された微小なインク滴48は、振動発
生手段16に入力された適切な波形の駆動信号により弾
性部材12の先端部18近傍のインク飛翔点Pから振動
面45に垂直な方向に安定して飛翔し、記録用紙にドッ
トを記録する。
The width W is preferably as close as possible to the value of 2λ, and is preferably in the range of 1.2λ to 2.4λ. The minute ink droplet 48 generated in this manner is moved in a direction perpendicular to the vibration surface 45 from the ink flying point P near the distal end portion 18 of the elastic member 12 by a driving signal having an appropriate waveform input to the vibration generating means 16. Flies stably and records dots on recording paper.

【0062】なお、先端部18近傍における振動面45
の幅Wが1λ程度以下であると、インク22の薄膜にキ
ャピラリ波が発生しにくくなり、振動発生手段16の励
振電圧を大きくするか、バースト数を増やすかしないと
インク滴が飛翔しない。また、飛翔させた場合も、安定
したインク滴の飛翔とはならない。
The vibration surface 45 near the tip 18
Is less than about 1λ, it is difficult for capillary waves to be generated in the thin film of the ink 22, and ink droplets do not fly unless the excitation voltage of the vibration generating means 16 is increased or the number of bursts is increased. Further, even when the ink droplet is caused to fly, the ink droplet does not fly stably.

【0063】また、振動面45の幅Wが3λ程度以上の
場合も、キャピラリ波は発生しにくい。上述と同様に、
振動発生手段16の励振電圧を大きくするか、あるいは
バースト数を増やすことによってキャピラリ波を発生さ
せることができるが、その場合は、キャピラリ波が3山
以上生成されて複数のインク滴が飛翔するようになり、
安定した1インク滴の飛翔が困難となる。
Also, when the width W of the vibrating surface 45 is about 3λ or more, a capillary wave is hardly generated. As above,
Capillary waves can be generated by increasing the excitation voltage of the vibration generating means 16 or increasing the number of bursts. In this case, three or more peaks of the capillary waves are generated, and a plurality of ink droplets fly. become,
It is difficult to stably fly one ink droplet.

【0064】このように、信号発生手段44から入力さ
れる駆動信号により振動発生手段16を励振させて弾性
部材12を曲げ振動させる記録ヘッド10は、先端部1
8近傍の幅W=2λ付近の振動面45から記録用紙にイ
ンク滴48を一滴ずつ安定的に飛翔させる。
As described above, the recording head 10 in which the vibration generating means 16 is excited by the drive signal input from the signal generating means 44 to bend and vibrate the elastic member 12 has the tip 1
The ink droplets 48 are stably fly one by one onto the recording paper from the vibrating surface 45 near the width W = 2λ near 8.

【0065】このように記録ヘッド10では、弾性部材
12の先端部18の振幅を十分大きくすることによっ
て、キャピラリ波46のインク隆起部がインク滴48と
なって飛翔する。インク滴48の直径は典型的には約2
0μmである。
As described above, in the recording head 10, by sufficiently increasing the amplitude of the distal end portion 18 of the elastic member 12, the ink bulge of the capillary wave 46 flies as an ink droplet 48. The diameter of the ink drop 48 is typically about 2
0 μm.

【0066】また、記録ヘッド10では、先端部18に
おいて一方向(インク滴吐出口36側)のみに飛翔させ
るため、飛翔させない側(インク室壁30b側)のイン
ク液厚みtを厚くするようにしてキャピラリ波の発生を
抑制した。インク液厚みtを厚くする方法としては、イ
ンク室壁30bのインクの濡れ性を制御してもよいし、
インク室壁30bのインク室20側壁面に凸部を設けて
インクの液面高さを規定してもよい。
In the recording head 10, since the tip 18 is caused to fly only in one direction (toward the ink droplet discharge port 36), the ink liquid thickness t on the non-flying side (toward the ink chamber wall 30b) is increased. To suppress the generation of capillary waves. As a method of increasing the ink liquid thickness t, the wettability of the ink on the ink chamber wall 30b may be controlled,
A convex portion may be provided on the side wall surface of the ink chamber 20 of the ink chamber wall 30b to regulate the liquid level of the ink.

【0067】インク滴48を一方向のみに飛翔させるた
めの他の方法として、飛翔させない側の先端部18にイ
ンク22が全く供給されない構成も考えられる。
As another method for causing the ink droplet 48 to fly in only one direction, a configuration in which the ink 22 is not supplied at all to the tip portion 18 on the non-flying side can be considered.

【0068】さらに、振動面45においてキャピラリ波
46が発生する領域を制限するため、先端部18の形状
は図2に示すような先鋭状である三角形状とし、1ヵ所
のキャピラリ波46のみからインク滴48が吐出するよ
うな構成とした。
Further, in order to limit the region where the capillary wave 46 is generated on the vibrating surface 45, the shape of the tip portion 18 is a sharp triangular shape as shown in FIG. The configuration was such that the droplet 48 was ejected.

【0069】このように構成された記録ヘッド10は、
弾性部材12からインク滴48を飛翔させた後に振動発
生手段16に駆動周波数fとほぼ同じ周期の残振動が発
生する。次の駆動信号が入力されるまでの時間(以下、
停止時間という)が残振動の周期の整数倍にならない
(駆動信号と残振動が同期していない)と、振動発生手
段16の励振によって曲げ振動する弾性部材12の振動
が不安定になり、インク滴の飛翔が不安定になりやす
い。
The recording head 10 thus configured is
After the ink droplets 48 fly from the elastic member 12, residual vibrations having substantially the same cycle as the drive frequency f are generated in the vibration generating means 16. The time until the next drive signal is input (hereinafter,
If the stop time does not become an integral multiple of the cycle of the residual vibration (the drive signal and the residual vibration are not synchronized), the vibration of the elastic member 12 that bends and vibrates due to the excitation of the vibration generating means 16 becomes unstable, Drop flight is likely to be unstable.

【0070】そこで、本実施形態では、信号発生手段4
4が振動発生手段16に印加する駆動信号を残振動の周
期の整数倍後に印加する(駆動信号と残振動の同期をと
る)ことによって、弾性部材12の振動を安定させる。
この結果、短い間隔でインク滴48を飛翔させることが
でき、画像記録の高速化を可能としている。
Therefore, in this embodiment, the signal generating means 4
4 stabilizes the vibration of the elastic member 12 by applying a drive signal to the vibration generating means 16 after an integral multiple of the period of the residual vibration (synchronizes the drive signal with the residual vibration).
As a result, the ink droplets 48 can be made to fly at short intervals, thereby enabling high-speed image recording.

【0071】この画像記録の高速化の作用について、以
下、詳細に説明する。先ず、通常の駆動信号を信号発生
手段44から振動発生手段16に印加した場合の残振動
の影響について説明する。
The operation for speeding up image recording will be described in detail below. First, the effect of residual vibration when a normal drive signal is applied from the signal generating means 44 to the vibration generating means 16 will be described.

【0072】駆動信号の交番電圧波形を図8(a)に示
す。本実施形態においては、駆動周波数f、印加電圧V
1(最高最低振幅)の正弦波状の交番電圧をバースト波
として振動発生手段16に印加時間t1だけ印加して励
振する。すなわち、駆動周波数fの正弦波状の交番電圧
を5バースト分印加したことになる。
FIG. 8A shows an alternating voltage waveform of the drive signal. In the present embodiment, the driving frequency f and the applied voltage V
A sinusoidal alternating voltage of 1 (highest and lowest amplitude) is applied as a burst wave to the vibration generating means 16 for an application time t1 to excite. In other words, this means that a sinusoidal alternating voltage having the driving frequency f is applied for 5 bursts.

【0073】また、この駆動信号(交番電圧)の印加は
インク滴48が吐出した後に停止され、停止時間t2の
経過後、再び駆動信号(交番電圧)を印加して次のイン
ク滴48を吐出させる。すなわち、インク滴の吐出周期
T(t1+t2)で繰り返し印加される。
The application of the driving signal (alternating voltage) is stopped after the ink droplets 48 have been ejected, and after the elapse of the stop time t2, the driving signal (alternating voltage) is applied again to eject the next ink droplets 48. Let it. That is, the ink is repeatedly applied in the ejection period T (t1 + t2) of the ink droplet.

【0074】このような駆動信号が印加された振動発生
手段16の振動状態を図8(b)に示す。これは駆動信
号(交番電圧)の印加が停止しても弾性部材12の振動
はすぐに止まらないため、減衰時間t3の間、残振動が
続く。残振動が収まらないうちに、次のインク滴吐出の
ための駆動信号(交番電圧)を印加する(t2<t3)
と、インク滴の大きさがばらついたり、複数のインク滴
が吐出したり、インク滴が吐出しないなどの不具合が発
生する。そこで、残振動が自然に減衰し、一度初期状態
に復帰する(t2≧t3)まで、次のインク滴吐出のた
めの駆動信号(交番電圧)の印加を待つ必要がある。こ
の場合、インク滴を吐出する吐出周波数はせいぜい数kH
z程度である。
FIG. 8B shows a vibration state of the vibration generating means 16 to which such a drive signal is applied. This is because the vibration of the elastic member 12 does not stop immediately even when the application of the drive signal (alternating voltage) stops, so that the residual vibration continues during the decay time t3. A drive signal (alternating voltage) for ejecting the next ink droplet is applied before the residual vibration stops (t2 <t3).
This causes problems such as variations in the size of ink droplets, ejection of a plurality of ink droplets, and non-ejection of ink droplets. Therefore, it is necessary to wait for the application of a drive signal (alternating voltage) for discharging the next ink droplet until the residual vibration naturally attenuates and returns to the initial state once (t2 ≧ t3). In this case, the ejection frequency for ejecting ink droplets is at most several kilohertz.
It is about z.

【0075】このような残振動の影響を低減させるた
め、信号発生手段44は駆動信号の印加を終了してか
ら、残振動の周期Trの整数倍(n・Tr)後に次の駆
動信号を振動発生手段16に印加する(駆動信号と残振
動の同期をとる)(図9(a)参照)。ここで、停止時
間t2=n・Tr<t3と設定するため、残振動が継続
中に新たな駆動信号が振動発生手段16に印加されるこ
とになる。
In order to reduce the influence of the residual vibration, the signal generation means 44 oscillates the next drive signal after an integral multiple (n · Tr) of the period Tr of the residual vibration after terminating the application of the drive signal. It is applied to the generating means 16 (the drive signal and the residual vibration are synchronized) (see FIG. 9A). Here, a new drive signal is applied to the vibration generating means 16 while the residual vibration is continuing because the stop time t2 = n · Tr <t3 is set.

【0076】この場合、残振動の周期Trの整数倍の時
間を停止時間t2としている。すなわち、駆動信号と残
振動を同期させているため、残振動の影響が低減され、
図9(b)に示すように、駆動信号が振動発生手段16
に入力された場合、振動発生手段16は瞬時に安定した
振動状態になる。
In this case, the stop time t2 is a time that is an integral multiple of the cycle Tr of the residual vibration. That is, since the drive signal and the residual vibration are synchronized, the influence of the residual vibration is reduced,
As shown in FIG. 9B, the drive signal is
, The vibration generating means 16 instantaneously enters a stable vibration state.

【0077】なお、残振動の周期Trは、弾性部材12
やインク22の物性や駆動信号の駆動周波数f等に基づ
いて信号発生手段44に予め設定されているものである
が、検出手段を設けて検出するようにしても良い。
The period Tr of the residual vibration is determined by the elastic member 12
Although it is preset in the signal generator 44 based on the physical properties of the ink 22 and the drive frequency f of the drive signal, the detection may be performed by providing a detector.

【0078】このように、駆動信号の印加終了時から次
回の駆動信号の印加開始時までの停止時間t2を残振動
の減衰時間t3よりも短く(t2<t3)しても、安定
したインク滴の飛翔が保証されるため、吐出周期Tを短
くすることができる。したがって、画像記録の高速化が
図れる。 [第1実施例]第1実施例について説明する。記録ヘッ
ドの構成は、第1実施形態と同様である。
As described above, even if the stop time t2 from the end of application of the drive signal to the start of application of the next drive signal is shorter than the decay time t3 of the residual vibration (t2 <t3), stable ink droplets are obtained. Is guaranteed, so that the ejection cycle T can be shortened. Therefore, the speed of image recording can be increased. [First Embodiment] A first embodiment will be described. The configuration of the recording head is the same as in the first embodiment.

【0079】ここでは、画像記録の高速化(残振動の影
響の低減)の作用についてのみ、図8、図9を参照して
説明する。先ず、本実施例について説明し、次に比較例
について説明する。
Here, only the effect of increasing the speed of image recording (reducing the effect of residual vibration) will be described with reference to FIGS. First, the present embodiment will be described, and then a comparative example will be described.

【0080】本実施例の駆動信号は、図9(a)に示す
ように、駆動周波数f=192kHz、印加電圧V1=
35Vp-p(最高最低振幅)の正弦波状の交番電圧をバ
ースト波として印加時間t1=26μ秒だけ振動発生手
段16に印加するものである。また、停止時間t2は、
残振動の周期Tr=5. 2μ秒の5倍の26μ秒であ
る。
As shown in FIG. 9A, the drive signal of this embodiment has a drive frequency f = 192 kHz and an applied voltage V1 =
A sinusoidal alternating voltage of 35 V pp (maximum and minimum amplitudes) is applied as a burst wave to the vibration generating means 16 for an application time t1 = 26 μsec. The stop time t2 is
The period of the residual vibration Tr = 26 μsec, which is five times the 5.2 μsec.

【0081】このような駆動信号が信号発生手段44か
ら印加された振動発生手段16の振動波形を図9(b)
に示す。このように振動発生手段16は、残振動中に新
たな駆動信号が印加されるが、停止時間t2(<t3)
が残振動の周期Trの整数倍になっている(駆動信号と
残振動が同期をとっている)ため、瞬時に正規の振動状
態(振動波形)になる。この結果、吐出周期T(t1+
t2)=52μ秒でインク滴が安定して飛翔し、高解像
度の画像記録が実行できた。しかも、インク滴を吐出す
る吐出周波数が20kHz程度に高速化した。
FIG. 9B shows a vibration waveform of the vibration generating means 16 to which such a driving signal is applied from the signal generating means 44.
Shown in As described above, the vibration generating unit 16 receives the new drive signal during the residual vibration, but the stop time t2 (<t3).
Is an integral multiple of the cycle Tr of the residual vibration (the drive signal and the residual vibration are synchronized), so that a normal vibration state (vibration waveform) is instantaneously obtained. As a result, the discharge cycle T (t1 +
At t2) = 52 μs, the ink droplet stably flies, and high-resolution image recording was performed. In addition, the ejection frequency for ejecting ink droplets has been increased to about 20 kHz.

【0082】次に比較例について説明する。比較例の駆
動信号も停止時間t2を除いて全て本実施例の駆動信号
と同一である。
Next, a comparative example will be described. The drive signals of the comparative example are all the same as the drive signal of the present embodiment except for the stop time t2.

【0083】この駆動信号の停止時間t2は、残振動の
周期Trの約2. 4倍の12.5μ秒である。すなわ
ち、停止時間t2が残振動の周期Trの整数倍ではない
ので、印加される駆動信号と残振動の周期が同期しな
い。この結果、駆動信号に基づく振動が残振動の影響を
受けやすく、駆動信号(交番電圧)の印加時間t1を長
くしないと飛翔方向の安定したインク滴を吐出すること
ができなかった。
The stop time t2 of the drive signal is 12.5 μsec, which is about 2.4 times the period Tr of the residual vibration. That is, since the stop time t2 is not an integral multiple of the cycle Tr of the residual vibration, the applied drive signal and the cycle of the residual vibration are not synchronized. As a result, the vibration based on the drive signal is easily affected by the residual vibration, and unless the application time t1 of the drive signal (alternating voltage) is extended, it is impossible to discharge ink droplets in the flying direction in a stable manner.

【0084】したがって、駆動信号の停止時間t2を残
振動の周期Trの整数倍の関係でない(駆動信号と残振
動の同期をとらない)まま画像記録を行った場合には、
残振動の影響により吐出周波数が3kHz 程度までしか高
速化できなかった。
Therefore, when image recording is performed with the stop time t2 of the drive signal not being an integral multiple of the period Tr of the residual vibration (the drive signal and the residual vibration are not synchronized),
Due to the influence of residual vibration, the discharge frequency could be increased only up to about 3 kHz.

【0085】このように、駆動信号を振動発生手段16
に印加してインク滴を吐出させた後、次の駆動信号が入
力されるまでの停止時間t2を残振動の周期Trの整数
倍にする(駆動信号と残振動の同期をとる)ことによっ
て画像記録が高速化されることが確認された。 [第2実施形態]本発明の第2の実施形態に係る記録ヘ
ッドについて説明する。本実施形態に係る記録ヘッドの
基本的な構成および動作は、第1実施形態と同様である
ので説明を省略し、画像記録の高速化についてのみ、図
10および図11を用いて説明する。この場合、第1実
施形態と同様の構成要素には、同一の参照符号を付し、
その詳細な説明を省略する。
As described above, the drive signal is transmitted to the vibration generating means 16.
After the ink droplets are ejected to discharge the ink droplets, the stop time t2 until the next drive signal is input is set to an integral multiple of the period Tr of the residual vibration (the drive signal and the residual vibration are synchronized). It was confirmed that the recording speed was increased. [Second Embodiment] A recording head according to a second embodiment of the present invention will be described. The basic configuration and operation of the recording head according to the present embodiment are the same as those of the first embodiment, and thus description thereof will be omitted, and only the speeding up of image recording will be described with reference to FIGS. In this case, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals,
A detailed description thereof will be omitted.

【0086】駆動信号の交番電圧波形を図10に示す。
本実施形態においては、駆動周波数f、印加電圧V1
(最高最低振幅)の正弦波状の交番電圧をバースト波と
して振動発生手段16に印加時間t1だけ印加して励振
する。すなわち、駆動周波数fの正弦波状の交番電圧を
10バースト分印加したことになる。
FIG. 10 shows an alternating voltage waveform of the drive signal.
In the present embodiment, the driving frequency f, the applied voltage V1
A (sinusoidal) alternating voltage having the highest and lowest amplitudes is applied as a burst wave to the vibration generating means 16 for an application time t1 to excite. That is, a sinusoidal alternating voltage having the driving frequency f is applied for 10 bursts.

【0087】また、この駆動信号(交番電圧)の印加は
インク滴48が吐出した後に停止され、停止時間t2の
経過後、再び駆動信号(交番電圧)を印加して次のイン
ク滴48を吐出させる。すなわち、吐出周期T(t1+
t2)で繰り返し印加される。
The application of the driving signal (alternating voltage) is stopped after the ink droplets 48 are ejected, and after the elapse of the stop time t2, the driving signal (alternating voltage) is applied again to eject the next ink droplets 48. Let it. That is, the discharge cycle T (t1 +
It is repeatedly applied at t2).

【0088】ここで、吐出周期Tと駆動信号(交番電
圧)の周期Tv がT= n・Tv (nは整数)の関係にな
るように設定する。これは、振動発生手段16での駆動
信号の周期と吐出周期の周期の位相のずれを考慮し、次
の吐出周期と駆動信号の周期とを同期させることにより
残振動の影響を低減するものである。
Here, the ejection cycle T and the cycle T v of the drive signal (alternating voltage) are set so that T = n · T v (n is an integer). This is to reduce the influence of residual vibration by synchronizing the next ejection cycle with the cycle of the drive signal in consideration of the phase shift between the cycle of the drive signal and the cycle of the ejection cycle in the vibration generating means 16. is there.

【0089】駆動信号の印加が終了しても、振動発生手
段16は駆動信号の周期とほぼ同じ周期の残振動が継続
する。ここで、駆動信号の周期と吐出周期を同期させて
駆動信号を入力することで、振動発生手段16が残振動
中であっても瞬時に正規の振動状態になる(図11参
照)ため、インク滴が安定して飛翔し、高解像度の画像
が記録される。このように、残振動が減衰中でも次の駆
動信号が印加可能なため、画像記録の高速化が図れる。
Even after the application of the drive signal is completed, the vibration generation means 16 continues the residual vibration having substantially the same cycle as the cycle of the drive signal. Here, by inputting the drive signal while synchronizing the cycle of the drive signal and the ejection cycle, even if the vibration generating means 16 is in the residual vibration, the vibration is instantaneously brought into the normal vibration state (see FIG. 11). The droplet flies stably and a high-resolution image is recorded. As described above, since the next drive signal can be applied even when the residual vibration is attenuated, the speed of image recording can be increased.

【0090】このように、駆動信号(交番電圧)の周期
v の整数倍に吐出周波数の周期Tを設定することによ
り、駆動信号の印加による振動発生手段16の振動が残
振動の影響を受けず、従来に比べて高速印字の可能性が
高いことを確認した。 [第2実施例]第2実施例について説明する。記録ヘッ
ドの構成は、第2実施形態と同様である。
[0090] Thus, by setting the period T of the ejection frequency to an integral multiple of the period T v of the driving signal (AC voltage), the vibration of the vibration generating means 16 by application of the driving signal affected by the residual vibration It was confirmed that the possibility of high-speed printing was higher than before. [Second Embodiment] A second embodiment will be described. The configuration of the recording head is the same as in the second embodiment.

【0091】ここでは、画像記録の高速化(残振動の影
響の低減)の作用についてのみ、図10、図11を参照
して説明する。先ず、本実施例について説明し、次に比
較例について説明する。
Here, only the effect of increasing the speed of image recording (reducing the effect of residual vibration) will be described with reference to FIGS. First, the present embodiment will be described, and then a comparative example will be described.

【0092】本実施例の駆動信号は、図10に示すよう
に、駆動周波数f=325kHz、印加電圧V1=40
p-p(最高最低振幅)の正弦波状の交番電圧をバース
ト波として印加時間t1=31μ秒だけ振動発生手段1
6に印加するものである。なお、駆動信号の周期Tv
3.1μ秒である。
As shown in FIG. 10, the drive signal of this embodiment has a drive frequency f = 325 kHz and an applied voltage V1 = 40.
Vibration generating means 1 with a sinusoidal alternating voltage of V pp (highest and lowest amplitude) as a burst wave for an application time t1 = 31 μsec.
6 is applied. Note that the driving signal cycle T v =
3.1 μs.

【0093】また、吐出周期Tは駆動信号の周期Tv
3. 1μ秒の15倍の46.5μ秒である。
The ejection cycle T is the cycle of the drive signal T v =
It is 46.5 μsec which is 15 times 3.1 μsec.

【0094】このような駆動信号が印加された振動発生
手段16の振動波形を図11に示す。このように振動発
生手段16は、残振動中に新たな駆動信号が印加される
が、停止時間t2(<t3)が駆動信号の周期Tv と同
期をとっているので、瞬時にインク滴を吐出するための
正規の振動状態になる。この結果、吐出周期T(t1+
t2)=46.5μ秒でインク滴が安定して飛翔し、高
解像度の画像記録が実行できた。これにより、インク滴
を吐出する吐出周波数が20kHz程度に高速化した。
FIG. 11 shows a vibration waveform of the vibration generating means 16 to which such a drive signal is applied. Vibration generating means 16 thus is a new drive signal during the remaining vibration is applied, since the stop time t2 (<t3) is taken period T v and synchronization of the drive signal, the ink droplet instantaneously It becomes a normal vibration state for discharging. As a result, the discharge cycle T (t1 +
At t2) = 46.5 μsec, the ink droplet stably flies, and high-resolution image recording was performed. As a result, the ejection frequency for ejecting ink droplets was increased to about 20 kHz.

【0095】次に比較例について説明する。比較例の駆
動信号も吐出周期Tを除いて全て実施例の駆動信号と同
一である。
Next, a comparative example will be described. The drive signals of the comparative example are all the same as the drive signals of the embodiment except for the ejection period T.

【0096】吐出周期Tは、駆動信号の周期Tv の約1
7. 6倍の54.6μ秒である。すなわち、吐出周期T
が駆動信号の周期Tv の整数倍ではない(吐出周期Tと
駆動信号の周期Tv が同期していない)ので、駆動信号
に基づく振動が残振動の影響を受けやすく、交番電圧の
印加時間を長くしないと飛翔方向の安定したインク滴を
吐出することができなかった。
The discharge cycle T is about 1 of the drive signal cycle Tv .
It is 7.6 times, 54.6 μsec. That is, the discharge cycle T
Is not an integral multiple of the cycle T v of the drive signal (the ejection cycle T and the cycle T v of the drive signal are not synchronized), the vibration based on the drive signal is easily affected by the residual vibration, and the application time of the alternating voltage If the length of the ink droplet was not long, it was not possible to discharge a stable ink droplet in the flight direction.

【0097】したがって、吐出周期Tが駆動信号の周期
v の整数倍の関係でないまま(吐出周期Tと駆動信号
の周期Tv が同期をとらないまま)画像記録を行った場
合には、残振動を影響を受け、吐出周波数が数kHz程度
までしか高速化できなかった。
[0097] Therefore, when the ejection cycle T is an integral multiple of without the relationship of the period T v of the drive signal (period T v of the ejection cycle T and the drive signal synchronizes without taken) images were recorded, the remaining Under the influence of vibration, the discharge frequency could be increased only up to a few kHz.

【0098】このように、駆動信号を振動発生手段16
に印加する吐出周期Tを駆動信号の周期Tv の整数倍に
する(吐出周期Tと駆動信号の周期Tv が同期をとる)
ことによる画像記録の高速化が確認された。 [第3実施形態]次に、第1、第2実施形態で説明した
記録ヘッドを設置した記録装置について説明する。第
1、第2実施形態と同様な構成要素には、同一の参照符
号を付し、その詳細な説明を省略する。
As described above, the drive signal is transmitted to the vibration generating means 16.
The ejection cycle T to be applied to an integral multiple of the period T v of the drive signal in (period T v of the ejection cycle T and the driving signal is synchronized)
It was confirmed that the speed of image recording was increased. [Third Embodiment] Next, a recording apparatus provided with the recording head described in the first and second embodiments will be described. The same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0099】先ず、記録装置の主要部であるアレイヘッ
ドについて説明する。図12は、アレイヘッドの斜視図
である。
First, an array head which is a main part of the recording apparatus will be described. FIG. 12 is a perspective view of the array head.

【0100】アレイヘッド50は、上下方向に4段に重
ねられた記録ヘッド部52a〜52dと、記録ヘッド部
52a〜52dの背面に取り付けられたインク供給部5
4a〜54dとを有している。記録ヘッド部52a〜5
2dの間、およびインク供給部54a〜54dの間に
は、支持基板40が設けられている。それぞれの記録ヘ
ッド部52a〜52dには、インク供給部54a〜54
dに一色ずつ格納された黒、イエロー、マゼンタ、シア
ンのインク22がそれぞれ供給され、第1実施形態で説
明した動作に基づいて、インク滴吐出口36から所定の
色のインク滴48を飛翔させる。第1実施形態の記録ヘ
ッド10を設置した記録装置60を図13に示す。記録
装置60には、図12で示したアレイヘッド50がキャ
リッジ62に固定され、インクカートリッジ64と接続
される。インクカートリッジ64はその内部に黒、イエ
ロー、マゼンタ、シアンの4色のインク22を保持した
ものである。キャリッジ62はガイド66に案内されて
往復運動する。記録用紙68はローラ70に巻き付けら
れ、ローラ70の回転とキャリッジ62の動きによっ
て、記録用紙68の全面にわたって画像が記録される。
The array head 50 includes recording heads 52a to 52d vertically stacked in four stages, and an ink supply unit 5 attached to the back of the recording heads 52a to 52d.
4a to 54d. Recording head units 52a-5
The support substrate 40 is provided between 2d and between the ink supply units 54a to 54d. Each of the recording head units 52a to 52d has an ink supply unit 54a to 54d.
d, black, yellow, magenta, and cyan inks 22 stored one by one are supplied, and ink droplets 48 of a predetermined color fly from the ink droplet ejection ports 36 based on the operation described in the first embodiment. . FIG. 13 shows a recording apparatus 60 on which the recording head 10 of the first embodiment is installed. In the recording device 60, the array head 50 shown in FIG. 12 is fixed to the carriage 62 and connected to the ink cartridge 64. The ink cartridge 64 holds four color inks 22 of black, yellow, magenta, and cyan. The carriage 62 reciprocates while being guided by the guide 66. The recording paper 68 is wound around a roller 70, and an image is recorded over the entire surface of the recording paper 68 by the rotation of the roller 70 and the movement of the carriage 62.

【0101】この場合、記録装置60では、キャリッジ
62によってアレイヘッド50が紙幅方向に移動し、第
1、第2実施形態の記録ヘッドからインク滴が記録用紙
68へ安定して飛翔することで高解像度の画像記録がで
きる。
In this case, in the recording apparatus 60, the array head 50 is moved in the paper width direction by the carriage 62, and the ink drops from the recording heads of the first and second embodiments stably fly onto the recording paper 68. Image recording of resolution can be performed.

【0102】[0102]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ノズル
を用いずに微小な液滴を吐出することが可能となるた
め、ノズルの目詰まりなどの問題を生じることなく、画
像の高解像度化の要求を満たすことができる。さらに、
振動発生手段の駆動周波数を前記振動発生手段上に発生
する残振動の周波数と同期させることによって、画像記
録開始時の振動波形に対し残振動の影響を低減できるの
で、吐出周期を短くでき、画像記録の高速化が可能とな
る。
As described above, according to the present invention, fine droplets can be ejected without using a nozzle, so that a problem such as clogging of a nozzle does not occur and the height of an image can be improved. The requirement for higher resolution can be satisfied. further,
By synchronizing the driving frequency of the vibration generating means with the frequency of the residual vibration generated on the vibration generating means, the influence of the residual vibration on the vibration waveform at the start of image recording can be reduced, so that the ejection cycle can be shortened, High-speed recording is possible.

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

【図1】本発明の第1実施形態に係る記録ヘッドの側面
図である。
FIG. 1 is a side view of a recording head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態に係る記録ヘッドの正面
図である。
FIG. 2 is a front view of the recording head according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施形態に係る記録ヘッドの振動
発生手段により弾性部材を振動させたときの様子を示し
た側面図である。
FIG. 3 is a side view illustrating a state in which an elastic member is vibrated by a vibration generating unit of the recording head according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1実施形態に係る弾性部材が曲げ振
動しているときの側面の拡大図である。
FIG. 4 is an enlarged view of a side surface when the elastic member according to the first embodiment of the present invention is bending and vibrating.

【図5】本発明の第1実施形態に係る弾性部材の先端部
近傍の正面拡大図である。
FIG. 5 is an enlarged front view of the vicinity of the distal end of the elastic member according to the first embodiment of the present invention.

【図6】キャピラリ波の状態を示す図5におけるX−X
線断面図である。
FIG. 6 is a view showing a state of a capillary wave, taken along line XX in FIG. 5;
It is a line sectional view.

【図7】キャピラリ波の状態を示す図5におけるX−X
線断面図である。
FIG. 7 is a view showing a state of a capillary wave, taken along line XX in FIG. 5;
It is a line sectional view.

【図8】(a)は、本発明の第1実施形態に係る振動発
生手段に対して信号発生手段から印加される駆動信号の
交番電圧波形を示す図であり、(b)は、振動発生手段
が前記駆動信号に基づいて振動する振動状態を示す図で
ある。
8A is a diagram showing an alternating voltage waveform of a drive signal applied from the signal generation unit to the vibration generation unit according to the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a vibration state in which a unit vibrates based on the drive signal.

【図9】(a)は、本発明の第1実施形態に係る振動発
生手段に対して信号発生手段から印加される駆動信号の
交番電圧波形を示す図であり、(b)は、振動発生手段
が前記駆動信号に基づいて振動する振動状態を示す図で
ある。
9A is a diagram illustrating an alternating voltage waveform of a drive signal applied from the signal generation unit to the vibration generation unit according to the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a vibration state in which a unit vibrates based on the drive signal.

【図10】本発明の第2実施形態に係る振動発生手段に
対して信号発生手段から印加される駆動信号の交番電圧
波形を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an alternating voltage waveform of a drive signal applied from a signal generation unit to a vibration generation unit according to a second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第2実施形態に係る振動発生手段の
前記駆動信号による振動状態を示す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a vibration state of the vibration generation unit according to the second embodiment of the present invention, which is caused by the drive signal.

【図12】本発明の第3実施形態に係る記録ヘッドを設
置した記録装置のアレイヘッドを示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing an array head of a printing apparatus provided with a print head according to a third embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第3実施形態に係る記録装置を示す
斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view showing a recording apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図14】従来例に係るノズルを用いない記録装置を示
す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a recording apparatus without a nozzle according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 記録ヘッド 12 弾性部材 16 振動発生手段 22 インク 48 インク滴 Reference Signs List 10 recording head 12 elastic member 16 vibration generating means 22 ink 48 ink droplet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 諏訪部 恭史 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 平潟 進 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasushi Suwabe 430 Nakaicho Sakai, Ashigara-gun, Kanagawa Green Tech Nakai Inside Fuji Xerox Co., Ltd. Inside

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 画像情報に対応して振動する振動発生手
段と、 前記振動発生手段の振動に応じて振動する片持ち梁構造
であるとともに、インクに接触している弾性部材と、を
備え、前記振動発生手段は弾性部材の表面に形成された
インク薄膜からインク滴を飛翔させる本振動の終了時か
ら次の本振動の開始までの間隔を、前記本振動の後に継
続する残振動の周期の整数倍とすることを特徴とする記
録ヘッド。
A vibration generating unit that vibrates in response to image information; a cantilever structure that vibrates in response to vibration of the vibration generating unit; and an elastic member that is in contact with ink. The vibration generating means sets an interval from the end of the main vibration for causing ink droplets to fly from the ink thin film formed on the surface of the elastic member to the start of the next main vibration to the cycle of the remaining vibration continued after the main vibration. A recording head characterized by being an integral multiple.
【請求項2】 画像情報に対応して振動する振動発生手
段と、 前記振動発生手段の振動に応じて振動する片持ち梁構造
であるとともに、インクに接触している弾性部材と、を
備え、前記振動発生手段は弾性部材の表面に形成された
インク薄膜からインク滴を飛翔させる本振動を、前記本
振動の周期の整数倍の周期で繰り返すことを特徴とする
記録ヘッド。
2. A vibration generating means that vibrates in response to image information, and an elastic member that has a cantilever structure that vibrates in response to vibration of the vibration generating means and is in contact with ink, A recording head according to claim 1, wherein said vibration generating means repeats a main vibration for causing ink droplets to fly from an ink thin film formed on a surface of the elastic member at a cycle of an integral multiple of the cycle of said main vibration.
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