JPH1170651A - Ink jet recording apparatus - Google Patents

Ink jet recording apparatus

Info

Publication number
JPH1170651A
JPH1170651A JP23487997A JP23487997A JPH1170651A JP H1170651 A JPH1170651 A JP H1170651A JP 23487997 A JP23487997 A JP 23487997A JP 23487997 A JP23487997 A JP 23487997A JP H1170651 A JPH1170651 A JP H1170651A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
ultrasonic
recording apparatus
jet recording
piezoelectric element
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP23487997A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Chiaki Tanuma
千秋 田沼
Shiro Saito
史郎 斉藤
Isao Amamiya
功 雨宮
Kenichi Mori
健一 森
Hitoshi Yagi
均 八木
Noriko Yamamoto
紀子 山本
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP23487997A priority Critical patent/JPH1170651A/en
Publication of JPH1170651A publication Critical patent/JPH1170651A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14008Structure of acoustic ink jet print heads

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stably eject ink droplets regardless of a change in use environmental temp. by regulating the liquid level of the ink in an ink holding chamber so as to compensate the converging position of ultrasonic waves fluctuated by a change in peripheral temp. SOLUTION: A lid plate 18 provided with a circular opening part 19 is constituted of bimetals (metals 181, 182). That is, the bimetals (metals 181, 182) are constituted so that the lid plate is curved inside when temp. rises and curved outside when temp. drops. Now, the liquid level of ink can be moved by utilizing that the liquid level of the ink by the surface tension at the opening part 19 is held to move the lid plate 18 up and down in the periphery of the opening part 19. Therefore, by the above mentioned constitution, an ink jet recording apparatus 10 can regulate the liquid surface of the ink so as to compensate the fluctuations of the focal distance of a Flesnel acoustic lens 141 by the change of the peripheral temp. (the temp. change of an ink liquid 15).

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、液体インクを液滴
化して被記録媒体上に飛翔させることにより画像を記録
するインクジェット記録装置に係わり、特には、圧電素
子から放射される超音波ビームの圧力によりインク滴を
吐出させて被記録媒体上に記録させ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 recording an image by forming liquid ink into liquid droplets and flying the liquid ink on a recording medium, and more particularly, to an ultrasonic beam emitted from a piezoelectric element. The present invention relates to an ink jet recording apparatus that records ink on a recording medium by discharging ink droplets by pressure.

【0002】[0002]

【従来の技術】液体インクを、インク滴とよばれる小さ
な粒子状にして被記録媒体状に飛翔させて画点を形成し
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。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、特公昭
56−9429号公報や特公昭61−59911号公報
等に開示されている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、および特公昭53−1
2138号公報等に開示されている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が代表的な
ものである。
2. Description of the Related Art An apparatus for recording an image by forming an image spot by forming liquid ink into small particles called ink droplets and flying on a recording medium has been put to practical use as an ink jet printer. To date, a number of ink jet printer systems have been devised. In particular, the pressure of steam generated by the heat of a heating element disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-9429 and Japanese Patent Publication No. 61-59911 is disclosed. Method of flying ink droplets by using
A method of flying an ink droplet by a pressure pulse due to displacement of a piezoelectric body disclosed in Japanese Patent No. 2138 or the like is typical.

【0003】しかし、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る方式を採用して
いるため、インク中の溶媒の揮発によって局部的にイン
クが濃縮しやすく、これが画素密度に対応した個別の細
いノズルの目詰まりの原因となる。
However, since these ink jet printers employ a method in which ink is ejected from the tip of a nozzle, the ink is easily concentrated locally due to volatilization of a solvent in the ink. This may cause clogging of thin nozzles.

【0004】これらの欠点を克服するために、薄膜の圧
電体から発生する超音波ビームの圧力を用いてインク液
面からインク滴を飛翔させるという、超音波を用いる方
式が提案されている(IBM TDB,vol.16,
No.4,1168頁(1973−10)、特開昭63
一162253号公報、特開昭63−166548号、
特開昭63−312157号公報、特開平2−1844
43号公報等参照)。この超音波方式は個別のドット毎
のノズルやインク流路間の隔壁を必要としない、いわゆ
るノズルレス方式であるために、ラインヘッド化する上
での大きな障害であった目詰まりの問題は解消される。
また、この方式では、非常に小さい径のインク滴を安定
に飛翔させることができるため、高解像度化にも適して
いる。
In order to overcome these drawbacks, there has been proposed a system using ultrasonic waves in which ink droplets fly from an ink liquid surface using the pressure of an ultrasonic beam generated from a thin-film piezoelectric material (IBM). TDB, vol.
No. 4,1168 (1973-10), JP-A-63
JP-A-162253, JP-A-63-166548,
JP-A-63-212157, JP-A-2-1844
43, etc.). Since this ultrasonic method is a so-called nozzleless method that does not require a nozzle for each individual dot or a partition between ink flow paths, the problem of clogging, which was a major obstacle in forming a line head, is solved. You.
In addition, this method can stably fly an ink droplet having a very small diameter, and is therefore suitable for high resolution.

【0005】しかし、従来の超音波方式のインクジェッ
ト記録装置では、広い温度範囲の使用環境下で、圧電素
子が発生する超音波ビームの放射圧を一定に保ち、イン
ク滴を安定に吐出させ、高画質な画像を得ることは困難
であった。
However, in a conventional ultrasonic ink jet recording apparatus, the radiation pressure of the ultrasonic beam generated by the piezoelectric element is kept constant under a wide operating temperature environment, and ink droplets are stably ejected to achieve a high pressure. It has been difficult to obtain high quality images.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解消しようとするものであり、超音波による放射圧でイ
ンク滴を飛翔させるインクジェット記録装置において、
使用環境温度の変化によらず、インク滴を安定に吐出さ
せることにより、高画質の画像を保つことを課題とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an ink jet recording apparatus which makes ink droplets fly by radiation pressure of ultrasonic waves is provided.
It is an object to maintain a high-quality image by stably ejecting ink droplets regardless of a change in a use environment temperature.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者らが鋭意研究したところ、超音波による放
射圧でインク滴を飛翔させるインクジェット記録装置に
おいて使用環境温度の変化によってインク滴が安定に吐
出・飛翔し得ない原因は、主として2つあることがわか
った。第1の主要原因は、使用環境温度の変化によって
インク液温度が変化する結果、超音波の集束位置(焦点
距離)が変動することに基づく。すなわち、インク液の
温度が低いほど、インク液内を伝播する超音波の速度は
遅くなり、焦点距離がそれだけ長くなり、インク液面上
に超音波が集束しないようになる。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have made intensive studies. It can be seen that there are mainly two causes of the inability to stably eject and fly. The first major cause is based on the fact that the focus position (focal length) of the ultrasonic wave fluctuates as a result of a change in the temperature of the ink liquid due to a change in the use environment temperature. That is, the lower the temperature of the ink liquid, the lower the velocity of the ultrasonic wave propagating in the ink liquid, the longer the focal length, and the less the ultrasonic wave is focused on the ink liquid surface.

【0008】そこで、本発明では、この第1の原因を取
り除いて、使用環境温度(周囲温度)の変化に拘わらず
安定にインク滴を吐出させるために、インクジェット記
録装置に、周囲温度の変化により変動する超音波の集束
位置を補償するように前記インク保持室内のインク液面
を調節する手段を設けた。
Therefore, in the present invention, in order to eliminate the first cause and stably eject ink droplets irrespective of a change in a use environment temperature (ambient temperature), an ink jet recording apparatus is provided with an ambient temperature change. Means is provided for adjusting the ink level in the ink holding chamber so as to compensate for the fluctuating focus position of the ultrasonic waves.

【0009】すなわち、本発明は、第1に、インク液を
保持するインク保持室と、前記インク液と音響的に接続
され、圧電素子を含む超音波発生手段と、前記超音波発
生手段を駆動する駆動手段と、前記超音波発生手段上に
形成され、前記超音波発生手段から発生される超音波を
前記インク液の液面近傍に集束させる超音波集束レンズ
部材を含む超音波集束手段とを具備するインクジェット
記録装置において、周囲温度の変化により変動する超音
波の集束位置を補償するように前記インク保持室内のイ
ンク液面を調節する手段を設けたことを特徴とするイン
クジェット記録装置を提供するものである。
That is, according to the present invention, first, an ink holding chamber for holding an ink liquid, an ultrasonic generating means acoustically connected to the ink liquid and including a piezoelectric element, and a drive of the ultrasonic generating means Driving means, and an ultrasonic focusing means including an ultrasonic focusing lens member formed on the ultrasonic generating means and focusing an ultrasonic wave generated from the ultrasonic generating means near a liquid surface of the ink liquid. An ink jet recording apparatus provided with means for adjusting an ink liquid level in the ink holding chamber so as to compensate for a focus position of an ultrasonic wave that fluctuates due to a change in ambient temperature. Things.

【0010】前記インク液面調節手段は、超音波が集束
する位置に開口を有する、前記インク保持室の蓋板を含
み、該蓋板がバイメタルにより構成することによって提
供することができる。
The ink level adjusting means may be provided by including a lid plate of the ink holding chamber having an opening at a position where the ultrasonic wave is focused, and the lid plate is made of a bimetal.

【0011】あるいは、前記インク液面調節手段は、超
音波が集束する位置に開口を有する、前記インク保持室
の蓋板と、周囲温度の変化により伸縮する、前記インク
保持室の側壁と、この側壁の該伸縮に応答して該蓋板を
移動させるてこ部材により構成することもできる。
Alternatively, the ink liquid level adjusting means includes a lid plate of the ink holding chamber having an opening at a position where the ultrasonic wave is focused, and a side wall of the ink holding chamber which expands and contracts due to a change in ambient temperature. It can also be constituted by a lever member that moves the lid plate in response to the expansion and contraction of the side wall.

【0012】使用環境温度の変化によってインク滴が安
定に吐出・飛翔し得ない原因の第2は、圧電素子の電気
的インピーダンスが周囲温度変化に比例して変動するこ
とに基づく。すなわち、超音波ビームの強度は、圧電素
子に印加される電圧と圧電素子の電気的インピーダンス
によって決定される電力とほぼ線形的な関係を有する
が、この圧電素子の電気的インピーダンスが周囲温度の
変化により変動する結果、超音波ビームの強度が変化
し、安定なインク滴の吐出・飛翔が達成し得ないことが
わかった。
A second cause of the inability of the ink droplet to be stably ejected and fly due to a change in the use environment temperature is based on the fact that the electrical impedance of the piezoelectric element fluctuates in proportion to the change in the ambient temperature. That is, the intensity of the ultrasonic beam has an almost linear relationship with the voltage applied to the piezoelectric element and the power determined by the electrical impedance of the piezoelectric element. As a result, the intensity of the ultrasonic beam was changed, and it was found that stable ejection and flying of ink droplets could not be achieved.

【0013】そこで、本発明では、周囲温度の変化によ
る前記圧電素子の電気的インピーダンスの変動を補償す
るように前記圧電素子のインピーダンスと逆符号の温度
係数を有する回路素子を介して圧電素子を駆動するよう
にした。
Therefore, according to the present invention, the piezoelectric element is driven via a circuit element having a temperature coefficient having a sign opposite to that of the impedance of the piezoelectric element so as to compensate for a change in the electrical impedance of the piezoelectric element due to a change in ambient temperature. I did it.

【0014】すなわち、本発明は、第2に、インク液を
保持するインク保持室と、前記インク液と音響的に接続
され、圧電素子を含む超音波発生手段と、前記超音波発
生手段を駆動する駆動手段と、前記超音波発生手段上に
形成され、前記超音波発生手段から発生される超音波を
前記インク液の液面近傍に集束させる超音波集束レンズ
部材を含む超音波集束手段とを具備するインクジェット
記録装置において、前記駆動手段が、周囲温度の変化に
よる前記圧電素子の電気的インピーダンスの変動を補償
するように前記圧電素子のインピーダンスと逆符号の温
度係数を有する回路素子を介して、前記圧電素子に接続
されていることを特徴とするインクジェット記録装置を
提供する。前記回路素子は、好ましくはキャパシタまた
は抵抗素子により、より好ましくはキャパシタにより構
成することができる。
That is, according to the present invention, secondly, there is provided an ink holding chamber for holding an ink liquid, ultrasonic generating means acoustically connected to the ink liquid and including a piezoelectric element, and driving the ultrasonic generating means. Driving means, and an ultrasonic focusing means including an ultrasonic focusing lens member formed on the ultrasonic generating means and focusing an ultrasonic wave generated from the ultrasonic generating means near a liquid surface of the ink liquid. In the ink jet recording apparatus provided, the driving means, via a circuit element having a temperature coefficient of the opposite sign to the impedance of the piezoelectric element so as to compensate for the variation of the electrical impedance of the piezoelectric element due to a change in ambient temperature, There is provided an ink jet recording apparatus which is connected to the piezoelectric element. The circuit element can be constituted preferably by a capacitor or a resistance element, and more preferably by a capacitor.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。全図にわたり、同一箇所は同一符
号で示してあるので、図面毎のその繰り返しの詳細な記
述は以下の説明から省略されていることがある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Throughout the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and a detailed description of such repetition for each drawing may be omitted from the following description.

【0016】まず、図1〜図7を参照して、周囲温度の
変化により変動する超音波の集束位置を補償するように
前記インク保持室内のインク液面を調節する手段を設け
た本発明のインクジェット記録装置の実施の形態を説明
する。
First, referring to FIGS. 1 to 7, the present invention is provided with a means for adjusting the ink liquid level in the ink holding chamber so as to compensate for the focus position of the ultrasonic wave which fluctuates due to a change in ambient temperature. An embodiment of the ink jet recording apparatus will be described.

【0017】図1は、本発明の一実施の形態に係わるイ
ンクジェット記録装置を示す断面図であり、図2は、図
1に示す装置において蓋板18とインク液を除いた部分
の平面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a portion of the apparatus shown in FIG. 1 excluding a cover plate 18 and an ink liquid. is there.

【0018】図1〜図2に示すインクジェット記録装置
10は、シングルヘッドタイプのものである。このイン
クジェット記録装置10は、超音波発生手段を構成する
圧電素子13を好適な接着剤12を介して支持体11上
に有する。圧電素子13の上には超音波集束手段14が
設けられている。インク液15を収容・保持するインク
液保持室16は、側壁171〜174によって構成され
る周囲壁17と、円形の開口部19を穿設した蓋板18
から構成される。
The ink jet recording apparatus 10 shown in FIGS. 1 and 2 is of a single head type. This ink jet recording apparatus 10 has a piezoelectric element 13 constituting an ultrasonic wave generating means on a support 11 via a suitable adhesive 12. Ultrasonic focusing means 14 is provided on the piezoelectric element 13. An ink liquid holding chamber 16 for storing and holding the ink liquid 15 includes a peripheral wall 17 formed by side walls 171 to 174 and a lid plate 18 having a circular opening 19 formed therein.
Consists of

【0019】支持体11は、ガラス等で形成することが
できる。支持体11上に接着剤12を介して設けられて
いる圧電素子13は、超音波を発生し得るものであれ
ば、特に制限されるものではない。圧電素子13は、平
板状圧電体131とその両面にそれぞれ全面的に形成さ
れた電極132および133からなる。圧電体131を
構成する圧電材料としては、例えば、ZnO、Pb(Z
rTi)O3 、LiNbO3 、水晶、フッ化ビニリデン
と三フッ化エチレンとの共重合体のような圧電性高分子
等を例示することができる。また、電極132および1
33は、チタン、ニッケル、アルミニウム、銅、金等を
蒸着やスパッタにより薄膜として形成することができる
し、めっき法によっても形成することができる。あるい
は、これら電極132、133は、銀ぺーストをスクリ
ーン印刷により塗布して焼結する焼き付け法により形成
することもできる。圧電素子13は、両電極132、1
33を介して圧電体131に電圧を印加して圧電体13
1を共振させることによって超音波を発生する。
The support 11 can be made of glass or the like. The piezoelectric element 13 provided on the support 11 via the adhesive 12 is not particularly limited as long as it can generate ultrasonic waves. The piezoelectric element 13 includes a plate-shaped piezoelectric body 131 and electrodes 132 and 133 formed entirely on both surfaces thereof. Examples of the piezoelectric material constituting the piezoelectric body 131 include ZnO, Pb (Z
rTi) O 3 , LiNbO 3 , quartz, piezoelectric polymers such as a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride, and the like. Also, the electrodes 132 and 1
33 can be formed as a thin film by vapor deposition or sputtering of titanium, nickel, aluminum, copper, gold, or the like, and can also be formed by plating. Alternatively, the electrodes 132 and 133 can be formed by a baking method in which silver paste is applied by screen printing and sintered. The piezoelectric element 13 has two electrodes 132, 1
A voltage is applied to the piezoelectric body 131 via the
1 is resonated to generate ultrasonic waves.

【0020】圧電素子13の圧電材料の種類、形状によ
って発生する超音波の周波数が異なり、周波数の大きさ
によって飛翔するインク滴(図示せず)の径が変化す
る。インク滴径が小さいほど高解像度(高画質)の画像
が得られる。高画質の画像を得るためには、インク滴径
を3〜150μmとすることが好ましい。このようなイ
ンク滴径を得るためには、圧電素子13の共振周波数が
10〜500MHz程度となるように圧電体材料や形状
を選択することが好ましい。
The frequency of the generated ultrasonic waves varies depending on the type and shape of the piezoelectric material of the piezoelectric element 13, and the diameter of the flying ink droplet (not shown) varies depending on the magnitude of the frequency. The smaller the ink droplet diameter, the higher the resolution (high quality) of the image. In order to obtain a high quality image, it is preferable that the diameter of the ink droplet is 3 to 150 μm. In order to obtain such an ink droplet diameter, it is preferable to select the piezoelectric material and shape so that the resonance frequency of the piezoelectric element 13 is about 10 to 500 MHz.

【0021】本発明において、超音波集束手段は、圧電
素子13から発生された超音波を圧電素子13からこれ
と音響的に接続されるインク15の液面(図1における
インク液保持室の蓋板18の開口部19)に集束させる
ものであれば特に制限されず、図1に示すようなフレネ
ル音響レンズ141を用いることができる。フレネル音
響レンズ141は、板状体にフレネル輪帯理諭に基づい
て複数の円環状溝(図1においては、溝142〜14
4)を同心状に設けることによって形成することができ
る。このような音響レンズ141は、圧電素子13の音
響インピーダンスとインク液15の音響インピーダンス
の中間の音響インピーダンスを有する材料で形成する
と、超音波の減衰を低減できるので、好ましい。
In the present invention, the ultrasonic focusing means converts the ultrasonic wave generated from the piezoelectric element 13 from the piezoelectric element 13 to the liquid surface of the ink 15 acoustically connected thereto (the lid of the ink liquid holding chamber in FIG. 1). There is no particular limitation as long as the light is focused on the opening 19) of the plate 18, and a Fresnel acoustic lens 141 as shown in FIG. 1 can be used. The Fresnel acoustic lens 141 includes a plurality of annular grooves (grooves 142 to 14 in FIG.
4) can be formed by providing concentrically. Such an acoustic lens 141 is preferably formed of a material having an acoustic impedance intermediate between the acoustic impedance of the piezoelectric element 13 and the acoustic impedance of the ink liquid 15 because attenuation of ultrasonic waves can be reduced.

【0022】本発明において、インク液15は、その液
面に集束された超音波ビームの圧力によってインク滴が
吐出して、被記録媒体上に画像を記録するものであれば
特に制限されずに用いられる。例えば、溶媒にとして水
を用いた染料インク、顔料インクも使用できるが、耐水
性、退色性に優れた顔料インクを用いることが望まし
い。
In the present invention, the ink liquid 15 is not particularly limited as long as an ink droplet is ejected by the pressure of the ultrasonic beam focused on the liquid surface to record an image on a recording medium. Used. For example, a dye ink and a pigment ink using water as a solvent can be used, but it is desirable to use a pigment ink having excellent water resistance and fading property.

【0023】インク液15を収容・保持するインク液保
持室16の蓋板18に形成されている開口部19は、前
記音波集束手段14の焦点位置に位置する。インク滴
は、この開口部19から吐出する。開口部19が狭けれ
ば、インク液の供給が変化しても表面張力によってイン
ク液面を開口部19の位置に保持することが可能とな
る。開口部19を狭くするほどインク液面の保持力も大
きくなるが、開口部19の幅を吐出させるインク滴の大
きさの3倍の幅よりも大きくすることが望ましい。こう
することによって、超音波集束手段14により集束され
た超音波がインク液面を盛り上げメニスカスを形成し、
このメニスカスの頂点からインク滴が飛翔する際に、メ
ニスカスの成長を円滑に行わせることができる。図1〜
図2に示すインクジェット記録装置は、1箇所からイン
ク滴を吐出させるため、開口部19は円形であり、その
直径が上記幅に相当する。開口部19の直径が、1.5
mm以下であれば表面張力で十分なインク液保持力を得
ることができ、1mm以下であれば、より強力なインク
液保持力を得ることができる。
An opening 19 formed in the cover plate 18 of the ink liquid holding chamber 16 for containing and holding the ink liquid 15 is located at the focal point of the sound wave focusing means 14. The ink droplet is ejected from the opening 19. If the opening 19 is narrow, it becomes possible to maintain the ink liquid level at the position of the opening 19 by the surface tension even if the supply of the ink liquid changes. The narrower the opening 19 is, the greater the ink liquid level holding force is. However, it is desirable that the width of the opening 19 be larger than three times the size of the ink droplet to be ejected. By doing so, the ultrasonic waves focused by the ultrasonic focusing means 14 raise the ink surface to form a meniscus,
When the ink droplet flies from the top of the meniscus, the meniscus can be smoothly grown. Figure 1
In the ink jet recording apparatus shown in FIG. 2, the opening 19 has a circular shape in order to eject ink droplets from one place, and the diameter thereof corresponds to the above width. When the diameter of the opening 19 is 1.5
If it is less than 1 mm, a sufficient ink liquid holding force can be obtained by the surface tension, and if it is 1 mm or less, a stronger ink liquid holding force can be obtained.

【0024】インクジェット記録装置10は、上述の構
成部材に加えて、温度の変化による超音波集束位置(焦
点距離)の変動に応じてこれを補償してインク液面を調
節する手段が設けられている。
The ink jet recording apparatus 10 is provided with, in addition to the components described above, means for adjusting the ink liquid level by compensating for a change in the ultrasonic focus position (focal length) due to a change in temperature. I have.

【0025】上にも述べたように、超音波集束位置変動
の主要因は、インク液の温度変化に伴う、インク液中を
伝播する音波の速度変化である。例えば、水性インクで
は、5℃のインク液中の音速は1450m/秒である
が、20℃では1500m/秒に増加する。かくして、
例えば焦点距離が2.6mm(20℃)の場合、インク
液15の温度が5℃になると、焦点距離は2.7mmと
0.1mm延びる。(このような関係は、実用的なイン
ク液の温度範囲(5℃〜40℃)でほぼ比例関係にあ
る。)したがって、この場合、インク液の温度が変化し
た際に、インク滴を効率よく安定に吐出させるために
は、インク液面を0.1mm上げる必要がある。逆に、
インク液15の温度が上昇した場合には、それに応じて
インク液面を下げる必要がある。このようなインク液面
の移動は、蓋板18の開口部19における表面張力によ
りインク液面が保持されることを利用して、蓋板18を
少なくともその開口部18周辺で上下に移動させること
より、インク液面を移動させることができる。なお、イ
ンク室16内のインク液15に適当な負圧が加わるよう
にインクタンクを設置することにより、さらにインク液
面は安定に移動できる。
As described above, the main factor of the fluctuation of the ultrasonic focusing position is a change in the speed of the sound wave propagating in the ink liquid due to a change in the temperature of the ink liquid. For example, in the case of the aqueous ink, the sound speed in the ink liquid at 5 ° C. is 1450 m / sec, but increases to 1500 m / sec at 20 ° C. Thus,
For example, when the focal length is 2.6 mm (20 ° C.) and the temperature of the ink liquid 15 reaches 5 ° C., the focal length increases to 2.7 mm and 0.1 mm. (Such a relationship is almost proportional in a practical ink liquid temperature range (5 ° C. to 40 ° C.).) Therefore, in this case, when the temperature of the ink liquid changes, the ink droplets are efficiently formed. For stable ejection, it is necessary to raise the ink level by 0.1 mm. vice versa,
When the temperature of the ink liquid 15 rises, it is necessary to lower the ink liquid level accordingly. Such movement of the ink liquid level is achieved by moving the lid plate 18 up and down at least around the opening 18 by utilizing the fact that the ink liquid level is held by the surface tension at the opening 19 of the lid plate 18. Thus, the ink level can be moved. By installing the ink tank so that an appropriate negative pressure is applied to the ink liquid 15 in the ink chamber 16, the ink liquid surface can move more stably.

【0026】図1〜図2に示すインクジェット記録装置
10においては、蓋板18がバイメタル(メタル181
と182)で構成されている。このようなバイメタル
は、温度変化により屈曲が起こる金属材料の組合わせで
あれば、特に制限されないが、黄銅(30〜40%亜
鉛)と34%ニッケル鋼との組合わせ、黄銅(30〜4
0%亜鉛)とアンバー(36%ニッケル鋼)との組合わ
せ、モネルメタル(ニッケル銅合金)と34〜42%ニ
ッケル鋼との組合わせ、20%ニッケル鋼と42〜54
%ニッケル鋼との組合わせ等を好ましく例示することが
できる。いうまでもなく、温度が上昇したとき蓋板18
が内側に湾曲し、温度が低下したとき蓋板18が外側に
湾曲するようにバイメタルを構成する。かくして、周囲
温度の変化(インク液15の温度変化)による焦点距離
の変動を補償するようにインク液面が調節される。
In the ink jet recording apparatus 10 shown in FIGS. 1 and 2, the cover plate 18 is made of a bimetal (metal 181).
And 182). Such a bimetal is not particularly limited as long as it is a combination of metal materials that bends due to a change in temperature. However, a combination of brass (30 to 40% zinc) and 34% nickel steel, and a combination of brass (30 to 4
0% zinc) and amber (36% nickel steel), Monel metal (nickel copper alloy) and 34-42% nickel steel, 20% nickel steel and 42-54
% Nickel steel and the like can be preferably exemplified. Needless to say, when the temperature rises,
Are bent inward, and the bimetal is configured so that the lid plate 18 is bent outward when the temperature decreases. Thus, the ink liquid level is adjusted so as to compensate for a change in the focal length due to a change in the ambient temperature (a change in the temperature of the ink liquid 15).

【0027】図3は、温度変化に応じてインク液面を調
節する手段が異なる以外は図1に示すインクジェット記
録装置と同様の構成の別のインクジェット記録装置の断
面を概略的に示し、図4は、図3における記録装置から
蓋板18およびインク液15を除いた部分の平面図であ
る。このインクジェット装置30においては、インク液
室16の上蓋18は、通常の例えばステンレス鋼からな
る板状体で構成される。
FIG. 3 schematically shows a cross section of another ink jet recording apparatus having the same structure as that of the ink jet recording apparatus shown in FIG. 1 except that the means for adjusting the ink level according to the temperature change is different. FIG. 4 is a plan view of a portion of the recording apparatus in FIG. 3 from which a cover plate 18 and an ink liquid 15 are removed. In the ink jet device 30, the upper lid 18 of the ink liquid chamber 16 is formed of a normal plate-like body made of, for example, stainless steel.

【0028】さて、図3〜図4に示すインクジェット記
録装置30においては、インク液室16の周囲側壁17
1〜174の内側にこれと隣接して、側壁171〜17
4が温度変化によって伸縮したときに、てこの原理で蓋
板18を下げ、上げさせるてこ部材31〜34が設けら
れている。これらてこ部材31〜34は、それぞれ周囲
側壁171〜174の内側露出表面とほぼ同じ高さおよ
び長さを有する板状体からなり、その上端面は蓋板18
に、その下端面はフレネルレンズ141に接合されてい
る。それぞれのてこ部材31〜34には、その上側にヒ
ンジの作用をなす薄肉部が形成されている(図3におい
て、薄肉部311および331が示されているが、これ
と同様の薄肉部がてこ部材32および34にも設けられ
ている)。この場合、側壁17は熱膨張係数の大きな材
料で形成し、てこ部材31〜34は、線熱膨張係数の小
さな材料で形成することが好ましい。
Now, in the ink jet recording apparatus 30 shown in FIGS.
1 to 174, adjacent to the side walls 171 to 17
Lever members 31 to 34 for lowering and raising the cover plate 18 based on the principle of leverage when 4 expands and contracts due to a temperature change are provided. Each of the lever members 31 to 34 is formed of a plate having substantially the same height and length as the inner exposed surfaces of the peripheral side walls 171 to 174.
The lower end face is joined to the Fresnel lens 141. Each of the lever members 31 to 34 is formed with a thin portion acting as a hinge on the upper side thereof (thin portions 311 and 331 are shown in FIG. 3, but the same thin portion is used as a lever). It is also provided on members 32 and 34). In this case, the side wall 17 is preferably formed of a material having a large coefficient of thermal expansion, and the lever members 31 to 34 are preferably formed of a material having a small coefficient of linear thermal expansion.

【0029】温度上昇により側壁17がてこ部材31〜
34よりも延びると、てこ部材31〜34の作用により
蓋板18は下方に押し下げられ、反対に温度低下により
側壁がてこ部材31〜34より縮むと、てこ部材31〜
34の作用により蓋板18は上方に押し上げられる。か
くして、周囲温度の変化(インク液15の温度変化)に
よる焦点距離の変動を補償するようにインク液面が調節
される。
When the temperature rises, the side wall 17 is moved to the lever members 31-31.
When it extends beyond 34, the lid plate 18 is pushed down by the action of the lever members 31-34, and conversely, when the side wall shrinks from the lever members 31-34 due to a temperature drop, the lever members 31-34.
By the action of 34, the cover plate 18 is pushed upward. Thus, the ink liquid level is adjusted so as to compensate for a change in the focal length due to a change in the ambient temperature (a change in the temperature of the ink liquid 15).

【0030】図5〜図7は、アレイ状に区分された圧電
素子を有するインクジェット記録装置を示すものであっ
て、図5は、その概略斜視図を、図6は、圧電素子およ
び超音波集束手段についての図5のY−Z面に沿った中
央断面図を、図7は、圧電素子および超音波集束手段に
ついての図5のX−Z面に沿った断面図を示す。
FIGS. 5 to 7 show an ink jet recording apparatus having piezoelectric elements divided into an array, FIG. 5 is a schematic perspective view thereof, and FIG. 6 is a view showing the piezoelectric elements and ultrasonic focusing. FIG. 7 is a cross-sectional view of the means taken along the YZ plane of FIG. 5, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the piezoelectric element and the ultrasonic focusing means taken along the XZ plane of FIG.

【0031】すなわち、このインクジェット記録装置5
0は、全体的に直方体形状を有し、超音波集束手段を構
成する圧電素子43を支持体(基板)11上に有する。
この圧電素子53は、図1〜図2に関して説明した圧電
素子13と同様の圧電材料で形成された平板状圧電体5
31を含む。
That is, the ink jet recording apparatus 5
Numeral 0 has a rectangular parallelepiped shape as a whole, and has a piezoelectric element 43 constituting an ultrasonic focusing means on a support (substrate) 11.
The piezoelectric element 53 is a flat piezoelectric member 5 made of the same piezoelectric material as the piezoelectric element 13 described with reference to FIGS.
31.

【0032】圧電体531の下面には、図6に最もよく
示されているように、互いに分離した複数のストライプ
状個別電極(図6中24個の個別電極532a〜532
x)が、それぞれ、X方向(副走査方向に相当)におけ
る圧電体531の幅と同等の長さに形成されている(以
下、個別電極を総称して個別電極532ということがあ
る)。圧電体531は、これら個別電極532により、
機能的に複数の圧電素子に区分されることとなる。他
方、圧電体531の上面には、一体の共通電極533が
全面に渡って形成されている。
As shown best in FIG. 6, on the lower surface of the piezoelectric body 531, a plurality of striped individual electrodes (24 individual electrodes 532a to 532 in FIG.
x) are formed to have the same length as the width of the piezoelectric body 531 in the X direction (corresponding to the sub-scanning direction) (hereinafter, the individual electrodes may be collectively referred to as individual electrodes 532). The piezoelectric body 531 is formed by these individual electrodes 532.
It is functionally divided into a plurality of piezoelectric elements. On the other hand, on the upper surface of the piezoelectric body 531, an integral common electrode 533 is formed over the entire surface.

【0033】この圧電素子53の上に形成される超音波
集束手段54としてのフレネル音響レンズ541は、そ
の中央から対称的な位置に一対毎にフレネルの輪帯理論
に基づいて所定のピッチで複数の溝(図5および図7に
おいては、6つの溝542〜547であり、542と5
43、544と545、546と547とがそれぞれ対
称的に形成されている)が、各個別電極532により区
分された圧電素子の配列方向(Y方向:主走査方向に相
当)に平行に形成されている。各溝の深さは、溝の上面
と底面から照射される超音波の位相を半波長シフトさせ
るように、それぞれレンズ541中の超音波の波長の
(2m+1)/4倍(mは0以上の整数)に近い値に設
定されている。溝542〜547は、個別電極532に
より区分形成された圧電素子の配列方向(Y方向:主走
査方向に相当)に平行に形成される。
A plurality of Fresnel acoustic lenses 541 as ultrasonic focusing means 54 formed on the piezoelectric element 53 are arranged at a predetermined pitch based on the Fresnel's ring theory at a symmetrical position from the center thereof. 5 (FIGS. 5 and 7 show six grooves 542 to 547, and 542 and 5
43, 544 and 545, 546 and 547 are formed symmetrically, respectively) in parallel with the arrangement direction of the piezoelectric elements divided by the individual electrodes 532 (Y direction: corresponding to the main scanning direction). ing. The depth of each groove is (2m + 1) / 4 times (m is 0 or more) the wavelength of the ultrasonic wave in the lens 541 so that the phase of the ultrasonic wave emitted from the top and bottom surfaces of the groove is shifted by a half wavelength. (Integer). The grooves 542 to 547 are formed in parallel with the arrangement direction (Y direction: corresponding to the main scanning direction) of the piezoelectric elements divided and formed by the individual electrodes 532.

【0034】また、支持体11の一端部側には、圧電体
531の下面に形成された各個別電極532と同じ間隔
で複数のアレイ電極55が形成されており、この支持体
11上の各アレイ電極55と圧電体531下面上の各個
別電極532とは、導電性接着剤を介して整合して圧着
され、電気的に接続されている。支持体11上のアレイ
電極55は、支持体11の端部上に配置された駆動回路
56、57にボンディングワイヤ58によって接続さ
れ、圧電体531の上面に形成された共通電極533
も、図示しない配線により、駆動回路56、57に接続
されている。
A plurality of array electrodes 55 are formed at one end of the support 11 at the same intervals as the individual electrodes 532 formed on the lower surface of the piezoelectric body 531. The array electrode 55 and the individual electrodes 532 on the lower surface of the piezoelectric body 531 are aligned and crimped via a conductive adhesive, and are electrically connected. The array electrode 55 on the support 11 is connected to driving circuits 56 and 57 disposed on the end of the support 11 by bonding wires 58, and a common electrode 533 formed on the upper surface of the piezoelectric body 531.
Are connected to the drive circuits 56 and 57 by wiring (not shown).

【0035】このようなインクジェット記録装置50の
場合、Y−Z平面においては図6に示すように音響レン
ズで超音波を集束させ、X−Z平面においては図7に示
す複数の連続した個別電極群(図7では、532a〜5
32eの5個の個別電極)に各圧電素子から発生される
超音波の位相がインク液面の一点で同位相となるような
タイミングで同時駆動させることによりインク滴(図示
せず)をインク液面から飛翔させることができる。この
場合、同時駆動電極群を複数個設定することでインク滴
を同時に複数箇所から飛翔させることができる。
In the case of such an ink jet recording apparatus 50, an ultrasonic lens is focused by an acoustic lens on the YZ plane as shown in FIG. 6, and a plurality of continuous individual electrodes shown in FIG. Group (532a-5 in FIG. 7)
The ink droplets (not shown) are simultaneously driven on the five individual electrodes 32e at timings such that the phases of the ultrasonic waves generated from the respective piezoelectric elements become the same at one point on the ink liquid surface. Can fly from the surface. In this case, by setting a plurality of simultaneous drive electrode groups, ink droplets can be caused to fly from a plurality of places at the same time.

【0036】図5〜図7に示すインクジェット記録装置
において、その蓋板18を、図1〜図2に関して説明し
たようにバイメタルで構成するか、あるいは、図3〜図
4に関して説明したようにインク室16の内壁面に隣接
しててこ部材32〜33(図5〜図7において図示せ
ず)を設けることにより、図1〜図2または図3〜図4
に関してそれぞれ説明した効果と同様の効果が得られ
る。
In the ink jet recording apparatus shown in FIGS. 5 to 7, the cover plate 18 is made of bimetal as described with reference to FIGS. By providing the lever members 32 to 33 (not shown in FIGS. 5 to 7) adjacent to the inner wall surface of the chamber 16, FIGS.
The same effects as those described above can be obtained.

【0037】なお、図5〜図7に示すようにアレイ状に
配置された圧電素子を有するインクジェット記録装置に
おいては、図1〜図4に示すシングルヘッドタイプのイ
ンクジェット記録装置にに比べ次のような利点がある。
In an ink jet recording apparatus having piezoelectric elements arranged in an array as shown in FIGS. 5 to 7, the following is compared with the single head type ink jet recording apparatus shown in FIGS. There are significant advantages.

【0038】すなわち、シングルヘッドを用いて二次元
の画像を形成する場合、通常被記録媒体の移動方向に対
して垂直方向にヘッド自体を機械的に移動させている。
この方法では、機械的な振動が生じたり、あるいは画素
密度を高める場合にはヘッドの移動に微細な調整や、複
雑な制御が必要となり装置の複雑化、大型化を招く等の
問題が生じる得る。これに対し、図5〜図7に示すイン
クジェット記録装置におけるようにアレイ状に圧電素子
を配置した場合には、電子制御によってインク滴の飛翔
位置を制御できるため、上述の問題を回避できる。
That is, when a two-dimensional image is formed using a single head, the head itself is usually moved mechanically in a direction perpendicular to the moving direction of the recording medium.
In this method, when mechanical vibration is generated or when the pixel density is increased, fine adjustment or complicated control is required for the movement of the head, which may cause problems such as an increase in complexity and size of the apparatus. . On the other hand, when the piezoelectric elements are arranged in an array as in the ink jet recording apparatus shown in FIGS. 5 to 7, the flying position of the ink droplet can be controlled by electronic control, so that the above problem can be avoided.

【0039】すなわち、例えば、所定の一点からインク
液を飛翔させるために同時駆動電極群(図6の個別電極
の内の例えば電極532a〜532e)を電極532c
直上のインク液面で超音波の位相が同位相となるような
タイミングで駆動させる。次に、電極532b〜532
fからなる電極群を電極532d直上のインク液面で超
音波の位相が同位相となるようなタイミングで駆動させ
れば、個別電極1個分だけインク滴の飛翔位置をシフト
さることができる。
That is, for example, a simultaneous drive electrode group (for example, the electrodes 532a to 532e of the individual electrodes in FIG. 6) is used to fly the ink liquid from a predetermined point.
The ultrasonic wave is driven at a timing such that the phase of the ultrasonic wave becomes the same on the ink level immediately above. Next, the electrodes 532b to 532
If the electrode group consisting of f is driven at such a timing that the phase of the ultrasonic wave becomes the same on the ink liquid level immediately above the electrode 532d, the flying position of the ink droplet can be shifted by one individual electrode.

【0040】このときのインク液面での超音波の集束
は、インク液面での集束がインク滴が飛翔するために必
要な程度の集束であれば、超音波集束手段の焦点がイン
ク液面と異なっていても構わない。具体的には、インク
液面及び集束手段間の距離と、焦点距雌との差Δdがイ
ンク液15中の超音波の波長λに対してλ≦Δd≦20
λの範囲にあれば実質的にインク液面に超音波が集束し
ているといえる。
At this time, the focus of the ultrasonic wave on the ink liquid surface is such that if the focus on the ink liquid surface is of a degree necessary for the ink droplet to fly, the focal point of the ultrasonic focusing means will be It may be different. Specifically, the difference Δd between the distance between the ink liquid surface and the focusing means and the focal length female is λ ≦ Δd ≦ 20 with respect to the wavelength λ of the ultrasonic wave in the ink liquid 15.
If it is in the range of λ, it can be said that the ultrasonic wave is substantially focused on the ink liquid surface.

【0041】図5〜図7に示すような超音波集束手段5
4を持つインクジェット記録装置の場合、インク滴を複
数箇所から吐出させることが可能であり、図5に示すよ
うに、開口部19をスリット状に形成することもでき
る。このように開口部19がスリットの場合においても
スリットの幅は1.5mm以下であれば表面張力で十分
なインク液の保持力を得ることができ、1mm以下であ
れば、より強力なインク液保持力を得ることができる。
スリット状開口部19の長さは特に制限されないが、通
常300mm以下のものが用いられる。
Ultrasonic focusing means 5 as shown in FIGS.
In the case of an ink jet recording apparatus having four, it is possible to discharge ink droplets from a plurality of locations, and the opening 19 can be formed in a slit shape as shown in FIG. Thus, even when the opening 19 is a slit, if the width of the slit is 1.5 mm or less, a sufficient ink liquid holding force can be obtained with surface tension. If the width is 1 mm or less, a stronger ink liquid can be obtained. A holding force can be obtained.
The length of the slit-shaped opening 19 is not particularly limited, but is usually 300 mm or less.

【0042】次に、図8〜図17を参照して、周囲温度
の変化による前記圧電素子の電気的インピーダンスの変
動を補償するように前記圧電素子のインピーダンスと逆
符号の温度係数を有する回路素子を介して圧電素子を駆
動するように構成した本発明のインクジェット記録装置
に係る実施の形態を説明する。
8 to 17, a circuit element having a temperature coefficient having a sign opposite to that of the impedance of the piezoelectric element so as to compensate for a change in the electrical impedance of the piezoelectric element due to a change in ambient temperature. An embodiment according to the ink jet recording apparatus of the present invention, which is configured to drive a piezoelectric element via the device, will be described.

【0043】図8は、本発明に係わるインクジェット記
録装置の一例を示す構成断面図であり、図9は、図8に
示すインクジェット記録装置において、蓋板18および
インク液15を除いた部分の平面図を示す。
FIG. 8 is a sectional view showing the structure of an example of the ink jet recording apparatus according to the present invention. FIG. 9 is a plan view of the ink jet recording apparatus shown in FIG. The figure is shown.

【0044】図8〜図9に示すインクジェット記録装置
80は、以後詳述する補正回路素子を除いて図1に示す
インクジェット記録装置10と同様の構成を有する。す
なわち、このインクジェット記録装置80も、図1〜図
2に示すインクジェット記録装置10に関して詳細に説
明したように、超音波発生手段を構成する圧電素子13
を好適な接着剤(図示せず)を介して支持体11上に有
し、圧電素子13の上には超音波集束手段14が設けら
れている。同様に、インク液15を収容・保持するイン
ク液保持室16は、外側の周囲側壁17と、円形の開口
部19を穿設した蓋板18から構成される。ただし、蓋
板18は、バイメタルではなく、図3〜図4に関して説
明したように、ステンレス鋼等の通常の材料で形成され
ている。以下、補正回路部を除いた装置部分を記録部と
いうこととする。
The ink jet recording apparatus 80 shown in FIGS. 8 and 9 has the same configuration as the ink jet recording apparatus 10 shown in FIG. That is, as described in detail with respect to the ink jet recording apparatus 10 shown in FIGS.
On the support 11 via a suitable adhesive (not shown), and an ultrasonic focusing means 14 is provided on the piezoelectric element 13. Similarly, the ink liquid holding chamber 16 for storing and holding the ink liquid 15 is composed of an outer peripheral side wall 17 and a lid plate 18 having a circular opening 19 formed therein. However, the cover plate 18 is not formed of a bimetal but is formed of a normal material such as stainless steel as described with reference to FIGS. Hereinafter, the device portion excluding the correction circuit portion is referred to as a recording portion.

【0045】図8〜図9に示すインクジェット記録装置
80においては、支持体(基板)11上に、記録部と対
向して以後詳述する補正回路素子81が設けられてい
る。インク滴は、インク液面近傍に集束した超音波ビー
ムの圧力が閾値を越えるとインク液面上のインク液柱の
一部が分離することで吐出される。このインク滴の吐出
が不安定となる主要原因として、上に述べた焦点距離の
変動の他に、温度変化による超音波ビーム強度の変動が
あることがわかった。超音波ビームの強度は、圧電素子
に印加される電力とほぼ線形的な関係にある。電力は、
圧電素子に印加される電圧と圧電素子の電気的インピー
ダンスによって決定される。一般に、圧電素子は、温度
変化により電気的インピーダンス等の特性が変化する
が、特に、圧電素子の比誘電率の温度係数は大きく、電
気的インピーダンスの温度係数とほぼ同じ傾向を示す。
したがって、圧電素子の電気的インピーダンスを静電容
量から見積られる電気的インピーダンスとすると、静電
容量の温度係数に見合った印加電圧の制御をすることに
よって、超音波ビーム強度を制御できる。
In the ink jet recording apparatus 80 shown in FIGS. 8 and 9, a correction circuit element 81, which will be described in detail later, is provided on the support (substrate) 11 so as to face the recording section. When the pressure of the ultrasonic beam focused near the ink liquid level exceeds a threshold value, the ink droplet is ejected by a part of the ink liquid column on the ink liquid surface being separated. As a main cause of the instability of the ejection of the ink droplets, in addition to the above-described fluctuation of the focal length, a fluctuation of the ultrasonic beam intensity due to a temperature change was found. The intensity of the ultrasonic beam has a substantially linear relationship with the power applied to the piezoelectric element. The power is
It is determined by the voltage applied to the piezoelectric element and the electrical impedance of the piezoelectric element. In general, the characteristics of the piezoelectric element, such as the electrical impedance, change with a change in temperature. In particular, the temperature coefficient of the relative permittivity of the piezoelectric element is large, and tends to be substantially the same as the temperature coefficient of the electrical impedance.
Therefore, when the electric impedance of the piezoelectric element is an electric impedance estimated from the capacitance, the ultrasonic beam intensity can be controlled by controlling the applied voltage corresponding to the temperature coefficient of the capacitance.

【0046】図16は、圧電素子の電気的インピーダン
ス、静電容量、および入力電力の温度依存性を概略的に
示すグラフである。図16中、線aは圧電素子の電気的
インピーダンスについてのものであり、線bは圧電素子
の静電容量についてのものであり、線cは入力電力につ
いてのものである。図16に示すように、入力電力(線
c)および静電容量(線b)の温度係数は、同符号(い
ずれも正)である。したがって、圧電素子の静電容量の
変化に応じて印加する電圧を変化させるような回路素子
81を介して圧電素子13を駆動させればよいことがわ
かる。そのための最も簡便な手法は、圧電素子13の電
気的インピーダンスの温度係数と逆符号(負)の温度係
数を有する補正回路素子81を直列に接続することであ
る。
FIG. 16 is a graph schematically showing the temperature dependence of the electric impedance, capacitance, and input power of the piezoelectric element. In FIG. 16, line a is for the electrical impedance of the piezoelectric element, line b is for the capacitance of the piezoelectric element, and line c is for the input power. As shown in FIG. 16, the temperature coefficients of the input power (line c) and the capacitance (line b) have the same sign (both are positive). Therefore, it is understood that the piezoelectric element 13 may be driven via the circuit element 81 that changes the applied voltage according to the change in the capacitance of the piezoelectric element. The simplest method for that is to connect in series a correction circuit element 81 having a temperature coefficient of a sign (negative) opposite to that of the electric impedance of the piezoelectric element 13.

【0047】すなわち、本発明に係る回路素子81は、
圧電素子13の電気的インピーダンスの温度係数と逆符
号の温度係数を有し、温度変化によって変動する超音波
の強度を一定に保つように、圧電素子13に印加する駆
動信号電圧を制御し得るものであれば特に制限されずに
用いられる。例えば、圧電素子13の静電容量の温度係
数と逆符号の温度係数を有するキャパシタや抵抗素子を
用いることができる。交流信号を印加する本方式の圧電
素子にあっては、特に、キャパシタは、その誘導体材料
を適宜選択することにより容易に所望の静電容量、温度
係数を得ることができ、また電力ロスが少ないなどの利
点があるのでより好ましい。
That is, the circuit element 81 according to the present invention comprises:
A device having a temperature coefficient having a temperature coefficient opposite to that of the electrical impedance of the piezoelectric element 13 and capable of controlling a drive signal voltage applied to the piezoelectric element 13 so as to keep the intensity of the ultrasonic wave fluctuated by a temperature change constant. If used, it is used without particular limitation. For example, a capacitor or a resistor having a temperature coefficient having a sign opposite to that of the capacitance of the piezoelectric element 13 can be used. In the piezoelectric element of the present method for applying an AC signal, in particular, a capacitor can easily obtain a desired capacitance and temperature coefficient by appropriately selecting a derivative material thereof, and has a small power loss. It is more preferable because of the advantages such as the following.

【0048】より具体的には、図8および図9に示すイ
ンクジェット記録装置においては、圧電素子13の電気
的インピーダンスの温度係数とは逆符号の温度係数を有
する回路素子81は、キャパシタまたは抵抗素子により
構成されている。キャパシタまたは抵抗素子81は、誘
電体または抵抗体811とその側面にそれぞれ形成され
た電極812および813により構成され、一方の電極
813は、圧電素子の下側電極132と配線電極82に
より接続されている。
More specifically, in the ink jet recording apparatus shown in FIGS. 8 and 9, the circuit element 81 having a temperature coefficient having a sign opposite to that of the electric impedance of the piezoelectric element 13 is a capacitor or a resistance element. It consists of. The capacitor or resistance element 81 is constituted by a dielectric or resistance body 811 and electrodes 812 and 813 formed on the side surfaces thereof, and one electrode 813 is connected by a lower electrode 132 of the piezoelectric element and a wiring electrode 82. I have.

【0049】圧電体131の上側電極133と電極81
3とに駆動回路83から所定の駆動信号が印加される。
補正回路素子81がキャパシタである場合を例にとって
より詳細に説明すると、まず、超音波放射強度Iの温度
係数αi、圧電素子13の静電容量Cの温度係数αc
を、αi=5100(ppm/℃)、αc=4800
(ppm/℃)とする。なお、αiおよびαcは、それ
ぞれ、
The upper electrode 133 and the electrode 81 of the piezoelectric body 131
3 is supplied with a predetermined drive signal from the drive circuit 83.
The case where the correction circuit element 81 is a capacitor will be described in more detail by way of example. First, the temperature coefficient αi of the ultrasonic radiation intensity I and the temperature coefficient αc of the capacitance C of the piezoelectric element 13 are described.
Αi = 5100 (ppm / ° C.), αc = 4800
(Ppm / ° C). Note that αi and αc are respectively

【0050】[0050]

【数1】 である。この場合、図10に示す等価回路において、例
えば、圧電素子13の静電容量Cが増加し、圧電素子1
3の超音波放射強Iが増加するような温度変化が生じた
とする。このとき直列に接続されたキャパシタ81は、
圧電素子13の超音波放射強度I(静電容量)の温度係
数と逆符号の温度係数を持つので、このキャパシタ81
の静電容量C1は減少する。従って、圧電素子13に印
加される電圧が減少し、超音波放射強度Iを小さくする
方向に制御される。温度変化が逆の場合も同様である。
(Equation 1) It is. In this case, in the equivalent circuit shown in FIG. 10, for example, the capacitance C of the piezoelectric element 13 increases,
It is assumed that a temperature change occurs such that the ultrasonic radiation intensity I of No. 3 increases. At this time, the capacitor 81 connected in series
Since the temperature coefficient of the ultrasonic radiation intensity I (capacitance) of the piezoelectric element 13 is opposite to the temperature coefficient of the piezoelectric element 13, this capacitor 81
Of the capacitance C1 decreases. Therefore, the voltage applied to the piezoelectric element 13 decreases, and the control is performed in a direction to reduce the ultrasonic radiation intensity I. The same applies when the temperature change is reversed.

【0051】このように圧電素子13の静電容量Cの温
度係数と逆符号の温度係数を有するキャパシタ81を用
いることにより充分に所期の効果を得ることができる。
しかしながら、キャパシタ81の静電容量の温度係数
(αc1)が式 αc1=−(C1(T0))/(C(T0))・αc…(A) (ここで、αcは、圧電素子13の静電容量の温度係数 T0は、基準温度 C1(T0)は、温度T0におけるキャパシタ81の静
電容量 C(T0)は、温度T0における圧電素子13の静電容
量) で表される関係を満たすこと、または式 αc1=−(C1(T0))/(C(T0))・αs…(B) (ここで、αsは、圧電素子13の超音波放射強度Iの
温度係数 T0は、基準温度 C1(T0)は、温度T0におけるキャパシタ81の静
電容量 C(T0)は、温度T0における圧電素子13の静電容
量) で表される関係を満たすことによりさらにすぐれた効果
が奏されることがわかった。
As described above, by using the capacitor 81 having the temperature coefficient of the opposite sign to the temperature coefficient of the capacitance C of the piezoelectric element 13, a sufficient expected effect can be obtained.
However, the temperature coefficient (αc1) of the capacitance of the capacitor 81 is expressed by the following equation: αc1 = − (C1 (T0)) / (C (T0)) · αc (A) (where αc is the static value of the piezoelectric element 13). Capacitance temperature coefficient T0 satisfies the relationship represented by the following expression: reference temperature C1 (T0), capacitance C (T0) of capacitor 81 at temperature T0, capacitance C (T0) of piezoelectric element 13 at temperature T0. Or expression αc1 = − (C1 (T0)) / (C (T0)) · αs (B) (where αs is the temperature coefficient T0 of the ultrasonic radiation intensity I of the piezoelectric element 13 and the reference temperature C1 (T0) satisfies the relationship expressed by the following equation: C (T0) is the capacitance of the capacitor 81 at the temperature T0, and the capacitance C (T0) is the capacitance of the piezoelectric element 13 at the temperature T0. all right.

【0052】図8〜図10に示されるように、圧電素子
13(静電容量C)とキャパシタ81(静電容量C1)
を直列に接続して電圧(V0)を印加した場合、圧電素
子13に印加される電圧(V)は、下記式(1)に示さ
れるものとなる。
As shown in FIGS. 8 to 10, the piezoelectric element 13 (capacitance C) and the capacitor 81 (capacitance C1)
Are connected in series to apply the voltage (V0), the voltage (V) applied to the piezoelectric element 13 is represented by the following equation (1).

【0053】V=C1/(C1+C)・V0…(1) また、圧電素子の超音波放射強度Iは、電圧感度をSと
すると、下記式(2)で表される。
V = C1 / (C1 + C) .V0 (1) The ultrasonic radiation intensity I of the piezoelectric element is expressed by the following equation (2), where S is the voltage sensitivity.

【0054】I=S・V…(2) 従って、温度Tにおける超音波放射強度は、式(1)、
(2)により次のように算出される。
I = S · V (2) Therefore, the ultrasonic radiation intensity at the temperature T is given by the following equation (1).
(2) is calculated as follows.

【0055】[0055]

【数2】 ここで、(Equation 2) here,

【0056】[0056]

【数3】 とすると、式(5)は次式のようになる: αI=αs+C/(C1+C)・(αc1−αc)…(6) 圧電素子の超音波放射強度Iの温度変化をなくすために
は、αI=0とする必要があり、前述のようにαsがα
cとほぼ等しいとすれば、式(6)から次式のような関
係が得られる。
(Equation 3) Then, equation (5) becomes as follows: αI = αs + C / (C1 + C) · (αc1−αc) (6) In order to eliminate the temperature change of the ultrasonic radiation intensity I of the piezoelectric element, αI = αs = 0, and αs is α
If it is almost equal to c, the following equation is obtained from equation (6).

【0057】 αc1=−C1/C・αc…(7) αc1=−C1/C・αs…(8) また、C1およびCは次式であらわされる。Αc1 = −C1 / C · αc (7) αc1 = −C1 / C · αs (8) Further, C1 and C are represented by the following equations.

【0058】 C1(T)=C1(T0)+C1(T0)・αc1・ΔT…(9) C(T)=C(T0)+C(T0)・αc・ΔT…(10) 一般には、αcは2000〜10000ppm/℃と小
さいため、 αc1=−C1(T0)/C(T0)・αc…(11) (=C1(T0)/C(T0)・αs…(11’)) なる関係が成立する。
C1 (T) = C1 (T0) + C1 (T0) · αc1 · ΔT (9) C (T) = C (T0) + C (T0) · αc · ΔT (10) In general, αc is Since it is as small as 2000 to 10000 ppm / ° C., the following relationship is established: αc1 = −C1 (T0) / C (T0) · αc (11) (= C1 (T0) / C (T0) · αs (11 ′)) I do.

【0059】従って、このようなαc1を有するキャパ
シタ81を用いれば、超音波放射強度の温度変化をほぼ
0にすることができる。また、温度差ΔTにおける許容
誤差が100・a%であれば、 −a≦ΔT・α1≦a…(12) なる関係を満たせばよい。
Therefore, if the capacitor 81 having such αc1 is used, the temperature change of the ultrasonic radiation intensity can be made almost zero. Further, if the allowable error in the temperature difference ΔT is 100 · a%, the relationship of −a ≦ ΔT · α1 ≦ a (12) may be satisfied.

【0060】従って、(6)式より、 −a/ΔT・(C1+C)≦C1αc+Cαc1≦a/ΔT・(C1+C)… (13) となる。(11)式と同様に計算すれば、 −C1(T0)/C(T0)・αc−a/ΔT(1+C1(T0)/C(T0 ))≦αc1≦−C1(T0)/C(T0)・αc+a/ΔT(1+C1(T0 )/C(T0))…(14) なる関係を満たせばよい。Therefore, from the equation (6), the following equation is obtained: -a / ΔT · (C1 + C) ≦ C1αc + Cαc1 ≦ a / ΔT · (C1 + C) (13) Calculating in the same manner as equation (11), -C1 (T0) / C (T0) · αc-a / ΔT (1 + C1 (T0) / C (T0)) ≦ αc1 ≦ −C1 (T0) / C (T0 ) · Αc + a / ΔT (1 + C1 (T0) / C (T0)) (14)

【0061】例えばC1(T0)がC(T0)にほぼ等
しければ、 −αc−2a/ΔT≦αc1≦−αc+2a/ΔT なる関係を満たせばよいことになる。
For example, if C1 (T0) is almost equal to C (T0), the relationship of -αc-2a / ΔT ≦ αc1 ≦ -αc + 2a / ΔT should be satisfied.

【0062】また、aをΔT・αs以下の値とすること
によりキャパシタによる温度補償の効果を発揮する。回
路素子81には、キャパシタを用いることが望ましい
が、所望のキャパシタが得られない場合には、例えば、
抵抗素子でも上に述べたキャパシタと同様のことが成立
する。しかし、抵抗素子を用いた場合、抵抗素子の電力
消費および熱の発生等の問題を考慮する必要がある。
By setting a to a value of ΔT · αs or less, the effect of temperature compensation by the capacitor is exhibited. Although it is desirable to use a capacitor for the circuit element 81, when a desired capacitor cannot be obtained, for example,
The same holds true for the above-described capacitor for the resistance element. However, in the case of using a resistance element, it is necessary to consider problems such as power consumption and heat generation of the resistance element.

【0063】図11は、圧電素子13と回路素子81を
一体化した以外は、図8〜図9に関して説明したインク
ジェット記録装置80と同様の構造を有するインクジェ
ット記録装置110を示す概略断面図である。
FIG. 11 is a schematic sectional view showing an ink jet recording apparatus 110 having the same structure as the ink jet recording apparatus 80 described with reference to FIGS. 8 to 9 except that the piezoelectric element 13 and the circuit element 81 are integrated. .

【0064】すなわち、図11に示すように、圧電素子
13の下側には、圧電素子と同じ大きさの誘電体または
抵抗体1111を備えた回路素子1110が設けられて
いる。この誘電体または抵抗体1111の上下両面に
は、電極1112および電極1113が全面に形成され
ている。駆動回路からの駆動信号は、圧電素子の電極1
33と回路素子1110の電極1112に入力される。
この構造のインクジェット記録装置も、図8〜図9に関
して述べたインクジェット記録装置80と同様に動作
し、同様に効果を奏する。加えて、このインクジェット
記録装置110は、図8〜図9のインクジェット記録装
置80よりも小型化され、制御も容易であるという利点
を有する。
That is, as shown in FIG. 11, a circuit element 1110 provided with a dielectric or resistor 1111 having the same size as the piezoelectric element is provided below the piezoelectric element 13. Electrodes 1112 and 1113 are formed on the entire upper and lower surfaces of the dielectric or resistor 1111. The drive signal from the drive circuit is applied to the electrode 1 of the piezoelectric element.
33 and the electrode 1112 of the circuit element 1110.
The ink jet recording apparatus having this structure also operates in the same manner as the ink jet recording apparatus 80 described with reference to FIGS. In addition, the ink jet recording apparatus 110 has the advantages of being smaller in size and easier to control than the ink jet recording apparatus 80 of FIGS.

【0065】図12〜図14は、図5〜図7に示す構造
と類似の構造のインクジェット記録装置における圧電素
子に図11に示すように補正回路素子を一体化させた構
造を有するインクジェット記録装置1200を示すもの
であって、図12は、その概略斜視図を、図13は、補
正回路、圧電素子および超音波集束手段についての図1
2のY−Z面に沿った中央断面図を、図14は、補正回
路、圧電素子および超音波集束手段についての図12の
X−Z面に沿った断面図を示す。
FIGS. 12 to 14 show an ink jet recording apparatus having a structure in which a correction circuit element is integrated with a piezoelectric element as shown in FIG. 11 in an ink jet recording apparatus having a structure similar to that shown in FIGS. FIG. 12 is a schematic perspective view thereof, and FIG. 13 is a diagram showing a correction circuit, a piezoelectric element, and an ultrasonic focusing means.
FIG. 14 is a cross-sectional view of the correction circuit, the piezoelectric element, and the ultrasonic focusing means taken along the X-Z plane of FIG.

【0066】すなわち、このインクジェット記録装置1
200は、簡単に繰り返すと、全体的に直方体形状を有
し、超音波集束手段を構成する圧電素子53を支持体
(基板)11上に有する。この圧電素子53は、平板状
圧電体531を含み、圧電体531の下面には、複数の
ストライプ状個別電極(532a〜532x)が形成さ
れている。圧電体531の上面には、一体の共通電極5
33が全面に渡って形成されている。また、この圧電素
子53の上には、輪帯理論に基づいて所定のピッチで複
数の平行溝542〜547を形成したフレネルレンズ5
41が設けられている。なお、この記録装置のインク保
持室16の側壁17の内面は、上方で合一するように傾
斜し、スリット状の開口19を形成している。
That is, the ink jet recording apparatus 1
When simply repeated, 200 has a piezoelectric element 53 on a support (substrate) 11 which has a rectangular parallelepiped shape as a whole and constitutes an ultrasonic focusing means. The piezoelectric element 53 includes a plate-shaped piezoelectric body 531, and a plurality of striped individual electrodes (532 a to 532 x) are formed on the lower surface of the piezoelectric body 531. An integral common electrode 5 is provided on the upper surface of the piezoelectric body 531.
33 are formed over the entire surface. On the piezoelectric element 53, a Fresnel lens 5 having a plurality of parallel grooves 542 to 547 formed at a predetermined pitch based on the ring theory.
41 are provided. Note that the inner surface of the side wall 17 of the ink holding chamber 16 of this recording apparatus is inclined so as to unite upward, and forms a slit-shaped opening 19.

【0067】圧電素子53の下側には、圧電体531と
同じ平面形状を有する平板状誘電体または抵抗体121
1が設けられ、その下面には、圧電素子53の個別電極
532と同一の幅および長さを有するストライプ状個別
電極1212(1212a〜1212x)が同一間隔で
形成されている。
Under the piezoelectric element 53, a flat dielectric or resistor 121 having the same planar shape as the piezoelectric 531 is provided.
The stripe-shaped individual electrodes 1212 (1212a to 1212x) having the same width and length as the individual electrodes 532 of the piezoelectric element 53 are formed on the lower surface thereof at the same intervals.

【0068】また、支持体11の一端部側には、誘電体
または抵抗体1211の下面に形成された各個別電極1
212と同じ間隔で複数のアレイ電極55が形成されて
おり、この支持体11上の各アレイ電極55と誘電体ま
たは抵抗体1212下面上の各個別電極1212とは、
導電性接着剤を介して整合して圧着され、電気的に接続
されている。支持体11上のアレイ電極55は、図5〜
図7の構造と同様、支持体11の端部上に配置された駆
動回路56、57にボンディングワイヤ58によって接
続され、圧電体531の上面に形成された共通電極53
3も、図示しない配線により、駆動回路56、57に接
続されている。この場合、個別電極532は、圧電体5
31および誘電体または抵抗体1212とにより共有さ
れている。
On one end side of the support 11, each individual electrode 1 formed on the lower surface of the dielectric or resistor 1211 is provided.
A plurality of array electrodes 55 are formed at the same interval as 212. Each array electrode 55 on the support 11 and each individual electrode 1212 on the lower surface of the dielectric or resistor 1212 are
They are aligned and crimped via a conductive adhesive and are electrically connected. The array electrodes 55 on the support 11 are shown in FIGS.
Similar to the structure of FIG. 7, the common electrodes 53 connected to the driving circuits 56 and 57 disposed on the ends of the support 11 by bonding wires 58 and formed on the upper surface of the piezoelectric body 531 are formed.
3 is also connected to the drive circuits 56 and 57 by wiring (not shown). In this case, the individual electrode 532 is
31 and the dielectric or resistor 1212.

【0069】このようなインクジェット記録装置120
0の場合も、インクジェット記録装置50と同じように
して、Y−Z平面においては図14に示すように音響レ
ンズで超音波を集束させ、X−Z平面においては図13
に示す複数の連続した個別電極群(図13では、121
2a〜1212eの5個の個別電極)に各圧電素子から
発生される超音波の位相がインク液面の一点で同位相と
なるようなタイミングで同時駆動させることによりイン
ク滴(図示せず)をインク液面から飛翔させることがで
きる。この場合、同時駆動電極群を複数個設定すること
でインク滴を同時に複数箇所から飛翔させることができ
る。いうまでもなく、このインクジェット記録装置12
00も、図8〜図9、図11について説明したシングル
ヘッドタイプのインクジェット記録装置に対し、図5〜
図7に示すインクジェット記録装置がシングルヘッドタ
イプのインクジェット記録装置に対して有する上記利点
の全てを有する。
Such an ink jet recording apparatus 120
Also in the case of 0, as in the case of the ink jet recording apparatus 50, ultrasonic waves are focused by an acoustic lens on the YZ plane as shown in FIG.
A plurality of continuous individual electrode groups shown in FIG.
The ink droplets (not shown) are simultaneously driven on the five individual electrodes 2a to 1212e at timings such that the phases of the ultrasonic waves generated from the respective piezoelectric elements become the same at one point on the ink liquid surface. It can fly from the ink level. In this case, by setting a plurality of simultaneous drive electrode groups, ink droplets can be caused to fly from a plurality of places at the same time. Needless to say, the inkjet recording device 12
00 is also different from the single-head type ink jet recording apparatus described with reference to FIGS.
The ink jet recording apparatus shown in FIG. 7 has all of the above advantages that the single head type ink jet recording apparatus has.

【0070】なお、本発明のインクジェット記録装置に
おいて、駆動回路(図5、図12における駆動回路5
6、57、図8、図10における駆動回路83)から印
加される駆動信号は、画像記録信号に対応してインク滴
が吐出するように電圧を印加する駆動信号であれば特に
制限されずに用いられる。例えば、図15に示す駆動信
号波形の例を用いて、インク滴を一滴吐出させる場合に
ついて説明すると、圧電素子13、53に所定長さ、例
えば、インク中の音波の波長が3〜150μmとなる周
波数で、印加時間0.5〜200μsec程度の間欠的
な高周波電圧(バースト波)を印加することによって、
圧電素子13、53あるいは圧電素子13、53上に形
成された音響レンズ14、54と、インク液面との間に
定在波をつくる。この定在波は、集束手段によってイン
ク液面で集束されている。超音波の集束位置ではインク
液面が円錐状に盛り上がりメニスカスが形成され、定在
波が減衰する前に超音波の波長に応じた径のインク滴が
メニスカスの頂点から分離飛翔し、定在波が消滅する。
In the ink jet recording apparatus of the present invention, the driving circuit (the driving circuit 5 in FIGS. 5 and 12) is used.
6, 57, and the drive signal applied from the drive circuit 83 in FIGS. 8 and 10 is not particularly limited as long as it is a drive signal that applies a voltage so that an ink droplet is ejected corresponding to the image recording signal. Used. For example, using the example of the drive signal waveform shown in FIG. 15 to describe a case where one ink droplet is ejected, the piezoelectric elements 13 and 53 have a predetermined length, for example, the wavelength of the sound wave in the ink is 3 to 150 μm. By applying an intermittent high-frequency voltage (burst wave) at a frequency of about 0.5 to 200 μsec for an application time,
A standing wave is generated between the piezoelectric elements 13 and 53 or the acoustic lenses 14 and 54 formed on the piezoelectric elements 13 and 53 and the ink liquid level. This standing wave is focused on the ink surface by the focusing means. At the focus position of the ultrasonic wave, the ink surface rises in a conical shape to form a meniscus, and before the standing wave is attenuated, an ink droplet having a diameter corresponding to the wavelength of the ultrasonic wave separates and flies from the top of the meniscus, and the standing wave Disappears.

【0071】以上、本発明の実施の態様を図面を参照し
ながら説明したが、本発明は、これらの形態に限定され
るものではない。例えば、図1ないし図4、および図8
〜図9、図11に示す実施の形態では、超音波集束手段
14をフレネル音響レンズ141で構成したが、超音波
集束手段14は、凹面音響レンズで構成することもでき
るし、あるいは、音波集束手段14は、圧電素子13の
上面を凹面に加工することによりこの圧電素子で兼用す
ることもできる。また、図1〜図7に関して説明したイ
ンク液面の調節手段と図8〜図9、図11および図12
〜図14に関して説明した回路素子とを適宜組合わせて
用いることもでき、それらも本発明の範囲に属するもの
である。
Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, the present invention is not limited to these embodiments. For example, FIGS. 1 to 4 and FIG.
9 and 11, the ultrasonic focusing means 14 is constituted by the Fresnel acoustic lens 141. However, the ultrasonic focusing means 14 can be constituted by a concave acoustic lens, or the ultrasonic focusing means The means 14 can also be used as the piezoelectric element 13 by processing the upper surface of the piezoelectric element 13 into a concave surface. Also, the ink level adjusting means described with reference to FIGS. 1 to 7 and FIGS. 8 to 9, FIGS.
The circuit elements described with reference to FIG. 14 can be used in appropriate combination, and they also belong to the scope of the present invention.

【0072】[0072]

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 実施例1 本実施例では、図1および図2に示す構造を有するイン
クジェット記録装置を作製した。
The present invention will be described below with reference to examples. Example 1 In this example, an ink jet recording apparatus having the structure shown in FIGS. 1 and 2 was manufactured.

【0073】圧電体131としては、チタン酸鉛系セラ
ミックを用い、厚さ振動の共振周波数が50MHzとな
るように厚さを調整した。この圧電体131の両面にス
パッタによりTi/Auの積層電極132、133をそ
れぞれ0.05μm、0.3μmの厚さで形成し、分極
処理を行った。圧電素子13の有効口径は1.4mmと
した。音響レンズ141はフレネル輪帯理諭に基づく所
定のピッチの溝を持つガラス製のフレネルレンズであ
り、反応性イオンエッチング(RlE)によって焦点距
碓が2.7mmになるように溝を形成した。インク保持
室16は音響レンズによる超音波集束を阻害しない大き
さで、レンズ外側に設置した。
As the piezoelectric body 131, a lead titanate ceramic was used, and the thickness was adjusted such that the resonance frequency of the thickness vibration became 50 MHz. Ti / Au laminated electrodes 132 and 133 were formed on both surfaces of the piezoelectric body 131 by sputtering at a thickness of 0.05 μm and 0.3 μm, respectively, and polarization treatment was performed. The effective aperture of the piezoelectric element 13 was 1.4 mm. The acoustic lens 141 is a glass Fresnel lens having grooves of a predetermined pitch based on the Fresnel zone design, and the grooves are formed by reactive ion etching (RIE) so that the focal length becomes 2.7 mm. The ink holding chamber 16 has a size that does not hinder the focusing of ultrasonic waves by the acoustic lens, and is installed outside the lens.

【0074】インク保持室16は、液面を焦点距離近傍
に保つ円形開口19を設けた蓋板18と側壁17から構
成され、蓋板18は、黄銅板と34%ニッケル鋼を黄銅
板を上にして貼りあわせた厚さ0.2mmのバイメタル
を所望の湾曲が得られるような形状に加工した。開口の
直径は0.3mmとし、側壁17は、インク液の温度が
20℃の時に音響レンズ141の焦点位置に蓋板18が
配置されるような寸法とした。
The ink holding chamber 16 is composed of a lid plate 18 provided with a circular opening 19 for keeping the liquid level near the focal length and a side wall 17. The lid plate 18 is made of a brass plate and a 34% nickel steel with a brass plate placed on top. Then, the bimetal having a thickness of 0.2 mm and bonded to each other was processed into a shape capable of obtaining a desired curvature. The diameter of the opening was 0.3 mm, and the side wall 17 was dimensioned such that the cover plate 18 was arranged at the focal position of the acoustic lens 141 when the temperature of the ink liquid was 20 ° C.

【0075】最後に、圧電素子13に駆動回路を接続
し、インク液15を充填して記録装置を完成させた。こ
のような記録装置の圧電素子13に、間欠的な連続正弦
波(バースト波)を印加しインクドットを形成させ、画
像を得た。このとき、バースト波の間隔は、画像データ
によって適宜変化させた。本実施例では、インクジェッ
ト記録装置の周囲温度20℃で、印加電圧20Vpp、
バースト波数1600でインク滴が吐出した。
Finally, a driving circuit was connected to the piezoelectric element 13 and the ink liquid 15 was filled to complete a recording apparatus. An intermittent continuous sine wave (burst wave) was applied to the piezoelectric element 13 of such a recording apparatus to form an ink dot, and an image was obtained. At this time, the interval between the burst waves was appropriately changed depending on the image data. In this embodiment, at an ambient temperature of the inkjet recording apparatus of 20 ° C., an applied voltage of 20 Vpp,
Ink droplets were ejected at a burst wave number of 1600.

【0076】このようなインクジェット記録装置を用い
て、インク液の温度変化に対するインク滴吐出の安定性
について調べた。比較のため、蓋板18をにSUS板で
形成した以外は、上記記録装置と同様のインクジェット
記録装置(比較例1)を作製した。
Using such an ink jet recording apparatus, the stability of the ink droplet ejection with respect to the temperature change of the ink liquid was examined. For comparison, an ink jet recording apparatus (Comparative Example 1) similar to the above recording apparatus was prepared except that the cover plate 18 was formed of a SUS plate.

【0077】これらのインクジェット記録装置に、染料
インク液を充填し、画像記録待機状態とした。そして、
これらインクジェット記録装置に、インク滴が吐出する
印加電圧で同じ画像データを送り、印字を行った。周囲
温度を5℃〜30℃の範囲で変化させ、評価温度毎に、
印字を行った。
These ink jet recording apparatuses were filled with a dye ink liquid, and the apparatus was set in an image recording standby state. And
The same image data was sent to these inkjet recording apparatuses at an applied voltage at which ink droplets were ejected, and printing was performed. The ambient temperature is changed in the range of 5 ° C to 30 ° C, and for each evaluation temperature,
Printing was performed.

【0078】1000滴の記録画点を評価した結果、比
較例1のインクジェット記録装置では、10℃以下の温
度環境でドット抜けが発生し、最大3%のインク滴が吐
出しなかった。また、30℃でも、ドット抜けが発生し
た。
As a result of evaluating 1,000 dots of recorded image points, dots were missing in the ink jet recording apparatus of Comparative Example 1 in a temperature environment of 10 ° C. or lower, and a maximum of 3% of ink droplets were not ejected. Further, even at 30 ° C., dot omission occurred.

【0079】これに対し、実施例1のインクジェット記
録装置では、15℃以下の温度環境でドット抜けが発生
したがその程度は最大でわずか0.5%であり、その他
の温度範囲では全ドットが印字されていた。
On the other hand, in the ink jet recording apparatus according to the first embodiment, the dot omission occurred in a temperature environment of 15 ° C. or less, but the degree was only 0.5% at the maximum, and all the dots in the other temperature range did not. It was printed.

【0080】実施例2 本実施例では、図3〜図4に示す構造を有するインクジ
ェット記録装置を作製した。
Example 2 In this example, an ink jet recording apparatus having the structure shown in FIGS.

【0081】このインクジェット記録装置の構成、仕様
は実施例1の記録装置と同様であるが、蓋板18は厚さ
0.1mmのSUS板で形成し、開口19の直径は0.
3mmとした。てこ部材31〜34は、線熱膨張係数の
小さなアンバー合金で形成し、ヒンジ部(311等)を
設け、温度変化による外壁の伸縮をインク液面の変動と
ほぼ同じ位置に制御するように蓋板18と接合した。ま
た、側壁17は線熱膨張係数が12×10-6のポリエス
テルで形成した。
The structure and specifications of this ink jet recording apparatus are the same as those of the recording apparatus of the first embodiment, except that the cover plate 18 is formed of a SUS plate having a thickness of 0.1 mm and the diameter of the opening 19 is 0.1 mm.
3 mm. The lever members 31 to 34 are formed of an invar alloy having a small linear thermal expansion coefficient, provided with a hinge portion (311 or the like), and provided so as to control expansion and contraction of the outer wall due to a temperature change to substantially the same position as fluctuation of the ink liquid level. It was joined to the plate 18. The side wall 17 was formed of polyester having a linear thermal expansion coefficient of 12 × 10 −6 .

【0082】温度変化によるインク滴吐出の安定性を比
較するため、側壁17を厚さ2mmのSUS板で形成
し、蓋板18として直径0.3mmの開口19を形成し
た厚さ0.1mmSUS板を設けた以外は、実施例2と
同様の構造を有するインクジェット記録装置を作製した
(比較例2)。
In order to compare the stability of ink droplet ejection due to temperature change, the side wall 17 is formed of a SUS plate having a thickness of 2 mm, and the lid plate 18 is formed of a 0.1 mm SUS plate having an opening 19 having a diameter of 0.3 mm. An ink jet recording apparatus having the same structure as in Example 2 except that was provided (Comparative Example 2).

【0083】初期温度を20℃として、これらのインク
ジェット記録装置を調整した。インク滴が安定に吐出す
るための印加電圧は25Vppで、バースト波数は15
00であった。2つのインクジェット記録装置に、イン
ク滴が吐出する印加電圧で同じ画像データを送り、印字
を行った。周囲温度を5℃〜30℃の範囲で変化させ、
評価温度毎に、印字を行った。
The initial temperature was set at 20 ° C., and these ink jet recording apparatuses were adjusted. The applied voltage for stable ejection of ink droplets is 25 Vpp and the burst wave number is 15
00. The same image data was sent to two ink jet recording apparatuses at an applied voltage at which ink droplets were ejected, and printing was performed. Changing the ambient temperature in the range of 5 ° C to 30 ° C,
Printing was performed for each evaluation temperature.

【0084】1000滴の記録画点を評価した結果、実
施例2のインクジェット記録装置では、10〜30℃の
温度範囲で、全ドットの記録が確認された。これに対し
て、従来構造の比較例2のインクジェット記録装置は、
15℃以下の温度では、記録信号に対して約1.3%の
ドット抜けが発生した。
As a result of evaluating 1,000 dots of recorded image points, it was confirmed that all the dots were recorded in the temperature range of 10 to 30 ° C. in the ink jet recording apparatus of Example 2. On the other hand, the inkjet recording apparatus of Comparative Example 2 having the conventional structure has
At a temperature of 15 ° C. or lower, about 1.3% of missing dots occurred with respect to the recording signal.

【0085】実施例3 本実施例では、図8〜図9に示す構造を有するインクジ
ェット記録装置を作製した。
Example 3 In this example, an ink jet recording apparatus having the structure shown in FIGS.

【0086】圧電体131は、チタン酸鉛系セラミック
で形成し、厚さ振動の共振周波数が50MHzとなるよ
うに厚さ調整をした。この圧電体131の両面にスパッ
タによりTi/Auの積層電極132、133をそれぞ
れ0.05μm、0.3μmの厚さに形成し、分極処理
を行った。圧電素子13の有効口径は1.4mmとし
た。音響レンズ141はフレネル輪帯理論に基づく所定
のピッチの溝を持つガラス製のフレネルレンズであり、
RIEによって焦点距雌が3.3mmになるように溝を
形成した。インク保持室16は音響レンズによる超音波
集束を阻害しない大きさで、レンズ外側に設置した。ま
た、液面を焦点距離近傍に保つ円形開口19を穿設した
蓋板18を設置した。
The piezoelectric body 131 was formed of a lead titanate-based ceramic, and its thickness was adjusted so that the resonance frequency of the thickness vibration became 50 MHz. Ti / Au laminated electrodes 132 and 133 were formed to a thickness of 0.05 μm and 0.3 μm, respectively, on both surfaces of the piezoelectric body 131 by sputtering, and polarization treatment was performed. The effective aperture of the piezoelectric element 13 was 1.4 mm. The acoustic lens 141 is a glass Fresnel lens having grooves of a predetermined pitch based on the Fresnel zone theory,
A groove was formed by RIE so that the focal length female became 3.3 mm. The ink holding chamber 16 has a size that does not hinder the focusing of ultrasonic waves by the acoustic lens, and is installed outside the lens. Further, a cover plate 18 having a circular opening 19 for keeping the liquid level near the focal length was provided.

【0087】回路素子81としては、圧電素子13の静
電容量とほぼ同一の静電容量を有し、その温度係数が圧
電素子13とは逆符号のセラミックコンデンサを用い、
これを基板11上に実装した。セラミックコンデンサの
静電容量は10pFで、5℃〜30℃の温度範囲で、静
電容量の温度係数が−5000ppm/℃のチップコン
デンサを用いた。
As the circuit element 81, a ceramic capacitor having substantially the same capacitance as the piezoelectric element 13 and having a temperature coefficient opposite to that of the piezoelectric element 13 is used.
This was mounted on a substrate 11. The capacitance of the ceramic capacitor was 10 pF, and a chip capacitor having a temperature coefficient of capacitance of −5000 ppm / ° C. in a temperature range of 5 ° C. to 30 ° C. was used.

【0088】最後に、圧電素子13の電極133と回路
素子81の電極812に駆動回路83を接続し、インク
液15を充填して記録装置を完成させた。こうして得ら
れたインクジェット記録装置の圧電素子13に、図15
に示すような間欠的な連続正弦波(バースト波)を印加
してインクドットを形成させ、画像を得た(図15にお
いて、符号Vrfはバースト波高値、符号tbはバース
ト時間、符号tcはバースト印加サイクルを示す)。な
お、バースト波の間隔は、画像データによって適宜変化
させた。本実施例では、インクジェット記録装置の周囲
温度20℃で、印加電圧電40Vpp、バースト波数1
500でインク滴が吐出した。回路素子81(セラミッ
クコンデンサ)の両端を短絡させた場合には、印加電圧
電20Vppでインク滴が吐出した。
Finally, the driving circuit 83 was connected to the electrode 133 of the piezoelectric element 13 and the electrode 812 of the circuit element 81, and the ink liquid 15 was filled to complete the recording apparatus. FIG. 15 shows the piezoelectric element 13 of the ink jet recording apparatus thus obtained.
An ink dot was formed by applying an intermittent continuous sine wave (burst wave) as shown in (1), and an image was obtained (in FIG. 15, a symbol Vrf is a burst peak value, a symbol tb is a burst time, and a symbol tc is a burst. Application cycle). The interval between the burst waves was appropriately changed depending on the image data. In the present embodiment, at an ambient temperature of the inkjet recording apparatus of 20 ° C., an applied voltage of 40 Vpp and a burst wave number of 1
At 500, an ink droplet was ejected. When both ends of the circuit element 81 (ceramic capacitor) were short-circuited, ink droplets were ejected at an applied voltage of 20 Vpp.

【0089】これらインクジェット記録装置(回路素子
の両端を短絡させない場合(本発明)および短絡させた
場合(比較例3)を用いて、圧電素子の温度変化に対す
るインク滴吐出の安定性について調べた。これらインク
ジェット記録装置に染料インク液を充填し、画像記録待
機状態とした。これらインクジェット記録装置に、イン
ク滴が吐出する印加電圧で同じ画像データを送り、印字
を行った。印字は、20℃で行った。1000滴の記録
画点を評価した結果、両方のインクジェット記録装置
は、記録信号に対して全画点が記録されていた。
The stability of ink droplet ejection with respect to the temperature change of the piezoelectric element was examined using these ink jet recording apparatuses (the case where both ends of the circuit element were not short-circuited (the present invention) and the case where the both ends were short-circuited (Comparative Example 3)). These ink jet recording apparatuses were filled with a dye ink liquid to be in an image recording standby state, and the same image data was sent to these ink jet recording apparatuses at the applied voltage at which ink droplets were ejected, and printing was performed. As a result of evaluating 1,000 dots of recorded image points, both ink jet recording apparatuses recorded all image points with respect to the recording signal.

【0090】この状態を規準として、周囲温度を5℃〜
30℃の範囲で変化させ、評価温度毎に、印字を行っ
た。同様に1000滴の記録画点を評価した結果、比較
例3のインクジェット記録装置では、15℃以下の温度
環境でドット抜けが発生し、最大3%のインク滴が吐出
しなかった。また、30℃では、ドット径が大きくなる
現象が発生した。
Based on this condition, the ambient temperature is set to 5 ° C.
Printing was performed for each evaluation temperature by changing the temperature in the range of 30 ° C. Similarly, as a result of evaluating 1000 dots of recorded image points, in the ink jet recording apparatus of Comparative Example 3, dots were missing in a temperature environment of 15 ° C. or lower, and a maximum of 3% of ink droplets were not ejected. At 30 ° C., a phenomenon that the dot diameter becomes large occurred.

【0091】これに対し、回路素子81を介して電圧を
印加する本発明のインクジェット記録装置では、15℃
以下の温度環境でドット抜けが発生したがその程度は、
最大でも0.5%であり、ドット径が大きくなる現象は
発生しなかった。
On the other hand, in the ink jet recording apparatus of the present invention in which a voltage is applied via the circuit
Dot missing occurred in the following temperature environment.
The maximum value was 0.5%, and the phenomenon of increasing the dot diameter did not occur.

【0092】実施例4 本実施例では、図11に示す構造を有するインクジェッ
ト記録装置を作製した。インクジェット記録装置の構
成、仕様は実施例3の記録装置と同様であるが、図11
に示すように、圧電素子13と回路素子1110が一体
化された構造を有する。
Example 4 In this example, an ink jet recording apparatus having the structure shown in FIG. 11 was manufactured. The configuration and specifications of the ink jet recording apparatus are the same as those of the recording apparatus of the third embodiment.
As shown in FIG. 5, the piezoelectric element 13 and the circuit element 1110 are integrated.

【0093】回路素子1110は、圧電素子13とほぼ
同様の形状とするため、温度係数が−5000ppm/
℃で比誘導率が200のセラミックス材料を誘電体11
11として用い、これを圧電素子13とほぼ同じ静電容
量になるように厚さを調整し、その両面にスパッタによ
りTi/Au積層電極をそれぞれ0.05μm、0.3
μmの厚さに形成した。この回路素子1110と圧電素
子13を積層した。
Since the circuit element 1110 has substantially the same shape as the piezoelectric element 13, the temperature coefficient is −5000 ppm /
A ceramic material having a relative dielectric constant of 200 ° C. and a dielectric material 11
The thickness is adjusted so that the capacitance becomes almost the same as that of the piezoelectric element 13, and Ti / Au laminated electrodes are formed on both surfaces thereof by sputtering at 0.05 μm and 0.3 μm, respectively.
It was formed to a thickness of μm. The circuit element 1110 and the piezoelectric element 13 were stacked.

【0094】この記録装置を用いて実施例3と同様の実
験を行ったところ、インク滴が安定に吐出するための印
加電圧電は45Vppで、バースト波数は1500であ
った。なお、回路素子1110の両端を短絡させた場合
(比較例4)には、印加電圧電は23Vppで、バース
ト波数は1500であった。
An experiment similar to that of Example 3 was performed using this recording apparatus. As a result, the voltage applied to stably eject ink droplets was 45 Vpp, and the burst wave number was 1500. When both ends of the circuit element 1110 were short-circuited (Comparative Example 4), the applied voltage was 23 Vpp and the burst wave number was 1500.

【0095】これら2つのインクジェット記録装置に、
インク滴が吐出する印加電圧で同じ画像データを送り、
印字を行った。印字は、20℃で行った。1000滴の
記録画点を評価した結果、2つのインクジェット記録装
置は、記録信号に対して全画点が記録されていた。
In these two ink jet recording apparatuses,
The same image data is sent at the applied voltage at which ink droplets are ejected,
Printing was performed. Printing was performed at 20 ° C. As a result of evaluating 1000 dots of recorded image points, all of the two ink jet recording apparatuses recorded all image points with respect to the recording signal.

【0096】この状態を基準として、周囲温度を5℃〜
30℃の範囲で変化させ、評価温度毎に、印字を行っ
た。同様に1000滴の記録画点を評価した結果、回路
素子110を介して電圧を印加する本発明のインクジェ
ット記録装置では、全画点が記録された。これに対し、
回路素子1110の両端を短絡させた比較例4のインク
ジェット記録装置では、15℃以下の温度環境でドット
抜けが発生し、約3%のインク滴が吐出しなかった。ま
た、30℃では、ドット径が大きくなる現象画発生し
た。
Based on this state, the ambient temperature is set to 5 ° C.
Printing was performed for each evaluation temperature by changing the temperature in the range of 30 ° C. Similarly, as a result of evaluating 1,000 dots of recorded image points, all the image points were recorded by the inkjet recording apparatus of the present invention in which a voltage was applied via the circuit element 110. In contrast,
In the ink jet recording apparatus of Comparative Example 4 in which both ends of the circuit element 1110 were short-circuited, dots were missing in a temperature environment of 15 ° C. or less, and about 3% of ink droplets were not ejected. At 30 ° C., a phenomenon image in which the dot diameter was large occurred.

【0097】[0097]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、周
囲温度の変化によらずインク滴を安定に吐出することで
き、安定した品質の画像を形成することができるインク
ジェット記録装置が提供される。
As described above, according to the present invention, there is provided an ink jet recording apparatus capable of stably ejecting ink droplets irrespective of a change in ambient temperature and forming a stable quality image. Is done.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係るインクジェッ
ト記録装置の概略断面図。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an ink jet recording apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すインクジェット記録装置の一部の平
面図。
FIG. 2 is a plan view of a part of the ink jet recording apparatus shown in FIG.

【図3】本発明の第2の実施の形態に係るインクジェッ
ト記録装置の概略断面図。
FIG. 3 is a schematic sectional view of an ink jet recording apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3に示すインクジェット記録装置の一部の平
面図。
FIG. 4 is a plan view of a part of the ink jet recording apparatus shown in FIG.

【図5】本発明の第3の実施の形態に係るインクジェッ
ト記録装置の概略斜視図。
FIG. 5 is a schematic perspective view of an ink jet recording apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図6】図6に示すインクジェット記録装置の一部のY
−Z面に沿った断面図。
FIG. 6 shows a part of Y of the ink jet recording apparatus shown in FIG.
Sectional drawing along the -Z plane.

【図7】図6に示すインクジェット記録装置の一部のX
−Z面に沿った断面図。
FIG. 7 shows a part X of the ink jet recording apparatus shown in FIG.
Sectional drawing along the -Z plane.

【図8】本発明の第4の実施の形態に係るインクジェッ
ト記録装置の概略断面図。
FIG. 8 is a schematic sectional view of an inkjet recording apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】図8に示すインクジェット記録装置の一部の平
面図。
9 is a plan view of a part of the ink jet recording apparatus shown in FIG.

【図10】図8に示すインクジェット記録装置の圧電素
子と回路素子の等価回路図。
FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of a piezoelectric element and a circuit element of the ink jet recording apparatus shown in FIG.

【図11】本発明の第5の実施の形態に係るインクジェ
ット記録装置の概略断面図。
FIG. 11 is a schematic sectional view of an inkjet recording apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第6の実施の形態に係るインクジェ
ット記録装置の概略斜視図。
FIG. 12 is a schematic perspective view of an ink jet recording apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.

【図13】図12に示すインクジェット記録装置の一部
のY−Z面に沿った断面図。
FIG. 13 is a cross-sectional view of a part of the inkjet recording apparatus shown in FIG. 12 along the YZ plane.

【図14】図12に示すインクジェット記録装置の一部
のX−Z面に沿った断面図
14 is a cross-sectional view of a part of the ink jet recording apparatus shown in FIG. 12, taken along the XZ plane.

【図15】圧電素子の電気的インピーダンスおよび静電
容量、並びに入力電力の温度依存性を示すグラフ図。
FIG. 15 is a graph showing the electrical impedance and capacitance of a piezoelectric element and the temperature dependence of input power.

【図16】本発明のインクジェット記録装置に使用し得
る駆動電圧波形図。
FIG. 16 is a drive voltage waveform diagram that can be used in the ink jet recording apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…支持体 13,53…圧電素子 12…接着剤 14,54…超音波集束手段 15…インク液 16…インク室 17,171〜174…インク室の側壁 18…インク室の蓋板 19…蓋板の開口 31〜34…てこ部材 56,57,83…駆動回路 81,1110…補正回路素子 131,531…圧電体 132,133,532,533,1112,111
3,1212…電極 311,331…てこ部材のヒンジ部 142〜144,542〜547…フレネルレンズ溝 811,1211…誘電体または抵抗体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Support body 13, 53 ... Piezoelectric element 12 ... Adhesive 14, 54 ... Ultrasonic focusing means 15 ... Ink liquid 16 ... Ink chamber 17, 171-174 ... Ink chamber side wall 18 ... Ink chamber lid plate 19 ... Lid Plate openings 31-34 Lever members 56, 57, 83 Driving circuits 81, 1110 Compensation circuit elements 131, 531 Piezoelectric bodies 132, 133, 532, 533, 1112, 111
3, 1212 ... electrode 311, 331 ... hinge part of lever member 142-144, 542-547 ... Fresnel lens groove 811, 1211 ... dielectric or resistor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 健一 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 (72)発明者 山本 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Kenichi Mori 1st Toshiba R & D Center, Komukai, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Hitoshi Yagi Komukai Toshiba, Saiwai District, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture No. 1 Town, Toshiba R & D Center (72) Inventor Noriko Yamamoto No. 1, Komukai Toshiba Town, Koyuki-ku, Kawasaki, Kanagawa Prefecture, Japan Toshiba R & D Center

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク液を保持するインク保持室と、前
記インク液と音響的に接続され、圧電素子を含む超音波
発生手段と、前記超音波発生手段を駆動する駆動手段
と、前記超音波発生手段上に形成され、前記超音波発生
手段から発生される超音波を前記インク液の液面近傍に
集束させる超音波集束レンズ部材を含む超音波集束手段
とを具備するインクジェット記録装置において、周囲温
度の変化により変動する超音波の集束位置を補償するよ
うに前記インク保持室内のインク液面を調節する手段を
設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。
1. An ink holding chamber for holding an ink liquid, an ultrasonic generating means acoustically connected to the ink liquid and including a piezoelectric element, a driving means for driving the ultrasonic generating means, and the ultrasonic wave And an ultrasonic focusing means including an ultrasonic focusing lens member formed on the generating means and focusing the ultrasonic waves generated from the ultrasonic generating means near the liquid surface of the ink liquid. An ink jet recording apparatus, comprising: means for adjusting an ink liquid level in the ink holding chamber so as to compensate for a focus position of an ultrasonic wave that fluctuates due to a change in temperature.
【請求項2】 前記インク液面調節手段が、超音波が集
束する位置に開口を有する、前記インク保持室の蓋板を
含み、該蓋板がバイメタルにより構成されていることを
特徴とする請求項1記載のインクジェット記録装置。
2. The ink liquid level control means includes a lid plate of the ink holding chamber having an opening at a position where ultrasonic waves are focused, and the lid plate is made of bimetal. Item 2. An inkjet recording apparatus according to Item 1.
【請求項3】 前記インク液面調節手段が、超音波が集
束する位置に開口を有する、前記インク保持室の蓋板
と、周囲温度の変化により伸縮する、前記インク保持室
の側壁と、この側壁の該伸縮に応答して該蓋板を移動さ
せるてこ部材からな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. The ink level control means includes: a lid plate of the ink holding chamber having an opening at a position where an ultrasonic wave is focused; and a side wall of the ink holding chamber, which expands and contracts due to a change in ambient temperature. 2. An ink jet recording apparatus according to claim 1, further comprising a lever member for moving said lid plate in response to said expansion and contraction of the side wall.
【請求項4】 インク液を保持するインク保持室と、前
記インク液と音響的に接続され、圧電素子を含む超音波
発生手段と、前記超音波発生手段を駆動する駆動手段
と、前記超音波発生手段上に形成され、前記超音波発生
手段から発生される超音波を前記インク液の液面近傍に
集束させる超音波集束レンズ部材を含む超音波集束手段
とを具備するインクジェット記録装置において、前記駆
動手段が、周囲温度の変化による前記圧電素子の電気的
インピーダンスの変動を補償するように前記圧電素子の
インピーダンスと逆符号の温度係数を有する回路素子を
介して、前記圧電素子に接続されていることを特徴とす
るインクジェット記録装置。
4. An ink holding chamber for holding an ink liquid, ultrasonic generating means acoustically connected to the ink liquid and including a piezoelectric element, driving means for driving the ultrasonic generating means, and the ultrasonic wave An ultrasonic focusing unit including an ultrasonic focusing lens member formed on a generating unit and focusing an ultrasonic wave generated by the ultrasonic generating unit near a liquid surface of the ink liquid; Driving means is connected to the piezoelectric element via a circuit element having a temperature coefficient having a sign opposite to that of the impedance of the piezoelectric element so as to compensate for a change in electrical impedance of the piezoelectric element due to a change in ambient temperature. An ink jet recording apparatus comprising:
【請求項5】 前記回路素子が、キャパシタまたは抵抗
素子であることを特徴とするインクジェット記録装置。
5. An ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein said circuit element is a capacitor or a resistance element.
JP23487997A 1997-08-29 1997-08-29 Ink jet recording apparatus Pending JPH1170651A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23487997A JPH1170651A (en) 1997-08-29 1997-08-29 Ink jet recording apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23487997A JPH1170651A (en) 1997-08-29 1997-08-29 Ink jet recording apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1170651A true JPH1170651A (en) 1999-03-16

Family

ID=16977764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23487997A Pending JPH1170651A (en) 1997-08-29 1997-08-29 Ink jet recording apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1170651A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008191447A (en) * 2007-02-06 2008-08-21 Seiko Epson Corp Droplet discharging apparatus and its driving method
JP2014523356A (en) * 2011-10-24 2014-09-11 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. Fluid ejecting apparatus and method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008191447A (en) * 2007-02-06 2008-08-21 Seiko Epson Corp Droplet discharging apparatus and its driving method
JP2014523356A (en) * 2011-10-24 2014-09-11 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. Fluid ejecting apparatus and method
US9283747B2 (en) 2011-10-24 2016-03-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection devices and methods thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2836749B2 (en) Liquid jet recording head
JPH10250060A (en) Ink jet recorder
JPH10250110A (en) Ink jet recording apparatus
JPH1170651A (en) Ink jet recording apparatus
JP3072740B2 (en) Bubble jet type liquid jet recording device
JP3519535B2 (en) Ink jet recording device
JP3455415B2 (en) Ink jet recording device
JP2641727B2 (en) Liquid jet recording head
JP2698418B2 (en) Liquid jet recording head
JP3048055B2 (en) Liquid jet recording head
JPH1177994A (en) Ink jet recording apparatus
JP2782690B2 (en) Liquid jet recording head
JP3469036B2 (en) Ink jet recording device
JP3720958B2 (en) Inkjet recording device
JPH11254666A (en) Recorder
JP3422230B2 (en) Inkjet recording head
JP3512605B2 (en) Ink jet recording device
JP3450703B2 (en) Ink jet recording device
JP2713722B2 (en) Liquid jet recording device
JP2790844B2 (en) Liquid jet recording head
JP2956843B2 (en) Liquid jet recording head
JP2605137B2 (en) Liquid jet recording head
JP3438544B2 (en) Inkjet recording head
JP2746900B2 (en) Recording device
JP3054174B2 (en) Liquid jet recording apparatus and method