JPH1177994A - Ink jet recording apparatus - Google Patents

Ink jet recording apparatus

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JPH1177994A
JPH1177994A JP24402797A JP24402797A JPH1177994A JP H1177994 A JPH1177994 A JP H1177994A JP 24402797 A JP24402797 A JP 24402797A JP 24402797 A JP24402797 A JP 24402797A JP H1177994 A JPH1177994 A JP H1177994A
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JP
Japan
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piezoelectric element
piezoelectric
driving
ink
piezoelectric elements
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JP24402797A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Mori
健一 森
Chiaki Tanuma
千秋 田沼
Shiro Saito
史郎 斉藤
Isao Amamiya
功 雨宮
Hitoshi Yagi
均 八木
Noriko Yamamoto
紀子 山本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • 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

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet recording apparatus capable of flying an ink liquid at an interval equal to or less than the array pitch of piezoelectric elements while having a merit of a linear electron scanning system and capable of enhancing resolution still more. SOLUTION: A second drive means for bisecting a plurality of piezoelectric elements selected from the piezoelectric elements constituting a piezoelectric element array in the arranging direction of the piezoelectric element array on the basis of the focal position of the ultrasonic beam emitted from a first piezoelectric element to form two piezoelectric element sub-groups [T(1)-T(n/2)] and T(n/2+1)-T(n) and driving second piezoelectric element groups at the same time so that the ultrasonic beams emitted from the respective piezoelectric element sub-groups become different in energy quantity at the focal position is provided in addition to a first drive means for driving a plurality of predetermined piezoelectric elements at the same time and an ink droplet flying direction is deflected to a Px direction from a vertical direction P0 by the second drive means.

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、集束された超音波
ビームによりインク液を小さな液滴として飛翔させるイ
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 flying an ink liquid as small droplets by a focused ultrasonic beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、インク液を記録媒体上に飛翔
させて記録ドットを形成するインクジェットプリンタが
知られている。このインクジェットプリンタは、他の記
録方法と比べて騒音が少なく、現像や定着等の処理が不
要であるという利点を有し、普通紙記録技術として注目
されている。現在までに、数多くのインクジェットプリ
ンタの方式が提案されているが、特に発熱体の熱により
発生する蒸気の圧力でインク滴を飛翔させる方式(例え
ば特公昭56−9429号公報、特公昭61−5991
1号公報参照)、および圧電体の変位による圧力パルス
でインク滴を飛翔させる方式(例えば特公昭53−12
138号公報参照)が代表的なものである。これらの記
録ヘッドは、主に、キャリッジに搭載され、記録紙の搬
送方向に対して直交する方向への走査を繰り返すシリア
ル走査型のヘッドとして実用化されている。
2. Description of the Related Art An ink jet printer which forms recording dots by flying an ink liquid onto a recording medium has been conventionally known. This ink-jet printer has the advantages that it has less noise than other recording methods and does not require processing such as development and fixing, and has been attracting attention as a plain paper recording technique. To date, a number of ink jet printer systems have been proposed. In particular, a system in which ink droplets fly by the pressure of steam generated by the heat of a heating element (for example, Japanese Patent Publication No. 56-9429, Japanese Patent Publication No. 61-5991)
No. 1) and a method in which an ink droplet is caused to fly by a pressure pulse due to displacement of a piezoelectric body (for example, Japanese Patent Publication No. 53-12)
No. 138 publication) is typical. These recording heads have been put to practical use mainly as serial scanning heads that are mounted on a carriage and repeat scanning in a direction orthogonal to the recording paper conveyance direction.

【0003】これに対し、記録ヘッドをキャリッジに搭
載する代わりに、紙の幅と同じサイズで記録ヘッドを作
製して可動部分を小型化し、記録速度を向上させるよう
にしたライン走査型の記録ヘッドも知られているが、そ
の作製は簡単ではない。すなわち、ライン走査方式で
は、溶媒の蒸発や揮発によって局部的なインクの濃縮が
生じやすく、それぞれの解像度に対応する個別のノズル
が細いので目詰まりしやすいという問題がある。特に、
蒸気の圧力を使う方式ではインクとの熱的あるいは化学
的な反応等による不溶物の付着が、また圧電体の変位に
よる圧力を使う方式ではインク流路等での複雑な構造
が、さらに目詰まりを誘起しやすくしている。数十から
百数十のノズルを使用しているシリアル走査型の記録ヘ
ッドでは、その目詰まりの頻度を低く抑えることができ
るが、数千のノズルを必要とするライン走査型の記録ヘ
ッドでは確率的にかなり高い頻度で目詰まりが発生し、
信頼性の点で大きな問題となっている。さらに、ライン
走査方式は解像度の向上には適していない。すなわち、
蒸気の圧力を使う方法では直径20μm(これは記録紙
上では直径50数μm程度の記録ドットに相当する)以
下の粒径のインク滴を生成するのが難しく、また圧電体
の変位による圧力を使う方式ではその複雑な構造のため
に加工技術上の点で解像度の高いヘッドの作製が困難で
ある。
On the other hand, instead of mounting the recording head on a carriage, a recording head having the same size as the width of the paper is manufactured to reduce the size of the movable part and improve the recording speed. Are also known, but their fabrication is not easy. That is, in the line scanning method, there is a problem that local concentration of ink is apt to occur due to evaporation and volatilization of a solvent, and individual nozzles corresponding to respective resolutions are narrow, so that the nozzles are easily clogged. Especially,
In the method using steam pressure, insoluble matter adheres due to thermal or chemical reaction with the ink, and in the method using pressure due to displacement of the piezoelectric material, the complicated structure in the ink channel etc. becomes more clogged. Is easily induced. A serial scanning printhead using tens to hundreds of tens of nozzles can reduce the frequency of clogging, but a line scan printhead that requires thousands of nozzles has a low probability. Clogging occurs quite frequently,
This is a major problem in terms of reliability. Further, the line scanning method is not suitable for improving the resolution. That is,
It is difficult to generate ink droplets having a diameter of 20 μm or less (this corresponds to a recording dot having a diameter of about 50 μm on recording paper) using the pressure of steam, and the pressure due to the displacement of the piezoelectric material is used. In the method, it is difficult to produce a high-resolution head in terms of processing technology due to its complicated structure.

【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、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)、米国特許第4,3
08,547号明細書、米国特許第4,697,195
号明細書、米国特許第4,751,529号明細書、米
国特許第4,751,530号明細書、米国特許第5,
041,849号明細書、特開昭62−66943号公
報、特開昭63一162253号公報、特開昭63−1
66545号、特開昭63−166546号、特開昭6
3−166548号、特開昭63−312157号公
報、特開平2−184443号公報、特開平3−200
199号公報、特開平4−296562号公報、特開平
4−296563号公報、特開平4−356328号公
報、特開平5−278218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の隔壁
を必要としないノズルレスの方式であるために、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防止
と復旧に対して有効な構造を持っている。また、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。しかし、この方式は、
記録画点あるいは解像度よりも大きな、例えば記録画点
の30倍にもなる直径の音響レンズを使うため、記録ヘ
ッドのアレイ1列だけでは必要な解像度を得ることがで
きず、いくつかのラインのアレイからなるヘッドを使っ
て合間を埋めていく、いわゆる千鳥配置を取る必要があ
る。千鳥配置の構造をとるヘッドは、周期的な濃度むら
や隣接ドットとのわずかな位置ずれ等、画質の面から問
題点が多い。
In order to overcome these drawbacks, there has been proposed a method 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.
4,1168 (1973-10), U.S. Pat.
08,547, US Pat. No. 4,697,195.
No. 4,751,529, U.S. Pat. No. 4,751,530, U.S. Pat.
041,849, JP-A-62-66943, JP-A-63-162253, JP-A-63-1
No. 66545, JP-A-63-166546, JP-A-63-166546
JP-A-3-166548, JP-A-63-212157, JP-A-2-184443, JP-A-3-200
199, JP-A-4-296562, JP-A-4-296563, JP-A-4-356328, JP-A-5-278218, etc.). This ultrasonic method is a nozzleless method that does not require a nozzle for each individual dot or a partition of the ink flow path, so it is important to prevent and recover from clogging, which was a major obstacle in making a line head. And has a valid structure. Further, since an ink droplet having a very small diameter can be stably ejected, it is suitable for high resolution. However, this method
Since an acoustic lens having a diameter larger than the recording pixel or the resolution, for example, 30 times as large as the recording pixel, is used, it is not possible to obtain the required resolution with only one array of the recording head, and several lines are required. It is necessary to use a so-called staggered arrangement in which spaces are filled using a head made of an array. A head having a staggered structure has many problems in terms of image quality, such as periodic density unevenness and slight displacement from adjacent dots.

【0005】そこで、別の超音波の集束手段として、ア
レイ状に配置された複数個の圧電素子からそれぞれに位
相制御した超音波を励起して、インク液面近傍の一点に
集中させるセクタ電子走査方式が提案されている(特開
平2−184443号公報参照)。この方式は、圧電素
子の配置ピッチに制限されずに、インク滴の飛翔位置を
変化させることが可能である。しかし、インク液面上の
各位置で液滴を飛翔させるためには、それぞれの位置で
超音波が集束するように、各圧電素子の遅延時間を正確
に計算して制御する必要があり、駆動回路が複雑で高価
なものになる。
Therefore, as another means for converging ultrasonic waves, a plurality of piezoelectric elements arranged in an array excite ultrasonic waves, each of which is phase-controlled, to concentrate on one point near the ink liquid level. A method has been proposed (see JP-A-2-184443). This method can change the flying position of the ink droplet without being limited by the arrangement pitch of the piezoelectric elements. However, in order for droplets to fly at each position on the ink liquid surface, it is necessary to accurately calculate and control the delay time of each piezoelectric element so that the ultrasonic waves are focused at each position, and drive The circuit becomes complicated and expensive.

【0006】このような問題に対し、圧電素子アレイの
うちの一部の圧電素子群を同時に駆動してインク滴1つ
を飛翔させ、その同時駆動する圧電素子群の位置を順次
ずらしてインク滴の飛翔位置を移動させるリニア電子走
査方式が提案されている。この方式では、各圧電素子に
対する遅延時間を圧電素子群の中心に対して左右対称に
なるように設定しているため、常にインク滴は液面に対
して垂直方向にまっすぐ飛翔する。また、同時に駆動す
る圧電素子群の素子数を一定にすれば、圧電素子群の組
み合わせを切り替えるだけで走査が可能であるため、駆
動回路は複雑な遅延時間を制御する必要がなく、1つの
群の圧電素子の遅延時間パターンを制御するだけでよ
い。さらに、このリニア電子走査方式における遅延時間
の設定方法として、通常の電子フォーカス方式で用いら
れる二次関数的な遅延時間の設定ではなく、フレネル回
折理論に基づいて圧電素子アレイをさらに2つのグルー
プに分け、互いに位相が半波長異なるように遅延時間を
設定するという、より簡便な方法も提案されている。し
かし、このようなリニア電子走査方式では、インク滴の
飛翔位置が圧電素子の配置ピッチに依存し、そのピッチ
以下にはインク滴を飛翔できず、より一層の解像度の向
上が困難である。
To cope with such a problem, some of the piezoelectric element groups in the piezoelectric element array are simultaneously driven to cause one ink droplet to fly, and the positions of the simultaneously driven piezoelectric element groups are sequentially shifted so that the ink droplets are shifted. There has been proposed a linear electronic scanning method for moving the flying position of a camera. In this method, since the delay time for each piezoelectric element is set to be symmetrical with respect to the center of the piezoelectric element group, the ink droplet always flies straight in the direction perpendicular to the liquid surface. In addition, if the number of simultaneously driven piezoelectric element groups is fixed, scanning can be performed only by switching the combination of the piezoelectric element groups. Therefore, the driving circuit does not need to control complicated delay time, and one group is not required. It is only necessary to control the delay time pattern of the piezoelectric element. Furthermore, as a method of setting the delay time in the linear electronic scanning method, the piezoelectric element array is further divided into two groups based on the Fresnel diffraction theory, instead of setting the quadratic function of the delay time used in the normal electronic focusing method. A simpler method has been proposed in which the delay time is set so that the phases are different from each other by half a wavelength. However, in such a linear electronic scanning method, the flying position of the ink droplet depends on the arrangement pitch of the piezoelectric elements, and the ink droplet cannot fly below the pitch, and it is difficult to further improve the resolution.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、リニア電子走査方式の利点を有しながら、圧電素子
の配列ピッチ以下の間隔でインク液を飛翔させることが
でき、より一層の解像度の向上を図ることができるイン
クジェット記録装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to fly an ink liquid at an interval equal to or less than the arrangement pitch of piezoelectric elements while having the advantage of a linear electronic scanning system, thereby achieving a higher resolution. An object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus capable of improving the recording quality.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、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、所定間隔で配列された
複数の圧電素子によって構成される圧電素子アレイを含
む超音波発生手段と、前記圧電素子アレイを構成する圧
電素子の中から選択された複数の圧電素子からなる第1
の圧電素子群を該第1の圧電素子群から発生された超音
波が前記インク液の液面上の所定の位置に集束するよう
に同時に駆動する第1の駆動手段と、前記圧電素子アレ
イを構成する圧電素子の中から選択された複数の圧電素
子からなる第2の圧電素子群について該第2の圧電素子
群から発生された超音波ビームが前記インク液の液面上
の前記所定の位置に集束するようにして、該第2の圧電
素子群を前記所定の位置を基準に圧電素子アレイの配列
方向に二分した領域にそれぞれ対応する第1および第2
の圧電素子亜群からそれぞれ放射される超音波ビームの
前記所定位置でのエネルギー量が異なるように、該第2
の圧電素子群を同時に駆動する第2の駆動手段を備えた
ことを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides an ink holding chamber for holding an ink liquid, and a plurality of piezoelectric chambers acoustically connected to the ink liquid and arranged at predetermined intervals. An ultrasonic wave generating means including a piezoelectric element array constituted by elements, and a first comprising a plurality of piezoelectric elements selected from the piezoelectric elements constituting the piezoelectric element array.
A first driving unit for simultaneously driving the piezoelectric element group so that the ultrasonic waves generated from the first piezoelectric element group are focused on a predetermined position on the surface of the ink liquid; and the piezoelectric element array. With respect to a second piezoelectric element group consisting of a plurality of piezoelectric elements selected from among the piezoelectric elements to be constituted, the ultrasonic beam generated from the second piezoelectric element group is moved to the predetermined position on the liquid surface of the ink liquid. So that the second piezoelectric element group is divided into two in the array direction of the piezoelectric element array based on the predetermined position.
, So that the amount of energy at the predetermined position of the ultrasonic beam radiated from each of the piezoelectric element subgroups is different.
And a second driving means for simultaneously driving the piezoelectric element group.

【0009】本発明者らは、超音波ビームの放射圧によ
りインク液面からインク滴を吐出させて被記録体上に飛
翔させて画像を記録するインクジェット記録装置におい
て、従来の方式では達成できなかった記録スピードの高
速化や高解像度化を図るために、複数の圧電素子を所定
の間隔で配置して圧電素子アレイを構成し、その一部の
圧電素子群に所定の位相差を与えて駆動してインク液面
近傍に超音波ビームを集束させてインク滴を飛翔させ、
前記一部の圧電素子群の組み合わせ位置を移動させるよ
うにしたリニア電子走査方式に基づくインクジェット記
録装置を提案してきた。しかし、上にも述べたように、
このようなリニア電子走査方式では、インク滴の飛翔位
置が圧電素子の配列ピッチに依存してしまい、そのピッ
チ以下にはインク滴を飛翔できず、より一層の解像度の
向上が図れなかった。
The present inventors have found that an ink jet recording apparatus that records an image by ejecting ink droplets from an ink liquid surface by means of the radiation pressure of an ultrasonic beam and flying over a recording medium cannot be achieved by the conventional method. In order to achieve higher recording speed and higher resolution, a plurality of piezoelectric elements are arranged at predetermined intervals to form a piezoelectric element array, and a part of the piezoelectric element groups is given a predetermined phase difference and driven. To focus the ultrasonic beam near the ink surface to fly the ink droplets,
There has been proposed an ink jet recording apparatus based on a linear electronic scanning system in which a combination position of a part of the piezoelectric element groups is moved. However, as mentioned above,
In such a linear electronic scanning method, the flying position of the ink droplet depends on the arrangement pitch of the piezoelectric elements, and the ink droplet cannot fly below the pitch, and the resolution cannot be further improved.

【0010】本発明者らは、上記リニア電子走査方式に
基づくインクジェット記録装置において、圧電素子アレ
イをグループ化して各グループの圧電素子(第1の圧電
素子群)を同時にリニア駆動する上記駆動手段に加え
て、圧電素子アレイを構成する圧電素子から選択された
複数の圧電素子を第1の圧電素子により放射される超音
波ビームの焦点位置を基準にしてこれを圧電素子アレイ
の配列方向に二分して2つの圧電素子亜群とし、それぞ
れの圧電素子亜群から放射される超音波ビームが上記焦
点位置においてエネルギー量が異なるように第2の圧電
素子群を同時駆動する第2の駆動手段を設けることによ
って、圧電素子の配列ピッチとは無関係に飛翔位置を様
々に変化させることが可能となり、非常に解像度の高い
画像記録が可能となることを見い出し、本発明を完成す
るに至った。
In the ink jet recording apparatus based on the above-mentioned linear electronic scanning system, the present inventors have proposed a driving device which groups piezoelectric element arrays and linearly drives the piezoelectric elements (first piezoelectric element group) of each group simultaneously. In addition, a plurality of piezoelectric elements selected from the piezoelectric elements constituting the piezoelectric element array are bisected in the arrangement direction of the piezoelectric element array based on the focal position of the ultrasonic beam radiated by the first piezoelectric element. And a second driving means for simultaneously driving the second piezoelectric element group so that the ultrasonic beams emitted from the respective piezoelectric element sub groups have different energy amounts at the focal position. As a result, it is possible to change the flying position variously regardless of the arrangement pitch of the piezoelectric elements, and it is possible to record an image with extremely high resolution. Found that, it has led to the completion of the present invention.

【0011】より具体的に説明すると、本発明におい
て、例えばn個を超える個数の圧電素子から圧電素子ア
レイが構成されているとすると、まず1番目からn番目
までの合計n個の圧電素子を第1の圧電素子群として第
1の駆動手段によりこれらn個の圧電素子を同時に駆動
する。その際、第1の圧電素子群の配列方向における中
心から垂直方向の軸(以下、圧電素子群の中心軸とい
う)がインク液面と交わる点にn個の圧電素子から放射
される超音波ビームが集束するように駆動する。この場
合、インク滴は、圧電素子群の中心軸、すなわち圧電素
子アレイを含む平面に対して垂直に飛翔する(以下、こ
のような第1の駆動手段による駆動を垂直飛翔駆動モー
ドということがある)。次に、第1の圧電素子群の構成
圧電素子を例えば圧電素子1個ずらして、2番目から
(n+1)番目の圧電素子からなるn個の新たな第1の
圧電素子群に対して垂直飛翔駆動モードでこの新たな第
1の圧電素子群を同時駆動する。この垂直飛翔駆動モー
ドを順次繰り返し行うことにより、圧電素子アレイの配
列方向に沿って圧電素子の配列ピッチに相当する間隔を
もってインク滴を順次垂直方向に飛翔させることができ
る。これにより、記録ドットを主走査方向にライン状に
形成することができる。
More specifically, in the present invention, assuming that a piezoelectric element array is composed of, for example, more than n piezoelectric elements, first, a total of n piezoelectric elements from the first to the n-th are arranged. These n piezoelectric elements are simultaneously driven by a first driving means as a first piezoelectric element group. At this time, an ultrasonic beam radiated from the n piezoelectric elements at a point where an axis perpendicular to the center in the arrangement direction of the first piezoelectric element group (hereinafter, referred to as a central axis of the piezoelectric element group) intersects the ink liquid level. Are driven to converge. In this case, the ink droplet flies perpendicularly to the center axis of the piezoelectric element group, that is, a plane including the piezoelectric element array (hereinafter, such driving by the first driving unit may be referred to as a vertical flying driving mode. ). Next, the constituent piezoelectric elements of the first piezoelectric element group are shifted, for example, by one piezoelectric element, and fly vertically to n new first piezoelectric element groups including the second to (n + 1) th piezoelectric elements. The new first piezoelectric element group is simultaneously driven in the drive mode. By sequentially repeating the vertical flying drive mode, ink droplets can be sequentially caused to fly in the vertical direction at intervals corresponding to the arrangement pitch of the piezoelectric elements along the arrangement direction of the piezoelectric element array. Thereby, the recording dots can be formed in a line shape in the main scanning direction.

【0012】第2の駆動手段による駆動では、1番目か
らn番目までの圧電素子からなる圧電素子群(第2の圧
電素子群)を圧電素子群の中心軸により二分する。すな
わち、第2の圧電素子群を1番目から(n/2)番目ま
での圧電素子からなる第1の圧電素子亜群と(n/2+
1)番目からn番目までの圧電素子からなる第2の圧電
素子亜群とに区分する。そして第2の圧電素子群に属す
る全ての圧電素子を上記第1の駆動手段による垂直飛翔
駆動モードにおける超音波ビームの集束点に相当する点
に集束させるように同時に駆動するのであるが、このと
き、第1の圧電素子亜群からの超音波ビームの総エネル
ギー量(E1)と第2の圧電素子亜群からの超音波ビー
ムの総エネルギー量(E2)とが異なるように設定す
る。すると、インク滴は、第2の圧電素子群からの超音
波ビームの集束点から、垂直方向からずれた方向に飛翔
する(以下、このような第2の駆動手段による駆動を偏
向飛翔駆動モードということがある)。すなわち、この
第2の駆動手段によれば、圧電素子アレイの配列ピッチ
とは無関係にインク滴を飛翔させることができので、垂
直飛翔駆動モードにより形成された記録ドット間に記録
ドットを形成することにより、解像度のより一層の向上
が図れる。
In the driving by the second driving means, the piezoelectric element group (second piezoelectric element group) including the first to n-th piezoelectric elements is bisected by the central axis of the piezoelectric element group. That is, the second piezoelectric element group is divided into a first piezoelectric element sub-group composed of the first to (n / 2) th piezoelectric elements and (n / 2 +
1) A second piezoelectric element subgroup including the nth to nth piezoelectric elements. Then, all the piezoelectric elements belonging to the second piezoelectric element group are simultaneously driven so as to be focused to a point corresponding to the focal point of the ultrasonic beam in the vertical flight drive mode by the first driving means. The total energy amount (E1) of the ultrasonic beam from the first piezoelectric element subgroup is set to be different from the total energy amount (E2) of the ultrasonic beam from the second piezoelectric element subgroup. Then, the ink droplet flies in a direction deviated from the vertical direction from the focal point of the ultrasonic beam from the second piezoelectric element group (hereinafter, such driving by the second driving means is referred to as a deflection flying driving mode). Sometimes). That is, according to the second driving means, it is possible to cause ink droplets to fly regardless of the arrangement pitch of the piezoelectric element array. Therefore, it is possible to form recording dots between recording dots formed in the vertical flying driving mode. Thereby, the resolution can be further improved.

【0013】第2の駆動手段による偏向飛翔駆動モード
は、第1の駆動手段による垂直飛翔駆動モードにより形
成された記録ドットの任意のドットに対して行えばよ
い。例えば、第2の圧電素子群の構成圧電素子を例えば
圧電素子1個ずらして、2番目から(n+1)番目の圧
電素子からなるn個の新たな第2の圧電素子群に対して
偏向飛翔駆動モードでこの新たな第2の圧電素子群を同
時駆動することができる(この場合新たな第1の圧電素
子亜群は、2番目から((n+2)/2)番目までの圧
電素子により構成され、第2の圧電素子亜群は、((n
+2)/2+1)番目から(n+1)番目までの圧電素
子により構成される)。
The deflecting flight driving mode by the second driving means may be performed on any of the recording dots formed in the vertical flight driving mode by the first driving means. For example, the constituent piezoelectric elements of the second piezoelectric element group are shifted by, for example, one piezoelectric element, and deflection flying drive is performed for n new second piezoelectric element groups including the second to (n + 1) th piezoelectric elements. In this mode, the new second piezoelectric element group can be simultaneously driven (in this case, the new first piezoelectric element subgroup is constituted by the second to ((n + 2) / 2) th piezoelectric elements). , The second piezoelectric element subgroup is ((n
(+2) / 2 + 1) th to (n + 1) th piezoelectric elements).

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明において、第1の駆動手段
は、第1の駆動手段が、均一な駆動電圧および均一な印
加時間で、かつ互いに逆位相の2相駆動信号により第1
の圧電素子群を駆動する駆動手段により構成することが
できる。また、本発明においては、第2の駆動手段は、
(1)上記第1の圧電素子亜群または第2の圧電素子亜
群に属する圧電素子の一部の圧電素子を非駆動状態とな
るように前記第2の圧電素子群を駆動する駆動手段、
(2)駆動電圧および印加時間の少なくとも一方が前記
第1の圧電素子亜群と第2の圧電素子亜群との間で異な
るように前記第2の圧電素子群を駆動する駆動手段、ま
たは(3)前記第1の圧電素子亜群または第2の圧電素
子亜群に属する圧電素子の一部の圧電素子を前記第1の
駆動手段により印加された駆動信号とは逆位相の駆動信
号により駆動する駆動手段によって構成することができ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, the first driving means is configured such that the first driving means is driven by a two-phase driving signal having a uniform driving voltage and a uniform application time and having opposite phases to each other.
And a driving unit for driving the piezoelectric element group. Further, in the present invention, the second driving means includes:
(1) driving means for driving the second piezoelectric element group so that some of the piezoelectric elements belonging to the first piezoelectric element subgroup or the second piezoelectric element subgroup are not driven;
(2) driving means for driving the second piezoelectric element group such that at least one of a drive voltage and an application time is different between the first piezoelectric element subgroup and the second piezoelectric element subgroup; or 3) A part of the piezoelectric elements belonging to the first piezoelectric element subgroup or the second piezoelectric element subgroup is driven by a driving signal having a phase opposite to a driving signal applied by the first driving means. Driving means.

【0015】以下、本発明の実施の形態を図面を参照し
ながらより具体的に説明する。 <第1の実施の態様>図1は、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ヘッド部の構成を示
す斜視図である。図1に示す記録ヘッド10は、ガラス
板等の基板11の下面に圧電素子アレイ12を有する。
圧電素子アレイ12は、長尺の一様な厚さの板状の圧電
体層13と、その両面にそれぞれ形成された共通電極1
4および複数のストライプ状個別電極15(1)ないし
15(n)とにより構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. <First Embodiment> FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a head section of an ink jet recording apparatus according to a first embodiment of the present invention. A recording head 10 shown in FIG. 1 has a piezoelectric element array 12 on a lower surface of a substrate 11 such as a glass plate.
The piezoelectric element array 12 includes a long plate-like piezoelectric layer 13 having a uniform thickness, and a common electrode 1 formed on both surfaces thereof.
4 and a plurality of striped individual electrodes 15 (1) to 15 (n).

【0016】共通電極14は、圧電体層13の上面にそ
の全面に渡って形成されている。他方、ストライプ状個
別電極15(1)ないし15(n)(以下、個別電極1
5(1)〜15(n)を総称して、単に、個別電極15
ということがある)は、それぞれ、圧電体層13の幅と
同等の長さを有し、一定のピッチで圧電体層13の長手
方向に配置されている。共通電極14と対向する各個別
電極15とにより、圧電体層13は機能的に複数の圧電
素子に区分され、一次元的に配列された圧電素子アレイ
12を構成する。
The common electrode 14 is formed on the upper surface of the piezoelectric layer 13 over the entire surface. On the other hand, stripe-shaped individual electrodes 15 (1) to 15 (n) (hereinafter, individual electrodes 1
5 (1) to 15 (n) are collectively referred to simply as the individual electrodes 15
Have the same length as the width of the piezoelectric layer 13 and are arranged at a constant pitch in the longitudinal direction of the piezoelectric layer 13. The piezoelectric layer 13 is functionally divided into a plurality of piezoelectric elements by the individual electrodes 15 opposed to the common electrode 14, and constitutes a one-dimensionally arranged piezoelectric element array 12.

【0017】圧電体層13は、放射する超音波の周波数
や素子の大きさ等に依存して、ジルコン・チタン酸鉛
(PZT)等のセラミック圧電材料や、フッ化ビニリデ
ンと三フッ化エチレンとの共重合体等の高分子圧電材
料、ニオブ酸リチウム等の単結晶圧電材料、酸化亜鉛等
の圧電性半導体等の各種圧電材料で形成することができ
る。また、共通電極14および個別電極15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14、15は、ガラスフリットを混合した銀ぺースト
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。各圧電素子は、両電極1
4、15を介して圧電体層13に電圧を印加して圧電体
層13を共振させることによって超音波を発生する。
The piezoelectric layer 13 is made of a ceramic piezoelectric material such as zircon / lead titanate (PZT), or vinylidene fluoride and ethylene trifluoride, depending on the frequency of the emitted ultrasonic waves and the size of the element. And various piezoelectric materials such as a single crystal piezoelectric material such as lithium niobate and a piezoelectric semiconductor such as zinc oxide. In addition, the common electrode 14 and the individual electrode 15 can be formed as a thin film of titanium, nickel, aluminum, copper, gold, or the like by vapor deposition or sputtering, or can be formed by plating. Alternatively, the electrodes 14 and 15 can be formed by a baking method in which silver paste mixed with glass frit is applied by screen printing and sintered. Each piezoelectric element has two electrodes 1
Ultrasonic waves are generated by applying a voltage to the piezoelectric layer 13 via 4 and 15 to resonate the piezoelectric layer 13.

【0018】圧電体層13に対応する基板11の上面領
域には、音響レンズ16が形成されている。音響レンズ
16は、例えばガラス板等の基板の上記上面領域を凹面
に形成することによって形成することができ、その場
合、凹面音響レンズとして機能する。
An acoustic lens 16 is formed in an upper surface area of the substrate 11 corresponding to the piezoelectric layer 13. The acoustic lens 16 can be formed by forming the above-described upper surface region of a substrate such as a glass plate into a concave surface, in which case it functions as a concave acoustic lens.

【0019】また、基板11の上面には、板状体17が
設けられている。この板状体17内には、凹面音響レン
ズ16の凹面を底部とするインク保持室18の側壁面を
構成するように断面が逆V字状の溝が圧電体の長手方向
に沿って形成されている。インク保持室18の側壁面を
形成する逆V字状溝の両側面19a、19bは上方に向
かって合わさるように傾斜し、その頂部は、スリット状
に開放し、スリット状開口20を形成している。インク
保持室18内には、所定のインク液21が収容されてい
る。
A plate 17 is provided on the upper surface of the substrate 11. A groove having an inverted V-shaped cross section is formed in the plate-like body 17 along the longitudinal direction of the piezoelectric body so as to form a side wall surface of the ink holding chamber 18 having the concave surface of the concave acoustic lens 16 as a bottom. ing. The opposite side surfaces 19a and 19b of the inverted V-shaped groove forming the side wall surface of the ink holding chamber 18 are inclined so as to meet upward, and the top is opened in a slit shape to form a slit-shaped opening 20. I have. A predetermined ink liquid 21 is stored in the ink holding chamber 18.

【0020】さて、ガラス基板11の下面には、圧電素
子アレイ12と対向する位置に、IC化された駆動回路
(以下、駆動ICという)22が設けられている。この
駆動IC22はガラス基板11の下面に形成された配線
パターン(図示せず)を介して共通電極14と各個別電
極15とに接続されている。駆動IC22は、以後詳細
に説明するように、記録すべき画像データに応じて圧電
素子アレイ12をそのアレイ方向(圧電素子の配列方
向、本発明において主走査方向に相当)に相隣る選択さ
れた複数の圧電素子からなる圧電素子群を1グループ
(第1の圧電素子群)としてグループ単位毎に順次駆動
することにより、リニア電子走査を行うものである。
On the lower surface of the glass substrate 11, a drive circuit (hereinafter, referred to as a drive IC) 22 provided as an IC is provided at a position facing the piezoelectric element array 12. The drive IC 22 is connected to the common electrode 14 and each individual electrode 15 via a wiring pattern (not shown) formed on the lower surface of the glass substrate 11. As described in detail below, the drive IC 22 selects the piezoelectric element array 12 adjacent to the array direction (the arrangement direction of the piezoelectric elements, which corresponds to the main scanning direction in the present invention) according to the image data to be recorded. The linear electronic scanning is performed by sequentially driving the piezoelectric element group including a plurality of piezoelectric elements as one group (first piezoelectric element group) for each group.

【0021】具体的には、選択した圧電素子群に対して
所定の遅延時間差(位相差)を持たせた高周波の駆動信
号を供給し、当該第1の圧電素子群を同時に駆動するこ
とによって、圧電素子アレイ12から放射される超音波
ビームをアレイ方向、すなわち主走査方向に集束させ
る。そして、このように同時に駆動される圧電素子群の
位置を圧電素子1個分ずつずらせて同時駆動を繰り返し
行うことにより、集束させる超音波ビームの放射方向を
主走査方向にリニアに移動させる。
Specifically, by supplying a high-frequency drive signal having a predetermined delay time difference (phase difference) to the selected piezoelectric element group, and simultaneously driving the first piezoelectric element group, The ultrasonic beam emitted from the piezoelectric element array 12 is focused in the array direction, that is, in the main scanning direction. The position of the piezoelectric element group that is driven simultaneously is shifted by one piezoelectric element at a time, and the simultaneous driving is repeated, whereby the radiation direction of the focused ultrasonic beam is moved linearly in the main scanning direction.

【0022】こうして圧電素子アレイ12から放射さ
れ、主走査方向に集束された超音波ビームは、さらに、
音響レンズ16により主走査方向と直交する方向(副走
査方向)にも集束され、最終的にインク液21の液面の
所定の位置に集束する。こうして、インク液面に集束さ
れた超音波ビームにより発生した圧力(放射圧)によっ
て、インク液面に円錐状のメニスカスが成長し、やがて
メニスカスの先端からインク滴が吐出する。吐出したイ
ンク滴は、図示しない被記録体上に飛翔して付着し、乾
燥して定着されることにより、画像記録が行われる。こ
の駆動モードでは、インク滴は、第1の圧電素子群の中
心軸方向にインク滴が飛翔する(垂直飛翔駆動モー
ド)。
The ultrasonic beam radiated from the piezoelectric element array 12 and focused in the main scanning direction is further
The acoustic lens 16 also converges in a direction (sub-scanning direction) orthogonal to the main scanning direction, and finally converges at a predetermined position on the liquid surface of the ink liquid 21. In this way, the pressure (radiation pressure) generated by the ultrasonic beam focused on the ink liquid surface causes a conical meniscus to grow on the ink liquid surface, and the ink droplet is eventually ejected from the tip of the meniscus. The ejected ink droplets fly and adhere to a recording medium (not shown), and are dried and fixed, thereby performing image recording. In this driving mode, the ink droplet flies in the direction of the center axis of the first piezoelectric element group (vertical flying driving mode).

【0023】なお、上記のごとく飛翔するインク滴の大
きさは、超音波の周波数によって決定され得る。圧電素
子アレイ12は圧電体層13の厚さ方向の共振を利用し
て超音波を放射するため、圧電体層13の厚さでにより
超音波周波数が決まる。その厚さは周波数に反比例する
ので、高周波ほど圧電体層13の厚さは薄くなる。すな
わち、解像度の高いインクジェット記録装置ほど、より
高い周波数の超音波を得ることが必要であり、圧電体層
13の種類と形成法もそれに応じて選択される。
The size of the ink droplet flying as described above can be determined by the frequency of the ultrasonic wave. Since the piezoelectric element array 12 emits ultrasonic waves using resonance in the thickness direction of the piezoelectric layer 13, the ultrasonic frequency is determined by the thickness of the piezoelectric layer 13. Since the thickness is inversely proportional to the frequency, the thickness of the piezoelectric layer 13 decreases as the frequency increases. That is, the higher the resolution of the ink jet recording apparatus, the higher the frequency of the ultrasonic waves required to be obtained, and the type and forming method of the piezoelectric layer 13 are selected accordingly.

【0024】次に、図1に示す第1の実施の形態におけ
る圧電素子アレイ12の駆動手段・方法を図2、図3お
よび図4をも参照してより具体的に説明する。なお、理
解を容易にするため、図2〜図4においては音響レンズ
16は省略されている。
Next, the driving means and method of the piezoelectric element array 12 in the first embodiment shown in FIG. 1 will be described more specifically with reference to FIGS. 2, 3 and 4. Note that the acoustic lens 16 is omitted in FIGS. 2 to 4 for easy understanding.

【0025】図2に示されているように、圧電素子アレ
イ12を構成する圧電素子T(1)〜T(n+1)は、
所定のピッチdで主走査方向に配置され、各圧電素子
は、それぞれの遅延回路32に接続され、また遅延回路
32はそれぞれが駆動信号電源31に接続されている。
いうまでもなく、駆動信号源31および遅延回路32
は、図1に示す記録装置における駆動回路22の構成要
素である。駆動信号源31は高周波の駆動信号を発生
し、遅延回路32は図示しない制御回路により設定され
た遅延時間で遅延された駆動信号を圧電素子アレイ12
の所定の圧電素子に供給する。
As shown in FIG. 2, the piezoelectric elements T (1) to T (n + 1) constituting the piezoelectric element array 12 are:
The piezoelectric elements are arranged in the main scanning direction at a predetermined pitch d, and each piezoelectric element is connected to each delay circuit 32, and each of the delay circuits 32 is connected to the drive signal power supply 31.
Needless to say, the drive signal source 31 and the delay circuit 32
Are components of the drive circuit 22 in the printing apparatus shown in FIG. The drive signal source 31 generates a high-frequency drive signal, and the delay circuit 32 outputs the drive signal delayed by a delay time set by a control circuit (not shown) to the piezoelectric element array 12.
To a predetermined piezoelectric element.

【0026】まず、図2を参照して第1の駆動手段によ
る垂直飛翔駆動モードを説明する。圧電素子アレイ12
を構成する圧電素子のうちn個の圧電素子T(1)〜T
(n)を第1の圧電素子群とする。この第1の圧電素子
群の各圧電素子へ供給する駆動信号のエネルギー量は均
等である。具体的には、各圧電素子への駆動信号は、同
一の駆動電圧、同一の印加時間で駆動信号源31から印
加される。ここで、1番目からn番目までの圧電素子T
(1)〜T(n)から放射される超音波の位相が、第1
の圧電素子群の中心軸上のインク21の液面におけるA
点で一致するように遅延回路32において遅延時間を設
定して駆動することにより、このA点からインク滴が垂
直に飛翔する。
First, the vertical flight drive mode by the first drive means will be described with reference to FIG. Piezoelectric element array 12
Of the piezoelectric elements constituting the piezoelectric elements T (1) to T (1)
(N) is a first piezoelectric element group. The amount of energy of the drive signal supplied to each piezoelectric element of the first piezoelectric element group is equal. Specifically, the drive signal to each piezoelectric element is applied from the drive signal source 31 with the same drive voltage and the same application time. Here, the first to n-th piezoelectric elements T
(1) -The phase of the ultrasonic wave radiated from T (n) is the first
A on the liquid surface of the ink 21 on the central axis of the piezoelectric element group
By driving the delay circuit 32 by setting the delay time so that the points coincide with each other, the ink droplet flies vertically from the point A.

【0027】ついで、圧電素子T(1)〜T(n)から
圧電素子1個分位置をずらせたn個からなる新たな第1
の圧電素子群の各圧電素子T(2)〜T(n+1)に対
して同様に遅延時間を設定して駆動すれば、A点から圧
電素子の配列ピッチd分だけずれたC点よりインクが垂
直に飛翔する。
Next, a new first element composed of n piezoelectric elements T (1) to T (n) shifted by one piezoelectric element from the piezoelectric elements T (1) to T (n).
Similarly, if the respective piezoelectric elements T (2) to T (n + 1) of the piezoelectric element group are driven with the delay time being set, the ink is shifted from the point C which is shifted from the point A by the arrangement pitch d of the piezoelectric elements. Fly vertically.

【0028】図3には、第1の駆動手段により駆動され
た第1の圧電素子群から放射された各超音波ビーム(図
中、破線で示す)がインク液21の液面21a上で集束
する様子が示されている。すなわち、各圧電素子T
(1)〜T(n)から放射された超音波はインク液面2
1aの点Pで集束し、所定の方向(インク液面21aに
対して垂直な方向)P0にインク滴が飛翔する。ここで
は、第1の圧電素子群の中心軸(nが偶数の場合、圧電
素子T(n/2)とその隣の圧電素子(T(n/2+
1)との間を通る)がP0となる。
FIG. 3 shows that each ultrasonic beam (indicated by a broken line in the figure) emitted from the first piezoelectric element group driven by the first driving means is focused on the liquid surface 21a of the ink liquid 21. Is shown. That is, each piezoelectric element T
(1) The ultrasonic waves radiated from T (n)
Focusing is performed at the point P of 1a, and the ink droplet flies in a predetermined direction (a direction perpendicular to the ink liquid surface 21a) P0. Here, the center axis of the first piezoelectric element group (when n is an even number, the piezoelectric element T (n / 2) and the adjacent piezoelectric element (T (n / 2 +
1) is P0.

【0029】次に第2の駆動手段による偏向飛翔駆動モ
ードを説明する。この駆動モードでは、上述のように、
圧電素子群の中心軸により二分された第1の圧電素子亜
群(圧電素子T(1)〜T(n/2)から構成される)
と第2の圧電素子亜群(圧電素子(T(n/2+1)〜
T(n)から構成される)とからそれぞれ放射される超
音波ビームの集束点での総エネルギー量が異なるように
第1および第2の圧電素子亜群からなる第2の圧電素子
群を同時に駆動するのであるが、そのために、第1の圧
電素子亜群または第2の圧電素子亜群に属する圧電素子
の一部の圧電素子を非駆動状態となるように前記第2の
圧電素子群を駆動する。
Next, the deflection flight drive mode by the second drive means will be described. In this drive mode, as described above,
A first piezoelectric element subgroup bisected by the central axis of the piezoelectric element group (consisting of piezoelectric elements T (1) to T (n / 2))
And the second group of piezoelectric elements (piezoelectric elements (T (n / 2 + 1) to
T (n)), the second piezoelectric element group consisting of the first and second piezoelectric element subgroups is simultaneously set so that the total energy amount at the focal point of the ultrasonic beam radiated from The second piezoelectric element group is driven so that some of the piezoelectric elements belonging to the first piezoelectric element subgroup or the second piezoelectric element subgroup are not driven. Drive.

【0030】より具体的には、図4に示すように、第1
の圧電素子亜群に属する圧電素子T(1)〜T(n/
2)のうち、例えば圧電素子T(2)のみを非駆動状態
にする。
More specifically, as shown in FIG.
Of the piezoelectric elements T (1) to T (n /
In 2), for example, only the piezoelectric element T (2) is set in the non-drive state.

【0031】このように第2の圧電素子群を、集束点P
を基準に二分された領域にある圧電素子からそれぞれ放
射され集束された液面の超音波エネルギー量に差ができ
るよう駆動した時ときのインクの飛翔位置は、前記P0
とは異なる方向Pxとなる。すなわち図2に関して説明
した第1の駆動モードによるインク滴とは異なった位置
にインク滴を飛翔させることができる。また、第1の圧
電素子亜群から照射された超音波ビームの総エネルギー
量(E1)と第2の圧電素子亜群から照射された超音波
ビームの総エネルギー量(E2)との差を変化させて駆
動することにより、インク滴の飛翔位置を変化させるこ
とも可能である。このように、第2の駆動手段による駆
動では、インク滴は液面に対して垂直方向から偏向した
方向に飛翔する。
As described above, the second piezoelectric element group is moved to the focal point P
The flying position of the ink when driven so that there is a difference in the amount of ultrasonic energy of the liquid surface radiated and focused from the piezoelectric element in the area bisected with reference to
Is different from the direction Px. That is, the ink droplet can be caused to fly to a position different from the ink droplet in the first drive mode described with reference to FIG. Further, the difference between the total energy amount (E1) of the ultrasonic beam irradiated from the first piezoelectric element subgroup and the total energy amount (E2) of the ultrasonic beam irradiated from the second piezoelectric element subgroup is changed. By driving in such a manner, the flying position of the ink droplet can be changed. As described above, when driven by the second driving unit, the ink droplet flies in a direction deflected from the direction perpendicular to the liquid surface.

【0032】次に、より具体的な一例を示して詳しく説
明する。圧電素子アレイ12に関する仕様としては、駆
動周波数が100MHz、焦点距離(インク液の深さ)
を3mm、圧電素子の配列ピッチdを50μm、同時に
駆動する第1の圧電素子群の圧電素子数を36個とし
た。この場合、インク液中での音速は、水中の音速とほ
ぼ同じく、1.5km/secであるから、インク液中
での超音波の波長は15μmとなる。圧電素子アレイ1
2に印加する駆動信号波形は図5に示したように100
MHzの矩形波バーストで、波数は500(5μs)、
電圧は30V0-P とした。
Next, a more specific example will be described in detail. The specifications regarding the piezoelectric element array 12 include a driving frequency of 100 MHz, a focal length (a depth of the ink liquid).
Was set to 3 mm, the arrangement pitch d of the piezoelectric elements was set to 50 μm, and the number of piezoelectric elements of the first piezoelectric element group to be driven simultaneously was set to 36. In this case, the speed of sound in the ink liquid is 1.5 km / sec, which is almost the same as the speed of sound in water, so the wavelength of the ultrasonic wave in the ink liquid is 15 μm. Piezoelectric element array 1
2 has a drive signal waveform of 100 as shown in FIG.
A square wave burst of MHz with a wave number of 500 (5 μs),
The voltage was 30 V0 -P .

【0033】図3に関して説明した第1の駆動モードに
おいて各圧電素子から放射される超音波の位相(遅延時
間)を設定する方法としては、フレネル回折理論に基づ
いて2種類に分ける方法を用いた。具体的には下記式
(1)または式(2)を用いてフレネルゾーンリングの
半径を求める。
As a method of setting the phase (delay time) of the ultrasonic wave radiated from each piezoelectric element in the first drive mode described with reference to FIG. 3, a method of dividing into two types based on the Fresnel diffraction theory was used. . Specifically, the radius of Fresnel zoning is determined using the following equation (1) or equation (2).

【0034】[0034]

【数1】 (Equation 1)

【0035】[0035]

【数2】 (Equation 2)

【0036】ここで、r(1)はフレネルゾーンリング
の半径、λwはインク中の超音波波長、Fは焦点距離
(インク液の深さ)である。下記表1に、式(1)より
求めた各フレネルゾーンリングの半径r(1)(0〜1
9)を示す。ただしi=0のとき、r(0)=0であ
る。
Here, r (1) is the radius of the Fresnel zoning, λw is the ultrasonic wavelength in the ink, and F is the focal length (the depth of the ink liquid). Table 1 below shows the radius r (1) (0 to 1) of each Fresnel zoning obtained from the equation (1).
9) is shown. However, when i = 0, r (0) = 0.

【0037】次に、圧電素子群の中心位置に対する各圧
電素子の中心点間の距離(圧電素子アレイの配列ピッ
チ)をdとしたときに、r(2n)<d<F(2n+
1)の範囲に存在する圧電素子が、r(2n+1)<d
<r(2n+3)の範囲に存在する圧電素子に対して位
相が半波長ずれるように遅延時間をそれぞれ設定する。
Next, assuming that a distance between the center points of the piezoelectric elements with respect to the center position of the piezoelectric element group (arrangement pitch of the piezoelectric element array) is d, r (2n) <d <F (2n +
The piezoelectric element existing in the range of 1) is r (2n + 1) <d
The delay time is set so that the phase is shifted by a half wavelength with respect to the piezoelectric element existing in the range of <r (2n + 3).

【0038】このようにフレネル回折理論に基づいて決
定した第1の圧電素子群の遅延時間τ(n)(n=1〜
36)を下記表2に示す。この36個の圧電素子からな
る第1の圧電素子群を同時駆動すれば、18番目の圧電
素子と19番目の圧電素子の中間点上のインク液面21
aの点Pで、P0方向にインク滴が飛翔する。これは、
図2のA点にあたる。そして、n個の圧電素子群の位置
を圧電素子1個分ずつずらせて同様の遅延時間パターン
で駆動すれば、インク滴を圧電素子の配列ピッチdと同
じ間隔でライン状に飛翔させることができる。圧電素子
1個分ずらして第1の駆動手段により駆動すると、図2
のC点に相当する点に超音波ビームが集束する。
As described above, the delay time τ (n) (n = 1 to 1) of the first piezoelectric element group determined based on the Fresnel diffraction theory
36) is shown in Table 2 below. By simultaneously driving the first piezoelectric element group including the 36 piezoelectric elements, the ink liquid level 21 on the intermediate point between the 18th piezoelectric element and the 19th piezoelectric element can be obtained.
At the point P of a, the ink droplet flies in the P0 direction. this is,
This corresponds to point A in FIG. If the positions of the n piezoelectric element groups are shifted by one piezoelectric element and driven by the same delay time pattern, the ink droplets can fly in a line at the same interval as the arrangement pitch d of the piezoelectric elements. . When the piezoelectric element is driven by the first driving means while being shifted by one piezoelectric element, FIG.
The ultrasonic beam is focused on a point corresponding to the point C.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】[0040]

【表2】 [Table 2]

【0041】一方、図4に示した第2の駆動手段による
偏向飛翔駆動モードは、は、上記第1の駆動手段による
垂直飛翔駆動モードを基本にしており、フレネルゾーン
リングの半径の計算から求められる各圧電素子に与える
遅延時間の設定は同じと考えてよい。
On the other hand, the deflection flight drive mode by the second drive means shown in FIG. 4 is based on the vertical flight drive mode by the first drive means and is obtained by calculating the radius of the Fresnel zoning. It can be considered that the setting of the delay time given to each piezoelectric element is the same.

【0042】第2の駆動モードでは、n個の圧電素子か
らなる第2の圧電素子群の圧電素子のうち、前記点Pを
基準に左右に二分された領域にある圧電素子からそれぞ
れ放射される超音波ビームの集束点でのエネルギー量が
異なるように、例えば圧電素子T(2)を、駆動回路2
2によって非駆動状態にする。この場合、圧電素子T
(2)の個別電極13は所定の直流電位、あるいは共通
電極12と同電位、例えば接地電位、好ましくは駆動回
路22とは電気的に開放された状態に設定されている。
かくして、第1の圧電素子亜群に属する圧電素子T
(1)〜T(n/2)から放射された超音波エネルギー
(E1)と、第2の圧電素子亜群に属する圧電素子T
(n/2+1)〜T(n)から放射された超音波エネル
ギー(E2)は、E1<E2となる。
In the second driving mode, of the piezoelectric elements of the second piezoelectric element group including the n piezoelectric elements, the piezoelectric elements are respectively radiated from the piezoelectric elements located in the area divided into two on the basis of the point P. For example, the piezoelectric element T (2) is connected to the drive circuit 2 so that the amount of energy at the focal point of the ultrasonic beam is different.
2 sets a non-drive state. In this case, the piezoelectric element T
The individual electrode 13 of (2) is set at a predetermined DC potential or the same potential as the common electrode 12, for example, a ground potential, and is preferably set to be electrically disconnected from the drive circuit 22.
Thus, the piezoelectric element T belonging to the first piezoelectric element subgroup
The ultrasonic energy (E1) radiated from (1) to T (n / 2) and the piezoelectric element T belonging to the second piezoelectric element subgroup
The ultrasonic energy (E2) radiated from (n / 2 + 1) to T (n) satisfies E1 <E2.

【0043】このようにn個の圧電素子からなる第2の
圧電素子群の圧電素子のうち、前記点Pを基準に二分さ
れた領域にある圧電素子からそれぞれ放射される超音波
ビームの集束点でのエネルギー量が異なるように、圧電
素子T(2)を、駆動回路22によって非駆動状態にな
るよう駆動したときのインクの飛翔位置は、第1の駆動
手段での飛翔方向P0とは異なる少しずれた位置とな
る。本例の場合では図4の紙面左方向Pxへずれる。す
なわち図2に示した第1の駆動手段によるインク滴とは
異なった位置に、インク滴を飛翔させることができる。
As described above, among the piezoelectric elements of the second piezoelectric element group including the n piezoelectric elements, the focal points of the ultrasonic beams respectively radiated from the piezoelectric elements in the area bisected with reference to the point P. The flying position of the ink when the piezoelectric element T (2) is driven by the driving circuit 22 so as to be in the non-driving state so that the amount of energy at the first driving means is different from the flying direction P0 of the first driving means. The position is slightly shifted. In the case of this example, it is shifted to the left direction Px in FIG. That is, the ink droplet can be caused to fly to a different position from the ink droplet by the first driving unit shown in FIG.

【0044】さらに、第1の駆動手段による駆動により
形成された記録ドットに対して、第2の駆動手段を用い
てその僅かにずれた周辺位置に記録ドットを形成するこ
とにより、擬似的に記録ドットのサイズを変化させて記
録画像の階調制御を図ることが可能である、また、集束
点Pを基準に二分された領域にある圧電素子からそれぞ
れ放射される超音波ビームの集束点でのエネルギー量の
差を徐々に変化させて駆動することにより、インク滴の
飛翔位置を徐々に変化させることもできる。具体的に
は、例えば第2の圧電素子亜群に属する圧電素子は必ず
駆動するようにし、第1の圧電素子亜群の圧電素子を2
進法のように駆動が停止される圧電素子の数および位置
を変えることにより、徐々にインク滴の飛翔位置を変化
させることができる。
Further, the recording dots formed by the driving by the first driving means are formed by using the second driving means to form recording dots at peripheral positions slightly shifted from the recording dots, whereby pseudo recording is performed. It is possible to control the gradation of the recorded image by changing the size of the dots, and at the focal point of the ultrasonic beam radiated from each of the piezoelectric elements in the area bisected from the focal point P. By driving while gradually changing the energy amount difference, the flying position of the ink droplet can be gradually changed. Specifically, for example, the piezoelectric elements belonging to the second piezoelectric element sub-group are always driven, and the piezoelectric elements of the first piezoelectric element sub-group are
By changing the number and position of the piezoelectric elements whose driving is stopped as in the advancing method, the flying position of the ink droplet can be gradually changed.

【0045】また、第1の圧電素子亜群と第2の圧電素
子亜群とに対し第2の駆動手段により上記例とは逆に駆
動させても同様の効果が得られるが、飛翔方向が集束点
Pに対して上記例とは逆になる。
The same effect can be obtained by driving the first sub-group of piezoelectric elements and the second sub-group of piezoelectric elements by the second driving means in a manner opposite to the above example. The focus point P is reversed from the above example.

【0046】なお、集束点Pに近い位置にある圧電素子
を、非駆動状態にする場合、飛翔位置での偏向量は大き
くなる。しかし、飛翔が不安定になったりインク滴の大
きさがばらついてくるため、第2の駆動手段における集
束点Pに一番近い位置にある圧電素子は第2の駆動手段
においても常に駆動されていることが好ましい。
When the piezoelectric element at a position close to the convergence point P is not driven, the deflection amount at the flying position becomes large. However, since the flight becomes unstable or the size of the ink droplet varies, the piezoelectric element closest to the focal point P in the second driving means is always driven by the second driving means. Is preferred.

【0047】以上のように、本発明によれば圧電素子の
配列ピッチ以下の高解像度で記録することが可能であ
り、また記録画像の階調制御を行うことも可能である。 <第2の実施の形態>次に、本発明の第2の実施の形態
を説明する。
As described above, according to the present invention, recording can be performed at a high resolution equal to or less than the arrangement pitch of the piezoelectric elements, and gradation control of a recorded image can be performed. <Second Embodiment> Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0048】本実施の形態におけるインクジェットヘッ
ド部の基本構成は図1と同様であり、また、第1の駆動
手段による垂直飛翔駆動モードも第1の実施の形態の場
合と同じである。
The basic configuration of the ink jet head unit in this embodiment is the same as that of FIG. 1, and the vertical flight drive mode by the first drive unit is also the same as that of the first embodiment.

【0049】この第2の実施の形態における第2の駆動
手段は、n個の圧電素子からなる圧電素子群の圧電素子
のうち、第1の駆動手段により集束された点Pを基準に
二分された第1の圧電素子亜群と第2の圧電素子亜群か
らそれぞれ放射される超音波ビームの集束点での総エネ
ルギー量が異なるように、駆動電圧および印加時間の少
なくとも一方が第1の圧電素子亜群と第2の圧電素子亜
群との間で異なるように駆動回路22(図1)で駆動す
る。
The second driving means according to the second embodiment is divided into two parts based on the point P focused by the first driving means, out of the piezoelectric elements of a group of n piezoelectric elements. At least one of the driving voltage and the application time is set to the first piezoelectric element so that the total amount of energy at the focal point of the ultrasonic beam radiated from each of the first piezoelectric element subgroup and the second piezoelectric element subgroup differs. The driving circuit 22 (FIG. 1) drives the element subgroup differently from the second piezoelectric element subgroup.

【0050】例えば、図6に示すように点Pを基準にし
て二分された第1の圧電素子亜群T(1)〜T(n/
2)に印加する駆動信号の電圧を50V、第2の圧電素
子亜群T(n/2+1)〜T(n)に印加する駆動信号
の電圧を30Vとなるよう2種類の駆動信号を印加して
駆動する。ここで、それぞれの駆動信号のうち電圧、位
相は第1の駆動手段と同じである。
For example, as shown in FIG. 6, the first piezoelectric element subgroups T (1) to T (n /
Two types of drive signals are applied so that the voltage of the drive signal applied to 2) is 50 V and the voltage of the drive signal applied to the second piezoelectric element subgroups T (n / 2 + 1) to T (n) is 30 V. Drive. Here, the voltage and phase of each drive signal are the same as those of the first drive means.

【0051】このように、第1の圧電素子亜群と第2の
圧電素子亜群に印加する駆動信号の電圧を変えることに
より、第1の実施の形態の場合と同様、インクの飛翔位
置は、第1の駆動手段による飛翔方向P0とは異なる少
しずれた位置となる。本例では右方向Pxへずれる。す
なわち図2に示した第1の駆動手段によるインク滴とは
異なった位置に、インク滴を飛翔させることができる。
さらに、第1の実施の形態の場合と同様、第1の駆動手
段による記録ドットに対して、第2の駆動手段を用いて
その僅かにずれた周辺位置に記録ドットを形成すること
により、擬似的に記録ドットのサイズを変化させて記録
画像の階調制御を図ることが可能である。
As described above, by changing the voltage of the drive signal applied to the first piezoelectric element sub-group and the second piezoelectric element sub-group, the flying position of the ink is changed as in the first embodiment. , A slightly different position from the flying direction P0 by the first driving means. In this example, it shifts to the right direction Px. That is, the ink droplet can be caused to fly to a different position from the ink droplet by the first driving unit shown in FIG.
Further, as in the case of the first embodiment, pseudo dots are formed at peripheral positions slightly shifted from the recording dots by the first driving unit by using the second driving unit. It is possible to control the gradation of the recorded image by changing the size of the recorded dots.

【0052】また、例えば点Pを基準に二分された圧電
素子亜群の内、第2の圧電素子亜群を例えば30Vに固
定し、第1の圧電素子亜群へ印加する駆動信号の電圧を
リニアに変化させて駆動することにより、第1の実施の
形態の場合と同様に、総エネルギー量E1とE2の差を
リニアに変化させることができ、もってインク滴の飛翔
位置を変化させることができる。また、第1の圧電素子
亜群と第2の圧電素子亜群に対する印加電圧を上記例と
逆にして駆動しても同様の効果が得られるが、飛翔位置
の偏向方向がP0に対してPxとは反対方向となる。
Further, of the piezoelectric element sub-groups divided into two parts with reference to the point P, for example, the second piezoelectric element sub-group is fixed at, for example, 30 V, and the voltage of the drive signal applied to the first piezoelectric element sub-group is reduced. By driving linearly, the difference between the total energy amounts E1 and E2 can be changed linearly as in the case of the first embodiment, so that the flying position of the ink droplet can be changed. it can. The same effect can be obtained by driving the first piezoelectric element subgroup and the second piezoelectric element subgroup with the applied voltage reversed from the above example, but the deflection direction of the flying position is Px with respect to P0. In the opposite direction.

【0053】また、nを奇数とした場合には、圧電素子
T(n+1/2)に印加する駆動信号は、所望のインク
滴の飛翔位置の設定で、点Pに対して第1の圧電素子亜
群に対する信号を印加するか、第2の圧電素子亜群に対
する信号を印加するのかが決まる。
When n is an odd number, the driving signal applied to the piezoelectric element T (n + /) is determined by setting the desired ink droplet flying position and the first piezoelectric element with respect to the point P. It is determined whether to apply a signal to the subgroup or a signal to the second piezoelectric element subgroup.

【0054】なお、上記例では、駆動信号の電圧で、点
Pに対して左右の圧電素子で差を設けて駆動したが、第
1の圧電素子亜群および第2の圧電素子亜群に対する駆
動信号の印加時間(バースト波の波数)に差を設けて駆
動してもよい。例えば第1の圧電素子亜群T(1)〜T
(n/2)に印加する駆動信号の印加時間を10μse
c、第2の圧電素子亜群T(n/2+1)〜T(n)に
印加する駆動信号の印加時間を5μsecとして駆動す
る。
In the above-described example, the driving is performed by providing a difference between the right and left piezoelectric elements with respect to the point P with the voltage of the driving signal. However, the driving for the first piezoelectric element sub-group and the second piezoelectric element sub-group is performed. Driving may be performed with a difference in the signal application time (burst wave number). For example, the first piezoelectric element subgroups T (1) to T (T)
The application time of the drive signal applied to (n / 2) is 10 μs
c, The driving is performed with the application time of the driving signal applied to the second piezoelectric element subgroups T (n / 2 + 1) to T (n) set to 5 μsec.

【0055】以上のように、本発明の第2の実施の形態
によっても、圧電素子の配列ピッチ以下の高解像度で記
録することが可能であり、また記録画像の階調制御を行
うこともできる。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, it is also possible to perform recording with a high resolution equal to or less than the arrangement pitch of the piezoelectric elements, and it is also possible to control the gradation of a recorded image. .

【0056】<第3の実施の形態>次に、本発明の第3
の実施の形態を説明する。第3の実施の形態におけるイ
ンクジェットヘッド部の基本構成は図1と同様であり、
また、第1の駆動手段による垂直飛翔駆動モードも第1
の実施の形態の場合と同じである。
<Third Embodiment> Next, a third embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described. The basic configuration of the inkjet head unit according to the third embodiment is the same as that of FIG.
Further, the vertical flight drive mode by the first drive means is also the first flight mode.
This is the same as the embodiment.

【0057】第3の実施の形態における第2の駆動手段
は、第1の圧電素子亜群または第2の圧電素子亜群に属
する圧電素子の一部の圧電素子を第1の駆動手段により
印加された駆動信号とは逆位相の駆動信号により駆動す
る。
The second driving means in the third embodiment applies a part of the piezoelectric elements belonging to the first piezoelectric element subgroup or the second piezoelectric element subgroup by the first driving means. It is driven by a drive signal having a phase opposite to that of the drive signal.

【0058】より具体的には、図7に示すようにn個の
圧電素子からなる第2の圧電素子群の圧電素子のうち、
圧電素子群の所産位置の1個または複数個の圧電素子、
例えば圧電素子T(3)を、駆動回路22(図1)によ
って、圧電素子T(3)からの超音波ビームがインク液
21の液面21aの点Pに集束しないように、第1の駆
動手段の位相とは逆位相の駆動信号により駆動する。本
来図7中のP点で集束させるためには、上記表2に示す
ように圧電素子T(3)には、5nsec(ナノ秒)の
遅延時間を持った駆動信号を印加する。しかし、本例で
は、例えば遅延時間0secの駆動信号を圧電素子T
(3)に印加する。したがって、圧電素子T(3)から
放射された超音波は、インク液面21aの点Pに集束せ
ず、むしろ他の圧電素子から放射されインク液面21a
の点Pに集束した超音波のエネルギーを弱める方向に働
く。つまり、この場合、点Pを基準に二分された第1の
圧電素子亜群T(1)〜T(n/2)から放射された超
音波エネルギー(E1)と、第2の圧電素子亜群T(n
/2+1)〜T(n)から放射された超音波エネルギー
(E2)とは、E1<E2となる。
More specifically, as shown in FIG. 7, of the piezoelectric elements of the second piezoelectric element group consisting of n piezoelectric elements,
One or more piezoelectric elements at the position of production of the piezoelectric element group,
For example, the first driving of the piezoelectric element T (3) is performed by the drive circuit 22 (FIG. 1) so that the ultrasonic beam from the piezoelectric element T (3) is not focused on the point P on the liquid surface 21a of the ink liquid 21. It is driven by a drive signal having a phase opposite to that of the means. Originally, in order to converge at the point P in FIG. 7, a driving signal having a delay time of 5 nsec (nanosecond) is applied to the piezoelectric element T (3) as shown in Table 2 above. However, in this example, for example, a drive signal having a delay time of 0
Apply to (3). Therefore, the ultrasonic wave radiated from the piezoelectric element T (3) does not converge on the point P of the ink liquid level 21a, but is rather radiated from another piezoelectric element and the ink liquid level 21a.
Works in a direction to weaken the energy of the ultrasonic wave focused on the point P. That is, in this case, the ultrasonic energy (E1) radiated from the first piezoelectric element sub-groups T (1) to T (n / 2) bisected with respect to the point P, and the second piezoelectric element sub-groups T (n
/ 2 + 1) to ultrasonic energy (E2) emitted from T (n), E1 <E2.

【0059】このように、第3の実施の形態において
も、集束点Pを基準に左右で二分された第1および第2
の圧電素子亜群からそれぞれ放射され集束される超音波
ビームの集束点でのエネルギー量が異なる結果、第1お
よび第2の実施の形態の場合と同様、インクの飛翔位置
は、P0とは異なる方向となる。本例では図7の紙面左
方向Pxへずれる。すなわち図2に示した第1の駆動モ
ードによるインク滴とは異なった位置にインク滴を飛翔
させることができる。
As described above, also in the third embodiment, the first and second parts are divided into two parts on the left and right with respect to the convergence point P.
As a result, the amount of energy at the focal point of the ultrasonic beam radiated and focused from each of the piezoelectric element subgroups is different, so that the flying position of the ink is different from P0 as in the first and second embodiments. Direction. In the present example, it is shifted to the left direction Px in FIG. That is, the ink droplet can be caused to fly to a position different from the position of the ink droplet in the first drive mode shown in FIG.

【0060】さらに、第1の駆動手段による記録ドット
に対して、第2の駆動手段を用いてその僅かにずれた周
辺位置に記録ドットを形成することにより、擬似的に記
録ドットのサイズを変化させて記録画像の階調制御を図
ることが可能である、また、集束点Pを基準に左右二分
された領域にある圧電素子からそれぞれ放射される超音
波ビームのエネルギー量の差を変化させて駆動すること
により、インク滴の飛翔位置を変化させることが可能で
ある。
Further, by using the second driving means to form recording dots at slightly shifted peripheral positions with respect to the recording dots by the first driving means, the size of the recording dots is changed in a pseudo manner. It is possible to control the gradation of the recorded image by changing the difference in the energy amount between the ultrasonic beams respectively radiated from the piezoelectric elements in the left and right bisected regions based on the focal point P. By driving, it is possible to change the flying position of the ink droplet.

【0061】また、集束点Pに近い位置にある圧電素子
を、第2の駆動手段で駆動する場合、飛翔位置の変化量
は大きくなる。しかし、飛翔が不安定になったりインク
滴の大きさがばらついてくるため、第2の駆動手段にお
ける集束点Pに一番近い位置にある圧電素子は、第2の
駆動手段においても正規の駆動信号で駆動されているこ
とが好ましい。
Further, when the piezoelectric element located at a position near the convergence point P is driven by the second driving means, the amount of change in the flying position becomes large. However, since the flight becomes unstable or the size of the ink droplet varies, the piezoelectric element closest to the convergence point P in the second driving unit is also driven by the regular driving unit in the second driving unit. It is preferably driven by a signal.

【0062】以上のように、本発明の第3の実施の形態
によっても、圧電素子の配列ピッチ以下の高解像度で記
録することが可能であり、また記録画像の階調制御を行
うこともできる。
As described above, according to the third embodiment of the present invention, it is also possible to perform recording at a high resolution equal to or less than the arrangement pitch of the piezoelectric elements, and it is also possible to control the gradation of the recorded image. .

【0063】以上、図1ないし図7を参照して本発明の
実施の形態を説明したが、本発明は、これらの実施の形
態に限定されるものではない。例えば、上記第1〜第3
の実施の形態において、図1に示すインクジェットヘッ
ドを用いた例を示したが、これに限らず、音響レンズは
図1に示す凹面レンズではなく、例えば図8に示すよう
なフレネルレンズ(フレネル輪帯理論に基づいた主走査
方向に平行に形成された溝81a〜81fから構成され
る)によって構成されていてもよく、また、図9に示す
ように、圧電素子自体が凹面レンズを構成ししていても
よい(この場合、圧電素子は、同様の凹面を有する支持
体91に設けられている)。
Although the embodiments of the present invention have been described with reference to FIGS. 1 to 7, the present invention is not limited to these embodiments. For example, the first to third
Although the embodiment using the ink jet head shown in FIG. 1 has been described in the embodiment, the acoustic lens is not limited to the concave lens shown in FIG. 1, but may be, for example, a Fresnel lens (Fresnel ring) shown in FIG. (Consisting of grooves 81a to 81f formed in parallel with the main scanning direction based on the band theory), and the piezoelectric element itself constitutes a concave lens as shown in FIG. (In this case, the piezoelectric element is provided on a support 91 having a similar concave surface).

【0064】[0064]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、圧電
素子の配列ピッチ以下の高解像度で記録することがで
き、また記録画像の階調制御を行うことも可能であるイ
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 recording at a high resolution equal to or less than the arrangement pitch of piezoelectric elements and capable of controlling the gradation of a recorded image. Provided.

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

【図1】本発明に係るインクジェット記録装置の構成を
示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of an ink jet recording apparatus according to the present invention.

【図2】本発明の第1の駆動手段によるインクジェット
記録装置の駆動方法を説明するための概略図。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a method of driving an ink jet recording apparatus by a first driving unit of the present invention.

【図3】本発明の第1の駆動駆動手段により駆動された
圧電素子から放射される超音波ビームの集束を説明する
ための概略図。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining focusing of an ultrasonic beam radiated from a piezoelectric element driven by a first drive unit according to the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態における第2の駆動
手段による駆動モードを説明するための概略図。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a drive mode by a second drive unit according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明に使用される駆動信号の波形を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a waveform of a drive signal used in the present invention.

【図6】本発明の第2の実施の形態における第2の駆動
手段による駆動モードを説明するための概略図。。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a drive mode by a second drive unit according to the second embodiment of the present invention. .

【図7】本発明の第1の実施の形態における第2の駆動
手段による駆動モードを説明するための概略図。。
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a drive mode by a second drive unit according to the first embodiment of the present invention. .

【図8】本発明に係る他のインクジェット記録装置の構
成を示す概略断面図。
FIG. 8 is a schematic sectional view showing the configuration of another inkjet recording apparatus according to the present invention.

【図9】本発明に係るさらに他のインクジェット記録装
置の構成を示す概略断面図。
FIG. 9 is a schematic sectional view showing the configuration of still another ink jet recording apparatus according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…基板 12…圧電素子アレイ 13…圧電体層 14…共通電極 15(1)〜15(n)…個別電極 16…音響レンズ 18…インク保持室 21…インク液 22…駆動回路 31…駆動信号源 32…遅延回路 T(1)〜T(n+1)…圧電素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Substrate 12 ... Piezoelectric element array 13 ... Piezoelectric layer 14 ... Common electrode 15 (1) -15 (n) ... Individual electrode 16 ... Acoustic lens 18 ... Ink holding chamber 21 ... Ink liquid 22 ... Drive circuit 31 ... Drive signal Source 32: delay circuit T (1) to T (n + 1): piezoelectric element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 雨宮 功 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 on the front page (72) Isao Amemiya 1st, Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside Toshiba R & D Center (72) Inventor Hitoshi Yagi Komukai Toshiba, Sai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 Town, Toshiba R & D Center (72) Inventor Noriko Yamamoto No. 1, Komukai Toshiba-cho, Kawasaki City, 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、所定間隔で配列され
た複数の圧電素子によって構成される圧電素子アレイを
含む超音波発生手段と、 前記圧電素子アレイを構成する圧電素子の中から選択さ
れた複数の圧電素子からなる第1の圧電素子群を該第1
の圧電素子群から発生された超音波が前記インク液の液
面上の所定の位置に集束するように同時に駆動する第1
の駆動手段と、 前記圧電素子アレイを構成する圧電素子の中から選択さ
れた複数の圧電素子からなる第2の圧電素子群について
該第2の圧電素子群から発生された超音波ビームが前記
インク液の液面上の前記所定の位置に集束するようにし
て、該第2の圧電素子群を前記所定の位置を基準に圧電
素子アレイの配列方向に二分した領域にそれぞれ対応す
る第1および第2の圧電素子亜群からそれぞれ放射され
る超音波ビームの前記所定位置でのエネルギー量が異な
るように、該第2の圧電素子群を同時に駆動する第2の
駆動手段を備え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, and an ultrasonic wave generating means including a piezoelectric element array constituted by a plurality of piezoelectric elements acoustically connected to the ink liquid and arranged at predetermined intervals; A first piezoelectric element group including a plurality of piezoelectric elements selected from the piezoelectric elements constituting the piezoelectric element array
The first is that the ultrasonic waves generated from the piezoelectric element group are simultaneously driven so as to be focused on a predetermined position on the liquid surface of the ink liquid.
And a second piezoelectric element group consisting of a plurality of piezoelectric elements selected from the piezoelectric elements constituting the piezoelectric element array. The ultrasonic beam generated from the second piezoelectric element group First and second portions corresponding to regions where the second piezoelectric element group is bisected in the arrangement direction of the piezoelectric element array based on the predetermined position so as to focus on the predetermined position on the liquid surface of the liquid. A second driving unit that simultaneously drives the second piezoelectric element group so that the amount of energy at the predetermined position of the ultrasonic beam emitted from each of the two piezoelectric element subgroups is different. Inkjet recording device.
【請求項2】 前記第1の駆動手段が、均一な駆動電圧
および均一な印加時間で、かつ互いに逆位相の2相駆動
信号により第1の圧電素子群を駆動するものであること
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 method according to claim 1, wherein the first driving unit drives the first piezoelectric element group by a two-phase driving signal having a uniform driving voltage and a uniform application time and having mutually opposite phases. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記第2の駆動手段が、前記第1の圧電
素子亜群または第2の圧電素子亜群に属する圧電素子の
一部の圧電素子が非駆動状態となるように前記第2の圧
電素子群を駆動するものであることを特徴とする講求項
1記載のインクジェット記録装置。
3. The second driving unit controls the second driving unit so that some of the piezoelectric elements belonging to the first piezoelectric element subgroup or the second piezoelectric element subgroup are in a non-driving state. 3. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the apparatus drives the piezoelectric element group.
【請求項4】 前記第2の駆動手段が、駆動電圧および
印加時間の少なくとも一方が前記第1の圧電素子亜群と
第2の圧電素子亜群との間で異なるように前記第2の圧
電素子群を駆動するものであることを特徴とする請求項
1記載のインクジェット記録装置。
4. The second piezoelectric device according to claim 2, wherein the second driving means is configured to change at least one of a driving voltage and an application time between the first piezoelectric element subgroup and the second piezoelectric element subgroup. 2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the apparatus drives an element group.
【請求項5】 前記第2の駆動手段が、前記第1の圧電
素子亜群または第2の圧電素子亜群に属する圧電素子の
一部の圧電素子を前記第1の駆動手段により印加された
駆動信号とは逆位相の駆動信号により駆動するものであ
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。
5. The second driving means applies a part of the piezoelectric elements belonging to the first piezoelectric element sub-group or the second piezoelectric element sub-group by the first driving means. 2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is driven by a drive signal having a phase opposite to that of the drive signal.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7207651B2 (en) 2003-03-28 2007-04-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Inkjet printing apparatus
JP2012223936A (en) * 2011-04-18 2012-11-15 Seiko Epson Corp Piezoelectric element drive circuit, and fluid ejection device
DE102017204660A1 (en) 2017-03-21 2018-09-27 Heidelberger Druckmaschinen Ag Inkjet printhead with nozzles with means for adjusting the exit angle

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