JP2692228B2 - Ink jet recording device - Google Patents
Ink jet recording deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、画像データに基づく電界パターンに応じ
てインクを飛翔させる所謂静電誘引型のインクジェット
記録装置に係り、特に、インクに圧力パルスを印加する
ことによりインクの飛翔動作を高速化させるインクジェ
ット記録装置の改良に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called electrostatic attraction type ink jet recording apparatus that ejects ink in accordance with an electric field pattern based on image data, and in particular, applies a pressure pulse to the ink. The present invention relates to an improvement in an inkjet recording device that speeds up the flight operation of ink by applying a voltage.
［従来の技術］ 従来この種のインクジェット記録装置としては例えば
特公昭60−59871号所載のものがある。[Prior Art] Conventionally, as an ink jet recording apparatus of this type, for example, there is one described in Japanese Patent Publication No. 60-59871.
これは、第８図に示すように、スリット状のインク吐
出部2dとこのインク吐出部1aに連通するインク溜め部2b
とからなるインク室２が形成されるヘッド本体１を有
し、このヘッド本体１の一側壁の構成部材である平板状
３には画素密度に応じた多数のスタイラス電極４を配設
すると共に、上記インク吐出部2aに対向する部位には対
向電極５を配設し、上記スタイラス電極４には夫々画像
情報に応じたスタイラス駆動電圧Ｖを印加するようにす
る一方、上記ヘッド本体１のインク溜め部2bの構成部材
である膨出状基板６には圧電素子７を設けると共に、こ
の圧電素子７に所定のパルス信号ｐを印加して圧電素子
７から所定の圧力振動波Ｖをインク室２内のインクＩに
与え、インク吐出部2a内のインクＩの***動作及び戻り
動作を促進させ、画像情報に応じたインクＩを記録シー
ト８側へ高速飛翔させるようにしたものである。This is, as shown in FIG. 8, a slit-shaped ink ejection portion 2d and an ink reservoir 2b communicating with the ink ejection portion 1a.
Has a head main body 1 in which an ink chamber 2 composed of is formed, and a large number of stylus electrodes 4 corresponding to the pixel density are arranged on a flat plate-like member 3 which is a constituent member of one side wall of the head main body 1. A counter electrode 5 is provided at a portion facing the ink ejecting portion 2a, and a stylus drive voltage V according to image information is applied to each of the stylus electrodes 4, while the ink reservoir of the head body 1 is stored. A piezoelectric element 7 is provided on the bulging substrate 6 which is a constituent member of the portion 2b, and a predetermined pulse signal p is applied to the piezoelectric element 7 to generate a predetermined pressure vibration wave V from the piezoelectric element 7 in the ink chamber 2. Of the ink I in the ink ejection portion 2a to accelerate the rising operation and the returning operation of the ink I, and the ink I corresponding to the image information is ejected to the recording sheet 8 side at high speed.
［発明が解決しようとする課題］ ところが、このようなインクジェット記録装置にあっ
ては、単に、インク室２内に圧電素子７からの圧力振動
波Ｖを印加したとしても、圧力振動波Ｖがインク吐出室
2a内のインクＩ部分まで充分には伝達されず、印字繰返
し周波数を充分に高く設定することができないという事
態を生じた。[Problems to be Solved by the Invention] However, in such an ink jet recording apparatus, even if the pressure vibration wave V from the piezoelectric element 7 is simply applied to the inside of the ink chamber 2, Discharge chamber
The ink I portion in 2a is not sufficiently transmitted, and a situation occurs in which the printing repetition frequency cannot be set sufficiently high.
本発明者らは、上述した問題を解決する上で、インク
室内のインク圧力振動波を確実に伝達すべくヘッド本体
の構成を工夫し、この発明を案出するに至ったのであ
る。In order to solve the above-mentioned problems, the inventors devised the present invention by devising the structure of the head main body so as to reliably transmit the ink pressure vibration wave in the ink chamber.
［課題を解決するための手段］ すなわち、この発明は、スリット状インク室が形成さ
れるヘッド本体を有し、上記インク室のインク吐出部の
一側に画素密度毎にスタイラス電極が配列される記録ヘ
ッドと、この記録ヘッドのインク吐出口に対向する部位
に配列される対向電極と、この対向電極と上記各スタイ
ラス電極との間に画像情報に応じた制御電圧を選択的に
印加する駆動制御手段とを備えたインクジェット記録装
置を前提とし、上記ヘッド本体には、互いに対向する一
対の基板と、この一対の基板間に介装される全部若しく
は一部が圧電素子からなるスペーサ部材とを具備させ、
インク飛翔動作時のインク柱の***及び戻り動作が促進
される圧力振動波を生成すべく、圧電素子駆動手段にて
上記圧電素子を駆動するようにしたものである。[Means for Solving the Problem] That is, the present invention has a head body in which a slit-shaped ink chamber is formed, and stylus electrodes are arranged for each pixel density on one side of the ink ejection portion of the ink chamber. Drive control for selectively applying a control voltage according to image information between the recording head, a counter electrode arranged at a portion facing the ink ejection port of the recording head, and the stylus electrode The head main body is provided with a pair of substrates facing each other, and a spacer member which is interposed between the pair of substrates and is wholly or partially composed of piezoelectric elements. Let
The piezoelectric element is driven by the piezoelectric element driving means in order to generate a pressure vibration wave that promotes the up and down movement of the ink column during the ink flying operation.
このような技術的手段において、記録ヘッドとして
は、一対の基板間にスペーサ部材を介在させたものであ
れば、必ずしも一対の平板状基板を用いたものばかりで
なく、基板の一部にインク溜め部を突出形成したもの等
広く包含する。また、画像密度を上げるためにスタイラ
ス電極の配列密度を細かくした場合には、インク柱の成
長中に隣接ビット部分からインクを引込むため、隣接す
るスタイラス電極に同時に制御信号を印加することが困
難になる虞れがあり、このような場合には、隣接するス
タイラス電極に同時に制御信号を印加しないようにブロ
ック分割駆動を行うことが好ましい。更に、スタイラス
電極の幅寸法については、インク飛翔の選択性を考慮す
ると大きい方が好ましいが、隣接スタイラス電極間のリ
ークに対して余裕度を持たなければならず、また、イン
クが低抵抗の場合には高圧ドライバの駆動電流値以上を
流さないようにしたり、消費電力を抑えるという観点か
ら自ずと上限がある。In such a technical means, as the recording head, if the spacer member is interposed between the pair of substrates, not only the pair of flat plate-shaped substrates but also the ink reservoir on a part of the substrate is used. It includes a wide range such as those in which a part is formed to project. Further, when the array density of the stylus electrodes is made small in order to increase the image density, it is difficult to apply the control signal to the adjacent stylus electrodes at the same time because the ink is drawn from the adjacent bit portion during the growth of the ink column. In such a case, it is preferable to perform the block division drive so that the control signals are not simultaneously applied to the adjacent stylus electrodes. Further, it is preferable that the width of the stylus electrode is large considering the selectivity of ink flying, but it is necessary to have a margin for leakage between adjacent stylus electrodes, and when the ink has low resistance. Has an upper limit from the viewpoint of preventing a current higher than the driving current of the high-voltage driver from flowing and suppressing power consumption.
また、上記スペーサ部材の全部若しくは一部を構成す
る圧電素子としては、シート状に加工できる圧電性のも
のであれば、各種セラミックス系を選択することがで
き、また、その具体的構成についても、単層型であって
も積層型であっても差支えない。また、スペーサ部材の
一部に圧電素子を設ける場合には、スリット状インク室
に均一に圧力振動波が伝達されるように一若しくは複数
配置することが好ましく、特に、インク吐出部の近傍に
圧電素子を設けて、インク吐出部内のインクに圧力振動
波を効率良く伝達するように設計することが好ましい。
更に、スペーサ部材の圧電素子がインクによって劣化す
るような場合には、上記一対の基板間に介装されるスペ
ーサ部材の内側面を可撓性シール部材で閉塞するように
設計することが好ましい。Further, as the piezoelectric element forming all or a part of the spacer member, various ceramics can be selected as long as they are piezoelectric ones that can be processed into a sheet shape. It may be a single layer type or a laminated type. When a piezoelectric element is provided in a part of the spacer member, it is preferable that one or more piezoelectric elements are arranged so that the pressure vibration wave is uniformly transmitted to the slit-shaped ink chamber. It is preferable to provide an element so that the pressure vibration wave is efficiently transmitted to the ink in the ink ejection portion.
Further, when the piezoelectric element of the spacer member is deteriorated by the ink, it is preferable to design the inner surface of the spacer member interposed between the pair of substrates to be closed with a flexible seal member.
更に、上記対向電極としてはスタイラス電極との間で
静電界を形成し得るものであれば、ロール状、平板状の
もの等適宜選択して差支えないが、対向電極を記録シー
トの搬送部材として兼用するように設計することが部品
点数を低減させるという観点から好ましい。Further, as the counter electrode, a roll-shaped one, a flat plate-shaped one, or the like may be appropriately selected as long as it can form an electrostatic field between the counter electrode and the stylus electrode. It is preferable to design so as to reduce the number of parts.
［作用］ 上述したような技術的手段によれば、スリット状のイ
ンク室に面するスペーサ部材の全部若しくは一部が圧電
素子からなるため、圧電素子駆動手段が所定のタイミン
グで上記圧電素子を駆動すると、圧電素子からの圧力振
動波がインク室のインクに直接的に伝達し、インク飛翔
動作時のインク柱の***動作及び戻り動作を確実に促進
する。[Operation] According to the technical means as described above, all or a part of the spacer member facing the slit-shaped ink chamber is made of a piezoelectric element, so that the piezoelectric element driving means drives the piezoelectric element at a predetermined timing. Then, the pressure vibration wave from the piezoelectric element is directly transmitted to the ink in the ink chamber, and the rising start operation and the returning operation of the ink column during the ink flying operation are surely promoted.
［実施例］ 以下、添附図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳
細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the accompanying drawings.
第１図はこの発明が適用されたインクジェット記録装
置の一実施例を示す概略説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an embodiment of an ink jet recording apparatus to which the present invention is applied.
同図において、符号10は所謂静電誘引型の記録ヘッド
であり、この記録ヘッド10のヘッド本体11は、特に第２
図に示すように、ガラス等の絶縁性部材からなる平板状
第一基板12と、この第一基板12に対向配置される金属製
の平板状第二基板13と、両基板12、13間に介装されるコ
字型のスペーサ部材14とを備え、両基板12,13間にギャ
ップ50μｍ程度のスリット状インク室15を形成したもの
である。In the figure, reference numeral 10 is a so-called electrostatic attraction type recording head, and the head main body 11 of this recording head 10 is particularly the second
As shown in the figure, a flat plate-shaped first substrate 12 made of an insulating member such as glass, a flat plate-shaped second substrate 13 made of metal arranged to face the first substrate 12, and between both substrates 12 and 13. A slit-shaped ink chamber 15 having a gap of about 50 μm is formed between both substrates 12 and 13 by including an interposing U-shaped spacer member 14.
そして、上記第一基板12には画素密度（この実施例で
は８ドット/mm）毎に多数のスタイラス電極16（この実
施例では電極間ピッチ128μｍに対し電極幅64μｍ）が
配列されており、このスタイラス電極16の基部側には薄
膜プロセスによりポリシリコン高耐圧薄膜トランジスタ
アレイからなる高圧ドライバ17が形成されている。この
高圧ドライバ17はスタイラス電極の各々を＋400（Ｖ）
と０（Ｖ）とに相補的にスイッチングするようになって
おり、上記高圧ドライバ17その他の回路（図示せず）が
付設され、全体で後述するスタイラス駆動タイミング制
御手段51（第１図参照）を構成している。尚、符号18は
薄膜プロセスで上記スタイラス電極16と同時に形成され
る高圧ドライバ17の引出し電極である。A large number of stylus electrodes 16 (in this embodiment, an electrode pitch of 128 μm and an electrode width of 64 μm) are arranged on the first substrate 12 for each pixel density (8 dots / mm in this embodiment). On the base side of the stylus electrode 16, a high voltage driver 17 formed of a polysilicon high voltage thin film transistor array is formed by a thin film process. This high-voltage driver 17 adds +400 (V) to each of the stylus electrodes.
And 0 (V) are complementarily switched, the high-voltage driver 17 and other circuits (not shown) are additionally provided, and a stylus drive timing control means 51 (see FIG. 1) described later as a whole. Are configured. Reference numeral 18 is an extraction electrode of a high voltage driver 17 which is formed simultaneously with the stylus electrode 16 in a thin film process.
一方、上記第一基板12の長手方向両側には圧電素子用
引出し電極19が薄膜プロセスにて同時に形成され、更
に、上記第一基板12の内面には、吐出用インクが保持さ
れるインク吐出部に対応する領域、例えば上記スタイラ
ス電極16の先端200μｍ並びに圧電素子用引出し電極19
のスペーサ部材14との接触のみが露出するように例えば
感光性ポリイミドや二酸化ケイ素のスパッタリングによ
る保護層20（第２図中仮想線で示す）が設けられてい
る。On the other hand, piezoelectric element extraction electrodes 19 are simultaneously formed on both sides in the longitudinal direction of the first substrate 12 by a thin film process, and the inner surface of the first substrate 12 is further provided with an ink ejection portion for retaining ejection ink. Corresponding to, for example, the tip 200 μm of the stylus electrode 16 and the piezoelectric element extraction electrode 19
A protective layer 20 (shown by an imaginary line in FIG. 2) formed by sputtering of, for example, photosensitive polyimide or silicon dioxide is provided so that only the contact with the spacer member 14 is exposed.
また、上記第二基板13は、スペーサ部材14に接触する
面及びインク吐出部端を研磨等により成形した後、イン
ク供給管21を複数個取付けて作成される。このインク供
給管21は、記録ヘッド10の有効印字幅に対して略均一に
インクを供給し、しかも、片寄った印字パターンによる
片寄ったインク消費に際してインクを迅速に再供給する
ような位置関係で配設される。そして、インク供給管21
の他端は図示外のインク溜め容器に接続されており、イ
ンク溜め容器内の空気圧は所定の圧力に調整保持されて
いる。The second substrate 13 is formed by forming a surface contacting the spacer member 14 and the end of the ink ejection portion by polishing or the like, and then attaching a plurality of ink supply tubes 21. The ink supply pipe 21 supplies ink substantially uniformly with respect to the effective print width of the recording head 10, and is arranged in such a positional relationship that ink is promptly re-supplied when the ink is deviated due to the deviated print pattern. Set up. Then, the ink supply pipe 21
The other end of is connected to an ink reservoir (not shown), and the air pressure inside the ink reservoir is adjusted and maintained at a predetermined pressure.
更に、上記スペーサ部材14は、第３図に示すように、
焼結前段階で第２図に示すコ字型に裁断、成形した後に
焼結してなるシート状のセラミックス系圧電素子25と、
この圧電素子25の両面に蒸着される電極26,27とを備
え、上記一方の電極26が第一基板12の圧電素子用引出し
電極19に接触配置されると共に、上記他方の電極27が上
記第二基板13に形成された位置決め凹所28（スペーサ部
材14及び後述する可撓性シール部材30に対応した形状に
形成されている）に接触配置されるようになっている。
そして、上記スペーサ部材14の内側に可撓性シール部材
30が配置されており、この可撓性シール部材30及びスペ
ーサ部材14は図示外の導電性接着剤にて接着されてい
る。Further, the spacer member 14 is, as shown in FIG.
A sheet-shaped ceramic-based piezoelectric element 25 obtained by cutting and shaping into a U-shape shown in FIG. 2 before sintering, and sintering.
Electrodes 26 and 27 are deposited on both surfaces of the piezoelectric element 25, the one electrode 26 is arranged in contact with the piezoelectric element extraction electrode 19 of the first substrate 12, and the other electrode 27 is the first electrode. The positioning recess 28 (formed in a shape corresponding to the spacer member 14 and a flexible sealing member 30 described later) formed in the two substrates 13 is arranged so as to be in contact therewith.
Then, a flexible seal member is provided inside the spacer member 14.
30 is arranged, and the flexible seal member 30 and the spacer member 14 are bonded by a conductive adhesive (not shown).
尚、この実施例で使用されるインクは油性導電性イン
クであり、導電率が10-7／Ωｍ、粘度が18mPasec.、表
面張力30dyne/cmである。The ink used in this example is an oil-based conductive ink having a conductivity of 10 −7 / Ωm, a viscosity of 18 mPasec. And a surface tension of 30 dyne / cm.
また、第１図において、符号40は記録ヘッド10のイン
ク吐出口から300μｍ程度の距離をもって対向配置され
るロール状の対向電極である。Further, in FIG. 1, reference numeral 40 is a roll-shaped counter electrode that is arranged to face the ink ejection port of the recording head 10 at a distance of about 300 μm.
更に、第１図において、符号50は外部ホストから送出
されてくる画像信号Ｇを入力する画像信号入力手段、51
は画像信号入力手段50から送出される画像信号Ｇに対応
するスタイラス駆動信号Dsに基づいて記録ヘッド10の各
スタイラス電極16にスタイラス駆動電圧を選択的に印加
するスタイラス駆動タイミング制御手段、52は画像信号
入力手段50からの対向電極駆動信号Dr（第４図参照）に
基づいて対向電極40に所定の駆動電圧（この実施例では
−３（KV））を印加する対向電極駆動手段、53は記録ヘ
ッド10及び対向電極40に印加すべき駆動電圧の供給源で
ある高圧電源、54は画像信号入力手段からの圧電素子駆
動信号Dp（第４図参照）に基づいてスペーサ部材14の構
成要素である圧電素子25に所定の電圧を印加する圧電素
子駆動手段である。Further, in FIG. 1, reference numeral 50 is an image signal input means for inputting an image signal G sent from an external host, and 51.
Is a stylus drive timing control means for selectively applying a stylus drive voltage to each stylus electrode 16 of the recording head 10 based on the stylus drive signal Ds corresponding to the image signal G sent from the image signal input means 50, and 52 is an image The counter electrode drive means for applying a predetermined drive voltage (-3 (KV) in this embodiment) to the counter electrode 40 based on the counter electrode drive signal Dr (see FIG. 4) from the signal input means 50, 53 is a recording A high-voltage power source, which is a supply source of a drive voltage to be applied to the head 10 and the counter electrode 40, 54 is a component of the spacer member 14 based on the piezoelectric element drive signal Dp (see FIG. 4) from the image signal input means. The piezoelectric element driving means applies a predetermined voltage to the piezoelectric element 25.
尚、この実施例においては、隣接ビットを同時に印字
する場合のインクの引込みによる印字不良を防止するた
めに、上記スタイラス駆動信号Dsを始めとする各種駆動
信号Dr,Dpは、一ラインのの印字サイクルのうち複数回
出力され、隣接ビットが同時に印字されないように適宜
ブロックに分割されるブロック分割駆動が行われるよう
になっている。In this embodiment, in order to prevent printing failure due to ink drawing when simultaneously printing adjacent bits, various driving signals Dr, Dp including the stylus driving signal Ds are printed in one line. Block division drive is performed in which a plurality of cycles are output and the adjacent bits are appropriately divided into blocks so that adjacent bits are not printed at the same time.
次に、この実施例に係るインクジェット記録装置の作
動について説明する。Next, the operation of the inkjet recording apparatus according to this embodiment will be described.
今、任意の印字サイクルにて記録ヘッド10の注目ビッ
トが印字状態に設定され、次の印字サイクルにて記録ヘ
ッド10の注目ビットが非印字状態に設定されるものと仮
定する。Now, it is assumed that the bit of interest of the recording head 10 is set to the printing state in an arbitrary printing cycle, and the bit of attention of the recording head 10 is set to the non-printing state in the next printing cycle.
このとき、先ず、注目ビットが印字状態に設定される
場合に着目すると、画像信号入力手段50は、第４図に示
すように、最初に圧電素子駆動信号Dp（パルス幅Ｔ）を
圧電素子駆動手段54に送出し、この圧電素子駆動手段54
にてスペーサ部材14の圧電素子25を駆動する。この状態
において、上記圧電素子25は所定量変位した後に元に復
帰する（第４図参照）が、この圧電素子25からの圧力振
動波はインク室14内のインクに直接的に伝達される。At this time, first, focusing on the case where the bit of interest is set to the printing state, the image signal input means 50 first drives the piezoelectric element drive signal Dp (pulse width T) as shown in FIG. The piezoelectric element driving means 54
The piezoelectric element 25 of the spacer member 14 is driven by. In this state, the piezoelectric element 25 returns to the original state after being displaced by a predetermined amount (see FIG. 4), but the pressure vibration wave from the piezoelectric element 25 is directly transmitted to the ink in the ink chamber 14.
一方、上記圧電素子25の変位が終了するまで、言い換
えれば、圧電素子25の変位量ｄが定常状態になるまでに
は時間的遅れT1があるため、上記画像信号入力手段50
は、上記時間的遅れT1だけ待ってから、上記スタイラス
駆動タイミング制御手段51にスタイラス駆動信号Dsを送
出すると共に、上記対向電極駆動手段52に対向電極駆動
信号Drを送出する。On the other hand, there is a time delay T1 until the displacement of the piezoelectric element 25 is completed, in other words, until the displacement amount d of the piezoelectric element 25 reaches a steady state.
Waits for the time delay T1 and then sends the stylus drive signal Ds to the stylus drive timing control means 51 and the counter electrode drive signal Dr to the counter electrode drive means 52.
この段階において、注目ビットに対応するスタイラス
電極16にスタイラス駆動電圧（この実施例では＋400
（Ｖ））が印加されると共に、対向電極40には対向電極
駆動電圧（この実施例では−３（KV））が印加され、注
目ビットに対応するスタイラス電極16と対向電極40との
間には、第５図（ａ）に示すように、両電位差に基づく
静電界Ｓが生成され、この静電界Ｓによる静電誘引力が
注目ビットに対応するインク部分Ｉに作用する。する
と、上記インク部分Ｉは上記静電誘引力に基づいて***
し、そのインク柱ＩHが対向電極40の手前側に搬送され
る記録シート41側に接触する。この間、上記圧電素子25
が変位量ｄ（第４図参照）だけ変位していることに伴っ
て、圧電素子25からの圧力振動波がインク部分Ｉにも効
率的に伝達されることになり、インク部分Ｉにはポンプ
圧力Ｐと上記圧力振動波の圧力増加分ΔP1とが作用する
ため、インク柱ＩHの成長が促進される。At this stage, the stylus drive voltage (+400 in this embodiment) is applied to the stylus electrode 16 corresponding to the bit of interest.
(V)) and a counter electrode drive voltage (-3 (KV) in this embodiment) is applied to the counter electrode 40, and the voltage is applied between the stylus electrode 16 and the counter electrode 40 corresponding to the bit of interest. As shown in FIG. 5 (a), an electrostatic field S is generated based on the potential difference between the two, and the electrostatic attraction force by the electrostatic field S acts on the ink portion I corresponding to the bit of interest. Then, the ink portion I rises based on the electrostatic attraction, and the ink column IH comes into contact with the recording sheet 41 side conveyed to the front side of the counter electrode 40. During this time, the piezoelectric element 25
Is displaced by the displacement amount d (see FIG. 4), the pressure vibration wave from the piezoelectric element 25 is efficiently transmitted to the ink portion I, and the pump is supplied to the ink portion I. Since the pressure P and the pressure increment ΔP1 of the pressure oscillation wave act, the growth of the ink column IH is promoted.
この後、上記スタイラス駆動電圧及び対向電極駆動電
圧の印加動作が停止すると、第５図（ｂ）に示すよう
に、上記静電界Ｓが消失し、上記インク柱ＩHはその表
面張力により細くなり始め、インク柱ＩHは最も括れた
部分を境に、括れより記録シート41側のインクは記録シ
ート41側へ吸収されると共に、括れより記録ヘッド10側
にあるインクはインク室15側へ戻る。このとき、上記圧
電素子駆動信号Dpがオフ状態になってから所定時間T2の
経過する間、上記圧電素子25は変位量ｄ（第４図参照）
から初期位置に復帰することになるが、その変位量変化
に伴って、圧電素子25からの圧力振動波の圧力はΔP2だ
け減少変化することになり、インク室15側に戻ろうとす
るインクにはＰ−ΔP2の圧力が作用する。このため、隆
起したインク柱ＩHはΔP2の負圧分だけインク室15側に
速く戻ることになる。After that, when the application operation of the stylus drive voltage and the counter electrode drive voltage is stopped, the electrostatic field S disappears and the ink column IH begins to become thin due to its surface tension, as shown in FIG. 5 (b). The ink on the recording sheet 41 side of the ink column IH is absorbed by the recording sheet 41 side from the constricted portion, and the ink on the recording head 10 side returns to the ink chamber 15 side from the constricted portion. At this time, the piezoelectric element 25 is displaced by a displacement amount d (see FIG. 4) for a predetermined time T2 after the piezoelectric element drive signal Dp is turned off.
However, due to the change in the displacement amount, the pressure of the pressure vibration wave from the piezoelectric element 25 decreases and changes by ΔP2, and the ink that returns to the ink chamber 15 side does not A pressure of P-ΔP2 acts. Therefore, the raised ink column IH quickly returns to the ink chamber 15 side by the negative pressure ΔP2.
従って、このような動作過程においては、上記圧電素
子25の圧力振動波の影響によって上記インク柱ＩHの隆
起及び戻り速度が高速になり、その分、高速印字を実現
することが可能になる。Therefore, in such an operation process, the swelling and returning speed of the ink column IH becomes high due to the influence of the pressure vibration wave of the piezoelectric element 25, and accordingly high speed printing can be realized.
このような動作過程を確認する上で、第８図に示した
ものを比較例とし、実施例，比較例の圧電素子から所定
の加振周波数の圧力振動波を生成させ、インク吐出口部
分でのインクメニスカスの振幅を調べたところ、第６図
に示すような効果が得られた。In order to confirm such an operation process, what is shown in FIG. 8 is used as a comparative example, and a pressure vibration wave having a predetermined vibration frequency is generated from the piezoelectric elements of the embodiment and the comparative example, and the pressure vibration wave is generated at the ink ejection port. When the amplitude of the ink meniscus was examined, the effect as shown in FIG. 6 was obtained.
これによれば、比較例にあっては、100Hz程度の圧力
振動波を生成したとしても、流動するインク質量が大き
く、しかも、インク容器及びスリット部の撓みが影響す
るため、インク吐出部まで上記圧力振動波が充分伝達さ
れないが、実施例にあっては、10000Hz程度の圧力振動
波を生成したとしても、インク吐出部に圧力振動波が効
率良く伝達されていることが把握される。尚、比較例に
おいて、インク溜め部の容量を小さくし、インク容器及
びスリット部分の剛性を高めることにより、圧力振動波
の伝達特性を上げることは可能であるが、いずれにして
も実施例のものに比べて大きく制限されてしまう。According to this, in the comparative example, even if a pressure vibration wave of about 100 Hz is generated, the flowing ink mass is large, and furthermore, since the deflection of the ink container and the slit portion has an influence, Although the pressure vibration wave is not sufficiently transmitted, in the embodiment, it is understood that the pressure vibration wave is efficiently transmitted to the ink ejection portion even if the pressure vibration wave of about 10,000 Hz is generated. In the comparative example, it is possible to improve the transmission characteristic of the pressure vibration wave by reducing the capacity of the ink reservoir and increasing the rigidity of the ink container and the slit portion. It will be greatly limited compared to.
更に、上記実施例において、圧電素子25の各振幅量に
対して、印字状態が良好な印字繰返し周波数の上限を調
べたところ、第７図に示すような結果が得られた。Furthermore, in the above example, when the upper limit of the printing repetition frequency in which the printing state is good was examined for each amplitude amount of the piezoelectric element 25, the results shown in FIG. 7 were obtained.
これによれば、第７図中Ａの領域範囲でインクジェッ
ト記録装置を動作させるようにすれば印字状態が良好で
あることが把握される。このとき、圧電素子25の振幅量
を0.8μｍ前後に設定した場合には、印字繰返し周波数
を150Hz程度まで上げられることが確認された。これ
は、圧電素子25を駆動しない場合に比べて約２倍の印字
速度であり、また、比較例の場合の20Hzに比べて高速で
ある。尚、第７図中、Ｂは印字のかすれの発生領域、Ｃ
はインクの流出が発生する領域、Ｄは印字前にインクが
流出してしまう領域を夫々示す。According to this, it is understood that the printing state is good if the ink jet recording apparatus is operated in the area range of A in FIG. At this time, it was confirmed that the print repetition frequency could be increased to about 150 Hz when the amplitude amount of the piezoelectric element 25 was set to about 0.8 μm. This is about twice as fast as the case where the piezoelectric element 25 is not driven, and is higher than 20 Hz in the comparative example. Incidentally, in FIG. 7, B is an area where the print is blurred and C is
Indicates an area where ink flows out, and D indicates an area where ink flows out before printing.
一方、注目ビットが非印字状態に設定される場合に着
目すると、画像信号入力手段50は、第４図に示すよう
に、最初に圧電素子駆動信号Dp（パルス幅Ｔ）を圧電素
子駆動手段54に送出し、この圧電素子駆動手段54にてス
ペーサ部材14の圧電素子25を駆動するが、時間的遅れT1
だけ待ってから、上記対向電極駆動手段52にのみ対向電
極駆動信号Drを送出する。On the other hand, focusing on the case where the bit of interest is set to the non-printing state, the image signal input means 50 first outputs the piezoelectric element drive signal Dp (pulse width T) to the piezoelectric element drive means 54, as shown in FIG. The piezoelectric element driving means 54 drives the piezoelectric element 25 of the spacer member 14, but the time delay T1
Then, the counter electrode drive signal Dr is sent only to the counter electrode drive means 52.
このとき、注目ビットに対応するスタイラス電極16に
スタイラス駆動電圧（この実施例では＋400（Ｖ））が
印加されないので、対向電極40と注目ビットに対応する
スタイラス電極16との間にはインクが飛翔する上で必要
な静電界Ｓより弱い静電界が形成されることになり、対
応する注目ビットのインク部分が静電誘引力によって記
録シート41側に***することなく、当該注目ビットは印
字されない。At this time, since the stylus drive voltage (+400 (V) in this embodiment) is not applied to the stylus electrode 16 corresponding to the bit of interest, ink flies between the counter electrode 40 and the stylus electrode 16 corresponding to the bit of interest. In this case, an electrostatic field weaker than the electrostatic field S required for forming is formed, the ink portion of the corresponding bit of interest does not rise toward the recording sheet 41 side due to the electrostatic attraction, and the bit of interest is not printed.
［発明の効果］ 以上説明してきたように、この発明に係るインクジェ
ット記録装置によれば、スリッド状インク室が形成され
るヘッド本体のスペーサ部材の全部若しくは一部に圧電
素子を組込み、この圧電素子にてインク飛翔動作時のイ
ンク柱の***及び戻り動作が促進される圧力振動波を生
成するようにしたので、インク室内のインクを直接的に
振動させることが可能になり、その分、インク柱の***
及び戻り動作を確実に促進させることができ、印字動作
の高速化を確実に実現することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the inkjet recording apparatus of the present invention, the piezoelectric element is incorporated in all or part of the spacer member of the head main body in which the slit-shaped ink chamber is formed. Since the pressure vibration wave that promotes the uplifting and returning movement of the ink column during the ink flying operation is generated, it becomes possible to directly vibrate the ink in the ink chamber. It is possible to surely promote the up and down movements of the sheet, and it is possible to surely speed up the printing operation.
特に、請求項２記載のインクジェット記録装置によれ
ば、インクとスペーサ部材の圧電素子との間に可撓性シ
ール部材を介在させているので、インクが圧電素子に直
接接触する事態を回避でき、インクによる圧電素子の劣
化を有効に防止することができる。Particularly, according to the ink jet recording apparatus of the second aspect, since the flexible seal member is interposed between the ink and the piezoelectric element of the spacer member, it is possible to avoid a situation where the ink directly contacts the piezoelectric element, It is possible to effectively prevent the deterioration of the piezoelectric element due to the ink.
第１図はこの発明に係るインクジェット記録装置の一実
施例を示す概略構成図、第２図は実施例に係る記録ヘッ
ドの構成を示す分解斜視図、第３図は第２図中III−III
線に相当する断面図、第４図は実施例に係るインクジェ
ット記録装置の動作状態を示すタイミングチャート、第
５図（ａ）（ｂ）は実施例に係るインクジェット記録装
置の動作状態を示す模式図、第６図は実施例に係るイン
クジェット記録装置の圧電素子への加振周波数とインク
メニスカスとの関係を示すグラフ図、第７図は実施例に
係るインクジェット記録装置の圧電素子の振幅と印字繰
返し周波数との関係を示すグラフ図、第８図は従来のイ
ンクジェット記録装置の一例を示す説明図である。 ［符号の説明］ 10……記録ヘッド 11……ヘッド本体 12,13……基板 14……スペーサ部材 15……インク室 16……スタイラス電極 25……圧電素子 30……可撓性シール部材 40……対向電極 50……画像信号入力手段（駆動制御手段） 51……スタイラス駆動タイミング制御手段（駆動制御手
段） 52……対向電極駆動手段（駆動制御手段） 53……高圧電源（駆動制御手段） 54……圧電素子駆動手段FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an ink jet recording apparatus according to the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view showing a configuration of a recording head according to the embodiment, and FIG. 3 is III-III in FIG.
4 is a cross-sectional view corresponding to a line, FIG. 4 is a timing chart showing an operating state of the inkjet recording apparatus according to the embodiment, and FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams showing an operating state of the inkjet recording apparatus according to the embodiment. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the vibration frequency of the piezoelectric element of the inkjet recording apparatus according to the embodiment and the ink meniscus, and FIG. 7 is the amplitude of the piezoelectric element of the inkjet recording apparatus according to the embodiment and the print repetition. FIG. 8 is a graph showing the relationship with frequency, and FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a conventional inkjet recording apparatus. [Explanation of reference numerals] 10 …… recording head 11 …… head body 12,13 …… substrate 14 …… spacer member 15 …… ink chamber 16 …… stylus electrode 25 …… piezoelectric element 30 …… flexible seal member 40 ...... Counter electrode 50 …… Image signal input means (drive control means) 51 …… Stylus drive timing control means (drive control means) 52 …… Counter electrode drive means (drive control means) 53 …… High-voltage power supply (drive control means) ) 54 ... Piezoelectric element driving means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−105636（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−250360（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−64754（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-62-105636 (JP, A) JP-A-55-250360 (JP, A) JP-A-63-64754 (JP, A)
Claims (2)
ッド本体（11）を有し、上記インク室（15）のインク吐
出部の一側に画素密度毎にスタイラス電極（16）が配列
される記録ヘッド（10）と、この記録ヘッド（10）のイ
ンク吐出口に対向する部位に配設される対向電極（40）
と、この対向電極（40）と上記各スタイラス電極（16）
との間に画像情報に応じた制御電圧を選択的に印加する
駆動制御手段（50,51,52,53）とを備えたインクジェッ
ト記録装置において、 上記ヘッド本体（11）は、互いに対向する一対の基板
（12,13）と、この一対の基板（12,13）間に介装される
全部若しくは一部が圧電素子（25）からなるスペーサ部
材（14）とを具備し、インク飛翔動作時のインク柱の隆
起及び戻り動作が促進される圧力振動波を生成すべく、
圧電素子駆動手段（54）にて上記圧電素子（25）を駆動
するようにしたことを特徴とするインクジェット記録装
置。1. A stylus electrode (16) is arranged for each pixel density on one side of an ink ejection portion of the ink chamber (15), which has a head body (11) in which a slit-shaped ink chamber (15) is formed. Recording head (10) and a counter electrode (40) arranged at a portion facing the ink ejection port of the recording head (10)
And this counter electrode (40) and each stylus electrode (16)
And a drive control means (50, 51, 52, 53) for selectively applying a control voltage according to image information between the head main body (11) and the head main body (11) facing each other. Of the substrate (12, 13) and a spacer member (14) which is interposed between the pair of substrates (12, 13) and wholly or partly consists of the piezoelectric element (25). In order to generate a pressure oscillating wave that promotes the up and down movement of the ink column of
An ink jet recording apparatus characterized in that the piezoelectric element (25) is driven by a piezoelectric element driving means (54).
基板（12,13）間に介装されるスペーサ部材（14）の内
側面を可撓性シール部材（30）で閉塞したことを特徴と
するインクジェット記録装置。2. The structure according to claim 1, wherein the inner surface of the spacer member (14) interposed between the pair of substrates (12, 13) is closed by a flexible seal member (30). Characteristic inkjet recording device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1627189A JP2692228B2 (en) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Ink jet recording device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1627189A JP2692228B2 (en) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Ink jet recording device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02198854A JPH02198854A (en) | 1990-08-07 |
| JP2692228B2 true JP2692228B2 (en) | 1997-12-17 |
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ID=11911882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP1627189A Expired - Fee Related JP2692228B2 (en) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Ink jet recording device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2692228B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW221491B (en) * | 1990-03-16 | 1994-03-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd |
-
1989
- 1989-01-27 JP JP1627189A patent/JP2692228B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02198854A (en) | 1990-08-07 |
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