JPH06218926A - インクジェット記録ヘッドおよび該ヘッドを用いたインクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット記録ヘッドおよび該ヘッドを用いたインクジェット記録装置

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JPH06218926A
JPH06218926A JP1333593A JP1333593A JPH06218926A JP H06218926 A JPH06218926 A JP H06218926A JP 1333593 A JP1333593 A JP 1333593A JP 1333593 A JP1333593 A JP 1333593A JP H06218926 A JPH06218926 A JP H06218926A
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JP
Japan
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ink
electromechanical conversion
recording head
ink jet
deformation
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JP1333593A
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English (en)
Inventor
Jiro Moriyama
次郎 森山
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 インク中を伝わる波の集中によってインクを
噴射する記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置に
おいて、被記録媒体と記録ヘッドとの高速相対移動を行
うことなく、高密度な記録を可能とする。 【構成】 記録ヘッド11において、複数の圧電素子1
2をマトリクス状に配設し、インク液滴15を噴射しよ
うとする部分の圧電素子群に所定電圧を印加して波の集
中のための凹状を形成し、さらにこの部分を高周波の電
圧を印加して振動させる。これにより、この圧電素子群
に対応したインクの波の振動および集中によってインク
滴が噴射される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インク中を伝わる波の
集中によりインク液面からインク液滴を噴射させる方式
の記録ヘッドおよび該ヘッドを用いたインクジェット記
録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より知られるインクジェット記録ヘ
ッドを用いた記録装置は、低騒音,低ランニングコス
ト,小型化が容易、カラー化が容易等、多くの利点を有
し、プリンタ,複写機,ファクシミリ等における情報出
力機器として用いられている。
【0003】ここで用いられるインクジェット記録ヘッ
ドは、20μmないし300μmの径の吐出口(オリフ
ィス)を有しており、記録ヘッドの信頼性低下のほとん
どはこのオリフィスに起因したものである。例えば、オ
リフィスのゴミづまり、オリフィスやその近傍でのイン
ク増粘ないしは固着、オリフィス形状の変形等を生じる
ことがあり、このような場合、インク吐出量の減少や不
吐出といった吐出不良を招く。また、高精度なオリフィ
ス加工が必要であることから、記録ヘッドが比較的高価
なものとなる。
【0004】このような構成の記録ヘッドに対し、オリ
フィスを用いないいわゆるノズルレス記録ヘッドが提案
されており、その1つが、インク中を伝わる波の集中に
よりインク液面からインク液滴を噴射させる、音響イン
クジェット記録ヘッドである。このインク噴射の基本的
な原理は、例えば、IBMテクニカル ディスクロージ
ャー ブルティン(IBM Technical Di
sclosure Bulletin,Vol.16,
No.4,1973,Sep.,1168〜)に開示さ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うないわゆる音響インクジェット記録ヘッドは、記録ヘ
ッドにおける特定の一点にインク中を伝播する圧力波を
集中させる構造のため、従来、1つの記録ヘッドから噴
射して被記録媒体に同時に記録できるドットの数は1つ
のみであった。このため、記録時には、他の方式のイン
クジェット記録装置と比較して被記録媒体と記録ヘッド
とをより高速に相対移動させる必要があった。このた
め、高速移動のための特別な構成を必要とし、装置を大
型化させる等の問題点を生じさせていた。
【0006】本発明は、上述した従来の問題点を解決す
るためになされたものであり、その第1の目的は、被記
録媒体等の高速移動なしに被記録媒体上の連続的な位置
に高密度記録を行うことが可能な記録ヘッドおよびイン
クジェット記録装置を提供することである。
【0007】また、第2の目的は、噴射させるインク液
滴の体積を変化させることにより階調記録を可能とする
インクジェット記録装置を提供することである。
【0008】さらに、第3の目的は、複数のインク噴射
部を有した記録ヘッドおよび該ヘッドを具えたインクジ
ェット記録装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
インク液面の所定位置に圧力波を集中させてインクを噴
射させるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記圧力
波を生じさせるために変形可能な電気機械変換素子であ
って、所定の配列をなした複数の電気機械変換素子と、
該複数の電気機械変換素子が選択的に駆動され、それぞ
れが前記変形を生じさせることを可能とするための電極
と、を具えたことを特徴とする。
【0010】また、インク液面の所定位置に圧力波を集
中させてインクを噴射させる記録ヘッドであって、前記
圧力波を生じさせるために変形可能な電気機械変換素子
であって、所定の配列をなした複数の電気機械変換素子
と、該複数の電気機械変換素子が選択的に駆動され、そ
れぞれが前記変形を生じさせることを可能とするための
電極と、を具えた記録ヘッドと、前記電極を介して前記
複数の電気機械変換素子を選択的に駆動する駆動手段
と、該駆動手段を制御し、インク噴射にかかる電気機械
変換素子群を凹状に変形させるとともに、該変形より高
い周波数で当該電気機械変換素子群を変形させる噴射制
御手段と、を具えたことを特徴とする。
【0011】さらに好適には、前記噴射手段は、前記噴
射にかかる電気機械変換素子群の位置を随時ずらして、
連続的な位置からインクを噴射させることを特徴とす
る。
【0012】さらに、前記噴射制御手段は、前記凹状の
変かの程度を制御することによって噴射するインクの体
積を変化させることを特徴とする。
【0013】
【作用】以上の構成によれば、所定の配列をなした複数
の電気機械変換素子を選択的に駆動することによって、
記録ヘッドの連続する個所から連続的にインクを噴射で
き、また、同時に多数個所から噴射することもできる。
【0014】また、上記駆動の態様を変化させることに
より、噴射インク量を可変とすることができる。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0016】(実施例1)図1は、本発明の一実施例に
かかる記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置の主
要構成を示す模式的斜視図である。
【0017】図において、被記録媒体20はプラテン2
1に巻き付くように搬送されるものであり、プラテン2
1およびこれに対となる排紙ローラ22の回転によって
搬送され、図中矢印Dの方向に排出される。この間、記
録ヘッド11から必要に応じてインク液滴が被記録媒体
20に向けて噴射され、ABCなどの文字や、あるいは
その他の画像が記録される。前述した原理によってイン
ク滴を噴射する記録ヘッド11は装置本体に対して固定
されている。ホスト装置等から入力された記録データ
は、ヘッド駆動回路24において、選択的に記録ヘッド
を駆動する信号に変換され、ケーブル23を介して記録
ヘッド11に駆動信号として供給される。
【0018】図2(a)および(b)は、図1に示した
記録ヘッド11のそれぞれ模式的上面図およびそのA−
B断面図である。
【0019】インクは、図2(a)においてA側から供
給され、B側に排出される。記録ヘッド内のインク量
は、第1インク液面センサ13および第2インク液面セ
ンサ14によって検出され、所定量より少ない時には、
不図示の機構によってA側から積極的に供給される。イ
ンク液面センサ13および14は、反射型のフォトセン
サであり、設定した所定レベルのインクの有無を検出す
るために用いられる。
【0020】ヘッド駆動回路24から記録ヘッド11に
供給される信号は、記録ヘッド内の圧電素子12に印加
される。圧電素子12は、図3にて後述されるように柱
状をなし、記録ヘッド11においてその複数が図2
(a)に示されるようにマトリクス状に配置されてい
る。また、このように配置された複数の圧電素子12の
上部には、薄いフィルム層17が設けられる。これは、
圧電素子とインクとが直接接触しないようにするため
と、圧電素子の振動によって発生した圧力波がインク中
に効率よく伝達されるよう音響的なインピーダンスマッ
チングをとるためである。
【0021】図2(b)は、インク液滴15が噴射され
ている場合を示す。この時、インク液滴15の下部の圧
電素子群には、個々の圧電素子にそれぞれ予め適切な電
圧を印加して凹状に変形するようにし、かつ、さらに噴
射時に高周波数の電圧を印加して振動させる。このよう
な圧電素子の凹状の変形は、圧電素子群の振動によって
それらから放射した圧力波がインク液面16付近で集中
するためのものである。
【0022】さらに詳細に説明すれば、圧電素子12の
駆動は入力された記録データに基づき、ヘッド駆動回路
24が、まず比較的低周波の電圧印加によって、圧電素
子の上面の位置を制御して凹状を形成し、また、比較的
高い周波数の電圧印加によって振動を生じさせ、インク
を共振させる。この時、同時に、圧電素子12の凹状の
変形の程度を制御することにより、噴射するインク液滴
の体積を制御することもできる。すなわち、凹状の変形
の程度を適切に定めることによって、噴射するインク液
滴の体積を最も大きくすることができ、凹状の変形の程
度がこの最大時からずれている場合、あるいは、凹状の
変形の程度が最大時より少ない場合、インク滴の体積は
少なくなる。また、凹状の変形がない場合には、前記比
較的高い周波数で圧電素子を駆動しても、インク液滴は
噴射されない。以上のようなインク液滴の体積制御が可
能であることにより、被記録媒体上に形成されるインク
ドットの大きさを制御し階調記録が可能となる。
【0023】このような、選択的なインクの噴射を、図
2(a)において左側から右側、すなわち、A側からB
側へと次々とずらしながら行っていく。この動作を繰り
返して第1スキャンの記録を終了する。続いて、第2ス
キャン以降、同様の動作を繰り返し、これと同時に被記
録媒体20を同期して搬送し、被記録媒体全域に記録を
行うことができる。
【0024】図3は、上記実施例で用いることが可能な
圧電素子の形状を示す模式的斜視図である。
【0025】同図に示すように、圧電素子は細長い角柱
状で、その電極12Aは斜線で示される対向する2面に
取付けられている。分極の方向は2つの電極の方向と同
一の方向である。この場合、圧電素子12の歪は電極方
向と直行する図中矢印Fの方向に発生する(縦変形)。
記録ヘッド11内には、前述のように、このような圧電
素子が多数個2次元的に配置される。また、各圧電素子
の間には、電極の絶縁と圧電素子の強度補強を兼ねたシ
ール材が封入される。
【0026】(実施例2)上記実施例1では、圧電素子
の形状は細長い角柱状で、分極方向と直交する方向に歪
ませる方式としたが、これに限定されず、例えば、図4
に示すように、電極および圧電素子を積層した積層型の
圧電素子を用い、分極方向と同一方向に歪ませる方式と
してもよい(横方向)。この場合、圧電素子群を凹状に
変化させる電圧値を比較的小さくできる利点がある。
【0027】(実施例3)上記実施例1では、記録ヘッ
ド11からのインク液滴の噴射は、同一時刻では、1個
であったが、これを複数個、例えば2個としてもよい。
【0028】図5は、ほぼ、同一時刻に2個のインク液
滴が噴射している場合を示す。このようにするために
は、ヘッド駆動回路24において、同時に2個のインク
液滴が噴射するようその圧電素子群の印加電圧を制御す
ればよい。また、このような制御によって、さらに、よ
り多くのインク液滴の同時噴射も可能である。この場
合、それぞれに対応した圧電素子群による、圧力波の干
渉に注意して、場合によっては、微少適量の時間差を設
けてもよい。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、所
定の配列をなした複数の電気機械変換素子を選択的に駆
動することによって、記録ヘッドの連続する個所から連
続的にインクを噴射でき、また、同時に多数個所から噴
射することもできる。
【0030】また、上記駆動の態様を変化させることに
より、噴射インク量を可変とすることができる。
【0031】この結果、被記録媒体を高速に移動させる
ことなしに被記録媒体上の連続的な位置に高密度記録を
行うことができた。
【0032】また、噴射させるインク液滴の体積を変化
させることができるため、階調記録が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる記録ヘッドを用いた
インクジェット記録装置の主要構成を示す模式的斜視図
である。
【図2】(a)および(b)は図1に示した記録ヘッド
の模式的上面図およびそのA−B断面図である。
【図3】上記実施例で用いることが可能な圧電素子の模
式的斜視図である。
【図4】上記実施例で用いることが可能な圧電素子の模
式的斜視図である。
【図5】本発明の他の実施例にかかる噴射制御を示す記
録ヘッドの断面図である。
【符号の説明】
11 記録ヘッド 12 圧電素子 12A 電極 13 第1インク液面センサ 14 第2インク液面センサ 15 インク液滴 16 インク液面 17 フィルム層 20 被記録媒体 21 プラテン 22 排紙ローラ 23 ケーブル 24 ヘッド駆動回路

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インク液面の所定位置に圧力波を集中さ
    せてインクを噴射させるインクジェット記録ヘッドにお
    いて、 前記圧力波を生じさせるために変形可能な電気機械変換
    素子であって、所定の配列をなした複数の電気機械変換
    素子と、 該複数の電気機械変換素子が選択的に駆動され、それぞ
    れが前記変形を生じさせることを可能とするための電極
    と、 を具えたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
  2. 【請求項2】 前記複数の電気機械変換素子の各々は、
    細長い一体の圧電素子であり、前記駆動により当該素子
    に縦方向の変形を生じさせることを特徴とする請求項1
    に記載のインクジェット記録ヘッド。
  3. 【請求項3】 前記複数の電気機械変換素子の各々は、
    複数の圧電素子および電極を積層してなる圧電素子であ
    り、当該各々の圧電素子に横方向の変形を生じさせるこ
    とにより前記積層してなる圧電素子に変形を生じさせる
    ことを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録
    ヘッド。
  4. 【請求項4】 インク液面の所定位置に圧力波を集中さ
    せてインクを噴射させる記録ヘッドであって、 前記圧力波を生じさせるために変形可能な電気機械変換
    素子であって、所定の配列をなした複数の電気機械変換
    素子と、 該複数の電気機械変換素子が選択的に駆動され、それぞ
    れが前記変形を生じさせることを可能とするための電極
    と、 を具えた記録ヘッドと、 前記電極を介して前記複数の電気機械変換素子を選択的
    に駆動する駆動手段と、 該駆動手段を制御し、インク噴射にかかる電気機械変換
    素子群を凹状に変形させるとともに、該変形より高い周
    波数で当該電気機械変換素子群を変形させる噴射制御手
    段と、 を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
  5. 【請求項5】 前記噴射手段は、前記噴射にかかる電気
    機械変換素子群の位置を随時ずらして、連続的な位置か
    らインクを噴射させることを特徴とする請求項4に記載
    のインクジェット記録装置。
  6. 【請求項6】 前記噴射制御手段は、前記凹状の変化の
    程度を制御することによって噴射するインクの体積を変
    化させることを特徴とする請求項4または5に記載のイ
    ンクジェット記録装置。
  7. 【請求項7】 前記噴射にかかる電気機械変換素子群の
    位置は、2カ所以上で同時に存在する位置であることを
    特徴とする請求項4ないし6のいずれかに記載のインク
    ジェット記録装置。
JP1333593A 1993-01-29 1993-01-29 インクジェット記録ヘッドおよび該ヘッドを用いたインクジェット記録装置 Pending JPH06218926A (ja)

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JP1333593A JPH06218926A (ja) 1993-01-29 1993-01-29 インクジェット記録ヘッドおよび該ヘッドを用いたインクジェット記録装置
EP94101196A EP0608879B1 (en) 1993-01-29 1994-01-27 Ink jet apparatus
DE69421301T DE69421301T2 (de) 1993-01-29 1994-01-27 Tintenstrahlgerät
US08/801,366 US5898446A (en) 1993-01-29 1997-02-19 Acoustic ink jet head and ink jet recording apparatus having the same

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JP1333593A JPH06218926A (ja) 1993-01-29 1993-01-29 インクジェット記録ヘッドおよび該ヘッドを用いたインクジェット記録装置

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JP (1) JPH06218926A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6196664B1 (en) 1997-01-30 2001-03-06 Nec Corporation Ink droplet eject apparatus and method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6196664B1 (en) 1997-01-30 2001-03-06 Nec Corporation Ink droplet eject apparatus and method

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