JPH10109422A - INK JET HEAD AND INK JET RECORDING APPARATUS HAVING THE SAME - Google Patents
INK JET HEAD AND INK JET RECORDING APPARATUS HAVING THE SAMEInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 インクの微小滴の生成および飛翔の低電圧
化、インクジェットヘッドの高密度化、低コスト化を図
ることができ、インク着地点の安定性および信頼性を向
上させる。
【解決手段】 インクジェットヘッド41には、複数の
チャネル45と各チャネル45毎に設けられる圧電素子
44とを有する。中間転写ベルトがインク吐出口48に
近接して設けられる。中間転写ベルトはインク吐出口4
8に近接して設けられるので、インクの生成、飛翔に必
要な電圧を低くすることができ、かつインク着地点の安
定性および信頼性を向上させることができる。圧電素子
44は各チャネル45毎にそれぞれ設けられるので、イ
ンクジェットヘッド41の高密度化を図ることができ
る。共通電極50はチャネル選択用電極部分と弾性波発
生用電極部分とを共有するので、各チャネル45当たり
の配線数を減らすことができ、回路の低コスト化を図る
ことができる。
PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the stability and reliability of an ink landing point by making it possible to reduce the voltage for generating and flying ink microdroplets, to increase the density of an ink jet head, and to reduce the cost. . The inkjet head has a plurality of channels and a piezoelectric element provided for each channel. An intermediate transfer belt is provided near the ink ejection port 48. The intermediate transfer belt has an ink ejection port 4
8, the voltage required for generating and flying the ink can be reduced, and the stability and reliability of the ink landing point can be improved. Since the piezoelectric elements 44 are provided for each channel 45, the density of the ink jet head 41 can be increased. Since the common electrode 50 shares the channel selection electrode portion and the elastic wave generation electrode portion, the number of wires per channel 45 can be reduced, and the cost of the circuit can be reduced.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドおよびそれを備えるインクジェット記録装置に関
し、さらに詳しくはインクの微小滴の生成および飛翔を
低電圧で行うことができ、ヘッドを高密度化して高精細
記録が可能なインクジェットヘッドおよびそれを備える
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 head and an ink-jet recording apparatus having the same, and more particularly, to a method for generating and flying fine ink droplets at a low voltage and increasing the density of the head to achieve high definition. The present invention relates to an ink jet head capable of recording and an ink jet recording apparatus including the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、静電吸引方式インクジェット
ヘッドおよびそれを備えるインクジェット記録装置に
は、次のようなものがある。図18は、特公昭58−4
9189号公報に開示されるインクジェット記録ヘッド
1の構成を示す正面図である。インクジェット記録ヘッ
ド1は、一対の板状部材2,3と、記録電極列4と制御
電極列5と複数の記録電源6と複数の制御信号源7とを
含んで構成される。2. Description of the Related Art Conventionally, the following are known as an electrostatic suction type ink jet head and an ink jet recording apparatus having the same. FIG.
FIG. 1 is a front view illustrating a configuration of an inkjet recording head 1 disclosed in Japanese Patent No. 9189. The ink jet recording head 1 includes a pair of plate members 2 and 3, a recording electrode array 4, a control electrode array 5, a plurality of recording power supplies 6, and a plurality of control signal sources 7.
【0003】一対の板状部材2,3は、相互に間隔をあ
けてそれぞれ設けられ、スリット板間隔8が形成され
る。このスリット板間隔8内にインク9が充満する。ス
リット板間隔8内のインク9は図示しないインク容器内
のインクによって静圧を受け、インク吐出口に半月状の
凸面、すなわちメニスカスが形成される。板状部材2の
内面の外部に接する端部には、記録電極列4が配置され
る。記録電極列4と対向する位置には、空間を介して図
示しない記録紙および設置した対向電極が配置される。
板状部材3の内面の外部に接する端部には、制御電極列
5が配置される。制御電極列5の各制御電極は記録電極
列4の4個の記録電極とそれぞれ対向して設けられる。
各記録電源6は、記録電極列4の各記録電極にそれぞれ
接続され、各制御信号源7は、制御電極列5の各制御電
極にそれぞれ接続される。A pair of plate members 2 and 3 are provided at an interval from each other, and a slit plate interval 8 is formed. The ink 9 fills the gap 8 between the slits. The ink 9 in the slit plate interval 8 is subjected to static pressure by the ink in an ink container (not shown), and a half-moon-shaped convex surface, that is, a meniscus is formed at the ink ejection port. A recording electrode array 4 is disposed at an end of the inner surface of the plate member 2 which is in contact with the outside. At a position facing the recording electrode array 4, a recording paper (not shown) and an installed counter electrode are arranged via a space.
A control electrode row 5 is arranged at an end of the plate-shaped member 3 which is in contact with the outside. Each control electrode of the control electrode row 5 is provided to face each of the four recording electrodes of the recording electrode row 4.
Each recording power source 6 is connected to each recording electrode of the recording electrode array 4, and each control signal source 7 is connected to each control electrode of the control electrode array 5.
【0004】記録電源6aからしきい値以上の電圧の各
記録電極列4のうちの各1つの記録電極に印加される。
その他記録電源6b,6c,6dからしきい値電圧未満
への電圧が各記録電極列4のうちの残余の各記録電極に
印加される。また制御信号源7aからしきい値電圧以上
の電圧が制御電極5の1つの制御電極に印加される。他
の制御信号源7b〜7nからしきい値電圧未満の電圧が
制御電極列5の残余の各制御電極に印加される。このと
き図18の左端の記録電極付近のインク9のみがしきい
値電圧以上の電圧となり、他のインク表面部分よりもイ
ンク9が吐出しやすい。このようにして対向電極とメニ
スカスとの間に生じる静電吸引力によって前記記録電極
付近のインク9がインク吐出口から吐出して、対向電極
とメニスカスとの間に設けられる記録紙にインク滴が付
着して記録画素を形成して記録が行われる。A recording power supply 6a applies a voltage equal to or higher than a threshold value to each one of the recording electrode rows 4 of the recording electrode array 4.
In addition, a voltage lower than the threshold voltage from the recording power supplies 6b, 6c, 6d is applied to the remaining recording electrodes of each recording electrode array 4. A voltage equal to or higher than the threshold voltage is applied to one of the control electrodes 5 from the control signal source 7a. Voltages lower than the threshold voltage are applied to the remaining control electrodes of the control electrode row 5 from the other control signal sources 7b to 7n. At this time, only the ink 9 near the recording electrode at the left end in FIG. 18 has a voltage equal to or higher than the threshold voltage, and the ink 9 is more easily ejected than the other ink surface portions. In this way, the ink 9 near the recording electrode is ejected from the ink ejection port by the electrostatic attraction force generated between the counter electrode and the meniscus, and ink droplets are formed on the recording paper provided between the counter electrode and the meniscus. The recording is performed by forming the recording pixels by adhering.
【0005】図19は、特開平3−5150号公報に開
示されるインクジェット記録装置11の構成を示す図で
ある。インクジェット記録装置11は、インク12を収
容するインク収容部13と針状の記録電極14と超音波
加振手段15とを有する記録ヘッド16と、対向電極1
7と電圧印加制御手段18とを含んで構成される。FIG. 19 is a diagram showing the configuration of an ink jet recording apparatus 11 disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 3-5150. The ink jet recording apparatus 11 includes a recording head 16 having an ink container 13 for accommodating ink 12, a needle-shaped recording electrode 14, and ultrasonic vibrating means 15, and a counter electrode 1
7 and voltage application control means 18.
【0006】記録ヘッド16は、上端が開口した断面コ
字形の容器状に形成されたインク収容部13を備えてお
り、このインク収容部13内にはインク12が収容され
ている。インク収容部13の底部には、その中央に針状
の記録電極14が挿通する小さな挿通孔19が穿設され
ており、記録電極14は、この挿通孔19を介してイン
ク収容部13内のインク12中に配置され、その先端部
は、インク12の表面から僅かに突出している。The recording head 16 has an ink container 13 formed in a container shape having a U-shaped cross section with an open upper end. The ink container 13 contains ink 12. A small insertion hole 19 through which a needle-shaped recording electrode 14 is inserted is formed at the center of the bottom of the ink storage unit 13, and the recording electrode 14 is inserted into the ink storage unit 13 through the insertion hole 19. It is disposed in the ink 12, and its tip slightly projects from the surface of the ink 12.
【0007】前記記録電極14の下端は、超音波加振手
段15に固着されている。この超音波加振手段15は、
積層型の圧電振動子を備えている。The lower end of the recording electrode 14 is fixed to the ultrasonic vibrating means 15. This ultrasonic vibration means 15
It has a laminated piezoelectric vibrator.
【0008】前記記録ヘッド16と対向する位置には、
所定の間隔をおいて記録シートの支持面としても機能す
るロール状の対向電極17が配置されている。対向電極
17は、図示しない駆動モータ等によって一定速度ある
いは間欠的に回転駆動される。また、記録電極14と対
向電極17との間には、前記電極14,17間に電界を
形成するための電圧を印加する電圧印加制御手段18が
設けられる。At a position facing the recording head 16,
At a predetermined interval, a roll-shaped counter electrode 17 which also functions as a support surface of the recording sheet is arranged. The counter electrode 17 is driven to rotate at a constant speed or intermittently by a drive motor (not shown) or the like. Further, between the recording electrode 14 and the counter electrode 17, a voltage application control means 18 for applying a voltage for forming an electric field between the electrodes 14, 17 is provided.
【0009】以上の構成において、インク収容部13に
インク12を供給し、対向電極17に記録シートを巻付
けた状態で、対向電極17を回転駆動させる。この状態
で記録電極14に超音波加振手段15によって超音波振
動を与えて、この超音波振動によってインク12が搬送
されて記録電極14の先端に沿ってインク12の膜が形
成され、インク12の凸状メニスカスが形成される。記
録電極14と対向電極17との間に電圧印加制御手段1
8によって画像情報に応じてパルス電圧を印加すること
によって、記録電極14と対向電極17との間に電界が
形成される。インク12は導電性を有しているので、記
録電極14からインク12の表面に電荷が与えられ、凸
状のメニスカス先端に電荷が集中し、記録電極14と対
向電極17との間の静電吸引力によってメニスカス先端
のインク12が飛翔する。このようにして、飛翔したイ
ンク12が記録シートに付着して記録が行われる。In the above-described configuration, the ink 12 is supplied to the ink container 13 and the counter electrode 17 is driven to rotate while the recording sheet is wound around the counter electrode 17. In this state, ultrasonic vibration is applied to the recording electrode 14 by the ultrasonic vibration means 15, and the ink 12 is transported by the ultrasonic vibration to form a film of the ink 12 along the tip of the recording electrode 14. Is formed. Voltage application control means 1 between recording electrode 14 and counter electrode 17
By applying a pulse voltage according to the image information by 8, an electric field is formed between the recording electrode 14 and the counter electrode 17. Since the ink 12 has conductivity, charges are given to the surface of the ink 12 from the recording electrodes 14, the charges are concentrated on the tips of the convex meniscus, and the electrostatic force between the recording electrodes 14 and the counter electrode 17 is increased. The ink 12 at the tip of the meniscus flies due to the suction force. In this way, the flying ink 12 adheres to the recording sheet and recording is performed.
【0010】図20は特開平2−198853号公報に
開示されるインクジェットプリンタの構成を示す図であ
り、図21は図20の一部の斜視図である。FIG. 20 is a diagram showing a configuration of an ink jet printer disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-198853, and FIG. 21 is a perspective view of a part of FIG.
【0011】インクジェット記録ヘッド21は、ステン
レス等の金属製角材から成るヘッド本体26を備えてお
り、このヘッド本体26には、断面形状が円形状のイン
ク流路27が貫通状に穿設されている。前記ヘッド本体
26の一側面には、所定の間隔を有するスリット状のイ
ンク吐出口28がヘッド本体26の長手方向に沿って形
成されており、このスリット状のインク吐出口28は、
インク流路27に連通している。The ink jet recording head 21 has a head main body 26 made of a square material made of metal such as stainless steel. In the head main body 26, an ink flow path 27 having a circular cross section is formed in a penetrating manner. I have. On one side surface of the head main body 26, a slit-shaped ink discharge port 28 having a predetermined interval is formed along the longitudinal direction of the head main body 26.
It communicates with the ink flow path 27.
【0012】このヘッド本体26は、前記インク吐出口
28が上を向くように水平に配置され、記録シート24
がインク吐出口28の上方を通過するようになってい
る。また排出孔25は必要に応じてインクを排出するた
めに設けられる。ヘッド本体26内のインク流路27に
は、インク供給装置22からインク供給口23を介して
インクが導入され、このインクはインク流路27に連通
した前記インク吐出口28に、所定のインクメニスカス
を形成して保持される。The head main body 26 is horizontally disposed such that the ink discharge ports 28 face upward.
Pass over the ink ejection port 28. The discharge holes 25 are provided for discharging ink as needed. Ink is introduced from an ink supply device 22 through an ink supply port 23 into an ink flow path 27 in the head main body 26. The ink is supplied to the ink discharge port 28 communicating with the ink flow path 27 at a predetermined ink meniscus. Is formed and held.
【0013】ヘッド本体26の背面には、温度制御装置
29が配設される。前記ヘッド本体26の両端部には、
超音波励振器30と超音波吸収器31とが設けられる。
また、インク吐出口28に対向する位置には、インクを
飛翔させるための図示しない電界形成用電極が設けられ
る。超音波励振器30によって超音波を発生させ、超音
波の進行波をインク流路27および前記インク吐出口2
8内を伝播させると、超音波振動は、図22に示すよう
に粗密波であり、インクの密度は一定であるため、前記
インク吐出口28の開口端に保持されたインクの表面に
は、超音波振動の密な部分に対応した隆起部32が形成
される。このインクの隆起部32は、超音波振動の進行
に伴ってインク吐出口28の長手方向に沿って移動す
る。インク流路27およびインク吐出口28内を伝播し
た超音波は、ヘッド本体26の端部に設けられた超音波
吸収器31によって吸収され、インク流路27およびイ
ンク吐出口28には、反射波を生じないようになってい
る。A temperature control device 29 is provided on the back of the head main body 26. At both ends of the head body 26,
An ultrasonic exciter 30 and an ultrasonic absorber 31 are provided.
At a position facing the ink ejection port 28, an electric field forming electrode (not shown) for causing ink to fly is provided. Ultrasonic waves are generated by the ultrasonic exciter 30 and the traveling waves of the ultrasonic waves are transmitted to the ink flow path 27 and the ink ejection port 2.
8, the ultrasonic vibration is a compression wave as shown in FIG. 22 and the density of the ink is constant, so that the surface of the ink held at the opening end of the ink discharge port 28 has A ridge 32 corresponding to a dense portion of the ultrasonic vibration is formed. The raised portion 32 of the ink moves along the longitudinal direction of the ink discharge port 28 with the progress of the ultrasonic vibration. Ultrasonic waves propagating in the ink flow path 27 and the ink discharge ports 28 are absorbed by an ultrasonic absorber 31 provided at an end of the head main body 26, and reflected by the ink flow path 27 and the ink discharge ports 28. Does not occur.
【0014】図23は超音波励振器30にパルス状の電
圧を印加して発生するインクの隆起部32を示す図であ
り、図24は超音波励振器に正弦波状の電圧を印加して
発生するインクの隆起部32を示す図である。パルス状
の電圧を印加した場合には、インク表面の隆起部32は
単独で進行する。また正弦波状の電圧を印加した場合に
は、インクの表面には隆起部32が一定の周期で形成さ
れ、この隆起部32が進行する。FIG. 23 is a diagram showing a raised portion 32 of the ink generated by applying a pulse-like voltage to the ultrasonic exciter 30, and FIG. 24 is a diagram showing the generation of a sine wave-like voltage to the ultrasonic exciter. FIG. 4 is a diagram illustrating a raised portion 32 of ink to be printed. When a pulsed voltage is applied, the raised portion 32 on the ink surface advances independently. When a sinusoidal voltage is applied, raised portions 32 are formed on the surface of the ink at a constant period, and the raised portions 32 travel.
【0015】このように、超音波の伝播によって生じる
インクの隆起部32には、前記電界形成用電極に画像信
号に応じて電圧が印加されることによって、静電界が生
じ、隆起部32の先端において電荷が集中し、隆起部3
2には静電吸引力が作用する。そして、隆起部32のイ
ンクは前記電界形成用電極に向かって飛翔し、前記記録
シート24に付着して記録が行われる。As described above, when a voltage is applied to the above-mentioned electric field forming electrode in accordance with an image signal, an electrostatic field is generated in the raised portion 32 of the ink caused by the propagation of the ultrasonic wave, and the tip of the raised portion 32 is formed. The charge is concentrated at the
An electrostatic attraction force acts on 2. Then, the ink in the raised portions 32 flies toward the electric field forming electrodes, adheres to the recording sheet 24, and performs recording.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら静電吸引
方式において、メニスカス形状を制御して吐出チャネル
を選択する従来技術では、ヘッドの高密度化、低コスト
化、インク滴着地点の安定性および信頼性の確保が難し
いという問題がある。すなわち、図18に示すインクジ
ェット記録ヘッド1では、記録電極列4の各記録電極毎
に記録電源6a〜6dが個別に設けられ、制御電極列5
の各制御信号源7a〜7nが個別に設けられるので、イ
ンク9が飛翔するためには大きな電力を必要とし、駆動
コストが高くなるという問題がある。However, in the prior art in which the ejection channel is selected by controlling the meniscus shape in the electrostatic suction system, the density of the head is reduced, the cost is reduced, and the stability and reliability of the ink droplet landing point are improved. There is a problem that it is difficult to secure the quality. That is, in the ink jet recording head 1 shown in FIG. 18, recording power supplies 6 a to 6 d are individually provided for each recording electrode of the recording electrode row 4, and the control electrode row 5 is provided.
Since the control signal sources 7a to 7n are individually provided, large power is required for the ink 9 to fly, and there is a problem that the driving cost increases.
【0017】図19に示すインクジェット記録装置で
は、ヘッドを高密度化しようとすると、針状の記録電極
14を高密度で設ける必要があり、またこれを駆動する
ために超音波加振手段15がそれぞれ必要となるので、
超音波加振手段15を小形化し、高密度実装を行わなけ
ればならなくなり、ヘッドの高密度化は困難である。In the ink jet recording apparatus shown in FIG. 19, in order to increase the density of the head, it is necessary to provide needle-like recording electrodes 14 at a high density. Since each is required,
It is necessary to reduce the size of the ultrasonic vibration means 15 and perform high-density mounting, and it is difficult to increase the density of the head.
【0018】図20〜図24に示すインクジェットプリ
ンタでは、インク吐出口28はスリット状であり、イン
ク隆起部32は常に移動しているので、インクを正確か
つ特定位置に飛翔させることは温度等による波の伝播速
度の変化によって難しく、またインクの粘性による波の
減衰も問題となり、インク滴着地点の安定性および信頼
性の確保が難しいという問題がある。In the ink jet printer shown in FIGS. 20 to 24, since the ink discharge port 28 has a slit shape and the ink raised portion 32 is always moving, it is necessary to fly the ink accurately and to a specific position depending on the temperature or the like. There is a problem that it is difficult due to a change in the propagation speed of the wave, and the attenuation of the wave due to the viscosity of the ink is also a problem, and it is difficult to ensure the stability and reliability of the ink droplet landing point.
【0019】本発明の目的は、インクの微小滴の生成お
よび飛翔が低電圧で行うことができ、インクジェットヘ
ッドの高密度化、低コスト化を図ることができ、インク
滴着地点の安定性および信頼性を向上することができる
インクジェットヘッドおよびそれを備えるインクジェッ
ト記録装置を提供することである。An object of the present invention is to generate and fly ink microdroplets at a low voltage, to increase the density and cost of an ink jet head, and to improve the stability of ink droplet landing points and An object of the present invention is to provide an ink jet head capable of improving reliability and an ink jet recording apparatus including the same.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】本発明は、インク滴付着
媒体に臨んで開口するインク吐出口を有する複数のイン
ク通路が個別に仕切られて形成され、各インク通路はイ
ンクが貯留される貯留部に共通に連通して各インク通路
にインクが導かれ、インク滴付着媒体とインク吐出口か
ら前記インク滴付着媒体に対向するインク界面との間に
チャネル選択電圧を印加して、インク界面からインク滴
をインク滴付着媒体に静電吸引力によって飛翔させるイ
ンクジェットヘッドにおいて、各インク通路内には、各
インク通路内のインクに弾性波を与える弾性波発生手段
が、各インク通路毎に個別に設けられることを特徴とす
るインクジェットヘッドである。本発明に従えば、各イ
ンク通路内には各インク通路内のインクに弾性波を与え
る弾性波発生手段が各インク通路毎に個別に設けられる
ので、各インク通路のインク吐出口に個別にインク界面
を凸形状に形成させることができ、各インク通路毎にイ
ンクの微小滴を生成および飛翔させることができ、また
弾性波発生手段を各インク通路毎に設けてインクジェッ
トヘッドの高密度化を図ることができるとともに、イン
ク滴の着地点の安定性および信頼性を向上することがで
きる。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a plurality of ink passages having ink discharge ports which open toward an ink droplet deposition medium are separately formed, and each ink passage is a storage in which ink is stored. The ink is guided to each ink passage in common with the ink passage, and a channel selection voltage is applied between the ink droplet application medium and the ink interface facing the ink droplet application medium from the ink ejection port, and the ink is applied from the ink interface. In an ink jet head that causes ink droplets to fly onto an ink droplet-attached medium by electrostatic attraction, elastic wave generating means for applying an elastic wave to ink in each ink passage is provided in each ink passage individually for each ink passage. An inkjet head characterized by being provided. According to the present invention, in each ink passage, an elastic wave generating means for applying an elastic wave to the ink in each ink passage is provided individually for each ink passage. The interface can be formed in a convex shape, a minute droplet of ink can be generated and fly for each ink passage, and an elastic wave generating means is provided for each ink passage to increase the density of the ink jet head. And the stability and reliability of the landing point of the ink droplet can be improved.
【0021】また本発明の弾性波発生手段は、各インク
通路内のインクに周波数が1〜16kHzの圧力波を与
える圧力波発生用圧電素子であることを特徴とする。本
発明に従えば、弾性波発生手段は、各インク通路内のイ
ンクに周波数が1〜16kHzの圧力波を与える圧力波
発生用圧電素子であるので、発生した圧力波はインク吐
出口のインク界面形状を前記周波数に基づく周期でイン
ク滴付着媒体に向けて凸形状に突出させることができ
る。The elastic wave generating means according to the present invention is characterized in that the elastic wave generating means is a piezoelectric element for generating a pressure wave having a frequency of 1 to 16 kHz to the ink in each ink passage. According to the present invention, since the elastic wave generating means is a piezoelectric element for generating a pressure wave having a frequency of 1 to 16 kHz to the ink in each ink passage, the generated pressure wave is generated at the ink interface of the ink discharge port. The shape can be projected in a convex shape toward the ink droplet application medium at a cycle based on the frequency.
【0022】また本発明の弾性波発生手段は、各インク
通路内のインクに、インク界面に向かって進行する周波
数が1〜300MHzの表面弾性波を与える表面弾性波
発生用圧電素子であることを特徴とする。本発明に従え
ば、弾性波発生手段は、各インク通路内のインクに、イ
ンク界面に向かって進行する周波数が1〜300MHz
の表面弾性波を与える表面弾性波発生用圧電素子である
ので、発生した表面弾性波はインク吐出口のインク界面
に微小突起を前記周波数に基づく周期で形成し、静電吸
引力によって容易にインク滴を飛翔させることができ
る。Further, the elastic wave generating means of the present invention is a piezoelectric element for generating a surface acoustic wave that gives a surface acoustic wave having a frequency of 1 to 300 MHz traveling toward the ink interface to the ink in each ink passage. Features. According to the present invention, the elastic wave generating means may apply a frequency of 1 to 300 MHz to the ink in each ink passage toward the ink interface.
The surface acoustic wave is a piezoelectric element for generating surface acoustic waves, and the generated surface acoustic waves form minute protrusions at the ink interface of the ink ejection ports at a cycle based on the frequency, and the ink is easily ejected by electrostatic attraction. Drops can fly.
【0023】また本発明の弾性波発生手段は、各インク
通路内のインクに、周波数が1〜16kHzの圧力波
と、インク界面に向けて進行する周波数が1〜300M
Hzの表面弾性波とを重畳して与える重畳弾性波発生用
圧電素子であることを特徴とする。本発明に従えば、弾
性波発生手段は、各インク通路内のインクに圧力波と表
面弾性波とを重畳して与える重畳弾性波発生用圧電素子
であるので、発生した重畳弾性波は、インク吐出口のイ
ンク界面を圧力波の周波数に基づく周期で凸形状にさ
せ、かつその表面に微小突起を表面弾性波の周期に基づ
く周期で形成し、静電吸引力によって容易に飛翔させる
ことができる。Further, the elastic wave generating means of the present invention is characterized in that a pressure wave having a frequency of 1 to 16 kHz and a frequency of 1 to 300 M
It is a piezoelectric element for generating a superimposed elastic wave which superimposes a surface acoustic wave of 1 Hz. According to the present invention, since the elastic wave generating means is a piezoelectric element for generating a superposed elastic wave that superimposes a pressure wave and a surface acoustic wave on ink in each ink passage, the generated superposed elastic wave is The ink interface of the ejection port is made to have a convex shape with a cycle based on the frequency of the pressure wave, and fine projections are formed on the surface with a cycle based on the cycle of the surface acoustic wave, so that the ink can easily fly by electrostatic attraction. .
【0024】また本発明の圧電素子は、基板の前記イン
ク通路に臨む一表面上に形成される共通電極と、共通電
極上のインク吐出口付近にチャネル選択用電極部分を除
く残余の領域に形成される圧電膜と、圧電膜上に形成さ
れる個別電極とを有することを特徴とする。本発明に従
えば、圧電素子は基板上に形成される共通電極と共通電
極上に形成される圧電膜と圧電膜上に形成される個別電
極とを有する。共通電極はインク吐出口付近のチャネル
選択用電極部分と、圧電膜に弾性波を発生させるための
個別電極との間に電界を形成する電極部分とを含んでい
るので、前記電極部分を分割して回路を構成するときよ
りも配線数を減らすことができ、回路の低コスト化を図
ることができる。Further, the piezoelectric element according to the present invention has a common electrode formed on one surface of the substrate facing the ink passage, and a remaining area near the ink discharge port on the common electrode except for a channel selection electrode portion. And a separate electrode formed on the piezoelectric film. According to the invention, the piezoelectric element has a common electrode formed on the substrate, a piezoelectric film formed on the common electrode, and an individual electrode formed on the piezoelectric film. Since the common electrode includes an electrode portion for forming an electric field between an electrode portion for channel selection near the ink ejection port and an individual electrode for generating an elastic wave on the piezoelectric film, the electrode portion is divided. Thus, the number of wirings can be reduced as compared with the case where a circuit is configured, and the cost of the circuit can be reduced.
【0025】また本発明の圧電素子は、基板の前記イン
ク通路に臨む一表面上に形成される共通電極と、共通電
極上のインク吐出口付近にチャネル選択用電極部分を除
く残余の領域に形成される圧電膜と、圧電膜上に面状に
形成される圧力波発生用の個別電極とを有することを特
徴とする。本発明に従えば、圧電膜上に形成される個別
電極は面状であり、共通電極と個別電極との間に電圧が
印加されるので、圧電素子はインク界面全面を凸形状に
形成する圧力波を発生させることができる。Further, the piezoelectric element according to the present invention has a common electrode formed on one surface of the substrate facing the ink passage, and a remaining area excluding the channel selection electrode portion near the ink discharge port on the common electrode. And a pressure wave generating individual electrode formed in a planar shape on the piezoelectric film. According to the present invention, the individual electrodes formed on the piezoelectric film are planar, and a voltage is applied between the common electrode and the individual electrodes. Waves can be generated.
【0026】また本発明の圧電素子は、基板の前記イン
ク通路に臨む一表面上に形成される共通電極と、共通電
極上のインク吐出口付近にチャネル選択用電極部分を除
く残余の領域に形成される圧電膜と、圧電膜上にその圧
電膜の長手方向に相互に間隔をあけて櫛歯状にそれぞれ
形成される2つの表面弾性波発生用の個別電極とを有す
ることを特徴とする。本発明に従えば、圧電膜上に形成
される2つの個別電極は圧電膜の長手方向に相互に間隔
をあけて櫛歯状にそれぞれ形成され、各個別電極間に電
圧が印加されるので、圧電素子はインク界面に微小突起
を形成する表面弾性波を発生させることができる。Further, the piezoelectric element of the present invention has a common electrode formed on one surface of the substrate facing the ink passage, and a remaining area excluding the channel selection electrode portion near the ink ejection port on the common electrode. And two individual electrodes for generating surface acoustic waves formed on the piezoelectric film in a comb-like shape at intervals in the longitudinal direction of the piezoelectric film. According to the present invention, the two individual electrodes formed on the piezoelectric film are formed in a comb-like shape at intervals in the longitudinal direction of the piezoelectric film, and a voltage is applied between the individual electrodes. The piezoelectric element can generate a surface acoustic wave that forms minute projections at the ink interface.
【0027】また本発明の圧電素子は、基板の前記イン
ク通路に臨む一表面上に形成される共通電極と、共通電
極上のインク吐出口付近にチャネル選択用電極部分を除
く残余の領域に形成される圧電膜と、圧電膜上に面状に
形成される圧力波発生用の個別電極と、圧電膜上に前記
圧力波発生用の個別電極よりもインク吐出口寄りに、そ
の圧電膜の長手方向に相互に間隔をあけて櫛歯状にそれ
ぞれ形成される2つの表面弾性波発生用の個別電極とを
有することを特徴とする。本発明に従えば、圧電膜上に
形成される個別電極は面状に形成される個別電極と2つ
の櫛歯状に形成される個別電極とを有し、共通電極と面
状の個別電極との間および各櫛歯状の個別電極間に電圧
が印加されるので、圧電素子はインク界面全面を凸形状
に形成し、かつその表面に微小突起を形成する重畳弾性
波を発生させることができる。Further, the piezoelectric element of the present invention has a common electrode formed on one surface of the substrate facing the ink passage, and a remaining area excluding the channel selection electrode portion near the ink ejection port on the common electrode. A piezoelectric film to be formed, an individual electrode for pressure wave generation formed in a planar shape on the piezoelectric film, and a longitudinal direction of the piezoelectric film closer to the ink ejection port than the individual electrode for pressure wave generation on the piezoelectric film. And two comb-shaped individual electrodes for generating surface acoustic waves which are spaced apart from each other in the direction. According to the present invention, the individual electrode formed on the piezoelectric film has an individual electrode formed in a planar shape and two individual electrodes formed in a comb shape, and has a common electrode and a planar individual electrode. Since the voltage is applied between the individual electrodes and between the comb-shaped individual electrodes, the piezoelectric element can generate a superimposed elastic wave that forms the entire surface of the ink interface in a convex shape and forms minute projections on the surface. .
【0028】また本発明の共通電極には個別電極の一端
が接続され、前記電極間には、前記インク界面からイン
ク滴をインク滴付着媒体に静電吸引力によって飛翔させ
るために弾性波を発生させるための弾性波発生用電圧を
重畳させたチャネル選択電圧が印加されることを特徴と
する。本発明に従えば、共通電極には個別電極の一端が
接続される。すなわち、共通電極は個別電極の対向する
電極を共有するので、各チャネル当たりの配線数を減ら
すことができる。また前記電極間に前記チャネル選択電
圧が印加されるので、チャネルが選択されると圧電素子
によって弾性波を発生させることができる。Further, one end of an individual electrode is connected to the common electrode of the present invention, and an elastic wave is generated between the electrodes in order to cause the ink droplet to fly from the ink interface to the ink droplet applying medium by electrostatic attraction. A channel selection voltage on which a voltage for generating an elastic wave is superimposed is applied. According to the invention, one end of the individual electrode is connected to the common electrode. That is, since the common electrode shares the electrodes facing the individual electrodes, the number of wires per channel can be reduced. Further, since the channel selection voltage is applied between the electrodes, an elastic wave can be generated by the piezoelectric element when a channel is selected.
【0029】また本発明は、インク滴付着媒体と、イン
ク滴付着媒体のインク滴付着面に臨んで開口するインク
吐出口を有する複数のインク通路が個別に仕切られて形
成され、各インク通路はインクが貯蔵される貯留部に共
有に連通して各インク通路にインクが導かれ、各インク
通路内には各インク通路内のインクに弾性波を与える弾
性波発生手段が、各インク通路毎に個別に設けられ、こ
の弾性波発生手段によってインク通路内のインクに弾性
波を与えながらインク滴付着媒体とインク吐出口のイン
ク界面との間にチャネル選択電圧を印加して静電吸引力
を発生させ、インク界面からインク滴をインク滴付着媒
体のインク滴付着面に飛翔させるインクジェットヘッド
と、インク滴付着媒体の予め定める転写領域に設けら
れ、記録紙の記録領域をインク滴付着媒体のインク滴付
着面に臨ませて、前記記録紙を予め定める送り速度で間
欠的に移動させて前記記録領域を順次的に更新する記録
紙送り手段と、インク滴付着媒体のインク滴付着面のイ
ンク滴が付着した領域が前記転写領域に配置されたと
き、インク付着媒体を記録紙の記録領域に近接する方向
に押圧して、前記インク滴が付着した領域を記録紙の記
録領域に接触させて転写する転写手段とを含むことを特
徴とするインクジェット記録装置である。本発明に従え
ば、インクジェットヘッドのインク吐出口に近接して配
置されるので、インク滴の生成および飛翔に必要な電圧
を低くすることできる。またインクジェットヘッド記録
装置は、インクジェットヘッドからインクの微小滴がイ
ンク付着媒体に向かって飛翔し、付着したインクの微小
滴はインク滴付着媒体を介して記録紙の記録領域に転写
して記録するので、解像度が高く、質および印字または
印画像を得ることができる。Further, according to the present invention, an ink droplet-adhering medium and a plurality of ink passages each having an ink discharge port opening toward the ink-drop-adhering surface of the ink droplet-adhering medium are formed by being individually partitioned. The ink is guided to each ink passage in common communication with the storage unit where the ink is stored, and in each ink passage, elastic wave generating means for applying an elastic wave to the ink in each ink passage is provided for each ink passage. The channel is selectively provided between the ink droplet application medium and the ink interface of the ink ejection port while applying an elastic wave to the ink in the ink passage by the elastic wave generating means to generate an electrostatic attraction force. And an ink jet head for causing ink droplets to fly from the ink interface to the ink droplet adhering surface of the ink droplet adhering medium, and a recording area of the recording paper provided in a predetermined transfer area of the ink droplet adhering medium. Facing the ink-dropping surface of the ink-dropping medium, intermittently moving the recording paper at a predetermined feed speed, and sequentially updating the recording area; When the area where the ink droplets have adhered on the ink droplet adhering surface is disposed in the transfer area, the ink adhering medium is pressed in a direction approaching the recording area of the recording paper, and the area where the ink droplets adhere is recorded on the recording paper. And a transfer unit for transferring the image in contact with a recording area. According to the present invention, since the ink droplets are arranged close to the ink discharge ports of the ink jet head, the voltage required for generating and flying the ink droplets can be reduced. In addition, in the ink jet head recording apparatus, minute droplets of the ink fly from the ink jet head toward the ink-attached medium, and the minute droplets of the attached ink are transferred to the recording area of the recording paper via the ink droplet-attached medium and recorded. High resolution, quality and print or print image can be obtained.
【0030】[0030]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態で
あるインクジェットヘッド41を示す分解斜視図であ
る。インクジェットヘッド41は、カバープレート42
と基板43と弾性波発生手段である複数の表面弾性波発
生用圧電素子44とを含んで構成される。カバープレー
ト42は長方形状板であり、カバープレート42には、
インク通路であるチャネル45とインク貯留部46とイ
ンク供給管47とが設けられる。各チャネル45は、対
向する一対の面の一端に連なり、各内面にそれぞれ垂直
な面から成るカバープレート42に設けられる凹溝であ
る。また各チャネル45は、相互に間隔をあけて平行に
それぞれ設けられる。各チャネル45の一端は図示しな
いインク滴付着媒体に臨んでそれぞれ開口し、インク吐
出口48を形成する。各チャネル45の他端は、導電性
インク(以下、単にインクと記す)が貯留されるインク
貯留部46に共通に連通する。カバープレート41のイ
ンク貯留部46付近の一側部には、インク貯留部46に
向かって延びる貫通孔49を有するインク供給管47が
突出して設けられる。FIG. 1 is an exploded perspective view showing an ink jet head 41 according to an embodiment of the present invention. The inkjet head 41 includes a cover plate 42
, A substrate 43, and a plurality of piezoelectric elements 44 for generating surface acoustic waves, which are elastic wave generating means. The cover plate 42 is a rectangular plate.
A channel 45 serving as an ink passage, an ink storage section 46, and an ink supply pipe 47 are provided. Each channel 45 is a concave groove provided in the cover plate 42 which is continuous with one end of a pair of opposing surfaces and is formed of a surface perpendicular to each inner surface. Each channel 45 is provided in parallel with a space between each other. One end of each channel 45 is opened to face an ink droplet deposition medium (not shown) to form an ink discharge port 48. The other end of each channel 45 is commonly connected to an ink storage unit 46 that stores conductive ink (hereinafter simply referred to as ink). An ink supply pipe 47 having a through hole 49 extending toward the ink storage section 46 is provided to protrude from one side of the cover plate 41 near the ink storage section 46.
【0031】基板43は、シリコンから成る長方形状板
である。基板43上には、複数の表面弾性波発生用圧電
素子44が設けられる。各圧電素子44は、共通電極5
0と圧電膜51と個別電極52とを含んで構成される。
各共通電極50は基板43の各チャネル45に臨む一表
面上に形成され、各チャネル45の間隔と同じ間隔を有
し、基板43の長手方向全体にわたって櫛歯状にそれぞ
れ設けられる。圧電膜51は、インク吐出口48付近を
除く共通電極50上の予め定められた領域に水熱法によ
って形成される。The substrate 43 is a rectangular plate made of silicon. A plurality of surface acoustic wave generating piezoelectric elements 44 are provided on the substrate 43. Each piezoelectric element 44 has a common electrode 5
0, the piezoelectric film 51, and the individual electrodes 52.
Each common electrode 50 is formed on one surface facing each channel 45 of the substrate 43, has the same interval as the interval between the channels 45, and is provided in a comb shape over the entire longitudinal direction of the substrate 43. The piezoelectric film 51 is formed in a predetermined region on the common electrode 50 except for the vicinity of the ink discharge port 48 by a hydrothermal method.
【0032】個別電極52は、圧電膜51上に設けられ
る。この個別電極52は、圧電膜51の一端部付近の共
通電極50からその長手方向に延びる第1延在部53
と、第1延在部53に垂直かつ相互の予め定められる間
隔をあけてそれぞれ形成される複数の第1電極54と、
共通電極50と間隔をあけて平行に設けられる第1電極
部分55と、第1電極部分55の一端から圧電膜51上
に延びる第2電極部分56と、第2電極部分56の一端
から前記第1延在部53に相互に間隔をあけて平行に延
びる第2延在部57と、第2延在部から第1延在部に向
かって垂直かつ各第1電極54と同じ間隔を成して形成
される第2電極58とによって構成される櫛歯状電極で
ある。The individual electrode 52 is provided on the piezoelectric film 51. This individual electrode 52 is formed by a first extension 53 extending in the longitudinal direction from the common electrode 50 near one end of the piezoelectric film 51.
A plurality of first electrodes 54 formed perpendicularly to the first extending portion 53 and at a predetermined interval from each other,
A first electrode portion 55 provided in parallel with the common electrode 50 at an interval; a second electrode portion 56 extending over the piezoelectric film 51 from one end of the first electrode portion 55; A second extending portion 57 extending in parallel with the first extending portion 53 at a distance from each other, and a second extending portion 57 extending from the second extending portion toward the first extending portion and having the same interval as each first electrode 54. And a second electrode 58 formed in the form of a comb.
【0033】カバープレート42と基板43とは、各チ
ャネル45毎に各圧電素子44がそれぞれ収納されるよ
うに固定される。The cover plate 42 and the substrate 43 are fixed so that each piezoelectric element 44 is accommodated in each channel 45.
【0034】各チャネル45内には、各チャネル45内
のインクに弾性波を与える各圧電素子44が各チャネル
45毎に個別に設けられるので、各チャネル45のイン
ク吐出口48に個別にインク界面(以下、メニスカスと
称することもある)を突出させることができ、各チャネ
ル毎にインクの微小滴を生成および飛翔させることがで
き、また前記圧電素子を各チャネル毎に設けてインクジ
ェットヘッド41の高密度化を図ることができる。ま
た、個別電極52の一端は共通電極50に接続され、共
通電極50は、インク吐出口48付近のチャネル選択用
電極部分と、圧電膜51に弾性波を発生させるための個
別電極52との間に電界を形成する電極部分とを含んで
いるので、前記両電極部分を分割して回路を構成すると
きよりも各チャネル45当たりの配線数を減らすことが
でき、回路の低コスト化を図ることができる。また、弾
性波はインク吐出口48に向かって進行して、インク吐
出口48からインク滴を吐出させるので、選択されたチ
ャネル45からインク滴を吐出させ、温度等の外乱によ
らず、インク滴を所望の位置へ着地させることができ、
インク滴着地点の安定性および信頼性を向上することが
できる。In each channel 45, each piezoelectric element 44 for giving an elastic wave to the ink in each channel 45 is individually provided for each channel 45. (Hereinafter, also referred to as a meniscus), which can generate and fly a fine droplet of ink for each channel. Also, the piezoelectric element is provided for each channel so that the height of the inkjet head 41 can be increased. Density can be increased. One end of the individual electrode 52 is connected to the common electrode 50, and the common electrode 50 is connected between the channel selection electrode portion near the ink ejection port 48 and the individual electrode 52 for generating an elastic wave on the piezoelectric film 51. And an electrode portion for forming an electric field, the number of wirings per channel 45 can be reduced as compared with the case where a circuit is formed by dividing the two electrode portions, thereby reducing the cost of the circuit. Can be. Further, since the elastic wave travels toward the ink ejection port 48 and ejects the ink droplet from the ink ejection port 48, the ink droplet is ejected from the selected channel 45, and the ink droplet is ejected regardless of disturbance such as temperature. Can land at the desired position,
It is possible to improve the stability and reliability of the ink dropping point.
【0035】ここで、インクジェットヘッド41の諸寸
法は、チャネル幅bはたとえば50μm程度、チャネル
高さhはたとえば60μm程度、チャネル長さLはたと
えば30mm程度、チャネル間隔p1はたとえば80μ
m程度である。また第1および第2延在部53,57の
長さL1,L2はたとえばそれぞれ4mm程度、第1お
よび第2電極54,58間のピッチp2はたとえば20
0μm程度、第1および第2延在部53,57間の距離
dはたとえば60μm程度である。Here, the dimensions of the ink jet head 41 are such that the channel width b is, for example, about 50 μm, the channel height h is, for example, about 60 μm, the channel length L is, for example, about 30 mm, and the channel interval p1 is, for example, 80 μm.
m. The lengths L1, L2 of the first and second extending portions 53, 57 are, for example, about 4 mm, respectively, and the pitch p2 between the first and second electrodes 54, 58 is, for example, 20.
The distance d between the first and second extending portions 53 and 57 is, for example, about 60 μm.
【0036】上記の本発明の実施の形態において、個別
電極52の形状は、櫛歯状電極であったが、電極形状は
面状、または面状と櫛歯状とを組合わせた形状であって
もよい。In the above embodiment of the present invention, the shape of the individual electrode 52 is a comb-shaped electrode, but the shape of the electrode is a plane or a combination of the plane and the comb. You may.
【0037】図2は、インクジェット記録装置の記録部
61の構成を示す斜視図である。記録部61は、4つの
インクジェットヘッド41と対向電極62とをインク滴
付着媒体である中間転写ベルト63と記録電源64とチ
ャネル選択手段65とを含む。各インクジェットヘッド
41には、ブラック(黒)、シアン(青)、マゼンタ
(赤)およびイエロ(黄)に着色されたインクがそれぞ
れ満たされる。各インクジェットヘッド41は中間転写
ベルト63の長手方向に対して垂直な方向にインク吐出
口列59を整列して配置され、そのインク吐出口48に
対向して中間転写ベルト63および対向電極62がこの
順序で間隔をあけて配置される。中間転写ベルト63は
誘電体であり、たとえばポリエーテルイミドに錫微粒子
を分散させた材料から成る無端状のベルトである。各イ
ンクジェットヘッド41と対向電極62との間の距離D
は、たとえば0.2〜1mm程度である。対向電極62
とインクジェットヘッド41との間には、記録電源64
およびチャネル選択手段65が直列に接続され、前記共
通電極と対向電極62との間に記録電源64の電圧Vb
が印加される。記録電源64の印加電圧Vbは、たとえ
ば1〜2.5kVである。チャネル選択手段65は、記
録情報に応じて、各チャネル45の圧電素子にチャネル
選択電圧Vcを印加する。このチャネル選択電圧Vc
は、たとえば200〜300Vのパルス状電圧である。FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the recording section 61 of the ink jet recording apparatus. The recording unit 61 includes an intermediate transfer belt 63 serving as an ink droplet adhesion medium, a recording power source 64, and a channel selecting unit 65 for the four inkjet heads 41 and the opposing electrodes 62. Each inkjet head 41 is filled with ink colored black (black), cyan (blue), magenta (red), and yellow (yellow), respectively. Each ink jet head 41 is arranged with an ink discharge port array 59 aligned in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the intermediate transfer belt 63, and the intermediate transfer belt 63 and the counter electrode 62 face the ink discharge port 48. They are spaced in order. The intermediate transfer belt 63 is a dielectric, for example, an endless belt made of a material in which tin fine particles are dispersed in polyetherimide. Distance D between each inkjet head 41 and counter electrode 62
Is, for example, about 0.2 to 1 mm. Counter electrode 62
A recording power supply 64 is provided between the
And the channel selection means 65 are connected in series, and the voltage Vb of the recording power supply 64 is applied between the common electrode and the counter electrode 62.
Is applied. The applied voltage Vb of the recording power supply 64 is, for example, 1 to 2.5 kV. The channel selection means 65 applies a channel selection voltage Vc to the piezoelectric element of each channel 45 according to the recording information. This channel selection voltage Vc
Is a pulsed voltage of 200 to 300 V, for example.
【0038】ここで前述の表面弾性波発生用圧電素子4
4に周波数がx〜300MHzの表面弾性波を発生させ
る電圧が重畳するチャネル選択電圧Vcが印加される
と、各櫛歯状電極間のひずみによって後述する表面弾性
波が生じ、かつ櫛歯状電極と共通電極との間の圧電膜の
ひずみによって、圧力波が生じる。この圧力波は後述す
る前記櫛歯状電極に代えて面状とした電極によって発生
されるひずみよりも小さいひずみが生じる。Here, the above-described piezoelectric element 4 for generating surface acoustic waves.
4 is applied with a channel selection voltage Vc on which a voltage for generating a surface acoustic wave having a frequency of x to 300 MHz is superimposed, a surface acoustic wave described later is generated due to distortion between the comb-shaped electrodes, and the comb-shaped electrodes A pressure wave is generated by the distortion of the piezoelectric film between the electrode and the common electrode. This pressure wave has a smaller strain than the strain generated by a planar electrode in place of the above-mentioned comb-shaped electrode.
【0039】したがって上記櫛歯状電極を用いて圧力波
を発生させたときのメニスカスは面状電極によって生じ
るメニスカスの凸形よりも小さいけれども、この小さい
凸形メニスカスには、少なくともインク吐出口48より
も突出して後述の微小突起を形成することができる。こ
の微小突起には、電荷が集中して、静電吸引力によって
インク吐出口48から中間転写ベルト63に向かって、
インクの微小滴が飛翔し、中間転写ベルト63のインク
滴着面に付着する。また、4つのインクジェットヘッド
41を備える記録ヘッドの寸法は、幅Bはたとえば20
mm程度、高さHはたとえば40mm程度、長さL3は
たとえば50mm程度である。Therefore, the meniscus when a pressure wave is generated using the comb-shaped electrode is smaller than the convex shape of the meniscus generated by the planar electrode. Can also protrude to form minute projections described later. The electric charge concentrates on the minute projections, and the electrostatic attraction force causes the ink to be ejected from the ink ejection port 48 toward the intermediate transfer belt 63.
The minute droplets of the ink fly and adhere to the ink droplet adhering surface of the intermediate transfer belt 63. The size of the recording head including the four inkjet heads 41 is, for example, 20
The height H is, for example, about 40 mm, and the length L3 is, for example, about 50 mm.
【0040】図3は、本発明のインクジェットヘッド4
1を備えるカラーシリアルプリンタ71の構成図であ
る。インクジェット記録装置であるカラーシリアルプリ
ンタ71は、複数のインクジェットヘッド41と中間転
写ベルト63と一対のプーリ72と転写手段である転写
ローラ73と記録紙送り手段であるプラテン75とを含
んで構成される。FIG. 3 shows an ink jet head 4 according to the present invention.
1 is a configuration diagram of a color serial printer 71 provided with a printer 1; A color serial printer 71, which is an ink jet recording apparatus, includes a plurality of ink jet heads 41, an intermediate transfer belt 63, a pair of pulleys 72, a transfer roller 73, which is a transfer unit, and a platen 75, which is a recording paper feed unit. .
【0041】各インクジェットヘッド41は、前述のよ
うにそれぞれ4色に各色毎に設けられ、中間転写ベルト
63の長手方向に対して垂直な方向にインク吐出口列を
整列して配置される。中間転写ベルト63は、インク滴
付着面77が図示しない対向電極が設けられるインク滴
付着領域D1でインクジェットヘッド41のインク吐出
口に近接して配置される。As described above, each of the ink jet heads 41 is provided for each of the four colors, and the ink ejection port arrays are arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the intermediate transfer belt 63. The intermediate transfer belt 63 is arranged near the ink ejection port of the ink jet head 41 in an ink droplet attachment area D1 where an ink droplet attachment surface 77 is provided with a counter electrode (not shown).
【0042】一対のプーリ72a,72bは、主走査方
向に垂直な回転軸線まわりに図示しないプーリ駆動手段
によって回転可能に設けられる駆動側プーリ72aと駆
動側プーリ72aと主走査方向に間隔をあけて主走査方
向に垂直な回転軸線まわりに回転自在に設けられる従動
側プーリ72bとからなる。各プーリ72a,72b間
には無帯状の中間転写ベルト63が巻掛けられて張架さ
れる。ここで中間転写ベルト63の寸法は、たとえば幅
1/2インチ、厚さ60μm、周長66cmである。The pair of pulleys 72a and 72b are spaced apart in the main scanning direction from the driving pulley 72a and the driving pulley 72a rotatably provided by a pulley driving means (not shown) around a rotation axis perpendicular to the main scanning direction. And a driven pulley 72b rotatably provided about a rotation axis perpendicular to the main scanning direction. A beltless intermediate transfer belt 63 is wound and stretched between the pulleys 72a and 72b. Here, the dimensions of the intermediate transfer belt 63 are, for example, 1/2 inch in width, 60 μm in thickness, and 66 cm in circumference.
【0043】中間転写ベルト63の一方の張架部分80
aと他方の張架部分80bとの間かつ各プーリ72a,
72b間には、転写ローラ73が設けられる。One tension portion 80 of the intermediate transfer belt 63
a and the other tension portion 80b and each pulley 72a,
A transfer roller 73 is provided between 72b.
【0044】転写ローラ73は、回転自在かつ移動可能
に設けられ、記録時においてはプラテン75に支持され
る記録紙74に中間転写ベルト63を記録紙74の記録
領域にわたって押圧可能な位置に設けられる。プラテン
75は、記録紙74の幅方向長さよりも長い軸線まわり
に回転自在に設けられ、かつゴムなどの弾発性および可
撓性を有する材料から成る円筒体78とその軸線を通り
前記円筒体78を挿通し、かつ軸線方向長さよりも長い
長さを有する軸79とから構成される。プラテン75の
回転軸線は、主走査方向と平行な方向になるように設け
られる。またプラテン75は、中間転写ベルト63の予
め定める転写領域に設けられ、記録紙74の記録領域D
2を中間転写ベルト63のインク滴付着面77に臨ませ
て前記記録紙74を予め定める送り速度で間欠的に移動
させて前記記録領域D2を順次的に更新する図示しない
プラテン駆動手段を有している。これによってプラテン
75を送り方向に回転させることによって、記録紙74
は副走査方向に移動することができる。またクリーナ7
6は、記録紙74へのインク滴の転写後において、残存
するインク滴を除去するために設けられる。The transfer roller 73 is rotatably and movably provided, and is provided at a position where the intermediate transfer belt 63 can be pressed over the recording area of the recording paper 74 on the recording paper 74 supported by the platen 75 during recording. . The platen 75 is rotatably provided around an axis longer than the width of the recording paper 74, and is made of a resilient and flexible material such as rubber. 78, and a shaft 79 having a length longer than the axial length. The rotation axis of the platen 75 is provided in a direction parallel to the main scanning direction. The platen 75 is provided in a predetermined transfer area of the intermediate transfer belt 63, and
2 has a platen driving means (not shown) for intermittently moving the recording paper 74 at a predetermined feed speed while facing the ink droplet adhering surface 77 of the intermediate transfer belt 63 to sequentially update the recording area D2. ing. By rotating the platen 75 in the feed direction, the recording paper 74 is rotated.
Can move in the sub-scanning direction. Cleaner 7
Reference numeral 6 is provided for removing the remaining ink droplets after the transfer of the ink droplets to the recording paper 74.
【0045】記録紙74への記録動作を説明すると、記
録情報に応じてインクジェットヘッド41のインク吐出
口からインク滴がインク滴付着領域D1のインク滴付着
面77に付着する。このとき転写ローラ73は中間転写
ベルト63を押圧できない位置に配置されている。次に
各プーリ72a,72bを矢符A方向に回転させて予め
定める転写領域に中間転写ベルト63のインク滴付着面
77のインク滴が付着した領域を移動させ、記録紙74
を矢符B方向に予め定める速度で移動させる。次に転写
ローラ73は、中間転写ベルト63を押圧可能な位置に
移動した後、中間転写ベルト63を記録紙74の記録領
域D2に近接する方向に押圧して前記インク滴が付着し
た領域を記録紙74の記録領域に接触させて記録紙74
にインク滴を転写する。次に押圧ローラ73の中間転写
ベルト63への押圧状態を解除して、中間転写ベルト6
3および記録紙74を矢符AおよびB方向に移動させ
て、クリーナ76によってインク滴付着面77の残余の
インク滴を除去する。The recording operation on the recording paper 74 will be described. Ink droplets adhere from the ink ejection ports of the ink jet head 41 to the ink droplet attaching surface 77 of the ink droplet attaching area D1 according to the recording information. At this time, the transfer roller 73 is located at a position where the intermediate transfer belt 63 cannot be pressed. Next, the pulleys 72a and 72b are rotated in the direction of arrow A to move the area of the intermediate transfer belt 63 where the ink droplets adhere to the ink droplet adhering surface 77 to a predetermined transfer area.
At a predetermined speed in the direction of arrow B. Next, the transfer roller 73 moves to a position where the intermediate transfer belt 63 can be pressed, and then presses the intermediate transfer belt 63 in a direction approaching the recording area D2 of the recording paper 74 to record the area where the ink droplets adhere. The recording paper 74 is brought into contact with the recording area of the paper
Transfer ink droplets to Next, the pressing state of the pressing roller 73 against the intermediate transfer belt 63 is released, and the intermediate transfer belt 6 is released.
3 and the recording paper 74 are moved in the directions of arrows A and B, and the remaining ink droplets on the ink droplet adhering surface 77 are removed by the cleaner 76.
【0046】中間転写ベルト63のインク付着面77
は、インクジェットヘッド41のインク吐出口に近接し
て配置されるので、低電圧でインク滴の生成および飛翔
を行うことができる。また、カラーシリアルプリンタ7
1はインクジェット41のインク吐出口からインクの微
小滴が中間転写ベルト63に向かって飛翔し、中間転写
ベルト63のインク滴付着面77の所定の位置に付着し
て、このインク滴付着面77のインク滴が付着した領域
を予め定める転写領域に移動させ、記録紙74をプラテ
ン75によって間欠的に移動させて、前記転写領域に配
置されたとき、転写ローラ73によって中間転写ベルト
63を記録紙74の記録領域D2に近接する方向に押圧
して、インク滴が付着した領域を記録紙74の記録領域
D2に接触させて転写して記録するので、インクの微小
滴によって印字または印画像の解像度を高くすることが
でき、選択されたインクジェットヘッド41のチャネル
からインク滴が吐出することによって生じるインク滴着
地点の安定化によって印字または印画像の質をよくする
ことができる。The ink adhesion surface 77 of the intermediate transfer belt 63
Is arranged close to the ink ejection port of the inkjet head 41, so that it is possible to generate and fly ink droplets at a low voltage. Also, a color serial printer 7
Reference numeral 1 denotes a minute droplet of ink flying from the ink ejection port of the ink jet 41 toward the intermediate transfer belt 63 and attaching to a predetermined position on the ink droplet attaching surface 77 of the intermediate transfer belt 63. The area where the ink droplets are attached is moved to a predetermined transfer area, and the recording paper 74 is intermittently moved by a platen 75. When the recording paper is placed in the transfer area, the intermediate transfer belt 63 is moved by the transfer roller 73 to the recording paper 74. Is pressed in a direction approaching the recording area D2, and the area to which the ink droplets are attached is brought into contact with the recording area D2 of the recording paper 74 to transfer and record. The height of the ink droplets can be increased by stabilizing the ink droplet landing points caused by the ejection of the ink droplets from the channel of the selected inkjet head 41. It is possible to improve the quality of the printing or indicia image Te.
【0047】図4は本発明の実施の他の形態である弾性
波発生手段を圧力波発生用圧電素子81としたときのチ
ャネル45の断面図であり、図5は図4の切断面線V−
Vから見た断面図であり、図6は図4の切断面線VI−
VIから見た断面図である。本実施形態において、前述
の実施形態の構成に対応する部分には同一の参照符を付
し、説明は省略する。圧力波発生用圧電素子81は、共
通電極50と圧電膜51と圧力波発生用の個別電極82
とを含んで構成される。圧力波発生用の個別電極82
は、カバープレート42を臨む圧電膜の一表面上に面状
に形成され、その一端部は共通電極50に接続される。
また基板83は、圧電膜51が設けられる部分に対し
て、基板83の底部が薄く設けられる。これは、後述の
ユニモルフ変形をしやすくするため、およびユニモルフ
変形の隣接チャネルへの影響を低減するために設けられ
る。FIG. 4 is a cross-sectional view of the channel 45 when the elastic wave generating means according to another embodiment of the present invention is a pressure wave generating piezoelectric element 81, and FIG. −
FIG. 6 is a sectional view taken along line V-V of FIG.
It is sectional drawing seen from VI. In the present embodiment, portions corresponding to the configuration of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The pressure wave generating piezoelectric element 81 includes a common electrode 50, a piezoelectric film 51, and an individual electrode 82 for generating a pressure wave.
It is comprised including. Individual electrode 82 for pressure wave generation
Is formed in a planar shape on one surface of the piezoelectric film facing the cover plate 42, and one end thereof is connected to the common electrode 50.
Further, the bottom of the substrate 83 is provided thinner than the portion where the piezoelectric film 51 is provided. This is provided to facilitate the unimorph deformation described later and to reduce the influence of the unimorph deformation on the adjacent channel.
【0048】ここで圧力波発生用圧電素子81を用い
て、インク84に圧力波を発生させる原理を説明する。
インク吐出口48のインク84のメニスカス85の形状
は、インク48の背圧が弱負圧であるときにおいて、イ
ンク吐出口48における表面張力によって凹形状となっ
ている。このときに共通電極50と圧力波発生用の個別
電極82との間に電圧を印加すると、圧電膜51は横効
果による膜厚方向の歪みを生じ、また圧電膜51の上下
面の歪み量の相違によって図4の仮想線で示されるユニ
モルフ変形を生じる。このユニモルフ変形によってイン
ク84には急激な正圧が生じ、これによってインク吐出
口48のメニスカス85は凸形状となる。Here, the principle of generating a pressure wave in the ink 84 using the piezoelectric element 81 for generating a pressure wave will be described.
The shape of the meniscus 85 of the ink 84 in the ink ejection port 48 is concave due to the surface tension at the ink ejection port 48 when the back pressure of the ink 48 is a weak negative pressure. At this time, when a voltage is applied between the common electrode 50 and the individual electrode 82 for generating a pressure wave, the piezoelectric film 51 is distorted in the thickness direction due to a lateral effect, and the distortion amount of the upper and lower surfaces of the piezoelectric film 51 is reduced. The difference results in a unimorph deformation shown by the phantom line in FIG. Due to this unimorph deformation, a sharp positive pressure is generated in the ink 84, and the meniscus 85 of the ink discharge port 48 becomes convex.
【0049】前記電極50,82間の電圧の印加状態を
解除すると、前記圧電素子82のユニモルフ変形は解除
され、インク吐出口48のメニスカス85の形状はメニ
スカスの表面張力によって凹形状に戻る。前記電極5
0,82間に印加する電圧をパルス状電圧とすることに
よって、インク48内には急激な正圧と弱負圧の繰返し
によって連続した圧力波が生じ、この圧力波によってイ
ンク吐出口48のメニスカス85の形状は凹凸を繰返
す。前記パルス状電圧の周波数は、たとえば1〜16k
Hzに選ばれる。周波数が16kHzのとき、インク吐
出口48から吐出するインク滴の印字ドット径は、たと
えば40μm程度である。周波数はこの範囲に選ばれる
のは、周波数が16kHzを超えると、メニスカス85
の位置が復元しない状態で次の圧力波によるメニスカス
85の隆起が生じ、メニスカス85の形状が安定しない
状態で次のインク滴を吐出することになるので、所望の
大きさのインク滴、一定したインク滴速度が得られない
などの不都合が生じる。また1kHz未満の場合、滴生
成速度が低く、実用的でないという問題が生じる。この
ような理由で周波数は1〜16kHzに選ばれる。When the voltage application state between the electrodes 50 and 82 is released, the unimorph deformation of the piezoelectric element 82 is released, and the shape of the meniscus 85 of the ink discharge port 48 returns to a concave shape due to the surface tension of the meniscus. The electrode 5
By making the voltage applied between 0 and 82 into a pulse-like voltage, a continuous pressure wave is generated in the ink 48 by rapid repetition of positive pressure and weak negative pressure, and this pressure wave causes the meniscus of the ink ejection port 48 to change. The shape 85 repeats irregularities. The frequency of the pulse voltage is, for example, 1 to 16 k
Hz. When the frequency is 16 kHz, the print dot diameter of the ink droplet ejected from the ink ejection port 48 is, for example, about 40 μm. The frequency is selected in this range because if the frequency exceeds 16 kHz, the meniscus 85
When the position of is not restored, the meniscus 85 rises due to the next pressure wave, and the next ink droplet is ejected in a state where the shape of the meniscus 85 is not stable. Inconveniences such as a failure to obtain an ink droplet speed occur. When the frequency is less than 1 kHz, a problem arises in that the droplet generation rate is low, which is not practical. For this reason, the frequency is chosen between 1 and 16 kHz.
【0050】図7は本発明の実施のさらに他の形態であ
る弾性波発生手段を重畳弾性波発生用圧電素子91とし
たときのチャネルの断面図であり、図8は図7の平面図
であり、図9は図8の切断面線IX−IXから見た断面
図である。本実施形態において、前述の実施形態の構成
に対応する部分には同一の参照符を付し、説明は省略す
る。重畳弾性波発生用圧電素子91は、共通電極50と
圧電膜51と重畳弾性波発生用の個別電極92とを含ん
で構成される。重畳弾性波発生用の個別電極92は、圧
電膜51上に面状に形成される圧力波発生用の個別電極
93と、圧電膜51上に前記圧力波発生用の個別電極9
3よりもインク吐出口48寄りにその圧電膜51の長手
方向に相互に間隔をあけて櫛歯状にそれぞれ形成される
2つの表面弾性波発生用の個別電極94a,94bとを
有する。また圧力波発生用の個別電極93と一方の表面
弾性波発生用の個別電極94aとは一体的に形成され、
圧力波発生用の個別電極93の一端が共通電極50に接
続される。FIG. 7 is a sectional view of a channel when an elastic wave generating means according to still another embodiment of the present invention is a superposed elastic wave generating piezoelectric element 91, and FIG. 8 is a plan view of FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along section line IX-IX in FIG. In the present embodiment, portions corresponding to the configuration of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The superposed elastic wave generation piezoelectric element 91 includes the common electrode 50, the piezoelectric film 51, and the individual electrode 92 for superposed elastic wave generation. The individual electrode 92 for generating a superposed elastic wave is composed of an individual electrode 93 for generating a pressure wave formed in a plane on the piezoelectric film 51 and an individual electrode 9 for generating the pressure wave on the piezoelectric film 51.
Two individual electrodes 94a and 94b for generating a surface acoustic wave are formed closer to the ink discharge port 48 than in 3 and are formed in a comb shape at intervals in the longitudinal direction of the piezoelectric film 51. Further, the individual electrode 93 for generating pressure waves and one individual electrode 94a for generating surface acoustic waves are integrally formed,
One end of the individual electrode 93 for generating a pressure wave is connected to the common electrode 50.
【0051】図10は表面弾性波の発生原理を説明する
ための模型図であり、図11は表面弾性波によって流体
の流れが発生する原理を説明するための模型図である。
図7をも参照して、圧電膜51上に設けられる2つの櫛
歯状電極94の一対の櫛歯電極94a,94bにおい
て、前記電極94a,94b間に電圧の印加と解除とを
行うと、圧電膜51の表面には横効果による歪みとその
解放によって表面弾性波であるレーリー波が生じる。レ
ーリー波による圧電膜51の表面の質点の運動は、波の
進行方向に平行で、かつ表面に垂直な面内で楕円運動を
行う。この楕円運動によってレーリー波は図10の仮想
線で示されるように、質点の楕円運動方向とは逆方向に
進行する。FIG. 10 is a model diagram for explaining the principle of generation of surface acoustic waves, and FIG. 11 is a model diagram for explaining the principle of generation of a fluid flow by surface acoustic waves.
Referring to FIG. 7 as well, when a voltage is applied and released between the electrodes 94a and 94b in the pair of comb electrodes 94a and 94b of the two comb electrodes 94 provided on the piezoelectric film 51, A Rayleigh wave, which is a surface acoustic wave, is generated on the surface of the piezoelectric film 51 by the distortion caused by the lateral effect and the release thereof. The motion of the mass point on the surface of the piezoelectric film 51 by the Rayleigh wave performs an elliptical motion in a plane parallel to the traveling direction of the wave and perpendicular to the surface. Due to this elliptical motion, the Rayleigh wave travels in the direction opposite to the elliptical motion direction of the mass point as shown by the imaginary line in FIG.
【0052】圧電膜51の表面にレーリー波が発生し、
その表面に流体であるインク84が接していると、圧電
膜51の表面には前記楕円運動が生じ、レーリー波が進
行する。流体であるインク84はその場に停まろうとす
るので、インク84には圧電膜51の表面の前記楕円運
動を打ち消す逆方向の楕円運動が生じる。すなわち、イ
ンク84はレーリー波の進行方向とは逆方向に流れ出
す。A Rayleigh wave is generated on the surface of the piezoelectric film 51,
When the fluid 84 is in contact with the surface, the elliptical motion occurs on the surface of the piezoelectric film 51, and the Rayleigh wave proceeds. Since the ink 84, which is a fluid, tends to stop at the spot, the ink 84 generates an elliptical motion in the opposite direction to cancel the elliptical motion of the surface of the piezoelectric film 51. That is, the ink 84 flows out in the direction opposite to the traveling direction of the Rayleigh wave.
【0053】したがって、各櫛歯電極94a,94b間
にパルス状電圧を印加すると、各櫛歯電極94a,94
b間では、圧電膜51表面のレーリー波による圧電膜5
1の表面付近のインク84の流れが生じている部分と流
れが生じていない部分とが生じ、すなわちインク84内
にはインク84の密な部分と粗な部分とが生じ、これに
よって、インク吐出口48に向かって進行する粗密波が
生じる。この粗密波はインク吐出口48のメニスカス8
5に至り、その表面にレーリー波の波長λ相当の微小突
起95を形成する。ここで前記パルス状電圧の周波数
は、たとえば1〜300MHzに選ばれる。1MHz未
満であればメニスカスに微小突起が形成されないという
問題が生じ、300MHzを超えると同様に微小突起が
形成されないという問題が生じる。したがって、1〜3
00MHzに選択される。ここで周波数が300MHz
のとき、インク吐出口48のメニスカス85には、イン
ク84中の音速が1500m/sであるので5μmの微
小突起95が生じる。Therefore, when a pulse-like voltage is applied between the comb electrodes 94a and 94b, the comb electrodes 94a and 94b
b, the piezoelectric film 5 due to Rayleigh waves on the surface of the piezoelectric film 51
1 has a portion where the flow of the ink 84 is flowing and a portion where the flow is not generated, that is, a dense portion and a rough portion of the ink 84 are generated in the ink 84, whereby the ink ejection is performed. A compression wave is generated that travels toward the outlet 48. This compression wave is generated by the meniscus 8 of the ink discharge port 48.
5, a minute projection 95 corresponding to the wavelength λ of the Rayleigh wave is formed on the surface. Here, the frequency of the pulse voltage is selected, for example, from 1 to 300 MHz. If it is less than 1 MHz, there is a problem that fine projections are not formed on the meniscus, and if it exceeds 300 MHz, there is a problem that fine projections are not formed. Therefore, 1-3
00 MHz is selected. Where the frequency is 300 MHz
At this time, since the sound velocity in the ink 84 is 1500 m / s, a minute projection 95 of 5 μm is formed on the meniscus 85 of the ink discharge port 48.
【0054】したがって、前記圧電素子91を用いて重
畳弾性波を発生させるためには、共通電極50と圧力波
発生用の個別電極93との間に周波数が1〜16kHz
のパルス状電圧を印加し、かつ各櫛歯状電極94間に周
波数が1〜300MHzのパルス状電圧を印加する。こ
れによって、圧力波と表面弾性波とが前記圧電素子91
によって生じ、インク吐出口48のメニスカス85に
は、圧力波によるメニスカス85全面の圧力波の周波数
に基づく周期の凸形状隆起と表面弾性波によるメニスカ
ス85上への表面弾性波の周波数に基づく周期の微小突
起95が生じる。Therefore, in order to generate a superimposed elastic wave using the piezoelectric element 91, the frequency is 1 to 16 kHz between the common electrode 50 and the individual electrode 93 for pressure wave generation.
And a pulse-like voltage having a frequency of 1 to 300 MHz is applied between the comb-like electrodes 94. As a result, the pressure wave and the surface acoustic wave are
The meniscus 85 of the ink ejection port 48 has a convex ridge having a period based on the frequency of the pressure wave over the entire surface of the meniscus 85 due to the pressure wave and a period having a period based on the frequency of the surface acoustic wave on the meniscus 85 due to the surface acoustic wave. A minute projection 95 is generated.
【0055】図12は、弾性波発生手段を重畳弾性波発
生用圧電素子91としたときのインク滴の生成および飛
翔動作を説明するための断面図である。対向電極62と
共通電極50との間に記録電源64の印加電圧Vbを印
加すると、各電極50,62間に電界が生じ、電界中に
配置される中間転写ベルト63は誘電分極し、インク吐
出口48を臨む中間転写ベルト63の一表面は正に帯電
する。記録情報に応じてチャネル45が選択されると
き、パルス状電圧であるチャネル選択電圧Vcが共通電
極50と重畳弾性波発生用の個別電極92との間と対向
電極62と共通電極50のインク吐出口48付近のチャ
ネル選択用電極部分96との間に印加される。このとき
チャネル選択電圧Vcのパルス波形は弾性波発生用のパ
ルス波形が重畳した波形となっている。なおこの重畳波
形の詳細については後述する。FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining ink droplet generation and flying operations when the elastic wave generating means is the superposed elastic wave generating piezoelectric element 91. When an applied voltage Vb of the recording power supply 64 is applied between the counter electrode 62 and the common electrode 50, an electric field is generated between the electrodes 50 and 62, and the intermediate transfer belt 63 disposed in the electric field is dielectrically polarized, and the ink is discharged. One surface of the intermediate transfer belt 63 facing the outlet 48 is positively charged. When the channel 45 is selected according to the recording information, the channel selection voltage Vc, which is a pulse-like voltage, is applied between the common electrode 50 and the individual electrode 92 for generating the superposed elastic wave, and the ink is discharged from the common electrode 50 and the common electrode 50. It is applied between the channel selecting electrode portion 96 near the outlet 48. At this time, the pulse waveform of the channel selection voltage Vc is a waveform in which a pulse waveform for generating an elastic wave is superimposed. The details of the superimposed waveform will be described later.
【0056】前記電極50,92間に前記電圧Vcが印
加されると、前記圧電素子91は重畳弾性波を発生し、
インク84を伝播して、インク吐出口48のメニスカス
85に圧力波による圧力波の周波数に基づく周期の凸形
状隆起と表面弾性波による表面弾性波の周波数に基づく
周期の微小突起95とを形成する。メニスカス85全面
が凸形状で、かつその表面に微小突起95が形成される
場合において、微小突起95には電荷が集中し、かつ微
小突起95は負に帯電して、微小突起95から突出した
微小滴は静電吸引力によって飛翔して、中間転写ベルト
63の所望の位置に付着する。When the voltage Vc is applied between the electrodes 50 and 92, the piezoelectric element 91 generates a superposed elastic wave,
By propagating the ink 84, a convex protrusion having a period based on the frequency of the pressure wave due to the pressure wave and a minute projection 95 having a period based on the frequency of the surface acoustic wave due to the surface acoustic wave are formed on the meniscus 85 of the ink ejection port 48. . When the entire surface of the meniscus 85 has a convex shape and the minute protrusions 95 are formed on the surface thereof, the electric charges are concentrated on the minute protrusions 95, and the minute protrusions 95 are negatively charged, and the minute protrusions protruding from the minute protrusions 95 are formed. The droplet flies by electrostatic attraction and adheres to a desired position on the intermediate transfer belt 63.
【0057】メニスカス85全面が凹形状で、かつその
表面に微小突起95が形成される場合において、微小突
起95には電界は集中しない。これは前記電極部分96
に最も近いインク吐出口48付近のインク84に対して
静電吸引力が作用するので、微小突起95には弱い静電
吸引力しか作用しない。またメニスカス85全面に引き
込み運動がインク滴の吐出方向とは逆方向の力としてイ
ンク84に作用するので、インク滴はインク吐出口48
から吐出しない。When the entire surface of the meniscus 85 is concave and the minute projections 95 are formed on the surface thereof, the electric field does not concentrate on the minute projections 95. This is the electrode portion 96
Since the electrostatic attraction force acts on the ink 84 near the ink ejection port 48 closest to the small projection 95, only a small electrostatic attraction force acts on the minute projections 95. In addition, since the pulling motion on the entire surface of the meniscus 85 acts on the ink 84 as a force in the direction opposite to the ink droplet ejection direction, the ink droplet
Does not discharge from
【0058】図13は、重畳弾性波発生用圧電素子91
を用いた場合の表面弾性波の周波数とインク滴の印字ド
ット径との関係を示す図である。高精細記録のために
は、印字ドッド径を小さくすることが1つの方法であ
る。そこで表面弾性波の周波数を増加してゆくと、図1
3に示されるように、300MHzにおいてインク滴の
印字ドット径は最小となり、その大きさは10μm程度
である。周波数が300MHzを超える表面弾性波を発
生させても直径10μm以下のインク滴は安定して発生
させることができないので、安定したインク滴の印字ド
ット径を得るためには表面弾性波の周波数は1〜300
MHzに選ばれる。したがって、このような方法をとる
ことによって微小インク滴を発生させることができ、高
精細記録を行うことができる。ここで図13の結果を得
るための諸条件は、記録電圧Vbは1.5kV、インク
吐出口と対向電極間との距離は400μm、圧力波周波
数は2kHz、インク粘度は10cps、インク表面張
力は30dyn/cmである。FIG. 13 shows a piezoelectric element 91 for generating a superposed elastic wave.
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between the frequency of surface acoustic waves and the print dot diameter of ink droplets when using. For high-definition recording, one method is to reduce the print dot diameter. Therefore, when the frequency of the surface acoustic wave is increased, FIG.
As shown in FIG. 3, at 300 MHz, the print dot diameter of the ink droplet is minimum, and its size is about 10 μm. Even if a surface acoustic wave having a frequency exceeding 300 MHz is generated, an ink droplet having a diameter of 10 μm or less cannot be stably generated. ~ 300
MHz. Therefore, by adopting such a method, fine ink droplets can be generated, and high-definition recording can be performed. Here, various conditions for obtaining the result of FIG. 13 are as follows: the recording voltage Vb is 1.5 kV, the distance between the ink ejection port and the counter electrode is 400 μm, the pressure wave frequency is 2 kHz, the ink viscosity is 10 cps, and the ink surface tension is 30 dyn / cm.
【0059】上記の本発明の実施の形態において、重畳
弾性波発生用圧電素子91によるインク滴の生成および
飛翔動作について述べたが、圧力波発生用圧電素子81
および表面弾性波発生用圧電素子44の場合についても
弾性波を発生させてメニスカス85の隆起または微小突
起を生じさせ、その先端部から静電吸引力によってイン
ク滴の生成および飛翔を行うことができる。In the above-described embodiment of the present invention, the generation and flying operation of the ink droplet by the superposed elastic wave generating piezoelectric element 91 have been described.
Also, in the case of the surface acoustic wave generating piezoelectric element 44, an elastic wave is generated to generate a bulge or a minute protrusion of the meniscus 85, and the generation and flying of the ink droplet can be performed by the electrostatic attraction force from the tip. .
【0060】ここで弾性波として、重畳弾性波を与えた
場合と圧力波を与えた場合とでは、記録電圧Vbは重畳
弾性波の場合において1.5kV、圧力波の場合におい
て2kV程度である。この差は、それぞれの場合のメニ
スカス形状の違いによるものである。すなわち、圧力波
の場合はメニスカス全面が凸形状に隆起してその頂点付
近に電界が集中してインク滴を吐出し、重畳弾性波の場
合は凸形状に隆起したメニスカス表面に微小突起がさら
に形成され、この微小突起部分から前述のようにインク
滴が吐出するので、この微小突起分だけインク先端と中
間転写ベルト63との間の距離が短くなる。Here, the recording voltage Vb is about 1.5 kV for the superposed elastic wave and about 2 kV for the pressure wave when the superposed elastic wave is applied and when the pressure wave is applied as the elastic wave. This difference is due to the difference in the meniscus shape in each case. In other words, in the case of a pressure wave, the entire surface of the meniscus is protruded into a convex shape, and the electric field is concentrated near the vertex to eject ink droplets. Since the ink droplets are ejected from the minute protrusions as described above, the distance between the leading end of the ink and the intermediate transfer belt 63 is reduced by the minute protrusions.
【0061】また、静電吸引力は正と負の各電荷間の距
離の2乗に反比例して大きくなるので、電界を形成する
ために必要な電圧が低くすることができる。したがって
インク滴を生成および飛翔させるために必要な静電吸引
力を生じさせる電圧は低くすることができる。Further, the electrostatic attraction increases in inverse proportion to the square of the distance between the positive and negative charges, so that the voltage required to form an electric field can be reduced. Therefore, the voltage for generating the electrostatic attraction necessary to generate and fly the ink droplet can be reduced.
【0062】図14は圧電素子の形成手順を説明するた
めのフローチャートであり、図15は圧電素子の形成手
順を説明するための断面図である。ここでは重畳弾性波
発生用圧電素子91の形成手順について説明する。ステ
ップn1からステップn2に移り、ステップn2では、
図15(1)に示すシリコン基板43の表面を窒化処理
して、耐アルカリ性を強くした後、図15(2)に示す
ようにシリコン基板43の表面に相互に間隔をあけて共
通電極であるチタン電極50をスパッタリングによって
それぞれ複数形成する。ステップn3に移り、圧電膜5
1の成膜を行う。フォトレジストを各チタン電極50上
に塗布した後、パターン露光および現像した後、圧電膜
であるPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)厚膜51の成膜
領域D2をエッチングによって除去し、図15(3)に
示すように、前記成膜領域D2に水熱法によって厚さ1
0μmのPZT厚膜51を成膜する。成膜には、まずP
bNO3水溶液200mmol/l、ZrOCl2 水溶
液200mmol/lおよびKOH水溶液2mol/l
の混合溶液中にシリコン基板43を浸し、温度160℃
で10時間、水熱による表面処理を行い、結晶核を形成
する。次に結晶を成長させるために、Pb(NO3)2水
溶液200mmol/l、ZrOCl2 水溶液200m
mol/l、TiCl4 水溶液200mmol/lおよ
びKOH水溶液2mol/lの混合溶液中に前記結晶核
が形成されたシリコン基板43を浸し、温度120℃で
48時間水熱処理を行う。そしてその後酢酸水溶液中で
超音波洗浄を行う。FIG. 14 is a flowchart for explaining the procedure for forming the piezoelectric element, and FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining the procedure for forming the piezoelectric element. Here, the procedure for forming the superposed elastic wave generating piezoelectric element 91 will be described. The process moves from step n1 to step n2. In step n2,
After the surface of the silicon substrate 43 shown in FIG. 15 (1) is subjected to nitriding treatment to increase the alkali resistance, a common electrode is provided on the surface of the silicon substrate 43 at intervals as shown in FIG. 15 (2). A plurality of titanium electrodes 50 are formed by sputtering. Proceeding to step n3, the piezoelectric film 5
1 is formed. After a photoresist is applied on each titanium electrode 50, pattern exposure and development are performed, the film formation region D2 of the PZT (lead zirconate titanate) thick film 51 which is a piezoelectric film is removed by etching, and FIG. As shown in FIG. 1), the film formation region D2 has a thickness of 1 by a hydrothermal method.
A PZT thick film 51 of 0 μm is formed. First, P
bNO 3 aqueous solution 200 mmol / l, ZrOCl 2 aqueous solution 200 mmol / l and KOH aqueous solution 2 mol / l
The silicon substrate 43 is immersed in a mixed solution of
For 10 hours to form a crystal nucleus. Next, in order to grow the crystal, a Pb (NO 3 ) 2 aqueous solution 200 mmol / l, a ZrOCl 2 aqueous solution 200 m
The silicon substrate 43 on which the crystal nuclei are formed is immersed in a mixed solution of 200 mol / l of a TiCl 4 aqueous solution and 2 mol / l of a KOH aqueous solution, and subjected to a hydrothermal treatment at a temperature of 120 ° C. for 48 hours. Then, ultrasonic cleaning is performed in an acetic acid aqueous solution.
【0063】水熱法によって成膜されたPZT厚膜51
は、下地となる酸化チタン(TiO2)中のTi原子の
影響でPZTの結晶構造が決まってしまう。すなわち、
結晶構造中のTi原子の位置によって、分極方向はシリ
コン基板43と垂直な方向に決まり、セラミックスPZ
Tの場合に必要であった分極処理が必要ない。PZT thick film 51 formed by hydrothermal method
In the case of PZT, the crystal structure of PZT is determined by the influence of Ti atoms in titanium oxide (TiO 2 ) as a base. That is,
Depending on the position of the Ti atom in the crystal structure, the polarization direction is determined in the direction perpendicular to the silicon substrate 43, and the ceramic PZ
There is no need for the polarization treatment required for T.
【0064】ステップn4に移り、重畳弾性波発生用の
個別電極92の形成を行う。前記個別電極92の形成に
は、Niの無電解めっきを行う。すなわち、PZT厚膜
51の表面をめっき浴に浸して全面に5μmのNi膜を
形成する。その後、めっき表面にフォトレジストをスピ
ンコートし、前記個別電極92をパターン露光および現
像した後、不要部分をエッチングによって除去して形成
する。ステップn4からステップn5に移り、前記圧電
素子91が形成される。In step n4, individual electrodes 92 for generating superposed elastic waves are formed. The formation of the individual electrodes 92 is performed by electroless plating of Ni. That is, the surface of the PZT thick film 51 is immersed in a plating bath to form a 5 μm Ni film on the entire surface. Thereafter, a photoresist is spin-coated on the plating surface, the individual electrodes 92 are subjected to pattern exposure and development, and then unnecessary portions are removed by etching to form the individual electrodes 92. The process proceeds from step n4 to step n5, where the piezoelectric element 91 is formed.
【0065】ステップn4において、個別電極のパター
ンを圧力波発生用または表面弾性波発生用の個別電極の
パターンに変えることによって、容易に圧力波発生用ま
たは表面弾性波発生用圧電素子81,84を形成するこ
とができる。In step n4, by changing the pattern of the individual electrodes to the pattern of the individual electrodes for generating pressure waves or surface acoustic waves, the piezoelectric elements 81 and 84 for generating pressure waves or surface acoustic waves can be easily formed. Can be formed.
【0066】上記の本発明の実施の形態において、個別
電極の形成にNiの無電解めっきを用いているが、Al
膜を真空蒸着によって全面に形成した後、フォトリソグ
ラフィによって電極パターンを形成する方法を用いても
よい。In the above embodiment of the present invention, the electroless plating of Ni is used for forming the individual electrodes.
After a film is formed over the entire surface by vacuum evaporation, a method of forming an electrode pattern by photolithography may be used.
【0067】図16はチャネル選択電圧Vcのパルス波
形に弾性波発生用電圧のパルス波を重畳させるチャネ選
択電圧発生回路101の一例を示す電気回路図であり、
図17はチャネル選択電圧Vcのパルス波形図である。FIG. 16 is an electric circuit diagram showing an example of a channel selection voltage generation circuit 101 for superposing a pulse wave of an elastic wave generation voltage on a pulse waveform of a channel selection voltage Vc.
FIG. 17 is a pulse waveform diagram of the channel selection voltage Vc.
【0068】チャネル選択電圧発生回路101は、3つ
のトランジスタTr1,Tr2,Tr3とツェナーダイ
オードZDと抵抗Rとが接続されて構成される。トラン
ジスタTr1はNPN型トランジスタであり、トランジ
スタTr2、Tr3はPNP型トランジスタである。ト
ランジスタTr1,Tr2は直列に接続される。トラン
ジスタTr1と並列に抵抗Rが接続され、抵抗Rとトラ
ンジスタTr1との間には、ツェナーダイオードZDが
逆電圧方向に接続される。ツェナーダイオードZDに
は、並列にトランジスタTr3が接続される。そしてト
ランジスタTr1およびTr2のコレクタ間には250
Vの電圧が印加される。The channel selection voltage generating circuit 101 is formed by connecting three transistors Tr1, Tr2, Tr3, a Zener diode ZD and a resistor R. The transistor Tr1 is an NPN transistor, and the transistors Tr2 and Tr3 are PNP transistors. The transistors Tr1 and Tr2 are connected in series. A resistor R is connected in parallel with the transistor Tr1, and a Zener diode ZD is connected between the resistor R and the transistor Tr1 in the reverse voltage direction. The transistor Tr3 is connected to the Zener diode ZD in parallel. And 250 between the collectors of the transistors Tr1 and Tr2.
A voltage of V is applied.
【0069】トランジスタTr1およびTr2のベース
にチャネル選択信号である入力信号s1が入力すると、
Tr1はOFF、Tr2はONとなる。またこのときの
出力Bは−250Vである。ツェナーダイオードZDの
ツェナー電圧は50Vに設定されており、B−D間には
250Vの電圧が印加される。するとツェナーダイオー
ドZDはツェナー降伏を起こし、B−C間の電圧は50
Vに保持されるので、出力は−200Vとなる。入力信
号s1によるベース電圧の印加状態が解除されると、T
r1はON、Tr2はOFFとなり、出力Bは0Vとな
る。When an input signal s1 as a channel selection signal is input to the bases of transistors Tr1 and Tr2,
Tr1 is OFF and Tr2 is ON. The output B at this time is -250V. The Zener voltage of the Zener diode ZD is set to 50 V, and a voltage of 250 V is applied between BD. Then, Zener diode ZD causes Zener breakdown, and the voltage between B and C becomes 50
Since it is held at V, the output becomes -200V. When the application state of the base voltage by the input signal s1 is released, T
r1 is ON, Tr2 is OFF, and the output B is 0V.
【0070】トランジスタTr3のベースに弾性波発生
用信号である入力信号s2が入力されないとき、出力波
形であるチャネル選択電圧Vcの波形は、図17(1)
のような入力信号s1と相似な波形となる。When the input signal s2, which is a signal for generating an elastic wave, is not input to the base of the transistor Tr3, the waveform of the channel selection voltage Vc, which is the output waveform, is as shown in FIG.
Is similar to the input signal s1.
【0071】トランジスタTr1およびTr2のベース
に入力信号s1が入力され、かつトランジスタTr3の
ベースに櫛歯状入力信号s2が入力されるときには、櫛
歯状波形の一周期分のみを考慮すると、トランジスタT
r3のベースに電圧が印加されていないときには、A’
−B間の電圧は200Vのままである。一方、トランジ
スタTr3のベースに電圧が印加されているときには、
トランジスタTr3のエミッタ−コレクタ間が導通状態
となり、ツェナ電圧分だけ上昇し、A’−B間の電圧は
250Vとなる。したがって上記の電圧変化が入力信号
s2の周波数分だけ発生するので、出力波形であるチャ
ネル選択電圧Vcの波形は図17(2)のような入力信
号s1と入力信号s2とが重畳した波形と相似の波形と
なる。When the input signal s1 is inputted to the bases of the transistors Tr1 and Tr2 and the comb-shaped input signal s2 is inputted to the base of the transistor Tr3, only one cycle of the comb-shaped waveform is considered.
When no voltage is applied to the base of r3, A '
The voltage between -B remains at 200V. On the other hand, when a voltage is applied to the base of the transistor Tr3,
The transistor Tr3 becomes conductive between the emitter and collector, and rises by the Zener voltage, and the voltage between A ′ and B becomes 250V. Therefore, since the above-described voltage change occurs by the frequency of the input signal s2, the waveform of the channel selection voltage Vc, which is the output waveform, is similar to the waveform in which the input signal s1 and the input signal s2 are superimposed as shown in FIG. Waveform.
【0072】したがって、チャネル選択電圧Vcは共通
電極と個別電極との間に印加されるので、チャネルが選
択されると圧電素子によって弾性波を発生させることが
できる。Therefore, since the channel selection voltage Vc is applied between the common electrode and the individual electrode, when a channel is selected, an elastic wave can be generated by the piezoelectric element.
【0073】[0073]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、各インク
通路内には各インク通路内のインクに弾性波を与える弾
性波発生手段が各インク通路毎に個別に設けられるの
で、各インク通路のインク吐出口に個別にインク界面を
凸形状に形成させることができ、各インク通路毎にイン
クの微小滴の生成および飛翔させることができ、また弾
性波発生手段をインクジェットへの高密度化を図ること
ができる。As described above, according to the present invention, an elastic wave generating means for applying an elastic wave to the ink in each ink passage is provided in each ink passage individually for each ink passage. An ink interface can be individually formed in a convex shape at the ink discharge port of the passage, and a minute droplet of ink can be generated and fly for each ink passage. Can be achieved.
【0074】また、共通電極はチャネル選択用電極部分
と弾性波発生用電極部分とを含んでいるので、前記両電
極部分を分割して回路を構成するときよりも各インク通
路当たりの配線数を減らすことができ、回路の低コスト
化を図ることができる。Further, since the common electrode includes a channel selection electrode portion and an elastic wave generation electrode portion, the number of wires per ink passage is smaller than when a circuit is formed by dividing the two electrode portions. Thus, the cost of the circuit can be reduced.
【0075】また、弾性波はインク吐出口に向かって進
行して、インク吐出口からインク滴を吐出させるので、
選択されたインク通路からインク滴を吐出させ、温度等
の外乱によらず、インク滴を所望の位置へ着地させるこ
とができ、インク滴着地点の安定性および信頼性を向上
させることができる。Further, since the elastic wave travels toward the ink discharge port and discharges an ink droplet from the ink discharge port,
Ink droplets can be ejected from the selected ink passage to land at a desired position regardless of disturbance such as temperature, and the stability and reliability of the ink droplet landing point can be improved.
【0076】本発明によれば、弾性波発生手段は各イン
ク通路内のインクに周波数が1〜16kHzの圧力波を
与える圧力波発生用圧電素子であるので、発生した圧力
波はインク吐出口のインク界面形状を圧力波の周期に基
づく周期でインク滴付着媒体に向けて凸形状に突出させ
ることができる。したがってインク界面が凸となったと
き、その頂点部から静電吸引力によって容易にインク滴
を飛翔させることができる。According to the present invention, since the elastic wave generating means is a piezoelectric element for generating a pressure wave having a frequency of 1 to 16 kHz to the ink in each ink passage, the generated pressure wave is generated at the ink discharge port. The shape of the ink interface can be made to protrude in a convex shape toward the ink droplet deposition medium at a cycle based on the cycle of the pressure wave. Therefore, when the ink interface becomes convex, the ink droplet can be easily caused to fly from the vertex by electrostatic attraction.
【0077】本発明によれば、弾性波発生手段は各イン
ク通路内のインクに、インク界面に向かって進行する周
波数が1〜300MHzの表面弾性波を与える表面弾性
波発生用圧電素子であるので、発生した表面弾性波はイ
ンク内に表面弾性波の波長相当の粗密波を発生させ、イ
ンク吐出口のインク界面に微小突起を形成し、静電吸引
力によって容易にインクの微小滴を飛翔させることがで
きる。According to the present invention, the elastic wave generating means is a piezoelectric element for generating a surface acoustic wave which gives a surface acoustic wave having a frequency of 1 to 300 MHz traveling toward the ink interface to the ink in each ink passage. The generated surface acoustic wave generates a compression wave corresponding to the wavelength of the surface acoustic wave in the ink, forms minute protrusions at the ink interface of the ink discharge port, and easily causes the ink droplets to fly by electrostatic attraction. be able to.
【0078】本発明によれば、弾性波発生手段は各イン
ク通路内のインクに、圧力波と表面弾性波とを重畳して
与える重畳弾性波発生用圧電素子であるので、発生した
重畳弾性波はインク吐出口のインク界面を圧力波の周波
数に基づく周期で凸形状にし、かつその表面に表面弾性
波の周波数に基づく周期で微小突起を形成し、静電吸引
力によって容易にインク滴を飛翔させることができる。
したがって、インク部先端とインク滴付着媒体との間の
距離は圧力波の場合のその距離よりも短くなるので、イ
ンク滴の生成および飛翔に必要な静電吸引力を生じさせ
る電圧を低下させることができる。According to the present invention, since the elastic wave generating means is a piezoelectric element for generating a superposed elastic wave which superimposes a pressure wave and a surface acoustic wave on the ink in each ink passage, the generated superposed elastic wave is generated. Has a convex shape at the ink interface of the ink ejection port with a cycle based on the frequency of the pressure wave, and forms fine protrusions on the surface with a cycle based on the frequency of the surface acoustic wave, so that ink droplets can easily fly by electrostatic attraction Can be done.
Therefore, since the distance between the tip of the ink portion and the ink droplet-adhering medium is shorter than that in the case of the pressure wave, the voltage that generates the electrostatic attraction required for generating and flying the ink droplets should be reduced. Can be.
【0079】本発明によれば、共通電極はインク突出口
付近のチャネル選択用電極部分と、圧電膜に弾性波を発
生させるための個別電極との間に電界を形成する電極部
分とを含んでいるので、前記電極部分を分割して回路を
形成するときよりも配線数を減らすことができ、回路の
低コスト化を図ることができる。According to the present invention, the common electrode includes a channel selecting electrode portion near the ink ejection port and an electrode portion for forming an electric field between the individual electrodes for generating an elastic wave on the piezoelectric film. Therefore, the number of wirings can be reduced as compared with the case where a circuit is formed by dividing the electrode portion, and the cost of the circuit can be reduced.
【0080】本発明によれば、圧電膜上に形成される個
別電極は面状であり、共通電極と個別電極との間には電
圧が印加されるので、圧電膜にはユニモルフ変形が生
じ、これによってインクには急激な正圧と弱負圧との繰
返しによる圧力波が発生し、インク界面全面を圧力波の
周波数に基づく周期で凸形状に形成することができ、イ
ンク界面の頂点部からインクを静電吸引力によって容易
に飛翔させることができる。According to the present invention, the individual electrodes formed on the piezoelectric film are planar, and a voltage is applied between the common electrode and the individual electrodes. As a result, a pressure wave is generated in the ink due to a rapid repetition of a positive pressure and a weak negative pressure, and the entire surface of the ink interface can be formed in a convex shape with a period based on the frequency of the pressure wave. The ink can easily fly by electrostatic attraction.
【0081】本発明によれば、圧電膜上に形成される2
つの個別電極は圧電膜の長手方向に相互に間隔をあけて
櫛歯状にそれぞれ形成され、各個別電極間に電圧が印加
されるので、圧電素子には表面弾性波が発生し、これに
よって生じるインクの流れに起因する粗密波がインク内
を伝播し、インク界面に表面弾性波の波長に相当する微
小突起を表面弾性波の周波数に基づく周期で形成し、静
電吸引力によって容易に飛翔させることができる。According to the present invention, the two layers formed on the piezoelectric film
The two individual electrodes are formed in a comb shape at intervals in the longitudinal direction of the piezoelectric film, and a voltage is applied between the individual electrodes, so that a surface acoustic wave is generated in the piezoelectric element, and this is generated. The compression wave caused by the flow of the ink propagates in the ink, and forms minute projections at the ink interface corresponding to the wavelength of the surface acoustic wave with a period based on the frequency of the surface acoustic wave, and easily flies by electrostatic attraction. be able to.
【0082】本発明によれば、共通電極と面状の個別電
極との間および各櫛歯状の個別電極間に電圧が印加され
るので、圧電素子には、面状電極部におけるユニモルフ
変形によって生じる圧力波と櫛歯状電極部における表面
弾性波とを重畳して発生させることができ、インク吐出
口のインク界面全面を圧力波の周波数に基づく間隔で凸
形状に形成し、かつその表面に微小突起を表面弾性波の
周波数に基づく周期で形成させることができ、微小突起
から静電吸引力によって容易にインクの微小滴を飛翔さ
せることができる。According to the present invention, since a voltage is applied between the common electrode and the planar individual electrode and between the individual comb-shaped individual electrodes, the piezoelectric element is subjected to unimorph deformation in the planar electrode portion. The generated pressure wave and the surface elastic wave at the comb-shaped electrode portion can be superimposed and generated, and the entire ink interface of the ink ejection port is formed in a convex shape at intervals based on the frequency of the pressure wave, and is formed on the surface thereof. The minute protrusions can be formed at a cycle based on the frequency of the surface acoustic wave, and the minute droplets of the ink can be easily ejected from the minute protrusions by electrostatic attraction.
【0083】本発明によれば、共通電極は個別電極の対
向する電極を共有するので、各チャネル当たりの配線数
を減らすことができる。また前記電極間に前記チャネル
選択電圧が印加されるので、チャネルが選択されると圧
電素子によって弾性波を発生させることができる。According to the present invention, since the common electrode shares the electrodes facing the individual electrodes, the number of wires per channel can be reduced. Further, since the channel selection voltage is applied between the electrodes, an elastic wave can be generated by the piezoelectric element when a channel is selected.
【0084】本発明によれば、インク滴付着面はインク
ジェットヘッドのインク吐出口に近接して配置されるの
で、インク滴の生成および飛翔に必要な電圧を低くする
ことができる。またインクジェット記録装置は、インク
の微小滴をインク滴付着媒体のインク滴付着面に付着さ
せて、インク滴付着媒体を介して記録紙の記録領域に転
写して記録するので、インクの微小滴によって印字また
は印画像の解像度を高くすることができ、選択されたイ
ンクジェットヘッドのインク通路からインク滴が吐出す
ることによって生じるインク滴着地点の安定化によって
質のよい印字または印画像を得ることができる。According to the present invention, since the ink droplet adhering surface is arranged close to the ink ejection port of the ink jet head, the voltage required for generating and flying the ink droplet can be reduced. In addition, the ink jet recording apparatus adheres minute droplets of ink to the ink droplet adhering surface of the ink droplet adhering medium and transfers the ink droplet to the recording area of the recording paper via the ink droplet adhering medium for recording. The resolution of a printed or printed image can be increased, and a high quality printed or printed image can be obtained by stabilizing an ink droplet landing point caused by ejection of an ink droplet from an ink passage of a selected inkjet head. .
【図1】本発明の実施の一形態であるインクジェットヘ
ッド41を示す分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view showing an inkjet head 41 according to an embodiment of the present invention.
【図2】インクジェット記録装置の記録部61の構成を
示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration of a recording unit 61 of the inkjet recording apparatus.
【図3】本発明のインクジェットヘッド41を備えるカ
ラーシリアルプリンタ71の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a color serial printer 71 including the inkjet head 41 of the present invention.
【図4】本発明の実施の他の形態である弾性波発生手段
を圧力波発生用圧電素子81としたときのチャネル45
の断面図である。FIG. 4 shows a channel 45 when an elastic wave generating means according to another embodiment of the present invention is a pressure wave generating piezoelectric element 81;
FIG.
【図5】図4の切断面線V−Vから見た断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 4;
【図6】図4の切断面線VI−VIから見た断面図であ
る。FIG. 6 is a sectional view taken along section line VI-VI in FIG. 4;
【図7】本発明の実施のさらに他の形態である弾性波発
生手段を重畳弾性波発生用圧電素子91としたときのチ
ャネル45の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a channel 45 when an elastic wave generating means according to still another embodiment of the present invention is a superposed elastic wave generating piezoelectric element 91;
【図8】図7の平面図である。FIG. 8 is a plan view of FIG. 7;
【図9】図8の切断面線IX−IXから見た断面図であ
る。FIG. 9 is a cross-sectional view as viewed from the section line IX-IX of FIG. 8;
【図10】表面弾性波の発生原理を説明するための模型
図である。FIG. 10 is a model diagram for explaining the principle of generation of surface acoustic waves.
【図11】表面弾性波によって流体の流れが発生する原
理を説明するための模型図である。FIG. 11 is a model diagram for explaining the principle of generation of a fluid flow by surface acoustic waves.
【図12】弾性波発生手段を重畳弾性波発生用圧電素子
91としたときのインク滴の生成および飛翔動作を説明
するための断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining ink droplet generation and flying operations when the elastic wave generating means is a superposed elastic wave generating piezoelectric element 91.
【図13】表面弾性波の周波数とインク滴の印字ドット
径との関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the frequency of surface acoustic waves and the print dot diameter of ink droplets.
【図14】圧電素子の形成手順を説明するためのフロー
チャートである。FIG. 14 is a flowchart for explaining a procedure for forming a piezoelectric element.
【図15】圧電素子の形成手順を説明するための断面図
である。FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining a procedure for forming a piezoelectric element.
【図16】チャネル選択電圧Vcのパルス波形に弾性波
発生用電圧のパルス波形を重畳させるためのチャネル選
択電圧発生回路101の一例を示す電気回路図である。FIG. 16 is an electric circuit diagram showing an example of a channel selection voltage generation circuit 101 for superposing a pulse waveform of an elastic wave generation voltage on a pulse waveform of a channel selection voltage Vc.
【図17】チャネル選択電圧Vcのパルス波形図であ
る。FIG. 17 is a pulse waveform diagram of a channel selection voltage Vc.
【図18】特公昭58−49189号公報に開示される
インクジェット記録ヘッド1の構成を示す正面図であ
る。FIG. 18 is a front view showing a configuration of an ink jet recording head 1 disclosed in Japanese Patent Publication No. Sho 58-49189.
【図19】特開平3−5150号公報に開示されるイン
クジェット記録装置11の構成を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a configuration of an ink jet recording apparatus 11 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-5150.
【図20】特開平2−198853号公報に開示される
インクジェットプリンタ21の構成を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a configuration of an ink jet printer 21 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-198853.
【図21】図20の一部の斜視図である。21 is a perspective view of a part of FIG.
【図22】超音波の進行状態を示す構成図である。FIG. 22 is a configuration diagram showing a traveling state of an ultrasonic wave.
【図23】超音波励振器30にパルス状の電圧を印加し
て発生するインクの隆起部32を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing a raised portion of ink generated by applying a pulsed voltage to the ultrasonic exciter.
【図24】超音波励振器30に正弦波状の電圧を印加し
て発生するインクの隆起部32を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a ridge 32 of ink generated by applying a sinusoidal voltage to the ultrasonic exciter 30.
41 インクジェットヘッド 42 カバープレート 43 基板 44 表面弾性波発生用圧電素子 45 チャネル 46 インク貯留部 48 インク吐出口 50 共通電極 51 圧電膜 52 個別電極 62 対向電極 63 中間転写ベルト 64 記録電源 65 チャネル選択手段 73 転写ローラ 74 記録紙 75 プラテン 77 インク滴付着面 81 圧力波発生用圧電素子 82 圧力波発生用の個別電極 84 インク 85 メニスカス 91 重畳弾性波発生用圧電素子 92 重畳弾性波発生用の個別電極 95 微小突起 41 Inkjet head 42 Cover plate 43 Substrate 44 Piezoelectric element for generating surface acoustic waves 45 Channel 46 Ink storing section 48 Ink ejection port 50 Common electrode 51 Piezoelectric film 52 Individual electrode 62 Counter electrode 63 Intermediate transfer belt 64 Recording power supply 65 Channel selection means 73 Transfer roller 74 Recording paper 75 Platen 77 Ink droplet adhering surface 81 Piezoelectric element for generating pressure wave 82 Individual electrode for generating pressure wave 84 Ink 85 Meniscus 91 Piezoelectric element for generating superimposed elastic wave 92 Individual electrode for generating superposed elastic wave 95 Micro Protrusion
Claims (10)
ク吐出口を有する複数のインク通路が個別に仕切られて
形成され、各インク通路はインクが貯留される貯留部に
共通に連通して各インク通路にインクが導かれ、インク
滴付着媒体とインク吐出口から前記インク滴付着媒体に
対向するインク界面との間にチャネル選択電圧を印加し
て、インク界面からインク滴をインク滴付着媒体に静電
吸引力によって飛翔させるインクジェットヘッドにおい
て、 各インク通路内には、各インク通路内のインクに弾性波
を与える弾性波発生手段が、各インク通路毎に個別に設
けられることを特徴とするインクジェットヘッド。A plurality of ink passages each having an ink discharge port that opens to face an ink droplet deposition medium are separately formed, and each ink passage communicates in common with a storage section in which ink is stored. Ink is guided to the ink passage, and a channel selection voltage is applied between the ink droplet application medium and the ink interface facing the ink droplet application medium from the ink ejection port, and the ink droplet is applied from the ink interface to the ink droplet application medium. An ink jet head which flies by an electrostatic attraction force, wherein an elastic wave generating means for applying an elastic wave to the ink in each ink passage is individually provided in each ink passage. head.
ンクに周波数が1〜16kHzの圧力波を与える圧力波
発生用圧電素子であることを特徴とする請求項1記載の
インクジェットヘッド。2. An ink jet head according to claim 1, wherein said elastic wave generating means is a piezoelectric element for generating a pressure wave having a frequency of 1 to 16 kHz to ink in each ink passage.
ンクに、インク界面に向かって進行する周波数が1〜3
00MHzの表面弾性波を与える表面弾性波発生用圧電
素子であることを特徴とする請求項1記載のインクジェ
ットヘッド。3. An elastic wave generating means for applying a frequency of 1 to 3 to ink in each ink passage toward an ink interface.
2. The ink jet head according to claim 1, which is a piezoelectric element for generating a surface acoustic wave that gives a surface acoustic wave of 00 MHz.
ンクに、周波数が1〜16kHzの圧力波と、インク界
面に向けて進行する周波数が1〜300MHzの表面弾
性波とを重畳して与える重畳弾性波発生用圧電素子であ
ることを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッ
ド。4. The elastic wave generating means superimposes a pressure wave having a frequency of 1 to 16 kHz and a surface acoustic wave having a frequency of 1 to 300 MHz traveling toward an ink interface on ink in each ink passage. 2. The ink jet head according to claim 1, wherein the ink jet head is a piezoelectric element for generating a superposed elastic wave.
む一表面上に形成される共通電極と、共通電極上のイン
ク吐出口付近にチャネル選択用電極部分を除く残余の領
域に形成される圧電膜と、圧電膜上に形成される個別電
極とを有することを特徴とする請求項2〜4のいずれか
に記載のインクジェットヘッド。5. The piezoelectric element is formed in a common electrode formed on one surface of the substrate facing the ink passage, and in a region near the ink discharge port on the common electrode except for a channel selection electrode portion. The inkjet head according to any one of claims 2 to 4, comprising a piezoelectric film and an individual electrode formed on the piezoelectric film.
む一表面上に形成される共通電極と、共通電極上のイン
ク吐出口付近にチャネル選択用電極部分を除く残余の領
域に形成される圧電膜と、圧電膜上に面状に形成される
圧力波発生用の個別電極とを有することを特徴とする請
求項2記載のインクジェットヘッド。6. The piezoelectric element is formed in a common electrode formed on one surface of the substrate facing the ink passage, and in a region near the ink discharge port on the common electrode except for a channel selection electrode portion. 3. The ink jet head according to claim 2, further comprising: a piezoelectric film; and individual electrodes for generating pressure waves formed on the piezoelectric film in a planar shape.
む一表面上に形成される共通電極と、共通電極上のイン
ク吐出口付近にチャネル選択用電極部分を除く残余の領
域に形成される圧電膜と、圧電膜上にその圧電膜の長手
方向に相互に間隔をあけて櫛歯状にそれぞれ形成される
2つの表面弾性波発生用の個別電極とを有することを特
徴とする請求項3記載のインクジェットヘッド。7. The piezoelectric element is formed in a common electrode formed on one surface of the substrate facing the ink passage, and in a region near the ink ejection port on the common electrode except for a channel selection electrode portion. 4. A piezoelectric film comprising: a piezoelectric film; and two individual electrodes for generating surface acoustic waves, each of which is formed in a comb-like shape at intervals in the longitudinal direction of the piezoelectric film. The inkjet head according to the above.
む一表面上に形成される共通電極と、共通電極上のイン
ク吐出口付近にチャネル選択用電極部分を除く残余の領
域に形成される圧電膜と、圧電膜上に面状に形成される
圧力波発生用の個別電極と、圧電膜上に前記圧力波発生
用の個別電極よりもインク吐出口寄りに、その圧電膜の
長手方向に相互に間隔をあけて櫛歯状にそれぞれ形成さ
れる2つの表面弾性波発生用の個別電極とを有すること
を特徴とする請求項4記載のインクジェットヘッド。8. The piezoelectric element is formed in a common electrode formed on one surface of the substrate facing the ink passage, and in a region near the ink discharge port on the common electrode except for a channel selection electrode portion. A piezoelectric film, an individual electrode for pressure wave generation formed in a planar shape on the piezoelectric film, and an ink discharge port closer to the ink ejection port than the individual electrode for pressure wave generation on the piezoelectric film, in the longitudinal direction of the piezoelectric film. 5. The ink jet head according to claim 4, comprising two comb-shaped individual electrodes for generating surface acoustic waves, each of which is formed in a comb-tooth shape at a distance from each other.
れ、前記電極間には、前記インク界面からインク滴をイ
ンク滴付着媒体に静電吸引力によって飛翔させるために
弾性波を発生させるための弾性波発生用電圧を重畳させ
たチャネル選択電圧が印加されることを特徴とする請求
項6〜8のいずれかに記載のインクジェットヘッド。9. An end of an individual electrode is connected to the common electrode, and an interval between the electrodes is used to generate an elastic wave for causing an ink droplet to fly from an ink interface to an ink droplet applying medium by electrostatic attraction. 9. The ink jet head according to claim 6, wherein a channel selection voltage superimposed with the elastic wave generation voltage is applied.
ンク吐出口を有する複数のインク通路が個別に仕切られ
て形成され、各インク通路はインクが貯蔵される貯留部
に共有に連通して各インク通路にインクが導かれ、各イ
ンク通路内には各インク通路内のインクに弾性波を与え
る弾性波発生手段が、各インク通路毎に個別に設けら
れ、この弾性波発生手段によってインク通路内のインク
に弾性波を与えながらインク滴付着媒体とインク吐出口
のインク界面との間にチャネル選択電圧を印加して静電
吸引力を発生させ、インク界面からインク滴をインク滴
付着媒体のインク滴付着面に飛翔させるインクジェット
ヘッドと、 インク滴付着媒体の予め定める転写領域に設けられ、記
録紙の記録領域をインク滴付着媒体のインク滴付着面に
臨ませて、前記記録紙を予め定める送り速度で間欠的に
移動させて前記記録領域を順次的に更新する記録紙送り
手段と、 インク滴付着媒体のインク滴付着面のインク滴が付着し
た領域が前記転写領域に配置されたとき、インク付着媒
体を記録紙の記録領域に近接する方向に押圧して、前記
インク滴が付着した領域を記録紙の記録領域に接触させ
て転写する転写手段とを含むことを特徴とするインクジ
ェット記録装置。10. An ink droplet application medium, and a plurality of ink passages each having an ink ejection port opening toward the ink droplet application surface of the ink droplet application medium are formed by being individually partitioned, and each ink passage stores ink. Ink is guided to each ink passage in common communication with the storage portion to be formed, and elastic wave generating means for applying an elastic wave to the ink in each ink passage is provided in each ink passage individually for each ink passage. The elastic wave generating means applies an elastic wave to the ink in the ink passage while applying a channel selection voltage between the ink droplet deposition medium and the ink interface of the ink ejection port to generate an electrostatic attraction force, An ink jet head that causes ink droplets to fly from the interface to the ink droplet adhering surface of the ink droplet adhering medium; Recording paper feeding means for intermittently moving the recording paper at a predetermined feed speed so as to face the ink droplet adhesion surface of the adhesion medium and sequentially updating the recording area; When the area where the ink droplets adhere to the surface is arranged in the transfer area, the ink-adhered medium is pressed in a direction approaching the recording area of the recording paper, and the area where the ink droplets adhere to the recording area of the recording paper. An ink-jet recording apparatus, comprising: a transfer unit for transferring by contact.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26756596A JPH10109422A (en) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | INK JET HEAD AND INK JET RECORDING APPARATUS HAVING THE SAME |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26756596A JPH10109422A (en) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | INK JET HEAD AND INK JET RECORDING APPARATUS HAVING THE SAME |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10109422A true JPH10109422A (en) | 1998-04-28 |
Family
ID=17446575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26756596A Pending JPH10109422A (en) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | INK JET HEAD AND INK JET RECORDING APPARATUS HAVING THE SAME |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10109422A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6296346B1 (en) | 1998-06-12 | 2001-10-02 | Samsung Electronic Co., Ltd. | Apparatus for jetting ink utilizing lamb wave and method for manufacturing the same |
| JP2006255896A (en) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Tohoku Univ | Microinjector and method of manufacturing microinjector |
| KR20130086070A (en) * | 2010-11-26 | 2013-07-30 | 캐논 가부시끼가이샤 | Piezoelectric ceramic, method for making the same, piezoelectric element, liquid discharge head, ultrasonic motor, and dust cleaner |
-
1996
- 1996-10-08 JP JP26756596A patent/JPH10109422A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6296346B1 (en) | 1998-06-12 | 2001-10-02 | Samsung Electronic Co., Ltd. | Apparatus for jetting ink utilizing lamb wave and method for manufacturing the same |
| JP2006255896A (en) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Tohoku Univ | Microinjector and method of manufacturing microinjector |
| KR20130086070A (en) * | 2010-11-26 | 2013-07-30 | 캐논 가부시끼가이샤 | Piezoelectric ceramic, method for making the same, piezoelectric element, liquid discharge head, ultrasonic motor, and dust cleaner |
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