JPH1034913A - Ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head

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JPH1034913A
JPH1034913A JP19328696A JP19328696A JPH1034913A JP H1034913 A JPH1034913 A JP H1034913A JP 19328696 A JP19328696 A JP 19328696A JP 19328696 A JP19328696 A JP 19328696A JP H1034913 A JPH1034913 A JP H1034913A
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JP
Japan
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ink
nozzle
jet recording
recording head
liquid
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Pending
Application number
JP19328696A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Haga
浩一 羽賀
Ichiro Asai
市郎 浅井
Shinobu Koseki
忍 小関
Yoshiyuki Shiratsuki
好之 白附
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
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Priority to US08/803,859 priority patent/US5917521A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet recording head capable of efficiently jetting small ink droplets. SOLUTION: A vibrating member 2 of a piezoelectric material is provided in a cylindrical nozzle 1, with an ink 3 supplied inside the nozzle 1. At the time, the ink 3 is supplied such that the liquid surface of the ink 3 becomes lower than the upper end of the vibrating member 2. An electric field is applied to the vibrating member 2 at a certain frequency for vibrating the same in the direction perpendicular to the wall surface of the nozzle so as to generate longitudinal waves toward the center of the cylinder under the liquid surface of the ink 3. The longitudinal waves can be propagated efficiently without spreading in the vicinity of the surface of the ink 3 so as to concentrate to the center of the nozzle 1 for jetting ink droplets from the ink surface. By attaching the droplets to a medium to be recorded, recording can be achieved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、振動を利用してイ
ンクを飛翔させるインクジェット記録ヘッドに関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head for flying ink by using vibration.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりノズルからインク滴を必要に応
じて吐出させて印字を行なう、いわゆるオンデマンド型
のインクジェット式記録方式があり、代表的な方式とし
てピエゾ振動子型とサーマル型がある。ピエゾ振動子型
はインク室に付設された圧電素子にパルス電圧を印加
し、圧電素子を変形させることによりインク室内のイン
ク液圧を変化させ、ノズルからインク滴を吐出させて記
録用紙にドットを記録するものである。サーマル型は、
インク室内に設けた加熱手段によりインクを加熱し、こ
れにより発生したバブルによりノズルからインク滴を吐
出させて記録用紙にドットを記録するものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a so-called on-demand type ink jet recording system in which ink droplets are ejected from nozzles as required to perform printing, and a piezo oscillator type and a thermal type are typical systems. The piezo vibrator type applies a pulse voltage to a piezoelectric element provided in the ink chamber, deforms the piezoelectric element, changes the ink liquid pressure in the ink chamber, and ejects ink droplets from nozzles to form dots on recording paper. It is to be recorded. Thermal type
The ink is heated by heating means provided in the ink chamber, and ink droplets are ejected from nozzles by bubbles generated thereby to record dots on recording paper.

【0003】これらインクジェット技術においては、従
来、解像度が300dpi程度であったが、昨今その解
像度が600から720dpiと高解像度化されてき
た。それに伴い、高解像度化による効果を有効に発揮す
るためには解像度に応じて印字するドット径を小さくす
る必要がある。従来の方式においてドット径を小さくす
る方法として、ノズル径を小さくする方法がある。しか
しながらノズル径を小さくすると、ゴミやノズル内のイ
ンク表面の乾燥によるノズルの詰まりや、ノズル円周部
への残滓の付着によるインク吐出方向の変化が発生しや
すくなる。そのため、記録紙上の画質に欠陥が発生し、
本来の解像度に対応したドット径を印字するために必要
なノズル径を採用出来ないという問題があった。
[0003] In these ink-jet technologies, the resolution was conventionally about 300 dpi, but recently the resolution has been increased from 600 to 720 dpi. Along with this, it is necessary to reduce the diameter of a dot to be printed in accordance with the resolution in order to effectively exhibit the effect of increasing the resolution. As a method of reducing the dot diameter in the conventional method, there is a method of reducing the nozzle diameter. However, when the nozzle diameter is reduced, clogging of the nozzle due to dust and drying of the ink surface inside the nozzle, and change in the ink ejection direction due to adhesion of the residue on the nozzle circumference are likely to occur. As a result, defects occur in the image quality on the recording paper,
There is a problem that a nozzle diameter required for printing a dot diameter corresponding to the original resolution cannot be adopted.

【0004】これに対し、近年、表面弾性波を用いたイ
ンクジェット記録方式が提案されている。例えば、特開
昭54−10731号公報には、液室内に設けた交差指
電極により表面弾性波を形成し、その漏洩レイリー波に
よりインクを振動させ、スリットまたはノズルからイン
ク滴を吐出させる構成が記載されている。また、特開昭
62−66943号公報においては、液室底部に交差指
電極を同心円状に形成し、インク中に漏洩レイリー波を
コーン状に形成し、その焦点近傍にインク表面を設ける
ことにより、インク中を伝播した振動エネルギーをイン
ク表面に集中させ、インク滴を吐出させるものが提案さ
れている。
On the other hand, an ink jet recording system using surface acoustic waves has recently been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-10731 discloses a configuration in which a surface acoustic wave is formed by interdigital electrodes provided in a liquid chamber, ink is vibrated by the leaky Rayleigh wave, and ink droplets are ejected from a slit or a nozzle. Have been described. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-66943, an interdigital electrode is formed concentrically at the bottom of the liquid chamber, a leaky Rayleigh wave is formed in a cone shape in the ink, and an ink surface is provided near the focal point of the wave. There has been proposed a device that concentrates vibration energy propagated in ink on the ink surface to eject ink droplets.

【0005】これら方式においては、形成されるインク
滴の大きさはノズル径に直接影響されることがないた
め、インクの吐出口を小さくする必要はなく、またスリ
ット形状でも本質的に問題はない。しかし、表面弾性波
を発生させる交差指電極がインク中に配置されているた
め、高周波振動により電極材料とインク中の成分が反応
して電極が溶出したり、インク成分の電極への付着等の
問題が発生する。また漏洩レイリー波がインク中を伝搬
する際に減衰し、エネルギー効率が低いといった問題が
ある。
In these systems, the size of the formed ink droplet is not directly affected by the nozzle diameter, so that it is not necessary to make the ink discharge port small, and there is essentially no problem with the slit shape. . However, since the interdigital electrodes that generate surface acoustic waves are arranged in the ink, the electrode material and the components in the ink react due to high-frequency vibration, and the electrodes elute, and ink components adhere to the electrodes. Problems arise. Further, there is a problem that the leaky Rayleigh wave is attenuated when propagating in the ink, and the energy efficiency is low.

【0006】これら問題に対し、表面弾性波を用いた新
しいインクジェット記録方式が提案されている。特開平
2−269058号公報に記載されている装置はその一
例である。図9は、従来の表面弾性波を用いたインクジ
ェット記録方式の原理説明図である。図中、21は圧電
基板表面、22は交差指電極、23は圧電基板、24は
インク、25は液滴、26は高周波電源である。圧電基
板23の表面21には交差指電極22が形成されてい
る。この交差指電極22に高周波電源26から高周波電
圧を印加し、発生した表面弾性波の伝搬路上にインク2
4を置く。すると、表面弾性波はインク24と接触する
ことにより振動エネルギーがインク24に漏洩し(漏洩
レイリー波の発生)、これによりインク24の一部が液
滴25となって飛翔する。この方式においては、交差指
電極22は直接インク24と接することはなく、また小
さなノズルを形成する必要もないため、上述の方式のよ
うな信頼性に関する問題が発生することがない。
To solve these problems, a new ink jet recording method using surface acoustic waves has been proposed. The apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-269958 is an example. FIG. 9 is a diagram illustrating the principle of a conventional ink jet recording system using surface acoustic waves. In the figure, 21 is a piezoelectric substrate surface, 22 is an interdigital electrode, 23 is a piezoelectric substrate, 24 is ink, 25 is a droplet, and 26 is a high frequency power supply. Interdigital electrodes 22 are formed on the surface 21 of the piezoelectric substrate 23. A high-frequency voltage is applied to the interdigital electrode 22 from a high-frequency power supply 26, and the ink 2
Put 4. Then, when the surface acoustic wave comes into contact with the ink 24, the vibration energy leaks into the ink 24 (generation of a leaky Rayleigh wave), whereby a part of the ink 24 flies as a droplet 25. In this method, the interdigital electrode 22 does not directly contact the ink 24, and it is not necessary to form a small nozzle, so that there is no reliability problem as in the above-described method.

【0007】しかしながらこの構成においては、電極と
して平行な交差指電極を用いているため、表面弾性波が
伝搬方向以外にも伝搬し、エネルギー効率が悪く、また
クロストークの原因となっており、インクから飛翔する
液滴の方向やサイズは前述の従来例に比べて極めて不安
定である。表面弾性波の伝搬の指向性を高くするために
は、交差指電極の幅dを少なくとも波長λの10倍以上
とする必要がある。また、液滴の径は交差指電極の幅d
に依存しているため、小径の液滴を形成するには波長λ
を短くする必要がある。しかしながら波長λを短くする
ことは発振周波数を高くすることになり、高価な電源を
必要とするため、むやみに発振周波数を高くすることが
できないといった問題がある。
However, in this configuration, since the parallel interdigital electrodes are used as the electrodes, the surface acoustic waves propagate in directions other than the propagation direction, resulting in poor energy efficiency and crosstalk. The direction and size of the droplet flying from the surface are extremely unstable compared to the above-described conventional example. In order to increase the directivity of propagation of the surface acoustic wave, the width d of the interdigital electrode needs to be at least 10 times or more the wavelength λ. The diameter of the droplet is the width d of the interdigital electrode.
Depends on the wavelength λ
Need to be shorter. However, shortening the wavelength λ increases the oscillation frequency, and requires an expensive power supply. Therefore, there is a problem that the oscillation frequency cannot be unnecessarily increased.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、微小なノズルを必要とせ
ず、効率よく小径のインク滴を飛翔可能なインクジェッ
ト記録ヘッドを提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an ink jet recording head capable of efficiently ejecting small-diameter ink droplets without requiring a fine nozzle. It is the purpose.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、インクジェット記録ヘッドにおいて、液体インク
と、該液体インクの表面近傍に複数の方向から縦波を発
生させ伝播集中させて液滴を吐出させる振動発生手段を
有し、前記振動発生手段の前記液体インクの吐出方向側
の端部が前記液体インクの表面と同一高さもしくは前記
液体インクの表面よりインク吐出方向に突出しているこ
とを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, in an ink jet recording head, a liquid ink and a longitudinal wave are generated from a plurality of directions near the surface of the liquid ink to propagate and concentrate the liquid droplets. It has vibration generating means for discharging, and the end of the vibration generating means on the side of the liquid ink discharge direction is flush with the surface of the liquid ink or protrudes from the surface of the liquid ink in the ink discharge direction. It is a feature.

【0010】請求項2に記載の発明は、インクジェット
記録ヘッドにおいて、内側に液体インクを保持させた円
筒形ノズルと、該円筒形ノズルに形成された振動発生手
段を有し、該振動発生手段の前記液体インクの吐出方向
側の端部が前記液体インクの表面と同一高さもしくは前
記液体インクの表面よりインク吐出方向に突出してお
り、前記振動発生手段を前記液体インクの表面と略平行
な平面方向に振動させることにより前記液体インクに縦
波を発生させることを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording head, comprising: a cylindrical nozzle holding liquid ink inside; and vibration generating means formed in the cylindrical nozzle. The end of the liquid ink in the ejection direction side is flush with the surface of the liquid ink or protrudes from the surface of the liquid ink in the ink ejection direction. A longitudinal wave is generated in the liquid ink by vibrating in a direction.

【0011】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記振
動発生手段は、圧電性円筒状部材または複数の圧電性部
材によって構成されていることを特徴とするものであ
る。
According to a third aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the first or second aspect, the vibration generating means is constituted by a piezoelectric cylindrical member or a plurality of piezoelectric members. It is assumed that.

【0012】請求項4に記載の発明は、請求項1または
2に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記振
動発生手段の電極を、前記振動発生手段の前記液体イン
クの表面よりも突出した部分に設けたことを特徴とする
ものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the first or second aspect, the electrode of the vibration generating means is provided on a portion of the vibration generating means protruding from the surface of the liquid ink. It is characterized by having.

【0013】請求項5に記載の発明は、請求項2に記載
のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記振動発生手
段と前記ノズルの組をライン状に配置したことを特徴と
するものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the second aspect, the set of the vibration generating means and the nozzle is arranged in a line.

【0014】請求項6に記載の発明は、請求項2に記載
のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記ノズルと前
記振動発生手段の組をマトリクス状に配置し、各行また
は列に並ぶ前記ノズルおよび前記振動発生手段の組を列
または行方向に異なった位置に配置したことを特徴とす
るものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the second aspect, a set of the nozzles and the vibration generating means is arranged in a matrix, and the nozzles and the vibration generating means arranged in each row or column are arranged. A set of means is arranged at different positions in the column or row direction.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は、本発明のインクジェット
記録ヘッドの第1の実施の形態を示す断面図、図2は、
同じく平面図である。図中、1はノズル、2は振動部
材、3はインクである。図2は図1をA方向から見た図
である。ノズル1は円筒状をしており、その内部にはイ
ンク3が供給されている。このとき、ノズル1に供給さ
れたインク3の液面が、振動部材2のインク吐出口側の
上端部より低くなるように、インク3が供給される。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of an ink jet recording head according to the present invention, and FIG.
FIG. In the figure, 1 is a nozzle, 2 is a vibration member, and 3 is ink. FIG. 2 is a diagram of FIG. 1 viewed from the direction A. The nozzle 1 has a cylindrical shape, and the ink 3 is supplied inside thereof. At this time, the ink 3 is supplied such that the liquid level of the ink 3 supplied to the nozzle 1 is lower than the upper end of the vibrating member 2 on the ink ejection port side.

【0016】振動部材2は、電界により機械歪みを生じ
る材料で構成され、例えば、チタン酸バリウム、ニオブ
酸リチウム、チタン酸ジルコン酸鉛、酸化亜鉛などの圧
電材料が用いられる。振動部材2はノズル1の面に垂直
な方向に収縮または膨張するように変形する。ここで
は、振動部材2は一体の円筒状の圧電材料を用いてお
り、ノズル1の円周上に配置している。これに限らず、
いくつかの部材に分割して複数の円弧状の振動部材をノ
ズル1の全周に配置したり、ノズル1の円周上に間欠的
に配置することもできる。また、ノズル1の断面形状は
円に限らず、正n角形など、種々の形状とすることがで
き、振動部材によって発生した縦波が1点に集中するよ
うに、振動部材を配置すればよい。
The vibrating member 2 is made of a material that generates mechanical strain due to an electric field. For example, a piezoelectric material such as barium titanate, lithium niobate, lead zirconate titanate, or zinc oxide is used. The vibration member 2 is deformed so as to contract or expand in a direction perpendicular to the surface of the nozzle 1. Here, the vibrating member 2 uses an integral cylindrical piezoelectric material, and is arranged on the circumference of the nozzle 1. Not limited to this,
A plurality of arc-shaped vibrating members which are divided into several members may be arranged on the entire circumference of the nozzle 1 or may be intermittently arranged on the circumference of the nozzle 1. In addition, the cross-sectional shape of the nozzle 1 is not limited to a circle, but may be various shapes such as a regular n-gon, and the vibration member may be arranged so that longitudinal waves generated by the vibration member are concentrated at one point. .

【0017】また、振動部材2のインク吐出側の端部が
インク3の液面よりも突出しているので、例えば、この
突出した部分に電極を接続することができる。このよう
な構成では、電極とインク3が接触しないため、電極の
損傷が少なくなり、高信頼性を維持することができる。
Further, since the end of the vibration member 2 on the ink discharge side protrudes from the liquid surface of the ink 3, for example, an electrode can be connected to the protruding portion. In such a configuration, since the electrode and the ink 3 do not contact each other, damage to the electrode is reduced, and high reliability can be maintained.

【0018】図1に示した例では、振動部材2がノズル
の外側に配置されているが、振動部材2がノズルの内側
に配置されていても、さらにノズルそのものが振動部材
2であっても同様である。
In the example shown in FIG. 1, the vibrating member 2 is arranged outside the nozzle. However, even if the vibrating member 2 is arranged inside the nozzle or the nozzle itself is the vibrating member 2. The same is true.

【0019】なお、ここではノズル1の底部は、他のノ
ズルを介して、あるいは直接、インク3を供給する図示
しないインク供給機構あるいは供給されたインクを一時
的に貯蔵する図示しないインク室に接続される。
Here, the bottom of the nozzle 1 is connected to an ink supply mechanism (not shown) for supplying the ink 3 or an ink chamber (not shown) for temporarily storing the supplied ink via another nozzle or directly. Is done.

【0020】図3は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの第1の実施の形態における動作原理を説明する平面
図、図4は、同じく断面図である。振動部材2に電界を
与え、図3に示すようにノズル1の壁面と垂直方向にあ
る周波数で振動させると、インク3の液面下では、円筒
の中心に向かって縦波が発生する。この縦波はノズル1
の壁面全体から同心円状に中心に集まってくるため、ノ
ズル1の壁面から与えられた振動エネルギーは円筒の中
心に集中する。このため、ある周波数で十分な振動強度
を与えると、図4に示すように円筒状のノズル1の中心
近傍のインクの表面から液滴が吐出する。この液滴を被
記録媒体に付着させることによって記録を行なうことが
できる。
FIG. 3 is a plan view for explaining the operation principle of the ink jet recording head according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view of the same. When an electric field is applied to the vibration member 2 and vibrates at a frequency perpendicular to the wall surface of the nozzle 1 as shown in FIG. 3, a longitudinal wave is generated below the liquid surface of the ink 3 toward the center of the cylinder. This longitudinal wave is nozzle 1
Vibration energy given from the wall surface of the nozzle 1 is concentrated on the center of the cylinder because the center is concentrically collected from the entire wall surface. Therefore, when sufficient vibration intensity is given at a certain frequency, droplets are ejected from the surface of the ink near the center of the cylindrical nozzle 1 as shown in FIG. Recording can be performed by attaching the droplets to a recording medium.

【0021】図5は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの第1の実施の形態における縦波の進行方向の説明
図、図6は、振動部材2がインクの液面下にある時の縦
波の進行方向の説明図である。図5に示すように、振動
部材2がインク3の液面より液体インク吐出方向に突出
している場合は、インク3の液面付近で縦波は上下にぶ
れることなく円筒の中心に向かって進行していくため、
振動エネルギーが円筒の中心に十分に集中する。これに
対し、図6に示すように、振動部材2がインク吐出方向
にインク3の液面より突出していない場合は、液体イン
ク3の液面付近で縦波の進行はやや吐出方向に湾曲する
ため、振動エネルギーが円筒の中心に十分に集中しにく
い。
FIG. 5 is an explanatory view of the traveling direction of the longitudinal wave in the first embodiment of the ink jet recording head according to the present invention. FIG. 6 is a diagram showing the longitudinal wave when the vibration member 2 is below the ink level. It is explanatory drawing of a traveling direction. As shown in FIG. 5, when the vibration member 2 protrudes from the liquid surface of the ink 3 in the liquid ink ejection direction, the longitudinal wave near the liquid surface of the ink 3 proceeds toward the center of the cylinder without being shaken up and down. To do
Vibration energy is well concentrated at the center of the cylinder. On the other hand, as shown in FIG. 6, when the vibration member 2 does not protrude from the liquid surface of the ink 3 in the ink ejection direction, the progress of the longitudinal wave is slightly curved in the ejection direction near the liquid surface of the liquid ink 3. Therefore, it is difficult for the vibration energy to sufficiently concentrate on the center of the cylinder.

【0022】このようなことから、振動部材2の一端を
インク3の液面より液体インク吐出方向に突出するよう
に液面を設定することによって、インク3中に発生する
縦波は安定してインク3の液面付近を円筒の中心に向か
い、振動部材2から放出される振動エネルギーは円筒の
中心部においてインク3の液面付近に効率よく集中し、
インク3の吐出に用いることができる。
Therefore, by setting the liquid surface such that one end of the vibration member 2 protrudes from the liquid surface of the ink 3 in the direction of ejecting the liquid ink, longitudinal waves generated in the ink 3 can be stably formed. The vicinity of the surface of the ink 3 is directed toward the center of the cylinder, and the vibration energy emitted from the vibration member 2 is efficiently concentrated near the surface of the ink 3 at the center of the cylinder,
It can be used for discharging the ink 3.

【0023】具体例としては、振動部材2に15MHz
の振動を与えることによって、直径約50μmの液滴が
生じた。また、振動部材2を分割して複数の円弧状振動
部材にした場合も、振動させる位相を合わせることによ
り、同様に円筒形のノズル1の中心部よりインク3の吐
出が可能であった。
As a specific example, 15 MHz
, A droplet having a diameter of about 50 μm was generated. Also, when the vibrating member 2 is divided into a plurality of arc-shaped vibrating members, the ink 3 can be ejected from the center of the cylindrical nozzle 1 by adjusting the phases to be vibrated.

【0024】図7は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの第2の実施の形態を示す断面図である。図中の符号
は図1と同様である。上述の第1の実施の形態では、ノ
ズル1の部分におけるインク3の深さが浅い例を示した
が、本発明はこれに限らない。図7に示した例では、ノ
ズル1が長く、インク3の深さが深い場合を示してお
り、図7ではノズル1の先端部付近のみ示している。図
示しない下部において、図示しないインク供給機構に直
接的あるいは間接的に接続され、インクが供給される。
FIG. 7 is a sectional view showing a second embodiment of the ink jet recording head of the present invention. Reference numerals in the figure are the same as those in FIG. In the above-described first embodiment, an example is described in which the depth of the ink 3 at the nozzle 1 is small, but the present invention is not limited to this. The example shown in FIG. 7 shows a case where the nozzle 1 is long and the depth of the ink 3 is deep, and FIG. 7 shows only the vicinity of the tip of the nozzle 1. In a lower part (not shown), ink is supplied directly or indirectly to an ink supply mechanism (not shown).

【0025】このような構成であっても、インク3の液
面が振動部材2のインク吐出側の端部よりも低い位置と
なるようにインク3を供給しておくことによって、図5
に示すように、振動部材2で発生する縦波はインク3の
表面近傍を進む。そのため、円筒形のノズル1の中心部
では、インク3の表面近傍において、振動部材2からの
振動エネルギーを効率よく集中させ、インク滴を吐出さ
せることができる。
Even with such a configuration, by supplying the ink 3 so that the liquid level of the ink 3 is lower than the end of the vibration member 2 on the ink ejection side, the ink level can be reduced as shown in FIG.
As shown in the figure, the longitudinal wave generated in the vibration member 2 travels near the surface of the ink 3. Therefore, at the center of the cylindrical nozzle 1, in the vicinity of the surface of the ink 3, the vibration energy from the vibration member 2 can be efficiently concentrated, and the ink droplet can be ejected.

【0026】なお、図7ではノズル1が長い場合につい
て図示したが、ノズル1の長さは短いが、下部の連通部
の深さが深く、インク3の液面からの深さが深い構成で
あっても同様である。
Although FIG. 7 shows the case where the nozzle 1 is long, the length of the nozzle 1 is short but the depth of the lower communicating portion is deep and the depth of the ink 3 from the liquid level is deep. It is the same even if there is.

【0027】図8は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの第3の実施の形態を示す構成図である。図中、11
は基板、12はインク室、13はインク供給管である。
上述の各例は、一つのノズルについてのみ示している
が、これらを複数配置することもできる。図8に示す第
3の実施の形態では、図1、図2に示した第1の実施の
形態におけるノズル1をマトリックス状に配置した例を
示している。
FIG. 8 is a configuration diagram showing a third embodiment of the ink jet recording head of the present invention. In the figure, 11
Denotes a substrate, 12 denotes an ink chamber, and 13 denotes an ink supply tube.
In each of the above examples, only one nozzle is shown, but a plurality of nozzles may be arranged. The third embodiment shown in FIG. 8 shows an example in which the nozzles 1 of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are arranged in a matrix.

【0028】基板11には、ノズル1となる開口をマト
リックス状に穿設してある。この開口の形成は、例えば
レーザーにより行なうことができる。このとき、コスト
を重視する場合にはスループットのよいCO2 レーザ
ー、熱のダメージやクラックの発生に配慮する場合には
エキシマレーザーによる加工がよい。さらにコストを低
減したい場合にはドリル加工やパンチングを用いること
も可能である。
The substrate 11 is provided with openings in the form of a matrix. This opening can be formed by, for example, a laser. At this time, a process using a CO 2 laser having a high throughput is preferable when cost is important, and an excimer laser is preferable when heat damage or cracks are considered. To further reduce the cost, drilling or punching can be used.

【0029】ノズル1は、図8(A)に示した例では、
横方向に直線状に配列し、その配列方向と直交する方向
には他のノズルが配置されないように、他のノズルを少
しずつ横方向にずらして配置している。このような配置
の記録ヘッドと被記録媒体とを上下方向に相対的に移動
させながら記録を行なうことによって、ノズル1の横方
向の配列間隔よりも記録密度の高い記録を行なうことが
できる。
In the example shown in FIG.
The other nozzles are slightly shifted in the horizontal direction so that other nozzles are not arranged in a direction orthogonal to the arrangement direction. By performing printing while relatively moving the printing head and the printing medium having such an arrangement in the vertical direction, printing with a printing density higher than the horizontal arrangement interval of the nozzles 1 can be performed.

【0030】各ノズル1には、それぞれ振動部材2が設
けられている。この振動部材2に電気的エネルギーを供
給するため、図8(A)に示すように、縦方向のリード
A1〜A5と、横方向のリードB1〜B6が配設されて
いる。ここで一方のリードA1〜5のいずれかと、他方
のリードB1〜6のいずれかを選択して電気的エネルギ
ーを供給することにより、一つのノズル1に対応する振
動部材2が選択的に動作し、励振することが可能とな
る。この選択動作と動作タイミングおよび被記録媒体と
の相対的移動を画像データに応じて制御することによっ
て、被記録媒体への画像の記録を行なうことができる。
なお、図8(A)は模式的に示したものであり、実際は
図8(A)のリードA1〜A5とリードB1〜B6の交
点にあたる点では振動部材2の両電極にそれぞれが接続
されている。
Each nozzle 1 is provided with a vibration member 2. As shown in FIG. 8A, vertical leads A1 to A5 and horizontal leads B1 to B6 are provided to supply electric energy to the vibration member 2. Here, by selecting one of the leads A1 to 5 and one of the other leads B1 to B6 and supplying electric energy, the vibration member 2 corresponding to one nozzle 1 selectively operates. , Can be excited. By controlling the selection operation, the operation timing, and the relative movement with respect to the recording medium according to the image data, it is possible to record an image on the recording medium.
Note that FIG. 8A is a schematic view, and in fact, at points corresponding to the intersections of the leads A1 to A5 and the leads B1 to B6 in FIG. I have.

【0031】また、各ノズル1においては、インクを飛
翔させた後、飛翔させた分のインクを供給し、次のイン
クの飛翔に備える必要がある。そのため、この例では図
8(B)に示すように、基板11の下部にインク室12
を設け、インクを貯留しておくとともに、インク供給管
13を介して図示しないインクタンクから一定の圧力で
インク室12へインクを供給するように構成することが
できる。これにより、ノズル1におけるインク面の位置
を常に一定に保ち、被記録媒体との距離を一定に保って
記録されるドットをそろえることができるので、高品質
の記録を行なうことができる。
In each nozzle 1, after the ink is jetted, it is necessary to supply the jetted ink to prepare for the next jet. Therefore, in this example, as shown in FIG.
To store the ink, and to supply the ink to the ink chamber 12 at a constant pressure from an ink tank (not shown) via the ink supply pipe 13. Accordingly, the positions of the ink surfaces in the nozzles 1 are always kept constant, and the dots to be recorded can be aligned while keeping the distance to the recording medium constant, so that high-quality recording can be performed.

【0032】なお、図8では、図1に示した第1の実施
の形態に合わせてノズル1の下部を浅く形成し、インク
室12と連結しているが、ノズル1の下部をすべてイン
ク室12とすることも可能である。この場合、インク3
の深さが深い第2の実施の形態を変形した構成になる。
もちろん、ノズル1の部分を長くして上述の第2の実施
の形態におけるノズルをマトリクス配置してもよい。
In FIG. 8, the lower part of the nozzle 1 is formed shallow and connected to the ink chamber 12 in accordance with the first embodiment shown in FIG. It is also possible to set to 12. In this case, ink 3
Is a modification of the second embodiment in which the depth is deep.
Needless to say, the nozzle 1 in the second embodiment may be arranged in a matrix by lengthening the portion of the nozzle 1.

【0033】図8にはマトリクスの配置構成を示した
が、これに限らず、1ラインのみの構成も可能である。
また、図8では個々のノズルを円筒形として示したが、
例えば、複数のノズルに共通のスリットとして形成し、
ノズルに対応する位置の片側あるいは両側に例えば円弧
状の振動部材を配置し、その円弧の中心部からインク滴
を飛翔させる構成も可能である。
FIG. 8 shows the arrangement of the matrix. However, the present invention is not limited to this, and a configuration of only one line is also possible.
In FIG. 8, the individual nozzles are shown as cylindrical, but
For example, it is formed as a common slit for multiple nozzles,
A configuration in which, for example, an arc-shaped vibrating member is arranged on one side or both sides of the position corresponding to the nozzle and ink droplets fly from the center of the arc is also possible.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、インクの液面が振動部材のインク吐出側の端
部より液底側に位置するようにインクを供給し、インク
の液面近傍に振動エネルギーを加え、インクの液面と略
平行な方向に振動エネルギーを伝播集中させる構成であ
るため、小さな液滴を液体インクの表面に垂直な方向に
精度よく吐出させることができるとともに、振動エネル
ギーをインクの液面近傍の微小領域に効率よく集中させ
ることができる。また、振動部材の電極とインクが接触
しない構成とすることも可能であり、その場合には電極
の損傷が少なく、高信頼性を維持することができる等の
効果がある。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the ink is supplied such that the liquid level of the ink is located at the liquid bottom side from the ink discharge side end of the vibrating member, and the ink is supplied. Vibration energy is applied to the vicinity of the liquid surface, and the vibration energy is propagated and concentrated in a direction substantially parallel to the liquid surface of the ink. Therefore, small droplets can be ejected accurately in a direction perpendicular to the surface of the liquid ink. At the same time, the vibration energy can be efficiently concentrated on the minute area near the liquid surface of the ink. It is also possible to adopt a configuration in which the ink does not come into contact with the electrode of the vibrating member. In this case, there is an effect that the electrode is less damaged and high reliability can be maintained.

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

【図1】 本発明のインクジェット記録ヘッドの第1の
実施の形態を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of an ink jet recording head of the present invention.

【図2】 本発明のインクジェット記録ヘッドの第1の
実施の形態を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a first embodiment of the ink jet recording head of the present invention.

【図3】 本発明のインクジェット記録ヘッドの第1の
実施の形態における動作原理を説明するための平面図で
ある。
FIG. 3 is a plan view for explaining the operation principle of the inkjet recording head according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明のインクジェット記録ヘッドの第1の
実施の形態における動作原理を説明するための断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the operation principle of the inkjet recording head according to the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明のインクジェット記録ヘッドの第1の
実施の形態における縦波の進行方向の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a traveling direction of a longitudinal wave in the first embodiment of the ink jet recording head of the present invention.

【図6】 振動部材2がインクの液面下にある時の縦波
の進行方向の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a traveling direction of a longitudinal wave when the vibration member 2 is below a liquid level of ink.

【図7】 本発明のインクジェット記録ヘッドの第2の
実施の形態を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a second embodiment of the ink jet recording head of the present invention.

【図8】 本発明のインクジェット記録ヘッドの第3の
実施の形態を示す構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram showing a third embodiment of the ink jet recording head of the present invention.

【図9】 従来の表面弾性波を用いたインクジェット記
録方式の原理説明図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating the principle of a conventional ink jet recording system using surface acoustic waves.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ノズル、2…振動部材、3…インク、11…基板、
12…インク室、13…インク供給管。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Nozzle, 2 ... Vibration member, 3 ... Ink, 11 ... Substrate,
12 ... ink chamber, 13 ... ink supply tube.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白附 好之 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい富士ゼロックス株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yoshiyuki Shiratsuki 430 Sakai, Nakai-cho, Ashigara-gun, Kanagawa Green Tech Nakai Fuji Xerox Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体インクと、該液体インクの表面近傍
に複数の方向から縦波を発生させ伝播集中させて液滴を
吐出させる振動発生手段を有し、前記振動発生手段の前
記液体インクの吐出方向側の端部が前記液体インクの表
面と同一高さもしくは前記液体インクの表面よりインク
吐出方向に突出していることを特徴とするインクジェッ
ト記録ヘッド。
1. A liquid ink, and a vibration generating means for generating longitudinal waves from a plurality of directions near the surface of the liquid ink to cause the waves to propagate and concentrate, thereby discharging droplets. An ink jet recording head, wherein an end on the ejection direction side is at the same height as the surface of the liquid ink or protrudes from the surface of the liquid ink in the ink ejection direction.
【請求項2】 内側に液体インクを保持させた円筒形ノ
ズルと、該円筒形ノズルに形成された振動発生手段を有
し、該振動発生手段の前記液体インクの吐出方向側の端
部が前記液体インクの表面と同一高さもしくは前記液体
インクの表面よりインク吐出方向に突出しており、前記
振動発生手段を前記液体インクの表面と略平行な平面方
向に振動させることにより前記液体インクに縦波を発生
させることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. A liquid ejection apparatus comprising: a cylindrical nozzle having liquid ink held therein; and a vibration generating means formed in the cylindrical nozzle, wherein the end of the vibration generating means on the liquid ink ejection direction side has The liquid ink projects at the same height as the surface of the liquid ink or in the direction of ink ejection from the surface of the liquid ink, and vibrates the vibration generating means in a plane direction substantially parallel to the surface of the liquid ink, thereby generating a longitudinal wave on the liquid ink. An ink jet recording head characterized by generating:
【請求項3】 前記振動発生手段は、圧電性円筒状部材
または複数の圧電性部材によって構成されていることを
特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット記
録ヘッド。
3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein said vibration generating means is constituted by a piezoelectric cylindrical member or a plurality of piezoelectric members.
【請求項4】 前記振動発生手段の電極を、前記振動発
生手段の前記液体インクの表面よりも突出した部分に設
けたことを特徴とする請求項1または2に記載のインク
ジェット記録ヘッド。
4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein an electrode of said vibration generating means is provided on a portion of said vibration generating means protruding from a surface of said liquid ink.
【請求項5】 前記振動発生手段と前記ノズルの組をラ
イン状に配置したことを特徴とする請求項2に記載のイ
ンクジェット記録ヘッド。
5. The ink jet recording head according to claim 2, wherein a set of said vibration generating means and said nozzle is arranged in a line.
【請求項6】 前記ノズルと前記振動発生手段の組をマ
トリクス状に配置し、各行または列に並ぶ前記ノズルお
よび前記振動発生手段の組を列または行方向に異なった
位置に配置したことを特徴とする請求項2に記載のイン
クジェット記録ヘッド。
6. A set of the nozzles and the vibration generating means are arranged in a matrix, and a set of the nozzles and the vibration generating means arranged in each row or column are arranged at different positions in the column or row direction. The ink jet recording head according to claim 2, wherein
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