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JP2000033693A - Ink jet head - Google Patents

Ink jet head

Info

Publication number
JP2000033693A
JP2000033693A JP20190498A JP20190498A JP2000033693A JP 2000033693 A JP2000033693 A JP 2000033693A JP 20190498 A JP20190498 A JP 20190498A JP 20190498 A JP20190498 A JP 20190498A JP 2000033693 A JP2000033693 A JP 2000033693A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
piezoelectric body
electrode
jet head
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP20190498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Umezawa
洋一 梅沢
Hideaki Iwami
英昭 石水
Toshiyuki Asaka
俊行 浅香
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Data Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Data Corp filed Critical Oki Data Corp
Priority to JP20190498A priority Critical patent/JP2000033693A/en
Publication of JP2000033693A publication Critical patent/JP2000033693A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize multigradation printing through simple control. SOLUTION: Under normal print mode, printing is performed by applying a driving voltage to an electrode C(C') thereby deforming intermediate piezoelectrics 6, 7 (6', 7') in shearing mode. Under emphasis print mode, printing is performed by applying a driving voltage to electrodes B, C (B', C') thereby deforming projections 2 (2') and the intermediate piezoelectrics 5, 6, 7, (5', 6', 7') in shearing mode.

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、インクジェットヘ
ッドに関し、特に、インクの滴径を容易に制御でき、多
階調画像の印刷に好適なインクジェットヘッドに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head, and more particularly to an ink jet head which can easily control the diameter of ink droplets and is suitable for printing multi-tone images.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、インクジェットプリンタのヘッド
は特開平5−338156号公報及び特開平6−842
6号公報に開示されているように、圧電体を使用したも
のがある。この種のヘッドにおいては、インクを閉領域
に閉じ込め、圧電体によって加圧するための加圧室を設
けている。この加圧室には可穣性の側壁が設けられてお
り、圧電体によってこの側壁をせん断モードで変形させ
ることによってインクを加圧する。加圧されたインク
は、加圧室の一端に設けられたオリフィスから印刷媒体
に噴射される。
2. Description of the Related Art Conventionally, ink jet printer heads have been disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-338156 and 6-842.
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 6-2006, there is one using a piezoelectric body. In this type of head, a pressurizing chamber for confining ink in a closed area and pressurizing the ink by a piezoelectric body is provided. The pressurizing chamber is provided with an inexpensive side wall, and the ink is pressurized by deforming the side wall in a shear mode by a piezoelectric body. The pressurized ink is ejected onto a print medium from an orifice provided at one end of the pressurized chamber.

【0003】この方式は、圧電体の機械的な変形による
インク加圧方式なので、インクに対して熱劣化を与え
ず、また、電圧を加減して圧電体の変形を制御できるの
で、インク加圧力を容易にコントロールできるととも
に、外乱に強いという特長がある。さらに、インク加圧
力のコントロールは、インク噴出適量のコントロールを
可能にし、階調印字が容易に出来るので、最近この方式
が注目されている。
[0003] This method is an ink pressurizing method by mechanical deformation of a piezoelectric material, so that the ink is not thermally degraded, and the deformation of the piezoelectric material can be controlled by adjusting the voltage. It is easy to control and it is strong against disturbance. Further, since the control of the ink pressing force enables the control of an appropriate amount of ink ejection and facilitates gradation printing, this method has recently attracted attention.

【0004】図2は従来のインクジェットヘッドの構成
を示す全体斜視図、図3は従来のインクジェットヘッド
を示す断面図である。ヘッドは、鉛ジルコン酸塩チタン
酸塩(PZT)等からなるベース圧電体41と天板51
と備えている。天板51のインク吸入口側にはマニホー
ルド54が形成され、インクはここからヘッド内のイン
ク加圧室53に吸入される。マニホールド54には封止
材57が形成されている。
FIG. 2 is an overall perspective view showing the structure of a conventional ink jet head, and FIG. 3 is a sectional view showing the conventional ink jet head. The head includes a base piezoelectric body 41 made of lead zirconate titanate (PZT) or the like and a top plate 51.
With. A manifold 54 is formed on the ink suction port side of the top plate 51, from which ink is sucked into the ink pressurizing chamber 53 in the head. A sealing material 57 is formed on the manifold 54.

【0005】また、ヘッドの先端部にはノズルプレート
55が取りつけられている。このノズルプレート55は
鉛ジルコン酸塩チタン酸塩(PZT)からなり、インク
加圧室53に対向する位置にオリフィス56が形成され
ている。ヘッドが駆動されると、このオリフィス56か
らインクが噴射される。
[0005] A nozzle plate 55 is attached to the tip of the head. The nozzle plate 55 is made of lead zirconate titanate (PZT), and has an orifice 56 at a position facing the ink pressurizing chamber 53. When the head is driven, ink is ejected from the orifice 56.

【0006】図4は、図2及び図3に示された従来のイ
ンクジェットヘッドの断面図である。ベース圧電体41
の表面には、複数の凸部42(42')が櫛歯(くし
ば)状に設けられている。凸部42(42')の上には
PZTからなる中間圧電体45(45')が設けられて
いる。凸部42(42')と中間圧電体45(45')の
上下には薄膜電極が形成されており、凸部42(4
2')の頂上と中間圧電体45(45')はそれぞれの薄
膜電極が導電性のエポキシ系接着剤47で接着されてい
る。同様に、中間圧電体45(45')の上端には天板
51側が導電性接着剤47で接着されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the conventional ink jet head shown in FIGS. Base piezoelectric body 41
Are provided with a plurality of convex portions 42 (42 ') in a comb shape. An intermediate piezoelectric body 45 (45 ') made of PZT is provided on the protrusion 42 (42'). Thin film electrodes are formed above and below the convex portion 42 (42 ') and the intermediate piezoelectric body 45 (45').
The top of 2 ′) and the intermediate piezoelectric body 45 (45 ′) have their thin-film electrodes adhered by a conductive epoxy adhesive 47. Similarly, the top plate 51 side is bonded to the upper end of the intermediate piezoelectric body 45 (45 ′) with a conductive adhesive 47.

【0007】このような従来のインクジェットヘッドを
駆動する際に、図4に示すように、天板51に形成され
た共通電極50を接地し、電極44に駆動電圧Vを供給
し、電極44'に駆動電圧−Vを供給すると、同図中に
矢印Eで示す向き、すなわちベース圧電体41の凸部4
2から凸部42'に向かう方向に電界が加わり、同図中
に破線で示すように、凸部42、中間圧電体45はそれ
ぞれ逆のせん断モード変形を生じる。同様に、凸部4
2'、中間圧電体45'は、それぞれ凸部42、中間圧電
体45と逆のせん断モード変形を生じる。
When such a conventional ink jet head is driven, as shown in FIG. 4, the common electrode 50 formed on the top plate 51 is grounded, a driving voltage V is supplied to the electrode 44, and the electrode 44 'is driven. Is supplied with the driving voltage −V, the direction indicated by the arrow E in FIG.
An electric field is applied in the direction from 2 to the convex portion 42 ', and the convex portion 42 and the intermediate piezoelectric body 45 each cause reverse shear mode deformation as shown by a broken line in FIG. Similarly, the protrusion 4
2 ′, the intermediate piezoelectric body 45 ′ undergoes a shear mode deformation opposite to that of the projection 42 and the intermediate piezoelectric body 45, respectively.

【0008】これにより、インク加圧室53内のインク
が加圧され、オリフィス56からインクが噴射される。
なお、同図中の矢印Pは分極方向を示している。
Accordingly, the ink in the ink pressurizing chamber 53 is pressurized, and the ink is ejected from the orifice 56.
Note that the arrow P in the figure indicates the polarization direction.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
インクジェットにおいては、圧電体の電圧を印加したと
きの圧電体の変化量は、その印加電圧と駆動時間によっ
て決められるため、インク滴の大小を制御して階調印字
を行う楊合には、電圧、時間それぞれに制御テーブルを
侍たなければならなかった。特に、印加電圧を変えて滴
径を制御する場合には、電源電圧を変えるような回路を
追加しなければならず、満足するような装置は得られな
かった。また、時間だけの制御もインク滴の吐出力、安
定性を考えると、駆動時間の設定幅も狭くなってしま
う。
However, in the above-described ink jet, the amount of change of the piezoelectric body when the voltage of the piezoelectric body is applied is determined by the applied voltage and the driving time. In order to perform gradation printing, a control table had to be provided for each voltage and time. In particular, when the droplet diameter is controlled by changing the applied voltage, a circuit for changing the power supply voltage must be added, and a satisfactory device has not been obtained. In addition, when only time is controlled, the setting range of the driving time is narrowed in consideration of the ink droplet ejection force and stability.

【0010】本発明は、上述のような問題点に鑑みてな
されたものであり、簡易な制御により多階調印字を実現
することができるインクジェットヘッドを提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an ink jet head capable of realizing multi-tone printing with simple control.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に係るインクジェ
ットヘッドは、櫛歯状の凹凸部を有し、アレイ方向に分
極された第1の圧電体と、第1の圧電体の凸部に、順次
電極を介して設けられた複数の中間圧電体と、第1の圧
電体の凹部及び各中間圧電体により構成されたインク加
圧室と、インク加圧室で加圧されたインクを噴射するた
めのオリフィスとを有することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided an ink jet head having a first piezoelectric body having a comb-shaped uneven portion and polarized in an array direction, and a convex portion of the first piezoelectric body. A plurality of intermediate piezoelectric members provided in sequence via electrodes, a concave portion of the first piezoelectric member and an ink pressurizing chamber formed by each intermediate piezoelectric member, and ink pressurized in the ink pressurizing chamber is ejected. And an orifice.

【0012】また、本発明に係る他のインクジェットヘ
ッドは、各電極を開放とするか、あるいは各電極を電圧
源、接地電位に接続するか否かを切り換える切り換え部
と、切り換え部による切り換えを制御することによっ
て、第1の圧電体、各中間圧電体のうちのせん断モード
変形させるものを制御し、オリフィスから噴射されるイ
ンクの量を制御する制御部を備えることを特徴とする。
In another ink jet head according to the present invention, a switching unit that switches whether each electrode is open or whether each electrode is connected to a voltage source or a ground potential, and controls switching by the switching unit. By controlling the first piezoelectric element and the intermediate piezoelectric elements to be subjected to shear mode deformation, the control section controls the amount of ink ejected from the orifice.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施形態に
係るインクジェットヘッドの構成を示す断面図である。
また、図5はこのインクジェットヘッドの構成を示す全
体斜視図、図6はこのインクジェットヘッドを示す断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an ink jet head according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an overall perspective view showing the structure of the ink jet head, and FIG. 6 is a sectional view showing the ink jet head.

【0014】図1、図5及び図6に示すように、このイ
ンクジェットヘッドは、鉛ジルコン酸塩チタン酸塩(P
ZT)等からなるベース圧電体1と天板11と備えてい
る。天板11のインク吸入口側にはマニホールド14が
形成され、インクはここからヘッド内のインク加圧室1
3に吸入される。マニホールド14には封止材17が形
成されている。
As shown in FIG. 1, FIG. 5 and FIG. 6, this ink jet head has a lead zirconate titanate (P
ZT) and the like, and a top plate 11. A manifold 14 is formed on the ink suction port side of the top plate 11, and ink is supplied from the manifold 14 to the ink pressurizing chamber 1 in the head.
Inhaled in 3. A sealing material 17 is formed on the manifold 14.

【0015】また、ヘッドの先端部にはノズルプレート
15が取りつけられている。このノズルプレート15は
鉛ジルコン酸塩チタン酸塩(PZT)からなり、インク
加圧室13に対向する位置にオリフィス16が形成され
ている。ヘッドが駆動されると、このオリフィス16か
らインクが噴射される。
A nozzle plate 15 is attached to the tip of the head. The nozzle plate 15 is made of lead zirconate titanate (PZT), and has an orifice 16 at a position facing the ink pressurizing chamber 13. When the head is driven, ink is ejected from the orifice 16.

【0016】図1に示すように、ベース圧電体1の表面
には、櫛歯状に形成された複数の凸部2(2')が設け
られている。この凸部2(2')は等間隔に配置されて
おり、隣接する凸部2、2'間には溝部3が形成されて
いる。
As shown in FIG. 1, a plurality of convex portions 2 (2 ′) formed in a comb shape are provided on the surface of the base piezoelectric body 1. The protrusions 2 (2 ′) are arranged at equal intervals, and a groove 3 is formed between the adjacent protrusions 2 and 2 ′.

【0017】また、凸部2(2')の頂部には、薄膜電
極B(B')が蒸着によって形成されており、この電極
B(B')の上にはさらに、中間圧電体5、6、7
(5'、6'、7')と薄膜電極A、C(A'、C')が、
導電性接着材で接着されて交互に積層されている。中間
圧電体5、6、7(5'、6'、7')は、ベース圧電体
と同様に、PZTからなり、電圧を印可すると、せん断
モードで変形する。この図1中では凸部2(2')〜中
間圧電体5(5')間、中間圧電体5(5')〜中間圧電
体6(6')間、中間圧電体6(6')〜中間圧電体7
(7')間の電極をそれぞれB、A、C(B'、A'、
C')として示している。中間圧電体7(7')の上に
は、片面に電極10が形成された天板11が、電極10
と中間圧電体が導電性接着剤により接着されて、設けら
れている。
A thin film electrode B (B ') is formed on the top of the convex portion 2 (2') by vapor deposition. 6, 7
(5 ′, 6 ′, 7 ′) and the thin film electrodes A, C (A ′, C ′)
The layers are alternately laminated by being bonded with a conductive adhesive. The intermediate piezoelectric members 5, 6, 7 (5 ', 6', 7 ') are made of PZT, like the base piezoelectric members, and deform in a shear mode when a voltage is applied. In FIG. 1, between the convex portion 2 (2 ′) and the intermediate piezoelectric body 5 (5 ′), between the intermediate piezoelectric body 5 (5 ′) and the intermediate piezoelectric body 6 (6 ′), and between the intermediate piezoelectric body 6 (6 ′). ~ Intermediate piezoelectric body 7
The electrodes between (7 ′) are B, A, C (B ′, A ′,
C ′). On the intermediate piezoelectric body 7 (7 '), a top plate 11 having an electrode 10 formed on one side is provided with an electrode 10
And an intermediate piezoelectric body are provided by being bonded by a conductive adhesive.

【0018】また、溝部3の紙面垂直方向の両端には、
インクを噴射するためのオリフィス16と、マニホール
ド14からインクを吸入するためのインク吸入口(図示
せず)が設けられており、これらと溝部3とによってイ
ンク加圧室13が形成されている。
At both ends of the groove 3 in the direction perpendicular to the paper,
An orifice 16 for ejecting ink and an ink inlet (not shown) for sucking ink from the manifold 14 are provided, and the ink pressurizing chamber 13 is formed by these and the groove 3.

【0019】このように構成されたインクジェットヘッ
ドを駆動する駆動系は、例えば図7に示すように、正負
各1系統電圧を発生する電源21、22と、ヘッド23
の各電極A、B、C、A'、B'、C'を電源21、2
2、接地電位のいずれに接続するか、あるいはフローテ
ィングにするかを選択する切り換え部24と、制御部2
5とを備えている。切り換え部24は、例えば各電極毎
に当該電極の接続先あるいはフローティング状態を選択
するセレクタを備えており、各々のセレクタの動作は制
御部25からの制御あるいは切り換え部24が備える切
り換え制御部によって制御される。
As shown in FIG. 7, for example, as shown in FIG. 7, a driving system for driving the ink jet head configured as described above includes power supplies 21 and 22 for generating one system voltage for each of positive and negative, and a head 23.
Of the electrodes A, B, C, A ', B', C '
2, a switching unit 24 for selecting which of the ground potential to connect to or to float, and a control unit 2
5 is provided. The switching unit 24 includes, for example, a selector for selecting a connection destination or a floating state of each electrode for each electrode. The operation of each selector is controlled by the control unit 25 or controlled by a switching control unit included in the switching unit 24. Is done.

【0020】このインクジェットヘッドの動作モードに
は、所定の階調での印字(通常印字)を行う通常印字モ
ードと、通常印字より濃い階調での印字(強調印字)を
行う強調印字モードとがある。制御部25は、外部から
のモード入力に従って各モードにおけるヘッドの駆動を
制御する。
The operation modes of the ink jet head include a normal printing mode for printing at a predetermined gradation (normal printing) and an emphasized printing mode for printing at a gradation darker than the normal printing (emphasized printing). is there. The control unit 25 controls the driving of the head in each mode according to an external mode input.

【0021】図8及び図9は、各動作モードの動作を示
す概略図である。
FIGS. 8 and 9 are schematic diagrams showing the operation in each operation mode.

【0022】通常印字モードでは、制御部25は、図8
(A)及び同図(B)に示すように、電極C、C'に駆
動電圧が供給され、電極A、A'が接地され、電極B、
B'には駆動電圧が供給されないように、上述の切り換
え部24を制御する。なお、この実施形態では、天板1
1に形成された共通電極10は、動作モードによらず接
地されている。
In the normal printing mode, the control unit 25
(A) and (B), a drive voltage is supplied to the electrodes C and C ′, the electrodes A and A ′ are grounded, and the electrodes B and
The switching unit 24 is controlled so that the driving voltage is not supplied to B ′. In this embodiment, the top 1
The common electrode 10 formed at 1 is grounded regardless of the operation mode.

【0023】駆動電圧として、電極Cに正電圧(+
V)、電極C'に負電圧(−V)を印加すると、図8
(A)中に矢印Eで示すように、電極Cから電極A及び
電極Cから電極10に向かって電界が加わり、同図中に
示すように、中間圧電体6と中間圧電体7にそれぞれ逆
のせん断モード変形が発生する。同時に、中間圧電体
6'と中間圧電体7'にもそれぞれ逆のせん断モード変形
が発生し、同図中に示すように、インク加圧室13の容
積が増加して負圧が発生し、インクがインク吸入口(図
示せず)を介してインク加圧室13内に吸入される。
As a driving voltage, a positive voltage (+
V), when a negative voltage (−V) is applied to the electrode C ′, FIG.
(A), an electric field is applied from the electrode C to the electrode A and from the electrode C to the electrode 10 as shown by an arrow E, and as shown in the figure, the electric field is applied to the intermediate piezoelectric body 6 and the intermediate piezoelectric body 7 respectively. Shear mode deformation occurs. At the same time, opposite shear mode deformations also occur in the intermediate piezoelectric body 6 ′ and the intermediate piezoelectric body 7 ′, respectively, and as shown in the figure, the volume of the ink pressurizing chamber 13 increases and a negative pressure is generated. Ink is sucked into the ink pressurizing chamber 13 via an ink inlet (not shown).

【0024】次に、電極C、C'に供給される駆動電圧
の極性を逆にすると、図8(B)に示すように、同図
(A)とは逆の方向にせん断モード変形が発生し、イン
ク加圧室13内のインクが加圧される。この加圧によ
り、インク滴がオリフィス16から噴射され、印字が行
われる。
Next, when the polarity of the drive voltage supplied to the electrodes C and C 'is reversed, as shown in FIG. 8B, shear mode deformation occurs in the opposite direction to that in FIG. Then, the ink in the ink pressurizing chamber 13 is pressurized. By this pressurization, ink droplets are ejected from the orifice 16 and printing is performed.

【0025】強調印字モードでは、制御部25は、図9
(A)及び同図(B)に示すように、電極B、B'と電
極C、C'に駆動電圧が供給され、電極A、A'が接地さ
れるように、上述の切り換え部24を制御する。
In the highlight printing mode, the control unit 25
As shown in FIGS. 3A and 3B, the switching unit 24 is controlled so that a driving voltage is supplied to the electrodes B and B ′ and the electrodes C and C ′ and the electrodes A and A ′ are grounded. Control.

【0026】駆動電圧として、電極B、Cに正電圧(+
V)、電極B'、C'に負電圧(−V)を印加すると、図
9(A)に示すようにインク加圧室13内に負圧が発生
し、インクが吸入される。このときインク加圧室13内
に吸入されるインクの量は、図1と図8、9に示されて
いるインク加圧室13の断面積の差から、上述の図8
(A)の場合の2倍程度となっていることがわかる。
As the drive voltage, a positive voltage (+
V), when a negative voltage (−V) is applied to the electrodes B ′ and C ′, a negative pressure is generated in the ink pressurizing chamber 13 as shown in FIG. At this time, the amount of ink sucked into the ink pressurizing chamber 13 is determined by the difference between the sectional areas of the ink pressurizing chamber 13 shown in FIGS.
It can be seen that the value is about twice that of the case (A).

【0027】次に、電極B(C)、電極B'(C')に供
給される電圧をそれぞれ逆にすると、図9(B)に示す
ように同図(A)とは逆の方向にせん断モード変形が発
生し、インク加圧室13内のインクが加圧される。この
加圧により、通常印字動作と同様に、インク滴がオリフ
ィス16から噴射され、印字が行われる。
Next, when the voltages supplied to the electrodes B (C) and B '(C') are reversed, respectively, as shown in FIG. The shear mode deformation occurs, and the ink in the ink pressurizing chamber 13 is pressurized. By this pressurization, ink droplets are ejected from the orifice 16 as in the normal printing operation, and printing is performed.

【0028】この一連の動作を実行することにより、イ
ンクの吸引、加圧によってオリフィス16から噴射され
るインクの量が通常印字モードと比較して2倍になるの
で大きなインク滴を吐出させることができる。
By performing this series of operations, the amount of ink ejected from the orifice 16 by suction and pressurization of ink is twice as large as in the normal print mode, so that large ink droplets can be ejected. it can.

【0029】この実施形態に係るインクジェットヘッド
では、両端に電極を備え、積層して形成された複数の中
間圧電体のうちのn1 個(n1 :正の整数)をせん断モ
ードで変形させることによって第1の印字(通常印字)
を行い、中間圧電体のうちのn2 個(n2 >n1 、n1
、n2 :正の整数)をせん断モードで変形させること
により第2の印字(強調印字)を行うことができる。す
なわち、この実施形態に係るインクジェットヘッドで
は、両端に電極を備え、積層して形成された複数の中間
圧電体のうちのせん断モードで変形させるものの数を制
御することによってインクの吐出量を制御し、これによ
り滴径を制御し、多階調印字を実現することができる。
In the ink jet head according to this embodiment, electrodes are provided at both ends, and n 1 (n 1: a positive integer) of a plurality of intermediate piezoelectric bodies formed by lamination are deformed in a shearing mode. Print 1 (normal print)
And n2 of the intermediate piezoelectric bodies (n2> n1, n1
, N2: a positive integer) in the shear mode to perform the second printing (emphasized printing). That is, in the ink jet head according to this embodiment, electrodes are provided at both ends, and the discharge amount of ink is controlled by controlling the number of the intermediate piezoelectric bodies that are formed in a stack and deformed in the shear mode. Thus, the droplet diameter can be controlled and multi-gradation printing can be realized.

【0030】従って、この実施形態に係るインクジェッ
トヘッドでは、電源電圧の種類が正(V)、負(−V)
の2種類のみであっても、駆動電圧の印加先の選択によ
ってインクの滴径を制御することができ、簡易な駆動方
法で多階調印字が可能となる。
Therefore, in the ink jet head according to this embodiment, the type of the power supply voltage is positive (V) and negative (-V).
With only the two types, the droplet diameter of the ink can be controlled by selecting the application destination of the driving voltage, and multi-tone printing can be performed by a simple driving method.

【0031】図10は、この実施形態のインクジェット
ヘッドを用い、上述のような制御を行うと共に、さら
に、駆動時間のパラメータを制御した場合のインク滴径
の変化を示したものである。同図中では、この実施形態
のインクジェットヘッドを用いた場合の滴径が実線によ
り、従来のインクジェットヘッドを用いた場合の滴径が
破線で示されている。従って、上述のような制御に加え
て駆動時間を制御することにより、従来に比較して滴径
の制御範囲を広くすることができる。
FIG. 10 shows a change in the ink droplet diameter when the above-described control is performed using the ink jet head of this embodiment, and further the parameters of the driving time are controlled. In the same drawing, the droplet diameter when the ink jet head of this embodiment is used is indicated by a solid line, and the droplet diameter when the conventional ink jet head is used is indicated by a broken line. Therefore, by controlling the drive time in addition to the above-described control, the control range of the droplet diameter can be increased as compared with the related art.

【0032】なお、この実施形態では、凸部2、中間圧
電体層5、6、7の積層数を4として説明したが、この
積層数は、適宜変更することにより、印字可能な階調数
を変化させることができる。例えば階調数を増加させた
い場合には、積層数を増加させ、少ない階調数で済む場
合には、積層数を減少させる。
In this embodiment, the number of laminations of the projections 2 and the intermediate piezoelectric layers 5, 6, and 7 has been described as four. Can be changed. For example, if the number of tones is to be increased, the number of layers is increased, and if the number of tones is small, the number of layers is reduced.

【0033】第2の実施形態 第2の実施形態に係るインクジェットヘッドは、上述の
図1に示すインクジェットヘッドと同様に構成されてお
り、上述の図7と同様に構成された駆動系によって駆動
が、駆動電圧の印加方法が上述の第1の実施形態と異な
る。
Second Embodiment An ink jet head according to a second embodiment has the same structure as the ink jet head shown in FIG. 1 described above, and is driven by a driving system having the same structure as that shown in FIG. The method of applying the drive voltage is different from that of the first embodiment.

【0034】図11及び図12は、第2の実施形態のイ
ンクジェットヘッドの動作を示す概略図である。
FIGS. 11 and 12 are schematic diagrams showing the operation of the ink jet head according to the second embodiment.

【0035】通常印字モードでは、図7中の制御部25
は、図11(A)及び同図(B)に示すように、電極B
(B')、C(C')が接地され、電極A(A')に駆動
電圧が供給されるように、上述の切り換え部24を制御
する。なお、この実施形態では、天板11に形成された
共通電極10は、動作モードによらず接地されている。
In the normal printing mode, the control unit 25 shown in FIG.
Is the electrode B as shown in FIGS. 11A and 11B.
The switching unit 24 is controlled so that (B ′) and C (C ′) are grounded and a drive voltage is supplied to the electrode A (A ′). In this embodiment, the common electrode 10 formed on the top plate 11 is grounded regardless of the operation mode.

【0036】駆動電圧として、電極Aに正電圧(+
V)、電極A'に負電圧(−V)を印加すると、図11
(A)中に矢印Eで示すように、電極Aから電極B、電
極Aから電極C、電極A'から電極B'、電極A'から電
極C'に向かって電界が加わり、同図中に示すように、
中間圧電体5及び中間圧電体6にそれぞれ逆のせん断モ
ード変形が発生する。同時に中間圧電体5'及び中間圧
電体6'にもそれぞれ逆のせん断モード変形が発生し、
同図中に示すように、インク加圧室13の容積が増加し
て負圧が発生し、インクがインク加圧室13内に吸入さ
れる。
As a driving voltage, a positive voltage (+
V), when a negative voltage (−V) is applied to the electrode A ′, FIG.
As shown by an arrow E in (A), an electric field is applied from the electrode A to the electrode B, from the electrode A to the electrode C, from the electrode A 'to the electrode B', and from the electrode A 'to the electrode C'. As shown,
The opposite shear mode deformation occurs in the intermediate piezoelectric bodies 5 and 6, respectively. At the same time, the opposite shear mode deformation occurs in the intermediate piezoelectric body 5 ′ and the intermediate piezoelectric body 6 ′, respectively.
As shown in the figure, the volume of the ink pressurizing chamber 13 increases, a negative pressure is generated, and ink is sucked into the ink pressurizing chamber 13.

【0037】次に、電極A、A'に供給される駆動電圧
の極性を逆にすると、図11(B)に示すように、同図
(A)とは逆の方向にせん断モード変形が発生し、イン
ク加圧室13内のインクが加圧される。この加圧によ
り、インク滴がオリフィス16から噴射され、印字が行
われる。
Next, when the polarity of the drive voltage supplied to the electrodes A and A 'is reversed, as shown in FIG. 11B, shear mode deformation occurs in the opposite direction to that in FIG. Then, the ink in the ink pressurizing chamber 13 is pressurized. By this pressurization, ink droplets are ejected from the orifice 16 and printing is performed.

【0038】強調印字モードでは、図5中の制御部25
は、図12(A)及び同図(B)に示すように、電極B
(B')、C(C')が接地電位、電源のいずれからも切
り離されてフローティング状態となり、電極A(A')
に駆動電圧が供給されるように、上述の切り換え部24
を制御する。
In the highlight printing mode, the control unit 25 shown in FIG.
Is the electrode B as shown in FIGS. 12A and 12B.
(B ') and C (C') are disconnected from both the ground potential and the power supply and become floating, and the electrode A (A ')
So that the switching voltage is supplied to the
Control.

【0039】駆動電圧として、電極Aに正電圧(+
V)、電極A'に負電圧(−V)を印加すると、電極
B、Cがフローティング状態となっているので、中間圧
電体5はべース圧電体1と、中間圧電体6は中間圧電体
7とそれぞれ一体となってせん断モード変形が発生す
る。このとき、図12(A)中に矢印Eで示すように、
中間圧電体5からべース圧電体1の凸部2に向かって、
さらに凸部2'から中間圧電体5'に向かって電界が加わ
り、同図中に示すように、中間圧電体5、凸部2及び中
間圧電体6、中間圧電体7はそれぞれ逆のせん断モード
変形を発生する。同時に中間圧電体5'、凸部2'及び中
間圧電体6'、中間圧電体7'にもそれぞれ逆のせん断モ
ード変形が発生し、インクがインク加圧室13に吸入さ
れる。ここでのインクの吸入量は通常印字モードと比較
して2倍程度となっている。
As a drive voltage, a positive voltage (+
V), when a negative voltage (-V) is applied to the electrode A ', the electrodes B and C are in a floating state, so that the intermediate piezoelectric body 5 is the base piezoelectric body 1 and the intermediate piezoelectric body 6 is the intermediate piezoelectric body 6. Shear mode deformation occurs integrally with the body 7. At this time, as indicated by an arrow E in FIG.
From the intermediate piezoelectric body 5 toward the convex portion 2 of the base piezoelectric body 1,
Further, an electric field is applied from the convex portion 2 'toward the intermediate piezoelectric body 5', and as shown in the drawing, the intermediate piezoelectric body 5, the convex section 2, the intermediate piezoelectric body 6, and the intermediate piezoelectric body 7 have the opposite shear mode. Cause deformation. At the same time, the opposite shear mode deformation occurs in the intermediate piezoelectric body 5 ′, the convex portion 2 ′, the intermediate piezoelectric body 6 ′, and the intermediate piezoelectric body 7 ′, and the ink is sucked into the ink pressurizing chamber 13. The amount of ink suction here is about twice as large as in the normal print mode.

【0040】次に、電極A、A'に供給される駆動電圧
の極性を逆にすると、図12(B)に示すように、同図
(A)とは逆の方向にせん断モード変形が発生し、イン
ク加圧室13内のインクが加圧される。この加圧によ
り、インク滴がオリフィス16から噴射され、印字が行
われる。
Next, when the polarity of the driving voltage supplied to the electrodes A and A 'is reversed, as shown in FIG. 12B, shear mode deformation occurs in the opposite direction to that in FIG. Then, the ink in the ink pressurizing chamber 13 is pressurized. By this pressurization, ink droplets are ejected from the orifice 16 and printing is performed.

【0041】この一連の動作を実行することにより、イ
ンクの吸引、加圧によってオリフィス16から噴射され
るインクの量が通常印字の場合と比較して2倍になるの
で大きなインク滴を吐出させることができる。
By performing this series of operations, the amount of ink ejected from the orifice 16 by suction and pressurization of ink is twice as large as that in normal printing, so that large ink droplets can be ejected. Can be.

【0042】ちなみに、印加電圧と圧電体の変位量の関
係から、この実施形態と上述の第1の実施形態の強調印
字動作における加圧変位量(加圧によって変化する容
積)は同じである(図9(B)、図12(B))。つま
り、圧電体の変位量は、印加電圧Vに比例し、印加電極
間距離に反比例する。図9(B)、図12(B)におい
て、1つの中間圧電体に注目して考えると、図12
(B)では印加電圧は1/2V、印加電極間距離は2倍
(2層分)である。これに対し、図9(B)では印加電
圧はV、印加電極間距離は1層分である。しかしなが
ら、第1の実施形態、第2の実施形態における体積変化
は同じである。
By the way, from the relationship between the applied voltage and the displacement of the piezoelectric body, the amount of pressure displacement (volume that changes by pressurization) in the emphasis printing operation of this embodiment and the first embodiment is the same ( 9 (B) and 12 (B)). That is, the amount of displacement of the piezoelectric body is proportional to the applied voltage V and inversely proportional to the distance between the applied electrodes. In FIG. 9B and FIG. 12B, focusing on one intermediate piezoelectric body, FIG.
In (B), the applied voltage is 1/2 V, and the distance between the applied electrodes is twice (for two layers). On the other hand, in FIG. 9B, the applied voltage is V and the distance between the applied electrodes is one layer. However, the volume changes in the first embodiment and the second embodiment are the same.

【0043】この実施形態に係るインクジェットヘッド
では、第1の実施形態と同様に、両端に電極を備え、積
層して形成された複数の中間圧電体のうちのn1 個(n
1 :正の整数)をせん断モードで変形させることによっ
て第1の印字(通常印字)を行い、中間圧電体のうちの
n2 個(n2 >n1 、n2 :正の整数)をせん断モード
で変形させることにより第2の印字(強調印字)を行う
ことができる。すなわち、この実施形態に係るインクジ
ェットヘッドでは、両端に電極を備え、積層して形成さ
れた複数の中間圧電体のうちのせん断モードで変形させ
るものの数を制御することによってインクの吐出量を制
御し、これにより滴径を制御し、多階調印字を実現する
ことができる。
In the ink jet head according to this embodiment, similarly to the first embodiment, electrodes are provided at both ends, and n1 (n) of a plurality of stacked intermediate piezoelectric bodies are formed.
The first printing (normal printing) is performed by deforming (1: a positive integer) in the shear mode, and n2 (n2> n1, n2: a positive integer) of the intermediate piezoelectric bodies are deformed in the shear mode. Thus, the second printing (emphasized printing) can be performed. That is, in the ink jet head according to this embodiment, electrodes are provided at both ends, and the discharge amount of ink is controlled by controlling the number of the intermediate piezoelectric bodies that are formed in a stack and deformed in the shear mode. Thus, the droplet diameter can be controlled and multi-gradation printing can be realized.

【0044】また、上述のように、この実施形態に係る
インクジェットヘッドでは、電源電圧の種類が正、負2
種類のみであっても、駆動電圧の印加先の選択によって
インクの滴径を制御することができ、簡易な駆動方法で
多階調印字が可能となる。
As described above, in the ink-jet head according to this embodiment, the type of the power supply voltage is positive, negative 2
Even if only the type is used, the droplet diameter of the ink can be controlled by selecting the application destination of the driving voltage, and multi-tone printing can be performed by a simple driving method.

【0045】図13は、この実施形態のインクジェット
ヘッドを用い、上述のような制御を行うと共に、さら
に、駆動時間のパラメータを制御した場合のインク滴径
の変化を示したものである。同図中では、この実施形態
のインクジェットヘッドを用いた場合の滴径が実線によ
り、従来のインクジェットヘッドを用いた場合の滴径が
破線で示されている。従って、上述のような制御に加え
て駆動時間を制御することにより、従来に比較して滴径
の制御範囲を広くすることができる。
FIG. 13 shows the change in the ink droplet diameter when the above-described control is performed using the ink-jet head of this embodiment and the driving time parameter is further controlled. In the same drawing, the droplet diameter when the ink jet head of this embodiment is used is indicated by a solid line, and the droplet diameter when the conventional ink jet head is used is indicated by a broken line. Therefore, by controlling the drive time in addition to the above-described control, the control range of the droplet diameter can be increased as compared with the related art.

【0046】ところで、第1の実施形態では、上述の図
10に示すように、強調印字の際に、滴径にばらつきが
生じている。
By the way, in the first embodiment, as shown in FIG. 10 described above, the droplet diameter varies during the emphasis printing.

【0047】これは、第1の実施形態では、上述の図9
に示すように、インクを加圧するための圧電体の変形部
(中間圧電体6、7の境界、中間圧電体5と凸部2の境
界)がオリフィスを挟んで上下に存在するためである。
This is because, in the first embodiment, FIG.
This is because, as shown in (1), the deformed portion of the piezoelectric body (the boundary between the intermediate piezoelectric bodies 6 and 7 and the boundary between the intermediate piezoelectric body 5 and the convex portion 2) for pressurizing the ink exists above and below the orifice.

【0048】オリフィスの上下の加圧力が常に等しけれ
ば、オリフィスから吐出される滴は同じような形となる
が、種々の条件が重なるため、上下の加圧力は実際に
は、常に一定とはならない。従って、オリフィスに伝わ
る圧力は微妙に異なり、吐出される滴の形が異なり、滴
径に影響を与える。これによってばらつきが生じやす
い。
If the pressures above and below the orifice are always the same, the droplets ejected from the orifice will have the same shape, but since various conditions overlap, the pressures above and below are not always constant in practice. . Therefore, the pressure transmitted to the orifice is slightly different, the shape of the ejected droplet is different, and affects the droplet diameter. This tends to cause variations.

【0049】これに対し、この第2の実施形態では、上
述の図12に示すように、インクを加圧するための圧電
体の変形部が中央部(中間圧電体5、6の境界)に存在
するため、オリフィスに伝わる圧力が上下方向で不均一
とはならず、図13に示すように、滴径が比較的安定す
る。
On the other hand, in the second embodiment, as shown in FIG. 12 described above, the deformed portion of the piezoelectric body for pressurizing the ink exists at the center (the boundary between the intermediate piezoelectric bodies 5 and 6). Therefore, the pressure transmitted to the orifice does not become uneven in the vertical direction, and the droplet diameter is relatively stable as shown in FIG.

【0050】第3の実施形態 第3の実施形態に係るインクジェットヘッドは、上述の
図1に示すインクジェットヘッドと同様に構成されてい
るが、駆動電圧の印加方法が上述の第1及び第2の実施
形態と異なる。
Third Embodiment An ink-jet head according to a third embodiment is configured similarly to the above-described ink-jet head shown in FIG. 1, but the method of applying a drive voltage is the same as that of the above-described first and second ink-jet heads. Different from the embodiment.

【0051】上述の図7に示す駆動系は、正負各々1系
統の電圧を発生する電源21、22を備えていたが、こ
の第3のインクジェットヘッドを駆動する駆動系は、図
14に示すように、正負各々2系統の電圧を発生する電
源31、32、33、34を備えている。また、この駆
動系は、図5と同様に、制御部36、切り換え部35を
備えている。なお、電極の積層数、階調数に応じてさら
に多くの系統の電源を設けてもよい。
The drive system shown in FIG. 7 has power supplies 21 and 22 for generating one voltage for each of the positive and negative sides. The drive system for driving the third ink jet head is as shown in FIG. And power supplies 31, 32, 33, and 34 for generating two positive and negative voltages. This drive system includes a control unit 36 and a switching unit 35 as in FIG. Note that power supplies of more systems may be provided according to the number of stacked electrodes and the number of gradations.

【0052】また、上述の第1あるいは第2の実施形態
では、通常印字動作と強調印字動作の2つのモードを有
していたが、この実施形態では、以下の表に示すように
6つのモードを有している。
In the first or second embodiment described above, there are two modes of the normal printing operation and the emphasized printing operation. However, in this embodiment, as shown in the following table, six modes are provided. have.

【表1】 [Table 1]

【0053】モード1では、まず、図15(A)に示す
ように、図14中の制御部36が切り換え部35を制御
して、電極10を接地し、電極C(C')に駆動電圧V
(−V)を供給し、電極A(A')に駆動電圧2V(−
2V)を供給し、電極B(B')に駆動電圧V(−V)
を供給する。各電圧が供給されると、中間厚電体層6、
7(6'、7')と中間圧電体層2、5(2、5')がそ
れぞれ一体となってせん断モード変形する。これによ
り、インクがインク加圧室13内に吸引される。ここ
で、電極C、C'に印加される駆動電圧は、上述の図1
2に示す場合に比較して2倍となり、図15中に示すよ
うに中間圧電体層のせん断モードの変形が、図12の場
合の2倍程度となる。
In the mode 1, first, as shown in FIG. 15A, the control unit 36 in FIG. 14 controls the switching unit 35 to ground the electrode 10 and drive voltage to the electrode C (C '). V
(−V), and a drive voltage of 2 V (−) is applied to the electrode A (A ′).
2V) and drive voltage V (-V) is applied to electrode B (B ').
Supply. When each voltage is supplied, the intermediate thick electric layer 6,
7 (6 ′, 7 ′) and the intermediate piezoelectric layers 2, 5 (2, 5 ′) are integrally deformed in shear mode. Thereby, the ink is sucked into the ink pressurizing chamber 13. Here, the driving voltage applied to the electrodes C and C ′ is the same as that in FIG.
The shear mode deformation of the intermediate piezoelectric layer is about twice that of FIG. 12 as shown in FIG.

【0054】次に、図15(B)に示すように、制御部
36が切り換え部を制御し、電極C(C')に駆動電圧
−V(V)が供給され、電極A(A')に駆動電圧−2
V(2V)が供給され、電極B(B')に駆動電圧−V
(V)が供給されると、今度は図15(A)とは逆の方
向に、中間厚電体層6、7と中間圧電体層2、5がせん
断モード変形する。
Next, as shown in FIG. 15B, the control unit 36 controls the switching unit, and the driving voltage −V (V) is supplied to the electrode C (C ′), and the electrode A (A ′) Drive voltage -2
V (2 V) is supplied, and the driving voltage −V is applied to the electrode B (B ′).
When (V) is supplied, the intermediate thick electric layers 6 and 7 and the intermediate piezoelectric layers 2 and 5 undergo shear mode deformation in the direction opposite to that of FIG.

【0055】なお、このモード1では、電極C、Bをフ
ローティング状態としても同様に動作させることができ
る。これは、電極10と電極Aの間に印加される駆動電
圧が2Vであり、測定した結果電極Cの電位がVとなっ
ており、また、電極Aと電極A'の電位差は4Vであ
り、加圧室の形状から電極Bと電極A'間の電位差がV
となるためである。回路の設計上は電極をフローティン
グ状態としておくのは望ましくない。
In this mode 1, the same operation can be performed even when the electrodes C and B are in a floating state. This is because the driving voltage applied between the electrode 10 and the electrode A is 2 V, the potential of the electrode C is V as a result of the measurement, and the potential difference between the electrode A and the electrode A ′ is 4 V, The potential difference between electrode B and electrode A 'is V
This is because It is not desirable to keep the electrodes floating in circuit design.

【0056】モード2では、まず、制御部36が切り換
え部35を制御して、電極B、C、Dに駆動電圧Vを供
給し、電極B'、C'、D'に駆動電圧−Vを供給する。
このような駆動電圧が供給されると、図16(A)に示
すように、中間厚電体層7(7')と中間圧電体層2
(2)はその両端の電圧が異なるためせん断モード変形
するが、中間圧電体層5(5')、中間圧電体層6
(6')は両端の電圧がほぼ等しいためにせん断モード
変形しない。これにより、インク加圧室13内にインク
が吸入される。
In the mode 2, first, the control unit 36 controls the switching unit 35 to supply the drive voltage V to the electrodes B, C and D, and to apply the drive voltage −V to the electrodes B ′, C ′ and D ′. Supply.
When such a drive voltage is supplied, as shown in FIG. 16A, the intermediate thick electric layer 7 (7 ′) and the intermediate piezoelectric layer 2
(2) is deformed in shear mode because the voltages at both ends thereof are different, but the intermediate piezoelectric layer 5 (5 ′) and the intermediate piezoelectric layer 6
(6 ') does not deform in shear mode because the voltages at both ends are almost equal. Thereby, the ink is sucked into the ink pressurizing chamber 13.

【0057】なお、電極C、A、Bの電圧はいずれもV
であり、電極C'、A'、B'の電圧はいずれも−Vであ
るため、電極A、A'をフローティング状態としても同
様な動作を実現することができる。回路の設計上は電極
をフローティング状態としておくのは望ましくない。
The voltages of the electrodes C, A, and B are all V
Since the voltages of the electrodes C ′, A ′, and B ′ are all −V, the same operation can be realized even when the electrodes A and A ′ are in a floating state. It is not desirable to keep the electrodes floating in circuit design.

【0058】次に、図16(B)に示すように、制御部
36が切り換え部を制御し、電極B、C、Dに駆動電圧
−Vを供給し、電極B'、C'、D'に駆動電圧Vを供給
する。このような駆動電圧が供給されると、中間厚電体
層7(7')と中間圧電体層2(2)は、図16(A)
とは逆の方向にせん断モード変形するが、中間圧電体層
5(5')、中間圧電体層6(6')はせん断モード変形
しない。これにより、インク加圧室13内のインクが加
圧され、オリフィス16から噴射される。
Next, as shown in FIG. 16B, the control unit 36 controls the switching unit to supply a driving voltage -V to the electrodes B, C, and D, and the electrodes B ', C', and D '. Is supplied with a drive voltage V. When such a drive voltage is supplied, the intermediate thick electric layer 7 (7 ′) and the intermediate piezoelectric layer 2 (2) are connected to each other as shown in FIG.
However, the intermediate piezoelectric layer 5 (5 ′) and the intermediate piezoelectric layer 6 (6 ′) do not undergo shear mode deformation. As a result, the ink in the ink pressurizing chamber 13 is pressurized and ejected from the orifice 16.

【0059】モード3〜モード6では、上述の第1、第
2の実施形態と同様に、正負2系統の電源(V、−V)
のみを用いる。モード3では、制御部36は、上述の図
9に示す第1の実施形態の強調印字動作時と同様な制御
を行う。モード4では、制御部36は、上述の図11に
示す第2の実施形態の通常印字動作時と同様な制御を行
う。また、モード5では、制御部36は、上述の図8に
示す第1の実施形態の通常印字動作時と同様な制御を行
う。
In modes 3 to 6, as in the above-described first and second embodiments, two positive and negative power supplies (V, -V) are used.
Use only In the mode 3, the control unit 36 performs the same control as that in the highlight printing operation of the first embodiment shown in FIG. 9 described above. In the mode 4, the control unit 36 performs the same control as in the normal printing operation of the above-described second embodiment shown in FIG. In the mode 5, the control unit 36 performs the same control as that in the normal printing operation of the first embodiment shown in FIG. 8 described above.

【0060】モード6では、第1の実施形態の通常印字
動作時と対称的に、制御部36は、図17(A)及び同
図(B)に示すように、電極B、B'に駆動電圧が供給
され、電極A、A'、電極C、C'が接地されるように、
上述の切り換え部35を制御する。なお、このモードで
は、天板11に形成された共通電極10は接地されてい
る。
In the mode 6, the control unit 36 drives the electrodes B and B ', as shown in FIGS. 17A and 17B, symmetrically with the normal printing operation of the first embodiment. Voltage is supplied and electrodes A, A 'and electrodes C, C' are grounded,
The switching unit 35 is controlled. In this mode, the common electrode 10 formed on the top plate 11 is grounded.

【0061】切り換え部35の切り換えによって、電極
Bに正電圧(+V)、電極B'に負電圧(−V)を印加
すると、図17(A)中に矢印Eで示すように、電極B
から電極A及び電極Bから凸部2に向かって電界が加わ
り、同図中に示すように、中間圧電体5と凸部2にそれ
ぞれ逆のせん断モード変形が発生する。同時に、中間圧
電体5'と凸部2'にもそれぞれ逆のせん断モード変形が
発生し、同図中に示すように、インク加圧室13の容積
が増加して負圧が発生し、インクがインク加圧室13内
に吸入される。
When a positive voltage (+ V) is applied to the electrode B and a negative voltage (−V) is applied to the electrode B ′ by switching of the switching unit 35, as shown by an arrow E in FIG.
, An electric field is applied from the electrode A and the electrode B toward the convex portion 2, and reverse shear mode deformation occurs in the intermediate piezoelectric body 5 and the convex portion 2 as shown in FIG. At the same time, opposite shear mode deformations also occur in the intermediate piezoelectric body 5 ′ and the protrusions 2 ′, respectively, and as shown in FIG. Is sucked into the ink pressurizing chamber 13.

【0062】次に、制御部36が電極B、B'に供給さ
れる駆動電圧の極性を逆にすると、図17(B)に示す
ように、同図(A)とは逆の方向にせん断モードの変形
が発生し、インク加圧室13内のインクが加圧される。
この加圧により、インク滴がオリフィス16から噴射さ
れる。
Next, when the control unit 36 reverses the polarity of the driving voltage supplied to the electrodes B and B ', as shown in FIG. 17B, the shearing is performed in the opposite direction to that of FIG. A mode deformation occurs, and the ink in the ink pressurizing chamber 13 is pressurized.
By this pressurization, ink droplets are ejected from the orifice 16.

【0063】以上の各モードにおいて、凸部2、電極
5、6、7によってなるインク加圧室13の片側の側壁
が静状態(図1の状態)から加圧状態(図15(B)、
図16(B)、図9(B)、図11(B)、図8
(B)、図17(B)の状態)になったときのインク加
圧室13の断面積の変化を、中間圧電体層の1層分の厚
さをhとし、駆動電圧Vが印加されたときの1層分の中
間圧電体のせん断モードの変位をxとして比較すると以
下のようになる。
In each of the above modes, one side wall of the ink pressurizing chamber 13 formed by the convex portion 2 and the electrodes 5, 6, and 7 changes from a static state (the state shown in FIG. 1) to a pressurized state (FIG. 15B).
16 (B), FIG. 9 (B), FIG. 11 (B), FIG.
(B), the change in the cross-sectional area of the ink pressurizing chamber 13 when the state shown in FIG. 17B is reached, where h is the thickness of one intermediate piezoelectric layer, and the drive voltage V is applied. When the shear mode displacement of the intermediate piezoelectric material for one layer at the time of the above is compared with x, the following is obtained.

【表2】 [Table 2]

【0064】インクの吐出量は、インク加圧室13の断
面積変化に比例するため、この断面積変化は吐出される
インクの量の比を示している。なお、モード4〜6まで
は体積変化比が同じため、インクの吐出量は同じであ
る。
Since the amount of ink discharged is proportional to the change in the cross-sectional area of the ink pressurizing chamber 13, the change in the cross-sectional area indicates the ratio of the amount of ink to be discharged. Since the volume change ratios are the same in modes 4 to 6, the ink ejection amounts are the same.

【0065】以上説明したように、この実施形態に係る
インクジェットヘッドでは、各電極に供給する電圧を、
正負各々2系統の電源電圧、接地電位のいずれかから選
択することにより、4階調の印字を実現することができ
る。従って、正負各々2系統の電源が必要ではあるが、
簡易な制御方法で多階調印字を実現することができる。
As described above, in the ink jet head according to this embodiment, the voltage supplied to each electrode is
By selecting one of the power supply voltage and the ground potential for each of the two systems for positive and negative, printing of four gradations can be realized. Therefore, two positive and negative power supplies are required,
Multi-tone printing can be realized by a simple control method.

【0066】なお、この実施形態では、電源電圧を正負
各々2系統として説明したが、電源電圧の系統をさらに
増加させることにより、さらに多くの階調での印字を実
現することができる。また、この実施形態では、凸部
2、中間圧電体層5、6、7の積層数を4として説明し
たが、この積層数は、適宜変更することにより、印字可
能な階調数を変化させることができる。さらに、インク
加圧室の側壁の駆動時間の制御を行うするようにすれ
ば、さらに印字可能な階調数を増加させるのに寄与する
ことがきる。
In this embodiment, the power supply voltage is described as having two systems of positive and negative. However, by further increasing the number of systems of the power supply voltage, printing with more gradations can be realized. Further, in this embodiment, the number of laminations of the protrusions 2 and the intermediate piezoelectric layers 5, 6, and 7 has been described as 4. However, the number of laminations can be changed by appropriately changing the number of printable gradations. be able to. Further, by controlling the drive time of the side wall of the ink pressurizing chamber, it is possible to further contribute to increase the number of printable gradations.

【0067】[0067]

【発明の効果】本発明に係るインクジェットヘッドは、
櫛歯状の凹凸部を有し、アレイ方向に分極された第1の
圧電体と、第1の圧電体の凸部に、順次電極を介して設
けられた複数の中間圧電体と、第1の圧電体の凹部及び
各中間圧電体により構成されたインク加圧室と、インク
加圧室で加圧されたインクを噴射するためのオリフィス
とを有するため、第1の圧電体、各中間圧電体の動作を
独立に制御することができ、オリフィスから噴射される
インクの量の制御が容易となり、容易に多階調印字を実
現することができる。
The ink jet head according to the present invention has the following features.
A first piezoelectric body having a comb-shaped uneven portion and polarized in the array direction, a plurality of intermediate piezoelectric bodies provided sequentially on the convex portion of the first piezoelectric body via electrodes, Since there is an ink pressurizing chamber constituted by the concave portion of the piezoelectric body and each intermediate piezoelectric body, and an orifice for ejecting the ink pressurized in the ink pressurizing chamber, the first piezoelectric body and each intermediate piezoelectric body The body movement can be controlled independently, the amount of ink ejected from the orifice can be easily controlled, and multi-tone printing can be easily realized.

【0068】また、本発明に係る他のインクジェットヘ
ッドは、制御部が、切り換え部による切り換えを制御す
ることによって、第1の圧電体、各中間圧電体のうちの
せん断モード変形させるものを制御し、オリフィスから
噴射されるインクの量を制御するため、簡易な制御によ
って多階調印字を実現することができる。
In another ink-jet head according to the present invention, the control unit controls the switching by the switching unit to control the first piezoelectric body and the intermediate piezoelectric bodies that are subjected to shear mode deformation. Since the amount of ink ejected from the orifice is controlled, multi-tone printing can be realized by simple control.

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

【図1】 本発明の第1の実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an inkjet head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 従来のインクジェットヘッドの構成を示す斜
視図である。
FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration of a conventional inkjet head.

【図3】 従来のインクジェットヘッドの構成を示す断
面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional inkjet head.

【図4】 従来のインクジェットヘッドの構成を示す断
面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional inkjet head.

【図5】 第1の実施形態のインクジェットヘッドの構
成を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view illustrating a configuration of the inkjet head according to the first embodiment.

【図6】 第1の実施形態のインクジェットヘッドの構
成を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the inkjet head according to the first embodiment.

【図7】 第1の実施形態のインクジェットヘッドを駆
動する駆動系の構成を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a drive system that drives the inkjet head according to the first embodiment.

【図8】 第1の実施形態のインクジェットヘッドの通
常印字モードの動作を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an operation of the inkjet head according to the first embodiment in a normal print mode.

【図9】 第1の実施形態のインクジェットヘッドの強
調印字モードの動作を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an operation of the inkjet head according to the first embodiment in an emphasis print mode.

【図10】 第1の実施形態のインクジェットヘッドの
駆動時間と滴径の関係を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between a driving time and a droplet diameter of the inkjet head according to the first embodiment.

【図11】 第2の実施形態のインクジェットヘッドの
通常印字モードの動作を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating an operation of the inkjet head according to the second embodiment in a normal print mode.

【図12】 第2の実施形態のインクジェットヘッドの
強調印字モードの動作を示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating an operation of an ink jet head according to a second embodiment in an emphasis printing mode.

【図13】 第2の実施形態のインクジェットヘッドの
駆動時間と滴径の関係を示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship between a driving time and a droplet diameter of an inkjet head according to a second embodiment.

【図14】 第3の実施形態のインクジェットヘッドを
駆動する駆動系の構成を示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of a drive system that drives an inkjet head according to a third embodiment.

【図15】 第3の実施形態のインクジェットヘッドの
モード1の動作を示す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating an operation of a mode 1 of the inkjet head according to the third embodiment.

【図16】 第3の実施形態のインクジェットヘッドの
モード2の動作を示す断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating an operation of a mode 2 of the inkjet head according to the third embodiment.

【図17】 第3の実施形態のインクジェットヘッドの
モード6の動作を示す断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating an operation of a mode 6 of the inkjet head according to the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ベース圧電体、2、2' 凸部、5、6、7、5'、
6'、7' 中間圧電体、10、A、B、C、A'、B'、
C' 電極、11 天板、13 インク加圧室、16
オリフィス
1 Base piezoelectric body, 2, 2 'convex portion, 5, 6, 7, 5',
6 ', 7' intermediate piezoelectric body, 10, A, B, C, A ', B',
C 'electrode, 11 top plate, 13 ink pressurizing chamber, 16
Orifice

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅香 俊行 東京都港区芝浦4丁目11番地22号 株式会 社沖データ内 Fターム(参考) 2C057 AF39 AG12 AG45 AM03 AM15 AM18 AR16 BA03 BA14 CA01 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Toshiyuki Asaka 4-11-22 Shibaura, Minato-ku, Tokyo F-term in the offshore company data (reference) 2C057 AF39 AG12 AG45 AM03 AM15 AM18 AR16 BA03 BA14 CA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 櫛歯状の凹凸部を有し、アレイ方向に分
極された第1の圧電体と、 該第1の圧電体の凸部に、順次電極を介して設けられた
複数の中間圧電体と、 前記第1の圧電体の凹部及び中間圧電体により構成され
たインクの加圧室と、 該加圧室で加圧されたインクを噴射するためのオリフィ
スとを有することを特徴とするインクジェットヘッド。
1. A first piezoelectric body having a comb-shaped uneven portion and polarized in an array direction, and a plurality of intermediate members provided on the convex portion of the first piezoelectric body in sequence via electrodes. A piezoelectric body; a pressurizing chamber for ink constituted by a concave portion of the first piezoelectric body and an intermediate piezoelectric body; and an orifice for ejecting the ink pressurized in the pressurizing chamber. Inkjet head.
【請求項2】 前記各電極を開放とするか、あるいは各
電極を電圧源、接地電位に接続するか否かを切り換える
切り換え部と、 該切り換え部による切り換えを制御することによって、
前記第1の圧電体、前記各中間圧電体のうちのせん断モ
ード変形させるものを制御し、前記オリフィスから噴射
されるインクの量を制御する制御部を備えることを特徴
とする請求項1記載のインクジェットヘッド。
2. A switching unit for switching whether each of the electrodes is open or whether each electrode is connected to a voltage source or a ground potential, and controlling the switching by the switching unit.
2. The control device according to claim 1, further comprising a control unit configured to control one of the first piezoelectric body and the intermediate piezoelectric bodies that undergoes a shear mode deformation and control an amount of ink ejected from the orifice. 3. Ink jet head.
【請求項3】 前記制御部は、印刷条件によって前記イ
ンクの量を制御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。
3. The ink jet head according to claim 2, wherein the control unit controls the amount of the ink according to printing conditions.
【請求項4】 各々異なる電圧を発生する複数の前記電
圧源を備え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。
4. The ink jet head according to claim 2, further comprising a plurality of said voltage sources each generating a different voltage.
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