JP2000071453A - Driver for ink jet head and ink jet head equipped with driver - Google Patents
Driver for ink jet head and ink jet head equipped with driverInfo
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Abstract
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
ッド用駆動装置及びインクジェットヘッドに係り、特
に、圧電素子に電圧を印加することにより、同一のノズ
ルから異なる径のインク滴を吐出させることのできるイ
ンクジェットヘッド及びその駆動装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink-jet head driving device and an ink-jet head, and more particularly to an ink-jet head capable of ejecting ink droplets having different diameters from the same nozzle by applying a voltage to a piezoelectric element. The present invention relates to a head and a driving device thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、圧電素子の圧電効果を利用し
て圧力室を収縮または膨張させ、当該圧力室内のインク
をノズルから吐出するようにしたインクジェットヘッド
が知られている。この種のインクジェットヘッドでは、
圧電素子に対し異なるレベルの電圧を印加することによ
って、異なる径のインク滴を吐出可能とし、これによ
り、階調性の高い高品質な印刷を実現している。2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an ink jet head in which a pressure chamber is contracted or expanded by utilizing a piezoelectric effect of a piezoelectric element, and ink in the pressure chamber is ejected from a nozzle. In this type of inkjet head,
By applying different levels of voltage to the piezoelectric element, ink droplets of different diameters can be ejected, thereby realizing high quality printing with high gradation.
【０００３】例えば、特開平１０−８１０１２号公報に
は、図９に示すように、圧電素子に対して電圧値の大き
な第１パルス電圧V1と電圧値の小さな第２パルス電圧V2
とを選択的に印加することにより、同一のノズルから径
の異なるインク滴を吐出させるようにしたインクジェッ
トヘッドが開示されている。For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-81012 discloses that a first pulse voltage V1 having a large voltage value and a second pulse voltage V2 having a small voltage value are applied to a piezoelectric element as shown in FIG.
An ink jet head is disclosed in which ink droplets having different diameters are ejected from the same nozzle by selectively applying.
【０００４】しかし、径の大きなインク滴を吐出するた
めには、比較的高い電圧値のパルス電圧を圧電素子に印
加する必要がある。ところが、高電圧領域での電圧値の
制御は難しく、また、高電圧用の電気回路や電圧の昇圧
装置は高価である。そのため、電圧値の大小に基づいて
インク滴の径を調節するインクジェットヘッドの駆動装
置は、高価なものになっていた。そこで、特開平１０−
１５１７７０号公報では、図１０に示すように、電圧値
が一定の１または２以上のパルス電圧を印加することと
し、一印刷周期中に印加するパルス電圧の数を変更する
ことにより、径の異なるインク滴を吐出させる方法が提
案されている。However, in order to eject ink droplets having a large diameter, it is necessary to apply a pulse voltage having a relatively high voltage value to the piezoelectric element. However, it is difficult to control a voltage value in a high voltage region, and an electric circuit for high voltage and a voltage booster are expensive. Therefore, an ink-jet head drive device that adjusts the diameter of an ink droplet based on the magnitude of the voltage value has been expensive. Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open
In JP-A-151770, as shown in FIG. 10, one or two or more pulse voltages having a constant voltage value are applied, and the number of pulse voltages applied during one printing cycle is changed to change the diameter. A method for ejecting ink droplets has been proposed.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平１
０−１５１７７０号公報に開示されたインクジェットヘ
ッドでは、パルス電圧の数だけ圧電素子が周期的な変位
動作を繰り返すため、実際には大径のインク滴を安定し
て吐出することが困難であった。例えば、一印刷周期中
に５つのパルス電圧を印加する場合には、圧電素子は一
印刷周期中に５周期の変位動作を行うことになる。しか
し、図１１に示すように、圧電素子が一周期変位する毎
に、ノズルから吐出されたインク滴dは根本部がくびれ
た状態になる。そのため、５周期の変位動作を完了する
以前（例えば３周期目の変位を終了した時点等）に、イ
ンク滴の先端部分が慣性力によって飛散してしまい、イ
ンク滴が分断されて所定サイズのインク滴を形成するこ
とが困難であった。However, Japanese Patent Application Laid-Open No.
In the ink-jet head disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 0-151770, the piezoelectric element repeats a periodic displacement operation by the number of pulse voltages, so that it was actually difficult to stably eject a large-diameter ink droplet. . For example, when five pulse voltages are applied during one printing cycle, the piezoelectric element performs a displacement operation for five cycles during one printing cycle. However, as shown in FIG. 11, every time the piezoelectric element is displaced by one cycle, the ink droplet d discharged from the nozzle is in a state in which the root portion is narrowed. Therefore, before the displacement operation of five cycles is completed (for example, when the displacement of the third cycle is completed), the leading end of the ink droplet is scattered by inertia force, and the ink droplet is divided and the ink of a predetermined size is separated. It was difficult to form drops.
【０００６】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、パルス電圧を活用し
つつ、異なる径のインク滴を安定して吐出できるインク
ジェットヘッド及びその駆動装置を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an ink jet head capable of stably ejecting ink droplets of different diameters while utilizing a pulse voltage, and a driving device therefor. To provide.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、圧電素子を備えたアクチュエータを、パ
ルス電圧の印加開始時から遅れて変位させ、上記アクチ
ュエータの固有周期の１／４以下のパルス幅を有するパ
ルス電圧を有効利用することとした。In order to achieve the above object, the present invention provides an actuator having a piezoelectric element which is displaced with a delay from the start of application of a pulse voltage, thereby reducing the period of the actuator by one-fourth. A pulse voltage having the following pulse width is effectively used.
【０００８】具体的には、第１の発明は、圧電素子に電
圧を印加することにより該圧電素子を備えたアクチュエ
ータを変位させ、ノズルからインク滴を吐出させるイン
クジェットヘッド用駆動装置であって、上記アクチュエ
ータの一次固有周期の１／４未満のパルス幅を有し、第
１の径のインク滴を吐出させるための第１パルス電圧
と、該第１パルス電圧よりもパルス幅が長く、該第１の
径よりも大きな第２の径のインク滴を吐出させるための
第２パルス電圧とを少なくとも含む複数種類のパルス電
圧を出力自在なパルス電圧発生手段と、上記ノズルから
吐出されるインク滴の径が変更されるように、上記パル
ス電圧発生手段が出力する複数種類のパルス電圧のいず
れか一つを選択して上記圧電素子に印加するパルス電圧
印加手段とを備えていることとしたものである。More specifically, a first invention is a drive device for an ink jet head for discharging an ink droplet from a nozzle by displacing an actuator having the piezoelectric element by applying a voltage to the piezoelectric element, A first pulse voltage having a pulse width of less than 1/4 of a primary natural period of the actuator, a first pulse voltage for discharging an ink droplet having a first diameter, and a pulse width longer than the first pulse voltage; Pulse voltage generating means capable of outputting a plurality of types of pulse voltages including at least a second pulse voltage for discharging an ink droplet having a second diameter larger than the first diameter; Pulse voltage applying means for selecting one of a plurality of types of pulse voltages output by the pulse voltage generating means and applying the selected voltage to the piezoelectric element so that the diameter is changed. It is obtained by the Rukoto.
【０００９】上記事項により、パルス電圧発生手段は、
第１パルス電圧と第２パルス電圧とを含む複数種類のパ
ルス電圧を出力する。ここで、第１パルス電圧のパルス
幅はアクチュエータの固有周期の１／４未満であるの
で、アクチュエータの変位は、パルス幅に応じて異なる
ことになる。そのため、印加するパルス電圧のパルス幅
に応じてインク滴の吐出量が異なり、その径も異なるこ
とになる。そこで、比較的小さな第１の径のインク滴を
吐出させる場合には、パルス電圧印加手段は、パルス電
圧発生手段が発生した第１パルス電圧を選択し、当該第
１パルス電圧を圧電素子に印加する。これにより、アク
チュエータが変位動作を行い、ノズルから比較的小径の
インク滴が吐出される。その結果、用紙等の記録媒体に
小径のドットが印字されることになる。一方、比較的大
きな第２の径のインク滴を吐出させる場合には、パルス
電圧印加手段は、パルス電圧発生手段が発生した第２パ
ルス電圧を選択し、当該第２パルス電圧を圧電素子に印
加する。これにより、アクチュエータが変位動作を行
い、ノズルから比較的大径のインク滴が吐出される。そ
の結果、記録媒体に大径のドットが印字されることにな
る。このように、パルス電圧印加手段が複数種類のパル
ス電圧を選択的に圧電素子に印加することにより、吐出
前のインクが中途部分でくびれることなく、同一のノズ
ルから異なる径のインク滴が吐出されることになる。According to the above, the pulse voltage generating means is
A plurality of types of pulse voltages including a first pulse voltage and a second pulse voltage are output. Here, since the pulse width of the first pulse voltage is less than 1/4 of the natural period of the actuator, the displacement of the actuator differs according to the pulse width. Therefore, the ejection amount of the ink droplet differs according to the pulse width of the applied pulse voltage, and the diameter of the ink droplet also differs. Therefore, when ejecting an ink droplet having a relatively small first diameter, the pulse voltage applying means selects the first pulse voltage generated by the pulse voltage generating means and applies the first pulse voltage to the piezoelectric element. I do. As a result, the actuator performs a displacement operation, and a relatively small diameter ink droplet is ejected from the nozzle. As a result, small-diameter dots are printed on a recording medium such as paper. On the other hand, when discharging a relatively large ink droplet of the second diameter, the pulse voltage applying means selects the second pulse voltage generated by the pulse voltage generating means and applies the second pulse voltage to the piezoelectric element. I do. Accordingly, the actuator performs a displacement operation, and a relatively large diameter ink droplet is ejected from the nozzle. As a result, large-diameter dots are printed on the recording medium. As described above, the pulse voltage applying unit selectively applies a plurality of types of pulse voltages to the piezoelectric element, so that ink droplets having different diameters are ejected from the same nozzle without the ink before ejection being constricted at an intermediate portion. Will be.
【００１０】第２の発明は、圧電素子に電圧を印加する
ことにより該圧電素子を備えたアクチュエータを変位さ
せ、ノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘ
ッド用駆動装置であって、第１のパルス幅を有し、上記
アクチュエータに所定の第１変位を生じさせるための第
１パルス電圧と、該第１パルス電圧よりもパルス幅が長
く、該アクチュエータに該第１変位よりも大きな所定の
第２変位を生じさせるための第２パルス電圧とを少なく
とも含む電圧値の等しい複数種類のパルス電圧を出力自
在なパルス電圧発生手段と、上記アクチュエータの変位
を変更することにより上記ノズルから吐出するインク滴
の径が変更されるように、上記パルス電圧発生手段が出
力する複数種類のパルス電圧のいずれか一つを選択して
上記圧電素子に印加するパルス電圧印加手段とを備えて
いることとしたものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a driving device for an ink jet head for discharging an ink droplet from a nozzle by displacing an actuator provided with the piezoelectric element by applying a voltage to the piezoelectric element. A first pulse voltage for causing the actuator to generate a predetermined first displacement, and a predetermined second displacement having a pulse width longer than the first pulse voltage and larger than the first displacement. Pulse voltage generating means capable of outputting a plurality of types of pulse voltages having at least the same voltage value including at least a second pulse voltage for causing the pressure drop, and a diameter of an ink droplet ejected from the nozzle by changing the displacement of the actuator. So that any one of a plurality of types of pulse voltages output by the pulse voltage generating means is selected and printed on the piezoelectric element. Is obtained by the fact that a pulse voltage application means for.
【００１１】上記事項により、パルス電圧発生手段は、
第１パルス電圧と第２パルス電圧とを含む電圧値の等し
い複数種類のパルス電圧を出力する。比較的小径のイン
ク滴を吐出させる場合には、パルス電圧印加手段は、パ
ルス電圧発生手段が発生した第１パルス電圧を選択し、
当該第１パルス電圧を圧電素子に印加する。これによ
り、アクチュエータが第１変位を伴う変位動作を行い、
ノズルから比較的小径のインク滴が吐出される。その結
果、用紙等の記録媒体に小径のドットが印字されること
になる。一方、比較的大径のインク滴を吐出させる場合
には、パルス電圧印加手段は、パルス電圧発生手段が発
生した第２パルス電圧を選択し、当該第２パルス電圧を
圧電素子に印加する。これにより、アクチュエータが第
２変位を伴う変位動作を行い、ノズルから比較的大径の
インク滴が吐出される。その結果、記録媒体に大径のド
ットが印字されることになる。このように、パルス電圧
印加手段が電圧値の等しい複数種類のパルス電圧を選択
的に圧電素子に印加することにより、同一のノズルから
異なる径のインク滴が吐出されることになる。そして、
各パルス電圧の電圧値はすべて等しいため、駆動装置は
容易かつ安価に構成される。According to the above, the pulse voltage generating means includes:
A plurality of types of pulse voltages having the same voltage value including the first pulse voltage and the second pulse voltage are output. When ejecting ink droplets having a relatively small diameter, the pulse voltage applying means selects the first pulse voltage generated by the pulse voltage generating means,
The first pulse voltage is applied to the piezoelectric element. Thereby, the actuator performs the displacement operation with the first displacement,
A relatively small diameter ink droplet is ejected from the nozzle. As a result, small-diameter dots are printed on a recording medium such as paper. On the other hand, when ejecting ink droplets having a relatively large diameter, the pulse voltage applying means selects the second pulse voltage generated by the pulse voltage generating means and applies the second pulse voltage to the piezoelectric element. Accordingly, the actuator performs a displacement operation involving the second displacement, and a relatively large-diameter ink droplet is ejected from the nozzle. As a result, large-diameter dots are printed on the recording medium. As described above, the pulse voltage applying means selectively applies a plurality of types of pulse voltages having the same voltage value to the piezoelectric element, whereby ink droplets having different diameters are ejected from the same nozzle. And
Since all the pulse voltages have the same voltage value, the driving device is easily and inexpensively constructed.
【００１２】第３の発明は、圧電素子に電圧を印加する
ことにより該圧電素子を備えたアクチュエータを変位さ
せ、ノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘ
ッド用駆動装置であって、上記アクチュエータの一周期
の変位動作中に複数のパルス電圧を出力自在なパルス電
圧発生手段と、上記ノズルから吐出されるインク滴の径
が所定値になるように、上記アクチュエータの一周期の
変位動作中に上記パルス電圧発生手段から出力されるパ
ルス電圧の数を調節し、該パルス電圧を上記圧電素子に
印加するパルス電圧印加手段とを備えていることとした
ものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a driving apparatus for an ink jet head for discharging an ink droplet from a nozzle by displacing an actuator provided with the piezoelectric element by applying a voltage to the piezoelectric element. A pulse voltage generating means capable of outputting a plurality of pulse voltages during the displacement operation of the actuator, and the pulse voltage during one cycle of the displacement operation of the actuator so that the diameter of the ink droplet ejected from the nozzle becomes a predetermined value. Pulse voltage applying means for adjusting the number of pulse voltages output from the generating means and applying the pulse voltage to the piezoelectric element.
【００１３】上記事項により、パルス電圧発生手段は、
アクチュエータの一周期の変位動作中に複数のパルス電
圧を出力する。パルス電圧印加手段は、ノズルから吐出
するインク滴の径が所定値になるように、パルス電圧発
生手段が出力する複数のパルス電圧を圧電素子に印加す
る。その結果、アクチュエータはパルス数に応じた変位
量を伴う一周期の変位動作を行い、所定径のインク滴を
吐出する。According to the above, the pulse voltage generating means is
A plurality of pulse voltages are output during a one-cycle displacement operation of the actuator. The pulse voltage application unit applies a plurality of pulse voltages output by the pulse voltage generation unit to the piezoelectric element so that the diameter of the ink droplet ejected from the nozzle has a predetermined value. As a result, the actuator performs a one-cycle displacement operation with a displacement amount corresponding to the number of pulses, and ejects ink droplets of a predetermined diameter.
【００１４】第４の発明は、上記第３の発明において、
パルス電圧発生手段は、２以上のパルス電圧から成る第
１パルス電圧群と、１または２以上のパルス電圧から成
る第２パルス電圧群とを少なくとも含む複数種類のパル
ス電圧群を出力自在に構成され、パルス電圧印加手段
は、ノズルから吐出されるインク滴の径が変更されるよ
うに、上記パルス電圧発生手段が出力する複数種類のパ
ルス電圧群のいずれか一つを選択して上記アクチュエー
タの一周期の変位動作中に上記圧電素子に印加するよう
に構成されていることとしたものである。According to a fourth aspect, in the third aspect,
The pulse voltage generation means is configured to freely output a plurality of types of pulse voltage groups including at least a first pulse voltage group including two or more pulse voltages and a second pulse voltage group including one or more pulse voltages. The pulse voltage applying means selects one of a plurality of types of pulse voltage groups output by the pulse voltage generating means so that the diameter of the ink droplet ejected from the nozzle is changed, The piezoelectric element is applied to the piezoelectric element during a periodic displacement operation.
【００１５】上記事項により、吐出すべきインク滴の吐
出量に応じて、パルス電圧発生手段が複数種類のパルス
電圧群から所定のパルス電圧群を選択し、当該パルス電
圧群を圧電素子に印加する。その結果、アクチュエータ
は、印加されたパルス電圧群に含まれるパルス電圧の数
に応じた変位量を伴う変位動作を行い、当該変位量に応
じた径のインク滴を吐出することになる。従って、選択
するパルス電圧群を変更することにより、同一のノズル
から異なる径のインク滴が吐出されることになる。According to the above, the pulse voltage generating means selects a predetermined pulse voltage group from a plurality of types of pulse voltage groups and applies the pulse voltage group to the piezoelectric element in accordance with the discharge amount of the ink droplet to be discharged. . As a result, the actuator performs a displacement operation with a displacement amount corresponding to the number of pulse voltages included in the applied pulse voltage group, and ejects ink droplets having a diameter corresponding to the displacement amount. Therefore, by changing the pulse voltage group to be selected, ink droplets having different diameters are ejected from the same nozzle.
【００１６】第５の発明は、上記第４の発明において、
パルス電圧発生手段が出力する複数種類のパルス電圧群
は、インク滴の吐出速度が所定の一定値になるように設
定されているいることとしたものである。According to a fifth aspect, in the fourth aspect,
The plurality of types of pulse voltage groups output by the pulse voltage generation means are set so that the ink droplet ejection speed is set to a predetermined constant value.
【００１７】上記事項により、複数種類のパルス電圧群
のうちいずれのパルス電圧群を印加した場合であって
も、ノズルから吐出されるインク滴の吐出速度は所定の
一定値になる。従って、インク滴の径の違いによる着弾
位置のずれの発生が回避され、高品質の印刷が行われ
る。According to the above-mentioned matter, even when any one of a plurality of types of pulse voltage groups is applied, the ejection speed of the ink droplet ejected from the nozzle becomes a predetermined constant value. Accordingly, occurrence of displacement of the landing position due to the difference in the diameter of the ink droplet is avoided, and high quality printing is performed.
【００１８】第６の発明は、上記第５の発明において、
パルス電圧発生手段が出力する複数種類のパルス電圧群
は、アクチュエータの変位の増加時における各パルス電
圧の時間積分値の合計が、目標吐出速度に応じた所定値
になるように設定されていることとしたものである。According to a sixth aspect based on the fifth aspect,
The plurality of types of pulse voltage groups output by the pulse voltage generation means are set such that the sum of the time integrals of the respective pulse voltages when the displacement of the actuator increases becomes a predetermined value corresponding to the target ejection speed. It is what it was.
【００１９】上記事項により、アクチュエータの変位増
加時における複数のパルス電圧の間隔や各パルス幅を変
更等して、当該複数のパルス電圧の時間積分値の合計を
調節することにより、インク滴の吐出速度が調節される
ことになる。According to the above, the interval of a plurality of pulse voltages and the width of each pulse when the displacement of the actuator is increased are changed, and the total of the time integrals of the plurality of pulse voltages is adjusted to thereby discharge the ink droplet. The speed will be adjusted.
【００２０】第７の発明は、上記第３の発明において、
パルス電圧発生手段が出力する複数のパルス電圧は、ア
クチュエータの変位の減少時における各パルス電圧の時
間積分値の合計が、メニスカス振動を抑制するように設
定された所定値になるように設定されていることとした
ものである。According to a seventh aspect, in the third aspect,
The plurality of pulse voltages output by the pulse voltage generating means are set such that the sum of the time integral values of the respective pulse voltages when the displacement of the actuator is reduced becomes a predetermined value set so as to suppress meniscus vibration. It is what you have decided.
【００２１】上記事項により、インク滴の吐出直後、す
なわちアクチュエータの変位が減少する際に、複数のパ
ルス電圧の各時間積分値の合計が所定値であるようなパ
ルス電圧が印加され、アクチュエータの急激な変位動作
が緩和される。従って、インクのメニスカス振動が抑制
され、サテライトの発生等が防止される。その結果、高
品質の印刷が実行されることになる。According to the above, immediately after the ejection of the ink droplets, that is, when the displacement of the actuator is reduced, a pulse voltage is applied such that the sum of the respective time integrals of the plurality of pulse voltages is a predetermined value, and the actuator is rapidly moved. A large displacement operation is alleviated. Accordingly, meniscus vibration of the ink is suppressed, and generation of satellites and the like are prevented. As a result, high quality printing is performed.
【００２２】第８の発明は、上記第３〜第７のいずれか
一の発明において、パルス電圧発生手段は、電圧値が等
しくかつパルス幅の異なる複数のパルス電圧を出力する
ように構成されていることとしたものである。In an eighth aspect based on any one of the third to seventh aspects, the pulse voltage generating means is configured to output a plurality of pulse voltages having the same voltage value and different pulse widths. It is what you have decided.
【００２３】上記事項により、パルス電圧の電圧値の制
御が不要となるので、パルス電圧発生手段が容易かつ安
価に構成されることになる。According to the above, since the control of the voltage value of the pulse voltage becomes unnecessary, the pulse voltage generating means can be configured easily and inexpensively.
【００２４】第９の発明は、上記第３〜第７のいずれか
一の発明において、パルス電圧発生手段は、電圧値が等
しくかつパルス幅が等しい複数のパルス電圧を出力する
ように構成されていることとしたものである。In a ninth aspect based on any one of the third to seventh aspects, the pulse voltage generating means is configured to output a plurality of pulse voltages having the same voltage value and the same pulse width. It is what you have decided.
【００２５】上記事項により、パルス電圧の電圧値及び
パルス幅の制御が不要となるので、パルス電圧発生手段
が極めて容易かつ安価に構成されることになる。According to the above-mentioned matter, the control of the voltage value and the pulse width of the pulse voltage becomes unnecessary, so that the pulse voltage generating means can be configured extremely easily and inexpensively.
【００２６】第１０の発明は、上記第１、２または４の
いずれか一の発明において、アクチュエータの各周期の
変位動作における最終の印加パルス電圧の印加終了時が
所定の一定周期となるように、パルス電圧発生手段のパ
ルス電圧の出力開始時を調節する開始時調節手段を備え
ていることとしたものである。According to a tenth invention, in any one of the first, second and fourth inventions, the application of the final applied pulse voltage in the displacement operation of each cycle of the actuator is completed at a predetermined fixed cycle. And a start time adjusting means for adjusting the start time of the output of the pulse voltage of the pulse voltage generating means.
【００２７】上記事項により、パルス電圧発生手段が出
力するパルス電圧は一定の周期で終了するため、パルス
電圧の種類に拘わらず、パルス電圧の印加終了時に基づ
いて、その後の処理を進めることができる。According to the above, since the pulse voltage output from the pulse voltage generation means ends at a constant cycle, subsequent processing can be advanced based on the end of application of the pulse voltage regardless of the type of the pulse voltage. .
【００２８】第１１の発明は、上記第１〜第１０のいず
れか一の発明において、パルス電圧発生手段は、矩形パ
ルス電圧を出力するように構成されていることとしたも
のである。According to an eleventh aspect, in any one of the first to tenth aspects, the pulse voltage generating means is configured to output a rectangular pulse voltage.
【００２９】上記事項により、パルス電圧発生手段が簡
易かつ安価に構成されることになる。According to the above, the pulse voltage generating means can be configured simply and inexpensively.
【００３０】第１２の発明は、インクジェットヘッドで
あって、上記第１〜第１１のいずれか一の発明に係るイ
ンクジェットヘッドの駆動装置と、薄さが０．５μｍ〜
５．０μｍの薄膜ＰＺＴから成る圧電素子を有するアク
チュエータとを備えていることとしたものである。According to a twelfth aspect, there is provided an ink-jet head, wherein the driving device of the ink-jet head according to any one of the first to eleventh aspects has a thickness of 0.5 μm or less.
An actuator having a piezoelectric element made of a 5.0 μm thin film PZT.
【００３１】上記事項により、アクチュエータは電圧印
加開始時から遅れて変位しやすくなり、上記第１〜第１
１の発明が容易に実現される。According to the above, the actuator is easily displaced with a delay from the start of voltage application, and the first to first actuators are displaced.
The first invention is easily realized.
【００３２】第１３の発明は、インクジェットヘッドで
あって、上記第１〜第１１のいずれか一の発明に係るイ
ンクジェットヘッドの駆動装置と、一次の固有振動数が
５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚであるアクチュエータとを備
えていることとしたものである。A thirteenth invention is directed to an ink-jet head, comprising: the ink-jet head driving device according to any one of the first to eleventh inventions; and an actuator having a primary natural frequency of 50 kHz to 500 kHz. It has been prepared.
【００３３】上記事項により、アクチュエータは電圧印
加開始時から遅れて変位しやすくなり、上記第１〜第１
１の発明が容易に実現される。According to the above, the actuator is easily displaced with a delay from the start of voltage application, and the first to first actuators are displaced.
The first invention is easily realized.
【００３４】[0034]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００３５】＜第１実施形態＞図１〜図３に示すよう
に、本実施形態に係るインクジェットヘッド1は、いわ
ゆるたわみ振動型の圧電素子13を用いたインクジェット
ヘッドである。すなわち、インクジェットヘッド1は、
圧電素子13に電圧を印加することによって当該圧電素子
13にたわみ変形を行わせて圧力室4を収縮または膨張さ
せ、これに伴う圧力室4の圧力変化によって、ノズル開
口2からインク滴を吐出するものである。<First Embodiment> As shown in FIGS. 1 to 3, an ink jet head 1 according to the present embodiment is an ink jet head using a so-called flexural vibration type piezoelectric element 13. FIG. That is, the inkjet head 1
By applying a voltage to the piezoelectric element 13, the piezoelectric element
The pressure chamber 4 contracts or expands by causing the 13 to bend and deform, and an ink drop is ejected from the nozzle opening 2 by a change in the pressure of the pressure chamber 4 accompanying this.
【００３６】−インクジェットヘッド1の構成− インクジェットヘッド1は、イエローヘッド、マゼンダ
ヘッド、シアンヘッド、及びブラックヘッドの合計４色
のヘッドを備え、各ヘッドからそれぞれの色のインク滴
を吐出するように構成されている。図１は、一色分のイ
ンクを吐出する一ヘッドの部分平面図である。-Configuration of Inkjet Head 1-The inkjet head 1 is provided with a total of four color heads of a yellow head, a magenta head, a cyan head, and a black head, and ejects ink droplets of each color from each head. It is configured. FIG. 1 is a partial plan view of one head that ejects one color ink.
【００３７】図１に示すように、インクジェットヘッド
1の各ヘッドは、副走査方向（図１に示すＹ方向）に互
いに所定間隔を存して配設された６４個のノズル開口2
を備えている。インクジェットヘッド1は図示しないキ
ャリッジに取り付けられ、当該キャリッジと共に主走査
方向（図１に示すＸ方向）へ移動しつつ、所定の印刷周
期毎に各ノズル開口2から小径または大径のインク滴を
吐出して記録を行う。As shown in FIG.
Each head has 64 nozzle openings 2 arranged at a predetermined interval from each other in the sub-scanning direction (Y direction shown in FIG. 1).
It has. The inkjet head 1 is mounted on a carriage (not shown), and ejects small or large diameter ink droplets from each nozzle opening 2 at a predetermined printing cycle while moving in the main scanning direction (X direction shown in FIG. 1) together with the carriage. And record.
【００３８】圧力室4は、各ノズル開口2に対し一つづつ
設けられ、インクジェットヘッド1の内部に区画形成さ
れている。圧力室4は主走査方向に延びる長溝状に形成
され、隣り合う圧力室4と平行に配設されている。各ノ
ズル開口2は、各圧力室4の右端部に形成されている。ヘ
ッド１の内部における圧力室4の左側には、副走査方向
にわたって延びるインク供給室3が区画形成されてい
る。インク供給室3と各圧力室4との間にはインク供給路
5がそれぞれ形成され、インク供給室3と各圧力室4とは
上記インク供給路5を通じて連通している。The pressure chambers 4 are provided one by one for each nozzle opening 2, and are defined inside the ink jet head 1. The pressure chamber 4 is formed in a long groove shape extending in the main scanning direction, and is provided in parallel with the adjacent pressure chamber 4. Each nozzle opening 2 is formed at the right end of each pressure chamber 4. On the left side of the pressure chamber 4 inside the head 1, an ink supply chamber 3 extending in the sub-scanning direction is defined. Ink supply path between ink supply chamber 3 and each pressure chamber 4
5 are formed, and the ink supply chamber 3 and each pressure chamber 4 communicate with each other through the ink supply path 5.
【００３９】図２に示すように、インクジェットヘッド
1は、ノズル開口2が形成されたノズルプレート6と、圧
力室4及びインク供給路5を区画形成する区画壁7と、ア
クチュエータ10とが順に積層されて構成されている。ノ
ズルプレート6は厚さ２０μｍのポリイミド板、区画壁7
はステンレスのラミネート板（厚さ２８０μｍ）によっ
てそれぞれ形成されている。図３及び図４に誇張して示
すように、アクチュエータ10は、振動板11、圧電素子13
及び個別電極14が順に積層されて構成されている。振動
板11は、２μｍのクロム（Ｃｒ）で形成されており、共
通電極としても機能する。圧電素子13は、超薄型の圧電
素子であり、具体的には３μｍのＰＺＴ（ジルコル酸チ
タン酸鉛）で形成されている。また、圧電素子13が超薄
型であることから、アクチュエータ10の全体も、従来に
比べて極めて薄く構成されている。具体的には、個別電
極14が０．１μｍの白金（Ｐｔ）電極で形成されている
ことから、アクチュエータ10の全体の厚さは、約５μｍ
程度になっている。このため、本インクジェットヘッド
1のアクチュエータ10は、厚さ９μｍ以上の従来のアク
チュエータに比べて、たわみ剛性が低く、一次の固有振
動数が低い。言い換えると、従来のアクチュエータに比
べて、一次の固有周期が長い。なお、ここで言うアクチ
ュエータの一次固有振動数とは、厳密に言うと、圧力室
4内に存在するインクを含んだ系の一次固有振動数であ
る。As shown in FIG.
1 includes a nozzle plate 6 in which a nozzle opening 2 is formed, a partition wall 7 for partitioning and forming a pressure chamber 4 and an ink supply path 5, and an actuator 10 which are sequentially stacked. Nozzle plate 6 is a polyimide plate with a thickness of 20 μm, partition wall 7
Are each formed by a stainless laminated plate (thickness: 280 μm). 3 and FIG. 4, the actuator 10 includes a diaphragm 11 and a piezoelectric element 13.
And the individual electrodes 14 are sequentially laminated. Diaphragm 11 is made of 2 μm chromium (Cr) and also functions as a common electrode. The piezoelectric element 13 is an ultra-thin piezoelectric element, and is specifically formed of 3 μm PZT (lead zirconate titanate). Further, since the piezoelectric element 13 is ultra-thin, the entire actuator 10 is configured to be extremely thin as compared with the related art. Specifically, since the individual electrode 14 is formed of a 0.1 μm platinum (Pt) electrode, the overall thickness of the actuator 10 is about 5 μm.
It is about. For this reason, the inkjet head
The first actuator 10 has lower flexural rigidity and lower primary natural frequency than a conventional actuator having a thickness of 9 μm or more. In other words, the primary natural period is longer than that of the conventional actuator. Note that the primary natural frequency of the actuator referred to here is, strictly speaking, a pressure chamber.
This is the primary natural frequency of the system containing the ink present in 4.
【００４０】なお、アクチュエータ10は、パルス電圧の
印加開始時から遅れて変位するように構成されていれば
よいが、特に、その一次固有振動数が５０ｋＨｚ以上か
つ５００ｋＨｚ以下に構成されていることが好ましく、
さらには、１５０ｋＨｚ以上かつ２５０ｋＨｚ以下に構
成されていることがより一層好ましい。本実施形態で
は、アクチュエータ10の一次固有振動数は約２００ｋＨ
ｚである。The actuator 10 may be configured to be displaced with a delay from the start of application of the pulse voltage. In particular, the actuator 10 may be configured to have a primary natural frequency of 50 kHz or more and 500 kHz or less. Preferably
Further, it is more preferable that the frequency is set to be 150 kHz or more and 250 kHz or less. In the present embodiment, the primary natural frequency of the actuator 10 is approximately 200 kHz.
z.
【００４１】また、圧電素子13の薄さは０．５μｍ以上
かつ５μｍ以下が好ましく、２μｍ以上かつ４μｍ以下
がより一層好ましい。The thickness of the piezoelectric element 13 is preferably 0.5 μm or more and 5 μm or less, more preferably 2 μm or more and 4 μm or less.
【００４２】−駆動装置20の構成− 次に、図５のブロック図を参照しながら、駆動装置20の
構成を説明する。駆動装置20は、ＣＰＵから成る制御部
21と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲ
ＯＭ22と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ23と、記録
用紙の紙送りを行う搬送モータ26やキャリッジモータ28
を駆動するためのモータ制御回路24と、印刷データを受
信するデータ受信回路29と、駆動信号部30とを備えてい
る。モータ制御回路24と搬送モータ26との間及びモータ
制御回路24とキャリッジモータ28との間には、それぞれ
ドライバ25,27が設けられている。Next, the configuration of the driving device 20 will be described with reference to the block diagram of FIG. The driving device 20 is a control unit including a CPU.
21 and R which stores routines for various data processing, etc.
An OM 22, a RAM 23 for storing various data, and a transport motor 26 and a carriage motor 28 for feeding the recording paper.
A motor control circuit 24 for driving the printer, a data receiving circuit 29 for receiving print data, and a drive signal unit 30 are provided. Drivers 25 and 27 are provided between the motor control circuit 24 and the transport motor 26 and between the motor control circuit 24 and the carriage motor 28, respectively.
【００４３】駆動信号部30は、大径のインク滴を吐出さ
せるための第１パルス電圧と、小径のインク滴を吐出さ
せるための第２パルス電圧とを発生するように構成され
た回路である。図６に示すように、第１パルス電圧P1及
び第２パルス電圧P2はいずれも矩形パルス電圧であり、
互いの電圧値は等しいが、パルス幅は異なっている。具
体的には、第２パルス電圧P2のパルス幅Ｗ2＝ｔE−ｔ2
は、第１パルス電圧P1のパルス幅Ｗ1＝ｔE−ｔ1よりも
長い。本実施形態では、第１パルス電圧P1は約５ｐｌの
インク滴を吐出するように設定され、第２パルス電圧P2
は約１５ｐｌのインク滴を吐出するように設定されてい
る。The drive signal section 30 is a circuit configured to generate a first pulse voltage for discharging a large diameter ink droplet and a second pulse voltage for discharging a small diameter ink droplet. . As shown in FIG. 6, both the first pulse voltage P1 and the second pulse voltage P2 are rectangular pulse voltages,
The voltage values are equal, but the pulse widths are different. Specifically, the pulse width W 2 of the second pulse voltage P2 = t E −t 2
Is longer than the pulse width W 1 = t E -t 1 of the first pulse voltage P1. In the present embodiment, the first pulse voltage P1 is set so as to eject approximately 5 pl of ink droplets, and the second pulse voltage P2
Is set to eject an ink droplet of about 15 pl.
【００４４】図５に示すように、駆動信号部30は、第１
パルス信号開始回路31、第２パルス信号開始回路32、第
１パルス信号発生回路33、第２パルス信号発生回路34、
選択回路35a,35b,35c,…、及び増幅回路36a,36b,36c,…
を備えている。パルス信号開始回路31,32は、本発明で
言うところの「開始時調節手段」に対応し、パルス信号
発生回路33,34は、本発明で言うところの「パルス電圧
発生手段」に対応し、選択回路35a,35b,35c,…及び増幅
回路36a,36b,36c,…は、本発明で言うところの「パルス
電圧印加手段」に対応する。As shown in FIG. 5, the drive signal section 30 includes a first
A pulse signal start circuit 31, a second pulse signal start circuit 32, a first pulse signal generation circuit 33, a second pulse signal generation circuit 34,
The selection circuits 35a, 35b, 35c,... And the amplification circuits 36a, 36b, 36c,.
It has. The pulse signal start circuits 31 and 32 correspond to “start time adjusting means” according to the present invention, and the pulse signal generating circuits 33 and 34 correspond to “pulse voltage generating means” according to the present invention. The selection circuits 35a, 35b, 35c,... And the amplification circuits 36a, 36b, 36c,... Correspond to "pulse voltage application means" in the present invention.
【００４５】第１パルス信号開始回路31は、第１パルス
電圧の発生開始時間になると所定の第１信号を出力する
回路であり、第２パルス信号開始回路32は、第２パルス
電圧の発生開始時間になると所定の第２信号を出力する
回路である。両パルス電圧P1,P2の発生開始時間は、パ
ルス幅の異なる第１パルス電圧P1及び第２パルス電圧P2
の印加終了時ｔEが共に等しくなるように、第２パルス
電圧P2の発生開始時間が第１パルス電圧P1の発生開始時
間よりも遅く設定されている。The first pulse signal start circuit 31 is a circuit that outputs a predetermined first signal when the first pulse voltage generation start time comes, and the second pulse signal start circuit 32 starts generating the second pulse voltage. It is a circuit that outputs a predetermined second signal when the time comes. The generation start time of both pulse voltages P1 and P2 is determined by the first pulse voltage P1 and the second pulse voltage P2 having different pulse widths.
The generation start time of the second pulse voltage P2 is set to be later than the generation start time of the first pulse voltage P1 so that the application end times t E are equal.
【００４６】第１パルス信号発生回路33は、第１パルス
信号開始回路31から上記第１信号を入力すると第１パル
ス電圧P1を発生する回路である。同様に、第２パルス信
号発生回路34は、第２パルス信号開始回路32から上記第
２信号を入力すると第２パルス電圧P2を発生する回路で
ある。The first pulse signal generation circuit 33 is a circuit that generates the first pulse voltage P1 when the first signal is input from the first pulse signal start circuit 31. Similarly, the second pulse signal generation circuit 34 is a circuit that generates the second pulse voltage P2 when the second signal is input from the second pulse signal start circuit 32.
【００４７】選択回路35a,35b,35c,…は、第１パルス信
号発生回路33からの第１パルス電圧P1、及び第２パルス
信号発生回路34からの第２パルス電圧P2を、選択的に各
圧電素子13a,13b,13c,…に印加するための回路であり、
各印刷周期毎に、吐出すべきインク滴の大きさに応じて
第１パルス電圧P1または第２パルス電圧P2のいずれかを
選択するように構成されている。増幅回路36a,36b,36c,
…はパルス電圧を増幅して各圧電素子13a,13b,13c,…に
供給する回路であり、選択回路35a,35b,35c,…と圧電素
子13a,13b,13c,…との間にそれぞれ設けられている。The selection circuits 35a, 35b, 35c,... Selectively output the first pulse voltage P1 from the first pulse signal generation circuit 33 and the second pulse voltage P2 from the second pulse signal generation circuit 34, respectively. A circuit for applying to the piezoelectric elements 13a, 13b, 13c,...
Each of the printing cycles is configured to select either the first pulse voltage P1 or the second pulse voltage P2 according to the size of the ink droplet to be ejected. Amplifier circuits 36a, 36b, 36c,
… Is a circuit for amplifying the pulse voltage and supplying the amplified voltage to each of the piezoelectric elements 13a, 13b, 13c,... Provided between the selection circuits 35a, 35b, 35c, and the piezoelectric elements 13a, 13b, 13c,. Have been.
【００４８】−パルス電圧とアクチュエータ10の変位と
の関係− 次に、パルス電圧とアクチュエータ10の変位との関係を
説明する。上述したように、本インクジェットヘッド1
のアクチュエータ10は、従来に比べて極めて薄型である
ことから、一次の固有振動数が小さい。そのため、従来
のアクチュエータは印加パルス電圧に瞬時に追従して変
位していたが、本アクチュエータ10は、パルス電圧の印
加開始時から遅れて変位することになる。なお、ここで
は、圧力室4を収縮させる方向に変位することを「正方
向の変位」、圧力室4を膨張させる方向に変位すること
を「負方向の変位」ということとする。従って、図２に
おいて、下方向への変位が正方向の変位に対応し、上方
向の変位が負方向の変位に対応する。Next, the relationship between the pulse voltage and the displacement of the actuator 10 will be described. As described above, the present inkjet head 1
Since the actuator 10 is extremely thin compared to the related art, the primary natural frequency is small. Therefore, the conventional actuator is instantaneously displaced following the applied pulse voltage, but the present actuator 10 is displaced with a delay from the start of the pulse voltage application. Here, displacement in the direction of contracting the pressure chamber 4 is referred to as “positive displacement”, and displacement in the direction of expanding the pressure chamber 4 is referred to as “displacement in the negative direction”. Accordingly, in FIG. 2, a downward displacement corresponds to a positive displacement, and an upward displacement corresponds to a negative displacement.
【００４９】図６（ｂ）に示すように、パルス電圧のパ
ルス幅Ｗ２がアクチュエータ10の一次の固有周期λ（固
有振動数の逆数。以下、単に「固有周期」と称する）の
１／４以上の場合は、一点鎖線で示すアクチュエータ10
の変位は、パルス電圧印加後λ／４の時点で電圧Ｖに対
応した第２変位Ｌ２に達し、その後、パルス電圧の印加
が終了するまで振動する。一方、図６（ａ）に示すよう
に、パルス幅Ｗ１が固有周期λの１／４未満の場合は、
アクチュエータ10は電圧Ｖに対応した第２変位Ｌ２にま
では変位せず、第２変位Ｌ２よりも小さな第１変位Ｌ１
だけ変位することになる。つまり、固有振動数の大きな
従来のアクチュエータでは、その変位量は、印加パルス
電圧の電圧値によって一義的に定まっていた。そのた
め、従来は、上記変位量を印加電圧の電圧値を変更する
ことにより調節していた。これに対し、本実施形態で
は、アクチュエータ10の変位量はパルス電圧の電圧値だ
けでは定まらず、パルス幅によっても異なってくる。そ
こで、本実施形態では、パルス電圧の電圧値は一定と
し、パルス幅を変更することにより、アクチュエータ10
の変位量を調節することとしている。As shown in FIG. 6B, the pulse width W2 of the pulse voltage is equal to or more than １ ／ of the primary natural period λ (reciprocal of the natural frequency; hereinafter simply referred to as “natural period”) of the actuator 10. In the case of, the actuator 10 indicated by the chain line
Reaches a second displacement L2 corresponding to the voltage V at a time point of λ / 4 after the application of the pulse voltage, and thereafter vibrates until the application of the pulse voltage is completed. On the other hand, as shown in FIG. 6A, when the pulse width W1 is less than １ ／ of the natural period λ,
The actuator 10 does not displace to the second displacement L2 corresponding to the voltage V, and the first displacement L1 is smaller than the second displacement L2.
Only displacement. That is, in the conventional actuator having a large natural frequency, the displacement amount is uniquely determined by the voltage value of the applied pulse voltage. Therefore, conventionally, the displacement amount has been adjusted by changing the voltage value of the applied voltage. On the other hand, in the present embodiment, the displacement amount of the actuator 10 is not determined only by the voltage value of the pulse voltage, but also varies depending on the pulse width. Therefore, in the present embodiment, the voltage value of the pulse voltage is fixed, and the pulse width is changed so that the actuator 10
The amount of displacement is adjusted.
【００５０】また、本実施形態では、以下の理由によ
り、第１パルス電圧P1の印加終了時ｔEは、印加開始時
ｔ１からλ／４よりも遅い時間に設定されている。すな
わち、アクチュエータ10を第２変位Ｌ２にまで変位させ
るのであれば、印加パルス電圧のパルス幅はλ／４で十
分である。しかし、本アクチュエータ10は固有振動数が
小さいことから、λ／４の時点で電圧の印加を終了する
と、圧電素子13は第２変位Ｌ２の位置から振動すること
になり、その振幅が大きくなってしまう。圧電素子13の
振幅が大きいと、ノズル開口2におけるインクのメニス
カス振動が大きくなる。そこで、本実施形態では、固有
周期λの１／４を越えてもパルス信号を印加し続け、圧
電素子13の変位が第２変位Ｌ２よりも小さくなった時点
で印加を終了することにしている。このことにより、パ
ルス信号を印加し続けた分、圧電素子13は変位の小さな
時点から振動を始めることになり、圧電素子13の振動が
抑制されて、インクのメニスカスは安定することにな
る。In the present embodiment, the time t E at the end of application of the first pulse voltage P1 is set to a time later than λ / 4 from the time t1 at the start of application for the following reason. That is, if the actuator 10 is displaced to the second displacement L2, the pulse width of the applied pulse voltage is sufficiently λ / 4. However, since the natural frequency of the actuator 10 is small, when the application of the voltage is terminated at the time of λ / 4, the piezoelectric element 13 vibrates from the position of the second displacement L2, and the amplitude increases. I will. When the amplitude of the piezoelectric element 13 is large, meniscus vibration of the ink in the nozzle opening 2 increases. Therefore, in the present embodiment, the pulse signal is continuously applied even if it exceeds 1/4 of the natural period λ, and the application is terminated when the displacement of the piezoelectric element 13 becomes smaller than the second displacement L2. . As a result, the piezoelectric element 13 starts to vibrate from a point where the displacement is small due to the continuous application of the pulse signal, so that the vibration of the piezoelectric element 13 is suppressed and the meniscus of the ink is stabilized.
【００５１】なお、パルス信号の印加終了時点は固有周
期λの１／４よりも遅ければよいが、アクチュエータ10
の変位曲線の増加率が低下する時点（図６（ｂ）の点Ｂ
〜点Ｄ間）、つまり変位曲線の２階微分の値が正である
時点がより好ましい。この場合は、アクチュエータ10の
変位自体が相対的に小さく、さらに、変位速度が増加す
る傾向にあるからである。振動は変位が減少する方向、
すなわち負方向の変位から始まるため、変位速度が増加
する傾向にあると、振動の初速度は小さくなる。It is sufficient that the pulse signal application end point is later than 1/4 of the natural period λ.
At the time when the rate of increase of the displacement curve of FIG.
To point D), that is, the point in time when the value of the second derivative of the displacement curve is positive. In this case, the displacement of the actuator 10 itself is relatively small, and the displacement speed tends to increase. Vibration is the direction in which the displacement decreases,
That is, since the displacement starts in the negative direction, if the displacement speed tends to increase, the initial speed of the vibration decreases.
【００５２】また、変位曲線がいったん減少してから再
び増加し始める時点（点Ｃ〜点Ｄ間）も好ましい。この
場合もアクチュエータ10の変位自体が相対的に小さく、
さらに、アクチュエータ10は変位が増加する傾向にある
からである。より好適には、アクチュエータ10の変位速
度がゼロになる時点（点Ｄ）、すなわち、減少した変位
が再び増加する直前が望ましい。この場合、アクチュエ
ータ10の変位速度がゼロであることに加え、振動中のア
クチュエータ10の変位が最小となるからである。本実施
形態の第２パルス電圧P2では、アクチュエータ10の変位
速度がゼロになる時点でパルス信号の印加を終了するこ
ととしている。It is also preferable that the displacement curve once decreases and then starts increasing again (between points C and D). Also in this case, the displacement itself of the actuator 10 is relatively small,
Further, this is because the displacement of the actuator 10 tends to increase. More preferably, it is desirable that the displacement speed of the actuator 10 becomes zero (point D), that is, immediately before the decreased displacement increases again. In this case, the displacement speed of the actuator 10 during vibration is minimized in addition to the displacement speed of the actuator 10 being zero. With the second pulse voltage P2 of the present embodiment, the application of the pulse signal ends when the displacement speed of the actuator 10 becomes zero.
【００５３】−駆動装置20の動作− 次に、図５及び図７を参照しながら、大径のインク滴
（以下、「大インク滴」と称する）と小径のインク滴
（以下、「小インク滴」と称する）とを適宜選択して吐
出することにより、記録用紙に多階調表現を行うインク
ジェットヘッド1の駆動方法の一例を説明する。-Operation of Drive Unit 20- Next, referring to FIGS. 5 and 7, a large-diameter ink droplet (hereinafter, referred to as a "large ink droplet") and a small-diameter ink droplet (hereinafter, referred to as a "small ink droplet"). An example of a driving method of the inkjet head 1 that performs multi-tone expression on recording paper by appropriately selecting and discharging droplets will be described.
【００５４】図７（ａ）は第１圧電素子13aに印加され
るパルス電圧群、図７（ｂ）は第２圧電素子13bに印加
されるパルス電圧群を示す。所定の印刷周期ｔｃ毎にイ
ンク滴が吐出されるように、パルス電圧群の各パルス電
圧は、印刷周期ｔｃ毎に印加される。第２パルス電圧P2
は、各印刷周期の開始時から印加され始め、所定の終了
時ｔEまで印加される。一方、第１パルス電圧P1は、印
刷周期の開始時から所定時間ｔ１経過時に印加され始
め、上記終了時ｔEまで印加される。つまり、第１パル
ス電圧P1と第２パルス電圧P2とは、パルス幅が異なる
が、終了時点は等しい。FIG. 7A shows a pulse voltage group applied to the first piezoelectric element 13a, and FIG. 7B shows a pulse voltage group applied to the second piezoelectric element 13b. Each pulse voltage of the pulse voltage group is applied every printing cycle tc so that ink droplets are ejected every predetermined printing cycle tc. Second pulse voltage P2
Is applied from the start of each printing cycle and is applied until a predetermined end time t E. Meanwhile, the first pulse voltage P1 is started to be applied from the start of the printing cycle at a predetermined time t1 has elapsed, is applied to the end time t E. That is, the first pulse voltage P1 and the second pulse voltage P2 have different pulse widths, but have the same end point.
【００５５】図５に示すデータ受信回路29が画像データ
を受信すると、制御部21がＲＯＭ22に記憶された処理ル
ーチンを参照しながら、モータ制御回路24を介して搬送
モータ26及びキャリッジモータ28を制御する。第１パル
ス信号発生回路33及び第２パルス信号発生回路34は、そ
れぞれ第１パルス電圧P1及び第２パルス電圧P2を発生す
る。制御部21は、また、上記画像データに基づいて、各
選択回路35a,35b,35c,…に選択すべきパルス電圧の情報
を出力する。When the data receiving circuit 29 shown in FIG. 5 receives the image data, the control section 21 controls the transport motor 26 and the carriage motor 28 via the motor control circuit 24 while referring to the processing routine stored in the ROM 22. I do. The first pulse signal generation circuit 33 and the second pulse signal generation circuit 34 generate a first pulse voltage P1 and a second pulse voltage P2, respectively. The control unit 21 also outputs information on a pulse voltage to be selected to each of the selection circuits 35a, 35b, 35c,... Based on the image data.
【００５６】各選択回路35a,35b,35c,…は、上記情報に
基づいて、第１パルス電圧P1または第２パルス電圧P2の
いずれか一つを各増幅回路36a,36b,36c,…に出力する。
各増幅回路36a,36b,36c,…は、入力されたパルス電圧を
増幅して、各圧電素子13a,13b,13c,…に印加する。Each of the selection circuits 35a, 35b, 35c,... Outputs one of the first pulse voltage P1 and the second pulse voltage P2 to each of the amplification circuits 36a, 36b, 36c,. I do.
Each of the amplifier circuits 36a, 36b, 36c,... Amplifies the input pulse voltage and applies it to each of the piezoelectric elements 13a, 13b, 13c,.
【００５７】その結果、図７（ａ）に示すように、第１
圧電素子13aには、第２パルス電圧P2、第２パルス電圧P
2、第１パルス電圧P1、…の順にパルス電圧が印加され
るので、第１圧電素子13aに対応する第１ノズルから
は、大インク滴、大インク滴、小インク滴、…の順にイ
ンク滴が吐出される。一方、第２圧電素子13bには、第
２パルス電圧P2、第１パルス電圧P1、第１パルス電圧P
1、…の順にパルス電圧が印加されるので、第２圧電素
子13bに対応する第２ノズルからは、大インク滴、小イ
ンク滴、小インク滴、…の順にインク滴が吐出される。As a result, as shown in FIG.
The piezoelectric element 13a has a second pulse voltage P2 and a second pulse voltage P
2. Since the pulse voltages are applied in the order of the first pulse voltages P1,..., The first nozzle corresponding to the first piezoelectric element 13a outputs large ink drops, large ink drops, small ink drops,. Is discharged. On the other hand, the second piezoelectric element 13b has a second pulse voltage P2, a first pulse voltage P1, and a first pulse voltage P1.
Since pulse voltages are applied in the order of 1,..., Ink droplets are ejected from the second nozzle corresponding to the second piezoelectric element 13b in the order of large ink droplet, small ink droplet, small ink droplet,.
【００５８】−第１実施形態の効果−以上のように、第
１実施形態によれば、異なるパルス幅を有する第１パル
ス電圧P1と第２パルス電圧P2とを圧電素子13に対し選択
的に印加することにより、同一のノズルから大インク滴
と小インク滴とを選択的に吐出させることができる。ま
た、印加するパルス電圧のパルス幅を調節することによ
り、様々な径のインク滴を吐出させることが可能とな
る。従って、インク滴の大きさに応じて印加電圧の電圧
値を調節する必要がないので、電圧値を調節するための
複雑な制御が不要である。そのため、駆動装置20は簡易
かつ安価に構成されており、多階調の記録を容易に実行
することができる。According to the first embodiment, the first pulse voltage P1 and the second pulse voltage P2 having different pulse widths are selectively applied to the piezoelectric element 13 as described above. By applying, large ink droplets and small ink droplets can be selectively ejected from the same nozzle. Further, by adjusting the pulse width of the applied pulse voltage, it becomes possible to eject ink droplets of various diameters. Therefore, since it is not necessary to adjust the voltage value of the applied voltage according to the size of the ink droplet, complicated control for adjusting the voltage value is unnecessary. Therefore, the driving device 20 is simple and inexpensive, and can easily execute multi-gradation recording.
【００５９】第１パルス電圧P1の開始時と第２パルス電
圧P2の印加開始時とをずらすことにより、両パルス電圧
P1,P2の終了時間を揃えることとしたので、パルス電圧
の印加終了時に基づいてその後の処理を実行することが
できる。By shifting the start of the first pulse voltage P1 and the start of the application of the second pulse voltage P2, both pulse voltages are shifted.
Since the end times of P1 and P2 are made uniform, subsequent processing can be executed based on the end time of the application of the pulse voltage.
【００６０】固有振動数が小さいというアクチュエータ
10の特性を考慮して、第１パルス電圧P1の印加終了時を
アクチュエータ10の固有周期λの１／４よりも遅い時点
に設定しているので、アクチュエータ10の変位が第２変
位Ｌ２（最大の変位）よりも小さな状態で電圧印加を終
了することができ、インクのメニスカス振動を抑制する
ことができる。従って、サテライトの発生等を防止する
ことができ、印刷品質を向上させることができる。Actuator with low natural frequency
In consideration of the characteristics of FIG. 10, the end of the application of the first pulse voltage P1 is set to a time later than １ ／ of the natural period λ of the actuator 10, so that the displacement of the actuator 10 becomes the second displacement L2 (maximum (Displacement of the ink), the voltage application can be terminated in a smaller state, and meniscus vibration of the ink can be suppressed. Therefore, generation of satellites and the like can be prevented, and print quality can be improved.
【００６１】−変形例− 上記第１実施形態では、大インク滴及び小インク滴の２
種類のインク滴を吐出可能なように、２種類のパルス電
圧を選択的に印加することとしたが、３種類以上のイン
ク滴を選択的に吐出するように、パルス幅の異なる３種
類以上のパルス電圧を発生させ、印加させるように構成
してもよいことは勿論である。-Modification- In the first embodiment, the large ink droplet and the small ink droplet
Two types of pulse voltages are selectively applied so that three types of ink droplets can be ejected. However, three or more types of pulses having different pulse widths are selectively applied so as to selectively eject three or more types of ink droplets. It goes without saying that a pulse voltage may be generated and applied.
【００６２】また、上記第１実施形態では、発生容易な
矩形パルス電圧を用いたが、圧電素子13に印加するパル
ス電圧は矩形パルス電圧に限定されるものではなく、様
々な波形のパルス電圧を利用することが可能である。例
えば、時間遅れを伴って立ち上がる台形波や、時間遅れ
を伴って立ち下がる台形波等であってもよい。In the first embodiment, a rectangular pulse voltage which is easy to generate is used. However, the pulse voltage applied to the piezoelectric element 13 is not limited to the rectangular pulse voltage. It is possible to use. For example, a trapezoidal wave rising with a time delay or a trapezoidal wave falling with a time delay may be used.
【００６３】パルス電圧の電圧値は一定であることが望
ましいが、駆動装置20の構成が簡易かつ安価である限
り、パルス電圧毎に電圧値が異なっていてもよい。It is desirable that the voltage value of the pulse voltage is constant. However, as long as the configuration of the driving device 20 is simple and inexpensive, the voltage value may be different for each pulse voltage.
【００６４】＜第２実施形態＞第２実施形態は、パルス
電圧の数を調節することにより、アクチュエータ10の変
位量だけでなく、変位速度も調節可能にしたものであ
る。<Second Embodiment> In the second embodiment, not only the displacement amount of the actuator 10 but also the displacement speed can be adjusted by adjusting the number of pulse voltages.
【００６５】インクジェットヘッド1及び駆動装置20の
構成は実施形態１と同様である。従って、アクチュエー
タ10の一次固有振動数は低く、固有周期は長い。これに
より、本インクジェットヘッド1は、アクチュエータ10
の一周期の変位動作中に、圧電素子13に対し複数の小パ
ルス電圧を印加することが容易な構成となっている。The structures of the ink jet head 1 and the driving device 20 are the same as in the first embodiment. Therefore, the primary natural frequency of the actuator 10 is low and the natural period is long. As a result, the inkjet head 1 is
During the one-cycle displacement operation, it is easy to apply a plurality of small pulse voltages to the piezoelectric element 13.
【００６６】−パルス電圧の数とアクチュエータ10の変
位との関係− アクチュエータ10の固有周期が長いことから、本駆動装
置20は、圧電素子13に印加するパルス電圧の数、パルス
幅、またはパルス電圧間の間隔等を調節することによ
り、アクチュエータ10の変位量だけでなく、その変位速
度も調節することができる。—Relationship Between Number of Pulse Voltages and Displacement of Actuator 10 — Since the natural period of the actuator 10 is long, the present driving device 20 uses the number, pulse width, or pulse voltage of the pulse voltage applied to the piezoelectric element 13. By adjusting the interval between them, not only the amount of displacement of the actuator 10 but also its displacement speed can be adjusted.
【００６７】ここで、アクチュエータ10の変位速度の調
節原理を説明する。パルス電圧を印加すると、圧電素子
13が正方向に変位する力を受けるため、アクチュエータ
10は正方向に変位する。その後、パルス電圧の印加を停
止すると、圧電素子13は外力を受けないが、停止直後は
アクチュエータ10は慣性力を有しているので、正方向へ
の変位を続けることになる。ただし、パルス電圧の印加
を停止した後は、印加中に比べて変位速度は減少してい
る。従って、いったん印加を停止した後、微小時間経過
後に再び電圧を印加すると、アクチュエータ10の変位は
減少することなく、緩やかに増加していくことになる。Here, the principle of adjusting the displacement speed of the actuator 10 will be described. When a pulse voltage is applied, the piezoelectric element
13 receives the force to be displaced in the positive direction.
10 is displaced in the positive direction. Thereafter, when the application of the pulse voltage is stopped, the piezoelectric element 13 does not receive an external force. Immediately after the stop, the actuator 10 has an inertial force, and thus continues to be displaced in the positive direction. However, after the application of the pulse voltage is stopped, the displacement speed is lower than during the application. Therefore, when the voltage is applied once after the application is stopped and then after a short time elapses, the displacement of the actuator 10 does not decrease but gradually increases.
【００６８】このような原理を利用して、本駆動装置20
は、アクチュエータ10を急速に正方向に変位させる場合
には、パルス幅の大きなパルス電圧を印加するか、ある
いはパルス電圧の間隔を短くすることとしている。一
方、アクチュエータ10を正方向に緩やかに変位させる場
合には、パルス幅の短いパルス電圧を印加するか、ある
いはパルス電圧の間隔を長くすることとしている。By utilizing such a principle, the present driving device 20
In the case where the actuator 10 is rapidly displaced in the positive direction, a pulse voltage having a large pulse width is applied or the interval between the pulse voltages is shortened. On the other hand, when the actuator 10 is gently displaced in the positive direction, a pulse voltage with a short pulse width is applied or the interval between the pulse voltages is lengthened.
【００６９】また、同様にして、アクチュエータ10を急
速に負方向に変位させる場合には、アクチュエータ10の
変位が減少し始めた後に、パルス電圧の印加は行わない
こととしている。一方、アクチュエータ10を負方向に穏
やかに変位させる場合には、アクチュエータ10が負方向
に変位している際に、アクチュエータ10が正方向に変位
しない程度のパルス幅の短いパルス電圧を印加すること
としている。Similarly, when the actuator 10 is rapidly displaced in the negative direction, no pulse voltage is applied after the displacement of the actuator 10 starts to decrease. On the other hand, when the actuator 10 is gently displaced in the negative direction, when the actuator 10 is displaced in the negative direction, a pulse voltage having a pulse width short enough to prevent the actuator 10 from being displaced in the positive direction is applied. I have.
【００７０】具体的には、第２実施形態では、図８
（ａ）及び（ｂ）に示すように、所定間隔で連続する複
数（図示の例では５つ）の小パルスP11〜P15から成る第
１パルス電圧群P1と、単一の小パルスP21からなる第２
パルス電圧群P2とを選択的に印加することとしている。
つまり、第２実施形態では、駆動装置20の第１パルス信
号発生回路33は、一印刷周期中に５つの小パルスP11〜P
15を発生するように構成されており、第２パルス信号発
生回路34は単一の小パルスP21を発生するように構成さ
れている。Specifically, in the second embodiment, FIG.
As shown in (a) and (b), the first pulse voltage group P1 is composed of a plurality of (five in the illustrated example) small pulses P11 to P15 that are continuous at a predetermined interval, and a single small pulse P21. Second
The pulse voltage group P2 is selectively applied.
That is, in the second embodiment, the first pulse signal generation circuit 33 of the driving device 20 outputs five small pulses P11 to P11 during one printing cycle.
The second pulse signal generation circuit 34 is configured to generate a single small pulse P21.
【００７１】第１パルス電圧群P1は、上記小パルスP11
〜P15によってアクチュエータ10を一周期変位させるよ
うに設定されている。第１小パルスP11、第２小パルスP
12及び第３小パルスP13は、アクチュエータ10を正方向
に緩やかに変位させるための矩形パルス電圧である。こ
れに対し、第４小パルスP14及び第５小パルスP15は、ア
クチュエータ10の負方向への変位の速度を緩やかにする
ための矩形パルス電圧である。第１パルス電圧群P1は、
約１５ｐｌの大インク滴を吐出するように設定され、第
２パルス電圧群P2は、約５ｐｌの小インク滴を吐出する
ように設定されている。The first pulse voltage group P1 corresponds to the small pulse P11
P15 is set so that the actuator 10 is displaced by one period. 1st small pulse P11, 2nd small pulse P
The 12th and third small pulses P13 are rectangular pulse voltages for gently displacing the actuator 10 in the positive direction. On the other hand, the fourth small pulse P14 and the fifth small pulse P15 are rectangular pulse voltages for slowing down the speed of displacement of the actuator 10 in the negative direction. The first pulse voltage group P1 is
The second pulse voltage group P2 is set to eject a small ink drop of about 5 pl, and is set so as to eject a large ink drop of about 15 pl.
【００７２】第１パルス電圧群P1の各小パルスP11〜P15
は、第１パルス電圧群P1による大インク滴と第２パルス
電圧群P2による小インク滴とが同一の吐出速度で吐出さ
れるように設定されている。第１パルス電圧群P1の小パ
ルスの数、各小パルスの幅及び高さは、インクジェット
ヘッド1の仕様やその他の条件により異なり、シミュレ
ーションや実験等により設定することができる。本実施
形態では、アクチュエータ10の変位曲線を立ち上げる
際、つまりアクチュエータ10の変位の増加時における小
パルスP11〜P13は、各小パルスP11〜P13の時間積分値
（電圧値×パルス幅）の合計が目標吐出速度に応じた所
定値になるように設定されている。具体的には、上記時
間積分値の合計は、全小パルスP11〜P15の時間積分値の
合計の６０％になるように設定されている。Each small pulse P11 to P15 of the first pulse voltage group P1
Is set such that a large ink droplet by the first pulse voltage group P1 and a small ink droplet by the second pulse voltage group P2 are ejected at the same ejection speed. The number of small pulses and the width and height of each small pulse of the first pulse voltage group P1 vary depending on the specifications of the inkjet head 1 and other conditions, and can be set by simulation, experiment, or the like. In the present embodiment, when the displacement curve of the actuator 10 is started, that is, when the displacement of the actuator 10 is increased, the small pulses P11 to P13 are the sum of the time integrated values (voltage value × pulse width) of the small pulses P11 to P13. Is set to a predetermined value corresponding to the target discharge speed. Specifically, the total of the above-mentioned time integral values is set to be 60% of the total of the time integral values of all the small pulses P11 to P15.
【００７３】また、アクチュエータ10の変位曲線が立ち
下がる際、つまりアクチュエータ10の変位の減少時にお
ける小パルスP14,P15は、各小パルスP14,P15の時間積分
値の合計がメニスカス振動を抑制するための所定値にな
るように設定されている。具体的には、当該時間積分値
の合計は、全小パルスP11〜P15の時間積分値の合計の４
０％になるように設定されている。Also, when the displacement curve of the actuator 10 falls, that is, when the displacement of the actuator 10 decreases, the small pulses P14 and P15 are generated because the sum of the time integrals of the small pulses P14 and P15 suppresses meniscus vibration. Is set to a predetermined value. Specifically, the sum of the time integrated values is 4 times the sum of the time integrated values of all the small pulses P11 to P15.
It is set to be 0%.
【００７４】なお、第１実施形態と同様、各印刷周期後
の処理を行いやすいように、第１パルス電圧群P1の最終
の小パルスP15と第２パルス電圧群の小パルスP2とは、
同一の終了時刻ｔｅにおいて終了するように設定されて
いる。As in the first embodiment, the last small pulse P15 of the first pulse voltage group P1 and the small pulse P2 of the second pulse voltage group are set so that the processing after each printing cycle can be easily performed.
It is set to end at the same end time te.
【００７５】−第２実施形態の効果− 以上のように、第２実施形態によれば、アクチュエータ
10の一周期の変位動作中に圧電素子13に対し複数のパル
ス電圧を印加することとしたので、パルス電圧の数やパ
ルス間の間隔を調節することにより、アクチュエータ10
の変位量だけでなく、変位速度も調節することが可能に
なった。そのため、同一のノズルから異なる径のインク
滴を吐出させることができるとともに、インク滴の吐出
速度を調節することが可能になった。従って、インク滴
の径に拘わらず吐出速度を一定にすることができるの
で、記録媒体へのインク滴の着弾位置ずれを防止するこ
とができる。-Effects of Second Embodiment- As described above, according to the second embodiment, the actuator
Since a plurality of pulse voltages were applied to the piezoelectric element 13 during one cycle of the displacement operation of the actuator 10, the actuator 10 was adjusted by adjusting the number of pulse voltages and the interval between the pulses.
Not only the amount of displacement but also the displacement speed can be adjusted. Therefore, ink droplets having different diameters can be ejected from the same nozzle, and the ejection speed of the ink droplets can be adjusted. Accordingly, since the ejection speed can be made constant regardless of the diameter of the ink droplet, it is possible to prevent the displacement of the landing position of the ink droplet on the recording medium.
【００７６】また、インク滴の吐出後の変位速度を緩や
かにすることができるので、インクのメニスカス振動を
抑制することができ、サテライトの発生等を防止するこ
とが可能となった。Further, since the displacement speed after the ejection of the ink droplet can be made slow, the meniscus vibration of the ink can be suppressed, and the generation of satellites and the like can be prevented.
【００７７】実施形態１と同様、印加するパルス電圧は
すべて電圧値が等しいため、電圧値を調節するための複
雑な制御が不要であり、多階調の記録を容易かつ安価に
実現することができる。As in the first embodiment, since all the applied pulse voltages have the same voltage value, complicated control for adjusting the voltage value is not required, and multi-tone recording can be realized easily and inexpensively. it can.
【００７８】−変形例− 上記第２実施形態では、大インク滴及び小インク滴の２
種類のインク滴を吐出可能なように、２種類のパルス電
圧群を選択的に印加することとしたが、３種類以上のイ
ンク滴を選択的に吐出するように、３種類以上のパルス
電圧群を発生させ、印加させるように構成してもよいこ
とは勿論である。例えば、表１に示すような第１〜第３
パルス電圧群を選択的に発生させ、印加させるようにし
てもよい。-Modification- In the second embodiment, the large ink droplet and the small ink droplet
Two types of pulse voltage groups are selectively applied so that three types of ink droplets can be ejected. However, three or more types of pulse voltage groups are selectively applied so that three or more types of ink droplets are selectively ejected. May be generated and applied. For example, first to third as shown in Table 1
A pulse voltage group may be selectively generated and applied.
【００７９】なお、表１において、「立ち上げ時間」と
は、パルス電圧を印加してからアクチュエータ10が最大
変位に達するまでの時間をいう。「立ち上げパルスの
％」とは、変位増加時の小パルス（立ち上げパルス）の
時間積分値の合計が、全小パルスの時間積分値の合計に
対して占める割合をいう。「立ち下げパルスの％」と
は、変位減少時の小パルス（立ち下げパルス）の時間積
分値の合計が、全小パルスの時間積分値の合計に対して
占める割合をいう。In Table 1, the "rise time" refers to the time from when the pulse voltage is applied to when the actuator 10 reaches the maximum displacement. “% Of rising pulse” means the ratio of the sum of the time integrals of the small pulses (rising pulse) at the time of displacement increase to the sum of the time integrals of all the small pulses. “% Of falling pulse” means the ratio of the sum of the time integrals of the small pulses (falling pulse) at the time of displacement reduction to the sum of the time integrals of all the small pulses.
【００８０】[0080]
【表１】 [Table 1]
【００８１】なお、インク滴の吐出量は、上記表１の関
係に基づいて、任意に設定することができる。The ejection amount of the ink droplet can be arbitrarily set based on the relationship shown in Table 1 above.
【００８２】パルス電圧群を構成する小パルスは矩形パ
ルスに限定されず、他の波形状のパルス電圧であっても
よい。The small pulse constituting the pulse voltage group is not limited to a rectangular pulse, but may be a pulse voltage having another waveform.
【００８３】パルス電圧の電圧値は一定であることが望
ましいが、駆動装置20の構成が簡易かつ安価である限
り、パルス電圧毎に電圧値が異なっていてもよい。It is desirable that the voltage value of the pulse voltage is constant. However, as long as the configuration of the driving device 20 is simple and inexpensive, the voltage value may be different for each pulse voltage.
【００８４】[0084]
【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、パ
ルス幅の異なる複数種類のパルス電圧を圧電素子に選択
的に印加することとしたので、アクチュエータの変位量
を容易に変更することが可能となり、同一のノズルから
異なる径のインク滴を吐出させることを容易かつ安価に
実現することができる。各インク滴は吐出前に中途部分
でくびれることがないので、インク滴を安定して吐出す
ることができる。As described above, according to the first invention, a plurality of types of pulse voltages having different pulse widths are selectively applied to the piezoelectric element, so that the displacement of the actuator can be easily changed. This makes it possible to easily and inexpensively eject ink droplets having different diameters from the same nozzle. Since each ink droplet is not constricted at an intermediate portion before ejection, the ink droplet can be ejected stably.
【００８５】第２の発明によれば、電圧値が等しくかつ
アクチュエータに生じさせる変位の異なる複数のパルス
電圧を、選択的に印加することとしたので、パルス電圧
の電圧制御を伴うことなく、同一のノズルから異なる径
のインク滴を吐出させることができる。According to the second aspect of the present invention, a plurality of pulse voltages having the same voltage value and different displacements to be generated in the actuator are selectively applied. Ink droplets having different diameters can be ejected from the nozzles.
【００８６】第３の発明によれば、インク滴の径が所定
値になるように、一周期の変位動作中にアクチュエータ
に印加するパルス電圧の数を調節することとしたので、
インク滴の径を容易に調節することができる。According to the third aspect, the number of pulse voltages applied to the actuator during one cycle of the displacement operation is adjusted so that the diameter of the ink droplet becomes a predetermined value.
The diameter of the ink droplet can be easily adjusted.
【００８７】第４の発明によれば、複数種類のパルス電
圧群のいずれか一つを選択的に圧電素子に印加すること
としたので、アクチュエータの変位量を容易に変更する
ことが可能となり、同一のノズルから異なる径のインク
滴を吐出させることを容易かつ安価に実現することがで
きる。According to the fourth aspect, one of a plurality of types of pulse voltage groups is selectively applied to the piezoelectric element, so that the displacement amount of the actuator can be easily changed. It is possible to easily and inexpensively discharge ink droplets having different diameters from the same nozzle.
【００８８】第５の発明によれば、複数種類のパルス電
圧群は、ノズルから吐出されるインク滴の吐出速度が所
定の一定値になるように設定されていることとしたの
で、異なる径のインク滴の吐出速度を一定にすることが
でき、径の相違に起因するインク滴の着弾位置ずれを防
止することができる。従って、印刷品質を向上させるこ
とができる。According to the fifth aspect, the plurality of types of pulse voltage groups are set such that the ejection speed of the ink droplets ejected from the nozzles becomes a predetermined constant value. The ejection speed of the ink droplets can be made constant, and the displacement of the landing position of the ink droplets due to the difference in diameter can be prevented. Therefore, print quality can be improved.
【００８９】第６の発明によれば、複数種類のパルス電
圧群は、アクチュエータの変位の増加時における複数の
パルス電圧の時間積分値の合計が目標吐出速度に応じた
所定値になるように設定されていることとしたので、上
記第５の発明を簡易な構成で実現することができる。According to the sixth aspect, the plurality of types of pulse voltage groups are set such that the sum of the time integrals of the plurality of pulse voltages when the displacement of the actuator increases becomes a predetermined value corresponding to the target discharge speed. Therefore, the fifth invention can be realized with a simple configuration.
【００９０】第７の発明によれば、アクチュエータの変
位の減少時における複数のパルス電圧の時間積分値の合
計が、メニスカス振動を抑制するように設定された所定
値になるようにしたので、アクチュエータの急激な変位
動作を緩和することができ、インクのメニスカス振動を
抑制することができる。従って、サテライトの発生等を
防止することができ、印刷品質を向上させることができ
る。According to the seventh aspect, the sum of the time integrals of the plurality of pulse voltages when the displacement of the actuator is reduced is set to the predetermined value set so as to suppress meniscus vibration. Can be mitigated, and meniscus vibration of the ink can be suppressed. Therefore, generation of satellites and the like can be prevented, and print quality can be improved.
【００９１】第８の発明によれば、電圧値が等しくかつ
パルス幅の異なる複数のパルス電圧を出力することとし
たので、パルス電圧の電圧制御が不要となり、上記第３
〜第７の発明を簡易かつ安価な構成で実現することがで
きる。According to the eighth aspect, since a plurality of pulse voltages having the same voltage value and different pulse widths are output, the voltage control of the pulse voltage becomes unnecessary.
-The seventh invention can be realized with a simple and inexpensive configuration.
【００９２】第９の発明によれば、電圧値が等しくかつ
パルス幅が等しい複数のパルス電圧を出力することとし
たので、パルス電圧の電圧値及びパルス幅の制御が不要
となり、上記第３〜第７の発明を一層簡易かつ安価な構
成で実現することができる。According to the ninth aspect, since a plurality of pulse voltages having the same voltage value and the same pulse width are output, the control of the voltage value and the pulse width of the pulse voltage becomes unnecessary, and The seventh invention can be realized with a simpler and cheaper configuration.
【００９３】第１０の発明によれば、アクチュエータの
各周期の変位動作における最終の印加パルス電圧が所定
の一定周期となるように、パルス電圧の出力開始時を調
節することとしたので、一印刷周期の電圧印加は常に所
定周期で終了することとなり、パルス電圧の種類に拘わ
らず、パルス電圧の印加終了時に基づいてその後の処理
を進めることができる。According to the tenth aspect, the output start time of the pulse voltage is adjusted so that the final applied pulse voltage in the displacement operation of each cycle of the actuator has a predetermined constant cycle. The voltage application in the cycle is always completed in a predetermined cycle, and the subsequent processing can be performed based on the completion of the application of the pulse voltage regardless of the type of the pulse voltage.
【００９４】第１１の発明によれば、出力するパルス電
圧を矩形パルス電圧で構成することとしたので、パルス
電圧を簡易かつ安価に形成することができる。According to the eleventh aspect, the pulse voltage to be output is constituted by the rectangular pulse voltage, so that the pulse voltage can be formed easily and inexpensively.
【００９５】第１２の発明によれば、インクジェットヘ
ッドのアクチュエータの圧電素子が、薄さ０．５μｍ〜
５．０μｍの薄膜ＰＺＴで構成されていることとしたの
で、第１〜第１１の発明を実現することが極めて容易に
なる。According to the twelfth aspect, the piezoelectric element of the actuator of the ink jet head has a thickness of 0.5 μm or less.
Since the thin-film PZT having a thickness of 5.0 μm is used, it is extremely easy to realize the first to eleventh aspects.
【００９６】第１３の発明によれば、アクチュエータの
一次固有振動数が５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚであること
としたので、第１〜第１１の発明を実現することが極め
て容易になる。According to the thirteenth aspect, since the primary natural frequency of the actuator is 50 kHz to 500 kHz, it is extremely easy to realize the first to eleventh aspects.
【図１】インクジェットヘッドの部分平面図である。FIG. 1 is a partial plan view of an inkjet head.
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
【図３】アクチュエータ近傍の部分断面図である。FIG. 3 is a partial sectional view near an actuator.
【図４】図１のＢ−Ｂ線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. 1;
【図５】駆動装置の構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a driving device.
【図６】第１実施形態に係るパルス電圧及びアクチュエ
ータの変位を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a pulse voltage and displacement of an actuator according to the first embodiment.
【図７】第１実施形態に係るパルス電圧制御を説明する
パルス電圧の波形図である。FIG. 7 is a waveform diagram of a pulse voltage for explaining pulse voltage control according to the first embodiment.
【図８】第２実施形態に係るパルス電圧群及びアクチュ
エータの変位を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a pulse voltage group and displacement of an actuator according to a second embodiment.
【図９】従来のパルス電圧制御のパルス電圧の波形図で
ある。FIG. 9 is a waveform diagram of a pulse voltage of a conventional pulse voltage control.
【図１０】従来のパルス電圧制御のパルス電圧の波形図
である。FIG. 10 is a waveform diagram of a pulse voltage of a conventional pulse voltage control.
【図１１】従来のパルス電圧制御によるインク滴の吐出
挙動を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the ejection behavior of ink droplets by conventional pulse voltage control.
1 インクジェットヘッド 2 ノズル開口 4 圧力室 10 アクチュエータ 13 圧電素子 20 駆動装置 33,34 パルス信号発生回路（パルス電圧発生手段） 35a パルス信号選択回路（パルス電圧印加手段） 31,32 パルス信号開始回路（開始時調節手段） P1 第１パルス電圧 P2 第２パルス電圧 1 Inkjet head 2 Nozzle opening 4 Pressure chamber 10 Actuator 13 Piezoelectric element 20 Drive device 33,34 Pulse signal generation circuit (Pulse voltage generation means) 35a Pulse signal selection circuit (Pulse voltage application means) 31,32 Pulse signal start circuit (Start Time adjustment means) P1 1st pulse voltage P2 2nd pulse voltage
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 浩一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 池田 浩二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 深野 明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF28 AF39 AM03 AM15 AM21 AR16 BA04 BA14 CA01 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Koichi Ikeda 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 72) Inventor Akira Fukano 1006 Kazuma Kadoma, Kazuma, Osaka Prefecture F-term in Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (reference) 2C057 AF28 AF39 AM03 AM15 AM21 AR16 BA04 BA14 CA01
Claims (13)
圧電素子を備えたアクチュエータを変位させ、ノズルか
らインク滴を吐出させるインクジェットヘッド用駆動装
置であって、 上記アクチュエータの一次固有周期の１／４未満のパル
ス幅を有し、第１の径のインク滴を吐出させるための第
１パルス電圧と、該第１パルス電圧よりもパルス幅が長
く、該第１の径よりも大きな第２の径のインク滴を吐出
させるための第２パルス電圧とを少なくとも含む複数種
類のパルス電圧を出力自在なパルス電圧発生手段と、 上記ノズルから吐出されるインク滴の径が変更されるよ
うに、上記パルス電圧発生手段が出力する複数種類のパ
ルス電圧のいずれか一つを選択して上記圧電素子に印加
するパルス電圧印加手段とを備えていることを特徴とす
るインクジェットヘッド用駆動装置。1. A driving device for an ink jet head for displacing an actuator provided with a piezoelectric element by applying a voltage to the piezoelectric element to discharge ink droplets from a nozzle, wherein the actuator is 1/1 of a primary natural period of the actuator. A first pulse voltage having a pulse width of less than 4 for ejecting ink droplets of a first diameter, and a second pulse voltage having a pulse width longer than the first pulse voltage and larger than the first diameter. A pulse voltage generating means capable of outputting a plurality of types of pulse voltages including at least a second pulse voltage for discharging ink droplets having a diameter, and a method for changing the diameter of the ink droplets discharged from the nozzle. Pulse voltage applying means for selecting one of a plurality of types of pulse voltages output from the pulse voltage generating means and applying the selected voltage to the piezoelectric element. For jet head driving device.
圧電素子を備えたアクチュエータを変位させ、ノズルか
らインク滴を吐出させるインクジェットヘッド用駆動装
置であって、 第１のパルス幅を有し、上記アクチュエータに所定の第
１変位を生じさせるための第１パルス電圧と、該第１パ
ルス電圧よりもパルス幅が長く、該アクチュエータに該
第１変位よりも大きな所定の第２変位を生じさせるため
の第２パルス電圧とを少なくとも含む電圧値の等しい複
数種類のパルス電圧を出力自在なパルス電圧発生手段
と、 上記アクチュエータの変位を変更することにより上記ノ
ズルから吐出するインク滴の径が変更されるように、上
記パルス電圧発生手段が出力する複数種類のパルス電圧
のいずれか一つを選択して上記圧電素子に印加するパル
ス電圧印加手段とを備えていることを特徴とするインク
ジェットヘッド用駆動装置。2. An ink jet head driving device for displacing an actuator provided with the piezoelectric element by applying a voltage to the piezoelectric element to discharge ink droplets from a nozzle, the apparatus having a first pulse width, A first pulse voltage for causing the actuator to produce a predetermined first displacement, and a first pulse voltage having a pulse width longer than the first pulse voltage and causing the actuator to produce a predetermined second displacement greater than the first displacement. Pulse voltage generating means capable of freely outputting a plurality of types of pulse voltages having the same voltage value including at least the second pulse voltage; and changing the displacement of the actuator to change the diameter of the ink droplet ejected from the nozzle. As described above, any one of a plurality of types of pulse voltages output from the pulse voltage generating means is selected and applied to the piezoelectric element. Inkjet head driving apparatus characterized by comprising a voltage application means.
圧電素子を備えたアクチュエータを変位させ、ノズルか
らインク滴を吐出させるインクジェットヘッド用駆動装
置であって、 上記アクチュエータの一周期の変位動作中に複数のパル
ス電圧を出力自在なパルス電圧発生手段と、 上記ノズルから吐出されるインク滴の径が所定値になる
ように、上記アクチュエータの一周期の変位動作中に上
記パルス電圧発生手段から出力されるパルス電圧の数を
調節し、該パルス電圧を上記圧電素子に印加するパルス
電圧印加手段とを備えていることを特徴とするインクジ
ェットヘッド用駆動装置。3. A driving device for an ink-jet head for applying a voltage to a piezoelectric element to displace an actuator provided with the piezoelectric element and ejecting ink droplets from nozzles, wherein the actuator performs a one-cycle displacement operation of the actuator. A pulse voltage generating means capable of outputting a plurality of pulse voltages, and an output from the pulse voltage generating means during a one-cycle displacement operation of the actuator so that a diameter of an ink droplet ejected from the nozzle becomes a predetermined value. And a pulse voltage applying unit for adjusting the number of pulse voltages to be applied and applying the pulse voltage to the piezoelectric element.
用駆動装置において、 パルス電圧発生手段は、２以上のパルス電圧から成る第
１パルス電圧群と、１または２以上のパルス電圧から成
る第２パルス電圧群とを少なくとも含む複数種類のパル
ス電圧群を出力自在に構成され、 パルス電圧印加手段は、ノズルから吐出されるインク滴
の径が変更されるように、上記パルス電圧発生手段が出
力する複数種類のパルス電圧群のいずれか一つを選択し
て上記アクチュエータの一周期の変位動作中に上記圧電
素子に印加するように構成されていることを特徴とする
インクジェットヘッド用駆動装置。4. The ink jet head driving device according to claim 3, wherein the pulse voltage generating means includes a first pulse voltage group including two or more pulse voltages and a second pulse including one or two or more pulse voltages. A plurality of types of pulse voltage groups including at least a voltage group, and a pulse voltage application unit configured to output a plurality of pulse voltage groups output by the pulse voltage generation unit such that a diameter of an ink droplet ejected from a nozzle is changed. An ink-jet head drive device, wherein one of a group of pulse voltage groups is selected and applied to the piezoelectric element during one cycle of the displacement operation of the actuator.
用駆動装置において、 パルス電圧発生手段が出力する複数種類のパルス電圧群
は、インク滴の吐出速度が所定の一定値になるように設
定されていることを特徴とするインクジェットヘッド用
駆動装置。5. The ink jet head driving device according to claim 4, wherein the plurality of types of pulse voltage groups output by the pulse voltage generating means are set such that the ejection speed of the ink droplets becomes a predetermined constant value. A driving device for an inkjet head.
用駆動装置において、 パルス電圧発生手段が出力する複数種類のパルス電圧群
は、アクチュエータの変位の増加時における各パルス電
圧の時間積分値の合計が、目標吐出速度に応じた所定値
になるように設定されていることを特徴とするインクジ
ェットヘッド用駆動装置。6. The ink-jet head driving device according to claim 5, wherein the plurality of types of pulse voltage groups output by the pulse voltage generating means are such that the sum of the time integrals of the respective pulse voltages when the displacement of the actuator increases. A driving device for an ink jet head, which is set to a predetermined value according to a target discharge speed.
用駆動装置において、 パルス電圧発生手段が出力する複数のパルス電圧は、ア
クチュエータの変位の減少時における各パルス電圧の時
間積分値の合計が、メニスカス振動を抑制するように設
定された所定値になるように設定されていることを特徴
とするインクジェットヘッド用駆動装置。7. The driving device for an ink jet head according to claim 3, wherein the plurality of pulse voltages output by the pulse voltage generating means are such that the sum of the time integrals of the respective pulse voltages when the displacement of the actuator is reduced is a meniscus. A driving device for an inkjet head, wherein the driving value is set to a predetermined value set to suppress vibration.
ンクジェットヘッド用駆動装置において、 パルス電圧発生手段は、電圧値が等しくかつパルス幅の
異なる複数のパルス電圧を出力するように構成されてい
ることを特徴とするインクジェットヘッド用駆動装置。8. The ink jet head driving device according to claim 3, wherein the pulse voltage generating means outputs a plurality of pulse voltages having the same voltage value and different pulse widths. A driving device for an ink jet head, comprising:
ンクジェットヘッド用駆動装置において、 パルス電圧発生手段は、電圧値が等しくかつパルス幅が
等しい複数のパルス電圧を出力するように構成されてい
ることを特徴とするインクジェットヘッド用駆動装置。9. The driving device for an ink jet head according to claim 3, wherein the pulse voltage generating means outputs a plurality of pulse voltages having the same voltage value and the same pulse width. A driving device for an ink jet head, comprising:
に記載のインクジェットヘッド用駆動装置において、 アクチュエータの各周期の変位動作における最終の印加
パルス電圧の印加終了時が所定の一定周期となるよう
に、パルス電圧発生手段のパルス電圧の出力開始時を調
節する開始時調節手段を備えていることを特徴とするイ
ンクジェットヘッド用駆動装置。10. The inkjet head driving device according to claim 1, wherein the end of the application of the final applied pulse voltage in the displacement operation of each cycle of the actuator is a predetermined fixed cycle. A drive device for an ink jet head, comprising: a start time adjusting means for adjusting a start time of outputting a pulse voltage of a pulse voltage generating means.
のインクジェットヘッド用駆動装置において、 パルス電圧発生手段は、矩形パルス電圧を出力するよう
に構成されていることを特徴とするインクジェットヘッ
ド用駆動装置。11. The ink-jet head drive device according to claim 1, wherein the pulse voltage generating means is configured to output a rectangular pulse voltage. Drive device.
のインクジェットヘッド用駆動装置と、 薄さが０．５μｍ〜５．０μｍの薄膜ＰＺＴから成る圧
電素子を有するアクチュエータとを備えていることを特
徴とするインクジェットヘッド。12. An ink jet head drive device according to claim 1, further comprising: an actuator having a piezoelectric element made of a thin film PZT having a thickness of 0.5 μm to 5.0 μm. An ink jet head, characterized in that:
のインクジェットヘッド用駆動装置と、 一次の固有振動数が５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚであるア
クチュエータとを備えていることを特徴とするインクジ
ェットヘッド。13. An inkjet head comprising: the inkjet head drive device according to claim 1; and an actuator having a primary natural frequency of 50 kHz to 500 kHz.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24997798A JP4209000B2 (en) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | Inkjet head drive device and inkjet head provided with the drive device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24997798A JP4209000B2 (en) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | Inkjet head drive device and inkjet head provided with the drive device |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000071453A true JP2000071453A (en) | 2000-03-07 |
| JP4209000B2 JP4209000B2 (en) | 2009-01-14 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP24997798A Expired - Fee Related JP4209000B2 (en) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | Inkjet head drive device and inkjet head provided with the drive device |
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| JP (1) | JP4209000B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007529348A (en) * | 2004-03-15 | 2007-10-25 | フジフィルム ディマティックス，インコーポレイテッド | High frequency droplet discharge apparatus and method |
-
1998
- 1998-09-03 JP JP24997798A patent/JP4209000B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007529348A (en) * | 2004-03-15 | 2007-10-25 | フジフィルム ディマティックス，インコーポレイテッド | High frequency droplet discharge apparatus and method |
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