JP2000272119A - Ink jet head and its drive method - Google Patents

Ink jet head and its drive method

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JP2000272119A
JP2000272119A JP8033499A JP8033499A JP2000272119A JP 2000272119 A JP2000272119 A JP 2000272119A JP 8033499 A JP8033499 A JP 8033499A JP 8033499 A JP8033499 A JP 8033499A JP 2000272119 A JP2000272119 A JP 2000272119A
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JP
Japan
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ink
diaphragm
electrode
jet head
ink chamber
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8033499A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Maruyama
博幸 丸山
Masahiro Fujii
正寛 藤井
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP8033499A priority Critical patent/JP2000272119A/en
Publication of JP2000272119A publication Critical patent/JP2000272119A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simply control a discharge characteristic of ink drops such as a discharge weight or the like more variously in an ink jet head of a system wherein a voltage is impressed between a diaphragm arranged via a gap for forming an ink chamber bottom face and an opposite wall, thereby deflecting the diaphragm towards the opposite wall by a Coulomb's force to discharge ink drops. SOLUTION: A bottom wall of an ink chamber 5 of an ink jet head 1 functions as a diaphragm 51, and an opposite wall 91 is set to a position where the diaphragm is pressed in contact with the opposite wall when elastically deformed. An electrode 10 opposite to the diaphragm 51 is divided to a plurality of electrode parts. The electrode parts are mutually connected by resistors, and therefore the electrode parts have different time constants. A contact state between each part of the diaphragm 51 and each surface of the opposite wall can be changed by controlling a voltage waveform of opposite electrodes, and a discharge characteristic such as a discharge weight or the like of ink drops can be variously changed.

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、記録を必要とする
時にのみインク液滴を吐出して記録紙上に付着させるイ
ンクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッ
ドの構造およびそれに適した駆動方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of an ink jet head mounted on an ink jet recording apparatus for ejecting ink droplets only when recording is required and attaching the ink droplets onto recording paper, and a driving method suitable therefor. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェット記録装置としては、記録
を必要とする時にのみインク液滴を吐出する、所謂、イ
ンク・オン・デマンド方式のものが、記録に不要なイン
ク液滴の回収を必要としないために主流になってきてい
る。
2. Description of the Related Art As an ink jet recording apparatus, a so-called ink-on-demand system which discharges ink droplets only when recording is required does not require collection of ink droplets unnecessary for recording. It is becoming mainstream.

【0003】この形式のインクジェット記録装置に搭載
されるインクジェットヘッドは、例えば、本願人により
出願された特開平6−71882号、同6−55732
号、同5−50601号の各公報に記載された構造とな
っている。このインクジェットヘッドは、3枚の基板を
積層して、その中間の基板に複数のインクノズルおよび
各ノズルに連通する独立したインク室を区画形成すると
共に、インク室の底壁が面外方向に振動可能な振動板と
して形成された構成となっている。この振動板は、その
裏面およびこれが対峙している下側の基板によって規定
される対向壁の表面にそれぞれ配置した対向電極の間に
電圧を印加することによって発生する静電気力を利用し
て振動させるようになっている。振動板の振動によっ
て、インク室の容積が増減し、これによって内部に発生
するインク圧力により、インク液滴がインクノズルから
吐出される。
An ink jet head mounted on an ink jet recording apparatus of this type is disclosed in, for example, JP-A-6-71882 and JP-A-6-55732 filed by the present applicant.
And JP-A-5-50601. In this ink-jet head, three substrates are laminated, a plurality of ink nozzles and an independent ink chamber communicating with each nozzle are formed on an intermediate substrate, and the bottom wall of the ink chamber vibrates in an out-of-plane direction. It has a configuration formed as a possible diaphragm. The vibrating plate is vibrated by utilizing an electrostatic force generated by applying a voltage between opposing electrodes respectively disposed on the back surface of the opposing wall defined by the lower substrate facing the vibrating plate. It has become. The vibration of the diaphragm increases or decreases the volume of the ink chamber, and the ink pressure generated inside the ink chamber causes ink droplets to be ejected from the ink nozzle.

【0004】インクジェット記録装置に対しては、出力
画像の高品位化と出力速度の高速化が求められており、
したがって、より微細なインク滴をより高い周波数で安
定して吐出させることの可能なインクジェッドヘッドの
開発が急務となっている。このため、メインのインク滴
を高速吐出してその後の不要なインク滴の発生を抑制
し、繰り返してインク滴を吐出する周波数を高くすると
いう、インクジェットヘッドのインク滴の吐出特性を適
切に設定できるようにすることが必要である。そのため
には、インクジェットヘッドのインク室の底に形成した
振動板の振動による内圧の振動を適切に制御することが
重要である。インク室の底壁をインク圧力で変形する薄
肉の振動板とするための技術は、特開平6−32072
5号公報に開示されている。また、駆動方法について
は、特開平2−192947号公報に開示されている。
これらの技術は、インクジェットヘッドの構造で決まる
振動系の固有振動に着目し、この系に固有な振動の発生
を制御するものである。
[0004] Ink jet recording apparatuses are required to have high quality output images and high output speeds.
Therefore, there is an urgent need to develop an ink jet head capable of stably ejecting finer ink droplets at a higher frequency. For this reason, it is possible to appropriately set the ejection characteristics of the ink jet head, in which the main ink droplet is ejected at a high speed to suppress the generation of unnecessary ink droplets thereafter and the frequency of repeatedly ejecting the ink droplet is increased. It is necessary to do so. For that purpose, it is important to appropriately control the vibration of the internal pressure due to the vibration of the diaphragm formed at the bottom of the ink chamber of the ink jet head. A technique for forming the bottom wall of the ink chamber into a thin diaphragm deformed by ink pressure is disclosed in JP-A-6-32072.
No. 5 discloses this. The driving method is disclosed in JP-A-2-192947.
These techniques focus on the natural vibration of a vibration system determined by the structure of the ink jet head, and control the generation of vibration unique to this system.

【0005】この系に固有な振動を、インク滴の吐出時
に大きくし、インク滴の吐出後は小さくすることが良好
なインク吐出特性を得るために必要である。しかし、こ
れら2つの条件を両立させることは、温度等の環境変化
やインクジェットヘッドの製造誤差により固有振動が変
化するために、非常に難しい。
It is necessary to increase the vibration inherent in this system when ejecting ink droplets and to reduce the vibration after ejecting ink droplets in order to obtain good ink ejection characteristics. However, it is very difficult to make these two conditions compatible because the natural vibration changes due to environmental changes such as temperature and manufacturing errors of the ink jet head.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本願人は、イ
ンク室内に発生した圧力に応じて変形可能な振動板を備
えたインクジェットヘッドにおいて、インク室の圧力が
ある値以上になった時に、変形した振動板と当接する位
置に、対向壁を配置した構成を提案している。この構成
によれば、振動板が対向壁に当たっていない状態では、
圧力に比例して振動板が撓む。すなわち、単位圧力に対
する壁の変形による容積変化として定義されるコンプラ
イアンスが一定に保持される。しかるに、振動板が対向
壁に当接した後は、圧力の増加に対する振動板の変形が
小さくなる。すなわち、コンプライアンスが変化して小
さくなる。このコンプライアンスは、インクの振動系の
固有周期の決定に関するパラメータである。したがっ
て、振動板が対向壁に当接していない状態と対向壁に当
接した状態では固有周期が異なり、当接した状態では固
有周期が短くなる。また、振動板が対向壁に当たる具合
によって固有周期は異なり、インクの吐出時には、大き
な正圧が発生して振動板が対向壁に当たり、系の応答性
が速くなり、高速でインク滴を吐出させることができ
る。逆に、吐出後では振動板が対向壁から離れて系の応
答性が遅くなるので、吐出後の流体運動を緩和できる。
さらに、このように系の特性が非線形で変化するので、
特定の振動が強く発振することがなく、不必要なインク
吐出を抑制することができる。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, in the ink jet head provided with a vibrating plate which can be deformed according to the pressure generated in the ink chamber, when the pressure of the ink chamber becomes higher than a certain value, the present applicant has proposed A configuration in which an opposing wall is disposed at a position where the opposing wall contacts the vibrating plate is proposed. According to this configuration, when the diaphragm does not hit the opposing wall,
The diaphragm bends in proportion to the pressure. That is, the compliance defined as the volume change due to the deformation of the wall with respect to the unit pressure is kept constant. However, after the diaphragm comes into contact with the opposing wall, the deformation of the diaphragm with respect to an increase in pressure becomes smaller. That is, the compliance changes and becomes smaller. This compliance is a parameter related to the determination of the natural period of the ink vibration system. Therefore, the natural period is different between the state where the diaphragm is not in contact with the opposing wall and the state where it is in contact with the opposing wall, and the natural period is short in the state where the diaphragm is in contact. In addition, the natural period differs depending on how the diaphragm hits the opposing wall. When ink is ejected, a large positive pressure is generated, the diaphragm hits the opposing wall, the response of the system becomes faster, and ink droplets are ejected at high speed. Can be. Conversely, after ejection, the diaphragm moves away from the opposing wall and the response of the system is slowed, so that fluid movement after ejection can be reduced.
Furthermore, since the characteristics of the system change nonlinearly in this way,
Specific vibration does not oscillate strongly, and unnecessary ink ejection can be suppressed.

【0007】本発明の目的は、振動板と対向壁の間に電
圧を印加して、クーロン力で振動板を対向壁の側に撓め
て電圧を解除することにより、インク滴の吐出を行う形
式のインクジェットヘッドにおいて、インク滴の吐出重
量等の吐出特性をより多様に制御することを簡単に行う
ことができる構成を提案することにある。また、本発明
の目的は、インク吐出特性を損なうことなく小型化を達
成することのできるインクジェットヘッドを提案するこ
とにある。更に、本発明の目的は、このような新規構成
のインクジェットヘッドに特に適した駆動方法を提案す
ることにある。
An object of the present invention is to discharge ink droplets by applying a voltage between the diaphragm and the opposing wall, and bending the diaphragm toward the opposing wall by Coulomb force to release the voltage. It is an object of the present invention to provide a configuration in which a discharge characteristic such as a discharge weight of an ink droplet can be easily and more variously controlled in an ink jet head of a type. Another object of the present invention is to propose an ink jet head that can achieve downsizing without impairing the ink ejection characteristics. Another object of the present invention is to propose a driving method particularly suitable for such an ink jet head having a novel configuration.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のインクジェットヘッドは、インクを吐出
するインクノズルと、このノズルに連通していると共に
インクを保持しているインク室と、このインク室にイン
クを供給するインク供給路と、前記インク室を区画形成
してしている周壁に形成され、面外方向に弾性変位可能
となっている振動板と、前記インク室の外側に前記振動
板に対向して形成された電極とを有し、前記振動板と前
記電極との間に電気パルスを印加し、前記振動板の振動
に応じて前記インク室に発生する圧力変動を利用して、
前記インクノズルからインク滴を吐出させるインクジェ
ットヘッドにおいて、前記電極は、複数の電極部分に分
割され、該電極部分は相互に抵抗体で接続された構成を
採用している。
In order to solve the above-mentioned problems, an ink jet head according to the present invention comprises an ink nozzle for discharging ink, and an ink chamber communicating with the nozzle and holding the ink. An ink supply path for supplying ink to the ink chamber, a diaphragm formed on a peripheral wall that defines the ink chamber, and elastically displaceable in an out-of-plane direction; An electrode formed opposite to the vibration plate, an electric pulse is applied between the vibration plate and the electrode, and a pressure fluctuation generated in the ink chamber in response to the vibration of the vibration plate. Use
In the ink jet head for ejecting ink droplets from the ink nozzle, the electrode is divided into a plurality of electrode portions, and the electrode portions are connected to each other by a resistor.

【0009】ここで、前記インク室の前記インク供給路
側に対応する電極部分の充電に要する時間が他の電極部
分の充電に要する時間に比較して最も小さくすることが
できる。特に、1/10以下にすることができる。
Here, the time required for charging the electrode portion corresponding to the ink supply path side of the ink chamber can be minimized as compared with the time required for charging the other electrode portions. In particular, it can be reduced to 1/10 or less.

【0010】また、前記抵抗体は、高抵抗半導体膜であ
ることが望ましく、アモルファスシリコン、アモルファ
ス炭化シリコン、酸化チタンまたはダイヤモンドである
ことが望ましい。
The resistor is preferably a high-resistance semiconductor film, and is preferably amorphous silicon, amorphous silicon carbide, titanium oxide or diamond.

【0011】一方、本発明は、上記構成のインクジェッ
トヘッドの駆動方法に関するものであり、充電に要する
時間が異なる電極部分に対応する振動板の当接状態を制
御しながら当該振動板を振動させて、前記インクノズル
から吐出するインク滴の吐出特性を制御するようにして
いる。
On the other hand, the present invention relates to a method for driving an ink jet head having the above-mentioned structure, and vibrates the diaphragm while controlling the contact state of the diaphragm corresponding to the electrode portion having a different charging time. The ejection characteristics of the ink droplets ejected from the ink nozzles are controlled.

【0012】[0012]

【作用】本発明のインクジェットヘッドにおいては、電
極は複数の電極部分から構成され、電極部分は相互に抵
抗体で接続されているので、それぞれの電極部分は充電
に要する時間が異なり、電気パルスの印加時間に応じ
て、振動板が対向壁に当接する面積が変化する。したが
って、電気パルスの印加時間に応じて振動板の対向壁に
対する密着状態を段階的に制御できるので、インク吐出
特性を安定的に段階的に切り換えることができる。
In the ink jet head according to the present invention, the electrodes are composed of a plurality of electrode parts, and the electrode parts are connected to each other by a resistor. The area where the diaphragm contacts the opposing wall changes according to the application time. Therefore, the state of close contact of the diaphragm with the opposing wall can be controlled in a stepwise manner in accordance with the application time of the electric pulse, so that the ink discharge characteristics can be stably switched in a stepwise manner.

【0013】また、インク室のインク供給路側に対応す
る電極部分の充電に要する時間を他の電極部分に比較し
て最も小さくしておけば、振動板の弾性変位はインク室
の供給口側から、この弾性変位がインク吐出側に向けて
伝播していく。さらに、振動板の弾性変位の待機状態へ
の復帰は、インク室の供給口側から始まり、インク吐出
側に向けて伝播していく。この結果、インク室のインク
の流れはインクの供給方向に流れる。よって、インクの
吐出動作を効率良く行うことができる。
Further, if the time required for charging the electrode portion corresponding to the ink supply path side of the ink chamber is set to be the shortest as compared with the other electrode portions, the elastic displacement of the diaphragm will be reduced from the supply port side of the ink chamber. This elastic displacement propagates toward the ink ejection side. Further, the return of the elastic displacement of the diaphragm to the standby state starts from the supply port side of the ink chamber and propagates toward the ink discharge side. As a result, the flow of ink in the ink chamber flows in the ink supply direction. Therefore, the ink discharge operation can be performed efficiently.

【0014】一方、本発明の駆動方法によれば、上記構
成のインクジェットヘッド充電に要する時間の異なる電
極部分に対応する振動板の当接状態を制御しながら当該
振動板を振動させるようにしている。このように振動板
の対向壁に対する密着状態を制御することにより、イン
ク吐出量等の吐出特性を制御できる。従って、一つのイ
ンクジェットヘッドで多様な吐出特性を実現することが
できる。
On the other hand, according to the driving method of the present invention, the diaphragm is vibrated while controlling the abutting state of the diaphragm corresponding to the electrode portion having a different time required for charging the ink jet head having the above configuration. . By controlling the state of close contact of the diaphragm with the opposing wall in this manner, the discharge characteristics such as the ink discharge amount can be controlled. Therefore, various ejection characteristics can be realized with one inkjet head.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施例を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図1は本発明を適用したインクジェットヘ
ッドの断面図であり、図2はその平面図であり、図3は
その部分断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an ink jet head to which the present invention is applied, FIG. 2 is a plan view thereof, and FIG. 3 is a partial sectional view thereof.

【0017】これらの図に示すように、インクジェッド
ヘッド1は、シリコン基板2を挟み、上側に同じくシリ
コン製のノズルプレート3、下側にシリコンと熱膨張率
が近いホウ珪酸ガラス基板4がそれぞれ積層された3層
構造となっている。中央のシリコン基板2には、その表
面からエッチングを施すことにより、独立した5つのイ
ンク室5と、1つの共通インク室6と、この共通インク
室6を各インク室5に連通しているインク供給路7とし
てそれぞれ機能する溝が加工されている。これらの溝が
ノズルプレート3によって塞がれて、各部分5、6、7
が区画形成されている。
As shown in these figures, an ink jet head 1 has a silicon substrate 2 sandwiched therebetween, a nozzle plate 3 also made of silicon on the upper side, and a borosilicate glass substrate 4 having a thermal expansion coefficient close to that of silicon on the lower side. It has a laminated three-layer structure. The central silicon substrate 2 is etched from its surface to form five independent ink chambers 5, one common ink chamber 6, and an ink connecting the common ink chamber 6 to each ink chamber 5. Grooves each functioning as a supply path 7 are machined. These grooves are closed by the nozzle plate 3 and each part 5, 6, 7
Are formed.

【0018】ノズルプレート3には、各インク室5の先
端側の部分に対応する位置に、インクノズル11が形成
されており、これらが各インク室5に連通している。ま
た、共通インク室6が位置しているノズルプレート3の
部分には、これに連通するインク供給口12(図2参
照)が形成されている。インクは、外部の図示しないイ
ンクタンクから、インク供給口12を通って共通インク
室6に供給される。共通インク室6に供給されたインク
は、各インク供給路7を通って、独立した各インク室5
に供給される。
In the nozzle plate 3, ink nozzles 11 are formed at positions corresponding to the front end portions of the respective ink chambers 5, and these are communicated with the respective ink chambers 5. An ink supply port 12 (see FIG. 2) communicating with the nozzle plate 3 is formed in a portion of the nozzle plate 3 where the common ink chamber 6 is located. The ink is supplied from an external ink tank (not shown) to the common ink chamber 6 through the ink supply port 12. The ink supplied to the common ink chamber 6 passes through each ink supply path 7 and passes through the independent ink chambers 5.
Supplied to

【0019】独立した各インク室5は、その底壁51が
薄肉とされて、面外方向、すなわち、図1において上下
方向に弾性変位可能な振動板として機能するように設定
されている。したがって、この底壁51の部分を、以後
の説明の都合上、振動板と称して説明することもある。
Each of the independent ink chambers 5 has a thin bottom wall 51 and is set so as to function as a diaphragm that can be elastically displaced in an out-of-plane direction, that is, in a vertical direction in FIG. Therefore, the portion of the bottom wall 51 may be referred to as a diaphragm for convenience of the following description.

【0020】次に、シリコン基板2の下側に位置してい
るガラス基板4においては、その上面であるシリコン基
板2との接合面には、シリコン基板2の各インク室5に
対応した位置に、浅くエッチングされた凹部9が形成さ
れている。したがって、各インク室5の底壁51は、非
常に僅かの隙間Gを隔てて凹部9が形成されたガラス基
板からなる対向壁91の表面92に対峙している。
Next, in the glass substrate 4 located below the silicon substrate 2, the upper surface of the glass substrate 4, which is in contact with the silicon substrate 2, is located at a position corresponding to each ink chamber 5 of the silicon substrate 2. , A shallowly etched recess 9 is formed. Therefore, the bottom wall 51 of each ink chamber 5 faces the surface 92 of the opposing wall 91 made of a glass substrate having the recess 9 formed with a very small gap G.

【0021】ここで、各インク室5の底壁51は、各イ
ンク室側の共通電極として機能する。そして、各インク
室の底壁51に対峙するように、ガラス基板4の凹部表
面91には、セグメント電極10が形成されている。各
セグメント電極10の表面は無機ガラスからなる絶縁層
15により覆われている。このように、セグメント電極
10の上に形成した絶縁層15と隙間Gを挟み、各イン
ク室底壁51と、対応する各セグメント電極10が対向
電極を形成している。このセグメント電極10について
は、詳細を後述する。
Here, the bottom wall 51 of each ink chamber 5 functions as a common electrode on each ink chamber side. The segment electrode 10 is formed on the concave surface 91 of the glass substrate 4 so as to face the bottom wall 51 of each ink chamber. The surface of each segment electrode 10 is covered with an insulating layer 15 made of inorganic glass. As described above, with the insulating layer 15 formed on the segment electrode 10 and the gap G interposed therebetween, each ink chamber bottom wall 51 and the corresponding segment electrode 10 form a counter electrode. Details of the segment electrode 10 will be described later.

【0022】図2に示すように、インクジェットヘッド
を駆動するための電圧印加手段21は、図示していない
外部からの印字信号に応じて、これらの対向電極間の充
放電を行う。電圧印加手段21の一方の出力はセグメン
ト電極端子13を介し個々のセグエント電極10に接続
され、他方の出力はシリコン基板2に形成された共通電
極端子22に接続されている。シリコン基板2自体は導
電性をもつため、この共通電極端子22から底壁51の
共通電極に電圧を供給することができる。また、より低
い電気抵抗で共通電極に電圧を供給する必要がある場合
には、例えば、シリコン基板の一方の面に金等の導電性
材料の薄膜を蒸着やスパッタリングで形成すればよい。
本実施例では、シリコン基板2とガラス基板4との接続
に陽極接合を用いているので、シリコン基板2の流路形
成面側に導電膜を形成してある。
As shown in FIG. 2, a voltage applying means 21 for driving the ink-jet head charges and discharges between these opposing electrodes in response to an external print signal (not shown). One output of the voltage applying means 21 is connected to each segment electrode 10 via the segment electrode terminal 13, and the other output is connected to a common electrode terminal 22 formed on the silicon substrate 2. Since the silicon substrate 2 itself has conductivity, a voltage can be supplied from the common electrode terminal 22 to the common electrode on the bottom wall 51. When it is necessary to supply a voltage to the common electrode with a lower electric resistance, for example, a thin film of a conductive material such as gold may be formed on one surface of the silicon substrate by vapor deposition or sputtering.
In this embodiment, since the anodic bonding is used to connect the silicon substrate 2 and the glass substrate 4, a conductive film is formed on the flow channel forming surface side of the silicon substrate 2.

【0023】このように、本実施例では、底壁51と、
これに対して、絶縁膜15および隙間Gを挟んで対峙し
ている対向壁91との間に対向電極を形成してある。電
圧印加手段21からの駆動電圧が対向電極間に印加され
ると、対向電極間に充電された電荷によるクーロン力が
発生し、底壁(振動板)51はセグメント電極10の側
へ撓み、インク室5の容積が拡大する。次に、電圧印加
手段21によって、対向電極間の電荷を急激に放電させ
ると、振動板51はその弾性復帰力によって復帰し、イ
ンク室5の容積が急激に収縮する。この時発生する圧力
により、インク室5を満たすインクの一部が、このイン
ク室に連通しているインクノズル11からインク滴とし
て吐出される。
As described above, in the present embodiment, the bottom wall 51,
On the other hand, an opposing electrode is formed between the insulating film 15 and the opposing wall 91 opposing the gap G therebetween. When the driving voltage from the voltage applying means 21 is applied between the opposing electrodes, Coulomb force is generated by the electric charge charged between the opposing electrodes, and the bottom wall (diaphragm) 51 bends toward the segment electrode 10 and the ink The volume of the chamber 5 increases. Next, when the voltage between the opposing electrodes is suddenly discharged by the voltage applying means 21, the diaphragm 51 is restored by its elastic restoring force, and the volume of the ink chamber 5 is rapidly contracted. Due to the pressure generated at this time, a part of the ink filling the ink chamber 5 is ejected as ink droplets from the ink nozzle 11 communicating with the ink chamber.

【0024】(セグメント電極)次に、図2を主として
参照して、本実施例におけるセグメント電極10につい
て詳細に説明する。図に示すように、セグメント電極1
0は電極部分10a、10b、10cに分割されてい
る。分割された電極部分10aと10bは抵抗体10x
で接続され、電極部分10bと10cは抵抗体10yで
接続されている。また、電圧印加手段21の一方の出力
はセグメント電極端子13を介しインク供給路7の側の
電極部分10cに接続されている。
(Segment Electrode) Next, with reference mainly to FIG. 2, the segment electrode 10 in this embodiment will be described in detail. As shown in the figure, the segment electrode 1
0 is divided into electrode portions 10a, 10b and 10c. The divided electrode portions 10a and 10b are connected to a resistor 10x
And the electrode portions 10b and 10c are connected by a resistor 10y. One output of the voltage applying means 21 is connected to the electrode portion 10c on the ink supply path 7 side via the segment electrode terminal 13.

【0025】クーロン力を利用したこの種のインクジェ
ットヘッドの場合、駆動電圧の制限及び解像度より、対
向電極間の静電容量は、およそ5〜600pFが現実的
である。5pFより静電容量が小さい場合には、振動板
の面積が小さいために必要なインク滴を吐出することが
できない。また、隙間Gが広くなりすぎて駆動電圧が極
端に上昇する。
In the case of this type of ink jet head utilizing Coulomb force, the capacitance between the opposing electrodes is practically about 5 to 600 pF due to the limitation of the driving voltage and the resolution. If the capacitance is smaller than 5 pF, the required ink droplet cannot be ejected because the area of the diaphragm is small. Further, the gap G becomes too wide, and the driving voltage rises extremely.

【0026】さらに、600pFより静電容量が大きい
場合には、振動板の面積が大きいために、必要な解像度
が得られない。また、隙間Gが狭くなるために、振動板
の振幅が小さくなり必要なインク滴を確保することがで
きない。
If the capacitance is larger than 600 pF, the required resolution cannot be obtained because the area of the diaphragm is large. Further, since the gap G becomes narrow, the amplitude of the diaphragm becomes small, and it is not possible to secure necessary ink droplets.

【0027】一方、対向電極間に印加する電圧のパルス
幅は、インク吐出の周波数(吐出周波数)が数kHz〜
数十kHzであることより、2〜40μsecが現実的
である。よって、抵抗体10x、10yの抵抗は、上記
の静電容量及びパルス幅より数kΩ〜数MΩである必要
がある。抵抗は物質の抵抗率、幅、厚み及び長さによっ
て決まるが、長さについては、インクジェットヘッドの
微小化の観点より、短いことが好ましい。よって、高い
抵抗率を有する高抵抗半導体膜が適している。本実施例
では、高抵抗半導体膜の代表であるアモルファスシリコ
ンを採用したが、この他に、例えば、アモルファス炭化
シリコン、酸化チタン、ダイヤモンドがある。
On the other hand, the pulse width of the voltage applied between the opposing electrodes is such that the frequency of ink ejection (ejection frequency) is several kHz to
Since it is several tens of kHz, 2 to 40 μsec is realistic. Therefore, the resistances of the resistors 10x and 10y need to be several kΩ to several MΩ from the above-mentioned capacitance and pulse width. The resistance is determined by the resistivity, the width, the thickness, and the length of the substance, but the length is preferably short from the viewpoint of miniaturization of the ink jet head. Therefore, a high-resistance semiconductor film having a high resistivity is suitable. In this embodiment, amorphous silicon, which is a representative of the high-resistance semiconductor film, is employed. However, other examples include amorphous silicon carbide, titanium oxide, and diamond.

【0028】これら高抵抗半導体膜の形成方法は、通常
のCVD法やプラズマCVD法あるいはスパッタ蒸着法
により成膜し、フォト・エッチングする方法がある。
As a method for forming these high-resistance semiconductor films, there is a method in which a film is formed by a normal CVD method, a plasma CVD method, or a sputter deposition method, and photoetching is performed.

【0029】なお、抵抗体10x、10yの抵抗は、振
動板の弾性特性、寸法等に応じて、各具体例に応じて、
適宜、最適な値に設定すべき性質のものである。
The resistances of the resistors 10x and 10y are determined according to the elastic characteristics and dimensions of the diaphragm and in accordance with each specific example.
It is a property that should be appropriately set to an optimal value.

【0030】このように構成した本例のインクジェット
ヘッド1においては、各インク室の底壁としての振動板
51は、これが対向壁91に当たるまで弾性変位しない
ような変位状態(振動状態)では、圧力に比例して撓
む。すなわち、コンプライアンスが一定に保持される。
しかし、振動板51が対向壁に密着する程度の大きな弾
性変位を起こすと、対向壁に密着した状態では、インク
圧力が増加してもそれ以上に振動板が撓みことが出来な
いので、コンプライアンスは小さくなる。
In the ink jet head 1 of the present embodiment having the above-described structure, the diaphragm 51 as the bottom wall of each ink chamber is in a displaced state (vibration state) in which the diaphragm 51 does not elastically displace until it hits the opposing wall 91. Deflected in proportion to That is, the compliance is kept constant.
However, if the diaphragm 51 undergoes a large elastic displacement such that the diaphragm 51 is in close contact with the opposing wall, the diaphragm cannot bend further when the ink pressure is increased in a state in which the diaphragm 51 is in close contact with the opposing wall, so that the compliance is reduced. Become smaller.

【0031】次に、時定数について説明する。1つ振動
板とそれに対応するセグメント電極の間に働く容量と抵
抗について等価回路を示すと図4になる。ここで、電極
部分10aとこの部分に対応する振動板の部分(以下、
振動板51aと表記)の容量をCaとし時定数をτa、
電極部分10bとこの部分に対応する振動板の部分(以
下、振動板51bと表記)の容量をCbとし時定数をτ
b、電極部分10cとこの部分に対応する振動板の部分
(以下、振動板51cと表記)の容量をCcとし時定数
をτcとする。また、抵抗体10xの抵抗をRx、抵抗
体10yの抵抗をRy、電極部分10cとセグメント電
極端子13の間の抵抗をRzとする。電極部分の容量
に、式(1)の関係があり、抵抗体の抵抗には式(2)
の関係がある場合、各電極部分に作用する時定数は、式
(3)〜(5)のようになる。
Next, the time constant will be described. FIG. 4 shows an equivalent circuit of the capacitance and resistance acting between one diaphragm and the corresponding segment electrode. Here, the electrode portion 10a and the portion of the diaphragm corresponding to this portion (hereinafter, referred to as the electrode portion 10a)
The capacitance of the diaphragm 51a) is Ca, the time constant is τa,
The capacitance of the electrode portion 10b and the portion of the diaphragm corresponding to this portion (hereinafter referred to as diaphragm 51b) is Cb, and the time constant is τ.
b, the capacitance of the electrode portion 10c and the portion of the diaphragm corresponding to this portion (hereinafter referred to as the diaphragm 51c) is Cc, and the time constant is τc. The resistance of the resistor 10x is Rx, the resistance of the resistor 10y is Ry, and the resistance between the electrode portion 10c and the segment electrode terminal 13 is Rz. The capacitance of the electrode portion has the relationship of Expression (1), and the resistance of the resistor is expressed by Expression (2).
, The time constants acting on the respective electrode portions are as shown in equations (3) to (5).

【0032】 Ca≒Cb≒Cc 式(1) Rz≦Ry=Rx さらに、 Rz<Ry<Rx 特に、 Rz≪Ry≪Rx 式(2) τa=Ca×(Rx+Ry+Rz) 式(3) τb=Cb×(Ry+Rz) 式(4) τc=Cc×Rz 式(5) ここで、振動板51とセグメント電極10に方形波を入
力し充電開始(方形波の立ち上がり)からの時刻をt1
とした場合、時刻t1での対向電極間に働く電位差Vt
1は、方形波の電位差をV、時定数をτとすると、以下
のようになる。
Ca ≒ Cb ≒ Cc Formula (1) Rz ≦ Ry = Rx Further, Rz <Ry <Rx In particular, Rz≪Ry≪Rx Formula (2) τa = Ca × (Rx + Ry + Rz) Formula (3) τb = Cb × (Ry + Rz) Equation (4) τc = Cc × Rz Equation (5) Here, a square wave is input to the diaphragm 51 and the segment electrode 10 and the time from the start of charging (rise of the square wave) is t1.
, The potential difference Vt acting between the counter electrodes at time t1
1 is as follows when the potential difference of the square wave is V and the time constant is τ.

【0033】 Vt1=V{1−exp(−t1/τ)} 式(6) 振動板51とセグメント電極10の間に働く吸引力は、
対向電極間の電位差の2乗に比例することより、式
(6)に、式(3)〜(5)を適用すると、振動板51
が対向壁91に当接するまでに必要な時間の最も短いの
は、時定数の最も小さい電極部分10cに対応する振動
板51cである。また、当接までに必要な時間の最も長
いのは、電極部分10aに対応する振動板51aであ
る。
Vt1 = V {1−exp (−t1 / τ)} Equation (6) The suction force acting between the diaphragm 51 and the segment electrode 10 is:
Since the equations (3) to (5) are applied to the equation (6) because the potential difference is proportional to the square of the potential difference between the opposing electrodes, the diaphragm 51
The diaphragm 51c corresponding to the electrode portion 10c having the smallest time constant has the shortest time required for contacting with the opposing wall 91. The longest time required for contact is the diaphragm 51a corresponding to the electrode portion 10a.

【0034】同様に、放電時では、振動板51とセグメ
ント電極10に方形波を入力し放電開始(方形波の立ち
下がり)からの時刻をt2とした場合、時刻t2で対向
電極間に働く電位差Vt2は、方形波の電位差をV、時
定数をτとすると、以下のようになる。
Similarly, at the time of discharge, when a square wave is input to the diaphragm 51 and the segment electrode 10 and the time from the start of discharge (fall of the square wave) is t2, the potential difference between the opposing electrodes at time t2. Vt2 is as follows when the potential difference of the square wave is V and the time constant is τ.

【0035】 Vt2=V{exp(−t2/τ)} 式(7) 同様に、式(7)に、式(3)〜(5)を適用すると、
振動板51が対向壁91に当接した状態から待機状態に
戻るまでに必要な時間の最も短いのは、時定数の最も小
さい電極部分10cに対応する振動板51cである。ま
た、待機状態までに必要な時間の最も長いのは、電極部
分10aに対応する振動板51aである。
Vt2 = V {exp (−t2 / τ)} Equation (7) Similarly, when Equations (3) to (5) are applied to Equation (7),
The diaphragm 51c corresponding to the electrode portion 10c having the smallest time constant has the shortest time required for the diaphragm 51 to return from the state in which the diaphragm 51 contacts the opposing wall 91 to the standby state. The longest time required until the standby state is the diaphragm 51a corresponding to the electrode portion 10a.

【0036】電極部分の容量を、Ca=Cb=Cc=5
0pF、抵抗体の抵抗をRz=3kΩ、Ry=Rx=3
0kΩとし、方形波状のパルス電圧を端子間に印加する
と、Ccは0.5μsec後に、Cbは5μsec後
に、Caは9.5μsec後に充電されることになるた
め、それぞれの電極に対向する振動板は逐次遅れをもっ
て当接することになる。
The capacitance of the electrode portion is expressed as Ca = Cb = Cc = 5
0 pF, the resistance of the resistor is Rz = 3 kΩ, Ry = Rx = 3
When 0 kΩ is applied and a square-wave pulse voltage is applied between the terminals, Cc is charged after 0.5 μsec, Cb is charged after 5 μsec, and Ca is charged after 9.5 μsec. It will come in contact with a delay.

【0037】更に、パルス電圧の時間を電極部分の時定
数に応じて印加することで、振動系のコンプライアンス
を変化させることができる。コンプライアンスは振動系
の固有振動数を決定する一つの変数であるので、このよ
うにコンプライアンスを変更すると、インク振動系の固
有振動数を制御でき、吐出されるインク液滴の量を調整
できる。
Further, by applying the time of the pulse voltage in accordance with the time constant of the electrode portion, the compliance of the vibration system can be changed. Since the compliance is one variable that determines the natural frequency of the vibration system, by changing the compliance in this way, the natural frequency of the ink vibration system can be controlled, and the amount of the ejected ink droplet can be adjusted.

【0038】例えば、図5に示すように、振動板51の
部分51aと振動板51の部分51bと振動板51の部
分51cが対向壁91の側に吸引された状態で、最も時
定数の小さなτcの振動板51の部分51cのみを待機
状態まで振動板を弾性復帰させれば、コンプラインスは
振動板の長さに比例するのであるから、対向壁91に密
着している長さ分だけコンプライアンスを小さくでき、
したがって、振動板の全体を振動させる場合に比べて、
インクの振動系の固有周期が短くなり、微少なインク滴
を高速で吐出させることができる。
For example, as shown in FIG. 5, when the portion 51a of the diaphragm 51, the portion 51b of the diaphragm 51, and the portion 51c of the diaphragm 51 are sucked toward the opposing wall 91, the time constant is the smallest. If only the portion 51c of the diaphragm 51 of τc is elastically returned to the standby state, the compliance is proportional to the length of the diaphragm. Can be reduced,
Therefore, compared to the case where the whole diaphragm is vibrated,
The natural period of the ink vibration system is shortened, and minute ink droplets can be ejected at high speed.

【0039】ここで、本例では、時定数の最も小さい電
極部分10cをインク室5の基端側(供給口側)とし、
時定数の最も大きい電極部分10aをインク室5の先端
側(ノズル側)になるように形成してある。したがっ
て、振動板5の弾性変位は、インク室5の基端側である
インク供給側から発生し、この弾性変位がインク吐出側
に向けて伝播していく。すなわち、図6に示すように、
インクをその供給方向に流すように、振動板51の弾性
変位が発生する。さらに、振動板5の弾性変位の待機状
態への復帰は、インク室5の基端側であるインク供給側
から発生し、この弾性変位の待機状態への復帰がインク
吐出側に向けて伝播していく。すなわち、図7に示すよ
うに、インクをその供給方向に流すように、振動板51
の弾性変位の待機状態への復帰が発生する。よって、イ
ンクの吐出動作を効率良く行うことができるという利点
がある。このことは、同一のインク量を得る場合には、
振動板の長さを小さくすることが可能であることを意味
している。すなわち、インクジェットヘッドの小型化が
可能となる。
Here, in this example, the electrode portion 10c having the smallest time constant is set to the base end side (supply port side) of the ink chamber 5,
The electrode portion 10a having the largest time constant is formed so as to be on the tip side (nozzle side) of the ink chamber 5. Therefore, the elastic displacement of the vibration plate 5 occurs from the ink supply side, which is the base end side of the ink chamber 5, and the elastic displacement propagates toward the ink ejection side. That is, as shown in FIG.
The elastic displacement of the diaphragm 51 occurs so that the ink flows in the supply direction. Further, the return of the elastic displacement of the diaphragm 5 to the standby state occurs from the ink supply side, which is the base end side of the ink chamber 5, and the return of the elastic displacement to the standby state propagates toward the ink ejection side. To go. That is, as shown in FIG. 7, the vibration plate 51 is moved so that the ink flows in the supply direction.
Is returned to the standby state of the elastic displacement of the motor. Therefore, there is an advantage that the ink discharging operation can be performed efficiently. This means that to get the same amount of ink,
This means that the length of the diaphragm can be reduced. That is, the size of the inkjet head can be reduced.

【0040】なお、本例においては、セグメント電極を
3つに分割し隣り合った電極部分を抵抗体でつないだ
が、2つに分割し抵抗体でつないでもよく、あるいは4
つ以上に分割しそれぞれを抵抗体でつないでもよい。
In this embodiment, the segment electrode is divided into three and the adjacent electrode portions are connected by a resistor. However, the segment electrode may be divided into two and connected by a resistor.
It may be divided into two or more and connected with a resistor.

【0041】(インクジェットヘッドの駆動方法)次
に、上記構成のインクジェットヘッドの駆動方法につい
て図8から図11を用いて説明する。特に、電圧印加手
段21によって対向電極間に印加される駆動電圧の解除
後の制御方法について説明する。
(Driving Method of Ink Jet Head) Next, a driving method of the ink jet head having the above configuration will be described with reference to FIGS. In particular, a control method after the driving voltage applied between the opposing electrodes by the voltage applying unit 21 is released will be described.

【0042】図8には、対向電極間の電圧波形の一例を
示してある。対向電極間の電圧が時点t1にピーク電圧
Voまで上昇するように、充電が行われ(V10)、そ
の後、時点t2まで、ピーク電圧Voが保持される。更
にその後、以下に説明するように放電が行われ、インク
滴が吐出される。
FIG. 8 shows an example of the voltage waveform between the opposing electrodes. Charging is performed such that the voltage between the opposing electrodes rises to the peak voltage Vo at time t1 (V10), and thereafter, the peak voltage Vo is held until time t2. Thereafter, discharge is performed as described below, and ink droplets are ejected.

【0043】本例では、この波形部分V11が立ち下が
る部分において、すなわち、対向電極間の放電過程にお
いて、時間に対する電圧降下の傾きが急な第1の区間V
12と、この第1の区間に連続して、電圧降下の傾きが
緩やかな第2の区間が形成されている。すなわち、対向
電極間の電圧がピーク電圧Voで保持される期間t1か
らt2の後に、時点t2で放電が開始されて、電圧降下
の急な第1の区間V12に沿って電圧がVaまで降下
し、この電圧値になった時点t3の後は、緩やかな電圧
降下の第2の区間V13に沿って電圧が零まで降下す
る。
In this example, in the portion where the waveform portion V11 falls, that is, in the discharging process between the opposing electrodes, the first section V has a steep slope of the voltage drop with respect to time.
12 and a second section in which the slope of the voltage drop is gentle, is formed following the first section. That is, after the period from t1 to t2 when the voltage between the opposing electrodes is held at the peak voltage Vo, the discharge is started at the time t2, and the voltage drops to Va along the first section V12 where the voltage drop is sharp. After the time point t3 when the voltage value reaches this value, the voltage drops to zero along the second section V13 of the gentle voltage drop.

【0044】ここで、本例の電圧印加手段21において
は、第1の区間V12における電圧降下の大きさを変更
可能となっており、例えば、図に示すように、電圧V
a、Vb、Vcに切り換え可能となっている。電圧V
b、Vcに切り換えられた時には、この電圧まで降下し
た後は区間部分V13と同一の電圧降下率で放電させる
ようになっている。すなわち、区間V14、V15で表
される線に沿って電圧を降下させる。
Here, in the voltage applying means 21 of the present embodiment, the magnitude of the voltage drop in the first section V12 can be changed. For example, as shown in FIG.
a, Vb, and Vc. Voltage V
When the voltage is switched to b or Vc, after the voltage drops to this voltage, discharge is performed at the same voltage drop rate as that of the section V13. That is, the voltage is decreased along the lines represented by the sections V14 and V15.

【0045】電圧印加手段21により、対向電極間の電
圧波形が上述の如く変化するように、対向電極間の充放
電がなされ、インク滴の吐出動作が行われる。ここで、
対向電極間の電圧を、区間V12に沿って電圧降下させ
た後に、電圧Vaの時点t3から波形部分V13に沿っ
て緩やかに降下させるように放電した場合には、振動板
51は次のように動作する。対向電極間の電圧が電圧V
aの時点まで降下する間に、時定数の最も小さなτcに
対応する振動板51の部分51cが最初に、弾性復帰力
によって、対向壁91の表面91aから離れてインク室
5の内方に向けて弾性変位する。
The voltage application means 21 performs charging / discharging between the opposing electrodes so that the voltage waveform between the opposing electrodes changes as described above, and discharges ink droplets. here,
When the voltage between the opposing electrodes is dropped along the section V12 and then discharged so as to gradually drop along the waveform portion V13 from the time point t3 of the voltage Va, the diaphragm 51 becomes as follows. Operate. The voltage between the opposing electrodes is the voltage V
While descending to the point of time a, the portion 51c of the diaphragm 51 corresponding to the smallest time constant τc is first separated from the surface 91a of the opposing wall 91 toward the inside of the ink chamber 5 by the elastic return force. Elastically displaced.

【0046】図9には、この弾性変位状態を示してあ
る。この後は、電圧降下は緩やかに行われるので、中程
度の時定数τbに対応する振動板の部分51b、最も時
定数のい大きなτaに対応する振動板の部分51aが順
次に対向壁91から離れて弾性復帰力によってインク室
側に戻る。したがって、基本的には、時定数の最も小さ
なτcに対応する振動板51の部分51cによる弾性変
位によって発生するインク室5内のインク圧力によって
インク滴の吐出が行われる。この場合には、中程度の時
定数τbに対応する振動板の部分51bおよび最も時定
数の大きなτaに対応する振動板の部分51aは実質的
に対向壁91の表面91bおよび91aにそれぞれ接し
た状態にあり、したがって、インクの振動系のコンプラ
イアンスは小さい。よって、その固有周期を短くでき、
微少なインク滴を高速で吐出させることができる。
FIG. 9 shows this elastic displacement state. Thereafter, since the voltage drop is gradual, the portion 51b of the diaphragm corresponding to the medium time constant τb and the portion 51a of the diaphragm corresponding to τa having the largest time constant sequentially come from the opposing wall 91. It returns to the ink chamber side by the elastic return force. Therefore, basically, the ink droplets are ejected by the ink pressure in the ink chamber 5 generated by the elastic displacement by the portion 51c of the vibration plate 51 corresponding to the smallest time constant τc. In this case, the portion 51b of the diaphragm corresponding to the medium time constant τb and the portion 51a of the diaphragm corresponding to the largest time constant τa substantially contact the surfaces 91b and 91a of the opposed wall 91, respectively. State and therefore the compliance of the ink oscillating system is small. Therefore, its natural period can be shortened,
Fine ink droplets can be ejected at high speed.

【0047】これに対して、対向電極間にかかる電圧の
放電時に、電圧が値Vbにまで降下した時点から波形部
分V14に沿って緩やかに電圧を降下させた場合には、
振動板51は、図9において破線で示すように、最も時
定数の小さなτcに対応する振動板の部分および中程度
の時定数のτbに対応する部分51c、51bが対向壁
の部分91c、91bから離れて弾性復帰力によってイ
ンク室5の側に変位して、インクの吐出が行われる。こ
の場合には、最も時定数の大きなτaに対応する振動板
51の部分51cは実質的にインク吐出動作に寄与せず
に、対向壁91の表面91cに接した状態となってい
る。したがって、図9において破線で示す場合に比べて
インク振動系のコンプライアンスが大きく、また、イン
ク滴の吐出量も多くなる。
On the other hand, when the voltage applied between the opposite electrodes is discharged, when the voltage is gradually decreased along the waveform portion V14 from the time when the voltage decreases to the value Vb,
As shown by the broken line in FIG. 9, the diaphragm 51 has a portion of the diaphragm corresponding to τc having the smallest time constant and portions 51c and 51b corresponding to τb having a medium time constant and portions 91c and 91b of the opposing wall. The ink is ejected by being displaced toward the ink chamber 5 by the elastic return force apart from the ink chamber 5. In this case, the portion 51c of the diaphragm 51 corresponding to τa having the largest time constant does not substantially contribute to the ink ejection operation, and is in contact with the surface 91c of the opposing wall 91. Therefore, the compliance of the ink vibration system is larger than that of the case shown by the broken line in FIG.

【0048】一方、対向電極間にかかる電圧の放電を電
圧がVcになるまで急激に行った場合には、実質的に
は、図9において想像線で示すように、振動板51の全
ての部分が弾性復帰力によってインク室内方に弾性変位
してインク吐出動作に寄与する。したがって、この場合
には、対向壁91に接している振動板の部分が無く、コ
ンプライアンスは最も大きくなり、過大なインク圧力の
発生を緩和できる。よって、大きなインク滴を安定して
吐出することができる。
On the other hand, when the discharge of the voltage applied between the opposing electrodes is rapidly performed until the voltage becomes Vc, substantially all parts of the diaphragm 51 are substantially removed as shown by imaginary lines in FIG. Is elastically displaced into the ink chamber by the elastic return force, thereby contributing to the ink ejection operation. Therefore, in this case, there is no portion of the diaphragm in contact with the opposing wall 91, the compliance is maximized, and the occurrence of excessive ink pressure can be reduced. Therefore, large ink droplets can be stably ejected.

【0049】このように、対向電極間の放電時における
電圧降下特性を変えることにより、インクノズル11の
インク吐出特性、特に、その周期およびインク滴重量を
変えることができる。
As described above, by changing the voltage drop characteristics at the time of discharge between the opposing electrodes, the ink discharge characteristics of the ink nozzle 11, in particular, its cycle and ink droplet weight can be changed.

【0050】次に、図10には、図1乃至3に示すイン
クジェットヘッド1の駆動に適用可能な別の対向電極間
の電圧波形を示してある。本例では、インク滴を吐出さ
せるための充放電(V30からV32)と、そのインク
滴の吐出量を制御するための充放電(V33からV3
5)の計2回の充放電が行われる。本例では、この補助
充電V33の開始時点を変更することにより、吐出イン
ク量を制御するようにしている。
Next, FIG. 10 shows a voltage waveform between other counter electrodes applicable to the driving of the ink jet head 1 shown in FIGS. In this example, charge and discharge (V30 to V32) for discharging ink droplets and charge and discharge (V33 to V3) for controlling the discharge amount of the ink droplets are performed.
The charging and discharging of 5) are performed twice in total. In the present embodiment, the discharge ink amount is controlled by changing the start time of the auxiliary charging V33.

【0051】このように充放電を行った場合には、電圧
Voまで充電することにより、振動板51が対向壁91
の側に引かれて密着し、これを放電すると、すなわち、
図の時点t2後、振動板51はその弾性復帰力によって
元の位置に向けて戻り、これよりも更にインク室5の内
方にまで変位する。この結果、インク室の内圧が急激に
高まり、インクノズル11からインク滴が吐出される。
インク滴が完全にノズル11から吐出される時点、すな
わちインク切れの時点よりも手前の時点であるta〜t
cから補助充電V33が開始される。
When charging / discharging is performed as described above, the diaphragm 51 is charged to the voltage Vo, so that the diaphragm 51
When it is pulled and adhered to the side, and this is discharged,
After time t2 in the figure, the diaphragm 51 returns to its original position by its elastic return force, and is further displaced further into the ink chamber 5. As a result, the internal pressure of the ink chamber rapidly increases, and ink droplets are ejected from the ink nozzles 11.
Ta-t, which is a point in time when the ink droplet is completely ejected from the nozzle 11, that is, a point in time before the time when the ink runs out.
The auxiliary charging V33 is started from c.

【0052】放電V32の終了後の最も早い時点taで
補助充電V33を開始した場合(V33a)には、振動
板51の全体が対向壁91の側に引かれて、大きく弾性
変位する。この結果、インク室内のインク圧力が一時的
に急激に低下して、吐出される過程にあるインク滴に対
して、それをインク室内に吸引する作用が及ぶ。この結
果、吐出インク量が大幅に少なくなり、微少なインク滴
の吐出が行われて、小さなドット印字が記録紙上に形成
される。
When the auxiliary charge V33 is started at the earliest time ta after the end of the discharge V32 (V33a), the entire diaphragm 51 is pulled toward the opposing wall 91 and undergoes a large elastic displacement. As a result, the ink pressure in the ink chamber drops temporarily and suddenly, and the ink drops in the process of being ejected are sucked into the ink chamber. As a result, the amount of ejected ink is significantly reduced, and minute ink droplets are ejected, so that a small dot print is formed on the recording paper.

【0053】これに対して、補助充電V33をtbから
開始した場合(V33b)には、振動板51のうちの中
程度の時定数τb及び最も時定数の小さなτcに対応す
る部分51b、51cのみが対向壁91の表面91b、
91cの側に引かれる。よって、上記の場合よりも振動
板51の弾性変形が小さく、インク室内の圧力低下の程
度も少ない。よって、上記の場合よりも多い量のインク
滴の吐出が行われる。
On the other hand, when the auxiliary charging V33 is started from tb (V33b), only the portions 51b and 51c of the diaphragm 51 corresponding to the medium time constant τb and the smallest time constant τc are used. Is the surface 91b of the opposing wall 91,
It is drawn to the side of 91c. Therefore, the elastic deformation of the vibration plate 51 is smaller than in the above case, and the degree of the pressure drop in the ink chamber is smaller. Therefore, a larger amount of ink droplets are ejected than in the above case.

【0054】一方、補助充電V33を最も遅いtcから
開始した場合(V33c)には、振動板のうちの最も時
定数の小さなτcに対応する部分51cのみが対向壁の
側の表面91cに引かれるのみであるので、振動板の弾
性変位量を微少であり、よって、多量のインク滴の吐出
が行われて、大きなドット印字を行うことができる。
On the other hand, when the auxiliary charging V33 is started from the latest tc (V33c), only the portion 51c of the diaphragm corresponding to τc having the smallest time constant is drawn to the surface 91c on the side of the opposing wall. Therefore, the amount of elastic displacement of the diaphragm is very small, so that a large amount of ink droplets are ejected and large dot printing can be performed.

【0055】以上の本例に示すように、補助充電の開始
時点を変更することによって、吐出されるインク滴の量
を調整することができる。
As shown in the above example, the amount of ink droplets to be ejected can be adjusted by changing the start time of the auxiliary charging.

【0056】ここで、このような吐出インク量の制御
は、図11に示すように充放電を行うことによっても実
現することができる。この図11に示す対向電極間の電
圧波形においては、インク吐出用の充放電(V20から
V22)を行った後に、上記の例と同じく補助充放電
(V23からV25)を行っている。しかし、本例で
は、この1回目の充放電が終了した時点t4から一定の
期間の経過後に、更に補助充電V23が行われる。この
補助充電V23は、時点t5で開始され、時点t6でピ
ーク電圧Vaに達し、終了する。その電圧のピークが時
点t6からt7まで保持されるた後、時点t7から時点
t8にかけて放電される。そして、本例は、充電時間を
制御することにより、このピーク電圧の値を、Va、V
bおよびVcとなるように切り換え可能としてある。
Here, such control of the discharge ink amount can also be realized by charging and discharging as shown in FIG. In the voltage waveform between the opposing electrodes shown in FIG. 11, charge / discharge (V20 to V22) for ink discharge is performed, and then auxiliary charge / discharge (V23 to V25) is performed as in the above-described example. However, in this example, the auxiliary charging V23 is further performed after a lapse of a certain period from the time point t4 when the first charge / discharge ends. This auxiliary charging V23 starts at time t5, reaches the peak voltage Va at time t6, and ends. After the voltage peak is held from time t6 to time t7, discharge is performed from time t7 to time t8. In the present embodiment, the value of this peak voltage is set to Va, V by controlling the charging time.
It is possible to switch to b and Vc.

【0057】このように充放電を行った場合には、電圧
Voまで充電することにより、振動板51が対向壁91
の側に引かれて密着し、これを放電すると、すなわち、
図の時点t2後、振動板51はその弾性復帰力によって
元の位置に向けて戻り、これよりも更にインク室5の内
方にまで変位する。この結果、インク室の内圧が急激に
高まり、インクノズル11からインク滴が吐出される。
インク滴が完全にノズル11から吐出される時点、すな
わちインク切れの時点よりも手前の時点であるt5から
補助充電V23が開始される。
When charging / discharging is performed in this manner, the diaphragm 51 is charged to the voltage Vo, so that the diaphragm 51 is moved to the opposite wall 91.
When it is pulled and adhered to the side, and this is discharged,
After time t2 in the figure, the diaphragm 51 returns to its original position by its elastic return force, and is further displaced further into the ink chamber 5. As a result, the internal pressure of the ink chamber rapidly increases, and ink droplets are ejected from the ink nozzles 11.
The auxiliary charging V23 is started at a time point t5 when the ink droplet is completely ejected from the nozzle 11, that is, a time point before the time when the ink runs out.

【0058】この補助充電V23のピーク値を最も大き
なVaに設定した場合(V24a)には、吐出される過
程にあるインク滴の量が大幅に少なくなり、微少なイン
ク滴の吐出を実現できる。逆に、補助充電V23のピー
ク値を最も小さなVcに設定した場合(V24c)に
は、吐出過程のあるインク滴の吸引作用は極僅かである
ので、インク吐出量は多く、したがって、大きなドット
印字を行うことができる。補助充電V23のピーク値を
これらの中間のVbに設定した場合(V24b)には、
これらの中間の量のインク滴の吐出が行われる。このよ
うに、補助充電の電圧のピーク値を変更することによっ
ても、吐出されるインク滴の量を調整することができ
る。
When the peak value of the auxiliary charge V23 is set to the largest value Va (V24a), the amount of ink droplets in the process of being discharged is greatly reduced, and the discharge of minute ink droplets can be realized. Conversely, when the peak value of the auxiliary charge V23 is set to the smallest value Vc (V24c), the suction effect of the ink droplet with the discharging process is very small, so that the ink discharge amount is large, and therefore a large dot printing is performed. It can be performed. When the peak value of the auxiliary charge V23 is set to the intermediate value Vb (V24b),
The ejection of an ink droplet of an intermediate amount between these is performed. As described above, by changing the peak value of the voltage of the auxiliary charge, the amount of the ejected ink droplet can be adjusted.

【0059】勿論、上述した図10に示す例と、本例の
場合とを組み合わせて、補助充電のピーク電圧の値およ
びその開始時期を同時に変更してもよいことは勿論であ
る。
Of course, by combining the example shown in FIG. 10 described above with the case of this example, the value of the peak voltage of the auxiliary charging and the start timing thereof may be changed simultaneously.

【0060】なお、駆動電圧信号における各電圧値V
o、V1、Va、Vb、Vcは、振動板の弾性特性、寸
法等に応じて、各具体例に応じて、適宜、最適な値に設
定すべき性質のものである。
Note that each voltage value V in the drive voltage signal
o, V1, Va, Vb, and Vc are properties that should be appropriately set to optimal values according to each specific example according to the elastic characteristics and dimensions of the diaphragm.

【0061】(インクジェットヘッドの駆動回路)次
に、上記構成のインクジェットヘッドの駆動回路につい
て図12と図13を用いて説明する。
(Driving Circuit of Inkjet Head) Next, a driving circuit of the ink jet head having the above configuration will be described with reference to FIGS.

【0062】図12は、図8に示した対向電極間の電圧
波形を得るための駆動回路の一例を示すものである。図
中符号は、IN1は、振動板51を撓ませるための充電
信号の入力端子で、図13(a)に示した波形の信号が
入力し、またIN2は、充電状態にある対向電極(振動
板51と対向壁91)の電荷を放電し、振動板51を復
元するための放電信号の入力端子で、図13(b)に示
した波形の信号が入力する。入力端子IN1にはレベル
シフト用のトランジスタQ1を介して第1の定電流回路
40が接続されている。定電流回路400は、トランジ
スタQ2、Q3と抵抗R1からなり、コンデンサCを一
定電流値で充電するように構成されている。
FIG. 12 shows an example of a drive circuit for obtaining the voltage waveform between the opposed electrodes shown in FIG. In the drawing, reference symbol IN1 denotes an input terminal of a charging signal for bending the diaphragm 51, a signal having a waveform shown in FIG. 13A is input, and IN2 denotes a counter electrode (vibration) in a charged state. A signal having a waveform shown in FIG. 13B is input to an input terminal of a discharge signal for discharging the electric charge of the plate 51 and the opposing wall 91) and restoring the diaphragm 51. A first constant current circuit 40 is connected to the input terminal IN1 via a transistor Q1 for level shift. The constant current circuit 400 includes transistors Q2 and Q3 and a resistor R1, and is configured to charge the capacitor C with a constant current value.

【0063】図中符号410は、吐出量制御回路で、第
1、第2のワンショットマルチバイブレータMV1、M
V2から構成されている。第1のワンショットマルチバ
イブレータMV1は、放電信号が入力されたときに作動
してパルス幅Txの信号を出力する。第1のワンショッ
トマルチバイブレータMV1から出力されるパルス幅T
xは、所望の幅に制御することが可能で、本例では、3
種類のパルス幅を選択できるように構成されている。第
2のワンショットマルチバイブレータMV2は、第1の
ワンショットマルチバイブレータMV1から出力される
パルスの立ち下がりに同期して、パルス幅Tdの信号を
出力する。
In the drawing, reference numeral 410 denotes a discharge amount control circuit, which includes first and second one-shot multivibrators MV1 and MV1.
V2. The first one-shot multivibrator MV1 operates when a discharge signal is input, and outputs a signal having a pulse width Tx. Pulse width T output from first one-shot multivibrator MV1
x can be controlled to a desired width, and in this example, 3
It is configured so that a type of pulse width can be selected. The second one-shot multivibrator MV2 outputs a signal having a pulse width Td in synchronization with the fall of the pulse output from the first one-shot multivibrator MV1.

【0064】第1のワンショットマルチバイブレータの
出力端子には、第2の定電流回路420が、第2のワン
ショットマルチバイブレータの出力端子には、第3の定
電流回路430が接続されている。第2の定電流回路4
20は、トランジスタQ4、Q5、及び抵抗R2からな
り、コンデンサCの電荷を吐出量制御回路41から信号
Txが出力されている期間、一定の電流値で放電させる
ように構成されている。また、第3の定電流回路430
は、トランジスタQ10、Q11、及び抵抗R3からな
り、コンデンサCの電荷を吐出量制御回路41から信号
Tdが出力されている期間、一定の電流値で放電させる
ように構成されている。ここで、抵抗R2、R3の値
は、第3の定電流回路で行われる放電の速度が、第2の
定電流回路で行われるそれよりも小さくなるように、設
定されている。
The second constant current circuit 420 is connected to the output terminal of the first one-shot multivibrator, and the third constant current circuit 430 is connected to the output terminal of the second one-shot multivibrator. . Second constant current circuit 4
Reference numeral 20 includes transistors Q4 and Q5 and a resistor R2, and is configured to discharge the charge of the capacitor C at a constant current value while the signal Tx is being output from the ejection amount control circuit 41. Also, the third constant current circuit 430
Is composed of transistors Q10 and Q11 and a resistor R3, and is configured to discharge the electric charge of the capacitor C with a constant current value while the signal Td is being output from the ejection amount control circuit 41. Here, the values of the resistors R2 and R3 are set such that the discharge speed performed by the third constant current circuit is lower than that performed by the second constant current circuit.

【0065】コンデンサCの端子はトランジスタQ6、
Q7、及びQ8、Q9をダーリントン接続してなる電流
増幅回路を介して出力端子OUTに接続されている。
The terminal of the capacitor C is connected to the transistor Q6,
Q7 and Q8, Q9 are connected to the output terminal OUT via a current amplification circuit formed by Darlington connection.

【0066】出力端子OUTには、トランジスタT,
T,T・・・を介してインクジェットヘッドのアクチュ
エータを構成している全ての対向電極(振動板51とセ
グメント電極10)が接続されている。
The output terminal OUT has a transistor T,
All the counter electrodes (diaphragm 51 and segment electrode 10) constituting the actuator of the inkjet head are connected via T, T.

【0067】これにより、充電信号が入力している状態
では、コンデンサCが一定の電流で充電されるので、こ
の状態でドットを形成すべきノズルの対向電極に接続す
るトランジスタT,T,T・・・をドット形成信号等で
選択してオンにすると、トランジスタT,T,T・・・
を介して対向電極が充電される。そして放電信号が入力
すると、コンデンサCが放電されるので、充電されてい
る対向電極の電荷が、ダイオードD,D,D・・・を介
して放電されることになる。
As a result, while the charging signal is being input, the capacitor C is charged with a constant current, and in this state, the transistors T, T, T, T. .. Selected by a dot forming signal or the like and turned on, the transistors T, T, T...
The counter electrode is charged via. When the discharge signal is input, the capacitor C is discharged, so that the charged electric charge of the counter electrode is discharged through the diodes D, D, D.

【0068】次にこのように構成した駆動回路の動作を
図13に示した波形図を用いて説明する。端子IN1に
図13に示した充電信号(a)が入力すると、その立ち
上がりエッジによりトランジスタQ1がオンになり、こ
れにより第1の定電流回路400を構成しているトラン
ジスタQ2がオンとなり、これに接続されているコンデ
ンサCに抵抗R1を介して電流が流れ込む。
Next, the operation of the drive circuit thus configured will be described with reference to the waveform diagram shown in FIG. When the charging signal (a) shown in FIG. 13 is input to the terminal IN1, the transistor Q1 is turned on by its rising edge, and thereby the transistor Q2 constituting the first constant current circuit 400 is turned on. A current flows into the connected capacitor C via the resistor R1.

【0069】そして、抵抗R1の端子電圧がトランジス
タQ3のベース−エミッタ間電圧となっており、かつト
ランジスタQ3がオンの状態では、これのベース−エミ
ッタ間電圧が一定であるから、コンデンサCに流れ込む
電流は、一定値に維持されることになる。
The terminal voltage of the resistor R1 is the voltage between the base and the emitter of the transistor Q3. When the transistor Q3 is on, the voltage between the base and the emitter is constant. The current will be maintained at a constant value.

【0070】この結果、コンデンサの端子電圧は、図1
3(c)に示したように0ボルトから一定の勾配τ1で
直線的に上昇する。この勾配τ1は、抵抗R1の抵抗
値、またはコンデンサCの静電容量を調整することによ
り、変化する。つまり、抵抗R1の抵抗値を調整するこ
とにより、対向電極間の充電速度を所定の値に設定でき
る。
As a result, the terminal voltage of the capacitor is
As shown in FIG. 3 (c), the voltage rises linearly from 0 volt with a constant gradient τ1. The gradient τ1 changes by adjusting the resistance value of the resistor R1 or the capacitance of the capacitor C. That is, by adjusting the resistance value of the resistor R1, the charging speed between the opposed electrodes can be set to a predetermined value.

【0071】コンデンサCの端子電圧は、トランジスタ
Q6,Q7で増幅されて出力端子OUTから各対向電極
間に印加され、ドット形成信号で選択的にオンとなって
いるトランジスタT,T,T・・・を介して特定の対向
電極間だけが所定の勾配τ1で充電される。(図13
(e)のt1までの区間)これにより、振動板51がセ
グメント電極10側に所定の速度で吸引され、インク室
5が膨張して、共通インク室6からインク室5にインク
が流れ込む。
The terminal voltage of the capacitor C is amplified by the transistors Q6 and Q7, applied from the output terminal OUT to between the opposing electrodes, and selectively turned on by the dot forming signal. The transistors T, T, T,. Only between the specific counter electrodes is charged at a predetermined gradient τ1 via (FIG. 13
As a result, the diaphragm 51 is sucked toward the segment electrode 10 at a predetermined speed, the ink chamber 5 expands, and ink flows from the common ink chamber 6 into the ink chamber 5.

【0072】充電信号のパルス幅Toに規定された時間
が経過すると、トランジスタQ1がオフとなるから、コ
ンデンサCの充電が停止する。この結果対向電極間の電
圧はVoに保持され、振動板51は、セグメント電極1
0に吸引された状態で維持される。
When the time specified by the pulse width To of the charging signal elapses, the transistor Q1 is turned off, and the charging of the capacitor C is stopped. As a result, the voltage between the opposing electrodes is maintained at Vo, and the diaphragm 51
It is maintained in a state of being sucked to zero.

【0073】所定時間Thが経過すると、IN2に放電
信号が入力される。(図13(b))これにより、吐出
量制御回路410の第1ワンショットマルチバイブレー
タMV1からパルス幅Txの信号(図13(c))が出
力される。
After a lapse of a predetermined time Th, a discharge signal is input to IN2. (FIG. 13 (b)) Thereby, the signal (FIG. 13 (c)) of the pulse width Tx is output from the first one-shot multivibrator MV1 of the ejection amount control circuit 410.

【0074】第2の定電流回路420を構成しているト
ランジスタQ4がオンとなり、コンデンサCの電荷を抵
抗R2を介して放電させる。この抵抗R2の端子電圧
は、トランジスタQ5のベース−エミッタ間電圧となっ
ているので、前述の第1の定電流回路400と同様に作
用して抵抗R2を流れる電流を一定値に維持する。
The transistor Q4 constituting the second constant current circuit 420 is turned on, and the electric charge of the capacitor C is discharged via the resistor R2. Since the terminal voltage of the resistor R2 is the voltage between the base and the emitter of the transistor Q5, it operates in the same manner as the first constant current circuit 400 described above to maintain the current flowing through the resistor R2 at a constant value.

【0075】これにより、コンデンサCの端子電圧は、
調整された抵抗R2の抵抗値に基づいた勾配τ2で直線
的に降下する。この立ち下がり電圧は、トランジスタQ
8,Q9を介して出力端子OUTに印加されるが、ドッ
トを形成すべきノズルの対向電極間にだけ充電されてい
るので、これらの対向電極だけがダイオードD,D,D
・・・を介して立ち下がり勾配τ2により放電し、振動
板51は、これにより定まる速度で復元する。
As a result, the terminal voltage of the capacitor C becomes
It falls linearly with a slope τ2 based on the adjusted resistance value of the resistor R2. This falling voltage is determined by the transistor Q
8, Q9, which is applied to the output terminal OUT, but is charged only between the opposing electrodes of the nozzles on which dots are to be formed, so that only these opposing electrodes are diodes D, D, D
.., And the diaphragm 51 recovers at a speed determined by this.

【0076】振動板復元の過程で、第1のワンショット
マルチバイブレータMV1のパルス幅Txで定まる時間
が経過すると、トランジスタQ4がオフとなる。同時
に、吐出量制御回路410の第2ワンショットマルチバ
イブレータMV2からパルス幅Tdの信号(図13
(d))が出力される。その結果、第2の定電流回路4
20の抵抗R2を介して行われていた放電が停止し、第
3の定電流回路430を構成しているトランジスタQ1
0がオンとなり、コンデンサCの電荷は、抵抗R3を介
して放電されるようになる。
In the process of restoring the diaphragm, when the time determined by the pulse width Tx of the first one-shot multivibrator MV1 elapses, the transistor Q4 turns off. At the same time, a signal of pulse width Td from the second one-shot multivibrator MV2 of the ejection amount control circuit 410 (FIG. 13)
(D)) is output. As a result, the second constant current circuit 4
The discharging that has been performed through the resistor R2 of the transistor 20 stops, and the transistor Q1 forming the third constant current circuit 430 is stopped.
0 turns on, and the electric charge of the capacitor C is discharged via the resistor R3.

【0077】この抵抗R3の抵抗値は抵抗R2のそれよ
りも大きい値に設定されているため、パルス幅Txで定
まる時間の経過後、コンデンサCの端子電圧は、抵抗R
3の抵抗値に基づいた勾配τ3で直線的に降下する。つ
まり、立ち下がり勾配τ2で放電されていた対向電極間
の電荷は、パルス幅Txで定まる時間の経過後、勾配τ
2より小さい立ち下がり勾配τ3で放電されるようにな
る。尚、第2のワンショットマルチバイブレータMV2
から出力されるパルス幅Tdの信号は、対向電極間の電
荷が完全に放電された後に立ち下がるように予め設定さ
れている。
Since the resistance value of the resistor R3 is set to a value larger than that of the resistor R2, the terminal voltage of the capacitor C is changed to the terminal voltage of the resistor R after a lapse of time determined by the pulse width Tx.
3 linearly descends at a gradient τ3 based on the resistance value of “3”. In other words, the electric charge between the opposite electrodes discharged at the falling slope τ2 becomes equal to the slope τ2 after the lapse of time determined by the pulse width Tx.
The discharge is performed at a falling slope τ3 smaller than 2. Note that the second one-shot multivibrator MV2
Is set in advance so that it falls after the electric charge between the opposing electrodes is completely discharged.

【0078】また、吐出量制御回路420の第1のワン
ショットマルチバイブレータMV1から出力される信号
のパルス幅Txは、吐出量制御信号に応じて、制御され
る。本例の第1のワンショットマルチバイブレータは、
吐出量制御信号に応じて、3種類のパルス幅が出力可能
であり、3種類のインク吐出量を選択できる。
The pulse width Tx of the signal output from the first one-shot multivibrator MV1 of the discharge amount control circuit 420 is controlled according to the discharge amount control signal. The first one-shot multivibrator of this example is:
Three types of pulse widths can be output according to the discharge amount control signal, and three types of ink discharge amounts can be selected.

【0079】最も少量のインク滴を吐出するときには、
最も短いパルス幅Txの信号(図13(c)の実線部)
が第1のワンショットマルチバイブレータMV1から出
力される。その結果、対向電極間に蓄えられている電荷
は、電圧Vaまで勾配τ2で放電され、その後勾配τ3
で放電される。(図13(e)の実線部)このとき、図
9に示すように、最も時定数の小さなτcの部分に対応
する振動板51の部分51cによる弾性変位によって発
生するインク室5内のインク圧力によってインク滴の吐
出が行われる。
When ejecting the smallest amount of ink droplet,
The signal with the shortest pulse width Tx (solid line in FIG. 13C)
Is output from the first one-shot multivibrator MV1. As a result, the electric charge stored between the counter electrodes is discharged with a gradient τ2 up to the voltage Va, and thereafter the gradient τ3
It is discharged by. (The solid line in FIG. 13E) At this time, as shown in FIG. 9, the ink pressure in the ink chamber 5 generated by the elastic displacement by the portion 51c of the vibration plate 51 corresponding to the portion of τc having the smallest time constant. As a result, ink droplets are ejected.

【0080】一方、最も多量のインク滴を吐出するとき
には、最も長いパルス幅Txの信号が第1のワンショッ
トマルチバイブレータMV1から出力される。その結
果、対向電極間に蓄えられている電荷は、電圧Vcまで
勾配τ2で放電され、その後勾配τ3で放電される。こ
のとき、前述したように、振動板51の全ての部分が弾
性復帰力によってインク室内方に急激に弾性変位してイ
ンク吐出動作に寄与する。
On the other hand, when ejecting the largest amount of ink droplets, a signal having the longest pulse width Tx is output from the first one-shot multivibrator MV1. As a result, the charge stored between the opposing electrodes is discharged at a gradient τ2 to a voltage Vc, and thereafter discharged at a gradient τ3. At this time, as described above, all the portions of the vibration plate 51 are suddenly elastically displaced into the ink chamber by the elastic restoring force, thereby contributing to the ink ejection operation.

【0081】そして、中程度の量のインク滴を吐出する
ときは、対向電極間に蓄えられている電荷が、電圧Vb
まで勾配τ2で放電され、その後勾配τ3で放電される
ように、中程度のパルス幅Txの信号が、第1のワンシ
ョットマルチバイブレータMV1から出力される。その
結果、最も小さな時定数τc及び中程度の時定数τbに
対応する振動板51の部分51c、51bが対向壁の部
分91c、91bから離れて弾性復帰力によってインク
室5の側に変位して、インクの吐出が行われる。
When a medium amount of ink droplet is ejected, the electric charge stored between the opposing electrodes becomes equal to the voltage Vb.
A signal having a medium pulse width Tx is output from the first one-shot multivibrator MV1 so that the first one-shot multivibrator MV1 discharges at a gradient τ2 and then discharges at a gradient τ3. As a result, the portions 51c and 51b of the diaphragm 51 corresponding to the smallest time constant τc and the medium time constant τb are separated from the opposing wall portions 91c and 91b and displaced toward the ink chamber 5 by the elastic return force. Then, ink is ejected.

【0082】このように、本例の駆動回路を用いれば、
容易に対向電極間の放電時における電圧降下特性を変え
ることができ、その結果、各ノズルから吐出されるイン
ク滴重量を制御することができる。
As described above, by using the driving circuit of this embodiment,
The voltage drop characteristics at the time of discharge between the opposing electrodes can be easily changed, and as a result, the weight of ink droplets ejected from each nozzle can be controlled.

【0083】また、本例の駆動回路を応用することによ
って、複数の定電流回路及びそれらを切り換える回路、
ワンショットマルチバイブレータ、遅延回路、複数の定
電圧回路及びそれらを切り換える回路を組み合わせ、図
10、図11に示す充放電波形を得ることが可能であ
る。
Further, by applying the driving circuit of this embodiment, a plurality of constant current circuits and a circuit for switching between them are provided.
The charge / discharge waveforms shown in FIGS. 10 and 11 can be obtained by combining a one-shot multivibrator, a delay circuit, a plurality of constant voltage circuits, and circuits for switching between them.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェットヘッドにおいては、電極は複数の電極部分から構
成され、電極部分は相互に抵抗体で接続された構成を採
用している。この構成によれば、電気パルスの印加時間
に応じて、振動板が対向壁に当接する面積が変化する。
したがって、インクの吐出量を多様に制御することがで
きる。
As described above, in the ink jet head of the present invention, the electrodes are constituted by a plurality of electrode portions, and the electrode portions are connected to each other by the resistor. According to this configuration, the area where the diaphragm contacts the opposing wall changes according to the application time of the electric pulse.
Therefore, it is possible to variously control the ejection amount of the ink.

【0085】また、インク室のインク供給路側に対応す
る電極部分の充電に要する時間を他の電極部分の充電に
要する時間に比較して最も小さくしておけば、特に1/
10以下にしておけば、インク室のインクの流れはイン
クの供給方向に流れるので、インクの吐出動作を効率良
く行うことができる。すなわち、インクジェットヘッド
の小型化が可能となる。
Further, if the time required for charging the electrode portion corresponding to the ink supply path side of the ink chamber is set to be the shortest as compared with the time required for charging the other electrode portions, it is particularly preferable that 1 /
If the number is set to 10 or less, the ink flow in the ink chamber flows in the ink supply direction, so that the ink discharge operation can be performed efficiently. That is, the size of the inkjet head can be reduced.

【0086】一方、本発明の構成によれば、電極部分を
相互に抵抗体で接続し、電極部分毎に時定数を異ならせ
ている。抵抗体を高抵抗半導体膜であるアモルファスシ
リコン、アモルファス炭化シリコン、酸化チタン、ダイ
ヤモンドで形成すれば、有効な時定数を確保するため
に、インクジェットヘッドの大型化を防止できる。
On the other hand, according to the structure of the present invention, the electrode portions are connected to each other by the resistor, and the time constant is made different for each electrode portion. If the resistor is made of a high-resistance semiconductor film such as amorphous silicon, amorphous silicon carbide, titanium oxide, or diamond, it is possible to prevent an increase in the size of the ink jet head in order to secure an effective time constant.

【0087】一方、本発明は、このように時定数の異な
る電極部分を備えた備えたインクジェットヘッドを駆動
する場合に、その対向電極間に蓄えられた電荷の放電時
の電圧降下特性を変更するようにしている。または、イ
ンク吐出のための充放電を行った後に補助充放電を更に
行うようにすると共に、この補助充放電のピーク電圧
値、これと共に、あるいはこれとは別に補助充放電の充
電の開始時点を変更するようにしている。この駆動方法
を採用すれば、例えば、振動板のうちの時定数の最も小
さな電極部分に対応する部分のみを対向壁に吸引した状
態、すなわちインクの振動系のコンプライアンスを小さ
くした状態で振動板を弾性変位でき、吐出インク量等の
インク吐出特性を多様に変更することができるという効
果が得られる。
On the other hand, according to the present invention, when driving the ink jet head having the electrode portions having different time constants as described above, the voltage drop characteristic at the time of discharging the electric charge stored between the opposing electrodes is changed. Like that. Alternatively, the auxiliary charging / discharging is further performed after the charging / discharging for discharging the ink, and the peak voltage value of the auxiliary charging / discharging, together with or separately from the start time of the charging of the auxiliary charging / discharging, is determined. I am trying to change it. If this driving method is adopted, for example, the diaphragm is pulled in a state where only the portion of the diaphragm corresponding to the electrode portion having the smallest time constant is sucked to the opposing wall, that is, the compliance of the ink vibration system is reduced. It is possible to obtain an effect that the ink can be elastically displaced and the ink ejection characteristics such as the amount of ejected ink can be variously changed.

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

【図1】本発明を適用したインクジェットヘッドの概略
縦断面図である。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an ink jet head to which the present invention is applied.

【図2】図1のインクジェットヘッドの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the inkjet head of FIG.

【図3】図1のインクジェットヘッドの一部を示す概略
横断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a part of the inkjet head of FIG.

【図4】図1のインクジェットヘッドの1つの振動板と
振動板に対向する電極の間の等価回路を示す説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit between one vibration plate and an electrode facing the vibration plate of the ink jet head of FIG. 1;

【図5】図1のインクジェットヘッドの振動板の弾性変
位状態を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an elastic displacement state of a diaphragm of the inkjet head of FIG. 1;

【図6】図1のインクジェットヘッドの振動板の弾性変
位状態を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an elastic displacement state of a diaphragm of the inkjet head of FIG. 1;

【図7】図1のインクジェットヘッドの振動板の弾性変
位状態を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an elastic displacement state of a diaphragm of the inkjet head of FIG. 1;

【図8】図1のインクジェットヘッドの対向電極間の電
圧波形示す波形図である。
8 is a waveform diagram showing a voltage waveform between opposed electrodes of the inkjet head of FIG.

【図9】図1のインクジェットヘッドにおける振動板の
弾性変位状態を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an elastic displacement state of a diaphragm in the ink jet head of FIG. 1;

【図10】図1のインクジェットヘッドの対向電極間の
電圧波形の別の例を示す波形図である。
FIG. 10 is a waveform chart showing another example of the voltage waveform between the opposing electrodes of the inkjet head of FIG.

【図11】図1のインクジェットヘッドの対向電極間の
電圧波形の更に別の例を示す波形図である。
FIG. 11 is a waveform chart showing still another example of the voltage waveform between the opposing electrodes of the ink jet head of FIG.

【図12】図1のインクジェットヘッドの駆動回路の一
実施例を示す回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing one embodiment of a drive circuit of the inkjet head of FIG. 1;

【図13】図12の駆動回路の動作を示す信号波形図で
ある。
13 is a signal waveform diagram illustrating an operation of the drive circuit of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 インクジェットヘッド 2 基板 3 ノズルプレート 4 ガラス基板 5 インク室 51 振動板(インク室の底壁) 51a 最も大きな時定数に対応する振動板の部分 51b 中程度の時定数に対応する振動板の部分 51c 最も小さな時定数に対応する振動板の部分 6 共通インク室 7 インク供給路 9 凹部 91 対向壁 91a 振動板の部分51aに対向する対向壁の表面 91b 振動板の部分51bに対向する対向壁の表面 91c 振動板の部分51cに対向する対向壁の表面 92 対向壁表面 10 セグメント電極 10a 最も時定数の大きな電極部分 10b 中程度の時定数の電極部分 10c 最も時定数の小さな電極部分 10x 抵抗体 10y 抵抗体 11 インクノズル 12 インク供給口 13 セグメント電極端子 21 電圧印加手段 22 共通電極端子 G 振動板と対向壁の隙間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ink jet head 2 Substrate 3 Nozzle plate 4 Glass substrate 5 Ink chamber 51 Vibration plate (bottom wall of ink chamber) 51a Part of diaphragm corresponding to the largest time constant 51b Part of diaphragm corresponding to a medium time constant 51c The portion of the diaphragm corresponding to the smallest time constant 6 The common ink chamber 7 The ink supply path 9 The concave portion 91 The facing wall 91a The surface of the facing wall facing the portion 51a of the diaphragm 91b The surface of the facing wall facing the portion 51b of the diaphragm 91c Surface of opposing wall opposing portion 51c of diaphragm 92 Opposite wall surface 10 Segment electrode 10a Electrode portion having largest time constant 10b Electrode portion having medium time constant 10c Electrode portion having smallest time constant 10x Resistor 10y Resistance Body 11 Ink nozzle 12 Ink supply port 13 Segment electrode terminal 21 Voltage applying means 22 Common electrode terminal G Gap between diaphragm and opposing wall

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インクを吐出するインクノズルと、この
ノズルに連通していると共にインクを保持しているイン
ク室と、このインク室にインクを供給するインク供給路
と、前記インク室を区画形成してしている周壁に形成さ
れ、面外方向に弾性変位可能となっている振動板と、前
記インク室の外側に前記振動板に対向して形成された電
極とを有し、前記振動板と前記電極との間に電気パルス
を印加し、前記振動板の振動に応じて前記インク室に発
生する圧力変動を利用して、前記インクノズルからイン
ク滴を吐出させるインクジェットヘッドにおいて、 前記電極は、複数の電極部分に分割され、該電極部分は
相互に抵抗体で接続されていることを特徴とするインク
ジェットヘッド。
1. An ink nozzle for discharging ink, an ink chamber communicating with the nozzle and holding the ink, an ink supply path for supplying ink to the ink chamber, and partitioning the ink chamber. A vibrating plate formed on the peripheral wall and being elastically displaceable in an out-of-plane direction; and an electrode formed outside the ink chamber so as to face the vibrating plate. An electric pulse is applied between the electrode and the electrode, and an ink jet head that ejects ink droplets from the ink nozzles by utilizing a pressure change generated in the ink chamber in accordance with the vibration of the vibration plate, wherein the electrode is An ink-jet head, wherein the ink-jet head is divided into a plurality of electrode portions, and the electrode portions are connected to each other by a resistor.
【請求項2】 請求項1において、前記インク室の前記
インク供給路側に対応する電極部分の充電に要する時間
が他の電極部分の充電に要する時間に比較して最も小さ
いことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. The ink-jet apparatus according to claim 1, wherein the time required to charge an electrode portion corresponding to the ink supply path side of the ink chamber is the smallest as compared to the time required to charge another electrode portion. head.
【請求項3】 請求項2において、前記インク室の前記
インク供給路側に対応する電極部分の充電に要する時間
が他の電極部分の充電に要する時間の1/10以下とな
ることを特徴とするインクジェットヘッド。
3. The method according to claim 2, wherein the time required to charge an electrode portion corresponding to the ink supply path side of the ink chamber is 1/10 or less of the time required to charge another electrode portion. Ink jet head.
【請求項4】 請求項1において、前記抵抗体は、高抵
抗半導体膜であることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
4. The ink jet head according to claim 1, wherein said resistor is a high-resistance semiconductor film.
【請求項5】 請求項4において、前記高抵抗半導体膜
はアモルファスシリコン、アモルファス炭化シリコン、
酸化チタンまたはダイヤモンドであることを特徴とする
インクジェットヘッド。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the high-resistance semiconductor film is amorphous silicon, amorphous silicon carbide,
An ink jet head comprising titanium oxide or diamond.
【請求項6】 インクを吐出するインクノズルと、この
ノズルに連通していると共にインクを保持しているイン
ク室と、このインク室にインクを供給するインク供給路
と、前記インク室を区画形成してしている周壁に形成さ
れ、面外方向に弾性変位可能となっている振動板と、前
記インク室の外側に前記振動板に対向して形成された電
極とを有し、前記電極は、複数の電極部分に分割され、
該電極部分は相互に抵抗体で接続され、充電に要する時
間が異なるように形成され、前記振動板の振動に応じて
前記インク室に発生する圧力変動を利用して、前記イン
クノズルからインク滴を吐出させるようになっているイ
ンクジェットヘッドの制御方法において、 前記電極部分に対応する前記振動板の当接状態を制御し
ながら当該振動板を振動させて、前記インクノズルから
吐出するインク滴の吐出特性を制御することを特徴とす
るインクジェットヘッドの駆動方法。
6. An ink nozzle for discharging ink, an ink chamber communicating with the nozzle and holding the ink, an ink supply path for supplying ink to the ink chamber, and partitioning the ink chamber. A vibrating plate formed on the peripheral wall and being elastically displaceable in an out-of-plane direction, and an electrode formed outside the ink chamber and opposed to the vibrating plate, wherein the electrode is , Divided into multiple electrode parts,
The electrode portions are connected to each other by a resistor, are formed so that the time required for charging is different, and the ink droplets are ejected from the ink nozzles by utilizing the pressure fluctuation generated in the ink chamber in response to the vibration of the diaphragm. In the method of controlling an ink jet head, the vibration plate is vibrated while controlling the contact state of the vibration plate corresponding to the electrode portion, thereby discharging ink droplets discharged from the ink nozzle. A method for driving an ink-jet head, characterized by controlling characteristics.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008062546A (en) * 2006-09-08 2008-03-21 Seiko Epson Corp Liquid droplet discharge head, drive method of liquid droplet discharge head and liquid droplet ejection device
JP2021084427A (en) * 2019-11-29 2021-06-03 株式会社リコー Apparatus for ejecting liquid and head drive control device

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