JP2001301158A - Ink jet recorder - Google Patents

Ink jet recorder

Info

Publication number
JP2001301158A
JP2001301158A JP2000117876A JP2000117876A JP2001301158A JP 2001301158 A JP2001301158 A JP 2001301158A JP 2000117876 A JP2000117876 A JP 2000117876A JP 2000117876 A JP2000117876 A JP 2000117876A JP 2001301158 A JP2001301158 A JP 2001301158A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
actuator
circuit
ink
driving
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000117876A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3852264B2 (en
Inventor
Katsuaki Komatsu
克明 小松
Hiroaki Arakawa
裕明 荒川
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.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2000117876A priority Critical patent/JP3852264B2/en
Publication of JP2001301158A publication Critical patent/JP2001301158A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3852264B2 publication Critical patent/JP3852264B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem such that power for driving a head is substantially consumed to generate heat in a circuit for driving an ink jet actuator and generated heat gives an adverse effect on the ink and causes unstable operation. SOLUTION: A drive section of an actuator is separated into an analog switch circuit and a drive pulse generating circuit and output impedance of the drive pulse generating circuit is increased.

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】本発明はノズルに連設された
インク流路を有するチャネルが圧電材料からなる複数の
側壁により隔てられて多数形成されたインクジェット記
録装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an ink jet recording apparatus in which a large number of channels having ink flow paths connected to nozzles are formed separated by a plurality of side walls made of a piezoelectric material.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェットヘッドは種々の方式が提
案されているが、その一つに剪断モードインクジェット
ヘッドがあり、図1及び図2は特開平10−27277
1号公報に記載されている剪断モードインクジェットヘ
ッド(以下単にヘッドと記す)の例を示す図である。図
1で1はインクチューブ、2はノズル形成部材、3はノ
ズル、50は側壁、6はカバープレート、7はインク供
給口、8は基板である。そして、図2に示すようにイン
ク流路であるチャネル40、41、・・・4Mは各チャ
ネルを隔てる側壁50、51、52・・・5Nとカバー
プレート6及び基板8によって形成されている。
2. Description of the Related Art Various types of ink jet heads have been proposed, one of which is a shear mode ink jet head. FIGS. 1 and 2 are Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-27277.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a shear mode inkjet head (hereinafter simply referred to as a head) described in Japanese Patent Publication No. In FIG. 1, 1 is an ink tube, 2 is a nozzle forming member, 3 is a nozzle, 50 is a side wall, 6 is a cover plate, 7 is an ink supply port, and 8 is a substrate. 4M, which are ink flow paths, are formed by side walls 50, 51, 52,... 5N separating the channels, the cover plate 6, and the substrate 8 as shown in FIG.

【0003】図1には1個のノズルを有する1チャネル
の断面図が示されているが、実際の剪断モードインクジ
ェットヘッドでは、図2(a)に示すようにカバープレ
ート6と基板8の間に複数の側壁50、51、52・・
5Nで隔てられたチャネル40、41、42、・・4M
が多数形成されている。図ではチャネル40、41の2
チャネルのみが示されている。チャネル40の一端はノ
ズル形成部材2に形成されたノズル3に連設され、他端
は供給口7を経て、インクチューブ1によって図示され
ていないインクタンクに連設されている。そして例え
ば、側壁50に密着形成した電極101と103を、側
壁51に密着した電極102、104をそれぞれ設けて
いる。同様に各側壁にはそれぞれ電極が密着形成されて
いる。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of one channel having one nozzle. In an actual shear mode ink jet head, as shown in FIG. A plurality of side walls 50, 51, 52,.
Channels 40, 41, 42,... 4M separated by 5N
Are formed in large numbers. In the figure, 2 of channels 40 and 41
Only the channels are shown. One end of the channel 40 is connected to the nozzle 3 formed on the nozzle forming member 2, and the other end is connected to the ink tank (not shown) by the ink tube 1 via the supply port 7. Then, for example, electrodes 101 and 103 closely attached to the side wall 50 and electrodes 102 and 104 closely attached to the side wall 51 are provided, respectively. Similarly, electrodes are formed in close contact with the respective side walls.

【0004】図3は前記電極に印加する駆動パルスの波
形を示した図である。図2(b)に示すように、電極1
01、102をアースに接続し、該電極103及び10
4に図3(a)に示すような波高値Vの矩形波パルスを
印加することにより、以下述べる動作によってインク滴
をノズル3から飛翔させ、記録材に飛着させて画像の記
録を行う。
FIG. 3 is a diagram showing a waveform of a driving pulse applied to the electrodes. As shown in FIG.
01 and 102 are connected to ground, and the electrodes 103 and 10 are connected.
By applying a rectangular wave pulse having a peak value V as shown in FIG. 3A to 4, an ink droplet is made to fly from the nozzle 3 by the operation described below, and is made to fly on a recording material to record an image.

【0005】側壁50は図2(a)の矢印で示すように
分極方向が異なる2個の圧電材料から成る側壁50Aと
50Bで構成されていて、パルスを印加することによっ
て変形するアクチュエータとして動作する。電極103
及び104に駆動パルスが印加されない時は図2(a)
のように側壁50、51は変形しないが、前記の波形の
駆動パルスが、電極103及び104とアース間に印加
されると(図2(b)参照)、圧電材料の分極方向に直
角な方向の電界が生じ、側壁50A、50Bとも側壁の
接合面にズリ変形を生じ、また、側壁51A、51Bも
同様に反対方向にズリ変形を生じ、図2(b)に示すよ
うに側壁50A、50B及び側壁51A、51Bは互い
に外側に向けて変形し、この例ではチャネル40の体積
は大きくなる。次に、駆動パルスが立ち下がって、電極
103、104と電極101、102とが同電位にな
り、前記側壁50A、50B及び51A、51Bは図2
(a)の状態に戻る。このとき、チャネル40の体積は
急激に縮小して、チャネル40内の圧力が変化すること
によってチャネル40を満たしているインクの一部によ
るインク滴をノズル3から飛翔させる。なお空間Dは隣
同士のチャネル動作が互いに影響しないために設けた空
間である。チャネル41においても同様な作用でインク
滴の射出が行われる。
The side wall 50 is composed of side walls 50A and 50B made of two piezoelectric materials having different polarization directions as shown by arrows in FIG. 2A, and operates as an actuator which is deformed by applying a pulse. . Electrode 103
2 (a) when no drive pulse is applied to
Although the side walls 50 and 51 are not deformed as described above, when the drive pulse having the above-described waveform is applied between the electrodes 103 and 104 and the ground (see FIG. 2B), the direction perpendicular to the polarization direction of the piezoelectric material is obtained. Electric field is generated, and shear deformation occurs in the joining surfaces of the side walls 50A and 50B, and also the side walls 51A and 51B similarly cause shear deformation in the opposite direction, and as shown in FIG. 2B, the side walls 50A and 50B And the side walls 51A and 51B are deformed outward from each other, and in this example, the volume of the channel 40 is increased. Next, the drive pulse falls, and the electrodes 103 and 104 and the electrodes 101 and 102 have the same potential, and the side walls 50A and 50B and 51A and 51B are shown in FIG.
Return to the state of (a). At this time, the volume of the channel 40 is rapidly reduced, and a change in the pressure in the channel 40 causes ink droplets due to a part of the ink filling the channel 40 to fly from the nozzle 3. The space D is a space provided so that adjacent channel operations do not affect each other. In the channel 41, ink droplets are ejected by the same operation.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】圧電材料で構成された
側壁であるアクチュエータを駆動する駆動回路は電気的
負荷としては容量性負荷であり、図3(b)に1チャネ
ル駆動回路の等価回路を示す。
A drive circuit for driving an actuator which is a side wall made of a piezoelectric material is a capacitive load as an electric load. FIG. 3B shows an equivalent circuit of a one-channel drive circuit. Show.

【0007】インク飛翔の駆動に使用されるエネルギー
Eは、アクチュエータの容量をC、パルス電圧をV、駆
動パルスの印加周波数周波数をfd、ノズルの数をNと
すると、良く知られた(CV2)/2から、容量の充放
電によって発生するエネルギーEは、E=CV2・fd
Nとなる。
The energy E used for driving the ink flying is well known, assuming that the capacity of the actuator is C, the pulse voltage is V, the frequency of the driving pulse applied is f d , and the number of nozzles is N (CV). From 2 ) / 2, the energy E generated by charging / discharging the capacity is E = CV 2 · f d ·
N.

【0008】このエネルギーEの一部はインクを飛翔さ
せるのに使用されるが、大部分のエネルギーは回路中で
ジュール熱に変換されて熱を発生する。従って例えば、
繰り返し周波数20kHz程度のパルスで駆動する場
合、発熱量は増加し、また、チャンネル数が増加するに
従い、ヘッドの発熱量は増加するという問題点がある。
[0008] A part of this energy E is used to fly ink, but most of the energy is converted into Joule heat in the circuit to generate heat. So, for example,
In the case of driving with a pulse having a repetition frequency of about 20 kHz, there is a problem in that the heat generation increases, and the heat generation of the head increases as the number of channels increases.

【0009】ヘッドを駆動する従来の駆動回路の例を図
4に示す。図では2チャネルの駆動回路しか示してない
が、実際には多数あり、Nチャネルとし、前記アクチュ
エータC1、C2の電極に印加する電圧Vを、例えばn
CMOSとpCMOSのFETを相補的に組み合わせた
スイッチ回路S1、S2から生成する。スイッチ回路S
1、S2は画像信号に基づいて形成された駆動パルスに
より個別に制御されてスイッチ動作をする。
FIG. 4 shows an example of a conventional driving circuit for driving a head. Although only two-channel driving circuits are shown in the figure, there are actually many N-channel driving circuits, and a voltage V applied to the electrodes of the actuators C1 and C2 is, for example, n.
It is generated from switch circuits S1 and S2 in which CMOS and pCMOS FETs are complementarily combined. Switch circuit S
1, S2 is individually controlled by a drive pulse formed based on an image signal to perform a switching operation.

【0010】このように、スイッチ回路S1、S2は画
像信号に基づいてスイッチ動作をして、アクチュエータ
を駆動し、ノズルからインクを飛翔させ、記録材にイン
クを飛着させて画像を形成する。
As described above, the switch circuits S1 and S2 perform the switching operation based on the image signal, drive the actuator, cause the ink to fly from the nozzles, and make the ink fly on the recording material to form an image.

【0011】通常、図4の駆動回路はドライバーICチ
ップ21aとして集積回路化されている。そして、ドラ
イバーIC21aとアクチュエータC1、C2を有する
ヘッドとインクマニホールドとがヘッドユニット23a
を構成する。駆動電力による前記発熱の大部分は該ヘッ
ドユニット23a、即ち、前記駆動回路で発生してい
る。そして、前記駆動回路を含むヘッドユニット23a
は高集積化されるために放熱は困難である。
Normally, the drive circuit of FIG. 4 is integrated as a driver IC chip 21a. Then, the head having the driver IC 21a, the actuators C1 and C2, and the ink manifold are connected to the head unit 23a.
Is configured. Most of the heat generated by the drive power is generated in the head unit 23a, that is, the drive circuit. And a head unit 23a including the driving circuit.
Is difficult to dissipate heat because of high integration.

【0012】そして、ヘッドユニット23aにおける発
熱はインクの粘度変化などの影響を与えて、インクの飛
翔(吐出)特性を変化させて不安定にするなどの問題点
がある。更に、該ヘッドユニットに装着されているヘッ
ド駆動用の回路にも発熱の影響を与える問題点もある。
Further, there is a problem that the heat generated by the head unit 23a has an effect such as a change in the viscosity of the ink, and the flying (ejection) characteristics of the ink are changed to be unstable. Further, there is a problem that heat is also exerted on a head driving circuit mounted on the head unit.

【0013】本発明はヘッドユニットにおける前記の発
熱の問題を解決し、安定して動作するインクジェット記
録装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the problem of heat generation in the head unit and to provide an ink jet recording apparatus which operates stably.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、以下に
示す発明によって達成される。
The object of the present invention is achieved by the following invention.

【0015】1.インク流路と該インク流路に連設され
たノズルとを備えたチャネルが圧電材料からなる複数の
側壁により隔てられて複数設けられ、該側壁からなるア
クチュエータを駆動して前記ノズルからインクを飛翔さ
せ、インクを記録材に飛着させて画像を形成するインク
ジェット記録装置であって、前記アクチュエータの駆動
部は、前記アクチュエータを駆動する駆動パルス発生回
路と、駆動パルスを選択的に通すアナログスイッチとか
らなり、前記駆動パスル発生回路が前記アナログスイッ
チ及び前記アクチュエータを含むヘッドユニットと分離
された構成であって、且つ、前記駆動パルス発生回路の
出力インピーダンスが前記ヘッドユニットのインピーダ
ンスよりも大きいことを特徴とするインクジェット記録
装置。
1. A plurality of channels each including an ink flow path and a nozzle connected to the ink flow path are provided separated by a plurality of side walls made of a piezoelectric material, and the ink is ejected from the nozzles by driving an actuator formed of the side walls. An ink jet recording apparatus that forms an image by causing ink to fly on a recording material, wherein a driving unit of the actuator includes a driving pulse generation circuit that drives the actuator, and an analog switch that selectively passes a driving pulse. Wherein the drive pulse generation circuit is separated from a head unit including the analog switch and the actuator, and an output impedance of the drive pulse generation circuit is larger than an impedance of the head unit. Inkjet recording apparatus.

【0016】2.前記アクチュエータの固有振動の周波
数をfとし、該アクチュエータを含む駆動回路系の時定
数が実質的に1/(2f)となるような出力インピーダ
ンスを前記駆動パルス発生回路が有することを特徴とす
る前記1に記載のインクジェット記録装置。
2. The frequency of the natural vibration of the actuator is f, and the drive pulse generation circuit has an output impedance such that the time constant of a drive circuit system including the actuator is substantially 1 / (2f). 2. The ink jet recording apparatus according to 1.

【0017】3.前記駆動パルス発生回路の出力部に設
けられた抵抗により前記出力インピ−ダンスが調整され
ていることを特徴とする前記1又は前記2に記載のイン
クジェット記録装置。
3. 3. The ink jet recording apparatus according to 1 or 2, wherein the output impedance is adjusted by a resistor provided at an output section of the drive pulse generation circuit.

【0018】4.前記アクチュエータ及び前記アナログ
スイッチが前記ヘッドユニットに設けられ、前記駆動パ
ルス発生回路が前記ヘンドユニット以外の回路基板に設
けられたことを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に
記載のインクジェット記録装置。
4. The inkjet according to any one of claims 1 to 3, wherein the actuator and the analog switch are provided on the head unit, and the drive pulse generating circuit is provided on a circuit board other than the hand unit. Recording device.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】アクチュエータを駆動する駆動系
全体の発熱量は決まっているとしても、発熱する場所は
各部のインピーダンスで異なる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Even though the amount of heat generated by the entire drive system for driving an actuator is determined, the place where heat is generated differs depending on the impedance of each part.

【0020】本発明の実施の形態においては、ヘッドユ
ニットに集中している回路構成を分離し、全体の発熱量
の内のヘッドユニットにおける発熱量の割合を下げるこ
とによって、前述の発熱による問題を解決している。
In the embodiment of the present invention, the above-mentioned problem due to heat generation is eliminated by separating the circuit configuration concentrated on the head unit and reducing the ratio of the heat generation amount in the head unit to the total heat generation amount. Solved.

【0021】即ち、インクを飛翔させるアクチュエータ
を駆動する駆動部をアナログスイッチと駆動パルス発生
回路に分離し、駆動パルス発生回路の実効的な出力イン
ピーダンスをアナログスイッチを含むヘッドユニットの
インピーダンスよりも大きくすることにより、アナログ
スイッチが設けられたヘッドユニットにおける発熱を抑
制している。
That is, the drive section for driving the actuator for ejecting ink is separated into an analog switch and a drive pulse generation circuit, and the effective output impedance of the drive pulse generation circuit is made larger than the impedance of the head unit including the analog switch. This suppresses heat generation in the head unit provided with the analog switch.

【0022】図5は本発明の実施の形態に係るアクチュ
エータの駆動部の回路図である。図5では4つのチャネ
ルを駆動する回路を例に示してあるが、実際のインクジ
ェット記録装置においては多数のチャネルが設けられて
おり、以下の説明においてはNチャネルまで駆動する回
路があるものとする。
FIG. 5 is a circuit diagram of a driving section of the actuator according to the embodiment of the present invention. In FIG. 5, a circuit for driving four channels is shown as an example. However, in an actual ink jet printing apparatus, many channels are provided, and in the following description, it is assumed that there is a circuit for driving up to N channels. .

【0023】図5において、駆動部は駆動パルス発生回
路20、アナログスイッチS1、S2、・・・SN及び
画像信号回路22を有し、駆動パルス発生回路20と画
像信号発生回路21とはヘッドユニット23bとは分離
された回路基板であるマザーボード24に設けられる。
アナログスイッチS1、S2、・・・SNを構成する駆
動IC21bとアクチュエータC1、C2、・・・CN
はヘッドユニット23bに設けられる。駆動パルス発生
回路20は繰り返し周期が一定で、一定の電圧Vの駆動
パルスを発生し、破線で示した駆動IC21bに入力
し、各チャネルに対応するアナログスイッチS1、S
2、S3、S4・・SNの信号端子に入力する。アナロ
グスイッチS1、S2、・・・SNの各出力はそれぞれ
の各チャネルのアクチュエータC1、C2、C3、C4
・・CNに接続され、また、各アナロスイッチS1、S
2、・・・SNのアース端子は共通にアースに接続され
ていて駆動部を形成している。アナログスイッチS1、
S2、・・・SNは駆動パルス発生回路20の駆動パル
スを画像信号回路22からの制御信号に基づいて選択的
にアクチュエータC1、C2、・・・CNに伝達し、ア
クチュエータC1、C2、・・・CNを駆動する。
In FIG. 5, the drive unit has a drive pulse generation circuit 20, analog switches S1, S2,... SN and an image signal circuit 22, and the drive pulse generation circuit 20 and the image signal generation circuit 21 are a head unit. 23b is provided on a motherboard 24 which is a separated circuit board.
The drive IC 21b and the actuators C1, C2,... CN constituting the analog switches S1, S2,.
Is provided in the head unit 23b. The drive pulse generation circuit 20 generates a drive pulse having a constant repetition period and a constant voltage V, inputs the drive pulse to a drive IC 21b indicated by a broken line, and outputs analog switches S1, S corresponding to each channel.
2, S3, S4,... SN are input to signal terminals. The outputs of the analog switches S1, S2,... SN are the actuators C1, C2, C3, C4 of the respective channels.
..Connected to CN and each analog switch S1, S
2,... SN ground terminals are commonly connected to ground to form a drive unit. Analog switch S1,
S2,... SN selectively transmit the drive pulse of the drive pulse generation circuit 20 to the actuators C1, C2,. -Drive CN.

【0024】以下、アナログスイッチS1、S2、・・
・SNの信号端子にスイッチされた場合をオン、アース
端子にスイッチされた場合をオフとして説明する。そし
て、画像信号回路22からの制御信号に基づいて、アナ
ログスイッチS1、S2、・・・SNの内、制御信号に
対応するスイッチのみ動作してオンとなり、駆動パルス
がアクチュエータC1、C2、・・・CNの対応するも
のを駆動してインクを飛翔させ記録材に飛着させて画像
を形成する。また、図5の点線で示したヘッドユニット
23bには前記駆動IC21bが設けられて一体に構成
され、駆動パルス発生回路20と画像信号回路22はヘ
ッドユニット23bから分離したマザーボード24に設
けられている。
Hereinafter, analog switches S1, S2,.
A case where the signal terminal of the SN is switched to the ON state will be described as ON, and a case where the signal terminal is switched to the ground terminal will be described as OFF. Then, based on the control signal from the image signal circuit 22, only the switch corresponding to the control signal among the analog switches S1, S2,... SN is operated and turned on, and the drive pulse is turned on to the actuators C1, C2,. Drive the corresponding CN to fly the ink and fly the recording material to form an image; Further, the drive IC 21b is provided on the head unit 23b shown by the dotted line in FIG. 5, and is integrally formed. The drive pulse generation circuit 20 and the image signal circuit 22 are provided on the motherboard 24 separated from the head unit 23b. .

【0025】図6(a)は固有振動の周波数fが1MH
zであるアクチュエータC1(又は、C2、・・・C
N)を、電圧Vとパルス幅Wが一定である駆動パルスで
駆動し、該駆動パルスの立ち上がり時間ΔTを変化させ
た場合のインク滴の飛翔速度の変化を測定したグラフで
ある。図6(b)は立ち上がり時間がΔTで、立ち下が
り時間がδT駆動パルスの駆動パルスの波形を示す。通
常、立ち上がりと立ち下がりは時定数で決まるので、Δ
TとδTとは同じ値である。
FIG. 6A shows that the frequency f of the natural vibration is 1 MHz.
z, the actuator C1 (or C2,... C)
9 is a graph in which the change in the flying speed of the ink droplet is measured when N) is driven by a drive pulse having a constant voltage V and a constant pulse width W, and the rise time ΔT of the drive pulse is changed. FIG. 6B shows the waveform of the drive pulse of the δT drive pulse in which the rise time is ΔT and the fall time is ΔT. Normally, the rise and fall are determined by the time constant.
T and δT are the same value.

【0026】図6(a)において、グラフは横軸に立ち
上がり時間ΔT(立ち下がり時間δT)(μsec)を
とり、縦軸にインク滴の飛翔速度(m/sec)をとっ
てある。このグラフから立ち上がり時間ΔT(立ち下が
り時間δT)が0.5μsecまではインク滴の飛翔速
度は、ほぼ8m/secで変わらず、ΔTが更に長くな
ると急激にインク滴の飛翔速度が低下することが分か
る。従って、ΔTが0.5μsecの範囲内で、図5の
駆動パルス発生回路20の出力インピーダンスをヘッド
ユニット23bのインピーダンスよりも大きくすれば、
インク滴の飛翔速度を低下させることなく、大部分の発
熱は放熱し易いマザーボ−ド24で発生することにな
る。駆動パルス発生回路20の出力インピーダンスがヘ
ッドユニット23bのインピーダンスよりも小さいとヘ
ッドユニット23bにおける発熱分が大きい。しかし、
駆動パルス発生回路20のインピーダンスを大きくし過
ぎると、負荷容量との積で決まる時定数が長くなり、パ
ルス波形が鈍ってしまうことになる。パルス波形の許容
される鈍りは側壁を構成するアクチュエータC1、C
2、・・・CNの固有振動の周波数fによって決まる。
アクチュエータC1、C2、・・・CNの固有振動の周
波数f以上の周波数の駆動パルスに追随することはでき
ない。例えば、アクチュエータC1、C2、・・・CN
の固有振動の周波数fが1MHzとすると、駆動パルス
を印加してから実際に側壁の変位が終わるまでに0.5
μsec程度の時間が必要である。即ち、駆動パルスの
立ち上がりエッジに0.5μsec程度の鈍りがあって
も実際の駆動動作には殆ど差を生じないことになる。
In FIG. 6A, the horizontal axis indicates the rise time ΔT (fall time δT) (μsec), and the vertical axis indicates the flying speed (m / sec) of the ink droplet. From this graph, the flying speed of the ink droplet does not change at approximately 8 m / sec until the rising time ΔT (falling time δT) is 0.5 μsec. I understand. Therefore, if the output impedance of the drive pulse generation circuit 20 in FIG. 5 is made larger than the impedance of the head unit 23b when ΔT is within the range of 0.5 μsec,
Most of the heat is generated by the motherboard 24, which easily radiates heat, without lowering the flying speed of the ink droplets. If the output impedance of the drive pulse generation circuit 20 is smaller than the impedance of the head unit 23b, the amount of heat generated in the head unit 23b is large. But,
If the impedance of the driving pulse generation circuit 20 is too large, the time constant determined by the product of the driving capacitance and the load capacitance becomes long, and the pulse waveform becomes dull. The allowable bluntness of the pulse waveform is due to the actuators C1, C
2,... Are determined by the frequency f of the natural vibration of the CN.
.. Cannot follow a drive pulse having a frequency equal to or higher than the frequency f of the natural vibration of the actuators C1, C2,. For example, actuators C1, C2,... CN
Assuming that the natural frequency f is 1 MHz, 0.5 is required between the application of the driving pulse and the actual displacement of the side wall.
A time of about μsec is required. That is, even if the rising edge of the driving pulse is dull by about 0.5 μsec, there is almost no difference in the actual driving operation.

【0027】図7は図5の駆動回路の等価回路を示した
図である。駆動パルス発生回路20の出力インピーダン
スをrd、マザーボード24からヘッドユニット23b
までの配線の抵抗をrw、1個のアナログスイッチがオ
ンしている場合の抵抗をron、アクチュエータへの配
線抵抗をraとする。
FIG. 7 is a diagram showing an equivalent circuit of the drive circuit of FIG. The output impedance of the driving pulse generation circuit 20 is rd, and the head unit 23 b
The resistance of the wiring up to is rw, the resistance when one analog switch is turned on is ron, and the wiring resistance to the actuator is ra.

【0028】例えば、ronを50Ω、raを20Ω、
rwを0.5Ωとし、1チャネルのアクチュエータの容
量を1nF、チャネルの数Nを128として、時定数、
即ちC×Rを0.5μsecとした場合には、図7に示
す系で駆動パルス発生回路20、アナログスイッチS1
(又はS2、・・・SN)、画像信号回路22及びアク
チュエータC1(又はC2、・・・CN)を含む全回路
系のインピーダンスRはR=3.9Ωとなり、rdは、
rd=3.9−(50+20)/128=3.4Ωとな
る。即ち、3.4/3.9はマザーボード24で発熱す
ることになる。このため、駆動パルスの立ち上がり、立
ち下がり時間を0.5μsecの範囲で鈍らせてもイン
ク滴の飛翔速度には殆ど影響なく、発熱を効果的に抑制
することが可能になる。
For example, ron is 50Ω, ra is 20Ω,
rw is 0.5Ω, the capacitance of the actuator of one channel is 1 nF, the number N of channels is 128, and the time constant is
That is, when C × R is set to 0.5 μsec, the driving pulse generation circuit 20 and the analog switch S1 are connected in the system shown in FIG.
(Or S2,... SN), the impedance R of the entire circuit system including the image signal circuit 22 and the actuator C1 (or C2,... CN) is R = 3.9Ω, and rd is
rd = 3.9− (50 + 20) /128=3.4Ω. That is, 3.4 / 3.9 generates heat on the motherboard 24. For this reason, even if the rise and fall times of the drive pulse are slowed down in the range of 0.5 μsec, the flying speed of the ink droplet is hardly affected, and heat generation can be effectively suppressed.

【0029】従って、前記全回路系の時定数を1/(2
f)程度にすることが発熱とインクの射出特性のバラン
ス上望ましい状態であると言える。
Therefore, the time constant of the entire circuit system is set to 1 / (2
It can be said that setting to about f) is a desirable state in terms of balance between heat generation and ink ejection characteristics.

【0030】次に、マザーボード24に構成されている
駆動パルス発生回路20について前記と異なった例を説
明する。図8はこれらの回路図である。
Next, a description will be given of a different example of the drive pulse generation circuit 20 formed on the motherboard 24 from the above. FIG. 8 shows these circuit diagrams.

【0031】図8(a)に示す回路は、例えばnCMO
SとpCMOSのFETを相補的に組み合わせたスイッ
チ回路で駆動パルス発生回路20を構成し、一定周期の
パルスをFETのゲートに入力して、アクチュエータに
印加する電圧Vをスイッチして出力する。そして、駆動
パルス発生回路20の出力部に、出力インピーダンスを
大きくするためと、出力(駆動)パルス波形の立ち上が
り、立ち下がりを適度に鈍らすための負荷抵抗R1を挿
入して、ヘッドユニット23bの駆動IC21bに入力
して使用する。この場合、時定数は同時に駆動するアク
チュエータの数、即ち負荷容量の変化によって大きく変
わる。ノズルの数と共にアクチュエータ数が増えると負
荷容量が大きくなり、発熱も増えて、インクの粘度が下
がって飛翔するインク滴の体積も増加する。しかし、こ
の回路は負荷容量が増えるとパルス波形の立ち上がり、
立ち下がりの鈍りが大きくなり、自動的に発熱が減少す
る傾向になるという効果がある。
The circuit shown in FIG. 8A is, for example, an nCMO
The drive pulse generation circuit 20 is constituted by a switch circuit in which S and pCMOS FETs are complementarily combined. A pulse having a constant period is input to the gate of the FET, and the voltage V applied to the actuator is switched and output. Then, a load resistor R1 for increasing the output impedance and appropriately dulling the rise and fall of the output (drive) pulse waveform is inserted into the output section of the drive pulse generation circuit 20, and the output voltage of the head unit 23b is reduced. The data is input to the drive IC 21b and used. In this case, the time constant greatly changes depending on the number of actuators driven simultaneously, that is, a change in load capacity. As the number of actuators increases along with the number of nozzles, the load capacity increases, the heat generation also increases, and the viscosity of the ink decreases, so that the volume of flying ink droplets also increases. However, in this circuit, when the load capacity increases, the pulse waveform rises,
There is an effect that the fall of the fall becomes large and the heat generation tends to decrease automatically.

【0032】図8(b)に示す駆動パルス発生回路20
では台形波発生回路25から予めパルス波形の立ち上が
り、立ち下がりが鈍った台形波のパルスを発生し、オペ
アンプOPで構成された電流増幅回路に入力し、その出
力を図5のヘッドユニット23bの駆動IC21bに入
力して使用する。
The drive pulse generation circuit 20 shown in FIG.
5, a trapezoidal wave pulse whose pulse waveform rises and falls slowly is generated in advance from the trapezoidal wave generation circuit 25, and the pulse is input to a current amplification circuit composed of an operational amplifier OP, and the output is used to drive the head unit 23b of FIG. Input to IC 21b for use.

【0033】本来、オペアンプOPは出力インピーダン
スが小さい回路であるが、入力波形が鈍っているため、
実効的な出力インピーダンスは常時大きくなって、全体
の発熱をこの回路部分で可成り分担することが可能であ
る。
Originally, the operational amplifier OP is a circuit having a small output impedance, but since the input waveform is dull,
The effective output impedance always increases, and the entire heat generation can be considerably shared by this circuit portion.

【0034】[0034]

【発明の効果】請求項1の発明により、インクジェット
ヘッドのヘッドユニットで発生する熱量を制御すること
が可能になる。
According to the first aspect of the present invention, the amount of heat generated in the head unit of the ink jet head can be controlled.

【0035】請求項2の発明により、インクの飛翔速度
の低下を防止しつつ、インクジェットヘッドの発熱を良
好に制御することができる。
According to the second aspect of the present invention, it is possible to satisfactorily control the heat generation of the ink jet head while preventing the flying speed of the ink from decreasing.

【0036】請求項3の発明により、簡単な回路構成で
インクジェットヘッドの発熱を良好に制御することがで
きる。
According to the third aspect of the present invention, the heat generation of the ink jet head can be favorably controlled with a simple circuit configuration.

【0037】請求項4の発明により、インクジェットヘ
ッドの駆動回路における発熱部を分離された回路基板に
移すことにより、インクジェットヘッドにおける発熱を
良好に制御することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the heat generation in the ink jet head can be satisfactorily controlled by transferring the heat generating portion of the drive circuit of the ink jet head to the separated circuit board.

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

【図1】インクジェットヘッドのインク流路に沿った断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view along an ink flow path of an inkjet head.

【図2】インクジェットヘッドのインク流路を横切る断
面図である。
FIG. 2 is a sectional view traversing an ink flow path of the inkjet head.

【図3】駆動パルス波形と等価回路を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a drive pulse waveform and an equivalent circuit.

【図4】従来のアクチュエータの駆動回路を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a drive circuit of a conventional actuator.

【図5】本発明の実施の形態に係るアクチュエータの駆
動回路を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a drive circuit of the actuator according to the embodiment of the present invention.

【図6】駆動パルスの立ち上がり時間とインク飛翔速度
の関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a rising time of a driving pulse and an ink flying speed.

【図7】本発明の実施の形態にかかるアクチュエータの
駆動回路の等価回路を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an equivalent circuit of a drive circuit of the actuator according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態にかかるアクチュエータの
駆動回路の他の例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing another example of the drive circuit of the actuator according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 インクチューブ 3 ノズル 40、41 チャネル 50、51、52、53 側壁 101〜104 電極 21b 駆動用IC 22 画像信号回路 23a、23b ヘッドユニット 24 マザーボード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ink tube 3 Nozzle 40, 41 Channel 50, 51, 52, 53 Side wall 101-104 Electrode 21b Driving IC 22 Image signal circuit 23a, 23b Head unit 24 Motherboard

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク流路と該インク流路に連設された
ノズルとを備えたチャネルが圧電材料からなる複数の側
壁により隔てられて複数設けられ、該側壁からなるアク
チュエータを駆動して前記ノズルからインクを飛翔さ
せ、インクを記録材に飛着させて画像を形成するインク
ジェット記録装置であって、 前記アクチュエータの駆動部は、前記アクチュエータを
駆動する駆動パルス発生回路と、駆動パルスを選択的に
通すアナログスイッチとからなり、前記駆動パスル発生
回路が前記アナログスイッチ及び前記アクチュエータを
含むヘッドユニットと分離された構成であって、且つ、
前記駆動パルス発生回路の出力インピーダンスが前記ヘ
ッドユニットのインピーダンスよりも大きいことを特徴
とするインクジェット記録装置。
1. A plurality of channels each having an ink flow path and a nozzle connected to the ink flow path are provided separated by a plurality of side walls made of a piezoelectric material, and an actuator formed by the side walls is driven to drive the actuator. An ink jet recording apparatus that forms an image by causing ink to fly from a nozzle and causing the ink to fly on a recording material, wherein the driving unit of the actuator selectively drives a driving pulse generating circuit that drives the actuator. And the drive pulse generation circuit is separated from the head unit including the analog switch and the actuator, and
An ink jet recording apparatus, wherein an output impedance of the driving pulse generation circuit is larger than an impedance of the head unit.
【請求項2】 前記アクチュエータの固有振動の周波数
をfとし、該アクチュエータを含む駆動回路系の時定数
が実質的に1/(2f)となるような出力インピーダン
スを前記駆動パルス発生回路が有することを特徴とする
請求項1に記載のインクジェット記録装置。
2. The driving pulse generating circuit according to claim 2, wherein a frequency of a natural vibration of the actuator is f, and an output impedance of the driving circuit system including the actuator is substantially 1 / (2f). The inkjet recording apparatus according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記駆動パルス発生回路の出力部に設け
られた抵抗により前記出力インピ−ダンスが調整されて
いることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のイ
ンクジェット記録装置。
3. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the output impedance is adjusted by a resistor provided at an output section of the drive pulse generation circuit.
【請求項4】 前記アクチュエータ及び前記アナログス
イッチが前記ヘッドユニットに設けられ、前記駆動パル
ス発生回路が前記ヘッドユニット以外の回路基板に設け
られたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に
記載のインクジェット記録装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein the actuator and the analog switch are provided on the head unit, and the drive pulse generating circuit is provided on a circuit board other than the head unit. Item 6. The ink jet recording apparatus according to item 1.
JP2000117876A 2000-04-19 2000-04-19 Inkjet recording device Expired - Fee Related JP3852264B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000117876A JP3852264B2 (en) 2000-04-19 2000-04-19 Inkjet recording device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000117876A JP3852264B2 (en) 2000-04-19 2000-04-19 Inkjet recording device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001301158A true JP2001301158A (en) 2001-10-30
JP3852264B2 JP3852264B2 (en) 2006-11-29

Family

ID=18629119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000117876A Expired - Fee Related JP3852264B2 (en) 2000-04-19 2000-04-19 Inkjet recording device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3852264B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008207354A (en) * 2007-02-23 2008-09-11 Sii Printek Inc Inkjet head and inkjet recorder
US9764546B2 (en) 2015-09-30 2017-09-19 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Liquid discharge apparatus
CN109542158A (en) * 2018-12-25 2019-03-29 西安航天民芯科技有限公司 A kind of trapezoidal current generating circuit applied to supplying power for tuner power supply

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008207354A (en) * 2007-02-23 2008-09-11 Sii Printek Inc Inkjet head and inkjet recorder
US9764546B2 (en) 2015-09-30 2017-09-19 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Liquid discharge apparatus
CN109542158A (en) * 2018-12-25 2019-03-29 西安航天民芯科技有限公司 A kind of trapezoidal current generating circuit applied to supplying power for tuner power supply
CN109542158B (en) * 2018-12-25 2024-01-12 西安航天民芯科技有限公司 Trapezoidal current generating circuit applied to tuner power supply

Also Published As

Publication number Publication date
JP3852264B2 (en) 2006-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2931817B1 (en) Driving method of inkjet head
US5359350A (en) Method of driving ink jet printing head
JP6368691B2 (en) Inkjet head and inkjet printer
JP2013006363A (en) Method for driving piezoelectric element, and drive circuit of piezoelectric element, and driving apparatus of liquid-droplet ejection head
JP2018149768A (en) Inkjet head and inkjet recording device
US6523923B2 (en) Wavefrom prevents ink droplets from coalescing
JP4966084B2 (en) Ink jet head driving method, ink jet head, and ink jet recording apparatus
EP2293944B1 (en) Method and apparatus to provide variable drop size ejection with a low power waveform
JP2001301158A (en) Ink jet recorder
JP2016022623A (en) Ink jet head and ink jet printer
US6805420B2 (en) Drive unit for liquid ejection head and liquid ejection apparatus provided with such unit
JP2010105300A (en) Liquid discharge apparatus
US5521618A (en) Dual element switched digital drive system for an ink jet printhead
JP2004042414A (en) Driving method for ink jet head, and ink jet printer using the driving method
JP2010105299A (en) Liquid discharge apparatus, and liquid discharge head
JP3852263B2 (en) Ink jet head driving method and ink jet recording apparatus
CN110978792B (en) Liquid ejection head
JP2003154647A (en) Ink jet head driver and ink jet recorder using the same
JP4763418B2 (en) Ink jet head driving method, ink jet head, and ink jet recording apparatus
JP3470988B2 (en) Ink jet recording device
JP2002283567A (en) Apparatus and method for driving head of ink-jet printer
JP2007125748A (en) Inkjet recorder
JP3193126B2 (en) Drive unit for inkjet head
JPH09123442A (en) Driver for ink jet recording head
JP2001080062A (en) Ink-jet recording apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040609

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060413

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060425

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060620

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060815

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060828

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3852264

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090915

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100915

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110915

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120915

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120915

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130915

Year of fee payment: 7

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees