JP2002316414A - Ink jet recorder and method of driving ink jet nozzle - Google Patents

Ink jet recorder and method of driving ink jet nozzle

Info

Publication number
JP2002316414A
JP2002316414A JP2001121959A JP2001121959A JP2002316414A JP 2002316414 A JP2002316414 A JP 2002316414A JP 2001121959 A JP2001121959 A JP 2001121959A JP 2001121959 A JP2001121959 A JP 2001121959A JP 2002316414 A JP2002316414 A JP 2002316414A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric element
ink
ink jet
recording apparatus
jet recording
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.)
Pending
Application number
JP2001121959A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Sekino
崇 関野
Masatoshi Sakata
正俊 阪田
Eiichi Toyama
栄一 外山
Keiji Kunimi
敬二 国見
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.)
Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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 Hitachi Koki Co Ltd filed Critical Hitachi Koki Co Ltd
Priority to JP2001121959A priority Critical patent/JP2002316414A/en
Publication of JP2002316414A publication Critical patent/JP2002316414A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem wherein there are variations in an electromechanical conversion characteristic of each piezoelectric element, a coupling property between the piezoelectric element and a diaphragm and a mechanical position relationship therebetween so that ejection speeds of ink drops ejected from a plurality of nozzles are varied and the variation in the ejection speed of the ink drop causes an error of an arrival position of the ink drop when the ink drop is ejected while a print head is moved at a constant speed. SOLUTION: In a plurality of driving circuits provided respectively corresponding to the plurality of piezoelectric elements, electric charge quantities at charge and discharge times for the piezoelectric element are controlled based on time periods in which a plus current source for charging and a minus current source for discharging connected to the piezoelectric elements. Alternatively, the electric charge quantities are controlled based on the current values of the plus current source for charging and the minus current source for discharging.

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】本発明は圧電式インクジェッ
ト記録装置に係わり、圧電素子ごとの電気・機械変換特
性のバラツキを補正するためにノズル駆動波形を制御
し、インク滴噴射速度の均一によりインク滴の着地位置
精度の向上をはかることを目的とするインク噴射技術を
有するインクジェット記録装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric ink jet recording apparatus, which controls a nozzle driving waveform to correct the variation of the electromechanical conversion characteristics of each piezoelectric element, and makes the ink droplet ejection speed uniform. More specifically, the present invention relates to an ink jet recording apparatus having an ink jetting technique for improving the landing position accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、圧電素子を用いてインクを噴射す
る装置はインクジェットプリンタ等に利用されている
が、図8(a)にその一例を示す。インク室11にはダ
イヤフラム13を介して圧電素子1としてピエゾ素子が
設けられ、更に圧電素子1のダイヤフラム13との反対
側側面はバックプレート10により固定されている。ま
たインク室11のダイヤフラム13の対向面にはインク
滴を噴射するためのノズル12が設けられている。更
に、インク室11は、図示しないインクタンクから供給
されたインクを一時的に溜めておくマニホールド15
に、インク流路14を介して連通されている。なお、マ
ニホールド15に隣接して設けられているヒータ17は
熱溶融インクジェット記録装置においてインクを加熱・
溶融するためのものである。ここで、圧電素子1は図1
1のごとく積層形を用いると、ダイヤフラム13の収
縮、伸長量を大きくとることができるので、エネルギー
効率のよい駆動をすることができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus for ejecting ink using a piezoelectric element has been used in an ink jet printer or the like, and FIG. 8A shows an example thereof. A piezo element is provided in the ink chamber 11 as a piezoelectric element 1 via a diaphragm 13, and a side surface of the piezoelectric element 1 opposite to the diaphragm 13 is fixed by a back plate 10. A nozzle 12 for ejecting ink droplets is provided on a surface of the ink chamber 11 facing the diaphragm 13. Further, the ink chamber 11 has a manifold 15 for temporarily storing ink supplied from an ink tank (not shown).
Are connected to each other via an ink flow path 14. In addition, the heater 17 provided adjacent to the manifold 15 heats the ink in the hot-melt ink jet recording apparatus.
It is for melting. Here, the piezoelectric element 1 is shown in FIG.
When the lamination type is used as in 1, the amount of contraction and expansion of the diaphragm 13 can be increased, so that energy-efficient driving can be performed.

【0003】また9は駆動回路であって、図示していな
いホストコンピュータからの印刷命令に応じて圧電素子
1を駆動せしめるように動作する。
A driving circuit 9 operates to drive the piezoelectric element 1 in response to a print command from a host computer (not shown).

【0004】一方、従来のパルス電圧の制御手段を図9
に示す。図9において、18は圧電素子駆動回路、19
は信号発生回路であり、A点に圧電素子駆動電圧として
一定電圧の直流電圧を印加した状態でB点に図10に示
すパルス信号20を印加すると、圧電素子1の電位は波
形21のように変移し、これにより該圧電素子1が変形
する。かかる構成によりなるインクジェットヘッドにお
いて、圧電素子1に駆動回路9から図10に示す電圧2
1が印加されると、圧電素子1が変形して図8(b)に
示すダイヤフラム13aがたわむため、インク室11の
容積が増加し、インク流路14、マニホールド15を経
由してインクが供給される。次いで、前記圧電素子印加
電圧21が消勢されると、圧電素子1が復元されるた
め、ダイヤフラム13を復元してインク室11内にある
インクを圧縮するため、ノズル12からインク滴16が
噴射する。なお、図9の駆動回路は図8(a)の駆動回
路9に相当する。図9において、圧電素子駆動回路18
は2回路のみ図示しているが、実際は圧電素子1の数に
1対1で対応するよう複数設けられている。
On the other hand, a conventional pulse voltage control means is shown in FIG.
Shown in In FIG. 9, reference numeral 18 denotes a piezoelectric element driving circuit;
Is a signal generating circuit. When a pulse signal 20 shown in FIG. 10 is applied to point B while a constant DC voltage is applied as a piezoelectric element driving voltage to point A, the potential of the piezoelectric element 1 changes as shown in a waveform 21. This causes the piezoelectric element 1 to deform. In the ink jet head having such a configuration, the driving circuit 9 applies the voltage 2 shown in FIG.
When 1 is applied, the piezoelectric element 1 is deformed and the diaphragm 13a shown in FIG. 8B is bent, so that the volume of the ink chamber 11 increases, and ink is supplied via the ink flow path 14 and the manifold 15. Is done. Next, when the piezoelectric element applied voltage 21 is de-energized, the piezoelectric element 1 is restored, so that the diaphragm 13 is restored and the ink in the ink chamber 11 is compressed, so that the ink droplet 16 is ejected from the nozzle 12. I do. Note that the drive circuit in FIG. 9 corresponds to the drive circuit 9 in FIG. In FIG. 9, the piezoelectric element drive circuit 18
Although only two circuits are shown, a plurality of circuits are provided so as to correspond to the number of piezoelectric elements 1 on a one-to-one basis.

【0005】インク滴を噴射する場合は、前記圧電素子
駆動回路18に信号発生回路19からのパルス信号20
が与えられて、A点の直流電圧V1をオン、オフするこ
とにより、パルス電圧21が圧電素子1に印加され、こ
れによってダイヤフラム13を変形させている。これに
対し、インク滴を噴射させない場合には、パルス信号2
0を発生させないように制御する。
When ejecting ink droplets, a pulse signal 20 from a signal generating circuit 19 is supplied to the piezoelectric element driving circuit 18.
, The pulse voltage 21 is applied to the piezoelectric element 1 by turning on and off the DC voltage V1 at the point A, thereby deforming the diaphragm 13. On the other hand, when the ink droplet is not ejected, the pulse signal 2
Control is performed so that 0 is not generated.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述の従来の圧電式プ
リントヘッドでは、各圧電素子に対し均一の電位を印加
し、駆動回路により該圧電素子の電位を変え、圧電素子
を変形させインク滴を噴射していた。しかし複数のノズ
ルに対応する圧電素子の電気・機械変換特性にはそれぞ
れにバラツキがあり、逐一対応するのは極めて難しい。
また、圧電素子とダイヤフラムとの結合度や機械的位置
関係にもバラツキがあり、このバラツキを補正すること
は精度的にも限界があった。そのために、複数のノズル
から噴射されるインク滴の噴射速度にはバラツキが生じ
ていた。場合によっては、前述のバラツキが重畳されて
複合的なバラツキを発生させる場合もあった。このよう
なバラツキを有するインクジェットプリントヘッドを一
定速度で摺動させ、その過程でインク滴を噴射する場
合、被インクジェット記録物へのインク滴着地位置のバ
ラツキに影響し、インクジェット記録の画質を悪くする
ことが問題となっていた。また、インク噴射ノズル製作
時の噴射液速に対するバラツキをある範囲に収める際の
歩留まりが悪いことも問題であった。従って、インク滴
着地位置精度を向上し、インク噴射ノズル製作時の歩留
まりを向上するには、各圧電素子毎に印加する駆動電圧
値を可変できることが要求される。
In the above-described conventional piezoelectric print head, a uniform electric potential is applied to each piezoelectric element, the electric potential of the piezoelectric element is changed by a driving circuit, the piezoelectric element is deformed, and ink droplets are formed. I was spraying. However, the electrical / mechanical conversion characteristics of the piezoelectric elements corresponding to a plurality of nozzles have variations, and it is extremely difficult to correspond each time.
In addition, there are variations in the degree of coupling between the piezoelectric element and the diaphragm and in the mechanical positional relationship, and there is a limit in terms of accuracy in correcting such variations. Therefore, the ejection speed of the ink droplet ejected from the plurality of nozzles has been varied. In some cases, the above-described variation may be superimposed to generate a composite variation. When an ink jet print head having such a variation is slid at a constant speed and ink droplets are ejected in the process, the variation in the landing position of the ink droplet on the inkjet recording material is affected, and the image quality of the inkjet recording is deteriorated. That was a problem. Another problem is that the yield when the variation with respect to the jetting liquid speed in manufacturing the ink jetting nozzle falls within a certain range is poor. Therefore, in order to improve the accuracy of the ink droplet landing position and to improve the yield at the time of manufacturing the ink jet nozzle, it is required that the drive voltage value applied to each piezoelectric element can be varied.

【0007】複数の圧電素子への充電電流と放電電流を
制御する方法としては、例えば特開平4−310747
号公報、特開平9−39231号公報に開示されてい
る。前者は充電電流値と放電電流値を複数ノズルに共通
に変える構成であり、後者は充電抵抗と放電抵抗を有す
る圧電素子回路にインク噴射毎に一定電圧の細かい充電
パルスを繰返し与えて、駆動波形を噴射毎に形成し、駆
動波形はROMに記載されたパターンによって複数ノズ
ルに共通に与える構成である。前者、後者共に複数ノズ
ルに共通の電圧とパルス幅の駆動波形をデジタル的に構
成する方法が記載されているが、複数ノズル各々の駆動
波形を制御するものではない。
As a method of controlling a charging current and a discharging current to a plurality of piezoelectric elements, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-310747
And JP-A-9-39231. The former has a configuration in which the charge current value and the discharge current value are changed in common for a plurality of nozzles, and the latter repeatedly supplies a piezoelectric element circuit having a charge resistance and a discharge resistance with fine charge pulses of a constant voltage every time ink is ejected. Is formed for each injection, and a drive waveform is commonly given to a plurality of nozzles by a pattern described in a ROM. Both the former and the latter describe a method of digitally forming a drive waveform having a voltage and a pulse width common to a plurality of nozzles, but do not control the drive waveform of each of the plurality of nozzles.

【0008】従って、本発明の課題は、インクジェット
ヘッド、すなわち圧電素子を含むインク噴射系におい
て、複数ノズル個々の駆動波形を制御して、各々の液速
のバラツキを補正し、複数の噴射ノズルからの液速を同
じにすることで被記録媒体へのインク滴の着地精度を向
上させることにある。同時に、マルチノズル・インクジ
ェット記録装置のインク噴射ノズルに対するトリミング
を可能にして、インク噴射ノズル製作時の歩留まりを向
上させることを課題とする。
Accordingly, an object of the present invention is to control the drive waveform of each of a plurality of nozzles in an ink jet head, that is, an ink jetting system including a piezoelectric element, to correct variations in the liquid velocities of each of the plurality of nozzles, and The object of the present invention is to improve the landing accuracy of ink droplets on a recording medium by making the liquid velocities the same. At the same time, it is another object of the present invention to enable trimming of the ink jet nozzles of the multi-nozzle ink jet recording apparatus to improve the yield at the time of manufacturing the ink jet nozzles.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、常温において圧電素子を用いてイン
ク室の容積を変化させることにより、該インク室内のイ
ンクをノズルから噴射させるマルチノズルタイプのイン
クジェット記録装置において、前記圧電素子に接続され
たプラス電流源から流れ出る電流を該圧電素子に充電
し、該圧電素子を変形させることにより前記インク室の
容積を増加させてインク流路、マニホールドを経由して
インクを供給させ、その後マイナス電流源へ電流が流れ
込むよう該圧電素子を放電させることにより該圧電素子
を復元させ前記インク室内のインクを圧縮し、ノズルか
らインク滴を噴射させる制御を行う駆動信号発生回路を
有している。
According to the present invention, there is provided a multi-function apparatus for ejecting ink from a nozzle by changing the volume of an ink chamber at room temperature by using a piezoelectric element at normal temperature. In a nozzle type ink jet recording apparatus, a current flowing from a positive current source connected to the piezoelectric element is charged in the piezoelectric element, and the volume of the ink chamber is increased by deforming the piezoelectric element, thereby forming an ink flow path. Controlling the supply of ink via the manifold, and then discharging the piezoelectric element so that current flows into the minus current source, restoring the piezoelectric element, compressing the ink in the ink chamber, and ejecting ink droplets from the nozzles And a drive signal generating circuit for performing the above.

【0010】また、圧電素子からの電荷の放電時にイン
ク室の容積を膨張しインクを吸引する構成のインクジェ
ット記録装置においては、前記圧電素子に接続されたマ
イナス電流源へ電流が流れるよう該圧電素子を放電し、
該圧電素子を変形させることにより前記インク室の容積
を増加させてインク流路、マニホールドを経由してイン
クを供給させ、その後プラス電流源から流れ出る電流を
該圧電素子に充電することにより該圧電素子を復元させ
前記インク室内のインクを圧縮し、ノズルからインク滴
を噴射させる制御を行う駆動信号発生回路を有してい
る。
In an ink jet recording apparatus configured to expand the volume of an ink chamber and discharge ink when electric charges are discharged from a piezoelectric element, the piezoelectric element is so arranged that a current flows to a minus current source connected to the piezoelectric element. Discharge
By deforming the piezoelectric element, the volume of the ink chamber is increased to supply ink via an ink flow path and a manifold, and thereafter, the piezoelectric element is charged with a current flowing from a positive current source, thereby charging the piezoelectric element. And a drive signal generating circuit for controlling the compression of the ink in the ink chamber and the ejection of ink droplets from the nozzles.

【0011】この駆動信号発生回路において、該圧電素
子毎に接続された各電流源毎に、電流を流す、或いは電
流が流れ込む時間の調整により各圧電素子に充放電され
る電荷の量を増減させ、各圧電素子毎に印加する駆動電
圧値を可変し、該圧電素子の伸縮量をノズル毎に変化さ
せることにより、インク滴噴射速度のバラツキを補正す
る。また別の方法として、該圧電素子毎に接続された各
電流源の電流値を変化させることにより各圧電素子に充
放電される電荷の量を増減させ、該圧電素子の伸縮量を
ノズル毎変化させることにより、インク滴噴射速度のバ
ラツキを補正する。
In this drive signal generating circuit, the amount of electric charge charged and discharged to each piezoelectric element is increased or decreased by adjusting the time during which the current flows or the time during which the current flows, for each current source connected to each piezoelectric element. By varying the drive voltage value applied to each piezoelectric element and changing the amount of expansion and contraction of the piezoelectric element for each nozzle, variations in the ink droplet ejection speed are corrected. As another method, the amount of electric charge charged / discharged to each piezoelectric element is increased / decreased by changing the current value of each current source connected to each piezoelectric element, and the amount of expansion / contraction of the piezoelectric element is changed for each nozzle. By doing so, variations in the ink droplet ejection speed are corrected.

【0012】上記構成において、該圧電素子に充放電す
る電荷量の調整により、該圧電素子に印加される電圧を
直線的に変化させ、この印加電圧の立上り時定数及び立
下り時定数を、該圧電素子が構成する振動系の固有振動
数の逆数の整数倍の0.8〜1.2倍とし、且つ立上り
時定数が立下り時定数に同じ、もしくは大きい値に設定
するとよい。整数倍の値が大きいと時定数が長くなり、
ノズル駆動周波数が低くなることによる印刷速度の低下
につながり、また電圧変動率が小さいためインクを吐出
するのに充分な圧力が得られないため、整数倍の値は一
般には1、2、3程度の小さい整数値とする。
In the above configuration, the voltage applied to the piezoelectric element is changed linearly by adjusting the amount of charge to be charged / discharged to the piezoelectric element, and the rising time constant and the falling time constant of the applied voltage are set to It is preferable that the reciprocal of the natural frequency of the vibration system constituted by the piezoelectric element is set to 0.8 to 1.2 times an integral multiple of the reciprocal, and the rise time constant is set to be equal to or larger than the fall time constant. If the value of the integer multiple is large, the time constant will be long,
The lowering of the nozzle driving frequency leads to a decrease in printing speed, and the voltage fluctuation rate is so small that a sufficient pressure to eject ink cannot be obtained. Is a small integer value of.

【0013】また、前記圧電素子の充電から放電までの
時間もしくは放電から充電までの時間は、制御信号発生
回路の駆動信号のパルス幅間隔に依存するように設定す
るとよい。
The time from charge to discharge or the time from discharge to charge of the piezoelectric element may be set so as to depend on the pulse width interval of the drive signal of the control signal generation circuit.

【0014】更に、上記構成のインクジェット記録装置
において、インクを噴射させるノズルに対応する該圧電
素子に対しては、該電流源による所定の電荷量を充放電
し、インク室の容積を変形させインクを吐出させると共
に、インクを噴射させないノズルに対応する該圧電素子
に対しては、制御信号発生回路手段は圧電素子への電荷
の充放電を行わないよう制御されることが望ましい。
Further, in the ink jet recording apparatus having the above structure, the piezoelectric element corresponding to the nozzle for ejecting ink is charged / discharged with a predetermined amount of electric charge by the current source, thereby deforming the volume of the ink chamber to change the ink volume. It is desirable that the control signal generation circuit is controlled so as not to charge and discharge the piezoelectric element with respect to the piezoelectric element corresponding to the nozzle that does not eject ink and that does not eject ink.

【0015】なお、前記インクを熱溶融インクとし、前
記インク室近傍に加熱用のヒータを設けて摂氏80度か
ら摂氏140度の範囲の温度で加熱して使用しても同様
の効果を得ることができる。
A similar effect can be obtained even when the ink is a hot melt ink and a heater for heating is provided near the ink chamber and heated at a temperature in the range of 80 to 140 degrees Celsius. Can be.

【0016】前述のように、インク吸入時の立上りまた
は立下り時定数をインクジェット記録装置のインク噴射
系の固有振動数の逆数の整数倍の0.8〜1.2倍とし
てインク吸入時の圧電素子の高調波振動の発生を抑える
こと、更に各圧電素子への印加電圧を可変または圧電素
子の充電から放電までの時間を可変して各圧電素子のバ
ラツキをトリミングすることにより複数ノズルからの各
々のインク滴噴射速度を精密に制御できるようになる。
As described above, the rise or fall time constant at the time of ink suction is set to 0.8 to 1.2 times an integral multiple of the reciprocal of the natural frequency of the ink ejection system of the ink jet recording apparatus, and the piezoelectricity at the time of ink suction is set. Suppressing the generation of harmonic vibrations of the elements, and further varying the voltage applied to each piezoelectric element or varying the time from charging to discharging of the piezoelectric element and trimming the variation of each piezoelectric element to reduce the variation of each piezoelectric element Can be precisely controlled.

【0017】電流源による駆動の利点としては、電圧駆
動に比べて、基板配線パターンなどでの電気的干渉や外
乱ノイズに対して強いという点が挙げられる。反面、回
路規模が大きくなる欠点があるが、これはLSIなどに
よる集積化により解決が可能である。
An advantage of driving by a current source is that it is more resistant to electric interference and disturbance noise in a substrate wiring pattern and the like than voltage driving. On the other hand, there is a disadvantage that the circuit scale becomes large, but this can be solved by integration using an LSI or the like.

【0018】本発明の構成のように、圧電素子への印加
電圧及び圧電素子の充電から放電までの時間または放電
から充電までの時間を複数ノズル各々に個別制御して各
インク滴の液速を一定にし、圧電素子を含むインク噴射
系の液速に与えるバラツキを解消することで、被インク
ジェット記録物へのインク滴の着地精度を向上させるこ
とが可能となる。同時に、マルチノズル・インクジェッ
ト記録装置のインク噴射ノズルに対するトリミングを可
能にして、インク噴射ノズル製作時の歩留まりを向上す
ることができる。
As in the configuration of the present invention, the voltage applied to the piezoelectric element and the time from charge to discharge or the time from discharge to charge of the piezoelectric element are individually controlled for each of the plurality of nozzles to reduce the liquid velocity of each ink droplet. It is possible to improve the landing accuracy of the ink droplets on the ink-jet recording material by making the ink jet system including the piezoelectric element constant and eliminating the variation in the liquid velocity of the ink jet system including the piezoelectric element. At the same time, it is possible to trim the ink jet nozzles of the multi-nozzle ink jet recording apparatus, thereby improving the yield when manufacturing the ink jet nozzles.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】上記の構成によるインクジェット
記録装置においては、圧電素子の電気・機械変換特性に
よるバラツキを補正することにより、インク滴噴射速度
のバラツキを抑え複数ノズルでのインク滴着地位置精度
を上げることが可能になる。同時に、マルチノズル・イ
ンクジェット記録装置のインク噴射ノズルに対するトリ
ミングを可能にして、インク噴射ノズル製作時の歩留ま
りを向上することができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In an ink jet recording apparatus having the above-described structure, variations in the ink droplet ejection speed are suppressed by correcting variations due to the electro-mechanical conversion characteristics of the piezoelectric elements. Can be raised. At the same time, it is possible to trim the ink jet nozzles of the multi-nozzle ink jet recording apparatus, thereby improving the yield when manufacturing the ink jet nozzles.

【0020】以下、本発明の一実施例を説明する。以下
の実施例において上記図9の従来例と共通する部分には
同一の符号を付して説明を省略する。
An embodiment of the present invention will be described below. In the following embodiments, the same parts as those in the conventional example of FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0021】本発明において、図8の駆動回路9は図1
に示す構成となっており、図4(a)に示す波形により
各圧電素子1への印加電圧22が制御される。図1に示
す構成による回路の一例を図2に示す。また、図2にお
いて、駆動回路9は2回路のみ図示しているが、実際は
圧電素子1の数に1対1で対応するように複数設けられ
ている。
In the present invention, the driving circuit 9 of FIG.
The applied voltage 22 to each piezoelectric element 1 is controlled by the waveform shown in FIG. FIG. 2 shows an example of a circuit having the configuration shown in FIG. Although only two drive circuits 9 are shown in FIG. 2, a plurality of drive circuits 9 are provided so as to correspond to the number of piezoelectric elements 1 on a one-to-one basis.

【0022】図2において、複数の前記圧電素子1は一
方の端子が各々個別に設けられた駆動回路9の出力に接
続され、圧電素子1の他方の端子は接地電位に接続され
ている。なお、前記圧電素子の接地電位に接続側の電位
は、前記駆動回路9の最低電位が接地電位より低い場合
は、駆動回路9の最低電位と同じであってもよい。前記
駆動回路9には、充放電制御信号6と駆動信号7が制御
信号発生回路8から入力される。
In FIG. 2, one terminal of each of the plurality of piezoelectric elements 1 is connected to the output of a drive circuit 9 provided separately, and the other terminal of the piezoelectric element 1 is connected to the ground potential. The potential of the piezoelectric element on the side connected to the ground potential may be the same as the lowest potential of the drive circuit 9 when the lowest potential of the drive circuit 9 is lower than the ground potential. The drive circuit 9 receives a charge / discharge control signal 6 and a drive signal 7 from a control signal generation circuit 8.

【0023】前述の構成では、制御信号発生回路8から
駆動回路9へ向けて、図4(a)に示すように前記充放
電制御信号6のハイレベルと前記駆動信号7のハイレベ
ルに同期して、図2に示す前記駆動回路9内の充電トラ
ンジスタ4がオフ状態となり、充電用プラス電流源2か
ら圧電素子1へ電荷が充電される。充電用プラス可変電
流源の一例を図3(b)に示す。図3(b)内の可変抵
抗値を変えることにより電流値が可変する。
In the above-described configuration, the control signal generation circuit 8 and the drive circuit 9 synchronize with the high level of the charge / discharge control signal 6 and the high level of the drive signal 7 as shown in FIG. As a result, the charging transistor 4 in the driving circuit 9 shown in FIG. 2 is turned off, and the electric charge is charged from the charging positive current source 2 to the piezoelectric element 1. FIG. 3B shows an example of a positive variable current source for charging. The current value is varied by changing the variable resistance value in FIG.

【0024】この充電は前記充放電制御信号6がハイレ
ベル、且つ前記駆動信号7がハイレベルのパルス幅時間
Trで行われる。このパルス幅時間Trは各圧電素子1
の駆動特性に合わせ、各素子毎予め定められたパルス幅
が与えられている。パルス幅時間Trをt、圧電素子1
の静電容量をc、充電用プラス電流源の電流値をi、圧
電素子両端の電位差をvとした場合、これらの関係式は
式1のようになる。
This charging is performed during a pulse width time Tr in which the charge / discharge control signal 6 is at a high level and the drive signal 7 is at a high level. This pulse width time Tr is determined for each piezoelectric element 1
A predetermined pulse width is given to each element in accordance with the driving characteristics of the above. The pulse width time Tr is t, the piezoelectric element 1
Where c is the capacitance, i is the current value of the positive current source for charging, and v is the potential difference between both ends of the piezoelectric element.

【0025】[0025]

【式1】 (Equation 1)

【0026】式1から、前記パルス幅時間Trに比例し
て前記圧電素子両端の電位差が直線的に立ち上がる制御
が行われる。同様に前記充放電制御信号6がローレベ
ル、且つ前記駆動信号7がハイレベルの時間Tfでは、
図2に示す前記駆動回路9内の放電トランジスタ5がオ
フ状態となり、前記圧電素子1に充電されていた電荷が
放電用マイナス電流源3へ放電される。放電用マイナス
可変電流源の一例を図3(b)に示す。図3(b)内の
可変抵抗値を変えることにより電流値が可変する。式1
と同様に、放電トランジスタへのパルス幅時間Tfに比
例して前記圧電素子両端の電位差が直線的に立ち下がる
制御が行われる。なお、前記駆動信号7がローレベルの
場合では、前記充電トランジスタ4・前記放電トランジ
スタ5が共にオン状態となるため、前記圧電素子1内の
電荷は留り、圧電素子両端の電位差は保持される。以上
の前記充放電制御信号6と前記駆動信号7のパルス信号
を繰り返すことにより、図4(a)に示す制御波形22
が該駆動回路9から出力され、圧電素子1に印加され
る。図4(a)に示すように、駆動信号7のパルス幅を
変えることにより、圧電素子1に印加される制御波形2
2の立上り時間Trおよび立下り時間Tfを変えること
が可能となり、同時に圧電素子1への印加電圧Vmを制
御することも可能となる。
From equation 1, control is performed such that the potential difference between both ends of the piezoelectric element rises linearly in proportion to the pulse width time Tr. Similarly, during the time Tf when the charge / discharge control signal 6 is at a low level and the drive signal 7 is at a high level,
The discharge transistor 5 in the drive circuit 9 shown in FIG. 2 is turned off, and the electric charge charged in the piezoelectric element 1 is discharged to the negative current source 3 for discharge. FIG. 3B shows an example of the minus variable current source for discharging. The current value is varied by changing the variable resistance value in FIG. Equation 1
Similarly to the above, control is performed such that the potential difference between both ends of the piezoelectric element falls linearly in proportion to the pulse width time Tf to the discharge transistor. When the drive signal 7 is at a low level, the charge transistor 4 and the discharge transistor 5 are both turned on, so that the electric charge in the piezoelectric element 1 stays and the potential difference between both ends of the piezoelectric element is held. . By repeating the above-mentioned pulse signals of the charge / discharge control signal 6 and the drive signal 7, the control waveform 22 shown in FIG.
Is output from the drive circuit 9 and applied to the piezoelectric element 1. As shown in FIG. 4A, the control waveform 2 applied to the piezoelectric element 1 is changed by changing the pulse width of the drive signal 7.
2, the rise time Tr and the fall time Tf can be changed, and at the same time, the voltage Vm applied to the piezoelectric element 1 can be controlled.

【0027】前記制御波形22の立上りに同期して圧電
素子1が変形し、ダイヤフラム13が収縮することによ
って前記インク室11へインクが吸引される。そして、
制御波形22の立下りに同期して圧電素子1が復元する
ことによって前記インク室11内のインクを圧縮し、前
記ノズル12からインク滴16を噴射する。本例では、
図4(a)に示すような台形波状の制御波形22とした
が、図5(a)に示す三角波状の制御波形23であって
も同様である。本発明の構成において必要なことは、制
御波形が直線的に立ち上がることにある。ここで、圧電
素子が構成する振動系に対して圧電素子に加える制御波
形22の立上り時定数及び立下り時定数を、該振動系の
固有振動数の逆数の0.8〜1.2倍とし、且つ立上り
時定数が立下り時定数に同じ、もしくは大きい値に設定
すると、圧電素子の高調波振動を抑制することができ
る。整数倍の値が大きいと時定数が長くなり、ノズル駆
動周波数が低くなることによる印刷速度の低下につなが
り、また電圧変動率が小さくインクを吐出するのに充分
な圧力が得られないため、整数倍の値は一般には1、
2、3程度の小さい整数値とする。このように高調波振
動を抑えることで、インク吸入時のインク流体の乱流を
抑え、インク滴の噴射を安定させ、後述する圧電素子毎
のバラツキ補正を最も有効なものとすることができる。
The ink is sucked into the ink chamber 11 by the deformation of the piezoelectric element 1 and the contraction of the diaphragm 13 in synchronization with the rise of the control waveform 22. And
The ink in the ink chamber 11 is compressed by the restoration of the piezoelectric element 1 in synchronization with the fall of the control waveform 22, and the ink droplet 16 is ejected from the nozzle 12. In this example,
Although the trapezoidal control waveform 22 shown in FIG. 4A is used, the same applies to the triangular waveform control waveform 23 shown in FIG. 5A. What is required in the configuration of the present invention is that the control waveform rises linearly. Here, the rise time constant and the fall time constant of the control waveform 22 applied to the piezoelectric element with respect to the vibration system formed by the piezoelectric element are set to 0.8 to 1.2 times the reciprocal of the natural frequency of the vibration system. When the rise time constant is set to be equal to or larger than the fall time constant, harmonic vibration of the piezoelectric element can be suppressed. If the value of the integral multiple is large, the time constant becomes longer, leading to a decrease in the printing speed due to a decrease in the nozzle drive frequency, and the voltage fluctuation rate is so small that a pressure sufficient to eject ink cannot be obtained. The double value is generally 1,
It is assumed to be a small integer value of about two or three. By suppressing the harmonic vibration in this way, it is possible to suppress the turbulent flow of the ink fluid at the time of sucking the ink, stabilize the ejection of the ink droplet, and make the most effective variation correction for each piezoelectric element described later.

【0028】本例においては、充電トランジスタのオン
状態であるパルス幅時間Trを、例えば振動系の固有振
動数が100kHzとした場合、(1/100kHz)
×1=10マイクロ秒の0.8〜1.2倍、すなわち8
〜12マイクロ秒に対してTrの最大値を12マイクロ
秒と設定する。また、Trの最小パルス幅は8マイクロ
秒とする。このパルス幅に相当する図4(a)の電圧、
すなわちVmを圧電素子への制御波形として、圧電素子
毎に電圧を設定する。あるいは整数倍を2としてTrの
最大値を24マイクロ秒、Trの最小パルス幅16マイ
クロ秒としてもよい。
In the present embodiment, the pulse width time Tr during which the charging transistor is in the ON state is (1/100 kHz) when the natural frequency of the vibration system is 100 kHz, for example.
× 1 = 0.8 to 1.2 times 10 microseconds, that is, 8
The maximum value of Tr is set to 12 microseconds for ~ 12 microseconds. The minimum pulse width of Tr is 8 microseconds. The voltage of FIG. 4A corresponding to this pulse width,
That is, Vm is set as a control waveform for the piezoelectric elements, and a voltage is set for each piezoelectric element. Alternatively, the maximum value of Tr may be set to 24 microseconds and the minimum pulse width of Tr may be set to 16 microseconds by setting the integral multiple to 2.

【0029】図4(a)に示す圧電素子1に加わる電圧
22の立上りから立下りまでのパルス幅Twは、駆動信
号7の充電パルス(充放電制御信号6がハイレベル、且
つ駆動信号7がハイレベルの時)と放電パルス(充放電
制御信号6がローレベル、且つ駆動信号7がハイレベル
の時)の間隔で決まる。図4(a)に動作の一例を示
す。
The pulse width Tw from rise to fall of the voltage 22 applied to the piezoelectric element 1 shown in FIG. 4A is determined by the charge pulse of the drive signal 7 (the charge / discharge control signal 6 is at a high level and the drive signal 7 is at a high level). It is determined by an interval between a high level) and a discharge pulse (when the charge / discharge control signal 6 is at a low level and the drive signal 7 is at a high level). FIG. 4A shows an example of the operation.

【0030】次に圧電素子からの電荷の放電時にインク
室11の容積を膨張しインクを吸引する構成のインクジ
ェット記録装置について説明する。図2に示す回路を構
成する駆動回路9において、図4(b)に示すように前
記駆動信号7に対する前記充放電制御信号6のタイミン
グを変えることによって、駆動回路9から制御波形22
aが出力される。前記充放電制御信号6、及び前記駆動
信号7のパルス幅を制御することにより、前述の例と同
様に圧電素子1への印加電圧Vmを制御することが可能
となる。前記制御波形22aの立下りに同期して圧電素
子1が変形し、ダイヤフラム13が収縮することによっ
て前記インク室11へインクが吸引される。そして、前
記制御波形22aの立上りに同期して圧電素子1が復元
することによって前記インク室11内のインクを圧縮
し、前記ノズル12からインク滴16を噴射する。ここ
で、圧電素子が構成する振動系に対して圧電素子に加え
る制御波形22aの立下り時定数及び立上り時定数を、
該振動系の固有振動数の逆数の0.8〜1.2倍とし、
且つ立下り時定数が立上り時定数に同じ、もしくは大き
い値に設定すると、圧電素子の高調波振動を抑制するこ
とができる。整数倍の値が大きいと時定数が長くなり、
ノズル駆動周波数が低くなることによる印刷速度の低下
につながり、また電圧変動率が小さくインクを吐出する
のに充分な圧力が得られないため、整数倍の値は一般に
は1、2、3程度の小さい整数値とする。図4(b)に
示す圧電素子1に加わる電圧22aの立下りから立上り
までのパルス幅Twは、駆動信号7の放電パルス(充放
電制御信号6がローレベル、且つ駆動信号7がハイレベ
ルの時)と充電パルス(充放電制御信号6がハイレベ
ル、且つ駆動信号7がハイレベルの時)の間隔で決ま
る。図4(b)に動作の一例を示す。本例では、図4
(b)に示すような台形波状の制御波形22aとした
が、図5(b)に示す三角波状の制御波形23aであっ
ても同様である。本発明の構成において必要なことは、
制御波形が直線的に立ち下がることにある。
Next, a description will be given of an ink jet recording apparatus having a configuration in which the volume of the ink chamber 11 is expanded and the ink is sucked when the electric charge is discharged from the piezoelectric element. In the drive circuit 9 constituting the circuit shown in FIG. 2, the timing of the charge / discharge control signal 6 with respect to the drive signal 7 is changed as shown in FIG.
a is output. By controlling the pulse width of the charge / discharge control signal 6 and the pulse width of the drive signal 7, it becomes possible to control the voltage Vm applied to the piezoelectric element 1 as in the above-described example. The piezoelectric element 1 is deformed in synchronization with the fall of the control waveform 22a, and the diaphragm 13 contracts, whereby ink is sucked into the ink chamber 11. Then, the ink in the ink chamber 11 is compressed by the restoration of the piezoelectric element 1 in synchronization with the rise of the control waveform 22a, and the ink droplet 16 is ejected from the nozzle 12. Here, the falling time constant and the rising time constant of the control waveform 22a applied to the piezoelectric element with respect to the vibration system constituted by the piezoelectric element are represented by:
0.8 to 1.2 times the reciprocal of the natural frequency of the vibration system,
When the fall time constant is set to be equal to or larger than the rise time constant, harmonic vibration of the piezoelectric element can be suppressed. If the value of the integral multiple is large, the time constant will be long,
In general, the value of the integral multiple is about 1, 2, or 3 because the lowering of the nozzle driving frequency leads to a decrease in the printing speed, and the voltage fluctuation rate is so small that a sufficient pressure for ejecting ink cannot be obtained. Use a small integer value. The pulse width Tw from the fall to the rise of the voltage 22a applied to the piezoelectric element 1 shown in FIG. ) And a charge pulse (when the charge / discharge control signal 6 is at a high level and the drive signal 7 is at a high level). FIG. 4B shows an example of the operation. In this example, FIG.
Although the trapezoidal control waveform 22a shown in FIG. 5B is used, the same applies to the triangular waveform control waveform 23a shown in FIG. 5B. What is necessary in the configuration of the present invention is
The control waveform may fall linearly.

【0031】別の例として、前記充電用プラス電流源
2、及び放電用マイナス電流源3を可変電流源にするこ
とにより、同様の制御を行うことが可能となる。式1に
示すように、前記圧電素子1に印加される電圧は、充電
用プラス電流源2の電流値に比例して直線的に立ち上が
り、放電用マイナス電流源3の電流値に比例して直線的
に立ち下がる。上記の例と同様に、前記充放電制御信号
6と前記駆動信号7のパルス信号を繰り返すことによ
り、図6(a)に示す制御波形24が該駆動回路9から
出力され、圧電素子1に印加される。この時、図6
(a)に示すように、充電用プラス電流源2、及び放電
用マイナス電流源3の電流値を変えることにより、制御
波形24の一定時間内での昇圧量、及び降圧量を変える
ことが可能となり、圧電素子1への印加電圧Vmを制御
することが可能となる。
As another example, the same control can be performed by using the positive current source 2 for charging and the negative current source 3 for discharging as variable current sources. As shown in Equation 1, the voltage applied to the piezoelectric element 1 rises linearly in proportion to the current value of the positive current source 2 for charging, and rises linearly in proportion to the current value of the negative current source 3 for discharging. Fall down. By repeating the charge / discharge control signal 6 and the pulse signal of the drive signal 7 as in the above example, a control waveform 24 shown in FIG. 6A is output from the drive circuit 9 and applied to the piezoelectric element 1. Is done. At this time, FIG.
As shown in (a), by changing the current value of the positive current source 2 for charging and the current value of the negative current source 3 for discharging, it is possible to change the step-up amount and the step-down amount of the control waveform 24 within a certain time. Thus, the voltage Vm applied to the piezoelectric element 1 can be controlled.

【0032】前記制御波形24の立上りに同期して圧電
素子1が変形し、ダイヤフラム13が収縮することによ
って前記インク室11へインクが吸引される。そして、
前記制御波形24の立下りに同期して圧電素子1が復元
することによって前記インク室11内のインクを圧縮
し、前記ノズル12からインク滴16を噴射する。本例
では、図6(a)に示すような台形波状の制御波形24
としたが、図5(a)に示す三角波状の制御波形23で
あっても同様である。本発明の構成において必要なこと
は、制御波形が直線的に立ち下がることにある。ここ
で、圧電素子が構成する振動系に対して圧電素子に加え
る制御波形24aの立上り時定数及び立下り時定数を、
該振動系の固有振動数の逆数の0.8〜1.2倍とし、
且つ立上り時定数が立下り時定数に同じ、もしくは大き
い値に設定すると、圧電素子の高調波振動を抑制するこ
とができる。整数倍の値が大きいと時定数が長くなり、
ノズル駆動周波数が低くなることによる印刷速度の低下
につながり、また電圧変動率が小さくインクを吐出する
のに充分な圧力が得られないため、整数倍の値は一般に
は1、2、3程度の小さい整数値とする。
The ink is sucked into the ink chamber 11 by the deformation of the piezoelectric element 1 and the contraction of the diaphragm 13 in synchronization with the rise of the control waveform 24. And
When the piezoelectric element 1 is restored in synchronization with the fall of the control waveform 24, the ink in the ink chamber 11 is compressed, and the ink droplet 16 is ejected from the nozzle 12. In this example, a trapezoidal control waveform 24 as shown in FIG.
However, the same applies to the control waveform 23 having a triangular waveform shown in FIG. What is necessary in the configuration of the present invention is that the control waveform falls linearly. Here, the rise time constant and the fall time constant of the control waveform 24a applied to the piezoelectric element with respect to the vibration system constituted by the piezoelectric element are represented by:
0.8 to 1.2 times the reciprocal of the natural frequency of the vibration system,
When the rise time constant is set to be equal to or larger than the fall time constant, harmonic vibration of the piezoelectric element can be suppressed. If the value of the integer multiple is large, the time constant will be long,
In general, the value of the integral multiple is about 1, 2, or 3 because the lowering of the nozzle driving frequency leads to a decrease in the printing speed, and the voltage fluctuation rate is so small that a sufficient pressure for ejecting ink cannot be obtained. Use a small integer value.

【0033】図6(a)に示す圧電素子1に加わる印加
電圧24の立上りから立下りまでのパルス幅Twは、駆
動信号7の充電パルス(充放電制御信号6がハイレベ
ル、且つ駆動信号7がハイレベルの時)と放電パルス
(充放電制御信号6がローレベル、且つ駆動信号7がハ
イレベルの時)の間隔で決まる。図6(a)に動作の一
例を示す。
The pulse width Tw from rise to fall of the applied voltage 24 applied to the piezoelectric element 1 shown in FIG. 6A is determined by the charge pulse of the drive signal 7 (the charge / discharge control signal 6 is at a high level and the drive signal 7 Is high level) and the discharge pulse (when the charge / discharge control signal 6 is low level and the drive signal 7 is high level). FIG. 6A shows an example of the operation.

【0034】次に圧電素子からの電荷の放電時にインク
室11の容積を膨張しインクを吸引する構成のインクジ
ェット記録装置について説明する。図2に示す回路を構
成する駆動回路9において、図6(b)に示すように前
記駆動信号7に対する前記充放電制御信号6のタイミン
グを変えることによって、駆動回路9から制御波形24
aが出力される。前記充電用プラス電流源2、及び前記
放電用マイナス電流源3の電流値を制御することによ
り、前述の例と同様に圧電素子1への印加電圧Vmを制
御することが可能となる。前記制御波形24aの立下り
に同期して圧電素子1が変形し、ダイヤフラム13が収
縮することによって前記インク室11へインクが吸引さ
れる。そして、前記制御波形24aの立上りに同期して
圧電素子1が復元することによって前記インク室11内
のインクを圧縮し、前記ノズル12からインク滴16を
噴射する。ここで、圧電素子が構成する振動系に対して
圧電素子に加える制御波形24aの立下り時定数及び立
上り時定数を、該振動系の固有振動数の逆数の0.8〜
1.2倍とし、且つ立上り時定数が立下り時定数に同
じ、もしくは大きい値に設定すると、圧電素子の高調波
振動を抑制することができる。整数倍の値が大きいと時
定数が長くなり、ノズル駆動周波数が低くなることによ
る印刷速度の低下につながり、また電圧変動率が小さく
インクを吐出するのに充分な圧力が得られないため、整
数倍の値は一般には1、2、3程度の小さい整数値とす
る。
Next, a description will be given of an ink jet recording apparatus having a configuration in which the volume of the ink chamber 11 is expanded and the ink is sucked when the electric charge is discharged from the piezoelectric element. In the drive circuit 9 constituting the circuit shown in FIG. 2, the timing of the charge / discharge control signal 6 with respect to the drive signal 7 is changed as shown in FIG.
a is output. By controlling the current values of the positive current source 2 for charging and the negative current source 3 for discharging, it is possible to control the voltage Vm applied to the piezoelectric element 1 as in the above-described example. The piezoelectric element 1 is deformed in synchronization with the fall of the control waveform 24a, and the diaphragm 13 contracts, whereby ink is sucked into the ink chamber 11. Then, the ink in the ink chamber 11 is compressed by the restoration of the piezoelectric element 1 in synchronization with the rise of the control waveform 24a, and the ink droplet 16 is ejected from the nozzle 12. Here, the fall time constant and the rise time constant of the control waveform 24a applied to the piezoelectric element with respect to the vibration system formed by the piezoelectric element are set to 0.8 to the reciprocal of the natural frequency of the vibration system.
When it is set to 1.2 times and the rising time constant is set to be equal to or larger than the falling time constant, harmonic vibration of the piezoelectric element can be suppressed. If the value of the integral multiple is large, the time constant becomes longer, leading to a decrease in the printing speed due to a decrease in the nozzle drive frequency, and the voltage fluctuation rate is so small that a pressure sufficient to eject ink cannot be obtained. The double value is generally a small integer value of about 1, 2, or 3.

【0035】図6(b)に示す圧電素子1に加わる電圧
24aの立下りから立上りまでのパルス幅Twは、駆動
信号7の放電パルス(充放電制御信号6がローレベル、
且つ駆動信号7がハイレベルの時)と充電パルス(充放
電制御信号6がハイレベル、且つ駆動信号7がハイレベ
ルの時)の間隔で決まる。図6(b)に動作の一例を示
す。本例では、図6(b)に示すような台形波状の制御
波形24aとしたが、図5(b)に示す三角波状の制御
波形23aであっても同様である。本発明の構成におい
て必要なことは、制御波形が直線的に立ち下がることに
ある。
The pulse width Tw from the fall to the rise of the voltage 24a applied to the piezoelectric element 1 shown in FIG. 6B is determined by the discharge pulse of the drive signal 7 (the charge / discharge control signal 6 is low level,
In addition, it is determined by the interval between the drive signal 7 is at a high level) and the charge pulse (when the charge / discharge control signal 6 is at a high level and the drive signal 7 is at a high level). FIG. 6B shows an example of the operation. In this example, the control waveform 24a has a trapezoidal waveform as shown in FIG. 6B, but the same applies to the control waveform 23a having a triangular waveform shown in FIG. 5B. What is necessary in the configuration of the present invention is that the control waveform falls linearly.

【0036】これらの手段により、各圧電素子毎に圧電
素子の変位量を制御することができ、ノズル毎のインク
滴噴射速度のバラツキを抑え、インク滴着地位置精度を
向上させることが可能となる。同時に、マルチノズル・
インクジェット記録装置のインク噴射ノズルに対するト
リミングを可能にして、インク噴射ノズル製作時の歩留
まりを向上することができる。
By these means, the amount of displacement of the piezoelectric element can be controlled for each piezoelectric element, the variation in the ink droplet ejection speed for each nozzle can be suppressed, and the accuracy of the ink droplet landing position can be improved. . At the same time, multi-nozzle
Trimming of the ink jet nozzle of the ink jet recording apparatus can be performed, and the yield at the time of manufacturing the ink jet nozzle can be improved.

【0037】電流源による駆動の利点としては、電圧駆
動に比べて、基板配線パターンなどでの電気的干渉や外
乱ノイズに対して強いという点が挙げられる。反面、回
路規模が大きくなる欠点があるが、これはLSIなどに
よる集積化により解決が可能である。
The advantage of driving by a current source is that it is more resistant to electrical interference and disturbance noise in a substrate wiring pattern and the like than voltage driving. On the other hand, there is a disadvantage that the circuit scale becomes large, but this can be solved by integration using an LSI or the like.

【0038】本例では図8(a)のヒータ17を用いず
に常温で液体のインク滴を噴射するインクジェット記録
装置の例について説明しているが、ヒータ10を用いて
摂氏80度から摂氏140度の範囲の温度で温められた
インク室を含むインク経路において、常温で固体である
熱溶融形インクを加熱により液体に変えてインク滴を噴
射する熱溶融インクジェット記録装置においても、上記
と同様の手段により、圧電素子を含むインク噴射系の電
気・機械変換特性バラツキを補正して、同じインク滴噴
射速度にすることによって、被インクジェット記録物へ
のインク滴着地位置精度を向上させることが可能とな
る。
In this embodiment, an example of an ink jet recording apparatus for ejecting liquid ink droplets at room temperature without using the heater 17 shown in FIG. 8A is described. In an ink path including an ink chamber heated at a temperature in a range of degrees, a hot-melt ink jet recording apparatus that converts a hot-melt ink that is solid at room temperature into a liquid by heating and ejects ink droplets also has the same configuration as described above. By means of this means, it is possible to correct the variation of the electro-mechanical conversion characteristics of the ink ejection system including the piezoelectric element and make the same ink droplet ejection speed, thereby improving the accuracy of the ink droplet landing position on the inkjet recording material. Become.

【0039】図12に従来のインクジェット記録装置に
よる各ノズル毎のインク滴噴射速度のバラツキ、図7に
本発明のインクジェット記録装置による各ノズル毎のイ
ンク滴噴射速度のバラツキの一例を示す。横軸は各ノズ
ル番号、縦軸はインク滴噴射速度を示す。印字ヘッドが
一定速度で摺動しながらインク滴を噴射する場合、イン
ク滴噴射速度を変動させないことは、インク滴が飛行し
て記録媒体に着地するときの着地位置精度を向上するこ
とであり記録画質を評価するときの必須条件であるが、
本発明の噴射速度のバラツキは従来の噴射速度バラツキ
よりも小さくなっていることが分かる。これにより、印
刷品質の低下を防ぐことが可能となる。駆動信号7のパ
ルス幅は事前に圧電素子を含むインク噴射系の液速を測
定するか、またはモデル印字パターンに対する着地位置
のバラツキとして測定し各圧電素子の電圧トリミング値
として図示していないROMなどに記憶させておき、制
御信号発生回路8にて容易にパルス幅を制御することが
できる。
FIG. 12 shows an example of the variation of the ink droplet ejection speed of each nozzle by the conventional ink jet recording apparatus, and FIG. 7 shows an example of the variation of the ink droplet ejection speed of each nozzle by the ink jet recording apparatus of the present invention. The horizontal axis indicates each nozzle number, and the vertical axis indicates the ink droplet ejection speed. When the print head ejects ink droplets while sliding at a constant speed, not changing the ink droplet ejection speed means improving the landing position accuracy when the ink droplets fly and land on the recording medium. A prerequisite for evaluating image quality,
It can be seen that the variation of the injection speed of the present invention is smaller than the variation of the conventional injection speed. As a result, it is possible to prevent a decrease in print quality. The pulse width of the drive signal 7 is measured in advance by measuring the liquid velocity of the ink ejecting system including the piezoelectric element, or by measuring the variation of the landing position with respect to the model print pattern, and using a ROM (not shown) as the voltage trimming value of each piezoelectric element. And the control signal generation circuit 8 can easily control the pulse width.

【0040】記録信号に応じて、インク滴を噴射させな
い圧電素子に対しては駆動信号7を発生させないように
して圧電素子への充放電を行わず、インク吸入動作を行
わないようにしてインク滴が噴射されないように制御す
る。
For a piezoelectric element that does not eject ink droplets in response to a recording signal, the drive signal 7 is not generated so that the piezoelectric element is not charged or discharged, and the ink suction operation is not performed. Is controlled not to be injected.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明のインクジェット記録装置を用い
ることにより圧電素子を含むインク噴射系の電気・機械
変換特性バラツキを補正して複数の噴射ノズルからのイ
ンク滴噴射速度を同じにすること、すなわち被インクジ
ェット記録物への高精度記録が可能となる。マルチノズ
ル・インクジェット記録装置のインク噴射ノズルに対す
るトリミングが各圧電素子への噴射時の個々のパルス波
形制御により可能となることで、インク噴射ノズル製作
時の歩留まり向上にも効果がある。
By using the ink jet recording apparatus of the present invention, the variation in the electromechanical conversion characteristics of the ink ejection system including the piezoelectric element is corrected to make the ink droplet ejection speeds from a plurality of ejection nozzles the same. High-precision recording on an inkjet recording material is possible. Trimming of the ink jet nozzles of the multi-nozzle ink jet recording apparatus can be performed by controlling individual pulse waveforms at the time of jetting to each piezoelectric element, which is also effective in improving the yield when manufacturing the ink jet nozzles.

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

【図1】 本発明の駆動回路の一例を示す制御回路の
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a control circuit illustrating an example of a drive circuit of the present invention.

【図2】 本発明の充電用プラス可変電流源の一例を
示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a plus variable current source for charging according to the present invention.

【図3】 本発明の放電用マイナス可変電流源の一例
を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a minus variable current source for discharge of the present invention.

【図4】 本発明の駆動回路による電圧波形図であ
る。
FIG. 4 is a voltage waveform diagram according to the drive circuit of the present invention.

【図5】 本発明の駆動回路の他の例を示す電圧波形
図である。
FIG. 5 is a voltage waveform diagram showing another example of the drive circuit of the present invention.

【図6】 本発明の駆動回路の他の例を示す電圧波形
図である。
FIG. 6 is a voltage waveform diagram showing another example of the drive circuit of the present invention.

【図7】 本発明のインクジェット記録装置における
ノズル毎のインク滴噴射速度を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the ink droplet ejection speed for each nozzle in the ink jet recording apparatus of the present invention.

【図8】 インクジェット記録装置の定常状態を示す
概略構成断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating a steady state of the inkjet recording apparatus.

【図9】 従来のパルス駆動回路の例を示す制御回路
図である。
FIG. 9 is a control circuit diagram showing an example of a conventional pulse drive circuit.

【図10】 従来のパルス駆動回路における圧電素子へ
の印加電圧波形図である。
FIG. 10 is a waveform diagram of a voltage applied to a piezoelectric element in a conventional pulse drive circuit.

【図11】 積層形圧電素子の構想図である。FIG. 11 is a conceptual diagram of a laminated piezoelectric element.

【図12】 従来のインクジェット記録装置におけるノ
ズル毎のインク滴噴射速度を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the ink droplet ejection speed for each nozzle in a conventional ink jet recording apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…圧電素子、2…充電用プラス電流源、3…放電用マ
イナス電流源、6…充放電制御信号、7…駆動信号、9
…駆動回路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric element, 2 ... Positive current source for charge, 3 ... Negative current source for discharge, 6 ... Charge / discharge control signal, 7 ... Drive signal, 9
... Drive circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 国見 敬二 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 Fターム(参考) 2C057 AF29 AG47 AH15 AM21 AM22 AR16 BA03 BA14  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Keiji Kunimi 1060 Takeda, Hitachinaka-shi, Ibaraki F-term in Hitachi Koki Co., Ltd. (reference) 2C057 AF29 AG47 AH15 AM21 AM22 AR16 BA03 BA14

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 常温において、圧電素子を用いてインク
室の容積を変化させることにより、該インク室内のイン
クをノズルから噴射させるマルチノズルタイプのインク
ジェット記録装置において、前記圧電素子に接続された
プラス電流源から流れ出る電流を該圧電素子に充電し、
該圧電素子を変形させることにより前記インク室の容積
を膨張させてインクを吸入し、その後、前記圧電素子に
接続されたマイナス電流源へ電流が流れ込むよう該圧電
素子を放電させることにより該圧電素子を復元させ、前
記インク室内に吸引されていたインクを噴射させる制御
を行う駆動回路を有し、前記プラス電流源から前記圧電
素子に充電する電荷量の調整により、該圧電素子に印加
される電圧を過渡的に変化させ、この印加電圧の立上り
時定数及び立下り時定数を、該圧電素子が構成する振動
系の固有振動数の逆数の整数倍とし、且つ該立上り時定
数が該立下り時定数に同じ、もしくは大きい値に設定さ
れていることを特徴とするインクジェット記録装置。
1. A multi-nozzle type ink jet recording apparatus for ejecting ink from a nozzle by changing the volume of an ink chamber at room temperature by using a piezoelectric element at a normal temperature. Charging the piezoelectric element with a current flowing from a current source,
By deforming the piezoelectric element, the volume of the ink chamber is expanded to suck ink, and then, the piezoelectric element is discharged by discharging the piezoelectric element so that current flows into a minus current source connected to the piezoelectric element. And a drive circuit for controlling the ejection of the ink sucked into the ink chamber, and the voltage applied to the piezoelectric element by adjusting the amount of electric charge charged to the piezoelectric element from the positive current source. Is transiently changed, the rising time constant and the falling time constant of the applied voltage are set to integral multiples of the reciprocal of the natural frequency of the vibration system formed by the piezoelectric element, and An ink jet recording apparatus, wherein the constant is set to the same or a larger value.
【請求項2】 請求項1記載のインクジェット記録装置
において、前記立上り時定数、及び前記立下り時定数を
設定する整数倍の値が大きいと時定数が長くなり、ノズ
ル駆動周波数が低くなることによる印刷速度の低下につ
ながり、また電圧の変動率が小さくインクを吐出するの
に充分な圧力が得られないため、整数倍の値を1、2、
3程度の小さい整数値としたことを特徴とするインクジ
ェット記録装置。
2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein when the value of the rising time constant and the value of the integral time for setting the falling time constant are large, the time constant becomes long and the nozzle drive frequency becomes low. Since the printing speed is reduced and the fluctuation rate of the voltage is small and a pressure sufficient to eject ink cannot be obtained, an integer multiple of 1, 2,
An ink jet recording apparatus characterized in that it has a small integer value of about 3.
【請求項3】 請求項1乃至2記載のインクジェット記
録装置において、立上り時定数および立下り時定数を設
定する際、前記圧電素子が構成する振動系の固有振動数
の逆数の整数倍の0.8〜1.2倍の範囲を、前記ノズ
ル毎に印加電圧波形を制御する際の印加電圧補正範囲と
することを特徴とするインクジェット記録装置。
3. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein, when setting the rising time constant and the falling time constant, the time constant is set to an integer multiple of a reciprocal of a natural frequency of a vibration system formed by the piezoelectric element. An ink jet recording apparatus, wherein a range of 8 to 1.2 times is set as an applied voltage correction range when controlling an applied voltage waveform for each nozzle.
【請求項4】 常温において、圧電素子を用いてインク
室の容積を変化させることにより、該インク室内のイン
クをノズルから噴射させるマルチノズルタイプのインク
ジェット記録装置において、前記圧電素子に接続された
マイナス電流源へ電流が流れ込むよう該圧電素子を放電
し、該圧電素子を変形させることにより前記インク室の
容積を膨張させてインクを吸入し、その後、前記圧電素
子に接続されたプラス電流源から流れ出る電流を該圧電
素子に充電することにより該圧電素子を復元させ、前記
インク室内に吸引されていたインクを噴射させる制御を
行う駆動回路を有し、前記圧電素子からマイナス電流源
へ放電する電荷量の調整により、該圧電素子に印加され
る電圧を過渡的に変化させ、この印加電圧の立下り時定
数及び立上り時定数を、該圧電素子が構成する振動系の
固有振動数の逆数の整数倍とし、且つ該立下り時定数が
該立上り時定数に同じ、もしくは大きい値に設定されて
いることを特徴とするインクジェット記録装置。
4. A multi-nozzle type ink jet recording apparatus in which a volume of an ink chamber is changed by using a piezoelectric element at a normal temperature to eject ink in the ink chamber from a nozzle. Discharging the piezoelectric element so that current flows into the current source, deforming the piezoelectric element to expand the volume of the ink chamber, sucking ink, and then flowing out of the plus current source connected to the piezoelectric element A drive circuit that controls the piezoelectric element to be restored by charging the piezoelectric element with current and ejecting the ink that has been sucked into the ink chamber, and the amount of electric charge discharged from the piezoelectric element to a negative current source , The voltage applied to the piezoelectric element is changed transiently, and the falling time constant and the rising time constant of the applied voltage are changed. Wherein an integral multiple of a reciprocal of a natural frequency of a vibration system formed by the piezoelectric element and the falling time constant is set to be equal to or larger than the rising time constant. apparatus.
【請求項5】 請求項4記載のインクジェット記録装置
において、前記立上り時定数、及び前記立下り時定数を
設定する整数倍の値が大きいと時定数が長くなり、ノズ
ル駆動周波数が低くなることによる印刷速度の低下につ
ながり、また電圧の変動率が小さいためインクを吐出す
るのに充分な圧力が得られないため、整数倍の値を1、
2、3程度の小さい整数値としたことを特徴とするイン
クジェット記録装置。
5. The ink jet recording apparatus according to claim 4, wherein when the rising time constant and the falling time constant are set to integral multiples that are large, the time constant becomes longer and the nozzle driving frequency becomes lower. This leads to a decrease in printing speed, and a voltage fluctuation rate is small, so that a pressure sufficient to eject ink cannot be obtained.
An ink jet recording apparatus characterized by a small integer value of about two or three.
【請求項6】 請求項4乃至5記載のインクジェット記
録装置において、立上り時定数および立下り時定数を設
定する際、前記圧電素子が構成する振動系の固有振動数
の逆数の整数倍の0.8〜1.2倍の範囲を、前記ノズ
ル毎に印加電圧波形を制御する際の印加電圧補正範囲と
することを特徴とするインクジェット記録装置。
6. The ink jet recording apparatus according to claim 4, wherein, when setting the rise time constant and the fall time constant, 0.times. An integral multiple of a reciprocal of a natural frequency of a vibration system formed by the piezoelectric element. An ink jet recording apparatus, wherein a range of 8 to 1.2 times is set as an applied voltage correction range when controlling an applied voltage waveform for each nozzle.
【請求項7】 請求項1乃至6記載のインクジェット記
録装置において、該圧電素子毎に接続された駆動回路内
の各電流源毎に、電流を流す、或いは電流が流れ込む時
間の調整を行うことにより各圧電素子に充放電される電
荷の量を増減させ、該圧電素子の伸縮量をノズル毎に変
化させ、噴射するインク滴噴射速度の制御を行うことを
特徴とするインクジェット記録装置。
7. An ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein a current is supplied to each current source in a drive circuit connected to each of said piezoelectric elements, or an adjustment of a time during which the current flows is performed. An ink jet recording apparatus, wherein the amount of charge charged and discharged to each piezoelectric element is increased / decreased, the amount of expansion / contraction of each piezoelectric element is changed for each nozzle, and the speed of ejecting ink droplets is controlled.
【請求項8】 請求項1乃至6記載のインクジェット記
録装置において、該圧電素子毎に接続された駆動回路内
の各電流源の電流値を各々変化させることにより各圧電
素子に充放電される電荷の量を増減させ、該圧電素子の
伸縮量をノズル毎に変化させ、噴射するインク滴噴射速
度の制御を行うことを特徴とするインクジェット記録装
置。
8. An ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein electric charges charged and discharged to each piezoelectric element by changing a current value of each current source in a drive circuit connected to each piezoelectric element. An ink jet recording apparatus that controls the ejection speed of ink droplets to be ejected by increasing or decreasing the amount of ink droplets and changing the amount of expansion or contraction of the piezoelectric element for each nozzle.
【請求項9】 請求項1乃至3,7,8記載のインクジ
ェット記録装置において、前記圧電素子の充電から放電
までの時間は、制御信号発生回路の駆動信号のパルスの
間隔に依存することを特徴とするインクジェット記録装
置。
9. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein a time from charging to discharging of the piezoelectric element depends on a pulse interval of a driving signal of a control signal generating circuit. Inkjet recording apparatus.
【請求項10】 請求項4乃至8記載のインクジェット
記録装置において、前記圧電素子の放電から充電までの
時間は、制御信号発生回路の駆動信号のパルスの間隔に
依存することを特徴とするインクジェット記録装置。
10. An ink jet recording apparatus according to claim 4, wherein a time period from discharge to charging of said piezoelectric element depends on a pulse interval of a drive signal of a control signal generation circuit. apparatus.
【請求項11】 請求項7乃至10記載のインクジェッ
ト記録装置において、該圧電素子毎の該電流源の制御に
より、電気・機械変換特性が不均一な複数の該圧電素子
の伸縮量を圧電素子毎に補正し、ノズル毎のインク滴噴
射速度のバラツキを抑えることを特徴とするインクジェ
ット記録装置。
11. The ink jet recording apparatus according to claim 7, wherein by controlling the current source for each of the piezoelectric elements, the amount of expansion and contraction of the plurality of piezoelectric elements having non-uniform electro-mechanical conversion characteristics is determined for each of the piezoelectric elements. An ink jet recording apparatus, comprising: correcting a variation in ink droplet ejection speed for each nozzle;
【請求項12】 請求項1乃至11記載のインクジェッ
ト記録装置において、摂氏80度から摂氏140度の範
囲の温度で温められたインク室の容積を、圧電素子を用
いて変化させることにより、インクをノズルから噴射さ
せることを特徴とする熱溶融インクジェット記録装置。
12. The ink-jet recording apparatus according to claim 1, wherein the volume of the ink chamber heated at a temperature in a range of 80 degrees Celsius to 140 degrees Celsius is changed by using a piezoelectric element, whereby the ink is discharged. A hot-melt ink jet recording apparatus characterized by ejecting from a nozzle.
【請求項13】 請求項1乃至12記載のインクジェッ
ト記録装置において、インクを噴射させるノズルに対応
する該圧電素子に対しては、該電流源による所定の電荷
量を充放電することを特徴としたインクジェット記録装
置。
13. An ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein said piezoelectric element corresponding to a nozzle for ejecting ink is charged and discharged with a predetermined amount of electric charge by said current source. Ink jet recording device.
JP2001121959A 2001-04-20 2001-04-20 Ink jet recorder and method of driving ink jet nozzle Pending JP2002316414A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001121959A JP2002316414A (en) 2001-04-20 2001-04-20 Ink jet recorder and method of driving ink jet nozzle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001121959A JP2002316414A (en) 2001-04-20 2001-04-20 Ink jet recorder and method of driving ink jet nozzle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002316414A true JP2002316414A (en) 2002-10-29

Family

ID=18971741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001121959A Pending JP2002316414A (en) 2001-04-20 2001-04-20 Ink jet recorder and method of driving ink jet nozzle

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002316414A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005018940A2 (en) 2003-08-18 2005-03-03 Dimatix, Inc. Individual jet voltage trimming circuitry
JP2006173444A (en) * 2004-12-17 2006-06-29 Konica Minolta Holdings Inc Method for forming semiconductor layer and method for manufacturing organic thin film transistor
JP2007125881A (en) * 2005-10-06 2007-05-24 Brother Ind Ltd Inkjet recording device and method of controlling the same
KR100830109B1 (en) 2005-10-05 2008-05-20 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤 Driving method of liquid droplet ejecting head, driving circuit of a piezoelectric element, and liquid droplet ejecting device
JP2010059792A (en) * 2008-09-01 2010-03-18 Seiko Epson Corp Fluid injection device, fluid injection unit, control device, method of controlling fluid injection device and operating device
JP2011051190A (en) * 2009-09-01 2011-03-17 Seiren Co Ltd Inkjet recorder and driving method for inkjet head
US8845062B2 (en) 2008-08-12 2014-09-30 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha Density correction system

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005018940A2 (en) 2003-08-18 2005-03-03 Dimatix, Inc. Individual jet voltage trimming circuitry
EP1660330A2 (en) * 2003-08-18 2006-05-31 Dimatix, Inc. Individual jet voltage trimming circuitry
EP1660330A4 (en) * 2003-08-18 2010-09-22 Dimatix Inc Individual jet voltage trimming circuitry
US8251471B2 (en) 2003-08-18 2012-08-28 Fujifilm Dimatix, Inc. Individual jet voltage trimming circuitry
JP2006173444A (en) * 2004-12-17 2006-06-29 Konica Minolta Holdings Inc Method for forming semiconductor layer and method for manufacturing organic thin film transistor
KR100830109B1 (en) 2005-10-05 2008-05-20 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤 Driving method of liquid droplet ejecting head, driving circuit of a piezoelectric element, and liquid droplet ejecting device
JP2007125881A (en) * 2005-10-06 2007-05-24 Brother Ind Ltd Inkjet recording device and method of controlling the same
US8845062B2 (en) 2008-08-12 2014-09-30 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha Density correction system
JP2010059792A (en) * 2008-09-01 2010-03-18 Seiko Epson Corp Fluid injection device, fluid injection unit, control device, method of controlling fluid injection device and operating device
JP2011051190A (en) * 2009-09-01 2011-03-17 Seiren Co Ltd Inkjet recorder and driving method for inkjet head

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3468377B2 (en) Driving method of ink jet recording head, ink jet recording apparatus, and control apparatus of ink jet recording head
US6328397B1 (en) Drive voltage adjusting method for an on-demand multi-nozzle ink jet head
JPH068427A (en) Driving circuit for ink jet record head
JP3233197B2 (en) Ink jet recording device
JP2002316414A (en) Ink jet recorder and method of driving ink jet nozzle
EP2296899B1 (en) Ink jetting
JP2013121665A (en) Device and method for discharging droplet, printing device including the droplet discharge device
JP3661731B2 (en) Inkjet recording device
JP5003495B2 (en) Liquid ejecting apparatus and control method thereof
JP2004082718A (en) Inkjet recorder and inkjet recording method
JP4187150B2 (en) Droplet discharge head and image forming apparatus
JP2002331662A (en) Ink jet recorder and its driving method
JP2004042414A (en) Driving method for ink jet head, and ink jet printer using the driving method
JPH11342602A (en) Ink jet recorder and driving method thereof
JP2000071444A (en) Driving method for ink jet recording device
JP2009160827A (en) Minute oscillation pulse setting method and liquid delivering apparatus
JPH04339660A (en) Method for driving liquid jet recording head
JPH11342608A (en) Ink jet recorder
JPH03108550A (en) Method for driving ink jet head
CN113557143B (en) Method for driving ink jet head and ink jet recording apparatus
JP5315540B2 (en) Inkjet recording device
JP2002127412A (en) Ink jet recorder and its driving method
JP3948939B2 (en) Capacitance detection method for print head, temperature detection method for print head, capacitance detection device for print head, temperature detection device for print head, and image forming apparatus
JP6540302B2 (en) Ink jet recording apparatus and ink jet recording method
JP4541856B2 (en) Driving method of piezoelectric ink jet head