JP2005074651A

JP2005074651A - Ink jet recorder

Info

Publication number: JP2005074651A
Application number: JP2003304529A
Authority: JP
Inventors: Chika Kubo; 知香久保; Ryutaro Kusunoki; 竜太郎楠
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2005-03-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the print speed by quickening reset of a meniscus after ink ejection thereby increasing the ink ejection frequency. <P>SOLUTION: After an ink drop is ejected from a nozzle by supplying an ink ejection pulse 35 for expanding or contracting the volume of a pressure chamber as a drive signal to an actuator, the actuator is provided with a pulse 36 for inducting oscillation of the meniscus by contracting or extending the pressure chamber by such an extent as ink is not ejected, and a pulse 33 for sustaining a constant amplitude in the oscillation of the meniscus. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、駆動信号に応じて圧力室の容積を変化させてインクを吐出するインクジェット式記録装置に関する。 The present invention relates to an ink jet recording apparatus that discharges ink by changing the volume of a pressure chamber in accordance with a drive signal.

圧電素子等の電気機械変換手段により圧力室の容積を変化させてインクを吐出するインクジェット記録装置を用いてインクを吐出した後のメニスカスの復帰を早める駆動方法として、図１１に示すようにインク吐出パルス３５によりインクを吐出した後に、メニスカスの振動の振幅を大きくする振動誘起パルス３６を与える方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。 As shown in FIG. 11, ink ejection is performed as a driving method for quickly returning the meniscus after ejecting ink using an ink jet recording apparatus that ejects ink by changing the volume of the pressure chamber by an electromechanical conversion means such as a piezoelectric element. A method is known in which after the ink is ejected by the pulse 35, a vibration-inducing pulse 36 that increases the amplitude of meniscus vibration is applied (for example, see Patent Document 1).

この文献によれば、インク吐出後のメニスカス振動の振幅を大きくすることによって、インクの吐出後のメニスカスの復帰を早めることができるということが示されている。
特開２０００−２９６６１０公報 According to this document, it is shown that the return of the meniscus after ink ejection can be accelerated by increasing the amplitude of meniscus vibration after ink ejection.
JP 2000-296610 A

しかし、インク吐出後に振動誘起パルスを一度与えるだけでは、インクの粘性などによりメニスカスの振動が減衰してしまい、メニスカスの復帰を早める効果が不十分であるという問題点がある。そこで、メニスカスの復帰を早める効果を強めるためにインク吐出後のメニスカス振動の振幅を大きくすると、メニスカスで気泡巻込みが起きてインクの不吐出が発生したり、インクが誤吐出したりして、インクジェット式記録ヘッドの動作が不安定になるという問題点がある。 However, if a vibration-inducing pulse is once applied after ink ejection, the meniscus vibration is attenuated due to the viscosity of the ink and the effect of speeding up the meniscus recovery is insufficient. Therefore, if the amplitude of meniscus vibration after ink ejection is increased in order to enhance the effect of speeding up the meniscus recovery, bubble entrainment occurs in the meniscus and ink non-ejection occurs, or ink is ejected erroneously, There is a problem that the operation of the ink jet recording head becomes unstable.

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、インク吐出後のメニスカスの復帰を早めることによりインクを吐出させる周波数を高めて印刷速度を向上させると共に、インクの不吐出が発生したり、インクが誤吐出したりすることのないインクジェット式記録装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to increase the frequency at which ink is ejected by speeding up the return of the meniscus after ink ejection, thereby improving the printing speed and causing non-ejection of ink. It is an object of the present invention to provide an ink jet recording apparatus in which no ink is accidentally ejected.

本発明は、インクを収容する圧力室と、この圧力室に連通しこの圧力室のインクを吐出するノズルと、前記圧力室の容積を拡張又は収縮変化させるアクチュエータとを有するインクジェット式記録ヘッドに対し、前記圧力室の容積を拡張又は収縮させてインクを吐出させる吐出パルスを前記アクチュエータに駆動信号として供給することにより、前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット式記録装置において、前記インク滴を吐出させた後、前記圧力室の容積を収縮又は拡張させてインクが吐出しない程度にメニスカス振動を誘起する振動誘起パルスと、前記圧力室の容積を収縮又は拡張させてメニスカス振動の振幅を一定に維持する振動維持パルスを前記アクチュエータに駆動信号として供給することを特徴とする。 The present invention relates to an ink jet recording head having a pressure chamber that contains ink, a nozzle that communicates with the pressure chamber and discharges ink in the pressure chamber, and an actuator that expands or contracts the volume of the pressure chamber. The ink droplets are ejected in an ink jet recording apparatus that ejects ink droplets from the nozzles by supplying, as drive signals, ejection pulses for ejecting ink by expanding or contracting the volume of the pressure chamber. After that, the volume of the pressure chamber is contracted or expanded to induce a meniscus vibration to the extent that ink is not discharged, and the volume of the pressure chamber is contracted or expanded to maintain a constant meniscus vibration amplitude. A vibration sustaining pulse is supplied to the actuator as a drive signal.

本発明によれば、メニスカス振動の振幅を気泡の巻き込みによる不吐出や誤吐出が発生しない範囲に保ったまま、インクが吐出してから次のインクが吐出するまでの時間を従来技術より短くできるので、インクの吐出周波数を向上させることができ、印刷速度を早めることができる。 According to the present invention, while the amplitude of meniscus vibration is kept in a range in which non-ejection or erroneous ejection due to bubble entrainment does not occur, the time from the ejection of an ink to the ejection of the next ink can be made shorter than in the prior art. Therefore, the ink ejection frequency can be improved and the printing speed can be increased.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施に用いたインクジェット式記録ヘッドの構成を示す一部ブロックを含む縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った部分横断面図である。図において、１はインクジェット式記録ヘッド、２は駆動信号発生手段である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view including a partial block showing the configuration of an ink jet recording head used in the practice of the present invention, and FIG. 2 is a partial transverse sectional view taken along line AA of FIG. In the figure, 1 is an ink jet recording head, and 2 is a drive signal generating means.

前記インクジェット式記録ヘッド１は、圧電部材からなる基板１１の上に振動板１２を介して天板１３を積層し、前記天板１３に縦方向に長尺な溝を多数所定のピッチで横方向に形成し、この各溝と前記振動板１２とで複数の圧力室１４を形成している。 In the ink jet recording head 1, a top plate 13 is laminated on a substrate 11 made of a piezoelectric member via a diaphragm 12, and a number of longitudinally long grooves are formed on the top plate 13 in a horizontal direction at a predetermined pitch. These grooves and the diaphragm 12 form a plurality of pressure chambers 14.

前記各圧力室１４における両側壁と対向する基板１１には圧電部材がアクチュエータとして各圧力室１４に個々に作用するように溝１５が形成されている。そして、各アクチュエータ１６と振動板１２との間にそれぞれ個別の電極１７を形成している。前記基板１１の底面には共通の電極１８が形成されている。前記個別電極１７と共通電極１８は前記駆動信号発生手段２の出力端子に接続している。 Grooves 15 are formed in the substrate 11 facing the both side walls of each pressure chamber 14 so that the piezoelectric member individually acts on each pressure chamber 14 as an actuator. An individual electrode 17 is formed between each actuator 16 and the diaphragm 12. A common electrode 18 is formed on the bottom surface of the substrate 11. The individual electrode 17 and the common electrode 18 are connected to the output terminal of the drive signal generating means 2.

前記インクジェット式記録ヘッド１の先端、すなわち、前記基板１１と天板１３の先端には、ノズルプレート１９が貼り付けられ、このノズルプレート１９には前記各圧力室１４と外部を連通する複数のノズル２０が所定のピッチで形成されている。また、前記インクジェット式記録ヘッド１には、前記各圧力室１４に後方で連通する共通圧力室２１が形成され、この共通圧力室２１にインク供給口２２を経由してインク供給手段（図示せず）からインクを注入し、前記共通圧力室２１及び各圧力室１４にインクを満たすようになっている。前記圧力室１４にインクを満たすことで、ノズル２０内にはインクのメニスカスが形成される。 A nozzle plate 19 is attached to the tip of the ink jet recording head 1, that is, the tip of the substrate 11 and the top plate 13, and the nozzle plate 19 has a plurality of nozzles communicating with the pressure chambers 14 and the outside. 20 is formed at a predetermined pitch. Further, the ink jet recording head 1 is formed with a common pressure chamber 21 communicating with the pressure chambers 14 at the rear, and ink supply means (not shown) is connected to the common pressure chamber 21 via an ink supply port 22. Ink is injected into the common pressure chamber 21 and each pressure chamber 14 to fill the ink. By filling the pressure chamber 14 with ink, an ink meniscus is formed in the nozzle 20.

この装置は、前記駆動信号発生手段２から駆動信号Ｄを発生して個別電極１７と共通電極１８との間に印加されると、個別電極１７に対応したアクチュエータ１６が変形動作し、これにより振動板１２が変形し、該当する圧力室１４の容積が、拡張あるいは収縮変化する。これにより、圧力室１４内の圧力が変動しノズル２０からインク滴が吐出する。 In this apparatus, when a drive signal D is generated from the drive signal generating means 2 and applied between the individual electrode 17 and the common electrode 18, the actuator 16 corresponding to the individual electrode 17 is deformed, thereby vibrating. The plate 12 is deformed, and the volume of the corresponding pressure chamber 14 is expanded or contracted. As a result, the pressure in the pressure chamber 14 varies and ink droplets are ejected from the nozzle 20.

駆動信号発生手段２から出力され、アクチュエータ１６に印加される駆動信号Ｄは、例えば、図３に示すようなパルス波形を有する。このパルス波形は、インクを吐出させるインク吐出パルス３５と、ノズル２０からインクを吐出しない程度のメニスカス振動を誘起する振動誘起パルス３６と、振動誘起パルス３６で生じたメニスカス振動の振幅を一定に維持する振動維持パルス３３と、振動維持パルス３３で維持されたメニスカス振動を低減させる振動消去パルス３４から成り立っている。 The drive signal D output from the drive signal generating means 2 and applied to the actuator 16 has a pulse waveform as shown in FIG. 3, for example. This pulse waveform maintains an ink ejection pulse 35 that ejects ink, a vibration induced pulse 36 that induces meniscus vibration that does not eject ink from the nozzle 20, and the amplitude of the meniscus vibration generated by the vibration induced pulse 36. And a vibration canceling pulse 34 for reducing the meniscus vibration maintained by the vibration sustaining pulse 33.

インク吐出パルス３５は、圧力室１４の容積を拡張させる拡張パルス３１と圧力室１４の容積を収縮させる収縮パルス３２から成り立っている。この２つのパルスに応じてまず圧力室１４の容積が拡張し、続いて圧力室１４の容積が収縮して１つのインク滴がノズル２０から吐出する。振動誘起パルス３６は、インク滴が吐出した後、圧力室１４の容積を変化させることによって、メニスカスを早く復帰させるためのメニスカス振動を発生させる。このメニスカス振動の振幅が、ノズル２０からの気泡の巻き込みによる不吐出や誤吐出が発生しない範囲で、最大限大きくなるように振動誘起パルスの電圧を設定することが望ましい。 The ink ejection pulse 35 includes an expansion pulse 31 that expands the volume of the pressure chamber 14 and a contraction pulse 32 that contracts the volume of the pressure chamber 14. In response to these two pulses, the volume of the pressure chamber 14 is first expanded, and then the volume of the pressure chamber 14 is contracted to eject one ink droplet from the nozzle 20. The vibration-inducing pulse 36 changes the volume of the pressure chamber 14 after the ink droplets are ejected, thereby generating meniscus vibration for quickly returning the meniscus. It is desirable to set the voltage of the vibration-inducing pulse so that the amplitude of the meniscus vibration is maximized within a range in which non-ejection or erroneous ejection due to bubble entrainment from the nozzle 20 does not occur.

また、振動維持パルス３３は、圧力室１４の容積を変化させることによって、振動誘起パルス３６が発生させたメニスカス振動の振幅が一定になるように維持する。振動維持パルス３３は、直前のパルスに対し同極性の場合は、当該パルスのパルス幅の中心と直前のパルスのパルス幅の中心間の時間がＡＬの偶数倍になるタイミングで発生させる。 The vibration sustaining pulse 33 maintains the amplitude of the meniscus vibration generated by the vibration inducing pulse 36 to be constant by changing the volume of the pressure chamber 14. The vibration sustaining pulse 33 is generated at the timing when the time between the center of the pulse width of the pulse and the center of the pulse width of the immediately preceding pulse is an even multiple of AL when the polarity is the same as that of the immediately preceding pulse.

ここで、ＡＬとは、圧力室１４内のインクの主音響共振周波数、あるいはヘルムホルツ周波数における周期の１／２の時間を示す。 Here, AL indicates a time that is ½ of the period at the main acoustic resonance frequency or Helmholtz frequency of the ink in the pressure chamber 14.

例えば、本実施形態においては、振動維持パルス３３ａの直前のパルスである振動誘起パルス３６は振動維持パルス３３ａと同極性なので、振動誘起パルス３６のパルス幅の中心と振動維持パルス３３ａのパルス幅の中心の時間差は２ＡＬである。また、直前のパルスに対し反対極性の場合は、当該パルスのパルス幅の中心と直前のパルスのパルス幅の中心間の時間がＡＬの奇数倍になるタイミングで発生させる。 For example, in the present embodiment, the vibration induction pulse 36 that is the pulse immediately before the vibration sustaining pulse 33a has the same polarity as the vibration sustaining pulse 33a, and therefore the center of the pulse width of the vibration inducing pulse 36 and the pulse width of the vibration sustaining pulse 33a are the same. The center time difference is 2AL. Further, when the polarity is opposite to that of the immediately preceding pulse, it is generated at a timing at which the time between the pulse width center of the pulse and the pulse width center of the immediately preceding pulse becomes an odd multiple of AL.

上記した本発明の変形例として、図５に示すような信号波形が挙げられる。振動維持パルス３３は、振動誘起パルス３６が発生させたメニスカス振動の自然減衰を補償する程度の予め調整された電圧振幅に設定されると、一定のメニスカス振動を維持することができる。そのため、振動維持パルス３３の電圧振幅は、振動誘起パルス３６の電圧振幅より小さいことが望ましい。なお、本実施形態では、メニスカス振動の振幅を一定に維持するために、振動維持パルス３３の電圧振幅を調整しているが、振動維持パルス３３のパルス幅を調整することによってメニスカス振動の振幅を一定に維持することも可能である。 As a modification of the above-described present invention, there is a signal waveform as shown in FIG. If the vibration sustaining pulse 33 is set to a voltage amplitude that is adjusted in advance to compensate for the natural attenuation of the meniscus vibration generated by the vibration inducing pulse 36, it is possible to maintain a constant meniscus vibration. Therefore, it is desirable that the voltage amplitude of the vibration sustaining pulse 33 is smaller than the voltage amplitude of the vibration inducing pulse 36. In this embodiment, the voltage amplitude of the vibration sustaining pulse 33 is adjusted in order to keep the amplitude of the meniscus vibration constant. However, the amplitude of the meniscus vibration is adjusted by adjusting the pulse width of the vibration sustaining pulse 33. It is also possible to keep it constant.

以上述べたように振動維持パルス３３を印加することにより、各パルスが発生させるメニスカス振動の位相が一致し、メニスカス振動の振幅が一定に保たれる。それゆえ、インクの吐出により後退したメニスカスは、メニスカス振動によるメニスカス復帰作用が継続的に作用し、すみやかに次のインク吐出が可能な位置まで復帰するので、印刷速度を向上させることができる。なおかつ、メニスカス振動の振幅は、気泡の巻き込みによる不吐出や誤吐出が発生しない範囲に保たれるので、インクジェット式記録ヘッドの動作の安定性を損なう恐れがない。 As described above, by applying the vibration sustaining pulse 33, the phases of the meniscus vibrations generated by the pulses are matched, and the amplitude of the meniscus vibrations is kept constant. Therefore, the meniscus retracted due to the ink ejection is continuously subjected to the meniscus returning action by the meniscus vibration and immediately returns to a position where the next ink ejection is possible, so that the printing speed can be improved. In addition, the amplitude of the meniscus vibration is kept in a range where no ejection or erroneous ejection due to entrainment of bubbles occurs, so there is no fear of impairing the operation stability of the ink jet recording head.

上記振動維持パルスを印加した後に、さらに振動消去パルス３４を付加することにより、圧力室１４の容積を変化させることによって、振動維持パルス３３により維持されたメニスカス振動を、次のインク滴の吐出動作を行う前に打ち消すことができる。この振動消去パルス３４は、直前のパルスに対し逆極性の場合は、当該パルスのパルス幅の中心と直前のパルスのパルス幅の中心間の時間がＡＬの偶数倍になるタイミングで発生させる。例えば、本実施形態においては、振動消去パルス３４の直前のパルスである振動維持パルス３３ｂは振動消去パルス３４と逆極性なので、振動維持パルス３３ｂのパルス幅の中心と振動消去パルス３４のパルス幅の中心との時間差は２ＡＬである。 After applying the vibration sustaining pulse, a vibration erasing pulse 34 is further added to change the volume of the pressure chamber 14, thereby causing the meniscus vibration maintained by the vibration maintaining pulse 33 to be ejected to the next ink droplet. Can be canceled before doing. When the polarity of the vibration elimination pulse 34 is opposite to that of the immediately preceding pulse, the vibration erasing pulse 34 is generated at a timing at which the time between the center of the pulse width of the pulse and the center of the pulse width of the immediately preceding pulse is an even multiple of AL. For example, in this embodiment, the vibration sustaining pulse 33b, which is a pulse immediately before the vibration canceling pulse 34, has a polarity opposite to that of the vibration canceling pulse 34. Therefore, the center of the pulse width of the vibration sustaining pulse 33b and the pulse width of the vibration canceling pulse 34 are The time difference from the center is 2AL.

また、直前の振動維持パルスに対し同極性の場合は、当該パルスのパルス幅の中心と直前のパルスのパルス幅の中心との時間差がＡＬの奇数倍になるタイミングで発生させる。 In the case of the same polarity as the previous vibration sustaining pulse, the pulse is generated at a timing at which the time difference between the center of the pulse width of the pulse and the center of the pulse width of the previous pulse is an odd multiple of AL.

上記した図５に示した駆動信号のパルス波形と同様な効果を得ることができる本発明の他の変形例として、図６に示すような信号波形が挙げられる。 As another modified example of the present invention that can obtain the same effect as the pulse waveform of the drive signal shown in FIG. 5, there is a signal waveform as shown in FIG.

このように振動消去パルス３４を付加することにより、圧力室１４の容積を変化させることによって、振動維持パルス３３により維持されたメニスカス振動を、次のインク滴の吐出動作を行う前に打ち消すことができ、次のインク滴の吐出動作の開始タイミングをさらに早めることができる。また、メニスカスの振動を早期に終焉させることができるので、次のインク滴の吐出動作においてメニスカス振動がインクの吐出動作を阻害して気泡巻き込みによる不吐出を発生させたり、インク滴の吐出速度や体積がばらついたりすることを防止することができる。 By adding the vibration erasing pulse 34 in this way, the meniscus vibration maintained by the vibration maintaining pulse 33 can be canceled before the next ink droplet ejection operation is performed by changing the volume of the pressure chamber 14. The start timing of the next ink droplet ejection operation can be further advanced. In addition, since the meniscus vibration can be terminated at an early stage, the meniscus vibration inhibits the ink ejection operation in the next ink droplet ejection operation to cause non-ejection due to bubble entrainment, the ink droplet ejection speed, It is possible to prevent the volume from varying.

次に、本記録装置で周囲の環境温度が変化した場合でも、安定してインクを吐出することができる装置について説明する。気泡の巻き込みによる不吐出や誤吐出のない適切なメニスカス振動の振幅や、この振動の自然減衰率、あるいはＡＬは、インクジェット式記録ヘッド１の内部の寸法、インクの種類、さらにはインクジェット式記録ヘッド１内部のインクの温度など、多数の要因によって定まる値である。したがって、振動誘起パルス３６や振動維持パルス３３や振動消去パルス３４の電圧振幅あるいはパルス幅、あるいは各パルス間の時間間隔などの波形パラメータを用いて、インクジェット式記録ヘッド１内のインクの温度条件に応じて実験や数値流体解析（Ｃ．Ｆ．Ｄ．）により設定することができる。 Next, an apparatus capable of stably ejecting ink even when the ambient environmental temperature changes in the recording apparatus will be described. Appropriate meniscus vibration amplitude, natural attenuation rate, or AL, which does not cause non-ejection or erroneous ejection due to bubble entrainment, is the internal dimensions of the ink jet recording head 1, the type of ink, and the ink jet recording head. 1 is a value determined by a number of factors such as the temperature of the ink inside. Accordingly, the temperature conditions of the ink in the ink jet recording head 1 are determined using waveform parameters such as the voltage amplitude or pulse width of the vibration inducing pulse 36, the vibration sustaining pulse 33, and the vibration erasing pulse 34, or the time interval between the pulses. Accordingly, it can be set by experiment or numerical fluid analysis (CFD).

このようにして決定された各パルスのパラメータは、図１０のブロックダイアグラムに示す温度テーブル７２に記憶される。本記録装置が稼動される時には、温度センサー７１がインクジェット式記録ヘッド１内部のインクの温度を検出する。温度テーブル７２はその温度に応じた最適な波形パラメータを駆動信号発生手段２に設定する。駆動信号発生手段２は、この波形パラメータに基づいた駆動信号をインクジェット式記録ヘッド１に供給する。この様に記録装置を構成することにより、本記録装置は、周囲の環境温度が変化しても常にインクの不吐出が発生したり、インクが誤吐出したりすることなく高い印刷速度を維持することができる。 The parameters of each pulse determined in this way are stored in the temperature table 72 shown in the block diagram of FIG. When the recording apparatus is operated, the temperature sensor 71 detects the temperature of the ink in the ink jet recording head 1. The temperature table 72 sets an optimum waveform parameter corresponding to the temperature in the drive signal generating means 2. The drive signal generator 2 supplies a drive signal based on the waveform parameter to the ink jet recording head 1. By configuring the recording apparatus in this way, the present recording apparatus maintains a high printing speed without causing ink non-ejection or inadvertent ejection of ink even when the ambient environmental temperature changes. be able to.

なお、ＡＬの測定は、市販のインピーダンスアナライザーによって、インクが充填されたインクジェットヘッドのアクチュエータのインピーダンスを測定し、圧力室内のインクの共振によってアクチュエータのインピーダンスが低下する周波数から求めることができる。また、シンクロスコープなどによりインク圧力振動がアクチュエータに誘起する電圧を測定し、その電圧の振動周期を調べることにより求めることもできる。 The AL can be measured from the frequency at which the impedance of the actuator of the ink jet head filled with ink is measured by a commercially available impedance analyzer and the impedance of the actuator is lowered due to the resonance of the ink in the pressure chamber. It can also be obtained by measuring the voltage induced in the actuator by ink pressure vibration using a synchroscope or the like and examining the vibration period of the voltage.

ここで、本発明者は、インク滴の吐出後のメニスカスの振動による変位が復帰する時間について、インクジェット式記録ヘッドの吐出動作の数値流体解析シミュレーションを用いて、図３に示す本実施例の駆動信号におけるメニスカス変位と、図１１に示す従来技術の駆動信号におけるメニスカス変位の比較を行い、その結果を図４に示す。 Here, the present inventor uses the numerical fluid analysis simulation of the ejection operation of the ink jet recording head for the time for the return due to the meniscus vibration after the ejection of the ink droplets to return to the drive of this embodiment shown in FIG. The meniscus displacement in the signal and the meniscus displacement in the driving signal of the prior art shown in FIG. 11 are compared, and the result is shown in FIG.

横軸は、インク滴の吐出動作開始後の時間を示し、縦軸はノズル内におけるインクのメニスカスの変位を示している。吐出動作開始後、まずインク吐出パルス３５がインクジェットヘッドに印加され、Ａの時点においてインクが吐出される。インクが吐出されると、Ｂの時点においてメニスカスが後退する。その後、Ｃの時点において、振動誘起パルス３６が印加され、メニスカス振動の振幅が大きくなる。そして、振動誘起パルス３６が印加された後、従来技術におけるメニスカス振動は自然に減衰し、徐々に振幅が小さくなる。それに対し、本発明におけるメニスカス振動は、振動維持パルス３３が印加されることによって、Ｄの時点までメニスカス振動の振幅が維持されるので、メニスカスの復帰が従来技術より早まっていることがわかる。Ｄの時点になると、本発明においては、振動消去パルス３４が印加され、メニスカス振動の大部分が消去される。 The horizontal axis indicates the time after the start of the ink droplet ejection operation, and the vertical axis indicates the displacement of the ink meniscus in the nozzle. After the ejection operation is started, an ink ejection pulse 35 is first applied to the inkjet head, and ink is ejected at time A. When ink is ejected, the meniscus moves backward at time B. Thereafter, at time C, the vibration-inducing pulse 36 is applied, and the amplitude of the meniscus vibration increases. Then, after the vibration inducing pulse 36 is applied, the meniscus vibration in the prior art is naturally attenuated and the amplitude gradually decreases. On the other hand, in the meniscus vibration in the present invention, the amplitude of the meniscus vibration is maintained until the time point D by applying the vibration sustaining pulse 33, so that it can be seen that the meniscus recovery is earlier than in the prior art. At the time point D, in the present invention, the vibration elimination pulse 34 is applied, and most of the meniscus vibration is eliminated.

そして、本発明の場合は、Ｅの時点でメニスカスが初期の位置に復帰し、なおかつメニスカス振動も小さくなっているので、Ｅの時点以降に次のインク滴の吐出動作を開始することが可能になる。しかし、従来技術では、Ｆの時点までインク滴の吐出動作の開始を待たなければならない。 In the case of the present invention, the meniscus returns to the initial position at the time E, and the meniscus vibration is also reduced, so that the next ink droplet ejection operation can be started after the time E. Become. However, in the prior art, it is necessary to wait for the ink droplet ejection operation to start until time F.

このように本発明は、メニスカス振動の振幅を気泡の巻き込みによる不吐出や誤吐出が発生しない範囲に保ったまま、インクが吐出してから次のインク滴の吐出動作を開始するまでの時間を従来技術より短くできるので、インク滴の吐出周波数を向上させることができ、その結果、印刷速度を早めることができる。 As described above, the present invention reduces the time from when ink is ejected until the next ink droplet ejection operation is started while maintaining the amplitude of the meniscus vibration within a range in which non-ejection or erroneous ejection due to bubble entrainment does not occur. Since it can be shorter than the prior art, the ink droplet ejection frequency can be improved, and as a result, the printing speed can be increased.

なお、本発明を実施した場合、メニスカスが復帰する速度が向上するので、場合によってはメニスカス復帰後にノズル面よりメニスカスがオーバーシュートしてしまうことがある。メニスカスのオーバーシュートは、インク滴の吐出体積や吐出速度がばらつく原因になる。このような場合には、例えば、図９に示すように共通圧力室２１と圧力室１４の間にオリフィス状の形状をした流路、すなわち流体抵抗体６０を設ける。このような流路抵抗体６０を設け、共通圧力室２１から圧力室１４へインクが流入する時の流路のサイズを小さくし、インクの粘性抵抗を上げることによりメニスカス変位の変動を抑制し、メニスカスのオーバーシュートを防止することができる。 When the present invention is carried out, the speed at which the meniscus returns is improved, and in some cases, the meniscus may overshoot from the nozzle surface after the meniscus returns. The meniscus overshoot causes the ink droplet ejection volume and ejection speed to vary. In such a case, for example, as shown in FIG. 9, an orifice-shaped flow path, that is, a fluid resistor 60 is provided between the common pressure chamber 21 and the pressure chamber 14. By providing such a flow path resistor 60, the size of the flow path when ink flows from the common pressure chamber 21 to the pressure chamber 14 is reduced, and the variation in meniscus displacement is suppressed by increasing the viscosity resistance of the ink, Meniscus overshoot can be prevented.

また、この流路の流路抵抗の大きさは、メニスカスがオーバーシュートしない程度で、しかも圧力室１４に対して、所定のインク滴の吐出量を供給することができる程度に適宜設定される。 Further, the magnitude of the flow path resistance of the flow path is appropriately set to such an extent that the meniscus does not overshoot and can supply a predetermined ink droplet discharge amount to the pressure chamber 14.

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図７を参照して説明する。図７はインクジェット式記録ヘッド１のアクチュエータ１６に印加される駆動信号Ｄの波形である。このパルス波形は、インクを吐出させるインク吐出パルス３５と、ノズル２０からインクを吐出しない程度のメニスカス振動を誘起する振動誘起パルス３６と、振動誘起パルス３６で生じたメニスカス振動を消去する振動消去パルス３４から成り立っている。また、振動誘起パルス３６と振動消去パルス３４は一対となっており、振動誘起パルス３６と振動消去パルス３４が交互に複数回繰り返される。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows the waveform of the drive signal D applied to the actuator 16 of the ink jet recording head 1. This pulse waveform includes an ink ejection pulse 35 that ejects ink, a vibration induction pulse 36 that induces meniscus vibration that does not eject ink from the nozzle 20, and a vibration erasure pulse that eliminates meniscus vibration generated by the vibration induction pulse 36. 34. Further, the vibration induction pulse 36 and the vibration elimination pulse 34 are paired, and the vibration induction pulse 36 and the vibration elimination pulse 34 are alternately repeated a plurality of times.

この場合、振動誘起パルス３６によりメニスカス振動が誘起され、所定の時間をおいて振動消去パルス３４によりメニスカス振動が消去される。この動作が連続的に繰り返されることにより、第１の実施形態と同様にメニスカス振動の振幅が一定に保たれる。それゆえ、インクの吐出により後退したメニスカスは、メニスカス振動によるメニスカス復帰作用が継続的に作用し、上記した図３に示した駆動信号の場合と同様に本実施形態においてもシミュレーションにより、インク滴の吐出後のメニスカスの復帰速度を早めることができることが確認された。 In this case, meniscus vibration is induced by the vibration induction pulse 36, and the meniscus vibration is erased by the vibration elimination pulse 34 after a predetermined time. By repeating this operation continuously, the amplitude of the meniscus vibration is kept constant as in the first embodiment. Therefore, the meniscus retracted due to the ink ejection is continuously subjected to the meniscus returning action by the meniscus vibration. In the same manner as the drive signal shown in FIG. It was confirmed that the meniscus return speed after ejection can be increased.

この場合、振動消去パルス３４は、振動誘起パルス３６に対し逆極性の場合は、当該パルスのパルス幅の中心と振動誘起パルス３６のパルス幅の中心間の時間がＡＬの偶数倍になるタイミングで発生させる。例えば、本実施形態においては、振動誘起パルス３６と振動消去パルス３４とは逆極性なので、振動誘起パルス３６のパルス幅の中心と振動消去パルス３４のパルス幅の中心との時間差は２ＡＬである。また、振動誘起パルス３６に対し同極性の場合は、振動誘起パルス３６のパルス幅の中心と振動消去パルス３４のパルス幅の中心との時間差がＡＬの奇数倍になるタイミングで発生させる。 In this case, when the vibration elimination pulse 34 has a polarity opposite to that of the vibration induced pulse 36, the time between the center of the pulse width of the pulse and the center of the pulse width of the vibration induced pulse 36 is an even multiple of AL. generate. For example, in the present embodiment, the vibration induced pulse 36 and the vibration erasing pulse 34 have opposite polarities, so the time difference between the center of the pulse width of the vibration induced pulse 36 and the center of the pulse width of the vibration erasing pulse 34 is 2AL. In the case of the same polarity with respect to the vibration induction pulse 36, it is generated at a timing at which the time difference between the center of the pulse width of the vibration induction pulse 36 and the center of the pulse width of the vibration elimination pulse 34 is an odd multiple of AL.

この第２の実施形態の変形例として、図８に示す駆動信号Ｄが挙げられる。この実施形態においては、振動誘起パルス３６はパルス３６ａとパルス３６ｂの２つのパルスから構成されている。また、振動消去パルス３４はパルス３４ａとパルス３４ｂの２つのパルスから構成されている。この場合は、振動誘起パルス３６と振動消去パルス３４とは同極性なので、振動誘起パルス３６のパルス幅の中心と振動消去パルス３４のパルス幅の中心との時間差は１ＡＬである。 As a modification of the second embodiment, there is a drive signal D shown in FIG. In this embodiment, the vibration-inducing pulse 36 is composed of two pulses, a pulse 36a and a pulse 36b. The vibration canceling pulse 34 is composed of two pulses, a pulse 34a and a pulse 34b. In this case, since the vibration induction pulse 36 and the vibration cancellation pulse 34 have the same polarity, the time difference between the center of the pulse width of the vibration induction pulse 36 and the center of the pulse width of the vibration cancellation pulse 34 is 1AL.

本発明の実施の形態に用いたインクジェット式記録ヘッドの構成を示す一部ブロックを含む縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view including a partial block showing the configuration of an ink jet recording head used in an embodiment of the present invention. 図１のインクジェット式記録ヘッドのＡ−Ａ線に沿った部分横断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view along the line AA of the ink jet recording head of FIG. 1. 本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータを駆動する駆動信号を示す図である。It is a figure which shows the drive signal which drives the actuator which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態と従来技術によるメニスカスの変位の時間経過を示す図である。It is a figure which shows the time passage of the displacement of the meniscus by the 1st Embodiment of this invention and a prior art. 第１実施の形態の第１の変形例を示す駆動信号を示す図である。It is a figure which shows the drive signal which shows the 1st modification of 1st Embodiment. 第１の実施の形態の第２の変形例を示す駆動信号を示す図である。It is a figure which shows the drive signal which shows the 2nd modification of 1st Embodiment. 本発明の第２の実施の形態に係る駆動信号を示す図である。It is a figure which shows the drive signal which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 同第２の実施の形態の変形例を示す駆動信号を示す図である。It is a figure which shows the drive signal which shows the modification of the said 2nd Embodiment. 本発明に係るインクジェット式記録ヘッドの構成を示す一部ブロックを含む縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view including a partial block showing a configuration of an ink jet recording head according to the present invention. 本発明に係るインクジェット式記録装置を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an ink jet recording apparatus according to the present invention. 従来のアクチュエータを駆動する駆動信号を示す図である。It is a figure which shows the drive signal which drives the conventional actuator.

Explanation of symbols

１…インクジェット式記録ヘッド、２…駆動信号発生手段、１４…圧力室、１６…アクチュエータ、２０…ノズル、６０…流路抵抗体。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inkjet recording head, 2 ... Drive signal generation means, 14 ... Pressure chamber, 16 ... Actuator, 20 ... Nozzle, 60 ... Flow path resistor.

Claims

The pressure is applied to an ink jet recording head having a pressure chamber containing ink, a nozzle communicating with the pressure chamber and ejecting ink in the pressure chamber, and an actuator for expanding or contracting the volume of the pressure chamber. In an ink jet recording apparatus that ejects ink droplets from the nozzles by supplying ejection pulses that eject ink by expanding or contracting the volume of the chamber as drive signals, after ejecting the ink droplets, A vibration-inducing pulse that induces meniscus vibration to such an extent that the volume of the pressure chamber is contracted or expanded so that ink is not discharged, and a vibration sustaining pulse that contracts or expands the volume of the pressure chamber and maintains the amplitude of the meniscus vibration constant. Is supplied as a drive signal to the actuator. Location.

2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein a vibration erasing pulse for reducing meniscus vibration maintained by the vibration sustaining pulse is supplied to the actuator as a drive signal.

2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein a voltage amplitude or a pulse width of the vibration sustaining pulse is smaller than a voltage amplitude or a pulse width of the vibration inducing pulse.

The pressure is applied to an ink jet recording head having a pressure chamber containing ink, a nozzle communicating with the pressure chamber and ejecting ink in the pressure chamber, and an actuator for expanding or contracting the volume of the pressure chamber. In an ink jet recording apparatus that ejects ink droplets from the nozzles by supplying ejection pulses that eject ink by expanding or contracting the volume of the chamber as drive signals, after ejecting the ink droplets, A vibration induction pulse that induces meniscus vibration to the extent that ink is not discharged by contracting or expanding the volume of the pressure chamber and a vibration erasing pulse that reduces meniscus vibration generated by the vibration induction pulse are alternately applied to the actuator a plurality of times. An ink jet recording apparatus, wherein the ink jet recording apparatus is supplied as a drive signal.

For an ink jet recording head having a pressure chamber containing ink, a nozzle communicating with the pressure chamber and discharging ink in the pressure chamber, and an actuator for expanding or contracting the volume of the pressure chamber, the pressure chamber In an ink jet recording apparatus that discharges ink droplets from the nozzles by supplying, as a drive signal, an ejection pulse for ejecting ink by expanding or contracting the volume of the ink,
A temperature detecting means for detecting the temperature of the ink, and the voltage amplitude or pulse width of the vibration-inducing pulse, the vibration sustaining pulse, or the vibration erasing pulse, or the time difference between the pulses is adjusted according to the temperature change of the ink. The ink jet recording apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the ink jet recording apparatus is characterized in that:

Further, in the ink jet recording apparatus provided with a common pressure chamber for supplying ink to the pressure chamber containing the ink, a flow path communicating with the common pressure chamber and the pressure chamber containing the ink is a flow path resistor. 6. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the ink jet recording apparatus is characterized in that: