JP2005193436A - Driving method for liquid droplet discharging head, liquid droplet discharging head and liquid droplet discharging apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid droplet discharging head which can take countermeasures against a viscosity increase of ink at a low cost, and to provide a liquid droplet discharging apparatus and its driving method. <P>SOLUTION: A solvent of the ink near nozzles evaporates between dischargings of ink droplets and an ink concentration becomes high, which sometimes causes the viscosity increase and affects ink discharge characteristics. Therefore, such a pulse that generates near the nozzles a flow velocity of a level whereby ink droplets are not discharged is applied as a spare waveform to piezoelectric elements, thereby stirring the ink near the nozzles. Thus the viscosity increase is suppressed. The axis of abscissa is a pulse width of the spare waveform when a natural period of a pressure chamber is made 1. The pulse width of the spare waveform is made not larger than 10% of the natural period. In other words, the ink can be stirred without discharging the ink droplets by the spare waveform if it is a pulse width of the range indicated by oblique lines. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドの駆動方法、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置に関する。   The present invention relates to a droplet discharge head driving method, a droplet discharge head, and a droplet discharge apparatus.

従来から、インクジェットプリンタにおいて、印字動作中に駆動していないノズルからインクの主成分(溶媒または分散媒=水)が蒸発し、メニスカス開口付近のインクが増粘して吐出特性に影響を及ぼすことが知られている。   Conventionally, in ink jet printers, the main component of ink (solvent or dispersion medium = water) evaporates from nozzles that are not driven during printing operations, and the ink near the meniscus opening thickens, affecting the ejection characteristics. It has been known.

これに対しては、1:ヘッドを非印字領域に退避させて増粘したインクを吐出することでノズル内のインクをリフレッシュする方法(パージ動作)、2:非駆動時にインク滴が吐出しない程度にメニスカス面を振動させ、増粘したインクを攪拌させる方法(予備波形印加)、が公知技術として存在する(例えば、特許文献1〜3参照)。   To this end, 1: The method of refreshing the ink in the nozzle by ejecting the thickened ink by retracting the head to the non-printing area (purge operation), 2: The extent that ink droplets are not ejected when not driven There is a known technique (for example, see Patent Documents 1 to 3) in which the meniscus surface is vibrated to stir the thickened ink (preliminary waveform application).

実際には両者を組み合わせ、予備波形を印加することでパージ動作の頻度を下げる方法が一般的である。2:の予備波形に関しては、液滴を吐出しない程度にメニスカス面を振動させる必要があり、アナログ駆動波形においてヘッドの駆動電圧を小さくしたり、波形の傾きをゆるくしたりすることで、通常の駆動波形に比較して弱い圧力波を発生させることで、インク滴が吐出しない程度のメニスカス面の振動を実現している。   In practice, a method of reducing the frequency of the purge operation by combining the two and applying a preliminary waveform is generally used. Regarding the preliminary waveform of 2: it is necessary to vibrate the meniscus surface to such an extent that droplets are not ejected. In the analog drive waveform, the head drive voltage is reduced or the waveform slope is reduced. By generating a pressure wave that is weaker than the drive waveform, the vibration of the meniscus surface that does not eject ink droplets is realized.

しかしながら、印字速度を意識した多ノズル化、FWA(紙幅)化を意識し、駆動回路の低コスト化を図るために波形の電圧値の自由度を減らしたデジタル波形(矩形波駆動、2値波形)による駆動波形を採用した場合、従来のように通常の吐出波形に対して駆動電圧を小さくすることで予備波形を構成することができなくなる。また波形の傾きは回路の時定数で決まるため、変更することはできない。したがって、通常の吐出波形と同じ印加電圧および傾きで、インク滴が吐出しないようなメニスカス振動を与えることのできる波形を作成しなければならない。そのためには波形のパルス幅やパルスとパルスの間隔を工夫することで予備波形の設計が可能であることを見出した。   However, a digital waveform (rectangular wave drive, binary waveform) in which the degree of freedom of the voltage value of the waveform is reduced in order to reduce the cost of the drive circuit in consideration of the increase in the number of nozzles and FWA (paper width) in consideration of the printing speed. When the drive waveform according to (2) is adopted, the preliminary waveform cannot be formed by reducing the drive voltage with respect to the normal discharge waveform as in the prior art. The slope of the waveform is determined by the time constant of the circuit and cannot be changed. Therefore, it is necessary to create a waveform capable of giving meniscus vibration that does not eject ink droplets with the same applied voltage and slope as the normal ejection waveform. For this purpose, it was found that the preliminary waveform can be designed by devising the pulse width of the waveform and the interval between pulses.

特許文献1では、駆動原理が静電型に限定されている。静電型とPA型の大きな相違点は、入力信号に対する駆動部の追従速度であり、PA型は傾きが1μsec程度の極めて高速な信号に対しても駆動部が追従することができる。 特許文献1で予備波形として吐出波形よりもパルス幅の短い波形を用いるのは、この駆動部の追従性の悪さを利用しているためである。すなわち、パルス幅を短くすることで、駆動部が十分に変位しきらないうちに元に戻すことで吐出しない程度の圧力波を発生させている。これは駆動部の変位量を少なくして弱い圧力波を発生させていることを意味しており、PA型の場合には駆動電圧を小さくすることに相当する。上記のように静電型のインクジェットとPA駆動型のインクジェットでは、駆動波形とアクチュエータの動きとの関係が異なるため、特許文献1の例をそのままPA駆動のインクジェットに採用することはできない。   In Patent Document 1, the driving principle is limited to an electrostatic type. The major difference between the electrostatic type and the PA type is the follow-up speed of the drive unit with respect to the input signal. In the PA type, the drive unit can follow an extremely high-speed signal having an inclination of about 1 μsec. The reason why the waveform having a shorter pulse width than the ejection waveform is used as the preliminary waveform in Patent Document 1 is that the poor followability of the drive unit is used. That is, by shortening the pulse width, a pressure wave is generated so as not to be discharged by returning to the original state before the drive unit is sufficiently displaced. This means that a weak pressure wave is generated by reducing the amount of displacement of the drive unit, which corresponds to reducing the drive voltage in the case of the PA type. As described above, since the relationship between the drive waveform and the movement of the actuator is different between the electrostatic ink jet and the PA drive ink jet, the example of Patent Document 1 cannot be directly applied to the PA drive ink jet.

特許文献2では、通常の吐出波形に比較して予備波形の電圧値が低く設定されている。これは矩形波(2値波形)では採用できない方式であり、電圧値の自由度を増やそうとすれば駆動回路のコストが増加してしまう。   In Patent Document 2, the voltage value of the preliminary waveform is set lower than that of the normal discharge waveform. This is a method that cannot be adopted for a rectangular wave (binary waveform), and if the degree of freedom of the voltage value is increased, the cost of the drive circuit increases.

特許文献3では、印字中の増粘対策ではなく印刷命令と印刷命令の間、すなわち休止状態での増粘対策であって、印字作業の工程を増やし、結果として印字速度を下げる可能性もある。また、印可する予備波形が吐出波形と異なる専用の波形であるかどうかは明記されていない。   In Patent Document 3, it is not a countermeasure against thickening during printing, but a countermeasure against thickening between print commands, that is, in a pause state, and there is a possibility that the number of printing work steps is increased, resulting in a decrease in printing speed. . Moreover, it is not specified whether the preliminary waveform to be applied is a dedicated waveform different from the ejection waveform.

なお、実際に矩形波駆動を用いたPA(ピエゾアクチュエータ)駆動のインクジェットプリンタとしての例もあるが、当該例では予備波形を使用していない。これは前述の問題点に加え、最小滴が5pl程度と大きいためにインク増粘の影響が少なく(インク滴体積が小さいほど、増粘の影響を受けやすい)、頻繁にパージ動作を行うだけで増粘を回避することが可能だからであると考えられる。   In addition, although there is an example as a PA (piezo actuator) driven ink jet printer that actually uses rectangular wave driving, the preliminary waveform is not used in this example. In addition to the above-mentioned problems, since the smallest droplet is as large as about 5 pl, the effect of ink thickening is small (the smaller the ink droplet volume, the more susceptible to thickening), and only frequent purge operations are required. This is thought to be because thickening can be avoided.

しかし、1:液滴の体積が2〜2.5pl程度の微小滴を吐出する場合、2:顔料インクの使用により増粘の進行が早い場合、3:マトリクスヘッドなどを採用しノズルの数が多い時は頻繁にパージ動作を行うとインク消費量が多くなってしまう場合、などでは予備波形の印加が必須となる。
特開2002−019104号公報 (図11、第3〜8頁) 特開昭57−061576号公報 (図2、第1〜2頁) 特開2000−168103号公報 (図5、第4〜5頁)
However, 1: When a small droplet having a droplet volume of about 2 to 2.5 pl is ejected, 2: When the progress of thickening is fast due to the use of pigment ink, 3: Matrix head or the like is employed, and the number of nozzles is increased. In many cases, when the purge operation is frequently performed, the amount of ink consumption increases.
JP 2002-019104 A (FIG. 11, pages 3-8) JP-A-57-061576 (FIG. 2, pages 1-2) JP 2000-168103 A (FIG. 5, pages 4-5)

本発明は上記事実を考慮し、低コストでインクの増粘対策が可能な液滴吐出ヘッドの駆動方法、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置を提供することを目的とする。   In consideration of the above-described facts, an object of the present invention is to provide a droplet discharge head driving method, a droplet discharge head, and a droplet discharge apparatus capable of taking measures for increasing the viscosity of ink at low cost.

請求項1に記載の液滴吐出ヘッド駆動方法は、矩形駆動波形を用いる液滴吐出ヘッドの駆動方法であって,液滴をノズルから吐出させるために液を加圧する圧力室と、前記矩形駆動波形で駆動され前記圧力室を膨張または圧縮する変圧手段と、を備え、一つの前記矩形駆動波形による動作が前記圧力室を圧縮したのち膨張させる順序で行なわれ、非駆動の前記ノズルに対して前記液滴が吐出しないようなパルス幅の前記矩形駆動波形を予備波形として印可し、前記液の増粘制御を行なうことを特徴とする。   The droplet discharge head drive method according to claim 1 is a droplet discharge head drive method using a rectangular drive waveform, the pressure chamber for pressurizing liquid to discharge a droplet from a nozzle, and the rectangular drive Transforming means that is driven by a waveform and expands or compresses the pressure chamber, and the operation by one rectangular drive waveform is performed in the order of expanding after compressing the pressure chamber, and for the non-driven nozzle The rectangular drive waveform having a pulse width that does not discharge the droplet is applied as a preliminary waveform, and the liquid thickening control is performed.

上記構成の発明では、非駆動のノズルに対して液滴が吐出してしまわないような矩形波を予備波形として印可することでメニスカスを振動させ、増粘を制御することができる。予備波形は矩形波なので駆動回路のコスト増加を抑えることもできる。   In the invention having the above-described configuration, it is possible to control the thickening by vibrating the meniscus by applying a rectangular wave that does not cause the liquid droplets to be ejected to the non-driven nozzle as a preliminary waveform. Since the preliminary waveform is a rectangular wave, an increase in the cost of the drive circuit can be suppressed.

請求項2に記載の液滴吐出ヘッド駆動方法は、前記変圧手段がピエゾアクチュエータであることを特徴とする。   The droplet discharge head driving method according to claim 2 is characterized in that the transformer means is a piezoelectric actuator.

上記構成の発明では、圧力室内の液を加圧しノズルから吐出させる変圧手段がピエゾアクチュエータなので、低消費電力であり且つ応答性のよい、高速な駆動が行なえる。   In the invention with the above configuration, since the transformer means that pressurizes the liquid in the pressure chamber and discharges it from the nozzle is a piezo actuator, it is possible to perform high-speed driving with low power consumption and good response.

請求項3に記載の液滴吐出ヘッド駆動方法は、前記予備波形のパルス幅は前記圧力室の固有周期の10%以下であることを特徴とする。   The droplet ejection head driving method according to claim 3 is characterized in that the pulse width of the preliminary waveform is 10% or less of the natural period of the pressure chamber.

上記構成の発明では、予備波形を印可した際、ノズル近辺での最大流速を吐出時の60%以下にすることができる。これにより予備波形の印可時に液滴が吐出されてしまうことを防ぐことができる。   In the invention with the above configuration, when the preliminary waveform is applied, the maximum flow velocity in the vicinity of the nozzle can be reduced to 60% or less during discharge. Thereby, it is possible to prevent droplets from being ejected when the preliminary waveform is applied.

請求項4に記載の液滴吐出ヘッド駆動方法は、前記予備波形のパルス幅は前記圧力室の固有周期の3%〜8%であることを特徴とする。   The droplet ejection head driving method according to claim 4 is characterized in that the pulse width of the preliminary waveform is 3% to 8% of the natural period of the pressure chamber.

上記構成の発明では、予備波形を印可した際、ノズル近辺での最大流速を吐出時の20〜50%にすることができる。これにより予備波形の印可時に液滴が吐出されてしまうことを防ぐことができる。また、流速が20%以下で予備波形の効果が不足することや、流速が50%以上で高周波吐出時に予備波形の残響によって次の吐出の特性に影響することを防ぐことができる。   In the invention with the above configuration, when the preliminary waveform is applied, the maximum flow velocity in the vicinity of the nozzle can be set to 20 to 50% during discharge. Thereby, it is possible to prevent droplets from being ejected when the preliminary waveform is applied. Further, it is possible to prevent the effect of the preliminary waveform from being insufficient when the flow velocity is 20% or less, or affecting the characteristics of the next discharge due to the reverberation of the preliminary waveform when the flow velocity is 50% or higher and high-frequency discharge is performed.

請求項5に記載の液滴吐出ヘッド駆動方法は、前記予備波形のパルス幅は前記圧力室の固有周期の4%〜6%であることを特徴とする。   The droplet discharge head driving method according to claim 5 is characterized in that the pulse width of the preliminary waveform is 4% to 6% of the natural period of the pressure chamber.

上記構成の発明では、予備波形を印可した際、ノズル近辺での最大流速を吐出時の30〜40%にすることができる。これにより予備波形による増粘抑制効果は充分であり、かつ高周波吐出時に予備波形の残響によって次の吐出の特性に影響することを防ぐことができる。   In the invention with the above configuration, when the preliminary waveform is applied, the maximum flow velocity in the vicinity of the nozzle can be set to 30 to 40% during discharge. As a result, the thickening suppression effect by the preliminary waveform is sufficient, and it is possible to prevent the reverberation of the preliminary waveform from affecting the next discharge characteristic during high frequency discharge.

請求項6に記載の液滴吐出ヘッド駆動方法は、前記予備波形の印可後に前記予備波形と逆位相となる波形を1パルス印可することを特徴とする。   The droplet discharge head driving method according to claim 6 is characterized in that one pulse of a waveform having an opposite phase to the preliminary waveform is applied after the preliminary waveform is applied.

上記構成の発明では、予備波形の印可後に逆位相となる波形を1パルス印可することで予備波形の印可により発生した残響を打ち消し、次の吐出の特性に影響することを防ぐことができる。   In the invention with the above configuration, it is possible to cancel the reverberation generated by applying the preliminary waveform by applying one pulse of the waveform having the opposite phase after the preliminary waveform is applied, and to prevent the influence of the next ejection characteristic.

請求項7に記載の液滴吐出ヘッド駆動方法は、前記ノズルはマトリクス配置とすることを特徴とする。   The droplet discharge head driving method according to claim 7 is characterized in that the nozzles are arranged in a matrix.

上記構成の発明では、ノズルをマトリクス配置とすることで、ノズルの間隔を確保しながらドット密度を上げることができる。   In the invention having the above-described configuration, the nozzle density can be increased while securing the nozzle interval by arranging the nozzles in a matrix arrangement.

請求項8に記載の液滴吐出ヘッド駆動方法は、前記液滴となる液体は顔料インクとすることを特徴とする。   The droplet discharge head driving method according to claim 8 is characterized in that the liquid to be the droplet is a pigment ink.

上記構成の発明では、インクに顔料を使用することで染料よりも画像の解像度が高く、また耐候性や耐久性の高い画像を形成することができる。   In the invention with the above configuration, by using a pigment in the ink, it is possible to form an image having a higher image resolution and higher weather resistance and durability than a dye.

請求項9に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項1乃至請求項8に記載の駆動方法を用いたことを特徴とする。   A liquid droplet ejection head according to a ninth aspect uses the driving method according to any one of the first to eighth aspects.

上記構成の発明では、低コストでインクの増粘対策が可能な液滴吐出ヘッドとすることができる。   In the invention having the above-described configuration, it is possible to provide a droplet discharge head capable of taking measures to increase the viscosity of ink at low cost.

請求項10に記載の液滴吐出装置は、請求項9に記載の液滴吐出ヘッドを用いたことを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a droplet discharge device using the droplet discharge head according to the ninth aspect.

上記構成の発明では、低コストでインクの増粘対策が可能な液滴吐出装置とすることができる。   In the invention having the above-described configuration, it is possible to provide a droplet discharge device capable of taking measures for thickening ink at low cost.

本発明は上記構成としたので、低コストでインクの増粘対策が可能な液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置およびその駆動方法とすることができた。   Since the present invention has the above-described configuration, a droplet discharge head, a droplet discharge device, and a driving method thereof capable of taking measures for increasing the viscosity of ink at low cost have been achieved.

図1には、本発明の第1実施形態に係る液滴吐出ヘッドの構造と駆動波形が示されている。   FIG. 1 shows the structure and driving waveform of a droplet discharge head according to the first embodiment of the present invention.

図1(b)のように、ヘッド10には圧力室12が設けられ、圧力室12の壁を形成する振動板14が図1(c)のように圧力室12を圧縮すると圧力室12内部のインク18がノズル24からインク滴22となって吐出される。振動板14に設けられた圧電素子16は印可される電圧によって変形し、図1(b)あるいは図1(c)のように振動版14を動かし、圧力室12を圧縮/膨張させる。   As shown in FIG. 1B, the head 10 is provided with a pressure chamber 12, and when the diaphragm 14 forming the wall of the pressure chamber 12 compresses the pressure chamber 12 as shown in FIG. The ink 18 is ejected from the nozzle 24 as ink droplets 22. The piezoelectric element 16 provided on the vibration plate 14 is deformed by the applied voltage, and the vibration plate 14 is moved as shown in FIG. 1B or FIG. 1C to compress / expand the pressure chamber 12.

図1(a)はPA16に印可されるパルスの例であり、縦軸は電圧、横軸は時間を表す。この場合、パルスは矩形波なので電圧はV0とV1の2つの値しかとらず、駆動回路も単純な構成でよいのでコストも安く抑えることができる。   FIG. 1A shows an example of a pulse applied to the PA 16, where the vertical axis represents voltage and the horizontal axis represents time. In this case, since the pulse is a rectangular wave, the voltage has only two values of V0 and V1, and the driving circuit may have a simple configuration, so that the cost can be reduced.

パルスの印可によって電圧がV0からV1へと変化すると、図1(b)のように圧電素子16は圧力室12を圧縮させる方向に変形し、インク18が圧縮されノズル24からインク滴22が吐出される。   When the voltage changes from V0 to V1 by applying a pulse, the piezoelectric element 16 is deformed in a direction to compress the pressure chamber 12 as shown in FIG. 1B, the ink 18 is compressed, and the ink droplet 22 is ejected from the nozzle 24. Is done.

一定時間(パルス幅)後に電圧がV1からV0へと変化すると、図1(c)のように圧電素子16は圧力室12を膨張させる方向へ変形し、インク流路11から圧力室12にインクが供給される。拡大図(d)のように、ノズル24近傍ではインク18の液面がメニスカス20を形成する。   When the voltage changes from V1 to V0 after a certain time (pulse width), the piezoelectric element 16 is deformed in the direction of expanding the pressure chamber 12 as shown in FIG. Is supplied. As shown in the enlarged view (d), the liquid surface of the ink 18 forms a meniscus 20 in the vicinity of the nozzle 24.

このとき、ノズル24近傍のインク18は溶媒が蒸発し、インク18の濃度が高くなるため、増粘してインク吐出特性に影響することがある。このため本実施例では、ノズル24近傍においてインク滴22を吐出しない程度の流速を生じるようなパルスを予備波形として圧電素子16に印可し、ノズル24近傍のインク18を攪拌することで粘度の増加を抑えている。   At this time, since the solvent of the ink 18 in the vicinity of the nozzle 24 evaporates and the density of the ink 18 increases, the viscosity of the ink 18 may increase and affect the ink ejection characteristics. Therefore, in this embodiment, a pulse that generates a flow velocity that does not eject the ink droplet 22 in the vicinity of the nozzle 24 is applied to the piezoelectric element 16 as a preliminary waveform, and the ink 18 in the vicinity of the nozzle 24 is stirred to increase the viscosity. Is suppressed.

図2には、本発明の第1実施形態に係る予備波形のパルス幅とノズル近傍での最大流速比が示されている。   FIG. 2 shows the pulse width of the preliminary waveform and the maximum flow velocity ratio in the vicinity of the nozzle according to the first embodiment of the present invention.

図2の横軸は圧力室12の固有周期を1とした時の予備波形のパルス幅であり、縦軸はインク吐出時のノズル近傍における最大流速を1とした時の予備波形による最大流速である。   The horizontal axis in FIG. 2 is the pulse width of the preliminary waveform when the natural period of the pressure chamber 12 is 1, and the vertical axis is the maximum flow velocity by the preliminary waveform when the maximum flow velocity in the vicinity of the nozzle during ink ejection is 1. is there.

本実施例のように矩形の一パルスが圧力室圧縮→膨張の場合、ある一定の駆動電圧Vに対して、パルス幅を変化させると、ノズル近傍でのインクの最大流速は図2のようになる。このときインク流速が大きすぎると、インク滴が吐出してしまうため、予備波形としてのパルス幅は短いほうが望ましい。   In the case where one rectangular pulse is compressed from the pressure chamber to the expansion as in this embodiment, when the pulse width is changed with respect to a certain driving voltage V, the maximum flow velocity of ink near the nozzle is as shown in FIG. Become. At this time, if the ink flow rate is too large, ink droplets are ejected. Therefore, it is desirable that the pulse width as the preliminary waveform is short.

すなわち、予備波形での最大流速は、吐出時の最大流速の60%以下である必要がある。これ以上の流速では滴が吐出してしまう危険があるからであり、この条件を満たすためには、予備波形のパルス幅を図2に示すように固有周期の10%以下とする必要がある。   That is, the maximum flow velocity in the preliminary waveform needs to be 60% or less of the maximum flow velocity at the time of discharge. This is because droplets may be ejected at a flow rate higher than this. To satisfy this condition, the pulse width of the preliminary waveform needs to be 10% or less of the natural period as shown in FIG.

すなわち、斜線で示す範囲のパルス幅であれば予備波形によってインク滴が吐出してしまうことはない。   In other words, if the pulse width is in the range indicated by the diagonal lines, the ink droplet is not ejected by the preliminary waveform.

図3には、本発明の第2実施形態に係る予備波形のパルス幅とノズル近傍での最大流速比が示されている。   FIG. 3 shows the pulse width of the preliminary waveform and the maximum flow rate ratio in the vicinity of the nozzle according to the second embodiment of the present invention.

図3の横軸は圧力室12の固有周期を1とした時の予備波形のパルス幅であり、縦軸はインク吐出時のノズル近傍における最大流速を1とした時の予備波形による最大流速である。   The horizontal axis in FIG. 3 is the pulse width of the preliminary waveform when the natural period of the pressure chamber 12 is 1, and the vertical axis is the maximum flow velocity by the preliminary waveform when the maximum flow velocity in the vicinity of the nozzle during ink ejection is 1. is there.

予備波形での最大流速は吐出時の最大流速の60%以下である必要があるのは前述の通りだが、より望ましくは吐出時の最大流速の20%〜50%と限定するほうがよい。   As described above, the maximum flow velocity in the preliminary waveform needs to be 60% or less of the maximum flow velocity at the time of discharge, but it is more preferable to limit the maximum flow velocity to 20% to 50% of the maximum flow velocity at the time of discharge.

10%以下の流速では予備波形の効果が少なすぎ、50%以上の流速では高周波吐出時に予備波形の残響により次の吐出時の特性に影響を及ぼす可能性が高いからである。この条件を満たすためにはパルス幅を固有周期の3%〜8%とする必要がある。   This is because if the flow rate is 10% or less, the effect of the preliminary waveform is too small, and if the flow rate is 50% or more, the reverberation of the preliminary waveform is likely to affect the characteristics at the next discharge during high frequency discharge. In order to satisfy this condition, the pulse width needs to be 3% to 8% of the natural period.

すなわち、斜線で示す範囲のパルス幅であれば予備波形の効果が少なすぎ、あるいは予備波形の残響により次の吐出時の特性に影響を及ぼすようなことはない。   That is, if the pulse width is in the range indicated by the oblique lines, the effect of the preliminary waveform is too small, or the reverberation of the preliminary waveform does not affect the characteristics at the next discharge.

図4には、本発明の第3実施形態に係る予備波形のパルス幅とノズル近傍での最大流速比が示されている。   FIG. 4 shows the pulse width of the preliminary waveform and the maximum flow velocity ratio in the vicinity of the nozzle according to the third embodiment of the present invention.

図4の横軸は圧力室12の固有周期を1とした時の予備波形のパルス幅であり、縦軸はインク吐出時のノズル近傍における最大流速を1とした時の予備波形による最大流速である。   The horizontal axis in FIG. 4 is the pulse width of the preliminary waveform when the natural period of the pressure chamber 12 is 1, and the vertical axis is the maximum flow velocity by the preliminary waveform when the maximum flow velocity in the vicinity of the nozzle during ink ejection is 1. is there.

予備波形での最大流速は吐出時の最大流速の20%〜50%と限定するほうがよいのは前述の通りだが、より望ましくは予備波形での最大流速を吐出時の最大流速の30%〜40%と限定するほうがよい。   As described above, it is better to limit the maximum flow velocity in the preliminary waveform to 20% to 50% of the maximum flow velocity at the time of discharge, but more desirably, the maximum flow velocity in the preliminary waveform is set to 30% to 40% of the maximum flow velocity at the time of discharge. % Should be limited.

予備波形のパルス幅が最大流速の30%〜40%の範囲内であれば、予備波形の効果が十分に期待でき、かつ、残響による悪影響を完全に抑えることができるからである。これを満たすためにはパルス幅を固有周期の4%〜6%とする必要がある。   This is because if the pulse width of the preliminary waveform is within the range of 30% to 40% of the maximum flow velocity, the effect of the preliminary waveform can be sufficiently expected, and the adverse effects due to reverberation can be completely suppressed. In order to satisfy this, the pulse width needs to be 4% to 6% of the natural period.

すなわち、斜線で示す範囲のパルス幅であれば予備波形の効果が十分に期待でき、かつ、残響による悪影響を完全に抑えることができる。   That is, if the pulse width is in the range indicated by the oblique lines, the effect of the preliminary waveform can be sufficiently expected, and the adverse effect due to reverberation can be completely suppressed.

図5には、本発明の第2実施形態に係るノズル近傍での最大流速比の時間に伴う減衰量が示されている。   FIG. 5 shows the amount of attenuation with time of the maximum flow velocity ratio in the vicinity of the nozzle according to the second embodiment of the present invention.

図5の横軸は圧力室12の固有周期を1とした時の経過時間であり、縦軸はインク吐出時のノズル近傍における最大流速を1とした時の予備波形による最大流速である。   The horizontal axis in FIG. 5 is the elapsed time when the natural period of the pressure chamber 12 is 1, and the vertical axis is the maximum flow velocity based on the preliminary waveform when the maximum flow velocity in the vicinity of the nozzle during ink ejection is 1.

図5のW0は第2実施例において示した、最大流速0.46程度の予備波形によるメニスカス面の振動であり、特に残響抑制を行わない場合、固有周期の4倍程度の時間までメニスカス面の振動が残ってしまうことがわかる。   W0 in FIG. 5 is the vibration of the meniscus surface due to the preliminary waveform having a maximum flow velocity of about 0.46 shown in the second embodiment. In particular, when reverberation is not suppressed, the meniscus surface is up to about four times the natural period. It can be seen that the vibration remains.

一般的にインクジェットプリンタにおいては固有周期の2〜5倍程度の周期でインク吐出を行うため、この状況では残響の影響が考えられる。高周波印字になるほど印字の周期は短くなるので、残響の抑制は必須となる。   Ink jet printers generally discharge ink at a period of about 2 to 5 times the natural period, so reverberation is considered in this situation. The higher the frequency of printing, the shorter the printing cycle, so reverberation must be suppressed.

図6には、本発明の第4実施形態に係るノズル近傍での最大流速比の時間に伴う減衰量が示されている。   FIG. 6 shows the amount of attenuation with time of the maximum flow velocity ratio in the vicinity of the nozzle according to the fourth embodiment of the present invention.

図6の横軸は圧力室12の固有周期を1とした時の経過時間であり、縦軸はインク吐出時のノズル近傍における最大流速を1とした時の予備波形による最大流速である。   The horizontal axis in FIG. 6 is the elapsed time when the natural period of the pressure chamber 12 is 1, and the vertical axis is the maximum flow velocity based on the preliminary waveform when the maximum flow velocity in the vicinity of the nozzle during ink ejection is 1.

本実施形態においては、第1パルスすなわち予備波形で発生した圧力波の2山目以降を、第2パルスで打ち消すことで残響抑制を行っている。   In the present embodiment, the reverberation is suppressed by canceling the second and subsequent peaks of the pressure wave generated by the first pulse, that is, the preliminary waveform, with the second pulse.

図6のW1は図5のW0と同様、残響抑制を行なわなかった場合の予備波形によるメニスカス面の振動であり、固有周期の4倍程度の時間までメニスカス面の振動が残ってしまう。   W1 in FIG. 6 is the vibration of the meniscus surface due to the preliminary waveform when reverberation suppression is not performed, similarly to W0 in FIG. 5, and the vibration of the meniscus surface remains until about four times the natural period.

この残響を打ち消すために第2パルス(W2)を印可した結果が予備波形と第2パルスの合成波形であるW3となる。図6からわかるように、合成波形W3は固有周期程度の時間で残響が十分に治まっている。   The result of applying the second pulse (W2) to cancel the reverberation is W3, which is a composite waveform of the preliminary waveform and the second pulse. As can be seen from FIG. 6, the reverberation of the composite waveform W3 is sufficiently suppressed in the time of about the natural period.

図7には、本発明の第4実施形態に係る予備波形と第2パルスの時間に伴う電圧変化が示されている。図7の横軸は経過時間であり、縦軸は電圧、Tcは圧力室12の固有周期である。   FIG. 7 shows a preliminary waveform according to the fourth embodiment of the present invention and a voltage change with time of the second pulse. The horizontal axis in FIG. 7 is the elapsed time, the vertical axis is the voltage, and Tc is the natural period of the pressure chamber 12.

図7のP1は図6に示した予備波形による振動W1を生じさせる第1パルスすなわち予備波形であり、同様にP2は振動W2を生じさせる第2パルスである。   P1 in FIG. 7 is the first pulse that generates the vibration W1 with the preliminary waveform shown in FIG. 6, that is, the preliminary waveform, and P2 is the second pulse that generates the vibration W2.

図7に示すように、予備波形のパルス幅は0.07Tcつまり圧力室12の固有周期の7%であり、このまま残響抑制を行なわなかった場合は図5に示すような残響減衰特性となる。   As shown in FIG. 7, the pulse width of the preliminary waveform is 0.07 Tc, that is, 7% of the natural period of the pressure chamber 12, and if the reverberation is not suppressed as it is, the reverberation attenuation characteristic as shown in FIG. 5 is obtained.

ここで図7のように予備波形から0.52Tc後にパルス幅0.05Tcの第2パルスP2を印可することで、図6に示したようなメニスカス面の振動抑制効果が得られる。すなわち、予備波形のパルス幅が3〜8%程度の範囲だったとしても、残響抑制として第2パルスP2の印可を行なうことで次の吐出への残響の影響を抑えることができる。   Here, as shown in FIG. 7, by applying the second pulse P2 having a pulse width of 0.05 Tc after 0.52 Tc from the preliminary waveform, the vibration suppression effect on the meniscus surface as shown in FIG. 6 is obtained. That is, even if the pulse width of the preliminary waveform is in the range of about 3 to 8%, the influence of reverberation on the next ejection can be suppressed by applying the second pulse P2 as reverberation suppression.

以上、本発明の第1〜第4実施例についてインクジェット記録ヘッドを例にとって説明したが、本発明はインクジェット記録ヘッドに留まらず、例えば基板の製造など液滴を吐出するあらゆる用途に応用できることは言うまでもない。   The first to fourth embodiments of the present invention have been described by taking the ink jet recording head as an example, but it goes without saying that the present invention is not limited to the ink jet recording head, and can be applied to all uses for ejecting liquid droplets such as manufacturing of a substrate. Yes.

本発明の第1形態に係るインクジェット記録ヘッドと駆動波形を示す図である。It is a figure which shows the inkjet recording head and drive waveform which concern on the 1st form of this invention. 本発明の第1形態に係るインクジェット記録ヘッドの駆動パルス幅と流速を示す図である。It is a figure which shows the drive pulse width and flow velocity of the inkjet recording head which concern on the 1st form of this invention. 本発明の第2形態に係るインクジェット記録ヘッドの駆動パルス幅と流速を示す図である。It is a figure which shows the drive pulse width and flow velocity of the inkjet recording head which concern on the 2nd form of this invention. 本発明の第3形態に係るインクジェット記録ヘッドの駆動パルス幅と流速を示す図である。It is a figure which shows the drive pulse width and flow velocity of the inkjet recording head which concern on the 3rd form of this invention. 本発明の第2形態に係るインクジェット記録ヘッドの残響を示す図である。It is a figure which shows the reverberation of the inkjet recording head which concerns on the 2nd form of this invention. 本発明の第4形態に係るインクジェット記録ヘッドの残響を示す図である。It is a figure which shows the reverberation of the inkjet recording head which concerns on the 4th form of this invention. 本発明の第4形態に係るインクジェット記録ヘッドの駆動波形を示す図である。It is a figure which shows the drive waveform of the inkjet recording head which concerns on the 4th form of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 インクジェット記録ヘッド
12 圧力室
14 振動板
16 圧電素子
18 インク
20 メニスカス
22 液滴
24 ノズル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inkjet recording head 12 Pressure chamber 14 Vibrating plate 16 Piezoelectric element 18 Ink 20 Meniscus 22 Droplet 24 Nozzle

Claims (10)

矩形駆動波形を用いる液滴吐出ヘッドの駆動方法であって,
液滴をノズルから吐出させるために液を加圧する圧力室と、
前記矩形駆動波形で駆動され前記圧力室を膨張または圧縮する変圧手段と、
を備え、
一つの前記矩形駆動波形による動作が前記圧力室を圧縮したのち膨張させる順序で行なわれ、
非駆動の前記ノズルに対して前記液滴が吐出しないようなパルス幅の前記矩形駆動波形を予備波形として印可し、前記液の増粘制御を行なうことを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動方法。
A method of driving a droplet discharge head using a rectangular drive waveform,
A pressure chamber for pressurizing the liquid to eject the droplet from the nozzle;
Transformer means driven by the rectangular drive waveform to expand or compress the pressure chamber;
With
The operation by one rectangular drive waveform is performed in the order of expanding after compressing the pressure chamber,
A method of driving a droplet discharge head, wherein the liquid crystal thickening control is performed by applying the rectangular drive waveform having a pulse width that prevents the droplet from being discharged to the non-driven nozzle as a preliminary waveform .
前記変圧手段がピエゾアクチュエータであることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
2. The method of driving a droplet discharge head according to claim 1, wherein the transformer means is a piezo actuator.
前記予備波形のパルス幅は前記圧力室の固有周期の10%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項2に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
3. The method of driving a droplet discharge head according to claim 1, wherein a pulse width of the preliminary waveform is 10% or less of a natural period of the pressure chamber.
前記予備波形のパルス幅は前記圧力室の固有周期の3%〜8%であることを特徴とする請求項1乃至請求項2に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
3. The method of driving a droplet discharge head according to claim 1, wherein the pulse width of the preliminary waveform is 3% to 8% of the natural period of the pressure chamber.
前記予備波形のパルス幅は前記圧力室の固有周期の4%〜6%であることを特徴とする請求項1乃至請求項2に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
3. The method of driving a droplet discharge head according to claim 1, wherein the pulse width of the preliminary waveform is 4% to 6% of the natural period of the pressure chamber.
前記予備波形の印可後に前記予備波形と逆位相となる波形を1パルス印可することを特徴とする請求項1乃至請求項5に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
6. The method for driving a droplet discharge head according to claim 1, wherein one pulse of a waveform having a phase opposite to that of the preliminary waveform is applied after the preliminary waveform is applied.
前記ノズルはマトリクス配置とすることを特徴とする請求項1乃至請求項6に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
The method of driving a droplet discharge head according to claim 1, wherein the nozzles are arranged in a matrix.
前記液滴となる液体は顔料インクとすることを特徴とする請求項1乃至請求項7に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
The method for driving a droplet discharge head according to claim 1, wherein the liquid to be the droplet is a pigment ink.
請求項1乃至8に記載の駆動方法を用いた液滴吐出ヘッド。
A liquid droplet ejection head using the driving method according to claim 1.
請求項9に記載の液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置。 A droplet discharge device using the droplet discharge head according to claim 9.
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