JP2007190901A - Ink droplet ejection device - Google Patents

Ink droplet ejection device Download PDF

Info

Publication number
JP2007190901A
JP2007190901A JP2006115419A JP2006115419A JP2007190901A JP 2007190901 A JP2007190901 A JP 2007190901A JP 2006115419 A JP2006115419 A JP 2006115419A JP 2006115419 A JP2006115419 A JP 2006115419A JP 2007190901 A JP2007190901 A JP 2007190901A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulse
ink
ink droplet
main
stabilization
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
JP2006115419A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Sekiguchi
恭裕 関口
Akira Iriguchi
明 入口
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.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries 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 Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP2006115419A priority Critical patent/JP2007190901A/en
Publication of JP2007190901A publication Critical patent/JP2007190901A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14419Manifold

Landscapes

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

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink droplet ejection device capable of forming an ink droplet to be ejected into a smaller one, without decreasing an ejection speed, and by extension, reducing landing precision, and shortening an entire pulse width to increase a driving frequency and achieving a higher recording speed. <P>SOLUTION: In the ink droplet ejection device, when forming an ink droplet to be ejected into a smaller one, as a driving pulse signal applied to an actuator, a prepulse Pp insufficient for ejecting an ink droplet and a stabilizing pulse Ps are respectively output before and after a main pulse Pm ejecting an ink droplet, and a pulse width Tp of the prepulse Pp, a pulse width Tm of the main pulse Pm, a pulse width Ts of the stabilizing pulse Ps, a space Wp between a terminal end of the prepulse Pp and a leading end of the main pulse Pm, and a space Wm between a terminal end of the main pulse Pm and a leading end of the stabilizing pulse Ps, respectively satisfy the relationships of 0.1AL≤Tp≤0.44AL, 0.5AL≤Tm≤0.8AL, 0.1AL≤Ts≤0.5AL, 0.1AL≤Wp≤0.5AL and 0.4AL≤Wm≤0.8AL for a period of time AL when a pressure wave propagates one way in an ink flow path contained in a pressure chamber. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、インクジェット方式によるインク滴吐出装置に関するものである。   The present invention relates to an ink droplet ejection apparatus using an inkjet method.

インク滴吐出装置であるインクジェットプリンタにはインクジェットヘッドが備えられており、圧電式のアクチュエータを有するインクジェットヘッドでは、駆動パルス信号の印加によるアクチュエータの変位で、インクに吐出圧力が与えられてノズルからインク滴が吐出される構成が知られている。   An ink jet printer, which is an ink droplet ejecting apparatus, includes an ink jet head. In an ink jet head having a piezoelectric actuator, an ink is ejected from a nozzle by applying an ejection pressure to the ink due to displacement of the actuator by applying a drive pulse signal. A configuration in which droplets are discharged is known.

前記インクジェットヘッドの構成によれば、ノズルから吐出されるインク滴は、アクチュエータに印加される駆動パルス信号のパルス幅を、インク流路での圧力波の片道伝播時間(インク流路内のインクに発生した圧力波がそのインク流路内の長手方向を片道伝播する時間)ALと一致させたときに、最も高いエネルギー効率で吐出され、その吐出量も最大となる。   According to the configuration of the ink jet head, the ink droplet ejected from the nozzle has the pulse width of the drive pulse signal applied to the actuator, the one-way propagation time of the pressure wave in the ink channel (the ink in the ink channel) When the generated pressure wave coincides with AL, which is a one-way propagation in the longitudinal direction in the ink flow path, the discharge is performed with the highest energy efficiency and the discharge amount is also maximized.

ところで、一般的に、インクジェットプリンタでは、階調表現のために、複数種類の大きさ(記録面積)のインクドットを混在させて被記録媒体に記録を行っており、1ドット当たりの吐出量を変える必要がある。例えば、1つのドットを形成するために複数のパルスを連続して印加するように駆動パルス信号を設定して、1つのドットを複数のインク滴で形成したり、あるいは、吐出しはじめたインク滴の一部を引き戻してドットを小型化したりすることがおこなわれる。また、インク滴を吐出した後にインクに残る振動が次の吐出に影響するのを抑制するために、インクを吐出するメインパルスの後に、安定化パルス(キャンセルパルス)が印加されることもある。   By the way, in general, in an inkjet printer, in order to express gradation, a plurality of types of ink dots of different sizes (recording areas) are mixed and recorded on a recording medium, and the discharge amount per dot is set. Need to change. For example, a drive pulse signal is set so that a plurality of pulses are continuously applied to form one dot, and one dot is formed with a plurality of ink droplets, or ink droplets that have started to be ejected Some of the dots are pulled back to reduce the size of the dots. In addition, a stabilization pulse (cancellation pulse) may be applied after the main pulse for ejecting ink in order to suppress the vibration remaining in the ink after ejecting the ink droplet from affecting the next ejection.

1ドット当たりの吐出量を多くする場合には、例えば、本出願人が特許文献1で開示しているように、第1のインク滴がノズルから離れる前に第2のインク滴を吐出させて合体させる方法がある。具体的には、メイン(第2)の駆動パルスのパルス幅を圧力波の伝播時間T(前記ALに相当)と一致させ、それより前にパルス幅が0.35T〜0.65Tの第1の駆動パルスを印加している。さらに、メイン(第2)の駆動パルスの後に、第3の駆動パルスとしてインク滴を吐出しない短いパルス幅のパルスを印加している。これにより、第1の駆動パルスによるインク滴がエネルギー効率の悪い状態で吐出し、このインク滴がノズルから離れる前に、第2の駆動パルスによるインク滴がエネルギー効率よく吐出されて合体する。そして、第3の駆動パルスが、残留する圧力波成分を抑制するようにしている。   When increasing the ejection amount per dot, for example, as disclosed in Patent Document 1 by the present applicant, the second ink droplet is ejected before the first ink droplet leaves the nozzle. There is a way to merge. Specifically, the pulse width of the main (second) drive pulse is made to coincide with the pressure wave propagation time T (corresponding to the AL), and the first pulse width of 0.35T to 0.65T is set before that. The drive pulse is applied. Further, after the main (second) driving pulse, a pulse having a short pulse width that does not eject ink droplets is applied as the third driving pulse. As a result, the ink droplets generated by the first drive pulse are ejected in a state of poor energy efficiency, and the ink droplets generated by the second drive pulse are ejected energy-efficiently and merged before the ink droplet leaves the nozzle. The third drive pulse suppresses the remaining pressure wave component.

一方、1ドット当たりの吐出量を少なくする場合には、メイン(第1)の駆動パルスのパルス幅を前記伝播時間ALからずらせて吐出のエネルギー効率をあえて低下させることで小滴化する方法、あるいは特許文献2に開示しているように、吐出しはじめたインク滴の一部を引き戻すタイミングで第2の駆動パルスを印加してインク滴を小さくする方法がある。   On the other hand, in the case of reducing the discharge amount per dot, a method of reducing droplets by shifting the pulse width of the main (first) drive pulse from the propagation time AL to deliberately lower the discharge energy efficiency, Alternatively, as disclosed in Patent Document 2, there is a method in which a second drive pulse is applied to reduce the size of the ink droplet at a timing at which a part of the ink droplet that has started to be ejected is pulled back.

また、特許文献3では、インク滴を小型化するために、1駆動周期内に噴射パルス、液滴小型化パルス、安定化パルスをその順序で印加して、10kHzの駆動周波数で駆動することが記載されている。
特許第3551822号公報(図1及び図6参照) 特開平11−170515号公報(図1及び図6参照) 特開平11−227203号公報(図2、段落0027、0028参照)
Further, in Patent Document 3, in order to reduce the size of an ink droplet, an ejection pulse, a droplet miniaturization pulse, and a stabilization pulse are applied in that order within one driving cycle, and the ink droplet is driven at a driving frequency of 10 kHz. Are listed.
Japanese Patent No. 3551822 (see FIGS. 1 and 6) JP-A-11-170515 (see FIGS. 1 and 6) Japanese Patent Laid-Open No. 11-227203 (see FIG. 2, paragraphs 0027 and 0028)

しかしながら、前述した1ドット当たりの吐出量を減らす場合、インク滴の吐出を、パルス幅をALよりも短くしたエネルギー効率の悪い駆動パルスで行なうと、効率よくインク滴を吐出させる場合に比べて、吐出量が少ないだけでなく、吐出速度も遅くなる。また、第2の駆動パルスでインク滴の一部を引き戻す方法でも、吐出速度が遅くなる。インク滴を一層小さくするために両者の方法を組み合わせると、吐出速度がさらに遅くなり、その結果、被記録媒体に対する着弾位置のずれが生じ、着弾精度が低下するという問題があった。   However, when the ejection amount per dot is reduced, the ink droplet is ejected with an energy-efficient driving pulse whose pulse width is shorter than AL, compared with the case where the ink droplet is ejected efficiently. Not only is the discharge amount small, but the discharge speed is also slow. Also, the ejection speed is slowed by the method of pulling back a part of the ink droplet with the second drive pulse. When both methods are combined in order to make the ink droplets smaller, the ejection speed is further slowed. As a result, there is a problem that the landing position shifts with respect to the recording medium and the landing accuracy is lowered.

また、近年のインクジェットプリンタでは、記録速度の高速化が求められており、そのために、駆動周波数を高める、すなわち1ドットを形成するための駆動周期を短くすることが要望されている。特許文献3に記載のように駆動周期のはじめに噴射パルスを印加するものでは、1発のパルスで大きな噴射エネルギーを発生させなければならないから、インクに生じた圧力波に同期するパルス幅によって、その圧力波に重畳して大きな圧力を発生させる必要があり、また、その大きな圧力を抑えるための安定化パルスを、十分なパルス幅を持ってかつ噴射パルスから十分な間隔をもって印加する必要があり、複数のパルスからなる駆動パルス信号全体のパルス幅が長くなる。その結果、駆動周期が長くなり、記録速度をあげることができない。   Further, recent inkjet printers are required to increase the recording speed. For this reason, it is desired to increase the driving frequency, that is, to shorten the driving cycle for forming one dot. In the case where the ejection pulse is applied at the beginning of the driving cycle as described in Patent Document 3, a large ejection energy must be generated by one pulse, and therefore, depending on the pulse width synchronized with the pressure wave generated in the ink, It is necessary to generate a large pressure superimposed on the pressure wave, and it is necessary to apply a stabilization pulse for suppressing the large pressure with a sufficient pulse width and at a sufficient interval from the injection pulse. The pulse width of the entire drive pulse signal composed of a plurality of pulses is increased. As a result, the drive cycle becomes long and the recording speed cannot be increased.

従って、駆動周期を短くするには、複数のパルスの個々のパルスの幅にかかわる、圧電アクチュエータの変位によってインクに生じた圧力波がインク流路を片道伝播する時間ALを短くする必要があるが、そのためには、圧力室を含むインク流路を短くすることが考えられる。そうすると、アクチュエータからの変位を受ける圧力室の長さも短くなり、その結果、同じ吐出圧力を与えるためには、圧電アクチュエータに印加する駆動電圧を上昇させなければならず、これには限界がある。   Therefore, in order to shorten the driving cycle, it is necessary to shorten the time AL for one-way propagation of the pressure wave generated in the ink due to the displacement of the piezoelectric actuator, which is related to the width of each of the plurality of pulses, through the ink flow path. For this purpose, it is conceivable to shorten the ink flow path including the pressure chamber. Then, the length of the pressure chamber that receives the displacement from the actuator is also shortened. As a result, in order to give the same discharge pressure, the drive voltage applied to the piezoelectric actuator must be increased, which is limited.

本発明は、上記問題を解消するものであり、吐出するインク滴の小滴化を、吐出速度、ひいては着弾精度を低下させることなく実現でき、しかも全体のパルス幅を短くして駆動周波数を高め、記録速度の高速化を可能にするインク滴吐出装置の提供を目的とするものである。   The present invention solves the above-mentioned problem, and can reduce the size of the ink droplets to be ejected without lowering the ejection speed and, consequently, the landing accuracy, and shortening the overall pulse width to increase the drive frequency. An object of the present invention is to provide an ink droplet ejection device that can increase the recording speed.

前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明におけるインク滴吐出装置は、インクが充填された圧力室の容積を変化させるアクチュエータに、駆動パルス信号を印加することにより、インク滴を被記録媒体に吐出させるインク滴吐出装置において、1つのドットを形成するための駆動パルス信号は、インクを吐出するメインパルスと、メインパルスの前に出力するプレパルスと、メインパルスの後に出力する安定化パルスとを有し、メインパルスを、前記圧力室の容積変化にともない前記圧力室が含まれるインク流路内のインクに発生した圧力波がそのインク流路内の長手方向を片道伝播する時間ALに対してずれたパルス幅に設定して出力し、プレパルスをインク滴を吐出させるには至らないように出力し、安定化パルスを、前記メインパルスによって吐出しはじめたインク滴の一部を引き戻すように出力することを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, an ink droplet ejection apparatus according to claim 1 applies an ink droplet by applying a drive pulse signal to an actuator that changes the volume of a pressure chamber filled with ink. In an ink droplet ejection device that ejects to a recording medium, a drive pulse signal for forming one dot includes a main pulse that ejects ink, a pre-pulse that is output before the main pulse, and a stabilization that is output after the main pulse. A time AL in which the pressure wave generated in the ink in the ink flow path including the pressure chamber propagates in one direction in the longitudinal direction in the ink flow path in accordance with the volume change of the pressure chamber. And output a pre-pulse so as not to cause ink droplets to be ejected. It is characterized in that the output to pull back some of the ink droplets started to discharge by impulse.

請求項2に記載の発明におけるインク滴吐出装置は、請求項1に記載のインク滴吐出装置において、前記プレパルスは、圧力室の容積を拡大しその後縮小することでその圧力室内のインクに振動を与えるパルスであり、前記メインパルスは、前記プレパルスから間隔をおいて前記圧力室の容積を拡大しその後縮小することでその圧力室内のインクを吐出するパルスであり、前記安定化パルスは、メインパルスから間隔を置き、そのメインパルスによって吐出しはじめたインクが前記ノズルから離れる前のタイミングで前記圧力室の容積を拡大しその後縮小することでそのインクの一部を前記ノズル側に引き戻しかつ前記圧力室内のインクの残留振動を抑えるパルスであることを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the ink droplet ejection device according to the first aspect, wherein the pre-pulse causes the ink in the pressure chamber to vibrate by expanding the volume of the pressure chamber and then reducing the volume. The main pulse is a pulse for ejecting ink in the pressure chamber by expanding the volume of the pressure chamber at an interval from the pre-pulse and then reducing the volume, and the stabilization pulse is a main pulse. The volume of the pressure chamber is enlarged at a timing before the ink started to be ejected by the main pulse is separated from the nozzle, and then the ink chamber is further reduced to draw back a part of the ink to the nozzle side and the pressure. It is a pulse that suppresses residual vibration of ink in the room.

請求項3に記載の発明におけるインク滴吐出装置は、請求項1または2に記載のインク滴吐出装置において、前記メインパルスは、前記アクチュエータの駆動に設定された2つの電圧値のうちの、前記アクチュエータに印加する電圧が一方の電圧値から他方の電圧値に到達するのに十分なパルス幅が設定されたパルスであり、前記安定化パルスは、前記電圧が一方の電圧値から他方の電圧値に到達しないようにパルス幅が短く設定されたパルスであることを特徴とするものである。   The ink droplet ejection device according to a third aspect of the present invention is the ink droplet ejection device according to the first or second aspect, wherein the main pulse is one of the two voltage values set to drive the actuator. The pulse having a pulse width sufficient to allow the voltage applied to the actuator to reach from one voltage value to the other voltage value, and the stabilization pulse has the voltage from one voltage value to the other voltage value. The pulse is set to have a short pulse width so that it does not reach.

請求項4に記載の発明におけるインク滴吐出装置は、請求項3に記載のインク滴吐出装置において、前記安定化パルスのパルス幅および前記メインパルスと安定化パルスとの間のパルス間隔は、前記片道伝播時間ALに対して、それぞれ1AL未満であることを特徴とするものである。   The ink droplet ejection device according to a fourth aspect of the invention is the ink droplet ejection device according to the third aspect, wherein a pulse width of the stabilization pulse and a pulse interval between the main pulse and the stabilization pulse are Each one-way propagation time AL is less than 1 AL.

請求項5に記載の発明におけるインク滴吐出装置は、請求項1から4のいずれかに記載のインク滴吐出装置において、前記プレパルスとメインパルスと安定化パルスのパルス幅およびそれらの間のパルス間隔は、前記片道伝播時間ALに対して、それぞれ1AL未満であることを特徴とする。   The ink droplet ejection device according to claim 5 is the ink droplet ejection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the pre-pulse, the main pulse, and the pulse width of the stabilization pulse and a pulse interval therebetween. Are each less than 1 AL with respect to the one-way propagation time AL.

請求項6に記載の発明におけるインク滴吐出装置は、請求項1に記載のインク滴吐出装置において、前記プレパルスのパルス幅Tp、前記メインパルスのパルス幅Tm、前記安定化パルスのパルス幅Ts、前記プレパルスの終端と前記メインパルスの始端との間隔Wp、及び前記メインパルスの終端と前記安定化パルスの始端との間隔Wmがそれぞれ、前記片道伝播時間ALに対して、
0.1AL≦Tp<0.44AL、0.1AL≦Wp≦0.5AL、
0.5AL≦Tm≦0.8AL、 0.4AL≦Wm≦0.8AL、
0.1AL≦Ts≦0.5AL、
の関係を満たしていることを特徴とするものである。
An ink droplet ejection apparatus according to a sixth aspect of the invention is the ink droplet ejection device according to the first aspect, wherein the pulse width Tp of the pre-pulse, the pulse width Tm of the main pulse, the pulse width Ts of the stabilization pulse, An interval Wp between the end of the pre-pulse and the start of the main pulse, and an interval Wm between the end of the main pulse and the start of the stabilization pulse are respectively set with respect to the one-way propagation time AL.
0.1AL ≦ Tp <0.44AL, 0.1AL ≦ Wp ≦ 0.5AL,
0.5AL ≦ Tm ≦ 0.8AL, 0.4AL ≦ Wm ≦ 0.8AL,
0.1AL ≦ Ts ≦ 0.5AL,
It is characterized by satisfying the relationship.

請求項7に記載の発明におけるインク滴吐出装置は、請求項1に記載のインク滴吐出装置において、前記プレパルスのパルス幅Tp、前記メインパルスのパルス幅Tm、前記安定化パルスのパルス幅Ts、前記プレパルスの終端と前記メインパルスの始端との間隔Wp、及び前記メインパルスの終端と前記安定化パルスの始端との間隔Wmがそれぞれ、前記片道伝播時間ALに対して、
0.20AL≦Tp≦0.33AL、0.11AL≦Wp≦0.44AL、
0.56AL≦Tm≦0.78AL、0.56AL≦Wm≦0.78AL、
0.11AL≦Ts≦0.44AL、
の関係を満たしていることを特徴とするものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the ink droplet ejection device according to the first aspect, wherein the prepulse pulse width Tp, the main pulse pulse width Tm, the stabilization pulse width Ts, An interval Wp between the end of the pre-pulse and the start of the main pulse, and an interval Wm between the end of the main pulse and the start of the stabilization pulse are respectively set with respect to the one-way propagation time AL.
0.20AL ≦ Tp ≦ 0.33AL, 0.11AL ≦ Wp ≦ 0.44AL,
0.56AL ≦ Tm ≦ 0.78AL, 0.56AL ≦ Wm ≦ 0.78AL,
0.11AL ≦ Ts ≦ 0.44AL,
It is characterized by satisfying the relationship.

請求項8に記載の発明におけるインク滴吐出装置は、請求項2に記載のインク滴吐出装置において、前記プレパルスのパルス幅Tp、前記メインパルスのパルス幅Tm、前記安定化パルスのパルス幅Ts、前記プレパルスの終端と前記メインパルスの始端との間隔Wp、及び前記メインパルスの終端と前記安定化パルスの始端との間隔Wmがそれぞれ、前記片道伝播時間ALに対して、
0.25AL<Tp<0.50AL、0.08AL≦Wp<0.25AL、
0.50AL<Tm<0.80AL、0.50AL<Wm<0.80AL、
0.18AL<Ts<0.50AL、
の関係を満たしていることを特徴とするものである。
An ink droplet ejection apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the ink droplet ejection device according to the second aspect, wherein the pulse width Tp of the pre-pulse, the pulse width Tm of the main pulse, the pulse width Ts of the stabilization pulse, An interval Wp between the end of the pre-pulse and the start of the main pulse, and an interval Wm between the end of the main pulse and the start of the stabilization pulse are respectively set with respect to the one-way propagation time AL.
0.25AL <Tp <0.50AL, 0.08AL ≦ Wp <0.25AL,
0.50AL <Tm <0.80AL, 0.50AL <Wm <0.80AL,
0.18AL <Ts <0.50AL,
It is characterized by satisfying the relationship.

請求項9に記載の発明におけるインク滴吐出装置は、請求項1または2に記載のインク滴吐出装置において、前記プレパルスのパルス幅Tp、前記メインパルスのパルス幅Tm、前記安定化パルスのパルス幅Ts、前記プレパルスの終端と前記メインパルスの始端との間隔Wp、及び前記メインパルスの終端と前記安定化パルスの始端との間隔Wmがそれぞれ、前記片道伝播時間ALに対して、
0.375AL≦Tp≦0.425AL、 Wp=0.125AL、
Tm=0.625AL、0.625AL≦Wm≦0.675AL、
0.175AL≦Ts≦0.375A、
の関係を満たしていることを特徴とするものである。
The ink droplet ejection device according to claim 9 is the ink droplet ejection device according to claim 1 or 2, wherein the pulse width Tp of the pre-pulse, the pulse width Tm of the main pulse, and the pulse width of the stabilization pulse. Ts, the interval Wp between the end of the pre-pulse and the start end of the main pulse, and the interval Wm between the end of the main pulse and the start end of the stabilization pulse, respectively, with respect to the one-way propagation time AL,
0.375AL ≦ Tp ≦ 0.425AL, Wp = 0.125AL,
Tm = 0.625AL, 0.625AL ≦ Wm ≦ 0.675AL,
0.175AL ≦ Ts ≦ 0.375A,
It is characterized by satisfying the relationship.

請求項10に記載の発明におけるインク滴吐出装置は、請求項1から9のいずれかに記載のインク滴吐出装置において、前記アクチュエータは、電圧の印加により前記圧力室に対して変位する圧電素子であることを特徴とするものである。   The ink droplet ejection device according to a tenth aspect of the present invention is the ink droplet ejection device according to any one of the first to ninth aspects, wherein the actuator is a piezoelectric element that is displaced with respect to the pressure chamber when a voltage is applied. It is characterized by being.

請求項1に記載の発明によれば、メインパルスPmのパルス幅Tmを、片道伝播時間ALに対してずらせて吐出効率をあえて悪くしているから、メインパルスで吐出されるインク滴の吐出量が少なくなる。さらにメインパルスPmによって吐出しはじめたインク滴の一部を、安定化パルスPsにより引き戻すことで、被記録媒体に形成されるインクドットを小型化することができる。加えて、インク滴を吐出させるには至らないプレパルスPpを初めに印加し、あらかじめインクに振動を与えた状態でメインパルスPmを印加するようにしているから、メインパルスPmが印加される時点では、インク滴を吐出し易い状態になっている。そのため、メインパルスPmによる吐出のエネルギー効率が悪くても、速やかにインク滴を吐出することができ、吐出速度が低下することが少ない。その結果、インク滴を小型化しても、吐出速度ひいては着弾精度が低下することを防止できる。また、最後に安定化パルスPsを付加することで、上記のようにインク滴を小型化できるだけでなく、残留圧力波を抑制して、後続の駆動パルス信号への影響をなくしている。   According to the first aspect of the present invention, since the ejection width is intentionally deteriorated by shifting the pulse width Tm of the main pulse Pm with respect to the one-way propagation time AL, the ejection amount of the ink droplet ejected by the main pulse is reduced. Less. Furthermore, by pulling back part of the ink droplets that started to be ejected by the main pulse Pm by the stabilization pulse Ps, it is possible to reduce the size of the ink dots formed on the recording medium. In addition, since the pre-pulse Pp that does not cause ink droplets to be ejected is first applied and the main pulse Pm is applied in a state where the ink is vibrated in advance, at the time when the main pulse Pm is applied. The ink droplets are easily ejected. For this reason, even if the energy efficiency of ejection by the main pulse Pm is poor, ink droplets can be ejected quickly, and the ejection speed is less likely to decrease. As a result, even if the ink droplet is reduced in size, it is possible to prevent the ejection speed and hence the landing accuracy from being lowered. Further, by adding the stabilization pulse Ps at the end, not only can the ink droplet be reduced in size as described above, but also the residual pressure wave is suppressed and the influence on the subsequent drive pulse signal is eliminated.

請求項2に記載の発明によれば、各パルスが圧力室の容積を拡大しその後縮小する動作をするものであって、まずプレパルスによって圧力室内のインクに振動を与え、その後メインパルスによってインクを吐出するから、インクの圧力波の周期に対して比較的短いメインパルスであっても、インクを吐出することができる。さらにその後短い間隔で安定化パルスを印加しても、吐出しはじめたインクの一部を良好に引き戻し、かつ圧力室内のインクの残留振動を抑えることができる。つまり、複数のパルスからなる駆動パルス信号の全体としてのパルス幅を短くして駆動周波数を高め、記録速度の高速化を可能とすることができる。しかも、吐出しはじめたインクの一部を良好に引き戻して小型のインク滴の体積を正確に得ることができる。   According to the second aspect of the present invention, each pulse expands the volume of the pressure chamber and then shrinks, and first vibrates the ink in the pressure chamber by the pre-pulse, and then supplies the ink by the main pulse. Since the ink is ejected, the ink can be ejected even with a main pulse that is relatively short with respect to the period of the pressure wave of the ink. Furthermore, even if a stabilization pulse is applied at a short interval thereafter, part of the ink that has started to be ejected can be satisfactorily pulled back, and residual vibration of the ink in the pressure chamber can be suppressed. That is, it is possible to shorten the pulse width as a whole of the drive pulse signal composed of a plurality of pulses, increase the drive frequency, and increase the recording speed. In addition, a small volume of ink droplets can be accurately obtained by satisfactorily pulling back part of the ink that has started to be ejected.

請求項3に記載の発明によれば、安定化パルスはパルス幅が短く、アクチュエータに印加される電圧が一方の電圧値から他方の電圧値に到達しないように設定されている。つまり、アクチュエータの発熱や疲労が抑えられ、しかも、複数の駆動パルス信号からなる全体としてのパルス幅を短くでき、駆動周波数を高め、記録速度の高速化を図ることができる。   According to the third aspect of the present invention, the stabilizing pulse has a short pulse width, and is set so that the voltage applied to the actuator does not reach from one voltage value to the other voltage value. That is, the heat generation and fatigue of the actuator can be suppressed, and the entire pulse width composed of a plurality of drive pulse signals can be shortened, the drive frequency can be increased, and the recording speed can be increased.

請求項4に記載の発明によれば、安定化パルスのパルス幅およびメインパルスと安定化パルスとの間のパルス間隔を、圧力波がインク流路内の長手方向を片道伝播する時間ALつまり圧力波の変動周期の1/2未満とすることで、請求項3の発明による効果を容易に実現することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the pulse width of the stabilization pulse and the pulse interval between the main pulse and the stabilization pulse are set according to the time AL in which the pressure wave propagates in the longitudinal direction in the ink flow path, that is, the pressure. By setting it to less than ½ of the wave fluctuation period, the effect of the invention of claim 3 can be easily realized.

請求項5に記載の発明によれば、プレパルスとメインパルスと安定化パルスのパルス幅およびそれらの間のパルス間隔を、圧力波がインク流路内の長手方向を片道伝播する時間ALつまり圧力波の変動周期の1/2未満とすることで、請求項1から4の発明による効果を容易に実現することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the pulse widths of the pre-pulse, the main pulse, and the stabilization pulse and the pulse interval therebetween are set as the time AL, that is, the pressure wave when the pressure wave propagates in one direction in the longitudinal direction in the ink flow path. By making the fluctuation period less than ½, the effects of the inventions of claims 1 to 4 can be easily realized.

請求項6、請求項7に記載の発明によれば、Tp、Tm、Ts、Wp、Wmが前記関係を満たすように組み合わせられることにより、インク滴の小型化とともに、吐出速度及び着弾精度の低下を防止するという、請求項1の発明による効果を確実に実現することができる。   According to the sixth and seventh aspects of the invention, by combining Tp, Tm, Ts, Wp, and Wm so as to satisfy the above relationship, the ink droplets can be reduced in size and the ejection speed and landing accuracy can be reduced. Thus, the effect of the invention of claim 1 can be reliably realized.

請求項8、請求項9に記載の発明によれば、Tp、Tm、Ts、Wp、Wmが前記関係を満たすように組み合わせられることにより、インク滴の小型化とともに、記録速度を高速化するという、請求項2の発明による効果を確実に実現することができる。   According to the eighth and ninth aspects of the invention, Tp, Tm, Ts, Wp, and Wm are combined so as to satisfy the above relationship, thereby reducing the size of the ink droplet and increasing the recording speed. The effect of the invention of claim 2 can be realized with certainty.

請求項10に記載の発明によれば、上記各請求項の構成において、電圧の印加により圧力室に対して変位する圧電素子をアクチュエータとして使用することで、好適に実施することができる。   According to the invention described in claim 10, in the configuration of each of the above claims, the piezoelectric element that is displaced with respect to the pressure chamber by application of voltage is preferably used as the actuator.

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明のインク滴吐出装置に適用されるインクジェットヘッドの斜視図、図2はインクジェットヘッドの分解斜視図、図3はキャビティユニットの拡大分解斜視図、図4は図1のIV−IV線矢視拡大断面図、図5は図1のV−V線矢視拡大断面図、図6は制御装置のブロック図、図7は駆動パルスにおけるパルス幅と電圧との関係を示す模式図、図8は駆動パルス信号を示す模式図、図9は駆動パルス信号を最適化する実験結果を示す図、図10は駆動パルス信号を最適化する別の実験結果を示す図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a perspective view of an inkjet head applied to the ink droplet ejection apparatus of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the inkjet head, FIG. 3 is an enlarged exploded perspective view of a cavity unit, and FIG. 4 is IV-IV in FIG. FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along line VV in FIG. 1, FIG. 6 is a block diagram of a control device, and FIG. 7 is a schematic diagram showing a relationship between a pulse width and a voltage in a driving pulse. FIG. 8 is a schematic diagram showing a drive pulse signal, FIG. 9 is a diagram showing an experimental result for optimizing the drive pulse signal, and FIG. 10 is a diagram showing another experimental result for optimizing the drive pulse signal.

本発明の実施形態のインク滴吐出装置は、インクジェットプリンタであり、このインクジェットプリンタに備えられるインクジェットヘッド100は、被記録媒体の搬送方向(副走査方向、以下X方向という)と直交する方向(主走査方向、以下Y方向という)に往復移動するキャリッジ(図示せず)に搭載されるものである。このインクジェットヘッド100には、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの4色のカラーインクがそれぞれ充填されたインクカートリッジが、キャリッジ上に着脱可能に搭載されるか、あるいは、インクジェットプリンタの本体に静置され供給パイプ等を介するかして、各色のインクが供給されるように構成されている。   An ink droplet ejection apparatus according to an embodiment of the present invention is an ink jet printer, and an ink jet head 100 provided in the ink jet printer has a direction (main main direction) perpendicular to a recording medium conveyance direction (sub-scanning direction, hereinafter referred to as X direction). It is mounted on a carriage (not shown) that reciprocates in the scanning direction (hereinafter referred to as the Y direction). In the inkjet head 100, for example, ink cartridges filled with four color inks of cyan, magenta, yellow, and black are detachably mounted on the carriage, or statically mounted on the main body of the inkjet printer. The ink of each color is supplied through a supply pipe or the like.

インクジェットヘッド100は、図1に示すように、金属板製の複数枚のプレートからなるキャビティユニット1にプレート型の圧電アクチュエータ2が接合され、このプレート型の圧電アクチュエータ2の上面(背面)に外部機器との接続のためのフレキシブルフラットケーブル3(図4参照)が重ね接合されている。そして、キャビティユニット1の下面(前面)側に開口されたノズル4から、下向きにインクが吐出するものとする。   As shown in FIG. 1, a plate-type piezoelectric actuator 2 is joined to a cavity unit 1 composed of a plurality of plates made of a metal plate, and an ink jet head 100 is externally connected to the upper surface (rear surface) of the plate-type piezoelectric actuator 2. A flexible flat cable 3 (see FIG. 4) for connection with a device is lap-joined. Then, it is assumed that ink is ejected downward from the nozzle 4 opened on the lower surface (front surface) side of the cavity unit 1.

前記キャビティユニット1は、図2に示すように、ノズルプレート11、スペーサプレート12、ダンパープレート13、2枚のマニホールドプレート14a、14b、サプライプレート15、ベースプレート16、及びキャビティプレート17の合計8枚の薄い板をそれぞれ接着剤にて重ね接合した構造となっている。   As shown in FIG. 2, the cavity unit 1 includes a total of eight plates including a nozzle plate 11, a spacer plate 12, a damper plate 13, two manifold plates 14a and 14b, a supply plate 15, a base plate 16, and a cavity plate 17. It has a structure in which thin plates are joined together with adhesive.

実施形態では、各プレート11〜17は50〜150μm程度の厚さを有し、ノズルプレート11はポリイミド等の合成樹脂製で、その他のプレート12〜17は42%ニッケル合金鋼板製である。前記ノズルプレート11には、微小径(25μm程度)のインク吐出用のノズル4が微小間隔で多数個穿設されている。このノズル4は、当該ノズルプレート11における長辺方向(X方向)と平行な5列に配列されている。   In the embodiment, each of the plates 11 to 17 has a thickness of about 50 to 150 μm, the nozzle plate 11 is made of synthetic resin such as polyimide, and the other plates 12 to 17 are made of 42% nickel alloy steel plate. In the nozzle plate 11, a large number of nozzles 4 for ejecting ink having a minute diameter (about 25 μm) are formed at minute intervals. The nozzles 4 are arranged in five rows parallel to the long side direction (X direction) of the nozzle plate 11.

また、前記キャビティプレート17には、図3に示すように、複数の圧力室36がキャビティプレート17の長辺(前記X方向)と平行な5列に配列されている。実施形態では、前記各圧力室36は、平面視細長形状に形成され、その長手方向がキャビティプレート17の短辺方向(Y方向)に沿うようにして穿設され、長手方向の一端部36aがノズル4と連通し、他端部36bが後述する共通インク室7と連通する。   Further, as shown in FIG. 3, a plurality of pressure chambers 36 are arranged in the cavity plate 17 in five rows parallel to the long side (the X direction) of the cavity plate 17. In the embodiment, each of the pressure chambers 36 is formed in an elongated shape in plan view, and the longitudinal direction thereof is bored along the short side direction (Y direction) of the cavity plate 17, and one end portion 36 a in the longitudinal direction is formed. The other end 36b communicates with a common ink chamber 7 described later.

各圧力室36における一端部36aは、サプライプレート15、ベースプレート16と2枚のマニホールドプレート14a、14b、ダンパープレート13、及びスペーサプレート12に穿設されている微小径の連通孔37を介して、ノズルプレート11における前記各ノズル4に連通している。   One end 36a of each pressure chamber 36 is connected to the supply plate 15, the base plate 16 and the two manifold plates 14a and 14b, the damper plate 13 and the small-diameter communication hole 37 formed in the spacer plate 12. The nozzle plate 11 communicates with the nozzles 4.

キャビティプレート17の下面に隣接するベースプレート16には、各圧力室36の他端部36bに接続する貫通孔38が穿設されている。   The base plate 16 adjacent to the lower surface of the cavity plate 17 has a through hole 38 connected to the other end 36b of each pressure chamber 36.

ベースプレート16の下面に隣接するサプライプレート15には、後述する共通インク室7から前記各圧力室36へインクを供給するための接続流路40が設けられる。そして各接続流路40には、共通インク室7からインクが入る入口孔と、圧力室36側(貫通孔38)に開口する出口孔と、入口孔と出口孔との間にあって、接続流路40中で最も大きな流路抵抗となるように断面積を小さくして形成された絞り部とが備えられている。   The supply plate 15 adjacent to the lower surface of the base plate 16 is provided with a connection flow path 40 for supplying ink from the common ink chamber 7 described later to each pressure chamber 36. Each connection channel 40 is provided between an inlet hole into which ink enters from the common ink chamber 7, an outlet hole opened on the pressure chamber 36 side (through hole 38), and the inlet and outlet holes. 40 is provided with a throttle portion formed with a reduced cross-sectional area so as to have the largest flow path resistance in 40.

2枚のマニホールドプレート14a,14bには、その長辺方向(X方向)に沿って長い5つの共通インク室7が前記ノズル4の各列に沿って延びるように板厚を貫通して形成されている。すなわち、図2及び図4に示すように、2枚のマニホールドプレート14a、14bを積層し、かつその上面をサプライプレート15にて覆い、下面をダンパープレート13にて覆うことにより、合計5つの共通インク室(マニホールド室)7が密閉状に形成される。各共通インク室7は、各プレートの積層方向から平面視したときに、前記圧力室36の一部と重なって圧力室36の列方向(ノズル4の列方向)に沿って長く延びている。   In the two manifold plates 14a and 14b, five common ink chambers 7 extending along the long side direction (X direction) are formed through the plate thickness so as to extend along each row of the nozzles 4. ing. That is, as shown in FIGS. 2 and 4, two manifold plates 14a and 14b are stacked, and the upper surface thereof is covered with the supply plate 15, and the lower surface is covered with the damper plate 13, so that a total of five common plates are used. An ink chamber (manifold chamber) 7 is formed in a sealed state. Each of the common ink chambers 7 extends in the row direction of the pressure chambers 36 (the row direction of the nozzles 4) so as to overlap a part of the pressure chambers 36 when viewed in plan from the stacking direction of the plates.

図3及び図4に示すように、マニホールドプレート14aの下面に隣接するダンパープレート13の下面側には、共通インク室7と隔絶されたダンパ室45が凹み形成されている。この各ダンパ室45の位置および形状は、図2に示すように、前記各共通インク室7と一致させている。このダンパプレート13は、適宜弾性変形し得る金属素材であるため、ダンパ室45上部の薄い板状の天井部は、共通インク室7側にも、ダンパ室45側にも自由に振動することができる。インク吐出時に、圧力室36で発生した圧力変動が共通インク室7に伝播しても、前記天井部が弾性変形して振動することにより、前記圧力変動を吸収減衰させるというダンパ効果を奏する。これは、圧力変動が他の圧力室36へ伝播する所謂クロストークの低減を図ったものである。   As shown in FIGS. 3 and 4, a damper chamber 45 isolated from the common ink chamber 7 is formed as a recess on the lower surface side of the damper plate 13 adjacent to the lower surface of the manifold plate 14a. The positions and shapes of the damper chambers 45 are matched with the common ink chambers 7, as shown in FIG. Since the damper plate 13 is a metal material that can be elastically deformed as appropriate, the thin plate-like ceiling portion above the damper chamber 45 can freely vibrate both on the common ink chamber 7 side and on the damper chamber 45 side. it can. Even when the pressure fluctuation generated in the pressure chamber 36 propagates to the common ink chamber 7 during ink ejection, the ceiling portion elastically deforms and vibrates, thereby producing a damper effect that absorbs and attenuates the pressure fluctuation. This is intended to reduce so-called crosstalk in which pressure fluctuations propagate to other pressure chambers 36.

また、図2に示すように、キャビティプレート17、ベースプレート16、及びサプライプレート15の一方の短辺側の端部には、上下の位置を対応させて、それぞれ4つのインク供給口47が穿設されている。インク供給源からのインクが、これらインク供給口47から共通インク室7の一端部に連通するようになっている。4つのインク供給口47を、図2の左側から順に個別に47a、47b、47c、47dと付す。   In addition, as shown in FIG. 2, four ink supply ports 47 are formed in the end portions on one short side of the cavity plate 17, the base plate 16, and the supply plate 15 so as to correspond to the upper and lower positions. Has been. Ink from the ink supply source communicates with the one end portion of the common ink chamber 7 from these ink supply ports 47. The four ink supply ports 47 are individually labeled 47a, 47b, 47c, and 47d in order from the left side of FIG.

インク供給口47からノズル4に至るインク流通路では、インクは、インク供給口47からインク供給チャンネルとしての共通インク室7に供給された後、図3に示すように、サプライプレート15の接続流路40及びベースプレート16の貫通孔38を経由して各圧力室36に分配供給される。そして、後述するように、圧電アクチュエータ2の駆動により、インクは各圧力室36内から前記連通孔37を通って、その圧力室36に対応するノズル4に至るという構成になっている。そして、後述する圧電アクチュエータ2の駆動により、圧力室36に吐出圧力が加えられると、圧力波が圧力室36内から、連通孔37を通ってノズル4に伝達し、インクを吐出する。   In the ink flow path from the ink supply port 47 to the nozzle 4, the ink is supplied from the ink supply port 47 to the common ink chamber 7 serving as an ink supply channel, and then connected to the supply plate 15 as shown in FIG. 3. Distribution is supplied to each pressure chamber 36 via the passage 40 and the through hole 38 of the base plate 16. As will be described later, when the piezoelectric actuator 2 is driven, the ink passes from the pressure chambers 36 through the communication holes 37 to the nozzles 4 corresponding to the pressure chambers 36. When a discharge pressure is applied to the pressure chamber 36 by driving the piezoelectric actuator 2 described later, a pressure wave is transmitted from the pressure chamber 36 through the communication hole 37 to the nozzle 4 to discharge ink.

この実施形態では、図2に示すように、インク供給口47が4つ設けられているのに対して、共通インク室7が5つ設けられており、インク供給口47aだけが、2つの共通インク室7,7に接続されている。インク供給口47aには、ブラックインクが供給されるように設定されており、ブラックインクがその他のカラーインクに比べて使用頻度が高いことを考慮したものである。他のインク供給口47b、47c、47dには、イエロー、マゼンタ、シアンの各インクがそれぞれ単独に供給される。インク供給口47a,47b,47c,47dには、それぞれの開口に対応する濾過部20aを有するフィルタ体20が接着剤等で貼着されている(図1参照)。   In this embodiment, as shown in FIG. 2, four ink supply ports 47 are provided, whereas five common ink chambers 7 are provided, and only two ink supply ports 47a are common. The ink chambers 7 and 7 are connected. The ink supply port 47a is set so that black ink is supplied, and it is considered that black ink is used more frequently than other color inks. The other ink supply ports 47b, 47c, and 47d are supplied with yellow, magenta, and cyan inks, respectively. A filter body 20 having a filtration portion 20a corresponding to each opening is attached to the ink supply ports 47a, 47b, 47c, and 47d with an adhesive or the like (see FIG. 1).

一方、前記圧電アクチュエータ2は、図5に示すように1枚の厚さが30μm程度の複数枚の圧電シート41〜43を積層した構造で、特開平4−341853号公報や特開2002−254634号公報等に開示された公知のものと同様に、各圧電シートのうち下から所定数の偶数段目の圧電シート42の上面(広幅面)には、前記キャビティユニット1における各圧力室36に対応した箇所ごとに細幅の個別電極44が長辺方向(X方向)に沿って列状に形成されている。下から所定数の奇数段目の圧電シート41の上面(広幅面)には、複数個の圧力室36に対して共通のコモン電極46が形成されており、最上段のシートの上面には表面電極48として、積層方向に対応する前記個別電極の各々に対して電気的なスルーホール等を介して接続される表面電極と、前記コモン電極に対して電気的なスルーホール等を介して接続される表面電極とが設けられている。   On the other hand, as shown in FIG. 5, the piezoelectric actuator 2 has a structure in which a plurality of piezoelectric sheets 41 to 43 having a thickness of about 30 μm are laminated, and Japanese Patent Laid-Open Nos. 4-341833 and 2002-254634. Similar to the known ones disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. H. et al., The upper surface (wide surface) of the piezoelectric sheet 42 of a predetermined number of even-numbered stages from the bottom is placed in each pressure chamber 36 in the cavity unit 1. Narrow individual electrodes 44 are formed in rows along the long side direction (X direction) for each corresponding location. A common electrode 46 common to the plurality of pressure chambers 36 is formed on the upper surface (wide surface) of a predetermined number of odd-numbered piezoelectric sheets 41 from below, and a surface is formed on the upper surface of the uppermost sheet. As the electrode 48, a surface electrode connected to each of the individual electrodes corresponding to the stacking direction via an electrical through hole or the like, and an electrode 48 connected to the common electrode via an electrical through hole or the like. And a surface electrode.

公知のように個別電極44とコモン電極46との間に高電圧を印加することで、両電極
間に位置する圧電シートの部分が分極され、活性部49として形成される。
As is well known, by applying a high voltage between the individual electrode 44 and the common electrode 46, the portion of the piezoelectric sheet located between both electrodes is polarized and formed as an active portion 49.

そして、このプレート型の圧電アクチュエータ2における下面(圧力室36と対向する広幅面)全体に、接着剤としてのインク非浸透性の合成樹脂からなる接着剤シート(図示せず)を予め貼着し、次いで、前記キャビティユニット1に対して、圧電アクチュエータ2が、その各個別電極44を前記キャビティユニット1における各圧力室36の各々に対向配置させて接着・固定される。また、この圧電アクチュエータ2における上側の表面には、前記フレキシブルフラットケーブル3が重ね押圧されることにより、このフレキシブルフラットケーブル3における各種の配線パターン(図示せず)が、前記各表面電極48に電気的に接合される。   Then, an adhesive sheet (not shown) made of a non-ink-permeable synthetic resin as an adhesive is attached in advance to the entire lower surface (the wide surface facing the pressure chamber 36) of the plate-type piezoelectric actuator 2. Then, the piezoelectric actuator 2 is bonded and fixed to the cavity unit 1 with the individual electrodes 44 facing the pressure chambers 36 in the cavity unit 1. Further, when the flexible flat cable 3 is pressed against the upper surface of the piezoelectric actuator 2, various wiring patterns (not shown) in the flexible flat cable 3 are electrically connected to the surface electrodes 48. Are joined together.

次に、各電極に印加する駆動パルス信号を制御するための制御装置の構成を、図6に基づいて説明する。この制御装置は、フレキシブルフラットケーブル3上に配置されるLSIチップ50(図1参照)を含んで構成されている。これに、個別電極44及びコモン電極46のそれぞれに対応する表面電極が接続されている。また、LSIチップ50には、クロックライン51、データライン52、電圧ライン53及びアースライン54も接続されている。クロックライン51から供給されるクロックパルスに同期して、データライン52上に各ノズル4に対応するデータがシリアル供給され、本体回路(図示せず)から電圧ライン53によって供給される複数の駆動パルス信号のデータのうち1つが、前記データに基づいて選択され、活性部49を駆動するのに適した電圧値の駆動パルス信号が生成され、この活性部49に対応する圧力室36のインクに吐出圧力が加えられる。そして、圧力室36からノズル4に至る圧力波の前進成分により、ノズル4からインク滴が吐出する。   Next, the configuration of a control device for controlling the drive pulse signal applied to each electrode will be described with reference to FIG. The control device includes an LSI chip 50 (see FIG. 1) disposed on the flexible flat cable 3. The surface electrode corresponding to each of the individual electrode 44 and the common electrode 46 is connected to this. The LSI chip 50 is also connected with a clock line 51, a data line 52, a voltage line 53, and an earth line 54. In synchronization with the clock pulse supplied from the clock line 51, data corresponding to each nozzle 4 is serially supplied onto the data line 52, and a plurality of drive pulses supplied from the main circuit (not shown) through the voltage line 53. One of the signal data is selected based on the data, and a drive pulse signal having a voltage value suitable for driving the active portion 49 is generated, and ejected to the ink in the pressure chamber 36 corresponding to the active portion 49. Pressure is applied. Then, an ink droplet is ejected from the nozzle 4 by the forward component of the pressure wave from the pressure chamber 36 to the nozzle 4.

駆動パルス信号は、図7(a)に示すように、電圧値V1とV2との間で変化するパルスで構成されており、この実施形態では、V1は任意の正の電圧値、V2はゼロVに設定されている。インク吐出前は、全個別電極44に正の電圧V1が印加され、コモン電極46が接地されているから、個別電極44とコモン電極46との間の活性部49が伸長し、全圧力室36の容積が縮小された状態にある。インクを吐出しようとする圧力室36に対応する、積層方向の各個別電極44への電圧印加を停止する(V2に切り替える)と、活性部49が縮小状態に復帰して圧力室36の容積を拡大する。すると、圧力室36内のインクが負圧になり圧力波が発生する。この圧力波の圧力が反転して正圧になるタイミングで前記各個別電極44に再び電圧を印加すると、活性部49の伸長による圧力と、正圧に反転した圧力とが重畳され、インク滴がノズル4から吐出される。   As shown in FIG. 7A, the drive pulse signal is composed of a pulse that varies between voltage values V1 and V2. In this embodiment, V1 is an arbitrary positive voltage value, and V2 is zero. V is set. Before ink discharge, since the positive voltage V1 is applied to all the individual electrodes 44 and the common electrode 46 is grounded, the active portion 49 between the individual electrode 44 and the common electrode 46 extends, and the entire pressure chamber 36 is expanded. Is in a reduced state. When the voltage application to each individual electrode 44 in the stacking direction corresponding to the pressure chamber 36 that is about to eject ink is stopped (switched to V2), the active portion 49 returns to the contracted state and the volume of the pressure chamber 36 is reduced. Expanding. Then, the ink in the pressure chamber 36 becomes negative pressure and a pressure wave is generated. When a voltage is again applied to each individual electrode 44 at a timing when the pressure wave is inverted and becomes a positive pressure, the pressure due to the extension of the active portion 49 and the pressure reversed to the positive pressure are superimposed, and the ink droplet is formed. It is discharged from the nozzle 4.

パルスは、前述したように、あらかじめ設定した電圧V1とV2との間で変化するが、実際には、図7(b)に示すように、波形の立ち下がりや立ち上がりに遅延時間が発生する。これは、個別電極44とコモン電極46とで挟まれた圧電層がコンデンサ(C)として作用するとともに、駆動パルス信号を出力する制御装置から個別電極44までの経路には抵抗(R)があることから、制御装置が駆動パルス信号として矩形波を出力しても、前記CRによって積分回路が形成され、個別電極44におけるパルスの立ち上がりと立ち下がりとになまり(遅延)が生じるからである。そこでパルスPmはなまり分を含めた十分なパルス幅Tmに設定することで、アクチュエータに印加する電圧を電圧V1から電圧V2に到達させることができる。一方、パルスPsは短いパルス幅Tsに設定することで、電圧V1から電圧V2に到達しない、つまりアクチュエータに印加する電圧の変化を低電圧差にすることができる。   As described above, the pulse changes between the preset voltages V1 and V2, but actually, as shown in FIG. 7B, a delay time occurs at the falling edge and the rising edge of the waveform. This is because the piezoelectric layer sandwiched between the individual electrode 44 and the common electrode 46 acts as a capacitor (C), and there is a resistance (R) in the path from the control device that outputs the drive pulse signal to the individual electrode 44. Therefore, even if the control device outputs a rectangular wave as a drive pulse signal, an integration circuit is formed by the CR, and the rise and fall of the pulse at the individual electrode 44 are rounded (delayed). Therefore, by setting the pulse Pm to a sufficient pulse width Tm including the rounded portion, the voltage applied to the actuator can reach the voltage V2 from the voltage V1. On the other hand, by setting the pulse Ps to a short pulse width Ts, the voltage V1 does not reach the voltage V2, that is, the change in the voltage applied to the actuator can be made a low voltage difference.

なお、上述とは逆に、特開2001−301161号公報に開示されているアクチュエータのように、駆動電極に電圧を印加することで、圧力室の容積を拡大して圧力波を発生し、圧力波が反転した時点で電圧の印加を停止することで、圧力室の容積を縮小してインク滴を吐出するようにしてもよい。   Contrary to the above, like the actuator disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-301161, a voltage is applied to the drive electrode to expand the volume of the pressure chamber and generate a pressure wave. By stopping the application of voltage when the wave is reversed, the volume of the pressure chamber may be reduced to eject ink droplets.

このインク滴吐出装置では、被記録媒体に形成されるドットの径(面積)を変化させる階調表現を行うために、1ドット当たりのインク体積が異なる複数の駆動パルス信号のデータ信号をあらかじめ設定している。ドット径を制御する場合には、公知のようにインク滴を吐出するパルス数を増減するが、図8は、通常の1つのパルスで吐出されるインク滴の体積よりもさらに小さい体積のインク滴(小玉、小滴のドット)を1個吐出するための駆動パルス信号を示す。   In this ink droplet ejection apparatus, in order to perform gradation expression that changes the diameter (area) of dots formed on a recording medium, data signals of a plurality of drive pulse signals having different ink volumes per dot are set in advance. is doing. When the dot diameter is controlled, the number of pulses for ejecting ink droplets is increased or decreased as is well known, but FIG. 8 shows an ink droplet having a smaller volume than the volume of ink droplets ejected by one normal pulse. A driving pulse signal for discharging one (small dot, small dot) is shown.

図8に示す駆動パルス信号は、3つの駆動パルスPp、Pm、Psで構成している。各パルスは、図7で説明したとおり、それぞれ圧力室の容積を拡大し、その後縮小するようにアクチュエータを駆動する。   The drive pulse signal shown in FIG. 8 is composed of three drive pulses Pp, Pm, and Ps. As described with reference to FIG. 7, each pulse drives the actuator to expand the volume of the pressure chamber and then reduce the volume.

インクの圧力波が、負圧から正圧になるまでの時間は、圧力室36、連通孔37及び貫通孔38を含む各ノズル毎のインク流路を圧力波が片道伝播する時間ALで決まる。この片道伝播時間ALは、インクの固有振動数及びインク流路の長さだけでなく、流路抵抗、流路を構成する各プレートの剛性などにも影響される。   The time until the pressure wave of the ink changes from negative pressure to positive pressure is determined by the time AL during which the pressure wave propagates one way through the ink flow path for each nozzle including the pressure chamber 36, the communication hole 37, and the through hole 38. This one-way propagation time AL is influenced not only by the natural frequency of the ink and the length of the ink flow path but also by the flow resistance and the rigidity of each plate constituting the flow path.

つまり、駆動パルスの立ち上がりから立ち下がりまでの時間、すなわちパルス幅を、上記圧力波の片道伝播時間ALに一致させると、最も大きな圧力が重畳されてエネルギー効率が最高となり、インク滴の吐出速度、吐出量(液滴体積)がピークになる。そこで、本実施形態では、標準よりも小さいインク滴の吐出を目的とするものであるから、あえてエネルギー効率を落としてインク滴を吐出するようにして、メインパルスPmのパルス幅Tmを、前記ALよりも短く(Tm<AL)設定している。   That is, when the time from the rise to the fall of the drive pulse, that is, the pulse width is made to coincide with the one-way propagation time AL of the pressure wave, the highest pressure is superimposed and the energy efficiency is maximized, and the ink droplet ejection speed, The discharge amount (droplet volume) reaches a peak. Therefore, in this embodiment, since the purpose is to eject ink droplets smaller than the standard, the ink pulse is intentionally ejected with reduced energy efficiency, and the pulse width Tm of the main pulse Pm is set to the AL. Shorter (Tm <AL).

また、このメインパルスPmは、エネルギー効率が悪いために吐出速度も遅いので、これだけでは着弾位置にずれを生じる。そのため、メインパルスPmの前に、パルス幅Tpがインク滴を吐出するには至らない程度の短い幅に設定されたプレパルスPpを印加するようにしている。プレパルスPpは、インクに振動が少ないほぼ平静状態ではインクを吐出させることがないパルス幅を有し、次のメインパルスPmに先立ってインクに振動を与える、すなわち圧力波を生じさせるためのものである。つまり、インク滴を吐出しない程度にインクに振動を与えるから、メインパルスPmが印加されたときには、インクは予め振動状態にあって飛び出し易くなっており、メインパルスPmは、プレパルスPpの圧力波に重畳してさらに大きな圧力波を生じさせて、速度低下を生じずにノズル4からインク滴を吐出することができる。   In addition, since the main pulse Pm has low energy efficiency and discharge speed is low, this alone causes a shift in the landing position. For this reason, a pre-pulse Pp having a pulse width Tp set to such a short width as not to eject ink droplets is applied before the main pulse Pm. The pre-pulse Pp has a pulse width that does not cause the ink to be ejected in a substantially calm state where the vibration of the ink is small, and gives vibration to the ink prior to the next main pulse Pm, that is, to generate a pressure wave. is there. That is, since the ink is vibrated to such an extent that no ink droplets are ejected, when the main pulse Pm is applied, the ink is vibrated in advance and easily ejects, and the main pulse Pm becomes a pressure wave of the prepulse Pp. The ink droplets can be ejected from the nozzles 4 without causing a decrease in speed by superimposing and generating a larger pressure wave.

また、メインパルスPmの後には、安定化パルスPsを印加している。安定化パルスPsは、メインパルスPmによってノズルから吐出しはじめたインク滴がノズルから分離される前のタイミングで印加され、インク滴の吐出には至らない程度の短い幅に設定されているから、圧力室36の容積を拡大することで、メインパルスPmで吐出するインク滴のテール(末端)をノズル4側に引き戻し、被記録媒体へ飛翔するインク滴を小型化する。また、安定化パルスPsは圧力室36内のインクの圧力波をほぼ相殺する位相で印加され、インクの残留振動を抑えることもできる。   A stabilization pulse Ps is applied after the main pulse Pm. The stabilization pulse Ps is applied at a timing before the ink droplet started to be ejected from the nozzle by the main pulse Pm is separated from the nozzle, and is set to a short width so as not to eject the ink droplet. By expanding the volume of the pressure chamber 36, the tail (terminal) of the ink droplet ejected by the main pulse Pm is pulled back to the nozzle 4 side, and the ink droplet flying to the recording medium is reduced in size. Further, the stabilization pulse Ps is applied at a phase that substantially cancels the pressure wave of the ink in the pressure chamber 36, and the residual vibration of the ink can be suppressed.

次に、駆動パルス信号の各パルス幅値を最適化する検討を行なった。前記駆動パルスPp、Pm、Psに対して、プレパルスPpの終端とメインパルスPmの始端との間隔をWp、及びメインパルスPmの終端と安定化パルスPsの始端との間隔をWmとする。前記Tp、Tm、Ts、Wp、Wmの組み合わせとして、図9に示す16通り(No.1〜No.16)について、実験を行った。なお、図9にて、「パルス幅及び間隔」の欄に記載した数値は、片道伝播時間ALに乗じるべき値であり、片道伝播時間ALは、インクジェットヘッド100毎に決定される。なお、この実験では、ALが約5μsecのインクジェットヘッド100を使用した。   Next, a study was made to optimize each pulse width value of the drive pulse signal. For the drive pulses Pp, Pm, and Ps, the interval between the end of the pre-pulse Pp and the start of the main pulse Pm is Wp, and the interval between the end of the main pulse Pm and the start of the stabilization pulse Ps is Wm. As combinations of Tp, Tm, Ts, Wp, and Wm, an experiment was performed on 16 types (No. 1 to No. 16) shown in FIG. In FIG. 9, the numerical values described in the “pulse width and interval” column are values to be multiplied by the one-way propagation time AL, and the one-way propagation time AL is determined for each inkjet head 100. In this experiment, an inkjet head 100 having an AL of about 5 μsec was used.

図9に示す実験は、小さいインク滴(小玉)の吐出において吐出速度を低下させないことを目的として行った実験であるため、評価項目を、「安定性」「速度」「容量」の3つに設定した。「安定性」は、被記録媒体における記録状態に、しぶき、よれ、ぬけ等の不良箇所があるか否かを判断したものである。「速度」は、着弾精度が得られる基準速度よりも速いか否かを判断したものである。「容量」は、基準容量よりも少ない容量、すなわち小玉に相応しい容量であるか否かを判断したものである。いずれも、結果が良好な場合を○、不良の場合を×で示している。   The experiment shown in FIG. 9 is an experiment conducted for the purpose of preventing the ejection speed from being lowered when ejecting small ink droplets (small balls), and therefore, the evaluation items are set to “stability”, “speed”, and “capacity”. Set. “Stability” is determined by determining whether or not there is a defective portion such as splash, twist, or penetration in the recording state of the recording medium. “Speed” is a judgment as to whether or not it is faster than a reference speed at which landing accuracy is obtained. The “capacity” is determined by determining whether the capacity is smaller than the reference capacity, that is, the capacity suitable for the small ball. In both cases, the case where the result is good is indicated by ◯, and the case where the result is defective is indicated by ×.

図9に示す実験結果からわかるように、前記3つの評価項目の全てについて○となるのは、実験No.1〜No.5の5通りの組み合わせのみであった。
No.1
Tp=0.33AL
Wp=0.11AL
Tm=0.56AL
Wm=0.56AL
Ts=0.33AL
N0.2
Tp=0.22AL
Wp=0.11AL
Tm=0.56AL
Wm=0.67AL
Ts=0.44AL
N0.3
Tp=0.22AL
Wp=0.11AL
Tm=0.56AL
Wm=0.78AL
Ts=0.33AL
N0.4
Tp=0.20AL
Wp=0.30AL
Tm=0.60AL
Wm=0.60AL
Ts=0.20AL
N0.5
Tp=0.22AL
Wp=0.44AL
Tm=0.78AL
Wm=0.67AL
Ts=0.11AL
この実験結果から、小玉に最適な駆動パルス信号は、
0.20AL≦Tp≦0.33AL、
0.11AL≦Wp≦0.44AL、
0.56AL≦Tm≦0.78AL、
0.56AL≦Wm≦0.78AL、
0.11AL≦Ts≦0.44AL、
の範囲にあった。
As can be seen from the experimental results shown in FIG. 1-No. There were only 5 combinations of 5.
No. 1
Tp = 0.33AL
Wp = 0.11AL
Tm = 0.56AL
Wm = 0.56AL
Ts = 0.33AL
N0.2
Tp = 0.22AL
Wp = 0.11AL
Tm = 0.56AL
Wm = 0.67AL
Ts = 0.44AL
N0.3
Tp = 0.22AL
Wp = 0.11AL
Tm = 0.56AL
Wm = 0.78AL
Ts = 0.33AL
N0.4
Tp = 0.20AL
Wp = 0.30AL
Tm = 0.60AL
Wm = 0.60AL
Ts = 0.20AL
N0.5
Tp = 0.22AL
Wp = 0.44AL
Tm = 0.78AL
Wm = 0.67AL
Ts = 0.11AL
From this experimental result, the optimum drive pulse signal for Kodama is
0.20AL ≦ Tp ≦ 0.33AL,
0.11AL ≦ Wp ≦ 0.44AL,
0.56AL ≦ Tm ≦ 0.78AL,
0.56AL ≦ Wm ≦ 0.78AL,
0.11AL ≦ Ts ≦ 0.44AL,
Was in the range.

さらに、No.16では、Wp,Tm,Wm,Tsは、上記範囲内にあるにもかかわらず、Tp=0.44ALで好ましい結果が得られなかった。一方、Tp=0.11ALである他の実験結果において、他の数値が上記範囲から大きくずれていることで、好ましい結果が得られなかった。このことに、さらに本発明者が実験上よく経験する許容誤差、マージン等を考慮すると、0.1AL≦Tp<0.44ALの範囲で、同等の結果が得られる。同様に他の数値でも、
0.1AL≦Tp<0.44AL、
0.1AL≦Wp≦0.5AL、
0.5AL≦Tm≦0.8AL、
0.4AL≦Wm≦0.8AL、
0.1AL≦Ts≦0.5AL、
の関係を満たすことが小玉の駆動パルス信号を形成するのに必要であることがわかった。
Furthermore, no. In No. 16, although Wp, Tm, Wm, and Ts were within the above range, a favorable result was not obtained at Tp = 0.44AL. On the other hand, in other experimental results where Tp = 0.11 AL, other numerical values deviated greatly from the above range, and thus preferable results could not be obtained. In consideration of the tolerance, margin, etc. that the inventor often experiences in this experiment, the same result can be obtained in the range of 0.1AL ≦ Tp <0.44AL. Similarly for other numbers,
0.1AL ≦ Tp <0.44AL,
0.1AL ≦ Wp ≦ 0.5AL,
0.5AL ≦ Tm ≦ 0.8AL,
0.4AL ≦ Wm ≦ 0.8AL,
0.1AL ≦ Ts ≦ 0.5AL,
It has been found that satisfying the above relationship is necessary to form a driving pulse signal for a small ball.

前記範囲を満たすように駆動パルス信号を構成することで、インク滴を小型化して吐出する場合であっても、吐出速度の低下を抑制できる。従って、小滴であっても、着弾精度(記録精度)を損なうことなく液滴制御が可能なインクジェットヘッドを実現することができる。   By configuring the drive pulse signal so as to satisfy the above range, it is possible to suppress a decrease in ejection speed even when the ink droplet is ejected in a small size. Therefore, it is possible to realize an ink jet head capable of controlling droplets without damaging landing accuracy (recording accuracy) even for small droplets.

次に、本発明者は、Tp、Tm、Ts、Wp、Wmを最適化するための別の実験として、図10に示す組み合わせについても評価を行った。図10に示す実験は、小さいインク滴(小玉)の吐出において駆動周期を短くすることを目的として行った実験であるため、評価項目を、「安定性」「濃度」の2つに設定した。   Next, the present inventor also evaluated the combination shown in FIG. 10 as another experiment for optimizing Tp, Tm, Ts, Wp, and Wm. Since the experiment shown in FIG. 10 is an experiment conducted for the purpose of shortening the driving cycle in ejecting small ink droplets (small balls), the evaluation items were set to “stability” and “density”.

「安定性」は、吐出状態におけるしぶきやインクミストの発生の有無を観察して、しぶきやインクミストが無く最も安定性の高い状態を「○」、それに比較して多少安定性は劣るが実用的には問題ないものを「△」、安定性が劣り実用的にはならないものを「×」とした。また、「濃度」は、被記録媒体上の所定面積にドットマトリックス状に吐出してその濃度を観察することで、インク滴の体積を評価した。つまりインク滴の適正な体積が連続して安定に吐出されれば、所定濃度の画像が形成される。適正な濃度の範囲にあるものを「○」、それに比較して多少濃度が薄いあるいは濃いが実用的には問題ないものを「△」、濃度が薄すぎるあるいは濃すぎる、つまりインク滴の体積が小さすぎるあるいは大きすぎるものを「×」とした。   “Stability” indicates whether there is any splash or ink mist in the ejection state, and “○” indicates the most stable state with no splash or ink mist. “△” indicates that there is no problem, and “×” indicates that the stability is poor and impractical. Further, the “density” was evaluated by evaluating the volume of the ink droplets by ejecting the ink in a dot matrix form on a predetermined area on the recording medium and observing the density. That is, if an appropriate volume of ink droplets is ejected continuously and stably, an image having a predetermined density is formed. “○” indicates that the density is within the appropriate range, and “△” indicates that the density is slightly lighter or darker than that, but there is no practical problem, and the density is too low or too high. Those which were too small or too large were marked with “x”.

この実験において、小玉の形成に最適な駆動パルス信号は、図10の欄外右に記載した番号(1)〜(6)のものであった。図10内の数値はパルス幅および間隔の実際の数値(μsec)である。この実験に用いたインクジェットヘッドは、圧力室36の容積拡大にともない、圧力室36が含まれるインク流路内のインクに発生した圧力波がそのインク流路内の長手方向を片道伝播する時間(つまりインクの圧力変動の周期の1/2)AL=4μsecである。以下にパルス幅および間隔の実際の数値(μsec)と、AL換算値を示す。   In this experiment, the driving pulse signals optimum for the formation of the small balls were those of numbers (1) to (6) described on the right side of FIG. The numerical values in FIG. 10 are actual numerical values (μsec) of the pulse width and interval. In the ink jet head used in this experiment, as the volume of the pressure chamber 36 is increased, the pressure wave generated in the ink in the ink flow path including the pressure chamber 36 propagates in one direction in the longitudinal direction in the ink flow path ( That is, 1/2 of the ink pressure fluctuation period AL = 4 μsec. The following are actual values (μsec) of pulse width and interval, and AL converted values.

(1)Tp=1.5μsec Tp=0.375AL
Wp=0.5μsec Wp=0.125AL
Tm=2.5μsec Tm=0.625AL
Wm=2.5μsec Wm=0.625AL
Ts=1.5μsec Ts=0.375AL
(2)Tp=1.5μsec Tp=0.375AL
Wp=0.5μsec Wp=0.125AL
Tm=2.5μsec Tm=0.625AL
Wm=2.7μsec Wm=0.675AL
Ts=1.5μsec Ts=0.375AL
(3)Tp=1.5μsec Tp=0.375AL
Wp=0.5μsec Wp=0.125AL
Tm=2.5μsec Tm=0.625AL
Wm=2.5μsec Wm=0.625AL
Ts=0.7μsec Ts=0.175AL
(4)Tp=1.5μsec Tp=0.375AL
Wp=0.5μsec Wp=0.125AL
Tm=2.5μsec Tm=0.625AL
Wm=2.5μsec Wm=0.625AL
Ts=1.1μsec Ts=0.275AL
(5)Tp=1.5μsec Tp=0.375AL
Wp=0.5μsec Wp=0.125AL
Tm=2.5μsec Tm=0.625AL
Wm=2.5μsec Wm=0.625AL
Ts=1.3μsec Ts=0.325AL
(6)Tp=1.7μsec Tp=0.425AL
Wp=0.5μsec Wp=0.125AL
Tm=2.5μsec Tm=0.625AL
Wm=2.5μsec Wm=0.625AL
Ts=1.5μsec Ts=0.375AL
つまり、(1)から(6)は、
1.5μsec≦Tp≦1.7μsec 0.375AL≦Tp≦0.425AL
Wp=0.5μsec Wp=0.125AL
Tm=2.5μsec Tm=0.625AL
2.5μsec≦Wm≦2.7μsec 0.625AL≦Wm≦0.675AL
0.7μsec≦Ts≦1.5μsec 0.175AL≦Ts≦0.375AL
の範囲にある。
(1) Tp = 1.5 μsec Tp = 0.375AL
Wp = 0.5μsec Wp = 0.125AL
Tm = 2.5μsec Tm = 0.625AL
Wm = 2.5μsec Wm = 0.625AL
Ts = 1.5μsec Ts = 0.375AL
(2) Tp = 1.5 μsec Tp = 0.375AL
Wp = 0.5μsec Wp = 0.125AL
Tm = 2.5μsec Tm = 0.625AL
Wm = 2.7μsec Wm = 0.675AL
Ts = 1.5μsec Ts = 0.375AL
(3) Tp = 1.5 μsec Tp = 0.375AL
Wp = 0.5μsec Wp = 0.125AL
Tm = 2.5μsec Tm = 0.625AL
Wm = 2.5μsec Wm = 0.625AL
Ts = 0.7μsec Ts = 0.175AL
(4) Tp = 1.5 μsec Tp = 0.375AL
Wp = 0.5μsec Wp = 0.125AL
Tm = 2.5μsec Tm = 0.625AL
Wm = 2.5μsec Wm = 0.625AL
Ts = 1.1μsec Ts = 0.275AL
(5) Tp = 1.5 μsec Tp = 0.375AL
Wp = 0.5μsec Wp = 0.125AL
Tm = 2.5μsec Tm = 0.625AL
Wm = 2.5μsec Wm = 0.625AL
Ts = 1.3μsec Ts = 0.325AL
(6) Tp = 1.7 μsec Tp = 0.425AL
Wp = 0.5μsec Wp = 0.125AL
Tm = 2.5μsec Tm = 0.625AL
Wm = 2.5μsec Wm = 0.625AL
Ts = 1.5μsec Ts = 0.375AL
That is, (1) to (6)
1.5 μsec ≦ Tp ≦ 1.7 μsec 0.375 AL ≦ Tp ≦ 0.425 AL
Wp = 0.5μsec Wp = 0.125AL
Tm = 2.5μsec Tm = 0.625AL
2.5 μsec ≦ Wm ≦ 2.7 μsec 0.625 AL ≦ Wm ≦ 0.675 AL
0.7 μsec ≦ Ts ≦ 1.5 μsec 0.175 AL ≦ Ts ≦ 0.375 AL
It is in the range.

これらのAL換算値は、前記図9の実験により得た範囲と一致し、前記図9の実験により得た範囲が正しいものであることを確認できた。   These AL converted values coincided with the range obtained by the experiment of FIG. 9, and it was confirmed that the range obtained by the experiment of FIG. 9 was correct.

メインパルスPmのパルス幅Tmは、図5のパルスPmと同様に、アクチュエータに印加する電圧を電圧V1から電圧V2に到達させることができる十分な時間を持っている。安定化パルスPsおよびプレパルスPpは、パルス幅Ts、Tpが短い範囲では、図5のパルスPsと同様に、電圧V1から電圧V2に到達しない、つまりアクチュエータに印加する電圧を低電圧にしている。なお、パルス幅Ts,Tpが2μsecに近い領域では、ほぼ電圧V2に到達しているが、実用上問題ない結果を得ることができている。   The pulse width Tm of the main pulse Pm has sufficient time to allow the voltage applied to the actuator to reach the voltage V2 from the voltage V1 as in the case of the pulse Pm in FIG. In the range where the pulse widths Ts and Tp are short, the stabilization pulse Ps and the pre-pulse Pp do not reach the voltage V2 from the voltage V1 as in the case of the pulse Ps in FIG. Note that, in the region where the pulse widths Ts and Tp are close to 2 μsec, the voltage V2 is almost reached, but a practically satisfactory result can be obtained.

また、この図10の実験では、図9の実験でのTp<0.44ALを超えるTpが1.9μsec(0.475AL)においても良好な結果を得ることができた。これは、0.3μsec<Wp<0.9μsec(0.125AL<Wp<0.225AL)という図9の実験でのWpの範囲に対し低い範囲とTpとの組み合わせによるものと考えられる。   Further, in the experiment of FIG. 10, good results could be obtained even when Tp exceeding Tp <0.44AL in the experiment of FIG. 9 was 1.9 μsec (0.475AL). This is considered to be due to a combination of a low range and Tp with respect to the range of Wp in the experiment of FIG. 9 of 0.3 μsec <Wp <0.9 μsec (0.125AL <Wp <0.225AL).

つまり、図10の実験の結果、マージン等も考慮して実用に適した範囲は以下のとおりであった。   That is, as a result of the experiment of FIG. 10, the range suitable for practical use in consideration of the margin and the like was as follows.

1μsec<Tp<2μsec 0.25AL<Tp<0.50AL
0.3μsec≦Wp<1μsec 0.08AL≦Wp<0.25AL
2μsec<Tm<3.2μsec 0.50AL<Tm<0.80AL
2μsec<Wm<3.2μsec 0.50AL<Wm<0.80AL
0.7μsec≦Ts<2μsec 0.18AL<Ts<0.50AL
上記駆動パルス信号において、プレパルスPpとメインパルスPmとの組み合わせのみで吐出したときのインク滴の体積は、2pl(ピコリットル)であるが、その後に安定化パルスPsを追加した場合のインク滴の体積は、1.5plとなり、インク滴を小型化することができた。しかも、上記実験から明らかなように、各吐出の後のインクの残留振動を抑えて所定面積に連続して安定に吐出することができた。
1 μsec <Tp <2 μsec 0.25AL <Tp <0.50AL
0.3 μsec ≦ Wp <1 μsec 0.08AL ≦ Wp <0.25AL
2 μsec <Tm <3.2 μsec 0.50AL <Tm <0.80AL
2μsec <Wm <3.2μsec 0.50AL <Wm <0.80AL
0.7 μsec ≦ Ts <2 μsec 0.18AL <Ts <0.50AL
In the drive pulse signal, the volume of the ink droplet when ejected by only the combination of the pre-pulse Pp and the main pulse Pm is 2 pl (picoliter), but the ink droplet when the stabilization pulse Ps is added thereafter is used. The volume was 1.5 pl, and the ink droplets could be miniaturized. In addition, as apparent from the above-described experiment, the residual vibration of the ink after each ejection can be suppressed and the ink can be ejected continuously and stably over a predetermined area.

本発明のインク滴吐出装置に適用されるインクジェットヘッドの斜視図である。It is a perspective view of the inkjet head applied to the ink droplet ejection apparatus of the present invention. インクジェットヘッドの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of an inkjet head. キャビティユニットの拡大分解斜視図である。It is an expansion disassembled perspective view of a cavity unit. 図1のIV−IV線矢視拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1. 図1のV−V線矢視拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along line VV in FIG. 1. 制御装置のブロック図である。It is a block diagram of a control apparatus. (a)及び(b)は駆動パルスにおけるパルス幅と電圧との関係を示す模式図である。(A) And (b) is a schematic diagram which shows the relationship between the pulse width and voltage in a drive pulse. 駆動パルス信号を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a drive pulse signal. 駆動パルス信号を最適化する実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result which optimizes a drive pulse signal. 駆動パルス信号を最適化するの別の実験結果を示す図である。It is a figure which shows another experimental result of optimizing a drive pulse signal.

符号の説明Explanation of symbols

1 キャビティユニット
2 圧電アクチュエータ
3 フレキシブルフラットケーブル
4 ノズル
7 共通インク室
36 圧力室
41〜43 圧電シート
44 個別電極
46 コモン電極
48 表面電極
50 LSIチップ
100 インクジェットプリンタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cavity unit 2 Piezoelectric actuator 3 Flexible flat cable 4 Nozzle 7 Common ink chamber 36 Pressure chamber 41-43 Piezoelectric sheet 44 Individual electrode 46 Common electrode 48 Surface electrode 50 LSI chip 100 Inkjet printer

Claims (10)

インクが充填された圧力室の容積を変化させるアクチュエータに、駆動パルス信号を印加することにより、インク滴を被記録媒体に吐出させるインク滴吐出装置において、
1つのドットを形成するための駆動パルス信号は、インクを吐出するメインパルスと、メインパルスの前に出力するプレパルスと、メインパルスの後に出力する安定化パルスとを有し、
メインパルスを、前記圧力室の容積変化にともない前記圧力室が含まれるインク流路内のインクに発生した圧力波がそのインク流路内の長手方向を片道伝播する時間ALに対してずれたパルス幅に設定して出力し、プレパルスをインク滴を吐出させるには至らないように出力し、安定化パルスを、前記メインパルスによって吐出しはじめたインク滴の一部を引き戻すように出力することを特徴とするインク滴吐出装置。
In an ink droplet ejection apparatus that ejects ink droplets onto a recording medium by applying a drive pulse signal to an actuator that changes the volume of a pressure chamber filled with ink,
The drive pulse signal for forming one dot has a main pulse for ejecting ink, a pre-pulse output before the main pulse, and a stabilization pulse output after the main pulse,
A pulse in which the main pulse is shifted with respect to the time AL in which the pressure wave generated in the ink in the ink flow path including the pressure chamber propagates in one direction in the longitudinal direction in the ink flow path as the volume of the pressure chamber changes. The width is set and output, the pre-pulse is output so as not to eject the ink droplet, and the stabilization pulse is output so as to pull back a part of the ink droplet started to be ejected by the main pulse. Ink droplet ejection apparatus characterized by the above.
前記プレパルスは、圧力室の容積を拡大しその後縮小することでその圧力室内のインクに振動を与えるパルスであり、
前記メインパルスは、前記プレパルスから間隔をおいて前記圧力室の容積を拡大しその後縮小することでその圧力室内のインクを吐出するパルスであり、
前記安定化パルスは、メインパルスから間隔を置き、そのメインパルスによって吐出しはじめたインクが前記ノズルから離れる前のタイミングで前記圧力室の容積を拡大しその後縮小することでそのインクの一部を前記ノズル側に引き戻しかつ前記圧力室内のインクの残留振動を抑えるパルスであることを特徴とする請求項1に記載のインク滴吐出装置。
The pre-pulse is a pulse that vibrates the ink in the pressure chamber by expanding the volume of the pressure chamber and then reducing the volume.
The main pulse is a pulse for discharging ink in the pressure chamber by expanding the volume of the pressure chamber at an interval from the pre-pulse and then reducing the volume.
The stabilizing pulse is spaced from the main pulse, and the volume of the pressure chamber is enlarged at a timing before the ink started to be ejected by the main pulse leaves the nozzle, and then a part of the ink is reduced. 2. The ink droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein the ink droplet ejection device pulls back toward the nozzle and suppresses residual vibration of ink in the pressure chamber.
前記メインパルスは、前記アクチュエータの駆動に設定された2つの電圧値のうちの、前記アクチュエータに印加する電圧が一方の電圧値から他方の電圧値に到達するのに十分なパルス幅が設定されたパルスであり、前記安定化パルスは、前記電圧が一方の電圧値から他方の電圧値に到達しないようにパルス幅が短く設定されたパルスであることを特徴とする請求項1または2に記載のインク滴吐出装置。   Of the two voltage values set for driving the actuator, the main pulse has a pulse width sufficient for the voltage applied to the actuator to reach from one voltage value to the other voltage value. 3. The pulse according to claim 1, wherein the stabilization pulse is a pulse whose pulse width is set short so that the voltage does not reach from one voltage value to the other voltage value. 4. Ink droplet ejection device. 前記安定化パルスのパルス幅および前記メインパルスと安定化パルスとの間のパルス間隔は、前記片道伝播時間ALに対して、それぞれ1AL未満であることを特徴とする請求項3に記載のインク滴吐出装置。   The ink droplet according to claim 3, wherein a pulse width of the stabilization pulse and a pulse interval between the main pulse and the stabilization pulse are each less than 1 AL with respect to the one-way propagation time AL. Discharge device. 前記プレパルスとメインパルスと安定化パルスのパルス幅およびそれらの間のパルス間隔は、前記片道伝播時間ALに対して、それぞれ1AL未満であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のインク滴吐出装置。   5. The pulse width of the pre-pulse, the main pulse, and the stabilization pulse, and the pulse interval therebetween are respectively less than 1 AL with respect to the one-way propagation time AL. Ink droplet ejection device. 前記プレパルスのパルス幅Tp、前記メインパルスのパルス幅Tm、前記安定化パルスのパルス幅Ts、前記プレパルスの終端と前記メインパルスの始端との間隔Wp、及び前記メインパルスの終端と前記安定化パルスの始端との間隔Wmがそれぞれ、前記片道伝播時間ALに対して、
0.1AL≦Tp<0.44AL、0.1AL≦Wp≦0.5AL、
0.5AL≦Tm≦0.8AL、 0.4AL≦Wm≦0.8AL、
0.1AL≦Ts≦0.5AL、
の関係を満たしていることを特徴とする請求項1に記載のインク滴吐出装置。
The pulse width Tp of the prepulse, the pulse width Tm of the main pulse, the pulse width Ts of the stabilization pulse, the interval Wp between the end of the prepulse and the start of the main pulse, and the end of the main pulse and the stabilization pulse The distance Wm from the beginning of each is one-way propagation time AL,
0.1AL ≦ Tp <0.44AL, 0.1AL ≦ Wp ≦ 0.5AL,
0.5AL ≦ Tm ≦ 0.8AL, 0.4AL ≦ Wm ≦ 0.8AL,
0.1AL ≦ Ts ≦ 0.5AL,
The ink droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein the relationship is satisfied.
前記プレパルスのパルス幅Tp、前記メインパルスのパルス幅Tm、前記安定化パルスのパルス幅Ts、前記プレパルスの終端と前記メインパルスの始端との間隔Wp、及び前記メインパルスの終端と前記安定化パルスの始端との間隔Wmがそれぞれ、前記片道伝播時間ALに対して、
0.20AL≦Tp≦0.33AL、0.11AL≦Wp≦0.44AL、
0.56AL≦Tm≦0.78AL、0.56AL≦Wm≦0.78AL、
0.11AL≦Ts≦0.44AL、
の関係を満たしていることを特徴とする請求項1に記載のインク滴吐出装置。
The pulse width Tp of the prepulse, the pulse width Tm of the main pulse, the pulse width Ts of the stabilization pulse, the interval Wp between the end of the prepulse and the start of the main pulse, and the end of the main pulse and the stabilization pulse The distance Wm from the beginning of each is one-way propagation time AL,
0.20AL ≦ Tp ≦ 0.33AL, 0.11AL ≦ Wp ≦ 0.44AL,
0.56AL ≦ Tm ≦ 0.78AL, 0.56AL ≦ Wm ≦ 0.78AL,
0.11AL ≦ Ts ≦ 0.44AL,
The ink droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein the relationship is satisfied.
前記プレパルスのパルス幅Tp、前記メインパルスのパルス幅Tm、前記安定化パルスのパルス幅Ts、前記プレパルスの終端と前記メインパルスの始端との間隔Wp、及び前記メインパルスの終端と前記安定化パルスの始端との間隔Wmがそれぞれ、前記片道伝播時間ALに対して、
0.25AL<Tp<0.50AL、0.08AL≦Wp<0.25AL、
0.50AL<Tm<0.80AL、0.50AL<Wm<0.80AL、
0.18AL<Ts<0.50AL、
の関係を満たしていることを特徴とする請求項2に記載のインク滴吐出装置。
The pulse width Tp of the prepulse, the pulse width Tm of the main pulse, the pulse width Ts of the stabilization pulse, the interval Wp between the end of the prepulse and the start of the main pulse, and the end of the main pulse and the stabilization pulse The distance Wm from the beginning of each is one-way propagation time AL,
0.25AL <Tp <0.50AL, 0.08AL ≦ Wp <0.25AL,
0.50AL <Tm <0.80AL, 0.50AL <Wm <0.80AL,
0.18AL <Ts <0.50AL,
The ink droplet ejection apparatus according to claim 2, wherein the relationship is satisfied.
前記プレパルスのパルス幅Tp、前記メインパルスのパルス幅Tm、前記安定化パルスのパルス幅Ts、前記プレパルスの終端と前記メインパルスの始端との間隔Wp、及び前記メインパルスの終端と前記安定化パルスの始端との間隔Wmがそれぞれ、前記片道伝播時間ALに対して、
0.375AL≦Tp≦0.425AL、 Wp=0.125AL、
Tm=0.625AL、0.625AL≦Wm≦0.675AL、
0.175AL≦Ts≦0.375AL、
の関係を満たしていることを特徴とする請求項1または2に記載のインク滴吐出装置。
The pulse width Tp of the prepulse, the pulse width Tm of the main pulse, the pulse width Ts of the stabilization pulse, the interval Wp between the end of the prepulse and the start of the main pulse, and the end of the main pulse and the stabilization pulse The distance Wm from the beginning of each is one-way propagation time AL,
0.375AL ≦ Tp ≦ 0.425AL, Wp = 0.125AL,
Tm = 0.625AL, 0.625AL ≦ Wm ≦ 0.675AL,
0.175AL ≦ Ts ≦ 0.375AL,
The ink droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein the relationship is satisfied.
前記アクチュエータは、電圧の印加により前記圧力室に対して変位する圧電素子であることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のインク滴吐出装置。   The ink droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein the actuator is a piezoelectric element that is displaced with respect to the pressure chamber by application of a voltage.
JP2006115419A 2005-04-26 2006-04-19 Ink droplet ejection device Pending JP2007190901A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006115419A JP2007190901A (en) 2005-04-26 2006-04-19 Ink droplet ejection device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005128107 2005-04-26
JP2005365874 2005-12-20
JP2006115419A JP2007190901A (en) 2005-04-26 2006-04-19 Ink droplet ejection device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007190901A true JP2007190901A (en) 2007-08-02

Family

ID=38446947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006115419A Pending JP2007190901A (en) 2005-04-26 2006-04-19 Ink droplet ejection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007190901A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011245822A (en) * 2010-05-31 2011-12-08 Konica Minolta Ij Technologies Inc Inkjet recording apparatus
WO2013146092A1 (en) * 2012-03-27 2013-10-03 京セラ株式会社 Method for driving liquid-discharging head and recording device
JP2014188979A (en) * 2013-03-28 2014-10-06 Brother Ind Ltd Nozzle determination method and inkjet printer
JP2015051585A (en) * 2013-09-06 2015-03-19 株式会社東芝 Inkjet head driving device and inkjet head driving method
JP2017100321A (en) * 2015-11-30 2017-06-08 ブラザー工業株式会社 Image processing apparatus, and computer program

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59143625A (en) * 1983-02-07 1984-08-17 Japan Steel Works Ltd:The Control method of extremely low temperature plasticizing of injection molding machine
JPH05338148A (en) * 1992-06-11 1993-12-21 Seiko Epson Corp Driving method of ink jet head
JPH05338165A (en) * 1992-06-05 1993-12-21 Ricoh Co Ltd Method for driving liquid jet recording head
JP2003320667A (en) * 2002-05-08 2003-11-11 Canon Inc Ink jet recorder, ink jet recording method, driving method for ink jet recording head
JP2004154962A (en) * 2002-11-05 2004-06-03 Brother Ind Ltd Liquid drop ejector

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59143625A (en) * 1983-02-07 1984-08-17 Japan Steel Works Ltd:The Control method of extremely low temperature plasticizing of injection molding machine
JPH05338165A (en) * 1992-06-05 1993-12-21 Ricoh Co Ltd Method for driving liquid jet recording head
JPH05338148A (en) * 1992-06-11 1993-12-21 Seiko Epson Corp Driving method of ink jet head
JP2003320667A (en) * 2002-05-08 2003-11-11 Canon Inc Ink jet recorder, ink jet recording method, driving method for ink jet recording head
JP2004154962A (en) * 2002-11-05 2004-06-03 Brother Ind Ltd Liquid drop ejector

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011245822A (en) * 2010-05-31 2011-12-08 Konica Minolta Ij Technologies Inc Inkjet recording apparatus
WO2013146092A1 (en) * 2012-03-27 2013-10-03 京セラ株式会社 Method for driving liquid-discharging head and recording device
JP2014188979A (en) * 2013-03-28 2014-10-06 Brother Ind Ltd Nozzle determination method and inkjet printer
JP2015051585A (en) * 2013-09-06 2015-03-19 株式会社東芝 Inkjet head driving device and inkjet head driving method
JP2017100321A (en) * 2015-11-30 2017-06-08 ブラザー工業株式会社 Image processing apparatus, and computer program

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4664092B2 (en) Inkjet printhead driving method
JP3818065B2 (en) Ink ejection device drive device
JP5056326B2 (en) Inkjet printer
JPH0640031A (en) Driving method of ink-jet printing head
JP4793563B2 (en) Ink droplet ejection device
JP2002137390A (en) Ink jet imaging apparatus and ink jet imaging method
JP2007190901A (en) Ink droplet ejection device
JP4671029B2 (en) Ink droplet ejection device
JP4966084B2 (en) Ink jet head driving method, ink jet head, and ink jet recording apparatus
JP4491907B2 (en) Ink droplet ejection method, control device therefor, and storage medium
JP2002321360A (en) Ink ejection device
JP2007223310A (en) Ink-droplet jetting apparatus
JP2006305768A (en) Ink droplet jet device
US7600838B2 (en) Ink-droplet jetting apparatus
JP2006110857A (en) Ink droplet jet device
JP2006231546A (en) Ink droplet ejecting apparatus
JP4763418B2 (en) Ink jet head driving method, ink jet head, and ink jet recording apparatus
US7604313B2 (en) Ink-droplet ejecting apparatus
JP4730516B2 (en) Ink droplet ejection apparatus and ink droplet ejection method
JP4432201B2 (en) Ink ejection apparatus driving method, control apparatus, and storage medium
JP2006056241A (en) Method and unit for jetting ink droplet
JP5296756B2 (en) Inkjet head driving apparatus and driving method
JPH04339660A (en) Method for driving liquid jet recording head
JP2007320061A (en) Liquid droplet discharging apparatus
JP2005074651A (en) Ink jet recorder

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20090324

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Effective date: 20110701

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110713

A521 Written amendment

Effective date: 20110906

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20120229

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120711