JP3362732B2 - Inkjet head driving method - Google Patents

Inkjet head driving method

Info

Publication number
JP3362732B2
JP3362732B2 JP2001143183A JP2001143183A JP3362732B2 JP 3362732 B2 JP3362732 B2 JP 3362732B2 JP 2001143183 A JP2001143183 A JP 2001143183A JP 2001143183 A JP2001143183 A JP 2001143183A JP 3362732 B2 JP3362732 B2 JP 3362732B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
pressure chamber
time
meniscus
nozzle
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001143183A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001353872A (en
Inventor
強 北原
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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 Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2001143183A priority Critical patent/JP3362732B2/en
Publication of JP2001353872A publication Critical patent/JP2001353872A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3362732B2 publication Critical patent/JP3362732B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • 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
    • B41J2002/14338Multiple pressure elements per ink chamber

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明はインク滴を飛翔させ記録
紙等の媒体上にインク像を形成するインクジェット方式
の記録装置に関し、さらに詳細には、オンデマンドイン
クジェットヘッドとその駆動方法に関する。 【0002】 【従来の技術】従来のインクジェットヘッドは、1つの
ノズルに対し1つのインク加圧室を持ち、そのインク加
圧室を加圧することによりインクを噴射させている。し
かし記録速度の高速化が望まれる今日、前記ヘッド構成
ではインク噴射繰り返し周波数に限界が生じている。そ
こで1つのノズルに対し2つの圧力室および圧力手段を
設け高速応答を可能とする特開平2−162048号、
特開平3−43253号、特開平2−303845号が
開示されている。具体的には、 (従来例1)特開平2−162048号は、図15に示
すように圧力室200を互いに連通する第1の圧力室2
01及び第2の圧力室202に分割する。これら2つの
圧力室201、202の圧電素子203、204を遅延
時間を付与して駆動することにより、インク供給能力を
高めメニスカスの後退をおさえ、より高い周波数でイン
ク滴の噴射を可能とするものである。 【0003】(従来例2)特開平3−43253号は、
図16に示すように1つのノズル205に対して各々別
個に加圧することのできる2つの圧力室206、207
を有する。これら2つの圧力室を時間差を持たせて加圧
することにより、低電圧での駆動が可能であり、且つイ
ンク滴吐出の限界繰り返し周波数を高めるものである。 【0004】(従来例3)特開平2−303845号
は、図17に示すように圧力室208を加圧する為の第
1のエネルギー発生手段209と、圧力室208を経ず
にノズル210に通じる副流路211と、副流路211
の内部を加圧するための第2のエネルギー発生手段21
2を有している。そのためインク滴噴射後のメニスカス
の初期位置への復帰が速く、より周波数特性のよい高速
記録を可能とするものである。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のインク
ジェットヘッドはいずれにおいても、1つのノズルにつ
いて2つの圧力発生手段を有することにより、高周波数
でインク滴を吐出させることのみに着目した構成が開示
されている。 【0006】一方、このようなインクジェットヘッド
は、圧力室で加圧したインクをノズルからインク滴とし
て記録用紙に吐出させて印刷を行う関係上、ノズル開口
からの溶媒の蒸発に起因するインク粘度の上昇や、イン
クの固化、塵埃の付着、さらには気泡の混入などによ
り、吐出周波数の低下や、ノズル開口の目詰まり、吐出
するインク滴に飛行曲がり等が発生し、印刷不良を起こ
すという問題があった。 【0007】つまり、上記従来技術に記載されたインク
ジェットヘッドのように高周波数のインク滴吐出を実現
させるためには、印字待機中においてノズル内のメニス
カスを形成するインクの増粘を防止する対策が必要とな
る。 【0008】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところは、圧力室を2つ
有することにより得られる、高周波数でインク滴を吐出
できる特性を長期で維持することができるインクジェッ
トヘッドを提供することである。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッド駆動方法は、インクタンクのインクが供給される
第1の圧力室と、第1の圧力室と連通する第2の圧力室
と、第2の圧力室と連通するノズルとを有し、第1の圧
力室には複数の第2の圧力室が共通に連通されており、
第1の圧力室には第1の圧力発生手段、第2の圧力室に
は第2の圧力発生手段を具備したインクジェットヘッド
の駆動方法であって、ノズルからインク滴を吐出するタ
イミングにおいては、第1、第2の圧力発生手段を同時
に駆動させ、ノズルからインク滴を吐出するタイミング
外においては、第1の圧力発生手段のみを駆動させノズ
ル内のメニスカスを吐出しない程度に振動させることを
特徴とする。 【0010】 【0011】 【実施例】図1は、本発明のインクジェットヘッドの第
1実施例の斜視図である。このインクジェットヘッド
は、複数のノズル2(図1では5つ)を有している。図
1のヘッドは、エッチング技術や、薄板を複数枚積層す
る方法や、プラスチックの射出成型によりインク流路と
なる凹凸面を設けた基盤1と圧力板3を積層して接合す
ることにより、インク流路を形成している。圧力板3の
片面には、共通電極4がメッキあるいはスパッタリング
により形成されている。共通電極4の上面には、1つの
第1の圧電素子(以降PZTという)6と各ノズルに対
応した複数の第2のPZT5が電気導電性を有するよう
に接着されている。第1のPZT6と第2のPZT5の
両面には電極が設けられており、図示しない信号線によ
り図示しない駆動回路と接続している。第1の圧力発生
手段は第1のPZT6と圧力板3とにより構成されてお
り、第2の圧力発生手段は、第2のPZT5と圧力板3
とにより構成されている。インクは、図示しないインク
タンクからチューブ7を介して供給され、インクタンク
からノズル2までのインク流路の内部を充満している。 【0012】図2は、図1のインクジェットヘッドの平
面図であり、図3は、A−A´断面図である。以下図2
と図3を用いてインク流路構造を説明する。 【0013】9は、すべてのノズルに共通な第1の圧力
室であり、第1の圧力室9に対応する位置に第1のPZ
T6が配設されている。第1の圧力室9には、隔壁10
により隔てられた複数の第2の圧力室8が連通してい
る。第2の圧力室8に対応する位置に第2のPZT5が
それぞれ配設されている。ノズル2は、第2の圧力室8
からテーパ状に断面形状が狭くなるように形成されてい
る。14は、供給口であり第1の圧力室9及び第2の圧
力室8の体積変化により発生したインクタンク方向への
インクの流れをおさえる役割を果たす。11は、パイプ
でありチューブ7と接合される。パイプ11の内部に
は、導入路12が形成されていて、インクタンクからの
インクをインクジェットヘッドの内部に導く役割を果た
す。ここで、インクタンクから導入路12に至るインク
流路の音響インピーダンス、すなわち流路抵抗とイナー
タンスは、インク滴の吐出特性に影響を与えないように
極力小さく設定されている。また、圧力板3と第1のP
ZT6及び第2のPZT5は、変形の振幅が大きく且つ
合成コンプライアンスが大きくなるような組み合わせを
選定して採用している。本実施例では圧力発生手段とし
てPZTを使用したが、他の実施例としてボイスコイル
や気泡の膨張運動を利用することも可能である。 【0014】図4は、本発明のインクジェットヘッドの
第1実施例の駆動方法を説明する駆動波形図、図5
(a)〜(c)は吐出動作を説明する図、図6(a)〜
(c)は非吐出動作を説明する図である。 【0015】図4において、V1は第1のPZT6に印
加される駆動波形を表し、V2は第2のPZT5に印加
される駆動波形を表している。さらに、時間t1から時
間t4は、インク滴を吐出する場合の駆動波形であり、
時間t5から時間t8は、非吐出の場合に使用する駆動
波形である。以下第1実施例の吐出及び非吐出動作を説
明する。 【0016】(第1実施例における吐出動作)t1以前
の初期状態時、第1のPZT6と第2のPZT5には電
圧15、16がそれぞれ印加されている。この時、第1
のPZT6と第2のPZT5は縮小状態に変形してい
る。そのため、圧力板3は、曲げ応力の作用により第1
圧力室9及び第2の圧力室8の体積を減ずる方向に橈み
変形して静止している。 【0017】しかし、図5(a)に示す時間t1から時
間t2の過程では、徐々に第1及び第2のPZTへの印
加電圧が減少するため、第1のPZT6は、矢印22の
方向に、また第2のPZT5は矢印21の方向に変形す
る。すなわち、第1の圧力室9と第2の圧力室8は拡大
変形する。この変形により、第1の圧力室9と第2の圧
力室8の内部のインクには流れが発生する。供給口14
と第1の圧力室9においては矢印26、25方向にイン
クが流れ、ノズル2と第2の圧力室8においては矢印2
3、24方向のインクの流れが発生する。特にノズル2
においては、大きく引き込まれたメニスカス36が形成
される。 【0018】図5(b)に示す時間t2から時間t3の
過程では、第1のPZT6と第2のPZT5への印加電
圧はゼロでありPZTの運動は停止する。しかし、供給
口14と第1の圧力室9と第2の圧力室8の内部のイン
クは、慣性による矢印27〜30の方向に流れが生じ
る。この流れによりノズル2におけるメニスカスは37
のように縮小する。矢印27〜30の方向の流れが発生
する理由は、時間t1から時間t2においてメニスカス
36が引き込まれた結果、時間t2において矢印23、
24方向のインクの運動エネルギーが矢印25、26方
向のインクの運動エネルギーよりも小さくなったためで
ある。 【0019】図5(c)に示す時間t3からt4の過程
では、再び第1のPZT6と第2のPZT5へ電圧の印
加が開始される。それに伴い第1のPZT6と第2のP
ZT5は、矢印32、31の方向に橈み変形を開始す
る。すなわち、第1の圧力室9と第2の圧力室8は縮小
変形する。その結果第1の圧力室9と第2の圧力室8の
内部では、前記慣性による矢印27〜30方向の流れと
足し合わされた矢印33、34、35方向の流れが発生
する。特に矢印33の流れは高速のためインクはノズル
からインク柱38となり押し出され、最終的にはインク
滴となり飛翔する。また、供給口14へ向かう矢印35
の流れは、矢印33の流れと比較して十分に小さくな
る。 【0020】(第1実施例における非吐出動作)t5以
前の状態時は、吐出動作の初期状態と同様、第1圧力室
9及び第2の圧力室8は第1のPZT6及び第2のPZ
T5により体積を減ずる方向に橈み変形して静止してい
る。 【0021】図6(a)に示す時間t5から時間t6の
過程をでは、徐々に第1のPZT6への印加電圧が減少
するため、第1のPZT6は矢印39の方向に変形し、
第1の圧力室9の体積を拡大する。しかし、第2のPZ
T5には、印加電圧の変化がないために体積変化は生じ
ない。第1の圧力室9の体積だけが拡大変形することに
より、第1の圧力室9と第2の圧力室8の内部のインク
には図5(a)の矢印23〜26の流れよりも小さな矢
印40、41方向の流れが発生する。また、ノズル2に
おけるメニスカスは46のように引き込まれる。 【0022】図6(b)に示す時間t6から時間t7の
過程では、第1のPZT6への印加電圧がゼロとなり、
第1のPZT6の運動は停止する。しかし、供給口14
と第1の圧力室9と第2の圧力室8の内部のインクは慣
性により矢印42の方向に流れが生じる。この矢印42
方向の流れも図5(b)の矢印27〜30方向の流れよ
りも小さい流れである。矢印42方向の流れによりノズ
ル2のメニスカスは元の位置47に復帰する。 【0023】図6(c)に示す時間t7から時間t8の
過程では、再び第1のPZT6へ電圧の印加が開始され
る。それに伴い第1のPZT6は矢印43の方向に橈み
変形を開始し、第1の圧力室の体積は縮小変形する。そ
の結果、第2の圧力室8の内部には矢印44方向の流れ
が発生する。また、第1の圧力室9と供給路14の内部
には矢印45方向のインクの流れが発生する。しかし、
矢印44の方向のインクの流れ速度は小さいため、イン
クはノズル2から48に示す程度突出するがインクの表
面張力に打ち勝ってインク滴として飛翔することはな
く、メニスカス表面を微小振動させる。 【0024】以上説明したように、第1のPZT6には
インクを吐出する場合も吐出しない場合においても、駆
動波形V1の様な周期的な駆動波形が印加されノズル内
のメニスカスを微小振動させる。この微小振動はノズル
内に形成されたメニスカス表面のインクを攪拌させる効
果を有する。 【0025】また、第2のPZT5には、インク滴を吐
出したい場合のみ駆動波形V1の駆動タイミングにあわ
せて駆動を行なうように構成されている。 【0026】なお図4には、駆動波形V1、V2は、時
間t1、t2、t3、t4において同時に変化を開始す
るように示されているが、必ずしも完全に一致する必要
はない。さらに、駆動波形として台形波を採用している
が、矩形波、正弦波、指数関数波や、これらの波形の組
み合わせによる波形を用いることも可能である。 【0027】図7は、第1の駆動方法でインクジェット
ヘッドを駆動させた場合のメニスカスの変位量(体積)
の時間変化を表したグラフである。ここで、W1は吐出
動作時、W2は非吐出動作時のメニスカスの時間変化を
表している。図7の時間t1、t2、t3、t4は、図
4における時間t1、t2、t3、t4またはt5、t
6、t7、t8にそれぞれ対応している。前述の動作説
明と重複するが、まずW1について説明する。 【0028】時間t1から時間t2にかけてメニスカス
が引き込まれる。メニスカスの最大引き込み量50は、
メニスカス36の最大体積を表している。時間t2から
時間t3にかけてメニスカス37は縮小を続ける。縮小
速度が徐々に減少しているのは流路抵抗が作用して流速
が減衰している為である。時間t3から時間t4にかけ
て、インク柱が形成される。時間t4において、メニス
カス変位量の不連続点が存在する。これは、インク柱が
ノズル2から離れてインク滴として飛行を開始したこと
を表している。49はインク滴の体積を表している。時
間t4以降メニスカスは僅かに振動しながら元の位置に
静定する。本実施例のインクジェットヘッドは、時間t
4から静定までの時間が短く周波数応答性が良好であ
る。 【0029】次にW2について説明する。時間t1から
時間t2においてメニスカスは引き込まれる。時間t2
から時間t3において、第1の圧力板6の運動が停止す
るが、インクの慣性力によりメニスカスが縮小する方向
にインクの流れが発生する。但し、このメニスカスの縮
小速度はW1に示したメニスカスの縮小速度よりも小さ
い。その理由は、時間t2におけるメニスカス46の引
き込み量がメニスカス36の引き込み量よりも小さいた
め、ノズル2におけるイナータンスの減少量がW2の方
が小さいからである。すなわち、矢印41の方向の流れ
の運動エネルギーと矢印40の方向の流れの運動エネル
ギーの差が小さいために、矢印42の流れが小さくなっ
た為である。従って、時間t3では、メニスカスが完全
に戻りきらない。時間t3から時間t4において、メニ
スカスはノズル2の外側に押し出されるが、インクの表
面張力の作用によりインク滴として吐出することなく時
間t4以降に徐々に振動が減衰して静定する。 【0030】図8は、本発明のインクジェットヘッドの
第2実施例の駆動方法を説明する駆動波形図、図9
(a)〜(c)は吐出動作を説明する図、図10(a)
〜(c)は非吐出動作の1つを説明する図、図11
(a)〜(c)は別の非吐出動作を説明する図である。 【0031】図8において、V3は、第1のPZT6に
印加される駆動波形である。波形V4は、吐出動作時に
第2のPZT5に印加される駆動波形である。波形V5
は、非吐出動作時に第2のPZT5に印加される駆動波
形であり、波形V6は、別の非吐出動作時に第2のPZ
T5に印加される駆動波形である。以下第2実施例の吐
出及び非吐出動作を説明する。 【0032】(第2実施例における吐出動作)t1以前
の初期状態時、第1のPZT6には電圧52が印加され
ている。この時、第1のPZT6は縮小状態に変形して
いる。そのため、圧力板3は、曲げ応力の作用により第
1の圧力室9の体積を減ずる方向に橈み変形して静止し
ている。 【0033】しかし、図9(a)に示す時間t1から時
間t2の過程では、徐々に第1のPZT6への印加電圧
が減少するため、第1のPZT6は、矢印55の方向に
変形する。すなわち第1の圧力室9は拡大変形する。し
かし、第2のPZT5には、印加電圧の変化がないため
変形は発生しない。第1の圧力室9の体積変化により、
第1の圧力室9と第2の圧力室8の内部のインクには、
矢印56〜59方向の流れが発生する。それと同時にノ
ズル2の内部にメニスカス69が引き込まれる。 【0034】図9(b)に示す時間t2から時間t3の
過程では、第1のPZT6への印加電圧がゼロになり、
第1のPZT6の運動は停止する。しかし、供給口14
と第1の圧力室9と第2の圧力室8の内部のインクは慣
性により矢印60〜63の方向の流れが生じる。この流
れによりノズル2におけるメニスカスは70のように縮
小する。 【0035】図9(c)に示す時間t3から時間t4の
過程では、第1のPZT6と第2のPZT5へ電圧の印
加が開始される。それに伴い第1のPZT6と第2のP
ZT5は矢印65、64の方向に橈み変形を開始し、第
1の圧力室9と第2の圧力室8の体積は縮小変形する。
その結果第1の圧力室9と第2の圧力室8の内部では、
前記慣性による矢印60〜63の方向の流れと足し合わ
された矢印66、67、68の方向の流れが発生する。
特に矢印66の流れは高速のため、インクはノズルから
インク柱71となり押し出され、最終的にはインク滴と
なり飛翔する。また、供給口14へ向かう矢印68の流
れは、矢印66の流れと比較して十分に小さくなる。 【0036】(第2実施例における非吐出動作)図8の
波形V3とV5を用いて第2実施例の非吐出動作過程を
説明する。 【0037】時間t1から時間t3の駆動波形は吐出動
作時と同じであり、インクの流れは図9(a)、(b)
に示したものと同様になる。それを再度図10(a)、
(b)に示してある。 【0038】図10(c)に示す時間t3から時間t4
の過程では、第1のPZT6へ電圧の印加が開始され
る。それに伴い、第1のPZT6は矢印74の方向に橈
み変形を開始し、第1の圧力室の体積を縮小変形する。
しかし、第2のPZT5には電圧は印加されないため第
2の圧力室の体積は変化しない。その結果、第1の圧力
室9と第2の圧力室8の内部には慣性により生じた矢印
60〜63の方向の流れと足し合わせた矢印72の方向
の流れが発生する。インクはノズル2から73に示す程
度突出するがインクの表面張力に打ち勝ってインク滴と
して飛翔することはなく、メニスカス表面を微小振動さ
せる。この微小振動はノズル内に形成されたメニスカス
表面のインクを攪拌させる効果を有する。 【0039】以上説明したように、第1のPZT6には
インクを吐出する場合も吐出しない場合においても、駆
動波形V1の様な周期的な駆動波形が印加されノズル内
のメニスカスを微小振動させる構成となっている。 【0040】(第2実施例における別の非吐出動作)図
8の波形V3とV6を用いて別の非吐出動作過程を説明
する。 【0041】t1以前の初期状態時、第1のPZT6に
は電圧52が印加され、第2のPZT5には電圧は印加
されていないため第1の圧力室の体積は縮小状態に、第
2の圧力室の体積は拡大状態に変形して静止している。 【0042】図11(a)に示す時間t1から時間t2
の過程では、徐々に第1のPZT6に印加されていた電
圧が減少し、それとは逆に第2のPZT5に電圧が印加
される。したがって、第1の圧力室9は縮小状態から拡
大変形し、第2の圧力室8は拡大状態から縮小変形す
る。そのため、発生するインクの流れは、第1の圧力室
9の内部における矢印77、78の方向の流れだけとな
る。但し、複数個あるノズル2全てにおいて、インク滴
を吐出することが要求されていない場合、前述した矢印
77、78の方向の流れは発生しない。 【0043】図11(b)に示す時間t2から時間t3
の過程では、第1のPZT6は印加電圧がゼロの状態
で、また第2のPZT5は印加電圧54の状態で静止し
ている。この時、矢印79、80の方向の流れが慣性に
より発生する。そのため、メニスカス87は、ノズル2
の外部に突出する。但し、インクの流れ速度が小さいた
め、メニスカス87はインク滴として飛翔することな
く、微小振動することでメニスカス近傍のインクを攪拌
させる。 【0044】図11(c)に示す時間t3から時間t4
の過程では、徐々に第1のPZT6への印加電圧が増加
し、それとは逆に第2のPZT5の印加電圧が減少す
る。そのため、第1のPZT6は、矢印82の方向に変
位し第1の圧力室9を縮小変形させる。また、第2のP
ZT5は、矢印81の方向に変位し第2の圧力室8を拡
大変形させる。その結果、矢印83、84、85の方向
にインクの流れが発生し、それぞれの流れと第1の圧力
室9と第2の圧力室8の体積変化とによりメニスカス8
8はほとんど振動しない。 【0045】以上説明したように、第1のPZT6には
インクを吐出する場合も吐出しない場合においても、駆
動波形V3の様な周期的な電圧が印加される。インク滴
を吐出する場合、第2のPZT5に駆動波形V3の駆動
タイミングにあわせて駆動波形V4で駆動を行なうよう
になっている。それに対してインク滴を吐出しない場
合、第2のPZT5の駆動には駆動波形V5またはV6
を使用する。 【0046】なお、駆動波形として台形波を採用してい
るが、矩形波、正弦波、指数関数波や、これらの波形の
組み合わせによる波形を用いることも可能である。 【0047】図12は、本発明の一実施例であるインク
ジェットヘッドの駆動方法を使用した場合のメニスカス
の変位量(体積)の時間変化を表したグラフである。こ
こで、W3は駆動波形V3、V4を用いた時の吐出動作
の場合である。W4は駆動波形V3、V5を用いた時の
非吐出動作の場合であり、W5は駆動波形V3、V6を
用いた時の非吐出動作の場合である。図7の中の時間t
1、t2、t3、t4、t9、t10は、図4における
時間t1、t2、t3、t4、t9、t10とそれぞれ
対応している。前述の動作説明と重複するが、まずW3
について説明する。 時間t1から時間t2にかけてメ
ニスカス69が引き込まれる。メニスカス69の最大引
き込み量90は、メニスカス69の最大体積を表してい
る。時間t2から時間t3にかけてメニスカス70は縮
小を続ける。縮小速度が徐々に減少しているのは流路内
の抵抗が作用している為である。時間t3から時間t4
にかけて、インク柱が形成される。時間t4においてイ
ンク滴がノズル2から離れてインク滴として飛行を開始
する。89は、この場合のインク滴の体積を表してい
る。時間t4以降メニスカスは僅かに振動しながら元の
位置に静定する。本実施例のインクジェットヘッドは、
時間t4から静定までの時間が短く周波数応答性が良好
である。 【0048】次にW4について説明する。時間t1から
時間t2においてメニスカス69は引き込まれる。時間
t2から時間t3において、第1の圧力板6の運動は停
止するが、インクの慣性力によりメニスカス70が縮小
する方向にインクの流れが発生する。このメニスカス7
0の縮小速度はW3に示したメニスカス70の縮小速度
と同等である。時間t3から時間t4において、メニス
カス73はノズル2の外側に押し出されるが、インクの
表面張力の作用によりインク滴として吐出することはな
くメニスカスを微小振動させる。この微小振動はノズル
内に形成されたメニスカス表面のインクを攪拌させる効
果を有する。また、メニスカス73は時間t4以降に徐
々に振動が減衰して静定する。 【0049】次にW5について説明する。時間t1から
時間t2においてメニスカス86は振動しない。この理
由は、第1の圧力室9が拡大変形するのと同時に第2の
圧力室8が縮小変形するからである。時間t2から時間
t3にかけてメニスカス87はノズル2の外部に押し出
される。しかし、インクの表面張力に打ち勝ってインク
滴として飛翔する程大きい運動エネルギーは有していな
い。時間t3から時間t4にかけてメニスカス88は殆
ど静定した状態になる。 【0050】図13は、本発明インクジェットヘッドの
別の実施例を表す斜視図である。101は、ノズルであ
り、ノズルプレート100に直線状に列設されている。
インクジェットヘッドはノズルプレート100と第1の
フレーム103とフィルム104と第2のフレーム10
5を積層して接合することにより構成されている。10
2は、インク供給パイプであり図示しないインクタンク
からのインクをインクジェットヘッドに供給している。
106は、FPCであり、図示しない回路基盤からPZ
T108を駆動するための駆動信号を伝達する役割を果
たす。 【0051】図14は、図13で説明したインクジェッ
トヘッドの断面図である。ノズルプレート100には、
ホーン形状をしたノズル101が形成されている。11
5は、振動子であり圧力発生手段である。振動子115
は、PZT108と弾性板109の積層により構成され
ている。また、振動子115は一端を固定端、他端を自
由端にした片持ち梁構造である。固定端は、スペーサ1
07とFPC106を介してノズルプレート100と第
1のフレーム103に挾持されている。自由端は、ノズ
ルプレート100と微小間隙114を隔ててノズル10
1に対向するように構成されている。PZT108に電
圧が印加されると、振動子115は橈み振動をする。こ
の橈み振動は、振動子115の自由端がノズル101の
方向に変形する振動である。また、ノズル101に対し
て振動子115が1対1で対応するように構成されてい
る。積層PZT110も圧力発生手段であり、一端を第
2のフレーム105に固定され、他端をフィルム104
に接合されている。電極111、112に図示しない回
路基盤からの電圧が印加されると積層PZT110は、
伸び変形する。この変形は、フィルム104を介して圧
力室113の体積変化をもたらす。インクジェットヘッ
ド1個につき、複数の積層PZT110を形成すること
も可能であるが、本実施例では、1個の積層PZT11
0のみを使用している。また、微小間隙114とノズル
101はインクで満たされている。 【0052】本実施例のインクジェットヘッドは、積層
PZT110を使用したために5気圧以上の発生圧力が
得られるのが特徴である。また、第2の圧力発生手段と
して、橈み振動する振動子115を使用したため、ノズ
ル101上での絶対的な変位量を大きく(例えば10μ
m)とれる。そのため、振動子115の振幅により、ノ
ズル2の音響インピーダンスを大きく制御できるため、
積層PZT110の発生圧力が大きい場合でも良好なイ
ンク滴を吐出できるという特徴がある。 【0053】本実施例と図1に示した実施例を比較する
と、圧力室113が第1の圧力室9に相当し、微小間隙
114が第2の圧力室8に相当している。また、積層P
ZT110が第1のPZT6に、振動子115が第2の
PZT5にそれぞれ対応している。したがって、駆動方
法は図4と図8に示した方法で行うことができる。 【0054】 【発明の効果】本発明のインクジェットヘッド駆動方法
は、インクタンクのインクが供給される第1の圧力室
と、第1の圧力室と連通する第2の圧力室と、第2の圧
力室と連通するノズルとを有し、第1の圧力室には複数
の第2の圧力室が共通に連通されており、第1の圧力室
には第1の圧力発生手段、第2の圧力室には第2の圧力
発生手段を具備したインクジェットヘッドの駆動方法で
あって、ノズルからインク滴を吐出するタイミングにお
いては、第1、第2の圧力発生手段を同時に駆動させ、
ノズルからインク滴を吐出するタイミング外において
は、第1の圧力発生手段のみを駆動させノズル内のメニ
スカスを吐出しない程度に振動させる構成であることに
より、インク滴の吐出、非吐出にかかわらず全てのノズ
ル、第2圧力室に共通に連通する第1の圧力発生手段を
駆動することによって、一つの圧力発生手段を用いて吐
出動作の行われないすべてのノズルのメニスカスを効率
的に常時振動させることが可能となる。従って、複雑な
駆動回路を用いずに全てのノズル開口近傍のインクの増
粘が抑えられ、高周波数でインク滴を吐出できる構成を
長期で維持することができるという効果を有する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to recording by flying ink droplets.
Ink-jet method for forming ink images on media such as paper
More specifically, on-demand
The present invention relates to a jet head and a driving method thereof. 2. Description of the Related Art A conventional ink jet head has one
It has one ink pressurizing chamber for the nozzle,
The ink is ejected by pressurizing the pressure chamber. I
In today's demand for higher recording speed, the head configuration
In this case, there is a limit to the ink ejection repetition frequency. So
Here, two pressure chambers and pressure means are provided for one nozzle.
JP-A-2-162048, which enables high-speed response,
JP-A-3-43253, JP-A-2-303845
It has been disclosed. Specifically, (Conventional Example 1) Japanese Patent Application Laid-Open No.
First pressure chamber 2 which communicates pressure chambers 200
01 and a second pressure chamber 202. These two
Delay the piezoelectric elements 203 and 204 in the pressure chambers 201 and 202
Drive by giving time to increase the ink supply capacity
Higher meniscus receding and higher frequency
It enables the ejection of droplets. (Conventional example 2) JP-A-3-43253 discloses that
As shown in FIG.
Two pressure chambers 206, 207 that can be pressurized individually
Having. Pressurize these two pressure chambers with a time difference
By doing so, driving at low voltage is possible and
This is to increase the limit repetition frequency of ink droplet ejection. (Conventional example 3) JP-A-2-303845
Is the first for pressurizing the pressure chamber 208 as shown in FIG.
Without passing through the first energy generating means 209 and the pressure chamber 208
A sub flow path 211 communicating with the nozzle 210;
Energy generating means 21 for pressurizing the inside of
Two. Therefore, the meniscus after ink droplet ejection
Quickly returns to its initial position, with high frequency characteristics and high speed
It enables recording. [0005] The above prior art inks
Each jet head is connected to one nozzle.
And having two pressure generating means,
Discloses a configuration that focuses only on ejecting ink droplets
Have been. On the other hand, such an ink jet head
Changes the ink pressurized in the pressure chamber from the nozzle
Nozzle on the recording paper.
Increase in ink viscosity due to evaporation of solvent from
Solidification, adhesion of dust, and air bubbles
Discharge frequency drop, nozzle opening clogging,
Ink droplets may bend and fly, resulting in poor printing.
There was a problem. That is, the ink described in the above prior art
Realizes high-frequency ink droplet ejection like a jet head
In order to perform printing, the menis
It is necessary to take measures to prevent thickening of ink that forms scum.
You. The present invention has been made in view of such circumstances.
The purpose of which is to use two pressure chambers
Eject ink droplets at high frequency
Ink jet that can maintain the characteristics
To provide heads. [0009] The ink jet of the present invention.
In the head driving method, the ink in the ink tank is supplied.
A first pressure chamber and a second pressure chamber communicating with the first pressure chamber
And a nozzle communicating with the second pressure chamber.
A plurality of second pressure chambers are commonly connected to the power chamber,
The first pressure chamber has first pressure generating means, and the second pressure chamber has
Denotes an ink jet head having a second pressure generating means
Driving method for ejecting ink droplets from the nozzles.
In the imaging, the first and second pressure generating means are used simultaneously.
To eject ink droplets from the nozzles
Outside, the nozzle is driven by driving only the first pressure generating means.
Vibrating enough not to discharge the meniscus in the
Features. FIG. 1 shows an ink jet head according to the present invention.
It is a perspective view of one Example. This inkjet head
Has a plurality of nozzles 2 (five in FIG. 1). Figure
The head 1 has an etching technique and a stack of multiple thin plates.
And the ink flow path by plastic injection molding.
The base 1 provided with the uneven surface and the pressure plate 3 are laminated and joined.
Thus, an ink flow path is formed. Of pressure plate 3
Common electrode 4 is plated or sputtered on one side
Is formed. On the upper surface of the common electrode 4, one
A pair of a first piezoelectric element (hereinafter referred to as PZT) 6 and each nozzle
The corresponding plurality of second PZTs 5 have electrical conductivity.
Adhered to. Of the first PZT6 and the second PZT5
Electrodes are provided on both sides, and signal lines (not shown)
And a drive circuit (not shown). First pressure generation
The means is constituted by the first PZT 6 and the pressure plate 3.
The second pressure generating means is composed of the second PZT 5 and the pressure plate 3.
It is composed of Ink not shown is ink
The ink tank is supplied from the tank via the tube 7
And the inside of the ink flow path from the nozzle 2 to the nozzle 2. FIG. 2 is a plan view of the ink jet head of FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. Figure 2 below
The ink flow path structure will be described with reference to FIG. 9 is a first pressure common to all nozzles.
A first PZ at a position corresponding to the first pressure chamber 9.
T6 is provided. The first pressure chamber 9 has a partition 10
A plurality of second pressure chambers 8 separated by
You. The second PZT 5 is located at a position corresponding to the second pressure chamber 8.
Each is arranged. The nozzle 2 has a second pressure chamber 8
The taper is formed so that the cross-sectional shape becomes narrower.
You. Reference numeral 14 denotes a supply port, which is a first pressure chamber 9 and a second pressure chamber.
In the direction of the ink tank generated by the volume change of the force chamber 8.
It plays a role in controlling the flow of ink. 11 is a pipe
And is joined to the tube 7. Inside the pipe 11
Has an introduction passage 12 formed therein, and the
Played a role in guiding ink inside the inkjet head
You. Here, the ink from the ink tank to the introduction path 12
Acoustic impedance of the flow path, that is, flow path resistance and inertia
Make sure that the closet does not affect the ink drop ejection characteristics.
It is set as small as possible. Further, the pressure plate 3 and the first P
ZT6 and the second PZT5 have large deformation amplitude and
Combinations that increase synthetic compliance
Selected and adopted. In this embodiment, the pressure generating means
Although PZT was used, a voice coil was used as another embodiment.
It is also possible to use the expansion movement of bubbles or bubbles. FIG. 4 shows an ink jet head of the present invention.
FIG. 5 is a driving waveform diagram for explaining the driving method according to the first embodiment.
FIGS. 6A to 6C are views for explaining an ejection operation, and FIGS.
(C) is a diagram for explaining a non-ejection operation. In FIG. 4, V1 marks the first PZT6.
V2 is applied to the second PZT5.
FIG. Furthermore, from time t1
The interval t4 is a drive waveform when an ink droplet is ejected,
From time t5 to time t8, the drive used in the case of non-ejection
It is a waveform. Hereinafter, the ejection and non-ejection operations of the first embodiment will be described.
I will tell. (Ejection Operation in First Embodiment) Before t1
In the initial state of the first PZT6 and the second PZT5,
Pressures 15 and 16 are applied, respectively. At this time, the first
PZT6 and second PZT5 are deformed to a reduced state.
You. For this reason, the pressure plate 3 causes the first
Radius in the direction to reduce the volume of the pressure chamber 9 and the second pressure chamber 8
Deformed and stationary. However, from time t1 shown in FIG.
In the process of the interval t2, the first and second PZTs are gradually marked.
Because the applied voltage decreases, the first PZT 6
Direction, and the second PZT 5 deforms in the direction of arrow 21.
You. That is, the first pressure chamber 9 and the second pressure chamber 8 are enlarged.
Deform. Due to this deformation, the first pressure chamber 9 and the second pressure chamber
A flow occurs in the ink inside the power chamber 8. Supply port 14
In the first pressure chamber 9 in the directions of arrows 26 and 25.
Flows in the nozzle 2 and the second pressure chamber 8 by the arrow 2
Ink flows in the 3, 24 directions are generated. Especially nozzle 2
In the above, the meniscus 36 which is greatly drawn in is formed
Is done. From time t2 to time t3 shown in FIG.
In the process, the voltage applied to the first PZT 6 and the second PZT 5
The pressure is zero and the movement of the PZT stops. But supply
The inside of the port 14, the first pressure chamber 9, and the second pressure chamber 8
Flow occurs in the direction of arrows 27 to 30 due to inertia.
You. By this flow, the meniscus in the nozzle 2 becomes 37
To shrink like Flow in the direction of arrows 27-30 occurs
The reason is that the meniscus from time t1 to time t2
As a result, the arrow 23 at time t2
The kinetic energy of the ink in 24 directions is indicated by arrows 25 and 26
Is smaller than the kinetic energy of the ink
is there. The process from time t3 to t4 shown in FIG.
Then, the voltage is again applied to the first PZT6 and the second PZT5.
Addition is started. Accordingly, the first PZT6 and the second PZT6
ZT5 starts radial deformation in the directions of arrows 32 and 31
You. That is, the first pressure chamber 9 and the second pressure chamber 8 are reduced.
Deform. As a result, the first pressure chamber 9 and the second pressure chamber 8
Inside, the flow in the directions of arrows 27 to 30 due to the inertia
Flows in the directions of the added arrows 33, 34 and 35 occur
I do. In particular, the flow of arrow 33 is high speed, so the ink is nozzle
Is pushed out into an ink pillar 38 from the
Fly as drops. Also, an arrow 35 toward the supply port 14
Is sufficiently smaller than the flow of arrow 33.
You. (Non-ejection operation in the first embodiment) t5 or later
In the previous state, as in the initial state of the discharge operation, the first pressure chamber
9 and the second pressure chamber 8 are provided with the first PZT 6 and the second PZT.
It is deformed radially in the direction to reduce the volume by T5 and it is stationary
You. From time t5 to time t6 shown in FIG.
In the process, the voltage applied to the first PZT6 gradually decreases
The first PZT 6 is deformed in the direction of arrow 39,
The volume of the first pressure chamber 9 is increased. However, the second PZ
At T5, there is no change in applied voltage, so a volume change occurs.
Absent. Only the volume of the first pressure chamber 9 expands and deforms.
The ink inside the first pressure chamber 9 and the second pressure chamber 8 is
Are smaller arrows than the flow of arrows 23 to 26 in FIG.
A flow in the directions of the marks 40 and 41 occurs. In addition, nozzle 2
The meniscus is pulled in as at 46. From time t6 to time t7 shown in FIG.
In the process, the voltage applied to the first PZT 6 becomes zero,
The movement of the first PZT 6 stops. However, supply port 14
Ink inside the first pressure chamber 9 and the second pressure chamber 8
A flow occurs in the direction of arrow 42 due to the nature. This arrow 42
The flow in the direction is also the flow in the directions of arrows 27 to 30 in FIG.
It is a small flow. Nozzle due to flow in the direction of arrow 42
The meniscus of the rule 2 returns to the original position 47. The time t8 to the time t8 shown in FIG.
In the process, the application of the voltage to the first PZT 6 is started again.
You. Accordingly, the first PZT 6 is bent in the direction of arrow 43.
Deformation starts, and the volume of the first pressure chamber is reduced and deformed. So
As a result, the flow in the direction of the arrow 44 flows inside the second pressure chamber 8.
Occurs. Also, the inside of the first pressure chamber 9 and the supply path 14
Generates a flow of ink in the direction of arrow 45. But,
Since the ink flow speed in the direction of arrow 44 is low,
The ink protrudes from the nozzle 2 to the extent indicated by 48, but the ink surface
Do not fly as ink droplets overcoming surface tension
In addition, the meniscus surface is slightly vibrated. As described above, the first PZT 6
Regardless of whether or not ink is ejected, drive
A periodic drive waveform such as the dynamic waveform V1 is applied to the inside of the nozzle.
Vibrates the meniscus slightly. This minute vibration
The effect of stirring the ink on the surface of the meniscus formed inside
Have fruit. The second PZT 5 ejects ink droplets.
Only when it is desired to output
It is configured to perform driving. FIG. 4 shows the driving waveforms V1 and V2
Changes start at the same time during the periods t1, t2, t3, and t4.
, But does not have to match exactly
There is no. Furthermore, a trapezoidal wave is adopted as the drive waveform
Are square waves, sine waves, exponential waves, and combinations of these waveforms.
It is also possible to use a combined waveform. FIG. 7 shows an ink-jet method according to the first driving method.
Meniscus displacement (volume) when the head is driven
6 is a graph showing a time change of the data. Here, W1 is ejection
During operation, W2 represents the time change of the meniscus during non-ejection operation.
Represents. The times t1, t2, t3, and t4 in FIG.
4, time t1, t2, t3, t4 or t5, t
6, t7, and t8, respectively. The above-mentioned theory of operation
Although it overlaps with the description, W1 will be described first. From the time t1 to the time t2, the meniscus
Is drawn. The maximum pull-in amount 50 of the meniscus is
The maximum volume of the meniscus 36 is shown. From time t2
The meniscus 37 continues to shrink over time t3. Reduction
The speed is gradually decreasing because of the flow resistance
Is attenuated. From time t3 to time t4
Thus, an ink column is formed. At time t4, the menis
There is a discontinuous point of the scum displacement amount. This is because the ink pillar
Flying away from nozzle 2 as an ink drop
Is represented. 49 indicates the volume of the ink droplet. Time
After the time t4, the meniscus returns to its original position while slightly vibrating.
Settle. The ink jet head of the present embodiment has a time t
Short time from 4 to stabilization, good frequency response
You. Next, W2 will be described. From time t1
At time t2, the meniscus is retracted. Time t2
From time t3, the movement of the first pressure plate 6 stops.
But the direction of meniscus contraction due to the inertia of the ink
Causes a flow of ink. However, the contraction of this meniscus
The small speed is smaller than the meniscus reduction speed shown in W1.
No. The reason is that the meniscus 46 is pulled at the time t2.
The drawing amount is smaller than the drawing amount of the meniscus 36.
Therefore, the reduction amount of the inertance in the nozzle 2 is W2
Is small. That is, the flow in the direction of arrow 41
Kinetic energy and flow kinetic energy in the direction of arrow 40
Because the difference in energy is small, the flow of the arrow 42 becomes small.
Because it was. Therefore, at time t3, the meniscus is completely
I can't return to From time t3 to time t4, the menu
Although the scass is pushed out of the nozzle 2, the ink surface
When the ink is not ejected as ink droplets due to the surface tension
After the time t4, the vibration gradually attenuates and stabilizes. FIG. 8 shows an ink jet head of the present invention.
FIG. 9 is a driving waveform diagram for explaining the driving method according to the second embodiment.
FIGS. 10A to 10C are diagrams for explaining an ejection operation, and FIG.
FIGS. 11A to 11C illustrate one of the non-ejection operations.
(A)-(c) is a figure explaining another non-ejection operation | movement. In FIG. 8, V3 corresponds to the first PZT6.
It is a drive waveform applied. Waveform V4 indicates that during ejection operation
It is a drive waveform applied to the second PZT5. Waveform V5
Is the drive wave applied to the second PZT 5 during the non-ejection operation
And the waveform V6 indicates the second PZ during another non-ejection operation.
It is a drive waveform applied to T5. Hereinafter, the discharge of the second embodiment
The ejection and non-ejection operations will be described. (Ejection Operation in Second Embodiment) Before t1
In the initial state, the voltage 52 is applied to the first PZT 6.
ing. At this time, the first PZT 6 is transformed into a reduced state.
I have. Therefore, the pressure plate 3 is moved by the action of the bending stress.
1 deforms radially in the direction to reduce the volume of the pressure chamber 9 and stops.
ing. However, from time t1 shown in FIG.
In the process of the interval t2, the voltage applied to the first PZT 6 gradually increases.
Decreases, the first PZT 6 moves in the direction of arrow 55
Deform. That is, the first pressure chamber 9 expands and deforms. I
However, the second PZT5 has no change in applied voltage.
No deformation occurs. Due to the volume change of the first pressure chamber 9,
The ink inside the first pressure chamber 9 and the second pressure chamber 8 includes:
A flow in the direction of arrows 56 to 59 occurs. At the same time
The meniscus 69 is drawn inside the chisel 2. From time t2 to time t3 shown in FIG.
In the process, the voltage applied to the first PZT 6 becomes zero,
The movement of the first PZT 6 stops. However, supply port 14
Ink inside the first pressure chamber 9 and the second pressure chamber 8
The flow in the direction of arrows 60-63 occurs due to the nature. This style
As a result, the meniscus in the nozzle 2 is reduced as shown by 70.
Make it small. From time t3 to time t4 shown in FIG.
In the process, a voltage is applied to the first PZT6 and the second PZT5.
Addition is started. Accordingly, the first PZT6 and the second PZT6
ZT5 starts radial deformation in the directions of arrows 65 and 64,
The volumes of the first pressure chamber 9 and the second pressure chamber 8 are reduced and deformed.
As a result, inside the first pressure chamber 9 and the second pressure chamber 8,
Add to the flow in the directions of arrows 60 to 63 due to the inertia
Flows in the directions of the arrows 66, 67, and 68 are generated.
In particular, since the flow of arrow 66 is high speed, ink flows from the nozzle.
It is pushed out as an ink column 71, and eventually becomes an ink drop.
I will fly. Also, the flow of the arrow 68 toward the supply port 14
This is sufficiently smaller than the flow of the arrow 66. (Non-ejection operation in the second embodiment)
Using the waveforms V3 and V5, the non-ejection operation process of the second embodiment will be described.
explain. The drive waveform from time t1 to time t3 is a discharge
The flow of the ink is the same as that at the time of the operation, and the flow of the ink is as shown in FIGS.
It is the same as that shown in FIG. Again, FIG. 10 (a),
This is shown in (b). From time t3 to time t4 shown in FIG.
In the process, the application of the voltage to the first PZT 6 is started.
You. Accordingly, the first PZT 6 moves in the direction of arrow 74
Only the deformation is started, and the volume of the first pressure chamber is reduced and deformed.
However, since no voltage is applied to the second PZT5,
The volume of the pressure chamber 2 does not change. As a result, the first pressure
Arrows generated by inertia in the chamber 9 and the second pressure chamber 8
The direction of the arrow 72 added to the flow in the direction of 60 to 63
Flow occurs. The ink is as shown in nozzles 2 to 73
Protrudes but overcomes the surface tension of the ink and
Does not fly, and the meniscus surface is slightly vibrated.
Let This minute vibration is caused by the meniscus formed in the nozzle.
It has the effect of stirring the ink on the surface. As described above, the first PZT 6
Regardless of whether or not ink is ejected, drive
A periodic drive waveform such as the dynamic waveform V1 is applied to the inside of the nozzle.
Is made to vibrate the meniscus minutely. (Another Non-ejection Operation in Second Embodiment) FIG.
8 describes another non-ejection operation process using waveforms V3 and V6.
I do. In the initial state before t1, the first PZT6
Is applied with the voltage 52, and the voltage is applied to the second PZT5.
The volume of the first pressure chamber is reduced,
The volume of the pressure chamber 2 is deformed to an expanded state and is stationary. From time t1 to time t2 shown in FIG.
In the process, the electric power gradually applied to the first PZT 6 is gradually increased.
Pressure decreases, and conversely, voltage is applied to the second PZT5
Is done. Therefore, the first pressure chamber 9 is expanded from the contracted state.
The second pressure chamber 8 undergoes large deformation and contracts from the expanded state.
You. Therefore, the flow of the generated ink is the first pressure chamber.
9 only flows in the directions of arrows 77 and 78.
You. However, in all of the plurality of nozzles 2, ink droplets
Arrow is not required to discharge
No flow in the direction of 77,78 occurs. From time t2 to time t3 shown in FIG.
In the process, the first PZT6 is in a state where the applied voltage is zero.
And the second PZT 5 stops at the applied voltage of 54.
ing. At this time, the flow in the directions of arrows 79 and 80 becomes inertial.
More likely to occur. Therefore, the meniscus 87 is
Project outside. However, the ink flow speed is low.
Therefore, the meniscus 87 should not fly as ink droplets.
Agitates ink near the meniscus by micro-vibration
Let it. From time t3 to time t4 shown in FIG.
In the process, the voltage applied to the first PZT6 gradually increases
On the contrary, the applied voltage of the second PZT 5 decreases.
You. Therefore, the first PZT 6 changes in the direction of arrow 82.
The first pressure chamber 9 is reduced and deformed. Also, the second P
ZT 5 is displaced in the direction of arrow 81 to expand second pressure chamber 8.
Large deformation. As a result, the directions of the arrows 83, 84, 85
Flow of ink occurs, each flow and the first pressure
The meniscus 8 is formed by the volume change of the chamber 9 and the second pressure chamber 8.
8 hardly vibrates. As described above, the first PZT 6
Regardless of whether or not ink is ejected, drive
A periodic voltage like the moving waveform V3 is applied. Ink drop
When driving is performed, the driving waveform V3 is applied to the second PZT5.
Drive with drive waveform V4 according to timing
It has become. If ink drops are not ejected
In this case, the driving waveform V5 or V6 is used for driving the second PZT5.
Use It should be noted that a trapezoidal wave is employed as the driving waveform.
However, square waves, sine waves, exponential waves,
It is also possible to use a combination of waveforms. FIG. 12 shows an ink according to an embodiment of the present invention.
Meniscus when using the jet head drive method
5 is a graph showing a change over time of a displacement amount (volume) of the first embodiment. This
Here, W3 is an ejection operation when the drive waveforms V3 and V4 are used.
Is the case. W4 is the value when drive waveforms V3 and V5 are used.
In the case of the non-ejection operation, W5 represents the drive waveforms V3 and V6.
This is a case of a non-ejection operation when used. Time t in FIG.
1, t2, t3, t4, t9, t10 in FIG.
Times t1, t2, t3, t4, t9, and t10, respectively
Yes, it is. Although the description is the same as that of the above-described operation, first, W3
Will be described. From time t1 to time t2,
The varnish 69 is drawn in. Maximum pull of meniscus 69
The injection amount 90 indicates the maximum volume of the meniscus 69.
You. The meniscus 70 contracts from time t2 to time t3.
Keep small. The reduction speed is gradually decreasing in the channel
This is because the resistance is acting. From time t3 to time t4
, An ink column is formed. At time t4
Ink drops leave nozzle 2 and start flying as ink drops
I do. Reference numeral 89 denotes the volume of the ink droplet in this case.
You. After time t4, the meniscus slightly vibrates and returns to the original
Settle in position. The ink jet head of this embodiment is
Short time from time t4 to stabilization, good frequency response
It is. Next, W4 will be described. From time t1
At time t2, the meniscus 69 is retracted. time
From time t2 to time t3, the movement of the first pressure plate 6 stops.
Stops, but the meniscus 70 shrinks due to the inertia of the ink.
Ink flow is generated in the direction in which the ink flows. This meniscus 7
The reduction speed of 0 is the reduction speed of the meniscus 70 shown in W3.
Is equivalent to From time t3 to time t4, the meniscus
Although the scum 73 is pushed out of the nozzle 2,
Do not eject as ink droplets due to the effect of surface tension.
The meniscus vibrates minutely. This minute vibration
The effect of stirring the ink on the surface of the meniscus formed inside
Have fruit. The meniscus 73 gradually decreases after time t4.
The vibrations attenuate and settle. Next, W5 will be described. From time t1
At time t2, the meniscus 86 does not vibrate. This reason
The reason is that at the same time when the first pressure chamber 9 expands and deforms,
This is because the pressure chamber 8 is reduced and deformed. Time from time t2
The meniscus 87 is pushed out of the nozzle 2 over t3.
Is done. However, overcoming the surface tension of the ink
Do not have kinetic energy large enough to fly as a droplet
No. From time t3 to time t4, the meniscus 88 almost disappears.
It becomes a state of calm. FIG. 13 shows an ink jet head of the present invention.
It is a perspective view showing another Example. 101 is a nozzle
The nozzles are linearly arranged on the nozzle plate 100.
The ink jet head is provided with the nozzle plate 100 and the first
Frame 103, film 104, and second frame 10
5 are laminated and joined. 10
Reference numeral 2 denotes an ink supply pipe, which is an ink tank not shown.
Is supplied to the inkjet head.
Reference numeral 106 denotes an FPC from a circuit board (not shown).
It serves to transmit a drive signal for driving T108.
Add FIG. 14 shows the ink jet printer described with reference to FIG.
It is sectional drawing of a head. In the nozzle plate 100,
A horn-shaped nozzle 101 is formed. 11
Reference numeral 5 denotes a vibrator and pressure generating means. Vibrator 115
Is formed by laminating PZT 108 and elastic plate 109
ing. The vibrator 115 has one end fixed and the other end self-
It has a cantilevered structure. Fixed end is spacer 1
07 and the nozzle plate 100 via the FPC 106
It is sandwiched by one frame 103. The free end is a nose
Nozzle 10 with a small gap 114
1. PZT108
When pressure is applied, the vibrator 115 performs radial vibration. This
Radius vibration of the vibrator 115
This is a vibration that deforms in the direction. Also, for the nozzle 101
The vibrators 115 are configured to correspond one-to-one.
You. The laminated PZT110 is also a pressure generating means, and has one end
2 and the other end of the film 104
Is joined to. A not-shown rotation is applied to the electrodes 111 and 112.
When a voltage from the road base is applied, the laminated PZT 110
It expands and deforms. This deformation is applied via the film 104
This causes a change in the volume of the force chamber 113. Inkjet head
Forming a plurality of stacked PZTs 110 per one node
In the present embodiment, one stacked PZT 11
Only 0 is used. In addition, the minute gap 114 and the nozzle
101 is filled with ink. The ink jet head of this embodiment has a laminated structure.
Due to the use of PZT110, the generated pressure of 5 atm or more
The characteristic is that it can be obtained. Also, the second pressure generating means and
To use the vibrator 115 that vibrates in the radius.
The absolute displacement amount on the nozzle 101 is increased (for example, 10 μm).
m). Therefore, due to the amplitude of the vibrator 115,
Since the acoustic impedance of the chirp 2 can be controlled greatly,
Even if the pressure of the laminated PZT110 is large,
The feature is that ink drops can be ejected. This embodiment is compared with the embodiment shown in FIG.
, The pressure chamber 113 corresponds to the first pressure chamber 9,
Reference numeral 114 corresponds to the second pressure chamber 8. Also, the laminate P
ZT110 is in the first PZT6, and vibrator 115 is in the second PZT6.
Each corresponds to PZT5. Therefore, the driving method
The method can be performed by the method shown in FIGS. The ink jet head driving method of the present invention
Is a first pressure chamber to which the ink in the ink tank is supplied.
A second pressure chamber communicating with the first pressure chamber; and a second pressure chamber.
A first pressure chamber having a plurality of nozzles communicating with the power chamber;
Are commonly connected to each other, and the first pressure chamber
Is the first pressure generating means, and the second pressure chamber is the second pressure generating means.
In a method of driving an ink jet head having a generating means,
At the timing of ejecting ink droplets from the nozzles.
That is, the first and second pressure generating means are simultaneously driven,
Outside the timing of ejecting ink droplets from the nozzle
Drives only the first pressure generating means to operate the inside of the nozzle.
Vibration to the extent that scass is not discharged
All nozzles, regardless of whether ink droplets are ejected or not
And a first pressure generating means commonly communicating with the second pressure chamber.
By driving, discharge is performed using one pressure generating means.
Efficient meniscus of all nozzles that do not perform ejection operation
It is possible to constantly vibrate constantly. Therefore, complex
Increase the amount of ink near all nozzle openings without using a drive circuit
A configuration that suppresses viscosity and can eject ink droplets at high frequencies
It has the effect that it can be maintained for a long time.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1実施例であるインクジェットヘッ
ドの斜視図である。 【図2】本発明の第1実施例であるインクジェットヘッ
ドの基盤上のインク流路形状を説明するための平面図で
ある。 【図3】本発明の第1実施例であるインクジェットヘッ
ドの断面図である。 【図4】本発明インクジェットヘッド駆動方法の第1実
施例を説明する駆動波形を表した図である。 【図5】同図(a)〜(c)は、本発明インクジェット
ヘッド駆動方法の第1実施例における吐出動作時に生じ
るインクジェットヘッド内部のインクの流れを表した図
である。 【図6】同図(a)〜(c)は、本発明インクジェット
ヘッド駆動方法の第1実施例における非吐出動作時に生
じるインクジェットヘッド内部のインクの流れを表した
図である。 【図7】本発明のインクジェットヘッド駆動方法の第1
実施例時の、ノズルメニスカスの時間変位を表したグラ
フである。 【図8】本発明インクジェットヘッド駆動方法の第2実
施例を説明する駆動波形を表した図である。 【図9】同図(a)〜(c)は、本発明インクジェット
ヘッド駆動方法の第2実施例における非吐出動作時に生
じるインクジェットヘッド内部のインクの流れを表した
図である。 【図10】同図(a)〜(c)は、本発明インクジェッ
トヘッド駆動方法の第2実施例における非吐出動作時に
生じるインクジェットヘッド内部のインクの流れを表し
た図である。 【図11】同図(a)〜(c)は、本発明インクジェッ
トヘッド駆動方法の第2実施例における別の非吐出動作
時に生じるインクジェットヘッド内部のインクの流れを
表した図である。 【図12】本発明のインクジェットヘッド駆動方法の第
2実施例時の、ノズルメニスカスの時間変位を表したグ
ラフである。 【図13】本発明の第2実施例であるインクジェットヘ
ッドの斜視図である。 【図14】本発明の第2実施例であるインクジェットヘ
ッドの断面図である。 【図15】従来例1のインクジェットヘッドの断面図で
ある。 【図16】従来例2のインクジェットヘッドのインク流
路を表した平面図である。 【図17】従来例3のインクジェットヘッドの断面図で
ある。 【符号の説明】 1 基盤 2 ノズル 3 圧力板 5 第2のPZT 6 第1のPZT 8 第2の圧力室 9 第1の圧力室
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of an inkjet head according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view for explaining a shape of an ink flow path on a substrate of the inkjet head according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a sectional view of the ink jet head according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing driving waveforms for explaining a first embodiment of the inkjet head driving method of the present invention. FIGS. 5A to 5C are diagrams showing the flow of ink inside the inkjet head which occurs during the ejection operation in the first embodiment of the inkjet head driving method of the present invention. FIGS. 6A to 6C are diagrams showing the flow of ink inside the inkjet head which occurs during a non-ejection operation in the first embodiment of the inkjet head driving method of the present invention. FIG. 7 shows a first example of the inkjet head driving method of the present invention.
6 is a graph showing a time displacement of a nozzle meniscus in the example. FIG. 8 is a diagram showing driving waveforms for explaining a second embodiment of the inkjet head driving method of the present invention. FIGS. 9A to 9C are diagrams showing the flow of ink inside the ink jet head during a non-ejection operation in the second embodiment of the ink jet head driving method of the present invention. FIGS. 10A to 10C are diagrams showing the flow of ink inside the inkjet head which occurs during a non-ejection operation in the second embodiment of the inkjet head driving method of the present invention. FIGS. 11A to 11C are diagrams showing the flow of ink inside the inkjet head which occurs during another non-ejection operation in the second embodiment of the inkjet head driving method of the present invention. FIG. 12 is a graph showing a time displacement of a nozzle meniscus in a second embodiment of the inkjet head driving method of the present invention. FIG. 13 is a perspective view of an inkjet head according to a second embodiment of the present invention. FIG. 14 is a sectional view of an inkjet head according to a second embodiment of the present invention. FIG. 15 is a cross-sectional view of an inkjet head of Conventional Example 1. FIG. 16 is a plan view illustrating an ink flow path of an ink jet head of Conventional Example 2. FIG. 17 is a cross-sectional view of an inkjet head of Conventional Example 3. [Description of Signs] 1 Base 2 Nozzle 3 Pressure plate 5 Second PZT 6 First PZT 8 Second pressure chamber 9 First pressure chamber

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 インクタンクのインクが供給される第1
の圧力室と、前記第1の圧力室と連通する第2の圧力室
と、前記第2の圧力室と連通するノズルとを有し、前記
第1の圧力室には複数の前記第2の圧力室が共通に連通
されており、前記第1の圧力室には第1の圧力発生手
段、前記第2の圧力室には第2の圧力発生手段を具備し
たインクジェットヘッドの駆動方法であって、 前記ノズルからインク滴を吐出するタイミングにおいて
は、前記第1、第2の圧力発生手段を同時に駆動させ、 前記ノズルからインク滴を吐出するタイミング外におい
ては、前記第1の圧力発生手段のみを駆動させノズル内
のメニスカスを吐出しない程度に振動させることを特徴
とするインクジェットヘッドの駆動方法。
(57) [Claim 1] The first ink tank is supplied with ink.
It has a pressure chamber, a second pressure chamber of the first pressure chamber and communicating, and said second nozzles communicating with the pressure chamber, wherein
A plurality of the second pressure chambers are commonly connected to the first pressure chamber.
A method for driving an ink jet head comprising: a first pressure generating means in the first pressure chamber; and a second pressure generating means in the second pressure chamber. At the timing of discharging the ink, the first and second pressure generating means are simultaneously driven. Outside the timing of discharging the ink droplets from the nozzle, only the first pressure generating means is driven and the meniscus in the nozzle is discharged. A method for driving an ink-jet head, characterized in that the ink-jet head is vibrated to such an extent that ink is not ejected.
JP2001143183A 2001-05-14 2001-05-14 Inkjet head driving method Expired - Fee Related JP3362732B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001143183A JP3362732B2 (en) 2001-05-14 2001-05-14 Inkjet head driving method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001143183A JP3362732B2 (en) 2001-05-14 2001-05-14 Inkjet head driving method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33724891A Division JP3248208B2 (en) 1991-12-19 1991-12-19 Inkjet head driving method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001353872A JP2001353872A (en) 2001-12-25
JP3362732B2 true JP3362732B2 (en) 2003-01-07

Family

ID=18989364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001143183A Expired - Fee Related JP3362732B2 (en) 2001-05-14 2001-05-14 Inkjet head driving method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3362732B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4956994B2 (en) * 2005-12-27 2012-06-20 コニカミノルタホールディングス株式会社 Driving method of droplet discharge head
JP2007301948A (en) * 2006-05-15 2007-11-22 Sony Corp Liquid discharge device and control method therefor
JP7293646B2 (en) * 2018-12-21 2023-06-20 セイコーエプソン株式会社 Droplet ejection head

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001353872A (en) 2001-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3491187B2 (en) Recording method using ink jet recording apparatus
JP3159188B2 (en) Driving method of inkjet recording head
JP3896830B2 (en) Droplet discharge head, driving method thereof, and droplet discharge apparatus
JP3427923B2 (en) Driving method of inkjet recording head and inkjet recording apparatus
JP2004330514A (en) Image forming apparatus
WO1997037852A1 (en) Method of driving ink jet type recording head
JP3500831B2 (en) Ink jet recording device
WO2014051073A1 (en) Method for driving inkjet head, device for driving inkjet head and inkjet recording apparatus
JP2002316412A (en) Ink jet recording head and ink jet recorder
JP2001328259A (en) Method for driving ink jet recording head and ink jet recording apparatus
JP3248208B2 (en) Inkjet head driving method
JP3362732B2 (en) Inkjet head driving method
JP3044863B2 (en) Inkjet head
JP4763418B2 (en) Ink jet head driving method, ink jet head, and ink jet recording apparatus
JP4576910B2 (en) Inkjet printhead driving method
JP3755569B2 (en) Ink jet recording head driving method and circuit thereof
JP3522267B2 (en) Recording method using ink jet recording apparatus and recording head suitable for the recording method
JP3228300B2 (en) Driving method of inkjet head
JP2000127390A (en) Driving method for ink jet recording head
JP3892622B2 (en) Ink jet recording head driving method and driving apparatus
JP3669013B2 (en) Inkjet device
JP4541856B2 (en) Driving method of piezoelectric ink jet head
JP3384200B2 (en) Ink jet recording apparatus and driving method thereof
JPH0524189A (en) Ink jet head
JP3259401B2 (en) Ink jet recording device

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020618

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20020924

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081025

Year of fee payment: 6

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091025

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees