JP4474988B2 - Driving method of droplet discharge head - Google Patents

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    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

Description

本発明は液滴吐出ヘッドの駆動方法に関し、詳しくは、駆動周波数を低下させることなく、ノズルから吐出される液滴の尾部の曲がりを抑制し、液滴の着弾精度を向上させることのできる液滴吐出ヘッドの駆動方法に関する。   The present invention relates to a method for driving a droplet discharge head, and more particularly, a liquid capable of suppressing the bending of a tail of a droplet discharged from a nozzle and improving the landing accuracy of the droplet without reducing the driving frequency. The present invention relates to a driving method of a droplet discharge head.

ノズルから液体を液滴として吐出させる液滴吐出ヘッドの例としては、微小なインク滴を記録媒体に吐出して画像を記録するためのインクジェット記録ヘッドが良く知られている。   As an example of a droplet discharge head that discharges liquid as droplets from a nozzle, an inkjet recording head for recording an image by discharging minute ink droplets onto a recording medium is well known.

このようなインクジェット記録ヘッドは、インクが満たされたチャネル内に圧力を付与することで、ノズルからインク柱を突出させ、その後、メニスカスを引き込むことで、突出されたインク柱の後端を引き戻し、インク柱をメニスカスから分離させる。これにより、図11に示すように、ノズル400からインク滴200が記録媒体300に向けて飛翔する。   Such an ink jet recording head applies pressure in a channel filled with ink to cause the ink column to protrude from the nozzle, and then pulls back the trailing end of the protruding ink column by pulling the meniscus. Separate the ink column from the meniscus. Thereby, as shown in FIG. 11, the ink droplet 200 flies from the nozzle 400 toward the recording medium 300.

ノズル400から吐出された直後のインク滴200は、同図に示すように、略球状をなす主滴201と該主滴201の後端から長く尾を引いた尾部202とからなる。しかし、その後、尾部202は分裂してサテライトと呼ばれる微小な2次滴203となり、この主滴201と2次滴203とが記録媒体300に向かって飛翔し、これらが着弾することにより画像が記録される。このとき、主滴201の飛翔方向と2次滴203の飛翔方向とが同じであれば、同じ場所に着弾するので画像に影響を与えることはない。しかし、2次滴203の飛翔方向が主滴201と異なると、同図に示すように主滴201の周囲に着弾するので画像を劣化させる。   As shown in the figure, the ink droplet 200 immediately after being ejected from the nozzle 400 includes a substantially spherical main droplet 201 and a tail portion 202 having a long tail from the rear end of the main droplet 201. However, after that, the tail 202 is divided into minute secondary droplets 203 called satellites, and the main droplet 201 and the secondary droplet 203 fly toward the recording medium 300 and land on them, thereby recording an image. Is done. At this time, if the flight direction of the main droplet 201 and the flight direction of the secondary droplet 203 are the same, they land on the same place and do not affect the image. However, if the flight direction of the secondary droplet 203 is different from that of the main droplet 201, it will land on the periphery of the main droplet 201 as shown in FIG.

このように2次滴203の飛翔方向が主滴201の飛翔方向と異なる原因は、ノズル400から吐出された直後のインク滴200の尾部202に、図11において矢視する本来の飛翔方向とは異なる方向の曲がりが発生することにある。   Thus, the reason why the flying direction of the secondary droplet 203 differs from the flying direction of the main droplet 201 is that the original flying direction indicated by the arrow in FIG. 11 is applied to the tail portion 202 of the ink droplet 200 immediately after being ejected from the nozzle 400. This is because bending in different directions occurs.

ノズルから吐出されるインク滴の尾部に曲がりが発生する原因は、ノズル内面の不均一性にあることが知られている。例えば、図12に示すように、ノズル内面401の傾斜が一様でなく、一部で傾斜が異なると、ノズル内面401のメニスカスMの表面張力にアンバランスが生じて、ノズル400から突出したインク柱500の尾部501を本来の飛翔方向とは垂直な一方向に片寄らせる力が働いてしまい、インク滴がメニスカスMから分離した直後に尾部に曲がりを発生させる。従って、ノズル内面の形状の正確さが、インク滴の尾部の曲がりを抑制した安定な吐出に大きく影響することになる。   It is known that the cause of the bending of the tail portion of the ink droplet ejected from the nozzle is the non-uniformity of the inner surface of the nozzle. For example, as shown in FIG. 12, if the inclination of the nozzle inner surface 401 is not uniform and the inclination is partially different, the surface tension of the meniscus M on the nozzle inner surface 401 is unbalanced, and the ink protrudes from the nozzle 400. A force that causes the tail portion 501 of the column 500 to be offset in one direction perpendicular to the original flight direction acts, causing the tail portion to bend immediately after the ink droplet is separated from the meniscus M. Therefore, the accuracy of the shape of the inner surface of the nozzle greatly affects the stable ejection in which the bending of the tail of the ink droplet is suppressed.

しかしながら、ノズル内面形状に要求される正確さのレベルは非常に高く、ノズル内面まで真円且つ左右対称に加工形成することはきわめて困難であり、その要求に応えることは到底容易ではない。また、使用中にノズル内面に異物が付着すると、除去することが困難であり、これが尾部の曲がりを発生させる原因となる場合もある。このため、ノズル内面形状の正確さ以外の方法によって、液滴を尾部の曲がりなく安定的に吐出させることが求められる。   However, the level of accuracy required for the inner surface shape of the nozzle is very high, and it is extremely difficult to process and form a perfect circle and right / left symmetrically to the inner surface of the nozzle, and it is not easy to meet the requirement. In addition, if a foreign substance adheres to the inner surface of the nozzle during use, it is difficult to remove, and this may cause the tail to bend. For this reason, it is required to stably discharge the droplets without bending the tail by a method other than the accuracy of the nozzle inner surface shape.

このようなインク滴の尾部の曲がりを改善することは従来から検討されており、特許文献1には、第1パルスを与えてノズルからインク柱を突出させた後、このインク柱がメニスカスから分離してインク滴として吐出される前に第2パルスを与えてノズルからメニスカスを突出させ、凸状になったメニスカスの頂点でインク滴として分離させることで、尾部の曲がりを防ぐ技術が開示されている。
特開平2−215537号公報
In order to improve such bending of the tail of the ink droplet, it has been studied in the past. In Patent Document 1, the first pulse is applied to cause the ink column to protrude from the nozzle, and then the ink column is separated from the meniscus. Then, a technique is disclosed in which the second pulse is applied before being ejected as an ink droplet to cause the meniscus to protrude from the nozzle and be separated as an ink droplet at the apex of the convex meniscus, thereby preventing the tail from bending. Yes.
JP-A-2-215537

特許文献1に記載の技術によれば、メニスカスをノズルから突出させてから液滴を分離するので、ノズル内面形状の影響を受けないが、インク柱を突出させる第1パルスの他に、更にメニスカスを突出させるための第2パルスを再度印加する必要があるため、それだけ駆動周波数が低下してしまい、記録速度の低下につながる問題がある。しかも、第2パルスによる残留圧力波をキャンセルしなくては次の吐出を開始することができないため、残留圧力波をキャンセルするための新たなパルスを別途印加する必要があり、更に駆動周波数の低下を招く問題がある。   According to the technique described in Patent Document 1, since the droplet is separated after the meniscus protrudes from the nozzle, it is not affected by the shape of the inner surface of the nozzle, but in addition to the first pulse for protruding the ink column, the meniscus is further increased. Since it is necessary to reapply the second pulse for projecting the image, the drive frequency is lowered accordingly, and there is a problem that the recording speed is lowered. In addition, since the next discharge cannot be started without canceling the residual pressure wave due to the second pulse, it is necessary to separately apply a new pulse for canceling the residual pressure wave, and further decrease the drive frequency. There is a problem that invites.

そこで、本発明は、駆動周波数を低下させることなく、尾部の曲がりのない液滴を安定的に吐出させることのできる液滴吐出ヘッドの駆動方法を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a driving method of a droplet discharge head that can stably discharge a droplet without a tail bend without reducing the driving frequency.

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。   Other problems of the present invention will become apparent from the following description.

上記課題は、以下の各発明によって解決される。   The above problems are solved by the following inventions.

請求項1記載の発明は、少なくとも一部が圧電材料で形成された側壁により隔てられた複数のチャネルを有し、前記複数のチャネルのうち、互いに2本のチャネルを挟んで離れているチャネルをまとめて1つの組として、チャネルを3つの組に分割し、側壁に形成された電極に液滴を吐出させるための電圧パルスを印加することにより、前記1つの組ごとに順次に時分割で駆動し、該側壁をせん断変形させ、せん断変形時の圧力によりチャネル内の液体をノズルより液滴として吐出させる液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、前記液滴を吐出させるための電圧パルスの印加による駆動は、前記チャネルの容積を拡大させる第1の工程と、前記拡大状態を保持する第2の工程と、前記チャネルの容積を縮小させて前記ノズルから液柱を突出させる第3の工程と、前記チャネルの容積を縮小させる状態を保持する第4の工程と、前記チャネルの容積を拡大させる第5の工程とを有し、前記第1の工程を、その直前に駆動した隣接チャネルのノズルから突出した液柱がメニスカスから分離して液滴として吐出される前に開始し、該液柱が突出した後に形成されたメニスカスがノズル開口先端に実質的に復帰した時点で、該液柱をメニスカスから分離して液滴として吐出させることを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動方法である。   The invention according to claim 1 has a plurality of channels separated by a side wall formed at least partly of a piezoelectric material, and among the plurality of channels, the channels separated from each other by sandwiching two channels are provided. As a group, the channel is divided into three groups, and a voltage pulse for ejecting droplets is applied to the electrodes formed on the side walls, so that each group is driven in time division sequentially. A method for driving a droplet discharge head, wherein the side wall is subjected to shear deformation, and the liquid in the channel is discharged as a droplet from the nozzle by the pressure at the time of shear deformation, and the application of a voltage pulse for discharging the droplet The driving by the first step of expanding the volume of the channel, the second step of maintaining the expanded state, and reducing the volume of the channel to cause the liquid column to protrude from the nozzle. A third step, a fourth step for maintaining a state in which the volume of the channel is reduced, and a fifth step for expanding the volume of the channel; and driving the first step immediately before Starts before the liquid column protruding from the nozzle of the adjacent channel is separated from the meniscus and discharged as a droplet, and when the meniscus formed after the liquid column protrudes substantially returns to the tip of the nozzle opening. The liquid column is separated from the meniscus and ejected as droplets.

請求項2記載の発明は、前記第3の工程により縮小させた時のチャネルの容積は、前記第1の工程によりチャネルを拡大させる以前の容積よりも小さく、且つ、前記第5の工程により拡大させた後のチャネルの容積は、前記第1の工程によりチャネルを拡大させる以前の容積と同じであることを特徴とする請求項1記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法である。   According to a second aspect of the present invention, the volume of the channel when reduced by the third step is smaller than the volume before the channel is enlarged by the first step, and is enlarged by the fifth step. 2. The method of driving a droplet discharge head according to claim 1, wherein the volume of the channel after being made is the same as the volume before the channel is expanded by the first step.

請求項3記載の発明は、前記第1の工程において、側壁に形成された電極に印加する電圧をa(V)、第5の工程において側壁に形成された電極に印加する電圧をb(V)としたとき、|a|>|b|であることを特徴とする請求項1又は2記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法である。   According to a third aspect of the present invention, a voltage applied to the electrode formed on the side wall in the first step is a (V), and a voltage applied to the electrode formed on the side wall in the fifth step is b (V). 3) The method for driving a droplet discharge head according to claim 1, wherein | a |> | b |.

請求項4記載の発明は、|a|/|b|=2であることを特徴とする請求項3記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法である。   According to a fourth aspect of the invention, there is provided the droplet discharge head driving method according to the third aspect, wherein | a | / | b | = 2.

請求項5記載の発明は、少なくとも一部が圧電材料で形成された側壁により隔てられた複数のチャネルを有し、前記複数のチャネルのうち、互いに2本のチャネルを挟んで離れているチャネルをまとめて1つの組として、チャネルを3つの組に分割し、側壁に形成された電極に液滴を吐出させるための電圧パルスを印加することにより、前記1つの組ごとに順次に時分割で駆動し、該側壁をせん断変形させ、せん断変形時の圧力によりチャネル内のインクをノズルより液滴として吐出させると共に、前記1つの組のチャネルの中の非記録のチャネルの側壁に形成された電極に、液滴を吐出しない程度の電圧パルスを印加し、液滴を吐出させずに前記ノズルのメニスカスを微振動させる液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、前記液滴を吐出しない程度の電圧パルスの印加による駆動は、前記チャネルの容積を拡大させる第1の工程と、前記拡大状態を保持する第2の工程と、前記チャネルの容積を縮小させる第3の工程とを有し、前記第1の工程を、その直前に駆動した隣接チャネルのノズルから突出した液柱がメニスカスから分離して液滴として吐出される前に開始し、該液柱が突出した後に形成されたメニスカスがノズル開口先端に実質的に復帰した時点で、該液柱をメニスカスから分離して液滴として吐出させることを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動方法である。   The invention according to claim 5 has a plurality of channels separated by a side wall formed at least in part by a piezoelectric material, and among the plurality of channels, the channels separated from each other by sandwiching two channels are provided. As a group, the channel is divided into three groups, and a voltage pulse for ejecting droplets is applied to the electrodes formed on the side walls, so that each group is driven in time division sequentially. Then, the side wall is subjected to shear deformation, and ink in the channel is ejected as droplets from the nozzle by the pressure at the time of shear deformation, and the electrode formed on the side wall of the non-recording channel in the one set of channels is applied to the electrode. A method of driving a droplet discharge head by applying a voltage pulse that does not discharge a droplet to slightly vibrate the meniscus of the nozzle without discharging the droplet. Driving by applying a voltage pulse of a degree includes a first step of expanding the volume of the channel, a second step of maintaining the expanded state, and a third step of reducing the volume of the channel. The first step is started before the liquid column protruding from the nozzle of the adjacent channel driven immediately before is separated from the meniscus and discharged as a droplet, and the meniscus formed after the liquid column protrudes Is a method of driving a droplet discharge head, wherein the liquid column is separated from the meniscus and discharged as droplets when it substantially returns to the tip of the nozzle opening.

請求項6記載の発明は、前記第1の工程によりチャネルの容積を拡大させる前の容積は、前記第3の工程によりチャネルの容積を縮小させた後の容積と同じであることを特徴とする請求項5記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法である。   The invention described in claim 6 is characterized in that the volume before expanding the volume of the channel in the first step is the same as the volume after reducing the volume of the channel in the third step. 6. A method for driving a droplet discharge head according to claim 5.

請求項7記載の発明は、前記第2の工程の継続時間が2AL(ALはチャネルの音響的共振周期の1/2)であることを特徴とする請求項5又は6記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法である。   According to a seventh aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to the fifth or sixth aspect, the duration of the second step is 2AL (AL is 1/2 of the acoustic resonance period of the channel). This is a driving method.

請求項8記載の発明は、前記液滴を吐出しない程度の電圧パルスは、液滴の吐出、非吐出にかかわらず、前記1つの組のチャネルの側壁に形成された電極全てに印加されることを特徴とする請求項5、6又は7記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法である。   According to an eighth aspect of the present invention, the voltage pulse that does not discharge the droplet is applied to all the electrodes formed on the side walls of the one set of channels regardless of whether the droplet is discharged or not. The method of driving a droplet discharge head according to claim 5, 6, or 7.

請求項9記載の発明は、前記液滴を吐出しない程度の電圧パルスの印加による前記メニスカスの最大押し出し量は、ノズル半径以下であることを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法である。   According to a ninth aspect of the present invention, the maximum meniscus push-out amount by applying a voltage pulse that does not eject the droplet is a nozzle radius or less. This is a method for driving a droplet discharge head.

請求項10記載の発明は、前記電圧パルスは、矩形波パルスであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法である。   A tenth aspect of the present invention is the method of driving a droplet discharge head according to any one of the first to ninth aspects, wherein the voltage pulse is a rectangular wave pulse.

請求項11記載の発明は、前記液体の粘度が、5cp以上15cp以下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法である。   An eleventh aspect of the invention is the method for driving a droplet discharge head according to any one of the first to tenth aspects, wherein the liquid has a viscosity of 5 cp to 15 cp.

請求項12記載の発明は、前記液体の表面張力が、20dyne/cm以上30dyne/cm以下であることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法である。   The invention according to claim 12 is the method of driving a droplet discharge head according to any one of claims 1 to 11, wherein the surface tension of the liquid is 20 dyne / cm or more and 30 dyne / cm or less. .

本発明によれば、駆動周波数を低下させることなく、尾部の曲がりのない液滴を安定的に吐出させることのできる液滴吐出ヘッドの駆動方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the drive method of the droplet discharge head which can discharge stably the droplet without a bending of a tail part without reducing a drive frequency can be provided.

以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明に係る駆動方法は、少なくとも一部が圧電材料で形成された側壁により隔てられた複数のチャネルを有し、その複数のチャネルのうち、互いに2本のチャネルを挟んで離れているチャネルをまとめて1つの組として、チャネルを3つの組に分割し、側壁に形成された電極に電圧パルスを印加することにより、1つの組ごとに順次に時分割で駆動し、該側壁をせん断変形させ、せん断変形時の圧力によりチャネル内の液体をノズルより液滴として吐出させるようにした液滴吐出ヘッドであれば、どのようなタイプの液滴吐出ヘッドにも適用でき、また、吐出されるチャネル内の液滴はどのような液体であってもよいが、以下の説明では、チャネル内の液体として画像記録のためのインクを使用した液滴吐出ヘッドであるせん断モード(シェアモード)タイプのインクジェット記録ヘッド(以下、単に記録ヘッドという。)を用いて説明する。   The driving method according to the present invention has a plurality of channels separated by a side wall formed at least partly of a piezoelectric material, and among the plurality of channels, channels that are separated from each other by sandwiching two channels. As a group, the channel is divided into three groups, and voltage pulses are applied to the electrodes formed on the side walls to drive each group sequentially in a time-sharing manner, thereby shearing the side walls. Any type of liquid droplet discharge head can be used as long as the liquid in the channel is discharged from the nozzle as liquid droplets by the pressure during shear deformation. The liquid droplets in the inside may be any liquid, but in the following description, a shear mode (shear mode) is a liquid droplet ejection head that uses ink for image recording as the liquid in the channel. Amodo) type ink jet recording head (hereinafter, simply described with reference to that.) Recording head.

図1は、せん断モードタイプの記録ヘッドの概略構成を示す図であり、(a)は一面を断面で示す斜視図、(b)は断面図である。図2はその作動を示す図である。   1A and 1B are diagrams showing a schematic configuration of a shear mode type recording head, in which FIG. 1A is a perspective view showing one surface in section, and FIG. 1B is a sectional view. FIG. 2 is a diagram showing the operation.

記録ヘッド2は、カバープレート24と基板26の間に、PZT等の圧電材料からなる複数の側壁27A、27B、27Cで隔てられたチャネル28が多数並設されている。図2では多数のチャネル28の一部である3本(28A、28B、28C)が示されている。チャネル28の一端はノズル形成部材22に形成されたノズル23につながり、他端はインク供給口25を経て、インクチューブ21によって図示されていないインクタンクに接続されている。そして、各チャネル28内の側壁27表面には両側壁27の上方からチャネル28内の底面に亘って繋がる電極29A、29B、29Cが密着形成され、各電極29A、29B、29Cは駆動信号発生部100に接続している。   The recording head 2 has a large number of channels 28 arranged in parallel between a cover plate 24 and a substrate 26 separated by a plurality of side walls 27A, 27B, 27C made of a piezoelectric material such as PZT. In FIG. 2, three (28A, 28B, 28C) which are a part of many channels 28 are shown. One end of the channel 28 is connected to the nozzle 23 formed in the nozzle forming member 22, and the other end is connected to an ink tank (not shown) by the ink tube 21 through the ink supply port 25. Electrodes 29A, 29B, 29C connected from the upper side of the side walls 27 to the bottom surface of the channel 28 are formed in close contact with the surface of the side wall 27 in each channel 28, and each electrode 29A, 29B, 29C is a drive signal generator. 100 is connected.

この駆動信号発生部100は、複数の電圧パルスを含む一連の駆動信号を各画素周期毎に発生する駆動信号発生回路と、各チャネル毎に前記駆動信号発生回路から供給された駆動信号の中から各画素のデータに応じて電圧パルスを選択して各チャネルに供給する駆動パルス選択回路とからなり、各画素のデータに応じて圧電材料からなる側壁27を駆動するための電圧パルスを供給する。この電圧パルスには、インク滴を吐出させるための吐出パルスと、ノズル23からインク滴を吐出させない程度にメニスカスを微振動させる微振動パルスとを含んでいる。   The drive signal generation unit 100 generates a drive signal generation circuit that generates a series of drive signals including a plurality of voltage pulses for each pixel period, and a drive signal supplied from the drive signal generation circuit for each channel. A driving pulse selection circuit that selects a voltage pulse according to the data of each pixel and supplies it to each channel, and supplies a voltage pulse for driving the side wall 27 made of a piezoelectric material according to the data of each pixel. This voltage pulse includes an ejection pulse for ejecting ink droplets and a micro-vibration pulse that slightly vibrates the meniscus to the extent that ink droplets are not ejected from the nozzles 23.

各側壁27は、ここでは図2の矢印で示すように分極方向が異なる2枚の圧電材料27a、27bによって構成されているが、圧電材料は例えば符号27aの部分のみであってもよく、側壁27の少なくとも一部にあればよい。   Here, each side wall 27 is constituted by two piezoelectric materials 27a and 27b having different polarization directions as indicated by arrows in FIG. 2, but the piezoelectric material may be only a portion 27a, for example. 27 may be present in at least a part of 27.

各側壁27表面に密着形成された電極29A、29B、29Cに駆動信号発生部100の制御により吐出パルスとしての電圧パルスが印加されると、以下に例示する動作によってインク滴をノズル23から吐出する。なお、図2ではノズルは省略してある。   When a voltage pulse as an ejection pulse is applied to the electrodes 29A, 29B and 29C formed in close contact with the surface of each side wall 27 by the control of the drive signal generator 100, an ink droplet is ejected from the nozzle 23 by the operation exemplified below. . In FIG. 2, the nozzle is omitted.

まず、電極29A、29B、29Cのいずれにも電圧パルスが印加されない時は、側壁27A、27B、27Cのいずれも変形しないが、図2(a)に示す状態において、電極29A及び29Cを接地すると共に電極29Bに図3に示すような電圧パルスを印加すると、側壁27B、27Cを構成する圧電材料の分極方向に直角な方向の電界が生じ、各側壁27B、27C共に、それぞれ圧電材料27a、27bの接合面にズリ変形を生じ、図2(b)に示すように側壁27B、27Cは互いに外側に向けて変形し、チャネル28Bの容積を拡大する。これによりチャネル28B内に負の圧力が生じてインクが流れ込む(Draw)。   First, when no voltage pulse is applied to any of the electrodes 29A, 29B, and 29C, none of the side walls 27A, 27B, and 27C is deformed, but the electrodes 29A and 29C are grounded in the state shown in FIG. In addition, when a voltage pulse as shown in FIG. 3 is applied to the electrode 29B, an electric field in a direction perpendicular to the polarization direction of the piezoelectric material constituting the side walls 27B and 27C is generated, and the piezoelectric materials 27a and 27b are applied to the side walls 27B and 27C, respectively. As shown in FIG. 2B, the side walls 27B and 27C are deformed toward each other, and the volume of the channel 28B is expanded. This creates a negative pressure in the channel 28B, causing ink to flow (Draw).

この状態を一定時間継続してから電圧パルスの電位を0に戻すと、側壁27B、27Cは図2(b)に示す拡大位置から図2(a)に示す中立位置に戻り、チャネル28B内のインクに高い圧力が掛かる(Release)。引き続いて、図2(c)に示すように、側壁27B、27Cを互いに逆方向に変形するように電圧パルスを印加して、チャネル28Bの容積を縮小する(Reinforce)と、チャネル28B内に正の圧力が生じる。これによりチャネル28Bを満たしているインクの一部によるノズル内のメニスカスがノズルから押し出される方向に変化し、ノズルからインク柱が吐出する。他の各チャネルも電圧パルスの印加によって上記と同様に動作する。   When this state is continued for a certain time and the potential of the voltage pulse is returned to 0, the side walls 27B and 27C return from the enlarged position shown in FIG. 2B to the neutral position shown in FIG. High pressure is applied to the ink (Release). Subsequently, as shown in FIG. 2C, a voltage pulse is applied so as to deform the side walls 27B and 27C in opposite directions to reduce the volume of the channel 28B (Reinforce). Pressure is generated. As a result, the meniscus in the nozzle due to a part of the ink filling the channel 28B changes in the direction pushed out from the nozzle, and the ink column is ejected from the nozzle. The other channels operate in the same manner as described above by applying voltage pulses.

このような駆動法はDRR駆動法と呼ばれ、せん断モードタイプの記録ヘッドの代表的な駆動法である。   Such a driving method is called a DRR driving method and is a typical driving method for a shear mode type recording head.

このように少なくとも一部が圧電材料によって形成された側壁27によって隔てられた複数のチャネル28を有する記録ヘッド2を駆動する場合、一つのチャネル28の側壁27が変形動作をすると、隣のチャネル28が影響を受けるため、複数のチャネル28のうち、互いに2本のチャネル28を挟んで離れているチャネル28をまとめて1つの組となすようにして、チャネル28を3つの組に分割し、1つの組毎に順次に時分割で駆動制御する(以下、これを3サイクル駆動という場合がある。)。このように1つの組毎に順次に時分割で駆動制御するものでは、1つの組に印加される電圧パルスが終了した後に、隣接する次の組に電圧パルスが印加されるような駆動方法が採用される。   Thus, when driving the recording head 2 having a plurality of channels 28 separated by the side walls 27 at least partially formed of the piezoelectric material, when the side walls 27 of one channel 28 are deformed, the adjacent channel 28 is changed. Therefore, among the plurality of channels 28, the channels 28 that are separated from each other by sandwiching the two channels 28 are combined into one set, and the channels 28 are divided into three sets. The drive control is sequentially performed in time division for each group (hereinafter, this may be referred to as three-cycle drive). As described above, in the case where the drive control is sequentially performed for each group in a time-division manner, a driving method in which the voltage pulse is applied to the next adjacent group after the voltage pulse applied to one group is completed. Adopted.

かかる3サイクル駆動を行う本発明の駆動方法について図4を用いて更に説明する。図4に示す例では、記録ヘッドはチャネルがA1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3の9つのチャネル28で構成されているとして説明する。また、このときのA、B、Cの各組のチャネル28に印加される電圧パルスのタイミングチャートの一例を図5に示す。また、図5に示すA組のチャネル28のノズル23におけるインク及びメニスカスの挙動を図6に模式的に示す。図5、図6及び以下の説明における括弧内の数字(1)〜(5)はそれぞれ対応している。   The driving method of the present invention for performing such three-cycle driving will be further described with reference to FIG. In the example shown in FIG. 4, the recording head is described as having nine channels 28 of A1, B1, C1, A2, B2, C2, A3, B3, and C3. In addition, FIG. 5 shows an example of a timing chart of voltage pulses applied to the respective channels 28 of A, B, and C at this time. FIG. 6 schematically shows the behavior of the ink and the meniscus in the nozzles 23 of the A sets of channels 28 shown in FIG. The numbers (1) to (5) in parentheses in FIGS. 5 and 6 and the following description correspond to each other.

なお、本明細書において、「液柱」又は「インク柱」とは、先端がノズルの開口から突出しているが、後端はノズル内のメニスカスと繋がっていて、未だメニスカスから分離していない状態の液体又はインクを指し、「液滴」又は「インク滴」とは、後端がノズル内のメニスカスから完全に分離している状態の液体又はインクを指す。   In this specification, “liquid column” or “ink column” is a state in which the front end protrudes from the opening of the nozzle, but the rear end is connected to the meniscus in the nozzle and is not yet separated from the meniscus. The term “droplet” or “ink droplet” refers to a liquid or ink that has a trailing edge that is completely separated from the meniscus in the nozzle.

また、せん断モードタイプの記録ヘッドでは、側壁27の変形は壁の両側に設けられる電極29に掛かる電圧差で起こるので、インク吐出を行うチャネル28の電極29に負の電圧パルスを掛ける代わりに、インク吐出を行うチャネル28の電極29を接地して、その両隣のチャネル28の電極29に正の電圧パルスを掛けるようにしても同様に動作させることができる。この方法によれば、正電圧だけで駆動させることができるが、本明細書では、正・負の両電圧によって駆動させる場合を示す。   In the shear mode type recording head, the deformation of the side wall 27 occurs due to a voltage difference applied to the electrodes 29 provided on both sides of the wall. Therefore, instead of applying a negative voltage pulse to the electrode 29 of the channel 28 for ink ejection, The same operation can be performed by grounding the electrode 29 of the channel 28 for discharging ink and applying a positive voltage pulse to the electrode 29 of the adjacent channel 28. According to this method, it can be driven only by a positive voltage, but in this specification, a case of driving by both positive and negative voltages is shown.

ここで、各組のチャネル28に印加されるインク滴を吐出させるための電圧パルス、すなわち吐出パルスは、上記DRR駆動法による吐出パルスであり、これはチャネル28の容積を拡大させる第1の工程と、その拡大状態を保持する第2の工程と、チャネル28の容積を縮小させてノズル23からインク柱を突出させる第3の工程と、チャネル28の容積を縮小させる状態を保持する第4の工程と、チャネル28の容積を拡大させる第5の工程とを有している。   Here, the voltage pulse for ejecting the ink droplet applied to each set of channels 28, that is, the ejection pulse is an ejection pulse by the DRR driving method, and this is a first step of expanding the volume of the channel 28. A second step of maintaining the enlarged state, a third step of reducing the volume of the channel 28 to project the ink column from the nozzle 23, and a fourth step of maintaining the state of reducing the volume of the channel 28. And a fifth step of expanding the volume of the channel 28.

(1);まず、A組(A1、A2、A3)の各チャネルの電極に吐出パルスを掛け、その両隣のチャネルの電極を接地する。すなわち、A組のチャネル28に正の電圧パルス(+Von)を掛けると、吐出したいA組のチャネル28の側壁27が外側に変形してチャネル28の容積が拡大する(A組の第1の工程)。これによりそのチャネル28内に負圧が発生し、この負圧により、インクタンクからA組のチャネル28にインクが流れ込む。   (1); First, an ejection pulse is applied to the electrodes of each channel of the A group (A1, A2, A3), and the electrodes of the adjacent channels are grounded. That is, when a positive voltage pulse (+ Von) is applied to the A set of channels 28, the side walls 27 of the A set of channels 28 to be discharged are deformed outward, and the volume of the channels 28 is expanded (first step of the A set). ). As a result, a negative pressure is generated in the channel 28, and ink flows from the ink tank into the A set of channels 28 due to the negative pressure.

チャネル28内の圧力は、駆動波形が変化しない時は、1AL毎に反転を繰り返す。そこで、この正の電圧パルスの印加によるチャネル28の容積の拡大状態を1ALの間保つ(A組の第2の工程)。すると、引き込まれたメニスカスMがノズル23の開口先端に向けて移動し、インクの圧力が正圧に反転する。   The pressure in the channel 28 repeats inversion every 1 AL when the driving waveform does not change. Therefore, the expanded state of the volume of the channel 28 due to the application of the positive voltage pulse is maintained for 1 AL (second set of A set). Then, the drawn meniscus M moves toward the opening tip of the nozzle 23, and the ink pressure is reversed to a positive pressure.

なお、AL(Acoustic Length)とは、チャネルの音響的共振周期の1/2のことである。このALは、圧電材料により形成された側壁27に矩形波の電圧パルスを印加して吐出するインク滴の速度を測定し、矩形波の電圧値を一定にして矩形波のパルス幅を変化させたときに、インク滴の飛翔速度が最大になるパルス幅として求められる。また、パルスとは、一定電圧波高値の矩形波であり、0Vを0%、波高値電圧を100%とした場合に、パルス幅とは、電圧の0Vからの立ち上がり10%と波高値電圧からの立ち下がり10%との間の時間として定義する。更に、ここで矩形波とは、電圧の10%と90%との間の立ち上がり時間、立ち下がり時間のいずれもがALの1/2、好ましくは1/4以内であるような波形を指す。   In addition, AL (Acoustic Length) is 1/2 of the acoustic resonance period of a channel. This AL measured the speed of an ink droplet ejected by applying a rectangular wave voltage pulse to the side wall 27 formed of a piezoelectric material, and changed the pulse width of the rectangular wave while keeping the rectangular wave voltage value constant. Sometimes it is determined as the pulse width that maximizes the flying speed of the ink droplets. A pulse is a rectangular wave having a constant voltage peak value. When 0V is 0% and a peak voltage is 100%, the pulse width is 10% of the voltage from 0V and the peak voltage. It is defined as the time between 10% of the falling edge. Furthermore, the rectangular wave here refers to a waveform in which both the rise time and fall time between 10% and 90% of the voltage are within 1/2, preferably within 1/4 of AL.

(2);上記の通り拡大状態を1ALの間保持した後、このタイミングで電極を接地すると、側壁27の変形が元に戻ってA組のチャネル28の容積が縮小し、高い圧力がA組のチャネル28内のインクに掛かり、これによりノズル23からインク柱10が突出する。更に、同じタイミングでA組の各チャネル28の電極29に負の電圧パルス(−Voff)を掛けると、図4(a)に示すように、側壁27が内側に変形してチャネル28の容積が更に縮小し、更に高い圧力がインクに掛かり、ノズル23からインク柱10が更に押し出される(A組の第3の工程)。   (2): After maintaining the enlarged state for 1 AL as described above, when the electrode is grounded at this timing, the deformation of the side wall 27 is restored and the volume of the A group of channels 28 is reduced, and the high pressure is applied to the A group. The ink pillar 10 protrudes from the nozzle 23 due to the ink in the channel 28. Further, when a negative voltage pulse (−Voff) is applied to the electrode 29 of each channel 28 of the A group at the same timing, the side wall 27 is deformed inward as shown in FIG. The ink column 10 is further reduced and a higher pressure is applied to the ink, and the ink column 10 is further pushed out from the nozzle 23 (set A of the third step).

(3);この縮小状態を2ALの間保つ(A組の第4の工程)。最初の1AL後、圧力が反転してチャネル28内が負圧になり、更に1AL経過すると、チャネル28内の圧力が反転して正圧になり、このときノズル23内のメニスカスMはノズル23の開口先端に向かって移動する。   (3); This reduced state is maintained for 2AL (set A, fourth step). After the first 1AL, the pressure is reversed and the pressure in the channel 28 becomes negative, and when 1AL further passes, the pressure in the channel 28 is reversed and becomes a positive pressure. At this time, the meniscus M in the nozzle 23 is moved to the nozzle 23. Move toward the tip of the opening.

(4);次いで、電極を接地すると、側壁27の変形が元に戻ってチャネル28の容積が再び拡大する(A組の第5の工程)。このときA組の各チャネル28内の残留圧力波はキャンセルされる。この時点では、インク柱10はまだメニスカスMから分離しておらず、その尾部10bはメニスカスMと繋がっている。   (4); Next, when the electrode is grounded, the deformation of the side wall 27 is restored and the volume of the channel 28 is expanded again (Fifth set of steps A). At this time, the residual pressure wave in each of the channels A is canceled. At this point, the ink column 10 has not yet been separated from the meniscus M, and its tail 10 b is connected to the meniscus M.

このようにして、A組の各チャネル28に第1の工程〜第5の工程からなる吐出パルスを印加した後は、引き続いて、A組の各チャネル28に隣接するB組(B1、B2、B3)の各チャネル28に同じく第1の工程〜第5の工程からなる吐出パルスを印加する。   In this way, after the ejection pulses including the first to fifth steps are applied to each channel 28 of the A group, the B groups (B1, B2,. Similarly, the ejection pulses including the first to fifth steps are applied to the respective channels 28 of B3).

図5に示すように、B組の各チャネル28に対する吐出パルスの印加は、ここではA組の各チャネル28への吐出パルスの印加が終了した後、A組の各チャネル28のノズル23から突出したインク柱10が未だメニスカスMから分離していない4AL後に、上記吐出パルスの第1の工程が開始されるタイミングで行われるものを例示している。   As shown in FIG. 5, the ejection pulse is applied to each channel 28 of the B set in this case after the ejection pulse is applied to each channel 28 of the A set, and then protrudes from the nozzle 23 of each channel 28 of the A set. In this example, the ink column 10 is performed at the timing when the first step of the ejection pulse is started after 4AL, where the ink column 10 is not yet separated from the meniscus M.

(5);A組の各チャネル28の駆動の後、A組の各チャネル28のノズル23から突出したインク柱10が未だノズル23内のインクのメニスカスMから分離していない時点で、隣接するB組の各チャネル28の電極29に電圧パルスを掛け、その両隣のチャネルの電極29を接地する。すなわち、B組のチャネル28に正の電圧パルス(+Von)を掛けると、吐出したいB組のチャネル28の側壁27が外側に変形してチャネル28の容積が拡大する(B組の第1の工程)。   (5): After driving each channel 28 of the A set, the ink column 10 protruding from the nozzle 23 of each channel 28 of the A set is adjacent when it has not yet separated from the ink meniscus M in the nozzle 23. A voltage pulse is applied to the electrode 29 of each channel 28 of the B group, and the electrodes 29 of both adjacent channels are grounded. That is, when a positive voltage pulse (+ Von) is applied to the B sets of channels 28, the side walls 27 of the B sets of channels 28 to be discharged are deformed outward, and the volume of the channels 28 is expanded (first step of the B sets). ).

このとき、このB組の各チャネル28に隣接するA組の各チャネル28の片側の側壁27は、A組の各チャネル28の容積を縮小させるように変形するため、A組の各チャネル28のノズル23内のメニスカスMは、インク柱10の尾部10bが繋がった状態でノズル23の吐出方向に押し出される方向に圧力が付与され、ノズル23の開口先端(以下、このノズル23の開口先端のことをメニスカスMの「復帰位置」という場合がある。)付近まで速やかに移動する。そして、インク柱10が突出した後に形成されたメニスカスMが復帰位置に実質的に復帰した時点で、インク柱10はノズル23内のメニスカスMから分離し、A組の各チャネル28のノズル23からインク滴として吐出する。   At this time, the side wall 27 on one side of each channel 28 in the A group adjacent to each channel 28 in the B group is deformed so as to reduce the volume of each channel 28 in the A group. The meniscus M in the nozzle 23 is applied with pressure in the direction in which it is pushed out in the ejection direction of the nozzle 23 with the tail portion 10b of the ink column 10 connected, and the opening tip of the nozzle 23 (hereinafter referred to as the opening tip of the nozzle 23). May be referred to as the “return position” of the meniscus M.) Then, when the meniscus M formed after the ink column 10 protrudes substantially returns to the return position, the ink column 10 is separated from the meniscus M in the nozzle 23, and from the nozzle 23 of each channel 28 of the A set. It is ejected as ink droplets.

このように、吐出パルスの第1の工程の実施のタイミングは、その直前に駆動した隣接チャネル28のノズル23から突出したインク柱10がメニスカスMから分離してインク滴として吐出される前に開始され、そのインク柱10が突出した後に形成されたメニスカスMが復帰位置に実質的に復帰した時点で、インク柱10はノズル23内のメニスカスMから分離し、A組の各チャネル28のノズル23からインク滴として吐出するので、インク柱10の尾部10bがメニスカスMから分離する時点では、ノズル23の内面形状の影響を受けることがなく、その内面形状の影響によってインク滴の尾部が飛翔方向と異なる方向に曲がるおそれがないため、尾部の曲がりの抑制効果を高めることができ、駆動周波数の向上及び着弾精度の向上を図ることができる。   Thus, the timing of the first step of the ejection pulse starts before the ink column 10 protruding from the nozzle 23 of the adjacent channel 28 driven immediately before is separated from the meniscus M and ejected as an ink droplet. When the meniscus M formed after the ink column 10 protrudes substantially returns to the return position, the ink column 10 is separated from the meniscus M in the nozzle 23, and the nozzle 23 of each channel 28 of the A set Therefore, when the tail portion 10b of the ink column 10 is separated from the meniscus M, it is not affected by the inner surface shape of the nozzle 23. Since there is no possibility of bending in different directions, the effect of suppressing tail bending can be increased, and the drive frequency and landing accuracy can be improved. Rukoto can.

ここで、メニスカスMが復帰位置に実質的に復帰した時点とは、インク柱10の突出後のメニスカスMの位置が復帰位置にほぼ位置しているか、または、ノズル23の開口先端から突出している状態をいう。この「ほぼ位置している」とは、図10に示すように、メニスカスMと復帰位置との間の距離dが、ノズル半径の1/2以下、好ましくは1/4以下である。ノズル23の開口先端から突出しているよりは、このように復帰位置にほぼ位置しているほうが、駆動周波数をより上げることができる点で好ましい。なお、ノズル23の開口形状は、真円に限らず、楕円形等様々であるが、本発明においてノズル半径とは、ノズル23の吐出側の開口先端面での最長径の1/2のことである。   Here, when the meniscus M substantially returns to the return position, the position of the meniscus M after the ink column 10 protrudes is substantially located at the return position or protrudes from the opening tip of the nozzle 23. State. The term “substantially located” means that the distance d between the meniscus M and the return position is 1/2 or less, preferably 1/4 or less of the nozzle radius, as shown in FIG. Rather than projecting from the front end of the opening of the nozzle 23, it is preferable that it is substantially located at the return position in that the drive frequency can be further increased. The opening shape of the nozzle 23 is not limited to a perfect circle, but may be various such as an ellipse. In the present invention, the nozzle radius is ½ of the longest diameter at the opening end surface on the discharge side of the nozzle 23. It is.

その後、B組の各チャネル28への吐出パルスの印加が終了すると、続いて、B組に隣接するC組(C1、C2、C3)も、図4(c)に示すように、上記同様に駆動し、更に、C組に隣接するA組も上記同様に駆動する。すなわち、C組の第1の工程は、その直前に駆動した隣接するB組の各チャネル28のノズル23から突出したインク柱10がメニスカスMから分離される前に開始され、インク柱10が突出した後に形成されたメニスカスMが復帰位置に実質的に復帰した時点で、そのインク柱10をメニスカスMから分離して液滴として吐出させる。また、A組の第1の工程は、その直前に駆動した隣接するB組の各チャネル28のノズル23から突出したインク柱10がメニスカスMから分離される前に開始され、インク柱10が突出した後に形成されたメニスカスMが復帰位置に実質的に復帰した時点で、そのインク柱10をメニスカスMから分離して液滴として吐出させる。従って、B組及びC組の各チャネル28のノズル23におけるインク及びメニスカスも、上記と同様の挙動を示すこととなり、その尾部10bはノズル23の内面形状の影響を受けることがない。   Thereafter, when the application of the ejection pulse to each channel 28 of the B set is completed, the C set (C1, C2, C3) adjacent to the B set is also similar to the above as shown in FIG. Further, the A group adjacent to the C group is driven in the same manner as described above. That is, the first step of the C set is started before the ink column 10 protruding from the nozzle 23 of each channel 28 of the adjacent B set driven immediately before is separated from the meniscus M, and the ink column 10 protrudes. When the meniscus M formed thereafter is substantially returned to the return position, the ink column 10 is separated from the meniscus M and ejected as droplets. Further, the first step of the A set is started before the ink column 10 protruding from the nozzle 23 of each channel 28 of the adjacent B set driven immediately before is separated from the meniscus M, and the ink column 10 protrudes. When the meniscus M formed thereafter is substantially returned to the return position, the ink column 10 is separated from the meniscus M and ejected as droplets. Therefore, the ink and meniscus in the nozzles 23 of the channels 28 of the B group and the C group also exhibit the same behavior as described above, and the tail portion 10b is not affected by the inner surface shape of the nozzles 23.

なお、チャネル28の容積を縮小させる状態を保持する第4の工程に引き続いて実施されるチャネル28の容積を拡大させる第5の工程によって、チャネル28内の残留圧力波はキャンセルされるため、一般にノズル23内のメニスカスMの開口先端への復帰は遅くなるが、以上のように、ノズル23から突出したインク柱10がメニスカスMから分離される前に、次に駆動する隣接チャネル28の容積が吐出パルスの第1の工程によって拡大することで、そのメニスカスMは速やかに復帰位置まで移動し、インク柱10が突出した後に形成されたメニスカスMが復帰位置に実質的に復帰した時点で、インク柱10はメニスカスMから分離してインク滴としてノズル23から吐出するので、駆動周波数を低下させることなく、尾部の曲がりを抑制することが可能となる。   In general, since the residual pressure wave in the channel 28 is canceled by the fifth step of expanding the volume of the channel 28 performed subsequent to the fourth step of maintaining the state of reducing the volume of the channel 28, in general, Although the return of the meniscus M in the nozzle 23 to the front end of the opening is delayed, as described above, before the ink column 10 protruding from the nozzle 23 is separated from the meniscus M, the volume of the adjacent channel 28 to be driven next is increased. By enlarging the first step of the ejection pulse, the meniscus M quickly moves to the return position, and when the meniscus M formed after the ink column 10 protrudes, the ink is substantially returned to the return position. Since the column 10 is separated from the meniscus M and ejected from the nozzle 23 as ink droplets, the bending of the tail is reduced without reducing the drive frequency. It is possible to win to become.

ところで、本実施形態に示すように吐出パルスによる駆動が第1の工程〜第5の工程からなる場合、チャネル28の容積を縮小させてノズル23からインク柱10を突出させる第3の工程により縮小させた時のチャネル28の容積は、第1の工程によりチャネル28を拡大させる以前の容積よりも小さく、且つ、第5の工程により拡大させた後のチャネル28の容積は、第1の工程によりチャネル28を拡大させる以前の容積と同じであると、図5に示すように吐出パルスの駆動波形をシンプルな波形とすることができる。また、この吐出パルスは、一連の工程における最後の第5の工程において側壁27が初期状態に戻り、第3の工程で発生した残留圧力波をこの第5の工程で効果的にキャンセルできるので、高周波駆動を行う点でより好ましい。   Incidentally, as shown in the present embodiment, when the driving by the ejection pulse includes the first step to the fifth step, the volume of the channel 28 is reduced, and the reduction is performed by the third step of projecting the ink column 10 from the nozzle 23. The volume of the channel 28 when the channel 28 is expanded is smaller than the volume before the channel 28 is expanded by the first step, and the volume of the channel 28 after the expansion by the fifth step is determined by the first step. If the volume is the same as before the channel 28 is expanded, the ejection pulse drive waveform can be made simple as shown in FIG. In addition, since the discharge pulse has the side wall 27 returned to the initial state in the final fifth step in the series of steps, the residual pressure wave generated in the third step can be effectively canceled in the fifth step. It is more preferable in that high frequency driving is performed.

また、上記第1の工程において、側壁27に形成された電極29に印加する電圧をa(V)、上記第5の工程において側壁27に形成された電極29に印加する電圧をb(V)としたとき、図5に示すように、|a|>|b|であるようにすると、メニスカスMの復帰が早くなり、高周波駆動を行う上でより好ましい。なお、この電圧aと電圧bは、それぞれ差分の電圧である。   In the first step, the voltage applied to the electrode 29 formed on the side wall 27 is a (V), and the voltage applied to the electrode 29 formed on the side wall 27 in the fifth step is b (V). In this case, as shown in FIG. 5, if | a |> | b | is satisfied, the meniscus M recovers more quickly, which is more preferable for high-frequency driving. The voltage a and the voltage b are differential voltages.

この電圧aと電圧bは、|a|/|b|=2とすると、第3の工程で発生した残留圧力波を第5の工程でより効果的にキャンセルできるため、高周波駆動と吐出安定性の両立を図ることができるためにより好ましい。   When the voltage a and voltage b are | a | / | b | = 2, the residual pressure wave generated in the third step can be canceled more effectively in the fifth step. It is more preferable because both can be achieved.

次に、同じく3サイクル駆動を行う場合に、1つの組のチャネル28の中の非吐出のチャネル28の側壁27に形成された電極29に、インク滴を吐出しない程度にメニスカスMを微振動させるための電圧パルス、すなわち微振動パルスを印加し、インク滴を吐出させずにノズル23のメニスカスMを微振動させる駆動方法について説明する。   Next, in the case of the same three-cycle driving, the meniscus M is slightly vibrated to such an extent that no ink droplets are ejected to the electrode 29 formed on the side wall 27 of the non-ejection channel 28 in one set of channels 28. A driving method for applying a voltage pulse, that is, a fine vibration pulse for causing the meniscus M of the nozzle 23 to vibrate without discharging an ink droplet will be described.

図7は、このような駆動方法の一例を示す電圧パルス(吐出パルス及び微振動パルス)のタイミングチャートである。また、図7に示すA組のチャネル28のノズル23におけるインク及びメニスカスの状態を図8に模式的に示す。図7、図8及び以下の説明における括弧内の数字(1)〜(8)はそれぞれ対応している。   FIG. 7 is a timing chart of voltage pulses (ejection pulses and micro-vibration pulses) showing an example of such a driving method. FIG. 8 schematically shows the state of ink and meniscus in the nozzles 23 of the A channels 28 of FIG. The numbers (1) to (8) in parentheses in FIGS. 7 and 8 and the following description correspond to each other.

ここで、各組のチャネル28に印加されるインク滴を吐出させずにノズル23のメニスカスMを微振動させるための微振動パルスとしての電圧パルスは、チャネル28の容積を拡大させる第1の工程と、その拡大状態を保持する第2の工程と、チャネル28の容積を縮小させる第3の工程とを有している。   Here, the voltage pulse as a fine vibration pulse for finely vibrating the meniscus M of the nozzle 23 without ejecting ink droplets applied to each set of channels 28 is a first step of expanding the volume of the channel 28. And a second step of maintaining the expanded state, and a third step of reducing the volume of the channel 28.

(1);まず、A組(A1、A2、A3)の各チャネル28の電極29に微振動パルスを掛け、その両隣のチャネル28の電極29を接地する。すなわち、A組のチャネル28に正の電圧パルス(+Von)を掛けると、A組のチャネル28の側壁27が外側に変形してチャネル28の容積が拡大する(A組の第1の工程)。これによりそのチャネル28内に負圧が発生し、この負圧により、A組の各チャネル28のノズル23内のメニスカスMは、ノズル23内に引き込まれる。   (1); First, a micro-vibration pulse is applied to the electrode 29 of each channel 28 of the A group (A1, A2, A3), and the electrodes 29 of the adjacent channels 28 are grounded. That is, when a positive voltage pulse (+ Von) is applied to the A set of channels 28, the side walls 27 of the A set of channels 28 are deformed to the outside and the volume of the channels 28 is expanded (first step of the A set). As a result, a negative pressure is generated in the channel 28, and the meniscus M in the nozzle 23 of each channel 28 of the A group is drawn into the nozzle 23 by this negative pressure.

(2);チャネル28内の圧力は、駆動波形が変化しない時は、1AL毎に反転を繰り返す。そこで、この正の電圧パルスの印加によるチャネル28の容積の拡大状態を2ALの間保つ(A組の第2の工程)。すると、引き込まれたメニスカスMは一旦ノズル23の開口から押し出された後、再びノズル23内に向けて移動する。   (2); The pressure in the channel 28 is inverted every 1 AL when the driving waveform does not change. Therefore, the expanded state of the volume of the channel 28 by the application of the positive voltage pulse is maintained for 2 AL (second set of A set). Then, the drawn meniscus M is once pushed out of the opening of the nozzle 23 and then moves again into the nozzle 23.

(3);次いで、A組のチャネル28を接地すると、A組のチャネル28の側壁27の変形が元に戻ってチャネル28の容積が縮小する(A組の第3の工程)。これによりそのチャネル28内に正圧が発生し、この正圧により、A組の各チャネル28のノズル23内のメニスカスMは復帰位置まで復帰する。この第1の工程から第3の工程までの一連の微振動パルスの印加により、ノズル23内のメニスカスMに、インク滴を吐出しない程度の微振動が与えられる。   (3); Next, when the A set of channels 28 are grounded, the deformation of the side walls 27 of the A set of channels 28 is restored to reduce the volume of the channels 28 (the third step of the A set). As a result, a positive pressure is generated in the channel 28, and the meniscus M in the nozzle 23 of each channel 28 of the A set returns to the return position due to the positive pressure. By applying a series of fine vibration pulses from the first process to the third process, the meniscus M in the nozzle 23 is given a fine vibration that does not eject ink droplets.

ここで、この微振動パルスの印加の後、A組の各チャネル28に画像データに基づいて吐出パルスが印加される。ここでの吐出パルスは、図5で例示した吐出パルスと同一のものを使用している。   Here, after the application of the micro-vibration pulse, the ejection pulse is applied to the A channels 28 based on the image data. The ejection pulse here is the same as the ejection pulse illustrated in FIG.

(4);微振動パルスの印加終了から1ALの後、A組のチャネル28に吐出パルスとしての正の電圧パルス(+Von)を印加すると、吐出したいA組のチャネル28の側壁27が外側に変形してチャネル28の容積が拡大する。   (4): After 1 AL from the end of the application of the micro-vibration pulse, when a positive voltage pulse (+ Von) as a discharge pulse is applied to the A set of channels 28, the side wall 27 of the A set of channels 28 to be discharged is deformed outward. Thus, the volume of the channel 28 is expanded.

(5);上記拡大状態を1ALの間保持した後、このタイミングで電極29を接地すると、側壁27の変形が元に戻ってA組の各チャネル28の容積が縮小し、高い圧力がA組のチャネル28内のインクに掛かり、これによりノズル23からインク柱10が突出する。更に、同じタイミングでA組の各チャネル28の電極29に負の電圧パルス(−Voff)を掛けると、側壁27が内側に変形してチャネル28の容積が更に縮小し、更に高い圧力がインクに掛かり、ノズル23からインク柱10が更に押し出される。   (5): After maintaining the above expanded state for 1 AL, when the electrode 29 is grounded at this timing, the deformation of the side wall 27 is restored, the volume of each channel 28 of the A group is reduced, and a high pressure is applied to the A group. The ink pillar 10 protrudes from the nozzle 23 due to the ink in the channel 28. Further, when a negative voltage pulse (−Voff) is applied to the electrode 29 of each channel 28 of the A set at the same timing, the side wall 27 is deformed inward, the volume of the channel 28 is further reduced, and a higher pressure is applied to the ink. The ink column 10 is further pushed out from the nozzle 23.

(6);この縮小状態を2ALの間保つと、最初の1AL後、圧力が反転してチャネル28内が負圧になり、更に1AL経過すると、チャネル28内の圧力が反転して正圧になり、このときノズル23内のメニスカスMは復帰位置に向かって移動する。   (6); If this contracted state is maintained for 2AL, after the first 1AL, the pressure is reversed and the pressure in the channel 28 becomes negative, and when 1AL further passes, the pressure in the channel 28 is reversed and becomes positive. At this time, the meniscus M in the nozzle 23 moves toward the return position.

(7);次いで、A組の各チャネル28の電極29を接地すると、側壁27の変形が元に戻ってA組のチャネル28の容積が再び拡大する。このとき残留圧力波はキャンセルされる。この時点では、インク柱10はまだメニスカスMから分離しておらず、その尾部10bはメニスカスMと繋がっている。   (7); Next, when the electrode 29 of each channel 28 of the A set is grounded, the deformation of the side wall 27 is restored and the volume of the A set of channels 28 is expanded again. At this time, the residual pressure wave is canceled. At this point, the ink column 10 has not yet been separated from the meniscus M, and its tail 10 b is connected to the meniscus M.

以上のA組の各チャネル28に微振動パルス及び吐出パルスを印加した後は、引き続いて、A組の各チャネル28に隣接するB組(B1、B2、B3)の各チャネル28に微振動パルス及び吐出パルスを印加する。但し、吐出パルスは画像データに基づいて印加されるものであり、図7は、B組の各チャネル28には吐出パルスが印加されない場合を示している。   After applying the micro-vibration pulse and the ejection pulse to each of the channels A in the above-described group A, the micro-vibration pulse is continuously applied to each channel 28 in the group B (B1, B2, B3) adjacent to each channel 28 in the group A. And an ejection pulse is applied. However, the ejection pulse is applied based on the image data, and FIG. 7 shows a case where the ejection pulse is not applied to each channel 28 of the B set.

図7に示すように、B組の各チャネル28に対する微振動パルスの印加は、ここではA組の各チャネル28への吐出パルスの印加が終了した後、A組の各チャネル28のノズル23から突出したインク柱10が未だメニスカスMから分離していない4AL後に、上記微振動パルスの第1の工程が開始されるタイミングで行われるものを例示している。   As shown in FIG. 7, the application of the micro-vibration pulse to each channel 28 of the B set is performed here from the nozzle 23 of each channel 28 of the A set after the application of the ejection pulse to each channel 28 of the A set is completed. An example is shown in which the protruding ink column 10 is performed at the timing at which the first step of the micro-vibration pulse is started after 4AL, which has not yet separated from the meniscus M.

(8);A組の各チャネル28の駆動の後、A組の各チャネル28のノズル23から突出したインク柱10が未だノズル23内のインクのメニスカスMから分離していない時点で、B組のチャネル28に正の電圧パルス(+Von)を掛けると、B組のチャネル28の側壁27が外側に変形してチャネル28の容積が拡大する(B組の第1の工程)。   (8): After the driving of the channels A of the group A, when the ink column 10 protruding from the nozzles 23 of the channels 28 of the group A has not yet separated from the ink meniscus M in the nozzle 23, the group B When a positive voltage pulse (+ Von) is applied to the channels 28, the side walls 27 of the B sets of channels 28 are deformed outward, and the volume of the channels 28 is expanded (first step of the B sets).

このとき、このB組の各チャネル28に隣接するA組の各チャネル28の片側の側壁27は、A組の各チャネル28の容積を縮小させるように変形するため、A組の各チャネル28のノズル23内のメニスカスMは、インク柱10の尾部10bが繋がった状態でノズル23の吐出方向に押し出される方向に圧力が付与され、復帰位置まで速やかに移動する。そして、インク柱10が突出した後に形成されたメニスカスMが復帰位置に実質的に復帰した時点で、インク柱10はノズル23内のメニスカスMから分離し、A組の各チャネル28のノズル23からインク滴として吐出する。   At this time, the side wall 27 on one side of each channel 28 in the A group adjacent to each channel 28 in the B group is deformed so as to reduce the volume of each channel 28 in the A group. The meniscus M in the nozzle 23 is applied with pressure in the direction in which it is pushed out in the ejection direction of the nozzle 23 with the tail 10b of the ink column 10 connected, and moves quickly to the return position. Then, when the meniscus M formed after the ink column 10 protrudes substantially returns to the return position, the ink column 10 is separated from the meniscus M in the nozzle 23, and from the nozzle 23 of each channel 28 of the A set. It is ejected as ink droplets.

その後は、B組に隣接するC組(C1、C2、C3)、C組に隣接するA組も、それぞれ上記と同様に駆動する。但し、今回の例では、B組は非吐出なので、インク柱は吐出しないので省略する。A組の各チャネル28に印加される微振動パルスの第1の工程は、その直前に駆動した隣接するC組の各チャネル28のノズル23から突出したインク柱10がメニスカスMから分離される前に開始され、インク柱10が突出した後に形成されたメニスカスMが復帰位置に実質的に復帰した時点で、そのインク柱10をメニスカスMから分離して液滴として吐出させる。C組の各チャネル28のノズル23から突出したインク柱10も、上記と同様の挙動を示すこととなり、その尾部10bはノズル23の内面形状の影響を受けることがない。   Thereafter, the C set (C1, C2, C3) adjacent to the B set and the A set adjacent to the C set are also driven in the same manner as described above. However, in this example, the B group is not ejected, so the ink column is not ejected and is omitted. The first step of the micro-vibration pulse applied to each channel A of the set A is performed before the ink column 10 protruding from the nozzle 23 of each adjacent channel C 28 driven immediately before is separated from the meniscus M. The ink column 10 is separated from the meniscus M and ejected as droplets when the meniscus M formed after the ink column 10 protrudes substantially returns to the return position. The ink column 10 protruding from the nozzle 23 of each channel 28 of the C set also exhibits the same behavior as described above, and the tail portion 10b is not affected by the inner shape of the nozzle 23.

このように、微振動パルスの第1の工程の実施タイミングをとることにより、ノズル23から突出したインク柱10がメニスカスMから分離される前に、次に駆動する隣接チャネル28の容積が拡大することで、そのメニスカスMは速やかに復帰位置まで復帰し、インク柱10が突出した後に形成されたメニスカスMが復帰位置に実質的に復帰した時点で、インク柱10はメニスカスMから分離してインク滴としてノズル23から吐出するため、インク柱10の尾部10bはノズル23の内面形状の影響を受けにくくなり、その内面形状の影響によってインク滴の尾部が飛翔方向と異なる方向に曲がるおそれが低減され、3サイクル駆動に無駄な動作を必要とせず、従って駆動周波数を低下させることなく、尾部の曲がりを防止した駆動が可能となる。しかも、微振動パルスを利用していることにより、非吐出のチャネルであっても尾部の曲がりを防止できるため、画像データによらずに上記効果を得ることができると共に、メニスカスMに微振動が与えられるため、ノズル23の目詰まりを抑制することも可能である。   In this way, by taking the execution timing of the first step of the fine vibration pulse, the volume of the adjacent channel 28 to be driven next is expanded before the ink column 10 protruding from the nozzle 23 is separated from the meniscus M. As a result, the meniscus M quickly returns to the return position, and when the meniscus M formed after the ink column 10 protrudes substantially returns to the return position, the ink column 10 is separated from the meniscus M and the ink. Since the droplets are ejected from the nozzle 23, the tail portion 10b of the ink column 10 is not easily affected by the inner surface shape of the nozzle 23, and the possibility that the tail portion of the ink droplet bends in a direction different from the flight direction due to the inner surface shape is reduced. 3-cycle drive does not require useless operation, and therefore driving without lowering the tail frequency is possible without lowering the drive frequency. To become. In addition, the use of the micro-vibration pulse can prevent the tail from being bent even in a non-ejection channel, so that the above effect can be obtained regardless of the image data, and the meniscus M is subject to micro-vibration. Therefore, clogging of the nozzle 23 can be suppressed.

このような微振動パルスにおいて、第1の工程により拡大させる前のチャネル28の容積は、第3の工程によりチャネル28を縮小させた後の容積と同じであると、図7に示すように各微振動パルスをシンプルな波形とすることができるために好ましい。また、この微振動パルスは、一連の微振動の工程における最後の第3の工程において側壁27は初期状態に戻るので、高周波駆動を行う点で好ましい。   In such a micro-vibration pulse, the volume of the channel 28 before being expanded in the first step is the same as the volume after the channel 28 is reduced in the third step, as shown in FIG. The fine vibration pulse is preferable because it can have a simple waveform. Further, this fine vibration pulse is preferable in that high-frequency driving is performed because the side wall 27 returns to the initial state in the final third step in the series of fine vibration steps.

図7に示したように、微振動パルスは、チャネル28の容積の拡大状態を保持する第2の工程の継続時間を2ALとしている。これにより、第1の工程で発生した残留圧力波を第3の工程で容易にキャンセルできるため、高周波駆動の点で好ましい。   As shown in FIG. 7, the micro-vibration pulse has a duration of the second step of maintaining the expanded state of the volume of the channel 28 as 2AL. Thereby, the residual pressure wave generated in the first step can be easily canceled in the third step, which is preferable in terms of high frequency driving.

なお、図7に示す例では、吐出、非吐出にかかわらず微振動パルスを印加しており、このようにすることは、インク滴を吐出して記録を行うチャネル28においても、ノズル23内のメニスカスMに微振動を掛けてから確実にインク滴の吐出を行うことができると共に、隣接チャネルが非吐出の場合でも、上述したように、微振動パルスの第1の工程によってその直前の隣接チャネルのメニスカスMを早期に復帰位置付近まで移動させることができるので、インク滴の尾部の曲がりを防止することができる。また、微振動パルスは、非吐出のチャネル28にのみ印加するようにしてもよい。この場合は、消費電力を抑え、記録ヘッドの発熱を抑えることができる。   In the example shown in FIG. 7, the fine vibration pulse is applied regardless of ejection or non-ejection, and in this way, even in the channel 28 that performs recording by ejecting ink droplets, Ink droplets can be reliably ejected after a slight vibration is applied to the meniscus M, and even if the adjacent channel is not ejected, as described above, the adjacent channel immediately before it is formed by the first step of the fine vibration pulse. Since the meniscus M can be moved to the vicinity of the return position at an early stage, bending of the tail portion of the ink droplet can be prevented. The fine vibration pulse may be applied only to the non-ejection channel 28. In this case, power consumption can be suppressed and heat generation of the recording head can be suppressed.

このようにメニスカスMを微振動させる時のメニスカスMの最大押し出し量は、ノズル23の半径以下とすることが好ましい。微振動によるメニスカスMの押し出し量が大きいと、直後のインク吐出のタイミングまでにメニスカスMが復帰位置まで戻りきれず、安定な吐出が困難となるが、この場合のメニスカスMの押し出し量をノズル23の半径以下に抑制することで、メニスカスMを微振動させた直後でも安定した吐出が可能となる。   As described above, it is preferable that the maximum push-out amount of the meniscus M when the meniscus M is vibrated slightly is equal to or less than the radius of the nozzle 23. If the meniscus push-out amount due to slight vibrations is large, the meniscus M cannot return to the return position by the immediately following ink discharge timing, and stable discharge becomes difficult. In this case, the meniscus M push-out amount is set to the nozzle 23. By suppressing the radius to less than this radius, stable ejection can be performed even immediately after the meniscus M is slightly vibrated.

なお、最大押し出し量とは、1回の押し出し動作におけるノズル23の開口先端からのメニスカスMの押し出し量の最大値である。ノズル23からのメニスカスMの押し出し量は、例えば、KEYENCE社製デジタルマイクロスコープ「VH−6300」を用いてストロボ同期により測定することができる。押し出し量は、図9に示すように、メニスカスMのノズル23の略中央部におけるノズル23の開口先端からの突出量を、ノズル形成部材22と略垂直方向に測定した値である。   The maximum extrusion amount is the maximum value of the meniscus M extrusion amount from the opening tip of the nozzle 23 in one extrusion operation. The extrusion amount of the meniscus M from the nozzle 23 can be measured by stroboscopic synchronization using, for example, a digital microscope “VH-6300” manufactured by KEYENCE. As shown in FIG. 9, the amount of extrusion is a value obtained by measuring the amount of protrusion of the meniscus M from the tip of the opening of the nozzle 23 at a substantially central portion in a direction substantially perpendicular to the nozzle forming member 22.

本発明において、各チャネル28の電極29に印加する吐出パルス及び微振動パルスとしての電圧パルスは、図示したように矩形波パルスであることが好ましい。矩形波パルスは、電圧の立ち上がりと立ち下がりが傾斜している台形波よりも側壁27の変形が極端に起こり、チャネル28の容積を拡大させるパルスによって隣接チャネル28に強い縮小の圧力を発生させることができ、より確実にメニスカスを実質的にノズルの開口先端に復帰させることができる。また、矩形波は、簡単なデジタル回路を用いることで容易に生成可能であるため、台形波に比べて回路構成も簡素化できる利点がある。   In the present invention, the ejection pulse applied to the electrode 29 of each channel 28 and the voltage pulse as the fine vibration pulse are preferably rectangular wave pulses as shown. In the rectangular wave pulse, the deformation of the side wall 27 is more extreme than in the case of a trapezoidal wave in which the rising and falling of the voltage are inclined, and a strong reduction pressure is generated in the adjacent channel 28 by the pulse that enlarges the volume of the channel 28. Thus, the meniscus can be substantially returned to the tip of the nozzle opening more reliably. Further, since the rectangular wave can be easily generated by using a simple digital circuit, there is an advantage that the circuit configuration can be simplified as compared with the trapezoidal wave.

本発明の駆動方法は、インクの粘度が5cp以上15cp以下である場合に、尾部の曲がりの抑制効果を顕著に発揮する。このようなインクは粘度が高く、メニスカスMの復帰過程での残留圧力波による暴れが小さく、またインク柱10がメニスカスMから分離しにくく、その尾部10bが長く伸びるようになって、尾部10bの曲がりが発生し易くなるためである。   The drive method of the present invention exhibits a remarkable effect of suppressing tail bending when the viscosity of the ink is 5 cp or more and 15 cp or less. Such an ink has a high viscosity, and the fluctuation due to the residual pressure wave in the returning process of the meniscus M is small. Further, the ink column 10 is difficult to be separated from the meniscus M, and the tail portion 10b extends long. This is because bending tends to occur.

また、本発明の駆動方法は、インクの表面張力が20dyne/cm以上30dyne/cm以下である場合にも顕著な効果を発揮する。このようなインクは表面張力が低いので、インク滴がメニスカスMから分離しにくく、同様に尾部10bが長く伸びるようになって、尾部10bの曲がりが発生し易くなるためである。   In addition, the driving method of the present invention exhibits a remarkable effect even when the surface tension of the ink is 20 dyne / cm or more and 30 dyne / cm or less. This is because such an ink has a low surface tension, so that the ink droplets are not easily separated from the meniscus M, and the tail portion 10b is also elongated so that the tail portion 10b is easily bent.

なお、図5や図7に示した吐出パルスや微振動パルスの印加タイミングは一例にすぎず、インク滴の分離し易さやメニスカスが復帰する早さは、記録ヘッドやインク毎に異なるので、本発明においては、実際の記録ヘッドのメニスカスの運動をマイクロスコープ等によって観察するという実験や、有限要素法等によりシミュレーションを行ってメニスカスの復帰位置であるノズルの開口先端でのメニスカスの運動形態を調べ、電気回路的手段により信号の印加のタイミングを調整することが好ましい。   The application timings of the ejection pulse and the micro-vibration pulse shown in FIG. 5 and FIG. 7 are merely examples, and the ease of ink droplet separation and the speed at which the meniscus returns is different for each print head and ink. In the invention, an experiment of observing the actual meniscus movement of the recording head with a microscope or the like, or a simulation by a finite element method or the like, to investigate the movement form of the meniscus at the nozzle opening tip which is the return position of the meniscus. It is preferable to adjust the timing of signal application by electric circuit means.

以下、実施例によって本発明の効果を例証する。
(実施例)
液滴吐出ヘッドとして、以下に示すせん断モードタイプの記録ヘッドを使用した。
The effects of the present invention are illustrated below by examples.
(Example)
As a droplet discharge head, the following shear mode type recording head was used.

仕様
ノズルピッチ:180dpi
ノズル径:30μm
吐出インク滴量:15pl
インク:油系顔料インク
25℃での粘度:7cp
25℃での表面張力:28dyne/cm
Specifications Nozzle pitch: 180 dpi
Nozzle diameter: 30 μm
Ejected ink droplet volume: 15 pl
Ink: Oil-based pigment ink
Viscosity at 25 ° C .: 7 cp
Surface tension at 25 ° C .: 28 dyne / cm

吐出パルス
図5に示したDRR駆動法による吐出パルスを用いた。
吐出パルスの第1の工程と第5の工程の電圧比(|a|/|b|):2/1
吐出パルスの第2の工程の保持時間:1AL
吐出パルスの第4の工程の保持時間:2AL
Discharge pulse The discharge pulse by the DRR driving method shown in FIG. 5 was used.
Voltage ratio between the first step and the fifth step of the ejection pulse (| a | / | b |): 2/1
Holding time for the second step of the ejection pulse: 1 AL
Holding time of the fourth step of the ejection pulse: 2AL

評価方法
3サイクル駆動におけるサイクル間の吐出パルスの間隔(直前のサイクルの吐出パルスの第5の工程の終了から隣接チャネルの次のサイクルの吐出パルスの第1の工程の開始までの間隔)を4ALとし、そのときに吐出されたインク滴の尾部の曲がりの発生の有無を観察し、以下の評価基準で評価した。
◎:尾部の曲がりは全く見られない
○:尾部の曲がりはほとんど見られない
×:尾部の曲がりがかなり見られる
Evaluation Method 3 Interval of discharge pulse between cycles in cycle driving (interval from the end of the fifth step of the discharge pulse of the immediately preceding cycle to the start of the first step of the discharge pulse of the next cycle of the adjacent channel) is 4AL Then, the occurrence of bending of the tail of the ink droplet ejected at that time was observed and evaluated according to the following evaluation criteria.
◎: Tail bending is not seen at all ○: Tail bending is hardly seen ×: Tail bending is seen considerably

(比較例)
3サイクル駆動におけるサイクル間の吐出パルスの間隔を7ALとした以外は、実施例と同様にして評価した。
(Comparative example)
Evaluation was performed in the same manner as in Example except that the interval of the ejection pulse between cycles in the 3-cycle driving was set to 7AL.

以上、実施例及び比較例について表1に示す。   The examples and comparative examples are shown in Table 1 above.

なお、インク滴の尾部の曲がりの発生の有無は、CCDカメラにて目視観察した。曲がりの有無は、インク滴の飛翔方向に対して、メニスカスから分離する直前の尾部の端部が平行であるかどうかで判断した。   The presence or absence of bending of the tail of the ink droplet was visually observed with a CCD camera. The presence or absence of bending was determined by whether or not the end of the tail immediately before separation from the meniscus was parallel to the direction of ink droplet flight.

また、表1中の「インク滴の分離」とは、吐出パルスの第1の工程の開始時において、その直前のサイクルで隣接チャネルのノズルから突出されたインク柱がメニスカスから分離してインク滴として吐出しているか否かをいう。   In Table 1, “separation of ink droplets” means that at the start of the first step of the ejection pulse, the ink columns protruding from the nozzles of the adjacent channel in the immediately preceding cycle are separated from the meniscus and the ink droplets. Whether or not it is discharged.

更に、表1中の「メニスカスの状態」とは、吐出パルスの第3の工程の開始時において、その直前のサイクルで隣接チャネルのノズルからインク柱が突出された後のメニスカスがノズルの開口先端に実質的に復帰しているか否かをいう。   Furthermore, the “meniscus state” in Table 1 means that at the start of the third step of the ejection pulse, the meniscus after the ink column protrudes from the nozzle of the adjacent channel in the immediately preceding cycle is the tip of the nozzle opening. It is said whether or not it has substantially returned.

Figure 0004474988
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実施例の通り、インク滴が分離する前に隣接チャネルの次のサイクルの吐出パルスの第1の工程が開始されるものでは、メニスカスが復帰する方向に圧力が加わるので、メニスカスがノズルの開口先端に実質的に復帰した状態で、インク柱がメニスカスから分離するので、尾部の曲がりは全くなく、良好なインク滴の吐出を行うことができた。   As in the embodiment, in the case where the first step of the ejection pulse of the next cycle of the adjacent channel is started before the ink droplet is separated, pressure is applied in the direction in which the meniscus returns, so that the meniscus is at the tip of the nozzle opening. In this state, the ink column is separated from the meniscus, so that the tail portion is not bent at all and ink droplets can be ejected satisfactorily.

一方、比較例では、吐出パルスの第1の工程は、その直前に駆動した隣接チャネルのノズルからインク滴が分離された後に開始されるため、インク滴の尾部はノズルの内面形状の影響を受け、吐出されたインク滴に曲がりが発生した。   On the other hand, in the comparative example, since the first step of the ejection pulse is started after the ink droplet is separated from the nozzle of the adjacent channel driven immediately before, the tail portion of the ink droplet is affected by the inner shape of the nozzle. Then, the ejected ink droplet was bent.

(a)は記録ヘッドの一例を一部断面で示す概観斜視図、(b)は断面図(A) is a general perspective view showing an example of a recording head in a partial cross section, and (b) is a cross sectional view. (a)〜(c)は記録ヘッドのインク吐出時の作動を示す図(A)-(c) is a figure which shows the action | operation at the time of the ink discharge of a recording head. 吐出パルスの一例を示す波形図Waveform diagram showing an example of ejection pulses (a)〜(c)は記録ヘッドの時分割動作の説明図(A)-(c) is explanatory drawing of the time division operation | movement of a recording head. A、B、Cの各組のチャネルに印加される吐出パルスのタイミングチャートTiming chart of ejection pulses applied to each pair of channels A, B, C 図5に示すA組のチャネルのノズルにおけるインク及びメニスカスの挙動を模式的に示す図The figure which shows typically the behavior of the ink and meniscus in the nozzle of the channel of A group shown in FIG. A、B、Cの各組のチャネルに印加される微振動パルス及び吐出パルスのタイミングチャートTiming chart of micro-vibration pulse and ejection pulse applied to each set of channels of A, B, C 図7に示すA組のチャネルのノズルにおけるインク及びメニスカスの挙動を模式的に示す図The figure which shows typically the behavior of the ink and the meniscus in the nozzle of the channel of A group shown in FIG. メニスカスの押し出し量を説明する図Diagram explaining the amount of meniscus extrusion メニスカスの復帰位置を説明する図The figure explaining the return position of the meniscus 従来のインク滴の飛翔状態を説明する図The figure explaining the flying state of the conventional ink drop 従来のノズルから突出したインク柱の様子を説明する図The figure explaining the state of the ink column which protruded from the conventional nozzle

符号の説明Explanation of symbols

2:記録ヘッド
21:インクチューブ
22:ノズル形成部材
23:ノズル
24:カバープレート
25:インク供給口
26:基板
27:側壁
28:チャネル
29:電極
10:インク柱
10a:主滴
10b:尾部
100:駆動信号発生部
M:メニスカス
2: Recording head 21: Ink tube 22: Nozzle forming member 23: Nozzle 24: Cover plate 25: Ink supply port 26: Substrate 27: Side wall 28: Channel 29: Electrode 10: Ink column 10a: Main droplet 10b: Tail 100: Drive signal generator M: Meniscus

Claims (12)

少なくとも一部が圧電材料で形成された側壁により隔てられた複数のチャネルを有し、前記複数のチャネルのうち、互いに2本のチャネルを挟んで離れているチャネルをまとめて1つの組として、チャネルを3つの組に分割し、側壁に形成された電極に液滴を吐出させるための電圧パルスを印加することにより、前記1つの組ごとに順次に時分割で駆動し、該側壁をせん断変形させ、せん断変形時の圧力によりチャネル内の液体をノズルより液滴として吐出させる液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記液滴を吐出させるための電圧パルスの印加による駆動は、
前記チャネルの容積を拡大させる第1の工程と、
前記拡大状態を保持する第2の工程と、
前記チャネルの容積を縮小させて前記ノズルから液柱を突出させる第3の工程と、
前記チャネルの容積を縮小させる状態を保持する第4の工程と、
前記チャネルの容積を拡大させる第5の工程とを有し、
前記第1の工程を、その直前に駆動した隣接チャネルのノズルから突出した液柱がメニスカスから分離して液滴として吐出される前に開始し、該液柱が突出した後に形成されたメニスカスがノズル開口先端に実質的に復帰した時点で、該液柱をメニスカスから分離して液滴として吐出させることを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動方法。
A plurality of channels at least partially separated by side walls formed of a piezoelectric material, of which the channels separated from each other by sandwiching two channels are grouped together as a set; Is divided into three groups, and a voltage pulse for ejecting droplets is applied to the electrodes formed on the side walls, so that each of the groups is driven in a time-division manner, and the side walls are subjected to shear deformation. A method for driving a droplet discharge head that discharges liquid in a channel as droplets from a nozzle by pressure during shear deformation,
Driving by applying a voltage pulse for discharging the droplets is
A first step of expanding the volume of the channel;
A second step of maintaining the enlarged state;
A third step of reducing the volume of the channel and projecting a liquid column from the nozzle;
A fourth step of maintaining a state of reducing the volume of the channel;
A fifth step of enlarging the volume of the channel,
The first step is started before the liquid column protruding from the nozzle of the adjacent channel driven immediately before is separated from the meniscus and discharged as a droplet, and the meniscus formed after the liquid column protrudes A method of driving a droplet discharge head, characterized in that the liquid column is separated from the meniscus and discharged as droplets when it substantially returns to the tip of the nozzle opening.
前記第3の工程により縮小させた時のチャネルの容積は、前記第1の工程によりチャネルを拡大させる以前の容積よりも小さく、且つ、前記第5の工程により拡大させた後のチャネルの容積は、前記第1の工程によりチャネルを拡大させる以前の容積と同じであることを特徴とする請求項1記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。   The volume of the channel when reduced by the third step is smaller than the volume before the channel is enlarged by the first step, and the volume of the channel after being enlarged by the fifth step is 2. The method of driving a droplet discharge head according to claim 1, wherein the volume is the same as the volume before the channel is expanded by the first step. 前記第1の工程において、側壁に形成された電極に印加する電圧をa(V)、第5の工程において側壁に形成された電極に印加する電圧をb(V)としたとき、|a|>|b|であることを特徴とする請求項1又は2記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。   When the voltage applied to the electrode formed on the side wall in the first step is a (V) and the voltage applied to the electrode formed on the side wall in the fifth step is b (V), | a | 3. The method of driving a droplet discharge head according to claim 1, wherein: | b |. |a|/|b|=2であることを特徴とする請求項3記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。   4. The method of driving a droplet discharge head according to claim 3, wherein | a | / | b | = 2. 少なくとも一部が圧電材料で形成された側壁により隔てられた複数のチャネルを有し、前記複数のチャネルのうち、互いに2本のチャネルを挟んで離れているチャネルをまとめて1つの組として、チャネルを3つの組に分割し、側壁に形成された電極に液滴を吐出させるための電圧パルスを印加することにより、前記1つの組ごとに順次に時分割で駆動し、該側壁をせん断変形させ、せん断変形時の圧力によりチャネル内のインクをノズルより液滴として吐出させると共に、前記1つの組のチャネルの中の非記録のチャネルの側壁に形成された電極に、液滴を吐出しない程度の電圧パルスを印加し、液滴を吐出させずに前記ノズルのメニスカスを微振動させる液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記液滴を吐出しない程度の電圧パルスの印加による駆動は、
前記チャネルの容積を拡大させる第1の工程と、
前記拡大状態を保持する第2の工程と、
前記チャネルの容積を縮小させる第3の工程とを有し、
前記第1の工程を、その直前に駆動した隣接チャネルのノズルから突出した液柱がメニスカスから分離して液滴として吐出される前に開始し、該液柱が突出した後に形成されたメニスカスがノズル開口先端に実質的に復帰した時点で、該液柱をメニスカスから分離して液滴として吐出させることを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動方法。
A plurality of channels at least partially separated by side walls formed of a piezoelectric material, of which the channels separated from each other by sandwiching two channels are grouped together as a set; Is divided into three groups, and a voltage pulse for ejecting droplets is applied to the electrodes formed on the side walls, so that each of the groups is driven in a time-division manner, and the side walls are subjected to shear deformation. The ink in the channel is discharged as a droplet from the nozzle by the pressure at the time of shear deformation, and the droplet is not discharged to the electrode formed on the side wall of the non-recording channel in the one set of channels. A method for driving a droplet discharge head, in which a voltage pulse is applied and the meniscus of the nozzle is finely oscillated without discharging a droplet,
Driving by applying a voltage pulse that does not discharge the liquid droplets,
A first step of expanding the volume of the channel;
A second step of maintaining the enlarged state;
A third step of reducing the volume of the channel;
The first step is started before the liquid column protruding from the nozzle of the adjacent channel driven immediately before is separated from the meniscus and discharged as a droplet, and the meniscus formed after the liquid column protrudes A method of driving a droplet discharge head, characterized in that the liquid column is separated from the meniscus and discharged as droplets when it substantially returns to the tip of the nozzle opening.
前記第1の工程によりチャネルの容積を拡大させる前の容積は、前記第3の工程によりチャネルの容積を縮小させた後の容積と同じであることを特徴とする請求項5記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。   6. The droplet discharge according to claim 5, wherein a volume before the channel volume is expanded by the first step is the same as a volume after the channel volume is reduced by the third step. Head drive method. 前記第2の工程の継続時間が2AL(ALはチャネルの音響的共振周期の1/2)であることを特徴とする請求項5又は6記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。   7. The method of driving a droplet discharge head according to claim 5, wherein the duration of the second step is 2AL (AL is 1/2 of the acoustic resonance period of the channel). 前記液滴を吐出しない程度の電圧パルスは、液滴の吐出、非吐出にかかわらず、前記1つの組のチャネルの側壁に形成された電極全てに印加されることを特徴とする請求項5、6又は7記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。   6. The voltage pulse that does not eject the droplet is applied to all the electrodes formed on the side walls of the one set of channels regardless of whether the droplet is ejected or not. 8. A method for driving a droplet discharge head according to 6 or 7. 前記液滴を吐出しない程度の電圧パルスの印加による前記メニスカスの最大押し出し量は、ノズル半径以下であることを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。   9. The method of driving a droplet discharge head according to claim 5, wherein the maximum meniscus push-out amount by applying a voltage pulse that does not discharge the droplet is equal to or less than the nozzle radius. 前記電圧パルスは、矩形波パルスであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。   The method of driving a droplet discharge head according to claim 1, wherein the voltage pulse is a rectangular wave pulse. 前記液体の粘度が、5cp以上15cp以下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。   The method of driving a droplet discharge head according to claim 1, wherein the viscosity of the liquid is 5 cp or more and 15 cp or less. 前記液体の表面張力が、20dyne/cm以上30dyne/cm以下であることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。   The method of driving a droplet discharge head according to claim 1, wherein the liquid has a surface tension of 20 dyne / cm or more and 30 dyne / cm or less.
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