JP5459695B2 - Inkjet recording apparatus and inkjet recording method - Google Patents

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    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

Description

本発明はインクジェット記録装置及び記録方法に関わり、特には圧力室が複数隣接する記録ヘッドを搭載し、液適量を増やしつつ高速で画像を記録するようにしたインクジェット記録装置及び記録方法に関する。   The present invention relates to an ink jet recording apparatus and a recording method, and more particularly to an ink jet recording apparatus and a recording method in which a plurality of pressure chambers adjacent to each other are mounted and an image is recorded at a high speed while increasing an appropriate amount of liquid.

ノズルから微小なインク滴を吐出して記録媒体に着弾させることにより画像を記録するインクジェット記録方法では、インク滴が記録媒体の目的の位置に着弾することが画像の均一性を確保する上で重要である。   In an ink jet recording method that records an image by ejecting minute ink droplets from a nozzle and landing on a recording medium, it is important to ensure the uniformity of the image that the ink droplets land on the target position of the recording medium. It is.

近年、より高画質の画像を記録するために、ノズルの高密度化やインク滴の小液滴化が進んでいる。   In recent years, in order to record higher quality images, nozzle density and ink droplet size have been reduced.

また、一方で生産性を挙げるために記録速度の高速化も求められており、そのために駆動周波数を上げることやノズル数を増やすことが行われている。   On the other hand, in order to increase productivity, it is also required to increase the recording speed. For this purpose, the drive frequency is increased and the number of nozzles is increased.

また、記録ヘッドのタイプとしてはベンダー型、ピストン型、シェアモード型、シェアードウォール型等が知られているが、いろいろな粘度の液体が吐出でき、かつ高密度化を考えるとシェアモード型が有利であると考えられている。   Bender type, piston type, shear mode type, shared wall type, etc. are known as the type of recording head, but it is possible to discharge liquids of various viscosities, and the shear mode type is advantageous when considering high density. It is considered to be.

しかし、記録速度の高速化のために駆動周波数を高周波にし、つまり時間間隔を短くしてインク滴を吐出すると、次の吐出までの時間が短いため圧力室における圧力波の減衰が進みにくい現象が生じることがわかった。   However, when the drive frequency is increased to increase the recording speed, that is, when the ink droplet is ejected with a short time interval, the time until the next ejection is short, and therefore the pressure wave attenuation in the pressure chamber is difficult to proceed. I found it to happen.

シェアモード型のヘッドは、圧力室となるチャネルの隔壁を隣りのチャネルと共有し、両側に隣接するチャネルからは同時には吐出できないので、全チャネルを2つおきにA、B、Cの3組のチャネル群に分割して駆動する3サイクル駆動のセットで駆動を行う。その際に、この現象が顕著に起こる。   Since the share mode type head shares the partition wall of the channel serving as the pressure chamber with the adjacent channel and cannot discharge simultaneously from the adjacent channels on both sides, every pair of A, B, and C every 3 channels. Driving is performed by a set of three-cycle driving in which the driving is divided into channel groups. At that time, this phenomenon occurs remarkably.

これは、例えば、A、B、Cのチャネルが順番に並んでいた場合に、Aの駆動時による変形によって、それに隣接する、つまり次に吐出するBチャネル内に、小さいけれども、無視し得ない余計な圧力が発生してしまうためである。   For example, when the A, B, and C channels are arranged in order, they are small in the B channel that is adjacent to them, that is, the B channel to be discharged next, due to deformation caused by the driving of A, but cannot be ignored. This is because extra pressure is generated.

しかも、時間間隔が短くなればなるほどこの圧力波の減衰が進まず、結果として、次のチャネルの吐出がうまくできず、液滴の尾曲りによる角度方向がずれて着弾誤差が生じやすいことが判った。   Moreover, the shorter the time interval, the less the pressure wave decays. As a result, the discharge of the next channel cannot be performed well, and the angle direction due to the tail bending of the droplet is shifted, and landing errors are likely to occur. It was.

すなわち、ノズルから、所定の駆動周波数でインク滴を吐出すると、1滴目からの各インク滴によって形成される各ドット間隔は、図11(a)に示すように、常に一定となることが理想的である。しかしながら、高い駆動周波数でインク滴を吐出すると、従来の技術では、図11(b)に示すように、吐出時に液滴の尾曲りが生じて角度方向がずれる為に、着弾が乱れ、本来、着弾すべき位置からずれた位置に着弾してしまい画像が乱れてしまうか、もしくはまったく吐出できずノズル欠を生じてしまう場合がある。   That is, when ink droplets are ejected from the nozzle at a predetermined driving frequency, the interval between dots formed by the ink droplets from the first droplet is ideally always constant as shown in FIG. Is. However, when ink droplets are ejected at a high driving frequency, as shown in FIG. 11 (b), the droplets are bent at the time of ejection and the angular direction is deviated as shown in FIG. There is a case where the image is distorted due to landing at a position deviated from the position to land, or the nozzle is not ejected at all due to ejection.

同じヘッドを駆動周波数を下げて駆動すると、安定に吐出できるようになることから、駆動周波数とそのときに発生する圧力波の減衰のさせ方に依存して発生するものと考えられる。つまり駆動周波数を低くして減衰するための時間を十分とってやる、または、吐出時の液滴速度を落とし、圧力波を抑制して減衰しやすくするなどと、低速にしての生産性を犠牲にする方法が考えられる。   When the same head is driven at a lower driving frequency, it becomes possible to discharge stably, so it is considered that the same head is generated depending on the driving frequency and the way of attenuation of the pressure wave generated at that time. In other words, lowering the drive frequency to allow sufficient time for attenuation, or reducing the droplet velocity during discharge and suppressing pressure waves to make it easier to attenuate, sacrifices productivity at low speed. How to make it possible.

しかしこの方法では、記録速度が低下し、記録時間の短縮化を図ることが困難となり、画像記録の高速化、かつ生産性の向上の要請を満足することができなくなる。   However, this method reduces the recording speed and makes it difficult to shorten the recording time, making it impossible to satisfy the demands for speeding up image recording and improving productivity.

一方、駆動周波数を高速にして安定に精度よく吐出するには、液適量自体を狙いより少なくすることで、吐出する液適量が少ないので、それの吐出に必要な運動量、圧力が少なくなるので圧力波の影響が少なくなるし、着弾時の液滴の広がりも小さいので着弾精度もなんとか市場の要求に耐えられる下限レベルを達成することができることが知られている。   On the other hand, in order to discharge at a high speed and stably with high accuracy, the appropriate amount of liquid is less than the target, and the amount of liquid to be discharged is small. It is known that the influence of waves is reduced and the spread of droplets upon landing is small, so that the landing accuracy can somehow achieve a lower limit level that can withstand market demands.

つまり、液適量を減らさず、かつ、市場の要求にこたえる高速であって、相乗効果によって生産性が高く、かつ尾曲りなどの吐出精度に問題がない高精細な画像を得ることは困難であることが判った。   In other words, it is difficult to obtain high-definition images that do not reduce the appropriate amount of liquid, are high-speed to meet market demands, are highly productive due to synergistic effects, and have no problems in ejection accuracy such as tail bending. I found out.

特許文献1には、水溶性有機溶剤のインクを用いてノズルの開口の直径30μm以下で駆動周波数15kHz以上で吐出する技術が開示されているが、やはり高速で、例えば20kHz以上における尾曲りが生じ実用に耐えなかった。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-260260 discloses a technique for discharging at a driving frequency of 15 kHz or more using a water-soluble organic solvent ink with a nozzle opening diameter of 30 μm or less. However, a tail bend occurs at a high speed, for example, 20 kHz or more. It did not endure practical use.

また、メニスカス位置を使った技術としては、特許文献2がある。しかしメニスカスをある所定の量引き込んだときに小液滴を吐出するための技術が開示されているのみで、やはり高速駆動での技術ではなく、高速のための高周波駆動における着弾精度をあげることができず不十分であった。   As a technique using the meniscus position, there is Patent Document 2. However, only a technique for ejecting small droplets when a predetermined amount of meniscus is drawn is disclosed, which is not a technique for high-speed driving, but can improve landing accuracy in high-frequency driving for high speed. It was not possible.

特許文献3には、駆動信号が印加されている圧力室ではなく、その隣の圧力室のメニスカスを規定することで、吐出するインクの液滴の体積を制御する技術が開示されているが、この技術ではなんら高速駆動における尾曲りについて課題解決されておらず、実用に耐えなかった。
特開2002−264333号公報 特開2003−165220号公報 特開2006−76260号公報
Patent Document 3 discloses a technique for controlling the volume of ink droplets to be ejected by defining the meniscus of a pressure chamber adjacent to the pressure chamber to which a driving signal is applied, This technology has not solved the problem of tail bending in high-speed driving, and has not been put to practical use.
JP 2002-264333 A JP 2003-165220 A JP 2006-76260 A

そこで、本発明は、同一のノズルから連続して安定に吐出でき、かつ吐出速度も落とすことなく高速で吐出して、高精細な画像を高速で記録しつつ、かつ、液適量も増加させることができ、その相乗効果によって生産性が高い、という相反する特徴を併せ持ったインクジェット記録装置及び記録方法を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention enables continuous and stable discharge from the same nozzle, discharges at a high speed without reducing the discharge speed, and records a high-definition image at a high speed, and also increases an appropriate amount of liquid. It is an object of the present invention to provide an ink jet recording apparatus and a recording method which have the conflicting characteristics of being capable of being manufactured and having high productivity due to the synergistic effect.

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.

1.インクを吐出する開口を有するノズルに連通する圧力室が複数隣接し、駆動信号の印加により前記圧力室の容積を変化させる電気・機械変換手段を備える記録ヘッドを有するインクジェット記録装置であって、
前記圧力室の容積を拡大するためのDrawパルスと、該Drawパルスの後に前記圧力室の容積を元に戻して前記ノズルからインクを吐出させるReleaseパルスとを有する駆動信号を20kHz以上の駆動周波数で前記記録ヘッドに印加して吐出を行う際、前記Drawパルスを印加する時点での前記ノズルのメニスカス位置の押し出し量が0より大きく、前記開口の直径の30%以下であり、
前記Drawパルスを印加する時点でのノズルの外側に押し出された量に相当する液滴量をVaとし、吐出された1滴の液滴量をVtとしたときに、以下の式を満足することを特徴とするインクジェット記録装置。
0<Va≦Vt/4
1. An ink jet recording apparatus having a recording head having a plurality of pressure chambers communicating with a nozzle having an opening for ejecting ink and having an electromechanical conversion means for changing the volume of the pressure chamber by application of a drive signal ,
A drive signal having a Draw pulse for expanding the volume of the pressure chamber , and a Release pulse for returning the volume of the pressure chamber after the Draw pulse and ejecting ink from the nozzle at a drive frequency of 20 kHz or more. When ejecting by applying to the recording head, the pushing amount of the meniscus position of the nozzle at the time of applying the Draw pulse is larger than 0 and not more than 30% of the diameter of the opening,
Satisfy the following equation, where Va is the amount of liquid ejected to the outside of the nozzle at the time of applying the Draw pulse, and Vt is the amount of one ejected liquid droplet: An ink jet recording apparatus.
0 <Va ≦ Vt / 4

2.前記圧力室の音響的共振周期の1/2が1μsec以上、3μsec以下であることを特徴とする前記に記載のインクジェット記録装置。 2. 2. The ink jet recording apparatus of item 1 , wherein 1/2 of the acoustic resonance period of the pressure chamber is 1 μsec or more and 3 μsec or less.

.前記駆動信号は圧力波の残響をキャンセルするキャンセルパルスを含み、前記Drawパルスが最初に印加されることを特徴とする前記1または2に記載のインクジェット記録装置。 3 . 3. The ink jet recording apparatus according to 1 or 2 , wherein the drive signal includes a cancel pulse for canceling reverberation of a pressure wave, and the Draw pulse is applied first.

4.前記ノズルは、インク吐出側から前記圧力室側に向かって断面積が徐々に大きくなるテーパー部を有することを特徴とする前記1〜3の何れか1項に記載のインクジェット記録装置。 4). Wherein the nozzle is an ink jet recording apparatus according to any one of the 1 to 3, characterized in that it has a tapered portion which is a cross-sectional area gradually increases from the ink discharge side to the pressure chamber side.

.前記テーパー部のテーパー角が6度以上であることを特徴とする前記に記載のインクジェット記録装置。 5 . 5. The inkjet recording apparatus as described in 4 above, wherein the taper portion has a taper angle of 6 degrees or more.

.前記テーパー部が2段の異なるテーパー角を有することを特徴とする前記またはに記載のインクジェット記録装置。 6 . 6. The ink jet recording apparatus according to 4 or 5 , wherein the tapered portion has two different taper angles.

.前記インクの粘度が5mPa・s以上であることを特徴とする前記1〜の何れか1項に記載のインクジェット記録装置。 7 . 7. The ink jet recording apparatus according to any one of 1 to 6 , wherein the ink has a viscosity of 5 mPa · s or more.

8.インクを吐出する開口を有するノズルに連通する圧力室が複数隣接し、駆動信号の印加により前記圧力室の容積を変化させる電気・機械変換手段を備える記録ヘッドを用いたインクジェット記録方法であって、
前記圧力室の容積を拡大するためのDrawパルスと、該Drawパルスの後に前記圧力室の容積を元に戻して前記ノズルからインクを吐出させるReleaseパルスとを有する駆動信号を20kHz以上の駆動周波数で前記記録ヘッドに印加して吐出を行う際、前記Drawパルスを印加する時点での前記ノズルのメニスカス位置の押し出し量が0より大きく、前記開口の直径の30%以下であり、
前記Drawパルスを印加する時点でのノズルの外側に押し出された量に相当する液滴量をVaとし、吐出された1滴の液滴量をVtとしたときに、以下の式を満足することを特徴とするインクジェット記録方法。
0<Va≦Vt/4
8). A plurality of pressure chambers communicating with a nozzle having an opening for ejecting ink are adjacent to each other, and an inkjet recording method using a recording head including an electromechanical conversion unit that changes the volume of the pressure chamber by applying a drive signal ,
A drive signal having a Draw pulse for expanding the volume of the pressure chamber , and a Release pulse for returning the volume of the pressure chamber after the Draw pulse and ejecting ink from the nozzle at a drive frequency of 20 kHz or more. When ejecting by applying to the recording head, the pushing amount of the meniscus position of the nozzle at the time of applying the Draw pulse is larger than 0 and not more than 30% of the diameter of the opening,
Satisfy the following equation, where Va is the amount of liquid ejected to the outside of the nozzle at the time of applying the Draw pulse, and Vt is the amount of one ejected liquid droplet: An inkjet recording method characterized by the above.
0 <Va ≦ Vt / 4

.前記圧力室の音響的共振周期の1/2が1μsec以上、3μsec以下であることを特徴とする前記に記載のインクジェット記録方法。 9 . 9. The ink jet recording method according to item 8 , wherein 1/2 of the acoustic resonance period of the pressure chamber is 1 μsec or more and 3 μsec or less.

10.前記駆動信号は圧力波の残響をキャンセルするキャンセルパルスを含み、前記Drawパルスが最初に印加されることを特徴とする前記8または9に記載のインクジェット記録方法。 10 . 10. The ink jet recording method according to 8 or 9 , wherein the drive signal includes a cancel pulse for canceling reverberation of a pressure wave, and the Draw pulse is applied first.

11.前記ノズルは、インク吐出側から前記圧力室側に向かって断面積が徐々に大きくなるテーパー部を有することを特徴とする前記8〜10の何れか1項に記載のインクジェット記録方法。 11. Wherein the nozzle is an ink jet recording method according to any one of the 8 to 10 characterized in that it has a tapered portion which is a cross-sectional area gradually increases from the ink discharge side to the pressure chamber side.

12.前記テーパー部のテーパー角が6度以上であることを特徴とする前記11に記載のインクジェット記録方法。 12 . 12. The ink jet recording method as described in 11 above, wherein a taper angle of the taper portion is 6 degrees or more.

13.前記テーパー部が2段の異なるテーパー角を有することを特徴とする前記11または12に記載のインクジェット記録方法。 13 . 13. The ink jet recording method as described in 11 or 12 , wherein the tapered portion has two different taper angles.

14.前記インクの粘度が5mPa・s以上であることを特徴とする前記13の何れか1項に記載のインクジェット記録方法。 14 . 14. The ink jet recording method according to any one of 8 to 13 , wherein the viscosity of the ink is 5 mPa · s or more.

本発明によれば、同一のノズルから連続して安定に吐出でき、かつ吐出速度も落とすことなく高速で吐出して、高精細な画像を高速で記録しつつ、かつ、液適量も増加させることができ、その相乗効果によって生産性が高い、という相反する特徴を併せ持ったインクジェット記録装置及び記録方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to discharge continuously and stably from the same nozzle, discharge at a high speed without reducing the discharge speed, and record a high-definition image at a high speed, and also increase an appropriate amount of liquid. In addition, it is possible to provide an ink jet recording apparatus and a recording method having the conflicting characteristics of high productivity due to the synergistic effect.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の本発明の実施の形態における断定的な説明はベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
<インクジェット記録装置>
図1は、インクジェット記録装置の概略構成を示す図である。このインクジェット記録装置1において、記録媒体Pは、搬送機構3の搬送ローラ対32に挟持され、更に、搬送モータ33によって回転駆動される搬送ローラ31により図示Y方向に搬送されるようになっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The description in this column does not limit the technical scope of the claims or the meaning of terms. Further, the assertive description in the following embodiments of the present invention shows the best mode, and does not limit the meaning or technical scope of the terms of the present invention.
<Inkjet recording apparatus>
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an ink jet recording apparatus. In the ink jet recording apparatus 1, the recording medium P is sandwiched between the transport roller pair 32 of the transport mechanism 3 and further transported in the Y direction in the figure by the transport roller 31 that is rotationally driven by the transport motor 33. .

搬送ローラ31と搬送ローラ対32の間には、記録媒体Pの記録面PSと対向するように記録ヘッド2が設けられている。この記録ヘッド2は、記録媒体Pの幅方向に亘って掛け渡されたガイドレール4に沿って、不図示の駆動手段によって、上記記録媒体Pの搬送方向(副走査方向)と略直交する図示X−X’方向(主走査方向)に沿って往復移動可能に設けられたキャリッジ5に、該記録ヘッド2のノズル面が記録媒体Pの記録面PSと対向するように配置されて搭載されており、フレキシケーブル6を介して、後述する吐出信号を発生するための回路が設けられる駆動信号発生手段としての駆動信号発生部100(図3参照)に電気的に接続されている。   The recording head 2 is provided between the conveying roller 31 and the conveying roller pair 32 so as to face the recording surface PS of the recording medium P. The recording head 2 is shown substantially orthogonal to the conveyance direction (sub-scanning direction) of the recording medium P by a driving means (not shown) along the guide rail 4 spanning the width direction of the recording medium P. A carriage 5 provided so as to be capable of reciprocating along the XX ′ direction (main scanning direction) is mounted so that the nozzle surface of the recording head 2 faces the recording surface PS of the recording medium P. The drive signal generator 100 is electrically connected via a flex cable 6 to a drive signal generator 100 (see FIG. 3) as a drive signal generator provided with a circuit for generating an ejection signal, which will be described later.

かかる記録ヘッド2は、キャリッジ5の移動に伴って記録媒体Pの記録面PSを図示X−X’方向に移動し、この移動過程で記録媒体Pに向けてインク滴を吐出することによって、記録媒体Pの記録面PSに所望のインクジェット画像が記録される。   The recording head 2 moves the recording surface PS of the recording medium P in the direction XX ′ in the drawing as the carriage 5 moves, and ejects ink droplets toward the recording medium P in this moving process, thereby A desired inkjet image is recorded on the recording surface PS of the medium P.

なお、図中、7、8はインク受け器であり、記録媒体Pの両脇にそれぞれ配置されている。記録ヘッド2がこのインク受け器7、8上に位置している時(停止中、移動中を問わない。)に、このインク受け器7、8に向けてインク滴を少量パージするようにする。また、記録ヘッド2がホームポジションにおいて長期間作動停止している時は、図1には示されていないが、記録ヘッド2のノズル面にキャップを被せることにより保護するようになっている。   In the figure, reference numerals 7 and 8 denote ink receivers, which are arranged on both sides of the recording medium P, respectively. When the recording head 2 is positioned on the ink receivers 7 and 8 (whether stopped or moving), a small amount of ink droplets are purged toward the ink receivers 7 and 8. . Further, when the recording head 2 has been stopped for a long time at the home position, although not shown in FIG. 1, the nozzle surface of the recording head 2 is covered by a cap.

更に、本発明において、記録媒体Pは記録ヘッド2から吐出されるインク滴によってドット画像が記録可能であればいかなる記録媒体を用いることもでき、上述した普通紙の他にも各種の紙を使用することができる。また、その他、合成樹脂製フィルムや合成樹脂製シート、布を用いることもできる。   Furthermore, in the present invention, any recording medium can be used as the recording medium P as long as a dot image can be recorded by the ink droplets ejected from the recording head 2, and various kinds of paper are used in addition to the above-described plain paper. can do. In addition, a synthetic resin film, a synthetic resin sheet, or a cloth can also be used.

なお、記録媒体Pは、ロール体から連続状に繰り出される長尺状のものに限らず、予め所定サイズに裁断されたものであってもよい。   The recording medium P is not limited to a long one that is continuously drawn out from the roll body, and may be one that has been cut into a predetermined size in advance.

また、記録ヘッド2のインク滴の吐出方式としては、電気−機械変換方式(例えば、シェアモード型、シェアードウォール型等)、電気−熱変換方式(例えば、サーマルインクジェット型、バブルジェット(登録商標)型等)、静電吸引方式(例えば、電界制御型、スリットジェット型等)及び放電方式(例えば、スパークジェット型等)等を具体的な例として挙げることができるが、本発明はシェアモード型が好ましく、本発明の効果を阻害しない範囲で、静電吸引方式などの吐出方式を加えてもよい。   Further, as the ink droplet ejection method of the recording head 2, an electro-mechanical conversion method (for example, a share mode type, a shared wall type, etc.), an electro-thermal conversion method (for example, a thermal ink jet type, bubble jet (registered trademark)). Type), electrostatic attraction method (for example, electric field control type, slit jet type, etc.), discharge method (for example, spark jet type, etc.) and the like can be given as specific examples. Preferably, a discharge method such as an electrostatic suction method may be added as long as the effects of the present invention are not impaired.

図2は記録ヘッド2の一例を示す図であり、図2(a)は一部断面で示す斜視図、(b)はインク供給部を備えた状態の断面図である。また、図3はインク吐出時の作動を示す図である。   2A and 2B are diagrams illustrating an example of the recording head 2, in which FIG. 2A is a partial cross-sectional perspective view, and FIG. 2B is a cross-sectional view in which an ink supply unit is provided. FIG. 3 is a diagram showing an operation during ink ejection.

図2において、21はインクチューブ、22はノズル形成部材、23はノズル、23Kはインクを吐出する開口、24はカバープレート、25はインク供給口、26は基板、27は隔壁である。そして、圧力室となるチャネル(以下、圧力室ともいう)28が、隔壁27、カバープレート24及び基板26によって形成されている。   In FIG. 2, 21 is an ink tube, 22 is a nozzle forming member, 23 is a nozzle, 23K is an opening for ejecting ink, 24 is a cover plate, 25 is an ink supply port, 26 is a substrate, and 27 is a partition wall. A channel (hereinafter also referred to as a pressure chamber) 28 serving as a pressure chamber is formed by the partition wall 27, the cover plate 24, and the substrate 26.

記録ヘッド2は、ここでは特に図3に詳細に示されるように、カバープレート24と基板26の間に、電気・機械変換手段であるPZT等の圧電材料からなる複数の隔壁27A、27B、27Cで隔てられたチャネル28が多数並設されたシェアモード型の記録ヘッドを示している。このような記録ヘッド2では、隔壁27が変形することによってチャネル28内に圧力変化を発生させる。   As shown in detail in FIG. 3 in particular, the recording head 2 includes a plurality of partition walls 27A, 27B, and 27C made of a piezoelectric material such as PZT as an electro / mechanical conversion means between the cover plate 24 and the substrate 26. 2 shows a share mode type recording head in which a large number of channels 28 separated from each other are arranged in parallel. In such a recording head 2, the partition wall 27 is deformed to generate a pressure change in the channel 28.

図3では多数のチャネル28の一部である3室(28A、28B、28C)が示されているが、チャネル28の数は限定されない。チャネル28の一端(以下、これをノズル端という場合がある)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(以下、これをマニホールド端という場合がある)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内の隔壁27表面には両隔壁27の上方から基板26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は駆動信号発生手段である駆動信号発生部100に接続している。   Although three chambers (28A, 28B, 28C) which are a part of many channels 28 are shown in FIG. 3, the number of channels 28 is not limited. One end of the channel 28 (hereinafter sometimes referred to as a nozzle end) is connected to the nozzle 23 formed on the nozzle forming member 22, and the other end (hereinafter sometimes referred to as a manifold end) is connected to the ink supply port 25. Then, the ink tube 21 is connected to an ink tank (not shown). Electrodes 29A, 29B, 29C connected from above the partition walls 27 to the bottom surface of the substrate 26 are formed in close contact with the surfaces of the partition walls 27 in the channels 28. The electrodes 29A, 29B, 29C are drive signal generating means. A drive signal generator 100 is connected.

各隔壁27は、ここでは図3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、隔壁27の少なくとも一部にあればよい。   Here, each partition wall 27 is constituted by two piezoelectric materials 27a and 27b having different polarization directions as indicated by arrows in FIG. 3, but the piezoelectric material may be only a portion 27a, for example. 27 may be present in at least a part of 27.

圧電材料27a、27bに使用される圧電材料としては、電圧を加えることにより変形を生じるものであれば特に限定されず、公知のものが用いられ、有機材料からなる基板であっても良いが、圧電性非金属材料からなる基板が好ましく、この圧電性非金属材料からなる基板として、例えば成形、焼成等の工程を経て形成されるセラミックス基板、又は塗布や積層の工程を経て形成される基板等がある。有機材料としては、有機ポリマー、有機ポリマーと無機物とのハイブリッド材料が挙げられる。   The piezoelectric material used for the piezoelectric materials 27a and 27b is not particularly limited as long as it deforms when a voltage is applied, and a known material may be used, and a substrate made of an organic material may be used. A substrate made of a piezoelectric non-metallic material is preferable, and a substrate made of a piezoelectric non-metallic material such as a ceramic substrate formed through a process such as molding or firing, or a substrate formed through a coating or lamination process, etc. There is. Examples of the organic material include organic polymers and hybrid materials of organic polymers and inorganic materials.

セラミックス基板としては、PZT(PbZrO−PbTiO)、第三成分添加PZTがあり、第三成分としてはPb(Mg1/3Nb2/3)O、Pb(Mn1/3Sb2/3)O、Pb(Co1/3Nb2/3)O等があり、さらにBaTiO、ZnO、LiNbO、LiTaO等を用いて形成することができる。 As the ceramic substrate, there are PZT (PbZrO 3 -PbTiO 3 ) and third component added PZT. As the third component, Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , Pb (Mn 1/3 Sb 2 / 3 ) O 3 , Pb (Co 1/3 Nb 2/3 ) O 3 or the like, and further formed using BaTiO 3 , ZnO, LiNbO 3 , LiTaO 3 or the like.

また、塗布や積層の工程を経て形成される基板として、例えば、ゾル−ゲル法、積層基板コーティング等で形成することができる。   Moreover, as a board | substrate formed through the process of application | coating or lamination, it can form by the sol-gel method, laminated substrate coating, etc., for example.

圧電材料27aの上面には、全チャネル28に亘って深溝部28a上を覆うようにカバープレート24が接着剤を介して接着されると共に、各チャネル28の浅溝部28b上に、チャネル28内へのインク流入口77が形成されている。   On the upper surface of the piezoelectric material 27a, the cover plate 24 is bonded via an adhesive so as to cover the deep grooves 28a over the entire channels 28, and into the channels 28 on the shallow grooves 28b of the channels 28. Ink inlet 77 is formed.

カバープレート24の接着後、ノズル23が開設された1枚のノズル形成部材22が接着剤を介して接着される。   After the cover plate 24 is bonded, the single nozzle forming member 22 provided with the nozzle 23 is bonded through an adhesive.

カバープレート24及び基板26の材料は、特に限定されず、有機材料からなる基板であっても良いが、非圧電性非金属材料からなる基板が好ましく、この非圧電性非金属材料からなる基板として、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英、分極されていないPZTの少なくとも1つから選ばれることが好ましい。有機材料としては、有機ポリマー、有機ポリマーと有機物とのハイブリッド材料が挙げられる。   The material of the cover plate 24 and the substrate 26 is not particularly limited, and may be a substrate made of an organic material. However, a substrate made of a non-piezoelectric nonmetallic material is preferable. It is preferably selected from at least one of alumina, aluminum nitride, zirconia, silicon, silicon nitride, silicon carbide, quartz, and unpolarized PZT. Examples of the organic material include organic polymers and hybrid materials of organic polymers and organic substances.

また、ノズル形成部材23の材料としては、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリマー、アロマティックポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリサルフォン樹脂等の合成樹脂のほか、ステンレス等の金属材料を用いることもできる。   Further, as the material of the nozzle forming member 23, a synthetic resin such as polyimide resin, polyethylene terephthalate resin, liquid crystal polymer, aromatic polyamide resin, polyethylene naphthalate resin, polysulfone resin, or a metal material such as stainless steel can be used. .

各チャネル28内には、その両側面から底面にかけて金属電極29が形成されており、この金属電極29は、浅溝部28bを通って圧電材料27aの後部側表面まで延びている。各金属電極29には、この後部側表面において異方導電性フィルム78を介してフレキシブルケーブル6が接着されており、駆動信号発生手段100から各金属電極29に駆動信号を印加することにより側壁27をせん断変形させ、その変形時の圧力によりチャネル28内のインクをノズルプレート22に形成されたノズル23の開口23Kから吐出するようになっている。   A metal electrode 29 is formed in each channel 28 from both side surfaces to the bottom surface, and the metal electrode 29 extends to the rear side surface of the piezoelectric material 27a through the shallow groove portion 28b. The flexible cable 6 is bonded to each metal electrode 29 via an anisotropic conductive film 78 on the rear side surface. By applying a drive signal to each metal electrode 29 from the drive signal generating means 100, the side wall 27 is applied. The ink in the channel 28 is discharged from the opening 23K of the nozzle 23 formed in the nozzle plate 22 by the pressure at the time of deformation.

金属電極29に用いられる金属としては、白金、金、銀、銅、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、タンタル、チタンを用いることができ、特に、電気的特性、加工性の点から、金、アルミニウム、銅、ニッケルが好ましく、めっき、蒸着、スパッタで形成される。   As the metal used for the metal electrode 29, platinum, gold, silver, copper, aluminum, palladium, nickel, tantalum, and titanium can be used. In particular, from the viewpoint of electrical characteristics and workability, gold, aluminum, copper Nickel is preferable and is formed by plating, vapor deposition, or sputtering.

次に、かかるインクジェット記録装置1において、本発明の特徴となる駆動方法について図3、図4及び図5を参照して説明する。ここでは、一例として、A、B、Cの3つのチャネルに駆動信号を印加してインクを吐出する方法について図4、図5(a)の駆動信号と図5(b)の液滴形状、メニスカス位置を参照して説明する。   Next, in the ink jet recording apparatus 1, a driving method that is a feature of the present invention will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5. Here, as an example, a method of applying drive signals to the three channels A, B, and C to eject ink, the drive signals in FIGS. 4 and 5A and the droplet shape in FIG. This will be described with reference to the meniscus position.

図5(a)、(b)の括弧内の数字は、それぞれ時間的に対応している。図5(a)において、横軸はAL時間、縦軸は駆動電圧を表す。図5(b)において、ノズル23、ノズルの開口23K、インク柱102、インク滴11、メニスカスMを示している。   The numbers in parentheses in FIGS. 5A and 5B correspond to each other in time. In FIG. 5A, the horizontal axis represents AL time, and the vertical axis represents drive voltage. FIG. 5B shows the nozzle 23, the nozzle opening 23 </ b> K, the ink column 102, the ink droplet 11, and the meniscus M.

各隔壁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の制御により図4に示すような駆動信号が印加されると、以下に例示する動作によってインク滴をノズル23の開口23Kから吐出する。なお、図3ではノズルは省略してある。   When a drive signal as shown in FIG. 4 is applied to the electrodes 29A, 29B, and 29C formed in close contact with the surfaces of the partition walls 27 by the control of the drive signal generator 100, ink droplets are ejected from the nozzles 23 by the operation exemplified below. The ink is discharged from the opening 23K. In FIG. 3, the nozzle is omitted.

シェアモード型の記録ヘッド2は、チャネル28の隔壁27を隣りのチャネル28と共有するので、両側に隣接するチャネル28からは同時には吐出できない。このため、全チャネル28を2つおきにA、B、Cの3組のチャネル群に分割して駆動する3サイクル駆動を行うことが好ましい。また、本発明の効果を阻害しない範囲で、4、5・・・などのセットのサイクル駆動を行うことができる。   Since the share mode type recording head 2 shares the partition wall 27 of the channel 28 with the adjacent channel 28, it cannot eject simultaneously from the adjacent channel 28 on both sides. For this reason, it is preferable to perform a three-cycle drive in which every two channels 28 are divided into three sets of channel groups A, B, and C. In addition, a set of cycle driving such as 4, 5,... Can be performed within a range that does not impair the effects of the present invention.

まず、電極29A、29B、29Cのいずれにも駆動信号が印加されない時は、隔壁27A、27B、27Cのいずれも変形しないが、図3(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に駆動信号発生部100から駆動信号を印加すると、隔壁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、各隔壁27B、27C共に、それぞれ隔壁27a、27bの接合面にズリ変形を生じ、図3(b)に示すように隔壁27B、27Cは互いに外側に向けて変形し、チャネル28Bの容積を拡大してチャネル28B内に負の圧力が生じてインクが流れ込む(これを以降Drawパルスという)。   First, when no drive signal is applied to any of the electrodes 29A, 29B, and 29C, none of the partition walls 27A, 27B, and 27C is deformed, but the electrodes 29A and 29C are grounded in the state shown in FIG. At the same time, when a drive signal is applied to the electrode 29B from the drive signal generator 100, an electric field in a direction perpendicular to the polarization direction of the piezoelectric material constituting the partition walls 27B and 27C is generated, and both the partition walls 27B and 27C As shown in FIG. 3B, the partition walls 27B and 27C are deformed toward each other, expanding the volume of the channel 28B and generating a negative pressure in the channel 28B. It flows in (this is hereinafter referred to as “Draw pulse”).

また、この状態を1AL時間維持した後、(ALとは、チャネルの音響的共振周期の1/2であり詳しくは後述する)に電位を0に戻すと、隔壁27B、27Cは図3(b)に示す膨張位置から図3(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)。   Further, after maintaining this state for 1 AL time, when the potential is returned to 0 (AL is a half of the acoustic resonance period of the channel and will be described in detail later), the partition walls 27B and 27C are shown in FIG. ) To the neutral position shown in FIG. 3A, and high pressure is applied to the ink in the channel 28B (Release).

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23内のメニスカスがノズル23から押し出される方向に変化する。この正の圧力がインク滴をノズル23から吐出する程に大きくなると、ノズル23から図4(b)の(1)に示すインク滴が押し出されたメニスカス位置で、液滴の吐出方向に半円球状の液滴表面を作ると同時に、吐出方向の速度ベクトルの方向と一致させてノズル23から吐出する。   As a result, the meniscus in the nozzle 23 due to a part of the ink filling the channel 28 </ b> B changes in the direction in which it is pushed out of the nozzle 23. When the positive pressure becomes so large that the ink droplet is ejected from the nozzle 23, a semicircle is formed in the droplet ejection direction at the meniscus position where the ink droplet shown in (1) of FIG. At the same time as forming the surface of the spherical droplet, the nozzle 23 is discharged so as to match the direction of the velocity vector in the discharge direction.

引き続いて1AL時間維持した後に電位を逆にかけ、図3(c)に示されるように、隔壁27B、27Cを互いに逆方向に変形させて、チャネル28Bの容積を収縮させ、チャネル28B内に正の圧力を生じさせ残留する圧力波をキャンセルする(Cancel)、そしてこの状態を1AL時間維持した後、電位を0に戻し、隔壁27B、27Cを収縮位置から中立位置に戻し、残留する圧力波をキャンセルする(Cancel)。   Subsequently, after maintaining for 1 AL time, the potential is reversed, and as shown in FIG. 3 (c), the partition walls 27B and 27C are deformed in the opposite directions to contract the volume of the channel 28B. The pressure wave is generated and the remaining pressure wave is canceled (Cancel). After maintaining this state for 1 AL time, the potential is returned to 0, the partition walls 27B and 27C are returned from the contracted position to the neutral position, and the remaining pressure wave is canceled. (Cancel).

このように最初に圧力室の容積を拡大するDrawパルスを印加した後、1AL間隔で、Releaseパルス、2つのCancel(キャンセル)パルスを印加する一連の駆動方法で、きれいな自由表面を描いた液滴を吐出して、かつ、吐出後の圧力室の残響を抑えることで、次のインク滴も同様なメニスカス位置をもつことができた結果、良好な吐出サイクルが安定に可能となる。   In this way, after applying a Draw pulse that first expands the volume of the pressure chamber, a droplet depicting a clean free surface by a series of driving methods in which a Release pulse and two Cancel pulses are applied at 1 AL intervals. By suppressing the reverberation of the pressure chamber after ejection, the next ink droplet can also have the same meniscus position, so that a good ejection cycle can be stably performed.

本発明の実施様態の1つでは、このようにシェアモードで駆動する記録ヘッドの基本的な駆動法であり、Draw(チャネルを拡大させる)→Release(元に戻す)→Cancel(チャネルを縮小させる)→Cancel(元に戻す)操作を繰り返す、いわゆるDRC駆動信号を例として説明した。   One embodiment of the present invention is a basic driving method of the recording head that is driven in the share mode as described above, and draw (channel enlargement) → release (return) → cancel (channel shrinkage). ) → Cancel (return) operation has been described as an example of a so-called DRC drive signal.

実際の例としては、例えばA1、B1、C1、A2、B2、C2と連続のセット、この場合は3サイクルで、C1チャネルが隔壁27A、27Bに囲まれ、一方、A2チャネルが隔壁27B、27Cで囲まれたチャネルであるとして説明する。   As an actual example, for example, A1, B1, C1, A2, B2, and C2 are set consecutively. In this case, in three cycles, the C1 channel is surrounded by the partition walls 27A and 27B, while the A2 channel is surrounded by the partition walls 27B and 27C. It is assumed that the channel is surrounded by.

本発明のメニスカス位置の押し出し量を調整して、なおかつ液適量を制御して増やすには、A2チャネルから吐出する場合に、隔壁27B、27Cを外側に向けて変形させることが必要であるが、その前に、隔壁27Bを右側(A2チャネル側)に変形させ、その変形量を電圧で制御することで調整できる。また、変形させて発生した、押し出し位置の維持、もしくは制御は、次のA2チャネルの27Bが変形動作を起こすまでの時間間隔を変えることで調整できる。   In order to adjust the amount of extrusion at the meniscus position of the present invention and to control and increase the appropriate amount of liquid, it is necessary to deform the partition walls 27B and 27C outward when discharging from the A2 channel. Before that, the partition wall 27B is deformed to the right side (A2 channel side), and the deformation amount can be adjusted by controlling the voltage. Further, the maintenance or control of the push-out position generated by the deformation can be adjusted by changing the time interval until the next A2 channel 27B undergoes the deformation operation.

好ましくは、例えばA2から吐出する際に、C1の駆動信号によって変形して発生する圧力を変えることで、A2チャネルのメニスカス位置を制御して、かつ、C1チャネルの駆動信号の終わりのタイミングとA2の駆動信号のDrawパルスをかけるタイミングの時間間隔を調整するのが好ましい。   Preferably, for example, when discharging from A2, the pressure generated by deformation by the drive signal of C1 is changed to control the meniscus position of the A2 channel, and the timing of the end of the drive signal of the C1 channel and A2 It is preferable to adjust the time interval of applying the Draw pulse of the drive signal.

C1チャネルに用いる駆動信号としては特に限定されないが、特には駆動信号の最後のパルスがC1チャネルにとって収縮するパルス、つまり隔壁27Bが左(C1チャネル側)に「く」の字に変形後に右側(A2チャネル側)に戻って中立の状態になる信号の電圧を変化させて調整しつつ、しかもC1チャネルの吐出自身の残響圧力をキャンセルさせてしまうように、図4(a)のような、Cancelパルス−Cancelパルス間が1ALになるタイミングを選んでかけるのが好ましい。   The drive signal used for the C1 channel is not particularly limited, but in particular, the last pulse of the drive signal contracts for the C1 channel, that is, the partition wall 27B is deformed to the left (C1 channel side) into a "<" character (right side). In order to cancel the reverberation pressure of the discharge of the C1 channel itself while changing the voltage of the signal that returns to the neutral state after returning to the (A2 channel side), and canceling, as shown in FIG. It is preferable to select and apply the timing at which the interval between the pulse and the Cancel pulse becomes 1AL.

特に好ましいのは、この要件をたもちつつC1、A2、B2、C2、とチャネルの駆動信号が連続で同じであるのが非常に好ましい。   It is particularly preferable that the driving signals of C1, A2, B2, C2, and the channel are continuous and the same while satisfying this requirement.

また、好ましくは、前述のDRC駆動信号で、キャンセルの電位の大きさが、Drawに対して0.6〜1.0が速度の安定性から好ましい。   Preferably, in the above-mentioned DRC drive signal, the magnitude of the cancellation potential is preferably 0.6 to 1.0 with respect to Draw in terms of speed stability.

更に本発明の効果を損なわない範囲であれば、後述のDRR駆動信号にキャンセル部分のパルスを組み合わせて用いることができる。   Furthermore, within the range that does not impair the effects of the present invention, it is possible to use a later-described DRR drive signal in combination with a cancel pulse.

大切なのはこれらを適宜調整して、本発明になるメニスカス位置を調整することである。一方、図6(a)は、図4に示す駆動信号(図6(b)にも示す)を20kHz以上の駆動周波数で繰り返し印加した際の、開口の直径25μmのノズル内のメニスカスの押し出し量の様子を示している。図6(b)における点線は、図示されている駆動信号が繰り返し印加されることを示している。なお、図6の(a)と(b)における時間軸は一致している。   What is important is to adjust the meniscus position according to the present invention by appropriately adjusting these. On the other hand, FIG. 6A shows the amount of meniscus extrusion within a nozzle having a diameter of 25 μm when the driving signal shown in FIG. 4 (also shown in FIG. 6B) is repeatedly applied at a driving frequency of 20 kHz or more. The state of is shown. A dotted line in FIG. 6B indicates that the illustrated driving signal is repeatedly applied. Note that the time axes in FIGS. 6A and 6B are the same.

図6より、Drawパルスを加えるタイミングでメニスカスの位置が膨らんでいて、本発明のノズルのメニスカス位置の押し出し量が約5μmとなっていて、ノズルの開口の直径の30%以下となっていることがわかる。   As shown in FIG. 6, the meniscus position expands at the timing of applying the Draw pulse, and the amount of extrusion at the meniscus position of the nozzle of the present invention is about 5 μm, which is 30% or less of the diameter of the nozzle opening. I understand.

ここで、本発明におけるノズルの開口の直径とは、ノズルのインク吐出側先端の開口の直径を意味し、開口の断面が円形の場合はその直径である。断面が矩形、楕円、長円等の非円形である場合の直径は、断面積が等しい円に置き換えた場合の直径とする。   Here, the diameter of the opening of the nozzle in the present invention means the diameter of the opening at the tip of the ink ejection side of the nozzle, and is the diameter when the section of the opening is circular. The diameter when the cross section is non-circular such as a rectangle, an ellipse, or an ellipse is the diameter when the cross section is replaced with an equal circle.

このように、鋭意検討した結果、本発明の、高速であってそれによる生産性のアップを望むには、メニスカス押し出し量を本発明の範囲にして、引き込みの慣性量と吐出タイミング、次に影響する残響の減少の三つを同時に達成しなければならないということが判明した。そこで鋭意検討した結果、本発明の技術に至ったのである。   Thus, as a result of intensive studies, in order to increase the productivity of the present invention at high speed, the meniscus extrusion amount is within the scope of the present invention. It turns out that three reverberation reductions must be achieved simultaneously. As a result of intensive studies, the present invention has been achieved.

このように、本発明では、駆動信号を印加し吐出する際のDrawパルス印加時のノズルのメニスカス位置の押し出し量が0より大きく、ノズルの開口の直径の30%以下であって、好ましくは20%以下、さらに好ましくは5%〜20%が吐出時の速度アップがしやすく好ましい。押し出し量が0以下、つまり引き込んだ状態では吐出までの時間が、高速駆動では無視できないタイムラグとなり、安定に高速で吐出できないので本発明には含まない。   As described above, in the present invention, the pushing amount of the meniscus position of the nozzle when the Draw pulse is applied when the drive signal is applied and discharged is larger than 0, and is 30% or less of the diameter of the nozzle opening, preferably 20 % Or less, more preferably 5% to 20% is preferable because the speed during discharge is easily increased. When the amount of extrusion is 0 or less, that is, in the retracted state, the time until ejection becomes a time lag that cannot be ignored in high-speed driving, and is not included in the present invention because it cannot be ejected stably at high speed.

ここで、押し出し量とは、駆動信号でDrawパルス印加時(印加直前)に観察されるノズル先端からのメニスカスの位置の値である。ノズルからのメニスカスの押し出し量は、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12に示すように、メニスカスMの略ノズルの中央部におけるノズル先端からの突出量を、ノズル形成部材と略垂直方向に測定した値である。   Here, the push-out amount is a value of the position of the meniscus from the nozzle tip observed when a Draw pulse is applied (immediately before application) with a drive signal. The extrusion amount of the meniscus from the nozzle can be measured by strobe synchronization using a digital microscope “VH-6300” manufactured by KEYENCE, for example. As shown in FIG. 12, the amount of extrusion is a value obtained by measuring the amount of protrusion of the meniscus M from the nozzle tip at the approximate center of the nozzle in a direction substantially perpendicular to the nozzle forming member.

本発明は、Drawパルス印加時のノズルの外側に押し出された溢れ量に相当する液適量をVaとし、該溢れ量を含め吐出された1滴の液適量をVtとしたときに、以下の式を満足することが好ましい。
0<Va≦Vt/4
Va、Vtは、実験やシミュレーション等によって求めることができる。
In the present invention, when an appropriate amount of liquid corresponding to the overflow amount pushed out of the nozzle at the time of applying the Draw pulse is Va, and an appropriate amount of discharged liquid including the overflow amount is Vt, the following equation is used. Is preferably satisfied.
0 <Va ≦ Vt / 4
Va and Vt can be obtained by experiments, simulations, or the like.

本実施形態のせん断モード型ヘッドでのVaは、次の定義によって求めたものである。A、B、Cチャネルの3cycle駆動で連続して20kHz以上の駆動周波数で吐出したときの1滴の液適量がVtであり、単独で、例えばA、B、Cのうち、Aチャネルだけを駆動して、1滴吐出した場合の液適量をV1としたとき
Va=Vt−V1
で求められる。
Va in the shear mode type head of the present embodiment is obtained by the following definition. The appropriate amount of one drop of liquid when discharged at a driving frequency of 20 kHz or higher continuously with 3 cycle drive of A, B, C channels is Vt. For example, only A channel of A, B, C is driven. Then, Va = Vt−V1 when an appropriate amount of liquid when one drop is discharged is V1.
Is required.

高精細記録から、Vaは、より好ましくはVt/16以上Vt/8以下である。溢れ量が0以下、つまり引き込んだ状態では吐出までの時間が、高速駆動では無視できないタイムラグとなり、安定に高速で吐出できないので本発明には含まない。   From high definition recording, Va is more preferably Vt / 16 or more and Vt / 8 or less. When the overflow amount is 0 or less, that is, in the pulled-in state, the time until ejection becomes a time lag that cannot be ignored in high-speed driving, and is not included in the present invention because it cannot be ejected stably at high speed.

本発明のメニスカス位置にするには、インクの表面張力、慣性、駆動周波数、その圧力室自身のAL、ノズルの抵抗、そして圧力室の圧力の減衰のしやすさを変えることで適宜調整できる。   The meniscus position of the present invention can be adjusted as appropriate by changing the surface tension of the ink, inertia, driving frequency, AL of the pressure chamber itself, resistance of the nozzle, and ease of attenuation of pressure in the pressure chamber.

ノズルの開口の直径は大きくすればメニスカス位置は30%以下に調整しやすいが、あまり直径を大きくするとノズルの抵抗が小さくなるが、吐出後の圧力波の残響が減衰しにくくなり、トータルの安定性は連続吐出では低下してしまう。そのため、ノズルの開口の直径は10〜30μmが好ましい。   If the diameter of the nozzle opening is increased, the meniscus position can be easily adjusted to 30% or less. However, if the diameter is increased too much, the resistance of the nozzle decreases, but the reverberation of the pressure wave after discharge becomes difficult to attenuate, and the total stability is improved. The property is lowered by continuous discharge. Therefore, the diameter of the nozzle opening is preferably 10 to 30 μm.

またノズルのインク吐出方向の長さは、ノズル抵抗を増やすので、圧力波の減衰からは長いほうが好ましく30μm以上であるが、あまり長いとALが長くなり駆動周波数が高いときのメニスカス位置の押し出し量が30%を超えてしまうので80μm以下が好ましくい。   The length of the nozzle in the ink ejection direction increases the nozzle resistance, so it is preferably longer than 30 μm from the attenuation of the pressure wave. However, if the length is too long, the AL becomes longer and the pushing amount of the meniscus position when the drive frequency is high. 80% or less is preferable.

また、ノズルは、図2に示すようにインク吐出側から圧力室側に向かって断面積が徐々に大きくなるテーパー部を有することが好ましく、テーパー部のテーパー角を小さくすることで、ノズル抵抗を大きく増やし、かつ同時に圧力波の減衰を早めることにより30%以下に設計することができる。   In addition, the nozzle preferably has a tapered portion whose cross-sectional area gradually increases from the ink ejection side to the pressure chamber side as shown in FIG. 2, and the nozzle resistance is reduced by reducing the taper angle of the tapered portion. It can be designed to 30% or less by greatly increasing the pressure wave attenuation at the same time.

ただし、テーパー角を6度以上にすることで、駆動電圧を下げることができ、かつ記録ヘッド総量での発熱が少なくなるので、テーパー角度は好ましくは、6度〜10度である。   However, by setting the taper angle to 6 degrees or more, the drive voltage can be lowered and heat generation in the total amount of the recording head is reduced. Therefore, the taper angle is preferably 6 degrees to 10 degrees.

同様に、漏斗型のような、二段の異なるテーパー角を有するテーパー部にすることで、ノズル抵抗を下げ押し出し量を増やす方向に調整できる。いずれのテーパー角も6度以上が好ましい。   Similarly, by using a tapered portion having two different taper angles, such as a funnel type, the nozzle resistance can be lowered and adjusted to increase the amount of extrusion. Any taper angle is preferably 6 degrees or more.

適宜、ノズルの開口の直径、テーパー角度、漏斗型を組み合わせることでメニスカスの押し出し量を調整できるのである。漏斗型のような、二段の異なるテーパー角を有するノズルにすることで、駆動電圧を結果的に下げることができ記録ヘッド総量での発熱が少なくなるので好ましい。   The amount of meniscus extrusion can be adjusted by combining the diameter of the nozzle opening, the taper angle, and the funnel shape as appropriate. It is preferable to use a nozzle having two different taper angles, such as a funnel type, because the drive voltage can be lowered as a result, and heat generation in the total amount of the recording head is reduced.

一方、圧力室のチャネル長(図2におけるL)を長くしても、抵抗は大きくなるのでそれによってメニスカス位置を調整することもできるが、ALも変化してしまうので、チャネル長は1mm〜2mmが高周波駆動でも押し出し量を30%以下に適宜、安定に調整でき好ましい。   On the other hand, even if the channel length of the pressure chamber (L in FIG. 2) is increased, the resistance increases, so that the meniscus position can be adjusted, but AL also changes, so the channel length is 1 mm to 2 mm. However, it is preferable that the amount of extrusion can be adjusted stably and appropriately to 30% or less even in high frequency driving.

また、チャネルの断面積(図2のDと図3のWの積)を小さくしても、抵抗は大きくなるので押し出し量を調整できるが、チャネル長よりも乗数で増加しALには比較的影響しないので、駆動電圧から好ましくは、高さ(図2のD)は150〜350μm、幅(図3のW)は70〜90μmが好ましい。ただし、慣性は断面積が小さくなると同じように小さくなるので、適宜、これらパラメーターを調整し、本発明のメニスカス位置を30%以内の押し出し量にすることが必要である。   Further, even if the channel cross-sectional area (the product of D in FIG. 2 and W in FIG. 3) is reduced, the resistance increases, so that the amount of extrusion can be adjusted. Since there is no effect, the height (D in FIG. 2) is preferably 150 to 350 μm and the width (W in FIG. 3) is preferably 70 to 90 μm from the drive voltage. However, since the inertia decreases as the cross-sectional area decreases, it is necessary to appropriately adjust these parameters so that the meniscus position of the present invention is within 30%.

インクの表面張力は20〜40dyn/cmが、20dyn/cm以上でメニスカス位置が安定しやすく好ましい。40dyn/cmを超えると高周波駆動における高速吐出時に、吐出後の微小液滴やしぶきができやすく液適量が安定しにくくなる場合がある。   The surface tension of the ink is preferably 20 to 40 dyn / cm, more preferably 20 dyn / cm or more, and the meniscus position is easily stabilized. If it exceeds 40 dyn / cm, fine droplets and splashes after ejection are likely to occur during high-speed ejection in high-frequency driving, and the appropriate amount of liquid may be difficult to stabilize.

インク粘度を5mPa・s以上にすることで、吐出時のしぶき(微小液滴)の発生が抑えられ、高精細な印字ができ好ましい。   By setting the ink viscosity to 5 mPa · s or more, generation of splash (micro droplets) at the time of ejection is suppressed, and high-definition printing is preferable.

シェアモード型の記録ヘッドであることでノズルを多数配置したヘッドを作ることができ、生産性から優位であり好ましい。   A share mode type recording head is preferable because it can produce a head having a large number of nozzles, which is advantageous in terms of productivity.

駆動周波数は好ましくは生産性から25kHz以上、かつメニスカス位置を安定に30%以下にするためにも40kHz以下が好ましい。40kHzを超えるとメニスカス位置が連続で制御しにくくなる場合がある。   The drive frequency is preferably 25 kHz or more from the viewpoint of productivity and 40 kHz or less in order to stably maintain the meniscus position at 30% or less. If it exceeds 40 kHz, the meniscus position may be difficult to control continuously.

記録ヘッドの圧力室の音響的共振周期の1/2であるALは、好ましくは1μsec以上、3μsec以下、より好ましくは2μsec以下が高速駆動ができ生産性が高く好ましい。   AL which is ½ of the acoustic resonance period of the pressure chamber of the recording head is preferably 1 μsec or more and 3 μsec or less, more preferably 2 μsec or less, and high productivity is preferable because high speed driving is possible.

ここで、AL(Acoustic Length)とは、チャネルの音響的共振周期の1/2である。このALは、電気・機械変換手段である圧電材料で構成された隔壁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、パルス幅とは、電圧の立ち上がり10%と立ち下がり10%との間の時間と定義する。さらに、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。   Here, AL (Acoustic Length) is 1/2 of the acoustic resonance period of the channel. This AL measures the velocity of ink droplets ejected by applying a rectangular wave voltage pulse to a partition wall 27 made of a piezoelectric material, which is an electrical / mechanical conversion means, and makes the rectangular wave voltage value constant. Is obtained as a pulse width that maximizes the flying speed of the ink droplets. The pulse width is defined as the time between 10% rise and 10% fall of the voltage. 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 ½, preferably ¼ of AL.

駆動信号としては、つまり3サイクル駆動で、5AL間隔でインクを吐出するのが好ましい。   As a drive signal, that is, it is preferable that ink is ejected at intervals of 5 AL in a 3-cycle drive.

矩形波は、電圧の立ち上がり、立ち下がりが急激なため、これが傾斜状となる台形波よりインクの圧力変動が大きくなるように思われるが、実際は、本実施形態に示す記録ヘッド2は、チャネル28を構成する隔壁27を圧電材料により構成し、この隔壁27をせん断変形させることによりインク滴をノズル23から吐出させるための圧力を作り出すシェアモード型の記録ヘッドであるため、発生した圧力波の共振を利用して吐出するので、せん断変形する隔壁27の変位量はnmオーダーで済み、伸縮モードで作動する積層型圧電素子で振動板を変形させるタイプの記録ヘッドに比べて、チャネル28の変形は1/10〜1/100と極めて小さい。このため、矩形波を使用して隔壁27を急激に変位させても、メニスカスが上記積層型のように大きく振動することはなく、空気を吸い込んだり、メニスカス振動の静定に時間がかかるような問題はない。   Since the voltage rises and falls sharply in the rectangular wave, it seems that the pressure fluctuation of the ink is larger than the trapezoidal wave in which the rectangular wave is inclined. In practice, however, the recording head 2 shown in this embodiment has the channel 28. Is a shear mode type recording head that creates pressure for ejecting ink droplets from the nozzles 23 by shear deformation of the partition walls 27, and therefore, resonance of the generated pressure waves. The displacement of the partition wall 27 that undergoes shear deformation is only in the order of nanometers, and the deformation of the channel 28 is smaller than that of a recording head that deforms the diaphragm with a laminated piezoelectric element that operates in an expansion / contraction mode. It is as small as 1/10 to 1/100. For this reason, even if the partition wall 27 is suddenly displaced using a rectangular wave, the meniscus does not vibrate as much as the above-described laminated type, and it takes time to suck in air or stabilize the meniscus vibration. No problem.

また、矩形波を使用すると、台形波に比べて、電圧の立ち上がり、立ち下がり傾斜が急なので、駆動信号の長さが半分以下と短くて済む。   In addition, when the rectangular wave is used, the voltage rises and falls more steeply than the trapezoidal wave, so that the length of the drive signal can be as short as half or less.

更に、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、傾斜波を有する台形波を用いるものに比べ、回路構成も簡素化できる利点がある。   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 case of using the trapezoidal wave having the inclined wave.

本発明の溢れ量に相当する液適量Vaが前記式を満足するようにするには、メニスカスの押し出し量の調整と同様にインクの粘度、慣性、駆動周波数、その圧力室自身のAL、ノズルの抵抗、そして圧力室の圧力を変えることで、前述の押し出し量の調整と同様な方法で適宜調整できる。   In order for the appropriate amount Va corresponding to the overflow amount of the present invention to satisfy the above equation, the viscosity of the ink, inertia, drive frequency, AL of the pressure chamber itself, the nozzle By changing the resistance and the pressure in the pressure chamber, it can be appropriately adjusted in the same manner as the adjustment of the extrusion amount described above.

一方、従来技術の第一例を図7、図8に示す。本発明とは異なり、メニスカス位置が30%を越えた状態(図8で、Drawパルス印加時の押し出し量は約11μmであり、ノズルの開口の直径25μmの約44%)で、DRC駆動を行った場合は、Draw時のインク液適量の慣性が大きく、かつノズル抵抗が大きいために、液滴の吐出のための適切な液滴形状の作成ができないので吐出に必要な速度ベクトルを合わせることができず、ノズルから液滴が溢れるだけで吐出できない。また溢れてしまった液滴により当然連続吐出できなくなってしまう。   On the other hand, the first example of the prior art is shown in FIGS. Unlike the present invention, DRC driving is performed in a state where the meniscus position exceeds 30% (in FIG. 8, the amount of extrusion when a Draw pulse is applied is about 11 μm, and the nozzle opening diameter is about 44% of 25 μm in diameter). In this case, since the inertia of the appropriate amount of ink liquid at the time of Draw is large and the nozzle resistance is large, it is impossible to create an appropriate droplet shape for discharging the droplet, so it is possible to match the velocity vector necessary for discharging It cannot be performed, and it cannot be ejected simply because the liquid droplets overflow from the nozzle. Naturally, continuous discharge cannot be performed due to the overflowed liquid droplets.

更に、メニスカスが押し出されていない従来技術の第二例についても図9、図10に説明する。   Further, a second example of the prior art in which the meniscus is not pushed out will be described with reference to FIGS.

図9(a)に示すような駆動信号いわゆるDRR(Draw−Release−Reinforce)方式を印加すると、前述の実施例と同様に図3(b)に示すように隔壁27B、27Cは互いに外側に向けて変形し、チャネル28Bの容積を拡大してチャネル28B内に負の圧力が生じてインクが流れ込む(Draw)。また、この状態を1AL時間維持した後、電位を0に戻して図3(b)に示す膨張位置から図3(a)に示す中立位置に戻し、チャネル28B内のインクに高い圧力を掛ける(Release)。引き続いて図3(c)に示すように逆方向に変形するように駆動信号を印加して、チャネル28Bの容積を収縮させると、チャネル28B内に正の圧力が生じる(Reinforce)。   When a drive signal so-called DRR (Draw-Release-Reinforce) method as shown in FIG. 9A is applied, the partition walls 27B and 27C are directed outward as shown in FIG. As a result, the volume of the channel 28B is enlarged and a negative pressure is generated in the channel 28B, so that the ink flows (Draw). Further, after maintaining this state for 1 AL time, the potential is returned to 0 to return from the expanded position shown in FIG. 3B to the neutral position shown in FIG. 3A, and high pressure is applied to the ink in the channel 28B ( (Release). Subsequently, when a drive signal is applied so as to deform in the reverse direction as shown in FIG. 3C and the volume of the channel 28B is contracted, a positive pressure is generated in the channel 28B (Reinforce).

これによりチャネル内のインクの一部によるノズル23内のメニスカスがノズル23から押し出されてインク滴がノズル23から吐出する。この状態を2AL時間維持した後、電位を0に戻し、隔壁27B、27Cを収縮位置から中立位置に戻し、残留する圧力波をキャンセルする(Cancel)。   As a result, the meniscus in the nozzle 23 due to a part of the ink in the channel is pushed out from the nozzle 23 and ink droplets are ejected from the nozzle 23. After maintaining this state for 2 AL hours, the potential is returned to 0, the partition walls 27B and 27C are returned from the contracted position to the neutral position, and the remaining pressure wave is canceled (Cancel).

図9(b)、(c)は、図9(a)のDRR駆動信号で駆動周波数を20kHzよりも低くして非常に遅くした場合である。しかし、前述の実施例における図5と異なり、Draw時のタイミングでは、メニスカス位置が引き込まれており、インクの慣性が少ない。そのためか液滴が形成されるまでの液滴の尾長さが長くなり、さらにタイミングがずれたことで残響が残り、結局吐出後のメニスカスが形成されず液ダマリとなり、次のインクが連続で安定に吐出できないので本発明の効果を得ることができない。   FIGS. 9B and 9C show a case where the drive frequency is made lower than 20 kHz and very slow with the DRR drive signal of FIG. 9A. However, unlike FIG. 5 in the above-described embodiment, the meniscus position is pulled in at the time of Draw, and the inertia of the ink is small. For this reason, the tail length of the liquid droplet until the liquid droplet is formed becomes longer, and the reverberation remains because the timing is further shifted. As a result, the meniscus after ejection is not formed and the liquid becomes dull, and the next ink is continuously stable. Therefore, the effect of the present invention cannot be obtained.

ちなみに、ここで記述したように、ノズル面に溢れ、かつ付着した状況での表面の高さは、本発明の押し出し量には含まない。また、同様に溢れ量にも含まない。   Incidentally, as described herein, the height of the surface in a situation where it overflows and adheres to the nozzle surface is not included in the extrusion amount of the present invention. Similarly, it is not included in the overflow amount.

一方、本発明ではない駆動周波数が15kHzの例を示す。   On the other hand, the drive frequency which is not the present invention is 15 kHz.

図9(b)、(c)のように一応吐出できるが、高速で吐出しているわけではなく、当然本発明の高速の生産性を達成できず役に立たないのは自明の理である。   As shown in FIGS. 9B and 9C, the ink can be discharged at a high speed, but it is not discharged at a high speed. Of course, the high speed productivity of the present invention cannot be achieved and it is not useful.

(実施例1)
記録ヘッド、プリントの仕様、用いたインクは以下記す。図2に示すシェアモード型の記録ヘッド(チャネル長1.5mm、AL=3μsec、テーパー角6度、ノズルピッチ:180dpi、ノズル数:256、ノズルの開口の直径:25μm、インク滴量:4pl)を2つ用意し、各ヘッドのノズル列が、相互に1/2ピッチずらされ、千鳥状に配置するように貼り合わせ各ヘッドのそれぞれが180dpiのヘッドであるので、ノズルのピッチを互いに1/2ずらせることで、360dpiの記録ヘッドを作製した。評価は3Cycle駆動で吐出した。
Example 1
The recording head, print specifications, and ink used are described below. Share mode type recording head shown in FIG. 2 (channel length 1.5 mm, AL = 3 μsec, taper angle 6 degrees, nozzle pitch: 180 dpi, number of nozzles: 256, nozzle opening diameter: 25 μm, ink droplet amount: 4 pl) The nozzle rows of each head are shifted by ½ pitch from each other, and are bonded so that they are arranged in a staggered manner. Each head is a 180 dpi head. A recording head of 360 dpi was manufactured by shifting the position by 2. Evaluation was performed by 3 cycle driving.

使用したインクは粘度10mPa・sのアクリル系紫外線硬化インク(50℃における測定値)、表面張力28dyn/cm(25℃における測定値)。駆動信号は、図5に示すDRC駆動信号を用い、駆動周波数は22kHzとした。   The ink used was an acrylic ultraviolet curable ink having a viscosity of 10 mPa · s (measured value at 50 ° C.) and a surface tension of 28 dyn / cm (measured value at 25 ° C.). The drive signal was the DRC drive signal shown in FIG. 5, and the drive frequency was 22 kHz.

記録ヘッド移動速度:105cm/sec
記録媒体とノズル面のギャップ間隔:1.0mm
基準のインク滴の初速度:6m/sec
評価項目は、吐出の精度、安定に吐出できる速度の上限である生産性とした。
<吐出の精度>
記録ヘッドを主走査方向に移動させながら、その吐出間隔(画像データを間引いた状態の駆動周波数)とインク滴の液滴量を変えた条件で、静止した記録媒体にインク滴を吐出し、その時の主走査方向の記録媒体上のドット間の間隔を経時的に調べた。なお、正規のドット間隔は、記録ヘッドの移動速度と駆動周波数から求められるので、その定常状態に対するずれを調べた。
Recording head moving speed: 105 cm / sec
Gap spacing between recording medium and nozzle surface: 1.0 mm
Reference ink drop initial velocity: 6 m / sec
The evaluation items were productivity, which is the upper limit of the discharge accuracy and the speed at which stable discharge is possible.
<Discharge accuracy>
While moving the recording head in the main scanning direction, ink droplets were ejected to a stationary recording medium under the condition that the ejection interval (driving frequency when image data was thinned out) and the amount of ink droplets were changed. The interval between dots on the recording medium in the main scanning direction was examined over time. Since the regular dot interval can be obtained from the moving speed and the driving frequency of the recording head, the deviation from the steady state was examined.

なお、判断基準は以下の通りである。△でも実用上問題ないが○が好ましい。
○:ドット間隔が定常状態の1.25倍以下
△:ドット間隔が定常状態の1.25倍を越えて1.75倍未満
×:ドット間隔が定常状態の1.75倍以上か吐出不可
<生産性>
インク滴の初速度は6m/secで、駆動周波数を上げて行き、安定に吐出できる、しぶき、ノズル欠などが起こらない最高駆動周波数を評価した。△でも実用上問題ないが○が好ましい。
○:25kHz以上でも吐出可能
△:20〜25kHzで吐出可能
×:20kHz未満以上でも吐出可能ドット間隔が定常状態の1.75倍、以上か吐出不可。
Judgment criteria are as follows. Δ is not practically problematic, but ○ is preferable.
○: Dot interval is 1.25 times or less of steady state Δ: Dot interval exceeds 1.25 times of steady state and less than 1.75 times ×: Dot interval is 1.75 times or more of steady state or ejection is not possible <Productivity>
The initial velocity of ink droplets was 6 m / sec, and the drive frequency was increased to evaluate the maximum drive frequency at which stable ejection, no splashing, and no nozzle shortage occurred. Δ is not practically problematic, but ○ is preferable.
○: Can be discharged even at 25 kHz or higher. Δ: Can be discharged at 20 to 25 kHz. X: Can be discharged even when the frequency is lower than 20 kHz or higher.

また、ノズルのメニスカス位置の押し出し量を前述の方法により測定し、ノズルの開口の直径に対する比率を評価した。   Further, the amount of extrusion at the meniscus position of the nozzle was measured by the method described above, and the ratio to the diameter of the nozzle opening was evaluated.

(比較例
ノズルの開口の直径27μmである以外は実施例1と同じヘッドを作製し、実施例1と同様にして評価した。
(Comparative Example 1 )
The same head as in Example 1 was prepared except that the diameter of the nozzle opening was 27 μm, and evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

(比較例
実施例1と同じヘッドで駆動周波数を16kHzで駆動した以外は実施例1と同様にして評価した。
(Comparative Example 2 )
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the driving frequency was 16 kHz with the same head as in Example 1.

以上の結果を表1に記す。   The above results are shown in Table 1.

Figure 0005459695
Figure 0005459695

(実施例2)
ALが2.5μsec、ノズルの開口の直径を22μmである以外は実施例1と同じヘッドを作製し、駆動周波数を27kHzで駆動した以外は実施例1と同様にして評価した。
(Example 2)
A head was prepared in the same manner as in Example 1 except that AL was 2.5 μsec and the diameter of the nozzle opening was 22 μm. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the driving frequency was 27 kHz.

(実施例3)
ALが2.5μsecである以外は実施例1と同じヘッドを作製し、駆動周波数を27kHzで駆動した以外は実施例1と同様にして評価した。
(Example 3)
The same head as in Example 1 was manufactured except that AL was 2.5 μsec, and evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the drive frequency was 27 kHz.

(比較例3)
ALが2.5μsec、ノズルの開口の直径を28μmである以外は実施例1と同じヘッドを作製し、駆動周波数を27kHzで駆動した以外は実施例1と同様にして評価した。
(Comparative Example 3)
The same head as in Example 1 was prepared except that AL was 2.5 μsec and the diameter of the nozzle opening was 28 μm, and evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the driving frequency was 27 kHz.

以上の結果を表2に記す。   The above results are shown in Table 2.

Figure 0005459695
Figure 0005459695

(実施例4)
ALが2.5μsecであるである以外は実施例1と同じヘッドを作製し、駆動周波数を30kHzで駆動した以外は実施例1と同様にして評価した。
Example 4
The same head as in Example 1 was prepared except that AL was 2.5 μsec, and evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the drive frequency was 30 kHz.

結果を表3に記す。   The results are shown in Table 3.

Figure 0005459695
Figure 0005459695

(実施例5)
記録ヘッドのノズルがテーパー7度である以外は実施例1と同じヘッドを作製し、駆動周波数を27kHzで駆動した以外は実施例1と同様にして評価した。
(Example 5)
The same head as in Example 1 was prepared except that the nozzle of the recording head had a taper of 7 degrees, and evaluation was made in the same manner as in Example 1 except that the drive frequency was driven at 27 kHz.

(実施例6)
記録ヘッドのノズルが、インク吐出側のテーパー5度と圧力室側のテーパー角45度の2段漏斗型とした以外は実施例1と同じヘッドを作製し、駆動周波数を27kHzで駆動した以外は実施例1と同様にして評価した。
(Example 6)
Except that the nozzle of the recording head is a two-stage funnel type having a taper angle of 5 degrees on the ink discharge side and a taper angle of 45 degrees on the pressure chamber side, the same head as in Example 1 was produced and the drive frequency was 27 kHz. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

テーパー角6度の実施例3の結果も併せて結果を表3に記す。   The results of Example 3 with a taper angle of 6 degrees are also shown in Table 3.

Figure 0005459695
Figure 0005459695

ただし駆動電圧は、実施例3が20Vに対し、実施例5は24Vで、実施例3のほうが好ましかった。また実施例6のように、更に漏斗型とすると、駆動電圧は18Vで特に好ましかった。   However, the driving voltage was 20 V in Example 3 and 24 V in Example 5, and Example 3 was preferred. In addition, when the funnel type was used as in Example 6, the driving voltage was particularly preferable at 18V.

(実施例7)
ALが2.5μsecである以外は実施例1と同じヘッドを作製し、駆動周波数を24kHzで駆動し、以下の評価項目を加えた以外は実施例1と同様にして評価した。
(Example 7)
The same head as in Example 1 was manufactured except that AL was 2.5 μsec, the driving frequency was driven at 24 kHz, and evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the following evaluation items were added.

Drawパルスを印加する時点でのノズルの外側に押し出された量に相当する液適量をVaと、吐出された1滴の液適量をVtとしたときのVaを測定し、VaとVtの比を調べた。また、以下の評価基準でしぶきの評価を行った。
<しぶきの評価>
しぶきが起こらないきれいな吐出であるかをY、M、C、Kで文字を最大濃度で印刷して目視評価した。△でも実用上問題ないが○が好ましい。
○:目視ではみえない。
△:目視でやや見える。
×:目視で目立つ
(実施例8)
ノズルの開口の直径を23μmである以外は実施例7と同じヘッドを作製し、実施例7と同様にして評価した。
Va is measured when Va is the appropriate amount of liquid equivalent to the amount pushed out of the nozzle at the time of applying the Draw pulse, and Vt is the appropriate amount of liquid discharged, and the ratio of Va to Vt is calculated. Examined. Moreover, the splash was evaluated according to the following evaluation criteria.
<Evaluation of splash>
The characters were printed with Y, M, C, and K at the maximum density to visually evaluate whether or not the spray was clean. Δ is not practically problematic, but ○ is preferable.
○: Not visible visually.
Δ: Slightly visible.
X: Conspicuous visually (Example 8)
A head was manufactured in the same manner as in Example 7 except that the diameter of the nozzle opening was 23 μm, and was evaluated in the same manner as in Example 7.

(実施例9)
ノズルの開口の直径を27μmである以外は実施例7と同じヘッドを作製し、駆動周波数を21kHzで駆動した以外は実施例7と同様にして評価した。
Example 9
The same head as in Example 7 was prepared except that the diameter of the nozzle opening was 27 μm, and evaluation was performed in the same manner as in Example 7 except that the drive frequency was 21 kHz.

実施例7〜9では、ノズルの開口の直径を変えても、押し出し量がほとんど同じくらいとなるようにして駆動周波数を調整し評価した。   In Examples 7 to 9, the drive frequency was adjusted and evaluated so that the amount of extrusion was almost the same even when the diameter of the nozzle opening was changed.

結果を表5に記す。   The results are shown in Table 5.

0<Va≦Vt/4の関係を満たす実施例7、9は、満たさない実施例8に比較してしぶきが少ないことがわかる。   It can be seen that Examples 7 and 9 that satisfy the relationship of 0 <Va ≦ Vt / 4 have less splashing than Example 8 that does not satisfy the relationship.

Figure 0005459695
Figure 0005459695

以上の表1〜表5より本発明の実施例は、比較例に比べて吐出精度、生産性に優れることが判る。   From the above Tables 1 to 5, it can be seen that the examples of the present invention are superior in ejection accuracy and productivity as compared with the comparative examples.

ノズルのメニスカス位置の押し出し量のノズルの開口の直径に対する比率が20%以下の範囲にある実施例2、実施例5は、20%を超えて30%以下のその他の実施例に比べて吐出精度が高い事が判る。   Example 2 and Example 5 in which the ratio of the amount of extrusion at the meniscus position of the nozzle to the diameter of the nozzle opening is in the range of 20% or less are higher than the other examples in which the ratio exceeds 20% and is 30% or less. I understand that it is expensive.

インクジェット記録装置を示す図Diagram showing inkjet recording apparatus 記録ヘッドの一例を示す図であり、(a)は一部断面で示す斜視図、(b)はインク供給部を備えた状態の断面図2A and 2B are diagrams illustrating an example of a recording head, where FIG. 1A is a perspective view illustrating a partial cross section, and FIG. インク吐出時の作動を示す図Diagram showing operation during ink ejection 本発明のDRC駆動方法を示す図The figure which shows the DRC drive method of this invention 本発明のDRC駆動方法とメニスカス位置を示す図The figure which shows the DRC drive method and meniscus position of this invention 本発明のDRC駆動方法とメニスカス押し出し量を示す図The figure which shows the DRC drive method and meniscus extrusion amount of this invention 従来のDRC駆動方法とメニスカス位置を示す図The figure which shows the conventional DRC drive method and meniscus position 従来のDRC駆動方法とメニスカス押し出し量を示す図The figure which shows the conventional DRC drive method and meniscus extrusion amount 従来のDRR駆動方法とメニスカス位置を示す図The figure which shows the conventional DRR drive method and meniscus position 従来のDRR駆動方法とメニスカス押し出し量を示す図The figure which shows the conventional DRR drive method and meniscus extrusion amount (a)は各インク滴によって形成される理想的なドット間隔を示す図、(b)は吐出安定性が劣ったときのドット間隔を示す図(A) is a figure which shows the ideal dot space | interval formed with each ink drop, (b) is a figure which shows a dot space | interval when discharge stability is inferior. メニスカスの押し出し量を示す図Diagram showing meniscus extrusion amount

符号の説明Explanation of symbols

1 インクジェット記録装置
2 記録ヘッド
3 搬送機構
4 ガイドレール
5 キャリッジ
6 フレキシケーブル
7、8 インク受け器
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 隔壁
28 チャネル
31 搬送ローラ
32 搬送ローラ対
33 搬送モータ
100 駆動信号発生部
P 記録媒体
PS 記録面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inkjet recording device 2 Recording head 3 Conveyance mechanism 4 Guide rail 5 Carriage 6 Flexi cable 7, 8 Ink receptacle 21 Ink tube 22 Nozzle formation member 23 Nozzle 24 Cover plate 25 Ink supply port 26 Substrate 27 Partition 28 Channel 31 Conveyance roller 32 Conveying roller pair 33 Conveying motor 100 Drive signal generator P Recording medium PS Recording surface

Claims (14)

インクを吐出する開口を有するノズルに連通する圧力室が複数隣接し、駆動信号の印加により前記圧力室の容積を変化させる電気・機械変換手段を備える記録ヘッドを有するインクジェット記録装置であって、
前記圧力室の容積を拡大するためのDrawパルスと、該Drawパルスの後に前記圧力室の容積を元に戻して前記ノズルからインクを吐出させるReleaseパルスとを有する駆動信号を20kHz以上の駆動周波数で前記記録ヘッドに印加して吐出を行う際、前記Drawパルスを印加する時点での前記ノズルのメニスカス位置の押し出し量が0より大きく、前記開口の直径の30%以下であり、
前記Drawパルスを印加する時点でのノズルの外側に押し出された量に相当する液滴量をVaとし、吐出された1滴の液滴量をVtとしたときに、以下の式を満足することを特徴とするインクジェット記録装置。
0<Va≦Vt/4
An ink jet recording apparatus having a recording head having a plurality of pressure chambers communicating with a nozzle having an opening for ejecting ink and having an electromechanical conversion means for changing the volume of the pressure chamber by application of a drive signal ,
A drive signal having a Draw pulse for expanding the volume of the pressure chamber , and a Release pulse for returning the volume of the pressure chamber after the Draw pulse and ejecting ink from the nozzle at a drive frequency of 20 kHz or more. When ejecting by applying to the recording head, the pushing amount of the meniscus position of the nozzle at the time of applying the Draw pulse is larger than 0 and not more than 30% of the diameter of the opening,
Satisfy the following equation, where Va is the amount of liquid ejected to the outside of the nozzle at the time of applying the Draw pulse, and Vt is the amount of one ejected liquid droplet: An ink jet recording apparatus.
0 <Va ≦ Vt / 4
前記圧力室の音響的共振周期の1/2が1μsec以上、3μsec以下であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録装置。   2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein a half of an acoustic resonance period of the pressure chamber is 1 μsec or more and 3 μsec or less. 前記駆動信号は圧力波の残響をキャンセルするキャンセルパルスを含み、前記Drawパルスが最初に印加されることを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット記録装置。   The inkjet recording apparatus according to claim 1, wherein the drive signal includes a cancel pulse for canceling reverberation of a pressure wave, and the Draw pulse is applied first. 前記ノズルは、インク吐出側から前記圧力室側に向かって断面積が徐々に大きくなるテーパー部を有することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のインクジェット記録装置。   4. The inkjet recording apparatus according to claim 1, wherein the nozzle has a tapered portion whose cross-sectional area gradually increases from the ink discharge side toward the pressure chamber side. 5. 前記テーパー部のテーパー角が6度以上であることを特徴とする請求項4に記載のインクジェット記録装置。   The inkjet recording apparatus according to claim 4, wherein a taper angle of the tapered portion is 6 degrees or more. 前記テーパー部が2段の異なるテーパー角を有することを特徴とする請求項4または5に記載のインクジェット記録装置。   6. The ink jet recording apparatus according to claim 4, wherein the tapered portion has two different taper angles. 前記インクの粘度が5mPa・s以上であることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載のインクジェット記録装置。   The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the ink has a viscosity of 5 mPa · s or more. インクを吐出する開口を有するノズルに連通する圧力室が複数隣接し、駆動信号の印加により前記圧力室の容積を変化させる電気・機械変換手段を備える記録ヘッドを用いたインクジェット記録方法であって、
前記圧力室の容積を拡大するためのDrawパルスと、該Drawパルスの後に前記圧力室の容積を元に戻して前記ノズルからインクを吐出させるReleaseパルスとを有する駆動信号を20kHz以上の駆動周波数で前記記録ヘッドに印加して吐出を行う際、前記Drawパルスを印加する時点での前記ノズルのメニスカス位置の押し出し量が0より大きく、前記開口の直径の30%以下であり、
前記Drawパルスを印加する時点でのノズルの外側に押し出された量に相当する液滴量をVaとし、吐出された1滴の液滴量をVtとしたときに、以下の式を満足することを特徴とするインクジェット記録方法。
0<Va≦Vt/4
A plurality of pressure chambers communicating with a nozzle having an opening for ejecting ink are adjacent to each other, and an inkjet recording method using a recording head including an electromechanical conversion unit that changes the volume of the pressure chamber by applying a drive signal ,
A drive signal having a Draw pulse for expanding the volume of the pressure chamber , and a Release pulse for returning the volume of the pressure chamber after the Draw pulse and ejecting ink from the nozzle at a drive frequency of 20 kHz or more. When ejecting by applying to the recording head, the pushing amount of the meniscus position of the nozzle at the time of applying the Draw pulse is larger than 0 and not more than 30% of the diameter of the opening,
Satisfy the following equation, where Va is the amount of liquid ejected to the outside of the nozzle at the time of applying the Draw pulse, and Vt is the amount of one ejected liquid droplet: An inkjet recording method characterized by the above.
0 <Va ≦ Vt / 4
前記圧力室の音響的共振周期の1/2が1μsec以上、3μsec以下であることを特徴とする請求項8に記載のインクジェット記録方法。   9. The ink jet recording method according to claim 8, wherein 1/2 of the acoustic resonance period of the pressure chamber is 1 μsec or more and 3 μsec or less. 前記駆動信号は圧力波の残響をキャンセルするキャンセルパルスを含み、前記Drawパルスが最初に印加されることを特徴とする請求項8または9に記載のインクジェット記録方法。   10. The ink jet recording method according to claim 8, wherein the drive signal includes a cancel pulse for canceling reverberation of a pressure wave, and the Draw pulse is applied first. 前記ノズルは、インク吐出側から前記圧力室側に向かって断面積が徐々に大きくなるテーパー部を有することを特徴とする請求項8〜10の何れか1項に記載のインクジェット記録方法。   11. The ink jet recording method according to claim 8, wherein the nozzle has a tapered portion whose cross-sectional area gradually increases from the ink discharge side toward the pressure chamber side. 前記テーパー部のテーパー角が6度以上であることを特徴とする請求項11に記載のインクジェット記録方法。   The inkjet recording method according to claim 11, wherein a taper angle of the tapered portion is 6 degrees or more. 前記テーパー部が2段の異なるテーパー角を有することを特徴とする請求項11または12に記載のインクジェット記録方法。   The inkjet recording method according to claim 11, wherein the tapered portion has two different taper angles. 前記インクの粘度が5mPa・s以上であることを特徴とする請求項8〜13の何れか1項に記載のインクジェット記録方法。   The inkjet recording method according to claim 8, wherein the ink has a viscosity of 5 mPa · s or more.
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