JP5663435B2 - Liquid ejecting apparatus and control method thereof - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、インクジェット方式のプリンタ等に用いる液体吐出装置およびその制御方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a liquid ejection apparatus used in an ink jet printer or the like and a control method thereof.

インクジェット方式のプリンタ等に用いられる液体吐出装置いわゆるインクジェットヘッドは、インクを吐出する複数のノズル、これらノズルとそれぞれ連通する複数の圧力室、これら圧力室にインク導入用およびインク吐出用の圧力を加える複数の静電容量性負荷たとえば圧電素子、これら圧電素子に駆動電圧を印加するための複数の電極、上記各圧力室と対応する位置にそれぞれインク吐出用のノズルを有するノズルプレート(オリフィスプレートともいう)などを備える(例えば特許文献1)。上記各圧電素子と各電極とで静電容量性のアクチュエータがそれぞれ構成される。   A so-called inkjet head, a liquid ejection device used in an inkjet printer or the like, includes a plurality of nozzles that eject ink, a plurality of pressure chambers that communicate with the nozzles, and pressure for ink introduction and ink ejection to these pressure chambers. A plurality of capacitive loads such as piezoelectric elements, a plurality of electrodes for applying a driving voltage to these piezoelectric elements, and nozzle plates (also referred to as orifice plates) each having nozzles for discharging ink at positions corresponding to the pressure chambers. Etc.) (for example, Patent Document 1). Each piezoelectric element and each electrode constitutes a capacitive actuator.

特開2004―148604号公報JP 2004-148604 A

インクジェットヘッドにおいては、インク吐出を受ける側の印字媒体がノズルに接触しないよう、ノズルと媒体との間の距離いわゆるヘッドギャップが設定される。媒体が厚みのない用紙だけであれば小さいヘッドギャップが設定され、厚みのある封筒も含まれる場合は大きめのヘッドギャップが設定される。   In the ink jet head, a distance between the nozzle and the medium, that is, a head gap is set so that the print medium on the ink receiving side does not contact the nozzle. A small head gap is set if the medium is only a thin sheet, and a larger head gap is set if a thick envelope is included.

ただし、ノズルから吐出されるインクには、吐出速度が速いメインのインク滴のほかに、形状が小さくて吐出速度が遅いインク滴いわゆるサテライトが含まれる。大きめのヘッドギャップが設定されると、サテライトがメインのインク滴から離れて印字媒体に着弾し、この着弾ずれにより、印字むらやゴースト等が生じるなど、印字品質の悪化を招いてしまう。インクの着弾ずれは印字媒体の搬送速度にも依存し、搬送速度が速くなればなるほど着弾ずれも大きくなる。対策として、印字媒体の搬送速度を下げることが考えられるが、そうすると当然ながら印字速度が遅くなるという問題がある。   However, the ink ejected from the nozzle includes, in addition to the main ink droplet having a high ejection speed, an ink droplet so-called satellite having a small shape and a slow ejection speed. When a large head gap is set, the satellite is separated from the main ink droplet and landed on the print medium, and this landing deviation causes print unevenness, ghost, and the like, leading to deterioration of print quality. The landing deviation of the ink also depends on the conveyance speed of the printing medium, and the landing deviation increases as the conveyance speed increases. As a countermeasure, it is conceivable to reduce the conveyance speed of the printing medium, but there is a problem that the printing speed is naturally lowered.

本発明の目的は、ノズルとそのノズルからの液体吐出を受ける媒体との間の距離にかかわらず、また媒体の搬送速度を下げることなく、媒体に対する良好な液体吐出品質が得られる液体吐出装置およびその制御方法を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a liquid ejection apparatus capable of obtaining good liquid ejection quality for a medium regardless of the distance between the nozzle and the medium that receives liquid ejection from the nozzle, and without lowering the conveyance speed of the medium. The control method is provided.

本発明の実施形態の液体吐出装置は、液体を吐出するノズルと、このノズルに連通する圧力室と、充放電により動作し前記圧力室に液体導入用の変形および液体吐出用の変形を加えるアクチュエータと、前記液体導入用の変形を加えるための第1電位および前記液体吐出用の変形を加えるための第2電位が1周期内に含まれる波形の電圧を前記アクチュエータに対する充放電用の駆動電圧として出力する駆動回路と、前記駆動回路から出力される駆動電圧の第1電位の期間および第2電位の期間を、前記ノズルとそのノズルからの液体吐出を受ける媒体との間の距離が所定値未満の場合に第1パターンに切換え、所定値以上の場合に第2パターンに切換える制御手段と、を備え、前記第1パターンは、周期Tにおける第1電位の期間T1および第2電位の期間T2に関し“T=T1+T2”“T1=T/3”かつ“T2=2・T1”の条件を有し、前記第2パターンは、周期Tにおける第1電位の期間T1および第2電位の期間T2に関し“T=T1+T2”“T1=第1パターンのT1”かつ“T2=(3.6〜4.2)・T1”の条件を有し、前記第1パターンの駆動電圧は、サテライトが発生しない限界の電圧よりも大きく設定し、前記第2パターンの駆動電圧は、サテライトが発生しない電圧に設定した。 A liquid discharge apparatus according to an embodiment of the present invention includes a nozzle that discharges a liquid, a pressure chamber that communicates with the nozzle, and an actuator that operates by charging and discharging and applies deformation for liquid introduction and deformation for liquid discharge to the pressure chamber. And a voltage having a waveform including a first potential for applying deformation for introducing the liquid and a second potential for applying deformation for discharging the liquid within one cycle as a drive voltage for charging and discharging the actuator. The distance between the nozzle and the medium that receives liquid ejection from the nozzle is less than a predetermined value during the output drive circuit and the first potential period and the second potential period of the drive voltage output from the drive circuit. Control means for switching to the first pattern in the case of (2) and switching to the second pattern if the value is equal to or greater than a predetermined value. The second potential period T2 has the conditions of “T = T1 + T2”, “T1 = T / 3” and “T2 = 2 · T1”, and the second pattern has the first potential period T1 in the period T. In addition, regarding the period T2 of the second potential, the first pattern has the conditions of “T = T1 + T2”, “T1 = T1 of the first pattern” and “T2 = (3.6 to 4.2) · T1”. The driving voltage is set to be larger than the limit voltage at which no satellite is generated, and the driving voltage of the second pattern is set to a voltage at which no satellite is generated .

一実施形態のインクジェットヘッドの全体的な構成を示す図。1 is a diagram illustrating an overall configuration of an inkjet head according to an embodiment. 図1の要部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the principal part of FIG. 図1の各圧力室およびその周辺部を拡大して示す図。The figure which expands and shows each pressure chamber and its peripheral part of FIG. 図3の1つの圧力室が拡がった状態を示す図。The figure which shows the state which one pressure chamber of FIG. 3 expanded. 図4のように拡がった圧力室が縮まった状態を示す図。The figure which shows the state which the pressure chamber which expanded like FIG. 4 contracted. 一実施形態の駆動回路の構成を示す図。The figure which shows the structure of the drive circuit of one Embodiment. 一実施形態の駆動回路のステップST1の動作を示す図。The figure which shows operation | movement of step ST1 of the drive circuit of one Embodiment. 一実施形態の駆動回路のステップST2の動作を示す図。The figure which shows operation | movement of step ST2 of the drive circuit of one Embodiment. 一実施形態の駆動回路のステップST3の動作を示す図。The figure which shows operation | movement of step ST3 of the drive circuit of one Embodiment. 一実施形態の駆動回路における各部の電圧波形を示す図。The figure which shows the voltage waveform of each part in the drive circuit of one Embodiment. 一実施形態の印字モードAのときに印加される駆動電圧の波形を示す図。The figure which shows the waveform of the drive voltage applied at the time of the printing mode A of one Embodiment. 一実施形態の印字モードBのときに印加される駆動電圧の波形を示す図。The figure which shows the waveform of the drive voltage applied at the time of the printing mode B of one Embodiment. 一実施形態の駆動電圧を印加した場合のサテライトなしが保たれる駆動電圧の最大限界値(サテライトフリー電圧)を示す図。The figure which shows the maximum limit value (satellite free voltage) of the drive voltage with which the absence of a satellite at the time of applying the drive voltage of one Embodiment is maintained. 図13の最大限界値に対応するインク吐出速度(サテライトフリー速度)を示す図。The figure which shows the ink discharge speed (satellite free speed) corresponding to the maximum limit value of FIG. 一実施形態の駆動電圧を印加した場合の吐出安定が保たれる駆動電圧の最大限界値(吐出安定限界電圧)を示す図。The figure which shows the maximum limit value (discharge stable limit voltage) of the drive voltage at which the discharge stability at the time of applying the drive voltage of one Embodiment is maintained. 図13ないし図15のデータをグラフにプロットして示す図。The figure which plots the data of FIG. 13 thru | or FIG.

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。液体吐出装置であるインクジェットヘッドの全体的な構成を図1に示し、そのインクジェットヘッドのノズルプレートが外された状態を図2に示す。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the overall configuration of an inkjet head that is a liquid ejection apparatus, and FIG. 2 shows a state in which the nozzle plate of the inkjet head is removed.

圧電部材で形成された基台1の上面の一側縁に沿う領域に、板状の圧電部材2が埋設される。この圧電部材2の端面は、基台1の側面と同一面を成す。基台1の下面の一側縁に沿う領域にも、板状の圧電部材2が埋設される。この圧電部材2の端面は、基台1の側面と同一面を成す。   A plate-like piezoelectric member 2 is embedded in a region along one side edge of the upper surface of the base 1 formed of the piezoelectric member. The end surface of the piezoelectric member 2 is flush with the side surface of the base 1. A plate-like piezoelectric member 2 is also embedded in a region along one side edge of the lower surface of the base 1. The end surface of the piezoelectric member 2 is flush with the side surface of the base 1.

これら圧電部材2の端面および基台1の側面に、絶縁性の部材で形成されたノズルプレート(オリフィスプレートともいう)3が配置される。ノズルプレート3は、基台1の上面側の圧電部材2に沿って配列されたインク吐出用(液体吐出用)の複数のノズル4を有するとともに、基台1の下面側の圧電部材2に沿って配列された同じくインク吐出用の複数のノズル4を有する。   A nozzle plate (also referred to as an orifice plate) 3 formed of an insulating member is disposed on the end surface of the piezoelectric member 2 and the side surface of the base 1. The nozzle plate 3 has a plurality of nozzles 4 for ink ejection (for liquid ejection) arranged along the piezoelectric member 2 on the upper surface side of the base 1, and along the piezoelectric member 2 on the lower surface side of the base 1. A plurality of nozzles 4 for discharging ink are also arranged.

基台1の上面側の圧電部材2の端面と基台1の側面とが重なり合う部分に、かつ上記各ノズル4と対応する位置に、かつ各ノズル4と連通する状態に、複数の切り欠き11が形成される。これら切り欠き11から圧電部材2の上面にかけて溝状の圧力室12が形成される。これら圧力室12の相互間に存する圧電部材2および基台1により、分極方向が互いに対向する状態に且つ各圧力室12の並び方向と直交する方向に重なり合う一対の圧電素子(静電容量性負荷)が形成される。この一対の圧電素子により、各圧力室12にインク導入用(液体導入用)およびインク吐出用(液体吐出用)の圧力を加える静電容量性アクチュエータ13が構成される。これら静電容量性アクチュエータ13は、各圧力室12を隔てる壁となる。   A plurality of notches 11 are formed in a portion where the end surface of the piezoelectric member 2 on the upper surface side of the base 1 and the side surface of the base 1 overlap, in positions corresponding to the nozzles 4 and in communication with the nozzles 4. Is formed. A groove-shaped pressure chamber 12 is formed from these notches 11 to the upper surface of the piezoelectric member 2. Due to the piezoelectric member 2 and the base 1 existing between these pressure chambers 12, a pair of piezoelectric elements (capacitive load) that overlap in a state in which the polarization directions oppose each other and in a direction orthogonal to the direction in which the pressure chambers 12 are arranged. ) Is formed. The pair of piezoelectric elements constitute a capacitive actuator 13 that applies pressure for ink introduction (for liquid introduction) and ink ejection (for liquid ejection) to each pressure chamber 12. These capacitive actuators 13 serve as walls separating the pressure chambers 12.

図3に示すように、各圧力室12の内周面、つまり各静電容量性アクチュエータ13の側面部および各圧力室12の底部に、各静電容量性アクチュエータ13に駆動電圧を印加するための電極14が装着される。そして、これら電極14と各圧力室12内のインク(液体)とが接するのを防ぐため、各電極14の表面が絶縁膜15によって被覆される。
基台1の下縁側にも、同様に、複数の圧力室12、複数の静電容量性アクチュエータ13、複数の電極14、および絶縁膜15が設けられる。
As shown in FIG. 3, in order to apply a driving voltage to each capacitive actuator 13 on the inner peripheral surface of each pressure chamber 12, that is, on the side surface portion of each capacitive actuator 13 and the bottom portion of each pressure chamber 12. The electrode 14 is mounted. In order to prevent the electrodes 14 and the ink (liquid) in each pressure chamber 12 from coming into contact, the surface of each electrode 14 is covered with an insulating film 15.
Similarly, a plurality of pressure chambers 12, a plurality of capacitive actuators 13, a plurality of electrodes 14, and an insulating film 15 are provided on the lower edge side of the base 1.

基台1の上面側における圧電部材2の各圧力室12がカバー5で閉塞される。このカバー5上にインク流入口6が設けられ、このインク流入口6に流入するインク(液体)が上記各圧力室12に導かれる。各圧力室12内の電極14から複数の導電部材7が導出され、これら導電部材7が回路基板8に接続される。回路基板8には、各静電容量性アクチュエータ13への駆動電圧を出力する駆動回路9が搭載される。   Each pressure chamber 12 of the piezoelectric member 2 on the upper surface side of the base 1 is closed with a cover 5. An ink inlet 6 is provided on the cover 5, and ink (liquid) flowing into the ink inlet 6 is guided to the pressure chambers 12. A plurality of conductive members 7 are led out from the electrodes 14 in each pressure chamber 12, and these conductive members 7 are connected to the circuit board 8. A drive circuit 9 that outputs a drive voltage to each capacitive actuator 13 is mounted on the circuit board 8.

ノズルプレート3の周縁部に、保護用のマスクプレート10が装着される。このマスクプレート10は、金属製で、内側に開口10aを有する。図1ではマスクプレート10がノズルプレート3から離れているが、実際には、ノズルプレート3にマスクプレート10が面接触する状態で装着される。このマスクプレート10にリード線(アース線)21の一端が接続され、そのリード線21の他端が回路基板8上のグラウンドライン(導電パターン)8aに接続される。   A protective mask plate 10 is mounted on the peripheral edge of the nozzle plate 3. The mask plate 10 is made of metal and has an opening 10a on the inside. In FIG. 1, the mask plate 10 is separated from the nozzle plate 3, but actually, the mask plate 10 is mounted in a state of surface contact with the nozzle plate 3. One end of a lead wire (ground wire) 21 is connected to the mask plate 10, and the other end of the lead wire 21 is connected to a ground line (conductive pattern) 8 a on the circuit board 8.

各静電容量性アクチュエータ13は、それぞれ静電容量C01,C12,…を有する。以下、説明を分かり易くするため、静電容量C01を有する静電容量性アクチュエータ13のことをアクチュエータC01、静電容量C12を有する静電容量性アクチュエータ13のことをアクチュエータC12という。これらアクチュエータC01,C12,…が上記駆動回路9によって充放電駆動されることにより、アクチュエータC01,C12,…が図3〜図5に示す変形と復帰を繰返す。   Each of the capacitive actuators 13 has a capacitance C01, C12,. Hereinafter, for easy understanding, the capacitive actuator 13 having the capacitance C01 is referred to as an actuator C01, and the capacitive actuator 13 having the capacitance C12 is referred to as an actuator C12. These actuators C01, C12,... Are charged and discharged by the drive circuit 9, whereby the actuators C01, C12,... Repeat the deformation and return shown in FIGS.

図3はアクチュエータC01,C12に駆動電圧が印加されず、圧力室12が変形しない定常状態を示している。圧力室12の両側に位置するアクチュエータC01,C12が互いに逆方向に充電されると、図4に示すように、アクチュエータC01,C12が互いに離れる方向に変形する。この変形に伴い、圧力室12が拡大方向に変形し(液体導入用の変形)、圧力室12にインクが導入される。この後、アクチュエータC01,C12が放電され且つ反対の方向に充電されることにより、アクチュエータC01,C12が互いに近づく方向に変形する。これに伴い、圧力室12が縮小変形し(液体吐出用の変形)、圧力の高まりによって圧力室12内のインクがノズル4から吐出されるとともに、その吐出後の圧力室12内のインクの振動が抑制される(ダンピング)。そして、アクチュエータC01,C12が放電されることにより、アクチュエータC01,C12が図3の定常状態に復帰する。   FIG. 3 shows a steady state in which the driving voltage is not applied to the actuators C01 and C12 and the pressure chamber 12 is not deformed. When the actuators C01 and C12 located on both sides of the pressure chamber 12 are charged in the opposite directions, the actuators C01 and C12 are deformed in directions away from each other as shown in FIG. Along with this deformation, the pressure chamber 12 is deformed in the expansion direction (deformation for liquid introduction), and ink is introduced into the pressure chamber 12. Thereafter, the actuators C01 and C12 are discharged and charged in the opposite direction, so that the actuators C01 and C12 are deformed in a direction approaching each other. Along with this, the pressure chamber 12 is reduced and deformed (deformation for liquid ejection), and ink in the pressure chamber 12 is ejected from the nozzle 4 due to an increase in pressure, and vibration of the ink in the pressure chamber 12 after the ejection Is suppressed (dumping). Then, when the actuators C01 and C12 are discharged, the actuators C01 and C12 return to the steady state of FIG.

上記駆動回路9の具体的な構成を図6に示す。
直流電圧Vaaたとえば10Vを出力する直流電源(第1直流電源)31と、同じく直流電圧Vaaを出力する直流電源(第2直流電源)32とが、互いに直列接続される。この直流電源31,32の相互接続点が、グラウンド接続される。直流電源31,32の直列回路の出力電圧±Vaa(=2・Vaa)が後述のアクチュエータに対する駆動電圧となる。この駆動電圧±Vaaは、グラウンド電位を挟む正電位と負電位の振幅(可変幅)を有し、各種インクに対応できるよう±7V〜±18V程度の範囲で任意に選定される。
A specific configuration of the drive circuit 9 is shown in FIG.
A DC power supply (first DC power supply) 31 that outputs DC voltage Vaa, for example, 10 V, and a DC power supply (second DC power supply) 32 that also outputs DC voltage Vaa are connected in series. The interconnection point of the DC power supplies 31 and 32 is grounded. The output voltage ± Vaa (= 2 · Vaa) of the series circuit of the DC power supplies 31 and 32 becomes a drive voltage for the actuator described later. This drive voltage ± Vaa has an amplitude (variable width) of a positive potential and a negative potential sandwiching the ground potential, and is arbitrarily selected within a range of about ± 7 V to ± 18 V so as to be compatible with various inks.

直流電圧Vccを出力する直流電源(第3直流電源)33の負側がグラウンド接続される。この直流電圧Vccは、後述するP型MOSトランジスタP00,P01,P02,…のバックゲートに対するバイアス電圧、および後述するドライバ42やバッファ43,44に対する駆動電圧となる。この直流電源Vccの値として、例えば直流電圧Vaaより高い値が選定される。上記のように、駆動電圧±Vaaが±7V〜±18V程度の可変幅で選定されるので、それに電極電位のオーバーシュートによるラッチアップの回避を見込んだ例えば24Vが適切値として選定される。   The negative side of a DC power supply (third DC power supply) 33 that outputs a DC voltage Vcc is grounded. This DC voltage Vcc becomes a bias voltage for back gates of P-type MOS transistors P00, P01, P02,... Described later, and a drive voltage for drivers 42 and buffers 43, 44 described later. For example, a value higher than the DC voltage Vaa is selected as the value of the DC power supply Vcc. As described above, since the drive voltage ± Vaa is selected with a variable width of about ± 7 V to ± 18 V, for example, 24 V is selected as an appropriate value in consideration of avoiding latch-up due to overshoot of the electrode potential.

直流電源31の正側(+Vaa)とグラウンド(±0)との間に、第1半導体素子たとえばP型MOSトランジスタP00のソース・ドレイン間と第2半導体素子たとえばN型MOSトランジスタN10のドレイン・ソース間との直列回路が接続される。このP型MOSトランジスタP00およびN型MOSトランジスタN10の相互接続点と直流電源32の負側(-Vaa)との間に、第3半導体素子たとえばN型MOSトランジスタN20のドレイン・ソース間が接続される。   Between the positive side (+ Vaa) of the DC power supply 31 and the ground (± 0), the first semiconductor element, for example, between the source and drain of the P-type MOS transistor P00 and the second semiconductor element, for example, the drain-source of the N-type MOS transistor N10 A series circuit is connected between the two. Between the interconnection point of the P-type MOS transistor P00 and the N-type MOS transistor N10 and the negative side (-Vaa) of the DC power supply 32, the drain and source of the third semiconductor element, for example, the N-type MOS transistor N20 are connected. The

P型MOSトランジスタP00のバックゲートは、直流電源33の正側(+Vcc)に接続される。N型MOSトランジスタN10,N20のそれぞれバックゲートは、直流電源32の負側(−Vaa)に接続される。P型MOSトランジスタP00およびN型MOSトランジスタN10の相互接続点が出力端子Out0となる。この出力端子Out0がアクチュエータC01の一端に接続される。   The back gate of the P-type MOS transistor P00 is connected to the positive side (+ Vcc) of the DC power supply 33. The back gates of the N-type MOS transistors N 10 and N 20 are connected to the negative side (−Vaa) of the DC power supply 32. An interconnection point between the P-type MOS transistor P00 and the N-type MOS transistor N10 is the output terminal Out0. This output terminal Out0 is connected to one end of the actuator C01.

これらP型MOSトランジスタP00およびN型MOSトランジスタN10,N20により、アクチュエータC01の一端に対する充放電用の通電路を選択的に形成するスイッチ回路が構成される。P型MOSトランジスタP00がオンしてN型MOSトランジスタN10,N20がオフすると、アクチュエータC01の一端が+Vaa電位となる。P型MOSトランジスタP00およびN型MOSトランジスタN20がオフしてN型MOSトランジスタN10がオンすると、アクチュエータC01の一端がグラウンド電位(零)となる。P型MOSトランジスタP00およびN型MOSトランジスタN10がオフしてN型MOSトランジスタN20がオンすると、アクチュエータC01の一端が−Vaa電位となる。   These P-type MOS transistor P00 and N-type MOS transistors N10 and N20 constitute a switch circuit that selectively forms a current-carrying path for charging / discharging with respect to one end of the actuator C01. When the P-type MOS transistor P00 is turned on and the N-type MOS transistors N10 and N20 are turned off, one end of the actuator C01 becomes the + Vaa potential. When the P-type MOS transistor P00 and the N-type MOS transistor N20 are turned off and the N-type MOS transistor N10 is turned on, one end of the actuator C01 becomes the ground potential (zero). When the P-type MOS transistor P00 and the N-type MOS transistor N10 are turned off and the N-type MOS transistor N20 is turned on, one end of the actuator C01 becomes −Vaa potential.

直流電源31の正側(+Vaa)とグラウンド(±0)との間に、第4半導体素子たとえばP型MOSトランジスタP01のソース・ドレイン間と第5半導体素子たとえばN型MOSトランジスタN11のドレイン・ソース間との直列回路が接続される。このP型MOSトランジスタP01およびN型MOSトランジスタN11の相互接続点と直流電源32の負側(-Vaa)との間に、第6半導体素子たとえばN型MOSトランジスタN21のドレイン・ソース間が接続される。   Between the positive side (+ Vaa) of the DC power supply 31 and the ground (± 0), between the source and drain of the fourth semiconductor element such as the P-type MOS transistor P01 and between the source and drain of the fifth semiconductor element such as the N-type MOS transistor N11 A series circuit is connected between the two. Between the interconnection point of the P-type MOS transistor P01 and the N-type MOS transistor N11 and the negative side (−Vaa) of the DC power supply 32, the drain and source of the sixth semiconductor element, for example, the N-type MOS transistor N21 are connected. The

P型MOSトランジスタP01のバックゲートは、直流電源33の正側(+Vcc)に接続される。N型MOSトランジスタN11,N21のそれぞれバックゲートは、直流電源32の負側(−Vaa)に接続される。P型MOSトランジスタP01およびN型MOSトランジスタN11の相互接続点が出力端子Out1となる。この出力端子Out1がアクチュエータC01の他端に接続される。   The back gate of the P-type MOS transistor P01 is connected to the positive side (+ Vcc) of the DC power supply 33. The back gates of the N-type MOS transistors N11 and N21 are connected to the negative side (−Vaa) of the DC power supply 32. An interconnection point between the P-type MOS transistor P01 and the N-type MOS transistor N11 is the output terminal Out1. This output terminal Out1 is connected to the other end of the actuator C01.

これらP型MOSトランジスタP01およびN型MOSトランジスタN11,N21により、アクチュエータC01の他端に対する充放電用の通電路を選択的に形成するスイッチ回路が構成される。P型MOSトランジスタP01がオンしてN型MOSトランジスタN11,N21がオフすると、アクチュエータC01の他端が+Vaa電位となる。P型MOSトランジスタP01およびN型MOSトランジスタN21がオフしてN型MOSトランジスタN11がオンすると、アクチュエータC01の他端がグラウンド電位となる。P型MOSトランジスタP01およびN型MOSトランジスタN11がオフしてN型MOSトランジスタN21がオンすると、アクチュエータC01の他端が−Vaa電位となる。   These P-type MOS transistor P01 and N-type MOS transistors N11 and N21 constitute a switch circuit that selectively forms a current-carrying path for charging and discharging with respect to the other end of the actuator C01. When the P-type MOS transistor P01 is turned on and the N-type MOS transistors N11 and N21 are turned off, the other end of the actuator C01 becomes + Vaa potential. When the P-type MOS transistor P01 and the N-type MOS transistor N21 are turned off and the N-type MOS transistor N11 is turned on, the other end of the actuator C01 becomes the ground potential. When the P-type MOS transistor P01 and the N-type MOS transistor N11 are turned off and the N-type MOS transistor N21 is turned on, the other end of the actuator C01 becomes −Vaa potential.

なお、P型MOSトランジスタP01は、隣りのアクチュエータC12に対する第1半導体素子としても機能する。N型MOSトランジスタN11,N21は、隣りのアクチュエータC12に対する第2半導体素子および第3半導体素子としても機能する。すなわち、P型MOSトランジスタP01およびN型MOSトランジスタN11,N21により構成されるスイッチ回路は、隣りのアクチュエータC12の一端に対する充放電用の通電路を選択的に形成するスイッチ回路としても機能する。   The P-type MOS transistor P01 also functions as a first semiconductor element for the adjacent actuator C12. The N-type MOS transistors N11 and N21 also function as a second semiconductor element and a third semiconductor element for the adjacent actuator C12. That is, the switch circuit constituted by the P-type MOS transistor P01 and the N-type MOS transistors N11 and N21 also functions as a switch circuit that selectively forms a charging / discharging energization path for one end of the adjacent actuator C12.

直流電源31の正側(+Vaa)とグラウンド(±0)との間に、第4半導体素子たとえばP型MOSトランジスタP02のソース・ドレイン間と第5半導体素子たとえばN型MOSトランジスタN12のドレイン・ソース間との直列回路が接続される。このP型MOSトランジスタP02およびN型MOSトランジスタN12の相互接続点と直流電源31の負側(−Vaa)との間に、第6半導体素子たとえばN型MOSトランジスタN22のドレイン・ソース間が接続される。   Between the positive side (+ Vaa) of the DC power supply 31 and the ground (± 0), between the source and drain of the fourth semiconductor element such as the P-type MOS transistor P02 and between the source and drain of the fifth semiconductor element such as the N-type MOS transistor N12 A series circuit is connected between the two. Between the interconnection point of the P-type MOS transistor P02 and the N-type MOS transistor N12 and the negative side (−Vaa) of the DC power supply 31, the drain and source of the sixth semiconductor element, for example, the N-type MOS transistor N22 are connected. The

P型MOSトランジスタP02のバックゲートは、直流電源33の正側(+Vcc)に接続される。N型MOSトランジスタN12,N22のそれぞれバックゲートは、直流電源32の負側(−Vaa)に接続される。P型MOSトランジスタP02およびN型MOSトランジスタN12の相互接続点が出力端子Out2となる。この出力端子Out2がアクチュエータC12の他端に接続される。   The back gate of the P-type MOS transistor P02 is connected to the positive side (+ Vcc) of the DC power supply 33. The back gates of the N-type MOS transistors N12 and N22 are connected to the negative side (−Vaa) of the DC power supply 32. An interconnection point between the P-type MOS transistor P02 and the N-type MOS transistor N12 is the output terminal Out2. This output terminal Out2 is connected to the other end of the actuator C12.

これらP型MOSトランジスタP02およびN型MOSトランジスタN12,N22により、アクチュエータC12の他端に対する充放電用の通電路を選択的に形成するスイッチ回路が構成される。   The P-type MOS transistor P02 and the N-type MOS transistors N12 and N22 constitute a switch circuit that selectively forms a current-carrying path for charging / discharging with respect to the other end of the actuator C12.

なお、P型MOSトランジスタP02は、隣りのアクチュエータC23に対する第1半導体素子としても機能する。N型MOSトランジスタN12,N22は、隣りのアクチュエータC23に対する第2半導体素子および第3半導体素子としても機能する。すなわち、P型MOSトランジスタP02およびN型MOSトランジスタN12,N22により構成されるスイッチ回路は、隣りのアクチュエータC23の一端に対する充放電用の通電路を選択的に形成するスイッチ回路としても機能する。
残りのアクチュエータに対しても同様のスイッチ回路が構成される。
The P-type MOS transistor P02 also functions as a first semiconductor element for the adjacent actuator C23. N-type MOS transistors N12 and N22 also function as a second semiconductor element and a third semiconductor element for adjacent actuator C23. That is, the switch circuit constituted by the P-type MOS transistor P02 and the N-type MOS transistors N12 and N22 also functions as a switch circuit that selectively forms a charging / discharging energization path for one end of the adjacent actuator C23.
Similar switch circuits are configured for the remaining actuators.

一方、40は主制御部で、上記各スイッチ回路に共通の制御信号WVA,WVBを出力するとともに、各スイッチ回路に個別の制御信号EN1,EN2,EN3,…を出力する。これら駆動制御信号が各スイッチ回路に対応する複数のロジック制御回路41に供給される。主制御部40および各ロジック制御回路41は、直流電圧Vddにより動作する。   On the other hand, reference numeral 40 denotes a main control unit which outputs common control signals WVA, WVB to the switch circuits and outputs individual control signals EN1, EN2, EN3,. These drive control signals are supplied to a plurality of logic control circuits 41 corresponding to each switch circuit. The main control unit 40 and each logic control circuit 41 operate with the DC voltage Vdd.

各ロジック制御回路41のうち、上記MOSトランジスタP00,N10,N20のスイッチ回路に対応するロジック制御回路41は、制御信号WVA,WVB,EN1に応じて上記MOSトランジスタP00,N10,N20をオン,オフ駆動するための駆動制御信号DR1[0],DR1[1],DR1[2]を出力する。上記MOSトランジスタP01,N11,N21のスイッチ回路に対応するロジック制御回路41も、同様の構成により、駆動制御信号DR2[0],DR2[1],DR2[2]を出力する。上記MOSトランジスタP02,N12,N22のスイッチ回路に対応するロジック制御回路41も、同様の構成により、駆動制御信号DR3[0],DR3[1],DR3[2]を出力する。   Among the logic control circuits 41, the logic control circuit 41 corresponding to the switch circuit of the MOS transistors P00, N10, N20 turns the MOS transistors P00, N10, N20 on and off in response to the control signals WVA, WVB, EN1. Drive control signals DR1 [0], DR1 [1], DR1 [2] for driving are output. The logic control circuit 41 corresponding to the switch circuit of the MOS transistors P01, N11, N21 also outputs drive control signals DR2 [0], DR2 [1], DR2 [2] with the same configuration. The logic control circuit 41 corresponding to the switch circuit of the MOS transistors P02, N12, N22 also outputs the drive control signals DR3 [0], DR3 [1], DR3 [2] with the same configuration.

出力される駆動制御信号は、それぞれドライバ42およびバッファ43,44を介して、各MOSトランジスタのゲートに対するドライブ信号となる。   The output drive control signal becomes a drive signal for the gate of each MOS transistor via the driver 42 and the buffers 43 and 44, respectively.

この駆動回路9の動作を図6および図7〜図9に示す。また、駆動回路9における各部の電圧波形をステップST0〜ST3として図10に示す。全てのアクチュエータに対する動作を説明すると長くなるので、アクチュエータC01,C12の駆動を主として説明する。   The operation of the drive circuit 9 is shown in FIG. 6 and FIGS. Further, the voltage waveforms of the respective parts in the drive circuit 9 are shown in FIG. 10 as steps ST0 to ST3. Since the operation for all the actuators will be long, the driving of the actuators C01 and C12 will be mainly described.

まず、ステップST0では、図6のように、MOSトランジスタN10,N11,N12がオンし、グラウンドを通してアクチュエータC01,C12に対する閉回路(放電路)が形成される。出力端子Out0,Out1,Out2は、グラウンド電位となる。このとき、アクチュエータC01,C12は、図3に示す定常状態である。   First, in step ST0, as shown in FIG. 6, the MOS transistors N10, N11, N12 are turned on, and a closed circuit (discharge path) for the actuators C01, C12 is formed through the ground. The output terminals Out0, Out1 and Out2 are at ground potential. At this time, the actuators C01 and C12 are in a steady state shown in FIG.

ステップST1では、図7に示すように、MOSトランジスタP00,P02,N21がオンする。これにより、アクチュエータC01,C12にそれぞれ電圧2・Vaaが充電される。この充電により、図4のように、圧力室12が拡大方向に変形し、圧力室12にインクが導入される。   In step ST1, as shown in FIG. 7, the MOS transistors P00, P02, N21 are turned on. As a result, the actuators C01 and C12 are charged with the voltage 2 · Vaa, respectively. By this charging, as shown in FIG. 4, the pressure chamber 12 is deformed in the expansion direction, and ink is introduced into the pressure chamber 12.

ステップST2では、図8に示すように、MOSトランジスタP01,N20,N22がオンする。これにより、アクチュエータC01,C12の充電電圧が直流電源31,32を通して放電し、その放電の後でアクチュエータC01,C12にそれぞれ電圧2・Vaaが充電される。この放電および充電により、図4のように、圧力室12が縮小方向に変形し、その際の圧力上昇により圧力室12内のインクがノズル4から吐出されるとともに、その吐出後の圧力室12内のインクの振動が抑制される(ダンピング)。   In step ST2, as shown in FIG. 8, the MOS transistors P01, N20, N22 are turned on. As a result, the charging voltage of the actuators C01 and C12 is discharged through the DC power supplies 31 and 32, and the voltage 2 · Vaa is charged to the actuators C01 and C12 after the discharge. As a result of this discharge and charging, the pressure chamber 12 is deformed in the shrinking direction, as shown in FIG. The vibration of the ink inside is suppressed (damping).

ステップST3では、図9に示すように、ステップST0と同じくMOSトランジスタN10,N11,N12がオンする。これにより、アクチュエータC01,C12が放電し、アクチュエータC01,C12が図3に示す定常状態へと復帰する。   In step ST3, as shown in FIG. 9, the MOS transistors N10, N11, N12 are turned on as in step ST0. As a result, the actuators C01 and C12 are discharged, and the actuators C01 and C12 return to the steady state shown in FIG.

アクチュエータC01,C12に対する充放電用の駆動電圧は、図10に示すように、圧力室12にインク導入用の変形を加えるための負電位(第1電位)、圧力室12にインク吐出用(および振動抑制用)の変形を加えるための正電位(第2電位)が1周期内に含まれる波形を有する。   As shown in FIG. 10, the drive voltage for charging / discharging the actuators C01 and C12 is a negative potential (first potential) for applying deformation for introducing ink to the pressure chamber 12, and for discharging ink to the pressure chamber 12 (and A positive potential (second potential) for applying deformation for vibration suppression has a waveform included in one cycle.

主制御部40は、外部から入力されるモード設定信号に応じて、駆動電圧の負電位の期間T1および正電位の期間T2を複数のパターンに切換える機能を有する。
上記モード設定信号は、ノズル4からの液体吐出を受ける側の印字媒体が厚みのない用紙で、ノズル4と印字媒体との間の距離が所定値未満たとえば1mm未満に設定される場合に、印字モードAを設定する。また、モード設定信号は、印字媒体が厚みのない用紙および厚みのある封筒の両方で、ノズル4と印字媒体との間の距離が所定値未満たとえば1mm以上に設定される場合に、印字モードBを設定する。
The main control unit 40 has a function of switching the negative potential period T1 and the positive potential period T2 of the drive voltage to a plurality of patterns in accordance with a mode setting signal input from the outside.
The mode setting signal is printed when the print medium on the side receiving the liquid discharge from the nozzle 4 is a thin sheet and the distance between the nozzle 4 and the print medium is set to a value less than a predetermined value, for example, less than 1 mm. Set mode A. The mode setting signal indicates that the printing mode B is used when the distance between the nozzle 4 and the printing medium is set to a value less than a predetermined value, for example, 1 mm or more, for both a thin paper and a thick envelope. Set.

そして、主制御部40は、印字モードAの設定時、駆動電圧の負電位の期間T1および正電位の期間T3を、図11に示す波形の第1パターンに切換える。この第1パターンは、周期Tにおける期間T1,T2に関し、“T=T1+T2”かつ“T1<T2”の条件を有する。なお、この条件を満たす期間T1,T2の最適な値として、T1=T/3、T2=2・(T/3)が選定される。   When the printing mode A is set, the main control unit 40 switches the negative potential period T1 and the positive potential period T3 of the drive voltage to the first pattern of the waveform shown in FIG. This first pattern has conditions of “T = T1 + T2” and “T1 <T2” with respect to the periods T1 and T2 in the cycle T. Note that T1 = T / 3 and T2 = 2 · (T / 3) are selected as the optimum values of the periods T1 and T2 that satisfy this condition.

また、主制御部40は、印字モードBの設定時、駆動電圧の負電位の期間T1および正電位の期間T2を、図12に示す波形の第2パターンに切換える。この第2パターンは、周期Tにおける期間T1,T2に関し、“T=T1+T2”かつ“T1≪T2”の条件を有する。なお、この条件を満たす期間T1,T2の最適値として、“T1=第1パターンのT1”かつ“T2=(3.6〜4.2)・T1”が選定される。   Further, when the print mode B is set, the main control unit 40 switches the negative potential period T1 and the positive potential period T2 of the drive voltage to the second pattern of the waveform shown in FIG. This second pattern has conditions of “T = T1 + T2” and “T1 << T2” with respect to the periods T1 and T2 in the cycle T. Note that “T1 = T1 of the first pattern” and “T2 = (3.6 to 4.2) · T1” are selected as the optimum values of the periods T1 and T2 that satisfy this condition.

期間T1は固定で期間T2が少しずつ異なる駆動電圧をアクチュエータC01,C12に印加し、サテライトなしが保たれる駆動電圧の最大限界値(以下、サテライトフリー電圧という)がどのようになるかを実験により確かめた結果が図13のデータである。実験項目として、単独のノズル4からインク滴を吐出する単ノズル駆動パターン、複数のノズル4から同時にインク滴を吐出する複ノズル駆動パターン、複数のノズル4から順次にインク滴を吐出する複ノズル連続駆動パターンを用意し、これら駆動パターンごとにサテライトフリー電圧を求めている。印字モードAが設定された場合の第1パターンの駆動電圧に関するデータを最上段に示し、印字モードBが設定された場合の第2パターンの駆動電圧に関するデータを2段目以降に示している。   An experiment was conducted to apply a drive voltage that is fixed in the period T1 and slightly different in the period T2 to the actuators C01 and C12, so that the maximum limit value of the drive voltage that can be maintained without satellite (hereinafter referred to as satellite-free voltage) is obtained. The result confirmed by the above is the data of FIG. As experimental items, a single-nozzle driving pattern for ejecting ink droplets from a single nozzle 4, a multiple-nozzle driving pattern for ejecting ink droplets simultaneously from a plurality of nozzles 4, and a continuous multi-nozzle for ejecting ink droplets sequentially from a plurality of nozzles A drive pattern is prepared, and a satellite free voltage is obtained for each drive pattern. Data relating to the driving voltage of the first pattern when the printing mode A is set is shown in the uppermost stage, and data relating to the driving voltage of the second pattern when the printing mode B is set is shown in the second and subsequent stages.

すなわち、T1=2.30μs、T2=4.60μsの第1パターンの駆動電圧を印加する際のサテライトフリー電圧は、単ノズル駆動パターンでは15.3V、複ノズル同時駆動パターンでは15.8V、複ノズル連続駆動パターンでは15.9Vとなる。最も低いサテライトフリー電圧は15.3Vである。第1パターンの駆動電圧については、このサテライトフリー電圧15.3V以下に抑えることにより、どの駆動パターンにおいてもサテライトが発生しない。   That is, the satellite-free voltage when applying the drive voltage of the first pattern of T1 = 2.30 μs and T2 = 4.60 μs is 15.3 V in the single nozzle drive pattern, 15.8 V in the multiple nozzle simultaneous drive pattern, The nozzle continuous drive pattern is 15.9V. The lowest satellite free voltage is 15.3V. By suppressing the driving voltage of the first pattern to the satellite free voltage of 15.3 V or less, no satellite is generated in any driving pattern.

T1=2.30μs、T2=5.00μsの第2パターンの駆動電圧を印加する際のサテライトフリー電圧は、単ノズル駆動パターンでは15.5V、複ノズル同時駆動パターンでは16.2V、複ノズル連続駆動パターンでは16.0Vとなる。T1=2.30μs、T2=5.40μsの第2パターンの駆動電圧を印加する際のサテライトフリー電圧は、単ノズル駆動パターンでは16.1V、複ノズル同時駆動パターンでは16.5V、複ノズル連続駆動パターンでは16.4Vとなる。残りのデータの説明は省略する。これらサテライトフリー電圧のうち、最も低いのは15.5Vである。第2パターンの駆動電圧については、このサテライトフリー電圧15.5V以下に抑えることにより、どの駆動パターンにおいてもサテライトが発生しない。   The satellite-free voltage when applying the second pattern drive voltage of T1 = 2.30 μs and T2 = 5.00 μs is 15.5 V for the single nozzle drive pattern, 16.2 V for the multiple nozzle simultaneous drive pattern, and multiple nozzles continuous The driving pattern is 16.0V. The satellite free voltage when applying the drive voltage of the second pattern of T1 = 2.30 μs and T2 = 5.40 μs is 16.1 V in the single nozzle drive pattern, 16.5 V in the multi-nozzle simultaneous drive pattern, and multi-nozzle continuous The driving pattern is 16.4V. Description of the remaining data is omitted. Among these satellite free voltages, the lowest is 15.5V. By suppressing the driving voltage of the second pattern to the satellite free voltage of 15.5 V or less, no satellite is generated in any driving pattern.

第1パターンおよび第2パターンにかかわらず最も低いサテライトフリー電圧は15.5Vであり、駆動電圧をこの15.5Vに設定した場合のインク吐出速度(以下、サテライトフリー速度という)が期間T1,T2に応じてどのように変わるかを実験により確かめた結果が図14のデータである。すなわち、第1パターンの駆動電圧を印加する場合のインク吐出速度(m/s)と第2パターンの駆動電圧を印加する場合のインク吐出速度(m/s)とを比較すると、どの駆動パターンにおいても、第2パターンの駆動電圧を印加する場合のインク吐出速度(m/s)の方が高い。   Regardless of the first pattern and the second pattern, the lowest satellite-free voltage is 15.5 V, and the ink discharge speed (hereinafter referred to as satellite-free speed) when the drive voltage is set to 15.5 V is the period T1, T2. The result of confirming how it changes according to the above is the data shown in FIG. That is, when the ink discharge speed (m / s) when applying the drive voltage of the first pattern and the ink discharge speed (m / s) when applying the drive voltage of the second pattern are compared, in which drive pattern However, the ink ejection speed (m / s) when the driving voltage of the second pattern is applied is higher.

また、期間T1は固定で期間T2が少しずつ異なる駆動電圧をアクチュエータC01,C12に印加し、ノズル4から吐出されるインク滴の安定(吐出安定)が保たれる駆動電圧の最大限界値(以下、吐出安定限界電圧という)がどのようになるかを実験により確かめた結果が図15のデータである。図13と同じく、印字モードAが設定された場合の第1パターンの駆動電圧に関するデータを最上段に示し、印字モードBが設定された場合の第2パターンの駆動電圧に関するデータを2段目以降に示している。   In addition, a driving voltage that is fixed in period T1 and slightly different in period T2 is applied to the actuators C01 and C12 to maintain the stability (ejection stability) of the ink droplets ejected from the nozzles 4 (hereinafter referred to as the driving voltage maximum limit value). FIG. 15 shows the result of confirming the discharge stability limit voltage) by experiments. As in FIG. 13, data relating to the driving voltage of the first pattern when the printing mode A is set is shown in the uppermost stage, and data relating to the driving voltage of the second pattern when the printing mode B is set is shown in the second and subsequent stages. It shows.

ノズル4のメニスカスは、駆動電圧を上げていくのに伴い、動きが大きくなっていく。この動きが大きくなり過ぎると、安定したインク吐出が困難となる。吐出安定限界電圧とは、ノズル4のメニスカスの動きが大きくなり過ぎずに安定したインク吐出が可能な上限値のことである。   The meniscus of the nozzle 4 becomes larger as the drive voltage is increased. If this movement becomes too large, stable ink ejection becomes difficult. The ejection stability limit voltage is an upper limit value that enables stable ink ejection without excessive movement of the meniscus of the nozzle 4.

T1=2.30μs、T2=4.60μsの第1パターンの駆動電圧を印加する際の吐出安定限界電圧は、単ノズル駆動パターンでは28.2V、複ノズル同時駆動パターンでは26.2V、複ノズル連続駆動パターンでは24.4Vとなる。最も低い吐出安定限界電圧は24.4Vである。第1パターンの駆動電圧については、この吐出安定限界電圧24.4V以下に抑えることにより、どの駆動パターンにおいてもインク滴の吐出が安定する。   The discharge stability limit voltage when applying the drive voltage of the first pattern of T1 = 2.30 μs and T2 = 4.60 μs is 28.2 V in the single nozzle drive pattern, 26.2 V in the multiple nozzle simultaneous drive pattern, and multiple nozzles In the continuous drive pattern, it becomes 24.4V. The lowest discharge stability limit voltage is 24.4V. By suppressing the drive voltage of the first pattern to the discharge stability limit voltage of 24.4 V or less, the discharge of ink droplets is stabilized in any drive pattern.

T1=2.30μs、T2=5.00μsの第2パターンの駆動電圧を印加する際の吐出安定限界電圧は、単ノズル駆動パターンでは24.0V、複ノズル同時駆動パターンでは23.8V、複ノズル連続駆動パターンでは23.1Vとなる。T1=2.30μs、T2=5.40μsの第2パターンの駆動電圧を印加する際のサテライトフリー電圧は、単ノズル駆動パターンでは24.2V、複ノズル同時駆動パターンでは20.0V、複ノズル連続駆動パターンでは19.7Vとなる。残りのデータの説明は省略する。これら吐出安定限界電圧のうち、最も低いのは16.9Vである。第2パターンの駆動電圧については、この吐出安定限界電圧16.9V以下に抑えることにより、どの駆動パターンにおいてもインク滴の吐出が安定する。   The discharge stability limit voltage when applying the drive voltage of the second pattern of T1 = 2.30 μs and T2 = 5.00 μs is 24.0 V for the single nozzle drive pattern, 23.8 V for the multiple nozzle simultaneous drive pattern, and multiple nozzles In the continuous drive pattern, it is 23.1V. The satellite-free voltage when applying the second pattern drive voltage of T1 = 2.30 μs and T2 = 5.40 μs is 24.2 V for the single nozzle drive pattern, 20.0 V for the multiple nozzle simultaneous drive pattern, and multiple nozzles continuous The driving pattern is 19.7V. Description of the remaining data is omitted. Among these discharge stability limit voltages, the lowest is 16.9V. With respect to the driving voltage of the second pattern, by suppressing the ejection stability limit voltage to 16.9 V or less, the ejection of ink droplets is stabilized in any driving pattern.

図13のサテライトフリー電圧、図14のサテライトフリー速度、図15の吐出安定限界電圧のうち、複ノズル連続駆動パターンにおけるデータを、期間T1,T2の比(=T2/T1)をパラメータとしてグラフにプロットしたのが図16である。   Of the satellite-free voltage in FIG. 13, the satellite-free speed in FIG. 14, and the discharge stability limit voltage in FIG. 15, the data in the multi-nozzle continuous drive pattern is graphed with the ratio of periods T1 and T2 (= T2 / T1) as a parameter. FIG. 16 is plotted.

印字モードAにおいて印加する第1パターンの駆動電圧(T2/T1=2.0)に関しては、サテライトフリー速度は低くなるが、吐出安定限界電圧は大きくなる。この第1パターンの駆動電圧をサテライトフリー電圧より高い例えば17.0Vに設定すると、サテライトフリー速度が上がってサテライトが発生するが、ノズル4と印字媒体との距離が小さいので、インクのメイン液滴とサテライトの液滴が離れて飛翔していても、インクの着弾ずれはほとんど起こらず、印字品質の低下は生じない。吐出安定限界電圧とのマージンも十分に大きくとれるので、吐出安定性も良い。   Regarding the driving voltage (T2 / T1 = 2.0) of the first pattern applied in the printing mode A, the satellite free speed is low, but the discharge stability limit voltage is high. When the driving voltage of the first pattern is set to 17.0 V, which is higher than the satellite free voltage, for example, the satellite free speed is increased and the satellite is generated. However, since the distance between the nozzle 4 and the printing medium is small, the main droplet of ink Even if the satellite droplets are flying away, there is almost no deviation in the landing of the ink, and the print quality does not deteriorate. Since the margin with the discharge stability limit voltage can be sufficiently large, the discharge stability is also good.

印字モードBにおいて印加する第2パターンの駆動電圧に関しては、期間T1,T2の最適値である“T1=第1パターンのT1”かつ“T2=(3.6〜4.2)・T1”の条件(図16の2本の一点鎖線で囲まれる領域)を満たしながらサテライトフリー電圧16.2Vに設定することにより、たとえノズル4と印字媒体との間の距離が大きめであってもサテライトは発生せず、インク吐出速度も約7.5m/sに高めることができ、ひいてはインクの着弾ずれによる印字むらやゴースト等を防いで、良好な印字品質(液体吐出品質)を確保できる。吐出安定限界電圧とのマージンも十分に大きくとれるので、吐出安定性も良い。しかも、サテライトが発生しないので、印字媒体の搬送速度を下げてインクの着弾ずれを小さくするといった対策も不要となり、よって印字速度の低下を回避できる。   Regarding the driving voltage of the second pattern to be applied in the printing mode B, “T1 = T1 of the first pattern” and “T2 = (3.6 to 4.2) · T1” which are optimum values in the periods T1 and T2. Satellite is generated even if the distance between the nozzle 4 and the printing medium is large by setting the satellite free voltage 16.2V while satisfying the conditions (area surrounded by the two-dot chain lines in FIG. 16). In addition, the ink discharge speed can also be increased to about 7.5 m / s, and as a result, it is possible to prevent uneven printing, ghosting, and the like due to ink landing deviation, and to ensure good print quality (liquid discharge quality). Since the margin with the discharge stability limit voltage can be sufficiently large, the discharge stability is also good. In addition, since no satellite is generated, it is not necessary to take measures such as lowering the conveyance speed of the printing medium and reducing the landing deviation of the ink, thereby avoiding a decrease in the printing speed.

なお、上記実施形態では、複数の半導体素子としてMOSトランジスタを用いたが、同様の機能を有するものであれば、MOSトランジスタに限らず他の素子を用いてもよい。   In the above embodiment, MOS transistors are used as the plurality of semiconductor elements, but other elements may be used as long as they have similar functions as long as they have similar functions.

その他、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。この実施形態は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下、出願当初の特許請求の範囲の記載を付記する。
[1]
液体を吐出するノズルと、
このノズルに連通する圧力室と、
充放電により動作し前記圧力室に液体導入用の変形および液体吐出用の変形を加えるアクチュエータと、
前記液体導入用の変形を加えるための第1電位および前記液体吐出用の変形を加えるための第2電位が1周期内に含まれる波形の電圧を前記アクチュエータに対する充放電用の駆動電圧として出力する駆動回路と、
前記駆動回路から出力される駆動電圧の第1電位の期間および第2電位の期間を、前記ノズルとそのノズルからの液体吐出を受ける媒体との間の距離に応じて複数のパターンに切換える制御手段と、
を備えることを特徴とする液体吐出装置。
[2]
前記制御手段は、前記駆動回路から出力される駆動電圧の第1電位の期間および第2電位の期間を、前記ノズルとそのノズルからの液体吐出を受ける媒体との間の距離が所定値未満の場合に第1パターンに切換え所定値以上の場合に第2パターンに切換える、
ことを特徴とする[1]に記載の液体吐出装置。
[3]
前記第1パターンは、周期Tにおける第1電位の期間T1および第2電位の期間T2に関し“T=T1+T2”かつ“T1<T2”の条件を有し、
前記第2パターンは、周期Tにおける第1電位の期間T1および第2電位の期間T2に関し“T=T1+T2”かつ“T1≪T2”の関係を有する、
ことを特徴とする[2]に記載の液体吐出装置。
[4]
前記第1パターンは、周期Tにおける第1電位の期間T1および第2電位の期間T2に関し“T=T1+T2”“T1=T/3”かつ“T2=2・T1”の条件を有し、
前記第2パターンは、周期Tにおける第1電位の期間T1および第2電位の期間T2に関し“T=T1+T2”“T1=第1パターンのT1”かつ“T2=(3.6〜4.2)・T1”の条件を有する、
ことを特徴とする[2]に記載の液体吐出装置。
[5]
前記第1電位は負電位、前記第2電位は正電位である、
ことを特徴とする[1]ないし[4]のいずれかに記載の液体吐出装置。
[6]
前記圧力室は、前記アクチュエータを挟んで並ぶ複数の圧力室であり、
前記アクチュエータは、分極方向が互いに対向する状態に且つ前記各圧力室の並び方向と直交する方向に重なり合う一対の圧電素子であり、前記各圧力室を隔てる、
ことを特徴とする[1]ないし[4]のいずれかに記載の液体吐出装置。
[7]
液体吐出用のノズルと、
このノズルと連通する圧力室と、
充放電により動作し前記圧力室に液体導入用の変形、液体吐出用の変形、液体振動抑制用の変形を加えるアクチュエータと、
前記液体導入用の変形を加えるための第1電位および前記液体吐出用の変形を加えるための第2電位が1周期内に含まれる波形の電圧を前記アクチュエータに対する充放電用の駆動電圧として出力する駆動回路と、
を備えた液体吐出装置において、
前記駆動回路から出力される駆動電圧の第1電位の期間および第2電位の期間を、前記ノズルとそのノズルからの液体吐出を受ける媒体との間の距離に応じて複数のパターンに切換える、
ことを特徴とする液体吐出装置の制御方法。
In addition, the said embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, rewrites, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. In the embodiment, the scope of the invention is included in the gist, and is included in the invention described in the claims and an equivalent scope thereof.
Hereinafter, the description of the scope of claims at the beginning of application will be added.
[1]
A nozzle for discharging liquid;
A pressure chamber communicating with the nozzle;
An actuator that operates by charging and discharging and applies deformation for liquid introduction and liquid discharge to the pressure chamber;
A voltage having a waveform including a first potential for applying the deformation for introducing the liquid and a second potential for applying the deformation for discharging the liquid within one cycle is output as a drive voltage for charging and discharging the actuator. A drive circuit;
Control means for switching the period of the first potential and the period of the second potential of the drive voltage output from the drive circuit to a plurality of patterns according to the distance between the nozzle and the medium that receives liquid ejection from the nozzle. When,
A liquid ejection apparatus comprising:
[2]
In the first potential period and the second potential period of the drive voltage output from the drive circuit, the control means has a distance between the nozzle and a medium that receives liquid ejection from the nozzle being less than a predetermined value. Switch to the first pattern in the case, switch to the second pattern if the predetermined value or more,
The liquid ejecting apparatus according to [1], wherein
[3]
The first pattern has a condition of “T = T1 + T2” and “T1 <T2” with respect to the period T1 of the first potential and the period T2 of the second potential in the period T;
The second pattern has a relationship of “T = T1 + T2” and “T1 << T2” with respect to the first potential period T1 and the second potential period T2 in the period T.
The liquid ejection apparatus according to [2], wherein
[4]
The first pattern has conditions of “T = T1 + T2”, “T1 = T / 3” and “T2 = 2 · T1” with respect to the period T1 of the first potential and the period T2 of the second potential in the period T. ,
The second pattern is “T = T1 + T2”, “T1 = T1 of the first pattern” and “T2 = (3.6 to 4.3.6) with respect to the first potential period T1 and the second potential period T2 in the period T. 2) with the condition of T1 "
The liquid ejection apparatus according to [2], wherein
[5]
The first potential is a negative potential, and the second potential is a positive potential.
The liquid discharge apparatus according to any one of [1] to [4], wherein
[6]
The pressure chambers are a plurality of pressure chambers arranged across the actuator,
The actuator is a pair of piezoelectric elements that overlap in a direction perpendicular to the direction in which the pressure chambers are arranged in a state in which polarization directions oppose each other, and separates the pressure chambers.
The liquid discharge apparatus according to any one of [1] to [4], wherein
[7]
A nozzle for discharging liquid;
A pressure chamber communicating with the nozzle;
An actuator that operates by charging and discharging and applies deformation for introducing liquid, deformation for discharging liquid, and deformation for suppressing liquid vibration to the pressure chamber;
A voltage having a waveform including a first potential for applying the deformation for introducing the liquid and a second potential for applying the deformation for discharging the liquid within one cycle is output as a drive voltage for charging and discharging the actuator. A drive circuit;
In a liquid ejection device comprising:
The period of the first potential and the period of the second potential of the drive voltage output from the drive circuit are switched to a plurality of patterns according to the distance between the nozzle and the medium that receives liquid ejection from the nozzle.
A control method for a liquid ejection apparatus.

1…基台、2…圧電部材、3…ノズルプレート、4…ノズル、9…駆動回路、12…圧力室、13…静電容量性アクチュエータ、14…電極、15…絶縁膜、31…直流電源、32…直流電源、33…直流電源、P00,P01,P02…P型MOSトランジスタ、N10,N11,N12…N型MOSトランジスタ、N20,N21,N22…N型MOSトランジスタ、40…主制御部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base, 2 ... Piezoelectric member, 3 ... Nozzle plate, 4 ... Nozzle, 9 ... Drive circuit, 12 ... Pressure chamber, 13 ... Electrostatic actuator, 14 ... Electrode, 15 ... Insulating film, 31 ... DC power supply 32 ... DC power supply, 33 ... DC power supply, P00, P01, P02 ... P-type MOS transistor, N10, N11, N12 ... N-type MOS transistor, N20, N21, N22 ... N-type MOS transistor, 40 ... main control unit

Claims (4)

液体を吐出するノズルと、
このノズルに連通する圧力室と、
充放電により動作し前記圧力室に液体導入用の変形および液体吐出用の変形を加えるアクチュエータと、
前記液体導入用の変形を加えるための第1電位および前記液体吐出用の変形を加えるための第2電位が1周期内に含まれる波形の電圧を前記アクチュエータに対する充放電用の駆動電圧として出力する駆動回路と、
前記駆動回路から出力される駆動電圧の第1電位の期間および第2電位の期間を、前記ノズルとそのノズルからの液体吐出を受ける媒体との間の距離が所定値未満の場合に第1パターンに切換え、所定値以上の場合に第2パターンに切換える制御手段と、を備え、
前記第1パターンは、周期Tにおける第1電位の期間T1および第2電位の期間T2に関し“T=T1+T2”“T1=T/3”かつ“T2=2・T1”の条件を有し、
前記第2パターンは、周期Tにおける第1電位の期間T1および第2電位の期間T2に関し“T=T1+T2”“T1=第1パターンのT1”かつ“T2=(3.6〜4.2)・T1”の条件を有し、
前記第1パターンの駆動電圧は、サテライトが発生しない限界の電圧よりも大きく設定し、
前記第2パターンの駆動電圧は、サテライトが発生しない電圧に設定した、
ことを特徴とする液体吐出装置。
A nozzle for discharging liquid;
A pressure chamber communicating with the nozzle;
An actuator that operates by charging and discharging and applies deformation for liquid introduction and liquid discharge to the pressure chamber;
A voltage having a waveform including a first potential for applying the deformation for introducing the liquid and a second potential for applying the deformation for discharging the liquid within one cycle is output as a drive voltage for charging and discharging the actuator. A drive circuit;
The first potential period and the second potential period of the drive voltage output from the drive circuit are the first pattern when the distance between the nozzle and the medium that receives liquid ejection from the nozzle is less than a predetermined value. And a control means for switching to the second pattern when the predetermined value is exceeded,
The first pattern has conditions of “T = T1 + T2”, “T1 = T / 3” and “T2 = 2 · T1” with respect to the period T1 of the first potential and the period T2 of the second potential in the period T. ,
The second pattern is “T = T1 + T2”, “T1 = T1 of the first pattern” and “T2 = (3.6 to 4.3.6) with respect to the first potential period T1 and the second potential period T2 in the period T. 2) The condition of T1 "
The driving voltage of the first pattern is set larger than a limit voltage at which no satellite is generated,
The driving voltage of the second pattern was set to a voltage that does not generate satellites.
A liquid discharge apparatus characterized by that.
前記第1電位は負電位、前記第2電位は正電位である、
ことを特徴とする請求項1のいずれかに記載の液体吐出装置。
The first potential is a negative potential, and the second potential is a positive potential.
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid ejecting apparatus is a liquid ejecting apparatus.
前記圧力室は、前記アクチュエータを挟んで並ぶ複数の圧力室であり、
前記アクチュエータは、分極方向が互いに対向する状態に且つ前記各圧力室の並び方向と直交する方向に重なり合う一対の圧電素子であり、前記各圧力室を隔てる、
ことを特徴とする請求項1のいずれかに記載の液体吐出装置。
The pressure chambers are a plurality of pressure chambers arranged across the actuator,
The actuator is a pair of piezoelectric elements that overlap in a direction perpendicular to the direction in which the pressure chambers are arranged in a state in which polarization directions oppose each other, and separates the pressure chambers.
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid ejecting apparatus is a liquid ejecting apparatus.
液体吐出用のノズルと、
このノズルと連通する圧力室と、
充放電により動作し前記圧力室に液体導入用の変形、液体吐出用の変形、液体振動抑制用の変形を加えるアクチュエータと、
前記液体導入用の変形を加えるための第1電位および前記液体吐出用の変形を加えるための第2電位が1周期内に含まれる波形の電圧を前記アクチュエータに対する充放電用の駆動電圧として出力する駆動回路と、
を備えた液体吐出装置において、
前記駆動回路から出力される駆動電圧の第1電位の期間および第2電位の期間を、前記ノズルとそのノズルからの液体吐出を受ける媒体との間の距離が所定値未満の場合に第1パターンに切換え、所定値以上の場合に第2パターンに切換え、
前記第1パターンは、周期Tにおける第1電位の期間T1および第2電位の期間T2に関し“T=T1+T2”“T1=T/3”かつ“T2=2・T1”の条件を有し、
前記第2パターンは、周期Tにおける第1電位の期間T1および第2電位の期間T2に関し“T=T1+T2”“T1=第1パターンのT1”かつ“T2=(3.6〜4.2)・T1”の条件を有し、
前記第1パターンの駆動電圧は、サテライトが発生しない限界の電圧よりも大きく設定し、
前記第2パターンの駆動電圧は、サテライトが発生しない電圧に設定した、
ことを特徴とする液体吐出装置の制御方法。
A nozzle for discharging liquid;
A pressure chamber communicating with the nozzle;
An actuator that operates by charging and discharging and applies deformation for introducing liquid, deformation for discharging liquid, and deformation for suppressing liquid vibration to the pressure chamber;
A voltage having a waveform including a first potential for applying the deformation for introducing the liquid and a second potential for applying the deformation for discharging the liquid within one cycle is output as a drive voltage for charging and discharging the actuator. A drive circuit;
In a liquid ejection device comprising:
The first potential period and the second potential period of the drive voltage output from the drive circuit are the first pattern when the distance between the nozzle and the medium that receives liquid ejection from the nozzle is less than a predetermined value. Switch to the second pattern when the value exceeds the specified value,
The first pattern has conditions of “T = T1 + T2”, “T1 = T / 3” and “T2 = 2 · T1” with respect to the period T1 of the first potential and the period T2 of the second potential in the period T. ,
The second pattern is “T = T1 + T2”, “T1 = T1 of the first pattern” and “T2 = (3.6 to 4.3.6) with respect to the first potential period T1 and the second potential period T2 in the period T. 2) The condition of T1 "
The driving voltage of the first pattern is set larger than a limit voltage at which no satellite is generated,
The driving voltage of the second pattern was set to a voltage that does not generate satellites.
A control method for a liquid ejection apparatus.
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