JPH01275147A - Ink jet recording method - Google Patents

Ink jet recording method

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JPH01275147A
JPH01275147A JP10577788A JP10577788A JPH01275147A JP H01275147 A JPH01275147 A JP H01275147A JP 10577788 A JP10577788 A JP 10577788A JP 10577788 A JP10577788 A JP 10577788A JP H01275147 A JPH01275147 A JP H01275147A
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ink
contraction
voltage
pressure part
pressure
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Hidemi Kubota
秀美 久保田
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    • B41J2/1429Structure of print heads with piezoelectric elements of tubular type
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/11Embodiments of or processes related to ink-jet heads characterised by specific geometrical characteristics

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

Abstract

PURPOSE:To perform stable discharge of ink droplet and rapid stop of the motion of a meniscus by abruptly contracting an electromechanical converter, holding it for a predetermined period of time, then generating the expansion of a predetermined level at it, and then setting a driving voltage for gradually releasing its contraction. CONSTITUTION:A piezoelectric element 3 mounted in an ink pressure chamber 1 is disposed at the intermediate between an ink supply port 6 and an ink discharge port 2, and a driving voltage is applied by a driving circuit 18. When an abrupt voltage is applied to the element 3, the element 3 is contracted, held while the applied voltage maintains a predetermined value, and the free vibration of the element 3 is suppressed. A positive pressure part is formed at the moment that the element 3 is contracted, and propagated as a pressure wave toward the ports 6 and 7. When the positive pressure part is left to stand for as it is, the ink mightly be discharged. Accordingly, the driving voltage is reduced at the moment that the positive pressure part passes inside the element 3, the element 3 is expanded, and a negative pressure part is generated. In this case, the pressure of the negative pressure part is regulated by selecting the reducing amplitude of the voltage so that the positive pressure part and the negative pressure part cancel each other.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インクジェット記録装置に用いられ、そのイ
ンクジェット記録ヘッドに設けられた電気機械変換素を
駆動する為のインクジェット記録方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an inkjet recording method used in an inkjet recording apparatus and for driving an electromechanical transducer provided in an inkjet recording head thereof.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

インクジェット記録装置は、第7図に示すように、イン
ク圧力室lの端部にインク吐出用のノズル2を備え、こ
のノズル2の近傍に設けられた電気機械変換素子として
の圧電素子3を設けたインクジェット記録ヘッド10が
用いられている。圧電素子3に記録データに応じた駆動
電圧を印加することによって、インク圧力室lに定常−
拡大→定常、または定常−収縮一定常操作がなされ、イ
ンク圧力室lに生じる加圧力によりインク滴が吐出され
る。この吐出により飛翔したインク滴が被記録体(記録
紙、フィルム等)の表面に付若し、ドツトが形成される
As shown in FIG. 7, the inkjet recording apparatus includes a nozzle 2 for discharging ink at the end of an ink pressure chamber 1, and a piezoelectric element 3 as an electromechanical transducer provided near the nozzle 2. An inkjet recording head 10 is used. By applying a driving voltage according to recording data to the piezoelectric element 3, the ink pressure chamber l is kept at a steady state.
Expansion→steady or steady-shrink constant operation is performed, and ink droplets are ejected by the pressurizing force generated in the ink pressure chamber 1. The ink droplets that fly due to this ejection are attached to the surface of the recording medium (recording paper, film, etc.) to form dots.

駆動電圧は、第8図の如くに立上がり部a、定値部す及
び立下がり部Cを有し、立上がり部aでインク圧力室1
を収縮させ、その際に生じる圧力でインク滴を吐出させ
る。定値部すは収縮状態を保持し、立下がり部Cで立上
がり部aによる拡大により、元の状態に戻される。
The driving voltage has a rising part a, a constant value part, and a falling part C as shown in FIG.
The ink droplet is ejected by the pressure generated during the contraction. The constant value part maintains its contracted state, and is returned to its original state by the expansion caused by the rising part a at the falling part C.

次に、第7図及び第9図〜第11図を参照して、第8図
の駆動電圧によるインク滴の吐出動作を詳細に説明する
Next, with reference to FIGS. 7 and 9 to 11, the operation of ejecting ink droplets using the drive voltage shown in FIG. 8 will be described in detail.

第7図に示すように、駆動電圧の立上がり部aでインク
圧力室1が収縮し、インク圧力室1内のインク圧力は△
Qだけ上昇する。また、インク圧力室1とインク流路と
の境界面4及び5に圧力差が生じるため、圧力波動が発
生し、インク供給路6及びインク吐出ロア方向に伝播す
る。
As shown in FIG. 7, the ink pressure chamber 1 contracts at the rising edge a of the driving voltage, and the ink pressure in the ink pressure chamber 1 decreases △
Increases by Q. Furthermore, since a pressure difference occurs between the ink pressure chamber 1 and the ink flow path at the boundary surfaces 4 and 5, pressure waves are generated and propagate toward the ink supply path 6 and the ink discharge lower direction.

圧電素子3が収縮してしばらくすると、第9図のように
、圧電素子3よりインク供給口6及びインク吐出ロアの
夫々に寄った側の領域8及び9が1/2ΔPの圧力値に
なっている。これら2つの高圧部分の長さは概ね圧電素
子3の長さlに等しい。圧電素子3の機械的性質(質量
、弾性定数等)により、高圧部分8.9の境界は第9図
に示したように、明確に線引きをすることは難しいが、
説明の便宜上このようにしている。収縮を続けている圧
電素子3の内側に位置するインクは、この時点で収縮前
の圧力(例えば、大気圧)に戻されている。
After a while after the piezoelectric element 3 contracts, as shown in FIG. 9, areas 8 and 9 closer to the ink supply port 6 and the ink discharge lower, respectively, than the piezoelectric element 3 reach a pressure value of 1/2ΔP. There is. The lengths of these two high voltage portions are approximately equal to the length l of the piezoelectric element 3. Due to the mechanical properties (mass, elastic constants, etc.) of the piezoelectric element 3, it is difficult to clearly delineate the boundary of the high voltage portion 8.9 as shown in FIG.
This is done for convenience of explanation. At this point, the ink located inside the piezoelectric element 3, which continues to contract, has been returned to the pressure before the contraction (for example, atmospheric pressure).

ここで、圧電素子3に印加する電圧が、第8図の立下が
り部Cになると、圧電素子3は膨張する。
Here, when the voltage applied to the piezoelectric element 3 reaches a falling point C in FIG. 8, the piezoelectric element 3 expands.

このため、圧電素子3の内側に位置するインクの圧力は
低下し、第10図のように、−△Pになる。
Therefore, the pressure of the ink located inside the piezoelectric element 3 decreases to -ΔP as shown in FIG.

すると、圧電素子3が収縮した瞬間の場合と同様に、イ
ンク流路内に長さが2の一1/2△Pの圧力を持った2
つの負圧部分11及び12が圧力波として第11図のよ
うに生じる。なお、駆動電圧の定値部すの発生期間が長
いものとしたため、第9図における領域8及び9がイン
ク圧力室1を完全に去っているものとしたが、実際には
定値部すが短いため、領域8と9及び負圧部分11と1
2の各々は互いに重なり合う場合もあるが、線型性があ
るため、2つに分けて考えることができる。
Then, as in the case at the moment when the piezoelectric element 3 contracts, 2 with a pressure of 2 1/2 ΔP is created in the ink flow path.
Two negative pressure sections 11 and 12 are generated as pressure waves as shown in FIG. In addition, since the period during which the constant value part of the drive voltage occurs is long, it is assumed that regions 8 and 9 in FIG. 9 completely leave the ink pressure chamber 1, but in reality the constant value part is short. , regions 8 and 9 and negative pressure sections 11 and 1
2 may overlap with each other, but because of their linearity, they can be considered as two parts.

ところで、領域9の部分は、インク吐出ロアからインク
を押し出し、その波動エネルギーをインク滴の運動エネ
ルギーに変換する。この領域9の正圧1/2△Pは完全
にエネルギーを失うわけでは無いが、1/2△Pに比べ
てかなり弱まり、ノズル2の壁面およびインク吐出ロア
で反射してインク供給口6方向へ向かう。一方、領域8
における正圧1/2△P及び負圧部分11.12はイン
ク圧力室l内を往復する。このとき、領域8は、インク
供給口6で反射すると、−1/2△Pの負圧部分となっ
てノズル2方向に向かい、逆に、負圧部分11は正の圧
力部分となってノズル2方向へ向かう (これはインク
供給口6が開口端になっていることによるものである)
。一方、負圧部分12は、インク吐出ロアで同様に反射
し、インク供給口6方向へ向かう。
By the way, the region 9 pushes out ink from the ink ejection lower and converts the wave energy into kinetic energy of ink droplets. Although the positive pressure 1/2△P in this area 9 does not completely lose energy, it is considerably weakened compared to 1/2△P, and is reflected by the wall surface of the nozzle 2 and the ink discharge lower, and is reflected in the direction of the ink supply port 6. Head to. On the other hand, area 8
The positive pressure 1/2ΔP and the negative pressure portion 11.12 reciprocate within the ink pressure chamber l. At this time, when the region 8 is reflected by the ink supply port 6, it becomes a negative pressure part of -1/2ΔP and heads toward the nozzle 2, and conversely, the negative pressure part 11 becomes a positive pressure part and moves toward the nozzle. going in two directions (this is because the ink supply port 6 is an open end)
. On the other hand, the negative pressure portion 12 is similarly reflected by the ink discharge lower and heads toward the ink supply port 6 .

(発明が解決しようとする課題〕 しかし、このような従来のインクジェット記録方法にあ
っては、インク吐出ロアの直径d2がインク圧力室1の
直径d1に比べて十分に小さいため、開口端としてでは
なく、閉端として機能する。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in such a conventional inkjet recording method, the diameter d2 of the ink discharge lower is sufficiently smaller than the diameter d1 of the ink pressure chamber 1, so that it cannot be used as an open end. It functions as a closed end.

このため、負圧部分12は反射した後も負の圧力部分と
して伝播し、インク供給口6方向へ向かう。
Therefore, even after being reflected, the negative pressure portion 12 propagates as a negative pressure portion and heads toward the ink supply port 6 .

したがって、領域8の正圧及び負圧部分11.12の各
圧力波が、インク供給口6及びインク吐出ロアで反射し
て往復動じ、それが、インク吐出ロアに到達する毎に、
第12図のようにインク吐出ロアに形成されているメニ
スカス14が方向15または方向16へ運動し、領L!
3i8の正圧、負圧11及び12がインク供給口6とイ
ンク吐出ロアの間を何回も往復し、弱まるまで静止しな
い。このため、次のインク滴を吐出させるまでに時間が
かかり、ヘッドの周波数特性を悪化させている。また、
正の圧力波としてインク吐出ロアに到達したときに第2
滴を吐出させることになり、画質を悪化させる。さらに
、負の圧力波がインク吐出ロアに到った際に空気を吸い
込んでインク流路内に泡を発生させ、インク吐出不能を
招くことがある。
Therefore, each pressure wave of the positive pressure and negative pressure portions 11.12 of the area 8 is reflected by the ink supply port 6 and the ink discharge lower and moves back and forth, and each time it reaches the ink discharge lower,
As shown in FIG. 12, the meniscus 14 formed in the ink discharge lower moves in the direction 15 or 16, and the area L!
The positive pressure and negative pressure 11 and 12 of 3i8 reciprocate between the ink supply port 6 and the ink discharge lower many times and do not stop until they weaken. Therefore, it takes time to eject the next ink droplet, which deteriorates the frequency characteristics of the head. Also,
When the positive pressure wave reaches the ink ejection lower
This causes droplets to be ejected, deteriorating the image quality. Furthermore, when the negative pressure wave reaches the ink ejection lower, air may be sucked in and bubbles may be generated within the ink flow path, resulting in inability to eject ink.

以上の問題を解決するために、圧電素子3に第2パルス
電圧を印加することが考えられる。即ち、第9図及び第
10図に示した領域8の正圧1/2△Pがインク供給口
6で反射し、第13図に示すように負圧部分17となっ
て圧電素子3の内側を通過する時刻に第2のパルス電圧
の立上がり時刻を一致させて負圧部分17を打ち消すの
が最も有効である。しかし、新たに2つの正の圧力波動
と1つの負の圧力波動を生じてしまうため、第2滴の吐
出を抑えることはできるものの、メニスカスの復帰に時
間がかかると共に、泡を取り込む危険が依然として残さ
れる不具合がある。
In order to solve the above problem, it is possible to apply a second pulse voltage to the piezoelectric element 3. That is, the positive pressure 1/2ΔP in the region 8 shown in FIGS. 9 and 10 is reflected at the ink supply port 6, becomes a negative pressure part 17 as shown in FIG. It is most effective to cancel the negative pressure portion 17 by making the rise time of the second pulse voltage coincide with the time when the second pulse voltage passes. However, since two new positive pressure waves and one negative pressure wave are generated, although it is possible to suppress the ejection of the second droplet, it takes time for the meniscus to recover, and there is still a risk of bubbles being taken in. There are some defects that remain.

本発明の目的は、このような従来技術の問題を解決でき
、インク滴を安定に吐出させ、かつメニスカスの運動を
すみやかに静止させることが可能なインクジェット記録
方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide an inkjet recording method that can solve the problems of the prior art, eject ink droplets stably, and quickly stop the movement of the meniscus.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は先端にノズルを有するインク圧力室に設けられ
た電気機械変換素子の収縮、膨張によって前記インク圧
力室に生じる圧力波動を用いて前記ノズルよりインク滴
を吐出させるオンデマンド型インクジヱソト記録装置に
おいて、前記収縮を急激に生じさせ、この収縮を一定時
間保持させ、ついで前記膨張を急激に生じさせて前記収
縮を或るレベルまで解き、さらに徐々に収縮を解除させ
る駆動電圧を、前記電気機械変換素子に印加するように
し、もって上記目的を達成するようにしたものである。
The present invention provides an on-demand ink diisotope recording device that ejects ink droplets from the nozzle using pressure waves generated in the ink pressure chamber by contraction and expansion of an electromechanical transducer provided in the ink pressure chamber having a nozzle at its tip. , the driving voltage is applied to the electromechanical transducer to cause the contraction to occur rapidly, to hold the contraction for a certain period of time, to cause the expansion to occur rapidly to release the contraction to a certain level, and to gradually release the contraction. The above object is achieved by applying the voltage to the element.

さらに、収縮発生時の駆動電圧をインク滴の吐出量に応
じた値にしてもよい。
Furthermore, the drive voltage when contraction occurs may be set to a value that corresponds to the amount of ink droplet ejection.

また、膨張時の駆動電圧を収縮発生時の収縮量に比例さ
せることもできる。
Further, the driving voltage during expansion can be made proportional to the amount of contraction when contraction occurs.

また、前記収縮の発生から前記膨張の発生までの時間t
を、t=2 CIt l+2j22) /C(ただし、
11:電気機械変換素子の配設位置からインク吐出口ま
での距離、β2:電気機械変換素子の配設位置からイン
ク供給口までの距離、C:圧力波動がインク圧力室内を
伝播する速度)に設定することが望まれる。
Further, the time t from the occurrence of the contraction to the occurrence of the expansion
, t=2 CIt l+2j22) /C (however,
11: Distance from the placement position of the electromechanical transducer element to the ink discharge port, β2: Distance from the placement position of the electromechanical conversion element to the ink supply port, C: Speed at which pressure waves propagate within the ink pressure chamber) It is desirable to set this.

〔作用〕[Effect]

電気機械変換素子を急激に収縮させると共に一定時間保
持させ、ついで急激に所定のレベルの膨張を生じさ艮た
のちに収縮を徐々に解く駆動電圧とすることにより、負
圧の移動に起因する正圧の発生を防止し、不要なインク
滴の吐出を防止しながら、次のインク滴の吐出に備える
ことができる。
By using a driving voltage that causes the electromechanical transducer to rapidly contract and hold it for a certain period of time, then rapidly expand to a predetermined level, and then gradually release the contraction, the positive pressure caused by the movement of negative pressure can be reduced. It is possible to prepare for ejection of the next ink droplet while preventing pressure from being generated and ejecting unnecessary ink droplets.

これによって、周波数特性の劣化を防止しながら画像品
質の劣化を防止することができる。
This makes it possible to prevent deterioration of image quality while also preventing deterioration of frequency characteristics.

収縮時及び膨張時の駆動電圧を、インク吐出量及び収縮
量に応じて設定することにより、Q通な吐出量の決定が
可能になり、かつ圧力波動の複雑な動作の発生を防止し
、インク吐出を安定に行うことができる。
By setting the drive voltage during contraction and expansion according to the amount of ink discharged and the amount of contraction, it becomes possible to determine the amount of discharged Q-wise, and prevents the occurrence of complicated pressure wave movements. Discharge can be performed stably.

また、インク供給口及びインク吐出口の各々に対する電
気機械変換素子の配設位置に基づいて収縮持続時間tを
設定することにより、膨張時の駆動電圧の変化により生
じる負圧の圧力を調節し、インク滴を吐出させない程度
に打ち消すことができる。
In addition, by setting the contraction duration t based on the placement position of the electromechanical transducer with respect to each of the ink supply port and the ink discharge port, the negative pressure generated by the change in the drive voltage during expansion is adjusted. It can be canceled to such an extent that ink droplets are not ejected.

〔実施例〕〔Example〕

以下、第1図〜第6図を参照して本発明を具体的に説明
する。
The present invention will be specifically described below with reference to FIGS. 1 to 6.

第1図(a)、(b)は本発明による駆動方法を説明す
る駆動電圧の時間−電圧特性図及びインク圧力室内の圧
力波動伝播特性図である。また、第2図は本発明に適用
されるヘッドの模式的断面図である。
FIGS. 1(a) and 1(b) are a time-voltage characteristic diagram of a drive voltage and a pressure wave propagation characteristic diagram in an ink pressure chamber for explaining the driving method according to the present invention. Further, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a head applied to the present invention.

第2図に示すように、インク圧力室1に装着された圧電
素子3はインク供給口6とインク吐出口2との間の中間
部に位置し、駆動回路18より駆DJ雷電圧印加される
As shown in FIG. 2, the piezoelectric element 3 installed in the ink pressure chamber 1 is located in the middle between the ink supply port 6 and the ink discharge port 2, and is applied with a driving DJ lightning voltage from the drive circuit 18. .

第1図(a)に示すように、時刻1=0において急激な
電圧を圧電素子3に印加すると、圧電素子3は収縮する
。この状態は印加電圧が一定値(この例では約85V)
を維持している間保持され、圧電素子3の自由振動が抑
制される。圧電素子3が収縮した瞬間に、第7図に示し
たように圧力の高い部分(正圧部分)が形成され、直ち
に第9図に示したように2つの正圧部分(領域8.9)
が圧力波動となってインク供給口6及びインク吐出ロア
に向かって速度Cで伝播する。この圧力波動の伝播は第
1図(b)の如くになる。
As shown in FIG. 1(a), when a sudden voltage is applied to the piezoelectric element 3 at time 1=0, the piezoelectric element 3 contracts. In this state, the applied voltage is a constant value (approximately 85V in this example)
, and the free vibration of the piezoelectric element 3 is suppressed. At the moment when the piezoelectric element 3 contracts, a high pressure area (positive pressure area) is formed as shown in FIG. 7, and immediately two positive pressure areas (area 8.9) are formed as shown in FIG.
becomes a pressure wave and propagates toward the ink supply port 6 and the ink discharge lower at a speed C. The propagation of this pressure wave is as shown in FIG. 1(b).

第1図(b)において、dは領域9の正圧1/2△Pが
ノズル2に向かうことを示し、eはインク吐出ロアに到
達したことを示している。この到達の瞬間にインク液が
インク吐出ロアからノズル外へ押し出され、インク滴1
7が形成される。その後に正圧の一部がインク吐出ロア
で反射してインク供給口6に向かい、以後インク供給口
6とインク吐出ロアとの間を往復する。これが第1図(
b)に示すf−jである。この波動は、1=0において
圧電素子3から与えられた波動玉名ルギーの大部分をイ
ンク滴17に与えつくしているため、そのエネルギーは
小さなものになっている。
In FIG. 1(b), d indicates that the positive pressure 1/2ΔP in the region 9 is directed toward the nozzle 2, and e indicates that it has reached the ink discharge lower. At the moment of this arrival, the ink liquid is pushed out from the ink ejection lower to the outside of the nozzle, and the ink droplet 1
7 is formed. Thereafter, a portion of the positive pressure is reflected by the ink discharge lower and heads toward the ink supply port 6, and thereafter reciprocates between the ink supply port 6 and the ink discharge lower. This is Figure 1 (
fj shown in b). This wave has a small energy because most of the wave energy given by the piezoelectric element 3 when 1=0 is applied to the ink droplet 17.

第1図(b)中のkは領域8の正圧がインク供給口6に
向かっていることを示し、その正圧がインク供給口6に
到達した時点がlである。この4点で反射(開口端にお
ける反射)が生じ、正圧部分が逆にPo より圧力の低
い部分(負圧部分)になってインク吐出ロアへ向かう(
波動m)。また、このとき波動の一部は、インク供給口
6から不図示のインク号ブタンク等に送り込まれる。こ
のため、インク吐出ロアに向かう反射波のエネルギーは
、幾分弱まりながらn点でインク吐出ロアに到達すると
共に、ここで再反射する。このときの反射は閉端での反
射と考えられ、従って、負圧部分はそのままインク供給
口6へ向かう(第1図(b)のO)。波動nの発生時点
では、インク供給口6とインク吐出ロアとの距離が20
mm〜60+s程度の場合、インク滴17はインク圧力
室内のインクに繋がっていることが多い。このため、反
射した負圧部分のエネルギーの一部がインク滴17に吸
収され、この反射波エネルギーは幾分弱められてPで再
び反射する。このとき、インク供給口6で開口端の反射
が生じるため、正圧部分になる(波動q)。この正圧部
分は、このまま放置するとインク吐出ロアに到達し、イ
ンクを吐出させる可能性がある。この2番目のインク滴
は画像品位を劣化させるため、これが生じるのは望まし
いことではない。
In FIG. 1(b), k indicates that the positive pressure in the region 8 is directed toward the ink supply port 6, and the point at which the positive pressure reaches the ink supply port 6 is l. Reflection occurs at these four points (reflection at the opening end), and the positive pressure portion conversely becomes a portion (negative pressure portion) with lower pressure than Po and moves toward the ink discharge lower (
wave m). Further, at this time, a part of the wave is sent from the ink supply port 6 to an ink tank (not shown) or the like. Therefore, the energy of the reflected wave toward the ink ejection lower reaches the ink ejection lower at point n while being somewhat weakened, and is re-reflected here. The reflection at this time is considered to be a reflection at the closed end, and therefore, the negative pressure portion directly goes toward the ink supply port 6 (O in FIG. 1(b)). At the time when the wave n occurs, the distance between the ink supply port 6 and the ink discharge lower is 20
In the case of about mm to 60+s, the ink droplet 17 is often connected to the ink in the ink pressure chamber. Therefore, part of the reflected energy of the negative pressure portion is absorbed by the ink droplet 17, and this reflected wave energy is somewhat weakened and reflected again at P. At this time, reflection of the opening end occurs at the ink supply port 6, resulting in a positive pressure portion (wave q). If left as is, this positive pressure portion may reach the ink ejection lower and cause ink to be ejected. This second ink droplet is undesirable because it degrades image quality.

さらに、第2滴の吐出に伴って不図示のインク供給系か
らのインク供給口6とインク吐出ロアとの間へのインク
補充に時間を要し、これが周波数特性を劣化させる原因
、になる。そこで、この正圧部分がrに達したとき、即
ち正圧部分が圧電素子3の内側を通過する瞬間、即ち時
刻2(1+2β2) /C(ただし、圧電素子3からイ
ンク吐出ロアまでの距離を夫々11、jl!2とし、イ
ンク圧力室1内の圧力波の速度Cとする)に駆動電圧を
下げ、圧電素子3を膨張させ、負圧部分を発生させる。
Further, as the second droplet is ejected, it takes time to replenish ink between the ink supply port 6 and the ink ejection lower from an ink supply system (not shown), which causes deterioration of frequency characteristics. Therefore, when this positive pressure portion reaches r, that is, the moment when the positive pressure portion passes inside the piezoelectric element 3, that is, time 2(1+2β2)/C (however, the distance from the piezoelectric element 3 to the ink discharge lower 11 and jl!2, respectively, and the velocity of the pressure wave in the ink pressure chamber 1 is C), the driving voltage is lowered to expand the piezoelectric element 3 and generate a negative pressure portion.

この結果、第11図に示した負圧部分11.12が生じ
る。このうち、負圧部分12は上記の正圧部分に重なり
合うことになる。このとき、電圧の下げ高を選ぶことに
より、新たに発生した2つの負圧部分の圧力を調節し、
前記正圧部分と負圧部分とが互いに打ち消すように機能
させることができる。
This results in a negative pressure section 11.12 shown in FIG. Of these, the negative pressure portion 12 overlaps the above-mentioned positive pressure portion. At this time, by selecting the voltage drop height, the pressure of the two newly generated negative pressure parts can be adjusted,
The positive pressure portion and the negative pressure portion can function so as to cancel each other out.

これを実現した駆動電圧が第1図(a)であり、電圧降
下部yを零ボルトまで下げることなく或る電圧値(本実
施例では、約40V)に止め、新たに発生させる負圧部
分の圧力の下がり具合が小さくなるようにしている。そ
の理由は、正圧部分が既にインク供給口6とインク吐出
ロアとの間を往復して夫々で反射する毎にPo  との
圧力差が小さくなり、更にインクそのものの粘性抵抗、
内部抵抗等によっても、同様にPo  との圧力差が小
さくなるため、これを打ち消す為には電圧降下を駆動電
圧の立ち上がり電圧中(本実施例では約85V)より小
さくする必要があるためである。結果として、新たに発
生した負圧部分のうち、負圧部分12が唯一インク圧力
室1内に残された圧力波になる。これが第1図(b)に
示した破線による波動Sであり、インク供給口6に向か
う。これはUで反射し、正圧部分となって再びインク吐
出ロアへ向かって波動■となるが、インク滴を吐出させ
るほどのエネルギーは持っていない。
The driving voltage that achieves this is shown in Figure 1 (a), where the voltage drop section y is stopped at a certain voltage value (about 40 V in this example) without reducing it to zero volts, and the negative pressure section is newly generated. This is done so that the degree of pressure drop is small. The reason for this is that the positive pressure portion has already traveled back and forth between the ink supply port 6 and the ink discharge lower and each time it is reflected, the pressure difference with Po becomes smaller, and the viscous resistance of the ink itself decreases.
This is because the pressure difference with Po is also reduced due to internal resistance, etc., so in order to cancel this, the voltage drop needs to be smaller than the rising voltage of the drive voltage (approximately 85 V in this example). . As a result, among the newly generated negative pressure portions, the negative pressure portion 12 becomes the only pressure wave left within the ink pressure chamber 1. This is the wave S indicated by the broken line shown in FIG. 1(b), which moves toward the ink supply port 6. This is reflected by U, becomes a positive pressure part, and becomes a wave (■) again toward the ink ejection lower, but it does not have enough energy to eject ink droplets.

ところで、駆動電圧は2点に下げられたのち、徐々に電
圧が零ボルト近傍まで下げられる。このように緩やかに
降下させる理由は、急激に印加電圧を下げると圧電素子
3が複雑な振動をし、これに応じた圧力波をインク圧力
室1内に生じさせるためである(そうかと言って、2点
の電圧を維持し続けた場合、次のインク吐出のための駆
動電圧を印加できないことになるため、−且零ボルトに
する必要がある)。具体的には、インク供給口6とイン
ク吐出ロアとの間隔が180以下の場合、駆動電圧の印
加開始点から250,17s程度を経た後に零ボルトに
すればよい。このことは零から4に11zまでの周波数
範囲でインク吐出が安定していることを意味する。
By the way, after the drive voltage is lowered to two points, the voltage is gradually lowered to near zero volts. The reason for the gradual drop is that if the applied voltage is suddenly lowered, the piezoelectric element 3 will undergo complex vibrations, and corresponding pressure waves will be generated within the ink pressure chamber 1. , if the voltage at two points continues to be maintained, the driving voltage for the next ink ejection cannot be applied, so it is necessary to reduce the voltage to - and zero volts). Specifically, when the distance between the ink supply port 6 and the ink discharge lower is 180 or less, the voltage may be set to zero volts after approximately 250.17 seconds have passed from the start point of application of the drive voltage. This means that ink ejection is stable in the frequency range from 0 to 4 to 11z.

第3図は1、第1図(a)の駆動電圧を発生ずる駆動回
路18の詳細を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing details of the drive circuit 18 that generates the drive voltage shown in FIG. 1(a).

41は第4図(a)の電圧が印加される入力端子であり
、42は入力端子41に接続される抵抗、43はベース
が抵抗42の他端に接続されたエミッタ接地によるNP
N型のトランジスタである。
41 is an input terminal to which the voltage shown in FIG. 4(a) is applied, 42 is a resistor connected to the input terminal 41, and 43 is an NP with a grounded emitter whose base is connected to the other end of the resistor 42.
It is an N-type transistor.

44は電源+■とトランジスタ43のコレクタ間に挿入
される抵抗、45はトランジスタ43のコレクタにアノ
ードが接続されたダイオード、46はダイオード45の
カソードに接続される抵抗、47は抵抗46の他端とア
ース間に接続されるコンデンサである。48はコンデン
サ47に並列接続された抵抗、49は抵抗46の他端に
一端が接続された抵抗、50は抵抗49の他端にコレク
タが接続されると共にエミッタ接地によるN P N型
のトランジスタ、51はトランジスタ50のベースに一
端が接続された抵抗、52は抵抗51の他端に接続され
ると共に第4図(b)の電圧が印加される入力端子であ
る。尚53は出力端子である。
44 is a resistor inserted between the power supply +■ and the collector of the transistor 43, 45 is a diode whose anode is connected to the collector of the transistor 43, 46 is a resistor connected to the cathode of the diode 45, and 47 is the other end of the resistor 46. This is a capacitor connected between 48 is a resistor connected in parallel to the capacitor 47; 49 is a resistor whose one end is connected to the other end of the resistor 46; 50 is an N P N type transistor whose collector is connected to the other end of the resistor 49 and whose emitter is grounded; 51 is a resistor whose one end is connected to the base of the transistor 50, and 52 is an input terminal connected to the other end of the resistor 51 and to which the voltage shown in FIG. 4(b) is applied. Note that 53 is an output terminal.

第3図において、入力端子41に第4図(a)の電圧が
与えられると、電圧の立ち下がりに同期してオン状態に
あまたトランジスタ43がオフ状態に転じ、トランジス
タ43のコレクタに電圧が生じ、ダイオード45及び抵
抗46を介してコンデンサ47に充電々流が流れる。一
定時間の経過後に入力端子41の印加電圧が”H”レベ
ルになると、トランジスタ43はオフに転じる。同時に
入力端子52に第4図(b)の波形のパルス電圧が与え
られ、トランジスタ50がオンになる。トランジスタ5
0が瞬時的にオンすることによって、コンデンサ47の
充電電荷が瞬間的に降下する。
In FIG. 3, when the voltage shown in FIG. 4(a) is applied to the input terminal 41, the transistor 43 turns on and off in synchronization with the fall of the voltage, and a voltage is generated at the collector of the transistor 43. , a current flows to the capacitor 47 via the diode 45 and the resistor 46. When the voltage applied to the input terminal 41 becomes "H" level after a certain period of time has elapsed, the transistor 43 turns off. At the same time, a pulse voltage having the waveform shown in FIG. 4(b) is applied to the input terminal 52, and the transistor 50 is turned on. transistor 5
0 instantaneously turns on, the charge in the capacitor 47 drops instantaneously.

コンデンサ47の充電々荷は、トランジスタ50がオフ
になると共に、トランジスタ43に対してはダイオード
45があるために放電が阻止され、抵抗48を通しての
み放電が行われる。したがって、抵抗48を適当に選ぶ
ことにより、垂下部分の時間を決定することができる。
The charge in the capacitor 47 is prevented from being discharged because the transistor 50 is turned off and the diode 45 exists in the transistor 43, and the discharge is performed only through the resistor 48. Therefore, by appropriately selecting the resistor 48, the time of the drooping portion can be determined.

なお、出力波形(駆動電圧)の立ち上がりは抵抗44.
46によって決定され、急激な電圧降下の電圧幅は第4
図(b)のパルス幅によって決定される。また、第4図
(a)の電圧波形の谷底の高さvLを変えることにより
、第4図(c)の定値部の高さ■を調節し、インク吐出
量を調節することができる。
Note that the rise of the output waveform (drive voltage) is controlled by the resistor 44.
46, and the voltage width of the sudden voltage drop is determined by the fourth
It is determined by the pulse width shown in Figure (b). Furthermore, by changing the height vL of the bottom of the voltage waveform in FIG. 4(a), the height (■) of the constant value portion in FIG. 4(c) can be adjusted, and the amount of ink ejected can be adjusted.

第5図(a)、(b)は、電気機械変換素子として、イ
ンダクタンスの性質を有する磁歪素子等を用いた場合の
駆動電圧波形を示すものである。
FIGS. 5(a) and 5(b) show drive voltage waveforms when a magnetostrictive element or the like having an inductance property is used as the electromechanical transducer.

第5図(a)に示すように、正の第1のパルス電圧によ
って第5図(b)のように急激に電流が素子に流れ、そ
の後定植状態を保持する。次に、第一のパルスより小さ
い負の第2のパルス電圧が印加されることによって、素
子に流れていた電流は瞬時的に或るレベルまで減じたの
ち、緩やかに電流が減少する。なお、第5図(a)に示
す第1のパルスと第2のパルスとの間の緩やかな減少は
、素子の内部抵抗の値が無視できない場合に効果がある
。 第6図は、第1図(a)の如き波形の駆動電圧を用
いて長さ18nのノズルを有するヘッドの、インク滴吐
出後のメニスカス14の変位を測定したものである。図
より明らかなように、−つのインク滴を吐出させた後に
、メニスカス14は振動を生じることなく緩やかに平衡
状態に戻され、泡等をノズル内に取り込むことがない。
As shown in FIG. 5(a), a current suddenly flows through the element as shown in FIG. 5(b) due to the positive first pulse voltage, and then the planted state is maintained. Next, by applying a negative second pulse voltage smaller than the first pulse, the current flowing through the element is momentarily reduced to a certain level, and then the current is gradually reduced. Note that the gradual decrease between the first pulse and the second pulse shown in FIG. 5(a) is effective when the value of the internal resistance of the element cannot be ignored. FIG. 6 shows the measurement of the displacement of the meniscus 14 after ejecting an ink droplet of a head having a nozzle with a length of 18n using a driving voltage having a waveform as shown in FIG. 1(a). As is clear from the figure, after ejecting one ink drop, the meniscus 14 is gently returned to an equilibrium state without vibration, and no bubbles or the like are taken into the nozzle.

したがって、インク吐出を安定に生じさせることができ
る。  〔発明の効果〕 以上説明した通り、本発明によれば、電気機械変換素子
を急激に収縮させると共に一定時間保持させ、ついで急
激に所定レベルの膨張を生じさせたのちに収縮を徐々に
解(駆動電圧とすることにより、その印加時に生じる2
つの正圧の一方を吸収消滅させてメニスカスの振動を有
効に抑え、平衡状態への復帰を速やかに実現し、安定に
インク吐出を行うことができるので、画像の品位や周波
数特性の劣化を招くことがない。
Therefore, ink can be ejected stably. [Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the electromechanical transducer is rapidly contracted and held for a certain period of time, then rapidly expanded to a predetermined level, and then the contraction is gradually released ( By setting it as a driving voltage, the 2 that occurs when it is applied
By absorbing and extinguishing one of the two positive pressures, meniscus vibration is effectively suppressed, quickly returning to an equilibrium state, and ink can be ejected stably, resulting in deterioration of image quality and frequency characteristics. Never.

また、収縮時および膨張時の駆動電圧をインク吐出量お
よび収縮量に応じて設定することにより、インク滴のイ
ンク量の最適化及びインク圧力室内での圧力波の複雑な
応答を抑制することができる。
In addition, by setting the drive voltage during contraction and expansion according to the amount of ink ejection and contraction, it is possible to optimize the amount of ink in the ink droplet and suppress the complicated response of pressure waves within the ink pressure chamber. can.

さらに、電気機械変換素子のインク供給口及びインク吐
出口の各々に対する配設位置に基づいて、収縮持続時間
tを設定することにより、膨張時の駆動電圧の変化によ
り生じる負圧の圧力を調節し、インク滴を吐出させない
程度に打ち消すことができる。
Furthermore, by setting the contraction duration t based on the arrangement position of the electromechanical transducer with respect to each of the ink supply port and the ink discharge port, the negative pressure generated by the change in the driving voltage during expansion can be adjusted. , can be canceled to such an extent that ink droplets are not ejected.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)、(b)は本発明による駆動方法を説明す
る駆動電圧の時間−電圧特性図及びインク圧力室内の圧
力波動伝播特性図、第2図は本発明に適用されるヘッド
の模式的断面図、第3図は第1図の駆動電圧を発生する
駆動回路18の詳細を示す回路図、第4図(a)、(b
)、(C)は第3図の回路の入力電圧波形図及び出力電
圧波形図、第5図(a)、(b)は本発明の他の駆動方
法を説明する駆動電圧波形図及び素子通電波形図、第6
図は本発明によるインク吐出後のノズルにおけるメニス
カスの変位特性図、第7図はインク滴の吐出動作を説明
する原理説明図、第8図は従来の駆動電圧波形を示す電
圧波形図、第9図〜第13図はインク圧力室内の圧力波
発生説明図である。 1−・−・・−インク圧力室、2・−・−・−・−ノズ
ル、3・・・−・−圧電素子、18−・〜・−−−−−
m−駆動回路。
FIGS. 1(a) and (b) are time-voltage characteristic diagrams of driving voltage and pressure wave propagation characteristics in the ink pressure chamber for explaining the driving method according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram of the head applied to the present invention. 3 is a schematic cross-sectional view, and FIG. 3 is a circuit diagram showing details of the drive circuit 18 that generates the drive voltage shown in FIG. 1, and FIGS.
), (C) are input voltage waveform diagrams and output voltage waveform diagrams of the circuit of FIG. 3, and FIGS. 5(a) and (b) are drive voltage waveform diagrams and element energization diagrams explaining another driving method of the present invention. Waveform diagram, 6th
The figure is a displacement characteristic diagram of the meniscus in the nozzle after ink is ejected according to the present invention, FIG. 7 is a principle explanatory diagram illustrating the ink droplet ejection operation, FIG. Figures 1 to 13 are explanatory views of pressure wave generation within the ink pressure chamber. 1-----ink pressure chamber, 2-----nozzle, 3-- piezoelectric element, 18--------
m-drive circuit.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)先端にノズルを有するインク圧力室に設けられた
電気機械変換素子の収縮、膨張によって前記インク圧力
室に生じる圧力波動を用いて前記ノズルよりインク滴を
吐出させるオンデマンド型インクジェット記録装置にお
いて、前記収縮を急激に生じさせると共にこの収縮を一
定時間保持させ、ついで前記膨張を急激に生じさせて前
記収縮を或るレベルまで解き、さらに徐々に収縮を解除
させる駆動電圧を、前記電気機械変換素子に印加するこ
とを特徴とするインクジェット記録方法。
(1) In an on-demand inkjet recording device that ejects ink droplets from the nozzle using pressure waves generated in the ink pressure chamber by contraction and expansion of an electromechanical transducer provided in the ink pressure chamber having a nozzle at its tip. , the driving voltage is applied to the electromechanical transducer to cause the contraction to occur rapidly, hold this contraction for a certain period of time, then rapidly cause the expansion to release the contraction to a certain level, and then gradually release the contraction. An inkjet recording method characterized by applying voltage to an element.
(2)前記収縮発生時の駆動電圧値を、インク滴の吐出
量に応じた値にすることを特徴とする特許請求の範囲第
(1)項に記載のインクジェット記録方法。
(2) The inkjet recording method according to claim (1), wherein the drive voltage value at the time of occurrence of the contraction is set to a value corresponding to the amount of ink droplet ejection.
(3)前記膨張時の駆動電圧を収縮発生時の収縮量に比
例した値にすることを特徴とする特許請求の範囲第(1
)項に記載のインクジェット記録方法。
(3) The drive voltage at the time of expansion is set to a value proportional to the amount of contraction when contraction occurs.
) The inkjet recording method described in item 1.
(4)前記収縮の発生から前記膨張の発生までの時間t
を、t=2(l1+l2)/C (ただし、l1:電気機械変換素子の配設位置からイン
ク吐出口までの距離、l2:電気機械変換素子の配設位
置からインク供給口までの距離、C:圧力波動がインク
圧力室内を伝播する速度)に設定することを特徴とする
特許請求の範囲第(1)項に記載のインクジェット記録
方法。
(4) Time t from the occurrence of the contraction to the occurrence of the expansion
, t=2(l1+l2)/C (where l1: distance from the placement position of the electromechanical conversion element to the ink ejection port, l2: distance from the placement position of the electromechanical conversion element to the ink supply port, C The inkjet recording method according to claim 1, wherein: the speed at which the pressure wave propagates within the ink pressure chamber is set.
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