JPH03190747A - Ink jet recording apparatus - Google Patents
Ink jet recording apparatusInfo
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- Ink Jet (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はインク滴の噴射によって記録するところのイン
クジェット記録装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an inkjet recording apparatus that performs recording by ejecting ink droplets.
一般に、ドツト・マトリクスにより印字を行うマルチノ
ズル・オンデマンド型のインクジェット記録装置は記録
すべき文字や図形の印字パターンにより各ノズルに対応
した圧電素子をスイッチング素子により選択的に駆動し
インク滴を記録媒体に噴射し記録を行う。従って、印字
パターンによって各ノズルの使用頻度に差があり、最高
応答周波数で駆動され続ける圧電素子もあれば、長・時
間駆動されない圧電素子もありうるわけである。In general, multi-nozzle on-demand inkjet recording devices that print using a dot matrix use switching elements to selectively drive piezoelectric elements corresponding to each nozzle depending on the printing pattern of characters or figures to be recorded, thereby recording ink droplets. Spray it onto the medium and record. Therefore, there is a difference in the frequency of use of each nozzle depending on the printing pattern, and some piezoelectric elements may continue to be driven at the highest response frequency, while others may not be driven for a long time.
非噴射状態が長時間続いたノズルは先端部のインクの粘
度変化が起こり次の噴射の際に印字の乱れを生ずるおそ
れがある。つまりインク滴を頻繁に噴射していたノズル
の先端部には粘度の低いインクが付着しており長時間噴
射を休止していたノズルの先端部には粘度の高いインク
が付着しているという具合に、各ノズルの駆動履歴によ
りノズル先端部の濡れ状態に差が生じ次の噴射の際にイ
ンク滴の飛行方向や飛行速度に影響が出て均一な噴射特
性が保てなくなるという問題を有する。本発明は係る欠
点を除去しいかなる印字パターンにおいてもノズル先端
部のインク粘度を一定に保ち均一なインク滴の噴射を得
るものである。If a nozzle remains in a non-ejecting state for a long time, the viscosity of the ink at its tip may change, which may cause disturbances in printing during the next ejection. In other words, low-viscosity ink is attached to the tip of a nozzle that has been ejecting ink droplets frequently, and high-viscosity ink is attached to the tip of a nozzle that has stopped ejecting ink for a long time. Another problem is that the wetting state of the nozzle tip differs depending on the driving history of each nozzle, which affects the flight direction and flight speed of the ink droplets during the next jetting, making it impossible to maintain uniform jetting characteristics. The present invention eliminates such drawbacks and maintains the ink viscosity at the tip of the nozzle constant in any printing pattern, thereby achieving uniform ink droplet ejection.
本発明は、複数のノズルを有しインク室の一部の壁面に
設けた圧電素子に駆動パルスを印加してノズルよりイン
ク滴を噴射するオンデマンド型のインクジェット記録ヘ
ッドを搭載したキャリッジを往復運動させて記録を行う
インクジェット記録装置において、キャリッジが記録領
域外にある時に、圧電素子をノズルよりインク滴が噴射
しない程度の大きさの電圧により一定周期で常に駆動す
ることを特徴とする。つまりキャリッジが記録領域外に
ある非印字時に、ノズルの先端部を適度に濡らす程度の
微小振動により圧電素子を駆動することによりノズル先
端部のインクの粘度上昇を防ぎ均一な噴射特性を得るも
のである。The present invention reciprocates a carriage equipped with an on-demand inkjet recording head that has a plurality of nozzles and ejects ink droplets from the nozzles by applying a drive pulse to a piezoelectric element provided on a wall of a part of an ink chamber. The inkjet recording apparatus is characterized in that when the carriage is outside the recording area, the piezoelectric element is always driven at a constant cycle with a voltage of such a magnitude that no ink droplets are ejected from the nozzle. In other words, during non-printing when the carriage is outside the recording area, the piezoelectric element is driven by minute vibrations that moderately wet the tip of the nozzle, thereby preventing the viscosity of the ink at the tip of the nozzle from increasing and achieving uniform jetting characteristics. be.
本発明によれば各ノズルの駆動履歴にかかわらず、常に
ノズル先端部には粘度の低いインクが供給されるため、
いかなる状態においてもインクの噴射特性は一様に保た
れ均一な印字品質が得られる。According to the present invention, ink with low viscosity is always supplied to the tip of the nozzle regardless of the driving history of each nozzle.
Ink jetting characteristics are maintained uniformly under any conditions, and uniform printing quality can be obtained.
（実施例〕
以下、図面に示す実施例によって本発明の詳細な説明す
る。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to examples shown in the drawings.
まずインクジェット記録ヘッドの動作原理を説明する。First, the operating principle of the inkjet recording head will be explained.
第２図は、インク室の一部の壁面に設けた圧電素子に駆
動パルスを印加してノズルよりインク滴を噴射し記録を
行なうインクジェット記録ヘッドの一例である。第２図
の１３はインクタンク、１０はインクタンクと連通した
加圧室、４は圧電素子、１２は振動板、１１はノズルで
あり、第３図は上記インクジェット記録ヘッドの駆動回
路である。第４図は上記インクジェット記録ヘッドの駆
動タイミングチャート及び駆動電圧波形である。第２図
、第３図、第４図によりインクジェット記録ヘッドの動
作を説明する。第４図の時刻ｔ１以前においてはトラン
ジスタ７、トランジスタ６及びトランジスタ５はオフ状
態にあり、圧電素子４はほぼ電圧■６に充電されている
（記録装置の電源投入時に初期動作としてトランジスタ
６をオン状態として抵抗２を介して充電を行なう。FIG. 2 is an example of an inkjet recording head that performs recording by applying a drive pulse to a piezoelectric element provided on a wall of a portion of an ink chamber to eject ink droplets from a nozzle. In FIG. 2, 13 is an ink tank, 10 is a pressurizing chamber communicating with the ink tank, 4 is a piezoelectric element, 12 is a diaphragm, 11 is a nozzle, and FIG. 3 is a drive circuit for the ink jet recording head. FIG. 4 is a drive timing chart and drive voltage waveform of the inkjet recording head. The operation of the inkjet recording head will be explained with reference to FIGS. 2, 3, and 4. Before time t1 in FIG. 4, transistor 7, transistor 6, and transistor 5 are in an off state, and piezoelectric element 4 is charged to approximately voltage 6 (transistor 6 is turned on as an initial operation when the recording device is powered on. In this state, charging is performed via resistor 2.
）。この状態が待機状態である。時刻１．に端子ａに第
４図（ａ）の信号を印加しトランジスタ５をオン状態と
すると圧電素子４の電荷は抵抗３を介して放電されてゆ
き圧電素子４は徐々に外側にたわんでゆく。所定時間Ｔ
１経過後時刻ｔ２においてトランジスタ５をオフ状態に
すると同時に第４図（ｂ）の信号を端子すに印加しトラ
ンジスタ７をオン状態とすることによりトランジスタ６
がオン状態となり圧電素子４は急激に充電され加圧室１
０の容積が減少しノズル１１よりインク滴が噴射される
。第４図（Ｃ）に駆動電圧波形を示す。第４図（ｃ）の
立ち下がり曲線は圧電素子４の容量と抵抗３とトランジ
スタ５の通電時間（Ｔ）により決定され、立ち上がり曲
線は圧電素子４の容量と抵抗２とトランジスタ６の通電
時間（Ｔ２）により決定され、これらにより実質的な圧
電素子の駆動電圧（第４図（Ｃ）に示されるｖｌ）が決
まるものであり、最適な噴射特性が得られるように設定
されている。). This state is the standby state. Time 1. When the signal shown in FIG. 4(a) is applied to the terminal a to turn on the transistor 5, the charges in the piezoelectric element 4 are discharged through the resistor 3, and the piezoelectric element 4 gradually bends outward. Predetermined time T
After one elapse, at time t2, the transistor 5 is turned off, and at the same time, the signal shown in FIG.
turns on, the piezoelectric element 4 is rapidly charged, and the pressurizing chamber 1
The volume of the nozzle 11 decreases and ink droplets are ejected from the nozzle 11. FIG. 4(C) shows the drive voltage waveform. The falling curve in FIG. 4(c) is determined by the capacitance of the piezoelectric element 4 and the energizing time (T) of the resistor 3 and transistor 5, and the rising curve is determined by the capacitance of the piezoelectric element 4 and the energizing time (T) of the resistor 2 and transistor 6. T2), and these determine the actual driving voltage of the piezoelectric element (vl shown in FIG. 4(C)), which is set so as to obtain the optimum injection characteristics.
第５図は、上記インクジェット記録ヘッドを複数個設け
、印字パターンに応じて適宜インク滴を噴射してドツト
・マトリクスにより記録を行うマルチノズル・オンデマ
ンド型のインクジェット記録装置の一例であり、第６図
はその駆動回路を示す図である。第６図は第３図の駆動
回路をマルチノズル化したものであり、ノズル数に対応
した放電回路が構成されている。ただし充電回路につい
ては全ノズル共通となっておりノズル数に対応したダイ
オード１−１〜１−ｎを付加しである。ここで第６図の
端子ａＩ−ａ、に印字指令が加わることにより圧電素子
４−１〜４−ｎが選択的に駆動されインク滴が噴射され
る。FIG. 5 is an example of a multi-nozzle on-demand type inkjet recording apparatus that is provided with a plurality of the above-mentioned inkjet recording heads and performs recording in a dot matrix by ejecting ink droplets as appropriate according to the print pattern. The figure is a diagram showing the drive circuit. FIG. 6 shows a multi-nozzle version of the drive circuit shown in FIG. 3, in which discharge circuits corresponding to the number of nozzles are configured. However, the charging circuit is common to all nozzles, and diodes 1-1 to 1-n corresponding to the number of nozzles are added. Here, by applying a print command to the terminal aI-a in FIG. 6, the piezoelectric elements 4-1 to 4-n are selectively driven and ink droplets are ejected.
以下、本発明の一実施例について説明する。本発明に用
いられるインクジェット記録ヘッドはその構造において
は従来となんら変わるところはなく圧電素子の駆動方法
のみ改良したものである。An embodiment of the present invention will be described below. The structure of the inkjet recording head used in the present invention is no different from the conventional one, with only the method of driving the piezoelectric element being improved.
従ってインクの噴射に関する動作は前述と全く同様であ
る。Therefore, the operation regarding ink ejection is exactly the same as described above.
第１図は本発明の一実施例をしめす回路図である。第１
図は第６図に示す駆動回路の駆動電源部８と充電回路部
のトランジスタ６、トランジスタ７のかわりに第１の駆
動電源部８−１と第２の駆動電源部８−２と、それぞれ
の駆動電源部に対応した充電回路としてトランジスタ６
−１、トランジスタ７−１とトランジスタ６−２、トラ
ンジスタ７−２を設けたものである。第１の駆動電源部
８−１の電圧ｖＨ＋は第６図の従来例の駆動回路に示さ
れる電圧ｖＨと同等のものでありインク滴の噴射を最適
に行う様に設定される。−力筒２の駆動電源部８−２は
インクジェット記録ヘッドのノズルよりインク滴が噴射
せずノズル先端部を適度に濡らす程度の大きさの電圧に
より圧電素子を駆動するための電圧に設定される。駆動
電源部は端子ｂ１、端子ｂ２のいずれかに充電信号を与
えるかにより選択できる。本駆動回路による圧電素子の
タイミングチャート及び駆動電圧波形を第７図に示す。FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention. 1st
The figure shows a first drive power supply section 8-1 and a second drive power supply section 8-2 in place of the drive power supply section 8 and the transistors 6 and 7 of the charging circuit section of the drive circuit shown in FIG. Transistor 6 as a charging circuit corresponding to the drive power supply section
-1, a transistor 7-1, a transistor 6-2, and a transistor 7-2 are provided. The voltage vH+ of the first drive power supply section 8-1 is equivalent to the voltage vH shown in the conventional drive circuit shown in FIG. 6, and is set to optimally eject ink droplets. - The drive power supply unit 8-2 of the power cylinder 2 is set to a voltage that drives the piezoelectric element with a voltage that is large enough to moderately wet the tip of the nozzle without ejecting ink droplets from the nozzle of the inkjet recording head. . The drive power supply section can be selected depending on whether the charging signal is applied to either terminal b1 or terminal b2. FIG. 7 shows a timing chart and drive voltage waveform of the piezoelectric element by this drive circuit.
第７図の（ａ）は放電信号、（ｂ）は充電信号である。In FIG. 7, (a) is a discharge signal, and (b) is a charge signal.
第７図（ａ）の放電信号を第１図の端子ａ、〜ａｎに加
え、第７図（ｂ）の充電信号を第１図の端子す、に加え
た時の圧電素子の駆動電圧波形を第７図（Ｃ）に、また
第７図（ｂ）の充電信号を第１図の端子ｂ２に加えた時
の圧電素子の駆動電圧波形を第７図（ｄ）に示す。第７
図（Ｃ）の駆動状態においては圧電素子への印加電圧が
大きくなり（第７図に示されるｖＩ）インク滴の噴射が
行われる。一方第７図（ｄ）の駆動状態においては圧電
素子への印加電圧が小さくなり（第７図に示されるＶ２
）圧電素子による加圧が制限されインク滴の噴射は行わ
れず微小振動となりノズル先端部を適度に濡らす程度の
インク供給が行なわれる。Driving voltage waveform of the piezoelectric element when the discharge signal in FIG. 7(a) is applied to the terminals a, -an in FIG. 1, and the charging signal in FIG. 7(b) is applied to the terminals in FIG. 1. FIG. 7(C) shows the driving voltage waveform of the piezoelectric element when the charging signal of FIG. 7(b) is applied to the terminal b2 of FIG. 1, and FIG. 7(d) shows the driving voltage waveform of the piezoelectric element. 7th
In the driving state shown in FIG. 7C, the voltage applied to the piezoelectric element increases (vI shown in FIG. 7), and ink droplets are ejected. On the other hand, in the driving state shown in FIG. 7(d), the voltage applied to the piezoelectric element becomes small (V2 shown in FIG. 7).
) Pressure applied by the piezoelectric element is restricted, and ink droplets are not ejected, but minute vibrations occur and ink is supplied to the extent that the nozzle tip is appropriately wetted.
さて一般に記録ヘッドを搭載したキャリッジを往復運動
させて印字を行う記録装置は記録領域の両側にキャリッ
ジの加減速領域が設けられておりこの領域においては記
録ヘッドは非印字状態となる。本発明はこの加減速領域
にキャリッジが移行した時にインクジェット記録ヘッド
のすべての圧電素子に、先に説明したようなノズルより
インク滴が噴射しない程度の電圧による駆動を行い微小
振動を与えることによりノズル先端部にインクを供給し
て先端部の濡れを均一に保たせるものである。この微小
振動によりインクジェット記録ヘッドのノズル先端部は
一行ごとにインク供給が行われ各ノズルの駆動履歴に係
わらずすべてのノズルの濡れ状態を均一に保つことが可
能となるわけである。なお−行の印字は極めて短時間で
行われノズル先端部のインク粘度の変化は一行内では急
激には進まないため、−行ごとの微小振動にて十分な効
果が得られる。また微小振動はインク滴を噴射せずノズ
ル先端部を濡らす程度の駆動であるためいかなる位置で
行なってもプラテンや印字用紙を汚すこともない。In general, a recording apparatus that performs printing by reciprocating a carriage carrying a recording head has carriage acceleration/deceleration areas on both sides of the recording area, and the recording head is in a non-printing state in this area. According to the present invention, when the carriage moves into this acceleration/deceleration region, all the piezoelectric elements of the inkjet recording head are driven with a voltage that does not cause ink droplets to be ejected from the nozzles as described above, thereby giving microvibrations to the nozzles. Ink is supplied to the tip to keep the tip uniformly wet. Due to this minute vibration, ink is supplied to the tips of the nozzles of the inkjet recording head line by line, making it possible to maintain a uniform wet state of all nozzles regardless of the driving history of each nozzle. It should be noted that since printing of a - line is performed in an extremely short time and the change in ink viscosity at the nozzle tip does not occur rapidly within one line, a sufficient effect can be obtained with minute vibrations for each - line. Further, since the minute vibration is driven only to wet the tip of the nozzle without ejecting ink droplets, it will not stain the platen or printing paper no matter where it is performed.
本実施例においては２つの駆動電源部用いて駆動電圧を
切り替えて微小振動を実現したが単一電源にて出力電圧
を切り替える構成にすることも可能である。In this embodiment, minute vibrations were realized by switching the drive voltage using two drive power supply units, but it is also possible to adopt a configuration in which the output voltage is switched using a single power supply.
次に本発明の別の実施例を説明する。本実施例において
は第６図に示される従来の駆動回路にて微小振動が可能
となる。第８図にタイミングチャート及び駆動電圧波形
を示す。第８図（ａ）は放電信号、（ｂ）は充電信号、
（ｃ）は駆動電圧波形である。第８図（ａ）の放電信号
のパルス幅Ｔ′は第７図（ａ）の放電信号Ｔ１に比べ短
く設定されている。第８図（ａ）の信号を第６図の端子
ａ １ ” ａ ｎに加え、第８図（ｂ）の信号を第６
図の端子すに加えた時の圧電素子の駆動電圧波形を第８
図（Ｃ）に示す。各圧電素子は待機状態においてはほぼ
ｖＨに充電されており放電信号が加えられるとそれぞれ
抵抗３−１〜３−Ｎを介して圧電素子の容量と抵抗によ
り決る時定数に従って放電が行われる。しかし放電信号
のパルス幅が短く設定されているので放電は途中で打ち
切られ続いて充電が行われるため駆動電圧波形は第８図
（Ｃ）に示されるように実質的に駆動電圧が小さくなり
（第８図に示されるＶ２）微小振動が可能となる。この
微小振動動作を前述の実施例と同様に非印字領域にて行
うことによりノズルよりインク滴が噴射しない程度の電
圧による駆動が実現できるわけである。Next, another embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, minute vibrations are possible using the conventional drive circuit shown in FIG. FIG. 8 shows a timing chart and drive voltage waveforms. FIG. 8(a) is a discharge signal, (b) is a charge signal,
(c) is a drive voltage waveform. The pulse width T' of the discharge signal in FIG. 8(a) is set shorter than the discharge signal T1 in FIG. 7(a). The signal in Fig. 8(a) is applied to the terminal a 1 '' a n in Fig. 6, and the signal in Fig. 8(b) is applied to the
The driving voltage waveform of the piezoelectric element when applied to the terminal shown in the figure is the 8th
Shown in Figure (C). Each piezoelectric element is charged to approximately vH in a standby state, and when a discharge signal is applied, the piezoelectric element is discharged via the respective resistors 3-1 to 3-N according to a time constant determined by the capacitance and resistance of the piezoelectric element. However, since the pulse width of the discharge signal is set short, discharging is interrupted midway and charging continues, resulting in the drive voltage waveform becoming substantially smaller as shown in Figure 8 (C). V2) Microscopic vibrations shown in FIG. 8 are possible. By performing this minute vibration operation in the non-printing area as in the previous embodiment, it is possible to realize driving with a voltage that does not cause ink droplets to be ejected from the nozzle.
以上のように本発明によれば、簡単な構成により圧電素
子の微小振動が実現でき、これによりノズル先端部を常
に均一な状態に保てるため安定なインク滴の噴射特性が
得られ印字品質の高いインクジェット記録装置を提供で
きる。As described above, according to the present invention, micro-vibration of the piezoelectric element can be realized with a simple configuration, and as a result, the tip of the nozzle can always be kept in a uniform state, resulting in stable ink droplet ejection characteristics and high printing quality. An inkjet recording device can be provided.
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図はイン
クジェット記録ヘッドの一構造例を示す断面図、第３図
はインクジェット記録ヘッドの一駆動方式を示す回路図
、第４図はインクジェット記録ヘッドの駆動タイミング
チャートと駆動電圧波形を示す図、第５図はマルチノズ
ル・オンデマンド型インクジェット記録装置の一構造例
を示す図、第６図はマルチノズル・オンデマンド型イン
クジェット記録装置の駆動方式の従来例を示す回路図、
第７図は本発明の一実施例の駆動タイミングチャート及
び駆動電圧波形を示す図、第８図は本発明の別の実施例
の駆動タイミングチャート及び駆動電圧波形を示す図。
１．１−１．１−２．１−ｎ・・・ダイオード２．２−
１．２−２．２−ｎ・・・抵抗素子３．３−１．３−２
．３−ｎ・・・抵抗素子４．４−１．４−２．４−ｎ・
・・圧電素子５．５−１．５−２．５−ｎ・・・トラン
ジスタ６．６−１．６−２・・・トランジスタ ７．７
−１．７−２・・・トランジスタ ８．８−１．８−
２・・・駆動電源部 ９・・・インクジェット記録ヘッ
ド １０・・・加圧室 １１．１１−１．１１−ｎ・
・・ノズル １２・・・振動板 １３・・・インク室
以上FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an example of the structure of an inkjet recording head, FIG. 3 is a circuit diagram showing one driving method of the inkjet recording head, and FIG. 4 is a diagram showing a drive timing chart and drive voltage waveform of an inkjet recording head, FIG. 5 is a diagram showing an example of a structure of a multi-nozzle on-demand type inkjet recording device, and FIG. 6 is a diagram showing a multi-nozzle on-demand type inkjet recording device. A circuit diagram showing a conventional example of the drive method of
FIG. 7 is a diagram showing a drive timing chart and drive voltage waveform of one embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing a drive timing chart and drive voltage waveform of another embodiment of the present invention. 1.1-1.1-2.1-n...Diode 2.2-
1.2-2.2-n...Resistance element 3.3-1.3-2
．． 3-n...Resistance element 4.4-1.4-2.4-n.
...Piezoelectric element 5.5-1.5-2.5-n...Transistor 6.6-1.6-2...Transistor 7.7
-1.7-2...Transistor 8.8-1.8-
2... Drive power supply unit 9... Inkjet recording head 10... Pressure chamber 11.11-1.11-n.
... Nozzle 12 ... Vibration plate 13 ... Ink chamber and above
Claims (1)
電素子に駆動パルスを印加して前記ノズルよりインク滴
を噴射するオンデマンド型のインクジェット記録ヘッド
を搭載したキャリッジを往復運動させて記録を行うイン
クジェット記録装置において、前記キャリッジが記録領
域外にある時に前記圧電素子を、前記ノズルよりインク
滴が噴射しない程度の大きさの電圧により一定周期で常
に駆動することを特徴とするインクジェット記録装置。Recording is performed by reciprocating a carriage equipped with an on-demand inkjet recording head that has multiple nozzles and sprays ink droplets from the nozzles by applying a drive pulse to a piezoelectric element installed on a wall of a part of the ink chamber. In the inkjet recording apparatus, the piezoelectric element is always driven at a constant cycle with a voltage of such a magnitude that no ink droplets are ejected from the nozzle when the carriage is outside the recording area. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33060689A JPH03190747A (en) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | Ink jet recording apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33060689A JPH03190747A (en) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | Ink jet recording apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03190747A true JPH03190747A (en) | 1991-08-20 |
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ID=18234539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33060689A Pending JPH03190747A (en) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | Ink jet recording apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03190747A (en) |
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