JPH08187847A - Driving circuit for ink jet head - Google Patents

Driving circuit for ink jet head

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JPH08187847A
JPH08187847A JP7002834A JP283495A JPH08187847A JP H08187847 A JPH08187847 A JP H08187847A JP 7002834 A JP7002834 A JP 7002834A JP 283495 A JP283495 A JP 283495A JP H08187847 A JPH08187847 A JP H08187847A
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supply voltage
waveform
ink
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智昭 中野
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哲郎 廣田
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Abstract

PURPOSE: To attempt improvement of discharge efficiency of an ink jet head and its frequency responsiveness by a method wherein driving voltage having a waveform which satisfies a specific formula in pressurizing ink and in reduced pressure of the ink, is generated. CONSTITUTION: Where variation rate in time of charging voltage of a piezoelectric element in pressurizing ink is (α) for the driving voltage Vp, maximum value of the variation rate in time (α) during the charging period tr is (αm), its minimum value is (αn), and a risen content in voltage of the driving voltage risen during charging period α=αm is taken as Vαm, the relation between (αm) and (αn) satisfies αn>=(1/8)*αm or the relation between Vαm and Vp satisfies Vαm>=(1/2)*Vp. Besides, where variation rate in time of discharge voltage of the piezoelectric element in reduced pressure of ink is taken as -β, and during discharged period (tf) when the discharged period is taken as (tf), variation rate in time just before end time of discharge is taken as (-βk), and discharge time resulting in β<(Vp/tb) is taken as tbβ, the relation between Vp/tf, βk, and β1 satisfies the formula β1>(Vp/tf)>βk.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッド
の駆動回路に関し、特にドロップオンデマンド(DO
D)型インクジェットヘッドの駆動回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive circuit for an inkjet head, and more particularly to a drop-on-demand (DO)
The present invention relates to a drive circuit for a D) type inkjet head.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェット記録方式としては、記録
信号が入力されたときにのみインクを吐出する所謂ドロ
ップオンデマンド(DOD)型方式が主流になってい
る。そして、DOD方式の中には、熱エネルギーによっ
てインク中に発生するバブルを利用する所謂バブルジェ
ット方式(特公昭61−59913号等)と圧電素子を
用いるピエゾアクチュエータ方式(特公昭60−895
3号公報等)がある。
2. Description of the Related Art As an ink jet recording system, a so-called drop-on-demand (DOD) type system in which ink is ejected only when a recording signal is input is predominant. Among the DOD methods, there is a so-called bubble jet method (Japanese Patent Publication No. 61-59913, etc.) that utilizes bubbles generated in ink by thermal energy, and a piezo actuator method that uses a piezoelectric element (Japanese Patent Publication No. 60-895).
No. 3, etc.)

【0003】後者のピエゾアクチュエータ方式のインク
ジェットヘッドは、ノズルと、ノズルが連通する液室
と、液室を加圧するための圧電素子とを備え、この圧電
素子にパルス状の駆動電圧を印加することで圧電素子を
伸縮させることによって液室のインクを加圧してノズル
からインク滴を噴射させるものである。
The latter piezoelectric actuator type ink jet head is provided with a nozzle, a liquid chamber communicating with the nozzle, and a piezoelectric element for pressurizing the liquid chamber, and a pulsed drive voltage is applied to the piezoelectric element. By expanding and contracting the piezoelectric element, the ink in the liquid chamber is pressurized to eject ink droplets from the nozzle.

【0004】ところで、従来のインクジェットヘッドの
圧電素子に駆動電圧を印加する駆動回路としては、例え
ば図17(a)に示すように圧電素子に対して直線的に
パルスを立上げる台形状(又は三角形状)の波形を有す
る駆動電圧を生成出力するようにしたもの(特開昭59
−136266号公報参照)、あるいは同図(b)に示
すように圧電素子に対して滑らかに充電する時定数特性
を有する波形の駆動電圧を生成出力するようにしたもの
(特開昭51−104224号公報参照)等がある。
By the way, as a drive circuit for applying a drive voltage to a piezoelectric element of a conventional ink jet head, for example, as shown in FIG. 17A, a trapezoidal shape (or a triangular shape) in which a pulse is linearly raised with respect to the piezoelectric element. A drive voltage having a waveform of (shape) is generated and output (Japanese Patent Laid-Open No. 59-59135)
No. 136-266), or as shown in FIG. 2B, a driving voltage having a waveform having a time constant characteristic of smoothly charging the piezoelectric element is generated and output (Japanese Patent Laid-Open No. 51-104224). (See Japanese Patent Publication).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のインクジェットヘッドの駆動回路にあっては、
インク吐出効率と、周波数応答性を両立させることが困
難であるという課題がある。すなわち、先ず、図17
(a)に示す波形(以下「波形a」という。)、同図
(b)に示す波形(以下「波形b」という。)の駆動電
圧の立ち上げ部による高調波成分は図18に示すように
なる。
However, in the above-mentioned conventional ink jet head drive circuit,
There is a problem that it is difficult to achieve both ink ejection efficiency and frequency response. That is, first, as shown in FIG.
The harmonic components due to the rising portion of the drive voltage of the waveform shown in (a) (hereinafter referred to as "waveform a") and the waveform shown in (b) in the figure (hereinafter referred to as "waveform b") are as shown in FIG. become.

【0006】ここで、波形aは上述したように圧電素子
に対して直線的(定電流)に立上がるために、波形bに
比べて充電終了時の直前直後の変化が大きく、高調波成
分が大きくなる。このように、高調波成分が大きいと、
圧電素子の駆動時に発生した液室の圧力波がインク吐出
後も減衰せず、繰返し応答周波数を低下させる。一方、
波形bは、圧電素子に対して滑らかに充電されるので、
高調波成分は波形aよりも低く、高周波数駆動が可能で
ある。
Here, since the waveform a rises linearly (constant current) with respect to the piezoelectric element as described above, the change immediately before and after the end of charging is larger than that of the waveform b, and the harmonic component is large. growing. In this way, if the harmonic component is large,
The pressure wave of the liquid chamber generated when the piezoelectric element is driven is not attenuated even after the ink is ejected, and the response frequency is repeatedly lowered. on the other hand,
Since the waveform b is smoothly charged to the piezoelectric element,
The harmonic component is lower than that of the waveform a, and high frequency driving is possible.

【0007】また、波形a,bでの駆動電圧で駆動した
場合のインク滴速度Vjと吐出体積Mjの関係を図19
に示している。ここで、波形bは、波形aに比べて吐出
体積Mjは変わらないが、インク滴吐出速度Vjが約3
5%低下する。これは、インク滴速度Vjは駆動電圧V
pの立ち上げ時間trで発生する圧力の大きさで決まる
が、吐出体積Mjは駆動電圧Vpとパルス幅Pwに依存
することによる。
FIG. 19 shows the relationship between the ink drop velocity Vj and the ejection volume Mj when driven by the drive voltage having the waveforms a and b.
Is shown in. Here, the waveform b has the same ejection volume Mj as the waveform a, but the ink droplet ejection speed Vj is about 3.
5% lower. This is because the ink drop velocity Vj is the drive voltage V
The discharge volume Mj depends on the drive voltage Vp and the pulse width Pw, which is determined by the magnitude of the pressure generated at the rising time tr of p.

【0008】さらに、波形a,bの立下がりとインク滴
吐出の様子を図20に示している。波形aの場合には、
同図(c)に示すように立下がり開始直後は波形bより
も傾きが鈍るために、液室に発生する負圧が小さくな
り、同図(a)に示すようにインク滴吐出後の不要な滴
S(サテライト)が発生する。また、波形bの場合に
は、不要サテライトが発生しない程度に負圧が発生し、
その後は圧力波が残留しないように徐々に時間の経過と
共に立ち下がる。
Further, FIG. 20 shows how the waveforms a and b fall and the ink droplets are ejected. For waveform a,
As shown in FIG. 7C, the negative pressure generated in the liquid chamber becomes small because the slope is less steep than the waveform b immediately after the start of the fall, and as shown in FIG. A large drop S (satellite) is generated. In the case of the waveform b, negative pressure is generated to the extent that unnecessary satellites are not generated,
After that, it gradually falls with the passage of time so that the pressure wave does not remain.

【0009】このように、波形aの駆動電圧はインク滴
吐出速度Vjは良いが、充電終了の直前直後、又は放電
開始の直前直後に波形が直線的に変化することから、高
調波成分を多く含み、インク吐出後の不要な残留圧力波
を増大させてしまうため、周波数応答性が劣化し、高周
波駆動には適していない。他方、波形bの駆動電圧は高
周波駆動には適しているが、インク吐出速度Vjが充分
でない。
As described above, the driving voltage of the waveform a has a good ink droplet ejection speed Vj, but since the waveform changes linearly immediately before and after the end of charging or immediately before and after the start of discharging, many harmonic components are contained. In addition, since the unnecessary residual pressure wave after ink ejection is increased, the frequency response is deteriorated and it is not suitable for high frequency driving. On the other hand, the drive voltage of the waveform b is suitable for high frequency drive, but the ink ejection speed Vj is not sufficient.

【0010】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、インクジェットヘッドの吐出効率及び周波数応
答性を向上する駆動回路を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a drive circuit which improves the ejection efficiency and frequency response of an ink jet head.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1のインクジェットヘッドの駆動回路は、複
数のノズルと、各ノズルが連通する複数の液室と、各液
室を加圧するための複数の圧電素子とを備え、この圧電
素子に駆動電圧を印加することで前記液室のインクを加
圧して前記ノズルからインク滴を噴射させるインクジェ
ットヘッドにおいて、前記圧電素子の駆動電圧をVpと
し、この駆動電圧Vpに対して、インク加圧時における
前記圧電素子の充電電圧の時間変化率(ΔVp/Δt)
をαとし、充電期間をtrとしたときの充電期間tr中
の前記時間変化率αの最大値をαm、最小値をαn、α
=αmの充電期間に上昇する前記駆動電圧の電圧上昇分
をVαmとするとき、αmとαnとの関係が数式1を充
足するか、またはVαmとVpとの関係が数式2を充足
し、インク減圧時における前記圧電素子の放電電圧の時
間変化率(ΔVp/Δt)を−βとし、放電期間をtf
としたときの放電期間tf中、放電開始直後の時間変化
率を−β1、放電終了時間直前の時間変化率を−βk、
β<(Vp/tf)となる放電時間をtfβとすると
き、Vp/tfとβk及びβ1の関係が数式3を充足
し、かつ、tfβとtfとの関係が数式4を充足する波
形を有する前記駆動電圧を生成する波形生成手段を備え
た。
In order to solve the above problems, an ink jet head drive circuit according to a first aspect of the present invention pressurizes a plurality of nozzles, a plurality of liquid chambers communicating with each nozzle, and each liquid chamber. A plurality of piezoelectric elements for applying the driving voltage to the piezoelectric elements to press the ink in the liquid chamber to eject ink droplets from the nozzles. With respect to this drive voltage Vp, the rate of change in the charging voltage of the piezoelectric element during pressurization of ink (ΔVp / Δt)
Is α and the charging period is tr, the maximum value of the time change rate α during the charging period tr is αm, and the minimum value is αn, α.
= Vm, the relationship between αm and αn satisfies Formula 1, or the relationship between Vαm and Vp satisfies Formula 2, The time change rate (ΔVp / Δt) of the discharge voltage of the piezoelectric element during depressurization is set to −β, and the discharge period is tf.
, The time change rate immediately after the start of discharge is -β1, the time change rate immediately before the discharge end time is -βk,
When the discharge time for β <(Vp / tf) is tfβ, the relationship between Vp / tf and βk and β1 satisfies the formula 3, and the relationship between tfβ and tf has a waveform satisfying the formula 4. A waveform generating means for generating the drive voltage is provided.

【0012】[0012]

【数5】 αn≧(1/8)*αm ……(1)[Formula 5] αn ≧ (1/8) * αm (1)

【0013】[0013]

【数6】 Vαm≧(1/2)*Vp ……(2)[Equation 6] Vαm ≧ (1/2) * Vp …… (2)

【0014】[0014]

【数7】 β1>(Vp/tf)>βk ……(3)[Formula 7] β1> (Vp / tf)> βk (3)

【0015】[0015]

【数8】 tfβ≧(1/2)*tf ……(4)[Formula 8] tfβ ≧ (1/2) * tf (4)

【0016】請求項2のインクジェットヘッドの駆動回
路は、上記請求項1に記載のインクジェットヘッドの駆
動回路において、電源電圧をVsとするとき、駆動電圧
Vpと電源電圧Vsとの関係が、VpがVsの9/10
以下である構成とした。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a drive circuit for an ink jet head according to the first aspect, wherein when the power supply voltage is Vs, the relationship between the drive voltage Vp and the power supply voltage Vs is Vp. 9/10 of Vs
The configuration is as follows.

【0017】請求項3のインクジェットヘッドの駆動回
路は、上記請求項1又は2のインクジェットヘッドの回
路において、前記波形成生成手段が第1の前記電源電圧
Vsとこの第1の電源電圧Vsより低い第2の電源電圧
Vpdに基づいて前記駆動電圧を生成する構成とした。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an ink jet head drive circuit according to the first or second aspect of the present invention, in which the wave forming means is lower than the first power supply voltage Vs and the first power supply voltage Vs. The drive voltage is generated based on the second power supply voltage Vpd.

【0018】請求項4のインクジェットヘッドの駆動回
路は、上記請求項3に記載のインクジェットヘッドの駆
動回路において、前記第1の電源電圧Vsを抵抗比分圧
して前記第2の電源電圧Vpdを生成する手段を設け
た。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an ink jet head drive circuit according to the third aspect, wherein the first power supply voltage Vs is resistance-ratio-divided to generate the second power supply voltage Vpd. Means were provided.

【0019】請求項5のインクジェットヘッドは、上記
請求項3に記載のインクジェットヘッドの駆動回路にお
いて、前記第1の電源電圧Vsから前記第2の電源電圧
Vpdを生成するツェナダイオードを設けた。
According to a fifth aspect of the present invention, in the ink jet head drive circuit according to the third aspect, a zener diode for generating the second power supply voltage Vpd from the first power supply voltage Vs is provided.

【0020】請求項6のインクジェットヘッドの駆動回
路は、上記請求項1乃至5のいずれかのインクジェット
ヘッドの駆動回路において、前記駆動電圧を前記複数の
圧電素子の+側の共通に接続した共通電極を介して前記
複数の圧電素子に印加する構成とした。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a drive circuit for an ink jet head according to any one of the first to fifth aspects, wherein the drive voltage is commonly connected to the + side of the plurality of piezoelectric elements. It is configured to be applied to the plurality of piezoelectric elements via the.

【0021】[0021]

【作用】請求項1のインクジェットヘッドの駆動回路
は、インク加圧時において前記数式1又は2を満足する
ことによって、波形の立ち上げ部で発生する高調波成分
が小さく周波数応答性が向上し、インク減圧時において
前記数式3及び4を満足することによって、不要なサテ
ライトを防止できると共に、インク吐出速度Vjの低下
も少なく、インク吐出効率が向上する。
In the ink jet head drive circuit according to the first aspect of the present invention, by satisfying the equation (1) or (2) at the time of pressurizing the ink, the harmonic component generated at the rising portion of the waveform is small and the frequency response is improved, By satisfying the equations 3 and 4 when the ink is depressurized, unnecessary satellites can be prevented, the ink ejection speed Vj is less decreased, and the ink ejection efficiency is improved.

【0022】請求項2のインクジェットヘッドの駆動回
路は、上記請求項1に記載のインクジェットヘッドの駆
動回路において駆動電圧Vpと電源電圧Vsとの関係
が、VpがVsの9/10以下である構成としたので、
請求項1の駆動波形を容易に得ることができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a drive circuit for an inkjet head according to the first aspect, wherein the drive voltage Vp and the power supply voltage Vs have a relationship that Vp is 9/10 or less of Vs. Because,
The drive waveform of claim 1 can be easily obtained.

【0023】請求項3のインクジェットヘッドの駆動回
路は、上記請求項1又は2のインクジェットヘッドの駆
動回路において、波形生成手段が第1の電源電圧Vsと
この第1の電源電圧Vsより低い第2の電源電圧Vpd
に基づいて駆動電圧を生成する構成としたので、精度の
高い駆動波形を得ることができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an ink jet head drive circuit according to the first or second aspect, wherein the waveform generating means has a first power supply voltage Vs and a second power supply voltage lower than the first power supply voltage Vs. Power supply voltage Vpd
Since the drive voltage is generated based on the above, it is possible to obtain a highly accurate drive waveform.

【0024】請求項4のインクジェットヘッドの駆動回
路は、上記請求項3に記載のインクジェットヘッドの駆
動回路において、第1の電源電圧Vsを抵抗比分圧して
第2の電源電圧Vpdを生成する手段を設けたので、低
コストでヘッド特性のバラツキ補正などの駆動電圧の制
御が容易になる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an ink jet head drive circuit according to the third aspect, wherein the first head power source voltage Vs is resistance-ratio-divided to generate the second power source voltage Vpd. Since it is provided, it is possible to easily control the drive voltage such as correction of variations in head characteristics at low cost.

【0025】請求項5のインクジェットヘッドの駆動回
路は、上記請求項3に記載のインクジェットヘッドの駆
動回路において、第1の電源電圧Vsから第2の電源電
圧Vpdを生成するツェナダイオードを設けたので、低
コスト、省スペースで実装することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an ink jet head drive circuit according to the third aspect, wherein a zener diode for generating the second power supply voltage Vpd from the first power supply voltage Vs is provided. It can be implemented at low cost and in a small space.

【0026】請求項6のインクジェットヘッドの駆動回
路は、上記請求項1乃至5のいずれかのインクジェット
ヘッドの駆動回路において、駆動電圧を複数の圧電素子
の+側の共通に接続した共通電極を介して複数の圧電素
子に印加する構成としたので、ヘッドの小型化、低コス
ト化を図れ、プリンタ本体との信号線本数を大幅に減少
できる。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an ink jet head drive circuit according to any one of the first to fifth aspect of the present invention, wherein a drive voltage is applied via a common electrode commonly connected to the + side of the plurality of piezoelectric elements. Since it is configured to apply the voltage to a plurality of piezoelectric elements, the head can be downsized and the cost can be reduced, and the number of signal lines with the printer body can be significantly reduced.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。図1は本発明の一実施例を示すブロック図、
図2は図1のインクジェットヘッドの液室ユニットを除
いた平面図、図3は図2のA−A線に沿う液室ユニット
を含む断面図、図4は図2のB−B線に沿う図3と同様
な断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention,
2 is a plan view of the inkjet head of FIG. 1 excluding the liquid chamber unit, FIG. 3 is a cross-sectional view including the liquid chamber unit taken along the line AA of FIG. 2, and FIG. 4 is taken along the line BB of FIG. FIG. 4 is a sectional view similar to FIG. 3.

【0028】このインクジェットヘッドの駆動回路は、
方形状パルスからインク加圧時において前記数式1又は
2を満足し、インク減圧時において前記数式3及び4を
満足する電圧波形を生成する波形生成手段Aと、この波
形生成手段Aの出力をインクジェットヘッドHの複数の
圧電素子P,P…に出力する低インピーダンス手段Bと
からなり、インクジェットヘッドHの圧電素子P,P…
には駆動する圧電素子Pを選択する選択手段Cからの信
号が与えられる。
The drive circuit of this ink jet head is
A waveform generation unit A that generates a voltage waveform that satisfies the above-described formula 1 or 2 when the ink is pressurized from the rectangular pulse and that satisfies the above-described formulas 3 and 4 when the ink is depressurized, and the output of the waveform generation unit A is inkjet. The low impedance means B for outputting to the plurality of piezoelectric elements P, P ... Of the head H, and the piezoelectric elements P, P.
Is supplied with a signal from the selection means C for selecting the piezoelectric element P to be driven.

【0029】波形生成手段Aは、ROM、D/Aコンバ
ータ又は他のパルス発生回路と微積分回路、クリップ回
路、クランプ回路などの波形変形回路で構成できる。低
インピーダンス手段Bは、バッファアンプ、SEPP
(Single Ended Push Pull)等で構成される低
インピーダンス増幅器からなる。選択手段Cは、シフト
レジスタ回路、ラッチ回路及びインクジェットヘッドH
の各圧電素子P(チャンネル、なお、チャンネルとは、
ノズル、加圧液室及び圧電素子からなる部分の意味で用
いる。)に対応したトタンジスタとダイドードアレイか
らなる。なお、低インピーダンス回路を用いることで駆
動電圧波形の出力は圧電素子に対して低インピーダンス
出力となり、圧電素子のバラツキや駆動チャンネル数に
よって波形が歪むことがない。
The waveform generating means A can be composed of a ROM, a D / A converter or another pulse generating circuit and a waveform modifying circuit such as a calculus integrating circuit, a clipping circuit, a clamp circuit and the like. The low impedance means B is a buffer amplifier, SEPP
It is composed of a low impedance amplifier composed of (Single Ended Push Pull) or the like. The selection unit C includes a shift register circuit, a latch circuit, and an inkjet head H.
Each piezoelectric element P (channel, where a channel is
It is used to mean the part consisting of the nozzle, pressurized liquid chamber and piezoelectric element. ) Corresponding to the transistor and die dood array. By using a low impedance circuit, the output of the drive voltage waveform becomes a low impedance output to the piezoelectric element, and the waveform is not distorted due to variations in the piezoelectric element and the number of drive channels.

【0030】インクジェットヘッドは、アクチュエータ
ユニット1と、このアクチュエータユニット1上に接合
された液室ユニット2とからなる。アクチュエータユニ
ット1は、セラミック、ガラスエポキシ樹脂等からなる
基板3上に複数の積層型圧電素子を列状に配置(列設)
してなる2列の圧電素子列4,4及びこれら2列の圧電
素子列4,4の周囲を取り囲むフレーム部材5を接合剤
6によって接合している。圧電素子列4は、インクを液
滴化して飛翔させるための駆動パルスが与えられる複数
の圧電素子(これを「駆動部圧電素子」という。)7,
7…と、駆動部圧電素子7,7間に位置し、駆動パルス
が与えられずに単に液室ユニット固定部材となる複数の
圧電素子(これを「固定部圧電素子」という。)8,8
…とを交互に配置したバイピッチ構造としている。
The ink jet head comprises an actuator unit 1 and a liquid chamber unit 2 joined on the actuator unit 1. The actuator unit 1 has a plurality of laminated piezoelectric elements arranged in a row (arranged in rows) on a substrate 3 made of ceramic, glass epoxy resin, or the like.
The two rows of piezoelectric element rows 4 and 4 and the frame member 5 that surrounds these two rows of piezoelectric element rows 4 and 4 are joined by a bonding agent 6. The piezoelectric element array 4 is provided with a plurality of piezoelectric elements (hereinafter referred to as “driving portion piezoelectric elements”) 7, to which a drive pulse is applied to make the ink droplets and fly.
7 and the driving portion piezoelectric elements 7, 7 and a plurality of piezoelectric elements (which are referred to as “fixing portion piezoelectric elements”) 8 and 8 which are simply the liquid chamber unit fixing member without being given a drive pulse.
... and a bi-pitch structure in which are alternately arranged.

【0031】液室ユニット2は、ダイアフラム部11を
形成した振動板12上に、加圧液室、共通インク流路等
を形成する2枚の感光性樹脂フィルム(ドライフィルム
レジスト)20,21からなる液室流路形成部材13を
接着し、この液室流路形成部材13上に複数のノズル1
5を形成したノズルプレート16を接着してなる。これ
ら振動板12、液室流路形成部材13及びノズルプレー
ト16によって、圧電素子列4の各駆動部圧電素子7,
7…に対向するダイヤフラム部11を有するそれぞれ略
独立した複数の加圧液室17を形成すると共に、加圧液
室17の両側に流体抵抗部23,23を形成し、これら
流体抵抗部23,23の外側に共通液室24,24をそ
れぞれ形成している。
The liquid chamber unit 2 includes two photosensitive resin films (dry film resists) 20 and 21 that form a pressurized liquid chamber, a common ink flow path, etc. on a diaphragm 12 having a diaphragm portion 11 formed thereon. The liquid chamber flow path forming member 13 is adhered, and a plurality of nozzles 1 are formed on the liquid chamber flow path forming member 13.
The nozzle plate 16 formed with No. 5 is adhered. The vibrating plate 12, the liquid chamber flow path forming member 13, and the nozzle plate 16 are used to drive the respective piezoelectric elements 7 of the piezoelectric element array 4.
7, a plurality of substantially independent pressurizing liquid chambers 17 each having a diaphragm portion 11 are formed, and fluid resistance portions 23, 23 are formed on both sides of the pressurizing liquid chamber 17, respectively. Common liquid chambers 24, 24 are formed outside 23.

【0032】そして、アクチュエータユニット1の基板
3上には各圧電素子列4,4の内側にすべての圧電素子
P(駆動部圧電素子7及び固定部圧電素子8)の+側を
接続した共通電極パターン25を設けて、この共通電極
パターン25にプリンタ本体側の低インピーダンス手段
Bに接続(結線)して、駆動電圧を印加するようにして
いる。このようにすることで、プリンタ本体側との結線
数を著しく減少させることができる。
On the substrate 3 of the actuator unit 1, a common electrode in which the + side of all the piezoelectric elements P (driving section piezoelectric element 7 and fixed section piezoelectric element 8) is connected inside each of the piezoelectric element rows 4 and 4. A pattern 25 is provided, and the common electrode pattern 25 is connected (wired) to the low impedance means B on the printer body side to apply a drive voltage. By doing so, the number of connections with the printer body side can be significantly reduced.

【0033】また、各圧電素子列4,4の外側に各圧電
素子P毎に分割した選択電極パターン26を設けて、こ
の選択電極パターン26に選択手段Cからの信号を入力
することによって、駆動する圧電素子P(駆動部圧電素
子7のみ対象となる。)を選択するようにしている。こ
こで、前記選択手段Cを構成するシフトレジスタ回路、
ラッチ回路及び各チャンネルに対応したトランジスタと
ダイオードアレイは容易に1チップ化が可能であり、こ
のICチップをヘッド基板3の一部、側面、表面、裏面
等に取付けることができ、ヘッドの小型化、低コスト化
を図れる。このチップ化した選択手段Cの出力端子は選
択電極パターン26に接続し、入力信号(ラッチ、クロ
ック、イネーブル信号)系はプリンタ本体にFPCケー
ブルを介して接続する。なお、選択電極パターン26の
各選択電極とチップ化した選択手段Cの出力端子ピッチ
がほぼ一致する場合には、両者をワイヤボンディング、
バンプ(金、ハンダ等)などで直接接合することでき
る。
Further, by providing a selection electrode pattern 26 divided for each piezoelectric element P on the outside of each piezoelectric element array 4 and 4, and inputting a signal from the selection means C to this selection electrode pattern 26, driving is performed. The piezoelectric element P (only the driving portion piezoelectric element 7 is targeted) is selected. Here, a shift register circuit constituting the selecting means C,
The latch circuit and the transistor and diode array corresponding to each channel can be easily integrated into one chip, and this IC chip can be attached to a part, side surface, front surface, back surface, etc. of the head substrate 3 to reduce the size of the head. The cost can be reduced. The output terminal of the selection means C formed into a chip is connected to the selection electrode pattern 26, and the input signal (latch, clock, enable signal) system is connected to the printer main body through the FPC cable. If the selection electrode patterns 26 and the output terminal pitch of the selection means C formed into a chip substantially match each other, wire-bonding them
It can be directly joined by bumps (gold, solder, etc.).

【0034】そこで、インクジェットヘッドHの圧電素
子Pに印加する駆動電圧の波形について説明する。先
ず、図5に示すような波形(以下「本波形」という。)
の駆動電圧を圧電素子Pに印加して実験を行った。本波
形は、パルス幅Pwで、圧電素子の駆動電圧Vpに対し
て、インク加圧時(波形の立ち上げ部)における圧電素
子の充電電圧の時間変化率(ΔVp/Δt)をαとした
とき、充電期間tf中に3つの時間変化率(傾き)α
1,α2,α3を持ち、傾きαの最大値αm=α1、最
小値αn=α3である。また、傾きの最大値αmの充電
期間に上昇する電圧上昇分はVαmである。
The waveform of the drive voltage applied to the piezoelectric element P of the ink jet head H will be described. First, the waveform as shown in FIG. 5 (hereinafter referred to as “main waveform”).
An experiment was conducted by applying the driving voltage of No. 1 to the piezoelectric element P. This waveform has a pulse width Pw, and the time change rate (ΔVp / Δt) of the charging voltage of the piezoelectric element at the time of ink pressurization (the rising portion of the waveform) is α with respect to the drive voltage Vp of the piezoelectric element. , Three time change rates (slopes) α during the charging period tf
1, α2, α3, and the maximum value αm = α1 and the minimum value αn = α3 of the slope α. Further, the amount of voltage increase that rises during the charging period of the maximum value αm of the slope is Vαm.

【0035】ここで、Vαm=(1/2)*Vpの条件
の下で、傾きαの最小値αn(=α3)を最大値αm
(=α1)に対して変化させてインク滴吐出速度Vjの
変化を実験したところ、図6に示すように、最小値αn
が最小値αmの1/8より小さくなると、インク滴吐出
速度Vjが急激に低下した。
Here, under the condition of Vαm = (1/2) * Vp, the minimum value αn (= α3) of the slope α is changed to the maximum value αm.
When the change of the ink droplet ejection speed Vj was tested by changing it with respect to (= α1), as shown in FIG.
Is smaller than ⅛ of the minimum value αm, the ink droplet ejection speed Vj sharply decreases.

【0036】これより、インク加圧時(波形の立ち上げ
部)における圧電素子の充電期間trの時間変化率(Δ
Vp/Δt)、すなわち傾きαの最大値αmと最小値α
nとを、数式1の条件を満足するように設定すること
で、傾きαの最大値αm=最小値αnとする波形(リニ
アに立ち上がる波形)のインク滴吐出速度Vjに対して
その低下が少ない(30%以内)インク滴吐出速度Vj
が得られることが分る。
From the above, the rate of change (Δ in the charging period tr of the piezoelectric element during the pressurization of the ink (the rising portion of the waveform) (Δ
Vp / Δt), that is, the maximum value αm and the minimum value α of the slope α
By setting n and n so as to satisfy the condition of Expression 1, the drop is small with respect to the ink droplet ejection speed Vj of the waveform (linear rising waveform) with the maximum value αm of the inclination α = the minimum value αn. (Within 30%) Ink drop ejection speed Vj
It turns out that

【0037】[0037]

【数9】 αn≧(1/8)*αm ……(1)[Equation 9] αn ≧ (1/8) * αm (1)

【0038】また、傾きα≧(1/2)*αmの条件の
下で、傾きの最大値αmの充電時間に上昇する電圧分V
αmを駆動電圧Vpに対して変化させてインク滴吐出速
度Vjの変化を実験したところ、図7に示すように電圧
の上昇分Vαmが駆動電圧Vpの1/2より小さくなる
と、インク滴吐出速度Vjが急激に低下した。
Under the condition that the gradient α ≧ (1/2) * αm, the voltage component V that rises during the charging time of the maximum gradient value αm.
When αm is changed with respect to the drive voltage Vp, the change in the ink drop ejection speed Vj was tested. As shown in FIG. 7, when the voltage increase Vαm becomes less than 1/2 of the drive voltage Vp, the ink drop ejection speed is reduced. Vj dropped sharply.

【0039】これより、インク加圧時(波形の立ち上げ
部)における圧電素子の充電期間trの時間変化率(Δ
Vp/Δt)、すなわち傾きαが最大値αmの充電時間
に上昇する電圧分Vαmを、駆動電圧Vpに対して、数
式2の条件を満足するように設定することで、リニアに
立ち上がる波形のインク滴吐出速度Vjに対してその低
下が少ない(20%以内)インク滴吐出速度Vjが得ら
れることが分る。
As a result, the rate of change (Δ in the charging period tr of the piezoelectric element during the pressurization of the ink (the rising portion of the waveform) (Δ
Vp / Δt), that is, the voltage component Vαm for which the slope α rises during the charging time of the maximum value αm is set so as to satisfy the condition of Expression 2 with respect to the drive voltage Vp, so that the ink having a linearly rising waveform is obtained. It can be seen that the ink drop ejection speed Vj that is less than the drop ejection speed Vj (within 20%) is obtained.

【0040】[0040]

【数10】 Vαm≧(1/2)*Vp ……(2)[Formula 10] Vαm ≧ (1/2) * Vp …… (2)

【0041】したがって、インク加圧時において数式1
又は数式2の条件を満足することによって所望のインク
滴吐出速度Vjが得られ、しかも上記条件の傾きαを持
つ波形の立ち上げ部では発生する高調波成分も小さい。
Therefore, at the time of pressurizing the ink,
Alternatively, a desired ink droplet ejection velocity Vj can be obtained by satisfying the condition of Expression 2, and the harmonic component generated at the rising portion of the waveform having the slope α of the above condition is also small.

【0042】一方、本波形は、圧電素子の駆動電圧Vp
に対して、インク減圧時(波形の立ち下げ部)における
圧電素子の放電電圧の時間変化率(ΔVp/Δt)を−
βとしたとき、放電期間tf中3つの傾き(時間変化
率)−β1,−β2,−β3を持ち、放電開始直後の時
間変化率は−β1、放電終了時間直前の時間変化率−β
kは−β3である。
On the other hand, this waveform shows the drive voltage Vp of the piezoelectric element.
On the other hand, the time change rate (ΔVp / Δt) of the discharge voltage of the piezoelectric element at the time of ink pressure reduction (waveform falling portion) is −
Let β be three slopes (time change rates) −β1, −β2, −β3 during the discharge period tf, the time change rate immediately after the start of discharge is −β1, and the time change rate immediately before the discharge end time is −β.
k is -β3.

【0043】ここで、β<(Vp/tf)なる放電時間
をtfβとするとき、(Vp/tf)とβk(=β3)
及びβ1の関係は数式3を満足し、かつ、放電時間tf
βと放電期間tfとの関係は数式4を満足している。
Here, when the discharge time of β <(Vp / tf) is tfβ, (Vp / tf) and βk (= β3)
And β1 satisfy Expression 3, and the discharge time tf
The relationship between β and the discharge period tf satisfies Expression 4.

【0044】[0044]

【数11】 β1>(Vp/tf)>βk ……(3)[Formula 11] β1> (Vp / tf)> βk (3)

【0045】[0045]

【数12】 tfβ≧(1/2)*tf ……(4)[Equation 12] tfβ ≧ (1/2) * tf (4)

【0046】したがって、放電開始直後では、直線的に
放電させた場合よりも傾きβ1は大きくなり、液室に適
当な負圧が発生するので、インク滴吐出後の不要サテラ
イトを抑制できると共に、全放電時間tfの(1/2)
以上の時間は傾きβが小さい(tfβ≧(1/2)*t
f)ので、残留圧力波を効率的に低減することができ
る。tfβ<(1/2)*tfの場合には、残留圧力波
が減衰仕切れず、駆動周波数によっては不要サテライト
が発生してしまう。
Therefore, immediately after the start of discharge, the slope β1 becomes larger than that in the case of linear discharge, and an appropriate negative pressure is generated in the liquid chamber, so that unnecessary satellites after ink droplet ejection can be suppressed and at the same time, all (1/2) of discharge time tf
In the above time, the slope β is small (tfβ ≧ (1/2) * t
Because of f), the residual pressure wave can be efficiently reduced. When tfβ <(1/2) * tf, the residual pressure wave is not completely attenuated, and unnecessary satellites are generated depending on the driving frequency.

【0047】以上のように、インク加圧時(立ち上げ
部)で数式1又は数式2の条件を満足し、インク減圧時
(立ち下げ部)で数式3及び数式4の条件を満足する波
形を有する駆動電圧を圧電素子に印加することによっ
て、周波数応答性が向上して高周波駆動が可能になると
共に、インク吐出速度Vjの低下も少なく、両者を両立
させることが可能になる。
As described above, a waveform satisfying the conditions of the formulas 1 or 2 when the ink is pressurized (start-up part) and satisfying the conditions of the formulas 3 and 4 when the ink pressure is reduced (start-up part) is obtained. By applying the driving voltage that the piezoelectric element has to the piezoelectric element, the frequency response is improved and high frequency driving is possible, and the ink ejection speed Vj is not significantly reduced, and both can be achieved.

【0048】本波形と同様な条件を満足する他の波形を
図8、図9及び図10に示している。図8の波形は、立
ち上げ(充電)開始時に傾きの最大値αmを持ち、駆動
電圧Vp直前に傾きの最小値αnを有し、立ち下げ(放
電)は滑らかな曲線とするパルス幅Pwの波形である。
図9の波形は、立ち上げ(充電)開始時に傾きの最大値
αmを持ち、駆動電圧Vp直前に傾きの最小値αnを有
し、立ち下げ(放電)は滑らかな曲線とする立ち上げ後
直ちに立ち下げを開始する波形である。図10の波形
は、立ち上げ後所定の時間経過後から傾きの最大値αm
を持ち、駆動電圧Vp直前に傾きの最小値αnを有し、
立ち下げ(放電)は滑らかな曲線とするパルス幅Pwの
波形である。
Other waveforms satisfying the same conditions as this waveform are shown in FIGS. 8, 9 and 10. The waveform of FIG. 8 has a maximum value αm of inclination at the start of rising (charging), a minimum value αn of inclination immediately before the drive voltage Vp, and a falling edge (discharge) has a pulse width Pw that is a smooth curve. It is a waveform.
The waveform in FIG. 9 has a maximum value of slope αm at the start of start-up (charging), a minimum value of slope αn immediately before the drive voltage Vp, and a smooth curve for start-up (discharge) immediately after start-up. This is the waveform that starts the fall. The waveform in FIG. 10 shows the maximum value αm of the slope after a lapse of a predetermined time after the start-up.
And has a minimum slope value αn immediately before the drive voltage Vp,
The fall (discharge) is a waveform with a pulse width Pw that is a smooth curve.

【0049】次に、図1に示す波形生成手段A及び低イ
ンピーダンス手段Bの具体的実施例について図11を参
照して説明する。この実施例は定電圧駆動回路であり、
上記の図8に示す波形の駆動電圧を生成出力する。
Next, specific examples of the waveform generating means A and the low impedance means B shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. This embodiment is a constant voltage drive circuit,
The drive voltage having the waveform shown in FIG. 8 is generated and output.

【0050】この定電圧駆動回路は、入力信号が与えら
れる入力端子INをバッファBを介してトランジスタT
r1のベースに、インバータIを介してトランジスタT
r2のベースにそれぞれ接続し、これらトランジスタT
r1のコレクタには第1の電源電圧Vsを給電し、トラ
ンジスタTr2のエミッタは接地している。
In this constant voltage drive circuit, an input terminal IN to which an input signal is given is connected to a transistor T via a buffer B.
The transistor T is connected to the base of r1 via the inverter I.
These transistors T are connected to the bases of r2 respectively.
The collector of r1 is supplied with the first power supply voltage Vs, and the emitter of the transistor Tr2 is grounded.

【0051】これらのトランジスタTr1のエミッタと
トランジスタTr2のコレクタとの間を、抵抗raとダ
イオードD1の直列回路と抵抗rbとダイオードD2の
直列回路との並列回路に接続し、これらダイオードD
1,D2間をa点に接続し、a点と接地間にコンデンサ
Ckを接続して、抵抗raとコンデンサCkで充電時の
時定数回路を、抵抗rbとコンデンサCkで放電時の時
定数回路を構成している。また、コンデンサCkと抵抗
ra及び抵抗rb間に接続されるa点をダイオードDk
を介して第2の電源電圧Vpd(Vpd<Vs)に接続
している。このダイオードDkがクリップ回路31とな
る。
Between the emitter of the transistor Tr1 and the collector of the transistor Tr2 is connected a parallel circuit of a series circuit of a resistor ra and a diode D1 and a series circuit of a resistor rb and a diode D2, and these diodes D1 and D2 are connected.
1 and D2 are connected to a point, a capacitor Ck is connected between the a point and the ground, and a time constant circuit for charging with a resistor ra and a capacitor Ck and a time constant circuit for discharging with a resistor rb and a capacitor Ck. Are configured. Further, the point a connected between the capacitor Ck and the resistors ra and rb is a diode Dk.
To the second power supply voltage Vpd (Vpd <Vs). This diode Dk becomes the clip circuit 31.

【0052】そして、a点をトランジスタTr3〜Tr
6からなる低インピーダンス回路の入力側であるトラン
ジスタTr3のベースとトランジスタTr4にベースと
の間に接続し、出力側となるトランジスタTr5のエミ
ッタとトランジスタTr6のコレクタとの間をヘッドH
の複数の圧電素子Pの共通端子COMに接続している。
The point a is set to the transistors Tr3 to Tr.
A low impedance circuit consisting of 6 is connected between the base of the transistor Tr3 on the input side and the base of the transistor Tr4, and the head H is connected between the emitter of the transistor Tr5 on the output side and the collector of the transistor Tr6.
Are connected to a common terminal COM of the plurality of piezoelectric elements P.

【0053】このように構成した定電圧駆動回路におい
ては、入力端子INにパルス状入力信号が入力される
と、バッファBを介してトランジスタTr1がオン状
態、インバータIを介してトランジスタTr2がオフ状
態になり、第1の電源電圧Vsによって図12に示すよ
うに抵抗raとコンデンサCkで決まる時定数でコンデ
ンサCkの充電が開始される。このとき、a点にはダイ
オードDk(降下電圧Vd)を介して第2の電源電圧V
pに接続されているため、同図に示すように、コンデン
サCkの充電電圧は第1の電源電圧Vsまで上がらず、
電圧Vp(Vp=Vpd−Vd)にクリップされ、この
電圧が駆動電圧Vpの最大値となる。
In the constant voltage drive circuit thus constructed, when a pulsed input signal is input to the input terminal IN, the transistor Tr1 is turned on via the buffer B and the transistor Tr2 is turned off via the inverter I. Then, the charging of the capacitor Ck is started by the first power supply voltage Vs with a time constant determined by the resistor ra and the capacitor Ck as shown in FIG. At this time, the second power supply voltage V is applied to the point a through the diode Dk (falling voltage Vd).
Since it is connected to p, the charging voltage of the capacitor Ck does not rise to the first power supply voltage Vs as shown in FIG.
It is clipped to the voltage Vp (Vp = Vpd−Vd), and this voltage becomes the maximum value of the drive voltage Vp.

【0054】また、入力端子INにパルス状入力信号が
入力されなくなると、バッファBを介してトランジスタ
Tr1がオフ状態、インバータIを介してトランジスタ
Tr2がオン状態になり、同図に示すように抵抗rbと
コンデンサCkで決まる時定数でコンデンサCkの放電
が行われる。
When the pulsed input signal is not input to the input terminal IN, the transistor Tr1 is turned off via the buffer B and the transistor Tr2 is turned on via the inverter I, so that the resistance as shown in FIG. The capacitor Ck is discharged with a time constant determined by rb and the capacitor Ck.

【0055】このようにして、同図に示すような前述し
た条件を満足する波形が生成されて、a点から低インピ
ーダンス回路を介してインクジェットヘッドHの複数の
圧電素子Pに印加される。そして、第1の電源電圧Vs
と第2の電源電圧Vpとに基づいて駆動電圧の波形を生
成することによって、容易に低コストで実装が可能にな
る。
In this way, a waveform satisfying the above-mentioned conditions as shown in the figure is generated and applied to the plurality of piezoelectric elements P of the ink jet head H from the point a through the low impedance circuit. Then, the first power supply voltage Vs
By generating the waveform of the drive voltage based on the second power supply voltage Vp and the second power supply voltage Vp, the mounting can be easily performed at low cost.

【0056】ところで、このときに生成される波形につ
いての第2の電源電圧Vpd、第1の電源電圧Vs、充
電時の傾き(時間変化率)αの関係を図13に示してい
る。ここで、第1の電源電圧Vsに対して第2の電源電
圧Vpdは可変電圧とすると、第2の電源電圧Vpdを
小さくするほど傾きαの最小値αnを急峻にすることが
できる。駆動電圧Vpが、Vp<0.9*Vsの関係、
より好適には、Vp≦0.7*Vsの関係を充足するよ
うに第2の電源電圧Vpdを設定する(Vs=一定)こ
とにより、αn>(1/8)*αm(αm=α1)とな
って、インク滴吐出速度Vjの低下は殆どなく、しか
も、高調波成分が低減できるので、高周波駆動が可能に
なる。
By the way, FIG. 13 shows the relationship between the second power supply voltage Vpd, the first power supply voltage Vs, and the slope (time change rate) α during charging regarding the waveform generated at this time. Here, if the second power supply voltage Vpd is a variable voltage with respect to the first power supply voltage Vs, the minimum value αn of the slope α can be made steeper as the second power supply voltage Vpd is made smaller. The drive voltage Vp is Vp <0.9 * Vs,
More preferably, by setting the second power supply voltage Vpd (Vs = constant) so as to satisfy the relationship of Vp ≦ 0.7 * Vs, αn> (1/8) * αm (αm = α1) As a result, the ink droplet ejection speed Vj hardly decreases, and the harmonic components can be reduced, so that high frequency driving becomes possible.

【0057】また、第2の電源電圧Vpdを一定にした
場合には、第1の電源電圧Vsを高くすることで、傾き
の最小値αnが大きくなり、傾きの最小値αnを傾きの
最大値αmに近づけることができ、インク吐出速度Vj
の効率を上げることができる。なお、第1の電源電圧V
s=第2の電源電圧Vpdとした場合には図12に破線
で示す波形(αn=0)になり、従来と同様にインク吐
出速度Vjが著しく低下することになる。
Further, when the second power supply voltage Vpd is kept constant, by increasing the first power supply voltage Vs, the minimum inclination value αn becomes large, and the minimum inclination value αn becomes the maximum inclination value. The ink ejection speed Vj
The efficiency of can be improved. The first power supply voltage V
When s = second power supply voltage Vpd, the waveform (αn = 0) shown by the broken line in FIG. 12 is obtained, and the ink ejection speed Vj is significantly reduced as in the conventional case.

【0058】次に、定電圧駆動回路の他の例について図
14乃至図16を参照して説明する。先ず、図14に示
す定電圧駆動回路は、抵抗r1,r2、可変抵抗r3と
ダイオードDk及び電流補償用の電界コンデンサCから
なるクリップ回路32を備えたものである。このクリッ
プ回路32においては、第1の電源電圧Vsを抵抗r1
と可変抵抗t3及び抵抗r2の直列回路とで抵抗比分圧
し、この分圧点bの電圧を第2の電源電圧Vpdとして
用いる。これにより、コンデンサCkは、Vp=Vs*
{(r2+r3)/(r1+r2+r3)}−Vdまで
充電されることになる。
Next, another example of the constant voltage drive circuit will be described with reference to FIGS. First, the constant voltage drive circuit shown in FIG. 14 includes a clip circuit 32 including resistors r1 and r2, a variable resistor r3, a diode Dk, and an electric field capacitor C for current compensation. In the clip circuit 32, the first power supply voltage Vs is applied to the resistor r1.
The resistance ratio is divided by the variable resistance t3 and the series circuit of the resistance r2, and the voltage at the voltage dividing point b is used as the second power supply voltage Vpd. As a result, the capacitor Ck has Vp = Vs *
It will be charged up to {(r2 + r3) / (r1 + r2 + r3)}-Vd.

【0059】このように、第1の電源電圧Vsから抵抗
比分圧によって第2の電源電圧Vpdを生成することに
よって、低コストでしかも温度補償やヘッド特性のバラ
ツキ補正などの駆動電圧制御を容易に行うことが可能に
なる。
As described above, by generating the second power supply voltage Vpd from the first power supply voltage Vs by dividing the resistance ratio, the drive voltage control such as temperature compensation and head characteristic variation correction can be easily performed at low cost. It will be possible to do.

【0060】図15に示す定電圧駆動回路は、上記クリ
ップ回路32で生成した第2の電源電圧Vpdを低イン
ピーダンス出力段の電源電圧として給電するようにした
ものである。このようにすれば、低インピーダンス回路
のトランジスタ損失が小さく抑えられるが、図14の定
電圧駆動回路の構成よりもクリップ回路32の電界コン
デンサCの容量が大きくなる。
The constant voltage drive circuit shown in FIG. 15 is configured so that the second power supply voltage Vpd generated by the clipping circuit 32 is supplied as the power supply voltage of the low impedance output stage. By doing so, the transistor loss of the low impedance circuit can be suppressed to a small value, but the capacitance of the electric field capacitor C of the clip circuit 32 becomes larger than that of the configuration of the constant voltage drive circuit of FIG.

【0061】図16に示す定電圧駆動回路は、ツェナダ
イオードZDとダイオードDkからなるクリップ回路3
3を備えたものである。この場合には、ツェナダイオー
ドZDのツェナ電圧Vzが第2の電源電圧Vpdとなる
(Vz=Vpd)となって圧電素子に印加する駆動電圧
Vpはツェナ電圧Vzで決まることになる。したがっ
て、ヘッド特性の電圧制御を行う場合には、ツェナ電圧
Vzが異なる複数のツェナダイオードを選択すればよ
い。
The constant voltage drive circuit shown in FIG. 16 includes a clipping circuit 3 including a Zener diode ZD and a diode Dk.
It is equipped with 3. In this case, the Zener voltage Vz of the Zener diode ZD becomes the second power supply voltage Vpd (Vz = Vpd), and the drive voltage Vp applied to the piezoelectric element is determined by the Zener voltage Vz. Therefore, when performing voltage control of the head characteristics, it is sufficient to select a plurality of Zener diodes having different Zener voltages Vz.

【0062】このように、第2の電源電圧Vpdを第1
の電源電圧Vsからツェナダイオードを用いて生成する
ことによって、低コストでしかも省スペースでの実装が
可能になる。
In this way, the second power supply voltage Vpd is set to the first
By using the Zener diode to generate the power supply voltage Vs from, the mounting at low cost and space can be realized.

【0063】なお、上記実施例ではノズルの開口方向を
圧電素子の変位方向と同軸上にしたサイドシュータ方式
のインクジェットヘッドに適用した例で説明したが、ノ
ズルの開口方向を圧電素子の変位方向と直交する方向に
したエッジシュータ方式のインクジェットヘッドにも適
用することができる。さらに上記実施例では駆動部圧電
素子と固定部圧電素子とを交互に配列したバイピッチ構
造としたが、すべての圧電素子を駆動部とするノーマル
ピッチ構造にすることもでき、上記実施例の説明中の固
定部圧電素子8も駆動部圧電素子7となる。
In the above-described embodiment, an example in which the nozzle opening direction is applied to a side shooter type ink jet head coaxial with the displacement direction of the piezoelectric element has been described, but the opening direction of the nozzle is the displacement direction of the piezoelectric element. The present invention can also be applied to an edge-shooter type inkjet head in a direction orthogonal to each other. Further, in the above embodiment, the bi-pitch structure in which the driving portion piezoelectric element and the fixed portion piezoelectric element are alternately arranged is used, but it is also possible to adopt the normal pitch structure in which all the piezoelectric elements are used as the driving portion. The fixed portion piezoelectric element 8 also becomes the drive portion piezoelectric element 7.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1のインク
ジェットヘッドの駆動回路によれば、インク加圧時にお
いて前記数式1又は2を満足し、インク減圧時において
前記数式3及び4を満足する波形を有する駆動電圧を生
成する波形生成手段を備えたので、周波数応答性が向上
して高周波駆動が可能になり、しかもインク吐出速度の
低下も少なく、インク吐出効率が向上する。
As described above, according to the ink jet head drive circuit of the first aspect of the invention, the equations (1) and (2) are satisfied when the ink is pressurized, and the equations (3) and (4) are satisfied when the ink is depressurized. Since the waveform generating means for generating a driving voltage having a waveform is provided, the frequency response is improved, high frequency driving is possible, and the ink ejection speed is less decreased and the ink ejection efficiency is improved.

【0065】請求項2のインクジェットヘッドの駆動回
路によれば、上記請求項1の駆動回路において駆動電圧
Vpと電源電圧Vsとの関係が、VpがVsの9/10
以下である構成としたので、請求項1の条件を満足する
駆動波形を容易に得ることができる。
According to the ink jet head drive circuit of the second aspect, in the drive circuit of the first aspect, the relationship between the drive voltage Vp and the power supply voltage Vs is 9/10 of Vs being Vs.
Since the configuration is as follows, it is possible to easily obtain a drive waveform that satisfies the condition of claim 1.

【0066】請求項3のインクジェットヘッドの駆動回
路によれば、上記請求項1又は2の駆動回路において、
波形生成手段が第1の電源電圧Vsとこの第1の電源電
圧Vsより低い第2の電源電圧Vpdに基づいて駆動電
圧を生成する構成としたので、精度の高い駆動波形を得
ることができる。
According to the drive circuit of the ink jet head of claim 3, in the drive circuit of claim 1 or 2,
Since the waveform generating means is configured to generate the drive voltage based on the first power supply voltage Vs and the second power supply voltage Vpd lower than the first power supply voltage Vs, a highly accurate drive waveform can be obtained.

【0067】請求項4のインクジェットヘッドの駆動回
路によれば、上記請求項3の駆動回路において、第1の
電源電圧Vsを抵抗比分圧して第2の電源電圧Vpdを
生成する手段を設けたので、低コストでヘッド特性のバ
ラツキ補正などの駆動電圧の制御が容易になる。
According to the ink jet head drive circuit of the fourth aspect, in the drive circuit of the third aspect, means for dividing the first power supply voltage Vs by the resistance ratio is provided to generate the second power supply voltage Vpd. In addition, it is easy to control the drive voltage such as correction of variations in head characteristics at low cost.

【0068】請求項5のインクジェットヘッドの駆動回
路によれ、上記請求項3の駆動回路において、第1の電
源電圧Vsから第2の電源電圧Vpdを生成するツェナ
ダイオードを設けたので、低コスト、省スペースで実装
することができる。
According to the ink jet head drive circuit of the fifth aspect, in the drive circuit of the third aspect, the Zener diode for generating the second power supply voltage Vpd from the first power supply voltage Vs is provided. It can be installed in a small space.

【0069】請求項6のインクジェットヘッドの駆動回
路によれば、上記請求項1乃至5のいずれかの駆動回路
において、駆動電圧を複数の圧電素子の+側び共通に接
続した共通電極を介して複数の圧電素子に印加する構成
としたので、ヘッドの小型化、低コスト化を図れ、プリ
ンタ本体との信号線本数を大幅に減少できる。
According to the drive circuit of the ink jet head of claim 6, in the drive circuit according to any one of claims 1 to 5, the drive voltage is supplied through the common electrode commonly connected to the + side of the plurality of piezoelectric elements. Since the voltage is applied to a plurality of piezoelectric elements, the size and cost of the head can be reduced, and the number of signal lines with the printer body can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1のインクジェットヘッドの液室ユニットを
除いた平面図
FIG. 2 is a plan view of the inkjet head of FIG. 1 excluding a liquid chamber unit.

【図3】図2のA−A線に沿う液室ユニットを含む断面
3 is a cross-sectional view including a liquid chamber unit taken along the line AA in FIG.

【図4】図2のB−B線に沿う図3と同様な断面図4 is a sectional view similar to FIG. 3 taken along the line BB of FIG.

【図5】本発明に係る駆動電圧波形の一例を示す波形図FIG. 5 is a waveform diagram showing an example of a drive voltage waveform according to the present invention.

【図6】図5の波形を用いたときの充電電圧の傾きとイ
ンク吐出速度との関係の一例を示す線図
6 is a diagram showing an example of the relationship between the slope of the charging voltage and the ink ejection speed when the waveform of FIG. 5 is used.

【図7】図5の波形を用いたときの充電電圧の傾きの最
大値の電圧上昇分とインク吐出速度との関係の一例を示
す線図
7 is a diagram showing an example of the relationship between the amount of voltage increase of the maximum value of the slope of the charging voltage and the ink ejection speed when the waveform of FIG. 5 is used.

【図8】本発明に係る駆動電圧波形の他の第1例を示す
波形図
FIG. 8 is a waveform diagram showing another first example of the drive voltage waveform according to the present invention.

【図9】本発明に係る駆動電圧波形の他の第2例を示す
波形図
FIG. 9 is a waveform diagram showing another second example of the drive voltage waveform according to the present invention.

【図10】本発明に係る駆動電圧波形の他の第3例を示
す波形図
FIG. 10 is a waveform chart showing another third example of the drive voltage waveform according to the present invention.

【図11】本発明に係る駆動回路の具体例を示す回路図FIG. 11 is a circuit diagram showing a specific example of a drive circuit according to the present invention.

【図12】図11の駆動回路の駆動波形を示す波形図FIG. 12 is a waveform diagram showing drive waveforms of the drive circuit of FIG.

【図13】図11の駆動回路の第2の電源電圧と傾きの
最小値との関係を示す線図
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the second power supply voltage and the minimum value of the slope of the drive circuit of FIG.

【図14】本発明に係る駆動回路の他の第1具体例を示
す回路図
FIG. 14 is a circuit diagram showing another first specific example of the drive circuit according to the present invention.

【図15】本発明に係る駆動回路の他の第2具体例を示
す回路図
FIG. 15 is a circuit diagram showing another second specific example of the drive circuit according to the present invention.

【図16】本発明に係る駆動回路の他の第3具体例を示
す回路図
FIG. 16 is a circuit diagram showing another third specific example of the drive circuit according to the present invention.

【図17】従来の駆動波形の異なる例を示す波形図FIG. 17 is a waveform diagram showing a different example of conventional drive waveforms.

【図18】図17の駆動波形に含まれる高調波成分を示
す線図
18 is a diagram showing harmonic components included in the drive waveform of FIG.

【図19】図17の駆動波形を用いた場合のインク滴吐
出速度、吐出体積の比較を示す線図
19 is a diagram showing a comparison of ink droplet ejection speed and ejection volume when the drive waveform of FIG. 17 is used.

【図20】図17の駆動波形を用いた場合のインク滴吐
出状態を示す説明図
20 is an explanatory diagram showing an ink droplet ejection state when the drive waveform of FIG. 17 is used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…アクチュエータユニット、2…液室ユニット、3…
基板、4…圧電素子列、5…フレーム部材、7…駆動部
圧電素子、8…固定部圧電素子、11…ダイアフラム
部、12…振動板、13…液室流路形成部材、15…ノ
ズル、16…ノズルプレート、17…加圧液室、25…
共通電極パターン、26…選択電極パターン、31〜3
3…クリップ回路、A…波形生成手段、B…低インピー
ダンス出力手段、C…選択手段、H…インクジェットヘ
ッド、P…圧電素子。
1 ... Actuator unit, 2 ... Liquid chamber unit, 3 ...
Substrate, 4 ... Piezoelectric element array, 5 ... Frame member, 7 ... Driving section piezoelectric element, 8 ... Fixed section piezoelectric element, 11 ... Diaphragm section, 12 ... Vibration plate, 13 ... Liquid chamber flow path forming member, 15 ... Nozzle, 16 ... Nozzle plate, 17 ... Pressurized liquid chamber, 25 ...
Common electrode pattern, 26 ... Selective electrode pattern, 31-3
3 ... Clip circuit, A ... Waveform generating means, B ... Low impedance output means, C ... Selection means, H ... Inkjet head, P ... Piezoelectric element.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のノズルと、各ノズルが連通する複
数の液室と、各液室を加圧するための複数の圧電素子と
を備え、この圧電素子に駆動電圧を印加することで前記
液室のインクを加圧して前記ノズルからインク滴を噴射
させるインクジェットヘッドにおいて、前記圧電素子の
駆動電圧をVpとし、 この駆動電圧Vpに対して、インク加圧時における前記
圧電素子の充電電圧の時間変化率(ΔVp/Δt)をα
とし、充電期間をtrとしたときの充電期間tr中の前
記時間変化率αの最大値をαm、最小値をαn、α=α
mの充電期間に上昇する前記駆動電圧の電圧上昇分をV
αmとするとき、αmとαnとの関係が数式1を充足す
るか、またはVαmとVpとの関係が数式2を充足し、 インク減圧時における前記圧電素子の放電電圧の時間変
化率(ΔVp/Δt)を−βとし、放電期間をtfとし
たときの放電期間tf中、放電開始直後の時間変化率を
−β1、放電終了時間直前の時間変化率を−βk、β<
(Vp/tf)となる放電時間をtfβとするとき、V
p/tfとβk及びβ1の関係が数式3を充足し、か
つ、tfβとtfとの関係が数式4を充足する波形を有
する前記駆動電圧を生成する波形生成手段を備えたこと
を特徴とするインクジェットヘッドの駆動回路。 【数1】 αn≧(1/8)*αm ……(1) 【数2】 Vαm≧(1/2)*Vp ……(2) 【数3】 β1>(Vp/tf)>βk ……(3) 【数4】 tfβ≧(1/2)*tf ……(4)
1. A plurality of nozzles, a plurality of liquid chambers communicating with each nozzle, and a plurality of piezoelectric elements for pressurizing the respective liquid chambers are provided, and by applying a drive voltage to the piezoelectric elements, the liquid In an ink jet head that pressurizes ink in a chamber to eject ink droplets from the nozzles, the driving voltage of the piezoelectric element is Vp, and the charging voltage time of the piezoelectric element at the time of pressurizing ink with respect to this driving voltage Vp Change rate (ΔVp / Δt) is α
When the charging period is tr, the maximum value of the time change rate α during the charging period tr is αm, the minimum value is αn, and α = α
The voltage increase of the drive voltage that rises during the charging period of m is V
When αm, the relationship between αm and αn satisfies Expression 1, or the relationship between Vαm and Vp satisfies Expression 2, and the time change rate of the discharge voltage of the piezoelectric element (ΔVp / Δt) is −β and the discharge period is tf, during the discharge period tf, the time change rate immediately after the start of discharge is −β1, the time change rate immediately before the discharge end time is −βk, β <.
When the discharge time to be (Vp / tf) is tfβ, V
p / tf and βk and β1 satisfy the formula 3, and tfβ and tf satisfy the formula 4 by providing the waveform generating means for generating the drive voltage having the waveform. Inkjet head drive circuit. [Formula 1] αn ≧ (1/8) * αm (1) [Formula 2] Vαm ≧ (1/2) * Vp (2) [Formula 3] β1> (Vp / tf)> βk (3) [Equation 4] tfβ ≧ (1/2) * tf (4)
【請求項2】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
の駆動回路において、電源電圧をVsとするとき、駆動
電圧Vpと電源電圧Vsとの関係が、VpがVsの9/
10以下であることを特徴とするインクジェットヘッド
の駆動方法。
2. The ink jet head drive circuit according to claim 1, wherein when the power supply voltage is Vs, the relationship between the drive voltage Vp and the power supply voltage Vs is 9 / where Vp is Vs.
A method of driving an inkjet head, which is 10 or less.
【請求項3】 請求項1又は2に記載のインクジェット
ヘッドの回路において、前記波形生成手段が第1の前記
電源電圧Vsとこの第1の電源電圧Vsより低い第2の
電源電圧Vpdとに基づいて前記駆動電圧を生成するこ
とを特徴とするインクジェットヘッドの駆動回路。
3. The circuit of the inkjet head according to claim 1, wherein the waveform generation means is based on a first power supply voltage Vs and a second power supply voltage Vpd lower than the first power supply voltage Vs. A driving circuit for an inkjet head, wherein the driving voltage is generated by the driving circuit.
【請求項4】 請求項3に記載のインクジェットヘッド
の駆動回路において、前記第1の電源電圧Vsを抵抗比
分圧して前記第2の電源電圧Vpdを生成する手段を設
けたことを特徴とするインクジェットヘッドの駆動回
路。
4. The ink jet head drive circuit according to claim 3, further comprising means for generating the second power supply voltage Vpd by dividing the first power supply voltage Vs by a resistance ratio. Head drive circuit.
【請求項5】 請求項3に記載のインクジェットヘッド
の駆動回路において、前記第1の電源電圧Vsから前記
第2の電源電圧Vpdを生成するツェナダイオードを設
けたことを特徴とするインクジェットヘッドの駆動回
路。
5. The ink jet head drive circuit according to claim 3, further comprising a Zener diode that generates the second power supply voltage Vpd from the first power supply voltage Vs. circuit.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかのインクジェ
ットヘッドの駆動回路において、前記駆動電圧を前記複
数の圧電素子の+側に共通に接続した共通電極を介して
前記複数の圧電素子に印加することを特徴とするインク
ジェットヘッドの駆動回路。
6. The drive circuit for an inkjet head according to claim 1, wherein the drive voltage is applied to the plurality of piezoelectric elements via a common electrode commonly connected to the + side of the plurality of piezoelectric elements. A drive circuit for an inkjet head, characterized in that
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