JPH09226116A - Ink jet recording apparatus - Google Patents

Ink jet recording apparatus

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JPH09226116A
JPH09226116A JP3525096A JP3525096A JPH09226116A JP H09226116 A JPH09226116 A JP H09226116A JP 3525096 A JP3525096 A JP 3525096A JP 3525096 A JP3525096 A JP 3525096A JP H09226116 A JPH09226116 A JP H09226116A
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JP
Japan
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signal
drive
ink
circuit
printing
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JP3525096A
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Yasuhiko Kosugi
Toshihisa Saruta
康彦 小杉
稔久 猿田
Original Assignee
Seiko Epson Corp
セイコーエプソン株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the clogging of nozzle orifices and the lowering of ink emitting characteristics by providing first and second drive waveform voltage generation circuits generating trapezoidal wavy voltages in synchronous relation to a printing signal and a drive circuit selectively outputting those waveform voltages to piezoelectric vibrators. SOLUTION: A control means 30 receives a printing command signal or printing data from a host and controls a drive voltage generation circuit 31, a drive circuit 32, a carriage driving circuit 33 and a paper feed drive circuit 35 to perform printing operation. The drive voltage generation circuit 31 generates a first drive voltage signal minutely vibrating the meniscuses in the vicinity of nozzle orifices to a degree not emitting ink droplets and a second drive voltage signal emitting ink droplets after the first signal and the drive circuit 32 selectively applies the first or second signal of the voltage generation circuit 31 to piezoelectric vibrators corresponding to a printing data signal. By this constitution, the clogging of nozzle orifices and the deterioration of emitting characteristics caused by minute vibration can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、オンデマンド型イ
ンクジェット記録ヘッドを用いたプリンタのノズルの目
詰まりを防止する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for preventing clogging of nozzles of a printer using an on-demand type ink jet recording head.
【0002】[0002]
【従来の技術】オンデマンド型インクジェット記録ヘッ
ドは、複数のノズル開口と、各ノズル開口に連通する圧
力発生室とを備え、印刷信号に対応して圧力発生室を膨
張、収縮させてインク滴をノズル開口より吐出させるよ
うに構成されている。
2. Description of the Related Art An on-demand type ink jet recording head is provided with a plurality of nozzle openings and pressure generating chambers communicating with the nozzle openings, and the pressure generating chambers are expanded and contracted in response to a print signal to generate ink drops. It is configured to discharge from a nozzle opening.
【0003】ところで、記録媒体に付着したインク滴
は、紙質などによっては滲んだり、また他の部材と接触
してこすれが生じ印刷品質を損ねる恐れがあるので、使
用するインクは、可及的速やかに溶媒が揮発して固化す
るように調製されている。このため、印刷動作を中断し
た場合にはノズル開口のインク溶媒が揮発して目詰まり
を生じる可能性があり、ノズル開口にキャップを装着し
てインク溶媒の揮発を防止する対策が講じられている。
By the way, the ink droplets adhering to the recording medium may bleed depending on the quality of the paper, or may come into contact with other members to cause rubbing and impair the printing quality. It is prepared so that the solvent volatilizes and solidifies. For this reason, when the printing operation is interrupted, the ink solvent in the nozzle openings may volatilize and cause clogging, and measures are taken to prevent evaporation of the ink solvent by mounting a cap on the nozzle openings. .
【0004】一方、印刷動作中ではノズル開口に新しい
インクが供給されるため、インク溶媒の揮発による目詰
まりの恐れは少なくなるものの、ノズル開口の内、特定
のもの、例えば上下端等のノズル開口ではインク滴吐出
の機会が低いため、目詰まりが生じやすい。
On the other hand, since new ink is supplied to the nozzle openings during the printing operation, the risk of clogging due to volatilization of the ink solvent is reduced, but a specific one of the nozzle openings, for example, the nozzle openings such as the upper and lower ends. Since the chances of ejecting ink droplets are low, clogging easily occurs.
【0005】このため、印刷動作を一定時間継続した場
合には、記録ヘッドを非印刷領域のキャッピング手段ま
で退避させ、ここで圧電振動子駆動信号を印加してキャ
ップに向かってすべてのノズル開口からインク滴を強制
的に噴出させる、いわゆるフラッシング動作を行なわせ
ることが提案されている。しかし、この方法は印刷動作
の中断を必要とするため、印刷速度を極端に低下させる
という問題がある。
Therefore, when the printing operation is continued for a certain period of time, the recording head is retracted to the capping means in the non-printing area, the piezoelectric vibrator drive signal is applied here, and all nozzle openings are directed toward the cap. It has been proposed to perform a so-called flushing operation in which ink droplets are forcibly ejected. However, since this method requires interruption of the printing operation, there is a problem that the printing speed is extremely reduced.
【0006】このようなフラッシング動作の頻度を可及
的に少なくするために、印刷動作中にインク滴を発生し
ない程度の微小な駆動信号を印加して、ノズル開口近傍
のメニスカスを微小振動させて目詰まりを防止する技術
が数多く提案されている(特開昭55−123476号
公報、特開昭57−61576号公報、米国特許第43
50989号明細書)。
In order to reduce the frequency of such flushing operation as much as possible, a minute driving signal that does not generate ink droplets during the printing operation is applied to minutely vibrate the meniscus in the vicinity of the nozzle opening. Many techniques for preventing clogging have been proposed (JP-A-55-123476, JP-A-57-61576, and US Pat. No. 43).
50989).
【0007】これによればフラッシング動作に起因する
印刷動作の中断を少なくできて、印刷速度の低下を防止
できるものの、インク滴を吐出した後、次の印字信号で
インク滴を吐出しない場合には、インク滴吐出後に微小
振動が印加されるため、インク滴吐出に起因して生じた
メニスカスの残留振動にこの微小振動が重畳されて吐出
特性、すなわちインク滴の重量、飛翔速度に影響を与え
る。
According to this, although the interruption of the printing operation due to the flushing operation can be reduced and the reduction of the printing speed can be prevented, when the ink droplet is ejected and the ink droplet is not ejected by the next print signal, Since the minute vibration is applied after the ink droplet is ejected, the minute vibration is superimposed on the residual vibration of the meniscus caused by the ink droplet ejection, and the ejection characteristics, that is, the weight of the ink droplet and the flight speed are affected.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろはノズル開口の目詰まりを防止しつつ、微小振動印加
によるインク吐出特性の低下を防止することができるイ
ンクジェット記録装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to prevent the nozzle openings from being clogged and to improve the ink ejection characteristics by applying minute vibrations. An object of the present invention is to provide an inkjet recording device that can prevent the deterioration.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
るために、ノズル開口が穿設されたノズルプレートと、
圧電振動子の伸縮により変形する振動板とにより形成さ
れた圧力発生室を備えたインクジェット記録ヘッドと、
タイミング信号に同期してインクが吐出しない程度の台
形波状の第1の駆動波形を発生させ、第1の駆動波形の
後にインクを吐出させるための台形波状の第2の駆動波
形を発生させる電圧発生回路と、前記圧電振動子に対し
前記第1の駆動波形と第2の駆動波形を選択的に出力す
る駆動回路とを備えるようにした。
In order to solve such a problem, a nozzle plate having a nozzle opening is formed,
An inkjet recording head including a pressure generating chamber formed by a vibration plate that is deformed by expansion and contraction of a piezoelectric vibrator,
Voltage generation that generates a trapezoidal first drive waveform that does not eject ink in synchronization with a timing signal and generates a trapezoidal second drive waveform that ejects ink after the first drive waveform A circuit and a drive circuit for selectively outputting the first drive waveform and the second drive waveform to the piezoelectric vibrator are provided.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】図1は、本発明のプリンタの印刷
機構周辺の一実施例の構造を示すものである。図中符号
1は、キャリッジで、タイミングベルト2を介してパル
スモータ3に接続されていて、ガイド部材4に案内され
て記録用紙5の紙幅方向に往復動するように構成されて
いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 1 shows the structure of an embodiment of the printing mechanism of a printer according to the present invention. Reference numeral 1 in the drawing denotes a carriage, which is connected to a pulse motor 3 via a timing belt 2 and is configured to be guided by a guide member 4 to reciprocate in the paper width direction of the recording paper 5.
【0011】キャリッジ1には記録用紙5と対面する
面、この実施例では下面に後述するインクジェット式記
録ヘッド6が取り付けられている。インクジェット式記
録ヘッド6は、キャリッジ1の上部に搭載されているイ
ンクカートリッジ7からインクの補給を受けてキャリッ
ジ1の移動に合わせて記録用紙5にインク滴を吐出して
ドットを形成し、記録用紙5に画像や文字を印刷する。
An ink jet recording head 6, which will be described later, is attached to the surface of the carriage 1 facing the recording paper 5, that is, the lower surface in this embodiment. The inkjet recording head 6 receives ink supply from an ink cartridge 7 mounted on the upper portion of the carriage 1, ejects ink droplets onto the recording paper 5 in accordance with the movement of the carriage 1, forms dots, and forms the recording paper. Print images and characters on 5.
【0012】8はキャッピング装置で、非印刷領域に設
けられていて、印字休止中に記録ヘッド6のノズル開口
を封止する一方、印刷動作中に行われるフラッシング動
作による記録ヘッド6からのインク滴を受けるものであ
る。
Reference numeral 8 denotes a capping device, which is provided in the non-printing area and seals the nozzle opening of the recording head 6 during the pause of printing, while ink drops from the recording head 6 due to the flushing operation performed during the printing operation. To receive.
【0013】9はクリーニング手段で、キャッピング装
置8の近傍に設けられ、記録ヘッド6のノズルプレート
の表面をブレード等でワイピングして、ノズルプレート
表面のインクカスや紙粉を拭き取るように構成されてい
る。
A cleaning means 9 is provided in the vicinity of the capping device 8 and is configured to wipe the surface of the nozzle plate of the recording head 6 with a blade or the like to wipe off the ink residue and paper dust on the surface of the nozzle plate. .
【0014】36はスリット板で、該スリット板36を
挟みこむようにキャリッジ1に図示せぬ透過型のフォト
インタラプタが搭載されている。そして、キャリッジ1
の所定量移動に伴ってフォトインタラプタから印字タイ
ミング信号の基準となるパルス信号が出力するようにな
っている。
Reference numeral 36 denotes a slit plate, and a transmission type photo interrupter (not shown) is mounted on the carriage 1 so as to sandwich the slit plate 36. And the carriage 1
The pulse signal, which is the reference of the print timing signal, is output from the photo interrupter in accordance with the movement of the predetermined amount.
【0015】37は、図示せぬ減速歯車を介して、キャ
リッジ1の移動方向と直交する方向に記録用紙5を搬送
するためのパルスモータである。
A pulse motor 37 conveys the recording paper 5 in a direction orthogonal to the moving direction of the carriage 1 via a reduction gear (not shown).
【0016】図2は、上述したインクジェット式記録ヘ
ッドの一実施例を、1つの圧力発生室の断面構造でもっ
て示すものである。図中符号10はノズルプレートで、
ノズル開口11が設けられており、また符号12は流路
形成板で、圧力発生室13を区画する通孔、圧力発生室
13の両側と連通する2つのインク供給口14を区画す
る通孔または溝、及びこれらインク供給口14に連通す
る2つの共通のインク室15を区画する通孔を設けて構
成されている。
FIG. 2 shows an embodiment of the above-mentioned ink jet recording head with a sectional structure of one pressure generating chamber. Reference numeral 10 in the drawing is a nozzle plate,
A nozzle opening 11 is provided, and reference numeral 12 is a flow path forming plate that defines a through hole that defines the pressure generating chamber 13 and a through hole that defines two ink supply ports 14 that communicate with both sides of the pressure generating chamber 13. A groove and a through hole that defines two common ink chambers 15 communicating with these ink supply ports 14 are provided.
【0017】16は、振動板で、圧電振動子17の先端
に当接して弾性変形する薄板からなり、流路形成板12
を挟んでノズルプレート10と液密に一体に固定されて
流路ユニット18を形成している。また、圧電振動板1
7が当接する部分をアイランド部16aとするよう振動
板16には溝が設けられている。
Reference numeral 16 is a vibrating plate, which is a thin plate that comes into contact with the tip of the piezoelectric vibrator 17 and elastically deforms.
The flow path unit 18 is formed by being liquid-tightly and integrally fixed to the nozzle plate 10 with the nozzle sandwiched therebetween. In addition, the piezoelectric diaphragm 1
The diaphragm 16 is provided with a groove so that the portion with which 7 abuts is the island portion 16a.
【0018】19は基台で、開口部21をもった収容室
20が設けられており、該収容室20に固定基板22に
固定された圧電振動子17を振動可能に収容できるよう
になっている。そして、圧電振動子17が、振動板16
のアイランド部16aに当接するように収容室20内に
固定され、記録ヘッドとしてまとめられている。
Reference numeral 19 denotes a base, which is provided with a housing chamber 20 having an opening 21. The piezoelectric vibrator 17 fixed to a fixed substrate 22 can be housed in the housing chamber 20 in a vibrating manner. There is. Then, the piezoelectric vibrator 17 is replaced by the diaphragm 16
The recording head is fixed in the storage chamber 20 so as to abut the island portion 16a.
【0019】このような構成により、圧電振動子17を
収縮させて圧力発生室13を膨張させると、共通インク
室15,15のインクがインク供給口14,14を通し
て圧力発生室13に流れ込み、所定時間経過後に圧電振
動子17を伸長させ圧力発生室13を収縮させると、圧
力発生室13のインクが圧縮されてノズル開口11から
インク滴を吐出させることができる。
With this structure, when the piezoelectric vibrator 17 is contracted to expand the pressure generating chamber 13, the ink in the common ink chambers 15 and 15 flows into the pressure generating chamber 13 through the ink supply ports 14 and 14, and the predetermined pressure is generated. When the piezoelectric vibrator 17 is expanded and the pressure generating chamber 13 is contracted after a lapse of time, the ink in the pressure generating chamber 13 is compressed and an ink droplet can be ejected from the nozzle opening 11.
【0020】また、圧電振動子17にインク滴を吐出さ
せない程度の微小振動パルスを印加して圧電振動子17
を微小量収縮させると、圧力発生室13も少し膨張する
ため、ノズル開口11近傍のメニスカスが圧力発生室1
3側に引き込まれ、ついで圧電振動子17を元の状態に
復帰させると、圧力発生室13は収縮してメニスカスが
ノズル開口11側に若干押し戻される。このように圧電
振動子17に微小振動パルスを印刷タイミングに合わせ
て周期的に印加することにより、ノズル開口近傍のメニ
スカスを微小量振動させることができる。このようなメ
ニスカスの振動は、ノズル開口近傍のインクと圧力発生
室13のインクとの置換を促すので目詰まりを防止する
のに役立つ。
The piezoelectric vibrator 17 is applied with a minute vibration pulse that does not cause ink droplets to be ejected.
When a small amount is contracted, the pressure generating chamber 13 also slightly expands, so that the meniscus in the vicinity of the nozzle opening 11 is generated.
When the piezoelectric vibrator 17 is returned to the original state by being pulled in to the No. 3 side, the pressure generating chamber 13 contracts and the meniscus is slightly pushed back to the nozzle opening 11 side. By periodically applying the minute vibration pulse to the piezoelectric vibrator 17 in accordance with the printing timing, the meniscus in the vicinity of the nozzle opening can be vibrated by a minute amount. Such vibration of the meniscus promotes the replacement of the ink in the vicinity of the nozzle opening with the ink in the pressure generating chamber 13, which is useful for preventing clogging.
【0021】本発明のインクジェットプリンタでは、記
録用紙上でのインクの滲みを少なくして微小なドットを
形成して印刷品質の向上を図るため、記録媒体上で速や
かに膜化するインクを用いている。このようなインクと
しては、例えば、 顔料 2wt% 樹脂エマルジョン 15wt% ジエチレングリコール 5wt% マルチトース 7wt% 界面活性剤 2wt% 純水 残部 なる組成のインクが望ましい。
In the ink jet printer of the present invention, in order to improve the print quality by forming minute dots by reducing ink bleeding on the recording paper, the ink which is quickly formed into a film on the recording medium is used. There is. As such an ink, for example, an ink having a composition of pigment 2 wt% resin emulsion 15 wt% diethylene glycol 5 wt% multitose 7 wt% surfactant 2 wt% pure water balance is desirable.
【0022】このインクは、常温で粘度が3乃至5mP
a・Sと通常のインクよりも大きい反面、表面張力が3
0乃至50mN/mと通常のインクよりも小さいため、
記録用紙上に着弾したインク滴は、その拡散が小さく、
しかも成分として含まれている樹脂エマルジョンの硬化
により速やかに膜化するため、記録媒体でのにじみが極
めて少なくなり、特にカラー印刷にあってはインクの混
色が防止でき高い発色性を得ることができる。
This ink has a viscosity of 3 to 5 mP at room temperature.
a ・ S and larger than normal ink, but surface tension is 3
0 to 50 mN / m, which is smaller than ordinary ink,
The ink droplets that have landed on the recording paper have a small spread,
Moreover, since the resin emulsion contained as a component is cured to form a film quickly, bleeding on the recording medium is extremely reduced, and especially in color printing, color mixture of inks can be prevented and high color development can be obtained. .
【0023】図3は、上述の記録ヘッドを駆動する制御
装置の一実施例を示すもので、図中符号30は、制御手
段で、ホストからの印刷指令信号や印刷データを受けて
後述する駆動電圧発生回路31、駆動回路32、キャリ
ッジ駆動回路33、及び紙搬送駆動回路35を制御して
印刷動作を実行させるとともに、記録ヘッド6のクリー
ニング、フラッシング等を実行させるものである。
FIG. 3 shows an embodiment of a control device for driving the above-mentioned recording head. In the figure, reference numeral 30 is a control means, which receives a print command signal and print data from a host and drives which will be described later. The voltage generation circuit 31, the drive circuit 32, the carriage drive circuit 33, and the paper transport drive circuit 35 are controlled to perform a printing operation, and at the same time, the recording head 6 is cleaned and flushed.
【0024】駆動電圧発生回路31は、ノズル開口11
近傍のメニスカスをインク滴を吐出させない程度に微小
振動させる第1の駆動電圧信号と、ノズル開口11から
インク滴を吐出させる第2の駆動電圧信号を発生するよ
うに構成されている。以降、本実施例での駆動電圧信号
波形を台形状に一定電圧勾配で上昇し、その後一定電圧
勾配で下降する電圧波形のもので説明するが特にこれに
限定されるものではない。
The drive voltage generating circuit 31 includes a nozzle opening 11
It is configured to generate a first drive voltage signal that vibrates a nearby meniscus to a degree that does not eject ink droplets, and a second drive voltage signal that ejects ink droplets from the nozzle openings 11. Hereinafter, the driving voltage signal waveform in the present embodiment will be described as a trapezoidal voltage waveform that rises with a constant voltage gradient and then declines with a constant voltage gradient, but is not particularly limited thereto.
【0025】駆動回路32は、圧電振動子17に駆動電
圧発生回路31の出力する第1または第2の台形波の駆
動電圧信号を印刷データ信号応じて選択的に印加するよ
う構成されている。
The drive circuit 32 is configured to selectively apply the drive voltage signal of the first or second trapezoidal wave output from the drive voltage generation circuit 31 to the piezoelectric vibrator 17 according to the print data signal.
【0026】印字タイミング生成回路34は、キャリッ
ジ1の移動に伴ってキャリッジ1上に搭載されたフォト
インタラプタから出力するパルス信号を検出して、制御
手段30に対して印字タイミング信号を発生するよう構
成されている。
The print timing generation circuit 34 is configured to detect a pulse signal output from the photo interrupter mounted on the carriage 1 as the carriage 1 moves, and generate a print timing signal for the control means 30. Has been done.
【0027】図4は前述の駆動電圧発生回路31の一実
施例を示すもので、図中符号49a、49b、49c、
50a、50bは、制御手段30から供給される一定幅
のパルス信号入力を示しており、各々、49aは第1の
充電パルス、49bは第2の充電パルス、49cは第3
の充電パルス、50aは第1の放電パルス、50bは第
2の放電パルスである。これらのパルス信号は、図5に
示すタイミングで駆動電圧発生回路31に入力する。
FIG. 4 shows an embodiment of the drive voltage generating circuit 31 described above. Reference numerals 49a, 49b, 49c,
Reference numerals 50a and 50b denote pulse signal inputs of a constant width supplied from the control means 30, 49a is a first charging pulse, 49b is a second charging pulse, and 49c is a third charging pulse.
Charging pulse, 50a is the first discharging pulse, and 50b is the second discharging pulse. These pulse signals are input to the drive voltage generation circuit 31 at the timing shown in FIG.
【0028】第1の充電パルス49aは、NPN型トラ
ンジスタ51aのベースに入力しており、充電パルス4
9aによりNPN型トランジスタ51aが導通すると、
PNP型トランジスタ52a、54a及び抵抗56aよ
りなる定電流回路500が作動し、コンデンサ53を第
1の充電電圧Vraに達するまで一定電流Iraで充電
する。
The first charging pulse 49a is input to the base of the NPN transistor 51a, and the charging pulse 4a
When the NPN transistor 51a is turned on by 9a,
The constant current circuit 500 including the PNP transistors 52a and 54a and the resistor 56a operates to charge the capacitor 53 with the constant current Ira until the first charging voltage Vra is reached.
【0029】同様に、第2の充電パルス49bにより、
コンデンサ53は一定電流Irbで第2の充電電圧Vr
bまで充電され、また、第3の充電パルス符号49cに
より、コンデンサ53は一定電流Ircで第3の充電電
圧Vrcまで充電される。
Similarly, with the second charging pulse 49b,
The capacitor 53 receives the second charging voltage Vr with the constant current Irb.
Then, the capacitor 53 is charged to the third charging voltage Vrc by the constant current Irc by the third charging pulse code 49c.
【0030】第1の放電パルス50aは、NPN型トラ
ンジスタ55b、58b及び抵抗57bよりなる定電流
回路503に入力しており、第1の放電パルス50aに
より該定電流回路503を作動させると、コンデンサ5
3は、第1の放電電圧Vfaに達するまで一定電流If
aで放電する。
The first discharge pulse 50a is input to a constant current circuit 503 composed of NPN type transistors 55b and 58b and a resistor 57b. When the constant current circuit 503 is operated by the first discharge pulse 50a, the capacitor is turned on. 5
3 is a constant current If until reaching the first discharge voltage Vfa
Discharge at a.
【0031】同様に、第2の放電パルス50bにより、
コンデンサ53は、第2の放電電圧Vfbに達するまで
一定電流Ifbで放電する。
Similarly, with the second discharge pulse 50b,
The capacitor 53 discharges with a constant current Ifb until it reaches the second discharge voltage Vfb.
【0032】トランジスタ54aのベース−エミッタ間
電圧をVbe54a、抵抗56aの抵抗値をRraとす
ると、充電電流Iraは、 Ira=Vbe54a/Rra であり、コンデンサ53の容量をC0とすると、第1の
充電電圧Vraまで電圧が立ち上がる時間Traは、 Tra≒C0×Vra/Ira となる。
When the base-emitter voltage of the transistor 54a is Vbe54a and the resistance value of the resistor 56a is Rra, the charging current Ira is Ira = Vbe54a / Rra, and the capacitance of the capacitor 53 is C0. The time Tra that the voltage rises to the voltage Vra is Tra≈C0 × Vra / Ira.
【0033】他の充電回路についても同様であり、充電
電流Irb、Ircは、 Irb=Vbe54b/Rrb Irc=Vbe54c/Rrc となり、充電立ち上がり時間Trb、Trcは、 Trb≒C0×Vrb/Irb Trc≒C0×Vrc/Irc となる。
The same applies to the other charging circuits. The charging currents Irb and Irc are Irb = Vbe54b / Rrb Irc = Vbe54c / Rrc, and the charging rise times Trb and Trc are Trb≈C0 × Vrb / Irb Trc≈C0. × Vrc / Irc.
【0034】また、トランジスタ55aのベース−エミ
ッタ間電圧をVbe55a、抵抗57aの抵抗値をRf
aとすると、 Ifa=Vbe55a/Rfa となり、第1の放電電圧Vfaまで電圧が立ち下がる時
間Tfaは、 Tfa≒C0×Vfa/Ifa となる。
The base-emitter voltage of the transistor 55a is Vbe55a, and the resistance value of the resistor 57a is Rf.
If a, then Ifa = Vbe55a / Rfa, and the time Tfa during which the voltage falls to the first discharge voltage Vfa is Tfa≈C0 × Vfa / Ifa.
【0035】同様に、放電電流Ifbは、 Ifb=Vbe55b/Rfb となり、立ち下がり時間Tfbは、 Tfb≒C0×Vfb/Ifb となる。Similarly, the discharge current Ifb becomes Ifb = Vbe55b / Rfb, and the fall time Tfb becomes Tfb≈C0 × Vfb / Ifb.
【0036】尚、NPN型トランジタ59とPNP型ト
ランジスタ60は、電流増幅を行うものである。
The NPN type transistor 59 and the PNP type transistor 60 perform current amplification.
【0037】この結果、パルス信号49a、49b、4
9c、50a、50bと駆動電圧信号61の関係は図5
に示したように一定の勾配で上昇する領域と一定の勾配
で降下する領域、さらに一定の電圧を保持する領域が組
み合わされた台形状の電圧波形となる。
As a result, the pulse signals 49a, 49b, 4
The relationship between 9c, 50a, 50b and the drive voltage signal 61 is shown in FIG.
As shown in (1), a trapezoidal voltage waveform is obtained by combining a region that rises with a constant gradient, a region that descends with a constant gradient, and a region that holds a constant voltage.
【0038】次に、上述した駆動電圧発生回路31の動
作について説明する。
Next, the operation of the drive voltage generating circuit 31 described above will be described.
【0039】制御手段30から第1の充電信号49aを
入力している間、定電流回路500が作動し、駆動電圧
信号61がVrcからVraだけ一定電圧勾配で上昇す
る。そして、一定時間経過後に第1の放電信号50aが
入力されると、定電流回路503が作動し、駆動電圧信
号61はVfaだけ一定電圧勾配で下降する。この台形
状の駆動電圧信号はインク滴を吐出しない程度にメニス
カスを揺動させるに利用される。以降、この部分を微小
振動電圧波形と呼ぶ。
While the first charging signal 49a is being input from the control means 30, the constant current circuit 500 operates and the driving voltage signal 61 rises from Vrc by Vra at a constant voltage gradient. Then, when the first discharge signal 50a is input after a lapse of a certain time, the constant current circuit 503 operates, and the drive voltage signal 61 drops by Vfa at a certain voltage gradient. The trapezoidal drive voltage signal is used to swing the meniscus to the extent that ink droplets are not ejected. Hereinafter, this portion will be referred to as a minute oscillating voltage waveform.
【0040】その後、第1の放電信号50aが消えた一
定時間経過後に、第2の充電信号49bが入力され、駆
動電圧信号61はVrbだけ上昇する。この時印刷対象
となっている圧電振動子17に接続されているトランス
ミッションゲートT、T、T・・・(図6)は、後述す
る駆動回路32によりオンされているから、印刷対象に
ある圧電振動子17,17,・・・は、電圧Vrb+V
rcまで充電される。これにより、印刷対象にある圧電
振動子17,17,17・・・は収縮して圧力発生室1
3を膨張させる。そして、第2の充電信号49bが消滅
した一定時間経過後に第2の放電信号50bが入力する
と、駆動電圧信号61がVfbだけ下降する。これに伴
って、圧電振動子17,17,17・・・は放電し、伸
長するので圧力発生室13が収縮し、ノズル開口11か
らインク滴が吐出する。
Then, the second charge signal 49b is input and the drive voltage signal 61 rises by Vrb after a lapse of a certain time after the first discharge signal 50a disappears. At this time, the transmission gates T, T, T ... (FIG. 6) connected to the piezoelectric vibrator 17 to be printed are turned on by the drive circuit 32, which will be described later. The oscillators 17, 17, ... Are voltage Vrb + V
It is charged to rc. As a result, the piezoelectric vibrators 17, 17, 17 ...
Inflate 3. Then, when the second discharge signal 50b is input after a lapse of a certain time when the second charge signal 49b disappears, the drive voltage signal 61 drops by Vfb. Along with this, the piezoelectric vibrators 17, 17, 17 ... Discharge and expand, so that the pressure generating chamber 13 contracts and ink droplets are ejected from the nozzle openings 11.
【0041】更に、その後、第3の充電信号49cが入
力して、駆動電圧信号61をVrcだけ上昇させ、1周
期の駆動電圧信号出力シーケンスが終了する。以降第2
の充電信号49bの入力から1周期最後までを吐出電圧
波形と呼ぶ。
Further, thereafter, the third charge signal 49c is input to raise the drive voltage signal 61 by Vrc, and the drive voltage signal output sequence for one cycle is completed. The second after
From the input of the charging signal 49b to the end of one cycle is called an ejection voltage waveform.
【0042】図6は、前述の駆動回路32の一実施例を
示すものであって、図中符号71は、シフトレジスタ
で、フリップフロップF1,F1,・・・を直列接続し
て構成され、印刷データをシフトクロックに合わせて順
次転送するものである。
FIG. 6 shows an embodiment of the drive circuit 32 described above. Reference numeral 71 in the drawing is a shift register, which is constituted by connecting flip-flops F1, F1, ... In series, The print data is sequentially transferred according to the shift clock.
【0043】符号70はフリップフロップF2,F2,
・・・からなるラッチ回路で、シフトレジスタ71の各
フリップフロップF1,F1,・・・の出力をラッチ信
号でラッチする。このラッチ回路70の出力は、駆動電
圧信号61を圧電振動子17,17,・・・に供給する
トランスミッションゲートT,T,・・・の制御信号と
なっている。
Reference numeral 70 designates flip-flops F2, F2.
.. of the shift register 71 are latched by latch signals. The output of the latch circuit 70 is a control signal for the transmission gates T, T, ... That supplies the drive voltage signal 61 to the piezoelectric vibrators 17, 17 ,.
【0044】図8は本実施例での印刷データと微小振動
データの転送方法及び圧電振動子17に印加される駆動
電圧の関係を示したものであって、図中符号74は同一
印字周期内における印刷データと微小振動データの対を
示しており、符号75が微小振動データを、また符号7
6が印刷データを示している。印刷データ76と微小振
動データ75は同一の圧電振動子に対して反転したもの
となる。
FIG. 8 shows the relationship between the method of transferring the print data and the minute vibration data and the drive voltage applied to the piezoelectric vibrator 17 in the present embodiment. Reference numeral 74 in the drawing indicates the same print cycle. 7 shows a pair of print data and microvibration data in FIG.
Reference numeral 6 indicates print data. The print data 76 and the micro-vibration data 75 are reversed for the same piezoelectric vibrator.
【0045】印字タイミング信号が発生すると、まず前
の印刷タイミング周期で転送された微小振動データ75
をラッチ回路70にラッチし、トランスミッションゲー
トT,T,・・・の制御信号として出力する。それによ
り、ラッチされた微小振動データ75が有効である圧電
振動子17に対してだけトランスミッションゲートTを
介して微小振動電圧波形が印加される。つまり、前の印
刷周期でインク滴を吐出しなかったノズル開口のメニス
カスだけを揺動させる。
When the print timing signal is generated, first, the minute vibration data 75 transferred in the previous print timing cycle.
Are latched by the latch circuit 70 and output as control signals for the transmission gates T, T, .... As a result, the microvibration voltage waveform is applied via the transmission gate T only to the piezoelectric vibrator 17 for which the latched microvibration data 75 is valid. That is, only the meniscus of the nozzle opening that has not ejected ink droplets in the previous printing cycle is swung.
【0046】次に、印刷データ76をシフトクロックで
転送し、微小振動電圧波形の出力が終了した後に、再び
ラッチ信号に出力し、今度は印刷データ76でトランス
ミッションゲートT,T,・・・の制御を行う。これに
より、印刷データが有効である圧電振動子17に対して
だけ吐出電圧波形が印加され、対応するノズル開口から
インク滴が吐出する。
Next, the print data 76 is transferred by the shift clock, and after the output of the minute oscillating voltage waveform is completed, it is output again as the latch signal. This time, the print data 76 is transferred to the transmission gates T, T ,. Take control. As a result, the ejection voltage waveform is applied only to the piezoelectric vibrator 17 for which the print data is valid, and the ink droplet is ejected from the corresponding nozzle opening.
【0047】最後に、印刷データ76の反転信号となる
微小振動データ75をシフトクロックで転送を行い1印
字周期のシーケンスが終了する。
Finally, the minute vibration data 75, which is an inversion signal of the print data 76, is transferred by the shift clock, and the sequence of one printing cycle is completed.
【0048】図8に示す印刷データと微小振動データの
転送を行えば、吐出電圧波形から微小振動電圧波形印加
までのインターバルを長くとることができ、インク滴吐
出直後のメニスカスの振動特性に影響が及ばないので、
微小振動電圧波形印加によるインク吐出特性の悪化が防
止できる。
If the print data and the minute vibration data shown in FIG. 8 are transferred, the interval from the discharge voltage waveform to the application of the minute vibration voltage waveform can be made long, which affects the vibration characteristics of the meniscus immediately after the ink droplet is discharged. Because it does not reach,
It is possible to prevent deterioration of the ink ejection characteristics due to the application of the minute vibration voltage waveform.
【0049】これに対して、図7に示す様に、対となる
微小振動データ75と印刷データ76を印字タイミング
信号を挟んで転送した場合には、微小振動電圧波形は、
非印字周期の最初に圧電振動子17に印加されることに
なる。従って、印字−非印字となるような場合では吐出
電圧波形が印加されて間もなく微小振動電圧波形が印加
されるので、インクの飛翔特性、例えばインク滴の重量
の低下や飛行速度の低下といった悪影響が生じる。
On the other hand, as shown in FIG. 7, when the pair of minute vibration data 75 and print data 76 are transferred with the print timing signal interposed therebetween, the minute vibration voltage waveform is
It is applied to the piezoelectric vibrator 17 at the beginning of the non-printing cycle. Therefore, in the case of printing-non-printing, since a minute vibration voltage waveform is applied shortly after the ejection voltage waveform is applied, adverse effects such as ink flight characteristics, such as a decrease in the weight of ink droplets and a decrease in flight speed, are adversely affected. Occurs.
【0050】次に、駆動回路32の別の実施例を図9に
示す。図9に示す回路は、ラッチ回路70とトランスミ
ッションゲートT,T,・・・の間にXORゲートG,
G,・・・からなるデータ反転回路72を介在させたも
のである。XORゲートG,G,・・・の一方の入力端
子には、反転信号が入力され、他方の入力端子それぞれ
には、ラッチ回路70の出力が入力される構成となって
おり、反転信号がLOWの場合はラッチ回路70の出力
をそのまま出力し、反転信号がHIGHの場合はラッチ
回路70の出力を反転して出力するようになっている。
図10は、図9に示した駆動回路32へのデータ転送
タイミング及び反転信号出力タイミングを示すもので、
印字タイミング信号をトリガとして、印刷データだけを
シリアル転送する。そして、微小振動電圧波形の出力終
了に合わせてラッチ回路70に印刷データをラッチす
る。また、微小振動電圧波形が出力している期間でだ
け、反転信号をHIGHとする。これによれば、印刷デ
ータの転送だけを行えばよいので、クロック周波数が同
じであれば1/2の転送時間ですむ。
Next, another embodiment of the drive circuit 32 is shown in FIG. The circuit shown in FIG. 9 has an XOR gate G, between a latch circuit 70 and transmission gates T, T ,.
A data inversion circuit 72 composed of G, ... Is interposed. The inverted signal is input to one input terminal of the XOR gates G, G, ... And the output of the latch circuit 70 is input to each of the other input terminals. In this case, the output of the latch circuit 70 is output as it is, and when the inversion signal is HIGH, the output of the latch circuit 70 is inverted and output.
FIG. 10 shows data transfer timing and inverted signal output timing to the drive circuit 32 shown in FIG.
Only print data is serially transferred using the print timing signal as a trigger. Then, the print data is latched in the latch circuit 70 at the end of the output of the minute vibration voltage waveform. Further, the inversion signal is set to HIGH only during the period in which the minute oscillating voltage waveform is output. According to this, since only the print data needs to be transferred, if the clock frequency is the same, the transfer time is 1/2.
【0051】[0051]
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
ノズル開口が穿設されたノズルプレートと、圧電振動子
の伸縮により変形する振動板とにより形成された圧力発
生室を備えたインクジェット記録ヘッドと、印字タイミ
ング信号に同期してインクが吐出しない程度の台形波状
の第1の駆動波形を発生させ、第1の駆動波形の後にイ
ンクを吐出させるための台形波状の第2の駆動波形を発
生させる電圧発生回路と、前記圧電振動子に対し前記第
1の駆動波形と第2の駆動波形を選択的に出力する駆動
回路とを備えたので、インク滴を吐出しないノズルに対
して微小振動を印加してノズル開口の目詰まりを防止で
きるばかりでなく、圧電振動子に供給する吐出電圧波形
と、微小振動電圧波形の供給間隔を長くすることによっ
て、微小振動による吐出特性の悪化を防止することがで
きる。
As described above, in the present invention,
An ink jet recording head having a pressure generating chamber formed by a nozzle plate having a nozzle opening and a vibrating plate that is deformed by expansion and contraction of a piezoelectric vibrator, and an ink jet head that does not eject ink in synchronization with a print timing signal. A voltage generation circuit for generating a trapezoidal first drive waveform and a trapezoidal second drive waveform for ejecting ink after the first drive waveform, and the first voltage for the piezoelectric vibrator. Since it is provided with a drive circuit for selectively outputting the drive waveform of No. 2 and the drive waveform of No. 2, not only can minute vibration be applied to nozzles that do not eject ink droplets to prevent clogging of nozzle openings, but By lengthening the supply interval of the discharge voltage waveform supplied to the piezoelectric vibrator and the minute vibration voltage waveform, it is possible to prevent deterioration of the discharge characteristics due to minute vibration.
【0052】さらに、リニアエンコーダ等により印字タ
イミングを生成する際には、印字タイミング信号の周波
数変動が生じるが、本発明では吐出電圧波形と、微小振
動電圧波形の供給間隔を長くとれるので、印字タイミン
グ信号周期が多少早くなってもインク吐出特性に影響が
生じない。
Further, when the print timing is generated by the linear encoder or the like, the frequency of the print timing signal fluctuates, but in the present invention, since the supply interval of the discharge voltage waveform and the minute vibration voltage waveform can be set long, the print timing Ink ejection characteristics are not affected even if the signal cycle is slightly shortened.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明が適用されるインクジェット記録装置の
一実施例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an inkjet recording apparatus to which the present invention is applied.
【図2】インクジェット記録ヘッドの一実施例を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing one embodiment of an ink jet recording head.
【図3】本発明の一実施例を示す装置のブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram of an apparatus showing one embodiment of the present invention.
【図4】駆動電圧発生回路の一実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a drive voltage generation circuit.
【図5】駆動電圧発生回路の入力信号と出力波形を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing input signals and output waveforms of a drive voltage generation circuit.
【図6】駆動回路の一実施例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a drive circuit.
【図7】印字タイミングチャートを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a print timing chart.
【図8】本発明の一実施例を示す印字タイミングチャー
トである。
FIG. 8 is a print timing chart showing an embodiment of the present invention.
【図9】本発明の他の実施例を示す駆動回路図である。FIG. 9 is a drive circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
【図10】本発明の他の実施例を示す印字タイミングチ
ャートである。
FIG. 10 is a print timing chart showing another embodiment of the present invention.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
6 インクジェット記録ヘッド 8 キャッピング装置 9 クリーニング装置 11 ノズル開口 13 圧力発生室 17 圧電振動子 6 Inkjet recording head 8 Capping device 9 Cleaning device 11 Nozzle opening 13 Pressure generating chamber 17 Piezoelectric vibrator

Claims (3)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 ノズル開口が穿設されたノズルプレート
    と、圧電振動子の伸縮により変形する振動板とにより形
    成された圧力発生室を備えたインクジェット記録ヘッド
    と、 印字信号に同期してインクが吐出しない程度の台形波状
    の第1の駆動波形を発生させ、第1の駆動波形の後にイ
    ンクを吐出させるための台形波状の第2の駆動波形を発
    生させる電圧発生回路と、 前記圧電振動子に対し前記第1の駆動波形と第2の駆動
    波形を選択的に出力する駆動回路とからなるインクジェ
    ット記録装置。
    1. An ink jet recording head having a pressure generating chamber formed by a nozzle plate having a nozzle opening, and a vibrating plate that is deformed by expansion and contraction of a piezoelectric vibrator; A voltage generation circuit for generating a trapezoidal first drive waveform that does not eject ink, and a trapezoidal second drive waveform for ejecting ink after the first drive waveform; On the other hand, an ink jet recording apparatus comprising a drive circuit that selectively outputs the first drive waveform and the second drive waveform.
  2. 【請求項2】 前記電圧発生回路は、前記印字信号に同
    期して、前記第1の駆動波形を出力した後、前記第2の
    駆動波形を出力して、一印字周期を終了する請求項1記
    載のインクジェット記録装置。
    2. The voltage generation circuit outputs the first drive waveform in synchronization with the print signal, and then outputs the second drive waveform to end one print cycle. The inkjet recording device described.
  3. 【請求項3】 前記駆動回路は、一印字周期内の前記第
    2の駆動波形と次の印字信号による印字周期内の前記第
    1の駆動波形とで選択を行なう請求項1記載のインクジ
    ェット記録装置。
    3. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the drive circuit selects between the second drive waveform within one print cycle and the first drive waveform within a print cycle according to the next print signal. .
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