JPH10157099A - Driving method for ink jet head - Google Patents

Driving method for ink jet head

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JPH10157099A
JPH10157099A JP31608196A JP31608196A JPH10157099A JP H10157099 A JPH10157099 A JP H10157099A JP 31608196 A JP31608196 A JP 31608196A JP 31608196 A JP31608196 A JP 31608196A JP H10157099 A JPH10157099 A JP H10157099A
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ejection
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To widen the variable range of jetting volume by setting the time for increasing the volume at an ink containing part within a range where the jetting speed of ink droplet is maximized and minimized when the time required for recovering the volume at the ink containing part from reduced state is set at the lower and upper limit of a set range. SOLUTION: An ink chamber 25B is applied with a voltage having such a waveform as the voltage is raised abruptly, at first, to a positive level which is sustained for a predetermined time and then the voltage is dropped abruptly to a negative level which is sustained for a predetermined before being interrupted. Volume of the ink chamber 25B is increased and decreased through application of positive and negative voltages and when the time for applying a negative voltage is set shorter than a pressure propagation time, volume of ink droplet can be decreased and thereby the jetting volume can be controlled by controlling the time tar applying a negative voltage. In order to suppress fluctuation of jetting speed, the sustaining time is set between a time T2 when a first peak of jetting speed appears during a time V2 for obtaining a small volume and a time T1 when the jetting speed is lowest after the time T2 during a time V1 for obtaining a large volume.

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、インク滴の吐出体
積を制御するインクジェットヘッドの駆動方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for driving an ink jet head for controlling the ejection volume of ink droplets.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、圧電部材を変位させてインク室
内に圧力振動を与えてインク吐出口からインク滴を吐出
させるインクジェットヘッドの駆動方法としては、特開
平7−241985号公報が知られている。この公報の
方法は、例えば小インク滴を吐出口から飛翔させるとき
には、図9の(a) に示すように、正の電圧波形を電極を
介してインク室の側壁を構成する圧電部材に印加し、こ
のときの正の電圧波形の印加時間、すなわち、インク室
の容積を増大している時間を、図9の(b) に示すよう
に、インク室内の圧力振動が負のピークから正のピーク
になるまでの時間Ta、すなわち、振動周期の半分に設
定する。
2. Description of the Related Art For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-241985 discloses a method of driving an ink jet head that displaces a piezoelectric member to apply pressure vibration to an ink chamber to discharge ink droplets from ink discharge ports. . According to the method of this publication, for example, when a small ink droplet flies from an ejection port, a positive voltage waveform is applied to a piezoelectric member constituting a side wall of an ink chamber via an electrode as shown in FIG. At this time, the application time of the positive voltage waveform, that is, the time during which the volume of the ink chamber is increased, is changed from the negative peak to the positive peak, as shown in FIG. Is set to the time Ta until, that is, half of the oscillation cycle.

【0003】また、より大きなインク滴を飛翔させるに
は、図10の(a) に示すように、正の電圧波形の印加時
間がTaの3倍に設定する。このときのインク室内の圧
力振動は図10の(b) に示すように、負のピークから正
のピーク、さらに再度負のピークを経て再度正のピーク
になる。すなわち、これはインクがインク吐出口から飛
翔しない程度の予備吐出が最初の正のピークで行われ、
再度正のピークとなるときに本吐出となってインク室か
らインク滴が飛翔される。そして、本吐出のときの吐出
体積は予備吐出による体積が加算されより大きなインク
滴となって飛翔する。
In order to make larger ink droplets fly, as shown in FIG. 10A, the application time of the positive voltage waveform is set to be three times as long as Ta. At this time, the pressure oscillation in the ink chamber changes from a negative peak to a positive peak, then to a negative peak again, and then to a positive peak again, as shown in FIG. That is, the preliminary ejection is performed at the first positive peak such that the ink does not fly from the ink ejection port,
When the positive peak is reached again, the main ejection is performed, and the ink droplet flies from the ink chamber. Then, the ejection volume at the time of the main ejection is added to the volume by the preliminary ejection, and flies as a larger ink droplet.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この公報によれば、正
の電圧波形の印加時間を3Taにすることで予備吐出が
行われ、このときの体積が本吐出のときの体積に加算さ
れるとしているが、正電圧を印加している時間とインク
室内のメニスカス位置との関係は、正電圧の印加後時間
Taでメニスカス位置が最も後退し、時間2Taでメニ
スカス位置が最も前進し、時間3Taでメニスカス位置
が再度最も後退し、時間4Taでメニスカス位置が最も
前進するというように変化する。そして、予備吐出が行
われるのはメニスカス位置が最も前進した状態というこ
とになるが、時間3Ta内に予備吐出が行われても本吐
出直前のメニスカス位置は時間3Taのときの位置でこ
のときには最も後退した位置になっている。すなわち、
メニスカス位置は時間Taのときと時間3Taのときと
では大きく変わることがなく、このため、インクの吐出
体積の変化量は大きく期待できないという問題がある。
According to this publication, preliminary discharge is performed by setting the application time of the positive voltage waveform to 3 Ta, and the volume at this time is added to the volume at the time of main discharge. However, the relationship between the time during which the positive voltage is applied and the meniscus position in the ink chamber is such that the meniscus position retreats most at the time Ta after the application of the positive voltage, the meniscus position moves forward most at the time 2Ta, and at time 3Ta. The meniscus position retreats most again, and changes at time 4Ta such that the meniscus position moves forward most. Then, the preliminary ejection is performed when the meniscus position is in the most advanced state. Even if the preliminary ejection is performed within the time 3Ta, the meniscus position immediately before the main ejection is the position at the time 3Ta and the most at this time. It is in the retracted position. That is,
The meniscus position does not change significantly between the time Ta and the time 3Ta, and therefore, there is a problem that the amount of change in the ink ejection volume cannot be expected to be large.

【0005】また、小インク滴の吐出時には図9の(a)
の電圧波形を印加し、大インク滴の吐出時には図10の
(a) の電圧波形を印加しているが、両者において吐出直
前のインク室内の圧力値を比較すると、通電時間が長く
なるほど、圧力減衰が大きくなるため、小インク滴の吐
出時には図9の(b) に示すような圧力P1 が得られる
が、大インク滴の吐出時には図10の(b) に示すような
圧力P2 (P2 <P1 )に変化し、大インク滴の吐出時
の吐出速度が小インク滴の吐出時の吐出速度に比べて小
さくなる。
When a small ink droplet is ejected, FIG.
When a large ink droplet is ejected, a voltage waveform shown in FIG.
The voltage waveform of (a) is applied. When the pressure values in the ink chamber immediately before ejection are compared in both cases, the longer the energization time, the greater the pressure decay. A pressure P1 as shown in FIG. 10B is obtained, but changes to a pressure P2 (P2 <P1) as shown in FIG. 10B at the time of discharging a large ink droplet, and the discharging speed at the time of discharging a large ink droplet becomes The ejection speed is smaller than the ejection speed when ejecting small ink droplets.

【0006】従って、図11に示すように、インクジェ
ットヘッド1を用紙2に対して走査させるシリアルタイ
プのインクジェットヘッドの場合には、連続的に階調印
字を行うと、図12に示すように、インク滴の大きさを
変える階調の切換え箇所でピッチずれが発生してしまう
という問題が生じることになる。
Accordingly, as shown in FIG. 11, in the case of a serial type ink jet head that scans the ink jet head 1 on the paper 2, if gradation printing is performed continuously, as shown in FIG. A problem arises in that a pitch shift occurs at a gradation switching position where the size of an ink droplet is changed.

【0007】この問題を解決するために階調吐出毎に吐
出タイミングを変更して速度差を補正することも考えら
れるが、図13の(a) に吐出タイミングを変化させない
ときの追従可能周期Tbを示し、図13の(b) に吐出タ
イミングを変化させたときの最大周期Tdを示すよう
に、最大周期Tdは吐出タイミングを変化させないとき
の追従可能周期Tbと吐出タイミングをずらした時間T
cとの和になる。このため、吐出タイミングを補正した
ことによる制限として、吐出タイミングを変化させない
場合より印字スピードを低下させなければならないとい
う問題が発生する。
To solve this problem, it is conceivable to correct the speed difference by changing the discharge timing for each gradation discharge. However, FIG. 13A shows a followable period Tb when the discharge timing is not changed. As shown in FIG. 13 (b), the maximum period Td when the ejection timing is changed is shown in FIG. 13B.
c. Therefore, as a limitation due to the correction of the ejection timing, there is a problem that the printing speed must be reduced as compared with a case where the ejection timing is not changed.

【0008】そこで請求項1及び2記載の発明は、イン
クの吐出体積を可変して階調階調印字を行うものにおい
て、吐出体積の可変範囲を広くでき、しかも、吐出体積
毎の吐出速度のばらつきを最小限に抑えて階調変更時で
のピッチずれを極力防止し高品質印字ができるインクジ
ェットヘッドの駆動方法を提供する。
Therefore, according to the first and second aspects of the present invention, when performing gradation gradation printing by varying the ink ejection volume, the variable range of the ejection volume can be widened and the ejection speed of each ejection volume can be reduced. Provided is a method of driving an ink jet head capable of minimizing variation, minimizing pitch shift at the time of gradation change, and performing high quality printing.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
インク収容部の容積を増大させ、所定時間経過後にこの
インク収容部の容積を減少させてインクに圧力振動を与
えることによりインク滴を吐出させ、さらにインク収容
部の容積を元の状態に戻し、インク収容部の容積を減少
状態から元の状態に戻すまでの時間を変化させることで
インク滴の吐出体積を制御するインクジェットヘッドの
駆動方法において、インク収容部の容積を増大させてお
く時間を、インク収容部の容積を減少状態から元の状態
に戻すまでの時間を設定範囲の下限値に設定したときに
インク滴の吐出速度がピークとなる時間から、インク収
容部の容積を減少状態から元の状態に戻すまでの時間を
設定範囲の上限値に設定したときにインク滴の吐出速度
が最も小さくなる時間の範囲に設定したことにある。
According to the first aspect of the present invention,
Increasing the volume of the ink storage unit, reducing the volume of the ink storage unit after a predetermined time elapses, and applying pressure vibration to the ink to discharge the ink droplets, and further returning the volume of the ink storage unit to the original state, In a method of driving an ink jet head that controls the ejection volume of ink droplets by changing the time required to return the volume of the ink storage unit from the reduced state to the original state, the time for increasing the volume of the ink storage unit is as follows: When the time required to return the volume of the ink storage unit from the reduced state to the original state is set to the lower limit of the setting range, the volume of the ink storage unit is reduced from the reduced state from the time when the ejection speed of the ink droplets peaks. Is set to the time range in which the ejection speed of the ink droplet becomes the minimum when the time until the state is returned to the upper limit value of the setting range.

【0010】請求項2記載の発明は、インク収容部の容
積を増大させ、所定時間経過後にこのインク収容部の容
積を減少させてインクに圧力振動を与えることによりイ
ンク滴を吐出させ、さらにインク収容部の容積を元の状
態に戻し、インク収容部の容積を減少状態から元の状態
に戻すまでの時間を変化させることでインク滴の吐出体
積を制御するインクジェットヘッドの駆動方法におい
て、インク収容部の容積を増大させておく時間を、イン
ク収容部の容積を減少状態から元の状態に戻すまでの時
間を最小のインク滴を得るための時間からインクに与え
る圧力振動周期の半分の時間Taまで可変したときにお
いて、時間Taの略1.5倍から2倍の範囲、又は、略
1.5Ta+nから2Ta+nの範囲(但し、nは2T
a×整数)に設定したことにある。
According to a second aspect of the present invention, the volume of the ink container is increased, and after a predetermined time elapses, the volume of the ink container is reduced to apply pressure vibration to the ink, thereby discharging the ink droplets. A method for driving an ink-jet head that controls the ejection volume of ink droplets by returning the volume of the storage unit to the original state and changing the time until the volume of the ink storage unit is returned from the reduced state to the original state. The time for increasing the volume of the ink container is the time for returning the volume of the ink storage unit from the reduced state to the original state, the time for obtaining the minimum ink droplet, and the time Ta for half the pressure oscillation cycle applied to the ink. When the time Ta is varied, the range is approximately 1.5 to 2 times the time Ta, or the range is approximately 1.5 Ta + n to 2Ta + n (where n is 2T).
a × integer).

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1はインクジェットヘッドの構
成を示す一部切欠した分解斜視図で、セラミック材から
なる基板11上の一方の側に電気機械変換手段である2
枚の長方形状の圧電部材12、13をエポキシ樹脂接着
剤で接着固定している。前記各圧電部材12、13に
は、切削加工により、一定の間隔で平行に同じ幅で、同
じ深さ、同じ長さの複数の長溝14,…を形成してい
る。前記各長溝14,…の側面と底面には電極15,…
を形成し、さらに各長溝14,…の後端から前記圧電部
材3の後部上面に引出し電極16,…を形成している。
これらの電極15,…、16,…は無電解ニッケルメッ
キにより形成する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view, partially cut away, showing the configuration of an ink jet head. Electromechanical conversion means 2 is provided on one side of a substrate 11 made of a ceramic material.
The rectangular piezoelectric members 12 and 13 are bonded and fixed with an epoxy resin adhesive. In each of the piezoelectric members 12 and 13, a plurality of long grooves 14 having the same width, the same depth, and the same length are formed in parallel at predetermined intervals by cutting. Electrodes 15,... Are provided on the side and bottom surfaces of the long grooves 14,.
Are formed on the rear upper surface of the piezoelectric member 3 from the rear end of each long groove 14,.
These electrodes 15, ..., 16, ... are formed by electroless nickel plating.

【0012】前記基板11上の他方の側にPC板17を
接着固定し、このPC板17の上に駆動回路を内蔵した
ドライブIC18を搭載するとともにこのドライブIC
18に接続した導電パターン19,…を形成している。
そして、前記各導電パターン19,…と前記各引出し電
極16,…をワイヤボンディングにより導線20,…で
結合している。
A PC board 17 is bonded and fixed to the other side of the substrate 11, and a drive IC 18 having a built-in drive circuit is mounted on the PC board 17, and the drive IC 18
The conductive patterns 19 connected to 18 are formed.
Each of the conductive patterns 19,... And each of the extraction electrodes 16,.

【0013】前記圧電部材13の上には、セラミック材
からなる天板21をエポキシ樹脂接着剤で接着固定して
いる。また、前記各圧電部材12、13の先端に複数の
インク吐出口22,…を設けたノズルプレート23を接
着剤で接着固定している。これにより、前記各長溝1
4,…は上部が前記天板21で覆うわれ、先端がノズル
プレート23で塞がれることになり、それぞれインク収
容部を兼用したインク室を形成することになる。前記天
板21には共通インク室24を形成しており、前記各長
溝14,…で形成したインク室の後端部がこの共通イン
ク室24に連通している。そして、前記共通インク室2
4はインク供給部(図示せず)に連通している。
A top plate 21 made of a ceramic material is bonded and fixed on the piezoelectric member 13 with an epoxy resin adhesive. Further, a nozzle plate 23 provided with a plurality of ink discharge ports 22,... At the tips of the piezoelectric members 12, 13 is bonded and fixed with an adhesive. Thereby, each said long groove 1
4,... Are covered with the top plate 21 and their ends are closed with the nozzle plate 23 to form ink chambers which also serve as ink storage sections. A common ink chamber 24 is formed in the top plate 21, and the rear end of the ink chamber formed by each of the long grooves 14 communicates with the common ink chamber 24. And the common ink chamber 2
Reference numeral 4 communicates with an ink supply unit (not shown).

【0014】図2は図1の構成のインクジェットヘッド
を基板11を除いてX−X線に沿って断面したときの部
分断面図で、前記各長溝14,…で形成したインク室2
5,…の側壁は前記各圧電部材12、13からなり、そ
れぞれ図中矢印で示すように板厚方向で互いに対向する
方向に分極している。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the ink-jet head having the structure shown in FIG. 1 except for the substrate 11, taken along the line XX. The ink chambers 2 formed by the long grooves 14,.
The side walls of 5,... Are composed of the piezoelectric members 12 and 13, respectively, and are polarized in directions opposite to each other in the plate thickness direction as indicated by arrows in the drawing.

【0015】今、圧電部材12、13からなる側壁P1
,P2 ,P3 ,P4 で隔てられた3つのインク室25
A,25B,25Cに着目し、例えば図2の(a) に示す
ように中央のインク室25Bの電極15に正の電圧を印
加し、両隣のインク室25A、25Cの電極15を接地
すると、インク室25Bの両側壁P2 、P3 は、圧電部
材12、13が板厚方向で互いに対向する方向に分極し
ているため、インク室25Bの容積を広げるように互い
に外側に急激に変形する。この変形により、共通インク
室24からインク室25Bにインクの補充が行われる。
この状態で、今度は、図2の(a) に示すように、両隣の
インク室25A、25Cの電極15を接地したまま中央
のインク室25Bの電極15に負の電圧を印加すると、
インク室25Bの両側壁P2 、P3 は、インク室25B
の容積を狭めるように互いに内側に急激に変形する。こ
の変形によりインク室25Bのインクはインク吐出口2
2から吐出する。この状態で、さらに、インク室25B
の電極15を接地すると、側壁P2 ,P3 は急激に元の
状態に復帰する。この復帰動作により、インク吐出口2
2から吐出したインク滴は切断されて飛翔することにな
る。
Now, the side wall P1 composed of the piezoelectric members 12 and 13 will be described.
, P2, P3, P3, three ink chambers 25 separated by P4
Focusing on A, 25B, and 25C, for example, as shown in FIG. 2A, when a positive voltage is applied to the electrode 15 of the central ink chamber 25B and the electrodes 15 of the adjacent ink chambers 25A and 25C are grounded, The side walls P2 and P3 of the ink chamber 25B are suddenly deformed outward so as to increase the volume of the ink chamber 25B because the piezoelectric members 12 and 13 are polarized in the direction opposite to each other in the thickness direction. With this deformation, ink is replenished from the common ink chamber 24 to the ink chamber 25B.
In this state, as shown in FIG. 2A, when a negative voltage is applied to the electrode 15 of the central ink chamber 25B while the electrodes 15 of the adjacent ink chambers 25A and 25C are grounded,
Both side walls P2 and P3 of the ink chamber 25B are connected to the ink chamber 25B.
Suddenly deform inside each other so as to reduce the volume. Due to this deformation, the ink in the ink chamber 25 </ b> B
Discharge from 2. In this state, the ink chamber 25B
When the electrode 15 is grounded, the side walls P2 and P3 rapidly return to the original state. By this return operation, the ink ejection port 2
The ink droplet ejected from 2 is cut and flies.

【0016】このような動作を行わせるためのインク室
25Bの電極15に印加する電圧波形は図3に示すよう
な電圧波形で、時刻t1 で急激に正電圧に立上がり、こ
の電圧を所定時間保持し、時刻t2 で正電圧の印加を停
止させるとともに急激に負電圧に立下がり、この電圧を
所定時間保持し、時刻t3 で負電圧の印加を停止させる
制御を行う。インク室25Bでは、正電圧の印加により
容積が増大し、負電圧の印加により容積が減少し、時刻
T2 から圧力振動周期の半分の時間、すなわち、圧力伝
播時間Ta経過した時点で内部の圧力が最も小さくな
り、インク吐出口22から吐出したインク滴が自然に切
断されて飛翔することになる。
A voltage waveform applied to the electrode 15 of the ink chamber 25B for performing such an operation is a voltage waveform as shown in FIG. 3, which rapidly rises to a positive voltage at time t1, and holds this voltage for a predetermined time. Then, at time t2, the application of the positive voltage is stopped, and the voltage suddenly falls to the negative voltage. This voltage is maintained for a predetermined time, and the control of stopping the application of the negative voltage at time t3 is performed. In the ink chamber 25B, the volume is increased by the application of the positive voltage, and the volume is reduced by the application of the negative voltage. When the pressure propagation time Ta elapses from the time T2, a half of the pressure oscillation period elapses, the internal pressure increases. The ink droplets ejected from the ink ejection ports 22 become the smallest, and are spontaneously cut and fly.

【0017】ここで負電圧を印加する時間t3 −t2 を
圧力伝播時間Taよりも短くすると、自然にインク滴が
切断される前に強制的にインク滴が切断されるようにな
り、インク滴の体積を小さくできる。すなわち、低濃度
の印字ができることになる。従って、負電圧を印加する
時間を管理することで、インク滴の吐出体積を管理で
き、階調印字が可能となる。
If the time t3-t2 for applying the negative voltage is shorter than the pressure propagation time Ta, the ink drops are forcibly cut before the ink drops are spontaneously cut. The volume can be reduced. That is, low-density printing can be performed. Therefore, by controlling the time during which the negative voltage is applied, the ejection volume of ink droplets can be controlled, and gradation printing can be performed.

【0018】ここで、負電圧を印加する時間t3 −t2
を、最も大きいインク滴の吐出体積を得るための時間V
max から最も小さいインク滴の吐出体積を得るための時
間Vmin の範囲に設定した場合において、一定の正電圧
を印加する時間t2 −t1 と吐出速度との関係をグラフ
で示すと、図4に示すようになる。このグラフから、負
電圧を印加する時間t3 −t2 がVmax のとき、正電圧
を印加する時間t2 −t1 と吐出速度の変動はインク室
内の圧力振動にほぼ一致し、吐出速度が最大となるのは
時間t2 −t1 が圧力伝播時間Taのときで、このとき
の圧力振動周期は2Taになっている。時間t3 −t2
をVmax 、V1 、V2 、Vmin と減少させていくと、こ
の振動曲線は、図上右下にシフトする。
Here, the time t3 -t2 for applying the negative voltage
Is the time V for obtaining the largest ink droplet ejection volume.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the time t2 -t1 for applying a constant positive voltage and the discharge speed when the value is set in the range of Vmin for obtaining the smallest ink droplet discharge volume from max. Become like From this graph, when the time t3-t2 for applying the negative voltage is Vmax, the time t2-t1 for applying the positive voltage and the fluctuation of the ejection speed almost coincide with the pressure oscillation in the ink chamber, and the ejection speed becomes maximum. Is when the time t2 -t1 is the pressure propagation time Ta, and the pressure oscillation period at this time is 2Ta. Time t3 -t2
Is reduced to Vmax, V1, V2, and Vmin, the oscillation curve shifts to the lower right in the figure.

【0019】従って、例えば時間t3 −t2 をV2 から
V1 とする体積範囲が必要な場合、このときの吐出速度
のばらつきを小さくするためには、時間t2 −t1 を、
図4において、小体積を得る時間V2 のときの吐出速度
の1番目のピークが現れる時間T2 から大体積を得る時
間V1 のときの吐出速度が時間T2 以降で最も小さくな
る時間T1 の間の値に設定することにより吐出速度のば
らつきを抑えることができる。従って、インク滴の体積
を変化させて階調印字を行う場合に、印字中に階調の切
換えが行われてもインク滴の吐出速度は階調の切換え前
と後でほとんど変化せず大きなピッチずれが生じること
はないので、高品質の印字が可能になる。また、インク
滴の体積は時間t3 −t2 を変化させることで制御でき
るので、インク滴の吐出体積範囲を広くとることがで
き、印字濃度階調の幅を広げることができる。
Therefore, for example, when a volume range in which the time t3-t2 is from V2 to V1 is necessary, in order to reduce the variation in the discharge speed at this time, the time t2-t1 is set as follows.
In FIG. 4, a value between the time T2 at which the first peak of the discharge speed at the time of obtaining the small volume V2 and the time T1 at which the discharge speed at the time of obtaining the large volume V1 becomes the smallest after the time T2. By setting to, variations in the discharge speed can be suppressed. Therefore, when gradation printing is performed by changing the volume of ink droplets, even if gradation switching is performed during printing, the ejection speed of ink droplets hardly changes before and after gradation switching, and a large pitch. Since no deviation occurs, high-quality printing can be performed. Also, since the volume of the ink droplet can be controlled by changing the time t3 -t2, the range of the ink droplet ejection volume can be widened, and the range of the print density gradation can be widened.

【0020】なお、ここでは、時間t2 −t1 の範囲が
時間2Ta内の場合について述べたが、圧力振動が残っ
ている範囲では2Ta以降の時間でも同様のことが言え
る。従って、時間t3 −t2 がある範囲、換言すれば、
ある体積範囲では、時間t2−t1 の値を、得たい体積
の最小体積を吐出させるときの吐出速度の1番目のピー
クから最大体積を吐出させるときの吐出速度が最も小さ
くなる間の値、又は、その値に2Ta×整数を加算した
値に設定することにより、その体積範囲内での吐出速度
のばらつきが最も抑えられることになる。
Here, the case where the range of the time t2-t1 is within the time 2Ta has been described, but the same can be said for the time after the 2Ta in the range where the pressure oscillation remains. Therefore, the time t3-t2 is within a certain range, in other words,
In a certain volume range, the value of the time t2-t1 is set to a value during which the ejection speed when the maximum volume is ejected from the first peak of the ejection speed when the minimum volume of the desired volume is ejected, or By setting the value to a value obtained by adding 2Ta × integer to the value, the variation of the ejection speed within the volume range can be suppressed most.

【0021】ところで、一定の正電圧を印加してインク
容積を増大させたときインク室内に圧力振動が発生する
ため、最大体積のインク滴を得るために時間t3 −t2
を最大としたときには、インク室容積を拡大から減少さ
せたことによる圧力と時刻t1 時から始まった圧力振動
による圧力が加算され、吐出速度の変動形態は圧力振動
に一致するが、時間t3 −t2 を小さく、小さい体積を
吐出させるときには、圧力の影響が受けにくい自由表面
部近傍のみが吐出するため、吐出速度はメニスカスの動
きに左右される。
By the way, when a constant positive voltage is applied to increase the ink volume, pressure oscillation occurs in the ink chamber.
Is maximized, the pressure due to the reduction of the ink chamber volume from the expansion and the pressure due to the pressure vibration starting at time t1 are added, and the fluctuation form of the ejection speed matches the pressure vibration, but the time t3-t2 When a small volume is ejected, the ejection speed depends on the movement of the meniscus because only the vicinity of the free surface which is not easily affected by the pressure is ejected.

【0022】図5はインク室内における時間と圧力の関
係を示し、図6は時間とメニスカス位置の関係を示して
いるが、メニスカスの速度と時間Vmin のときの吐出速
度の変化形態とがほぼ一致する。従って、図3の駆動電
圧波形において、時間t3 −t2 を、最大のインク滴を
得るための時間Vmax 、すなわち、時間Taから最小の
インク滴を得るための時間Vmin の範囲で設定すると
き、一定の正電圧を印加している時間t2 −t1 を、略
1.5Taから2Taの間に設定することにより、最大
体積のインク滴を吐出させたときから最小体積のインク
滴を吐出させたときのそれぞれのそれぞれの吐出体積に
おける吐出速度のばらつきを小さくすることができる。
ここでは、時間t2 −t1 の範囲が2Ta内の場合につ
いて述べたが、圧力振動が残っている範囲では、2Ta
以降も同様なことが言え、時間t2 −t1 の範囲が2T
a以降のときの電圧波形を図7に示し、インクの吐出及
び飛翔状態を図8に示す。
FIG. 5 shows the relationship between the time and the pressure in the ink chamber, and FIG. 6 shows the relationship between the time and the meniscus position. The change in the meniscus speed and the change in the ejection speed at the time Vmin are almost the same. I do. Therefore, in the drive voltage waveform of FIG. 3, when the time t3 -t2 is set within the range of the time Vmax for obtaining the maximum ink drop, that is, the time Vmin for obtaining the minimum ink drop from the time Ta, By setting the time t2 -t1 during which the positive voltage is applied between approximately 1.5 Ta and 2 Ta, the time between when the maximum volume ink droplet is discharged and when the minimum volume ink droplet is discharged is Dispersion of the discharge speed in each discharge volume can be reduced.
Here, the case where the range of time t2−t1 is within 2Ta has been described.
The same can be said thereafter, and the range of time t2-t1 is 2T.
FIG. 7 shows the voltage waveforms after a, and FIG. 8 shows the ink ejection and flying states.

【0023】すなわち、図7の(a) は、正電圧の印加開
始から1.5Ta〜2Ta経過した時刻tA において正
電圧の印加を停止して負電圧の印加を開始し、この負電
圧の印加開始から時間Vmin 経過した時刻tB1において
負電圧の印加を停止する駆動電圧波形で、この場合の時
刻tA 、tB1、tC でのインク滴の吐出及び飛翔状態は
図8の(a) に示すようになり、小インク滴の吐出とな
る。また、図7の(b) は、正電圧の印加開始から1.5
Ta〜2Ta経過した時刻tA において正電圧の印加を
停止して負電圧の印加を開始し、この負電圧の印加開始
から時間Vmax 経過した時刻tB2において負電圧の印加
を停止する駆動電圧波形で、この場合の時刻tA 、tB
2、tC でのインク滴の吐出及び飛翔状態は図8の(b)
に示すようになり、大インク滴の吐出となる。
That is, FIG. 7A shows that the application of the positive voltage is stopped and the application of the negative voltage is started at the time tA when 1.5 Ta to 2 Ta has elapsed from the start of the application of the positive voltage, and the application of the negative voltage is started. FIG. 8A shows a drive voltage waveform in which the application of the negative voltage is stopped at time tB1 after a lapse of time Vmin from the start. In this case, the ejection and flying states of the ink droplets at times tA, tB1, and tC are as shown in FIG. And discharge of small ink droplets. FIG. 7 (b) shows the relationship between 1.5 and 1.5 from the start of the application of the positive voltage.
A drive voltage waveform in which the application of the positive voltage is stopped and the application of the negative voltage is started at time tA when Ta to 2Ta has elapsed, and the application of the negative voltage is stopped at time tB2 when the time Vmax has elapsed from the start of application of the negative voltage. Times tA and tB in this case
2. The ejection and flying state of the ink droplet at tC is shown in FIG.
And discharge of large ink droplets.

【0024】なお、前述した実施の形態ではインク室が
インク収納部を兼用したが必ずしもこれに限定するもの
ではなく、インク室と別体にインク収納部を設け、この
インク収納部の容積変化によりインク室に圧力振動を与
えるものであってもよい。
In the above-described embodiment, the ink chamber also serves as the ink storage section. However, the present invention is not limited to this. The ink storage section is provided separately from the ink chamber, and the volume of the ink storage section changes. A pressure vibration may be applied to the ink chamber.

【0025】また、前述した実施の形態は側壁を圧電部
材で構成したインク室を複数配置したマルチタイプのイ
ンクジェットヘッドの駆動について述べたが必ずしもこ
れに限定するものではなく、シリアルタイプのインクジ
ェットヘッドの駆動にも、また、側壁を圧電部材で構成
しない別のタイプのインクジェットヘッドの駆動にも適
用でき、要は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の
変形が可能である。
In the above-described embodiment, the driving of a multi-type ink jet head having a plurality of ink chambers whose side walls are formed of piezoelectric members is described. However, the present invention is not necessarily limited to this. The present invention can be applied to driving and also to driving another type of ink jet head in which the side wall is not formed of a piezoelectric member. In short, various modifications are possible without departing from the gist of the present invention.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上、請求項1及び2記載の発明によれ
ば、インクの吐出体積を可変して階調印字を行うものに
おいて、吐出体積の可変範囲を広くできて印字濃度階調
の幅を広げることができ、しかも、吐出体積毎の吐出速
度のばらつきを最小限に抑えて階調変更時でのピッチず
れを極力防止し高品質印字ができる。
As described above, according to the first and second aspects of the present invention, in the case of performing gradation printing by varying the ink ejection volume, the variable range of the ejection volume can be widened and the width of the print density gradation can be increased. In addition, the variation in the ejection speed for each ejection volume can be minimized, and the pitch shift at the time of gradation change can be prevented as much as possible, so that high quality printing can be performed.

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

【図1】本発明の実施の形態を示す図で、インクジェッ
トヘッドの構成を示す一部切欠した分解斜視図。
FIG. 1 is a view showing an embodiment of the present invention, and is an exploded perspective view showing a configuration of an ink jet head, with a part cut away.

【図2】同実施の形態におけるインクジェットヘッドの
動作を説明するための部分断面図。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view for explaining the operation of the inkjet head according to the embodiment.

【図3】同実施の形態においてインク室の電極に印加す
る駆動電圧波形を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a drive voltage waveform applied to an electrode of an ink chamber in the embodiment.

【図4】同実施の形態においてインク室の電極に印加す
る駆動電圧波形の負電圧印加時間(t2 −t1 )と吐出
速度の関係を示すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a negative voltage application time (t2−t1) of a driving voltage waveform applied to an electrode of an ink chamber and an ejection speed in the embodiment.

【図5】同実施の形態におけるインク室内の圧力振動の
時間変化を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing a time change of pressure vibration in the ink chamber in the embodiment.

【図6】同実施の形態におけるインク室のメニスカス位
置の時間変化を示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing a time change of a meniscus position of an ink chamber in the embodiment.

【図7】同実施の形態においてインク室の電極に印加す
る駆動電圧波形例を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a drive voltage waveform applied to an electrode of an ink chamber in the embodiment.

【図8】図7の駆動電圧波形例に対応したインク室から
のインク滴の吐出及び飛翔状態を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a state of ejection and flying of ink droplets from an ink chamber corresponding to the driving voltage waveform example of FIG. 7;

【図9】従来例における駆動電圧波形例とこれに対応し
たインク室内の圧力振動波形を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a driving voltage waveform and a corresponding pressure oscillation waveform in an ink chamber in a conventional example.

【図10】従来例における駆動電圧波形例とこれに対応
したインク室内の圧力振動波形を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a driving voltage waveform and a corresponding pressure oscillation waveform in an ink chamber in a conventional example.

【図11】シリアルタイプのインクジェットヘッド例を
示す斜視図。
FIG. 11 is a perspective view showing an example of a serial type inkjet head.

【図12】従来例における課題を説明するための図。FIG. 12 is a diagram illustrating a problem in a conventional example.

【図13】同従来例の課題を解決する他の方法の問題点
を説明するための図。
FIG. 13 is a view for explaining a problem of another method for solving the problem of the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12,13…圧電部材 15…電極 25…インク室 12, 13: piezoelectric member 15: electrode 25: ink chamber

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク収容部の容積を増大させ、所定時
間経過後にこのインク収容部の容積を減少させてインク
に圧力振動を与えることによりインク滴を吐出させ、さ
らにインク収容部の容積を元の状態に戻し、インク収容
部の容積を減少状態から元の状態に戻すまでの時間を変
化させることでインク滴の吐出体積を制御するインクジ
ェットヘッドの駆動方法において、 前記インク収容部の容積を増大させておく時間を、前記
インク収容部の容積を減少状態から元の状態に戻すまで
の時間を設定範囲の下限値に設定したときにインク滴の
吐出速度がピークとなる時間から、前記インク収容部の
容積を減少状態から元の状態に戻すまでの時間を設定範
囲の上限値に設定したときにインク滴の吐出速度が最も
小さくなる時間の範囲に設定したことを特徴とするイン
クジェットヘッドの駆動方法。
1. A method for increasing the volume of an ink container, reducing the volume of the ink container after a lapse of a predetermined time, and applying pressure vibration to the ink to discharge ink droplets, and further reducing the volume of the ink container. In the method of driving an ink-jet head for controlling the ejection volume of ink droplets by changing the time until the volume of the ink storage unit is returned from the reduced state to the original state, the volume of the ink storage unit is increased. The time for keeping the ink container from returning from the reduced state to the original state is set to the lower limit value of the set range. When the time until the volume of the part returns from the reduced state to the original state is set to the upper limit of the setting range, it is set to the time range where the ink droplet ejection speed becomes the minimum The driving method of ink jet head is characterized.
【請求項2】 インク収納部の容積を増大させ、所定時
間経過後にこのインク収容部の容積を減少させてインク
に圧力振動を与えることによりインク滴を吐出させ、さ
らにインク収容部の容積を元の状態に戻し、インク収容
部の容積を減少状態から元の状態に戻すまでの時間を変
化させることでインク滴の吐出体積を制御するインクジ
ェットヘッドの駆動方法において、 前記インク収容部の容積を増大させておく時間を、前記
インク収容部の容積を減少状態から元の状態に戻すまで
の時間を最小のインク滴を得るための時間からインクに
与える圧力振動周期の半分の時間Taまで可変したとき
において、時間Taの略1.5倍から2倍の範囲、又
は、略1.5Ta+nから2Ta+nの範囲(但し、n
は2Ta×整数)に設定したことを特徴とするインクジ
ェットヘッドの駆動方法。
2. A method for increasing the volume of an ink container, reducing the volume of the ink container after a lapse of a predetermined time, applying pressure vibration to the ink to discharge ink droplets, and further reducing the volume of the ink container. In the method of driving an ink-jet head for controlling the ejection volume of ink droplets by changing the time until the volume of the ink storage unit is returned from the reduced state to the original state, the volume of the ink storage unit is increased. When the time to be kept is varied from the time for obtaining the minimum ink droplet to the time for returning the volume of the ink storage unit from the reduced state to the original state to half the time Ta of the pressure oscillation cycle applied to the ink. , The range of approximately 1.5 to 2 times the time Ta, or the range of approximately 1.5 Ta + n to 2 Ta + n (where n
Is 2 Ta × integer).
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