JP2007007955A

JP2007007955A - Ink droplet jet device

Info

Publication number: JP2007007955A
Application number: JP2005190339A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Sekiguchi; 恭裕関口
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: JP4671029B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink droplet jet device capable of stabilizing the whole ejection by forming a drive waveform not including a non-ejection pulse for suppressing a residual pressure. <P>SOLUTION: This ink droplet jet device ejects ink droplets to a recording medium by applying a drive pulse signal to an actuator for varying a volume of a pressurizing chamber filled with ink. When a dot is formed on the recording medium, the drive signal has only a plurality of main pulse signals Pm as the drive pulse signal for ejecting ink droplets. The pulse width Tp of each main pulse signal Pm and an interval Tw between the rear edge of the precedent main pulse signal Pm and the front edge of the succeeding main pulse signal Pm satisfy the relationships: 1.1AL≤Tp≤1.5AL and 3.5AL≤Tw≤4.5AL with respect to a time period AL that a pressure wave propagates in one way of an ink fluid channel including the pressurizing chamber. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、インクジェットヘッド方式によるインク滴吐出装置に関するものである。 The present invention relates to an ink droplet ejection apparatus using an inkjet head system.

インク滴吐出装置であるインクジェットプリンタにはインクジェットヘッドが備えられており、圧電式のアクチュエータを有するインクジェットヘッドでは、駆動パルス信号の印加によるアクチュエータの変位で、インクに吐出圧力が与えられてノズルからインク滴が吐出される構成が知られている。 An ink jet printer, which is an ink droplet ejecting apparatus, includes an ink jet head. In an ink jet head having a piezoelectric actuator, an ink is ejected from a nozzle by applying an ejection pressure to the ink due to displacement of the actuator by applying a drive pulse signal. A configuration in which droplets are discharged is known.

前記インクジェットヘッドの構成によれば、ノズルから吐出されるインク滴は、アクチュエータに印加される駆動パルス信号のパルス幅を、インク流路での圧力波の片道伝播時間ＡＬと一致させたときに、最も高いエネルギー効率で吐出され、その吐出量も最大となる。 According to the configuration of the ink jet head, when the ink droplet ejected from the nozzle matches the pulse width of the drive pulse signal applied to the actuator with the one-way propagation time AL of the pressure wave in the ink flow path, The discharge is performed with the highest energy efficiency, and the discharge amount is also maximized.

ところで、一般的に、インクジェットプリンタでは、階調表現のために、複数種類の大きさ（記録面積）のインクドットを混在させて被記録媒体に記録を行っており、１ドット当たりの吐出量を変える必要がある。 By the way, in general, in an inkjet printer, in order to express gradation, a plurality of types of ink dots of different sizes (recording areas) are mixed and recorded on a recording medium, and the discharge amount per dot is set. Need to change.

１ドット当たりの吐出量を多くする場合には、例えば、本出願人が特許文献１で開示しているように、第１のインク滴がノズルから離れる前に第２のインク滴を吐出させて合体させる方法がある。具体的には、メイン（第２）の駆動パルス信号のパルス幅を圧力波の伝播時間Ｔ（前記ＡＬに相当）と一致させ、それより前にパルス幅が０．３５Ｔ〜０．６５Ｔの第１の駆動パルス信号を印加している。さらに、メイン(第２)の駆動パルス信号の後に、第３の駆動パルス信号としてインク滴を吐出しない短いパルス幅の信号を印加している。これにより第１の駆動パルス信号によるインク滴がエネルギー効率の悪い状態で吐出し、このインク滴がノズルから離れる前に、第２の駆動パルス信号によるインク滴がエネルギー効率よく吐出されて合体する。そして、第３の駆動パルス信号が、残留する圧力波成分を抑制するようにしている。
特許第３５５１８２２号公報（図１及び図６参照） When increasing the ejection amount per dot, for example, as disclosed in Patent Document 1 by the present applicant, the second ink droplet is ejected before the first ink droplet leaves the nozzle. There is a way to merge. Specifically, the pulse width of the main (second) drive pulse signal is made to coincide with the pressure wave propagation time T (corresponding to the AL), and the pulse width is 0.35T to 0.65T before that. 1 drive pulse signal is applied. Further, after the main (second) drive pulse signal, a signal having a short pulse width that does not eject ink droplets is applied as the third drive pulse signal. As a result, the ink droplets generated by the first drive pulse signal are ejected in a state of poor energy efficiency, and the ink droplets generated by the second drive pulse signal are ejected with energy efficiency and merged before the ink droplet leaves the nozzle. The third drive pulse signal suppresses the remaining pressure wave component.
Japanese Patent No. 3551822 (see FIGS. 1 and 6)

特許文献１に記載されている駆動波形では、メインパルス信号の後に、第３の駆動パルス信号として、残留する圧力波成分を抑制する非吐出パルスを印加して、吐出全体を安定化している。しかしながら、この非吐出パルスは、圧力波を抑制し且つインクを吐出させないように印加する必要があるから、そのパルス幅や印加のタイミングは、極めて微妙であり、僅かなずれが生じると吐出全体に大きな影響を与えていた。従って、前記非吐出パルスを含まずに駆動波形を構成し、その波形で安定した吐出状態を得たいという要望があった。また、連続して吐出した後の激しい振動を効果的に抑えたいという要望もあった。 In the driving waveform described in Patent Document 1, a non-ejection pulse that suppresses the remaining pressure wave component is applied as a third driving pulse signal after the main pulse signal to stabilize the entire ejection. However, since it is necessary to apply this non-ejection pulse so as to suppress the pressure wave and not to eject ink, the pulse width and timing of application are very delicate. It had a big influence. Accordingly, there has been a demand to construct a drive waveform without including the non-ejection pulse and to obtain a stable ejection state with the waveform. There has also been a desire to effectively suppress the intense vibration after continuous ejection.

本発明は、上記問題を解消するものであり、残留圧力を抑制するための非吐出パルスを含まずに駆動波形を構成しながら、吐出全体の安定化を図ることのできるインク滴吐出装置の提供を目的とするものである。 The present invention solves the above problem, and provides an ink droplet ejection apparatus capable of stabilizing the entire ejection while forming a drive waveform without including a non-ejection pulse for suppressing residual pressure. It is intended.

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明におけるインク滴吐出装置は、インクが充填された圧力室の容積を変化させるアクチュエータに、駆動パルス信号を印加することにより、インク滴を被記録媒体に吐出させるインク滴吐出装置において、被記録媒体にドットを形成する場合に、その駆動波形は、前記駆動パルス信号としてインク滴を吐出するメインパルス信号Ｐｍのみを複数有し、前記各メインパルス信号Ｐｍのパルス幅Ｔｐと、先行する前記メインパルス信号Ｐｍの終端と後続の前記メインパルス信号Ｐｍの始端との間隔Ｔｗとがそれぞれ、前記圧力室が含まれるインク流路内を圧力波が片道伝播する時間ＡＬに対して、１．１ＡＬ≦Ｔｐ≦１．５ＡＬ、３．５ＡＬ≦Ｔｗ≦４．５ＡＬ、の関係を満たしていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an ink droplet ejection apparatus according to claim 1 applies an ink droplet by applying a drive pulse signal to an actuator that changes the volume of a pressure chamber filled with ink. When forming dots on a recording medium in an ink droplet ejecting apparatus that ejects onto a recording medium, the drive waveform includes only a plurality of main pulse signals Pm that eject ink droplets as the driving pulse signals, The pulse width Tp of the pulse signal Pm and the interval Tw between the end of the preceding main pulse signal Pm and the starting end of the subsequent main pulse signal Pm respectively cause a pressure wave in the ink flow path including the pressure chamber. The relationship of 1.1AL ≦ Tp ≦ 1.5AL and 3.5AL ≦ Tw ≦ 4.5AL is satisfied for the one-way propagation time AL. It is intended to.

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインク滴吐出装置において、前記駆動波形に含まれるメインパルス信号の数は、２個以上４個以下であることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the ink droplet ejection apparatus according to the first aspect, the number of main pulse signals included in the drive waveform is 2 or more and 4 or less. It is.

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のインク滴吐出装置において、前記駆動波形は、当該ドットを形成する駆動周期の次に駆動周期に形成するドットがない場合に、当該ドットの形成に用いることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the ink droplet ejection apparatus according to the first or second aspect, the drive waveform is obtained when there is no dot to be formed in the drive period after the drive period for forming the dot. , And used for forming the dot.

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載のインク滴吐出装置において、前記複数のメインパルス信号を有する駆動波形は、被記録媒体にドットを形成するための駆動周期の複数周期に跨っていることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the ink droplet ejection apparatus according to any one of the first to third aspects, the drive waveform having the plurality of main pulse signals is used to form dots on a recording medium. It is characterized by straddling a plurality of driving cycles.

請求項１に記載の発明によれば、前記Ｔｐ及びＴｗが前記関係を満たすように組み合わされることにより、駆動波形として、吐出用のメインパルス信号Ｐｍを複数個用いるだけで、換言すれば、従来のような残留圧力波を抑制するための非吐出パルスを用いなくても、安定した吐出を行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, by combining the Tp and Tw so as to satisfy the relationship, it is only necessary to use a plurality of ejection main pulse signals Pm as drive waveforms. Even without using a non-ejection pulse for suppressing such residual pressure waves, stable ejection can be performed.

また、請求項２に記載の発明によれば、メインパルス信号の数が２個以上４個以内の範囲であれば、安定した吐出を得ながら、前記範囲内で所望の大きさのドットを得ることが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, if the number of main pulse signals is in the range of 2 or more and 4 or less, a dot having a desired size is obtained within the range while obtaining stable ejection. It becomes possible.

また、請求項３に記載の発明によれば、当該ドットを形成する駆動周期の次に駆動周期に形成するドットがない場合に、当該ドットの形成に上記駆動波形を用いることで、吐出によって生じた振動を効果的に抑え、安定した吐出動作を行うことができる。 According to the third aspect of the present invention, when there is no dot to be formed in the driving cycle next to the driving cycle for forming the dot, the driving waveform is used for forming the dot, thereby causing discharge. It is possible to effectively suppress the vibration and to perform a stable discharge operation.

また、請求項４に記載の発明によれば、複数の周期に跨って駆動波形を構成することで、大きなサイズのドットを安定して形成することが可能となる。また、請求項３に記載の発明のように次に駆動周期に形成するドットがない場合に、複数の周期に跨って駆動波形を発生することで、より効果的に振動を抑えることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to stably form large size dots by configuring the drive waveform over a plurality of periods. Further, when there is no dot to be formed in the next driving cycle as in the third aspect of the invention, the vibration can be more effectively suppressed by generating the driving waveform over a plurality of cycles.

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明のインク滴吐出装置に適用されるインクジェットヘッドの斜視図、図２はインクジェットヘッドの分解斜視図、図３はキャビティユニットの拡大分解斜視図、図４は図１のIV−IV線矢視拡大断面図、図５は図１のＶ−Ｖ線矢視拡大断面図、図６は制御装置のブロック図、図７は駆動波形を示すタイムチャート、図８は駆動波形におけるパルス幅及び間隔の値の組み合わせを変えたときの実験結果を示す図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a perspective view of an inkjet head applied to the ink droplet ejection apparatus of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the inkjet head, FIG. 3 is an enlarged exploded perspective view of a cavity unit, and FIG. 4 is IV-IV in FIG. FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along the line VV in FIG. 1, FIG. 6 is a block diagram of the control device, FIG. 7 is a time chart showing a driving waveform, and FIG. 8 is a pulse width in the driving waveform. It is a figure which shows the experimental result when changing the combination of the value of a space | interval.

本発明の実施形態のインク滴吐出装置は、インクジェットプリンタであり、このインクジェットプリンタに備えられるインクジェットヘッド１００は、被記録媒体の搬送方向（副走査方向、以下Ｘ方向という）と直交する方向（主走査方向、以下Ｙ方向という）に往復移動するキャリッジ（図示せず）に搭載されるものである。このインクジェットヘッド１００には、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のカラーインクがそれぞれ充填されたインクカートリッジが、キャリッジ上に着脱可能に搭載されるか、あるいは、インクジェットプリンタの本体に静置され供給パイプ等を介するかして、各色のインクが供給されるように構成されている。 An ink droplet ejection apparatus according to an embodiment of the present invention is an ink jet printer, and an ink jet head 100 provided in the ink jet printer has a direction (main main direction) perpendicular to a recording medium conveyance direction (sub-scanning direction, hereinafter referred to as X direction). It is mounted on a carriage (not shown) that reciprocates in the scanning direction (hereinafter referred to as the Y direction). In the inkjet head 100, for example, ink cartridges filled with four color inks of cyan, magenta, yellow, and black are detachably mounted on the carriage, or statically mounted on the main body of the inkjet printer. The ink of each color is supplied through a supply pipe or the like.

インクジェットヘッド１００は、図１に示すように、金属板製の複数枚のプレートからなるキャビティユニット１にプレート型の圧電アクチュエータ２が接合され、このプレート型の圧電アクチュエータ２の上面（背面）に外部機器との接続のためのフレキシブルフラットケーブル３（図４参照）が重ね接合されている。そして、キャビティユニット１の下面（前面）側に開口されたノズル４から、下向きにインクが吐出するものとする。 As shown in FIG. 1, a plate-type piezoelectric actuator 2 is joined to a cavity unit 1 composed of a plurality of plates made of a metal plate, and an ink jet head 100 is externally connected to the upper surface (rear surface) of the plate-type piezoelectric actuator 2. A flexible flat cable 3 (see FIG. 4) for connection with a device is lap-joined. Then, it is assumed that ink is ejected downward from the nozzle 4 opened on the lower surface (front surface) side of the cavity unit 1.

前記キャビティユニット１は、図２に示すように、ノズルプレート１１、スペーサプレート１２、ダンパープレート１３、２枚のマニホールドプレート１４ａ、１４ｂ、サプライプレート１５、ベースプレート１６、及びキャビティプレート１７の合計８枚の薄い板をそれぞれ接着剤にて重ね接合した構造となっている。 As shown in FIG. 2, the cavity unit 1 includes a total of eight plates including a nozzle plate 11, a spacer plate 12, a damper plate 13, two manifold plates 14a and 14b, a supply plate 15, a base plate 16, and a cavity plate 17. It has a structure in which thin plates are joined together with adhesive.

実施形態では、各プレート１１〜１７は５０〜１５０μｍ程度の厚さを有し、ノズルプレート１１はポリイミド等の合成樹脂製で、その他のプレート１２〜１７は４２％ニッケル合金鋼板製である。前記ノズルプレート１１には、微小径（２５μｍ程度）のインク吐出用のノズル４が微小間隔で多数個穿設されている。このノズル４は、当該ノズルプレート１１における長辺方向（Ｘ方向）と平行な５列に配列されている。 In the embodiment, each of the plates 11 to 17 has a thickness of about 50 to 150 μm, the nozzle plate 11 is made of synthetic resin such as polyimide, and the other plates 12 to 17 are made of 42% nickel alloy steel plate. In the nozzle plate 11, a large number of nozzles 4 for ejecting ink having a minute diameter (about 25 μm) are formed at minute intervals. The nozzles 4 are arranged in five rows parallel to the long side direction (X direction) of the nozzle plate 11.

また、前記キャビティプレート１７には、図２に示すように、複数の圧力室３６がキャビティプレート１７の長辺（前記Ｘ方向）と平行な５列に配列されている。実施形態では、前記各圧力室３６は、平面視細長形状に形成され、その長手方向がキャビティプレート１７の短辺方向（Ｙ方向）に沿うようにして穿設されている。 In the cavity plate 17, as shown in FIG. 2, a plurality of pressure chambers 36 are arranged in five rows parallel to the long side (the X direction) of the cavity plate 17. In the embodiment, each of the pressure chambers 36 is formed in an elongated shape in plan view, and is drilled so that the longitudinal direction thereof is along the short side direction (Y direction) of the cavity plate 17.

図３に示すように、各圧力室３６における先端部３６ａは、サプライプレート１５、ベースプレート１６と２枚のマニホールドプレート１４ａ、１４ｂ、ダンパープレート１３、及びスペーサプレート１２に穿設されている微小径の連通孔３７を介して、ノズルプレート１１における前記各ノズル４に連通している。 As shown in FIG. 3, the tip 36 a of each pressure chamber 36 has a small diameter drilled in the supply plate 15, the base plate 16, the two manifold plates 14 a and 14 b, the damper plate 13, and the spacer plate 12. The nozzles 11 communicate with the nozzles 4 through the communication holes 37.

キャビティプレート１７の下面に隣接するベースプレート１６には、各圧力室３６の他端部３６ｂに接続する貫通孔３８が穿設されている。 The base plate 16 adjacent to the lower surface of the cavity plate 17 has a through hole 38 connected to the other end 36b of each pressure chamber 36.

ベースプレート１６の下面に隣接するサプライプレート１５には、後述する共通インク室７から前記各圧力室３６へインクを供給するための接続流路４０が設けられる。そして各接続流路４０には、共通インク室７からインクが入る入口孔と、圧力室３６側（貫通孔３８）に開口する出口孔と、入口孔と出口孔との間にあって、接続流路４０中で最も大きな流路抵抗となるように断面積を小さくして形成された絞り部とが備えられている。 The supply plate 15 adjacent to the lower surface of the base plate 16 is provided with a connection flow path 40 for supplying ink from the common ink chamber 7 described later to each pressure chamber 36. Each connection channel 40 is provided between an inlet hole into which ink enters from the common ink chamber 7, an outlet hole opened on the pressure chamber 36 side (through hole 38), and the inlet and outlet holes. 40 is provided with a throttle portion formed with a reduced cross-sectional area so as to have the largest flow path resistance in 40.

２枚のマニホールドプレート１４ａ，１４ｂには、その長辺方向（Ｘ方向）に沿って長い５つの共通インク室７が前記ノズル４の各列に沿って延びるように板厚さを貫通して形成されている。すなわち、図２及び図４に示すように、２枚のマニホールドプレート１４ａ、１４ｂを積層し、かつその上面をサプライプレート１５にて覆い、下面をダンパープレート１３にて覆うことにより、合計５つの共通インク室（マニホールド室）７が密閉状に形成される。各共通インク室７は、各プレートの積層方向から平面視したときに、前記圧力室３６の一部と重なって圧力室３６の列方向（ノズル４の列方向）に沿って長く延びている。 In the two manifold plates 14 a and 14 b, five common ink chambers 7 extending along the long side direction (X direction) are formed so as to penetrate the plate thickness so as to extend along each row of the nozzles 4. Has been. That is, as shown in FIGS. 2 and 4, two manifold plates 14a and 14b are stacked, and the upper surface thereof is covered with the supply plate 15, and the lower surface is covered with the damper plate 13, so that a total of five common plates are used. An ink chamber (manifold chamber) 7 is formed in a sealed state. Each of the common ink chambers 7 extends in the row direction of the pressure chambers 36 (the row direction of the nozzles 4) so as to overlap with a part of the pressure chamber 36 when viewed in plan from the stacking direction of the plates.

図３及び図４に示すように、マニホールドプレート１４ａの下面に隣接するダンパープレート１３の下面側には、共通インク室７と隔絶されたダンパ室４５が凹み形成されている。この各ダンパ室４５の位置および形状は、図２に示すように、前記各共通インク室７と一致させている。このダンパープレート１３は、適宜弾性変形し得る金属素材であるため、ダンパ室４５上部の薄い板状の天井部は、共通インク室７側にも、ダンパ室４５側にも自由に振動することができる。インク吐出時に、圧力室３６で発生した圧力変動が共通インク室７に伝播しても、前記天井部が弾性変形して振動することにより、前記圧力変動を吸収減衰させるというダンパ効果を奏する。これは、圧力変動が他の圧力室３６へ伝播する所謂クロストークの低減を図ったものである。 As shown in FIGS. 3 and 4, a damper chamber 45 isolated from the common ink chamber 7 is formed as a recess on the lower surface side of the damper plate 13 adjacent to the lower surface of the manifold plate 14a. The positions and shapes of the damper chambers 45 are matched with the common ink chambers 7, as shown in FIG. Since the damper plate 13 is a metal material that can be elastically deformed as appropriate, the thin plate-like ceiling portion above the damper chamber 45 can freely vibrate both on the common ink chamber 7 side and on the damper chamber 45 side. it can. Even when the pressure fluctuation generated in the pressure chamber 36 propagates to the common ink chamber 7 during ink ejection, the ceiling portion elastically deforms and vibrates, thereby producing a damper effect that absorbs and attenuates the pressure fluctuation. This is intended to reduce so-called crosstalk in which pressure fluctuations propagate to other pressure chambers 36.

また、図２に示すように、キャビティプレート１７、ベースプレート１６、及びサプライプレート１５の一方の短辺側の端部には、上下の位置を対応させて、それぞれ４つのインク供給口４７が穿設されている。インク供給源からのインクが、これらインク供給口４７から共通インク室７の一端部に連通するようになっている。４つのインク供給口４７を、図２の左側から順に個別に４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄと付す。 In addition, as shown in FIG. 2, four ink supply ports 47 are formed in the end portions on one short side of the cavity plate 17, the base plate 16, and the supply plate 15 so as to correspond to the upper and lower positions. Has been. Ink from the ink supply source communicates with the one end portion of the common ink chamber 7 from these ink supply ports 47. The four ink supply ports 47 are individually labeled 47a, 47b, 47c, and 47d in order from the left side of FIG.

インク供給口４７からノズル４に至るインク流通路では、インクは、インク供給口４７からインク供給チャンネルとしての共通インク室７に供給された後、図３に示すように、サプライプレート１５の接続流路４０及びベースプレート１６の貫通孔３８を経由して各圧力室３６に分配供給される。そして、後述するように、圧電アクチュエータ２の駆動により、インクは各圧力室３６内から前記連通孔３７を通って、その圧力室３６に対応するノズル４に至るという構成になっている。そして、後述する圧電アクチュエータ２の駆動により、圧力室３６に吐出圧力が加えられると、圧力波が圧力室３６内から、連通孔３７を通ってノズル４に伝達し、インクを吐出する。 In the ink flow path from the ink supply port 47 to the nozzle 4, the ink is supplied from the ink supply port 47 to the common ink chamber 7 serving as an ink supply channel, and then connected to the supply plate 15 as shown in FIG. 3. Distribution is supplied to each pressure chamber 36 via the passage 40 and the through hole 38 of the base plate 16. As will be described later, when the piezoelectric actuator 2 is driven, the ink passes from the pressure chambers 36 through the communication holes 37 to the nozzles 4 corresponding to the pressure chambers 36. When a discharge pressure is applied to the pressure chamber 36 by driving the piezoelectric actuator 2 described later, a pressure wave is transmitted from the pressure chamber 36 through the communication hole 37 to the nozzle 4 to discharge ink.

この実施形態では、図２に示すように、インク供給口４７が４つ設けられているのに対して、共通インク室７が５つ設けられており、インク供給口４７ａだけが、２つの共通インク室７，７に接続されている。インク供給口４７ａには、ブラックインクが供給されるように設定されており、ブラックインクがその他のカラーインクに比べて使用頻度が高いことを考慮したものである。他のインク供給口４７ｂ、４７ｃ、４７ｄには、イエロー、マゼンタ、シアンの各インクがそれぞれ単独に供給される。インク供給口４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄには、それぞれの開口に対応する濾過部２０ａを有するフィルタ体２０が接着剤等で貼着されている（図１参照）。 In this embodiment, as shown in FIG. 2, four ink supply ports 47 are provided, whereas five common ink chambers 7 are provided, and only two ink supply ports 47a are common. The ink chambers 7 and 7 are connected. The ink supply port 47a is set so that black ink is supplied, and it is considered that black ink is used more frequently than other color inks. The other ink supply ports 47b, 47c, and 47d are supplied with yellow, magenta, and cyan inks, respectively. A filter body 20 having a filtration portion 20a corresponding to each opening is attached to the ink supply ports 47a, 47b, 47c, and 47d with an adhesive or the like (see FIG. 1).

一方、前記圧電アクチュエータ２は、特開平４−３４１８５３号公報等に開示された公知のものと同様に、ここでは１枚の厚さが３０μｍ程度の複数枚の圧電シート４１〜４３を、図５に示すように積層した構造で、各圧電シートのうち下から所定数の偶数段目の圧電シート４２の上面（広幅面）には、前記キャビティユニット１における各圧力室３６に対応した箇所ごとに細幅の個別電極４４が長辺方向（Ｘ方向）に沿って列状に形成されている。下から所定数の奇数段目の圧電シート４１の上面（広幅面）には、複数個の圧力室３６に対して共通のコモン電極４６が形成されており、最上段のシートの上面には、積層方向に対応する前記個別電極の各々に対して電気的に接続される表面電極４８と、前記コモン電極に対して電気的に接続される表面電極とが設けられている。そして、公知のように個別電極５４とコモン電極５５との間に高電圧を印加することで、両電極間に位置する圧電シートの部分が分極され、活性部として形成される。活性部は各圧力室８２ごとにその上方に位置する。 On the other hand, the piezoelectric actuator 2 is composed of a plurality of piezoelectric sheets 41 to 43 each having a thickness of about 30 μm, as in the known one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-341833. The upper surface (wide surface) of a predetermined number of even-numbered piezoelectric sheets 42 from the bottom of each piezoelectric sheet has a laminated structure as shown in FIG. 6 for each location corresponding to each pressure chamber 36 in the cavity unit 1. Narrow individual electrodes 44 are formed in a row along the long side direction (X direction). A common electrode 46 common to the plurality of pressure chambers 36 is formed on the upper surface (wide surface) of a predetermined number of odd-numbered piezoelectric sheets 41 from below, and the upper surface of the uppermost sheet is A surface electrode 48 electrically connected to each of the individual electrodes corresponding to the stacking direction and a surface electrode electrically connected to the common electrode are provided. Then, as is well known, by applying a high voltage between the individual electrode 54 and the common electrode 55, the portion of the piezoelectric sheet positioned between the two electrodes is polarized and formed as an active portion. The active part is located above each pressure chamber 82.

そして、このプレート型の圧電アクチュエータ２における下面（圧力室３６と対向する広幅面）全体に、接着剤としてのインク非浸透性の合成樹脂からなる接着剤シート（図示せず）を予め貼着し、次いで、前記キャビティユニット１に対して、圧電アクチュエータ２が、その各個別電極４４を前記キャビティユニット１における各圧力室３６の各々に対向配置させて接着・固定される。また、この圧電アクチュエータ２における上側の表面には、前記フレキシブルフラットケーブル３が重ね押圧されることにより、このフレキシブルフラットケーブル３における各種の配線パターン（図示せず）が、前記各表面電極に電気的に接合される。 Then, an adhesive sheet (not shown) made of a non-ink-permeable synthetic resin as an adhesive is attached in advance to the entire lower surface (the wide surface facing the pressure chamber 36) of the plate-type piezoelectric actuator 2. Then, the piezoelectric actuator 2 is bonded and fixed to the cavity unit 1 with the individual electrodes 44 facing the pressure chambers 36 in the cavity unit 1. In addition, when the flexible flat cable 3 is pressed against the upper surface of the piezoelectric actuator 2, various wiring patterns (not shown) in the flexible flat cable 3 are electrically connected to the surface electrodes. To be joined.

次に、各電極に印加する駆動電圧を制御するための制御装置の構成を、図６に基づいて説明する。この制御装置は、フレキシブルフラットケーブル３上に配置されるＬＳＩチップ５０として設けられている。これに、個別電極４４及びコモン電極４６のそれぞれに対応する表面電極が接続されている。また、ＬＳＩチップ５０には、クロックライン５１、データライン５２、電圧ライン５３及びアースライン５４も接続されている。ＬＳＩチップ５０は、クロックライン５１から供給されるクロックパルスに基づいて、データライン５２上に現れるデータから、どのノズル４にてインクを吐出するべきかを判断し、インクを吐出させる活性部に印加する駆動波形の制御を行う。すなわち、コモン電極４６にアースライン５４を接続するとともに、インクの吐出の有無に応じて、対応する活性部の個別電極４４に対して、電圧ライン５３に基づく駆動パルス信号（駆動電圧）の印加を選択的に行う。 Next, the configuration of a control device for controlling the drive voltage applied to each electrode will be described with reference to FIG. This control device is provided as an LSI chip 50 disposed on the flexible flat cable 3. The surface electrode corresponding to each of the individual electrode 44 and the common electrode 46 is connected to this. The LSI chip 50 is also connected with a clock line 51, a data line 52, a voltage line 53, and an earth line 54. The LSI chip 50 determines which nozzle 4 should eject ink from the data appearing on the data line 52 based on the clock pulse supplied from the clock line 51 and applies it to the active part that ejects ink. The drive waveform to be controlled is controlled. That is, the ground line 54 is connected to the common electrode 46, and a drive pulse signal (drive voltage) based on the voltage line 53 is applied to the corresponding individual electrode 44 of the active portion according to the presence or absence of ink ejection. Selectively.

そして、この制御装置により、任意の活性部に対応する個別電極４４に駆動波形を出力すると、活性部が変位し、この活性部に対応する圧力室３６のインクに吐出圧力が加えられる。そして、圧力室３６からノズル４に至る圧力波の前進成分により、ノズル４からインク滴が吐出する。 When the control device outputs a drive waveform to the individual electrode 44 corresponding to an arbitrary active portion, the active portion is displaced, and an ejection pressure is applied to the ink in the pressure chamber 36 corresponding to the active portion. Then, an ink droplet is ejected from the nozzle 4 by the forward component of the pressure wave from the pressure chamber 36 to the nozzle 4.

このように構成されたインクジェットヘッド１００が搭載されたインクジェットプリンタでは、階調表現を行うために、１ドット当たりの吐出量が異なる複数種類のインクドット、例えば、１ドットを３から４滴のインク滴を合体させて構成される大玉、２滴のインク滴から構成される中玉、１滴のインク滴から構成される標準、１滴をさらに小型化した小玉等のサイズの異なるドットを形成することができる。 In an ink jet printer equipped with the ink jet head 100 configured in this manner, in order to perform gradation expression, a plurality of types of ink dots having different discharge amounts per dot, for example, 3 to 4 drops of ink per dot. Forms dots of different sizes, such as a large ball composed of two droplets, a medium ball composed of two ink droplets, a standard composed of one ink droplet, and a small ball further reduced in size. be able to.

本実施形態では、１つの駆動周期に大玉のインク滴を吐出する指令があって次の駆動周期で吐出データがない場合、その大玉の体積のインク滴を吐出する駆動波形を図７（ａ）に示すように、２つの駆動周期に跨るように設定している。具体的には、インク吐出用のメインパルス信号Ｐｍのみを複数、例えば３つ含む駆動波形によって大玉のドットを形成し、このメインパルス信号Ｐｍを２つの駆動周期に跨る間隔で配置している。通常、大玉を吐出するとき、大きな体積の流れがインク流路内に激しい振動を生じさせ、隣接する駆動周期で大玉の吐出が連続する場合、振動にタイミングを合わせて効率よく吐出することができる。しかし、次の駆動周期に吐出データがない場合、振動が抑えられず、所望でない吐出が生じたりするなど不安定になる。上記のように複数のメインパルス信号Ｐｍが２つの駆動周期に跨ることによって、１周期内で大玉を吐出する場合と同等のインク滴の体積を確保しながら、従来のような非吐出パルスを印加することなしに、インク流路内に生じる振動を抑え、安定に吐出することができる。 In this embodiment, when there is a command to eject large ink droplets in one driving cycle and there is no ejection data in the next driving cycle, the driving waveform for ejecting ink droplets of that large volume is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the setting is made so as to extend over two drive cycles. Specifically, large dots are formed by a drive waveform including a plurality of, for example, three main pulse signals Pm for ink ejection, and the main pulse signals Pm are arranged at intervals over two drive cycles. Normally, when ejecting large balls, a large volume of flow causes intense vibrations in the ink flow path, and when large balls continue to be ejected in adjacent drive cycles, they can be ejected efficiently in time with the vibrations. . However, when there is no ejection data in the next driving cycle, vibration is not suppressed, and undesired ejection occurs or the like becomes unstable. As described above, a plurality of main pulse signals Pm straddle two drive cycles, and a non-ejection pulse as in the past is applied while securing the same volume of ink droplets as when ejecting a large ball within one cycle. Without this, vibrations generated in the ink flow path can be suppressed and stable ejection can be achieved.

つまり、制御装置もしくはその制御装置にデータを出力する上位の制御装置は、図９に示すように、各ノズルに対して供給するデータを判断し（ステップＳ１）、大玉のインク滴を吐出するとき、次の駆動周期の吐出データの有無を判断し（Ｓ２）、吐出データがある場合には当該大玉の吐出のために駆動周期内に納まる駆動波形（図７（ｃ））を選択する（Ｓ３）。次の駆動周期に吐出データがないとき、次の非吐出の駆動周期に跨る図７（ａ）の駆動波形を選択する（Ｓ４）。 In other words, as shown in FIG. 9, the control device or a higher-level control device that outputs data to the control device determines the data to be supplied to each nozzle (step S1) and ejects large ink droplets The presence / absence of ejection data in the next driving cycle is determined (S2). If there is ejection data, a driving waveform (FIG. 7C) that falls within the driving cycle is selected for ejection of the large ball (S3). ). When there is no ejection data in the next driving cycle, the driving waveform in FIG. 7A over the next non-ejection driving cycle is selected (S4).

この実施形態では、制御装置は、各駆動パルス信号の電圧が立ち上がったとき、個別電極４４には電圧の印加が停止され、各駆動信号の電圧が立ち下がったとき、個別電極４４には電圧が印加されるように、個別電極４４への電圧を制御する。つまり、個別電極４４には図７（ａ）の状態とは反転した電圧が印加される。 In this embodiment, when the voltage of each drive pulse signal rises, the control device stops applying the voltage to the individual electrode 44, and when the voltage of each drive signal falls, the voltage is applied to the individual electrode 44. The voltage to the individual electrode 44 is controlled to be applied. That is, a voltage reverse to the state of FIG. 7A is applied to the individual electrode 44.

従って、インク吐出前は、全個別電極４４に正の電圧が印加され、コモン電極４６が接地されており、その間の活性部が伸長し、全圧力室３６の容積が収縮された状態にある。インクを吐出しようとする圧力室に対応する、積層方向の各個別電極４４への電圧印加を停止すると、活性部が収縮状態に復帰して圧力室３６の容積を拡大する。すると、圧力室３６内のインクが負圧になり圧力波が発生する。この圧力波の圧力が反転して正圧になるタイミングで前記各個別電極４４に再び電圧を印加すると、活性部の伸長による圧力と、正圧に反転した圧力とが重畳され、インク滴がノズル４から吐出される。 Therefore, before ink ejection, a positive voltage is applied to all the individual electrodes 44, the common electrode 46 is grounded, the active part between them is expanded, and the volume of all the pressure chambers 36 is contracted. When the voltage application to each individual electrode 44 in the stacking direction corresponding to the pressure chamber to which ink is to be ejected is stopped, the active portion returns to the contracted state and the volume of the pressure chamber 36 is expanded. Then, the ink in the pressure chamber 36 becomes negative pressure and a pressure wave is generated. When a voltage is applied again to each individual electrode 44 at the timing when the pressure of the pressure wave is reversed to become a positive pressure, the pressure due to the extension of the active portion and the pressure reversed to the positive pressure are superimposed, and the ink droplet is ejected from the nozzle. 4 is discharged.

なお、上述とは逆に、特許第３５５１８２２号公報（特許文献１）に開示されているアクチュエータのように、個別電極に電圧を印加することで、圧力室の容積を拡大して圧力波を発生し、圧力波が反転した時点で電圧の印加を停止することで、圧力室の容積を縮小してインク滴を吐出するようにしてもよい。 In contrast to the above, like the actuator disclosed in Japanese Patent No. 3551822 (Patent Document 1), by applying a voltage to the individual electrode, the volume of the pressure chamber is expanded to generate a pressure wave. Then, the application of voltage may be stopped when the pressure wave is reversed, so that the volume of the pressure chamber is reduced and ink droplets may be ejected.

インクの圧力波が、負圧から正圧になるまでの時間は、圧力室３６、連通孔３７及び貫通孔３８を含む各ノズル毎のインク流路を圧力波が片道伝播する時間ＡＬで決まる。この片道伝播時間ＡＬは、インクの固有振動数及びインク流路の長さだけでなく、流路抵抗、流路を構成する各プレートの剛性などにも影響される。 The time until the pressure wave of the ink changes from negative pressure to positive pressure is determined by the time AL during which the pressure wave propagates one way through the ink flow path for each nozzle including the pressure chamber 36, the communication hole 37, and the through hole 38. This one-way propagation time AL is influenced not only by the natural frequency of the ink and the length of the ink flow path but also by the flow resistance and the rigidity of each plate constituting the flow path.

つまり、駆動パルス信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間、すなわちパルス幅を、上記圧力波の片道伝播時間ＡＬに一致させると、最も大きな圧力が重畳されてエネルギー効率が最高となり、インク滴の吐出速度、吐出量（液滴体積）がピークになる。 That is, when the time from the rise to the fall of the drive pulse signal, that is, the pulse width is made to coincide with the one-way propagation time AL of the pressure wave, the largest pressure is superimposed and the energy efficiency becomes the highest, and the ink droplet ejection speed The discharge amount (droplet volume) reaches a peak.

図７（ａ）に示す駆動波形において、メインパルス信号Ｐｍのパルス幅をＴｐ、複数設けられたメインパルス信号Ｐｍの先行のメインパルス信号Ｐｍの終端と後続のメインパルス信号Ｐｍの始端との間隔をＴｗとし、このＴｐとＴｗを最適化する検討を行った。この図７（ａ）の駆動波形の前の各駆動周期に印加される駆動波形は、図７（ａ）の駆動波形と同等の体積のインク滴を吐出するものを使用した。 In the drive waveform shown in FIG. 7A, the pulse width of the main pulse signal Pm is Tp, and the interval between the end of the preceding main pulse signal Pm and the starting end of the following main pulse signal Pm of the plurality of main pulse signals Pm. And Tw and Tw were examined for optimization. The drive waveform applied in each drive cycle before the drive waveform of FIG. 7A is one that ejects ink droplets of the same volume as the drive waveform of FIG. 7A.

図８に示すように、Ｔｐは、前記ＡＬと同じかこれより若干大きな値である、１．０ＡＬ〜１．６ＡＬの範囲内で７つの値を設定した。Ｔｗは、２．５ＡＬ〜５．５ＡＬの範囲内で７つの値を設定した。そして、これらを組み合わせた４９通りの駆動波形についてそれぞれ吐出実験を行った。なお、図８に示された数値は、片道伝播時間ＡＬに乗じる値である。本実施形態では、ＡＬは約５μｓｅｃである。 As shown in FIG. 8, Tp was set to seven values within the range of 1.0AL to 1.6AL, which is the same as or slightly larger than the AL. Tw was set to seven values within the range of 2.5 AL to 5.5 AL. Then, a discharge experiment was performed for each of 49 drive waveforms obtained by combining these. Note that the numerical values shown in FIG. 8 are values multiplied by the one-way propagation time AL. In the present embodiment, AL is about 5 μsec.

実験での吐出状態を観察すると、目的とする大玉の吐出にてしぶきを生じる等の吐出不良がある場合（図８では×で表示）と、目的とする大玉のみの吐出は良好であるが上記のように連続する各駆動周期で大玉を吐出した後図７（ａ）の駆動波形を組み合わせると吐出不良がある場合(図８では△で表示)と、目的とする大玉のみだけでなく連続する各駆動周期で大玉を吐出した後に組み合わせても良好な吐出状態が得られる場合(図８では○で表示)とに分かれた。 When the discharge state in the experiment is observed, when there is a discharge failure such as a splash caused by discharge of the target large ball (indicated by x in FIG. 8), the discharge of only the target large ball is good. As shown in FIG. 8, after discharging large balls in each continuous driving cycle, when there is a discharge failure when combined with the driving waveform of FIG. 7A (indicated by Δ in FIG. 8), not only the target large ball is continuous. Even when combined after discharging large balls in each driving cycle, it was divided into cases where a good discharge state was obtained (indicated by ◯ in FIG. 8).

図８に示す実験結果からわかるように、評価結果が確実に○となるのは、１．１ＡＬ≦Ｔｐ≦１．５ＡＬで、且つ３．５ＡＬ≦Ｔｗ≦４．５ＡＬの場合であり、ＴｐとＴｗがこの条件を満たすことが連続した大玉の吐出の最後において振動を安定させるのに有効であることがわかった。 As can be seen from the experimental results shown in FIG. 8, the evaluation results are surely ○ only when 1.1AL ≦ Tp ≦ 1.5AL and 3.5AL ≦ Tw ≦ 4.5AL. It has been found that satisfying this condition for Tw is effective in stabilizing the vibration at the end of continuous large ball discharge.

なお、図７（ａ）では、駆動波形が２つの駆動周期に跨る場合を例示したが、図７（ｂ）に示すように、駆動波形を１つの駆動周期に納まるように構成してもよい。また、図（ａ）では、駆動波形に４個のメインパルス信号を含んでも次の駆動周期に納まる。メインパルス信号の数は、所望のドッドの大きさに応じて決めればよい。また、図７（ａ）の駆動波形の前で用いられる波形は、その直後の安定を考慮しなくてもよいから、図７（ａ）の駆動波形のメインパルス信号と同数のパルス信号を駆動周期内に納めたもの、あるいは他の任意の波形でよい。 Although FIG. 7A illustrates the case where the drive waveform extends over two drive cycles, as shown in FIG. 7B, the drive waveform may be configured to fit in one drive cycle. . Further, in FIG. 4A, even if the drive waveform includes four main pulse signals, it falls within the next drive cycle. The number of main pulse signals may be determined according to the desired size of the dod. Further, since the waveform used before the drive waveform in FIG. 7A does not need to consider the stability immediately after that, the same number of pulse signals as the main pulse signal of the drive waveform in FIG. 7A are driven. It may be within a cycle or any other waveform.

このように、本実施の形態では、駆動波形に従来のような圧力波を抑制するための非吐出パルスを含まなくても、吐出用のパルスのみで吐出の安定化を図ることできる。そのため、駆動パルス信号のわずかなズレ等による吐出への悪影響が少なく、確実な吐出を実現することができる。 As described above, in this embodiment, even if the driving waveform does not include a conventional non-ejection pulse for suppressing the pressure wave, ejection can be stabilized only by the ejection pulse. For this reason, there is little adverse effect on the ejection due to slight deviation of the drive pulse signal, and reliable ejection can be realized.

本発明のインク滴吐出装置に適用されるインクジェットヘッドの斜視図である。It is a perspective view of the inkjet head applied to the ink droplet ejection apparatus of the present invention. インクジェットヘッドの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of an inkjet head. キャビティユニットの拡大分解斜視図である。It is an expansion disassembled perspective view of a cavity unit. 図１のIV−IV線矢視拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1. 図１のＶ−Ｖ線矢視拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along line VV in FIG. 1. 制御装置のブロック図である。It is a block diagram of a control apparatus. （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は駆動波形を示すタイムチャートである。(A), (b) and (c) are time charts showing drive waveforms. 駆動波形におけるパルス幅及び間隔の値の組み合わせを変えたときの実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result when changing the combination of the value of the pulse width and space | interval in a drive waveform. 制御装置の制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of control of a control apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１キャビティユニット
２圧電アクチュエータ
３フレキシブルフラットケーブル
４ノズル
７共通インク室
３６圧力室
４１〜４３圧電シート
４４個別電極
４６コモン電極
４８表面電極
５０ＬＳＩチップ
１００インクジェットプリンタ

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cavity unit 2 Piezoelectric actuator 3 Flexible flat cable 4 Nozzle 7 Common ink chamber 36 Pressure chamber 41-43 Piezoelectric sheet 44 Individual electrode 46 Common electrode 48 Surface electrode 50 LSI chip 100 Inkjet printer

Claims

インクが充填された圧力室の容積を変化させるアクチュエータに、駆動パルス信号を印加することにより、インク滴を被記録媒体に吐出させるインク滴吐出装置において、
被記録媒体にドットを形成する場合に、その駆動波形は、前記駆動パルス信号としてインク滴を吐出するメインパルス信号Ｐｍのみを複数有し、前記各メインパルス信号Ｐｍのパルス幅Ｔｐと、先行する前記メインパルス信号Ｐｍの終端と後続の前記メインパルス信号Ｐｍの始端との間隔Ｔｗとがそれぞれ、前記圧力室が含まれるインク流路内を圧力波が片道伝播する時間ＡＬに対して、
１．１ＡＬ≦Ｔｐ≦１．５ＡＬ、３．５ＡＬ≦Ｔｗ≦４．５ＡＬ、
の関係を満たしていることを特徴とするインク滴吐出装置。 In an ink droplet ejection apparatus that ejects ink droplets onto a recording medium by applying a drive pulse signal to an actuator that changes the volume of a pressure chamber filled with ink,
When forming dots on the recording medium, the drive waveform has a plurality of main pulse signals Pm for ejecting ink droplets as the drive pulse signals, and precedes the pulse width Tp of each main pulse signal Pm. An interval Tw between the end of the main pulse signal Pm and the start end of the subsequent main pulse signal Pm is a time AL in which the pressure wave propagates one way in the ink flow path including the pressure chamber.
1.1AL ≦ Tp ≦ 1.5AL, 3.5AL ≦ Tw ≦ 4.5AL,
An ink droplet ejection device characterized by satisfying the above relationship.

前記駆動波形に含まれるメインパルス信号の数は、２個以上４個以下であることを特徴とする請求項１に記載のインク滴吐出装置。 The ink droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein the number of main pulse signals included in the drive waveform is 2 or more and 4 or less.

前記駆動波形は、当該ドットを形成する駆動周期の次に駆動周期に形成するドットがない場合に、当該ドットの形成に用いることを特徴とする請求項１または２に記載のインク滴吐出装置。 3. The ink droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein the drive waveform is used to form a dot when there is no dot to be formed in the drive cycle next to the drive cycle in which the dot is formed. 4.

前記複数のメインパルス信号を有する駆動波形は、被記録媒体にドットを形成するための駆動周期の複数周期に跨っていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインク滴吐出装置。
4. The ink droplet ejection according to claim 1, wherein the drive waveform having the plurality of main pulse signals extends over a plurality of drive cycles for forming dots on the recording medium. 5. apparatus.