JP6065065B2 - Inkjet recording device - Google Patents

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    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
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  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明はインクジェット記録装置に関し、詳しくは共通のノズルから液滴速度が同程度となる大液滴と小液滴とを吐出することが可能なインクジェット記録装置に関する。   The present invention relates to an ink jet recording apparatus, and more particularly to an ink jet recording apparatus capable of ejecting large droplets and small droplets having the same droplet velocity from a common nozzle.

ノズルから微小なインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッド(以下、記録ヘッドという。)を用いて画像を記録するインクジェット記録装置では、圧力室内のインクに圧力を付与することでノズルからインク滴を吐出させ、記録紙等の記録媒体上に着弾させる。   In an ink jet recording apparatus that records an image using an ink jet recording head (hereinafter referred to as a recording head) that ejects minute ink droplets from a nozzle, the ink droplets are ejected from the nozzle by applying pressure to the ink in the pressure chamber. And land on a recording medium such as recording paper.

このようなインクジェット記録方式は、比較的簡単な構成で、高精度な画像記録が可能であり、家庭用から工業用まで幅広い分野で急速な発展を遂げている。特にインクジェット記録の高速化と高画質化について様々な改良の提案がされており、ラインヘッドを用いたワンパス印字等のように記録ヘッドによって高速印字したいという要望が高い一方で、印字画像の階調性を向上させることでより一層の高画質化を図りたいという要望もある。   Such an ink jet recording system has a relatively simple configuration and enables high-precision image recording, and has been rapidly developed in a wide range of fields from home use to industrial use. In particular, various improvements have been proposed for speeding up and high image quality of inkjet recording, and there is a high demand for high-speed printing with a recording head, such as one-pass printing using a line head. There is also a desire to further improve image quality by improving the performance.

従来、高速印字を行いながらも階調性を向上させるために、1ノズルから1画素あたり複数のインク滴を吐出する方法が採用されているが、1ノズルから複数滴のインク滴を連続して吐出可能とすると印字時間が長くなってしまうという問題がある。そして印字時間を短くするために液滴吐出毎の駆動波形の間の休止期間を短くするとインク滴の吐出が不安定になる問題がある。   Conventionally, in order to improve gradation while performing high-speed printing, a method of ejecting a plurality of ink droplets from one nozzle per pixel has been adopted. If ejection is possible, there is a problem that the printing time becomes long. If the pause period between the drive waveforms for each droplet discharge is shortened in order to shorten the printing time, there is a problem that the ink droplet discharge becomes unstable.

一方、大液滴と小液滴を1画素内で打ち分けることで、印字画像の階調性を向上させる方法も知られている(特許文献1、2)。   On the other hand, a method for improving the gradation of a printed image by hitting large droplets and small droplets within one pixel is also known (Patent Documents 1 and 2).

大液滴と小液滴とを打ち分ける方法では、液滴サイズが大小異なることによって、駆動電圧に対する吐出液滴速度の感度が異なるため、同一電源を用いると液滴速度に相違が生じ、着弾位置ずれが発生するという問題があるが、この問題に対し、特許文献1は、サイズの異なる大液滴のインク滴と小液滴のインク滴とで液滴速度が異なることによる着弾位置ずれを、液滴サイズ(液滴量)が大きくなる程(液滴速度が速くなる程)、吐出タイミングを遅らせるようにすることで、異なる液滴サイズのインク滴でも着弾位置ずれを起こさないようにしている。   In the method of separating large droplets from small droplets, the droplet size differs depending on the size of the droplet, and therefore the sensitivity of the ejected droplet speed to the drive voltage differs. There is a problem that misregistration occurs. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-26883 discloses a problem of landing position misregistration caused by different droplet velocities between large and small droplets. As the droplet size (droplet amount) increases (droplet velocity increases), the ejection timing is delayed so that the landing position does not shift even for ink droplets of different droplet sizes. Yes.

また、特許文献2は、体積が最も大きなインク滴を吐出させる駆動波形よりも、体積が中程度のインク滴を吐出させる駆動波形を先行させて出力し、更に、体積が最も小さいインク滴を吐出させる駆動波形を、更に先行させて出力させることで、異なる液滴サイズのインク滴でも着弾位置ずれを起こさないようにしている。   Further, Patent Document 2 outputs a drive waveform for ejecting an ink droplet having a medium volume ahead of a drive waveform for ejecting an ink droplet having the largest volume, and further ejects an ink droplet having the smallest volume. The driving waveform to be output is output in advance, so that the landing position is not shifted even with ink droplets of different droplet sizes.

特開2002−86766号公報JP 2002-86766 A 特開2002−321360号公報JP 2002-321360 A

特許文献1、2のいずれの技術も、異なる液滴サイズのインク滴の液滴速度が異なることを前提としつつ、その着弾位置ずれを抑えるために、液滴サイズ毎に吐出タイミングを調整する方法を提案している。しかし、この方法では、吐出タイミングを遅らせる分、駆動周期が長くなってしまい、高速印字を行う上では大きな問題がある。   In either technique of Patent Documents 1 and 2, a method of adjusting the ejection timing for each droplet size in order to suppress the landing position deviation while assuming that the droplet speeds of ink droplets of different droplet sizes are different Has proposed. However, with this method, the drive cycle becomes longer as the ejection timing is delayed, and there is a big problem in performing high-speed printing.

一方、異なる液滴サイズのインク滴を吐出させる駆動電圧を変化させて、異なる液滴サイズのインク滴の液滴速度を揃える方法も採られるが、駆動信号発生回路が複雑、かつコストが高くなる問題がある。   On the other hand, a method of changing the driving voltage for ejecting ink droplets of different droplet sizes to align the droplet velocities of the ink droplets of different droplet sizes can be adopted, but the drive signal generating circuit is complicated and the cost is increased. There's a problem.

そこで、本発明者はこのような液滴サイズの相違によって液滴速度が異なる点について鋭意検討した結果、大液滴と小液滴のそれぞれの駆動波形のパルス幅を調整することにより、同一電源を用いて、液滴サイズを大小異ならせながらも液滴速度を同程度とすることができることを見出し、本発明に至った。   Therefore, as a result of diligent investigations on the difference in droplet speed due to the difference in droplet size, the present inventor has found that the same power source can be obtained by adjusting the pulse widths of the driving waveforms of the large and small droplets The present inventors have found that the droplet velocity can be made substantially the same while varying the droplet size, and the present invention has been achieved.

すなわち、本発明は、大液滴と小液滴のそれぞれの駆動波形のパルス幅を設定することで、同一のノズルから液滴速度が同程度となる大液滴と小液滴とを打ち分けることが可能なインクジェット記録装置を提供することを課題とする。   That is, according to the present invention, by setting the pulse widths of the driving waveforms of the large droplets and the small droplets, large droplets and small droplets having the same droplet speed are distinguished from the same nozzle. It is an object of the present invention to provide an inkjet recording apparatus that can perform the above-described process.

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。   Other problems of the present invention will become apparent from the following description.

上記課題は、以下の各発明によって解決される。   The above problems are solved by the following inventions.

1.インク滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルにそれぞれ連通する圧力室と、前記圧力室の容積を変化させることによって該圧力室内のインクを前記ノズルから吐出させる圧力発生手段とを有する記録ヘッドと、インク滴を吐出させるための少なくとも1つの駆動波形を一画素周期内に印加する駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを備え、前記駆動信号を前記圧力発生手段に印加することによって、該圧力発生手段を作動させて前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録装置において、
前記駆動信号生成手段は、大液滴波形と小液滴波形との2種類の駆動波形を生成することが可能であり、前記大液滴波形は、前記圧力室の容積を膨張させる膨張パルスと、該膨張パルスの印加終了に連続して休止期間を設けずに印加され前記圧力室の容積を収縮させる収縮パルスとを含み、前記小液滴波形は、前記圧力室の容積を膨張させる膨張パルスと、休止期間と、前記圧力室の容積を収縮させる収縮パルスとを含み、
前記大液滴波形の前記膨張パルスの駆動電圧は、前記小液滴波形の前記膨張パルスの駆動電圧と同電圧であり、
前記大液滴波形の前記膨張パルスの駆動電圧をVon、前記大液滴波形の前記収縮パルスの駆動電圧をVoffとした時、|Von|に対する|Voff|の比が0.3以上0.7以下であることを特徴とするインクジェット記録装置。
1. A recording head having a plurality of nozzles for ejecting ink droplets, a pressure chamber communicating with each of the nozzles, and pressure generating means for ejecting ink in the pressure chamber from the nozzles by changing the volume of the pressure chamber; Drive signal generating means for generating a drive signal for applying at least one drive waveform for ejecting ink droplets within one pixel period, and applying the drive signal to the pressure generating means In an ink jet recording apparatus that operates a generating means to eject ink droplets from the nozzle,
The drive signal generation means can generate two types of drive waveforms, a large droplet waveform and a small droplet waveform, and the large droplet waveform includes an expansion pulse that expands the volume of the pressure chamber. An expansion pulse for expanding the volume of the pressure chamber, and a contraction pulse for contracting the volume of the pressure chamber that is applied without providing a pause period after the end of the application of the expansion pulse. When the pause period, and a contraction pulse to contract the volume of the pressure chamber seen including,
The driving voltage of the expansion pulse of the large droplet waveform is the same voltage as the driving voltage of the expansion pulse of the small droplet waveform,
When the driving voltage of the expansion pulse of the large droplet waveform is Von and the driving voltage of the contraction pulse of the large droplet waveform is Voff, the ratio of | Voff | to | Von | an ink jet recording apparatus characterized by or less.

2.記大液滴波形の前記収縮パルスの駆動電圧は、前記小液滴波形の前記収縮パルスの駆動電圧と同電圧であることを特徴とする前記1記載のインクジェット記録装置。 2. Driving voltage of the decreasing pulse before Symbol large droplet waveform, ink jet recording apparatus of the 1, wherein the a drive voltage and the voltage of the decreasing pulse of the small droplet waveform.

3.前記小液滴波形は、前記膨張パルスの駆動電圧をVon、前記収縮パルスの駆動電圧をVoffとした時、|Von|に対する|Voff|の比が、0.3以上0.7以下であることを特徴とする前記1又は2記載のインクジェット記録装置。 3. In the small droplet waveform, the ratio of | Voff | to | Von | is 0.3 to 0.7 when the drive voltage of the expansion pulse is Von and the drive voltage of the contraction pulse is Voff. 3. The ink jet recording apparatus as described in 1 or 2 above.

4.前記ノズルから吐出された前記大液滴と前記小液滴の液滴速度の差が1.0m/sec以内であることを特徴とする前記1〜3のいずれかに記載のインクジェット記録装置。 4). 4. The ink jet recording apparatus according to any one of 1 to 3, wherein a difference in droplet speed between the large droplet and the small droplet discharged from the nozzle is within 1.0 m / sec .

5.前記大液滴波形及び前記小液滴波形は、いずれも矩形波であることを特徴とする前記1〜4のいずれかに記載のインクジェット記録装置。 5. 5. The ink jet recording apparatus according to any one of 1 to 4, wherein the large droplet waveform and the small droplet waveform are both rectangular waves.

6.前記記録ヘッドは、隣接する前記圧力室間で共通の隔壁が圧電材料からなり、該隔壁表面に形成された駆動電極に前記駆動波形を印加することによって該隔壁を圧力発生手段としてせん断変形させて前記圧力室の容積を変化させるせん断モード型の記録ヘッドであり、
前記大液滴波形及び前記小液滴波形による前記隔壁のせん断変形は、インク滴を吐出する前記圧力室内に臨む前記駆動電極に印加される駆動波形とインク滴を吐出する該圧力室に隣接するインク滴を吐出しない前記圧力室内に臨む前記駆動電極に印加される駆動波形との差分波形によってなされることを特徴とする前記1〜5のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
6). In the recording head, a common partition wall between adjacent pressure chambers is made of a piezoelectric material, and the drive waveform is applied to a drive electrode formed on the surface of the partition wall so that the partition wall is shear-deformed as a pressure generating unit. A shear mode type recording head for changing the volume of the pressure chamber;
The shear deformation of the partition wall due to the large droplet waveform and the small droplet waveform is adjacent to the drive waveform applied to the drive electrode facing the pressure chamber that ejects ink droplets and the pressure chamber that ejects ink droplets. 6. The ink jet recording apparatus according to any one of 1 to 5, wherein the ink jet recording apparatus is formed by a differential waveform from a drive waveform applied to the drive electrode facing the pressure chamber that does not eject ink droplets.

7.前記駆動信号生成手段は、隣り合う3つのチャネルを1組として全チャネルを複数の組に分け、各組内の3つのチャネルを時分割で順次駆動するように前記圧力発生手段に前記駆動波形を印加することを特徴とする前記1〜6のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
8.前記大液滴波形の膨張パルス幅は、前記圧力室における圧力波の音響的共振周期の1/2をALとしたとき、2.8AL以上3.4AL以下であり、前記小液滴波形の膨張パルス幅は0.8AL以上1.2AL以下であることを特徴とする前記1〜7のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
9.前記ノズルから吐出される前記大液滴の液滴量が前記小液滴の液滴量の1.4倍以上であることを特徴とする前記1〜8のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
10.前記ノズルから吐出される前記小液滴の液滴量が3.1pl以下であることを特徴とする前記1〜9のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
11.前記大液滴波形の前記|Von|に対する|Voff|の比が調整可能であることを特徴とする前記1〜10のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
7). The drive signal generation means divides all channels into a plurality of sets with three adjacent channels as one set, and applies the drive waveform to the pressure generation means so as to sequentially drive the three channels in each set in a time division manner. The inkjet recording apparatus according to any one of 1 to 6, which is applied.
8). The expansion pulse width of the large droplet waveform is 2.8 AL or more and 3.4 AL or less when ½ of the acoustic resonance period of the pressure wave in the pressure chamber is AL, and the expansion of the small droplet waveform is 8. The ink jet recording apparatus according to any one of 1 to 7, wherein a pulse width is 0.8 AL or more and 1.2 AL or less.
9. 9. The ink jet recording apparatus according to any one of 1 to 8, wherein a droplet amount of the large droplet discharged from the nozzle is 1.4 times or more a droplet amount of the small droplet.
10. 10. The ink jet recording apparatus according to any one of 1 to 9, wherein a droplet amount of the small droplets discharged from the nozzle is 3.1 pl or less.
11. 11. The inkjet recording apparatus according to any one of 1 to 10, wherein a ratio of | Voff | to the | Von | of the large droplet waveform is adjustable.

本発明によれば、大液滴と小液滴のそれぞれの駆動波形のパルス幅を設定することにより、同一駆動電圧を用いて、同一のノズルから液滴速度が同程度の大液滴と小液滴とを打ち分けることが可能なインクジェット記録装置を提供することができる。   According to the present invention, by setting the pulse widths of the driving waveforms of the large droplet and the small droplet, large droplets and small droplets having the same droplet velocity from the same nozzle using the same driving voltage. It is possible to provide an ink jet recording apparatus capable of separating droplets.

本発明に係るインクジェット記録装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the inkjet recording device which concerns on this invention 記録ヘッド3の一例を示す図であり、(a)は外観を断面で示す斜視図、(b)は側面から見た断面図2A and 2B are diagrams illustrating an example of a recording head 3, in which FIG. 1A is a perspective view showing an appearance in cross section, and FIG. (a)は大液滴波形を示す図、(b)は小液滴波形を示す図(A) is a figure which shows a large droplet waveform, (b) is a figure which shows a small droplet waveform. 大液滴波形及び小液滴波形を印加した時の記録ヘッドのインク吐出動作の説明図Explanatory diagram of ink ejection operation of recording head when large droplet waveform and small droplet waveform are applied 差分波形で駆動する場合の大液滴波形を示す図Diagram showing large droplet waveform when driving with differential waveform 差分波形で駆動する場合の小液滴波形を示す図Diagram showing small droplet waveform when driving with differential waveform 3サイクル駆動時の吐出動作の説明図Explanatory drawing of discharge operation at the time of 3 cycle drive 3サイクル駆動時の吐出動作の説明図Explanatory drawing of discharge operation at the time of 3 cycle drive 3サイクル駆動時の吐出動作の説明図Explanatory drawing of discharge operation at the time of 3 cycle drive 3サイクル駆動時に印加される駆動波形のタイミングチャートTiming chart of drive waveform applied during 3-cycle drive 独立駆動時に印加される駆動波形のタイミングチャートTiming chart of drive waveforms applied during independent drive 大液滴波形のパルス幅を変化させたときの液滴量と液滴速度との関係を示すグラフGraph showing the relationship between droplet volume and droplet velocity when the pulse width of a large droplet waveform is changed 小液滴波形のパルス幅を変化させたときの液滴量と液滴速度との関係を示すグラフGraph showing the relationship between droplet volume and droplet velocity when the pulse width of the small droplet waveform is changed 大液滴波形の駆動電圧比を変化させたときの液滴速度との関係を示すグラフGraph showing the relationship with droplet velocity when the drive voltage ratio of the large droplet waveform is changed 小液滴波形の駆動電圧比を変化させたときの液滴速度との関係を示すグラフGraph showing the relationship with droplet velocity when the drive voltage ratio of the small droplet waveform is changed 大液滴波形及び小液滴波形のVon電圧を16.7Vに固定した時の駆動電圧比と液滴量との関係を示すグラフThe graph which shows the relationship between the drive voltage ratio and droplet amount when the Von voltage of a large droplet waveform and a small droplet waveform is fixed to 16.7V 大液滴波形及び小液滴波形のVon電圧を17.7Vに固定した時の駆動電圧比と液滴量との関係を示すグラフThe graph which shows the relationship between the drive voltage ratio and droplet amount when the Von voltage of a large droplet waveform and a small droplet waveform is fixed to 17.7V 大液滴波形と小液滴波形の駆動電圧比と液滴速度との関係を示すグラフA graph showing the relationship between the driving voltage ratio and droplet velocity for large and small droplet waveforms

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明に係るインクジェット記録装置の概略構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an ink jet recording apparatus according to the present invention.

インクジェット記録装置1において、記録媒体Pは、搬送機構2の搬送ローラー対22に挟持され、更に、搬送モーター23によって回転駆動される搬送ローラー21により図示Y方向(副走査方向)に搬送されるようになっている。   In the ink jet recording apparatus 1, the recording medium P is sandwiched between the transport roller pair 22 of the transport mechanism 2 and further transported in the Y direction (sub-scanning direction) by the transport roller 21 that is rotationally driven by the transport motor 23. It has become.

搬送ローラー21と搬送ローラー対22の間には、記録媒体Pの記録面PSと対向するように記録ヘッド3が設けられている。この記録ヘッド3は、記録媒体Pの幅方向に亘って掛け渡されたガイドレール4に沿って、不図示の駆動手段によって、記録媒体Pの搬送方向(副走査方向)と略直交する図示X−X’方向(主走査方向)に沿って往復移動可能に設けられたキャリッジ5に、ノズル面側が記録媒体Pの記録面PSと対向するように配置されて搭載されており、フレキシブルケーブル6を介して、後述する駆動回路に設けられる駆動信号発生部100(図4参照)に電気的に接続されている。   The recording head 3 is provided between the transport roller 21 and the transport roller pair 22 so as to face the recording surface PS of the recording medium P. This recording head 3 is shown in the drawing X substantially perpendicular to the conveyance direction (sub-scanning direction) of the recording medium P by a driving means (not shown) along the guide rail 4 spanned across the width direction of the recording medium P. The flexible cable 6 is mounted on a carriage 5 provided so as to be capable of reciprocating along the −X ′ direction (main scanning direction) with the nozzle surface facing the recording surface PS of the recording medium P. And is electrically connected to a drive signal generator 100 (see FIG. 4) provided in a drive circuit described later.

記録ヘッド3は、キャリッジ5の主走査方向の移動に伴って記録媒体Pの記録面PSを図示X−X’方向に走査移動し、この走査移動の過程でノズルからインク滴を吐出することによって所望のインクジェット画像を記録するようになっている。   The recording head 3 scans and moves the recording surface PS of the recording medium P in the XX ′ direction as the carriage 5 moves in the main scanning direction, and ejects ink droplets from the nozzles during the scanning movement. A desired inkjet image is recorded.

図2は、記録ヘッド3の一例を示す図であり、(a)は外観を断面で示す斜視図、(b)は側面から見た断面図である。   2A and 2B are diagrams illustrating an example of the recording head 3, in which FIG. 2A is a perspective view showing an external appearance in cross section, and FIG. 2B is a cross-sectional view seen from the side.

記録ヘッド3において、30はチャネル基板である。チャネル基板30には、細溝状の多数のチャネル31と隔壁32とが交互となるように並設されている。チャネル基板30の上面には、全てのチャネル31の上方を塞ぐようにカバー基板33が設けられている。チャネル基板30とカバー基板33の端面にはノズルプレート34が接合され、このノズルプレート34の表面によってノズル面が形成される。各チャネル31の一端は、このノズルプレート34に形成されたノズル34aを介して外部と連通している。   In the recording head 3, 30 is a channel substrate. On the channel substrate 30, a large number of narrow groove-like channels 31 and partition walls 32 are arranged in parallel so as to be alternately arranged. A cover substrate 33 is provided on the upper surface of the channel substrate 30 so as to block all the channels 31 above. A nozzle plate 34 is bonded to the end surfaces of the channel substrate 30 and the cover substrate 33, and a nozzle surface is formed by the surface of the nozzle plate 34. One end of each channel 31 communicates with the outside through a nozzle 34 a formed on the nozzle plate 34.

各チャネル31の他端は、チャネル基板30に対して徐々に浅溝となり、カバー基板33に開口形成された各チャネル31に共通の共通流路33aに連通している。共通流路33aは更にプレート35によって閉塞され、該プレート35に形成されたインク供給口35aを介して、インク供給管35bから共通流路33a及び各チャネル31内にインクが供給される。   The other end of each channel 31 gradually becomes a shallow groove with respect to the channel substrate 30, and communicates with a common flow path 33 a common to each channel 31 formed in the cover substrate 33. The common flow path 33 a is further closed by a plate 35, and ink is supplied from the ink supply pipe 35 b into the common flow path 33 a and each channel 31 through an ink supply port 35 a formed in the plate 35.

各隔壁32は、電気・機械変換手段であるPZT等の圧電材料からなる。ここでは上壁部32aと下壁部32bが共に分極処理された圧電材料によって形成され、該上壁部32aと下壁部32bとで分極方向(図2(b)中の矢印で示す。)を互いに反対方向としたものを例示しているが、分極処理された圧電材料によって形成される部分は例えば符号32aの部分のみであってもよく、隔壁32の少なくとも一部にあればよい。隔壁32はチャネル31と交互に並設されている。従って、一つの隔壁32はその両隣のチャネル31、31で共用される。   Each partition wall 32 is made of a piezoelectric material such as PZT which is an electrical / mechanical conversion means. Here, the upper wall portion 32a and the lower wall portion 32b are both formed of a polarized piezoelectric material, and the polarization direction is indicated by the upper wall portion 32a and the lower wall portion 32b (indicated by arrows in FIG. 2B). However, the portion formed by the polarized piezoelectric material may be only the portion indicated by reference numeral 32 a, and may be at least a part of the partition wall 32. The partition walls 32 are arranged in parallel with the channels 31. Accordingly, one partition 32 is shared by the adjacent channels 31 and 31.

各チャネル31内には、両隔壁32の壁面からチャネル31の底面に亘って、それぞれ駆動電極(図2おいては不図示)が形成されており、隔壁32を挟んだ両駆動電極に、後述する駆動回路に設けられた駆動信号発生部からそれぞれ所定電圧の駆動パルスを印加すると、圧電材料からなる隔壁32は、上壁部32aと下壁部32bとの接合面を境にして屈曲変形する。この隔壁32の屈曲変形によってチャネル31内に圧力波が発生し、該チャネル31内のインクにノズル34aから吐出するための圧力が付与される。従って、チャネル基板30、カバー基板33、ノズルプレート34に囲まれるチャネル31の内部が本発明における圧力室を構成し、圧電材料からなる隔壁32及びその表面の駆動電極によって本発明における圧力発生手段を構成している。   In each channel 31, drive electrodes (not shown in FIG. 2) are formed from the wall surfaces of both partition walls 32 to the bottom surface of the channel 31, and both drive electrodes sandwiching the partition walls 32 are described later. When a driving pulse having a predetermined voltage is applied from a driving signal generator provided in the driving circuit, the partition wall 32 made of a piezoelectric material is bent and deformed at the boundary between the upper wall portion 32a and the lower wall portion 32b. . Due to the bending deformation of the partition wall 32, a pressure wave is generated in the channel 31, and a pressure for ejecting from the nozzle 34 a is applied to the ink in the channel 31. Therefore, the inside of the channel 31 surrounded by the channel substrate 30, the cover substrate 33 and the nozzle plate 34 constitutes the pressure chamber in the present invention, and the pressure generating means in the present invention is constituted by the partition wall 32 made of piezoelectric material and the driving electrode on the surface thereof. It is composed.

この記録ヘッド3とフレキシブルケーブル6を介して電気的に接続される駆動回路に設けられた駆動信号発生部は、インク滴を吐出させるための少なくとも1つの駆動波形を一画素周期内に印加する駆動信号を生成するものである。本発明において駆動信号発生部は、大液滴を吐出するための大液滴波形と小液滴を吐出するための小液滴波形との2種類の駆動波形を生成することが可能とされる。   A drive signal generator provided in a drive circuit electrically connected to the recording head 3 via a flexible cable 6 applies at least one drive waveform for ejecting ink droplets within one pixel period. A signal is generated. In the present invention, the drive signal generator can generate two types of drive waveforms, a large droplet waveform for ejecting a large droplet and a small droplet waveform for ejecting a small droplet. .

これら大液滴波形と小液滴波形について図3を用いて説明する。図3において(a)は大液滴波形、(b)は小液滴波形を示している。また、この大液滴波形及び小液滴波形を印加した時の記録ヘッド3のインク吐出動作について図4を用いて説明する。図4は記録ヘッド3をチャネルの長さ方向と直交する方向に切断した断面の一部を示している。   These large droplet waveform and small droplet waveform will be described with reference to FIG. In FIG. 3, (a) shows a large droplet waveform, and (b) shows a small droplet waveform. The ink ejection operation of the recording head 3 when the large droplet waveform and the small droplet waveform are applied will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a part of a cross section obtained by cutting the recording head 3 in a direction orthogonal to the length direction of the channel.

図3に示す大液滴波形PAは、チャネルの容積を膨張させる3AL幅の膨張パルスPa1と、チャネルの容積を収縮させる2AL幅の収縮パルスPa2とを含む矩形波からなる。   The large droplet waveform PA shown in FIG. 3 includes a rectangular wave including a 3AL-width expansion pulse Pa1 that expands the channel volume and a 2AL-width contraction pulse Pa2 that contracts the channel volume.

ここでAL(Acoustic Length)とは、チャネルにおける圧力波の音響的共振周期の1/2のことである。ALは、駆動電極に矩形波の駆動パルスを印加した際に吐出されるインク滴の速度を測定し、矩形波の電圧値を一定にして矩形波のパルス幅を変化させたときに、インク滴の飛翔速度が最大になるパルス幅として求められる。   Here, AL (Acoustic Length) means 1/2 of the acoustic resonance period of the pressure wave in the channel. AL measures the speed of the ink droplet ejected when a rectangular wave drive pulse is applied to the drive electrode, and changes the rectangular wave pulse width while keeping the rectangular wave voltage value constant. It is obtained as the pulse width that maximizes the flight speed.

また、パルスとは、一定電圧波高値の矩形波であり、0Vを0%、波高値電圧を100%とした場合に、パルス幅とは、電圧の0Vからの立ち上がり10%と波高値電圧からの立ち下がり10%との間の時間として定義する。   A pulse is a rectangular wave having a constant voltage peak value. When 0V is 0% and a peak voltage is 100%, the pulse width is 10% of the voltage from 0V and the peak voltage. It is defined as the time between 10% of the falling edge.

更に、矩形波とは、電圧の10%と90%との間の立ち上がり時間、立ち下がり時間のいずれもがALの1/2以内、好ましくは1/4以内、さらに好ましくは1/10以内であるような波形を指す。   Furthermore, a rectangular wave means that the rise time and fall time between 10% and 90% of the voltage are both within 1/2, preferably within 1/4, more preferably within 1/10 of AL. It refers to a certain waveform.

大液滴波形PAにおける膨張パルスPa1は、インク滴を吐出させるチャネル31B内に臨む駆動電極36Bに対して所定の正の駆動電圧+Vonを印加するパルスである。図4(a)に示すように、互いに隣り合うチャネル31A、31B、31C内の駆動電極36A、36B、36Cのいずれにも駆動パルスが印加されない時は、隔壁32A、32B、32C、32Dのいずれも変形しないが、この図4(a)に示す状態において、駆動電極36A及び36Cを接地すると共に駆動電極36Bに膨張パルスPa1を印加すると、隔壁32B、32Cを構成する圧電材料の分極方向に直角な方向の電界が生じる。これにより、各隔壁32B、32C共に、それぞれ上壁部32a、下壁部32bの接合面にズリ変形を生じ、図4(b)に示すように隔壁32B、32Cは互いに外側に向けて屈曲変形し、チャネル31Bの容積を拡大する。この屈曲変形により、チャネル31B内に負の圧力波が発生し、インクが流れ込む。   The expansion pulse Pa1 in the large droplet waveform PA is a pulse for applying a predetermined positive drive voltage + Von to the drive electrode 36B facing the channel 31B for ejecting ink droplets. As shown in FIG. 4A, when no drive pulse is applied to any of the drive electrodes 36A, 36B, 36C in the adjacent channels 31A, 31B, 31C, any of the partition walls 32A, 32B, 32C, 32D However, if the drive electrodes 36A and 36C are grounded and the expansion pulse Pa1 is applied to the drive electrode 36B in the state shown in FIG. 4A, the direction perpendicular to the polarization direction of the piezoelectric material constituting the partition walls 32B and 32C is obtained. Electric field in any direction is generated. As a result, both the partition walls 32B and 32C are deformed at the joint surfaces of the upper wall portion 32a and the lower wall portion 32b, respectively, and the partition walls 32B and 32C are bent and deformed outward as shown in FIG. 4B. Then, the volume of the channel 31B is expanded. Due to this bending deformation, a negative pressure wave is generated in the channel 31B, and ink flows.

チャネル31B内の圧力は1AL毎に反転するため、3AL経過後のチャネル31B内は正の圧力となり、このタイミングで駆動電極36Bに収縮パルスPa2を印加する。   Since the pressure in the channel 31B is reversed every 1AL, the channel 31B after the 3AL has a positive pressure, and the contraction pulse Pa2 is applied to the drive electrode 36B at this timing.

収縮パルスPa2は、膨張パルスPa1の印加終了に連続して休止期間を置かずに負の駆動電圧−Voffを印加するパルスである。この駆動電圧−Voffを膨張パルスPa1に連続して駆動電極36Bに印加すると、このときの隔壁32B、32Cの動きは、図4(b)に示すように外側に向けて変形した状態から一気に図4(c)に示すように内側に向けて変形する。その結果、膨張パルスPa1の急激な立下りによる正の圧力と足し合わされることによって、チャネル31B内には更に大きな圧力が付与され、ノズルから比較的大きなインク滴が吐出される。収縮パルスPa2は2AL後に0電位に戻され、隔壁32B、32Cの変形が図4(a)の中立状態に戻ることによって残留する圧力波はキャンセルされる。   The contraction pulse Pa2 is a pulse for applying the negative drive voltage −Voff without any rest period following the end of the application of the expansion pulse Pa1. When this drive voltage -Voff is applied to the drive electrode 36B in succession to the expansion pulse Pa1, the movement of the partition walls 32B and 32C at this time is illustrated at once from the state of being deformed outward as shown in FIG. 4B. As shown in 4 (c), it is deformed inward. As a result, by adding the positive pressure due to the rapid fall of the expansion pulse Pa1, a larger pressure is applied in the channel 31B, and a relatively large ink droplet is ejected from the nozzle. The contraction pulse Pa2 is returned to 0 potential after 2AL, and the residual pressure wave is canceled by the deformation of the partition walls 32B and 32C returning to the neutral state in FIG.

図3に示す小液滴波形PBは、チャネルの容積を膨張させる1AL幅の膨張パルスPb1と、チャネルの容積を収縮させる1AL幅の収縮パルスPb2とを含む矩形波からなるが、この膨張パルスPb1と収縮パルスPb2との間に、隔壁を変形させない0電位を1AL幅で継続させる休止期間Pb3を有している。   The small droplet waveform PB shown in FIG. 3 includes a rectangular wave including a 1AL-width expansion pulse Pb1 that expands the volume of the channel and a 1AL-width contraction pulse Pb2 that contracts the volume of the channel. And a contraction pulse Pb2 have a rest period Pb3 in which a zero potential that does not deform the partition is continued with a width of 1AL.

小液滴波形PBにおける膨張パルスPb1は、インク滴を吐出させるチャネル31B内に臨む駆動電極36Bに対して所定の正の駆動電圧+Vonを印加するパルスである。図4(a)に示す状態において、駆動電極36A及び36Cを接地すると共に駆動電極36Bに膨張パルスPb1を印加すると、上記と同様に、図4(b)に示すように隔壁32B、32Cは互いに外側に向けて屈曲変形し、チャネル31Bの容積を拡大する。この屈曲変形により、チャネル31B内に負の圧力波が発生し、インクが流れ込む。   The expansion pulse Pb1 in the small droplet waveform PB is a pulse for applying a predetermined positive drive voltage + Von to the drive electrode 36B facing the channel 31B for ejecting ink droplets. In the state shown in FIG. 4A, when the drive electrodes 36A and 36C are grounded and the expansion pulse Pb1 is applied to the drive electrode 36B, the partition walls 32B and 32C are mutually connected as shown in FIG. It bends and deforms outward, expanding the volume of the channel 31B. Due to this bending deformation, a negative pressure wave is generated in the channel 31B, and ink flows.

チャネル31B内の圧力は1AL後に正の圧力に反転するため、このタイミングで駆動電極36Bを0電位に戻すと、隔壁32B、32Cは図4(b)に示す拡大位置から図4(a)に示す中立状態に戻り、チャネル31B内に吐出のための圧力が付与される。このときの隔壁32B、32Cは中立状態に復帰するだけであるため、チャネル31B内には大液滴波形PAに比較して小さな圧力が付与させるだけである。その結果、ノズルから比較的小さなインク滴が吐出される。   Since the pressure in the channel 31B is reversed to a positive pressure after 1 AL, when the drive electrode 36B is returned to 0 potential at this timing, the partition walls 32B and 32C are moved from the enlarged position shown in FIG. 4B to FIG. 4A. Returning to the neutral state shown, a pressure for discharge is applied in the channel 31B. Since the partition walls 32B and 32C only return to the neutral state at this time, only a small pressure is applied to the channel 31B as compared with the large droplet waveform PA. As a result, a relatively small ink droplet is ejected from the nozzle.

一方、収縮パルスPb2は、膨張パルスPb1の印加終了後に0電位の状態を1AL継続させる休止期間Pb3を置いてから、負の駆動電圧−Voffを印加するパルスである。膨張パルスPb1の印加終了後に更に1ALの休止期間Pb3が終了した時点では、隔壁32B、32Cは図4(a)のように中立状態のままであるが、チャネル31B内の圧力は負の圧力となっている。このタイミングで駆動電極36Bに収縮パルスPb2を印加すると、隔壁32B、32Cが内側に向けて変形することで、負圧状態のチャネル31B内に正の圧力が付与され、更にその1AL後に中立状態に戻される結果、チャネル31内の残留圧力波はキャンセルされる。   On the other hand, the contraction pulse Pb2 is a pulse for applying the negative drive voltage −Voff after a pause period Pb3 in which the state of 0 potential continues for 1 AL after the end of the application of the expansion pulse Pb1. At the time when the 1AL rest period Pb3 ends after the application of the expansion pulse Pb1, the partition walls 32B and 32C remain in the neutral state as shown in FIG. 4A, but the pressure in the channel 31B is a negative pressure. It has become. When the contraction pulse Pb2 is applied to the drive electrode 36B at this timing, the partition walls 32B and 32C are deformed inward, so that a positive pressure is applied to the channel 31B in the negative pressure state. As a result, the residual pressure wave in the channel 31 is canceled.

以上の説明において、大液滴波形PAにおける膨張パルスPa1のパルス幅は3ALとされているが、2.8AL以上3.4AL以下の範囲であればよい。また、小液滴波形PBにおける膨張パルスPb1のパルス幅も1ALに限定されるものではなく、0.8AL以上1.2AL以下の範囲であればよい。   In the above description, the pulse width of the expansion pulse Pa1 in the large droplet waveform PA is 3AL, but it may be in the range of 2.8AL to 3.4AL. Further, the pulse width of the expansion pulse Pb1 in the small droplet waveform PB is not limited to 1AL, and may be in the range of 0.8AL to 1.2AL.

本発明では、インクジェット記録装置1において階調を表現するために、液滴サイズが大小異なるインク滴を同一のノズル34aから打ち分ける場合の大液滴波形と小液滴波形の組合せとして、上記の大液滴波形PAと上記の小液滴波形PBとの組合せを採用することにより、同一駆動電圧を用いて、大液滴と小液滴とで液滴速度を同程度にすることができる。このため、大液滴と小液滴との間で着弾位置ずれが問題となることはなくなり、従来のように着弾位置ずれを抑えるために液滴サイズ毎に吐出タイミングを調整する必要はなくなる。その結果、駆動周期の冗長化を抑制でき、高速印字を行うことができるようになる。また、大液滴波形と小液滴波形とで同一の駆動電圧を用いることができるため、駆動信号発生回路を簡便に構成することができる。   In the present invention, in order to express gradation in the inkjet recording apparatus 1, the combination of the large droplet waveform and the small droplet waveform in the case where ink droplets having different droplet sizes are ejected from the same nozzle 34a is described above. By employing a combination of the large droplet waveform PA and the small droplet waveform PB, the droplet velocity can be made substantially the same between the large droplet and the small droplet using the same driving voltage. For this reason, the landing position shift between the large droplet and the small droplet does not become a problem, and it is not necessary to adjust the discharge timing for each droplet size in order to suppress the landing position shift as in the prior art. As a result, redundancy of the driving cycle can be suppressed and high-speed printing can be performed. In addition, since the same drive voltage can be used for the large droplet waveform and the small droplet waveform, the drive signal generation circuit can be simply configured.

本発明において大液滴波形PAと小液滴波形PBは、いずれも図示するように矩形波であることが好ましい態様である。特に本実施形態に示すせん断モード型の記録ヘッド3では、チャネル31内に発生した圧力波の共振を利用してインク滴をノズル34aから吐出するので、矩形波を用いることで圧力波の位相を揃えることにより圧力波の共振を高め、より効率良くインク滴を吐出させることができる。   In the present invention, the large droplet waveform PA and the small droplet waveform PB are preferably rectangular waves as shown in the figure. In particular, in the shear mode type recording head 3 shown in the present embodiment, the ink droplets are ejected from the nozzles 34a by utilizing the resonance of the pressure wave generated in the channel 31, so that the phase of the pressure wave is changed by using the rectangular wave. By aligning them, the resonance of the pressure wave can be increased and ink droplets can be ejected more efficiently.

また、せん断モード型の記録ヘッド3は、矩形波からなる駆動波形の印加により、圧力波を効率よく利用するため、駆動電圧を低く抑えることが可能である。一般に吐出、非吐出を問わず記録ヘッド3には常に電圧が掛かるので、低い駆動電圧はヘッドの発熱を抑え、インク滴を安定的に射出させる上で重要である。   Further, since the shear mode type recording head 3 efficiently uses a pressure wave by applying a driving waveform composed of a rectangular wave, the driving voltage can be kept low. In general, a voltage is always applied to the recording head 3 regardless of whether it is ejected or not. Therefore, a low driving voltage is important for suppressing heat generation of the head and ejecting ink droplets stably.

更に、矩形波は、簡単なデジタル回路を用いることで容易に生成可能であるため、傾斜波を有する台形波を用いる場合に比べ、回路構成も簡素化できる利点がある。   Furthermore, since the rectangular wave can be easily generated by using a simple digital circuit, there is an advantage that the circuit configuration can be simplified as compared with the case of using a trapezoidal wave having a gradient wave.

大液滴波形PAの膨張パルスPa1の駆動電圧+Vonは、小液滴波形PBの膨張パルスPb1の駆動電圧+Vonと同電圧であり、且つ、大液滴波形PAの収縮パルスPa2の駆動電圧−Voffは、小液滴波形PBの収縮パルスPb2の駆動電圧−Voffと同電圧であることが好ましい。大液滴及び小液滴の各駆動信号のための電源が1つで済むため、駆動回路や制御回路の構成を簡略化することができる。   The driving voltage + Von of the expansion pulse Pa1 of the large droplet waveform PA is the same voltage as the driving voltage + Von of the expansion pulse Pb1 of the small droplet waveform PB, and the driving voltage −Voff of the contraction pulse Pa2 of the large droplet waveform PA. Is preferably the same voltage as the drive voltage −Voff of the contraction pulse Pb2 of the small droplet waveform PB. Since only one power source is required for the large droplet and small droplet drive signals, the configuration of the drive circuit and the control circuit can be simplified.

また、大液滴波形PA及び小液滴波形PBは、各膨張パルスPa1、Pb1の駆動電圧|Von|に対する各収縮パルスPa2、Pb2の駆動電圧|Voff|の比(|Voff|/|Von|)を、それぞれ0.3以上0.7以下とすることが好ましい。|Von|に対する|Voff|の比がこの範囲内にあることで、圧力波残響を適正にキャンセルすることが可能となり、短い周期で安定に液滴を射出することが可能となる。しかも、|Von|に対する|Voff|の比をこの範囲内で適宜調整することにより、大液滴波形PAと小液滴波形PBとで、それぞれの液滴量を異ならせて大液滴と小液滴とに打ち分けることができながらも、同電圧で同程度の液滴速度となるように更に液滴速度を合わせ込むことができるようになる。   Further, the large droplet waveform PA and the small droplet waveform PB indicate the ratio of the drive voltage | Voff | of the contraction pulses Pa2 and Pb2 to the drive voltage | Von | of the expansion pulses Pa1 and Pb1 (| Voff | / | Von | ) Is preferably 0.3 or more and 0.7 or less. When the ratio of | Voff | to | Von | is within this range, it is possible to properly cancel the pressure wave reverberation, and it is possible to stably eject droplets in a short cycle. Moreover, by adjusting the ratio of | Voff | to | Von | within this range, the large droplet waveform PA and the small droplet waveform PB can be made different from each other in the large droplet waveform PA and the small droplet waveform PB. Although it can be divided into droplets, the droplet velocity can be further adjusted so that the droplet velocity is almost the same at the same voltage.

なお、本発明において液滴速度を同程度にするとは、液滴サイズが大小異なるインク滴において、一方のインク滴の液滴速度に対して他方のインク滴の液滴速度差が1.0m/s以内であることをいう。速度差がこの範囲内であれば、速度差に起因する着弾位置ずれが画像中において大きく目立つことはない。   In the present invention, the same droplet velocity means that in the case of ink droplets having different droplet sizes, the difference in droplet velocity between one ink droplet and the other ink droplet is 1.0 m / in. It is within s. If the speed difference is within this range, the landing position deviation caused by the speed difference will not be noticeable in the image.

更に、本実施形態に示すように大液滴波形PAの収縮パルスPa2のパルス幅を2ALとし、小液滴波形PBの膨張パルスPb1と、休止期間Pb3と、収縮パルスPb2の各パルス幅をそれぞれ1ALとすることで、圧力波残響を効率よくキャンセルすることが可能となり、駆動波形全体の波形長を短くできる。波形長を短くできることで、それだけ短期間で駆動波形を印加することができようになるため、高速印字を図る上でより好ましい態様である。   Further, as shown in the present embodiment, the pulse width of the contraction pulse Pa2 of the large droplet waveform PA is set to 2AL, and the pulse widths of the expansion pulse Pb1, the pause period Pb3, and the contraction pulse Pb2 of the small droplet waveform PB are respectively set. By setting 1AL, it becomes possible to cancel the pressure wave reverberation efficiently, and the waveform length of the entire drive waveform can be shortened. Since the waveform length can be shortened, the drive waveform can be applied in such a short period, which is a more preferable aspect for high-speed printing.

本実施形態に示すせん断モード型の記録ヘッド3では、隔壁32の変形は圧電材料からなる隔壁32を両側から挟むように設けられる2つの駆動電極36に掛かる電圧差で起こるため、この電圧差を利用して、インク滴の吐出を行う吐出チャネルに負電圧の駆動波形を印加する代わりに、その両隣の非吐出チャネルに正電圧の駆動波形を印加し、その差分波形を利用することによっても上記と全く同様に駆動させることができる。   In the shear mode type recording head 3 shown in the present embodiment, the deformation of the partition wall 32 occurs due to the voltage difference applied to the two drive electrodes 36 provided so as to sandwich the partition wall 32 made of piezoelectric material from both sides. Instead of applying a negative voltage drive waveform to an ejection channel that ejects ink droplets, a positive voltage drive waveform is applied to a non-ejection channel on both sides of the ejection channel, and the differential waveform is used as described above. And can be driven in exactly the same way.

例えば図4に示すチャネル31Bをインク滴の吐出を行う吐出チャネルとし、これに大液滴波形PAを印加する場合、このチャネル31B内に臨む駆動電極36Bには、図5(a)に示すように大液滴波形PAにおける正電圧(+Von)である膨張パルスPa1のみを印加し、収縮パルスPa2の印加時は、この駆動電極36Bを接地して、その両隣の非吐出チャネルとなるチャネル31A、31C内に臨む駆動電極36A、36Cに、図5(b)に示すように正電圧(+Voff)からなる収縮パルスPa2を掛けるようにしてもよい。この収縮パルスPa2の印加によって、隔壁32B、32Cはチャネル31A、31C内において外側に向けて変形するので、その結果、図4(c)に示すようにチャネル31Bはその容積を収縮させるように変形する。   For example, when the channel 31B shown in FIG. 4 is an ejection channel for ejecting ink droplets and a large droplet waveform PA is applied thereto, the drive electrode 36B facing the channel 31B has a drive electrode 36B as shown in FIG. Only the expansion pulse Pa1 which is a positive voltage (+ Von) in the large droplet waveform PA is applied to this, and when the contraction pulse Pa2 is applied, the drive electrode 36B is grounded, and the channel 31A serving as a non-ejection channel on both sides thereof As shown in FIG. 5B, the contraction pulse Pa2 composed of a positive voltage (+ Voff) may be applied to the drive electrodes 36A and 36C facing the 31C. By applying the contraction pulse Pa2, the partition walls 32B and 32C are deformed outward in the channels 31A and 31C. As a result, the channel 31B is deformed to contract its volume as shown in FIG. To do.

また同様に、チャネル31Bに小液滴波形PBを印加する場合は、このチャネル31B内に臨む駆動電極36Bには、図6(a)に示すように小液滴波形PBにおける正電圧(+Von)である膨張パルスPb1のみを印加し、これに続く休止期間Pb3は駆動電極36A、36B、36Cを接地し、更に収縮パルスPb2の印加時には、両隣の非吐出チャネルとなるチャネル31A、31C内に臨む駆動電極36A、36Cに、図6(b)に示すように正電圧(+Voff)からなる収縮パルスPb2を掛ければよい。   Similarly, when a small droplet waveform PB is applied to the channel 31B, a positive voltage (+ Von) in the small droplet waveform PB is applied to the drive electrode 36B facing the channel 31B as shown in FIG. Only the expansion pulse Pb1 is applied, and the rest period Pb3 is followed by grounding the drive electrodes 36A, 36B, and 36C, and when the contraction pulse Pb2 is applied, it faces the channels 31A and 31C that are non-ejection channels on both sides. The drive electrodes 36A and 36C may be multiplied by a contraction pulse Pb2 composed of a positive voltage (+ Voff) as shown in FIG.

このように大液滴波形PAの収縮パルスPa2及び小液滴波形PBの収縮パルスPb2による隔壁32のせん断変形を、インク滴を吐出する吐出チャネルに隣接する非吐出チャネル内に臨む駆動電極36に印加される駆動波形の差分波形によってなされるようにすることで、大液滴及び小液滴のインク滴の吐出のための駆動波形を正電圧(+Von、+Voff)だけで構成することができるようになり、駆動回路を簡略化することができる。   Thus, the shear deformation of the partition wall 32 caused by the contraction pulse Pa2 of the large droplet waveform PA and the contraction pulse Pb2 of the small droplet waveform PB is applied to the drive electrode 36 facing the non-ejection channel adjacent to the ejection channel that ejects the ink droplet. By using the difference waveform of the applied drive waveform, the drive waveform for ejecting the large droplet and the small droplet ink droplet can be configured only by the positive voltage (+ Von, + Voff). Thus, the driving circuit can be simplified.

本実施形態のように、少なくとも一部が圧電材料で構成された隔壁32によって隔てられた複数のチャネル31が並設される記録ヘッド3を駆動する場合、一つのチャネル31の隔壁32が吐出の動作をすると、その両隣のチャネル31が影響を受けるため、複数のチャネル31のうちの隣り合う3つのチャネルを1組として全チャネル31を複数の組に分け、各組内の3つのチャネルを時分割で順次駆動する3サイクル駆動法が行われる。   As in the present embodiment, when driving the recording head 3 in which a plurality of channels 31 separated by at least a part of the partition 32 made of a piezoelectric material are driven in parallel, the partition 32 of one channel 31 is ejected. When the operation is performed, the adjacent channels 31 are affected. Therefore, the adjacent three channels of the plurality of channels 31 are combined into one set, and all the channels 31 are divided into a plurality of sets. A three-cycle driving method is performed in which the driving is sequentially performed by division.

この3サイクル駆動法による吐出動作について図7〜図9を用いて説明する。   The discharge operation by this three-cycle driving method will be described with reference to FIGS.

3サイクル駆動法を行う場合の記録ヘッド3は、2つ置きのチャネル31がまとめて1つのグループとされ、全チャネル31がA、B、Cの3つのグループ(これをA相、B相、C相という。)に分けられるが、ここでは、そのうちの互いに隣り合うA1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3の9つのチャネル31について説明する。また、このときのA相、B相、C相の各チャネル31内の駆動電極(図7〜図9では不図示)に対して印加される駆動波形のタイミングチャートを図10に示す。ここでは、図5に示す大液滴波形PA及び図6に示す小液滴波形PBを使用し、B相チャネル(大液滴)→C相チャネル(小液滴)→A相チャネル(大液滴)の順にインク滴を吐出する場合を示す。   In the recording head 3 in the case of performing the 3-cycle driving method, every other channel 31 is grouped into one group, and all the channels 31 are grouped into three groups of A, B, and C (this is A phase, B phase, Of these, nine channels 31 of A1, B1, C1, A2, B2, C2, A3, B3, and C3 that are adjacent to each other will be described here. FIG. 10 shows a timing chart of drive waveforms applied to the drive electrodes (not shown in FIGS. 7 to 9) in the A-phase, B-phase, and C-phase channels 31 at this time. Here, the large droplet waveform PA shown in FIG. 5 and the small droplet waveform PB shown in FIG. 6 are used, and the B phase channel (large droplet) → the C phase channel (small droplet) → the A phase channel (large liquid). A case where ink droplets are ejected in the order of (droplet) is shown.

なお、ここでは、大液滴波形PA及び小液滴波形PBを、図10に示すGND波形、PLSTM1波形及びPLSTM2波形をパルス分割信号の立ち上がり時に選択することによって作成し、隔壁32を挟む2つの駆動電極に印加される駆動波形の差分波形によって駆動させる態様を示している。GND波形は、接地のための0電位を維持する波形であり、PLSTM1波形は、大液滴波形PAの膨張パルスPa1に相当する+Vonのパルス幅3ALの波形を3ALの休止期間をおいて繰り返す波形であり、PLSTM2波形は、大液滴波形PAの収縮パルスPa2に相当する+Voffのパルス幅2ALの波形を4ALの休止期間をおいて繰り返す波形である。このPLSTM2波形は、PLSTM1波形の立ち下がりに同期して立ち上がるタイミングで繰り返され、これによりA相、B相、C相の各チャネルからの吐出が6ALずつの周期で順次行われるようになっている。   Here, the large droplet waveform PA and the small droplet waveform PB are created by selecting the GND waveform, the PLSTM1 waveform, and the PLSTM2 waveform shown in FIG. A mode in which driving is performed by a differential waveform of the driving waveform applied to the driving electrode is shown. The GND waveform is a waveform that maintains a zero potential for grounding, and the PLSTM1 waveform is a waveform that repeats a + Von pulse width 3AL waveform corresponding to the expansion pulse Pa1 of the large droplet waveform PA with a 3AL pause period. The PLSTM2 waveform is a waveform that repeats a waveform with a pulse width 2AL of + Voff corresponding to the contraction pulse Pa2 of the large droplet waveform PA with a pause period of 4AL. This PLSTM2 waveform is repeated at the rise timing in synchronization with the fall of the PLSTM1 waveform, whereby the discharge from the A-phase, B-phase, and C-phase channels is sequentially performed at a cycle of 6AL. .

また、パルス分割信号は、PLSTM1波形とPLSTM2波形とを分割して小液滴波形PBを作成するためのタイミング信号であり、A相、B相、C相のチャネルの駆動タイミングを規定するパルス選択ゲート信号の立ち上がり期間において、該PLSTM1波形信号の立ち上がりに同期して立ち上がる第1のパルス分割信号d1から1AL間隔で立ち上がる第2、第3のパルス分割信号d2、d3と、その第3のパルス分割信号d3の立ち上がりから2AL後に立ち上がる第4のパルス分割信号d4との合計4つの信号によって構成されている。   The pulse division signal is a timing signal for dividing the PLSTM1 waveform and the PLSTM2 waveform to create a small droplet waveform PB, and is a pulse selection that defines the driving timing of the A-phase, B-phase, and C-phase channels. Second and third pulse division signals d2 and d3 rising at intervals of 1AL from the first pulse division signal d1 rising in synchronization with the rise of the PLSTM1 waveform signal in the rising period of the gate signal, and the third pulse division It is composed of a total of four signals including a fourth pulse division signal d4 that rises 2AL after the rise of the signal d3.

図7は、B相チャネルから大液滴を吐出する際の吐出動作を示しており、まず、図7(a)の中立状態から、B相チャネルのパルス選択ゲート信号の立ち上がり後、第1のパルス分割信号d1の立ち上がりに同期して、非吐出チャネルとなるA相チャネル(A1、A2、A3)及びC相チャネル(C1、C2、C3)に、図10に示すようにPLSTM2波形を選択して印加すると共に、吐出チャネルとなるB相チャネル(B1、B2、B3)にはPLSTM1波形を選択して印加する。これにより図7(b)のようにB相チャネルは両隔壁が外側に向けて変形してチャネル内の容積が膨張する。   FIG. 7 shows a discharge operation when a large droplet is discharged from the B-phase channel. First, after the rise of the pulse selection gate signal of the B-phase channel from the neutral state of FIG. As shown in FIG. 10, the PLSTM2 waveform is selected for the A-phase channels (A1, A2, A3) and the C-phase channels (C1, C2, C3), which are non-ejection channels, in synchronization with the rise of the pulse division signal d1. In addition, the PLSTM1 waveform is selected and applied to the B-phase channels (B1, B2, B3) serving as the ejection channels. As a result, as shown in FIG. 7B, in the B-phase channel, both partition walls are deformed outward, and the volume in the channel expands.

3AL経過後にPLSTM1波形に含まれる膨張パルスPa1が立ち下がったタイミングで、A相チャネル及びC相チャネルに印加されたPLSTM2波形が立ち上がり、これらA相チャネル及びC相チャネルに大液滴波形PAの2ALの収縮パルスPa2が印加される。これにより、図7(c)のようにB相チャネルは両隔壁が内側に向けて変形してチャネル内の容積が一気に収縮し、B相チャネルの各ノズルから大液滴を吐出する。   At the timing when the expansion pulse Pa1 included in the PLSTM1 waveform falls after the passage of 3AL, the PLSTM2 waveform applied to the A-phase channel and the C-phase channel rises, and the 2AL of the large droplet waveform PA appears on these A-phase channel and C-phase channel. The contraction pulse Pa2 is applied. As a result, as shown in FIG. 7C, in the B-phase channel, both partition walls are deformed inward, the volume in the channel is contracted at once, and a large droplet is ejected from each nozzle of the B-phase channel.

収縮パルスPa2が2AL継続した後、A相チャネル、B相チャネル及びC相チャネルは0電位となり、全てのチャネルが図7(a)のように中立状態に復帰して残留圧力波をキャンセルする。   After the contraction pulse Pa2 continues for 2AL, the A-phase channel, the B-phase channel, and the C-phase channel become 0 potential, and all the channels return to the neutral state as shown in FIG. 7A to cancel the residual pressure wave.

次に、図8は、C相から小液滴を吐出する際の吐出動作を示しており、まず、図8(a)の中立状態から、C相チャネルのパルス選択ゲート信号の立ち上がり後、第1のパルス分割信号d1の立ち上がりに同期して、非吐出チャネルとなるA相チャネル及びB相チャネルに、図10に示すようにPLSTM2波形を選択して印加すると共に、吐出チャネルとなるC相チャネルにはPLSTM0波形を選択して印加する。この時点では全てのチャネルは図8(a)の中立状態を維持したままである。   Next, FIG. 8 shows an ejection operation when ejecting a small droplet from the C phase. First, after the rise of the pulse selection gate signal of the C phase channel from the neutral state of FIG. As shown in FIG. 10, the PLSTM2 waveform is selected and applied to the A-phase channel and the B-phase channel, which are non-ejection channels, and the C-phase channel, which is the ejection channel, in synchronization with the rise of one pulse division signal d1. The PLSTM0 waveform is selected and applied. At this time, all the channels remain in the neutral state of FIG.

次いで、第2のパルス分割信号d2の立ち上がりに同期して、C相チャネルのみにPLSTM1波形を選択して印加する。これにより、図8(b)のようにB相チャネルは両隔壁が外側に向けて変形してチャネル内の容積が膨張する。   Next, in synchronization with the rise of the second pulse division signal d2, the PLSTM1 waveform is selected and applied only to the C-phase channel. As a result, as shown in FIG. 8B, in the B-phase channel, both partition walls are deformed outward, and the volume in the channel expands.

このC相チャネルへのPLSTM1波形の印加が1AL継続された後、第3のパルス分割信号d3が立ち上がった時にC相チャネルに再びPLSTM0波形を選択すると、全てのチャネルは図8(a)の中立状態に復帰する。これにより、C相チャネルは両隔壁が図8(b)の膨張状態から中立状態に向けて収縮するため、C相チャネルの各ノズルから小液滴を吐出する。   After the application of the PLSTM1 waveform to the C-phase channel is continued for 1 AL, when the PLSTM0 waveform is selected again for the C-phase channel when the third pulse division signal d3 rises, all channels are neutral in FIG. Return to the state. As a result, both partition walls of the C-phase channel contract from the expanded state shown in FIG. 8B toward the neutral state, so that a small droplet is ejected from each nozzle of the C-phase channel.

C相チャネルに印加されたPLSTM1波形の立ち下がりから1AL経過すると、A相チャネル及びB相チャネルに印加されたPLSTM2波形が立ち上がる。これにより、C相チャネルは両隔壁が図8(a)の中立状態から図8(c)のように内側に向けて収縮し、その後、第4のパルス分割信号d4の立ち上がりに同期してC相チャネルにPLSTM2波形を選択して印加すると、A相チャネル、B相チャネル及びC相チャネルには全て同電圧の正電圧+Voffが印加された状態となるため、全ての隔壁に電圧差がなくなり、全てのチャネルが図8(a)の中立状態に復帰して残留圧力波をキャンセルする。   When 1AL has elapsed from the fall of the PLSTM1 waveform applied to the C phase channel, the PLSTM2 waveform applied to the A phase channel and the B phase channel rises. As a result, in the C-phase channel, both the partition walls contract from the neutral state in FIG. 8A toward the inside as shown in FIG. 8C, and thereafter, the C-phase channel is synchronized with the rise of the fourth pulse division signal d4. When the PLSTM2 waveform is selected and applied to the phase channel, the same voltage positive voltage + Voff is applied to the A phase channel, the B phase channel, and the C phase channel. All channels return to the neutral state of FIG. 8A to cancel the residual pressure wave.

図9は、A相チャネルから大液滴を吐出する際の吐出動作を示しており、まず、図9(a)の中立状態から、A相チャネルのパルス選択ゲート信号の立ち上がり後、第1のパルス分割信号d1の立ち上がりに同期して、非吐出チャネルとなるB相チャネル及びC相チャネルに、図10に示すようにPLSTM2波形を選択して印加すると共に、吐出チャネルとなるA相チャネルにはPLSTM1波形を選択して印加する。これにより図9(b)のようにA相チャネルは両隔壁が外側に向けて変形してチャネル内の容積が膨張する。   FIG. 9 shows an ejection operation when ejecting a large droplet from the A-phase channel. First, after the rise of the pulse selection gate signal of the A-phase channel from the neutral state of FIG. In synchronization with the rise of the pulse division signal d1, the PLSTM2 waveform is selected and applied to the B-phase channel and the C-phase channel, which are non-ejection channels, as shown in FIG. Select and apply the PLSTM1 waveform. As a result, as shown in FIG. 9B, both partition walls of the A-phase channel are deformed outward, and the volume in the channel expands.

3AL経過後にPLSTM1波形に含まれる膨張パルスPa1が立ち下がったタイミングで、B相チャネル及びC相チャネルに印加されたPLSTM2波形が立ち上がり、これらB相チャネル及びC相チャネルに大液滴波形PAの2ALの収縮パルスPa2が印加される。これにより、図9(c)のようにA相チャネルは両隔壁が内側に向けて変形してチャネル内の容積が一気に収縮し、A相チャネルの各ノズルから大液滴を吐出する。   At the timing when the expansion pulse Pa1 included in the PLSTM1 waveform falls after the passage of 3AL, the PLSTM2 waveform applied to the B-phase channel and the C-phase channel rises, and the 2AL of the large droplet waveform PA appears in these B-phase channel and C-phase channel. The contraction pulse Pa2 is applied. As a result, as shown in FIG. 9C, in the A-phase channel, both the partition walls are deformed inward, the volume in the channel is contracted at once, and a large droplet is discharged from each nozzle of the A-phase channel.

収縮パルスPa2が2AL継続した後、A相チャネル、B相チャネル及びC相チャネルは0電位となり、全てのチャネルが図9(a)のように中立状態に復帰して残留圧力波をキャンセルする。   After the contraction pulse Pa2 continues for 2AL, the A-phase channel, the B-phase channel, and the C-phase channel become 0 potential, and all the channels return to the neutral state as shown in FIG. 9A to cancel the residual pressure wave.

以上のように駆動される3サイクル駆動法では、A相、B相及びC相の各相においてPLSTM0波形、PLSTM1波形及びPLSTM2波形の3つの波形を適宜選択して印加するだけで、大液滴波形PAと小液滴波形PBを作成して各相のチャネルに印加することができるため、大液滴と小液滴の吐出のための駆動波形の作成が極めて簡単になり、駆動回路を簡略化できて低コスト化を図ることができる。   In the three-cycle driving method driven as described above, large droplets can be obtained by simply selecting and applying three waveforms, the PLSTM0 waveform, the PLSTM1 waveform, and the PLSTM2 waveform in each of the A phase, the B phase, and the C phase. Waveform PA and small droplet waveform PB can be created and applied to each phase channel, making it easy to create drive waveforms for large and small droplet ejection and simplifying the drive circuit The cost can be reduced.

本実施形態に示すせん断モード型の記録ヘッド3は、常にインク滴を吐出する吐出チャネルと常にインク滴を吐出しない非吐出チャネルとを交互に配置した独立駆動タイプとすることもできる。この独立駆動タイプとした場合の吐出チャネルと非吐出チャネルに対して印加される駆動波形のタイミングチャートを図11に示す。   The shear mode type recording head 3 shown in the present embodiment can be an independent drive type in which ejection channels that always eject ink droplets and non-ejection channels that do not always eject ink droplets are alternately arranged. FIG. 11 shows a timing chart of drive waveforms applied to the ejection channel and the non-ejection channel in the case of this independent drive type.

ここでも図10と同様にPLSTM0波形、PLSTM1波形及びPLSTM2波形の3つの波形を適宜選択して印加するだけで、大液滴波形PAと小液滴波形PBを作成し、差分波形を利用して駆動させることができることがわかる。すなわち、非吐出チャネルには常にPLSTM2波形を選択しておき、吐出チャネルにPLSTM1波形を選択するか、または、パルス分割信号に同期してPLSTM0波形、PLSTM1波形又はPLSTM2波形を選択することにより、大液滴の吐出と小液滴の吐出とを選択することができるので、駆動回路を簡略化できる。   Here, as in FIG. 10, a large droplet waveform PA and a small droplet waveform PB are created by simply selecting and applying the three waveforms PLSTM0 waveform, PLSTM1 waveform, and PLSTM2 waveform, and using the differential waveform. It can be seen that it can be driven. That is, the PLSTM2 waveform is always selected for the non-ejection channel and the PLSTM1 waveform is selected for the ejection channel, or the PLSTM0 waveform, the PLSTM1 waveform, or the PLSTM2 waveform is selected in synchronization with the pulse division signal. Since the droplet ejection and the small droplet ejection can be selected, the driving circuit can be simplified.

以下、実施例によって本発明の効果を例証する。   The effects of the present invention are illustrated below by examples.

(1)駆動パルス幅と液滴速度、液滴量との関係
記録ヘッドは、ノズルピッチ=300dpi、ノズル数=512、ノズル径=23μm、AL=2.4μsの図2に示すせん断モード型の記録ヘッドとし、駆動周波数を40kHzとして独立駆動で駆動した。
(1) Relationship between Drive Pulse Width, Droplet Velocity, and Droplet Volume The recording head is of the shear mode type shown in FIG. 2 with nozzle pitch = 300 dpi, number of nozzles = 512, nozzle diameter = 23 μm, AL = 2.4 μs. The recording head was driven by independent driving with a driving frequency of 40 kHz.

この記録ヘッドに印加する大液滴波形の駆動電圧は、Von=17.7V、Voff=8.9V(|Voff|/|Von|=0.5)に設定し、収縮パルス幅は4.8μs(2AL)とした。大液滴波形のパルス幅を変化させたときの液滴量とノズル面から1mm飛翔後の液滴速度を測定した。その結果を表1及び図12に示す。

Figure 0006065065
The driving voltage of the large droplet waveform applied to this recording head is set to Von = 17.7V, Voff = 8.9V (| Voff | / | Von | = 0.5), and the contraction pulse width is 4.8 μs. (2AL). The droplet amount when the pulse width of the large droplet waveform was changed and the droplet velocity after flying 1 mm from the nozzle surface were measured. The results are shown in Table 1 and FIG.
Figure 0006065065

また、この記録ヘッドに印加する小液滴波形の駆動電圧はVon=17.7V、Voff=8.9V(|Voff|/|Von|=0.5)に設定し、休止期間及び収縮パルス幅はいずれも2.4μs(1AL)とした。小液滴波形のパルス幅を変化させたときの液滴量とノズル面から1mm飛翔後の液滴速度を測定した。その結果を表2及び図13に示す。

Figure 0006065065
The driving voltage of the small droplet waveform applied to the recording head is set to Von = 17.7V, Voff = 8.9V (| Voff | / | Von | = 0.5), the rest period and the contraction pulse width. All were 2.4 μs (1AL). The droplet amount when the pulse width of the small droplet waveform was changed and the droplet velocity after flying 1 mm from the nozzle surface were measured. The results are shown in Table 2 and FIG.
Figure 0006065065

以上のように、大液滴波形の膨張パルス幅を2.8AL以上3.4AL以下の範囲とし、小液滴波形の膨張パルス幅を0.8AL以上1.2AL以下の範囲とした場合、液滴速度が速く、且つ大液滴と小液滴とで液滴量を異ならせることができ、その液滴速度差が1.0m/s以内となって、良好な射出性が確保できた。また、大液滴波形の膨張パルス幅、及び、小液滴波形の膨張パルス幅を上記の範囲に設定すると、記録ヘッドのAL値がばらついた場合でも液滴速度の変動を小さく抑えることができ、ヘッドの個体差に対する射出特性のばらつきを抑制することができる。   As described above, when the expansion pulse width of the large droplet waveform is in the range of 2.8 AL to 3.4 AL and the expansion pulse width of the small droplet waveform is in the range of 0.8 AL to 1.2 AL, The droplet velocity was high, and the droplet amount could be varied between large droplets and small droplets, and the droplet velocity difference was within 1.0 m / s, and good ejection properties were secured. Also, if the expansion pulse width of the large droplet waveform and the expansion pulse width of the small droplet waveform are set within the above ranges, fluctuations in the droplet velocity can be suppressed even when the AL value of the recording head varies. In addition, it is possible to suppress variations in ejection characteristics with respect to individual differences in heads.

(2)駆動電圧比と液滴速度、液滴量との関係
記録ヘッドは、ノズルピッチ=300dpi、ノズル数=512、ノズル径=23μm、AL=2.4μsの図2に示すせん断モード型の記録ヘッドとし、駆動周波数を40kHzとして独立駆動で駆動した。
(2) Relationship between drive voltage ratio, droplet velocity, and droplet volume The recording head is of the shear mode type shown in FIG. 2 with nozzle pitch = 300 dpi, number of nozzles = 512, nozzle diameter = 23 μm, AL = 2.4 μs. The recording head was driven by independent driving with a driving frequency of 40 kHz.

大液滴波形の膨張パルス幅=7.2μs(3AL)、収縮パルス幅=4.8μs(2AL)とし、駆動電圧比(|Voff|/|Von|)を変化させたときのノズル面から1mm飛翔後の液滴速度を測定した。その結果を表3及び図14に示す。

Figure 0006065065
The expansion pulse width of the large droplet waveform = 7.2 μs (3AL), the contraction pulse width = 4.8 μs (2AL), and 1 mm from the nozzle surface when the drive voltage ratio (| Voff | / | Von |) is changed. The droplet velocity after flight was measured. The results are shown in Table 3 and FIG.
Figure 0006065065

また、小液滴波形の膨張パルス幅=2.4μs(1AL)、休止期間=2.4μs(1AL)、収縮パルス幅=2.4μs(1AL)とし、駆動電圧比(|Voff|/|Von|)を変化させたときのノズル面から1mm飛翔後の液滴速度を測定した。その結果を表4及び図15に示す。

Figure 0006065065
Further, the expansion pulse width of the small droplet waveform = 2.4 μs (1AL), the rest period = 2.4 μs (1AL), the contraction pulse width = 2.4 μs (1AL), and the drive voltage ratio (| Voff | / | Von). The droplet velocity after flying 1 mm from the nozzle surface when |) was changed was measured. The results are shown in Table 4 and FIG.
Figure 0006065065

以上のように、小液滴波形はVon電圧が同じならば駆動電圧比を変えても液滴速度はあまり変化しないが、それに比べて大液滴波形は、Von電圧が同じでも駆動電圧比を変えると液滴速度が大きく変化する。このことから、Von電圧が一定でも大液滴波形の側で駆動電圧比を適宜調整することにより、大液滴波形と小液滴波形とで液滴速度が同程度となるように合わせ込むことが可能であることがわかる。   As described above, when the Von voltage is the same for the small droplet waveform, the droplet velocity does not change much even if the drive voltage ratio is changed. In contrast, the large droplet waveform has the same drive voltage ratio even if the Von voltage is the same. Changing it greatly changes the drop velocity. For this reason, even if the Von voltage is constant, by adjusting the drive voltage ratio appropriately on the large droplet waveform side, the large droplet waveform and the small droplet waveform can be adjusted so that the droplet velocity is approximately the same. It is understood that is possible.

次に、大液滴波形及び小液滴波形のVon電圧を16.7V又は17.7Vに固定し、駆動電圧比(|Voff|/|Von|)を変化させたときの液滴量を測定して求めた。   Next, the Von voltage of the large droplet waveform and the small droplet waveform is fixed at 16.7V or 17.7V, and the droplet amount when the drive voltage ratio (| Voff | / | Von |) is changed is measured. And asked.

Von=16.7Vのときの結果を表5及び図16に示す。

Figure 0006065065
The results when Von = 16.7V are shown in Table 5 and FIG.
Figure 0006065065

また、Von=17.7Vのときの結果を表6及び図17に示す。

Figure 0006065065
The results when Von = 17.7V are shown in Table 6 and FIG.
Figure 0006065065

以上のように、表5(図16)、表6(図17)から、駆動電圧比を調整することによって、大液滴波形と小液滴波形とで液滴量を異ならせることが可能であることがわかる。特に、大液滴波形における液滴量が小液滴波形における液滴量の1.4倍以上を確保したまま、液滴速度を同程度に調整することが可能である。   As described above, from Table 5 (FIG. 16) and Table 6 (FIG. 17), by adjusting the drive voltage ratio, it is possible to make the droplet amount different between the large droplet waveform and the small droplet waveform. I know that there is. In particular, it is possible to adjust the droplet velocity to the same level while ensuring that the droplet amount in the large droplet waveform is at least 1.4 times the droplet amount in the small droplet waveform.

(3)電圧比と液滴速度との関係
記録ヘッドは、ノズルピッチ=300dpi、ノズル数=512、ノズル径=25μm、AL=2.1μsの図2に示すせん断モード型の記録ヘッドとし、駆動周波数を45kHzとして独立駆動で駆動した。
(3) Relationship between Voltage Ratio and Droplet Velocity The recording head is a shear mode type recording head shown in FIG. 2 with a nozzle pitch = 300 dpi, the number of nozzles = 512, a nozzle diameter = 25 μm, and AL = 2.1 μs. It was driven by an independent drive with a frequency of 45 kHz.

大液滴波形の膨張パルス幅=6.3μs(3AL)、収縮パルス幅=4.2μs(2AL)とし、Von電圧を16Vに固定したときのノズル面から1mm飛翔後の液滴速度を測定した。   The expansion velocity of the large droplet waveform was 6.3 μs (3AL), the contraction pulse width was 4.2 μs (2AL), and the droplet velocity after flying 1 mm from the nozzle surface when the Von voltage was fixed at 16 V was measured. .

また、小液滴波形についても、膨張パルス幅=2.1μs(1AL)、休止期間=2.1μs(1AL)、収縮パルス幅=2.1μs(1AL)とし、Von電圧を16Vに固定したときのノズル面から1mm飛翔後の液滴速度を測定した。その結果を表7及び図18に示す。

Figure 0006065065
For the small droplet waveform, when the expansion pulse width = 2.1 μs (1AL), the rest period = 2.1 μs (1AL), the contraction pulse width = 2.1 μs (1AL), and the Von voltage is fixed to 16V The droplet velocity after flying 1 mm from the nozzle surface was measured. The results are shown in Table 7 and FIG.
Figure 0006065065

以上のように、表7(図18)から、表3、表4で使用した記録ヘッドと違う記録ヘッドにおいても、Von電圧が同一で、|Voff|/|Von|比が同じところで、小液滴波形と大液滴波形の液滴速度が一致する部分があることがわかる。   As described above, from Table 7 (FIG. 18), even in the recording head different from the recording head used in Tables 3 and 4, the small liquid is obtained at the same Von voltage and the same | Voff | / | Von | ratio. It can be seen that there is a portion where the droplet velocity of the droplet waveform and the large droplet waveform coincide.

(4)3サイクル駆動
記録ヘッドは、ノズルピッチ=300dpi、ノズル数=512、ノズル径=24μm、AL=3.3μsの図2に示すせん断モード型の記録ヘッドとし、駆動周波数を10kHz、Von電圧を15.5V、Voff電圧を7.8V(|Voff|/|Von|=0.5)として3サイクル駆動で駆動した。
(4) Three-cycle driving The recording head is a shear mode type recording head shown in FIG. 2 with a nozzle pitch = 300 dpi, the number of nozzles = 512, a nozzle diameter = 24 μm, and AL = 3.3 μs, and a driving frequency of 10 kHz and a Von voltage Was 15.5 V, and the Voff voltage was 7.8 V (| Voff | / | Von | = 0.5).

大液滴波形の膨張パルス幅を9.9μs(3AL)、収縮パルス幅を6.6μs(2AL)と設定したところ、液滴速度は6.1m/s、液滴量は6.7plとなった。一方、小液滴波形の膨張パルス幅、休止時間、収縮パルス幅をそれぞれ3.3μs(1AL)と設定したところ、液滴速度は6.0m/s、液滴量は4.2plとなった。   When the expansion pulse width of the large droplet waveform was set to 9.9 μs (3AL) and the contraction pulse width was set to 6.6 μs (2AL), the droplet velocity was 6.1 m / s and the droplet volume was 6.7 pl. It was. On the other hand, when the expansion pulse width, pause time, and contraction pulse width of the small droplet waveform were set to 3.3 μs (1AL), respectively, the droplet velocity was 6.0 m / s and the droplet amount was 4.2 pl. .

以上のように、3サイクル駆動で大液滴と小液滴を吐出する場合でも、液滴速度を同程度とすることができた。   As described above, even when large droplets and small droplets are ejected by three-cycle driving, the droplet velocity can be made comparable.

(5)独立駆動
記録ヘッドは、ノズルピッチ=300dpi、ノズル数=512、ノズル径=23μm、AL=2.4μsの図2に示すせん断モード型の記録ヘッドとし、駆動周波数を40kHz、Von電圧を17.9V、Voff電圧を9V(|Voff|/|Von|=0.5)として独立駆動で駆動した。
(5) Independent drive The recording head is a shear mode type recording head shown in FIG. 2 having a nozzle pitch = 300 dpi, the number of nozzles = 512, a nozzle diameter = 23 μm, and AL = 2.4 μs, and has a driving frequency of 40 kHz and Von voltage. It was driven by independent driving with 17.9 V and Voff voltage of 9 V (| Voff | / | Von | = 0.5).

大液滴波形の膨張パルス幅を7.2μs(3AL)、収縮パルス幅を4.8μs(2AL)と設定したところ、液滴速度は6.0m/s、液滴量は4.9plとなった。一方、小液滴波形の膨張パルス幅、休止時間、収縮パルス幅をそれぞれ2.4μs(1AL)と設定したところ、液滴速度は6.0m/s、液滴量は2.9plとなった。   When the expansion pulse width of the large droplet waveform is set to 7.2 μs (3AL) and the contraction pulse width is set to 4.8 μs (2AL), the droplet velocity is 6.0 m / s and the droplet amount is 4.9 pl. It was. On the other hand, when the expansion pulse width, pause time, and contraction pulse width of the small droplet waveform were set to 2.4 μs (1AL), respectively, the droplet velocity was 6.0 m / s and the droplet amount was 2.9 pl. .

また、記録ヘッドは、ノズルピッチ=300dpi、ノズル数=512、ノズル径=25μm、AL=2.1μsの図2に示すせん断モード型の記録ヘッドとし、駆動周波数を45kHz、Von電圧を16V、Voff電圧を6.5V(|Voff|/|Von|=0.4)として独立駆動で駆動した。   Further, the recording head is a shear mode type recording head shown in FIG. 2 having a nozzle pitch = 300 dpi, a nozzle number = 512, a nozzle diameter = 25 μm, and AL = 2.1 μs, and has a driving frequency of 45 kHz, a Von voltage of 16 V, and Voff. The voltage was set to 6.5 V (| Voff | / | Von | = 0.4) and it was driven by independent driving.

大液滴波形の膨張パルス幅を6.3μs(3AL)、収縮パルス幅を4.2μs(2AL)と設定したところ、液滴速度は6.8m/s、液滴量は5.2plとなった。一方、小液滴波形の膨張パルス幅、休止時間、収縮パルス幅をそれぞれ2.1μs(1AL)と設定したところ、液滴速度は6.4m/s、液滴量は2.8plとなった。   When the expansion pulse width of the large droplet waveform is set to 6.3 μs (3AL) and the contraction pulse width is set to 4.2 μs (2AL), the droplet velocity is 6.8 m / s and the droplet amount is 5.2 pl. It was. On the other hand, when the expansion pulse width, pause time, and contraction pulse width of the small droplet waveform were set to 2.1 μs (1AL), respectively, the droplet velocity was 6.4 m / s and the droplet amount was 2.8 pl. .

以上のように、独立駆動で大液滴と小液滴を吐出する場合でも、液滴速度を同程度とすることができた。   As described above, even when large droplets and small droplets are ejected independently, the droplet velocity can be made comparable.

(6)まとめ
以上、本発明によれば、大液滴波形の膨張パルス幅を2.8AL以上3.4AL以下の範囲とし、小液滴波形の膨張パルス幅を0.8AL以上1.2AL以下の範囲とすることで、液滴速度が同程度でありながらも液滴量を異ならせることができ、大液滴と小液滴とを打ち分けることができる。
(6) Summary As described above, according to the present invention, the expansion pulse width of the large droplet waveform is in the range of 2.8 AL to 3.4 AL, and the expansion pulse width of the small droplet waveform is 0.8 AL to 1.2 AL. By setting this range, it is possible to vary the amount of droplets while maintaining the same droplet velocity, and to distinguish large droplets from small droplets.

また、小液滴波形はVon電圧が同じであれば駆動電圧比を変えても液滴速度はあまり変化しないが、大液滴波形はVon電圧が同じでも駆動電圧比を変えることで液滴速度を変化させることができる。   In addition, if the Von voltage is the same for the small droplet waveform, the droplet velocity does not change much even if the drive voltage ratio is changed, but the droplet velocity is changed by changing the drive voltage ratio for the large droplet waveform even if the Von voltage is the same. Can be changed.

このことから、本発明では、大液滴波形の駆動電圧比を変えることで、大液滴と小液滴の液滴量を異ならせながら、液滴速度を同程度に合わせ込むことが可能である。   Therefore, in the present invention, by changing the driving voltage ratio of the large droplet waveform, it is possible to adjust the droplet velocity to the same level while varying the droplet amount of the large droplet and the small droplet. is there.

1:インクジェット記録装置
2:搬送機構
21:搬送ローラー
22:搬送ローラー対
23:搬送モーター
3:記録ヘッド
30:チャネル基板
31:チャネル
32:隔壁
32a:上壁部
32b:下壁部
33:カバー基板
33a:共通流路
34:ノズルプレート
34a:ノズル
35:プレート
35a:インク供給口
35b:インク供給管
4:ガイドレール
5:キャリッジ
6:フレキシブルケーブル
100:駆動信号発生部
P:記録媒体
PS:記録面
PA:大液滴波形
Pa1:膨張パルス
Pa2:収縮パルス
PB:小液滴波形
Pb1:膨張パルス
Pb2:収縮パルス
Pb3:休止期間
1: Inkjet recording apparatus 2: Conveying mechanism 21: Conveying roller 22: Conveying roller pair 23: Conveying motor 3: Recording head 30: Channel substrate 31: Channel 32: Partition wall 32a: Upper wall portion 32b: Lower wall portion 33: Cover substrate 33a: Common flow path 34: Nozzle plate 34a: Nozzle 35: Plate 35a: Ink supply port 35b: Ink supply pipe 4: Guide rail 5: Carriage 6: Flexible cable 100: Drive signal generator P: Recording medium PS: Recording surface PA: Large droplet waveform Pa1: Expansion pulse Pa2: Contraction pulse PB: Small droplet waveform Pb1: Expansion pulse Pb2: Contraction pulse Pb3: Rest period

Claims (11)

インク滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルにそれぞれ連通する圧力室と、前記圧力室の容積を変化させることによって該圧力室内のインクを前記ノズルから吐出させる圧力発生手段とを有する記録ヘッドと、インク滴を吐出させるための少なくとも1つの駆動波形を一画素周期内に印加する駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを備え、前記駆動信号を前記圧力発生手段に印加することによって、該圧力発生手段を作動させて前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録装置において、
前記駆動信号生成手段は、大液滴波形と小液滴波形との2種類の駆動波形を生成することが可能であり、前記大液滴波形は、前記圧力室の容積を膨張させる膨張パルスと、該膨張パルスの印加終了に連続して休止期間を設けずに印加され前記圧力室の容積を収縮させる収縮パルスとを含み、前記小液滴波形は、前記圧力室の容積を膨張させる膨張パルスと、休止期間と、前記圧力室の容積を収縮させる収縮パルスとを含み、
前記大液滴波形の前記膨張パルスの駆動電圧は、前記小液滴波形の前記膨張パルスの駆動電圧と同電圧であり、
前記大液滴波形の前記膨張パルスの駆動電圧をVon、前記大液滴波形の前記収縮パルスの駆動電圧をVoffとした時、|Von|に対する|Voff|の比が0.3以上0.7以下であることを特徴とするインクジェット記録装置。
A recording head having a plurality of nozzles for ejecting ink droplets, a pressure chamber communicating with each of the nozzles, and pressure generating means for ejecting ink in the pressure chamber from the nozzles by changing the volume of the pressure chamber; Drive signal generating means for generating a drive signal for applying at least one drive waveform for ejecting ink droplets within one pixel period, and applying the drive signal to the pressure generating means In an ink jet recording apparatus that operates a generating means to eject ink droplets from the nozzle,
The drive signal generation means can generate two types of drive waveforms, a large droplet waveform and a small droplet waveform, and the large droplet waveform includes an expansion pulse that expands the volume of the pressure chamber. An expansion pulse for expanding the volume of the pressure chamber, and a contraction pulse for contracting the volume of the pressure chamber that is applied without providing a pause period after the end of the application of the expansion pulse. When the pause period, and a contraction pulse to contract the volume of the pressure chamber seen including,
The driving voltage of the expansion pulse of the large droplet waveform is the same voltage as the driving voltage of the expansion pulse of the small droplet waveform,
When the driving voltage of the expansion pulse of the large droplet waveform is Von and the driving voltage of the contraction pulse of the large droplet waveform is Voff, the ratio of | Voff | to | Von | an ink jet recording apparatus characterized by or less.
記大液滴波形の前記収縮パルスの駆動電圧は、前記小液滴波形の前記収縮パルスの駆動電圧と同電圧であることを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録装置。 Before SL driving voltage of the decreasing pulse of large droplet waveform, ink jet recording apparatus according to claim 1, characterized in that the drive voltage and the voltage of the decreasing pulse of the small droplet waveform. 前記小液滴波形は、前記膨張パルスの駆動電圧をVon、前記収縮パルスの駆動電圧をVoffとした時、|Von|に対する|Voff|の比が、0.3以上0.7以下であることを特徴とする請求項1又は2記載のインクジェット記録装置。 In the small droplet waveform, the ratio of | Voff | to | Von | is 0.3 to 0.7 when the drive voltage of the expansion pulse is Von and the drive voltage of the contraction pulse is Voff. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein: 前記ノズルから吐出された前記大液滴と前記小液滴の液滴速度の差が1.0m/sec以内であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のインクジェット記録装置。   The inkjet recording apparatus according to claim 1, wherein a difference in droplet velocity between the large droplet and the small droplet ejected from the nozzle is within 1.0 m / sec. 前記大液滴波形及び前記小液滴波形は、いずれも矩形波であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のインクジェット記録装置。   The inkjet recording apparatus according to claim 1, wherein each of the large droplet waveform and the small droplet waveform is a rectangular wave. 前記記録ヘッドは、隣接する前記圧力室間で共通の隔壁が圧電材料からなり、該隔壁表面に形成された駆動電極に前記駆動波形を印加することによって該隔壁を圧力発生手段としてせん断変形させて前記圧力室の容積を変化させるせん断モード型の記録ヘッドであり、
前記大液滴波形及び前記小液滴波形による前記隔壁のせん断変形は、インク滴を吐出する前記圧力室内に臨む前記駆動電極に印加される駆動波形とインク滴を吐出する該圧力室に隣接するインク滴を吐出しない前記圧力室内に臨む前記駆動電極に印加される駆動波形との差分波形によってなされることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
In the recording head, a common partition wall between adjacent pressure chambers is made of a piezoelectric material, and the drive waveform is applied to a drive electrode formed on the surface of the partition wall so that the partition wall is shear-deformed as a pressure generating unit. A shear mode type recording head for changing the volume of the pressure chamber;
The shear deformation of the partition wall due to the large droplet waveform and the small droplet waveform is adjacent to the drive waveform applied to the drive electrode facing the pressure chamber that ejects ink droplets and the pressure chamber that ejects ink droplets. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the ink jet recording apparatus is formed by a differential waveform from a drive waveform applied to the drive electrode facing the pressure chamber that does not eject ink droplets.
前記駆動信号生成手段は、隣り合う3つのチャネルを1組として全チャネルを複数の組に分け、各組内の3つのチャネルを時分割で順次駆動するように前記圧力発生手段に前記駆動波形を印加することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のインクジェット記録装置。   The drive signal generation means divides all channels into a plurality of sets with three adjacent channels as one set, and applies the drive waveform to the pressure generation means so as to sequentially drive the three channels in each set in a time division manner. The inkjet recording apparatus according to claim 1, wherein the inkjet recording apparatus is applied. 前記大液滴波形の膨張パルス幅は、前記圧力室における圧力波の音響的共振周期の1/2をALとしたとき、2.8AL以上3.4AL以下であり、前記小液滴波形の膨張パルス幅は0.8AL以上1.2AL以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のインクジェット記録装置。   The expansion pulse width of the large droplet waveform is 2.8 AL or more and 3.4 AL or less when ½ of the acoustic resonance period of the pressure wave in the pressure chamber is AL, and the expansion of the small droplet waveform is 8. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the pulse width is 0.8 AL or more and 1.2 AL or less. 前記ノズルから吐出される前記大液滴の液滴量が前記小液滴の液滴量の1.4倍以上であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のインクジェット記録装置。9. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein a droplet amount of the large droplet discharged from the nozzle is 1.4 times or more a droplet amount of the small droplet. . 前記ノズルから吐出される前記小液滴の液滴量が3.1pl以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のインクジェット記録装置。The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein a droplet amount of the small droplets discharged from the nozzle is 3.1 pl or less. 前記大液滴波形の前記|Von|に対する|Voff|の比が調整可能であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のインクジェット記録装置。The inkjet recording apparatus according to claim 1, wherein a ratio of | Voff | to the | Von | of the large droplet waveform is adjustable.
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