JP2000168069A - Method for driving ink jet head - Google Patents
Method for driving ink jet headInfo
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、オフィス用並びに
産業用インクジェットプリンタの駆動方法、更に詳しく
はヘッド駆動の調整方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for driving an office or industrial ink jet printer, and more particularly to a method for adjusting a head drive.
【0002】[0002]
【従来の技術】オンデマンド型インクジェットヘッドに
はインクを噴射する方式として、電気ヒータによりイン
ク中に気泡を発生させてインクを噴射するサーマル方式
と、圧電素子を用いて、インク加圧室の壁面の一部を変
形させてインクを噴射する圧電素子方式とがある。2. Description of the Related Art On-demand type ink jet heads eject ink by a thermal method in which bubbles are generated in ink by an electric heater to eject ink, and a wall of an ink pressurizing chamber using a piezoelectric element. There is a piezoelectric element type in which a part of the element is deformed to eject ink.
【0003】サーマル方式は半導体製造用リソグラフィ
技術により微細な加工が可能で、ノズルピッチを100
μm以下に出来るという長所がある。しかし、噴射する
液体の沸点が100℃程度に限定され、且つ連続噴射の
際の周波数が12kHz程度に限られるという短所があ
る。上記沸点の制限は使用可能なインクの種類を制限す
るため、産業応用の面では支障になることがある。更
に、薄膜抵抗に通電加熱するために、薄膜抵抗、あるい
はそれを保護する目的で薄膜抵抗を覆うように作られた
保護膜の寿命が比較的短い(1億ドット以下)。従っ
て、産業用への応用に際してはノズルの頻繁な交換が必
要となる。In the thermal method, fine processing can be performed by a lithography technique for semiconductor manufacturing.
There is an advantage that it can be reduced to μm or less. However, there are disadvantages that the boiling point of the liquid to be injected is limited to about 100 ° C., and the frequency at the time of continuous injection is limited to about 12 kHz. The restriction of the boiling point restricts the types of inks that can be used, which may hinder industrial applications. In addition, the life of the thin film resistor or the protective film formed to cover the thin film resistor for the purpose of protecting the thin film resistor by electrically heating the thin film resistor is relatively short (less than 100 million dots). Therefore, frequent replacement of the nozzle is required for industrial application.
【0004】一方、圧電素子方式は圧電素子の変位量が
小さいので、インク噴射のためにはインク加圧室の振動
板表面積を大きくする必要があり、そのため、ノズルピ
ッチを100μm以下にすることは容易ではない。しか
し、駆動周波数は圧電素子の形状に依存するので20k
Hz以上にすることが出来、印刷速度の高速化に適した
方式といえる。また、サーマル方式と違ってインクの種
類を選ばないという利点もあり、ノズル寿命もサーマル
方式に比べて1桁以上長いため、産業応用に適している
といえる。On the other hand, in the piezoelectric element system, since the displacement of the piezoelectric element is small, it is necessary to increase the surface area of the diaphragm of the ink pressurizing chamber for ink ejection. Therefore, it is difficult to reduce the nozzle pitch to 100 μm or less. It's not easy. However, since the driving frequency depends on the shape of the piezoelectric element,
Hz or higher, which is a method suitable for increasing the printing speed. Also, unlike the thermal method, there is an advantage that the type of ink is not selected, and since the nozzle life is longer than the thermal method by one digit or more, it can be said that it is suitable for industrial application.
【0005】[0005]
【発明が解決しようする課題】インクジェットのヘッド
はインクを噴射するノズルが列状に並んでおり、列毎の
間隔に比べて、一列内のノズルの間隔が小さいのが一般
的である。これは列と列との間に共通インク流路を配置
するのが一つの理由になっている。In an ink jet head, nozzles for ejecting ink are arranged in a row, and the interval between nozzles in one row is generally smaller than the interval between rows. This is one reason for arranging a common ink flow path between rows.
【0006】このようなマルチノズルヘッドにおいて、
一列に並んだノズルからインクを噴射する際に全ノズル
を同時に噴射する場合は、隣のノズルの駆動の影響を受
け、当該ノズルの液滴速度が単独駆動した場合の液滴速
度に比べて変化(主として低下)するという問題があ
る。これはクロストークと呼ばれ、解決が容易ではない
問題であった。In such a multi-nozzle head,
When all the nozzles are ejected simultaneously when ejecting ink from the nozzles arranged in a line, the droplet speed of the nozzle changes due to the influence of the driving of the adjacent nozzle compared to the droplet speed when driven alone. (Mainly decrease). This was called crosstalk, and was a problem that was not easily solved.
【0007】クロストークが発生した場合は、印刷結果
に次のような問題が生じる。[0007] When crosstalk occurs, the following problem occurs in the print result.
【0008】現在、一般的なインクジェットプリンタで
は、複数のノズルを持つヘッドがキャリッジに搭載され
ており、キャリッジが紙の横幅方向に走査してその過程
で印刷を行い、次に用紙を長手方向に所定量搬送すると
いうサイクルを繰り返して、紙面全面に画像を書く。ノ
ズルが一列に並んでいる場合に、全ノズルを駆動して印
刷した結果の画像は、べた塗り、あるいはキャリッジ走
査方向に垂直な線となる。前者はノズルを連続的に駆動
した場合で、後者はノズルを間欠的に噴射した場合であ
る。特に後者の場合、一列内のインク滴の速度がノズル
毎に変わると、インクが紙に着地する位置がノズル毎に
異なり、本来、一本の直線を書くつもりが曲線状にな
る。At present, in a general ink jet printer, a head having a plurality of nozzles is mounted on a carriage. The carriage scans in the width direction of the paper, performs printing in the process, and then moves the paper in the longitudinal direction. An image is written on the entire surface of the paper by repeating a cycle of transporting a predetermined amount. When the nozzles are arranged in a line, an image resulting from printing by driving all the nozzles becomes solid or a line perpendicular to the carriage scanning direction. The former is a case where the nozzle is continuously driven, and the latter is a case where the nozzle is intermittently ejected. In the latter case, in particular, if the speed of the ink droplets in one row changes for each nozzle, the position where the ink lands on the paper differs for each nozzle, and the intention of writing a single straight line is originally a curved shape.
【0009】後者の典型的な例を図6に示す。A typical example of the latter is shown in FIG.
【0010】この例においては、一列のノズルのうち、
中央部のノズルから噴射されたインク液滴はクロストー
クの影響を大きく受けており、端部のノズルから噴射さ
れたインク液滴の着地位置に対して用紙搬送方向下流側
にずれた状態となっている。すなわち、中央部のノズル
はクロストークの影響により速度低下が発生するのに対
し、端部のノズルはクロストークの影響が小さく、速度
低下も比較的小さいため、結果的にインク液滴の着地位
置にずれが生じてしまい、直線が曲線となってしまった
例である。逆に、単独、あるいは、少ないノズルのみを
噴射した場合はクロストークの影響が小さいため着地位
置ずれが小さくい。In this example, of a row of nozzles,
The ink droplet ejected from the center nozzle is greatly affected by the crosstalk, and is shifted downstream in the sheet conveyance direction from the landing position of the ink droplet ejected from the end nozzle. ing. That is, the nozzle at the center has a speed drop due to the influence of crosstalk, whereas the nozzle at the end has a small effect of crosstalk and a relatively small drop in speed. Is an example in which the straight line is curved. Conversely, when a single nozzle or only a small number of nozzles are jetted, the landing position shift is small because the influence of crosstalk is small.
【0011】上記の現象は、ノズルの単独駆動の場合の
液滴速度がそれぞれ所定の速度となるように駆動条件を
定めたため、クロストークの影響が全く加味されていな
いことから、全ノズルインクを噴射した場合に曲線状と
なるのである。In the above phenomenon, since the driving conditions are determined so that the droplet speeds in the case of single driving of the nozzles become predetermined speeds, the influence of crosstalk is not considered at all. It becomes curved when injected.
【0012】一方、本出願に最も近い公知例として、特
開平10−119260号公報があり、この出願におい
ては、補正用圧電部材を設けてクロストークを低減する
旨が開示されている。しかしながら、この構成では別に
補正用圧電部材を設ける必要があり、また、これを用い
てインクを噴射するための圧力室の加圧動作、減圧動作
に同期またはほぼ同期して補正用駆動電圧を駆動する必
要があり、補正用圧電部材の制御回路をも追加する必要
がある。従って、製作コストが高くなる可能性がある。On the other hand, as a known example closest to the present application, there is Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-119260, which discloses that a cross-talk is reduced by providing a correcting piezoelectric member. However, in this configuration, it is necessary to separately provide a compensating piezoelectric member, and the compensating piezoelectric member is used to drive the compensating drive voltage in synchronism or almost in synchronism with the pressurizing operation and the depressurizing operation of the pressure chamber for ejecting ink. It is necessary to add a control circuit for the piezoelectric member for correction. Therefore, the production cost may increase.
【0013】そこで、本発明においては、既存の駆動制
御のみを用いて製作コストを低く押さえ、なおかつクロ
ストークの影響を受けず、印字品質を向上させたインク
ジェットヘッドを提供することを課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an ink-jet head which uses only existing drive control to reduce the manufacturing cost and is free from the effects of crosstalk and which has improved print quality.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の第1の方法は、インクを蓄える加圧室と、電
気信号の印加により前記加圧室内に圧力変動を発生させ
る圧電素子と、前記加圧室の壁面の少なくとも一部を形
成し、前記圧電素子と弾性材料で連結されている振動板
と、前記加圧室にインクを供給する流路となるリストリ
クタと、該リストリクタにインクを供給する共通インク
供給路と、インク液滴を加圧室から噴射するオリフィス
と、前記圧電素子を固定する圧電素子固定板等によって
構成された複数のノズルからなるノズル列を少なくとも
1列以上有するインクジェットヘッドにおいて、同列内
の全ノズルを同時に噴射した時に全ノズルの液滴速度が
ほぼ同一になるように各々のノズルの駆動電圧を増減し
て液滴速度を調整すると共に、印刷時に噴射しない非噴
射ノズルが有る場合は、その非噴射ノズルにインクが噴
射でき得る最低の電圧の50〜75%の電圧を印加し、
かつ最大駆動周波数で駆動させることにある。According to a first aspect of the present invention, there is provided a pressure chamber for storing ink, and a piezoelectric element for generating a pressure fluctuation in the pressure chamber by applying an electric signal. A diaphragm which forms at least a part of a wall surface of the pressurizing chamber and is connected to the piezoelectric element by an elastic material; a restrictor serving as a flow path for supplying ink to the pressurizing chamber; At least one nozzle row composed of a common ink supply path for supplying ink to the reactor, an orifice for ejecting ink droplets from a pressure chamber, and a plurality of nozzles constituted by a piezoelectric element fixing plate for fixing the piezoelectric element. For inkjet heads with more than one row, adjust the droplet speed by increasing or decreasing the drive voltage of each nozzle so that the droplet speed of all nozzles is almost the same when all nozzles in the same row are ejected simultaneously Rutotomoni, when the non-ejection nozzles, not injected there applies a 50% to 75% of the voltage of the minimum voltage that can be ink jet to the non-ejection nozzle at the time of printing,
And driving at the maximum driving frequency.
【0015】また、本発明の第2の方法は、インクを蓄
える加圧室と、電気信号の印加により前記加圧室内に圧
力変動を発生させる圧電素子と、前記加圧室の壁面の少
なくとも一部を形成し、前記圧電素子と弾性材料で連結
されている振動板と、前記加圧室にインクを供給する流
路となるリストリクタと、該リストリクタにインクを供
給する共通インク供給路と、インク液滴を加圧室から噴
射するオリフィスと、前記圧電素子を固定する圧電素子
固定板等によって構成された複数のノズルを有するオン
デマンド型マルチノズルインクジェットヘッドにおい
て、同列内の全ノズルを同時に噴射した時に全ノズルの
液滴速度がほぼ同一になるように各々のノズルの駆動電
圧を増減して液滴速度を調整し、かつ同列内の全ノズル
を複数組に分割して、各組の駆動周期を組の数で割った
値の時間ずつずらして駆動すると共に、印刷時に噴射し
ない非噴射ノズルが有る場合は、その非噴射ノズルにイ
ンクが噴射でき得る最低の電圧の50〜75%の電圧を
印加し、かつ最大駆動周波数で駆動させることにある。According to a second method of the present invention, there is provided a pressure chamber for storing ink, a piezoelectric element for generating a pressure fluctuation in the pressure chamber by applying an electric signal, and at least one of a wall surface of the pressure chamber. Forming a portion, a diaphragm connected to the piezoelectric element with an elastic material, a restrictor serving as a flow path for supplying ink to the pressurizing chamber, and a common ink supply path for supplying ink to the restrictor. In an on-demand type multi-nozzle inkjet head having an orifice for ejecting ink droplets from a pressurizing chamber and a plurality of nozzles constituted by a piezoelectric element fixing plate for fixing the piezoelectric element, etc., all nozzles in the same row are simultaneously operated. Adjust the droplet speed by increasing or decreasing the drive voltage of each nozzle so that the droplet speed of all nozzles is almost the same when ejected, and divide all nozzles in the same row into multiple sets When driving is performed by shifting the driving cycle of each set by a value obtained by dividing the driving cycle by the number of sets, and there is a non-ejection nozzle that does not eject at the time of printing, there is a minimum voltage of 50 to 50 to which ink can be ejected to the non-ejection nozzle. It is to drive at a maximum driving frequency by applying a voltage of 75%.
【0016】すなわち、本発明は、駆動条件を決める際
に、従来のようにノズルの単独駆動でなく、全ノズルを
駆動した場合の印刷状態を優先して、ノズルの駆動電圧
あるいはパルス幅等を調整するようにし、かつ、非噴射
ノズルはインク噴射最低電圧の50〜75%の電圧で、
しかも最大駆動周波数で駆動するようにしたものであ
る。That is, according to the present invention, when determining the driving conditions, the driving state or the pulse width of the nozzles is determined by giving priority to the printing state when all the nozzles are driven, instead of the conventional driving of the nozzles alone. And the non-ejection nozzle is at a voltage of 50 to 75% of the ink ejection minimum voltage,
Moreover, it is driven at the maximum driving frequency.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明につ
いて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.
【0018】図1は、本発明で用いたマルチノズルイン
クジェットヘッドのノズル部の構成を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the nozzle portion of the multi-nozzle ink jet head used in the present invention.
【0019】このヘッドは、入力信号に応じてインクを
噴射することにより記録を行うことができる。1はオリ
フィス、2は加圧室、3は振動板、4は圧電素子、5a
と5bは信号入力端子、6は圧電素子固定板、7は共通
インク供給路8と加圧室2とを連結し、加圧室2へのイ
ンク流入を制御するリストリクタ、8は共通インク供給
路、9は振動板3と圧電素子4とを連結する弾性材料
(たとえばシリコン接着剤など)、10はリストリクタ
7を形成するリストリクタプレート、11は加圧室2を
形成する加圧室プレート、12はオリフィス1を形成す
るオリフィスプレート、13は振動板3を補強する支持
板、14、15は共通インク供給路プレート、16は共
通インク供給路カバー、17は圧電素子と外部配線とを
接続する導電性接着剤、18はフィルタである。This head can perform recording by ejecting ink according to an input signal. 1 is an orifice, 2 is a pressure chamber, 3 is a vibration plate, 4 is a piezoelectric element, 5a
And 5b are signal input terminals, 6 is a piezoelectric element fixing plate, 7 is a restrictor that connects the common ink supply path 8 and the pressurizing chamber 2 and controls the flow of ink into the pressurizing chamber 2, and 8 is a common ink supply. 9, an elastic material (for example, silicon adhesive) connecting the diaphragm 3 and the piezoelectric element 4; 10, a restrictor plate forming the restrictor 7; 11, a pressurizing chamber plate forming the pressurizing chamber 2 , 12 are orifice plates forming the orifice 1, 13 is a support plate for reinforcing the vibrating plate 3, 14 and 15 are common ink supply path plates, 16 is a common ink supply path cover, and 17 is a connection between the piezoelectric element and external wiring. The conductive adhesive 18 is a filter.
【0020】前記振動板3、リストリクタプレート1
0、加圧室プレート11および支持板13は、例えばス
テンレス材から作られ、オリフィスプレート12はニッ
ケル材から作られている。The diaphragm 3 and the restrictor plate 1
The pressure chamber plate 11 and the support plate 13 are made of, for example, stainless steel, and the orifice plate 12 is made of nickel.
【0021】また、圧電素子固定板6は、セラミック
ス、ポリイミドなどの絶縁物から作られている。The piezoelectric element fixing plate 6 is made of an insulating material such as ceramics and polyimide.
【0022】インクは、上流から下流へ向かって、共通
インク供給路8、リストリクタ7、加圧室2、オリフィ
ス1の順に流れる。The ink flows from the upstream to the downstream in the order of the common ink supply path 8, the restrictor 7, the pressurizing chamber 2, and the orifice 1.
【0023】圧電素子4は信号入力端子5aと5bの間
に電位差が印加されたときに伸縮し、信号入力端子5a
と5b間に電位差が無くなればもとの状態にもどるよう
に取り付けられている。The piezoelectric element 4 expands and contracts when a potential difference is applied between the signal input terminals 5a and 5b, and the signal input terminal 5a
It is mounted so as to return to the original state when the potential difference between the terminals 5b and 5b disappears.
【0024】図2は本発明の一例を示すインクジェット
ヘッドのノズル列を示すものである。FIG. 2 shows a nozzle array of an ink jet head showing an example of the present invention.
【0025】図において、ノズルは1列につき32個の
並べられている。また、ノズル列の総数は12列であ
る。In the figure, 32 nozzles are arranged in one row. The total number of nozzle rows is 12 rows.
【0026】図3は図1のA−A断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG.
【0027】図において、4は圧電素子、6は圧電素子
を固定する圧電素子固定板である。In the figure, 4 is a piezoelectric element, and 6 is a piezoelectric element fixing plate for fixing the piezoelectric element.
【0028】以下、本発明のインクジェットヘッドの駆
動方法を説明する。Hereinafter, a method of driving the ink jet head according to the present invention will be described.
【0029】一般にクロストークが有ると、ノズル全数
を同時に駆動した場合に、特定のノズルのみを単独駆動
した場合に比べて、液滴速度が極めて低下する。この対
策として、従来は、1本1本のノズルを単独で駆動して、
夫々のノズルが所定の液滴速度になるように駆動電圧、
駆動パルス幅を選定していた。In general, when there is crosstalk, the droplet speed is extremely lower when all the nozzles are driven simultaneously than when only a specific nozzle is driven alone. Conventionally, as a countermeasure, each nozzle is driven independently,
Driving voltage so that each nozzle has a predetermined droplet speed,
The drive pulse width was selected.
【0030】これに対し、本発明においては、この駆動
電圧、駆動パルス幅の選定において、全ノズルを駆動し
ながら、各々のノズルからの噴射速度が所定の速度にな
るように、駆動条件を選定する。すなわち全数噴射時に
噴射速度が同一となるように駆動条件を決める。On the other hand, in the present invention, in selecting the driving voltage and the driving pulse width, the driving conditions are selected so that the ejection speed from each nozzle becomes a predetermined speed while driving all the nozzles. I do. That is, the driving conditions are determined so that the injection speed becomes the same at the time of all-injection.
【0031】以下、駆動条件の設定において、駆動パル
ス幅を一つに決めた上で各々のノズルの駆動電圧を設定
する場合の例を示す。In the following, an example will be described in which the driving voltage is set to one and the driving voltage of each nozzle is set in setting the driving conditions.
【0032】図4は上述のようにして駆動電圧を選定し
た例である。FIG. 4 shows an example in which the driving voltage is selected as described above.
【0033】具体的な調整方法としては、全ノズルを駆
動しながらインク液滴を顕微鏡等でストロボ観察し、各
々のノズルからの噴射速度が所定速度となるように、駆
動電圧を選定する方法が挙げられる。As a specific adjustment method, there is a method of observing the ink droplets with a microscope or the like while driving all the nozzles with a strobe, and selecting a drive voltage so that the ejection speed from each nozzle becomes a predetermined speed. No.
【0034】あるいは、全ノズルを駆動して直線を印刷
し、この結果に基づいてインク液滴の着地位置のずれを
顕微鏡等で測定し、測定した位置ずれ量を各ノズルへの
駆動電圧、に反映させる方法がある。Alternatively, a straight line is printed by driving all the nozzles, and based on the result, the displacement of the landing position of the ink droplet is measured with a microscope or the like, and the measured displacement amount is used as a driving voltage for each nozzle. There is a way to reflect it.
【0035】更には、単独ノズル駆動時に所定の液滴速
度となるように各々のノズルへ印加する駆動電圧、を予
め選定した後、全ノズルを駆動したときのクロストーク
による液滴速度変化量に相当する駆動電圧、を加減して
調整する方法等がある。Further, after a driving voltage to be applied to each nozzle is selected in advance so that a predetermined droplet velocity is obtained when a single nozzle is driven, a change in droplet velocity due to crosstalk when all nozzles are driven is determined. There is a method of adjusting by adjusting the corresponding drive voltage.
【0036】上記のように、本発明においてはべた塗り
や直線状の印刷を想定し、予めノズル(特に中央部分)
のクロストークの影響を加味して個々のノズルの印加電
圧(全数噴射時一定速度電圧と呼ぶ)を決定するように
したので、従来のクロストークの影響を受けていた印刷
結果に比べ、べた塗りや直線状の印刷品質が向上するよ
うになった。As described above, in the present invention, solid coating or linear printing is assumed, and the nozzle (particularly the central portion)
In consideration of the influence of crosstalk, the applied voltage of each nozzle (referred to as the constant speed voltage at the time of all ejections) is determined. And the quality of linear printing has been improved.
【0037】次に、1列を複数の組に分割して時間差を
持ってインク噴射を行う、いわゆる時分割駆動について
説明する。なお、ここでは便宜上、偶数ノズルと奇数ノ
ズルの2つの組に分ける場合を説明するが、分割する組
数はこれに限定されるものではない。Next, a so-called time-division driving in which one column is divided into a plurality of groups and ink is ejected with a time difference will be described. Here, for the sake of convenience, a case will be described in which the nozzles are divided into two groups of even-numbered nozzles and odd-numbered nozzles, but the number of groups to be divided is not limited to this.
【0038】例えば、図2の場合は1列につき32個のノ
ズルがあるので、16個ずつ1組になる。このような駆
動方法を偶奇分割駆動法と呼ぶ。プリンタの駆動時の最
高周波数が与えられると、駆動周期はその逆数で求ま
る。そして、例えば偶数ノズルを先に駆動することに
し、奇数ノズルを半周期だけ遅らせて駆動することにす
る。For example, in the case of FIG. 2, since there are 32 nozzles in one row, a set of 16 nozzles is provided. Such a driving method is called an even-odd division driving method. When the maximum frequency at the time of driving the printer is given, the driving cycle is obtained by its reciprocal. Then, for example, even nozzles are driven first, and odd nozzles are driven with a delay of a half cycle.
【0039】従来は、このように時間差を持って駆動す
れば、先に噴射したノズルの影響が次に噴射するノズル
に悪影響を及ぼすことはないと考えられていたが、実際
には、このように分割駆動した場合においても時間差の
クロストークが発生する。すなわち、同じ周期内の先に
噴射されたノズルの影響並びに次に同時に駆動される他
のノズルの影響が次に噴射されるノズルに波及し、イン
クの噴射不良、速度低下等が発生する可能性がある。Conventionally, it has been thought that if the nozzles are driven with a time lag as described above, the effect of the nozzle ejected first does not adversely affect the nozzle ejected next. , Crosstalk occurs with a time difference. In other words, the influence of the previously ejected nozzle in the same cycle and the influence of the other nozzles that are driven simultaneously at the same time may spread to the next ejected nozzle, which may cause poor ink ejection and reduced speed. There is.
【0040】そこで、このような時分割駆動をする際に
おいても、駆動電圧の選定において、全ノズルを時分割
駆動しながら、各々のノズルからの噴射速度が所定の速
度になるように駆動電圧を選定している。選定方法は上
述したストロボによる観察等を用い、同周期内の全ノズ
ル(偶数ノズルおよび奇数ノズル)が噴射された時の全
ノズルの噴射速度が同一となるように駆動条件を決めて
いる。Therefore, even in such a time-division driving, in selecting the driving voltage, the driving voltage is selected such that the ejection speed from each nozzle becomes a predetermined speed while all the nozzles are time-divisionally driven. Has been selected. The selection method uses the above-described observation with a strobe, and determines the driving conditions such that the ejection speed of all nozzles (even nozzles and odd nozzles) in the same cycle is the same when all nozzles are ejected.
【0041】このような駆動方法を行うことにより、全
数同時駆動、あるいは偶奇駆動による全数駆動において
は効果が得られたが、各々のノズルを単独駆動した場合
には、単独駆動時の液滴速度と全数同時駆動時の液滴速
度との差が生ずることがある。そこで、本発明はこのよ
うな場合の対策も行った。By performing such a driving method, an effect was obtained in the case where all the nozzles were simultaneously driven or the case where all the nozzles were driven in an even-odd manner. And the droplet speed at the time of simultaneous driving of all of them may occur. Therefore, the present invention has taken measures against such a case.
【0042】我々は、隣接する、あるいは、1本おきに
配設されたノズルを同時に駆動するために、インクを経
由した、あるいは圧電素子ならびに圧電素子固定板を経
由した振動のため、それらが無い単独駆動時に比べて液
滴速度が変化すると考え、噴射しないノズルが有る場合
は、それらのノズルにもある程度の電圧を与え、圧電素
子、インクメニスカスを振動させておくことにより、単
独噴射と全数駆動の場合とで液滴速度差を低減できるの
ではないかとの結論に至った。We do not have any vibrations via ink or via a piezoelectric element and a piezoelectric element fixing plate to simultaneously drive adjacent or alternately arranged nozzles. Considering that the droplet speed will change compared to single drive, if there are nozzles that do not eject, apply a certain voltage to those nozzles and vibrate the piezoelectric element and ink meniscus, so that single ejection and 100% drive It was concluded that the difference between the droplet velocities could be reduced with the case of.
【0043】そして、液滴を噴射しないノズル(印刷デ
ューティのないノズル)は最低噴射電圧の50〜75%
の電圧で、かつ最大駆動周波数(印刷機として使用する
時べた印刷を行う時の周波数)で駆動しておき、液滴を
噴射するノズル(印刷デューティのあるノズル)は、上
記の要領で決定した全数噴射時一定速度電圧で駆動する
ことにより、単独噴射したノズルの場合でも、全数(ま
たは時分割)同時噴射した場合の液滴速度との差を小さ
くすることが出来ることが分かった。Nozzles that do not eject liquid droplets (nozzles without print duty) are 50 to 75% of the minimum ejection voltage.
And the maximum driving frequency (the frequency at which solid printing is performed when used as a printing machine), and the nozzles that eject droplets (nozzles with a printing duty) are determined in the manner described above. It was found that, by driving at a constant speed voltage at the time of 100% ejection, the difference from the droplet speed at the time of simultaneous ejection of all (or time division) nozzles can be reduced even in the case of a nozzle that ejects alone.
【0044】次に、具体的な駆動電圧の決定方法につい
て説明する。Next, a specific method of determining the drive voltage will be described.
【0045】まず、最低噴射電圧について説明する。ノ
ズル1本ごとに電圧を上げていくと、ある電圧におい
て、インクが噴射を開始する。これを最低噴射電圧と呼
ぶ。First, the minimum injection voltage will be described. When the voltage is increased for each nozzle, the ink starts to be ejected at a certain voltage. This is called the minimum injection voltage.
【0046】ある特定のノズル列の場合、これは約20
Vであった。そこで、今、1本のみを噴射した場合を取
り上げ、同じ列内の残りの全ノズル(全ノズルが32本
の場合は31本)を、最低噴射電圧の25%(この場合
は5V)で、最大駆動周波数で駆動(インクを噴射しな
いのでダミー駆動と呼ぶ)し、噴射する1本のみを全数
噴射時一定速度電圧で駆動した。For a particular nozzle row, this is about 20
V. Therefore, the case where only one nozzle is jetted is taken up, and all the remaining nozzles in the same row (31 nozzles when all the nozzles are 32) are set at 25% of the minimum jetting voltage (5 V in this case). Driving was performed at the maximum drive frequency (dummy driving is not performed because ink is not ejected), and only one ejecting nozzle was driven at a constant speed voltage during all ejections.
【0047】次に、ダミー駆動電圧を最低噴射電圧の2
5%から50%〜75%と変え、1本のノズルのみを全
数噴射時一定駆動電圧で駆動した。その結果、75%を
越えた場合は、オリフィス面がインクで濡れて液ダレを
起こしたり、誤噴射が発生したりして、印字品質に影響
を及ぼすことがわかった。Next, the dummy drive voltage is set to the minimum injection voltage of 2
From 5% to 50% to 75%, only one nozzle was driven at a constant drive voltage during all-injection. As a result, when it exceeded 75%, it was found that the orifice surface was wet with the ink, causing liquid dripping or erroneous ejection, which affected print quality.
【0048】このような実験を纏めたものを図5に示
す。この図は、ダミー電圧を横軸に、着目するノズルの
全数噴射時に対する液滴速度比を縦軸に示したものであ
る。FIG. 5 shows a summary of such experiments. In this figure, the abscissa represents the dummy voltage, and the ordinate represents the droplet velocity ratio of the nozzles of interest with respect to all the ejections.
【0049】ダミー電圧が低い場合は、単独駆動時の速
度が全数駆動時の速度に比べて差が大きくなっており、
全数駆動時と同等のヘッド駆動環境を維持することがで
きず、非噴射ノズルをダミー駆動させてもクロストーク
の影響が残る。ダミー電圧を大きくしていくと、単独駆
動時の速度が全数駆動時の速度に近づいてくる。しか
し、ダミー電圧をあまり大きくすると、オリフィス面に
インクが溜まるようになり、誤噴射が発生し、ひいては
次の印刷デューティ時にインクが噴射しなくなる可能性
がある。この図から、ダミー電圧としては、最低噴射電
圧の50〜75%程度にするのが良いということが分か
る。When the dummy voltage is low, the speed of the single drive is greater than the speed of the full drive, and
It is not possible to maintain the same head drive environment as in the case of 100% drive, and the effect of crosstalk remains even if the non-ejection nozzles are dummy driven. As the dummy voltage is increased, the speed during single driving approaches the speed during full driving. However, if the dummy voltage is too high, ink will accumulate on the orifice surface, causing erroneous ejection, which may result in no ink ejection at the next print duty. From this figure, it can be seen that the dummy voltage is preferably about 50 to 75% of the minimum injection voltage.
【0050】このようにして駆動条件を決めて印刷した
例を模式的に図7に示す。FIG. 7 schematically shows an example of printing in which the driving conditions are determined as described above.
【0051】図において、着地したインク液滴(ドッ
ト)はほぼ直線状に並んでおり、単独、あるいは、少な
いノズルのみを噴射した場合も着地位置ずれが小さくな
る。In the drawing, the landed ink droplets (dots) are arranged substantially linearly, and the landing position shift is reduced even when a single nozzle or only a small number of nozzles are ejected.
【0052】以上述べたように、本発明では全数噴射時
一定速度電圧で駆動するよう制御されたヘッドにおい
て、単独、あるいは、全数ではない、少ない数のノズル
のみを噴射する場合に、非噴射ノズルに適切なダミー電
圧をかけることにより、単独駆動時の液滴速度と、全数
駆動時の液滴速度の差を小さくすることが出来る。As described above, according to the present invention, in a head controlled to drive at a constant speed voltage at the time of all-injection, a non-injection nozzle is used when only a small number of nozzles are ejected alone or not all. By applying an appropriate dummy voltage to the above, it is possible to reduce the difference between the droplet speed at the time of single drive and the droplet speed at the time of all-drive.
【0053】[0053]
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、特別
な制御回路を設けることなく、クロストークの影響を受
けない印刷が可能となるので、既存のものよりも製作コ
ストを低く押さえ、なおかつ印字品質を向上させたイン
クジェットヘッドを提供することが可能となる。As described above, according to the present invention, it is possible to perform printing without being affected by crosstalk without providing a special control circuit. In addition, it is possible to provide an ink jet head with improved printing quality.
【図1】 本発明で用いたインクジェットヘッドの断面
図。FIG. 1 is a cross-sectional view of an inkjet head used in the present invention.
【図2】 本発明で用いたインクジェットヘッドのオリ
フィスの配置を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing the arrangement of orifices of the inkjet head used in the present invention.
【図3】 図1のA−A断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1;
【図4】 本発明の方法により得られた各ノズルの駆動
電圧、および同時に駆動した時の速度を示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing the driving voltage of each nozzle obtained by the method of the present invention and the speed at the time of simultaneous driving.
【図5】 本発明におけるダミー駆動電圧と液滴速度の
関係を示すグラフ。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a dummy drive voltage and a droplet speed in the present invention.
【図6】 従来の駆動方法による印刷結果を示す模式
図。FIG. 6 is a schematic diagram showing a printing result by a conventional driving method.
【図7】 本発明の駆動方法による印刷結果を示す模式
図。FIG. 7 is a schematic diagram showing a printing result by the driving method of the present invention.
1はオリフィス、2は加圧室、3は振動板、4は圧電素
子、5aと5bは信号入力端子、6は圧電素子固定板、
7はリストリクタ、8は共通インク供給路、9はシリコ
ンゴム、10はリストリクタプレート、11は加圧室プ
レート、12はオリフィスプレート、13は支持板、1
4、15は共通インク供給路プレート、16は共通イン
ク供給路カバー、17は導電性接着剤、18はフィルタ
である。1 is an orifice, 2 is a pressure chamber, 3 is a vibration plate, 4 is a piezoelectric element, 5a and 5b are signal input terminals, 6 is a piezoelectric element fixing plate,
7 is a restrictor, 8 is a common ink supply path, 9 is silicon rubber, 10 is a restrictor plate, 11 is a pressure chamber plate, 12 is an orifice plate, 13 is a support plate, 1
Reference numerals 4 and 15 are a common ink supply path plate, 16 is a common ink supply path cover, 17 is a conductive adhesive, and 18 is a filter.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋山 佳孝 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 (72)発明者 阪田 正俊 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 Fターム(参考) 2C057 AF42 AG14 AG44 AM18 AM19 BA04 BA14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yoshitaka Akiyama 1060 Takeda, Hitachinaka-shi, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Koki Co., Ltd. (72) Inventor Masatoshi Sakata 1060 Takeda, Hitachinaka-shi, Ibaraki Prefecture F-term in Hitachi Koki Co. Reference) 2C057 AF42 AG14 AG44 AM18 AM19 BA04 BA14
Claims (2)
により前記加圧室内に圧力変動を発生させる圧電素子
と、前記加圧室の壁面の少なくとも一部を形成し、前記
圧電素子と弾性材料で連結されている振動板と、前記加
圧室にインクを供給する流路となるリストリクタと、該
リストリクタにインクを供給する共通インク供給路と、
インク液滴を加圧室から噴射するオリフィスと、前記圧
電素子を固定する圧電素子固定板等によって構成された
複数のノズルからなるノズル列を少なくとも1列以上有
するインクジェットヘッドにおいて、 同列内の全ノズルを同時に噴射した時に全ノズルの液滴
速度がほぼ同一になるように各々のノズルの駆動電圧を
増減して液滴速度を調整すると共に、印刷時に噴射しな
い非噴射ノズルが有る場合は、その非噴射ノズルにイン
クが噴射でき得る最低の電圧の50〜75%の電圧を印
加し、かつ最大駆動周波数で駆動させることを特徴とす
るインクジェットヘッドの駆動方法。A pressure chamber for storing ink, a piezoelectric element for generating pressure fluctuation in the pressure chamber by applying an electric signal, and at least a part of a wall surface of the pressure chamber; A diaphragm connected by an elastic material, a restrictor serving as a flow path for supplying ink to the pressurizing chamber, and a common ink supply path for supplying ink to the restrictor;
In an ink jet head having at least one or more nozzle rows composed of a plurality of nozzles constituted by an orifice for ejecting ink droplets from a pressurizing chamber and a piezoelectric element fixing plate for fixing the piezoelectric element, all the nozzles in the same row In addition to adjusting the droplet speed by increasing or decreasing the drive voltage of each nozzle so that the droplet speeds of all the nozzles are almost the same when the nozzles are ejected simultaneously, if there is a non-ejection nozzle that does not eject during printing, A method for driving an ink jet head, comprising applying a voltage of 50 to 75% of a minimum voltage at which ink can be ejected to an ejection nozzle and driving the inkjet nozzle at a maximum drive frequency.
により前記加圧室内に圧力変動を発生させる圧電素子
と、前記加圧室の壁面の少なくとも一部を形成し、前記
圧電素子と弾性材料で連結されている振動板と、前記加
圧室にインクを供給する流路となるリストリクタと、該
リストリクタにインクを供給する共通インク供給路と、
インク液滴を加圧室から噴射するオリフィスと、前記圧
電素子を固定する圧電素子固定板等によって構成された
複数のノズルを有するオンデマンド型マルチノズルイン
クジェットヘッドにおいて、 同列内の全ノズルを同時に噴射した時に全ノズルの液滴
速度がほぼ同一になるように各々のノズルの駆動電圧を
増減して液滴速度を調整し、かつ同列内の全ノズルを複
数組に分割して、各組の駆動周期を組の数で割った値の
時間ずつずらして駆動すると共に、印刷時に噴射しない
非噴射ノズルが有る場合は、その非噴射ノズルにインク
が噴射でき得る最低の電圧の50〜75%の電圧を印加
し、かつ最大駆動周波数で駆動させることを特徴とする
インクジェットヘッドの駆動方法。2. A pressure chamber for storing ink, a piezoelectric element for generating pressure fluctuation in the pressure chamber by application of an electric signal, and at least a part of a wall surface of the pressure chamber, A diaphragm connected by an elastic material, a restrictor serving as a flow path for supplying ink to the pressurizing chamber, and a common ink supply path for supplying ink to the restrictor;
In an on-demand type multi-nozzle inkjet head having a plurality of nozzles constituted by an orifice for ejecting ink droplets from a pressurizing chamber and a piezoelectric element fixing plate for fixing the piezoelectric element, etc., all nozzles in the same row are simultaneously ejected. The drive voltage of each nozzle is increased or decreased to adjust the droplet speed so that the droplet speeds of all the nozzles are almost the same when all the nozzles are in the same row, and all the nozzles in the same row are divided into a plurality of groups, and each group is driven. When driving is performed by shifting the period by a value obtained by dividing the cycle by the number of sets, and there is a non-ejection nozzle that does not eject during printing, a voltage of 50 to 75% of the lowest voltage at which ink can be ejected to the non-ejection nozzle And driving at the maximum drive frequency.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34495798A JP2000168069A (en) | 1998-12-04 | 1998-12-04 | Method for driving ink jet head |
US09/390,669 US6328397B1 (en) | 1998-09-07 | 1999-09-07 | Drive voltage adjusting method for an on-demand multi-nozzle ink jet head |
Applications Claiming Priority (1)
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JP34495798A JP2000168069A (en) | 1998-12-04 | 1998-12-04 | Method for driving ink jet head |
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ID=18373309
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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-
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- 1998-12-04 JP JP34495798A patent/JP2000168069A/en active Pending
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