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JP3852263B2 - Ink jet head driving method and ink jet recording apparatus - Google Patents
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JP3852263B2 - Ink jet head driving method and ink jet recording apparatus - Google Patents

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JP3852263B2 JP2000117875A JP2000117875A JP3852263B2 JP 3852263 B2 JP3852263 B2 JP 3852263B2 JP 2000117875 A JP2000117875 A JP 2000117875A JP 2000117875 A JP2000117875 A JP 2000117875A JP 3852263 B2 JP3852263 B2 JP 3852263B2
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driving
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    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

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

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電材料で構成されたアクチュエータによりインクを飛翔させるインクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
インクジェットヘッドは種々の方式が提案されているが、その一つに剪断モードインクジェットヘッドがあり、図1及び図2は特開平10−272771号公報に記載されている剪断モードインクジェットヘッド(以下単にヘッドと記す)の例を示す図である。図1で1はインクチューブ、2はノズル形成部材、3はノズル、50は側壁、6はカバープレート、7はインク供給口、8は基板である。そして、図2に示すようにインク流路であるチャネル40、41、・・・4Mは各チャネルを隔てる側壁50、51、52・・・5Nとカバープレート6及び基板8によって形成されている。図1には1個のノズルを有する1チャネルの断面図が示されているが、実際の剪断モードインクジェットヘッドでは、図2(a)に示すようにカバープレート6と基板8の間には複数の側壁50、51、52・・5Nで隔てられたチャネル40、41、42、・・4Mが多数形成されている。図ではチャネル40、41の2チャネルのみが示されている。チャネル40の一端はノズル形成部材2に形成されたノズル3に連設され、他端は供給口7を経て、インクチューブ1によって図示されていないインクタンクに連設されている。そして例えば、側壁50に密着形成した電極101と103を、側壁51に密着した電極102、104をそれぞれ設けている。同様に各側壁にはそれぞれ電極が密着形成されている。
【0003】
図3は前記電極に印加する駆動パルスの波形を示した図である。図2(b)に示すように、電極101、102をアースに接続し、該電極103及び104に図3(a)に示すような+Vの正の矩形波パルスと、−Vの負の矩形波パルスを連続して印加することにより、以下述べる動作によってインク滴をノズル3から飛翔させ、記録材に飛着させて画像の記録を行う。
【0004】
側壁50は図2(a)の矢印で示すように分極方向が異なる2個の圧電材料から成る側壁50Aと50Bで構成されていて、パルスを印加することによって変形するアクチュエータとして動作する。電極103及び104に駆動パルスが印加されない時は図2(a)のように側壁50、51は変形しないが、前記の波形の駆動パルスが、電極103及び104とアース間に印加されると(図2(b)参照)、正電圧パルスが印加される間は圧電材料の分極方向に直角な方向の電界が生じ、側壁50A、50Bとも側壁の接合面にズリ変形を生じ、また、側壁51A、51Bも同様に反対方向にズリ変形を生じ、図2(b)に示すように側壁50A、50B及び側壁51A、51Bは互いに外側に向けて変形し、この例ではチャネル40の体積は大きくなる。次に、図2(c)に示すように、負電圧パルスが印加されている間は前記側壁50A、50B及び51A、51Bは互いに逆方向に変形して、チャネル40の体積は急激に縮小して、チャネル40内の圧力が変化することによってチャネル40を満たしているインクの一部によるインク滴をノズル3から飛翔させる。なお空間Dは隣同士のチャネル動作が互いに影響しないために設けた空間である。チャネル41においても同様な作用でインク滴の射出が行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
圧電材料で構成された側壁であるアクチュエータを駆動する回路の電気的負荷は容量性負荷であり、図4に1チャネル駆動回路の等価回路を示す。
【0006】
インクを飛翔させるアクチュエータの駆動に使用されるエネルギーは、アクチュエータの容量をC、パルス電圧をV、駆動パルスの繰り返し周波数をfd、ノズルの数をNとすると、良く知られた(CV2)/2から、電圧が+Vのみの単純な矩形波パルスの場合は、容量の充放電によって発生するエネルギーE1は、E1=CV2dNとなる。しかし、図3(a)に示すような、立ち上がりエッジP1が+Vで、立ち下がりエッジP2が−Vの波形の駆動パルスで駆動した場合のエネルギーE2は、P1で(CV2)/2となり、P2で〔C(2V)2〕/2、P3で(CV2)/2となる。従って、このパルス波形によるエネルギーE2は(1/2+4/2+1/2)CV2dNとなって、3CV2dNとなり、これは前記矩形波パルス、2パルス分の1.5倍である。
【0007】
このエネルギーE2の一部は前記インク飛翔の駆動に使用されるが、大部分のエネルギーは回路中でジュール熱として発熱される。従って、例えば、繰り返し周波数20kHz程度のパルスで駆動する場合に発熱量は増加し、また、チャンネル数Nが増加したヘッドになるに従い、発熱量は増加して問題となる。
【0008】
また、ヘッドの駆動回路はヘッドと一体化したヘッドユニット20に装着されていて、駆動電力を供給するため、前記発熱の大部分は該ヘッドユニットで発生することになるが、駆動回路を含むヘッドユニット20は高集積化されるために放熱は困難である。
【0009】
また、ヘッドユニット20の発熱はインクの粘度変化などの影響を与えて、インクの飛翔特性を変化させて不安定にするなどの問題点がある。
【0010】
更に、該ヘッドユニット20に装着されているヘッド駆動用の回路にも発熱の影響を与える問題点もある。
【0011】
本発明はヘッドユニット20における発熱量を抑制することにより前記の問題を解決し、安定に動作するインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記の発明によって達成される。
【0013】
1.インク流路と該インク流路に連設されたノズルを備えたチャネルが、複数の側壁により隔てられて複数設けられ、該側壁は圧電材料で構成されてアクチュエータを構成し、該アクチュエータの各々を、前記チャネルの体積を拡大させる正側のパルスと前記チャネルの体積を縮小させる負側のパルスを有する駆動パルスで駆動して前記ノズルからインクを飛翔させるインクジェットヘッドの駆動方法であって、
前記正側のパルスの立ち下がりから前記負側のパルスの立ち下がりに移る間に遅延時間を設けた前記駆動パルスで前記アクチュエータを駆動するものであり、
前記アクチュエータの固有振動の周波数をfとするとき、前記遅延時間を1/(2f)以下とすることを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
【0014】
2.インク流路と該インク流路に連設されたノズルを備えたチャネルが、複数の側壁により隔てられて複数設けられ、該側壁は圧電材料で構成されてアクチュエータを構成し、該アクチュエータの各々を、前記チャネルの体積を縮小させる正側のパルスと前記チャネルの体積を拡大させる負側のパルスを有する駆動パルスで駆動して前記ノズルからインクを飛翔させるインクジェットヘッドの駆動方法であって、
前記負側のパルスの立ち上がりから前記正側のパルスの立ち上がりに移る間に遅延時間を設けた前記駆動パルスで前記アクチュエータを駆動するものであり、
前記アクチュエータの固有振動の周波数をfとするとき、前記遅延時間を1/(2f)以下とすることを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
【0015】
3.前記正側のパルスの電圧の絶対値と前記負側のパルスの電圧の絶対値が異なることを特徴とする前記1又は前記2に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
【0016】
4.前記遅延時間を駆動パルスの最高電圧から最低電圧のほぼ中間の電位の部分に設けたことを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
【0017】
5.インク流路と該インク流路に連設されたノズルを備えたチャネルが、複数の側壁により隔てられて複数設けられ、圧電材料で構成された前記側壁からなるアクチュエータ及び前記チャネルの体積を拡大させる正側のパルスと前記チャネルの体積を縮小させる負側のパルスを有する駆動パルスを出力し、前記アクチュエータを駆動する駆動パルス出力手段を有し、前記アクチュエータが前記駆動パルスにより駆動されて作動し、前記ノズルからインクを飛翔させて記録材に飛着させるインクジェット記録装置であって、
前記駆動パルス出力手段は、前記正側のパルスの立ち下がりから前記負側のパルスの立ち下がりに移る間に遅延時間を設けた前記駆動パルスを出力するものであり、
前記アクチュエータの固有振動の周波数をfとするとき、前記遅延時間が1/(2f)以下であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【0018】
6.インク流路と該インク流路に連設されたノズルを備えたチャネルが、複数の側壁により隔てられて複数設けられ、圧電材料で構成された前記側壁からなるアクチュエータ及び前記チャネルの体積を縮小させる正側のパルスと前記チャネルの体積を拡大させる負側のパルスを有する駆動パルスを出力し、前記アクチュエータを駆動する駆動パルス出力手段を有し、前記アクチュエータが前記駆動パルスにより駆動されて作動し、前記ノズルからインクを飛翔させて記録材に飛着させるインクジェット記録装置であって、
前記駆動パルス出力手段は、前記負側のパルスの立ち上がりから前記正側のパルスの立ち上がりに移る間に遅延時間を設けた前記駆動パルスを出力するものであり、
前記アクチュエータの固有振動の周波数をfとするとき、前記遅延時間が1/(2f)以下であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【0019】
7.前記正側のパルスの電圧の絶対値と前記負側のパルスの電圧の絶対値が異なることを特徴とする前記5又は前記6にインクジェット記録装置。
【0020】
8.前記遅延時間を前記駆動パルスの最高電圧から最低電圧のほぼ中間電位の部分に設けたことを特徴とする前記5〜7のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
【0021】
【発明の実施の形態】
前述のように、図3(a)の駆動パルスでアクチュエータを駆動した場合の駆動エネルギーE2は3CV2fNとなる。
【0022】
これに対して本発明の実施の形態においては、駆動パルスを図3(b)に示すような正(+)側のパルスと負(−)側のパルスの間を遅延時間Δtだけずらしたパルスでアクチュエータを駆動することによって、駆動エネルギーを低く抑えて、ヘッドユニットにおける発熱による問題を解決している。
【0023】
次に本発明の実施の形態におけるヘッドユニットの発熱の抑制効果について説明する。前記遅延時間Δtを正側(+)の波形部分の放電が終わる時間に設定した場合に、図3(b)に示す波形のパルスで駆動したときのエネルギーE3は2CV2fNとなり、図3(a)に示す波形の駆動パルスで駆動した場合の駆動エネルギーE2のエネルギー3CV2fNより減少する。しかし、遅延時間Δtをあまり長くすると、インク飛翔の効率を悪化させる。一方、図3(b)に示した駆動パルスの波形は、実際には駆動回路系のコンデンサーによる時定数が存在するため、図3(c)に示すような立ち上がり、立ち下がりの時間に鈍りを生じた波形になり、遅延時間Δtはこの鈍りを考慮して決定することが望ましい。
【0024】
図5は固有振動の周波数fが1MHzのアクチュエータを、図3(c)の波形の駆動パルスで駆動し、該駆動パルスの遅延時間Δtを変化させた場合のインク滴の飛翔速度の変化を測定したグラフである。グラフは横軸に時間Δt(μsec)をとり、縦軸にインク滴の飛翔速度(m/sec)をとってある。このグラフから遅延時間Δtが0.5μsecまではインク滴の飛翔速度は、ほぼ8m/secで変わらず、Δtが更に長くなると急激にインク滴の飛翔速度が低下することが分かる。このΔtの好ましい範囲をアクチュエータの固有振動数fで表すと、遅延時間Δtは時間1/(2f)まで長くしても実際にインク飛翔には悪影響を及ぼさないことになる。
【0025】
結局、駆動パルスの正(+)側のパルスと負(−)側のパルスの間の遅延時間ΔtをΔt≦1/(2f)の範囲で設けることが、インク滴の飛翔速度を下げないで駆動に要するエネルギーを低下させ、ヘッドユニットの発熱を抑制する上で好ましい。
【0026】
なお、図3は最初に正側のパルスで駆動し、次に、負側のパルスで駆動する例を示したが、最初に負側のパルスで駆動し、次に正側のパルスで駆動する方法を採ることも可能であり、この場合にも遅延時間Δtを介在させることが有効である。
【0027】
図6は本発明の実施の形態に係るアクチュエータの駆動回路の一例を示す回路図である。他のアナログスイッチを用いた回路なども有効であり、この回路に限定するものではない。
【0028】
図6においては、3つのチャネルを駆動する回路を例に示してあるが、実際には多数のチャネルで構成され、Nチャネルまで駆動する回路があるものとする。図6において、供給電圧+Vと電圧−V及びアース端子Gを駆動パルス出力手段としてのアナログスイッチ回路S1、S2、S3・・SNで切り替え、図3(c)に示した波形の駆動パルスを出力する回路を構成していて、各出力は、それぞれの各チャネルのアクチュエータC1、C2、C3、・・CNに接続されて、各アクチュエータC1、C2、C3、・・・CNをそれぞれ駆動する。該スイッチ回路はヘッド駆動ICとしてIC化され、ヘッドユニット20に装着されている。
【0029】
そして、画像信号GSに基づいて制御信号回路21から正のパルスと負のパルスの間に遅延時間Δtが介在した制御信号CSが出力され、前記スイッチS1〜SNの内、画像信号GSに対応するスイッチのみが動作して図3(b)に示す駆動パルスを形成し、アクチュエータC1、C2、・・・の対応するものを駆動してインクを飛翔させ、記録材にインクを飛着させて画像の記録が行われる。
【0030】
以上図3(c)に示した波形の駆動パルスで駆動する場合を基本に述べたが、正(+)側の電圧と負(−)側の電圧が必ずしも同一でない駆動パルスを使用することも可能であり、この場合の発熱量について説明する。
【0031】
駆動パルスは正(+)側の電圧と負(−)側の電圧が必ずしも同じ絶対電圧値でなくても良い。その一例を図7に示す。図7(a)に示したパルス波形は図3に示したパルス波形と異なり、正側に立ち上がる電圧が+2Vで負側に立ち下がる電圧が−Vであり、負側の電圧は絶対値で正側の電圧の1/2である。このようなパルス波形で駆動する場合は、図7(b)に示すように、前記遅延時間Δtの期間の電圧はアース電位から+0.5Vにするのが望ましい。こうすると、パルスの正側、負側とも実際の駆動に寄与する部分は絶対電圧値で1.5Vであり、エネルギーCV2の項がC×(1.5)2となるので、駆動エネルギーは最小値をとる。図7(b)に示すように駆動パルスの最高電位と最低電位とのほぼ中間の電位に遅延時間Δtを設けることにより、正負の値を種々変えた種々の形の駆動パルスを用いる場合にも効率のよいエネルギー抑制が可能になる。
【0032】
【発明の効果】
請求項1、2、5又は6の発明により、インクジェットヘッドの駆動回路で発生する熱量を従来より減少させることが可能になり、ヘッドユニットにおける発熱が良好に抑制される。
【0033】
請求項3又は7の発明により、インク滴の飛翔速度の低下を防止しつつ、ヘッドユニットにおける加熱を良好に抑制することが可能になる。
【0034】
請求項4又は8の発明により、種々の波形の駆動パルスにおいて効率よく駆動時のエネルギーを低下させることが可能になり、種々のタイプのインクジェットヘッドにおいて効果的にその発熱を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】インクジェットヘッドのインク流路に沿った断面図である。
【図2】インクジェットヘッドのインク流路を横切る断面図である。
【図3】従来の駆動方法における駆動パルス及び本発明の実施の形態で用いる駆動パルスの一例の波形を示した図である。
【図4】駆動回路の等価回路の図である。
【図5】駆動パルスに設けた遅延時間とインク飛翔速度の関係を示したグラフである。
【図6】本発明の実施の形態に係るアクチュエータの駆動回路の一例を示した図である。
【図7】本発明の実施の形態で用いる駆動パルスの他の波形を示した図である。
【符号の説明】
1 インクチューブ
3 ノズル
7 インク供給口
8 基板
20 ヘッドユニット
21 制御信号回路
40、41 チャネル
50、51、52、53 側壁
101〜104 電極
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inkjet head driving method and an inkjet recording apparatus in which ink is ejected by an actuator composed of a piezoelectric material.
[0002]
[Prior art]
Various types of ink-jet heads have been proposed. One of them is a shear-mode ink-jet head. FIGS. FIG. In FIG. 1, 1 is an ink tube, 2 is a nozzle forming member, 3 is a nozzle, 50 is a side wall, 6 is a cover plate, 7 is an ink supply port, and 8 is a substrate. As shown in FIG. 2, the channels 40, 41,... 4M, which are ink flow paths, are formed by side walls 50, 51, 52,. FIG. 1 shows a cross-sectional view of one channel having one nozzle, but in an actual shear mode inkjet head, a plurality of gaps are provided between the cover plate 6 and the substrate 8 as shown in FIG. .. 4M are formed by a plurality of channels 40, 41, 42,... 4M separated by side walls 50, 51, 52,. In the figure, only two channels 40 and 41 are shown. One end of the channel 40 is connected to the nozzle 3 formed in the nozzle forming member 2, and the other end is connected to an ink tank (not shown) by the ink tube 1 through the supply port 7. For example, electrodes 101 and 103 formed in close contact with the side wall 50 and electrodes 102 and 104 in close contact with the side wall 51 are provided. Similarly, electrodes are formed in close contact with each side wall.
[0003]
FIG. 3 is a diagram showing a waveform of a drive pulse applied to the electrode. As shown in FIG. 2B, the electrodes 101 and 102 are connected to the ground, and a positive square wave pulse of + V as shown in FIG. By continuously applying the wave pulse, ink droplets are ejected from the nozzle 3 by the operation described below, and are recorded on the recording material to record an image.
[0004]
The side wall 50 includes side walls 50A and 50B made of two piezoelectric materials having different polarization directions as indicated by arrows in FIG. 2A, and operates as an actuator that is deformed by applying a pulse. When the drive pulse is not applied to the electrodes 103 and 104, the side walls 50 and 51 are not deformed as shown in FIG. 2A, but when the drive pulse having the above waveform is applied between the electrodes 103 and 104 and the ground ( During the application of the positive voltage pulse, an electric field in a direction perpendicular to the polarization direction of the piezoelectric material is generated, and the side walls 50A and 50B are deformed in the joint surface between the side walls 51A. , 51B are also deformed in the opposite direction, and as shown in FIG. 2B, the side walls 50A, 50B and the side walls 51A, 51B are deformed outward, and in this example, the volume of the channel 40 is increased. . Next, as shown in FIG. 2C, while the negative voltage pulse is applied, the side walls 50A, 50B and 51A, 51B are deformed in opposite directions, and the volume of the channel 40 is rapidly reduced. As a result, the pressure in the channel 40 changes to cause an ink droplet due to a part of the ink filling the channel 40 to fly from the nozzle 3. The space D is a space provided so that adjacent channel operations do not affect each other. In the channel 41, ink droplets are ejected by the same operation.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The electrical load of the circuit that drives the actuator, which is a side wall made of a piezoelectric material, is a capacitive load, and FIG. 4 shows an equivalent circuit of a one-channel drive circuit.
[0006]
The energy used to drive the actuator that causes ink to fly is well known (CV 2 ), where C is the actuator capacity, V is the pulse voltage, f d is the repetition frequency of the drive pulse, and N is the number of nozzles. / 2, in the case of a simple rectangular wave pulse with a voltage of only + V, the energy E1 generated by charging / discharging the capacity is E1 = CV 2 f d N. However, as shown in FIG. 3A, the energy E2 when driven by a drive pulse having a waveform having a rising edge P1 of + V and a falling edge P2 of −V is (CV 2 ) / 2 at P1, [C (2V) 2 ] / 2 at P2, and (CV 2 ) / 2 at P3. Therefore, the energy E2 by this pulse waveform becomes (1/2 + 4/2 + 1/2) CV 2 f d N, and becomes 3CV 2 f d N, which is 1.5 times the rectangular wave pulse and 2 pulses. is there.
[0007]
A part of this energy E2 is used to drive the ink flight, but most of the energy is generated as Joule heat in the circuit. Therefore, for example, when driving with a pulse having a repetition frequency of about 20 kHz, the amount of heat generation increases, and as the number of channels N increases, the amount of heat generation increases and becomes a problem.
[0008]
The head drive circuit is mounted on the head unit 20 integrated with the head and supplies driving power, so that most of the heat is generated by the head unit. Since the unit 20 is highly integrated, heat dissipation is difficult.
[0009]
Further, the heat generated by the head unit 20 has an effect such as a change in the viscosity of the ink, thereby changing the flying characteristics of the ink to make it unstable.
[0010]
Furthermore, there is a problem that the head driving circuit mounted on the head unit 20 also has an effect of heat generation.
[0011]
An object of the present invention is to solve the above problems by suppressing the amount of heat generated in the head unit 20 and to provide an ink jet recording apparatus that operates stably.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is achieved by the following invention.
[0013]
1. A plurality of channels each having an ink flow path and a nozzle connected to the ink flow path are provided by being separated by a plurality of side walls, and the side walls are made of a piezoelectric material to form an actuator. An inkjet head driving method in which ink is ejected from the nozzle by driving with a driving pulse having a positive pulse for expanding the volume of the channel and a negative pulse for reducing the volume of the channel ;
The actuator is driven with the driving pulse provided with a delay time between the falling of the positive pulse and the falling of the negative pulse ,
An inkjet head driving method , wherein f is a natural vibration frequency of the actuator, and the delay time is 1 / (2f) or less .
[0014]
2. A plurality of channels each having an ink flow path and a nozzle connected to the ink flow path are provided by being separated by a plurality of side walls, and the side walls are made of a piezoelectric material to form an actuator. An inkjet head driving method in which ink is ejected from the nozzle by driving with a driving pulse having a positive pulse for reducing the volume of the channel and a negative pulse for expanding the volume of the channel ;
The actuator is driven with the driving pulse provided with a delay time during the transition from the rising edge of the negative pulse to the rising edge of the positive pulse ,
An inkjet head driving method , wherein f is a natural vibration frequency of the actuator, and the delay time is 1 / (2f) or less .
[0015]
3. The one or driving method for an inkjet head according to the 2 absolute value of the pulse voltage of the negative side of the voltage of the positive pulse is characterized by different of Rukoto.
[0016]
4). 4. The method of driving an inkjet head according to any one of items 1 to 3, wherein the delay time is provided in a portion having a substantially intermediate potential between the highest voltage and the lowest voltage of the drive pulse.
[0017]
5). A plurality of channels each having an ink flow path and a nozzle connected to the ink flow path are provided by being separated by a plurality of side walls, and the volume of the actuator and the channel formed of the piezoelectric material is increased. A drive pulse having a positive pulse and a negative pulse for reducing the volume of the channel is output, and has a drive pulse output means for driving the actuator, and the actuator is driven by the drive pulse to operate. An ink jet recording apparatus for causing ink to fly from the nozzle and landing on a recording material,
The drive pulse output means outputs the drive pulse with a delay time between the fall of the positive pulse and the fall of the negative pulse ,
The inkjet recording apparatus , wherein the delay time is 1 / (2f) or less, where f is the natural vibration frequency of the actuator .
[0018]
6). A plurality of channels each having an ink flow path and a nozzle connected to the ink flow path are provided by being separated by a plurality of side walls, and the volume of the actuator and the channel is made of the side wall made of piezoelectric material . Drive pulse output means for driving the actuator by outputting a drive pulse having a positive pulse and a negative pulse for expanding the volume of the channel, and the actuator is driven by the drive pulse to operate, An ink jet recording apparatus for causing ink to fly from the nozzle and landing on a recording material,
The drive pulse output means outputs the drive pulse with a delay time between the rise of the negative pulse and the rise of the positive pulse ,
The inkjet recording apparatus , wherein the delay time is 1 / (2f) or less, where f is the natural vibration frequency of the actuator .
[0019]
7). Absolute value inkjet recording device to the 5 or the 6, characterized in different of Rukoto absolute value and the pulse of the voltage of the negative side of the voltage of the positive pulse.
[0020]
8). 8. The ink jet recording apparatus according to any one of 5 to 7, wherein the delay time is provided in a substantially intermediate potential portion between the highest voltage and the lowest voltage of the drive pulse.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As described above, the drive energy E2 when the actuator is driven with the drive pulse of FIG. 3A is 3 CV 2 fN.
[0022]
On the other hand, in the embodiment of the present invention, the drive pulse is shifted by a delay time Δt between a positive (+) side pulse and a negative (−) side pulse as shown in FIG. By driving the actuator, the drive energy is kept low and the problem due to heat generation in the head unit is solved.
[0023]
Next, the effect of suppressing the heat generation of the head unit in the embodiment of the present invention will be described. When the delay time Δt is set to a time at which the discharge of the positive (+) waveform portion ends, the energy E3 when driven by the pulse having the waveform shown in FIG. 3B is 2 CV 2 fN, The driving energy E2 is reduced from the energy 3CV 2 fN when driven by the driving pulse having the waveform shown in a). However, if the delay time Δt is too long, the ink flying efficiency is deteriorated. On the other hand, the waveform of the drive pulse shown in FIG. 3B actually has a time constant due to the capacitor of the drive circuit system, so that the rise and fall times as shown in FIG. It is desirable to determine the delay time Δt in consideration of this dullness.
[0024]
FIG. 5 shows the change in the flying speed of an ink droplet when an actuator having a natural vibration frequency f of 1 MHz is driven by a drive pulse having the waveform of FIG. 3C and the delay time Δt of the drive pulse is changed. It is a graph. In the graph, the horizontal axis represents time Δt (μsec), and the vertical axis represents the flying speed of ink droplets (m / sec). From this graph, it can be seen that the flying speed of the ink droplet does not change at about 8 m / sec until the delay time Δt is 0.5 μsec, and that the flying speed of the ink droplet rapidly decreases as Δt further increases. When the preferable range of Δt is expressed by the natural frequency f of the actuator, even if the delay time Δt is increased to time 1 / (2f), the ink flying is not actually adversely affected.
[0025]
After all, providing the delay time Δt between the positive (+) side pulse and the negative (−) side pulse of the drive pulse in the range of Δt ≦ 1 / (2f) does not decrease the flying speed of the ink droplet. It is preferable for reducing energy required for driving and suppressing heat generation of the head unit.
[0026]
FIG. 3 shows an example in which the first pulse is driven first and then the negative pulse is driven, but first the negative pulse is driven first, and then the positive pulse is driven. It is also possible to adopt a method, and in this case as well, it is effective to interpose the delay time Δt.
[0027]
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of an actuator drive circuit according to the embodiment of the present invention. Circuits using other analog switches are also effective, and are not limited to these circuits.
[0028]
In FIG. 6, a circuit for driving three channels is shown as an example, but it is assumed that there is actually a circuit configured with a large number of channels and driving up to N channels. 6, the supply voltage + V, the voltage −V, and the ground terminal G are switched by analog switch circuits S1, S2, S3,... SN as drive pulse output means, and the drive pulse having the waveform shown in FIG. The outputs are connected to the actuators C1, C2, C3,... CN of the respective channels to drive the actuators C1, C2, C3,. The switch circuit is formed as an IC as a head drive IC and is mounted on the head unit 20.
[0029]
Based on the image signal GS, the control signal CS is output from the control signal circuit 21 with a delay time Δt between a positive pulse and a negative pulse, and corresponds to the image signal GS among the switches S1 to SN. Only the switch is operated to form the drive pulse shown in FIG. 3B, the corresponding one of the actuators C1, C2,... Is driven to fly the ink, and the ink is made to land on the recording material to make the image. Is recorded.
[0030]
Although the above description is based on the case of driving with the drive pulse having the waveform shown in FIG. 3C, it is also possible to use a drive pulse in which the positive (+) side voltage and the negative (−) side voltage are not necessarily the same. This is possible, and the amount of heat generated in this case will be described.
[0031]
In the drive pulse, the positive (+) side voltage and the negative (−) side voltage do not necessarily have the same absolute voltage value. An example is shown in FIG. The pulse waveform shown in FIG. 7A differs from the pulse waveform shown in FIG. 3 in that the voltage rising to the positive side is + 2V, the voltage falling to the negative side is −V, and the negative side voltage is positive in absolute value. ½ of the side voltage. In the case of driving with such a pulse waveform, as shown in FIG. 7B, the voltage during the delay time Δt is preferably set to +0.5 V from the ground potential. In this way, the portion that contributes to actual driving on both the positive side and the negative side of the pulse is 1.5 V in absolute voltage value, and the term of energy CV 2 is C × (1.5) 2. Take the minimum value. As shown in FIG. 7B, by providing a delay time Δt at a potential approximately in the middle between the highest potential and the lowest potential of the drive pulse, various types of drive pulses having various positive and negative values are used. Efficient energy suppression is possible.
[0032]
【The invention's effect】
According to the first, second, fifth, or sixth invention, it becomes possible to reduce the amount of heat generated in the drive circuit of the ink-jet head as compared with the prior art, and the heat generation in the head unit is suppressed satisfactorily.
[0033]
According to the invention of claim 3 or 7, it is possible to satisfactorily suppress heating in the head unit while preventing a drop in ink droplet flying speed.
[0034]
According to the invention of claim 4 or 8, it is possible to efficiently reduce the driving energy in the driving pulse of various waveforms, and to effectively suppress the heat generation in various types of ink jet heads. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view taken along an ink flow path of an inkjet head.
FIG. 2 is a cross-sectional view across an ink flow path of an inkjet head.
FIG. 3 is a diagram showing waveforms of an example of a driving pulse in a conventional driving method and a driving pulse used in an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram of an equivalent circuit of a drive circuit.
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a delay time provided for a drive pulse and an ink flying speed.
FIG. 6 is a diagram showing an example of an actuator drive circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing another waveform of the drive pulse used in the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ink tube 3 Nozzle 7 Ink supply port 8 Board | substrate 20 Head unit 21 Control signal circuit 40, 41 Channel 50, 51, 52, 53 Side wall 101-104 Electrode

Claims (8)

インク流路と該インク流路に連設されたノズルを備えたチャネルが、複数の側壁により隔てられて複数設けられ、該側壁は圧電材料で構成されてアクチュエータを構成し、該アクチュエータの各々を、前記チャネルの体積を拡大させる正側のパルスと前記チャネルの体積を縮小させる負側のパルスを有する駆動パルスで駆動して前記ノズルからインクを飛翔させるインクジェットヘッドの駆動方法であって、
前記正側のパルスの立ち下がりから前記負側のパルスの立ち下がりに移る間に遅延時間を設けた前記駆動パルスで前記アクチュエータを駆動するものであり、
前記アクチュエータの固有振動の周波数をfとするとき、前記遅延時間を1/(2f)以下とす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 plurality of channels each having an ink flow path and a nozzle connected to the ink flow path are provided by being separated by a plurality of side walls, and the side walls are made of a piezoelectric material to form an actuator. An inkjet head driving method in which ink is ejected from the nozzle by driving with a driving pulse having a positive pulse for expanding the volume of the channel and a negative pulse for reducing the volume of the channel ;
The actuator is driven with the driving pulse provided with a delay time between the falling of the positive pulse and the falling of the negative pulse ,
An inkjet head driving method , wherein f is a natural vibration frequency of the actuator, and the delay time is 1 / (2f) or less .
インク流路と該インク流路に連設されたノズルを備えたチャネルが、複数の側壁により隔てられて複数設けられ、該側壁は圧電材料で構成されてアクチュエータを構成し、該アクチュエータの各々を、前記チャネルの体積を縮小させる正側のパルスと前記チャネルの体積を拡大させる負側のパルスを有する駆動パルスで駆動して前記ノズルからインクを飛翔させるインクジェットヘッドの駆動方法であって、
前記負側のパルスの立ち上がりから前記正側のパルスの立ち上がりに移る間に遅延時間を設けた前記駆動パルスで前記アクチュエータを駆動するものであり、
前記アクチュエータの固有振動の周波数をfとするとき、前記遅延時間を1/(2f)以下とす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 plurality of channels each having an ink flow path and a nozzle connected to the ink flow path are provided by being separated by a plurality of side walls, and the side walls are made of a piezoelectric material to form an actuator. An inkjet head driving method in which ink is ejected from the nozzle by driving with a driving pulse having a positive pulse for reducing the volume of the channel and a negative pulse for expanding the volume of the channel ;
The actuator is driven with the driving pulse provided with a delay time during the transition from the rising edge of the negative pulse to the rising edge of the positive pulse ,
An inkjet head driving method , wherein f is a natural vibration frequency of the actuator, and the delay time is 1 / (2f) or less .
前記正側のパルスの電圧の絶対値と前記負側のパルスの電圧の絶対値が異なることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。 Absolute value and the driving method for an inkjet head according to claim 1 or claim 2 absolute value of the pulse voltage of the negative side is characterized by different of Rukoto voltage of the positive pulse. 前記遅延時間を駆動パルスの最高電圧から最低電圧のほぼ中間の電位の部分に設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。  4. The method of driving an ink jet head according to claim 1, wherein the delay time is provided in a portion having a substantially intermediate potential between the highest voltage and the lowest voltage of the drive pulse. インク流路と該インク流路に連設されたノズルを備えたチャネルが、複数の側壁により隔てられて複数設けられ、圧電材料で構成された前記側壁からなるアクチュエータ及び前記チャネルの体積を拡大させる正側のパルスと前記チャネルの体積を縮小させる負側のパルスを有する駆動パルスを出力し、前記アクチュエータを駆動する駆動パルス出力手段を有し、前記アクチュエータが前記駆動パルスにより駆動されて作動し、前記ノズルからインクを飛翔させて記録材に飛着させるインクジェット記録装置であって、
前記駆動パルス出力手段は、前記正側のパルスの立ち下がりから前記負側のパルスの立ち下がりに移る間に遅延時間を設けた前記駆動パルスを出力するものであり、
前記アクチュエータの固有振動の周波数をfとするとき、前記遅延時間が1/(2f)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 plurality of channels each having an ink flow path and a nozzle connected to the ink flow path are provided by being separated by a plurality of side walls, and the volume of the actuator and the channel formed of the piezoelectric material is increased. A drive pulse having a positive pulse and a negative pulse for reducing the volume of the channel is output, and has a drive pulse output means for driving the actuator, and the actuator is driven by the drive pulse to operate. An ink jet recording apparatus for causing ink to fly from the nozzle and landing on a recording material,
The drive pulse output means outputs the drive pulse with a delay time between the fall of the positive pulse and the fall of the negative pulse ,
The inkjet recording apparatus , wherein the delay time is 1 / (2f) or less, where f is the natural vibration frequency of the actuator .
インク流路と該インク流路に連設されたノズルを備えたチャネルが、複数の側壁により隔てられて複数設けられ、圧電材料で構成された前記側壁からなるアクチュエータ及び前記チャネルの体積を縮小させる正側のパルスと前記チャネルの体積を拡大させる負側のパルスを有する駆動パルスを出力し、前記アクチュエータを駆動する駆動パルス出力手段を有し、前記アクチュエータが前記駆動パルスにより駆動されて作動し、前記ノズルからインクを飛翔させて記録材に飛着させるインクジェット記録装置であって、
前記駆動パルス出力手段は、前記負側のパルスの立ち上がりから前記正側のパルスの立ち上がりに移る間に遅延時間を設けた前記駆動パルスを出力するものであり、
前記アクチュエータの固有振動の周波数をfとするとき、前記遅延時間が1/(2f)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 plurality of channels each having an ink flow path and a nozzle connected to the ink flow path are provided by being separated by a plurality of side walls, and the volume of the actuator and the channel is made of the side wall made of piezoelectric material . Drive pulse output means for driving the actuator by outputting a drive pulse having a positive pulse and a negative pulse for expanding the volume of the channel, and the actuator is driven by the drive pulse to operate, An ink jet recording apparatus for causing ink to fly from the nozzle and landing on a recording material,
The drive pulse output means outputs the drive pulse with a delay time between the rise of the negative pulse and the rise of the positive pulse ,
The inkjet recording apparatus , wherein the delay time is 1 / (2f) or less, where f is the natural vibration frequency of the actuator .
前記正側のパルスの電圧の絶対値と前記負側のパルスの電圧の絶対値が異なることを特徴とする請求項5又は請求項6にインクジェット記録装置。 Absolute value and the absolute value of the ink-jet recording apparatus in claim 5 or claim 6, characterized in different of Rukoto pulse voltage of the negative side of the voltage of the positive pulse. 前記遅延時間を前記駆動パルスの最高電圧から最低電圧のほぼ中間電位の部分に設けたことを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。  The ink jet recording apparatus according to claim 5, wherein the delay time is provided in a portion at a substantially intermediate potential from the highest voltage to the lowest voltage of the drive pulse.
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