JP4003353B2 - Driving method of electrostatic ink jet head - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクノズルに連通しているインク圧力室の一部を規定している振動板を静電力により弾性変位させてインク液滴の吐出を行う静電式インクジェットヘッドの駆動方法に関するものである。
【0002】
さらに詳しくは、インク圧力室が高密度配置されている場合でも、隣接インク圧力室間でのインク圧力のクロストークを防止可能な静電式インクジェットヘッドの駆動方法に関するものである。
【0003】
【従来の技術】
静電式インクジェットヘッドは、例えば、特開平2−219351号公報に開示されているように、インク流路を構成しているインク圧力室の底面に形成された共通電極としての振動板と、この振動板に対して僅な隙間を隔てて対峙している個別電極としての電極板とを有している。これらの対向電極間に駆動電圧を印加し静電力を作用させて振動板を撓ませることによりインク圧力室内の容積を変化させ、これにより生ずるインク圧力変動を利用して、インク圧力室に連通しているインクノズルからインク液滴を吐出させて記録を行うものである。
【0004】
このような静電式インクジェットヘッドにおいて、出力画像の高品質化を図るためには多数のインクノズルを高密度配置する必要がある。このためには、各インクノズルが連通しているインク流路、すなわち、各インク圧力室も高密度配置する必要があり、この結果、インク圧力室間を仕切っている隔離壁も薄くする必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、インク圧力室間を仕切っている隔離壁が薄くなると、インク圧力室の内圧変動によって当該隔離壁も撓む可能性がある。すなわち、図6(a)に示すように、インク液滴の吐出を行う駆動インクノズル21(3)が連通しているインク圧力室22(3)の振動板23(3)を個別電極25(3)に吸引した場合、当該インク圧力室22(3)の内圧変動によって隔離壁24(2)、24(3)が撓むおそれがある。
【0006】
同様に、図6(b)に示すように、インク吐出時においても、振動体23(3)を個別電極25(3)から離脱させた場合に、当該インク圧力室22(3)の内圧変動によって隔離壁24(2)、24(3)が撓むおそれがある。
【0007】
インク吐出時に隔離壁が撓んでしまうと、インク圧力室22(3)に圧力損失が発生し、駆動インクノズル21(3)から適切な量あるいは粒径のインク液滴が吐出されないおそれがある。
【0008】
また、駆動インクノズル21(3)に隣接している非駆動インクノズル21(2)、21(4)の側においては、隔離壁24(2)、24(3)が撓むことにより、当該非駆動インクノズル側のインク圧力室22(2)、22(4)に内圧変動が起き、場合によっては、僅かの量のインク液滴が不必要に吐出してしまうおそれもある。
【0009】
さらには、このように隔離壁24(2)、24(3)を介して圧力変動が隣接インク圧力室に漏れるために、換言すると、圧力のクロストークが発生するために、一つのインクノズルにおいて、隣接インクノズルが同時に駆動される場合と、駆動されない場合とでは、インク圧力室内に発生する圧力変動状態が異なってしまう。この結果、一つのインクノズルのインク吐出特性(インク吐出速度、インク吐出量)が、隣接インクノズルの駆動状態に応じて変動して、印刷品位の低下を招くおそれもある。
【0010】
本発明の課題は、このような問題点に鑑みて、インク圧力室間の隔離壁を撓ませることなくインク吐出動作を行い得るようにし、以て、高密度化してもインク圧力室間での圧力のクロストークを防止し、高精細で緻密な印字品位を容易に確保できる静電式インクジェットヘッドの駆動方法を提案することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、隔離壁を挟んで互いに隣接する第1および第2のインク圧力室と、各インク圧力室にそれぞれ連通している第1および第2のインクノズルと、各インク圧力室の一部を規定している面外方向に弾性変位可能な第1および第2の振動板と、各振動板に対峙している第1および第2の個別電極とを有し、前記第1の振動板と前記第1の個別電極の間、および前記第2の振動板と前記第2の個別電極の間に、駆動電圧を印加して各振動板を弾性変位させることにより前記第1および第2のインクノズルからインク液滴を吐出させる静電式インクジェットヘッドの駆動方法において、前記第2の振動板を前記第2の個別電極の側に吸引して当該個別電極に吸着させる吸着工程と、前記第2の振動板を前記第2の個別電極に吸着させた状態で、前記第1の振動板を弾性変位させて前記第1のインクノズルからインク液滴の吐出を行わせる吐出工程とを含むことを特徴とする。
【0012】
ここで、本発明の駆動方法では、前記吸引工程は、前記第1の振動板を前記第1の個別電極に吸引する工程と同時に行うようにしている。
【0013】
また、本発明の駆動方法では、前記吐出工程の後に、前記第2の振動板を前記第2の個別電極から離脱させる離脱工程を含み、当該離脱工程では、前記第2のインクノズルからインク液滴が吐出することのない速度で前記第2の振動板を離脱させるようにしている。
【0014】
本発明による静電式インクジェットヘッドの駆動方法においては、駆動側である第1のインクノズルからインク液滴が吐出されるときには、非駆動側である第2のインクノズルが連通している第2のインク圧力室の第2の振動板が第2の個別電極の側に吸引された状態とされる。従って、当該第2の振動板の弾性変位が拘束されてその剛性が高い状態に保持され、当該第2のインク圧力室のコンプライアンスが小さくなるように設定される。この結果、当該第2のインク圧力室と駆動側の第1のインク圧力室を仕切っている隔離壁の撓みが阻止され、当該隔離壁を介しての圧力のクロストークが防止あるいは抑制される。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した静電式インクジェットヘッドの駆動方法を説明する。
(全体構成)
まず、図1〜3を参照して、本発明の駆動方法を適用可能な静電式インクジェットヘッドの構成を説明する。ここで、図1は本例の静電式インクジェットヘッドの横断面図であり、図2はその平面図であり、図3は縦断面図である。
【0016】
これらの図に示すように、本例の静電式インクジェットヘッド1は、シリコン基板2を挟み、上側に同じくシリコン製のノズルプレート3、下側にシリコンと熱膨張率が近いホウ珪酸ガラス基板4がそれぞれ積層された3層構造となっている。
【0017】
中央のシリコン基板2には、その表面からエッチングを施すことにより、独立した5つの細長いインク圧力室5(1)〜5(5)と、1つの共通インク室6と、この共通インク室6を各インク圧力室5(1)〜5(5)に連通しているインク供給口7としてそれぞれ機能する溝が加工されている。これらの溝がノズルプレート3によって塞がれ、各部分5、6、7が区画形成されている。各インク圧力室5(1)〜5(5)は、それぞれ隔離壁8(1)〜8(4)によって仕切られている。
【0018】
また、インク供給口7に連通するように、共通インク室6の下面を規定する部分に、インク取入れ口12が形成されている。したがって、インクは、外部のインクタンク(不図示)から、インク取入れ口12を通って共通インク室6に供給され、さらにここから各インク供給口7を通って、独立した各インク圧力室5(1)〜5(5)に供給される。
【0019】
ノズルプレート3には、各インク圧力室5(1)〜5(5)の先端側の部分に対応する位置、すなわち、インク供給口7とは反対側となる位置に、インクノズル11(1)〜11(5)が形成されており、これらがそれぞれ対応する各圧力室5(1)〜5(5)に連通している。
【0020】
独立した各インク圧力室5(1)〜5(5)の底面は、薄肉で、面外方向、すなわち、図1において上下方向に弾性変位可能な振動板51(1)〜51(5)として機能するように設定されている(図においては振動板51(1)のみを示してある。)。
【0021】
次に、シリコン基板2の下側に位置しているガラス基板4において、シリコン基板2に接合されるその上面には、シリコン基板2の各圧力室5(1)〜5(5)の底面を規定している各振動板51(1)〜51(5)に対峙する位置に、浅くエッチングされた凹部9(1)〜9(5)がそれぞれ形成されている。各凹部9(1)〜9(5)の底面には振動板51(1)〜51(5)にそれぞれ対応する個別電極10(1)〜10(5)が形成されている。各個別電極10(1)〜10(5)は、それぞれ、ITOからなるセグメント電極10aと端子部10bを有している。
【0022】
ガラス基板4をシリコン基板2に接合することにより、各インク圧力室5の底面を規定している振動板51(1)〜51(5)と、対応する個別電極におけるセグメント電極10aとは、非常に狭い隙間Gを隔てて対向している。この隙間Gは、シリコン基板2とガラス基板4の間に配置された封止剤60によって封止され、密閉状態とされている。
【0023】
シリコン基板2には、共通電極端子22が形成されており、ここと各個別電極10(1)〜10(5)との間に、駆動制御回路21によって、駆動電圧パルスが印加される。シリコン基板2は導電性があるので、各振動板51(1)〜51(5)は共通電極として機能する。
【0024】
振動板51(1)〜51(5)と個別電極10(1)〜10(5)の間に駆動電圧を印加することにより発生する静電力により、各振動板51(1)〜51(5)を個別電極側に吸引すると、振動板51(1)〜51(5)が弾性変位してセグメント電極10aの側に撓み、当該セグメント電極10aの表面に吸着する。この結果、インク圧力室5(1)〜5(5)の容積が拡大して、インク供給口7からインク圧力室5(1)〜5(5)にインクが供給される。
【0025】
静電吸引力が解除されると、振動板51(1)〜51(5)はその弾性力によってセグメント電極10aの表面から離れて初期状態に復帰し、インク圧力室5(1)〜5(5)の容積が急激に減少する。このときインク圧力室内に発生するインク圧力振動により、インク圧力室内のインクの一部が、このインク圧力室5(1)〜5(5)に連通しているインクノズル11からインク液滴として吐出される。
(駆動方法)
図4を参照して、本例のインクジェットヘッド1の駆動方法の概要を説明する。いま、インク液滴が吐出されるインクノズル(「駆動ノズル」と呼ぶ)がインクノズル11(3)であるとする。また、この駆動ノズル11(3)の両側に隣接しているインクノズル11(2)、11(4)はインク液滴の吐出が行われないインクノズル(「非駆動ノズル」と呼ぶ)であるとする。
【0026】
本例の駆動方法では、まず、各インクノズル11(2)〜11(4)における振動板51(2)〜51(4)と個別電極10(2)〜10(4)の間に駆動電圧パルスを印加して、各振動板51(2)〜51(4)を同時に個別電極10(2)〜10(4)に吸引する。これにより、図4(a)に示すような各振動板51(2)〜51(4)の吸着状態が形成される。
【0027】
次に、非駆動ノズル11(2)、11(4)の振動板51(2)、51(4)を個別電極10(2)、10(4)に吸着したままの状態で、駆動ノズル11(3)の振動板51(3)を個別電極11(3)から素早く離脱させる。この結果、図4(b)に示すように、当該振動板51(3)が弾性復帰して、インク圧力室5(3)の容積が急激に減少して、駆動ノズル11(3)からインク液滴が吐出する。
【0028】
この後は、非駆動ノズル11(2)、11(4)の振動板51(2)、51(4)を個別電極11(2)、11(4)から離脱させる。この離脱速度は、非駆動ノズル11(2)、11(4)からインク液滴が吐出することのない遅い速度で行われる。以上の工程を経て、インク液滴の1回の吐出動作が終了する。
【0029】
図5には、上記の動作を実現するために、共通電極である振動板と個別電極の間に印加される駆動電圧のパルス波形の一例を示してある。このような駆動電圧パルスは、駆動制御回路21によって生成されるものである。
【0030】
まず、図5(f)には駆動電圧V3の基本電圧パルス波形を示してある。この基本電圧波形の1パルス毎に1回のインク液滴の吐出動作が行われる。例えば、時点t1〜t6の間、時点t6〜t11の間がそれぞれ1回分の吐出サイクルである。これらの第1および第2の吐出サイクルが繰り返し実行される。この基本電圧波形パルスでは、その立ち上がり(時点t1からt2の間)が急峻であり、その立ち下がり(時点t4からt5の間)は緩やかな勾配とされている。
【0031】
図4に示す3個のインクノズル11(2)〜11(4)を例にあげて説明すると、共通電極として機能する各振動板51(2)〜51(4)の印加電圧は、図5(a)に示すように、第1の吐出サイクルである時点t1〜t6では基本電圧波形と同一形状の電圧パルスとされ、次の第2の吐出サイクルである時点t6〜t11では接地電位GNDに保持される。
【0032】
駆動ノズル11(3)の個別電極電位、すなわち振動板51(3)の電位は、図5(b)に示すように、第1の吐出サイクルにおいては、時点t1から時点t3までの間は接地電位に保持され、時点t3において急峻に共通電極電位まで立ち上げられ、この後は、時点t6まで共通電極電位と同一電位に保持される。また、第2の吐出サイクルにおいては、時点t6において急峻に電位が立ち上げあれ、時点t8まで高電位に保持され、この時点で急峻に接地電位まで立ち下げられ、以後時点t11まで接地電位に保持される。
【0033】
この結果、駆動ノズル11(3)における振動板51(3)と個別電極10(3)の電位差は、図5(c)に示すように、第1の吐出サイクルにおける時点t1〜t3の間は正電位差状態に保持され、第2の吐出サイクルにおける時点t6〜t8の間は逆に負電位差状態に保持される。換言すると、振動板を個別電極に吸引する静電力が発生する。これら以外の時点では電位差無しの状態に保持され、静電力は発生しない。
【0034】
よって、第1の吐出サイクルでは、時点t1から振動板51(3)が急激に個別電極10(3)に向けて吸引され、そこに吸着された状態になり、時点t3において振動板51(3)が急激に個別電極10(3)から離脱して弾性復帰する。この振動板の動作によって、駆動ノズル11(3)からは、時点t3から所定時間後の時点でインク液滴が吐出される。同様に、第2の吐出サイクルでは、時点t6から振動板51(3)が急激に個別電極10(3)に向けて吸引され、そこに吸着された状態になり、時点t8において振動板51(3)が急激に個別電極10(3)から離脱して弾性復帰する。この振動板の動作によって、駆動ノズル11(3)からは、時点t8から所定時間後の時点でインク液滴が吐出される。
【0035】
なお、第1の吐出サイクルと第2の吐出サイクルで個別電極と共通電極の間の電位差の極性を反転させているのは、電位差の極性が常に同一であると、これらの電極間に電荷が蓄積して、所望の静電吸引力が得られなくなるおそれがあるからである。
【0036】
これに対して、駆動ノズル11(3)に隣接している非駆動ノズル11(2)においては、第1の吐出サイクルでは、個別電極電位が図5(d)に示すように、接地電位に保持され、第2の吐出サイクルでは、基本駆動電圧パルス波形と同一の電位状態とされる。すなわち、共通電極である振動板51(2)における第1および第2の吐出サイクルにおける電位状態とは逆の状態に保持される。
【0037】
この結果、非駆動ノズル11(2)における振動板51(2)と個別電極10(2)の電位差状態は、図5(e)に示すように、第1の吐出サイクルおよび第2の吐出サイクルにおいて、基本電圧波形と相似の状態となる。
【0038】
従って、第1の吐出サイクルにおける時点t1から振動板51(2)が個別電極10(2)に吸引されて、時点t4までは吸着状態に保持される。この後は、電位差が徐々に減少する。すなわち、両電極間の放電が徐々に行われる。このために、時点t4から時点t5の間の位置で、振動板51(2)の離脱が始まり、吸引時に比べて遅い速度で弾性復帰する。同様に、第2の吐出サイクルにおける時点t6から振動板51(2)が個別電極10(2)に吸引されて、時点t9までは吸着状態に保持される。この後は、電位差が徐々に減少する。すなわち、両電極間の放電が徐々に行われる。このために、時点t9から時点t10の間の位置で、振動板51(2)の離脱が始まり、吸引時に比べて遅い速度で弾性復帰する。
【0039】
このように、非駆動ノズル11(2)の側では、駆動ノズル11(3)の側の振動板51(3)の吸引動作と同期して振動板51(2)の吸引動作が行われて、図4(a)に示すように全てのノズルが個別電極に吸着された状態になる。次に、この吸着状態において、駆動ノズル11(3)からインク液滴が吐出される。この後は、非駆動ノズル11(2)の側の振動板51(2)は個別電極10(2)から離脱して緩やかに弾性復帰する。この振動板の弾性復帰速度を調整することにより、当該振動板51(2)の弾性復帰時に、非駆動ノズル11(2)からインク液滴が吐出することを完全に阻止できる。
【0040】
なお、非駆動ノズル11(4)も非駆動ノズル11(2)と同様に動作する。
【0041】
以上のように、本例の静電式インクジェットヘッドの駆動方法においては、駆動ノズル11(3)に隣接している非駆動ノズル11(2)、11(4)においても振動板51(2)、51(4)を個別電極10(2)、10(4)に吸着保持することにより、その剛性を高い状態に保持している。この結果、非駆動ノズルのインク圧力室5(2)、5(4)のコンプライアンスを小さくできる。
【0042】
よって、コンプライアンスが小さい駆動ノズル側のインク圧力室5(3)と、同じくコンプラインスが小さい非駆動ノズル側のインク圧力室5(2)、5(4)とを仕切っている隔離壁8(2)、8(4)が、駆動ノズル側のインク圧力室の圧力変動によって撓んでしまうとを阻止あるいは抑制できる。
【0043】
従って、隣接したインクノズルの駆動の有無にかかわらず、インク圧力室の圧力のクロストークを防止あるいは抑制できるので、インクジェットヘッドを高密度化して隔離壁が薄くなったとしても、その撓みに起因した各インクノズルのインク吐出特性の劣化を防止あるいは抑制できる。このために、本例の駆動方法を採用すれば、高精細で緻密な印刷品位を容易に確保できる。
【0044】
なお、図5に示す駆動電圧波形は、本発明の駆動方法を実現するための一例であり、これとは異なる駆動形態を採用することも可能である。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の静電式インクジェットヘッドの駆動方法においては、駆動ノズルである第1のインクノズルの振動板だけでなく、隣接している非駆動ノズルである第2のインクノズルの振動板も個別電極に吸引して吸着状態とし、この吸着状態を保持しながら駆動ノズルからインク液滴を吐出するようにしている。
【0046】
従って、非駆動ノズル側のインク圧力室のコンプライアンスも小さくできるので、駆動ノズルのインク圧力室と非駆動ノズルのインク圧力室を仕切っている隔離壁の変形を防止あるいは抑制できる。よって、隔離壁を介しての圧力のクロストークを防止あるいは抑制できるので、当該クロストークに起因したインク吐出特性の劣化を防止あるいは抑制できる。
【0047】
この結果、本発明の駆動方法によれば、インクジェットヘッドの高密度化を、インク吐出特性の劣化を招くことなく実現できるので、高精細で緻密な印刷品位での印刷を容易に達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した静電式インクジェットヘッドの一例を示す概略縦断面図である。
【図2】図1に示す静電式インクジェットヘッドの概略平面構成図である。
【図3】図1に示す静電式インクジェットヘッドを直交する方向で切断した場合の概略横断面図である。
【図4】図1の静電式インクジェットヘッドの動作を示すための説明図である。
【図5】図4の動作を実現するための駆動電圧波形の一例を示すタイミングチャートである。
【図6】従来のインクジェットヘッドの駆動方法における不具合を説明するための説明である。
【符号の説明】
1 静電式インクジェットヘッド
2 シリコン基板
3 ノズルプレート
4 ガラス基板
5(1)〜5(5) 圧力室
6 共通インク室
7 インク供給口8(1)〜8(5) 隔離壁9(1)〜9(5) 凹部
10(1)〜19(5) 個別電極
10a セグメント電極
10b 端子部
11(1)〜11(5) インクノズル
12 インク取出し口
21 電圧印加手段
22 共通電極端子
51(1)〜51(5) 振動板
60 封止剤[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving method of an electrostatic ink jet head that ejects ink droplets by elastically displacing a diaphragm defining a part of an ink pressure chamber communicating with an ink nozzle by an electrostatic force. is there.
[0002]
More specifically, the present invention relates to a driving method of an electrostatic ink jet head capable of preventing crosstalk of ink pressure between adjacent ink pressure chambers even when the ink pressure chambers are arranged at high density.
[0003]
[Prior art]
An electrostatic ink jet head includes, for example, a diaphragm as a common electrode formed on the bottom surface of an ink pressure chamber constituting an ink flow path, as disclosed in JP-A-2-219351. And an electrode plate as an individual electrode facing the diaphragm with a slight gap. The volume of the ink pressure chamber is changed by applying a driving voltage between these counter electrodes and applying an electrostatic force to bend the diaphragm, and the ink pressure fluctuation caused thereby is communicated with the ink pressure chamber. Recording is performed by ejecting ink droplets from the ink nozzles.
[0004]
In such an electrostatic ink jet head, in order to improve the quality of an output image, it is necessary to arrange a large number of ink nozzles at high density. For this purpose, it is necessary to arrange the ink flow paths to which each ink nozzle communicates, that is, each ink pressure chamber, at a high density, and as a result, it is necessary to make the isolation walls partitioning the ink pressure chambers thin. is there.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Here, when the separation walls partitioning the ink pressure chambers become thin, there is a possibility that the separation walls are also bent due to fluctuations in the internal pressure of the ink pressure chambers. That is, as shown in FIG. 6A, the diaphragm 23 (3) of the ink pressure chamber 22 (3) with which the drive ink nozzle 21 (3) for discharging ink droplets communicates is connected to the individual electrode 25 ( 3), the separation walls 24 (2) and 24 (3) may be bent due to fluctuations in the internal pressure of the ink pressure chamber 22 (3).
[0006]
Similarly, as shown in FIG. 6B, when the vibrating body 23 (3) is detached from the individual electrode 25 (3) even during ink ejection, the internal pressure fluctuation of the ink pressure chamber 22 (3) is changed. May cause the isolation walls 24 (2) and 24 (3) to bend.
[0007]
If the separating wall bends during ink ejection, a pressure loss occurs in the ink pressure chamber 22 (3), and there is a possibility that ink droplets of an appropriate amount or particle diameter will not be ejected from the drive ink nozzle 21 (3).
[0008]
Further, on the side of the non-driving ink nozzles 21 (2) and 21 (4) adjacent to the driving ink nozzle 21 (3), the separating walls 24 (2) and 24 (3) are bent, Internal pressure fluctuations occur in the ink pressure chambers 22 (2) and 22 (4) on the non-driven ink nozzle side, and in some cases, a small amount of ink droplets may be unnecessarily ejected.
[0009]
Furthermore, since the pressure fluctuation leaks to the adjacent ink pressure chambers through the isolation walls 24 (2) and 24 (3) in this way, in other words, pressure crosstalk occurs. The pressure fluctuation state generated in the ink pressure chamber differs depending on whether the adjacent ink nozzles are driven simultaneously or not. As a result, the ink ejection characteristics (ink ejection speed, ink ejection amount) of one ink nozzle may fluctuate depending on the driving state of the adjacent ink nozzle, which may cause a decrease in print quality.
[0010]
In view of such a problem, an object of the present invention is to make it possible to perform an ink discharge operation without bending an isolation wall between ink pressure chambers. An object of the present invention is to propose a driving method of an electrostatic ink jet head that can prevent pressure crosstalk and easily ensure high-definition and dense print quality.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides first and second ink pressure chambers that are adjacent to each other with an isolation wall interposed therebetween, and first and second ink nozzles that communicate with the ink pressure chambers, respectively. And first and second diaphragms elastically displaceable in an out-of-plane direction defining a part of each ink pressure chamber, and first and second individual electrodes facing each diaphragm. Each of the diaphragms is elastically displaced by applying a driving voltage between the first diaphragm and the first individual electrode and between the second diaphragm and the second individual electrode. In the electrostatic ink jet head driving method for discharging ink droplets from the first and second ink nozzles, the second diaphragm is sucked toward the second individual electrode and the individual electrode is sucked. An adsorption step for adsorbing the second diaphragm and the second diaphragm on the second In a state of being adsorbed to the individual electrodes, characterized in that it comprises a discharge step of the first diaphragm is elastically displaced perform ejection of ink droplets from the first ink nozzle.
[0012]
Here, in the driving method according to the present invention, the suction step is performed simultaneously with the step of sucking the first diaphragm to the first individual electrode.
[0013]
Further, the driving method of the present invention includes a detaching step of detaching the second diaphragm from the second individual electrode after the discharging step, and in the detaching step, an ink liquid is discharged from the second ink nozzle. The second diaphragm is separated at a speed at which no droplets are discharged.
[0014]
In the method for driving an electrostatic ink jet head according to the present invention, when ink droplets are ejected from the first ink nozzle on the driving side, the second ink nozzle on the non-driving side communicates with the second ink nozzle. The second diaphragm of the ink pressure chamber is sucked to the second individual electrode side. Accordingly, the elastic displacement of the second diaphragm is constrained and the rigidity thereof is kept high, and the compliance of the second ink pressure chamber is set to be small. As a result, bending of the isolation wall that partitions the second ink pressure chamber from the driving-side first ink pressure chamber is prevented, and crosstalk of pressure through the isolation wall is prevented or suppressed.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A method for driving an electrostatic ink jet head to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
(overall structure)
First, with reference to FIGS. 1-3, the structure of the electrostatic inkjet head which can apply the drive method of this invention is demonstrated. Here, FIG. 1 is a cross-sectional view of the electrostatic ink jet head of this example, FIG. 2 is a plan view thereof, and FIG. 3 is a vertical cross-sectional view thereof.
[0016]
As shown in these figures, the electrostatic
[0017]
The
[0018]
In addition, an
[0019]
In the
[0020]
As the diaphragms 51 (1) to 51 (5), the bottom surfaces of the independent ink pressure chambers 5 (1) to 5 (5) are thin and elastically displaceable in the out-of-plane direction, that is, in the vertical direction in FIG. It is set to function (only the diaphragm 51 (1) is shown in the figure).
[0021]
Next, in the
[0022]
By bonding the
[0023]
A
[0024]
The diaphragms 51 (1) to 51 (5) and the diaphragms 51 (1) to 51 (5) are generated by an electrostatic force generated by applying a drive voltage between the individual electrodes 10 (1) to 10 (5). ) Is attracted to the individual electrode side, the diaphragms 51 (1) to 51 (5) are elastically displaced to bend toward the segment electrode 10 a and are adsorbed on the surface of the segment electrode 10 a. As a result, the volume of the ink pressure chambers 5 (1) to 5 (5) is increased, and ink is supplied from the
[0025]
When the electrostatic attraction force is released, the diaphragms 51 (1) to 51 (5) are separated from the surface of the segment electrode 10a by the elastic force to return to the initial state, and the ink pressure chambers 5 (1) to 5 ( 5) The volume decreases rapidly. At this time, due to ink pressure vibration generated in the ink pressure chamber, a part of the ink in the ink pressure chamber is ejected as ink droplets from the
(Driving method)
With reference to FIG. 4, the outline of the driving method of the
[0026]
In the driving method of this example, first, the driving voltage between the diaphragms 51 (2) to 51 (4) and the individual electrodes 10 (2) to 10 (4) in each of the ink nozzles 11 (2) to 11 (4). A pulse is applied to attract the diaphragms 51 (2) to 51 (4) simultaneously to the individual electrodes 10 (2) to 10 (4). Thereby, the adsorption | suction state of each diaphragm 51 (2) -51 (4) as shown to Fig.4 (a) is formed.
[0027]
Next, the
[0028]
Thereafter, the diaphragms 51 (2) and 51 (4) of the non-driving nozzles 11 (2) and 11 (4) are detached from the individual electrodes 11 (2) and 11 (4). This separation speed is performed at a slow speed at which ink droplets are not ejected from the non-driven nozzles 11 (2) and 11 (4). Through the above steps, one ink droplet ejection operation is completed.
[0029]
FIG. 5 shows an example of a pulse waveform of the drive voltage applied between the diaphragm which is a common electrode and the individual electrodes in order to realize the above operation. Such a drive voltage pulse is generated by the
[0030]
First, FIG. 5F shows a basic voltage pulse waveform of the drive voltage V3. One ink droplet ejection operation is performed for each pulse of the basic voltage waveform. For example, between time t1 and time t6 and between time t6 and time t11 are each one discharge cycle. These first and second discharge cycles are repeatedly executed. In this basic voltage waveform pulse, its rising edge (between time t1 and t2) is steep, and its falling edge (between time t4 and t5) has a gentle slope.
[0031]
The three ink nozzles 11 (2) to 11 (4) shown in FIG. 4 will be described as an example. The applied voltages of the diaphragms 51 (2) to 51 (4) functioning as a common electrode are shown in FIG. As shown in (a), the voltage pulse has the same shape as the basic voltage waveform at the time t1 to t6 which is the first discharge cycle, and is set to the ground potential GND at the time t6 to t11 which is the next second discharge cycle. Retained.
[0032]
As shown in FIG. 5B, the individual electrode potential of the drive nozzle 11 (3), that is, the potential of the diaphragm 51 (3) is grounded from the time t1 to the time t3 in the first discharge cycle. It is held at the potential, and suddenly rises to the common electrode potential at time t3. Thereafter, it is held at the same potential as the common electrode potential until time t6. In the second ejection cycle, the potential rises steeply at time t6 and is held at a high potential until time t8. The potential is sharply lowered to ground potential at this time, and then held at the ground potential until time t11. Is done.
[0033]
As a result, the potential difference between the diaphragm 51 (3) and the individual electrode 10 (3) in the drive nozzle 11 (3) is between time points t1 and t3 in the first discharge cycle, as shown in FIG. The positive potential difference state is maintained, and the negative potential difference state is conversely maintained between time points t6 and t8 in the second ejection cycle. In other words, an electrostatic force that attracts the diaphragm to the individual electrode is generated. At other times, the potential difference is maintained and no electrostatic force is generated.
[0034]
Therefore, in the first discharge cycle, the diaphragm 51 (3) is rapidly sucked toward and attracted to the individual electrode 10 (3) from the time point t1, and at the time t3, the diaphragm 51 (3) ) Suddenly leaves the individual electrode 10 (3) and returns elastically. By the operation of the diaphragm, ink droplets are ejected from the drive nozzle 11 (3) at a time after a predetermined time from the time t3. Similarly, in the second discharge cycle, the diaphragm 51 (3) is suddenly sucked toward and attracted to the individual electrode 10 (3) from the time point t6, and the diaphragm 51 ( 3) suddenly leaves the individual electrode 10 (3) and returns elastically. By the operation of the diaphragm, ink droplets are ejected from the drive nozzle 11 (3) at a time point after a predetermined time from the time point t8.
[0035]
In addition, the polarity of the potential difference between the individual electrode and the common electrode is reversed in the first ejection cycle and the second ejection cycle. If the polarity of the potential difference is always the same, the electric charge is transferred between these electrodes. This is because it may accumulate and a desired electrostatic attraction force may not be obtained.
[0036]
On the other hand, in the non-driving nozzle 11 (2) adjacent to the driving nozzle 11 (3), the individual electrode potential is set to the ground potential in the first ejection cycle as shown in FIG. In the second ejection cycle, the same potential state as the basic drive voltage pulse waveform is obtained. That is, the potential state in the first and second ejection cycles in the diaphragm 51 (2), which is a common electrode, is maintained in the opposite state.
[0037]
As a result, as shown in FIG. 5E, the potential difference between the diaphragm 51 (2) and the individual electrode 10 (2) in the non-driven nozzle 11 (2) is the first discharge cycle and the second discharge cycle. In FIG. 4, the state is similar to the basic voltage waveform.
[0038]
Accordingly, the diaphragm 51 (2) is attracted to the individual electrode 10 (2) from the time point t1 in the first discharge cycle, and is held in the suction state until the time point t4. After this, the potential difference gradually decreases. That is, the discharge between both electrodes is gradually performed. For this reason, the diaphragm 51 (2) starts to be detached at a position between the time point t4 and the time point t5, and elastically returns at a slower speed than that during the suction. Similarly, the diaphragm 51 (2) is attracted to the individual electrode 10 (2) from the time point t6 in the second discharge cycle, and is held in the suction state until the time point t9. After this, the potential difference gradually decreases. That is, the discharge between both electrodes is gradually performed. For this reason, the diaphragm 51 (2) starts to be detached at a position between the time point t9 and the time point t10, and elastically returns at a slower speed than that during the suction.
[0039]
Thus, on the non-driving nozzle 11 (2) side, the suction operation of the diaphragm 51 (2) is performed in synchronization with the suction operation of the diaphragm 51 (3) on the driving nozzle 11 (3) side. As shown in FIG. 4A, all the nozzles are attracted to the individual electrodes. Next, in this suction state, ink droplets are ejected from the drive nozzle 11 (3). Thereafter, the diaphragm 51 (2) on the side of the non-driving nozzle 11 (2) separates from the individual electrode 10 (2) and gently returns to elasticity. By adjusting the elastic return speed of the diaphragm, it is possible to completely prevent ink droplets from being ejected from the non-driving nozzle 11 (2) when the diaphragm 51 (2) is elastically restored.
[0040]
The non-driving nozzle 11 (4) operates in the same manner as the non-driving nozzle 11 (2).
[0041]
As described above, in the driving method of the electrostatic ink jet head of this example, the diaphragm 51 (2) also in the non-driving nozzles 11 (2) and 11 (4) adjacent to the driving nozzle 11 (3). , 51 (4) are held by suction on the individual electrodes 10 (2) and 10 (4), so that their rigidity is kept high. As a result, the compliance of the ink pressure chambers 5 (2) and 5 (4) of the non-driven nozzle can be reduced.
[0042]
Therefore, the separation wall 8 (2) partitioning the ink pressure chamber 5 (3) on the driving nozzle side with small compliance from the ink pressure chambers 5 (2) and 5 (4) on the non-driving nozzle side with the same compliance. ), 8 (4) can be prevented or suppressed from bending due to pressure fluctuations in the ink pressure chamber on the drive nozzle side.
[0043]
Therefore, the crosstalk of the pressure in the ink pressure chamber can be prevented or suppressed regardless of whether or not the adjacent ink nozzle is driven. Even if the density of the ink jet head is increased and the isolation wall is thinned, it is caused by the deflection. It is possible to prevent or suppress the deterioration of the ink ejection characteristics of each ink nozzle. For this reason, if the driving method of this example is adopted, high-definition and precise print quality can be easily ensured.
[0044]
Note that the drive voltage waveform shown in FIG. 5 is an example for realizing the drive method of the present invention, and a drive mode different from this can be adopted.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, in the method for driving an electrostatic ink jet head according to the present invention, not only the diaphragm of the first ink nozzle that is a drive nozzle but also the second ink nozzle that is an adjacent non-drive nozzle. The diaphragm is also attracted to the individual electrodes to be in an attracted state, and ink droplets are ejected from the drive nozzles while maintaining the attracted state.
[0046]
Accordingly, since the compliance of the ink pressure chamber on the non-driving nozzle side can be reduced, deformation of the isolation wall that partitions the ink pressure chamber of the driving nozzle and the ink pressure chamber of the non-driving nozzle can be prevented or suppressed. Therefore, since the crosstalk of the pressure through the isolation wall can be prevented or suppressed, it is possible to prevent or suppress the deterioration of the ink discharge characteristics due to the crosstalk.
[0047]
As a result, according to the driving method of the present invention, it is possible to increase the density of the ink jet head without causing deterioration of the ink ejection characteristics, so that it is possible to easily achieve high-definition and dense printing quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of an electrostatic ink jet head to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic plan view of the electrostatic ink jet head shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the electrostatic inkjet head shown in FIG. 1 cut in a direction orthogonal to each other.
4 is an explanatory diagram for illustrating the operation of the electrostatic inkjet head of FIG. 1; FIG.
5 is a timing chart showing an example of a drive voltage waveform for realizing the operation of FIG.
FIG. 6 is a diagram for explaining a problem in a conventional inkjet head driving method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第2の振動板を前記第2の個別電極の側に吸引して当該個別電極に吸着させる吸着工程と、
前記第2の振動板を前記第2の個別電極に吸着させた状態で、前記第1の振動板を弾性変位させて前記第1のインクノズルからインク液滴の吐出を行わせる吐出工程とを含むことを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。First and second ink pressure chambers adjacent to each other across the isolation wall, first and second ink nozzles communicating with each ink pressure chamber, and a part of each ink pressure chamber are defined. First and second diaphragms elastically displaceable in the out-of-plane direction, and first and second individual electrodes facing each diaphragm, the first diaphragm and the first Ink from the first and second ink nozzles by elastically displacing each diaphragm by applying a drive voltage between the individual electrodes and between the second diaphragm and the second individual electrode. In the driving method of the electrostatic inkjet head for discharging droplets,
An adsorption step of sucking the second diaphragm toward the second individual electrode and adsorbing it to the individual electrode;
An ejection step of ejecting ink droplets from the first ink nozzle by elastically displacing the first diaphragm with the second diaphragm adsorbed to the second individual electrode; A drive method for an electrostatic ink jet head, comprising:
前記吸引工程は、前記第1の振動板を前記第1の個別電極に吸引する工程と同時に行われることを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。In claim 1,
The method of driving an electrostatic ink jet head, wherein the suction step is performed simultaneously with the step of sucking the first diaphragm to the first individual electrode.
前記吐出工程の後に、前記第2の振動板を前記第2の個別電極から離脱させる離脱工程を含み、
当該離脱工程では、前記第2のインクノズルからインク液滴が吐出することのない速度で前記第2の振動板を離脱させることを特徴とする静電式インクジェットヘッドの駆動方法。In claim 1 or 2,
A detaching step of detaching the second diaphragm from the second individual electrode after the discharging step;
The method of driving an electrostatic ink jet head, wherein, in the separation step, the second diaphragm is detached at a speed at which ink droplets are not discharged from the second ink nozzle.
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