JP2000071444A - インクジェット記録装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動パルスの波形を最適化することにより、
インク滴の飛行速度およびインク滴の重量のいずれをも
変化させずに低消費電力化を図る。 【解決手段】 インクジェット記録装置の駆動方法にお
いて、圧電振動子などといった圧力発生素子に印加する
駆動パルスＶｉｎが立ち上がって圧力発生室を膨張させ
た後、駆動パルスＶｉｎが立ち下がって圧力発生室を収
縮させる際の立ち下がり時間ｔ₃ を圧力発生素子の固有
振動周期Ｔ_a よりも短くすれば、その分、駆動パルスＶ
ｉｎの波高値Ｖ_c を下げても、インク滴の重量や飛行速
度は変化しないので、低消費電力化を図ることができ
る。また、インク滴を吐出した後は、圧力発生素子に制
振パルスＶａを出力して、インクのメニスカスの振動を
抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピエゾ圧電素子
（圧電振動子）などの圧力発生素子を用いたインクジェ
ット記録装置の駆動方法に関するものである。さらに詳
しくは、このインクジェット記録装置における低消費電
力化技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタなどのインクジ
ェット記録装置において、ノズル開口に連通する圧力発
生室に対しては、この圧力発生室に膨張、収縮を行わせ
るための圧電振動子（たとえばピエゾ素子）などの圧力
発生素子が構成されている。この圧力発生素子は容量性
負荷であるので、記録ヘッド駆動回路から出力される駆
動パルスに基づいて放電と充電とを繰り返す。このよう
な駆動回路としては、図４（Ａ）に示すように、２つの
トランジスタＱ１、Ｑ２をプッシュプル接続した電流増
幅回路を用いている。この電流増幅回路では、前段に構
成されている駆動電圧発生回路から出力される台形波状
などの駆動パルスに基づいて、一方のトランジスタＱ１
を介して圧電振動子ＰＺＴに充電を行うとともに、他方
のトランジスタＱ２を介して圧電振動子ＰＺＴからグラ
ンドへの放電を行う。

【０００３】このような駆動回路から出力される駆動パ
ルスＶｉｎは、図８に示すように、８μ秒をかけて一定
の勾配で駆動パルスＶｉｎの波高値Ｖ_c である２８．４
Ｖにまで上昇する領域ＶＡと、一定値を２μ秒間保持す
る飽和領域ＶＢと、４μ秒をかけて一定の勾配で効果す
る領域ＶＣとを備えた台形波状の波形を有する。従っ
て、駆動パルスＶｉｎにおいて、電圧値が最低電位から
最大電位まで上昇すると、図２に示す記録ヘッド１６に
おいて、圧電振動子ＰＺＴが圧力発生室１１３の容積を
膨張させて圧力発生室１１３に負圧が生じ、この状態が
維持されている間に圧力発生室１１３にインクが流入
し、しかる後に、電圧値が最低電位まで下降するときに
圧電振動子ＰＺＴが圧力発生室１１３の容積を収縮する
方向に形状復帰して圧力発生室１１３に正圧が発生する
と、ノズル開口１１１からインク滴が吐出される。

【０００４】このようにしてインク滴を吐出した後は、
図８に示すように、インクのメニスカスは、圧力発生室
１１３の固有振動周期Ｔ_c 、たとえば８μ秒の固有振動
周期Ｔ_c をもって振動を行うので、１記録周期として
は、インクのメニスカスが戻ってくるのに十分な３５μ
秒位の周期Ｔ_m を確保している。また、圧力発生室１１
３を膨張させるために駆動パルスＶｉｎが立ち上がりを
開始してから圧力発生室１１３を収縮させるための立ち
下がりを終了するまでの時間のうち、圧力発生室１１３
を収縮させる際の駆動パルスＶｉｎの立ち下がり時間ｔ
₃ が短すぎると、インク滴を吐出した後の圧力発生素子
ＰＺＴの固有振動によってインク滴が不要に吐出される
おそれがあるとして、従来は、駆動パルスＶｉｎの立ち
下がり時間ｔ₃ を圧力発生素子ＰＺＴの固有振動周期Ｔ
_a よりも長めに設定することが多い。但し、インク滴の
吐出速度を高めるには駆動パルスＶｉｎの立ち下がり時
間ｔ₃ が短い方が好ましいので、図８に示す例において
は、圧力発生室１１３を収縮させる際の立ち下がり時間
ｔ₃ を４μ秒とし、圧力発生素子ＰＺＴの固有振動周期
Ｔ_a と一致させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように構成したイ
ンクジェット記録装置においては、低消費電力化が望ま
れているが、このような低消費電力化に対しては、駆動
パルスＶｉｎの波高値Ｖ_c やパルス幅を中心に検討され
ているだけであり、このような検討だけでは、これ以上
の低消費電力化が進まない状況にある。

【０００６】ここに本願発明者は、低消費電力化のため
の駆動パルスＶｉｎの波形について種々検討した結果、
波高値Ｖ_c と立ち下がり時間ｔ₃ との間でバランスをと
れば、インク滴の飛行速度およびインク滴の重量のいず
れを変化させずに低消費電力化を図ることができるとい
う新たな知見を得た。

【０００７】そこで、本発明は、このような新たな知見
に基づいて、駆動パルスの波形を最適化することによ
り、インク滴の飛行速度およびインク滴の重量のいずれ
をも変化させずに低消費電力化を図ることができるイン
クジェット記録装置の駆動方法を実現することを課題と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、圧力発生素子に駆動パルスを印加し
て、ノズル開口に連通する圧力発生室を膨張させた後、
収縮させることにより前記ノズル開口からインク滴を吐
出させるインクジェット記録装置の駆動方法において、
前記駆動パルスが立ち上がって前記圧力発生室を膨張さ
せた後、前記駆動パルスが立ち下がって前記圧力発生室
を収縮させる際の立ち下がり時間が、前記圧力発生素子
の固有振動周期よりも短いことを特徴とする。

【０００９】本願発明者は、低消費電力化のための駆動
パルスの波形について種々検討した結果、波高値をｎ分
の１（ｎは、ｎ＞１を満たす任意の値）にまで低下して
も、立ち下がり時間をｎ分の１に短縮すれば、インク滴
の飛行速度およびインク滴の重量のいずれもが変化しな
いという新たな知見を得た。すなわち、立ち下がり時間
を短縮すれば、インク滴の飛行速度およびインク滴の重
量のいずれをも変化させずに、波高値を低下することが
できるという知見を得た。そこで、本発明では、立ち下
がり時間を圧力発生素子の固有振動周期よりも短くなる
ほど短縮するとともに、立ち下がり時間を短縮した分、
駆動パルスの波高値を低下させる。従って、インク滴の
飛行速度およびインク滴の重量のいずれを変化させずに
低消費電力化を図ることができる。

【００１０】本発明において、前記駆動パルスが前記立
ち下がりを終了した後、インクのメニスカスの振動を抑
えるための制振パルスを前記圧力発生素子に印加するこ
とが好ましい。立ち下がり時間を圧力発生素子の固有振
動周期よりも短くなるほど短縮した場合には、インク滴
を吐出した後の圧力発生素子の固有振動によってインク
滴が誤って吐出されるおそれがあるが、インク滴を吐出
した後にインクのメニスカスの振動を抑えるような制振
パルスを圧力発生素子に印加すれば、立ち下がり時間を
圧力発生素子の固有振動周期よりも短くしても、圧力発
生素子の固有振動によってインク滴が誤って吐出される
ことがない。それ故、高い表示品位を維持しながら、低
消費電力化を図ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明を適用し
たインクジェット記録装置を説明する。

【００１２】（全体構成）図１は、インクジェット記録
装置の要部を示す斜視図である。

【００１３】図１に示すように、このインクジェット記
録装置１０では、キャリッジ１１がタイミングベルト１
２を介してパルスモータ１３に接続され、ガイド部材１
４に案内されて記録用紙１５の紙幅方向に往復動するよ
うに構成されている。キャリッジ１１は記録用紙１５と
対向する面、この図に示す例では下面にインクジェット
式の記録ヘッド１６が取り付けられている。記録ヘッド
１６はキャリッジ１１の上部に載置されているインクカ
ートリッジ１７からインクの補給を受けてキャリッジ１
１の移動に合わせて記録用紙１５にインク滴を吐出して
ドットを形成し、記録用紙１５に画像や文字を印刷す
る。また、インクジェット記録装置１０の非印刷領域に
は、キャッピング装置１８が構成され、休止中に記録ヘ
ッド１６のノズル開口を封止する一方、印刷動作中に行
われるフラッシング動作による記録ヘッド１６からのイ
ンク滴を受ける。さらに、キャッピング装置１８の近傍
にはクリーニング装置１９が配置され、このクリーニン
グ装置１９では、記録ヘッド１６の表面をブレードなど
でワイピングすることにより、そこに付着したインク滓
や紙粉を拭き取るように構成されている。

【００１４】（記録ヘッドの構成）図２は、記録ヘッド
１６の構成を示す断面図である。

【００１５】図２に示すように、記録ヘッド１６では、
ノズルプレート１１０にノズル開口１１１が形成され、
流路形成板１１２には、圧力発生室１１３を区画する通
孔、圧力発生室１１３に両側で連通する２つのインク供
給口１１４を区画する通孔または溝、およびこれらのイ
ンク供給口１１４にそれぞれ連通する２つの共通のイン
ク室１１５を区画する通孔が形成されている。振動板１
１６は、弾性変形可能な薄板から構成され、ピエゾ素子
などの圧電振動子ＰＺＴ（圧力発生素子）の先端に当接
し、流路形成板１１２を挟んでノズルプレート１１０と
液密に一体に固定され、流路ユニット１１８を構成して
いる。

【００１６】基台１１９には、圧電振動子ＰＺＴを振動
可能に収容する収容室１２０と、流路ユニット１１８を
支持する開口１２１とが構成され、圧電振動子ＰＺＴの
先端を開口１２１から露出させた状態で圧電振動子ＰＺ
Ｔを固定基板１２２で固定している。また、基台１１９
は、振動板１１６のアイランド部１１６ａを圧電振動子
ＰＺＴに当接させた状態で、流路ユニット１１８を開口
１２１に固定して記録ヘッド１６を纏めている。

【００１７】このような構成により、圧電振動子ＰＺＴ
が収縮して圧力発生室１１３が膨張すると、共通のイン
ク室１１５のインクがインク供給口１１４を経由して圧
力発生室１１３に流れ込む。所定時間の経過後に圧電振
動子ＰＺＴが伸長して圧力発生室１１３が収縮すると、
圧力発生室１１３のインクが圧縮されてノズル開口１１
１からインク滴が吐出する。

【００１８】（制御系および駆動系の構成）図３を参照
して、インクジェット記録装置に構成されている制御系
および駆動系の構成を説明する。

【００１９】図３において、インクジェット記録装置１
０に構成されている制御手段６０は、ホストからの印刷
指令信号や印刷データを受けて、駆動電圧発生回路３１
およびヘッド選択回路６２を備える記録ヘッド駆動回路
３０を制御するとともに、キャリッジ駆動回路３３など
も制御して印刷動作を実行させる。また、制御手段６０
はタイマ手段３４の計時データにより、フラッシングを
行わせたり、記録ヘッド１６のクリーニングを行わせ
る。

【００２０】記録ヘッド駆動回路３０において、駆動電
圧発生回路３１は、ノズル開口１１１からインク滴を吐
出させるのに必要な電圧値の台形波を発生させるように
構成されている。また、ヘッド選択回路６２は、トラン
ジスタＴのオン・オフを制御することにより、印刷デー
タに対応する圧電振動子ＰＺＴに駆動電圧発生回路３１
の駆動電圧を選択的に印加する。タイマ手段３４には、
印刷タイマ３５、休止タイマ３６および電源オフタイマ
３８が構成されている。印刷タイマ３５は、印刷動作の
継続時間を計時するタイマであり、印刷開始より起動し
てフラッシング動作によりリセットされる。休止タイマ
３６は、主電源ＳＰのオフ後も計時可能なように、後述
する二次電源によりバックアップを受けていて、印刷動
作が停止して記録ヘッド１６がキャッピング装置１８に
より封止された時点で計時を開始し、印刷が開始された
時点でリセットされる。電源オフタイマ３８は、電源投
入検出手段３９により、電源スイッチＳＷのオフが検出
された時点から計時をスタートし、記録ヘッド１６をキ
ャッピング装置１８により封止するのに要する時間の経
過後に出力してリレー４０を消勢して装置への主電源Ｓ
Ｐの供給を遮断する。

【００２１】（駆動回路および駆動パルスの説明）図４
（Ａ）、（Ｂ）を参照して、記録ヘッド駆動回路３０の
一例、およびそこで形成される駆動パルスを説明する。

【００２２】図４（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ記録ヘッ
ド駆動回路３０の駆動電圧発生回路などの回路図、およ
びそこで形成される駆動パルスの波形図である。

【００２３】図４（Ａ）に示すように、記録ヘッド駆動
回路３０の駆動電圧発生回路３１では、外部装置からの
タイミング信号４９を一定幅のパルス信号に変換するワ
ンショットマルチバイブレータ５０が構成され、このワ
ンショットマルチバイブレータ５０は、タイミング信号
４９に同期して出力端子から正信号および負信号を出力
する。この一方の端子には、抵抗を介してＮＰＮ型トラ
ンジスタ５１のベースが接続され、これには抵抗を介し
てＰＮＰ型トランジスタ５２が接続されているので、タ
イミング信号が入力された時点で、第１の電源ＶＭから
キャパシタ５３に対してその端子電圧が第１の電源ＶＭ
の電圧Ｖｃに概ね到達するまで一定電流での充電が行わ
れる。ここで、第１の電源ＶＭは主電源ＳＰ（図３参
照）から生成された電源である。このときの充電電流
は、トランジスタ５４のベース−エミッタ間電圧、およ
び抵抗５６の抵抗値で規定されるので、それによりキャ
パシタ５３の立ち上がり勾配が規定される。

【００２４】また、ワンショットマルチバイブレータ５
０の他方の端子にはＮＰＮ型トランジスタ５８が接続さ
れており、タイミング信号が切り換わった時点で、ＰＮ
Ｐ型トランジスタ５２がオフになる代わりに、ＮＰＮ型
トランジスタ５８がオンになる。その結果、キャパシタ
５３に充電されていた電荷は、その端子電圧が略０ボル
トになるまで一定電流で放電される。このときの放電電
流は、トランジスタ５５のベース−エミッタ間電圧、お
よび抵抗５７の抵抗値で規定されるので、それによりキ
ャパシタ５３の立ち下がり勾配が規定される。従って、
キャパシタ５３の端子電圧（駆動パルスＶｉｎ）は、図
４（Ｂ）に示すように、一定の勾配で上昇する領域ＶＡ
と、一定値を保持する飽和領域ＶＢと、一定の勾配で効
果する領域ＶＣとを備えた台形波状の波形となる。

【００２５】その結果、キャパシタ５３の端子電圧は台
形波状の駆動パルスＶｉｎとして、駆動電圧発生回路３
１の電流増幅回路に構成されているＮＰＮ型のトランジ
スタＱ１およびＰＮＰ型のトランジスタＱ２のベースに
出力され、この電流増幅回路おいて電流増幅されて、ヘ
ッド選択回路６２により指定された圧電振動子ＰＺＴに
トランジスタＱ１、Ｑ２の接続点Ｐ０を経由して出力さ
れる。この間、一方のトランジスタＱ１を介して圧電振
動子ＰＺＴの充電が行われ、他方のトランジスタＱ２を
介して圧電振動子ＰＺＴからの放電が行われる。

【００２６】このように生成した台形波状の駆動パルス
Ｖｉｎにおいて、時間ｔ₁ においてその電圧値が最低電
位から最大電位まで一定の勾配で上昇した後、時間ｔ₂
においてこの最大電位を所定時間だけ維持する。次に、
時間ｔ₃ において駆動パルスは最低電位まで一定の勾配
で下降し、この最低電位を時間ｔ₄ において維持する。
従って、図２に示す記録ヘッド１０において、駆動パル
スＶｉｎの電圧値が最低電位から最大電位まで上昇する
と圧電振動子ＰＺＴが圧力発生室１１３の容積を膨張さ
せて圧力発生室１１３に負圧が生じ（立ち上がり時間ｔ
₁ ）、この状態が維持されている間に圧力発生室１１３
にインクが流入し（ホールド時間ｔ₂ ）、しかる後に、
電圧値が最低電位まで下降すると、圧電振動子ＰＺＴが
圧力発生室１１３の容積を収縮する方向に形状復帰して
圧力発生室１１３に正圧が発生すると、ノズル開口１１
１からインク滴が吐出される（立ち下がり時間ｔ₃ ）。

【００２７】ここで、駆動パルスＶｉｎは、立ち上がり
を開始してから最高電圧に達するまでの時間ｔ₁ が４μ
秒、この最高電圧を保持する時間ｔ₂ が１μ秒、立ち下
がりを開始してから最低電圧に達するまでの時間ｔ₃ が
２μ秒に設定され、いずれも時間も、図８を参照して説
明した駆動パルスＶｉｎに比較して１／２の時間に設定
されている。また、立ち下がりを開始してから最低電圧
に達するまでの立ち下がり時間ｔ₃ については２μ秒で
あり、圧電振動子ＰＺＴの固有振動周期Ｔ_a よりも短い
時間に設定されている。さらに、駆動パルスＶｉｎの波
高値Ｖ_c は１４．２Ｖであり、図８を参照して説明した
駆動パルスＶｉｎに比較して１／２の電圧値に設定され
ている。

【００２８】このような駆動パルスＶｉｎによってイン
ク滴を吐出した後は、図５に示すように、インクのメニ
スカスは、圧力発生室１１３の固有振動周期Ｔ_c をもっ
て振動を行うので、１記録周期としては、インクのメニ
スカスが戻ってくるまでの十分な周期Ｔ_m を確保してい
る。

【００２９】また、本形態では、図４（Ｂ）に示すよう
に、時間ｔ₄ において最低電位を維持した後、時間ｔ₅
には、駆動パルスＶｉｎよりも波高値およびパルス幅の
小さい制振パルスＶａが出力されるようになっている。
この制振パルスＶａは、図５に示すように、インク滴を
吐出した後に生じるインクのメニスカスの振動を打ち消
すタイミングにおいて、メニスカスの振動を打ち消す方
向に圧電振動子ＰＺＴを駆動する。

【００３０】このように生成した駆動パルスＶｉｎにお
いて、駆動パルスＶｉｎが立ち上がって圧力発生室１１
３を膨張させた後、駆動パルスＶｉｎが立ち下がって圧
力発生室１１３を収縮させる際の立ち下がり時間Ｔ
₃ を、圧電振動子ＰＺＴの固有振動周期Ｔ_a より短くな
るほど短縮すれば、以下に説明するように、駆動パルス
Ｖｉｎの波高値Ｖ_c を小さくしても、インク滴の飛行速
度およびインク滴の重量は変化しない。

【００３１】まず、インク滴が吐出される際のインク体
積速度をＱ（ｍ³ ／ｓ）とし、ノズル開口の面積をＳ
（ｍ² ）とすると、インク滴の飛行速度Ｖ_m は下式で表
される。

【００３２】

【数１】

【００３３】また、インク滴の重量をＩ_W とすると、イ
ンク滴の重量Ｉ_W とインク体積速度Ｑとは、式（２）で
表される関係がある。

【００３４】

【数２】

【００３５】ここで、圧電振動子ＰＺＴにおける変位量
δ（ｍ）は、駆動パルスの電位をＶ（Ｖｏｌｔ）とし、
時間をｔとすると、下式で表される。

【００３６】

【数３】

【００３７】ここで、圧電振動子ＰＺＴにおける変位量
δと圧力発生室の容積変化量ΔＶｏｌ（ｍ³ ）は、下式
の関係がある。

【００３８】

【数４】

【００３９】従って、下式が求められる。

【００４０】

【数５】

【００４１】それ故、式（５）によれば、Ｖが１／２に
なれば、インク体積速度Ｑが１／２になるので、インク
滴の飛行速度Ｖ_m およびインク滴の重量Ｉ_W も１／２に
なる。但し、インク体積速度Ｑと時間ｔとの間には式
（５）で示す関係があることに着目して、本形態では駆
動パルスＶｉｎの波高値Ｖ_c を２分の１にまで低電圧化
してその低消費電力化を図る一方で、立ち下がり時間ｔ
₃ も２分の１に圧縮するので、インク体積速度Ｑが低下
しない。それ故、インク滴の飛行速度Ｖ_m およびインク
滴の重量Ｉ_W のいずれもが変化しない。

【００４２】そこで、本形態では、立ち下がり時間ｔ₃
を圧電振動子ＰＺＴの固有振動周期Ｔ_a よりも短くなる
ほど短縮するとともに、立ち下がり時間ｔ3 を短縮した
分、駆動パルスＶｉｎの波高値Ｖ_c を低下させる。従っ
て、インク滴の飛行速度Ｖ_mおよびインク滴の重量Ｉ_W
のいずれを変化させずに低消費電力化を図ることができ
る。

【００４３】また、本形態では、駆動パルスＶｉｎが立
ち下がりを終了した後、インクのメニスカスの振動を抑
えるための制振パルスＶａを圧電振動子ＰＺＴに印加し
ている。従って、立ち下がり時間ｔ₃ を圧電振動子ＰＺ
Ｔの固有振動周期Ｔ_a よりも短くなるほど短縮したとし
ても、圧電振動子ＰＺＴに対する制振パルスＶａの印加
によって、インクのメニスカスの振動が抑えられる。そ
れ故、本形態では、立ち下がり時間ｔ₃ を圧電振動子Ｐ
ＺＴの固有振動周期Ｔ_a よりも短くしても、圧電振動子
ＰＺＴの固有振動によってインク滴が誤って吐出される
ことがない。それ故、高い表示品位を維持しながら、低
消費電力化を図ることができる。

【００４４】また、制振パルスＶａを印加するタイミン
グについては、図８を参照して説明した従来の駆動パル
スＶｉｎの周期が１４秒であり、本形態の駆動パルスＶ
ｉｎの周期が７秒であるので、インク滴を吐出した後、
７秒以内に制振パルスＶａを印加するのであれば、駆動
パルスＶｉｎの周期が従来に比較して長くなることはな
い。

【００４５】図６を参照して、制振パルスＶａを印加し
たときの効果を説明する。図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞ
れ、制振パルスＶａを印加しないときの駆動パルスＶｉ
ｎの波形とインクのメニスカスの変位を示す説明図、図
６（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ、制振パルスＶａを印加し
たときの駆動パルスＶｉｎの波形とインクのメニスカス
の変位を示す説明図である。

【００４６】図６（Ａ）に示す駆動パルスＶｉｎにおい
ては、制振パルスが含まれていない。従って、図６
（Ｂ）に示すように、駆動パルスＶｉｎの印加が開始さ
れてからインクのメニスカスの変位が０に戻るまでに、
ここに示す例では約８０μ秒を要している。従って、こ
の例でいえば、駆動周期は、短くても、約８０μ秒と長
くなってしまう。

【００４７】これに対して、図６（Ｃ）に示す駆動パル
スＶｉｎにおいては、図６（Ｄ）に示すように、インク
滴を吐出した後、インクのメニスカスがノズル開口内に
引き込まれ、続いてインクのメニスカスがノズル開口の
外に向けて変位しようする直前に台形波状の制振パルス
Ｖａを印加する。すなわち、ここに示す制振パルスＶａ
においては、インク滴を吐出した後、インクのメニスカ
スがノズル開口内に最も引き込まれた状態となる直前
（時間ｔ₂₁）から４μ秒の間、電位が一定の勾配で上昇
し、その後、時間ｔ₂₂から時間ｔ₂₃までの４μ秒の間、
この電位を維持する。しかる後に、時間ｔ₂₃から時間ｔ
₂₄までの８μ秒の間に電位が一定の勾配で下降し、それ
以降、次の駆動が開始されるまでの間、この電位を維持
する。従って、インクのメニスカスの振動は制振パルス
Ｖａによる圧電振動子ＰＺＴの駆動によって打ち消され
るので、インク滴を吐出した後、約５０μ秒が経過する
うちにインクのメニスカスの変位が０に戻る。それ故、
この例でいえば、駆動周期を約５０μ秒にまで短縮でき
る。

【００４８】（低消費電力化の計算例）このようにして
波高値Ｖ_c を２分の１にまで低電圧化したときの消費電
力の変化を計算で求めた例を、図７を参照して説明す
る。

【００４９】ここに示す計算例のうち、駆動パルスＶｉ
ｎの波高値Ｖ_c が最高で２８．４Ｖの場合が比較例であ
り、本形態では駆動パルスＶｉｎの波高値Ｖ_c を最高で
１４．２Ｖに設定してものとして計算してある。ここ
で、記録ヘッドに蓄えられる電荷をｑとしたとき、駆動
電流Ｉ_c は、下式より求まるが、この式において、Ｃは
圧電振動子の容量であり、駆動パルスＶｉｎの波高値Ｖ
_c が最高値である２８．４Ｖを印加したときの容量値は
３．７ｎＦである。

【００５０】

【数６】

【００５１】また、駆動周波数ｆは、駆動パルスＶｉｎ
の周期から求めた３２．４ｋＨｚに対してインク滴の吐
出のための時間を考慮して７０％のデューティを乗じる
とともに、他の機構部分の動作時間を考慮してさらに６
８．６％のデューティを乗じて得た１５．５ｋＨｚとし
て計算してある。また、負電源の電圧値を０Ｖとし、正
電源の電圧値を４２Ｖにしてある。また、ここに示す駆
動パルスＶｉｎは、最低電圧から一定勾配で上昇して中
間電圧に達した後、この中間電圧に保持され、次に、一
定勾配で上昇して最高電圧に達した後、この最高電圧に
保持され、しかる後に、一定勾配で下降して最低電圧に
達する波形を有している。ここで、中間電圧は、比較例
の場合には駆動電圧Ｖ_c ＝２８．４Ｖの２０％に相当す
る５．６８Ｖであり、実施例の場合には駆動電圧Ｖ_c ＝
１４．２Ｖの２０％に相当する２．８４Ｖである。

【００５２】このように条件設定したとき、比較例にお
ける充電時の消費電力Ｐ_z は、図４に示すＮＰＮ型のト
ランジスタＱ１での消費電力として、以下の消費電力Ｐ
１、Ｐ２の和で求まる。

【００５３】 最低電圧から中間電圧に上昇するときの消費電力Ｐ１ Ｐ１＝（Ｖ_h −Ｖ_cesat −５．６８／２） ×（Ｃ×ノズル数１９２×５．６８／上昇時間Ｔ１）×Ｔ１×ｆ ＝３７．７６×３．７ｎＦ×１９２×５．６８×１５．５×１０³ ＝２．３６２Ｗ 中間電圧から最高電圧に上昇するときの消費電力Ｐ１ Ｐ２＝（Ｖ_h −Ｖ_cesat −５．６８−（２８．４−５．６８）／２） ×（Ｃ×ノズル数１９２×（２８．４−５．６８）／上昇時間Ｔ２） ×Ｔ２×ｆ ＝２３．５６×３．７ｎＦ×１９２×２２．７２×１５．５×１０³ ＝５．８９４Ｗ 充電時の消費電力Ｐ_z Ｐ_z ＝Ｐ１＋Ｐ２ ＝８．２５６ 一方、比較例における放電時の消費電力Ｐ_h は、図４に
示すＰＮＰ型のトランジスタＱ２での消費電力として、
以下のようにして求まる。

【００５４】 Ｐ_h ＝（２８．４／２＋Ｖ_cesat ） ×（Ｃ×ノズル数１９２×２８．４／上昇時間Ｔ３）×Ｔ３×ｆ ＝１５．６×３．７ｎＦ×１９２×２８．４×１５．５×１０³ ＝４．８７８Ｗ よって、比較例における充電時および放電時のトータル
消費電力Ｐ_BKは、以下のようにして求まる。

【００５５】 Ｐ_BK ＝ Ｐ_z ＋Ｐ_h ＝ １３．１３Ｗ これに対して、駆動パルスＶｉｎの波高値および立ち下
がり時間ｔ₃ をそれぞれ１／２に設定した実施例におけ
る充電時の消費電力Ｐ_z 、および放電時の消費電力Ｐ_h
は以下のようにして求まる。

【００５６】 最低電圧から中間電圧に上昇するときの消費電力Ｐ１ Ｐ１＝（Ｖ_h −Ｖ_cesat −２．８４／２） ×（Ｃ×ノズル数１９２×２．８４／上昇時間Ｔ１）×Ｔ１×ｆ ＝３９．１８×３．７ｎＦ×１９２×２．８４×１５．５×１０³ ＝１．２２５Ｗ 中間電圧から最高電圧に上昇するときの消費電力Ｐ１ Ｐ２＝（Ｖ_h −Ｖ_cesat −２．８４−（１４．２−２．８４）／２） ×（Ｃ×ノズル数１９２×（１４．２−２．８４）／上昇時間Ｔ２） ×Ｔ２×ｆ ＝３２．０８×３．７ｎＦ×１９２×１１．３６×１５．５×１０³ ＝４．０１３Ｗ 充電時の消費電力Ｐ_z Ｐ_z ＝Ｐ１＋Ｐ２ ＝５．２３８ 一方、比較例における放電時の消費電力Ｐ_h は、以下の
ようにして求まる。ここに示す下降期間Ｔ３は、本発明
における立ち下がり時間ｔ₃ に相当する。

【００５７】 Ｐ_h ＝（１４．２／２＋Ｖ_cesat ） ×（Ｃ×ノズル数１９２×１４．２／下降時間Ｔ３）×Ｔ３×ｆ ＝８．５×３．７ｎＦ×１９２×１４．２×１５．５×１０^３ ＝１．３２９Ｗ 従って、比較例における充電時および放電時のトータル
消費電力Ｐ_ＢＫは、以下のようにして求まる。

【００５８】 Ｐ_BK ＝ Ｐ_z ＋Ｐ_h ＝ ６．５６７Ｗ よって、実施例での消費電力は、比較例での消費電力か
らみて５０％に相当する低消費電力化を達成できる。

【００５９】（その他の形態）なお、上記形態では、イ
ンク体積速度Ｑと時間ｔとの間には式（５）で示す関係
があることに着目してインク滴の飛行速度Ｖ_m およびイ
ンク滴の重量Ｉ_W のいずれをも変化させずに低消費電力
化を図るという観点から、駆動パルスＶｉｎの波高値Ｖ
_c を従来の２分の１にまで低電圧化する一方で、立ち下
がり時間ｔ₃ を従来の１／２の時間（圧電振動子ＰＺＴ
の固有振動周期Ｔ_a の１／２に相当する時間）に設定し
たが、駆動パルスＶｉｎの波高値Ｖ_c を従来のｎ分の１
にまで低電圧化する場合には、立ち下がり時間ｔ₃ を従
来の１／ｎ（ｎは、ｎ＞１を満たす任意の値）の時間
（たとえば、圧電振動子ＰＺＴの固有振動周期Ｔ_a の１
／ｎに相当する時間）に設定すればよい。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を適用した
インクジェット記録装置に駆動方法では、立ち下がり時
間を圧力発生素子の固有振動周期よりも短くなるほど短
縮するとともに、立ち下がり時間を短縮した分、駆動パ
ルスの波高値を低下させている。従って、インク滴の飛
行速度およびインク滴の重量のいずれを変化させずに低
消費電力化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット記録装置の要部を示す斜視図で
ある。

【図２】図１に示すインクジェット記録装置に用いた記
録ヘッドの構成を示す断面図である。

【図３】図１に示すインクジェット記録装置に構成され
ている制御系および駆動系のブロック図である。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図１に示すインク
ジェット記録装置に構成されている記録ヘッド駆動回路
の駆動電圧発生回路などの回路図、およびそこで形成さ
れる駆動パルスの波形図である。

【図５】本発明を適用したインクジェット記録装置の駆
動方法における駆動パルスと、圧電振動子の固有振動周
期およびインクのメニスカスの動きとの関係を示す説明
図である。

【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、制振パルスを印加
しないときの駆動パルスの波形、およびインクのメニス
カスの変位を示す説明図、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ、
制振パルスを印加したときの駆動パルスの波形、および
インクのメニスカスの変位を示す説明図である。

【図７】インクジェット記録装置の駆動方法において本
発明を適用することにより、低消費電力化を図ることが
できることを計算で求めた際の駆動パルスの波形を示す
説明図である。

【図８】従来のインクジェット記録装置の駆動方法にお
ける駆動パルスと、圧電振動子の固有振動周期およびイ
ンクのメニスカスの動きとの関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ インクジェット記録装置 ３０ 記録ヘッド駆動回路 １１３ 圧力発生室 ＰＺＴ 圧電振動子（圧力発生素子） Ｑ１、Ｑ２ トランジスタ ＳＰ 主電源 Ｖａ 制振パルス Ｖｃ 駆動パルスの波高値 Ｖｉｎ 駆動パルス ｔ₃ 駆動パルスの立ち下がり時間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力発生素子に駆動パルスを印加して、
   ノズル開口に連通する圧力発生室を膨張させた後、収縮
   させることにより前記ノズル開口からインク滴を吐出さ
   せるインクジェット記録装置の駆動方法において、 前記駆動パルスが立ち上がって前記圧力発生室を膨張さ
   せた後、前記駆動パルスが立ち下がって前記圧力発生室
   を収縮させる際の立ち下がり時間が、前記圧力発生素子
   の固有振動周期よりも短いことを特徴とするインクジェ
   ット記録装置の駆動方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記駆動パルスが前
   記立ち下がりを終了した後、インクのメニスカスの振動
   を抑えるための制振パルスを前記圧力発生素子に印加す
   ることを特徴とするインクジェット記録装置の駆動方
   法。