JP2000203020A - インクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置および方法 - Google Patents
インクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置および方法Info
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- B41J2/145—Arrangement thereof
- B41J2/15—Arrangement thereof for serial printing
Abstract
(57)【要約】
【課題】 画像データ或いは、キャリア位置に起因しヘ
ッド走査中に吐出休止期間が存在する場合、インクの揺
動性により発生する吐出休止後のインク滴吐出特性劣化
を改善する。 【解決手段】 吐出休止期間が存在した場合、吐出休止
後から再びインク滴の吐出動作が行われる直前に、吐出
波形とは異なる吐出予備波形を個々のノズルに印加する
手段を備える。印加される吐出予備波形は吐出波形の電
圧よりも大きく、かつ電圧勾配が小さい波形であり、ま
た、吐出休止時間長により電圧が異なる。
ッド走査中に吐出休止期間が存在する場合、インクの揺
動性により発生する吐出休止後のインク滴吐出特性劣化
を改善する。 【解決手段】 吐出休止期間が存在した場合、吐出休止
後から再びインク滴の吐出動作が行われる直前に、吐出
波形とは異なる吐出予備波形を個々のノズルに印加する
手段を備える。印加される吐出予備波形は吐出波形の電
圧よりも大きく、かつ電圧勾配が小さい波形であり、ま
た、吐出休止時間長により電圧が異なる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、オンデマンドイン
クジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置および方法に
関し、特に、画像データをもとにノズル孔から吐出され
るインク滴を安定に吐出させ、高品質な印刷を可能とす
るインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置および
方法に関する。
クジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置および方法に
関し、特に、画像データをもとにノズル孔から吐出され
るインク滴を安定に吐出させ、高品質な印刷を可能とす
るインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置および
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のインクジェット式プリンタは、イ
ンク滴の吐出方法で分類した場合、常にインク滴を連続
噴射し、画像形成に必要なインク滴のみを被印刷媒体に
着弾させるコンティニュアス方式を採用するものと、画
像形成に必要なインク滴のみを選択的に吐出させるオン
デマンド方式を採用するものとが知られている。
ンク滴の吐出方法で分類した場合、常にインク滴を連続
噴射し、画像形成に必要なインク滴のみを被印刷媒体に
着弾させるコンティニュアス方式を採用するものと、画
像形成に必要なインク滴のみを選択的に吐出させるオン
デマンド方式を採用するものとが知られている。
【０００３】オンデマンドインクジェット式プリンタ用
ヘッドは、画像データに基づいて微小なインク滴の吐出
動作制御を有するノズル孔を含む機構を少なくとも１つ
有している。オンデマンド方式におけるインク滴の吐出
方法として、個々のノズル孔毎に配設されたインクチャ
ンバ内に配設された個々のノズル孔毎の圧力発生手段を
用いて音響波を発生させることによりノズル孔からイン
ク滴を被印刷媒体に向かって吐出させている。
ヘッドは、画像データに基づいて微小なインク滴の吐出
動作制御を有するノズル孔を含む機構を少なくとも１つ
有している。オンデマンド方式におけるインク滴の吐出
方法として、個々のノズル孔毎に配設されたインクチャ
ンバ内に配設された個々のノズル孔毎の圧力発生手段を
用いて音響波を発生させることによりノズル孔からイン
ク滴を被印刷媒体に向かって吐出させている。
【０００４】この圧力発生手段を用いたインク滴の吐出
方法として、インクチャンバ壁における少なくとも一部
を電気機械変換体により変形させることにより音響波を
発生させ、その音響エネルギーでインク滴を吐出させる
方法がある。または、個々のノズル孔毎に配設されたイ
ンクチャンバ内に電気熱変換体を配設し、その電気熱変
換体によりインク滴を加熱気化させる発泡現象によって
音響波を発生させ、その音響エネルギーでインク滴を吐
出させる方法等がある。
方法として、インクチャンバ壁における少なくとも一部
を電気機械変換体により変形させることにより音響波を
発生させ、その音響エネルギーでインク滴を吐出させる
方法がある。または、個々のノズル孔毎に配設されたイ
ンクチャンバ内に電気熱変換体を配設し、その電気熱変
換体によりインク滴を加熱気化させる発泡現象によって
音響波を発生させ、その音響エネルギーでインク滴を吐
出させる方法等がある。
【０００５】このようなインク滴吐出方法を採用したプ
リンタ装置は、インク滴を吐出するノズル孔を多数配設
したプリントヘッドユニットをインクカートリッジとと
もにキャリアに搭載し、モータの動力により被印刷媒体
上を（非接触）走査させている。そしてこのとき、画像
データに基づいたタイミングでノズル孔よりインク滴を
吐出し、被印刷媒体上にインク滴を付着させ、この付着
させたインクドットにより被印刷媒体上に画像を形成さ
せている。
リンタ装置は、インク滴を吐出するノズル孔を多数配設
したプリントヘッドユニットをインクカートリッジとと
もにキャリアに搭載し、モータの動力により被印刷媒体
上を（非接触）走査させている。そしてこのとき、画像
データに基づいたタイミングでノズル孔よりインク滴を
吐出し、被印刷媒体上にインク滴を付着させ、この付着
させたインクドットにより被印刷媒体上に画像を形成さ
せている。
【０００６】そこで、印刷の高速化を実現しようとした
場合、プリントヘッドのハード面におけるノズル孔の多
数配設化や、単ノズル孔当たりのインク滴吐出周波数
（印字周波数）の高速化をインクカートリッジからノズ
ル孔先端部に至るまでの総インク流路形状の最適設計に
より、この印刷の高速化を実現している。
場合、プリントヘッドのハード面におけるノズル孔の多
数配設化や、単ノズル孔当たりのインク滴吐出周波数
（印字周波数）の高速化をインクカートリッジからノズ
ル孔先端部に至るまでの総インク流路形状の最適設計に
より、この印刷の高速化を実現している。
【０００７】ところで、インクジェット式プリンタに用
いられるインクは水性インクと非水性インクとの大きく
二つに分けられる。水性インクと非水性インクとの長所
をそれぞれ比較した場合、水性インクの長所として、
（１）物性の設計範囲が広くインク滴吐出特性の安定性
が高い、（２）主媒体が水であるため揮発による物性変
化が小さい、（３）安全性、安定性に優れ、取り扱いが
容易である、（４）紙面上のドット発色性に優れる、等
の長所が挙げられる。
いられるインクは水性インクと非水性インクとの大きく
二つに分けられる。水性インクと非水性インクとの長所
をそれぞれ比較した場合、水性インクの長所として、
（１）物性の設計範囲が広くインク滴吐出特性の安定性
が高い、（２）主媒体が水であるため揮発による物性変
化が小さい、（３）安全性、安定性に優れ、取り扱いが
容易である、（４）紙面上のドット発色性に優れる、等
の長所が挙げられる。
【０００８】それに対し、非水系インクの長所として
は、（１）被印刷媒体を広範囲に設定できる、（２）被
印刷媒体上でのインク定着性に優れ、かつにじみが少な
い、（３）印刷物の耐水性に優れる、等の長所が挙げら
れる。
は、（１）被印刷媒体を広範囲に設定できる、（２）被
印刷媒体上でのインク定着性に優れ、かつにじみが少な
い、（３）印刷物の耐水性に優れる、等の長所が挙げら
れる。
【０００９】現在、パーソナル向けなどの一般的には、
印刷物の品質、そしてプリントヘッドの信頼性の面か
ら、水系インクが主流となっている。
印刷物の品質、そしてプリントヘッドの信頼性の面か
ら、水系インクが主流となっている。
【００１０】水性インク成分としては染料あるいは顔料
等の着色剤、その他にインク物性調整溶剤として、界面
活性剤、ｐｈ調整剤、高沸点剤やその他多種にわたる溶
剤が混合しており、溶剤はインク物性値とプリントヘッ
ド構造設計の両面から多種溶剤同士それぞれの相乗効果
を考慮した添加比で決定されている。
等の着色剤、その他にインク物性調整溶剤として、界面
活性剤、ｐｈ調整剤、高沸点剤やその他多種にわたる溶
剤が混合しており、溶剤はインク物性値とプリントヘッ
ド構造設計の両面から多種溶剤同士それぞれの相乗効果
を考慮した添加比で決定されている。
【００１１】また、染料は色種により主媒体への溶解性
の差異は避けられず、色種によっては、特殊可溶化剤な
どの溶剤を必要とする。従って、インク色種によって添
加溶剤の種類、量が異なり、インク物性および安定性が
色種によって異なることは避けられない。また、より鮮
明な印刷物を得るには被印刷媒体上での印刷濃度を高く
するため、着色剤の含有比の増加などが実施されてい
る。
の差異は避けられず、色種によっては、特殊可溶化剤な
どの溶剤を必要とする。従って、インク色種によって添
加溶剤の種類、量が異なり、インク物性および安定性が
色種によって異なることは避けられない。また、より鮮
明な印刷物を得るには被印刷媒体上での印刷濃度を高く
するため、着色剤の含有比の増加などが実施されてい
る。
【００１２】このようなインクジェット式プリンタに用
いられるインクにおいては、インクの表面張力とインク
カートリッジから発生される負圧により、ノズル孔内で
メニスカスと呼ばれる曲面形状で大気の界面を持つ。ゆ
えに、メニスカス近郊部でインク中の揮発成分の蒸発が
起こり、メニスカス近郊部で局部的にインク諸物性が変
化（特に粘度の上昇）する。
いられるインクにおいては、インクの表面張力とインク
カートリッジから発生される負圧により、ノズル孔内で
メニスカスと呼ばれる曲面形状で大気の界面を持つ。ゆ
えに、メニスカス近郊部でインク中の揮発成分の蒸発が
起こり、メニスカス近郊部で局部的にインク諸物性が変
化（特に粘度の上昇）する。
【００１３】上記のメニスカス近郊部におけるインク諸
物性の変化によって、以下のような問題点が発生する。
インク滴吐出休止状態が長期に渡った後にインク滴を再
び吐出させようとした場合、インク滴の吐出状態は不良
状態となり易く、特には、インク滴量の変化、インク滴
速度の低下、そして飛翔方向安定性の悪化などが発生
し、その結果、印刷画品質の低下を招く。さらに状態の
悪化が進むと、ノズル孔が詰まり、インク滴が吐出しな
い現象にまで到り、印刷画品質に致命的な欠陥を招くこ
ともあり得る。
物性の変化によって、以下のような問題点が発生する。
インク滴吐出休止状態が長期に渡った後にインク滴を再
び吐出させようとした場合、インク滴の吐出状態は不良
状態となり易く、特には、インク滴量の変化、インク滴
速度の低下、そして飛翔方向安定性の悪化などが発生
し、その結果、印刷画品質の低下を招く。さらに状態の
悪化が進むと、ノズル孔が詰まり、インク滴が吐出しな
い現象にまで到り、印刷画品質に致命的な欠陥を招くこ
ともあり得る。
【００１４】このようなノズル孔部のインク諸物性変化
（特にインク揮発成分の蒸発による固化）を回復、回避
する手段として、多くのプリントヘッドメンテナンス方
法が提案されている。ここで、インク諸物性変化による
インクの固化を防止する従来技術について具体的に説明
する。
（特にインク揮発成分の蒸発による固化）を回復、回避
する手段として、多くのプリントヘッドメンテナンス方
法が提案されている。ここで、インク諸物性変化による
インクの固化を防止する従来技術について具体的に説明
する。
【００１５】従来技術の第１例として、特開昭５７−６
１５７６号公報に、ピエゾ素子を駆動することにより飛
翔液滴を形成して記録を行うインクジェット記録方法に
おいて、印字休止時に飛翔液滴の形成に必要な閾値電圧
以下でピエゾ素子を駆動させるインクジェット記録方法
が開示されている。
１５７６号公報に、ピエゾ素子を駆動することにより飛
翔液滴を形成して記録を行うインクジェット記録方法に
おいて、印字休止時に飛翔液滴の形成に必要な閾値電圧
以下でピエゾ素子を駆動させるインクジェット記録方法
が開示されている。
【００１６】この従来技術の第１例は、インク滴吐出時
に使用される電気機械変換体（圧電素子）をインク滴が
吐出しない程度の電圧で駆動させてメニスカスに微振動
を与え、インクの固化を防止している。
に使用される電気機械変換体（圧電素子）をインク滴が
吐出しない程度の電圧で駆動させてメニスカスに微振動
を与え、インクの固化を防止している。
【００１７】また、従来技術の第２例として、記録プリ
ントヘッドから被記録材へインクを吐出させて記録を行
うインクジェット記録装置において、非記録状態が所定
時間経過した後、次の記録の初期の吐出エネルギーを通
常時よりも増大させるエネルギー増加手段を有する構成
を採用するインクジェット記録装置が開示されている。
ントヘッドから被記録材へインクを吐出させて記録を行
うインクジェット記録装置において、非記録状態が所定
時間経過した後、次の記録の初期の吐出エネルギーを通
常時よりも増大させるエネルギー増加手段を有する構成
を採用するインクジェット記録装置が開示されている。
【００１８】この従来技術の第２例は、吐出休止後に吐
出されるインク滴の特性（速度、量など）を連続吐出時
に近づける方法として、吐出休止状態が所定時間以上続
いた場合、吐出休止後のインク滴吐出には連続吐出時よ
りも大きな吐出エネルギーを印加している。
出されるインク滴の特性（速度、量など）を連続吐出時
に近づける方法として、吐出休止状態が所定時間以上続
いた場合、吐出休止後のインク滴吐出には連続吐出時よ
りも大きな吐出エネルギーを印加している。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
従来技術における第１の問題点として挙げられるものが
ある。ノズル開孔径よりも大きな球径のインク滴を吐出
させる場合には、インク滴吐出特性に十分なマージンを
持たせることができるため、従来技術を用いての安定吐
出は可能であった。しかし、メニスカス位置制御や音響
波制御を用いて、より微小なインク滴を吐出させようと
した場合、均一かつ安定吐出を行うには困難であり、吐
出休止期間が一定時間存在すると、吐出休止後に吐出さ
れるインク滴吐出特性は速度低下、量減少、飛翔状態不
安定などの特性劣化を招き、被印刷媒体上でのインク滴
着弾位置のずれ、形成されるインクドット径の不均一、
不安定なサテライト滴により発生する飛散着弾などによ
る画像品質低下を招くといった問題点があった。
従来技術における第１の問題点として挙げられるものが
ある。ノズル開孔径よりも大きな球径のインク滴を吐出
させる場合には、インク滴吐出特性に十分なマージンを
持たせることができるため、従来技術を用いての安定吐
出は可能であった。しかし、メニスカス位置制御や音響
波制御を用いて、より微小なインク滴を吐出させようと
した場合、均一かつ安定吐出を行うには困難であり、吐
出休止期間が一定時間存在すると、吐出休止後に吐出さ
れるインク滴吐出特性は速度低下、量減少、飛翔状態不
安定などの特性劣化を招き、被印刷媒体上でのインク滴
着弾位置のずれ、形成されるインクドット径の不均一、
不安定なサテライト滴により発生する飛散着弾などによ
る画像品質低下を招くといった問題点があった。
【００２０】その理由は、微小なインク滴を吐出させる
場合、その手段としてメニスカス制御や音響制御などの
方法が用いられるが、特に微小インク滴吐出特性に対し
てはメニスカス位置およびメニスカス挙動による影響度
が非常に大きいからである。
場合、その手段としてメニスカス制御や音響制御などの
方法が用いられるが、特に微小インク滴吐出特性に対し
てはメニスカス位置およびメニスカス挙動による影響度
が非常に大きいからである。
【００２１】インクジェット式プリンタに用いられてい
るインクは、主媒体が水である水系インクの場合におい
ても、水系インクは微弱ではあるがチキソトピロ的挙動
である揺変性を有しており、走査中という短時間内にお
いても吐出休止時間が存在した場合、前記のメニスカス
位置制御段階において、インク流路系におけるインク流
動量の差によりチキソトピロ的挙動である揺変性は無視
できないレベルにあり、従来技術の回復動作ではこの点
を考慮していなかったため微小なインク滴を安定に吐出
させることは困難であったことがその理由である。
るインクは、主媒体が水である水系インクの場合におい
ても、水系インクは微弱ではあるがチキソトピロ的挙動
である揺変性を有しており、走査中という短時間内にお
いても吐出休止時間が存在した場合、前記のメニスカス
位置制御段階において、インク流路系におけるインク流
動量の差によりチキソトピロ的挙動である揺変性は無視
できないレベルにあり、従来技術の回復動作ではこの点
を考慮していなかったため微小なインク滴を安定に吐出
させることは困難であったことがその理由である。
【００２２】ここで前記のインク流路系におけるインク
流動量の差を誘因すると考えられる状態として、例え
ば、連続吐出状態では常にインク滴はノズル孔より吐出
され、ノズル孔部へは、インクプール内のインクが供給
孔、インクチャンバを介してノズル孔へ流入しているの
に対し、吐出休止期間ではインク流入が停止されるので
インクの流動は０になるといった二つの状態を想定する
ことができる。
流動量の差を誘因すると考えられる状態として、例え
ば、連続吐出状態では常にインク滴はノズル孔より吐出
され、ノズル孔部へは、インクプール内のインクが供給
孔、インクチャンバを介してノズル孔へ流入しているの
に対し、吐出休止期間ではインク流入が停止されるので
インクの流動は０になるといった二つの状態を想定する
ことができる。
【００２３】また、複数回にわたり走査を行う期間にお
いて、メニスカス付近部のインクは揮発成分の蒸発によ
り局部的に粘度の上昇が起こり、各制御時に印加される
エネルギーの損失によりメニスカス挙動、インク柱形成
に差が生じてしまうことがその理由である。
いて、メニスカス付近部のインクは揮発成分の蒸発によ
り局部的に粘度の上昇が起こり、各制御時に印加される
エネルギーの損失によりメニスカス挙動、インク柱形成
に差が生じてしまうことがその理由である。
【００２４】この複数回にわたる走査期間中における連
続吐出の場合では常にノズル孔よりインク滴の吐出（排
出）とインクリフィルにより、メニスカス近郊部のイン
クは、インクプールから供給孔、インクチャンバを介し
て常に新しいインクに置換されているのに対し、吐出休
止期間では新しいインクへの置換は行われない。従っ
て、メニスカス付近部のインクに局部的な粘度の上昇を
誘因してしまうといったことが考えられる。
続吐出の場合では常にノズル孔よりインク滴の吐出（排
出）とインクリフィルにより、メニスカス近郊部のイン
クは、インクプールから供給孔、インクチャンバを介し
て常に新しいインクに置換されているのに対し、吐出休
止期間では新しいインクへの置換は行われない。従っ
て、メニスカス付近部のインクに局部的な粘度の上昇を
誘因してしまうといったことが考えられる。
【００２５】さらには、階調印字を行う場合、吐出イン
ク滴量は更なる均一細分化された制御が要求されるため
である。
ク滴量は更なる均一細分化された制御が要求されるため
である。
【００２６】また、上記の従来技術の第２の問題点とし
て、メニスカス位置制御や音響波制御を用いて微小なイ
ンク滴を吐出させようとした場合、インク滴吐出動作に
おいて印加する電圧よりも低いレベルの電圧でメニスカ
スあるいはインクチャンバに振動を与えても不十分であ
り、吐出休止後に吐出されるインク滴の特性劣化を回避
することは困難である。さらには、インク滴吐出動作に
印加する電圧よりも低レベルな電圧において電圧勾配を
高め、インクチャンバ内体積の増減圧速度を上げたとし
ても効果は小さく、必要とされる精度でのインク滴吐出
特性を得ることができないといった問題点があった。
て、メニスカス位置制御や音響波制御を用いて微小なイ
ンク滴を吐出させようとした場合、インク滴吐出動作に
おいて印加する電圧よりも低いレベルの電圧でメニスカ
スあるいはインクチャンバに振動を与えても不十分であ
り、吐出休止後に吐出されるインク滴の特性劣化を回避
することは困難である。さらには、インク滴吐出動作に
印加する電圧よりも低レベルな電圧において電圧勾配を
高め、インクチャンバ内体積の増減圧速度を上げたとし
ても効果は小さく、必要とされる精度でのインク滴吐出
特性を得ることができないといった問題点があった。
【００２７】その理由は、メニスカス位置制御や音響波
制御によりノズル孔径よりも小さい球径のインク滴を吐
出する場合、このときのインク滴吐出動作に必要な電圧
素子変位量は極めて小さく、インク滴吐出電圧以下の電
圧レベルでは、連続吐出時のインク滴吐出特性と同特性
で飛翔させるのに圧電素子に十分なインク流動が発生す
る変位量を、吐出休止時からの再インク吐出においては
得ることができない。また、吐出休止状態からの回復に
は、瞬間的な音響波よりも大きなインク粒子の移動が伴
う動作を加えることがより効果的であるためである。
制御によりノズル孔径よりも小さい球径のインク滴を吐
出する場合、このときのインク滴吐出動作に必要な電圧
素子変位量は極めて小さく、インク滴吐出電圧以下の電
圧レベルでは、連続吐出時のインク滴吐出特性と同特性
で飛翔させるのに圧電素子に十分なインク流動が発生す
る変位量を、吐出休止時からの再インク吐出においては
得ることができない。また、吐出休止状態からの回復に
は、瞬間的な音響波よりも大きなインク粒子の移動が伴
う動作を加えることがより効果的であるためである。
【００２８】さらに、上記の従来技術の第３の問題点と
して、吐出休止時にヘッドの駆動周波数で常に微振動を
発生させる工程によって不要な圧電素子の駆動回数が激
増し、圧電素子を含めたヘッド自体の寿命が短くなると
いった問題点があった。
して、吐出休止時にヘッドの駆動周波数で常に微振動を
発生させる工程によって不要な圧電素子の駆動回数が激
増し、圧電素子を含めたヘッド自体の寿命が短くなると
いった問題点があった。
【００２９】その理由は、圧電素子に電圧を印加した場
合、積層圧電素子内の対向内部電極間の圧電材料に歪み
が生じる。これは積層圧電素子の場合、配線の都合上に
より対向内部電極が存在せず、いわゆる不活性部が構造
上存在し、活性部と不活性部との境界面で大きな内部応
力を発生するからである。そして、圧電圧力に内部応力
がかかる振動を不必要に与えることは圧電素子の寿命を
縮めることとなり、それと同時に、ヘッド積層体におい
ても、圧電素子の振動により各プレート積層間で剥離な
どの破損が生じやすくなり寿命を縮めることになる。ま
た、バイモルフ素子では不活性プレートおよび圧電プレ
ートのたわみにより発生する応力により寿命が縮むとい
ったことにある。
合、積層圧電素子内の対向内部電極間の圧電材料に歪み
が生じる。これは積層圧電素子の場合、配線の都合上に
より対向内部電極が存在せず、いわゆる不活性部が構造
上存在し、活性部と不活性部との境界面で大きな内部応
力を発生するからである。そして、圧電圧力に内部応力
がかかる振動を不必要に与えることは圧電素子の寿命を
縮めることとなり、それと同時に、ヘッド積層体におい
ても、圧電素子の振動により各プレート積層間で剥離な
どの破損が生じやすくなり寿命を縮めることになる。ま
た、バイモルフ素子では不活性プレートおよび圧電プレ
ートのたわみにより発生する応力により寿命が縮むとい
ったことにある。
【００３０】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、メニスカス位置制御や音響波制御等を用いて微
小なインク滴を吐出させようとし場合、ヘッドユニット
走査中において画像データあるいはキャリア位置に起因
する吐出休止時間が存在した場合吐出休止後から再び吐
出動作が行われた時のインク滴吐出特性の均一性、安定
性を実現し、高品質な印刷画質を得ることができるイン
クジェット式プリンタ用ヘッドの駆動方法を提供するこ
とを目的とする。
であり、メニスカス位置制御や音響波制御等を用いて微
小なインク滴を吐出させようとし場合、ヘッドユニット
走査中において画像データあるいはキャリア位置に起因
する吐出休止時間が存在した場合吐出休止後から再び吐
出動作が行われた時のインク滴吐出特性の均一性、安定
性を実現し、高品質な印刷画質を得ることができるイン
クジェット式プリンタ用ヘッドの駆動方法を提供するこ
とを目的とする。
【００３１】さらに、本発明は、音響波発生部である圧
電素子およびヘッド積層体の寿命を不必要に縮めること
がなく、さらに、消費電力の削減を実施しつつ、ノズル
孔から吐出されるインク滴を常に均一かつ安定的に吐出
させることができるインクジェット式プリンタ用ヘッド
の駆動方法を提供することを目的とする。
電素子およびヘッド積層体の寿命を不必要に縮めること
がなく、さらに、消費電力の削減を実施しつつ、ノズル
孔から吐出されるインク滴を常に均一かつ安定的に吐出
させることができるインクジェット式プリンタ用ヘッド
の駆動方法を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、画像データをもとにノズ
ル孔からオンデマンドでインク滴を吐出させることによ
り印刷を行うインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動
装置において、インクチャンバ内の圧力の増減を制御す
るための電圧を印加する電圧印加手段と、この電圧値に
基づいて電歪し、インクチャンバ内のインクに圧力を印
加する駆動圧電手段とを有することを特徴とする。
めに、請求項１記載の発明は、画像データをもとにノズ
ル孔からオンデマンドでインク滴を吐出させることによ
り印刷を行うインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動
装置において、インクチャンバ内の圧力の増減を制御す
るための電圧を印加する電圧印加手段と、この電圧値に
基づいて電歪し、インクチャンバ内のインクに圧力を印
加する駆動圧電手段とを有することを特徴とする。
【００３３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、電圧印加手段は、インク吐出休止時間が存
在したとき、インク吐出動作を実行する前に駆動圧電手
段に吐出予備波形として電圧を出力することを特徴とす
る。
明において、電圧印加手段は、インク吐出休止時間が存
在したとき、インク吐出動作を実行する前に駆動圧電手
段に吐出予備波形として電圧を出力することを特徴とす
る。
【００３４】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、吐出予備波形は、電圧高低差をもった波形
であることを特徴とする。
明において、吐出予備波形は、電圧高低差をもった波形
であることを特徴とする。
【００３５】請求項４記載の発明は、請求項２または３
記載の発明において、吐出予備波形における電圧高低差
は、インク吐出動作時のインク吐出波形における電圧高
低差よりも大きな高低差とすることを特徴とする。
記載の発明において、吐出予備波形における電圧高低差
は、インク吐出動作時のインク吐出波形における電圧高
低差よりも大きな高低差とすることを特徴とする。
【００３６】請求項５記載の発明は、請求項２から４の
いずれか１項に記載の発明において、吐出予備波形は、
インク吐出休止時間に応じて形成された波形であること
を特徴とする。
いずれか１項に記載の発明において、吐出予備波形は、
インク吐出休止時間に応じて形成された波形であること
を特徴とする。
【００３７】請求項６記載の発明は、請求項２から５の
いずれか１項に記載の発明において、吐出予備波形は、
プリンタヘッドのヘッド駆動周期に応じて形成された波
形であることを特徴とする。
いずれか１項に記載の発明において、吐出予備波形は、
プリンタヘッドのヘッド駆動周期に応じて形成された波
形であることを特徴とする。
【００３８】請求項７記載の発明は、請求項６記載の発
明において、吐出予備波形は、インク吐出休止時間とヘ
ッド駆動周期とから算出された吐出休止波形数に基づい
て形成された波形であることを特徴とする。
明において、吐出予備波形は、インク吐出休止時間とヘ
ッド駆動周期とから算出された吐出休止波形数に基づい
て形成された波形であることを特徴とする。
【００３９】請求項８記載の発明は、請求項１から７の
いずれか１項に記載の発明において、圧電印加手段は、
インク吐出波形をもつ電圧を出力する直前に吐出予備波
形として電圧を出力することを特徴とする。
いずれか１項に記載の発明において、圧電印加手段は、
インク吐出波形をもつ電圧を出力する直前に吐出予備波
形として電圧を出力することを特徴とする。
【００４０】請求項９記載の発明は、請求項１から８の
いずれか１項に記載の発明において、駆動圧電手段は、
電圧を印加されたときインクチャンバ内のインクに対す
る圧力を増加させ、電圧より低い電圧を印加されたとき
インクチャンバ内のインクに対する圧力を減少させるこ
とを特徴とする。
いずれか１項に記載の発明において、駆動圧電手段は、
電圧を印加されたときインクチャンバ内のインクに対す
る圧力を増加させ、電圧より低い電圧を印加されたとき
インクチャンバ内のインクに対する圧力を減少させるこ
とを特徴とする。
【００４１】請求項１０記載の発明は、請求項２から９
のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波形
は、吐出波形の直前まで徐々に電圧値が減少する波形で
あることを特徴とする。
のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波形
は、吐出波形の直前まで徐々に電圧値が減少する波形で
あることを特徴とする。
【００４２】請求項１１記載の発明は、請求項２から１
０のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波形
は、吐出波形の直前に電圧値が低下する波形であること
を特徴とする。
０のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波形
は、吐出波形の直前に電圧値が低下する波形であること
を特徴とする。
【００４３】請求項１２記載の発明は、請求項２から１
１のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波形
は、吐出波形の直前に電圧値が上昇する波形であること
を特徴とする。
１のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波形
は、吐出波形の直前に電圧値が上昇する波形であること
を特徴とする。
【００４４】請求項１３記載の発明は、請求項２から１
２のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波形
は、吐出波形の直前にインク吐出休止時間長に応じた回
数で電圧値が低下する波形であることを特徴とする。
２のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波形
は、吐出波形の直前にインク吐出休止時間長に応じた回
数で電圧値が低下する波形であることを特徴とする。
【００４５】請求項１４記載の発明は、請求項２から１
３のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波形
は、吐出波形の直前にインク吐出休止時間長に応じた回
数で電圧値が上昇する波形であることを特徴とする。
３のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波形
は、吐出波形の直前にインク吐出休止時間長に応じた回
数で電圧値が上昇する波形であることを特徴とする。
【００４６】請求項１５記載の発明は、画像データをも
とにノズル孔からオンデマンドでインク滴を吐出させる
ことにより印刷を行うインクジェット式プリンタ用ヘッ
ドの駆動方法において、インクチャンバ内の圧力の増減
を制御するための電圧を印加する電圧印加工程と、この
電圧値に基づいて電歪し、インクチャンバ内のインクに
圧力を印加する駆動圧電工程とを有することを特徴とす
る。
とにノズル孔からオンデマンドでインク滴を吐出させる
ことにより印刷を行うインクジェット式プリンタ用ヘッ
ドの駆動方法において、インクチャンバ内の圧力の増減
を制御するための電圧を印加する電圧印加工程と、この
電圧値に基づいて電歪し、インクチャンバ内のインクに
圧力を印加する駆動圧電工程とを有することを特徴とす
る。
【００４７】請求項１６記載の発明は、請求項１５記載
の発明において、電圧印加工程は、インク吐出休止時間
が存在したとき、インク吐出動作を実行する前に駆動圧
電手段に吐出予備波形として電圧を出力することを特徴
とする。
の発明において、電圧印加工程は、インク吐出休止時間
が存在したとき、インク吐出動作を実行する前に駆動圧
電手段に吐出予備波形として電圧を出力することを特徴
とする。
【００４８】請求項１７記載の発明は、請求項１６記載
の発明において、吐出予備波形は、電圧高低差をもった
波形であることを特徴とする。
の発明において、吐出予備波形は、電圧高低差をもった
波形であることを特徴とする。
【００４９】請求項１８記載の発明は、請求項１６また
は１７記載の発明において、吐出予備波形における電圧
高低差は、インク吐出動作時のインク吐出波形における
電圧高低差よりも大きな高低差とすることを特徴とす
る。
は１７記載の発明において、吐出予備波形における電圧
高低差は、インク吐出動作時のインク吐出波形における
電圧高低差よりも大きな高低差とすることを特徴とす
る。
【００５０】請求項１９記載の発明は、請求項１６から
１８のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波
形は、インク吐出休止時間に応じて形成された波形であ
ることを特徴とする。
１８のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波
形は、インク吐出休止時間に応じて形成された波形であ
ることを特徴とする。
【００５１】請求項２０記載の発明は、請求項１６から
１９のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波
形は、プリンタヘッドのヘッド駆動周期に応じて形成さ
れた波形であることを特徴とする。
１９のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波
形は、プリンタヘッドのヘッド駆動周期に応じて形成さ
れた波形であることを特徴とする。
【００５２】請求項２１記載の発明は、請求項２０記載
の発明において、吐出予備波形は、インク吐出休止時間
とヘッド駆動周期とから算出された吐出休止波形数に基
づいて形成された波形であることを特徴とする。
の発明において、吐出予備波形は、インク吐出休止時間
とヘッド駆動周期とから算出された吐出休止波形数に基
づいて形成された波形であることを特徴とする。
【００５３】請求項２２記載の発明は、請求項１５から
２１のいずれか１項に記載の発明において、圧電印加工
程は、インク吐出波形をもつ電圧を出力する直前に吐出
予備波形として電圧を出力することを特徴とする。
２１のいずれか１項に記載の発明において、圧電印加工
程は、インク吐出波形をもつ電圧を出力する直前に吐出
予備波形として電圧を出力することを特徴とする。
【００５４】請求項２３記載の発明は、請求項１５から
２２のいずれか１項に記載の発明において、駆動圧電工
程は、電圧を印加されたときインクチャンバ内のインク
に対する圧力を増加させ、電圧より低い電圧を印加され
たときインクチャンバ内のインクに対する圧力を減少さ
せることを特徴とする。
２２のいずれか１項に記載の発明において、駆動圧電工
程は、電圧を印加されたときインクチャンバ内のインク
に対する圧力を増加させ、電圧より低い電圧を印加され
たときインクチャンバ内のインクに対する圧力を減少さ
せることを特徴とする。
【００５５】請求項２４記載の発明は、請求項１６から
２３のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波
形は、吐出波形の直前まで徐々に電圧値が減少する波形
であることを特徴とする。
２３のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波
形は、吐出波形の直前まで徐々に電圧値が減少する波形
であることを特徴とする。
【００５６】請求項２５記載の発明は、請求項１６から
２４のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波
形は、吐出波形の直前に電圧値が低下する波形であるこ
とを特徴とする。
２４のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波
形は、吐出波形の直前に電圧値が低下する波形であるこ
とを特徴とする。
【００５７】請求項２６記載の発明は、請求項１６から
２５のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波
形は、吐出波形の直前に電圧値が上昇する波形であるこ
とを特徴とする。
２５のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波
形は、吐出波形の直前に電圧値が上昇する波形であるこ
とを特徴とする。
【００５８】請求項２７記載の発明は、請求項１６から
２６のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波
形は、吐出波形の直前にインク吐出休止時間長に応じた
回数で電圧値が低下する波形であることを特徴とする。
２６のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波
形は、吐出波形の直前にインク吐出休止時間長に応じた
回数で電圧値が低下する波形であることを特徴とする。
【００５９】請求項２８記載の発明は、請求項１６から
２７のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波
形は、吐出波形の直前にインク吐出休止時間長に応じた
回数で電圧値が上昇する波形であることを特徴とする。
２７のいずれか１項に記載の発明において、吐出予備波
形は、吐出波形の直前にインク吐出休止時間長に応じた
回数で電圧値が上昇する波形であることを特徴とする。
【００６０】請求項２９記載の発明は、画像データをも
とにノズル孔からオンデマンドでインク滴を吐出させる
ことにより印刷を行うインクジェット式プリンタ用ヘッ
ドの駆動方法において、ヘッド走査中に吐出休止期間が
存在した場合、吐出休止後から再びインク滴の吐出動作
が行われる直前に、吐出波形とは異なる波形を個々のノ
ズルに印加する手段を備えたことを特徴とする。
とにノズル孔からオンデマンドでインク滴を吐出させる
ことにより印刷を行うインクジェット式プリンタ用ヘッ
ドの駆動方法において、ヘッド走査中に吐出休止期間が
存在した場合、吐出休止後から再びインク滴の吐出動作
が行われる直前に、吐出波形とは異なる波形を個々のノ
ズルに印加する手段を備えたことを特徴とする。
【００６１】請求項３０記載の発明は、請求項２９記載
の発明において、吐出休止後に再び行われる吐出動作の
直前に印加する波形の電圧が、インク滴が吐出しない範
囲で吐出波形電圧よりも大きく、かつ電圧勾配が小さい
波形であることを特徴とする。
の発明において、吐出休止後に再び行われる吐出動作の
直前に印加する波形の電圧が、インク滴が吐出しない範
囲で吐出波形電圧よりも大きく、かつ電圧勾配が小さい
波形であることを特徴とする。
【００６２】請求項３１記載の発明は、請求項２９また
は３０記載の発明において、吐出休止後に再び行われる
吐出動作の直前に印加される波形の電圧が、吐出休止時
間によって異なることを特徴とする。
は３０記載の発明において、吐出休止後に再び行われる
吐出動作の直前に印加される波形の電圧が、吐出休止時
間によって異なることを特徴とする。
【００６３】請求項３２記載の発明は、請求項２９から
３１のいずれか１項に記載の発明において、画像データ
をもとにヘッド１走査以上の個々のノズルからインク滴
を吐出させるタイミング信号を認識する手段を備えたこ
とを特徴とする。
３１のいずれか１項に記載の発明において、画像データ
をもとにヘッド１走査以上の個々のノズルからインク滴
を吐出させるタイミング信号を認識する手段を備えたこ
とを特徴とする。
【００６４】本発明のインクジェット式プリンタ用ヘッ
ドの駆動方法は、ヘッド走査中に吐出休止期間Ｔｓ（図
５）が存在した場合、吐出休止後から再びインク滴の吐
出動作が行われる直前に、吐出波形とは異なる吐出予備
波形（図５）を個々のノズルに印加する手段を備えたこ
とを特徴とする。
ドの駆動方法は、ヘッド走査中に吐出休止期間Ｔｓ（図
５）が存在した場合、吐出休止後から再びインク滴の吐
出動作が行われる直前に、吐出波形とは異なる吐出予備
波形（図５）を個々のノズルに印加する手段を備えたこ
とを特徴とする。
【００６５】また、吐出休止後に再び行われる吐出動作
の直前に印加する吐出予備波形（図５）の電圧が、吐出
波形の電圧よりも大きく、かつ電圧勾配が小さい波形で
あることを特徴とする。ここでいう電圧が大きいとはイ
ンクチャンバ（図２，４）内体積変化量が大きいことを
意味する。
の直前に印加する吐出予備波形（図５）の電圧が、吐出
波形の電圧よりも大きく、かつ電圧勾配が小さい波形で
あることを特徴とする。ここでいう電圧が大きいとはイ
ンクチャンバ（図２，４）内体積変化量が大きいことを
意味する。
【００６６】また、吐出休止時間Ｔｓ（図５）の長によ
り吐出休止後に再び行われる吐出動作の直前に印加され
る吐出予備波形（図５）の電圧が異なることを特徴とす
る。ここでいう電圧が異なるとはインクチャンバ（図
２，４）内体積変化量が異なることを意味する。
り吐出休止後に再び行われる吐出動作の直前に印加され
る吐出予備波形（図５）の電圧が異なることを特徴とす
る。ここでいう電圧が異なるとはインクチャンバ（図
２，４）内体積変化量が異なることを意味する。
【００６７】本発明では、インク滴吐出休止状態では、
連続吐出状態のような常にインクがインク流路系内で流
動している状態に比べ、インクチャンバ内のインクは隣
接分子間、隣接粒子間に作用する２次結合力が大きい状
態となっている。吐出休止時間経過後に再吐出動作を行
う直前にインクチャンバ内体積を増減させることによっ
て、インク流路系内に充填されているインクを流動させ
前記２次結合力を連続吐出時と同レベルにする効果があ
り、吐出休止後の再吐出でのインク滴飛翔特性を連続吐
出時と同等にすることを可能としている。
連続吐出状態のような常にインクがインク流路系内で流
動している状態に比べ、インクチャンバ内のインクは隣
接分子間、隣接粒子間に作用する２次結合力が大きい状
態となっている。吐出休止時間経過後に再吐出動作を行
う直前にインクチャンバ内体積を増減させることによっ
て、インク流路系内に充填されているインクを流動させ
前記２次結合力を連続吐出時と同レベルにする効果があ
り、吐出休止後の再吐出でのインク滴飛翔特性を連続吐
出時と同等にすることを可能としている。
【００６８】また、本発明では、吐出休止時間の長短で
発生するインクの隣接分子間、隣接粒子間に作用する２
次結合力の差を、吐出停止時間の長さによって再び吐出
動作を行う直前のインクチャンバ内体積変化の量を制御
することによって、吐出休止時間の長短に関わらず同等
にすることができ、安定したインク滴吐出特性を得るこ
とを可能としている。
発生するインクの隣接分子間、隣接粒子間に作用する２
次結合力の差を、吐出停止時間の長さによって再び吐出
動作を行う直前のインクチャンバ内体積変化の量を制御
することによって、吐出休止時間の長短に関わらず同等
にすることができ、安定したインク滴吐出特性を得るこ
とを可能としている。
【００６９】また、本発明では、長期間の吐出休止によ
りノズル孔付近のインクが局部的に揮発成分の蒸発によ
って粘度が上昇した場合においても、吐出休止後の再吐
出動作を行う直前にインクチャンバ内体積を大きく増減
させることによって、インク流路系内に充填されたイン
クを攪拌する効果があり、吐出休止後の再吐出でのイン
ク滴吐出特性を連続吐出時と同等にすることを可能とし
ている。
りノズル孔付近のインクが局部的に揮発成分の蒸発によ
って粘度が上昇した場合においても、吐出休止後の再吐
出動作を行う直前にインクチャンバ内体積を大きく増減
させることによって、インク流路系内に充填されたイン
クを攪拌する効果があり、吐出休止後の再吐出でのイン
ク滴吐出特性を連続吐出時と同等にすることを可能とし
ている。
【００７０】また、本発明では、吐出休止時において常
に圧電素子を振動させるのではなく、吐出動作を行う直
前に選択的に圧電素子を振動させることが可能であり、
圧電素子の振動回数を抑えることができ、音響波発生部
である圧電素子及び、ヘッド積層体の寿命を不必要に縮
めることが無い効果がある。
に圧電素子を振動させるのではなく、吐出動作を行う直
前に選択的に圧電素子を振動させることが可能であり、
圧電素子の振動回数を抑えることができ、音響波発生部
である圧電素子及び、ヘッド積層体の寿命を不必要に縮
めることが無い効果がある。
【００７１】また、本発明では、吐出休止時において常
に圧電素子を振動させるのではなく、吐出動作を行う直
前に選択的に圧電素子を振動させることが可能であり、
最低限の消費電力でノズル孔から吐出されるインク滴を
常に均一かつ、安定に吐出させることができる効果があ
る。
に圧電素子を振動させるのではなく、吐出動作を行う直
前に選択的に圧電素子を振動させることが可能であり、
最低限の消費電力でノズル孔から吐出されるインク滴を
常に均一かつ、安定に吐出させることができる効果があ
る。
【００７２】
【発明の実施の形態】以下、本発明のインクジェット式
プリンタ用ヘッドの駆動方法の実施の形態を図面を参照
しながら説明する。
プリンタ用ヘッドの駆動方法の実施の形態を図面を参照
しながら説明する。
【００７３】図１に圧電素子を利用したインクジェット
式プリンタ用ヘッドの一例をノズルプレート側からの視
野で図示する。インク滴を吐出させるノズル孔１は、ブ
ラック、シアン、マジェンタ、イエローの色毎に列で配
設されている。図１中の矢視Ａ−Ａの断面図を図２に、
矢視Ｂ−Ｂでの断面図を図３に示す。インク滴が吐出さ
れるノズル孔１がノズルプレート２に貫通して配設され
ている。インクチャンバ４と供給孔１１とはノズル孔１
に対して個々に配設されており、インク流路系を形成し
ている。
式プリンタ用ヘッドの一例をノズルプレート側からの視
野で図示する。インク滴を吐出させるノズル孔１は、ブ
ラック、シアン、マジェンタ、イエローの色毎に列で配
設されている。図１中の矢視Ａ−Ａの断面図を図２に、
矢視Ｂ−Ｂでの断面図を図３に示す。インク滴が吐出さ
れるノズル孔１がノズルプレート２に貫通して配設され
ている。インクチャンバ４と供給孔１１とはノズル孔１
に対して個々に配設されており、インク流路系を形成し
ている。
【００７４】圧電素子３は、交互に極性の異なる内部電
極（９−１，９−２）を例えば２０μｍ〜５０μｍの圧
電体材料を介するギャップで積層された積層圧電素子で
あり、ノズル孔１個々に対応して駆動することが出来る
よう駆動圧電素子柱６と支持圧電素子柱７とはスリット
加工溝により独立駆動を可能としている。このスリット
加工溝は積層部よりも深い溝で加工されたものである。
極（９−１，９−２）を例えば２０μｍ〜５０μｍの圧
電体材料を介するギャップで積層された積層圧電素子で
あり、ノズル孔１個々に対応して駆動することが出来る
よう駆動圧電素子柱６と支持圧電素子柱７とはスリット
加工溝により独立駆動を可能としている。このスリット
加工溝は積層部よりも深い溝で加工されたものである。
【００７５】駆動圧電素子柱６と支持圧電素子柱７とは
振動板８に接着されており、駆動圧電素子柱６は、例え
ばｄ３３モードの電歪により振動板８を変形させ、イン
クチャンバ４内の圧力を増減させることによりインク滴
を吐出するに必要なエネルギを発生するものであり、支
持圧電素子柱７は、ヘッド積層体１０の剛性を向上さ
せ、インク流路系の圧力損失を抑え、隣接しあうインク
チャンバ４間での干渉を低減させる効果をもつ。
振動板８に接着されており、駆動圧電素子柱６は、例え
ばｄ３３モードの電歪により振動板８を変形させ、イン
クチャンバ４内の圧力を増減させることによりインク滴
を吐出するに必要なエネルギを発生するものであり、支
持圧電素子柱７は、ヘッド積層体１０の剛性を向上さ
せ、インク流路系の圧力損失を抑え、隣接しあうインク
チャンバ４間での干渉を低減させる効果をもつ。
【００７６】駆動圧電素子柱７は、分極方向と同方向の
電位差を印加した場合はインクチャンバ４内の体積を減
少させる方向に歪み、分極方向と逆方向の電位を印加し
た場合はインクチャンバ４内の体積を増加させる方向に
歪む。また、駆動圧電素子柱６は、分極方向と同方向の
電位差を印加した後、印加した電位差を減少させること
によって、分極方向と逆方向の電位を印加した場合にお
けるインクチャンバ４内の体積の増加と同様の動作を行
うことができる。
電位差を印加した場合はインクチャンバ４内の体積を減
少させる方向に歪み、分極方向と逆方向の電位を印加し
た場合はインクチャンバ４内の体積を増加させる方向に
歪む。また、駆動圧電素子柱６は、分極方向と同方向の
電位差を印加した後、印加した電位差を減少させること
によって、分極方向と逆方向の電位を印加した場合にお
けるインクチャンバ４内の体積の増加と同様の動作を行
うことができる。
【００７７】また、例えばｄ３１モードやｄ１５モード
変形を利用した圧電素子２においても、ｄ３３モードと
は歪み形態は異なるものの、駆動圧電素子柱６は、分極
方向と同方向の電位差を印加した場合はインクチャンバ
４内の体積を減少させる方向に歪み、分極方向と逆方向
の電位を印加した場合はインクチャンバ４内の体積を増
加させる方向に歪むといったインクチャンバ４内の圧力
を増減させる原理は同じである。
変形を利用した圧電素子２においても、ｄ３３モードと
は歪み形態は異なるものの、駆動圧電素子柱６は、分極
方向と同方向の電位差を印加した場合はインクチャンバ
４内の体積を減少させる方向に歪み、分極方向と逆方向
の電位を印加した場合はインクチャンバ４内の体積を増
加させる方向に歪むといったインクチャンバ４内の圧力
を増減させる原理は同じである。
【００７８】インク滴の吐出動作過程をノズル孔１断面
から図視したものと、同期したメニスカス位置変化およ
び印加電圧（インクチャンバ４内体積）変化を図６に示
す。ここでは、メニスカス位置制御と、音響波制御を併
用して極めて微小なインク滴を吐出させた場合の一実施
例について説明する。
から図視したものと、同期したメニスカス位置変化およ
び印加電圧（インクチャンバ４内体積）変化を図６に示
す。ここでは、メニスカス位置制御と、音響波制御を併
用して極めて微小なインク滴を吐出させた場合の一実施
例について説明する。
【００７９】ここでは初期メニスカス形状は約５μｍイ
ンクチャンバ４側に凹んで曲面を成しているとする。凹
み量は、ノズル孔形状、インク表面張力およびインクカ
ートリッジから発生される静的な負圧量などにより決定
される。本発明の実施例においては、ノズル開孔直径２
７μｍ、インク表面張力３３ｄｙｎｅ／ｃｍ、インクカ
ートリッジから発生される静的な負圧は−４０ｍｍＨ２
Ｏとする。
ンクチャンバ４側に凹んで曲面を成しているとする。凹
み量は、ノズル孔形状、インク表面張力およびインクカ
ートリッジから発生される静的な負圧量などにより決定
される。本発明の実施例においては、ノズル開孔直径２
７μｍ、インク表面張力３３ｄｙｎｅ／ｃｍ、インクカ
ートリッジから発生される静的な負圧は−４０ｍｍＨ２
Ｏとする。
【００８０】図６によれば、吐出波形において、期間Ｔ
４（２μｓ）で、駆動圧電素子柱６に印加する電圧を０
Ｖまで低下させ、期間Ｔ５（７μｓ）間で、駆動圧電素
子柱６に印加された電圧（０Ｖ）を保持する工程がメニ
スカス制御である。この動作でインクチャンバ４内体積
を増加させ、メニスカスを初期位置よりインクチャンバ
４側に凹ませる。
４（２μｓ）で、駆動圧電素子柱６に印加する電圧を０
Ｖまで低下させ、期間Ｔ５（７μｓ）間で、駆動圧電素
子柱６に印加された電圧（０Ｖ）を保持する工程がメニ
スカス制御である。この動作でインクチャンバ４内体積
を増加させ、メニスカスを初期位置よりインクチャンバ
４側に凹ませる。
【００８１】次に期間Ｔ６（１μｓ）で、期間Ｔ５で保
持された電圧（０Ｖ）を１０Ｖまで上昇させ、急激にイ
ンクチャンバ４内体積を減少させることにより吐出エネ
ルギーを印加する。期間Ｔ７（３μｓ）で、期間Ｔ６で
上昇した電圧（１０Ｖ）を保持して、期間Ｔ８（２０μ
ｓ）で、インクチャンバ４内の体積を初期状態（電圧６
Ｖ）に戻すことにより、インクチャンバ４内体積減少で
発生する音響波とは逆の音響波をインクチャンバ４内体
積増加によって発生させ、インク柱の切れを促進させる
音響波制御工程と共に、メニスカスの毛細管力によりイ
ンク滴として吐出された体積分のインクをインクプール
１２よりインク流路系へ充填する。
持された電圧（０Ｖ）を１０Ｖまで上昇させ、急激にイ
ンクチャンバ４内体積を減少させることにより吐出エネ
ルギーを印加する。期間Ｔ７（３μｓ）で、期間Ｔ６で
上昇した電圧（１０Ｖ）を保持して、期間Ｔ８（２０μ
ｓ）で、インクチャンバ４内の体積を初期状態（電圧６
Ｖ）に戻すことにより、インクチャンバ４内体積減少で
発生する音響波とは逆の音響波をインクチャンバ４内体
積増加によって発生させ、インク柱の切れを促進させる
音響波制御工程と共に、メニスカスの毛細管力によりイ
ンク滴として吐出された体積分のインクをインクプール
１２よりインク流路系へ充填する。
【００８２】以上の１回のインク滴吐出動作は大きく３
期間に分けることができる。第１の期間は、メニスカス
位置制御期間４３であり、上記の説明では、期間Ｔ４
（２μｓ）で電圧を０Ｖまで低下させ、期間Ｔ５（７μ
ｓ）間電圧を保持し、インクチャンバ４内体積を増加さ
せ、メニスカスを初期位置よりインクチャンバ４側に凹
ませている。
期間に分けることができる。第１の期間は、メニスカス
位置制御期間４３であり、上記の説明では、期間Ｔ４
（２μｓ）で電圧を０Ｖまで低下させ、期間Ｔ５（７μ
ｓ）間電圧を保持し、インクチャンバ４内体積を増加さ
せ、メニスカスを初期位置よりインクチャンバ４側に凹
ませている。
【００８３】第２の期間は、インク滴吐出期間４４であ
り、期間Ｔ６（１μｓ）で電圧を１０Ｖまで上昇させ、
急激にインクチャンバ４内体積を減少させることにより
吐出エネルギーを印加している。
り、期間Ｔ６（１μｓ）で電圧を１０Ｖまで上昇させ、
急激にインクチャンバ４内体積を減少させることにより
吐出エネルギーを印加している。
【００８４】第３の期間は、インクリフィル期間４５で
あり、音響波制御工程とともに、メニスカスの毛細管力
によりインク滴として吐出された体積分のインクをイン
クプール１２よりインク流路系へ充填している。これら
３期間の繰り返しにより、インク滴の吐出動作が行わ
れ、被記録媒体上に画像が形成される。
あり、音響波制御工程とともに、メニスカスの毛細管力
によりインク滴として吐出された体積分のインクをイン
クプール１２よりインク流路系へ充填している。これら
３期間の繰り返しにより、インク滴の吐出動作が行わ
れ、被記録媒体上に画像が形成される。
【００８５】メニスカス位置制御期間４３のとき、吐出
エネルギーを印加する直前に、駆動圧電素子柱６に印加
する電圧を低下させることにより、インクチャンバ４内
を減圧すると、メニスカス１９位置がインクチャンバ４
方向に引き込まれる。引き込まれた状態で駆動圧電素子
柱６に印加する電圧を上昇させ、吐出エネルギーを印加
すると、引き込み動作を行わない場合と比較して非常に
微小なインク滴を吐出させることが可能である。この引
き込み量が大きいほど吐出されるインク滴量は減少す
る。
エネルギーを印加する直前に、駆動圧電素子柱６に印加
する電圧を低下させることにより、インクチャンバ４内
を減圧すると、メニスカス１９位置がインクチャンバ４
方向に引き込まれる。引き込まれた状態で駆動圧電素子
柱６に印加する電圧を上昇させ、吐出エネルギーを印加
すると、引き込み動作を行わない場合と比較して非常に
微小なインク滴を吐出させることが可能である。この引
き込み量が大きいほど吐出されるインク滴量は減少す
る。
【００８６】しかし、このような吐出動作にはノズル孔
形状により限界があり、この限度を越えるとインク滴の
吐出特性は不安定となる。また、吐出エネルギーの印加
タイミングをインク流路系の固有音響周期のタイミング
に合わせることにより、よりエネルギー効率よくインク
滴を吐出させることができる。
形状により限界があり、この限度を越えるとインク滴の
吐出特性は不安定となる。また、吐出エネルギーの印加
タイミングをインク流路系の固有音響周期のタイミング
に合わせることにより、よりエネルギー効率よくインク
滴を吐出させることができる。
【００８７】次に、インク滴吐出期間４４における音響
波制御とは、吐出エネルギー印加後の、インクチャンバ
４内加圧保持期間Ｔ７をインク流路系がもつ固有音響周
期の１／２以下の時間帯内に設定することである。吐出
エネルギー印加期間Ｔ６で発生した音響エネルギーがノ
ズル孔１へ伝達し終わる以前にインクチャンバ４内減圧
動作Ｔ８を行うことによって、形成されたインク柱１８
とメニスカス１９の分離を促進させ、非常に微小なイン
ク滴を形成することである。
波制御とは、吐出エネルギー印加後の、インクチャンバ
４内加圧保持期間Ｔ７をインク流路系がもつ固有音響周
期の１／２以下の時間帯内に設定することである。吐出
エネルギー印加期間Ｔ６で発生した音響エネルギーがノ
ズル孔１へ伝達し終わる以前にインクチャンバ４内減圧
動作Ｔ８を行うことによって、形成されたインク柱１８
とメニスカス１９の分離を促進させ、非常に微小なイン
ク滴を形成することである。
【００８８】このとき、メニスカス位置制御期間４３に
おけるメニスカス位置制御や、インク滴吐出期間４４に
おける音響波制御を単独で使用するのでは得られるイン
ク滴の微小滴径には限界がある。インク滴吐出期間４３
におけるメニスカス位置制御とメニスカス位置制御期間
４４における音響波制御とを併用することによって、こ
こでは径２７μｍのノズル孔から微小な球径２０μｍ以
下のインク滴を吐出させることが可能となる。
おけるメニスカス位置制御や、インク滴吐出期間４４に
おける音響波制御を単独で使用するのでは得られるイン
ク滴の微小滴径には限界がある。インク滴吐出期間４３
におけるメニスカス位置制御とメニスカス位置制御期間
４４における音響波制御とを併用することによって、こ
こでは径２７μｍのノズル孔から微小な球径２０μｍ以
下のインク滴を吐出させることが可能となる。
【００８９】図４はプリンタ装置の外観図である。図１
に示すプリントヘッドをインクカートリッジ２１と共に
キャリア２３に搭載し、モータ２２の動力により被印刷
媒体２４上で走査させる。インクカートリッジ２１交換
時や、長期間プリンタ装置に電源を入れなかった場合或
いは、印刷によりプリントヘッド２０が一定走査回数動
作を行った場合には、ヘッドメンナンス機構２５部でロ
ーラポンプによるインクの強制吸引や、吐出電圧印加に
よる強制吐出によりインク流路系内のインクの一部又
は、全部を排出させるインクリフレックス動作を行う場
所がある。
に示すプリントヘッドをインクカートリッジ２１と共に
キャリア２３に搭載し、モータ２２の動力により被印刷
媒体２４上で走査させる。インクカートリッジ２１交換
時や、長期間プリンタ装置に電源を入れなかった場合或
いは、印刷によりプリントヘッド２０が一定走査回数動
作を行った場合には、ヘッドメンナンス機構２５部でロ
ーラポンプによるインクの強制吸引や、吐出電圧印加に
よる強制吐出によりインク流路系内のインクの一部又
は、全部を排出させるインクリフレックス動作を行う場
所がある。
【００９０】インクリフレックス動作は、インクカート
リッジ２１交換時や長期間プリンタ装置に電源を入れな
かった場合においては、ローラポンプでのインクの強制
吸引と強制吐出を併用して行い、印刷中ではプリントヘ
ッド２０走査を複数回、例えば往復５回行う毎に強制吐
出のみを行うという方法が印刷速度、インク滴の吐出特
性劣化防止及び、搭載インクの消費低減などの観点から
適正であると考えられる。
リッジ２１交換時や長期間プリンタ装置に電源を入れな
かった場合においては、ローラポンプでのインクの強制
吸引と強制吐出を併用して行い、印刷中ではプリントヘ
ッド２０走査を複数回、例えば往復５回行う毎に強制吐
出のみを行うという方法が印刷速度、インク滴の吐出特
性劣化防止及び、搭載インクの消費低減などの観点から
適正であると考えられる。
【００９１】プリントヘッド１回の走査に対して、ノズ
ル孔１が列方向に配設される分の幅の印刷が被印刷媒体
２４に行われる。また、印刷解像度が列方向でノズル孔
１間ピッチ以上の場合、複数回走査動作が行われること
になる。プリントヘッド２０の印刷走査時間は印刷解像
度をＮｘ［ｄｐｉ］（ドット／インチ）、プリントヘッ
ド２０の駆動周波数をＨｆ［Ｈｚ］、走査方向の印刷長
をＬｘ［インチ］とした場合、（Ｎｘ × Ｌｘ）／Ｈ
ｆ［秒］となる。
ル孔１が列方向に配設される分の幅の印刷が被印刷媒体
２４に行われる。また、印刷解像度が列方向でノズル孔
１間ピッチ以上の場合、複数回走査動作が行われること
になる。プリントヘッド２０の印刷走査時間は印刷解像
度をＮｘ［ｄｐｉ］（ドット／インチ）、プリントヘッ
ド２０の駆動周波数をＨｆ［Ｈｚ］、走査方向の印刷長
をＬｘ［インチ］とした場合、（Ｎｘ × Ｌｘ）／Ｈ
ｆ［秒］となる。
【００９２】駆動周波数１０［ｋＨｚ］のプリントヘッ
ド２０を用い、１，２００［ｄｐｉ］でＡ４サイズの用
紙に印刷を行った場合、片方向印字走査で約１秒、両方
向走査の場合、約２秒かかることになる。当然ではある
が少なくとも、プリントヘッド２０が走査している約２
秒間は、ヘッドメンテナンス部２５でのインクリフレッ
クス動作は行うことはできない。実際はモータ２２の加
速領域の確保、リバース停止などのため、往復走査にか
かる時間はさらに長くなる。
ド２０を用い、１，２００［ｄｐｉ］でＡ４サイズの用
紙に印刷を行った場合、片方向印字走査で約１秒、両方
向走査の場合、約２秒かかることになる。当然ではある
が少なくとも、プリントヘッド２０が走査している約２
秒間は、ヘッドメンテナンス部２５でのインクリフレッ
クス動作は行うことはできない。実際はモータ２２の加
速領域の確保、リバース停止などのため、往復走査にか
かる時間はさらに長くなる。
【００９３】プリントヘッド２０走査時に画像データを
もとに、プリンタ装置内に組み込まれたコントローラま
たは中央演算処理装置により、多数配設されたノズル孔
１個々に対応したインク滴の駆動タイミング信号を出力
し、また、階調印字を行う場合には、同時に任意の滴量
と吐出させるための波形の選択信号を駆動回路に図５に
示すような駆動信号を出力し、駆動タイミング信号をも
とに、駆動圧電素子柱６に任意のタイミングで任意の吐
出波形を印加してインク滴を吐出し、被印刷媒体上に画
像を形成する。
もとに、プリンタ装置内に組み込まれたコントローラま
たは中央演算処理装置により、多数配設されたノズル孔
１個々に対応したインク滴の駆動タイミング信号を出力
し、また、階調印字を行う場合には、同時に任意の滴量
と吐出させるための波形の選択信号を駆動回路に図５に
示すような駆動信号を出力し、駆動タイミング信号をも
とに、駆動圧電素子柱６に任意のタイミングで任意の吐
出波形を印加してインク滴を吐出し、被印刷媒体上に画
像を形成する。
【００９４】一般的な画像データの場合、駆動タイミン
グ信号は、例えばノズルＡ駆動タイミング信号や、ノズ
ルＢ駆動タイミング信号のようなインク滴を吐出しない
吐出休止時間Ｔｓを多く有している。
グ信号は、例えばノズルＡ駆動タイミング信号や、ノズ
ルＢ駆動タイミング信号のようなインク滴を吐出しない
吐出休止時間Ｔｓを多く有している。
【００９５】例えば、ノズルＡには駆動タイミング信号
が図５のようなタイミングの場合、吐出休止時間Ｔｓ
（Ａ）が存在した場合、吐出休止期間に吐出予備波形Ａ
の出力を決定する処理を行う。よって、駆動回路よりノ
ズル孔Ａに対応した駆動圧電素子柱６に出力印加される
電圧波形はノズルＡ吐出波形になる。同じように、ノズ
ルＢの場合には駆動タイミング信号をもとに、吐出休止
時間Ｔｓ（Ｂ１）、Ｔｓ（Ｂ２）が存在するため、駆動
回路よりノズル孔Ｂに対応した駆動圧電素子柱６に出力
印加される電圧波形はノズルＢ吐出波形になる。以上の
動作を配設されたノズル数分の処理が行われる。
が図５のようなタイミングの場合、吐出休止時間Ｔｓ
（Ａ）が存在した場合、吐出休止期間に吐出予備波形Ａ
の出力を決定する処理を行う。よって、駆動回路よりノ
ズル孔Ａに対応した駆動圧電素子柱６に出力印加される
電圧波形はノズルＡ吐出波形になる。同じように、ノズ
ルＢの場合には駆動タイミング信号をもとに、吐出休止
時間Ｔｓ（Ｂ１）、Ｔｓ（Ｂ２）が存在するため、駆動
回路よりノズル孔Ｂに対応した駆動圧電素子柱６に出力
印加される電圧波形はノズルＢ吐出波形になる。以上の
動作を配設されたノズル数分の処理が行われる。
【００９６】また、吐出休止時間Ｔｓが異なる場合、吐
出休止波形（吐出休止時間Ｔｓ／プリントヘッド駆動周
期）数をカウンタ回路、または、タイマ回路からの情報
をもとに、圧電素子に印加される吐出予備波形の電圧値
を決定する回路を有している。
出休止波形（吐出休止時間Ｔｓ／プリントヘッド駆動周
期）数をカウンタ回路、または、タイマ回路からの情報
をもとに、圧電素子に印加される吐出予備波形の電圧値
を決定する回路を有している。
【００９７】次に、図５、図６、図７及び、図８を参照
して本発明の実施の形態における動作例を詳細に説明す
る。
して本発明の実施の形態における動作例を詳細に説明す
る。
【００９８】図５によれば、プリントヘッド駆動周期で
ノズル孔１よりインク滴が吐出されるプリントヘッド２
０において、画像データをもとに、コントローラまたは
中央演算処理装置により各ノズル孔１の駆動タイミング
信号が出力される。１駆動周期分以上の吐出休止時間Ｔ
ｓを有するノズルに対して、吐出休止後に再び吐出波形
を印加する直前に、電圧勾配の大きい吐出予備波形を印
加することによりインクチャンバ４内の体積を変化させ
るプロセスを入れる。
ノズル孔１よりインク滴が吐出されるプリントヘッド２
０において、画像データをもとに、コントローラまたは
中央演算処理装置により各ノズル孔１の駆動タイミング
信号が出力される。１駆動周期分以上の吐出休止時間Ｔ
ｓを有するノズルに対して、吐出休止後に再び吐出波形
を印加する直前に、電圧勾配の大きい吐出予備波形を印
加することによりインクチャンバ４内の体積を変化させ
るプロセスを入れる。
【００９９】図６は本発明の実施の形態における圧電素
子３への印加波形、インクチャンバ４内体積変化および
メニスカス振動を測定したものである。圧電素子３への
印加電圧はここでは６Ｖのバイアス電圧が印加されてお
り、吐出休止時間が存在した場合、吐出予備波形が印加
される。期間Ｔ１（５０μｓ）では、圧電素子３に印加
される電圧を２１Ｖまで除々に大きくしていき、インク
チャンバ４内体積を減少させる。
子３への印加波形、インクチャンバ４内体積変化および
メニスカス振動を測定したものである。圧電素子３への
印加電圧はここでは６Ｖのバイアス電圧が印加されてお
り、吐出休止時間が存在した場合、吐出予備波形が印加
される。期間Ｔ１（５０μｓ）では、圧電素子３に印加
される電圧を２１Ｖまで除々に大きくしていき、インク
チャンバ４内体積を減少させる。
【０１００】次に期間Ｔ２（１０μｓ）において、体積
を減少させたときに比べ、早い体積変化でインクチャン
バ４内体積を増加させる。この時の体積変化によりメニ
スカスは大きく振動し、この動作でインク流路系のイン
クを流動させる。期間Ｔ２で発生したメニスカスの振動
が十分に減衰した後に吐出波形を印加する。
を減少させたときに比べ、早い体積変化でインクチャン
バ４内体積を増加させる。この時の体積変化によりメニ
スカスは大きく振動し、この動作でインク流路系のイン
クを流動させる。期間Ｔ２で発生したメニスカスの振動
が十分に減衰した後に吐出波形を印加する。
【０１０１】吐出波形においては、バイアス電圧以下に
する動作（期間Ｔ４）でメニスカスを引き込ませ、期間
Ｔ６でインク滴吐出エネルギーを印加する。その後、期
間Ｔ８で電圧をバイアス電圧に戻す。その際、吐出した
分のインクがインクプールよりインク流路系へリフィル
される。
する動作（期間Ｔ４）でメニスカスを引き込ませ、期間
Ｔ６でインク滴吐出エネルギーを印加する。その後、期
間Ｔ８で電圧をバイアス電圧に戻す。その際、吐出した
分のインクがインクプールよりインク流路系へリフィル
される。
【０１０２】吐出予備波形では電圧高低差１５Ｖでイン
クチャンバ４内の体積を変化させているのに対して、イ
ンク滴吐出では期間Ｔ６での電圧高低差１０Ｖでインク
チャンバ４内の体積変化で行っている。特にメニスカス
制御や、音響波制御を使用した場合、吐出予備波形での
期間Ｔ２における電圧高低差は吐出波形での期間Ｔ６に
おける電圧高低差よりも大きくする必要がある。
クチャンバ４内の体積を変化させているのに対して、イ
ンク滴吐出では期間Ｔ６での電圧高低差１０Ｖでインク
チャンバ４内の体積変化で行っている。特にメニスカス
制御や、音響波制御を使用した場合、吐出予備波形での
期間Ｔ２における電圧高低差は吐出波形での期間Ｔ６に
おける電圧高低差よりも大きくする必要がある。
【０１０３】図７は本発明の効果を実験的に測定したも
のである。これは、インク滴を連続吐出させた後、吐出
停止時間Ｔｓをおいて再び駆動波形を印加し、その時の
インク粒子速度を測定したものである。予備吐出波形を
印加しなかった場合、再吐出時の速度は吐出停止時間Ｔ
ｓが長くなるにつれて大きく低下するのに対して、吐出
予備波形を印加した場合において速度低下率は極めて小
さいことがわかる。
のである。これは、インク滴を連続吐出させた後、吐出
停止時間Ｔｓをおいて再び駆動波形を印加し、その時の
インク粒子速度を測定したものである。予備吐出波形を
印加しなかった場合、再吐出時の速度は吐出停止時間Ｔ
ｓが長くなるにつれて大きく低下するのに対して、吐出
予備波形を印加した場合において速度低下率は極めて小
さいことがわかる。
【０１０４】また、吐出予備波形を印加しない場合、吐
出されるインク滴の状態を観察すると、図８によれば、
流動量が０の状態１８、もしくは、メニスカス部の局部
的な増粘状態時にインク滴を吐出させると、インク柱が
形成されるときにノズル開孔部エッジの一部に引きつけ
られる状態となり、インク主滴１７の形状が不安定にな
り、形成されるサテライト滴１６の飛翔方向が不規則に
なるなどの不安定要素を含んだインク滴吐出特性となる
ことが観察された。
出されるインク滴の状態を観察すると、図８によれば、
流動量が０の状態１８、もしくは、メニスカス部の局部
的な増粘状態時にインク滴を吐出させると、インク柱が
形成されるときにノズル開孔部エッジの一部に引きつけ
られる状態となり、インク主滴１７の形状が不安定にな
り、形成されるサテライト滴１６の飛翔方向が不規則に
なるなどの不安定要素を含んだインク滴吐出特性となる
ことが観察された。
【０１０５】インクチャンバ４内体積変化やメニスカス
振動、インク滴速度はレーザドップラ振動計、ストロボ
観察などで用い、インク滴の吐出観察は高速ビデオカメ
ラを用いて測定した。
振動、インク滴速度はレーザドップラ振動計、ストロボ
観察などで用い、インク滴の吐出観察は高速ビデオカメ
ラを用いて測定した。
【０１０６】図９に基づいて本発明の他の実施の形態を
説明する。
説明する。
【０１０７】実施例２では、再吐出波形印加直前でイン
クチャンバ４内の体積を吐出しない程度の電圧勾配で駆
動圧電素子柱６に印加する電圧を徐々に減少させること
によって吐出休止時間中に徐々にインクチャンバ４内の
体積を増加させ、インクチャンバ４内のインクを流動さ
せている。
クチャンバ４内の体積を吐出しない程度の電圧勾配で駆
動圧電素子柱６に印加する電圧を徐々に減少させること
によって吐出休止時間中に徐々にインクチャンバ４内の
体積を増加させ、インクチャンバ４内のインクを流動さ
せている。
【０１０８】実施例３では、吐出休止時間中に徐々にイ
ンクチャンバ４内の体積を増加させるのではなく、再吐
出波形を印加する１駆動周期前に吐出予備波形を印加す
る形態である。この実施例では、吐出予備波形を１種類
の駆動波形として圧電素子に印加するようになってお
り、吐出休止時間をカウントすることにより電圧の異な
る波形を印加している。
ンクチャンバ４内の体積を増加させるのではなく、再吐
出波形を印加する１駆動周期前に吐出予備波形を印加す
る形態である。この実施例では、吐出予備波形を１種類
の駆動波形として圧電素子に印加するようになってお
り、吐出休止時間をカウントすることにより電圧の異な
る波形を印加している。
【０１０９】実施例４では、実施例３と目的は同じであ
り、吐出予備波形として、インクチャンバ４内の体積を
減少させたのち増加させているものである。
り、吐出予備波形として、インクチャンバ４内の体積を
減少させたのち増加させているものである。
【０１１０】実施例５、６では、回路的に多くの種類の
波形をもつことが困難な場合、吐出休止時間の長さにあ
わせて、吐出予備波形印加数を制御するものである。
波形をもつことが困難な場合、吐出休止時間の長さにあ
わせて、吐出予備波形印加数を制御するものである。
【０１１１】また、図示はしてないが、吐出予備波形を
バイアス電圧以下にした後、さらにバイアス電圧以上に
することにより、プリンタ装置電源に負荷を掛けずに、
より大きな電圧高低差を得ることができインクチャンバ
４内の体積変化量を大きくすることもできる。
バイアス電圧以下にした後、さらにバイアス電圧以上に
することにより、プリンタ装置電源に負荷を掛けずに、
より大きな電圧高低差を得ることができインクチャンバ
４内の体積変化量を大きくすることもできる。
【０１１２】あるいは、圧電素子３に分極反転しないレ
ベルで分極方向とは異なる電位を印加することにより発
生する変位を利用することも可能であり、いままで述べ
てきた実施例と併用することによりさらにインクチャン
バ４内の体積変化量を得ることが可能になる。
ベルで分極方向とは異なる電位を印加することにより発
生する変位を利用することも可能であり、いままで述べ
てきた実施例と併用することによりさらにインクチャン
バ４内の体積変化量を得ることが可能になる。
【０１１３】本発明は、吐出休止時間が存在する場合、
吐出休止後の再吐出波印加の以前に、インクチャンバ内
の体積を変化させる工程が含まれることを特徴としてい
るため、これらに限定されるものではない。
吐出休止後の再吐出波印加の以前に、インクチャンバ内
の体積を変化させる工程が含まれることを特徴としてい
るため、これらに限定されるものではない。
【０１１４】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、メニスカス位置制御や、音響波制御などを用
い、微小な球径のインク滴を吐出させようとしたとき、
プリントヘッドユニット走査中において画像データある
いはキャリア位置に起因する吐出休止時間が存在した場
合、吐出休止後から再び吐出動作が行われた時のインク
滴吐出特性の均一性、安定性を実現することができ高品
位な印刷画質を得ることができる。
によれば、メニスカス位置制御や、音響波制御などを用
い、微小な球径のインク滴を吐出させようとしたとき、
プリントヘッドユニット走査中において画像データある
いはキャリア位置に起因する吐出休止時間が存在した場
合、吐出休止後から再び吐出動作が行われた時のインク
滴吐出特性の均一性、安定性を実現することができ高品
位な印刷画質を得ることができる。
【０１１５】その理由は、微弱ではあってもチキソトロ
ピ的挙動を持つインクでは、インク滴の連続吐出時と吐
出休止時とではインク流路系に充填されているインクは
隣接分子間、隣接粒子間に作用する２次結合力に差が生
じている。これは、連続吐出時の場合、インク滴はノズ
ル孔より常に吐出され、吐出されたインク滴体積分のイ
ンクがインクプールより供給されてインク流路系内のイ
ンクは流動している状態にあり、これに対して、吐出休
止時におけるインク流路系内ではインクプールからのイ
ンクの供給はなく、ほとんど流動状態にはないことによ
って生じる差であり、吐出休止時間が存在した場合に、
再び吐出動作を行う直前にインクチャンバ内体積を変化
させることによって、吐出休止後の再吐出時における前
記２次結合力を連続吐出時と同レベルにすることができ
るためである。
ピ的挙動を持つインクでは、インク滴の連続吐出時と吐
出休止時とではインク流路系に充填されているインクは
隣接分子間、隣接粒子間に作用する２次結合力に差が生
じている。これは、連続吐出時の場合、インク滴はノズ
ル孔より常に吐出され、吐出されたインク滴体積分のイ
ンクがインクプールより供給されてインク流路系内のイ
ンクは流動している状態にあり、これに対して、吐出休
止時におけるインク流路系内ではインクプールからのイ
ンクの供給はなく、ほとんど流動状態にはないことによ
って生じる差であり、吐出休止時間が存在した場合に、
再び吐出動作を行う直前にインクチャンバ内体積を変化
させることによって、吐出休止後の再吐出時における前
記２次結合力を連続吐出時と同レベルにすることができ
るためである。
【０１１６】第２の効果は、吐出休止によりノズル孔付
近のインク粘度が上昇した場合、吐出休止後から再び吐
出動作が行われた時のインク滴吐出特性の均一性、安定
性を実現することができ高品位な印刷画質を得ることが
できる。
近のインク粘度が上昇した場合、吐出休止後から再び吐
出動作が行われた時のインク滴吐出特性の均一性、安定
性を実現することができ高品位な印刷画質を得ることが
できる。
【０１１７】その理由は、ノズル孔近郊の局部的に増粘
したインクを吐出波形を印加する以前にインクチャンバ
内体積を変化させることによって攪拌し、局部的な増粘
を解消することできるためである。
したインクを吐出波形を印加する以前にインクチャンバ
内体積を変化させることによって攪拌し、局部的な増粘
を解消することできるためである。
【０１１８】第３の効果は、音響波発生部である圧電素
子の寿命を不必要に縮めることが無く、さらには、消費
電力の削減を実施しつつ、ノズル孔から吐出されるイン
ク滴を常に均一かつ、安定に吐出させることができる。
子の寿命を不必要に縮めることが無く、さらには、消費
電力の削減を実施しつつ、ノズル孔から吐出されるイン
ク滴を常に均一かつ、安定に吐出させることができる。
【０１１９】その理由は、吐出休止時において常に圧電
素子を振動させるのではなく、吐出動作を行う直前に選
択的に圧電素子を振動させ、圧電素子の振動回数を大き
く抑えることができるためである。
素子を振動させるのではなく、吐出動作を行う直前に選
択的に圧電素子を振動させ、圧電素子の振動回数を大き
く抑えることができるためである。
【図１】本発明の実施の形態におけるインクジェット式
プリンタ用プリントヘッドをノズルプレート側から図示
したものである。
プリンタ用プリントヘッドをノズルプレート側から図示
したものである。
【図２】図１中の矢視Ａ−Ａでの断面図である。
【図３】図１中の矢視Ｂ−Ｂでの断面図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるプリンタ装置の斜
視図である。
視図である。
【図５】本発明の実施の形態における吐出予備波形の印
加タイミング図である。
加タイミング図である。
【図６】本発明の実施の形態における印加電圧とメニス
カス位置との関係を示す図である。
カス位置との関係を示す図である。
【図７】吐出休止時間Ｔｓとインク粒子速度との関係を
示す図である。
示す図である。
【図８】吐出予備波形を印加しない場合におけるインク
滴吐出状態を示す図である。
滴吐出状態を示す図である。
【図９】本発明のその他の実施の形態を示す図である。
１ ノズル孔 ２ ノズルプレート ３ 圧電素子ブロック ４ インクチャンバ ５ インクチャンバ間隔壁 ６ 駆動圧電素子柱 ７ 支持圧電素子柱 ８ 振動板 ９−１、９−２ 対向内部電極 １０ プリントヘッド積層体 １１ 供給孔 １２ インクプール １３ 供給プレート １４ チャンバプレート １５ プールプレート １６ サテライト滴 １７ インク主滴 １８ インク柱 １９ メニスカス ２０ プリントヘッド ２１ インクカートリッジ ２２ モータ ２３ キャリア ２４ 被印刷媒体 ２５ ヘッドメンテナンス機構
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１２月２７日（１９９９．１２．
２７）
２７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 インクジェット式プリンタ用ヘッドの
駆動装置および方法
駆動装置および方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、オンデマンドイン
クジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置および方法に
関し、特に、画像データをもとにノズル孔から吐出され
るインク滴を安定に吐出させ、高品質な印刷を可能とす
るインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置および
方法に関する。
クジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置および方法に
関し、特に、画像データをもとにノズル孔から吐出され
るインク滴を安定に吐出させ、高品質な印刷を可能とす
るインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置および
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のインクジェット式プリンタは、イ
ンク滴の吐出方法で分類した場合、常にインク滴を連続
噴射し、画像形成に必要なインク滴のみを被印刷媒体に
着弾させるコンティニュアス方式を採用するものと、画
像形成に必要なインク滴のみを選択的に吐出させるオン
デマンド方式を採用するものとが知られている。
ンク滴の吐出方法で分類した場合、常にインク滴を連続
噴射し、画像形成に必要なインク滴のみを被印刷媒体に
着弾させるコンティニュアス方式を採用するものと、画
像形成に必要なインク滴のみを選択的に吐出させるオン
デマンド方式を採用するものとが知られている。
【０００３】オンデマンドインクジェット式プリンタ用
ヘッドは、画像データに基づいて微小なインク滴の吐出
動作制御を有するノズル孔を含む機構を少なくとも１つ
有している。オンデマンド方式におけるインク滴の吐出
方法として、個々のノズル孔毎に配設されたインクチャ
ンバ内に配設された個々のノズル孔毎の圧力発生手段を
用いて音響波を発生させることによりノズル孔からイン
ク滴を被印刷媒体に向かって吐出させている。
ヘッドは、画像データに基づいて微小なインク滴の吐出
動作制御を有するノズル孔を含む機構を少なくとも１つ
有している。オンデマンド方式におけるインク滴の吐出
方法として、個々のノズル孔毎に配設されたインクチャ
ンバ内に配設された個々のノズル孔毎の圧力発生手段を
用いて音響波を発生させることによりノズル孔からイン
ク滴を被印刷媒体に向かって吐出させている。
【０００４】この圧力発生手段を用いたインク滴の吐出
方法として、インクチャンバ壁における少なくとも一部
を電気機械変換体により変形させることにより音響波を
発生させ、その音響エネルギーでインク滴を吐出させる
方法がある。または、個々のノズル孔毎に配設されたイ
ンクチャンバ内に電気熱変換体を配設し、その電気熱変
換体によりインク滴を加熱気化させる発泡現象によって
音響波を発生させ、その音響エネルギーでインク滴を吐
出させる方法等がある。
方法として、インクチャンバ壁における少なくとも一部
を電気機械変換体により変形させることにより音響波を
発生させ、その音響エネルギーでインク滴を吐出させる
方法がある。または、個々のノズル孔毎に配設されたイ
ンクチャンバ内に電気熱変換体を配設し、その電気熱変
換体によりインク滴を加熱気化させる発泡現象によって
音響波を発生させ、その音響エネルギーでインク滴を吐
出させる方法等がある。
【０００５】このようなインク滴吐出方法を採用したプ
リンタ装置は、インク滴を吐出するノズル孔を多数配設
したプリントヘッドユニットをインクカートリッジとと
もにキャリアに搭載し、モータの動力により被印刷媒体
上を（非接触）走査させている。そしてこのとき、画像
データに基づいたタイミングでノズル孔よりインク滴を
吐出し、被印刷媒体上にインク滴を付着させ、この付着
させたインクドットにより被印刷媒体上に画像を形成さ
せている。
リンタ装置は、インク滴を吐出するノズル孔を多数配設
したプリントヘッドユニットをインクカートリッジとと
もにキャリアに搭載し、モータの動力により被印刷媒体
上を（非接触）走査させている。そしてこのとき、画像
データに基づいたタイミングでノズル孔よりインク滴を
吐出し、被印刷媒体上にインク滴を付着させ、この付着
させたインクドットにより被印刷媒体上に画像を形成さ
せている。
【０００６】そこで、印刷の高速化を実現しようとした
場合、プリントヘッドのハード面におけるノズル孔の多
数配設化や、単ノズル孔当たりのインク滴吐出周波数
（印字周波数）の高速化をインクカートリッジからノズ
ル孔先端部に至るまでの総インク流路形状の最適設計に
より、この印刷の高速化を実現している。
場合、プリントヘッドのハード面におけるノズル孔の多
数配設化や、単ノズル孔当たりのインク滴吐出周波数
（印字周波数）の高速化をインクカートリッジからノズ
ル孔先端部に至るまでの総インク流路形状の最適設計に
より、この印刷の高速化を実現している。
【０００７】ところで、インクジェット式プリンタに用
いられるインクは水性インクと非水性インクとの大きく
二つに分けられる。水性インクと非水性インクとの長所
をそれぞれ比較した場合、水性インクの長所として、
（１）物性の設計範囲が広くインク滴吐出特性の安定性
が高い、（２）主媒体が水であるため揮発による物性変
化が小さい、（３）安全性、安定性に優れ、取り扱いが
容易である、（４）紙面上のドット発色性に優れる、等
の長所が挙げられる。
いられるインクは水性インクと非水性インクとの大きく
二つに分けられる。水性インクと非水性インクとの長所
をそれぞれ比較した場合、水性インクの長所として、
（１）物性の設計範囲が広くインク滴吐出特性の安定性
が高い、（２）主媒体が水であるため揮発による物性変
化が小さい、（３）安全性、安定性に優れ、取り扱いが
容易である、（４）紙面上のドット発色性に優れる、等
の長所が挙げられる。
【０００８】それに対し、非水系インクの長所として
は、（１）被印刷媒体を広範囲に設定できる、（２）被
印刷媒体上でのインク定着性に優れ、かつにじみが少な
い、（３）印刷物の耐水性に優れる、等の長所が挙げら
れる。
は、（１）被印刷媒体を広範囲に設定できる、（２）被
印刷媒体上でのインク定着性に優れ、かつにじみが少な
い、（３）印刷物の耐水性に優れる、等の長所が挙げら
れる。
【０００９】現在、パーソナル向けなどの一般的には、
印刷物の品質、そしてプリントヘッドの信頼性の面か
ら、水系インクが主流となっている。
印刷物の品質、そしてプリントヘッドの信頼性の面か
ら、水系インクが主流となっている。
【００１０】水性インク成分としては染料あるいは顔料
等の着色剤、その他にインク物性調整溶剤として、界面
活性剤、ｐｈ調整剤、高沸点剤やその他多種にわたる溶
剤が混合しており、溶剤はインク物性値とプリントヘッ
ド構造設計の両面から多種溶剤同士それぞれの相乗効果
を考慮した添加比で決定されている。
等の着色剤、その他にインク物性調整溶剤として、界面
活性剤、ｐｈ調整剤、高沸点剤やその他多種にわたる溶
剤が混合しており、溶剤はインク物性値とプリントヘッ
ド構造設計の両面から多種溶剤同士それぞれの相乗効果
を考慮した添加比で決定されている。
【００１１】また、染料は色種により主媒体への溶解性
の差異は避けられず、色種によっては、特殊可溶化剤な
どの溶剤を必要とする。従って、インク色種によって添
加溶剤の種類、量が異なり、インク物性および安定性が
色種によって異なることは避けられない。また、より鮮
明な印刷物を得るには被印刷媒体上での印刷濃度を高く
するため、着色剤の含有比の増加などが実施されてい
る。
の差異は避けられず、色種によっては、特殊可溶化剤な
どの溶剤を必要とする。従って、インク色種によって添
加溶剤の種類、量が異なり、インク物性および安定性が
色種によって異なることは避けられない。また、より鮮
明な印刷物を得るには被印刷媒体上での印刷濃度を高く
するため、着色剤の含有比の増加などが実施されてい
る。
【００１２】このようなインクジェット式プリンタに用
いられるインクにおいては、インクの表面張力とインク
カートリッジから発生される負圧により、ノズル孔内で
メニスカスと呼ばれる曲面形状で大気の界面を持つ。ゆ
えに、メニスカス近郊部でインク中の揮発成分の蒸発が
起こり、メニスカス近郊部で局部的にインク諸物性が変
化（特に粘度の上昇）する。
いられるインクにおいては、インクの表面張力とインク
カートリッジから発生される負圧により、ノズル孔内で
メニスカスと呼ばれる曲面形状で大気の界面を持つ。ゆ
えに、メニスカス近郊部でインク中の揮発成分の蒸発が
起こり、メニスカス近郊部で局部的にインク諸物性が変
化（特に粘度の上昇）する。
【００１３】上記のメニスカス近郊部におけるインク諸
物性の変化によって、以下のような問題点が発生する。
インク滴吐出休止状態が長期に渡った後にインク滴を再
び吐出させようとした場合、インク滴の吐出状態は不良
状態となり易く、特には、インク滴量の変化、インク滴
速度の低下、そして飛翔方向安定性の悪化などが発生
し、その結果、印刷画品質の低下を招く。さらに状態の
悪化が進むと、ノズル孔が詰まり、インク滴が吐出しな
い現象にまで到り、印刷画品質に致命的な欠陥を招くこ
ともあり得る。
物性の変化によって、以下のような問題点が発生する。
インク滴吐出休止状態が長期に渡った後にインク滴を再
び吐出させようとした場合、インク滴の吐出状態は不良
状態となり易く、特には、インク滴量の変化、インク滴
速度の低下、そして飛翔方向安定性の悪化などが発生
し、その結果、印刷画品質の低下を招く。さらに状態の
悪化が進むと、ノズル孔が詰まり、インク滴が吐出しな
い現象にまで到り、印刷画品質に致命的な欠陥を招くこ
ともあり得る。
【００１４】このようなノズル孔部のインク諸物性変化
（特にインク揮発成分の蒸発による固化）を回復、回避
する手段として、多くのプリントヘッドメンテナンス方
法が提案されている。ここで、インク諸物性変化による
インクの固化を防止する従来技術について具体的に説明
する。
（特にインク揮発成分の蒸発による固化）を回復、回避
する手段として、多くのプリントヘッドメンテナンス方
法が提案されている。ここで、インク諸物性変化による
インクの固化を防止する従来技術について具体的に説明
する。
【００１５】従来技術の第１例として、特開昭５７−６
１５７６号公報に、ピエゾ素子を駆動することにより飛
翔液滴を形成して記録を行うインクジェット記録方法に
おいて、印字休止時に飛翔液滴の形成に必要な閾値電圧
以下でピエゾ素子を駆動させるインクジェット記録方法
が開示されている。
１５７６号公報に、ピエゾ素子を駆動することにより飛
翔液滴を形成して記録を行うインクジェット記録方法に
おいて、印字休止時に飛翔液滴の形成に必要な閾値電圧
以下でピエゾ素子を駆動させるインクジェット記録方法
が開示されている。
【００１６】この従来技術の第１例は、インク滴吐出時
に使用される電気機械変換体（圧電素子）をインク滴が
吐出しない程度の電圧で駆動させてメニスカスに微振動
を与え、インクの固化を防止している。
に使用される電気機械変換体（圧電素子）をインク滴が
吐出しない程度の電圧で駆動させてメニスカスに微振動
を与え、インクの固化を防止している。
【００１７】また、従来技術の第２例として、記録プリ
ントヘッドから被記録材へインクを吐出させて記録を行
うインクジェット記録装置において、非記録状態が所定
時間経過した後、次の記録の初期の吐出エネルギーを通
常時よりも増大させるエネルギー増加手段を有する構成
を採用するインクジェット記録装置が開示されている。
ントヘッドから被記録材へインクを吐出させて記録を行
うインクジェット記録装置において、非記録状態が所定
時間経過した後、次の記録の初期の吐出エネルギーを通
常時よりも増大させるエネルギー増加手段を有する構成
を採用するインクジェット記録装置が開示されている。
【００１８】この従来技術の第２例は、吐出休止後に吐
出されるインク滴の特性（速度、量など）を連続吐出時
に近づける方法として、吐出休止状態が所定時間以上続
いた場合、吐出休止後のインク滴吐出には連続吐出時よ
りも大きな吐出エネルギーを印加している。
出されるインク滴の特性（速度、量など）を連続吐出時
に近づける方法として、吐出休止状態が所定時間以上続
いた場合、吐出休止後のインク滴吐出には連続吐出時よ
りも大きな吐出エネルギーを印加している。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
従来技術における第１の問題点として挙げられるものが
ある。ノズル開孔径よりも大きな球径のインク滴を吐出
させる場合には、インク滴吐出特性に十分なマージンを
持たせることができるため、従来技術を用いての安定吐
出は可能であった。しかし、メニスカス位置制御や音響
波制御を用いて、より微小なインク滴を吐出させようと
した場合、均一かつ安定吐出を行うには困難であり、吐
出休止期間が一定時間存在すると、吐出休止後に吐出さ
れるインク滴吐出特性は速度低下、量減少、飛翔状態不
安定などの特性劣化を招き、被印刷媒体上でのインク滴
着弾位置のずれ、形成されるインクドット径の不均一、
不安定なサテライト滴により発生する飛散着弾などによ
る画像品質低下を招くといった問題点があった。
従来技術における第１の問題点として挙げられるものが
ある。ノズル開孔径よりも大きな球径のインク滴を吐出
させる場合には、インク滴吐出特性に十分なマージンを
持たせることができるため、従来技術を用いての安定吐
出は可能であった。しかし、メニスカス位置制御や音響
波制御を用いて、より微小なインク滴を吐出させようと
した場合、均一かつ安定吐出を行うには困難であり、吐
出休止期間が一定時間存在すると、吐出休止後に吐出さ
れるインク滴吐出特性は速度低下、量減少、飛翔状態不
安定などの特性劣化を招き、被印刷媒体上でのインク滴
着弾位置のずれ、形成されるインクドット径の不均一、
不安定なサテライト滴により発生する飛散着弾などによ
る画像品質低下を招くといった問題点があった。
【００２０】その理由は、微小なインク滴を吐出させる
場合、その手段としてメニスカス制御や音響制御などの
方法が用いられるが、特に微小インク滴吐出特性に対し
てはメニスカス位置およびメニスカス挙動による影響度
が非常に大きいからである。
場合、その手段としてメニスカス制御や音響制御などの
方法が用いられるが、特に微小インク滴吐出特性に対し
てはメニスカス位置およびメニスカス挙動による影響度
が非常に大きいからである。
【００２１】インクジェット式プリンタに用いられてい
るインクは、主媒体が水である水系インクの場合におい
ても、水系インクは微弱ではあるがチキソトピロ的挙動
である揺変性を有しており、走査中という短時間内にお
いても吐出休止時間が存在した場合、前記のメニスカス
位置制御段階において、インク流路系におけるインク流
動量の差によりチキソトピロ的挙動である揺変性は無視
できないレベルにあり、従来技術の回復動作ではこの点
を考慮していなかったため微小なインク滴を安定に吐出
させることは困難であったことがその理由である。
るインクは、主媒体が水である水系インクの場合におい
ても、水系インクは微弱ではあるがチキソトピロ的挙動
である揺変性を有しており、走査中という短時間内にお
いても吐出休止時間が存在した場合、前記のメニスカス
位置制御段階において、インク流路系におけるインク流
動量の差によりチキソトピロ的挙動である揺変性は無視
できないレベルにあり、従来技術の回復動作ではこの点
を考慮していなかったため微小なインク滴を安定に吐出
させることは困難であったことがその理由である。
【００２２】ここで前記のインク流路系におけるインク
流動量の差を誘因すると考えられる状態として、例え
ば、連続吐出状態では常にインク滴はノズル孔より吐出
され、ノズル孔部へは、インクプール内のインクが供給
孔、インクチャンバを介してノズル孔へ流入しているの
に対し、吐出休止期間ではインク流入が停止されるので
インクの流動は０になるといった二つの状態を想定する
ことができる。
流動量の差を誘因すると考えられる状態として、例え
ば、連続吐出状態では常にインク滴はノズル孔より吐出
され、ノズル孔部へは、インクプール内のインクが供給
孔、インクチャンバを介してノズル孔へ流入しているの
に対し、吐出休止期間ではインク流入が停止されるので
インクの流動は０になるといった二つの状態を想定する
ことができる。
【００２３】また、複数回にわたり走査を行う期間にお
いて、メニスカス付近部のインクは揮発成分の蒸発によ
り局部的に粘度の上昇が起こり、各制御時に印加される
エネルギーの損失によりメニスカス挙動、インク柱形成
に差が生じてしまうことがその理由である。
いて、メニスカス付近部のインクは揮発成分の蒸発によ
り局部的に粘度の上昇が起こり、各制御時に印加される
エネルギーの損失によりメニスカス挙動、インク柱形成
に差が生じてしまうことがその理由である。
【００２４】この複数回にわたる走査期間中における連
続吐出の場合では常にノズル孔よりインク滴の吐出（排
出）とインクリフィルにより、メニスカス近郊部のイン
クは、インクプールから供給孔、インクチャンバを介し
て常に新しいインクに置換されているのに対し、吐出休
止期間では新しいインクへの置換は行われない。従っ
て、メニスカス付近部のインクに局部的な粘度の上昇を
誘因してしまうといったことが考えられる。
続吐出の場合では常にノズル孔よりインク滴の吐出（排
出）とインクリフィルにより、メニスカス近郊部のイン
クは、インクプールから供給孔、インクチャンバを介し
て常に新しいインクに置換されているのに対し、吐出休
止期間では新しいインクへの置換は行われない。従っ
て、メニスカス付近部のインクに局部的な粘度の上昇を
誘因してしまうといったことが考えられる。
【００２５】さらには、階調印字を行う場合、吐出イン
ク滴量は更なる均一細分化された制御が要求されるため
である。
ク滴量は更なる均一細分化された制御が要求されるため
である。
【００２６】また、上記の従来技術の第２の問題点とし
て、メニスカス位置制御や音響波制御を用いて微小なイ
ンク滴を吐出させようとした場合、インク滴吐出動作に
おいて印加する電圧よりも低いレベルの電圧でメニスカ
スあるいはインクチャンバに振動を与えても不十分であ
り、吐出休止後に吐出されるインク滴の特性劣化を回避
することは困難である。さらには、インク滴吐出動作に
印加する電圧よりも低レベルな電圧において電圧勾配を
高め、インクチャンバ内体積の増減圧速度を上げたとし
ても効果は小さく、必要とされる精度でのインク滴吐出
特性を得ることができないといった問題点があった。
て、メニスカス位置制御や音響波制御を用いて微小なイ
ンク滴を吐出させようとした場合、インク滴吐出動作に
おいて印加する電圧よりも低いレベルの電圧でメニスカ
スあるいはインクチャンバに振動を与えても不十分であ
り、吐出休止後に吐出されるインク滴の特性劣化を回避
することは困難である。さらには、インク滴吐出動作に
印加する電圧よりも低レベルな電圧において電圧勾配を
高め、インクチャンバ内体積の増減圧速度を上げたとし
ても効果は小さく、必要とされる精度でのインク滴吐出
特性を得ることができないといった問題点があった。
【００２７】その理由は、メニスカス位置制御や音響波
制御によりノズル孔径よりも小さい球径のインク滴を吐
出する場合、このときのインク滴吐出動作に必要な電圧
素子変位量は極めて小さく、インク滴吐出電圧以下の電
圧レベルでは、連続吐出時のインク滴吐出特性と同特性
で飛翔させるのに圧電素子に十分なインク流動が発生す
る変位量を、吐出休止時からの再インク吐出においては
得ることができない。また、吐出休止状態からの回復に
は、瞬間的な音響波よりも大きなインク粒子の移動が伴
う動作を加えることがより効果的であるためである。
制御によりノズル孔径よりも小さい球径のインク滴を吐
出する場合、このときのインク滴吐出動作に必要な電圧
素子変位量は極めて小さく、インク滴吐出電圧以下の電
圧レベルでは、連続吐出時のインク滴吐出特性と同特性
で飛翔させるのに圧電素子に十分なインク流動が発生す
る変位量を、吐出休止時からの再インク吐出においては
得ることができない。また、吐出休止状態からの回復に
は、瞬間的な音響波よりも大きなインク粒子の移動が伴
う動作を加えることがより効果的であるためである。
【００２８】さらに、上記の従来技術の第３の問題点と
して、吐出休止時にヘッドの駆動周波数で常に微振動を
発生させる工程によって不要な圧電素子の駆動回数が激
増し、圧電素子を含めたヘッド自体の寿命が短くなると
いった問題点があった。
して、吐出休止時にヘッドの駆動周波数で常に微振動を
発生させる工程によって不要な圧電素子の駆動回数が激
増し、圧電素子を含めたヘッド自体の寿命が短くなると
いった問題点があった。
【００２９】その理由は、圧電素子に電圧を印加した場
合、積層圧電素子内の対向内部電極間の圧電材料に歪み
が生じる。これは積層圧電素子の場合、配線の都合上に
より対向内部電極が存在せず、いわゆる不活性部が構造
上存在し、活性部と不活性部との境界面で大きな内部応
力を発生するからである。そして、圧電圧力に内部応力
がかかる振動を不必要に与えることは圧電素子の寿命を
縮めることとなり、それと同時に、ヘッド積層体におい
ても、圧電素子の振動により各プレート積層間で剥離な
どの破損が生じやすくなり寿命を縮めることになる。ま
た、バイモルフ素子では不活性プレートおよび圧電プレ
ートのたわみにより発生する応力により寿命が縮むとい
ったことにある。
合、積層圧電素子内の対向内部電極間の圧電材料に歪み
が生じる。これは積層圧電素子の場合、配線の都合上に
より対向内部電極が存在せず、いわゆる不活性部が構造
上存在し、活性部と不活性部との境界面で大きな内部応
力を発生するからである。そして、圧電圧力に内部応力
がかかる振動を不必要に与えることは圧電素子の寿命を
縮めることとなり、それと同時に、ヘッド積層体におい
ても、圧電素子の振動により各プレート積層間で剥離な
どの破損が生じやすくなり寿命を縮めることになる。ま
た、バイモルフ素子では不活性プレートおよび圧電プレ
ートのたわみにより発生する応力により寿命が縮むとい
ったことにある。
【００３０】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、メニスカス位置制御や音響波制御等を用いて微
小なインク滴を吐出させようとし場合、ヘッドユニット
走査中において画像データあるいはキャリア位置に起因
する吐出休止時間が存在した場合吐出休止後から再び吐
出動作が行われた時のインク滴吐出特性の均一性、安定
性を実現し、高品質な印刷画質を得ることができるイン
クジェット式プリンタ用ヘッドの駆動方法を提供するこ
とを目的とする。
であり、メニスカス位置制御や音響波制御等を用いて微
小なインク滴を吐出させようとし場合、ヘッドユニット
走査中において画像データあるいはキャリア位置に起因
する吐出休止時間が存在した場合吐出休止後から再び吐
出動作が行われた時のインク滴吐出特性の均一性、安定
性を実現し、高品質な印刷画質を得ることができるイン
クジェット式プリンタ用ヘッドの駆動方法を提供するこ
とを目的とする。
【００３１】さらに、本発明は、音響波発生部である圧
電素子およびヘッド積層体の寿命を不必要に縮めること
がなく、さらに、消費電力の削減を実施しつつ、ノズル
孔から吐出されるインク滴を常に均一かつ安定的に吐出
させることができるインクジェット式プリンタ用ヘッド
の駆動方法を提供することを目的とする。
電素子およびヘッド積層体の寿命を不必要に縮めること
がなく、さらに、消費電力の削減を実施しつつ、ノズル
孔から吐出されるインク滴を常に均一かつ安定的に吐出
させることができるインクジェット式プリンタ用ヘッド
の駆動方法を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、画像データを基にノズル
孔からオンデマンドでインク滴を吐出させることにより
印刷を行うインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装
置において、画像データに基づいてインクジェット式プ
リンタ用ヘッドのノズル孔に対応したインクチャンバ内
の圧力の増減を制御するための電気機械変換体に電圧を
印加する電圧印加手段と、ノズル孔に対して、吐出休止
時間の各々の長さを画像データに基づいて検出する吐出
休止期間長検出手段と、吐出休止期間長検出手段により
検出された吐出期間の長さに基づいて、吐出休止期間の
後のインク滴吐出再開の前に電気機械変換体に印加され
るべき吐出予備電圧波形を決定、または選択する吐出予
備電圧波形決定手段と、吐出予備電圧波形決定手段によ
り決定または選択された吐出予備電圧波形を電気機械変
換体に印加する吐出予備電圧波形印加手段とを有するこ
とを特徴とする。
めに、請求項１記載の発明は、画像データを基にノズル
孔からオンデマンドでインク滴を吐出させることにより
印刷を行うインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装
置において、画像データに基づいてインクジェット式プ
リンタ用ヘッドのノズル孔に対応したインクチャンバ内
の圧力の増減を制御するための電気機械変換体に電圧を
印加する電圧印加手段と、ノズル孔に対して、吐出休止
時間の各々の長さを画像データに基づいて検出する吐出
休止期間長検出手段と、吐出休止期間長検出手段により
検出された吐出期間の長さに基づいて、吐出休止期間の
後のインク滴吐出再開の前に電気機械変換体に印加され
るべき吐出予備電圧波形を決定、または選択する吐出予
備電圧波形決定手段と、吐出予備電圧波形決定手段によ
り決定または選択された吐出予備電圧波形を電気機械変
換体に印加する吐出予備電圧波形印加手段とを有するこ
とを特徴とする。
【００３３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、吐出予備電圧波形決定手段は、吐出予備電
圧波形における電圧高低差を、吐出電圧波形における電
圧高低差より大きく設定することを特徴とする。
明において、吐出予備電圧波形決定手段は、吐出予備電
圧波形における電圧高低差を、吐出電圧波形における電
圧高低差より大きく設定することを特徴とする。
【００３４】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、吐出予備電圧波形決定手段は、吐出休止期
間の長さをインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動周
期に基づいて休止周期数を算出し、この吐出休止周期数
に基づいて吐出予備電圧波形の決定または選択を行うこ
とを特徴とする。
明において、吐出予備電圧波形決定手段は、吐出休止期
間の長さをインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動周
期に基づいて休止周期数を算出し、この吐出休止周期数
に基づいて吐出予備電圧波形の決定または選択を行うこ
とを特徴とする。
【００３５】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、吐出予備電圧波形は、吐出休止期間の後の
吐出電圧波形の印加再開の直前に、電気機械変換体に印
加されることを特徴とする。
明において、吐出予備電圧波形は、吐出休止期間の後の
吐出電圧波形の印加再開の直前に、電気機械変換体に印
加されることを特徴とする。
【００３６】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、吐出予備電圧波形は、吐出電圧波形の印加
再開の１プリンタヘッド駆動周期前に、電気機械変換体
に印加されることを特徴とする。
明において、吐出予備電圧波形は、吐出電圧波形の印加
再開の１プリンタヘッド駆動周期前に、電気機械変換体
に印加されることを特徴とする。
【００３７】請求項６記載の発明は、請求項４記載の発
明において、吐出予備電圧波形は、吐出電圧波形の印加
再開の２プリンタヘッド駆動周期前に、電気機械変換体
に印加されることを特徴とする。
明において、吐出予備電圧波形は、吐出電圧波形の印加
再開の２プリンタヘッド駆動周期前に、電気機械変換体
に印加されることを特徴とする。
【００３８】請求項７記載の発明は、請求項１記載の発
明において、吐出予備電圧波形決定手段は、吐出予備電
圧波形の印加によるインクメニスカス振動が吐出電圧波
形の印加再開の前には十分減衰するように、吐出予備電
圧波形の決定または選択を行うことを特徴とする。
明において、吐出予備電圧波形決定手段は、吐出予備電
圧波形の印加によるインクメニスカス振動が吐出電圧波
形の印加再開の前には十分減衰するように、吐出予備電
圧波形の決定または選択を行うことを特徴とする。
【００３９】請求項８記載の発明は、請求項１記載の発
明において、吐出予備電圧波形において、吐出休止期間
の間にインクチャンバの体積が経時的に減少するように
電圧が電気機械変換体のバイアス電圧から経時的に増加
され、吐出電圧波形の印加再開の直前にバイアス電圧に
戻されることを特徴とする。
明において、吐出予備電圧波形において、吐出休止期間
の間にインクチャンバの体積が経時的に減少するように
電圧が電気機械変換体のバイアス電圧から経時的に増加
され、吐出電圧波形の印加再開の直前にバイアス電圧に
戻されることを特徴とする。
【００４０】請求項９記載の発明は、請求項１記載の発
明において、吐出予備電圧波形において、吐出休止期間
の間にインクチャンバの体積が経時的に増加するように
電圧が電気機械変換体のバイアス電圧から経時的に減少
され、吐出電圧波形の印加再開の直前にバイアス電圧に
戻されることを特徴とする。
明において、吐出予備電圧波形において、吐出休止期間
の間にインクチャンバの体積が経時的に増加するように
電圧が電気機械変換体のバイアス電圧から経時的に減少
され、吐出電圧波形の印加再開の直前にバイアス電圧に
戻されることを特徴とする。
【００４１】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
発明において、バイアス電圧に戻される際の吐出予備電
圧波形が、インクチャンバの体積減少によるインク滴吐
出が起こらないように設定されることを特徴とする。
発明において、バイアス電圧に戻される際の吐出予備電
圧波形が、インクチャンバの体積減少によるインク滴吐
出が起こらないように設定されることを特徴とする。
【００４２】請求項１１記載の発明は、請求項１記載の
発明において、吐出予備電圧波形において、吐出電圧波
形の印加再開の直前に、インクチャンバの体積が増加す
るよう電気機械変換体のバイアス電圧より低い電圧まで
減少させ、バイアス電圧に戻すことを特徴とする。
発明において、吐出予備電圧波形において、吐出電圧波
形の印加再開の直前に、インクチャンバの体積が増加す
るよう電気機械変換体のバイアス電圧より低い電圧まで
減少させ、バイアス電圧に戻すことを特徴とする。
【００４３】請求項１２記載の発明は、請求項１１記載
の発明において、吐出予備電圧波形における電圧高低差
が吐出休止期間の長さに基づいて設定されることを特徴
とする。
の発明において、吐出予備電圧波形における電圧高低差
が吐出休止期間の長さに基づいて設定されることを特徴
とする。
【００４４】請求項１３記載の発明は、請求項１記載の
発明において、吐出予備電圧波形において、吐出電圧波
形の印加再開の直前に、インクチャンバの体積が減少す
るよう電気機械変換体のバイアス電圧より高い電圧まで
増加させ、バイアス電圧に戻すことを特徴とする。
発明において、吐出予備電圧波形において、吐出電圧波
形の印加再開の直前に、インクチャンバの体積が減少す
るよう電気機械変換体のバイアス電圧より高い電圧まで
増加させ、バイアス電圧に戻すことを特徴とする。
【００４５】請求項１４記載の発明は、請求項１３記載
の発明において、吐出予備電圧波形における電圧高低差
が吐出休止期間の長さに基づいて設定されることを特徴
とする。
の発明において、吐出予備電圧波形における電圧高低差
が吐出休止期間の長さに基づいて設定されることを特徴
とする。
【００４６】請求項１５記載の発明は、請求項１記載の
発明において、吐出予備電圧波形において、インクチャ
ンバの体積が増加するよう電気機械変換体のバイアス電
圧より低い電圧まで減少させ、次にバイアス電圧より高
い電圧まで増加させることを特徴とする。
発明において、吐出予備電圧波形において、インクチャ
ンバの体積が増加するよう電気機械変換体のバイアス電
圧より低い電圧まで減少させ、次にバイアス電圧より高
い電圧まで増加させることを特徴とする。
【００４７】請求項１６記載の発明は、請求項１記載の
発明において、吐出予備電圧波形において、インクチャ
ンバの体積が減少するよう電圧機械変換体のバイアス電
圧より高い電圧まで増加させ、次にバイアス電圧より低
い電圧まで減少させることを特徴とする。
発明において、吐出予備電圧波形において、インクチャ
ンバの体積が減少するよう電圧機械変換体のバイアス電
圧より高い電圧まで増加させ、次にバイアス電圧より低
い電圧まで減少させることを特徴とする。
【００４８】請求項１７記載の発明は、請求項１記載の
発明において、吐出予備電圧波形決定手段が、吐出休止
期間の長さに基づいて回数Ｎを決定し、吐出予備電圧波
形において、吐出電圧波形の印加再開の直前に、インク
チャンバの体積が増加するよう電気機械変換体のバイア
ス電圧より低い電圧まで減少させバイアス電圧に戻すこ
とを、Ｎ回繰り返すことを特徴とする。
発明において、吐出予備電圧波形決定手段が、吐出休止
期間の長さに基づいて回数Ｎを決定し、吐出予備電圧波
形において、吐出電圧波形の印加再開の直前に、インク
チャンバの体積が増加するよう電気機械変換体のバイア
ス電圧より低い電圧まで減少させバイアス電圧に戻すこ
とを、Ｎ回繰り返すことを特徴とする。
【００４９】請求項１８記載の発明は、請求項１記載の
発明において、吐出予備電圧波形決定手段が、吐出休止
期間の長さに基づいて回数Ｎを決定し、吐出予備電圧波
形において、吐出電圧波形の印加再開の直前に、インク
チャンバの体積が減少するよう電気機械変換体のバイア
ス電圧より上まで電圧を増加させバイアス電圧に戻すこ
とを、Ｎ回繰り返すことを特徴とする。
発明において、吐出予備電圧波形決定手段が、吐出休止
期間の長さに基づいて回数Ｎを決定し、吐出予備電圧波
形において、吐出電圧波形の印加再開の直前に、インク
チャンバの体積が減少するよう電気機械変換体のバイア
ス電圧より上まで電圧を増加させバイアス電圧に戻すこ
とを、Ｎ回繰り返すことを特徴とする。
【００５０】請求項１９記載の発明は、画像データを基
にノズル孔からオンデマンドでインク滴を吐出させるこ
とにより印刷を行うインクジェット式プリンタ用ヘッド
の駆動方法において、画像データに基づいてインクジェ
ット式プリンタ用ヘッドのノズル孔に対応したインクチ
ャンバ内の圧力の増減を制御するための電気機械変換体
に電圧を印加する電圧印加工程と、ノズル孔に対して、
吐出休止時間の各々の長さを画像データに基づいて検出
する吐出休止期間長検出工程と、吐出休止期間長検出工
程において検出された吐出期間の長さに基づいて、吐出
休止期間の後のインク滴吐出再開の前に電気機械変換体
に印加されるべき吐出予備波形を決定、または選択する
吐出予備電圧波形決定工程と、吐出予備電圧波形決定工
程において決定または選択された吐出予備電圧波形を電
気機械変換体に印加する吐出予備電圧波形印加工程とを
有することを特徴とする。
にノズル孔からオンデマンドでインク滴を吐出させるこ
とにより印刷を行うインクジェット式プリンタ用ヘッド
の駆動方法において、画像データに基づいてインクジェ
ット式プリンタ用ヘッドのノズル孔に対応したインクチ
ャンバ内の圧力の増減を制御するための電気機械変換体
に電圧を印加する電圧印加工程と、ノズル孔に対して、
吐出休止時間の各々の長さを画像データに基づいて検出
する吐出休止期間長検出工程と、吐出休止期間長検出工
程において検出された吐出期間の長さに基づいて、吐出
休止期間の後のインク滴吐出再開の前に電気機械変換体
に印加されるべき吐出予備波形を決定、または選択する
吐出予備電圧波形決定工程と、吐出予備電圧波形決定工
程において決定または選択された吐出予備電圧波形を電
気機械変換体に印加する吐出予備電圧波形印加工程とを
有することを特徴とする。
【００５１】請求項２０記載の発明は、請求項１９記載
の発明において、吐出予備電圧波形決定工程は、吐出予
備電圧波形における電圧高低差を、吐出電圧波形におけ
る電圧高低差より大きく設定することを特徴とする。
の発明において、吐出予備電圧波形決定工程は、吐出予
備電圧波形における電圧高低差を、吐出電圧波形におけ
る電圧高低差より大きく設定することを特徴とする。
【００５２】請求項２１記載の発明は、請求項１９記載
の発明において、吐出予備電圧波形決定工程は、吐出休
止期間の長さをインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆
動周期に基づいて休止周期数を算出し、この吐出休止周
期数に基づいて吐出予備電圧波形の決定または選択を行
うことを特徴とする。
の発明において、吐出予備電圧波形決定工程は、吐出休
止期間の長さをインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆
動周期に基づいて休止周期数を算出し、この吐出休止周
期数に基づいて吐出予備電圧波形の決定または選択を行
うことを特徴とする。
【００５３】請求項２２記載の発明は、請求項１９記載
の発明において、吐出予備電圧波形は、吐出休止期間の
後の吐出電圧波形の印加再開の直前に、電気機械変換体
に印加されることを特徴とする。
の発明において、吐出予備電圧波形は、吐出休止期間の
後の吐出電圧波形の印加再開の直前に、電気機械変換体
に印加されることを特徴とする。
【００５４】請求項２３記載の発明は、請求項２２記載
の発明において、吐出予備電圧波形は、吐出電圧波形の
印加再開の１プリンタヘッド駆動周期前に、電気機械変
換体に印加されることを特徴とする。
の発明において、吐出予備電圧波形は、吐出電圧波形の
印加再開の１プリンタヘッド駆動周期前に、電気機械変
換体に印加されることを特徴とする。
【００５５】請求項２４記載の発明は、請求項２２記載
の発明において、吐出予備電圧波形は、吐出電圧波形の
印加再開の２プリンタヘッド駆動周期前に、電気機械変
換体に印加されることを特徴とする。
の発明において、吐出予備電圧波形は、吐出電圧波形の
印加再開の２プリンタヘッド駆動周期前に、電気機械変
換体に印加されることを特徴とする。
【００５６】請求項２５記載の発明は、請求項２２記載
の発明において、吐出予備電圧波形決定工程は、吐出予
備電圧波形の印加によるインクメニスカス振動が吐出電
圧波形の印加再開の前には十分減衰するように、吐出予
備電圧波形の決定または選択を行うことを特徴とする。
の発明において、吐出予備電圧波形決定工程は、吐出予
備電圧波形の印加によるインクメニスカス振動が吐出電
圧波形の印加再開の前には十分減衰するように、吐出予
備電圧波形の決定または選択を行うことを特徴とする。
【００５７】請求項２６記載の発明は、請求項１９記載
の発明において、吐出予備電圧波形において、吐出休止
期間の間にインクチャンバの体積が経時的に減少するよ
うに電圧が電気機械変換体のバイアス電圧から経時的に
増加され、吐出電圧波形の印加再開の直前にバイアス電
圧に戻されることを特徴とする。
の発明において、吐出予備電圧波形において、吐出休止
期間の間にインクチャンバの体積が経時的に減少するよ
うに電圧が電気機械変換体のバイアス電圧から経時的に
増加され、吐出電圧波形の印加再開の直前にバイアス電
圧に戻されることを特徴とする。
【００５８】請求項２７記載の発明は、請求項１９記載
の発明において、吐出予備電圧波形において、吐出休止
期間の間にインクチャンバの体積が経時的に増加するよ
うに電圧が電気機械変換体のバイアス電圧から経時的に
減少され、吐出電圧波形の印加再開の直前にバイアス電
圧に戻されることを特徴とする。
の発明において、吐出予備電圧波形において、吐出休止
期間の間にインクチャンバの体積が経時的に増加するよ
うに電圧が電気機械変換体のバイアス電圧から経時的に
減少され、吐出電圧波形の印加再開の直前にバイアス電
圧に戻されることを特徴とする。
【００５９】請求項２８記載の発明は、請求項２７記載
の発明において、バイアス電圧に戻される際の吐出予備
電圧波形が、インクチャンバの体積減少によるインク滴
吐出が起こらないように設定されることを特徴とする。
の発明において、バイアス電圧に戻される際の吐出予備
電圧波形が、インクチャンバの体積減少によるインク滴
吐出が起こらないように設定されることを特徴とする。
【００６０】請求項２９記載の発明は、請求項１９記載
の発明において、吐出予備電圧波形において、吐出電圧
波形の印加再開の直前に、インクチャンバの体積が増加
するよう電気機械変換体のバイアス電圧より低い電圧ま
で減少させ、バイアス電圧に戻すことを特徴とする。
の発明において、吐出予備電圧波形において、吐出電圧
波形の印加再開の直前に、インクチャンバの体積が増加
するよう電気機械変換体のバイアス電圧より低い電圧ま
で減少させ、バイアス電圧に戻すことを特徴とする。
【００６１】請求項３０記載の発明は、請求項２９記載
の発明において、吐出予備電圧波形における電圧高低差
が吐出休止期間の長さに基づいて設定されることを特徴
とする。
の発明において、吐出予備電圧波形における電圧高低差
が吐出休止期間の長さに基づいて設定されることを特徴
とする。
【００６２】請求項３１記載の発明は、請求項１９記載
の発明において、吐出予備電圧波形において、吐出電圧
波形の印加再開の直前に、インクチャンバの体積が減少
するよう電気機械変換体のバイアス電圧より高い電圧ま
で増加させ、バイアス電圧に戻すことを特徴とする。
の発明において、吐出予備電圧波形において、吐出電圧
波形の印加再開の直前に、インクチャンバの体積が減少
するよう電気機械変換体のバイアス電圧より高い電圧ま
で増加させ、バイアス電圧に戻すことを特徴とする。
【００６３】請求項３２記載の発明は、請求項３１記載
の発明において、吐出予備電圧波形における電圧高低差
が吐出休止期間の長さに基づいて設定されることを特徴
とする。
の発明において、吐出予備電圧波形における電圧高低差
が吐出休止期間の長さに基づいて設定されることを特徴
とする。
【００６４】請求項３３記載の発明は、請求項１９記載
の発明において、吐出予備電圧波形において、インクチ
ャンバの体積が増加するよう電気機械変換体のバイアス
電圧より低い電圧まで減少させ、次にバイアス電圧より
高い電圧まで増加させることを特徴とする。
の発明において、吐出予備電圧波形において、インクチ
ャンバの体積が増加するよう電気機械変換体のバイアス
電圧より低い電圧まで減少させ、次にバイアス電圧より
高い電圧まで増加させることを特徴とする。
【００６５】請求項３４記載の発明は、請求項１９記載
の発明において、吐出予備電圧波形において、インクチ
ャンバの体積が減少するよう電圧機械変換体のバイアス
電圧より高い電圧まで増加させ、次にバイアス電圧より
低い電圧まで減少させることを特徴とする。
の発明において、吐出予備電圧波形において、インクチ
ャンバの体積が減少するよう電圧機械変換体のバイアス
電圧より高い電圧まで増加させ、次にバイアス電圧より
低い電圧まで減少させることを特徴とする。
【００６６】請求項３５記載の発明は、請求項１９記載
の発明において、吐出予備電圧波形決定手段が、吐出休
止期間の長さに基づいて回数Ｎを決定し、吐出予備電圧
波形において、吐出電圧波形の印加再開の直前に、イン
クチャンバの体積が増加するよう電気機械変換体のバイ
アス電圧より低い電圧まで減少させバイアス電圧に戻す
ことを、Ｎ回繰り返すことを特徴とする。
の発明において、吐出予備電圧波形決定手段が、吐出休
止期間の長さに基づいて回数Ｎを決定し、吐出予備電圧
波形において、吐出電圧波形の印加再開の直前に、イン
クチャンバの体積が増加するよう電気機械変換体のバイ
アス電圧より低い電圧まで減少させバイアス電圧に戻す
ことを、Ｎ回繰り返すことを特徴とする。
【００６７】請求項３６記載の発明は、請求項１９記載
の発明において、吐出予備電圧波形決定手段が、吐出休
止期間の長さに基づいて回数Ｎを決定し、吐出予備電圧
波形において、吐出電圧波形の印加再開の直前に、イン
クチャンバの体積が減少するよう電気機械変換体のバイ
アス電圧より上まで電圧を増加させバイアス電圧に戻す
ことを、Ｎ回繰り返すことを特徴とする。
の発明において、吐出予備電圧波形決定手段が、吐出休
止期間の長さに基づいて回数Ｎを決定し、吐出予備電圧
波形において、吐出電圧波形の印加再開の直前に、イン
クチャンバの体積が減少するよう電気機械変換体のバイ
アス電圧より上まで電圧を増加させバイアス電圧に戻す
ことを、Ｎ回繰り返すことを特徴とする。
【００６８】本発明のインクジェット式プリンタ用ヘッ
ドの駆動方法は、ヘッド走査中に吐出休止期間Ｔｓ（図
５）が存在した場合、吐出休止後から再びインク滴の吐
出動作が行われる直前に、吐出波形とは異なる吐出予備
波形（図５）を個々のノズルに印加する手段を備えたこ
とを特徴とする。
ドの駆動方法は、ヘッド走査中に吐出休止期間Ｔｓ（図
５）が存在した場合、吐出休止後から再びインク滴の吐
出動作が行われる直前に、吐出波形とは異なる吐出予備
波形（図５）を個々のノズルに印加する手段を備えたこ
とを特徴とする。
【００６９】また、吐出休止後に再び行われる吐出動作
の直前に印加する吐出予備波形（図５）の電圧が、吐出
波形の電圧よりも大きく、かつ電圧勾配が小さい波形で
あることを特徴とする。ここでいう電圧が大きいとはイ
ンクチャンバ（図２，４）内体積変化量が大きいことを
意味する。
の直前に印加する吐出予備波形（図５）の電圧が、吐出
波形の電圧よりも大きく、かつ電圧勾配が小さい波形で
あることを特徴とする。ここでいう電圧が大きいとはイ
ンクチャンバ（図２，４）内体積変化量が大きいことを
意味する。
【００７０】また、吐出休止時間Ｔｓ（図５）の長によ
り吐出休止後に再び行われる吐出動作の直前に印加され
る吐出予備波形（図５）の電圧が異なることを特徴とす
る。ここでいう電圧が異なるとはインクチャンバ（図
２，４）内体積変化量が異なることを意味する。
り吐出休止後に再び行われる吐出動作の直前に印加され
る吐出予備波形（図５）の電圧が異なることを特徴とす
る。ここでいう電圧が異なるとはインクチャンバ（図
２，４）内体積変化量が異なることを意味する。
【００７１】本発明では、インク滴吐出休止状態では、
連続吐出状態のような常にインクがインク流路系内で流
動している状態に比べ、インクチャンバ内のインクは隣
接分子間、隣接粒子間に作用する２次結合力が大きい状
態となっている。吐出休止時間経過後に再吐出動作を行
う直前にインクチャンバ内体積を増減させることによっ
て、インク流路系内に充填されているインクを流動させ
前記２次結合力を連続吐出時と同レベルにする効果があ
り、吐出休止後の再吐出でのインク滴飛翔特性を連続吐
出時と同等にすることを可能としている。
連続吐出状態のような常にインクがインク流路系内で流
動している状態に比べ、インクチャンバ内のインクは隣
接分子間、隣接粒子間に作用する２次結合力が大きい状
態となっている。吐出休止時間経過後に再吐出動作を行
う直前にインクチャンバ内体積を増減させることによっ
て、インク流路系内に充填されているインクを流動させ
前記２次結合力を連続吐出時と同レベルにする効果があ
り、吐出休止後の再吐出でのインク滴飛翔特性を連続吐
出時と同等にすることを可能としている。
【００７２】また、本発明では、吐出休止時間の長短で
発生するインクの隣接分子間、隣接粒子間に作用する２
次結合力の差を、吐出停止時間の長さによって再び吐出
動作を行う直前のインクチャンバ内体積変化の量を制御
することによって、吐出休止時間の長短に関わらず同等
にすることができ、安定したインク滴吐出特性を得るこ
とを可能としている。
発生するインクの隣接分子間、隣接粒子間に作用する２
次結合力の差を、吐出停止時間の長さによって再び吐出
動作を行う直前のインクチャンバ内体積変化の量を制御
することによって、吐出休止時間の長短に関わらず同等
にすることができ、安定したインク滴吐出特性を得るこ
とを可能としている。
【００７３】また、本発明では、長期間の吐出休止によ
りノズル孔付近のインクが局部的に揮発成分の蒸発によ
って粘度が上昇した場合においても、吐出休止後の再吐
出動作を行う直前にインクチャンバ内体積を大きく増減
させることによって、インク流路系内に充填されたイン
クを攪拌する効果があり、吐出休止後の再吐出でのイン
ク滴吐出特性を連続吐出時と同等にすることを可能とし
ている。
りノズル孔付近のインクが局部的に揮発成分の蒸発によ
って粘度が上昇した場合においても、吐出休止後の再吐
出動作を行う直前にインクチャンバ内体積を大きく増減
させることによって、インク流路系内に充填されたイン
クを攪拌する効果があり、吐出休止後の再吐出でのイン
ク滴吐出特性を連続吐出時と同等にすることを可能とし
ている。
【００７４】また、本発明では、吐出休止時において常
に圧電素子を振動させるのではなく、吐出動作を行う直
前に選択的に圧電素子を振動させることが可能であり、
圧電素子の振動回数を抑えることができ、音響波発生部
である圧電素子及び、ヘッド積層体の寿命を不必要に縮
めることが無い効果がある。
に圧電素子を振動させるのではなく、吐出動作を行う直
前に選択的に圧電素子を振動させることが可能であり、
圧電素子の振動回数を抑えることができ、音響波発生部
である圧電素子及び、ヘッド積層体の寿命を不必要に縮
めることが無い効果がある。
【００７５】また、本発明では、吐出休止時において常
に圧電素子を振動させるのではなく、吐出動作を行う直
前に選択的に圧電素子を振動させることが可能であり、
最低限の消費電力でノズル孔から吐出されるインク滴を
常に均一かつ、安定に吐出させることができる効果があ
る。
に圧電素子を振動させるのではなく、吐出動作を行う直
前に選択的に圧電素子を振動させることが可能であり、
最低限の消費電力でノズル孔から吐出されるインク滴を
常に均一かつ、安定に吐出させることができる効果があ
る。
【００７６】
【発明の実施の形態】以下、本発明のインクジェット式
プリンタ用ヘッドの駆動方法の実施の形態を図面を参照
しながら説明する。
プリンタ用ヘッドの駆動方法の実施の形態を図面を参照
しながら説明する。
【００７７】図１に圧電素子を利用したインクジェット
式プリンタ用ヘッドの一例をノズルプレート側からの視
野で図示する。インク滴を吐出させるノズル孔１は、ブ
ラック、シアン、マジェンタ、イエローの色毎に列で配
設されている。図１中の矢視Ａ−Ａの断面図を図２に、
矢視Ｂ−Ｂでの断面図を図３に示す。インク滴が吐出さ
れるノズル孔１がノズルプレート２に貫通して配設され
ている。インクチャンバ４と供給孔１１とはノズル孔１
に対して個々に配設されており、インク流路系を形成し
ている。
式プリンタ用ヘッドの一例をノズルプレート側からの視
野で図示する。インク滴を吐出させるノズル孔１は、ブ
ラック、シアン、マジェンタ、イエローの色毎に列で配
設されている。図１中の矢視Ａ−Ａの断面図を図２に、
矢視Ｂ−Ｂでの断面図を図３に示す。インク滴が吐出さ
れるノズル孔１がノズルプレート２に貫通して配設され
ている。インクチャンバ４と供給孔１１とはノズル孔１
に対して個々に配設されており、インク流路系を形成し
ている。
【００７８】圧電素子３は、交互に極性の異なる内部電
極（９−１，９−２）を例えば２０μｍ〜５０μｍの圧
電体材料を介するギャップで積層された積層圧電素子で
あり、ノズル孔１個々に対応して駆動することが出来る
よう駆動圧電素子柱６と支持圧電素子柱７とはスリット
加工溝により独立駆動を可能としている。このスリット
加工溝は積層部よりも深い溝で加工されたものである。
極（９−１，９−２）を例えば２０μｍ〜５０μｍの圧
電体材料を介するギャップで積層された積層圧電素子で
あり、ノズル孔１個々に対応して駆動することが出来る
よう駆動圧電素子柱６と支持圧電素子柱７とはスリット
加工溝により独立駆動を可能としている。このスリット
加工溝は積層部よりも深い溝で加工されたものである。
【００７９】駆動圧電素子柱６と支持圧電素子柱７とは
振動板８に接着されており、駆動圧電素子柱６は、例え
ばｄ３３モードの電歪により振動板８を変形させ、イン
クチャンバ４内の圧力を増減させることによりインク滴
を吐出するに必要なエネルギを発生するものであり、支
持圧電素子柱７は、ヘッド積層体１０の剛性を向上さ
せ、インク流路系の圧力損失を抑え、隣接しあうインク
チャンバ４間での干渉を低減させる効果をもつ。
振動板８に接着されており、駆動圧電素子柱６は、例え
ばｄ３３モードの電歪により振動板８を変形させ、イン
クチャンバ４内の圧力を増減させることによりインク滴
を吐出するに必要なエネルギを発生するものであり、支
持圧電素子柱７は、ヘッド積層体１０の剛性を向上さ
せ、インク流路系の圧力損失を抑え、隣接しあうインク
チャンバ４間での干渉を低減させる効果をもつ。
【００８０】駆動圧電素子柱７は、分極方向と同方向の
電位差を印加した場合はインクチャンバ４内の体積を減
少させる方向に歪み、分極方向と逆方向の電位を印加し
た場合はインクチャンバ４内の体積を増加させる方向に
歪む。また、駆動圧電素子柱６は、分極方向と同方向の
電位差を印加した後、印加した電位差を減少させること
によって、分極方向と逆方向の電位を印加した場合にお
けるインクチャンバ４内の体積の増加と同様の動作を行
うことができる。
電位差を印加した場合はインクチャンバ４内の体積を減
少させる方向に歪み、分極方向と逆方向の電位を印加し
た場合はインクチャンバ４内の体積を増加させる方向に
歪む。また、駆動圧電素子柱６は、分極方向と同方向の
電位差を印加した後、印加した電位差を減少させること
によって、分極方向と逆方向の電位を印加した場合にお
けるインクチャンバ４内の体積の増加と同様の動作を行
うことができる。
【００８１】また、例えばｄ３１モードやｄ１５モード
変形を利用した圧電素子２においても、ｄ３３モードと
は歪み形態は異なるものの、駆動圧電素子柱６は、分極
方向と同方向の電位差を印加した場合はインクチャンバ
４内の体積を減少させる方向に歪み、分極方向と逆方向
の電位を印加した場合はインクチャンバ４内の体積を増
加させる方向に歪むといったインクチャンバ４内の圧力
を増減させる原理は同じである。
変形を利用した圧電素子２においても、ｄ３３モードと
は歪み形態は異なるものの、駆動圧電素子柱６は、分極
方向と同方向の電位差を印加した場合はインクチャンバ
４内の体積を減少させる方向に歪み、分極方向と逆方向
の電位を印加した場合はインクチャンバ４内の体積を増
加させる方向に歪むといったインクチャンバ４内の圧力
を増減させる原理は同じである。
【００８２】インク滴の吐出動作過程をノズル孔１断面
から図視したものと、同期したメニスカス位置変化およ
び印加電圧（インクチャンバ４内体積）変化を図６に示
す。ここでは、メニスカス位置制御と、音響波制御を併
用して極めて微小なインク滴を吐出させた場合の一実施
例について説明する。
から図視したものと、同期したメニスカス位置変化およ
び印加電圧（インクチャンバ４内体積）変化を図６に示
す。ここでは、メニスカス位置制御と、音響波制御を併
用して極めて微小なインク滴を吐出させた場合の一実施
例について説明する。
【００８３】ここでは初期メニスカス形状は約５μｍイ
ンクチャンバ４側に凹んで曲面を成しているとする。凹
み量は、ノズル孔形状、インク表面張力およびインクカ
ートリッジから発生される静的な負圧量などにより決定
される。本発明の実施例においては、ノズル開孔直径２
７μｍ、インク表面張力３３ｄｙｎｅ／ｃｍ、インクカ
ートリッジから発生される静的な負圧は−４０ｍｍＨ２
Ｏとする。
ンクチャンバ４側に凹んで曲面を成しているとする。凹
み量は、ノズル孔形状、インク表面張力およびインクカ
ートリッジから発生される静的な負圧量などにより決定
される。本発明の実施例においては、ノズル開孔直径２
７μｍ、インク表面張力３３ｄｙｎｅ／ｃｍ、インクカ
ートリッジから発生される静的な負圧は−４０ｍｍＨ２
Ｏとする。
【００８４】図６によれば、吐出波形において、期間Ｔ
４（２μｓ）で、駆動圧電素子柱６に印加する電圧を０
Ｖまで低下させ、期間Ｔ５（７μｓ）間で、駆動圧電素
子柱６に印加された電圧（０Ｖ）を保持する工程がメニ
スカス制御である。この動作でインクチャンバ４内体積
を増加させ、メニスカスを初期位置よりインクチャンバ
４側に凹ませる。
４（２μｓ）で、駆動圧電素子柱６に印加する電圧を０
Ｖまで低下させ、期間Ｔ５（７μｓ）間で、駆動圧電素
子柱６に印加された電圧（０Ｖ）を保持する工程がメニ
スカス制御である。この動作でインクチャンバ４内体積
を増加させ、メニスカスを初期位置よりインクチャンバ
４側に凹ませる。
【００８５】次に期間Ｔ６（１μｓ）で、期間Ｔ５で保
持された電圧（０Ｖ）を１０Ｖまで上昇させ、急激にイ
ンクチャンバ４内体積を減少させることにより吐出エネ
ルギーを印加する。期間Ｔ７（３μｓ）で、期間Ｔ６で
上昇した電圧（１０Ｖ）を保持して、期間Ｔ８（２０μ
ｓ）で、インクチャンバ４内の体積を初期状態（電圧６
Ｖ）に戻すことにより、インクチャンバ４内体積減少で
発生する音響波とは逆の音響波をインクチャンバ４内体
積増加によって発生させ、インク柱の切れを促進させる
音響波制御工程と共に、メニスカスの毛細管力によりイ
ンク滴として吐出された体積分のインクをインクプール
１２よりインク流路系へ充填する。
持された電圧（０Ｖ）を１０Ｖまで上昇させ、急激にイ
ンクチャンバ４内体積を減少させることにより吐出エネ
ルギーを印加する。期間Ｔ７（３μｓ）で、期間Ｔ６で
上昇した電圧（１０Ｖ）を保持して、期間Ｔ８（２０μ
ｓ）で、インクチャンバ４内の体積を初期状態（電圧６
Ｖ）に戻すことにより、インクチャンバ４内体積減少で
発生する音響波とは逆の音響波をインクチャンバ４内体
積増加によって発生させ、インク柱の切れを促進させる
音響波制御工程と共に、メニスカスの毛細管力によりイ
ンク滴として吐出された体積分のインクをインクプール
１２よりインク流路系へ充填する。
【００８６】以上の１回のインク滴吐出動作は大きく３
期間に分けることができる。第１の期間は、メニスカス
位置制御期間４３であり、上記の説明では、期間Ｔ４
（２μｓ）で電圧を０Ｖまで低下させ、期間Ｔ５（７μ
ｓ）間電圧を保持し、インクチャンバ４内体積を増加さ
せ、メニスカスを初期位置よりインクチャンバ４側に凹
ませている。
期間に分けることができる。第１の期間は、メニスカス
位置制御期間４３であり、上記の説明では、期間Ｔ４
（２μｓ）で電圧を０Ｖまで低下させ、期間Ｔ５（７μ
ｓ）間電圧を保持し、インクチャンバ４内体積を増加さ
せ、メニスカスを初期位置よりインクチャンバ４側に凹
ませている。
【００８７】第２の期間は、インク滴吐出期間４４であ
り、期間Ｔ６（１μｓ）で電圧を１０Ｖまで上昇させ、
急激にインクチャンバ４内体積を減少させることにより
吐出エネルギーを印加している。
り、期間Ｔ６（１μｓ）で電圧を１０Ｖまで上昇させ、
急激にインクチャンバ４内体積を減少させることにより
吐出エネルギーを印加している。
【００８８】第３の期間は、インクリフィル期間４５で
あり、音響波制御工程とともに、メニスカスの毛細管力
によりインク滴として吐出された体積分のインクをイン
クプール１２よりインク流路系へ充填している。これら
３期間の繰り返しにより、インク滴の吐出動作が行わ
れ、被記録媒体上に画像が形成される。
あり、音響波制御工程とともに、メニスカスの毛細管力
によりインク滴として吐出された体積分のインクをイン
クプール１２よりインク流路系へ充填している。これら
３期間の繰り返しにより、インク滴の吐出動作が行わ
れ、被記録媒体上に画像が形成される。
【００８９】メニスカス位置制御期間４３のとき、吐出
エネルギーを印加する直前に、駆動圧電素子柱６に印加
する電圧を低下させることにより、インクチャンバ４内
を減圧すると、メニスカス１９位置がインクチャンバ４
方向に引き込まれる。引き込まれた状態で駆動圧電素子
柱６に印加する電圧を上昇させ、吐出エネルギーを印加
すると、引き込み動作を行わない場合と比較して非常に
微小なインク滴を吐出させることが可能である。この引
き込み量が大きいほど吐出されるインク滴量は減少す
る。
エネルギーを印加する直前に、駆動圧電素子柱６に印加
する電圧を低下させることにより、インクチャンバ４内
を減圧すると、メニスカス１９位置がインクチャンバ４
方向に引き込まれる。引き込まれた状態で駆動圧電素子
柱６に印加する電圧を上昇させ、吐出エネルギーを印加
すると、引き込み動作を行わない場合と比較して非常に
微小なインク滴を吐出させることが可能である。この引
き込み量が大きいほど吐出されるインク滴量は減少す
る。
【００９０】しかし、このような吐出動作にはノズル孔
形状により限界があり、この限度を越えるとインク滴の
吐出特性は不安定となる。また、吐出エネルギーの印加
タイミングをインク流路系の固有音響周期のタイミング
に合わせることにより、よりエネルギー効率よくインク
滴を吐出させることができる。
形状により限界があり、この限度を越えるとインク滴の
吐出特性は不安定となる。また、吐出エネルギーの印加
タイミングをインク流路系の固有音響周期のタイミング
に合わせることにより、よりエネルギー効率よくインク
滴を吐出させることができる。
【００９１】次に、インク滴吐出期間４４における音響
波制御とは、吐出エネルギー印加後の、インクチャンバ
４内加圧保持期間Ｔ７をインク流路系がもつ固有音響周
期の１／２以下の時間帯内に設定することである。吐出
エネルギー印加期間Ｔ６で発生した音響エネルギーがノ
ズル孔１へ伝達し終わる以前にインクチャンバ４内減圧
動作Ｔ８を行うことによって、形成されたインク柱１８
とメニスカス１９の分離を促進させ、非常に微小なイン
ク滴を形成することである。
波制御とは、吐出エネルギー印加後の、インクチャンバ
４内加圧保持期間Ｔ７をインク流路系がもつ固有音響周
期の１／２以下の時間帯内に設定することである。吐出
エネルギー印加期間Ｔ６で発生した音響エネルギーがノ
ズル孔１へ伝達し終わる以前にインクチャンバ４内減圧
動作Ｔ８を行うことによって、形成されたインク柱１８
とメニスカス１９の分離を促進させ、非常に微小なイン
ク滴を形成することである。
【００９２】このとき、メニスカス位置制御期間４３に
おけるメニスカス位置制御や、インク滴吐出期間４４に
おける音響波制御を単独で使用するのでは得られるイン
ク滴の微小滴径には限界がある。インク滴吐出期間４３
におけるメニスカス位置制御とメニスカス位置制御期間
４４における音響波制御とを併用することによって、こ
こでは径２７μｍのノズル孔から微小な球径２０μｍ以
下のインク滴を吐出させることが可能となる。
おけるメニスカス位置制御や、インク滴吐出期間４４に
おける音響波制御を単独で使用するのでは得られるイン
ク滴の微小滴径には限界がある。インク滴吐出期間４３
におけるメニスカス位置制御とメニスカス位置制御期間
４４における音響波制御とを併用することによって、こ
こでは径２７μｍのノズル孔から微小な球径２０μｍ以
下のインク滴を吐出させることが可能となる。
【００９３】図４はプリンタ装置の外観図である。図１
に示すプリントヘッドをインクカートリッジ２１と共に
キャリア２３に搭載し、モータ２２の動力により被印刷
媒体２４上で走査させる。インクカートリッジ２１交換
時や、長期間プリンタ装置に電源を入れなかった場合或
いは、印刷によりプリントヘッド２０が一定走査回数動
作を行った場合には、ヘッドメンナンス機構２５部でロ
ーラポンプによるインクの強制吸引や、吐出電圧印加に
よる強制吐出によりインク流路系内のインクの一部又
は、全部を排出させるインクリフレックス動作を行う場
所がある。
に示すプリントヘッドをインクカートリッジ２１と共に
キャリア２３に搭載し、モータ２２の動力により被印刷
媒体２４上で走査させる。インクカートリッジ２１交換
時や、長期間プリンタ装置に電源を入れなかった場合或
いは、印刷によりプリントヘッド２０が一定走査回数動
作を行った場合には、ヘッドメンナンス機構２５部でロ
ーラポンプによるインクの強制吸引や、吐出電圧印加に
よる強制吐出によりインク流路系内のインクの一部又
は、全部を排出させるインクリフレックス動作を行う場
所がある。
【００９４】インクリフレックス動作は、インクカート
リッジ２１交換時や長期間プリンタ装置に電源を入れな
かった場合においては、ローラポンプでのインクの強制
吸引と強制吐出を併用して行い、印刷中ではプリントヘ
ッド２０走査を複数回、例えば往復５回行う毎に強制吐
出のみを行うという方法が印刷速度、インク滴の吐出特
性劣化防止及び、搭載インクの消費低減などの観点から
適正であると考えられる。
リッジ２１交換時や長期間プリンタ装置に電源を入れな
かった場合においては、ローラポンプでのインクの強制
吸引と強制吐出を併用して行い、印刷中ではプリントヘ
ッド２０走査を複数回、例えば往復５回行う毎に強制吐
出のみを行うという方法が印刷速度、インク滴の吐出特
性劣化防止及び、搭載インクの消費低減などの観点から
適正であると考えられる。
【００９５】プリントヘッド１回の走査に対して、ノズ
ル孔１が列方向に配設される分の幅の印刷が被印刷媒体
２４に行われる。また、印刷解像度が列方向でノズル孔
１間ピッチ以上の場合、複数回走査動作が行われること
になる。プリントヘッド２０の印刷走査時間は印刷解像
度をＮｘ［ｄｐｉ］（ドット／インチ）、プリントヘッ
ド２０の駆動周波数をＨｆ［Ｈｚ］、走査方向の印刷長
をＬｘ［インチ］とした場合、（Ｎｘ × Ｌｘ）／Ｈ
ｆ［秒］となる。
ル孔１が列方向に配設される分の幅の印刷が被印刷媒体
２４に行われる。また、印刷解像度が列方向でノズル孔
１間ピッチ以上の場合、複数回走査動作が行われること
になる。プリントヘッド２０の印刷走査時間は印刷解像
度をＮｘ［ｄｐｉ］（ドット／インチ）、プリントヘッ
ド２０の駆動周波数をＨｆ［Ｈｚ］、走査方向の印刷長
をＬｘ［インチ］とした場合、（Ｎｘ × Ｌｘ）／Ｈ
ｆ［秒］となる。
【００９６】駆動周波数１０［ｋＨｚ］のプリントヘッ
ド２０を用い、１，２００［ｄｐｉ］でＡ４サイズの用
紙に印刷を行った場合、片方向印字走査で約１秒、両方
向走査の場合、約２秒かかることになる。当然ではある
が少なくとも、プリントヘッド２０が走査している約２
秒間は、ヘッドメンテナンス部２５でのインクリフレッ
クス動作は行うことはできない。実際はモータ２２の加
速領域の確保、リバース停止などのため、往復走査にか
かる時間はさらに長くなる。
ド２０を用い、１，２００［ｄｐｉ］でＡ４サイズの用
紙に印刷を行った場合、片方向印字走査で約１秒、両方
向走査の場合、約２秒かかることになる。当然ではある
が少なくとも、プリントヘッド２０が走査している約２
秒間は、ヘッドメンテナンス部２５でのインクリフレッ
クス動作は行うことはできない。実際はモータ２２の加
速領域の確保、リバース停止などのため、往復走査にか
かる時間はさらに長くなる。
【００９７】プリントヘッド２０走査時に画像データを
もとに、プリンタ装置内に組み込まれたコントローラま
たは中央演算処理装置により、多数配設されたノズル孔
１個々に対応したインク滴の駆動タイミング信号を出力
し、また、階調印字を行う場合には、同時に任意の滴量
と吐出させるための波形の選択信号を駆動回路に図５に
示すような駆動信号を出力し、駆動タイミング信号をも
とに、駆動圧電素子柱６に任意のタイミングで任意の吐
出波形を印加してインク滴を吐出し、被印刷媒体上に画
像を形成する。
もとに、プリンタ装置内に組み込まれたコントローラま
たは中央演算処理装置により、多数配設されたノズル孔
１個々に対応したインク滴の駆動タイミング信号を出力
し、また、階調印字を行う場合には、同時に任意の滴量
と吐出させるための波形の選択信号を駆動回路に図５に
示すような駆動信号を出力し、駆動タイミング信号をも
とに、駆動圧電素子柱６に任意のタイミングで任意の吐
出波形を印加してインク滴を吐出し、被印刷媒体上に画
像を形成する。
【００９８】一般的な画像データの場合、駆動タイミン
グ信号は、例えばノズルＡ駆動タイミング信号や、ノズ
ルＢ駆動タイミング信号のようなインク滴を吐出しない
吐出休止時間Ｔｓを多く有している。
グ信号は、例えばノズルＡ駆動タイミング信号や、ノズ
ルＢ駆動タイミング信号のようなインク滴を吐出しない
吐出休止時間Ｔｓを多く有している。
【００９９】例えば、ノズルＡには駆動タイミング信号
が図５のようなタイミングの場合、吐出休止時間Ｔｓ
（Ａ）が存在した場合、吐出休止期間に吐出予備波形Ａ
の出力を決定する処理を行う。よって、駆動回路よりノ
ズル孔Ａに対応した駆動圧電素子柱６に出力印加される
電圧波形はノズルＡ吐出波形になる。同じように、ノズ
ルＢの場合には駆動タイミング信号をもとに、吐出休止
時間Ｔｓ（Ｂ１）、Ｔｓ（Ｂ２）が存在するため、駆動
回路よりノズル孔Ｂに対応した駆動圧電素子柱６に出力
印加される電圧波形はノズルＢ吐出波形になる。以上の
動作を配設されたノズル数分の処理が行われる。
が図５のようなタイミングの場合、吐出休止時間Ｔｓ
（Ａ）が存在した場合、吐出休止期間に吐出予備波形Ａ
の出力を決定する処理を行う。よって、駆動回路よりノ
ズル孔Ａに対応した駆動圧電素子柱６に出力印加される
電圧波形はノズルＡ吐出波形になる。同じように、ノズ
ルＢの場合には駆動タイミング信号をもとに、吐出休止
時間Ｔｓ（Ｂ１）、Ｔｓ（Ｂ２）が存在するため、駆動
回路よりノズル孔Ｂに対応した駆動圧電素子柱６に出力
印加される電圧波形はノズルＢ吐出波形になる。以上の
動作を配設されたノズル数分の処理が行われる。
【０１００】また、吐出休止時間Ｔｓが異なる場合、吐
出休止波形（吐出休止時間Ｔｓ／プリントヘッド駆動周
期）数をカウンタ回路、または、タイマ回路からの情報
をもとに、圧電素子に印加される吐出予備波形の電圧値
を決定する回路を有している。
出休止波形（吐出休止時間Ｔｓ／プリントヘッド駆動周
期）数をカウンタ回路、または、タイマ回路からの情報
をもとに、圧電素子に印加される吐出予備波形の電圧値
を決定する回路を有している。
【０１０１】次に、図５、図６、図７及び、図８を参照
して本発明の実施の形態における動作例を詳細に説明す
る。
して本発明の実施の形態における動作例を詳細に説明す
る。
【０１０２】図５によれば、プリントヘッド駆動周期で
ノズル孔１よりインク滴が吐出されるプリントヘッド２
０において、画像データをもとに、コントローラまたは
中央演算処理装置により各ノズル孔１の駆動タイミング
信号が出力される。１駆動周期分以上の吐出休止時間Ｔ
ｓを有するノズルに対して、吐出休止後に再び吐出波形
を印加する直前に、電圧勾配の大きい吐出予備波形を印
加することによりインクチャンバ４内の体積を変化させ
るプロセスを入れる。
ノズル孔１よりインク滴が吐出されるプリントヘッド２
０において、画像データをもとに、コントローラまたは
中央演算処理装置により各ノズル孔１の駆動タイミング
信号が出力される。１駆動周期分以上の吐出休止時間Ｔ
ｓを有するノズルに対して、吐出休止後に再び吐出波形
を印加する直前に、電圧勾配の大きい吐出予備波形を印
加することによりインクチャンバ４内の体積を変化させ
るプロセスを入れる。
【０１０３】図６は本発明の実施の形態における圧電素
子３への印加波形、インクチャンバ４内体積変化および
メニスカス振動を測定したものである。圧電素子３への
印加電圧はここでは６Ｖのバイアス電圧が印加されてお
り、吐出休止時間が存在した場合、吐出予備波形が印加
される。期間Ｔ１（５０μｓ）では、圧電素子３に印加
される電圧を２１Ｖまで除々に大きくしていき、インク
チャンバ４内体積を減少させる。
子３への印加波形、インクチャンバ４内体積変化および
メニスカス振動を測定したものである。圧電素子３への
印加電圧はここでは６Ｖのバイアス電圧が印加されてお
り、吐出休止時間が存在した場合、吐出予備波形が印加
される。期間Ｔ１（５０μｓ）では、圧電素子３に印加
される電圧を２１Ｖまで除々に大きくしていき、インク
チャンバ４内体積を減少させる。
【０１０４】次に期間Ｔ２（１０μｓ）において、体積
を減少させたときに比べ、早い体積変化でインクチャン
バ４内体積を増加させる。この時の体積変化によりメニ
スカスは大きく振動し、この動作でインク流路系のイン
クを流動させる。期間Ｔ２で発生したメニスカスの振動
が十分に減衰した後に吐出波形を印加する。
を減少させたときに比べ、早い体積変化でインクチャン
バ４内体積を増加させる。この時の体積変化によりメニ
スカスは大きく振動し、この動作でインク流路系のイン
クを流動させる。期間Ｔ２で発生したメニスカスの振動
が十分に減衰した後に吐出波形を印加する。
【０１０５】吐出波形においては、バイアス電圧以下に
する動作（期間Ｔ４）でメニスカスを引き込ませ、期間
Ｔ６でインク滴吐出エネルギーを印加する。その後、期
間Ｔ８で電圧をバイアス電圧に戻す。その際、吐出した
分のインクがインクプールよりインク流路系へリフィル
される。
する動作（期間Ｔ４）でメニスカスを引き込ませ、期間
Ｔ６でインク滴吐出エネルギーを印加する。その後、期
間Ｔ８で電圧をバイアス電圧に戻す。その際、吐出した
分のインクがインクプールよりインク流路系へリフィル
される。
【０１０６】吐出予備波形では電圧高低差１５Ｖでイン
クチャンバ４内の体積を変化させているのに対して、イ
ンク滴吐出では期間Ｔ６での電圧高低差１０Ｖでインク
チャンバ４内の体積変化で行っている。特にメニスカス
制御や、音響波制御を使用した場合、吐出予備波形での
期間Ｔ２における電圧高低差は吐出波形での期間Ｔ６に
おける電圧高低差よりも大きくする必要がある。
クチャンバ４内の体積を変化させているのに対して、イ
ンク滴吐出では期間Ｔ６での電圧高低差１０Ｖでインク
チャンバ４内の体積変化で行っている。特にメニスカス
制御や、音響波制御を使用した場合、吐出予備波形での
期間Ｔ２における電圧高低差は吐出波形での期間Ｔ６に
おける電圧高低差よりも大きくする必要がある。
【０１０７】図７は本発明の効果を実験的に測定したも
のである。これは、インク滴を連続吐出させた後、吐出
停止時間Ｔｓをおいて再び駆動波形を印加し、その時の
インク粒子速度を測定したものである。予備吐出波形を
印加しなかった場合、再吐出時の速度は吐出停止時間Ｔ
ｓが長くなるにつれて大きく低下するのに対して、吐出
予備波形を印加した場合において速度低下率は極めて小
さいことがわかる。
のである。これは、インク滴を連続吐出させた後、吐出
停止時間Ｔｓをおいて再び駆動波形を印加し、その時の
インク粒子速度を測定したものである。予備吐出波形を
印加しなかった場合、再吐出時の速度は吐出停止時間Ｔ
ｓが長くなるにつれて大きく低下するのに対して、吐出
予備波形を印加した場合において速度低下率は極めて小
さいことがわかる。
【０１０８】また、吐出予備波形を印加しない場合、吐
出されるインク滴の状態を観察すると、図８によれば、
流動量が０の状態１８、もしくは、メニスカス部の局部
的な増粘状態時にインク滴を吐出させると、インク柱が
形成されるときにノズル開孔部エッジの一部に引きつけ
られる状態となり、インク主滴１７の形状が不安定にな
り、形成されるサテライト滴１６の飛翔方向が不規則に
なるなどの不安定要素を含んだインク滴吐出特性となる
ことが観察された。
出されるインク滴の状態を観察すると、図８によれば、
流動量が０の状態１８、もしくは、メニスカス部の局部
的な増粘状態時にインク滴を吐出させると、インク柱が
形成されるときにノズル開孔部エッジの一部に引きつけ
られる状態となり、インク主滴１７の形状が不安定にな
り、形成されるサテライト滴１６の飛翔方向が不規則に
なるなどの不安定要素を含んだインク滴吐出特性となる
ことが観察された。
【０１０９】インクチャンバ４内体積変化やメニスカス
振動、インク滴速度はレーザドップラ振動計、ストロボ
観察などで用い、インク滴の吐出観察は高速ビデオカメ
ラを用いて測定した。
振動、インク滴速度はレーザドップラ振動計、ストロボ
観察などで用い、インク滴の吐出観察は高速ビデオカメ
ラを用いて測定した。
【０１１０】図９に基づいて本発明の他の実施の形態を
説明する。
説明する。
【０１１１】実施例２では、再吐出波形印加直前でイン
クチャンバ４内の体積を吐出しない程度の電圧勾配で駆
動圧電素子柱６に印加する電圧を徐々に減少させること
によって吐出休止時間中に徐々にインクチャンバ４内の
体積を増加させ、インクチャンバ４内のインクを流動さ
せている。
クチャンバ４内の体積を吐出しない程度の電圧勾配で駆
動圧電素子柱６に印加する電圧を徐々に減少させること
によって吐出休止時間中に徐々にインクチャンバ４内の
体積を増加させ、インクチャンバ４内のインクを流動さ
せている。
【０１１２】実施例３では、吐出休止時間中に徐々にイ
ンクチャンバ４内の体積を増加させるのではなく、再吐
出波形を印加する１駆動周期前に吐出予備波形を印加す
る形態である。この実施例では、吐出予備波形を１種類
の駆動波形として圧電素子に印加するようになってお
り、吐出休止時間をカウントすることにより電圧の異な
る波形を印加している。
ンクチャンバ４内の体積を増加させるのではなく、再吐
出波形を印加する１駆動周期前に吐出予備波形を印加す
る形態である。この実施例では、吐出予備波形を１種類
の駆動波形として圧電素子に印加するようになってお
り、吐出休止時間をカウントすることにより電圧の異な
る波形を印加している。
【０１１３】実施例４では、実施例３と目的は同じであ
り、吐出予備波形として、インクチャンバ４内の体積を
減少させたのち増加させているものである。
り、吐出予備波形として、インクチャンバ４内の体積を
減少させたのち増加させているものである。
【０１１４】実施例５、６では、回路的に多くの種類の
波形をもつことが困難な場合、吐出休止時間の長さにあ
わせて、吐出予備波形印加数を制御するものである。
波形をもつことが困難な場合、吐出休止時間の長さにあ
わせて、吐出予備波形印加数を制御するものである。
【０１１５】また、図示はしてないが、吐出予備波形を
バイアス電圧以下にした後、さらにバイアス電圧以上に
することにより、プリンタ装置電源に負荷を掛けずに、
より大きな電圧高低差を得ることができインクチャンバ
４内の体積変化量を大きくすることもできる。
バイアス電圧以下にした後、さらにバイアス電圧以上に
することにより、プリンタ装置電源に負荷を掛けずに、
より大きな電圧高低差を得ることができインクチャンバ
４内の体積変化量を大きくすることもできる。
【０１１６】あるいは、圧電素子３に分極反転しないレ
ベルで分極方向とは異なる電位を印加することにより発
生する変位を利用することも可能であり、いままで述べ
てきた実施例と併用することによりさらにインクチャン
バ４内の体積変化量を得ることが可能になる。
ベルで分極方向とは異なる電位を印加することにより発
生する変位を利用することも可能であり、いままで述べ
てきた実施例と併用することによりさらにインクチャン
バ４内の体積変化量を得ることが可能になる。
【０１１７】本発明は、吐出休止時間が存在する場合、
吐出休止後の再吐出波印加の以前に、インクチャンバ内
の体積を変化させる工程が含まれることを特徴としてい
るため、これらに限定されるものではない。
吐出休止後の再吐出波印加の以前に、インクチャンバ内
の体積を変化させる工程が含まれることを特徴としてい
るため、これらに限定されるものではない。
【０１１８】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、メニスカス位置制御や、音響波制御などを用
い、微小な球径のインク滴を吐出させようとしたとき、
プリントヘッドユニット走査中において画像データある
いはキャリア位置に起因する吐出休止時間が存在した場
合、吐出休止後から再び吐出動作が行われた時のインク
滴吐出特性の均一性、安定性を実現することができ高品
位な印刷画質を得ることができる。
によれば、メニスカス位置制御や、音響波制御などを用
い、微小な球径のインク滴を吐出させようとしたとき、
プリントヘッドユニット走査中において画像データある
いはキャリア位置に起因する吐出休止時間が存在した場
合、吐出休止後から再び吐出動作が行われた時のインク
滴吐出特性の均一性、安定性を実現することができ高品
位な印刷画質を得ることができる。
【０１１９】その理由は、微弱ではあってもチキソトロ
ピ的挙動を持つインクでは、インク滴の連続吐出時と吐
出休止時とではインク流路系に充填されているインクは
隣接分子間、隣接粒子間に作用する２次結合力に差が生
じている。これは、連続吐出時の場合、インク滴はノズ
ル孔より常に吐出され、吐出されたインク滴体積分のイ
ンクがインクプールより供給されてインク流路系内のイ
ンクは流動している状態にあり、これに対して、吐出休
止時におけるインク流路系内ではインクプールからのイ
ンクの供給はなく、ほとんど流動状態にはないことによ
って生じる差であり、吐出休止時間が存在した場合に、
再び吐出動作を行う直前にインクチャンバ内体積を変化
させることによって、吐出休止後の再吐出時における前
記２次結合力を連続吐出時と同レベルにすることができ
るためである。
ピ的挙動を持つインクでは、インク滴の連続吐出時と吐
出休止時とではインク流路系に充填されているインクは
隣接分子間、隣接粒子間に作用する２次結合力に差が生
じている。これは、連続吐出時の場合、インク滴はノズ
ル孔より常に吐出され、吐出されたインク滴体積分のイ
ンクがインクプールより供給されてインク流路系内のイ
ンクは流動している状態にあり、これに対して、吐出休
止時におけるインク流路系内ではインクプールからのイ
ンクの供給はなく、ほとんど流動状態にはないことによ
って生じる差であり、吐出休止時間が存在した場合に、
再び吐出動作を行う直前にインクチャンバ内体積を変化
させることによって、吐出休止後の再吐出時における前
記２次結合力を連続吐出時と同レベルにすることができ
るためである。
【０１２０】第２の効果は、吐出休止によりノズル孔付
近のインク粘度が上昇した場合、吐出休止後から再び吐
出動作が行われた時のインク滴吐出特性の均一性、安定
性を実現することができ高品位な印刷画質を得ることが
できる。
近のインク粘度が上昇した場合、吐出休止後から再び吐
出動作が行われた時のインク滴吐出特性の均一性、安定
性を実現することができ高品位な印刷画質を得ることが
できる。
【０１２１】その理由は、ノズル孔近郊の局部的に増粘
したインクを吐出波形を印加する以前にインクチャンバ
内体積を変化させることによって攪拌し、局部的な増粘
を解消することできるためである。
したインクを吐出波形を印加する以前にインクチャンバ
内体積を変化させることによって攪拌し、局部的な増粘
を解消することできるためである。
【０１２２】第３の効果は、音響波発生部である圧電素
子の寿命を不必要に縮めることが無く、さらには、消費
電力の削減を実施しつつ、ノズル孔から吐出されるイン
ク滴を常に均一かつ、安定に吐出させることができる。
子の寿命を不必要に縮めることが無く、さらには、消費
電力の削減を実施しつつ、ノズル孔から吐出されるイン
ク滴を常に均一かつ、安定に吐出させることができる。
【０１２３】その理由は、吐出休止時において常に圧電
素子を振動させるのではなく、吐出動作を行う直前に選
択的に圧電素子を振動させ、圧電素子の振動回数を大き
く抑えることができるためである。
素子を振動させるのではなく、吐出動作を行う直前に選
択的に圧電素子を振動させ、圧電素子の振動回数を大き
く抑えることができるためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるインクジェット式
プリンタ用プリントヘッドをノズルプレート側から図示
したものである。
プリンタ用プリントヘッドをノズルプレート側から図示
したものである。
【図２】図１中の矢視Ａ−Ａでの断面図である。
【図３】図１中の矢視Ｂ−Ｂでの断面図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるプリンタ装置の斜
視図である。
視図である。
【図５】本発明の実施の形態における吐出予備波形の印
加タイミング図である。
加タイミング図である。
【図６】本発明の実施の形態における印加電圧とメニス
カス位置との関係を示す図である。
カス位置との関係を示す図である。
【図７】吐出休止時間Ｔｓとインク粒子速度との関係を
示す図である。
示す図である。
【図８】吐出予備波形を印加しない場合におけるインク
滴吐出状態を示す図である。
滴吐出状態を示す図である。
【図９】本発明のその他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】 １ ノズル孔 ２ ノズルプレート ３ 圧電素子ブロック ４ インクチャンバ ５ インクチャンバ間隔壁 ６ 駆動圧電素子柱 ７ 支持圧電素子柱 ８ 振動板 ９−１、９−２ 対向内部電極 １０ プリントヘッド積層体 １１ 供給孔 １２ インクプール １３ 供給プレート １４ チャンバプレート １５ プールプレート １６ サテライト滴 １７ インク主滴 １８ インク柱 １９ メニスカス ２０ プリントヘッド ２１ インクカートリッジ ２２ モータ ２３ キャリア ２４ 被印刷媒体 ２５ ヘッドメンテナンス機構
Claims (32)
- 【請求項１】 画像データをもとにノズル孔からオンデ
マンドでインク滴を吐出させることにより印刷を行うイ
ンクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置において、 インクチャンバ内の圧力の増減を制御するための電圧を
印加する電圧印加手段と、 該電圧値に基づいて電歪し、インクチャンバ内のインク
に圧力を印加する駆動圧電手段とを有することを特徴と
するインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置。 - 【請求項２】 前記電圧印加手段は、 インク吐出休止時間が存在したとき、インク吐出動作を
実行する前に前記駆動圧電手段に吐出予備波形として電
圧を出力することを特徴とする請求項１記載のインクジ
ェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置。 - 【請求項３】 前記吐出予備波形は、 電圧高低差をもった波形であることを特徴とする請求項
２記載のインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装
置。 - 【請求項４】 前記吐出予備波形における電圧高低差
は、 前記インク吐出動作時のインク吐出波形における電圧高
低差よりも大きな高低差とすることを特徴とする請求項
２または３記載のインクジェット式プリンタ用ヘッドの
駆動装置。 - 【請求項５】 前記吐出予備波形は、 インク吐出休止時間に応じて形成された波形であること
を特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のイ
ンクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置。 - 【請求項６】 前記吐出予備波形は、 プリンタヘッドのヘッド駆動周期に応じて形成された波
形であることを特徴とする請求項２から５のいずれか１
項に記載のインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装
置。 - 【請求項７】 前記吐出予備波形は、 前記インク吐出休止時間と前記ヘッド駆動周期とから算
出された吐出休止波形数に基づいて形成された波形であ
ることを特徴とする請求項６記載のインクジェット式プ
リンタ用ヘッドの駆動装置。 - 【請求項８】 前記圧電印加手段は、 インク吐出波形をもつ電圧を出力する直前に前記吐出予
備波形として電圧を出力することを特徴とする請求項１
から７のいずれか１項に記載のインクジェット式プリン
タ用ヘッドの駆動装置。 - 【請求項９】 前記駆動圧電手段は、 電圧を印加されたときインクチャンバ内のインクに対す
る圧力を増加させ、前記電圧より低い電圧を印加された
ときインクチャンバ内のインクに対する圧力を減少させ
ることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記
載のインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置。 - 【請求項１０】 前記吐出予備波形は、 前記吐出波形の直前まで徐々に電圧値が減少する波形で
あることを特徴とする請求項２から９のいずれか１項に
記載のインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置。 - 【請求項１１】 前記吐出予備波形は、 前記吐出波形の直前に電圧値が低下する波形であること
を特徴とする請求項２から１０のいずれか１項に記載の
インクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置。 - 【請求項１２】 前記吐出予備波形は、 前記吐出波形の直前に電圧値が上昇する波形であること
を特徴とする請求項２から１１のいずれか１項に記載の
インクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置。 - 【請求項１３】 前記吐出予備波形は、 前記吐出波形の直前にインク吐出休止時間長に応じた回
数で電圧値が低下する波形であることを特徴とする請求
項２から１２のいずれか１項に記載のインクジェット式
プリンタ用ヘッドの駆動装置。 - 【請求項１４】 前記吐出予備波形は、 前記吐出波形の直前にインク吐出休止時間長に応じた回
数で電圧値が上昇する波形であることを特徴とする請求
項２から１３のいずれか１項に記載のインクジェット式
プリンタ用ヘッドの駆動装置。 - 【請求項１５】 画像データをもとにノズル孔からオン
デマンドでインク滴を吐出させることにより印刷を行う
インクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動方法におい
て、 インクチャンバ内の圧力の増減を制御するための電圧を
印加する電圧印加工程と、 該電圧値に基づいて電歪し、インクチャンバ内のインク
に圧力を印加する駆動圧電工程とを有することを特徴と
するインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動方法。 - 【請求項１６】 前記電圧印加工程は、 インク吐出休止時間が存在したとき、インク吐出動作を
実行する前に前記駆動圧電手段に吐出予備波形として電
圧を出力することを特徴とする請求項１５記載のインク
ジェット式プリンタ用ヘッドの駆動方法。 - 【請求項１７】 前記吐出予備波形は、 電圧高低差をもった波形であることを特徴とする請求項
１６記載のインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動方
法。 - 【請求項１８】 前記吐出予備波形における電圧高低差
は、 前記インク吐出動作時のインク吐出波形における電圧高
低差よりも大きな高低差とすることを特徴とする請求項
１６または１７記載のインクジェット式プリンタ用ヘッ
ドの駆動方法。 - 【請求項１９】 前記吐出予備波形は、 インク吐出休止時間に応じて形成された波形であること
を特徴とする請求項１６から１８のいずれか１項に記載
のインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動方法。 - 【請求項２０】 前記吐出予備波形は、 プリンタヘッドのヘッド駆動周期に応じて形成された波
形であることを特徴とする請求項１５から１９のいずれ
か１項に記載のインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆
動方法。 - 【請求項２１】 前記吐出予備波形は、 前記インク吐出休止時間と前記ヘッド駆動周期とから算
出された吐出休止波形数に基づいて形成された波形であ
ることを特徴とする請求項２０記載のインクジェット式
プリンタ用ヘッドの駆動方法。 - 【請求項２２】 前記圧電印加工程は、 インク吐出波形をもつ電圧を出力する直前に前記吐出予
備波形として電圧を出力することを特徴とする請求項１
５から２１のいずれか１項に記載のインクジェット式プ
リンタ用ヘッドの駆動方法。 - 【請求項２３】 前記駆動圧電工程は、 電圧を印加されたときインクチャンバ内のインクに対す
る圧力を増加させ、前記電圧より低い電圧を印加された
ときインクチャンバ内のインクに対する圧力を減少させ
ることを特徴とする請求項１５から２２のいずれか１項
に記載のインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動方
法。 - 【請求項２４】 前記吐出予備波形は、 前記吐出波形の直前まで徐々に電圧値が減少する波形で
あることを特徴とする請求項１６から２３のいずれか１
項に記載のインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動方
法。 - 【請求項２５】 前記吐出予備波形は、 前記吐出波形の直前に電圧値が低下する波形であること
を特徴とする請求項１６から２４のいずれか１項に記載
のインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動方法。 - 【請求項２６】 前記吐出予備波形は、 前記吐出波形の直前に電圧値が上昇する波形であること
を特徴とする請求項１６から２５のいずれか１項に記載
のインクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動方法。 - 【請求項２７】 前記吐出予備波形は、 前記吐出波形の直前にインク吐出休止時間長に応じた回
数で電圧値が低下する波形であることを特徴とする請求
項１６から２６のいずれか１項に記載のインクジェット
式プリンタ用ヘッドの駆動方法。 - 【請求項２８】 前記吐出予備波形は、 前記吐出波形の直前にインク吐出休止時間長に応じた回
数で電圧値が上昇する波形であることを特徴とする請求
項１６から２７のいずれか１項に記載のインクジェット
式プリンタ用ヘッドの駆動方法。 - 【請求項２９】 画像データをもとにノズル孔からオン
デマンドでインク滴を吐出させることにより印刷を行う
インクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動方法におい
て、 ヘッド走査中に吐出休止期間が存在した場合、吐出休止
後から再びインク滴の吐出動作が行われる直前に、吐出
波形とは異なる波形を個々のノズルに印加する手段を備
えたことを特徴とするインクジェット式プリンタ用ヘッ
ドの駆動方法。 - 【請求項３０】 吐出休止後に再び行われる吐出動作の
直前に印加する波形の電圧が、インク滴が吐出しない範
囲で吐出波形電圧よりも大きく、かつ電圧勾配が小さい
波形であることを特徴とする請求項２９記載のインクジ
ェット式プリンタ用ヘッドの駆動方法。 - 【請求項３１】 吐出休止後に再び行われる吐出動作の
直前に印加される波形の電圧が、吐出休止時間によって
異なることを特徴とする請求項２９または３０記載のイ
ンクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動方法。 - 【請求項３２】 画像データをもとにヘッド１走査以上
の個々のノズルからインク滴を吐出させるタイミング信
号を認識する手段を備えたことを特徴とする請求項２９
から３１のいずれか１項に記載のインクジェット式プリ
ンタ用ヘッドの駆動方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11005746A JP3056191B1 (ja) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | インクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置および方法 |
| EP99126086A EP1020289B1 (en) | 1999-01-12 | 1999-12-28 | Driving device and driving method of on-demand ink jet printer head |
| DE69938385T DE69938385T2 (de) | 1999-01-12 | 1999-12-28 | Antriebsvorrichtung und Antriebsverfahren eines auf Abruf arbeitenden Tintenstrahldruckkopfes |
| US09/478,744 US6354685B1 (en) | 1999-01-12 | 2000-01-06 | Driving device and driving method of on-demand ink jet printer head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11005746A JP3056191B1 (ja) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | インクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置および方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3056191B1 JP3056191B1 (ja) | 2000-06-26 |
| JP2000203020A true JP2000203020A (ja) | 2000-07-25 |
Family
ID=11619682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11005746A Expired - Fee Related JP3056191B1 (ja) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | インクジェット式プリンタ用ヘッドの駆動装置および方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6354685B1 (ja) |
| EP (1) | EP1020289B1 (ja) |
| JP (1) | JP3056191B1 (ja) |
| DE (1) | DE69938385T2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002283564A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-10-03 | Ricoh Co Ltd | インクジェット記録装置、インク、及び記録方法 |
| JP2009234274A (ja) * | 2002-03-25 | 2009-10-15 | Canon Inc | インクジェット記録装置 |
| JP2009285599A (ja) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Panasonic Corp | 液滴吐出方法 |
| JP2013169658A (ja) * | 2012-02-18 | 2013-09-02 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置 |
| EP2837497A2 (en) | 2013-06-24 | 2015-02-18 | Konica Minolta, Inc. | Liquid droplet ejection apparatus and method for recovering nozzle of liquid droplet ejection apparatus |
| EP2837498A2 (en) | 2013-06-24 | 2015-02-18 | Konica Minolta, Inc. | Liquid droplet injection apparatus and method for recovering nozzle of liquid droplet injection apparatus |
| KR20180022735A (ko) * | 2011-02-09 | 2018-03-06 | 제록스 코포레이션 | 프린터 및 프린터를 작동시키기 위한 방법 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4135448B2 (ja) * | 2002-09-17 | 2008-08-20 | ブラザー工業株式会社 | 液滴噴射装置の製造方法 |
| JP4259544B2 (ja) * | 2006-05-23 | 2009-04-30 | ブラザー工業株式会社 | インクジェットプリンタ |
| JP2007331117A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Fuji Xerox Co Ltd | 液滴吐出ヘッド、及びこれを備えた画像形成装置 |
| DE102014112939A1 (de) * | 2014-09-09 | 2016-03-10 | Océ Printing Systems GmbH & Co. KG | Prefire vor Pixel in einem lnspection Mode |
| KR102328101B1 (ko) * | 2015-07-07 | 2021-11-17 | 삼성전자주식회사 | 프로브 카드, 프로브 카드용 단열 커버 어셈블리, 및 이를 갖는 반도체 디바이스의 검사 장치 |
| JP2022094553A (ja) * | 2020-12-15 | 2022-06-27 | 東芝テック株式会社 | インクジェットヘッド及びその駆動方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5761576A (en) | 1980-09-30 | 1982-04-14 | Canon Inc | Ink jet recording |
| JP3440964B2 (ja) | 1995-07-20 | 2003-08-25 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェット式記録装置 |
| JP3249735B2 (ja) * | 1996-01-25 | 2002-01-21 | ブラザー工業株式会社 | インク噴射装置およびその駆動方法 |
| US6174038B1 (en) * | 1996-03-07 | 2001-01-16 | Seiko Epson Corporation | Ink jet printer and drive method therefor |
| JP3661731B2 (ja) * | 1997-08-22 | 2005-06-22 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェット式記録装置 |
-
1999
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-
2000
- 2000-01-06 US US09/478,744 patent/US6354685B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002283564A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-10-03 | Ricoh Co Ltd | インクジェット記録装置、インク、及び記録方法 |
| JP2009234274A (ja) * | 2002-03-25 | 2009-10-15 | Canon Inc | インクジェット記録装置 |
| JP2009285599A (ja) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Panasonic Corp | 液滴吐出方法 |
| KR20180022735A (ko) * | 2011-02-09 | 2018-03-06 | 제록스 코포레이션 | 프린터 및 프린터를 작동시키기 위한 방법 |
| KR101946194B1 (ko) * | 2011-02-09 | 2019-02-08 | 제록스 코포레이션 | 프린터 및 프린터를 작동시키기 위한 방법 |
| JP2013169658A (ja) * | 2012-02-18 | 2013-09-02 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置 |
| EP2837497A2 (en) | 2013-06-24 | 2015-02-18 | Konica Minolta, Inc. | Liquid droplet ejection apparatus and method for recovering nozzle of liquid droplet ejection apparatus |
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