JP2001301161A

JP2001301161A - インク噴射装置の駆動方法および制御装置並びに記憶媒体

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Publication number: JP2001301161A
Application number: JP2000125584A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Takahashi; 高橋　　義和; Masaharu Ito; 正春伊藤
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2001-10-30
Anticipated expiration: 2020-04-26
Also published as: JP4432201B2

Abstract

(57)【要約】【課題】２０ｐｌ以下の微小インク液滴を高い印字
周波数で噴射するとき噴射が不安定になり、不必要なイ
ンク液滴を噴射してしまったり、曲り、不吐出という状
態になって印字品質が低下するという問題を解決し、高
速で高画質の印字を可能にする。【解決手段】印字命令が連続せず、記録媒体上にド
ットがまばらに形成される場合には、噴射パルスＡと、
該噴射パルスＡと波高値が同じで、噴射されたインク液
滴が前記ノズルから離れる前にそのインク液滴の一部を
前記インク流路内に引き戻すための液滴小型化パルスと
からなる駆動波形１を用いてインク液滴の噴射を行う。
印字命令が連続し、記録媒体上でドットがつながって形
成される場合には、前記噴射パルスＡと波高値が同じ
で、波幅が小さい噴射パルスＢと、前記噴射パルスＡと
波高値が同じで、該噴射パルスＢによる残留振動を抑え
る噴射安定化パルスとからなる駆動波形２を用いてイン
ク液滴の噴射を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット方
式によるインク噴射装置の駆動方法および制御装置並び
に記憶媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、インクジェット方式のインク
噴射装置としては、圧電セラミックスの変形によってイ
ンク流路の容積を変化させ、その容積減少時にインク流
路内のインクをノズルから液滴として噴射し、容積増大
時にインク導入口からインク流路内にインクを導入する
ようにしたものが知られている。この種の記録ヘッドに
おいては、圧電セラミックスの隔壁によって隔てられた
複数のインク流路が形成されており、これら複数のイン
ク流路の一端にインクカートリッジ等のインク供給手段
が接続され、他端にはインク噴射ノズル（以下、ノズル
という）が設けられ、印字データに従った前記隔壁の変
形によってインク流路の容積を減少させることにより、
記録媒体に対して前記ノズルからインク液滴を噴射し、
文字や図形等が記録される。

【０００３】この種のインク噴射装置において、インク
液滴を噴射するドロップ・オン・デマンド型のヘッド
が、噴射効率の良さ、ランニングコストの安さなどから
普及している。ドロップ・オン・デマンド型として、特
開昭６３−２４７０５１号公報に示されているように、
圧電材料を利用したせん断モード型がある。その１例の
断面図を図５に示す。インクジェットヘッド６００は、
紙面厚み方向に延びる細長い溝形状のインク流路６１３
とインクの入らない空間６１５とを側壁６１７を挟んで
複数配列したアクチュエータ基板６０１と、カバープレ
ート６０２からなる。その側壁６１７は、下半分は矢印
Ｐ１方向に分極された下部壁６１１と、上半分は矢印Ｐ
２方向に分極された上部壁６０９とからなっている。各
インク流路６１３の一端には、ノズル６１８を有し、他
端にはインクを供給するマニホールドを有する。空間６
１５の前記マニホールド側の端部はインクが浸入しない
ように閉鎖されている。各側壁６１７の両側面には電極
６１９，６２１が金属化層として設けられている。具体
的にはインク流路６１３側の側壁６１７には流路内電極
６１９が設けられ、全ての流路内電極６１９は接地され
ている。空間６１５側の側壁６１７には空間内電極６２
１が設けられている。同一の空間６１５内で隣接する空
間内電極６２１は、互いに絶縁されており、インク流路
６１３を挟んで隣接する空間内電極６２１は、電気的に
接続されて、アクチュエータ駆動信号を与える図７に示
す制御装置６２５に接続されている。

【０００４】そして、インク流路６１３を挟んで隣接す
る空間電極６２１に図７に示す制御装置６２５が電圧を
印加することによって、側壁６１７がインク流路６１３
の容積を増加する方向に圧電厚みすべり変形する。例え
ば図６に示すようにインク流路６１３ｂを駆動する場合
には、全ての流路内電極６１９を接地した状態で該イン
ク流路６１３ｂを挟んで隣接する空間電極６２１ｃ、ｄ
に電圧Ｅ（Ｖ）が印加されると、側壁６１７ｃ、ｄに矢
印Ｅ方向の電界が発生し、側壁６１７ｃ、ｄがインク流
路６１３ｂの容積を増加する方向に圧電厚みすべり変形
する。このときノズル６１８ｂ付近を含むインク流路６
１３ｂ内の圧力が減少する。この状態を圧力波のインク
流路６１３内での片道伝播時間Ｔだけ維持する。する
と、その間図示しないマニホールドからインクが供給さ
れる。

【０００５】なお、上記片道伝播時間Ｔはインク流路６
１３内の圧力波が、インク流路６１３の長手方向に伝播
するのに必要な時間であり、インク流路６１３の長さＬ
とこのインク流路６１３内部のインク中での音速ａによ
りＴ＝Ｌ／ａと決まる。

【０００６】圧力波の伝播理論によると、上記の電圧の
印加からちょうどＴ時間がたつとインク流路６１３内の
圧力が逆転し、正の圧力に転じるが、このタイミングに
ほぼ合わせて空間電極６２１ｃ、ｄに印加されている電
圧を０（Ｖ）に戻す。

【０００７】すると、側壁６１７ｃ、ｄが変形前の状態
（図５）に戻り、インクに圧力が加えられる。そのと
き、前記正に転じた圧力と、側壁６１７ｃ、ｄが変形前
の状態に戻ることにより発生した圧力とが加え合わさ
れ、比較的高い圧力がインク流路６１３ｂのノズル６１
８ｂ付近の部分に生じて、インク液滴がノズル６１８ｂ
から噴射される。

【０００８】さらに詳しく説明すると、上記の電圧の印
加から電圧を０（Ｖ）に戻すまでの時間が前記片道伝播
時間Ｔからずれると、インク液滴を噴射するためエネル
ギー効率が低下し、前記片道伝播時間Ｔのほぼ偶数倍と
なったときには全く噴射が行われなくなるので、通常、
エネルギー効率を高くしたい場合、例えばなるべく低い
電圧で駆動したい場合には上記の電圧の印加から電圧を
０（Ｖ）に戻すまでの時間は、前記片道伝播時間Ｔに一
致させるか、少なくともほぼ奇数倍とすることが望まし
い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来、この種のインク
ジェットヘッド６００において、写真などの高画質印字
のために噴射するインク液滴の体積をなるべく小さくし
たいという要求がある。そのために、噴射パルスにより
インク液滴を噴射し、完全にインク液滴が噴射されてし
まう前に、インクの一部を前記インク流路内に引き戻
し、インク液滴を小型化するための液滴小型化パルスを
付加するなどの工夫がなされている。

【００１０】しかしながら、上述した噴射パルスと液滴
小型化パルスの２つのパルスを用いた駆動方法による小
インク液滴の噴射は、前記インク流路内の残留圧力振動
が抑制されていないため、高い印字周波数での駆動で
は、噴射が不安定になり、不必要なインク液滴を噴射し
てしまったり、曲り、不吐出という状態になるなどし
て、印字品質が低下するという問題があった。

【００１１】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、２０ｐｌ（ピコリットル）以下
の小インク液滴を高い印字周波数駆動においても安定に
噴射できる、高速で高画質印字可能なインク噴射装置の
駆動方法および制御装置並びに記憶媒体を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明は、インク液滴を噴射するノズ
ルと、該ノズルに連通しインクが充填されるインク流路
と、前記インク流路の容積を増減させて該インク流路内
に圧力波を発生させるアクチュエータと、インク液滴を
前記ノズルから噴射させるための噴射パルス前記アクチ
ュエータに印加する制御装置とを備え、体積が２０ｐｌ
以下であるインク液滴を噴射するインク噴射装置の駆動
方法において、１つのドットの直前および直後ともに噴
射命令がない場合には、噴射パルスＡと、該噴射パルス
Ａと波高値が同じで、噴射されたインク液滴が前記ノズ
ルから離れる前にそのインク液滴の一部を前記インク流
路内に引き戻すための液滴小型化パルスとからなる駆動
波形１を用いてインク液滴の噴射を行い、それ以外の場
合には、前記噴射パルスＡと波高値が同じで、波幅が小
さい噴射パルスＢと、前記噴射パルスＡと波高値が同じ
で、該噴射パルスＢによる残留振動を抑える噴射安定化
パルスとからなる駆動波形２を用いてインク液滴の噴射
を行うことを特徴とするインク噴射装置の駆動方法であ
る。

【００１３】この方法においては、印字命令が連続する
（すなわち高い印字周波数駆動）場合には、噴射安定化
パルスを有する駆動波形２にてインク液滴を噴射し、印
字命令が連続しない場合には、液滴小型化パルスを有す
る駆動波形１にてインク液滴を噴射することにより、高
周波数駆動の場合においても安定にインクを噴射でき
る。

【００１４】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１の方法において、前記インク流路内を圧力波が片道伝
播する時間をＴとしたとき、前記噴射パルスＡの波幅
は、前記Ｔとほぼ一致しており、前記液滴小型化パルス
の波幅は、前記Ｔの０．２倍から０．３倍の範囲内であ
り、前記噴射パルスＡと前記液滴小型化パルスの間の時
間は、前記Ｔの０．４倍から０．６倍の範囲内であり、
かつ前記噴射パルスＢの波幅は、前記Ｔの０．５倍から
０．７倍の範囲内であり、前記噴射安定化パルスの波幅
は、前記Ｔの０．２倍から０．３倍の範囲内であり、前
記噴射パルスＢと前記噴射安定化パルスの間の時間は、
前記Ｔの２．０倍から２．２倍の範囲内である。

【００１５】このように、全てのパルスの幅、付加タイ
ミングを設定することで、駆動波形１と駆動波形２との
インク噴射速度や液滴体積の差を少なくし、かつそれぞ
れの条件下での噴射安定性を実現できるのである。

【００１６】請求項３に記載の発明は、前記駆動波形１
および前記駆動波形２を記憶した記憶手段と、１つのド
ットの直前および直後ともに噴射命令がないかどうかを
判別し、該噴射命令がない場合には、前記駆動波形１
を、それ以外の場合には、前記駆動波形２を前記アクチ
ュエータに印加する出力手段とを備える制御装置によっ
て、上記駆動方法を実現する。

【００１７】また、請求項４に記載の発明は、パーソナ
ルコンピュータ等から印字データをインク噴射装置に出
力する際に、パーソナルコンピュータ等で用いられるプ
ログラムを格納した記憶媒体において、前記駆動波形１
および前記駆動波形２を記憶し、１つのドットの直前お
よび直後ともに噴射命令がないかどうかを判別し、該噴
射命令がない場合には、前記駆動波形１を、それ以外の
場合には、前記駆動波形２を前記アクチュエータに印加
することで、上記駆動方法を実現する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。本実施の形態のインク滴噴射装置
における機械的部分の構成は、上述した図５に示すもの
と同様であるので説明を省略する。

【００１９】本インク滴ジェットヘッド６００の具体的
な寸法の一例を述べる。インク流路６１３の長さＬが
６．０ｍｍである。ノズル６１８の寸法は、インク滴噴
射側の径が２６μｍ、インク流路６１３側の径が４０μ
ｍ、長さが７５μｍである。また、実験に供したインク
の２５℃における粘度は約２ｍＰａ・ｓ、表面張力は３
０ｍＮ／ｍである。このインク流路６１３内のインク中
における音速ａと上記Ｌとの比Ｌ／ａ（＝Ｔ）は９．０
μｓｅｃであった。

【００２０】図１は２０ｐｌ以下の微小液滴を安定に噴
射するための駆動波形を示す。図１（ａ）に示した駆動
波形１は、２０ｐｌ以下の微小液滴を安定に噴射するた
めの駆動波形であり、付した数字は、上記インク流路６
１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔに対する時間の長さの
割合である。

【００２１】駆動波形１は、インク滴を噴射するための
噴射パルスＡと該噴射パルスＡによって噴射されたイン
ク液滴の体積を小さくするための液滴小型化パルスＣと
からなる。例えば、噴射パルスＡによって噴射されたイ
ンク液滴が完全にノズル６１８から離れる前に、小型化
パルスＣによってインク流路６１３の容積を拡大する方
向に側壁６１７を変形させ、インク液滴の後方部分をイ
ンク流路６１３内に引き戻すのである。全てのパルスの
波高値（電圧値）はＥ（Ｖ）（例えば２５℃で１７
（Ｖ））である。噴射パルスＡの幅Ｗａは、インク流路
６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔに一致し、すなわち
９．０μｓｅｃである。液滴小型化パルスの幅Ｗｃはイ
ンク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔの０．２〜
０．３倍に一致し、すなわち１．８〜２．７μｓｅｃで
ある。また、噴射パルスＡと液滴小型化パルスの間の時
間Ｗｂは、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間
Ｔの０．４〜０．６倍に一致し、すなわち３．６〜５．
４μｓｅｃである。

【００２２】これらのタイミングの適正範囲を求めるた
めに行った実験の結果を説明する。図２に示す表は、噴
射パルスＡの幅Ｗａをインク流路６１３内の圧力波の片
道伝播時間Ｔに一致する値に固定したまま、噴射パルス
Ａと液滴小型化パルスの間の時間Ｗｂをインク流路６１
３内の圧力波の片道伝播時間Ｔの０．３〜０．７倍まで
０．０５倍刻みで変化させ、かつ液滴小型化パルスの幅
Ｗｃをインク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔの
０．１〜０．４倍まで０．０５倍刻みで変化させたとき
の評価結果を示す。評価方法として、電圧Ｅ＝１７Ｖ、
最高７．５ｋＨｚまでの周波数で連続駆動したときの噴
射状態を観察し、２０ｐｌ以下の液滴を安定に噴射する
場合は○、曲りを伴った場合は△、噴射が不安定でしぶ
きを伴う場合をＸとした。

【００２３】この結果から、噴射パルスＡと液滴小型化
パルスの間の時間Ｗｂを、インク流路６１３内の圧力波
の片道伝播時間Ｔの０．４０倍〜０．６０倍の範囲内と
し、液滴小型化パルスの幅Ｗｃをインク流路６１３内の
圧力波の片道伝播時間Ｔの０．２０倍〜０．３０倍の範
囲に設定すると安定に噴射することが分かる。このとき
の噴射されるインク液滴の飛翔速度は、約６．０ｍ／ｓ
で体積は約１５ｐｌであった。

【００２４】また、上記駆動波形１の場合、印字周波数
を７．５ｋＨｚよりも高くしていくと、噴射は不安定と
なり、駆動波形１のみを用いた駆動方法では、たとえば
１０ｋＨｚ、１５ｋＨｚといった高い周波数での印字は
できなかった。

【００２５】図１（ｂ）に示した駆動波形２は、２０ｐ
ｌ以下の微小液滴を高い周波数でも安定に噴射するため
の駆動波形であり、付した数字は、上記インク流路６１
３内の圧力波の片道伝播時間Ｔに対する時間の長さの割
合である。インク滴を噴射するための噴射パルスＢと
該噴射パルスＢによるインク液滴噴射により発生する、
前記インク流路６１３内の圧力振動を抑制するための噴
射安定化パルスＤからなる。例えば、インク流路６１３
内の圧力が上昇するタイミングで安定化パルスＤによっ
てインク流路６１３の容積を拡大する方向に側壁６１７
を変形させ、また次に流路６１３内の圧力が下降するタ
イミングで側壁６１７を戻すことで、インク流路６１３
内の圧力変動を抑えるのである。

【００２６】駆動波形２の全てのパルスの波高値（電圧
値）はＥ（Ｖ）（例えば２５℃で１７（Ｖ））である。
噴射パルスＢの幅Ｗｄは、インク流路６１３内の圧力波
の片道伝播時間Ｔの０．５〜０．７倍に一致し、すなわ
ち４．５〜６．３μｓｅｃである。噴射安定化パルスＤ
の幅Ｗｆはインク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間
Ｔの０．２〜０．３倍に一致し、すなわち１．８〜２．
７μｓｅｃである。また、噴射パルスＢと噴射安定化パ
ルスＤの間の時間Ｗｅは、インク流路６１３内の圧力波
の片道伝播時間Ｔの２．０〜２．２倍に一致し、すなわ
ち１８．０〜１９．８μｓｅｃである。

【００２７】これらのタイミングの適正範囲を求めるた
めに行った実験の結果を説明する。まず、噴射パルスＢ
の波幅Ｗｄを、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播
時間Ｔの０．５〜０．７倍とした理由は、前述した駆動
波形１と同じ駆動電圧で駆動した場合に、できるだけ、
インク液滴の飛翔速度と体積を近づけるためである。す
なわち駆動波形２では、前記液滴小型化パルスＣのよう
に、噴射しかけたインクをインク流路内に引き戻すパル
スは使わないため、噴射パルスＢの波幅Ｗｄがインク流
路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔと一致したままで
は、飛翔速度、インク液滴体積とも大きくなり過ぎる。
しかし、噴射パルスＢの波幅Ｗｄを、インク流路６１３
内の圧力波の片道伝播時間Ｔの０．５〜０．７倍とし
て、例えば駆動波形１で飛翔速度６．０ｍ／ｓで体積が
１５ｐｌとなる場合と同じ駆動電圧を用いる場合に、飛
翔速度６．０〜６．５ｍ／ｓで体積が１５〜１９ｐｌと
いう駆動波形１と近い飛翔速度、インク液滴体積が得ら
れることが分かった。

【００２８】図３に示す表は、噴射パルスＢの幅Ｗｄを
インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔの０．６
倍に一致する値に固定したまま、噴射パルスＢの幅Ｗｅ
をインク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔの１．
８５〜２．３５倍まで０．０５倍刻みで変化させ、かつ
噴射安定化パルスＤの幅Ｗｆをインク流路６１３内の圧
力波の片道伝播時間Ｔの０．１〜０．４倍まで０．０５
倍刻みで変化させたときの評価結果を示す。評価方法と
して、電圧Ｅ＝１７Ｖ、１０〜１５ｋＨｚにおける周波
数で連続駆動したときの噴射状態を観察し、２０ｐｌ以
下の液滴を安定に噴射する場合は○、曲りを伴った場合
は△、噴射が不安定でしぶきを伴う場合をＸとした。

【００２９】この結果から、噴射パルスＢと液滴小型化
パルスの間の時間Ｗｅを、インク流路６１３内の圧力波
の片道伝播時間Ｔの２．０倍〜２．２倍の範囲内とし、
噴射安定化パルスの幅Ｗｆをインク流路６１３内の圧力
波の片道伝播時間Ｔの０．２０倍〜０．３０倍の範囲に
設定すると安定に噴射することが分かる。このときの噴
射されるインク液滴の飛翔速度は、約６．３ｍ／ｓで体
積は約１８ｐｌであった。

【００３０】この駆動波形２を用いると、駆動波形１に
比べて、高い印字周波数まで安定に噴射することが可能
であるが、噴射するインク液滴の体積が２割程度増えて
しまうことが分かっている。低い印字周波数においては
微小インク液滴が噴射可能な駆動波形１と、やや体積は
増えるが高い周波数でも安定に噴射可能な駆動波形２と
を、それぞれの長所を活かして駆動する方法を説明す
る。

【００３１】印字命令が連続し、記録媒体上でドットが
つながって形成されるような場合には、１つのドットを
区別することができないので、多少インク液滴が大きく
なって、ドット径が大きくなってもあまり問題とならな
い。従って体積はやや大きいものの高い印字周波数で安
定に噴射できる駆動波形２は、印字命令が連続するとき
に用いると良いことが分かる。逆に、印字命令が連続せ
ず、記録媒体上にドットがまばらに形成されるような場
合には、ドットの粒状感が問題となるため、１つ１つの
ドットがより小さいことが要求される。従って、高い印
字周波数となる連続噴射では不安定であるが、ドットが
まばらになる、すなわち実質的に低い印字周波数による
駆動ではより小さな液滴が噴射できる駆動波形１が適し
ていることが分かる。

【００３２】以上のようなことから、図４に示したよう
に、１つのドットの直前および直後ともに印字命令がな
い場合には、駆動波形１を用いてインク液滴を噴射し、
１つのドットの直前または直後のいずれかに印字命令が
あり、インク液滴の噴射が連続する場合には、駆動波形
２を用いてインク液滴を噴射ように制御することで、１
０〜１５ｋＨｚといった高い印字周波数での印字も安定
となり、高速で高解像度の印字が可能となるのである。

【００３３】以上詳述したように、インク液滴が体積が
２０ｐｌ以下であるような微小インク液滴を、印字命令
が連続する場合には、噴射安定化パルスＤを有する駆動
波形２にてインク液滴を噴射し、印字命令が連続しない
場合には、液滴小型化パルスＣを有する駆動波形１にて
インク液滴を噴射することにより、高い印字周波数によ
る駆動の場合においても安定にインクを噴射できる。

【００３４】次に、前記のような各種の駆動波形を実現
するための制御装置の一実施の形態を図７および図９を
用いて説明する。図７に示す制御装置６２５は充電回路
１８２と放電回路１８４とパルスコントロール回路１８
６から構成されている。側壁６１７の圧電材料及び電極
６１９、６２１は、等価的にコンデンサ１９１で表され
る。

【００３５】入力端子１８１と１８３は、それぞれ空間
６１５内の電極６２１に与える電圧をＥ（Ｖ）、０
（Ｖ）にするためのパルス信号を入力する入力端子であ
る。充電回路１８２は、抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０２、Ｒ１
０３、Ｒ１０４、Ｒ１０５、トランジスタＴＲ１０１、
ＴＲ１０２から構成されている。

【００３６】入力端子１８１にオン信号（＋５Ｖ）が入
力されると、抵抗Ｒ１０１を介して、トランジスタＴＲ
１０１が導通し、正の電源１８７から抵抗Ｒ１０３を介
して電流がトランジスタＴＲ１０１のコレクタからエミ
ッタ方向に流れる。したがって、正の電源１８７に接続
されている抵抗Ｒ１０４及びＲ１０５にかかる電圧の分
圧が上昇し、トランジスタＴＲ１０２のベースに流れる
電流が増加し、トランジスタＴＲ１０２のエミッタとコ
レクタ間が導通する。正の電源１８７からの例えば１６
（Ｖ）の電圧がトランジスタＴＲ１０２のコレクタ及び
エミッタ、抵抗Ｒ１２０を介してコンデンサ１９１に印
加される。

【００３７】次に、放電用回路１８４について説明す
る。放電用回路１８４は抵抗Ｒ１０６、Ｒ１０７、トラ
ンジスタＴＲ１０３から構成される。入力端子１８３に
オン信号（＋５Ｖ）が入力されると、抵抗Ｒ１０６を介
してトランジスタＴＲ１０３が導通し、抵抗Ｒ１２０を
介してコンデンサ１９１の抵抗Ｒ１２０側端子をアース
する。したがって、図５および図６に示す側壁６１７に
印加されていた電荷は放電される。

【００３８】次に、充電回路１８２の入力端子１８１及
び放電用回路１８４の入力端子１８３に入力されるパル
ス信号を発生するパルスコントロール回路１８６につい
て説明する。パルスコントロール回路１８６には、各種
の演算処理を行うＣＰＵ１１０が設けられ、ＣＰＵ１１
０には、印字データや各種のデータを記憶するＲＡＭ１
１２とパルスコントロール回路１８６の制御プログラム
及びタイミングでオン、オフ信号を発生するシーケンス
データを記憶しているＲＯＭ１１４が接続されている、
ここで、ＲＯＭ１１４には、図８に示すように、インク
滴噴射制御プログラム記憶エリア１１４Ａと、駆動波形
データ記憶エリア１１４Ｂとが設けられている。したが
って、駆動波形１、２のデータは、駆動波形データ記憶
エリア１１４Ｂに記憶され、図４に示す１つのドットの
直前および直後の状況とそれに対応して選択する駆動波
形の種類との関係をテーブルにしたものが、制御プログ
ラム記憶エリア１１４Ａに記憶されている。

【００３９】さらに、ＣＰＵ１１０は各種のデータをや
りとりするＩ／Ｏバス１１６に接続され、当該Ｉ／Ｏバ
ス１１６には、印字データ受信回路１１８とパルスジェ
ネレータ１２０及び１２２が接続されている。パルスジ
ェネレータ１２０の出力は充電回路１８２の入力端子１
８１に接続され、パルスジェネレータ１２２の出力は放
電用回路１８４の入力端子１８３に接続されている。

【００４０】ＣＰＵ１１０はＲＯＭ１１４の制御プログ
ラム記憶エリア１１４Ａおよび駆動波形データ記録エリ
ア１１４Ｂに記憶されているデータにしたがって、パル
スジェネレータ１２０及び１２２を制御する。したがっ
て、受信した印字データにおいて、１つのドットの直前
および直後の状況を判別し、それに対応した駆動波形１
または２を選択的に出力することができる。

【００４１】なお、パルスジェネレータ１２０、１２２
及び充電回路１８２及び放電回路１８４はノズル数と同
じ数だけ設けられている。本実施の形態では、代表して
一つのノズルの制御について説明したが、他のノズルの
制御についても同様な制御である。

【００４２】図９（ａ）（ｂ）は、上記制御装置６２５
の機能ブロック図であり、印字命令の信号の流れを示し
ている。同図（ａ）においては、印字命令は、パーソナ
ルコンピュータ等におけるドライバソフトウェアから制
御信号としてドライバ回路に与えられる。それに基づい
てドライバ回路はＲＯＭに格納された各種データを読み
出し、駆動信号を生成してアクチュエータを駆動する。
ここに、ドライバ回路は、各ドットの前に液滴噴射があ
ったか否か、また次に液滴噴射があるか否かを判別して
上述のように駆動波形を変化させる。

【００４３】同図（ｂ）においては、印字命令は、パー
ソナルコンピュータ等におけるドライバソフトウェアに
て図４のテーブルを参照して駆動波形１または２に変換
され、その制御信号はドライバ回路に与えられ、ドライ
バ回路にて駆動信号とされ、それによりアクチュエータ
を駆動する。この例では、ドライバソフトウェアとし
て、図４のテーブルおよび駆動波形のデータを格納した
記憶媒体が提供される。

【００４４】以上、本実施の形態を説明したが、本発明
はこれに限定されるものではない。例えば、駆動波形を
構成する噴射パルス、液滴安定化パルス、液滴小型化パ
ルスの波幅、数、組み合わせなどは、自由に変形可能で
ある。

【００４５】また、本実施の形態では、アクチュエータ
は圧電材料のせん断モード型のものを用いたが、圧電材
料を積層し、その積層方向の変形によって圧力波を発生
する構成でもよく、圧電材料に限らずインク流路に圧力
波を発生するものであれば使用可能である。

【００４６】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、イン
ク液滴の体積が２０ｐｌ以下である微小液滴の印字にお
いて、連続した印字命令がない場合には、高い印字周波
数での印字は不安定であるが低い印字周波数では、安定
に微小液滴を噴射できる駆動波形１を用い、連続印字時
においては、ややインク液滴体積が大きいものの安定噴
射可能な、駆動波形２を用いて駆動することで、高速で
高解像度の印字が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のインク噴射装置の駆動波
形を示す図である。

【図２】本実施の形態の駆動波形１の最適条件を求める
ために行った噴射テストの結果を示す図である。

【図３】本実施の形態の駆動波形２の最適条件を求める
ために行った噴射テストの結果を示す図である。

【図４】本実施の形態の駆動波形を用いる条件を示す図
である。

【図５】本実施の形態に使用するインクジェットヘッド
を示す断面図である。

【図６】図５のインクジェットヘッドの動作を説明する
図である。

【図７】本実施の形態の制御装置を示す図である。

【図８】図７の制御装置の記憶領域を示す図である。

【図９】（ａ）（ｂ）は制御装置の機能ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１駆動波形（非連続時用）２駆動波形（連続時用）６００インクジェットヘッド６１３インク流路６２５制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク液滴を噴射するノズルと、該ノズ
ルに連通しインクが充填されるインク流路と、前記イン
ク流路の容積を増減させて該インク流路内に圧力波を発
生させるアクチュエータと、インク液滴を前記ノズルか
ら噴射させるための噴射パルス前記アクチュエータに印
加する制御装置とを備え、体積が２０ｐｌ以下であるイ
ンク液滴を噴射するインク噴射装置の駆動方法におい
て、１つのドットの直前および直後ともに噴射命令がない場
合には、噴射パルスＡと、該噴射パルスＡと波高値が同
じで、噴射されたインク液滴が前記ノズルから離れる前
にそのインク液滴の一部を前記インク流路内に引き戻す
ための液滴小型化パルスとからなる駆動波形１を用いて
インク液滴の噴射を行い、それ以外の場合には、前記噴射パルスＡと波高値が同じ
で、波幅が小さい噴射パルスＢと、前記噴射パルスＡと
波高値が同じで、該噴射パルスＢによる残留振動を抑え
る噴射安定化パルスとからなる駆動波形２を用いてイン
ク液滴の噴射を行うことを特徴とするインク噴射装置の
駆動方法。
【請求項２】前記インク流路内を圧力波が片道伝播す
る時間をＴとしたとき、前記噴射パルスＡの波幅は、前
記Ｔとほぼ一致しており、前記液滴小型化パルスの波幅
は、前記Ｔの０．２倍から０．３倍の範囲内であり、前
記噴射パルスＡと前記液滴小型化パルスの間の時間は、
前記Ｔの０．４倍から０．６倍の範囲内であり、かつ前記噴射パルスＢの波幅は、前記Ｔの０．５倍から
０．７倍の範囲内であり、前記噴射安定化パルスの波幅
は、前記Ｔの０．２倍から０．３倍の範囲内であり、前
記噴射パルスＢと前記噴射安定化パルスの間の時間は、
前記Ｔの２．０倍から２．２倍の範囲内であることを特
徴とする請求項１に記載のインク噴射装置の駆動方法。
【請求項３】インク液滴を噴射するノズルと、該ノズ
ルに連通しインクが充填されるインク流路と、前記イン
ク流路の容積を増減させて該インク流路内に圧力波を発
生させるアクチュエータと、インク液滴を前記ノズルか
ら噴射させるための噴射パルス前記アクチュエータに印
加する制御装置とを備え、体積が２０ｐｌ以下であるイ
ンク液滴を噴射するインク噴射装置において、噴射パルスＡと、該噴射パルスＡと波高値が同じで、噴
射されたインク液滴が前記ノズルから離れる前にそのイ
ンク液滴の一部を前記インク流路内に引き戻すための液
滴小型化パルスとからなる駆動波形１と、前記噴射パル
スＡと波高値が同じで、波幅が小さい噴射パルスＢと、
前記噴射パルスＡと波高値が同じで、該噴射パルスＢに
よる残留振動を抑える噴射安定化パルスとからなる駆動
波形２とを記憶した記憶手段と、１つのドットの直前および直後ともに噴射命令がないか
どうかを判別し、該噴射命令がない場合には、前記駆動
波形１を、それ以外の場合には、前記駆動波形２を前記
アクチュエータに印加する出力手段とを備えることを特
徴とする前記制御装置。
【請求項４】インク液滴を噴射するノズルと、該ノズ
ルに連通しインクが充填されるインク流路と、前記イン
ク流路の容積を増減させて該インク流路内に圧力波を発
生させるアクチュエータとを備えるインク噴射装置にお
いて、体積が２０ｐｌ以下であるインク液滴を前記ノズ
ルから噴射させるための噴射パルスを前記アクチュエー
タに出力するためのプログラム格納した記憶媒体であっ
て、噴射パルスＡと、該噴射パルスＡと波高値が同じで、噴
射されたインク液滴が前記ノズルから離れる前にそのイ
ンク液滴の一部を前記インク流路内に引き戻すための液
滴小型化パルスとからなる駆動波形１と、前記噴射パル
スＡと波高値が同じで、波幅が小さい噴射パルスＢと、
前記噴射パルスＡと波高値が同じで、該噴射パルスＢに
よる残留振動を抑える噴射安定化パルスとからなる駆動
波形２とを記憶し、１つのドットの直前および直後ともに噴射命令がないか
どうかを判別し、該噴射命令がない場合には、前記駆動
波形１を、それ以外の場合には、前記駆動波形２を前記
アクチュエータに印加することを特徴とする前記記憶媒
体。