JP2002001952A - インクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置 - Google Patents

インクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置

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JP2002001952A
JP2002001952A JP2000184007A JP2000184007A JP2002001952A JP 2002001952 A JP2002001952 A JP 2002001952A JP 2000184007 A JP2000184007 A JP 2000184007A JP 2000184007 A JP2000184007 A JP 2000184007A JP 2002001952 A JP2002001952 A JP 2002001952A
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waveform
potential
pressure chamber
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Hideaki Horio
英明 堀尾
Koji Matsuo
幸治 松尾
Haruyuki Hatano
晴幸 畑野
Yutaka Miyazono
豊 宮園
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動音を感じ難いインクジェットヘッド及び
インクジェット式記録装置を提供する。 【解決手段】 インクジェットヘッド１における圧電ア
クチュエータ２１に対してインク吐出信号Ｐ１又はイン
ク非吐出信号Ｐ３とを供給することによって、圧電アク
チュエータ２１を２０ｋＨｚ以上の周波数で駆動する。
インク非吐出信号Ｐ３はインク吐出信号Ｐ１における電
位降下波形Ｓ１と略同一形状の電位降下波形Ｓ７を有し
両信号によって同一の音圧ＳＰを発生させる。電位維持
波形Ｓ８の継続時間は圧電アクチュエータ２１における
振動系の固有振動数に応じて調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、インクジェット式記録装置の
インクジェットヘッドとして、圧電素子の圧電効果によ
ってインクを吐出するものが知られている。この種のイ
ンクジェットヘッドは、通常、インクを収容する複数の
圧力室と各圧力室にそれぞれ連通する複数のノズルとが
形成されたヘッド本体と、上記各圧力室の容積を増減さ
せるように変形駆動して上記ノズルからインクを吐出さ
せる圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータに
駆動信号を供給する駆動制御回路とを備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記インク
ジェットヘッドにおいては圧電アクチュエータの変形の
際に音圧が発生してしまう。このため、上記圧電アクチ
ュエータが駆動されると、この圧電アクチュエータの駆
動音が耳障りなものになってしまうという不都合があ
る。
【０００４】特に、近年、記録の高画質化及び高速化が
インクジェット式記録装置には求められており、例えば
インクジェットヘッドにおけるノズルの数を増大させる
ことによって高画質化を図ろうとした場合には、多数の
圧電アクチュエータを備えることになるため、上記駆動
音をより一層大きく感じるようになってしまう。また、
上記圧電アクチュエータの駆動周波数を高めることによ
って記録の高速化を図ろうとした場合には、比較的高周
波の駆動音が発生して極めて耳障りなものとなってしま
う。
【０００５】さらに、インクジェット式記録装置におけ
る動作音の低減化を図る目的で、上記インクジェットヘ
ッドや記録媒体を移動させる駆動源を、動作音が小さい
直流電動機とした場合には、上記圧電アクチュエータの
駆動音が相対的に大きくなってしまい、上記圧電アクチ
ュエータの駆動音をより一層耳障りなものに感じるよう
になってしまう虞がある。
【０００６】そこで、例えば、特開平５−２３８００８
号公報には、インクが収容される圧力室に設けられたイ
ンク吐出用圧電アクチュエータとは別に、インクが収容
されない圧力室に設けられたインク非吐出用圧電アクチ
ュエータを備え、このインク吐出用圧電アクチュエータ
とインク非吐出用圧電アクチュエータとを交互に駆動す
ることによって、インクジェットヘッド全体としての駆
動周波数を人の可聴域外の周波数である１６ｋＨｚの周
波数にしたものが記載されている。
【０００７】ところが、この場合、１６ｋＨｚの駆動周
波数を実現するためだけに通常は不必要な圧電アクチュ
エータが必要になってしまうという不都合がある。
【０００８】また、上記公報に記載されたインクジェッ
トヘッドでは、例えば圧力室や圧電アクチュエータ等の
加工精度に起因して、インク吐出用圧電アクチュエータ
における振動系の固有振動数とインク非吐出用圧電アク
チュエータにおける振動系の固有振動数とが互いに異な
ってしまう場合がある。このため、上記インク吐出用圧
電アクチュエータとインク非吐出用圧電アクチュエータ
とをそれぞれ駆動させても、互いに異なる音圧が発生し
まう場合がある。このように互いに異なる音圧を交互に
発生させたのでは、逆に駆動音が大きいと感じてしま
う。
【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、確実に駆動音
を感じ難いインクジェットヘッド及びインクジェット式
記録装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、同一の圧電アクチュエータを人の可聴域
外の周波数である２０ｋＨｚ以上の周波数で駆動するこ
とにより、上記圧電アクチュエータの駆動音を２０ｋＨ
ｚ以上の周波数の音となるようにした。
【００１１】具体的に、請求項１記載の発明は、インク
を収容する圧力室と、上記圧力室に連通するノズルと、
圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果により上記圧力
室の容積が増減するように変形駆動する圧電アクチュエ
ータと、上記圧電アクチュエータの駆動を、上記圧力室
内のインクが所望のタイミングで上記ノズルから吐出す
るように制御する駆動制御手段とを備えたオンデマンド
型のインクジェットヘッドを対象とする。
【００１２】そして、上記駆動制御手段を、上記圧電ア
クチュエータを２０ｋＨｚ以上の周波数で駆動するよう
に構成することを特定事項とするものである。
【００１３】上記請求項１記載の発明によると、インク
ジェットヘッドにおける圧電アクチュエータが、駆動制
御手段によって２０ｋＨｚ以上の周波数で駆動されるた
め、上記圧電アクチュエータの駆動音が人の可聴域外の
周波数の音となって、この駆動音を人が感じ難くなる。
これにより、上記公報に記載のインクジェットヘッドと
は異なり、インクを吐出しない圧電アクチュエータを形
成することなく駆動音が小さいと感じられるオンデマン
ド型のインクジェットヘッドが実現する。
【００１４】また、一つの圧電アクチュエータが２０ｋ
Ｈｚ以上の周波数で駆動されるため、異なる圧電アクチ
ュエータを交互に駆動させる場合とは異なり、確実に同
一の音圧の発生周波数が２０ｋＨｚ以上になる。このた
め、駆動音が小さいと確実に感じられるオンデマンド型
のインクジェットヘッドが実現する。
【００１５】さらに、例えば多数のノズル及び圧電アク
チュエータを有するインクジェットヘッドであっても、
各圧電アクチュエータが２０ｋＨｚ以上の周波数で駆動
されて当該圧電アクチュエータの駆動音が小さいと感じ
られるため、高画質化及び静音化の双方が共に向上した
インクジェットヘッドが実現する。加えて、各圧電アク
チュエータが高い駆動周波数で駆動されることになるた
め、記録の高速化も図られる。
【００１６】ところで、インクジェットヘッドにおいて
は、インクを吐出するタイミングとインクを吐出しない
タイミングとが存在するため、２０ｋＨｚ以上の周波数
で圧電アクチュエータを駆動しようとしても、インクを
吐出しないタイミングでは、圧電アクチュエータを駆動
させて音圧を発生させることができない。
【００１７】そこで、請求項２記載の如く、駆動制御手
段を、インクが吐出するように圧電アクチュエータを駆
動させるインク吐出信号又は上記インクが吐出しないよ
うに上記圧電アクチュエータを駆動させるインク非吐出
信号を、上記圧電アクチュエータに供給することによっ
て、該圧電アクチュエータを２０ｋＨｚ以上の周波数で
駆動するように構成してもよい。
【００１８】請求項２記載の発明によると、インクを吐
出するタイミングではインク吐出信号を供給することで
ノズルからインクが吐出する。一方、圧電アクチュエー
タを２０ｋＨｚ以上の周波数で駆動するために必要なタ
イミングであっても、インクを吐出しないタイミングで
は、インク非吐出信号を上記圧電アクチュエータに供給
することで、ノズルからインクは吐出しないが、圧電ア
クチュエータの駆動によって音圧は発生する。これによ
り、アクチュエータの駆動音は２０ｋＨｚ以上の周波数
の音となる。このように、インク吐出信号とインク非吐
出信号とを圧電アクチュエータに供給することによっ
て、所望の画像形成とインクジェットヘッドの静音化と
が両立する。
【００１９】また、上記インクジェットヘッドにおいて
は、ノズルが開口しているため、インクの吐出を長時間
行わないと圧力室内のインクの水分が蒸発して上記イン
クの粘度が高くなってしまうという不都合がある。とこ
ろが、上記請求項２記載の発明ようにインク非吐出信号
を供給すれば、圧電アクチュエータの変形駆動に伴い圧
力室内のインクが攪拌され、これにより該圧力室内のイ
ンクの乾燥が防止される。その結果、良好なインク吐出
性能が維持される。
【００２０】上記圧電アクチュエータの駆動音を感じ難
くするには、同一の音圧を５０μｓ以下の周期（周波数
２０ｋＨｚ以上）で発生させる必要がある。このため、
上記インク非吐出信号の供給によって、インク吐出信号
を供給した場合と同一の音圧が発生するようにアクチュ
エータを変形させる必要がある。
【００２１】そこで、請求項３記載の如く、インク吐出
信号を、所定の第１の電位から所定の第２の電位まで変
化して、圧力室の容積が増大する側に圧電アクチュエー
タを変形させる第１波形と、上記第２の電位から第１の
電位まで変化する第２波形とを有するようにする一方、
インク非吐出信号を、上記インク吐出信号における第１
波形と略同一形状の、所定の第１の電位から所定の第２
の電位まで変化する波形を有するようにしてもよい。
【００２２】請求項３記載の発明によると、インク吐出
信号もインク非吐出信号も、略同一形状の第１の電位か
ら第２の電位まで変化する波形を有することから、上記
インク吐出信号及びインク非吐出信号のいずれの信号が
供給されても、圧電アクチュエータが略同一の変形速度
でかつ略同一の変位量だけ圧力室の容積が増大する側へ
変形する。このため、インク吐出信号及びインク非吐出
信号のいずれの信号が供給されても略同一の音圧が生じ
るようになり、圧電アクチュエータの駆動周波数を２０
ｋＨｚとすることと相俟って、駆動音を確実に感じ難く
することが可能になる。
【００２３】請求項４記載の発明は、インク非吐出信号
を実現するものであって、具体的には、インク非吐出信
号を、所定の第１の電位から所定の第２の電位まで変化
して、圧力室の容積が増大する側に圧電アクチュエータ
を変形させる第１波形と、上記第２の電位から第１の電
位まで変化する第２波形と、上記第１波形と第２波形と
の間で上記第２の電位を維持する第３波形とを有するも
のとし、上記第３波形の継続時間を、上記圧電アクチュ
エータにおける振動系の固有振動数に応じて調整するこ
とを特定事項とするものである。
【００２４】ここで、「第３波形の継続時間を、上記圧
電アクチュエータにおける振動系の固有振動数に応じて
調整する」こととしては、例えば上記圧電アクチュエー
タに対し圧力室の容積が増大する側に変形するような方
形波パルス入力（インク非吐出信号における第１波形の
みの入力）を与えた場合における上記圧電アクチュエー
タの過渡応答に基づいて調整すればよい。具体的には、
上記方形波パルス入力により上記圧電アクチュエータが
圧力室の容積増大側に変形した後に上記圧力室の容積減
少側に戻り変形し、再び該容積が増大する側に上記圧電
アクチュエータが変形し始める時刻から、上記圧電アク
チュエータの容積増大側への変形速度が最大となる時刻
までの間で上記第３波形が終了するように、上記継続時
間を設定すればよい。
【００２５】つまり、第３波形の継続時間を、第１波形
により圧電アクチュエータが変形した後、該圧電アクチ
ュエータが圧力室の容積増大側へ再び変形し始める時刻
から上記圧電アクチュエータの圧力室の容積増大側への
変形速度が最大となる時刻までの間で第２波形が開始す
るように、調整すればよい。
【００２６】こうすれば、上記圧電アクチュエータが容
積増大側へ変形しようとする時に該圧電アクチュエータ
を容積減少側へ変形させる第２波形が印加されるため、
上記圧電アクチュエータの振動が効果的に減衰されて圧
力室内のインクの圧力変動が小さくなり、確実にインク
が吐出しない圧電アクチュエータの駆動となる。
【００２７】尚、インク非吐出信号としては、上記請求
項４記載の発明とは異なり、第３波形が終了する時から
第２波形が終了する時までの時間を比較的長くしたも
の、つまり電位変化が緩やかな第２波形としたものとし
てもよい。このようなインク非吐出信号を供給しても、
圧力室内のインクの圧力変動が緩慢になることから、ノ
ズル開口におけるインクの表面張力によってインクが吐
出しない圧電アクチュエータの駆動となる。
【００２８】請求項５記載の発明は、特に、インク非吐
出信号を低コストで生成可能となるものであって、具体
的には、インクを収容する圧力室と、上記圧力室に連通
するノズルと、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果
により上記圧力室の容積が増減するように変形駆動する
圧電アクチュエータと、上記圧電アクチュエータの駆動
を、上記圧力室内のインクが所望のタイミングで上記ノ
ズルから吐出するように制御する駆動制御手段とを備え
たオンデマンド型のインクジェットヘッドでを対象とす
る。
【００２９】そして、上記駆動制御手段を、上記インク
が吐出するように上記圧電アクチュエータを駆動させる
インク吐出信号又は上記インクが吐出しないように上記
圧電アクチュエータを駆動させるインク非吐出信号を、
上記圧電アクチュエータに供給することによって、該圧
電アクチュエータを２０ｋＨｚ以上の周波数で駆動する
ように構成し、上記インク吐出信号を、所定の第１の電
位から所定の第２の電位まで略ステップ的に変化して、
圧力室の容積が増大する側に圧電アクチュエータを変形
させる第１波形と、上記第２の電位から第１の電位まで
略ステップ的に変化する第２波形と、上記第１波形と第
２波形との間で上記第２の電位を維持する第３波形とに
よって構成する一方、上記インク非吐出信号を、上記イ
ンク吐出信号における第３波形の継続時間のみを変更調
整した波形によって構成することを特定事項とするもの
である。
【００３０】ここで、上記インク非吐出信号における第
３波形の継続時間は、例えば上記請求項４記載の発明の
如く圧電アクチュエータにおける振動系の固有振動数に
応じて変更調整すればよい。
【００３１】請求項５記載の発明によると、上記請求項
１〜請求項３記載の発明と同様の作用効果が得られると
共に、インク非吐出信号を、インク吐出信号における第
３波形の継続時間のみを変更調整した波形によって構成
することによって、上記インク非吐出信号は、第１の電
位と第２の電位のみを有する波形によって構成される。
このため、電位変化が緩やかな第２波形によってインク
非吐出波形を構成する場合と比べて、駆動制御手段を低
コストで構成することができる。
【００３２】また、インク非吐出信号における第１波形
及び第２波形が略ステップ状に構成されるため、上記イ
ンク非吐出信号に要する時間の短縮化が図られる。これ
により、隣り合う駆動信号（インク吐出信号又はインク
非吐出信号）間の時間を短くすることが可能になり、圧
電アクチュエータの駆動周波数をより一層高めて、記録
のより一層の高速化が図られる。
【００３３】請求項６記載の発明は、インクジェット式
記録装置に係り、具体的には、請求項１〜５のいずれか
一つに記載のインクジェットヘッドと、上記インクジェ
ットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段
とを備えたものとし、上記相対移動手段により上記イン
クジェットヘッドが上記記録媒体に対して相対移動して
いるときに、上記インクジェットヘッドのヘッド本体の
ノズルからインクを上記記録媒体に吐出させて記録を行
うように構成することを特定事項とするものである。
【００３４】請求項６記載の発明によると、上記請求項
１〜請求項５のいずれかの発明と同様の作用効果が得ら
れる。
【００３５】また、上記インクジェット式記録装置にお
いては、例えば請求項７記載の如く、相対移動手段の駆
動源を、直流電動機によって構成してもよい。
【００３６】請求項７記載の発明によると、相対移動手
段の駆動源を直流電動機とすることによって、該駆動源
をステッピングモータとする場合に比べて動作音の低減
化が図られる。さらに、インクジェットヘッドの駆動音
も感じ難いことから、インクジェット式記録装置全体と
しての静音化が大幅に向上する。
【００３７】さらに、請求項８記載の発明は、インクを
収容する圧力室と、該圧力室に連通するノズルと、上記
圧力室内の圧力を増加させるように駆動するアクチュエ
ータと、該アクチュエータの駆動を上記圧力室内のイン
クが所望のタイミングで上記ノズルから吐出するように
制御する駆動制御手段とを有し、該駆動制御手段が上記
アクチュエータを２０ｋＨｚ以上の周波数で駆動するよ
うに構成されたオンデマンド型のインクジェットヘッド
と、上記インクジェットヘッドを搭載したキャリッジを
主走査方向に移動させる第１の直流電動機と、記録媒体
を副走査方向に移動させる第２の直流電動機とを備える
ことを特定事項とするものである。
【００３８】請求項８記載の発明によると、請求項７記
載の発明と同様の作用効果が得られる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明におけるイ
ンクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置によ
れば、圧電アクチュエータを２０ｋＨｚ以上の周波数で
駆動することによって、圧電アクチュエータの駆動音を
感じ難くくなる。
【００４０】また、インクジェットヘッドの駆動音を感
じ難くくかつ相対移動手段における駆動源の動作音が小
さいため、インクジェット式記録装置全体としての静音
化の大幅な向上を図ることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【００４２】＜第１実施形態＞図１は、第１実施形態に
係るインクジェット式記録装置の概略構成を示してい
て、このインクジェット式記録装置は、後述の如くイン
クを記録媒体としての記録紙４１に吐出するインクジェ
ットヘッド１を備えている。このインクジェットヘッド
１はキャリッジ３１に支持固定され、このキャリッジ３
１は、主走査方向（図１及び図２に示すＸ方向）に延び
るキャリッジ軸３２にガイドされて、図１では図示を省
略するキャリッジモータ７８（図５参照）によって上記
主走査方向に往復移動するようになっている。
【００４３】上記記録紙４１は、図１では図示を省略す
る搬送モータ７６（図５参照）によって回転駆動される
２つの搬送ローラ４２に挟まれていて、この搬送モータ
７６及び各搬送ローラ４２により、上記インクジェット
ヘッド１の下側において上記主走査方向と直交する副走
査方向（図１及び図２に示すＹ方向）に搬送されるよう
になっている。
【００４４】上記キャリッジ３１、キャリッジ軸３２及
びキャリッジモータ７８、並びに搬送モータ７６及び搬
送ローラ４２により、インクジェットヘッド１と記録紙
４１とを相対移動させる相対移動手段が構成されてい
る。また、上記キャリッジモータ７８及び搬送モータ７
６は、共に直流電動機によって構成されていて、上記キ
ャリッジモータ７８が第１の直流電動機、搬送モータ７
６が第２の直流電動機となっている。
【００４５】上記インクジェットヘッド１は、図２〜図
４に示すように、インクを供給するための供給口３ａ及
びインクを吐出するための吐出口３ｂを有する複数の圧
力室用凹部３が形成されたヘッド本体２を備えている。
このヘッド本体２の各凹部３は、該ヘッド本体２の上面
に、上記主走査方向に延びるように開口されていて、上
記副走査方向に互いに略等間隔をあけた状態で並設され
ている。尚、上記各凹部３の開口縁の両端部は、略半円
形状をなしている。
【００４６】上記ヘッド本体２の各凹部３の側壁部は、
約２００μｍ厚の感光性ガラス製の第１基板６１で構成
され、各凹部３の底壁部は、この第１基板６１の下面に
接着固定された第２基板６２で構成されている。この第
２基板６２は約３０μｍ厚のステンレス鋼からなり、該
第２基板６２に上記供給口３ａ及び吐出口３ｂが形成さ
れている。
【００４７】上記第２基板６２の下面には、約３００μ
ｍ厚のステンレス鋼製の第３基板６３が接着固定され、
この第３基板６３には、上記各凹部３の供給口３ａと接
続されかつ上記副走査方向に延びる１つの供給用インク
流路１１と、上記吐出口３ｂとそれぞれ接続された複数
の吐出用インク流路１２とが形成されている。上記供給
用インク流路１１は図外のインクタンクと接続されて、
そのインクタンクより供給用インク流路１１内にインク
が供給されるようになっている。
【００４８】上記第３基板６３の下面には、インクジェ
ットヘッド１の下面を構成する第４基板９が接着固定さ
れている。この第４基板９は、約７０μｍ厚のステンレ
ス鋼からなっていて、インク滴を上記記録紙４１に向け
て吐出するための直径約２０μｍの複数のノズル１４を
有している。この各ノズル１４は、上記吐出用インク流
路１２とそれぞれ接続されていて、この吐出用インク流
路１２を介して上記各凹部３の吐出口３ｂにそれぞれ連
通されており、インクジェットヘッド１の下面に、上記
副走査方向に列状に並ぶように設けられている。
【００４９】上記ヘッド本体２の各凹部３の上側には、
圧電アクチュエータ２１がそれぞれ設けられている。こ
の各圧電アクチュエータ２１は、上記ヘッド本体２の上
面に接着固定された状態で該ヘッド本体２の各凹部３を
塞いで該凹部３と共に圧力室４を構成するＣｒ製の振動
板２２を有している。この振動板２２は、全ての圧電ア
クチュエータ２１に共通の１つのものからなっていて、
後述の全圧電素子２３に共通の共通電極としての役割を
も果たしている。
【００５０】また、上記各圧電アクチュエータ２１は、
上記振動板２２の上記圧力室４と反対側面（上面）にお
いて圧力室４に対応する部分（凹部３開口に対向する部
分）にそれぞれ接合されかつチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐ
ＺＴ）からなる圧電素子２３（圧電定数８×１０-11ｍ
／Ｖ程度）と、この各圧電素子２３の上記振動板２２と
反対側面（上面）にそれぞれ接合され、該振動板２２と
共に各圧電素子２３に電圧（駆動信号）をそれぞれ印加
するための０．１μｍ厚のＰｔ製個別電極２４とを有し
ている。上記各圧電素子２３及び個別電極２４は、互い
に重なった状態で、上記ヘッド本体２の凹部３開口の幅
方向略中央部において該凹部３開口と同じ方向（主走査
方向）に延びるように設けられており、その長さは凹部
３開口よりも僅かに短く、両端部は、凹部３開口と同様
に略半円形状をなしている。尚、上記振動板２２、圧電
素子２３及び個別電極２４は、スパッタ法により薄膜で
形成されてなっている。
【００５１】上記各圧電アクチュエータ２１は、その振
動板２２と各個別電極２４とを介して各圧電素子２３に
駆動信号を印加することにより該振動板２２の圧力室４
に対応する部分（凹部３開口部分）を変形させること
で、該圧力室４内のインクを吐出口３ｂないしノズル１
４から吐出させるようになっている。
【００５２】このようなインクジェットヘッド１では、
各圧電アクチュエータ２１の最大駆動周波数を２０ｋＨ
ｚ以上とすることが可能となる。
【００５３】次に、図５のブロック図を参照しながら、
インクジェット式記録装置の制御回路７０を説明する。
制御回路７０は、ＣＰＵからなる主制御部７１と、各種
データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ７２
と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ７３と、搬送モー
タ７６及びキャリッジモータ７８をそれぞれ駆動制御す
るための、ドライバ回路７５，７７及びモータ制御回路
７４、並びに上記搬送モータ７６及びキャリッジモータ
７８の動作を符号化するエンコーダ７９，８０と、印刷
データを受信するデータ受信回路８１と、駆動信号を生
成する回路である駆動信号生成回路８２と、各圧電アク
チュエータ２１が接続される複数の選択回路８３，８
３，…とを備えている。この選択回路８３は、インクジ
ェットヘッド１が主走査方向Ｘに移動しているときに、
駆動信号生成回路８２からの駆動信号を圧電アクチュエ
ータ２１に選択的に入力させる回路となっている。上記
駆動信号生成回路８２と選択回路８３により、圧電アク
チュエータ２１の駆動を制御する駆動制御手段が構成さ
れている。
【００５４】次に、図６（ａ）を参照しながら、駆動信
号について説明する。本実施形態の駆動信号は、ノズル
１４からインク滴が吐出するように圧電アクチュエータ
２１を駆動するインク吐出信号Ｐ１と、上記ノズル１４
からインク滴が吐出しないように圧電アクチュエータ２
１を駆動するインク非吐出信号Ｐ２との２種類がある。
【００５５】上記インク吐出信号Ｐ１は、所定の第１の
電位から所定の第２の電位まで変化（下降）して、圧力
室４を減圧する側（圧力室４の容積を増加させる側）に
圧電アクチュエータ２１を変形させる第１波形としての
電位降下波形Ｓ１と、上記第２の電位から第１の電位ま
で変化（上昇）する第２波形としての電位上昇波形Ｓ３
と、上記電位降下波形Ｓ１と電位上昇波形Ｓ３との間で
上記第２の電位を維持する第３波形としての電位維持波
形Ｓ２とにより構成されていて、いわゆる引き押し波形
の信号となっている。
【００５６】尚、本実施形態では、第１の電位から第２
の電位まで下降することによって（第１の電位＞第２の
電位）、圧電アクチュエータ２１が圧力室４の容積を増
加させる側に変形するようになっているが、上記圧電ア
クチュエータ２１における圧電素子２３の分極方向が反
対の場合は、上記第１の電位から第２の電位まで上昇す
ることによって（第１の電位＜第２の電位）、上記圧電
アクチュエータ２１が圧力室４の容積を増加させる側に
変形するようになる。
【００５７】一方、インク非吐出信号Ｐ２は、上記イン
ク吐出信号Ｐ１における電位降下波形Ｓ１と略同一形状
であって、第１の電位から第２の電位まで変化（下降）
する第１波形としての電位降下波形Ｓ４と、第２の電位
を維持する第３波形としての電位維持波形Ｓ５と、上記
インク吐出波形Ｐ１における電位降下波形Ｓ３とは異な
り、第２の電位から第１の電位まで徐々に電位が変化
（上昇）する第２波形としての電位上昇波形Ｓ６とによ
り構成されている。
【００５８】次に、上記インク吐出信号Ｐ１及びインク
非吐出信号Ｐ２の供給による圧電アクチュエータの変形
について、図６（ｂ）を参照しながら説明する。尚、上
記圧電アクチュエータ２１の変位量は、図７（図３及び
図４とインクジェットヘッド１の上下関係が逆）に示す
ように、その幅方向中央部における変位量である。ま
た、図６（ｂ）においては、上記圧力室４の容積を減少
させる側への圧電アクチュエータ２１の変位量を正とし
ている。
【００５９】先ず、上記インク吐出信号Ｐ１が圧電アク
チュエータ２１に供給されると、圧電アクチュエータ２
１は、電位降下波形Ｓ１及び電位維持波形Ｓ２によって
圧力室４の容積を増大する側（圧力室４を減圧する側）
に変形し、いわゆる引き動作を行う。このとき、音圧が
発生する（同図のＳＰ参照）。この引き動作により、イ
ンク供給室３から圧力室４にインクが導入される。その
後、圧電アクチュエータ２１は、電位上昇波形Ｓ３によ
って圧力室４の容積を減少する側に急激に変形して上記
圧力室４内のインクを加圧する、いわゆる押し動作が行
われる。このとき、ノズル１４からインク滴が吐出す
る。
【００６０】一方、インク非吐出信号Ｐ２が圧電アクチ
ュエータ２１に供給されると、この圧電アクチュエータ
２１は、電位降下波形Ｓ４及び電位維持波形Ｓ５によっ
て圧力室４の容積を増大する側に変形する。このときも
音圧が発生する（同図のＳＰ参照）。その後、圧電アク
チュエータ２１は、電位上昇波形Ｓ６によって圧力室４
の容積を減少する側に変形するが電位の上昇が緩やかで
あるため、圧力室４内のインクの圧力変動が緩やかにな
り、しかも、上記圧電アクチュエータ２１の最大変位量
は、上記インク吐出信号Ｐ１が供給された場合に比べて
小さくなる（同図の矢印参照）。このため、ノズル１４
開口におけるインクの表面張力によってこのノズル１４
からインク滴が吐出しない。
【００６１】次に、上記インクジェット式記録装置の動
作について説明する。まず、データ受信回路８１が画像
データを受信すると、主制御部７１はＲＯＭ７２に記憶
された処理ルーチンに基づいて、モータ制御回路７４及
びドライバ回路７５，７７並びにエンコーダ７９，８０
を介して搬送モータ７６及びキャリッジモータ７８をそ
れぞれ制御する。駆動信号生成回路８２は、駆動信号で
あるインク吐出信号Ｐ１及びインク非吐出信号Ｐ２を生
成する。さらに、主制御部７１は、上記画像データに基
づいて、インク滴の吐出に関する情報を各選択回路８３
に出力する。
【００６２】そして、上記各選択回路８３は、上記情報
に基づいて、インク滴を吐出するタイミングには各圧電
アクチュエータ２１にインク吐出信号Ｐ１を供給する一
方、インク滴を吐出しないタイミングにはインク吐出信
号Ｐ１を遮断する。また、インク滴を吐出しないタイミ
ングであっても、上記各圧電アクチュエータ２１の駆動
周波数を２０ｋＨｚ以上とするために該圧電アクチュエ
ータ２１を駆動する必要があるタイミングには、上記圧
電アクチュエータ２１に対しインク非吐出信号Ｐ２を供
給する。従って、インク吐出信号Ｐ１が２０ｋＨｚ以上
の周波数（インク吐出信号Ｐ１の供給周期Ｔが５０μｓ
以下）で供給される場合には、インク吐出信号Ｐ１のみ
が圧電アクチュエータ２１に供給される一方、インク吐
出信号Ｐ１が２０ｋＨｚよりも小さい周波数（インク吐
出信号Ｐ１の供給周期Ｔが５０μｓよりも長い）で供給
される場合には、インク吐出信号Ｐ１と次のインク吐出
信号Ｐ１との間でインク非吐出信号Ｐ２が供給されて、
上記インク吐出信号Ｐ１とインク非吐出信号Ｐ２と間の
時間Ｔが５０μｓ以下にされる。
【００６３】このようにして、記録紙４１の所定位置に
インク滴が着弾し、所望の画像が形成されると共に、各
圧電アクチュエータ２１が２０ｋＨｚ以上の周波数で駆
動される。
【００６４】このように本実施形態においては、人の可
聴域外の周波数である２０ｋＨｚ以上の周波数で各圧電
アクチュエータ２１を駆動するため、この圧電アクチュ
エータ２１の変形により発生する音圧の周波数が２０ｋ
Ｈｚ以上となって、このアクチュエータの駆動音を人が
感じ難くなり、インクジェットヘッド１の静音化が図ら
れる。このとき、インク吐出信号Ｐ１及びインク非吐出
信号Ｐ２の２種類の信号を圧電アクチュエータ２１に供
給するため、圧電アクチュエータ２１を２０ｋＨｚ以上
の周波数で駆動しつつも、記録紙４１上に所望の画像を
形成することができる。
【００６５】また、一つの圧電アクチュエータ２１に対
してインク吐出信号Ｐ１又はインク非吐出信号Ｐ２を供
給して２０ｋＨｚ以上の駆動周波数とし、しかも、イン
ク非吐出信号Ｐ２における電位降下波形Ｓ４がインク吐
出信号Ｐ１における電位降下波形Ｓ１と略同一形状を有
しているため、上記いずれの信号Ｐ１，Ｐ２が供給され
ても、圧電アクチュエータ２１は同一の変形速度で同一
の変位量だけ変形して同一の音圧が生じるようになる
（図６（ｂ）参照）。このため、各圧電アクチュエータ
２１毎の加工精度等の影響等を受けることなく、駆動音
を確実に２０ｋＨｚ以上の周波数の音にすることができ
る。
【００６６】さらに、多数の圧電アクチュエータ２１，
２１，…が存在しても、各圧電アクチュエータ２１が２
０ｋＨｚ以上の周波数で駆動されて当該各圧電アクチュ
エータ２１の駆動音が小さいと感じられるため、高画質
化及び静音化の双方が共に向上したインクジェットヘッ
ドが実現する。加えて、各圧電アクチュエータ２１が高
い駆動周波数で駆動されることになるため、記録の高速
化も図られる。
【００６７】加えて、インク非吐出信号Ｐ２を供給する
ことによって、圧電アクチュエータ２１の変形駆動に伴
い圧力室４内のインクが攪拌される。これにより、イン
ク滴を吐出しないときでも圧力室４内のインクの乾燥を
防止することができ、その結果、良好なインク吐出性能
を維持することができる。
【００６８】さらに、キャリッジモータ７８及び搬送モ
ータ７６を直流電動機とすることによって動作音の低減
化が図られる。しかも、インクジェットヘッド１の駆動
音も小さいと感じられることから、インクジェット式記
録装置全体としての静音化が大幅に向上する。
【００６９】＜第２実施形態＞図８は、第２実施形態に
おける駆動信号（ａ）及びこの駆動信号による圧電アク
チュエータ２１の変位変化（ｂ）を示していて、この第
２実施形態では、インク非吐出信号Ｐ３が上記第１実施
形態におけるインク非吐出信号Ｐ２とは異なっている。
尚、インクジェットヘッド１及びインクジェット式記録
装置の構成は上記第１実施形態のものと同様であるた
め、その説明は省略する。
【００７０】第２実施形態では、インク非吐出信号Ｐ３
を、上記第１実施形態におけるインク非吐出信号Ｐ２と
同様に、第１の電位から第２の電位まで下降する電位降
下波形Ｓ７と、第２の電位から第１の電位まで上昇する
電位上昇波形Ｓ９と、上記電位降下波形Ｓ７と電位上昇
波形Ｓ９との間で第２の電位を維持する電位維持波形Ｓ
８とにより構成するが、この電位上昇波形Ｓ９の形状
が、第１実施形態のものとは相違している。
【００７１】すなわち、上記第１実施形態のインク非吐
出信号Ｐ２における電位上昇波形Ｓ６は、電位が徐々に
上昇するものであるが、この第２実施形態のインク非吐
出信号Ｐ３における電位上昇波形Ｓ９は、インク吐出信
号Ｐ１における電位上昇波形Ｓ３と同様に電位が略ステ
ップ的に上昇するものである。
【００７２】また、上記インク非吐出信号Ｐ３における
電位維持波形Ｓ８は、上記インク吐出信号Ｐ１における
電位維持波形Ｓ２よりも長い（長時間継続している）。
図９に示すように、この電位維持波形Ｓ８の継続時間Ｔ
ｕは、圧電アクチュエータ２１における振動系（圧力室
４の内部のインクの影響をも含めた振動系）の固有振動
数に応じて設定されている。つまり、上記圧電アクチュ
エータ２１に対して、同図（ｃ）に示す方形波パルスの
電圧（インク非吐出信号Ｐ３における電位降下波形Ｓ
７）を印加すると、上記圧電アクチュエータ２１の応答
は、同図（ｂ）に示すようになる。上記継続時間Ｔｕ
は、上記圧電アクチュエータ２１の応答波形における圧
力室４の容積が増大する側に変形した後に上記圧力室４
の容積が減少する側に戻り変形し、再び該容積が増大す
る側に上記圧電アクチュエータ２１が変形し始める時刻
（Ｔ＝Ｔ１）から上記圧電アクチュエータ２１の容積増
大側への変形速度が最大となる時刻（Ｔ＝Ｔ２）までの
時間に設定されている（Ｔ１≦Ｔｕ≦Ｔ２）。これによ
り、上記圧電アクチュエータ２１が容積増大側へ変形し
ようとする時に該圧電アクチュエータ２１を容積減少側
へ変形させる電位上昇波形Ｓ９が入力されて、上記圧電
アクチュエータ２１の振動が効果的に減衰される。この
インク非吐出信号Ｐ３を圧電アクチュエータ２１に供給
すれば、インク吐出信号Ｐ１が供給された場合に比べて
最大変位量が小さくなり（図８（ｂ）の矢印参照）かつ
圧力室４内のインクの圧力変動が小さくなって、ノズル
１４からインク滴が吐出しない圧電アクチュエータ２１
の駆動となる。
【００７３】このように、インク非吐出信号Ｐ３は、上
記インク吐出信号Ｐ１における電位維持波形Ｓ２の継続
時間のみを変更調整した波形によって構成されているた
め、このインク非吐出信号Ｐ３は、インク吐出信号Ｐ１
と同様に第１の電位と第２の電位のみを有する波形によ
って構成される。その結果、駆動信号生成回路８２を低
コストで構成することができる。
【００７４】また、インク非吐出信号Ｐ３における電位
上昇波形Ｓ９がステップ的に構成されるため、上記イン
ク非吐出信号Ｐ３に要する時間の短縮化が図られる。こ
れにより、隣り合う駆動信号Ｐ１，Ｐ３間の時間を短く
することが可能になり、圧電アクチュエータ２１の駆動
周波数をより一層高めて、記録のより一層の高速化を図
ることができる。
【００７５】＜他の実施形態＞尚、本発明は上記第１及
び第２実施形態に限定されるものではなく、その他種々
の実施形態を包含するものである。すなわち、上記実施
形態では、インク非吐出信号Ｐ２，Ｐ３を、インク滴を
吐出しないタイミングであって上記圧電アクチュエータ
２１の駆動周波数を２０ｋＨｚ以上とするために上記圧
電アクチュエータ２１を駆動する必要があるタイミング
に、圧電アクチュエータ２１に供給するように構成して
いるが、これに限らず、例えばインク吐出信号Ｐ１の供
給タイミングから次のインク吐出信号Ｐ１の供給タイミ
ングまでの間に、インク非吐出信号Ｐ２，Ｐ３を圧電ア
クチュエータ２１に必ず供給するように構成してもよ
い。このようにしても、圧電アクチュエータが２０ｋＨ
ｚ以上の周波数で駆動されると共に、所望の画像が形成
可能になる。
【００７６】また、画像非形成時には、上記インク非吐
出信号Ｐ２，Ｐ３を、２０ｋＨｚ以上の周波数で常時圧
電アクチュエータ２１に供給するようにし、画像形成時
には、２０ｋＨｚ以上の周波数で供給されるインク非吐
出信号Ｐ２，Ｐ３に加え、インク吐出信号Ｐ１を必要な
タイミングで圧電アクチュエータ２１に供給するように
して、所望の画像を形成すると共にインクジェットヘッ
ド１の静音化を図るようにしてもよい。
【００７７】さらに、上記実施形態では、キャリッジモ
ータ７８及び搬送モータ７６を、共に直流電動機によっ
て構成しているが、これに限らず、いずれか一方のみを
直流電動機によって構成してもよい。
【００７８】加えて、上記実施形態におけるインクジェ
ットヘッド１とは異なり、いわゆるサーマル型のインク
ジェットヘッドや、静電型のインクジェットヘッドに本
発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット式記録装置の概略構成図であ
る。
【図２】インクジェットヘッドの部分底面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】制御回路のブロック図である。
【図６】第１実施形態に係る駆動信号の波形図及び圧電
アクチュエータの変位曲線図である。
【図７】圧電アクチュエータの変形状態を示す図であ
る。
【図８】第２実施形態に係る駆動信号の波形図及び圧電
アクチュエータの変位曲線図である。
【図９】第２実施形態に係るインク非吐出信号を示す図
である。
【符号の説明】
１ インクジェットヘッド ２ ヘッド本体 ４ 圧力室 １４ ノズル ２１ 圧電アクチュエータ ２２ 振動板 ２３ 圧電素子 ２４ 個別電極 ３１ キャリッジ（相対移動手段） ３２ キャリッジ軸（相対移動手段） ４１ 記録紙（記録媒体） ４２ 搬送ローラ（相対移動手段） ７６ 搬送モータ（相対移動手段の駆動源、第２の直流
電動機） ７８ キャリッジモータ（相対移動手段の駆動源、第１
の直流電動機） ８２ 駆動信号生成回路（駆動制御手段） ８３ 選択回路（駆動制御手段） Ｐ１ インク吐出信号 Ｐ２，Ｐ３ インク非吐出信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑野 晴幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 宮園 豊 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2C056 EA18 EC07 EC42 FA04 FA10 2C057 AF99 AG12 AG44 AN01 AR08 BA04 BA14

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インクを収容する圧力室と、 上記圧力室に連通するノズルと、 圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果により上記圧力
    室の容積が増減するように変形駆動する圧電アクチュエ
    ータと、 上記圧電アクチュエータの駆動を、上記圧力室内のイン
    クが所望のタイミングで上記ノズルから吐出するように
    制御する駆動制御手段とを備えたオンデマンド型のイン
    クジェットヘッドであって、 上記駆動制御手段は、上記圧電アクチュエータを２０ｋ
    Ｈｚ以上の周波数で駆動するように構成されていること
    を特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 駆動制御手段は、インクが吐出するように圧電アクチュ
    エータを駆動させるインク吐出信号又は上記インクが吐
    出しないように上記圧電アクチュエータを駆動させるイ
    ンク非吐出信号を、上記圧電アクチュエータに供給する
    ことによって、該圧電アクチュエータを２０ｋＨｚ以上
    の周波数で駆動するように構成されていることを特徴と
    するインクジェットヘッド。
  3. 【請求項３】 請求項２において、 インク吐出信号は、所定の第１の電位から所定の第２の
    電位まで変化して、圧力室の容積が増大する側に圧電ア
    クチュエータを変形させる第１波形と、上記第２の電位
    から第１の電位まで変化する第２波形とを有し、 インク非吐出信号は、上記インク吐出信号における第１
    波形と略同一形状の、上記第１の電位から第２の電位ま
    で変化する波形を有していることを特徴とするインクジ
    ェットヘッド。
  4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３において、 インク非吐出信号は、所定の第１の電位から所定の第２
    の電位まで変化して、 圧力室の容積が増大する側に圧電アクチュエータを変形
    させる第１波形と、上記第２の電位から第１の電位まで
    変化する第２波形と、上記第１波形と第２波形との間で
    上記第２の電位を維持する第３波形とを有し、 上記第３波形の継続時間は、上記圧電アクチュエータに
    おける振動系の固有振動数に応じて調整されていること
    を特徴とするインクジェットヘッド。
  5. 【請求項５】 インクを収容する圧力室と、 上記圧力室に連通するノズルと、 圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果により上記圧力
    室の容積が増減するように変形駆動する圧電アクチュエ
    ータと、 上記圧電アクチュエータの駆動を、上記圧力室内のイン
    クが所望のタイミングで上記ノズルから吐出するように
    制御する駆動制御手段とを備えたオンデマンド型のイン
    クジェットヘッドであって、 上記駆動制御手段は、上記インクが吐出するように上記
    圧電アクチュエータを駆動させるインク吐出信号又は上
    記インクが吐出しないように上記圧電アクチュエータを
    駆動させるインク非吐出信号を、上記圧電アクチュエー
    タに供給することによって、該圧電アクチュエータを２
    ０ｋＨｚ以上の周波数で駆動するように構成されてお
    り、 上記インク吐出信号は、所定の第１の電位から所定の第
    ２の電位まで略ステップ的に変化して、圧力室の容積が
    増大する側に圧電アクチュエータを変形させる第１波形
    と、上記第２の電位から第１の電位まで略ステップ的に
    変化する第２波形と、上記第１波形と第２波形との間で
    上記第２の電位を維持する第３波形とによって構成され
    ている一方、 上記インク非吐出信号は、上記インク吐出信号における
    第３波形の継続時間のみを変更調整した波形によって構
    成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
  6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一つに記載のイ
    ンクジェットヘッドと、 上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させ
    る相対移動手段とを備え、 上記相対移動手段により上記インクジェットヘッドが上
    記記録媒体に対して相対移動しているときに、上記イン
    クジェットヘッドのヘッド本体のノズルからインクを上
    記記録媒体に吐出させて記録を行うように構成されてい
    ることを特徴とするインクジェット式記録装置。
  7. 【請求項７】 請求項６において、 相対移動手段の駆動源は、直流電動機によって構成され
    ていることを特徴とするインクジェット式記録装置。
  8. 【請求項８】 インクを収容する圧力室と、該圧力室に
    連通するノズルと、上記圧力室内の圧力を増加させるよ
    うに駆動するアクチュエータと、該アクチュエータの駆
    動を上記圧力室内のインクが所望のタイミングで上記ノ
    ズルから吐出するように制御する駆動制御手段とを有
    し、該駆動制御手段が上記アクチュエータを２０ｋＨｚ
    以上の周波数で駆動するように構成されたオンデマンド
    型のインクジェットヘッドと、 上記インクジェットヘッドを搭載したキャリッジを主走
    査方向に移動させる第１の直流電動機と、 記録媒体を副走査方向に移動させる第２の直流電動機と
    を備えていることを特徴とするインクジェット式記録装
    置。
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