JP2724141B2 - インクジェットヘッドの駆動方法 - Google Patents
インクジェットヘッドの駆動方法Info
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- JP2724141B2 JP2724141B2 JP23923286A JP23923286A JP2724141B2 JP 2724141 B2 JP2724141 B2 JP 2724141B2 JP 23923286 A JP23923286 A JP 23923286A JP 23923286 A JP23923286 A JP 23923286A JP 2724141 B2 JP2724141 B2 JP 2724141B2
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01D15/16—Recording elements transferring recording material, e.g. ink, to the recording surface
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- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
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- B41J2/2121—Ink jet for multi-colour printing characterised by dot size, e.g. combinations of printed dots of different diameter
- B41J2/2128—Ink jet for multi-colour printing characterised by dot size, e.g. combinations of printed dots of different diameter by means of energy modulation
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、インクジェットヘッドの駆動方法に関す
る。 ［従来の技術］ 従来、インクジェット記録装置に関しては、多くの方
式がある。これを大きく分けると、連続噴射型、イ
ンパルス型（オンデマンド型）、静電吸引型の３つで
ある。 連続噴射型においては、連続的に吐出しているインク
を荷電，偏向させることによって記録を行うという原理
のため、装置が複雑となり、インクの回収や清浄装置等
も必要となってくる。 また、静電吸引型においては、その構造は比較的簡単
であるが、高電圧を必要とし危険であり、しかも導電率
等のインク物性に制限が多い上に周波数応答性も悪い。 ところが、オンデマンド型においては、必要なときだ
け圧電素子等吐出エネルギ発生素子の圧力によってイン
ク滴を吐出させるとともに構造が非常に簡単であるの
で、記録装置として大いに期待されている。 次に記録装置における中間調表現方法について検討す
ると、中間調表現としてはディザ法等のデジタル的なも
のと、記録ドットサイズを変化させるアナログ的なもの
との２通りが考えられる。しかし、デジタル的中間調表
現法では、階調数を上げるために解像度を犠牲にしなけ
ればならない。このため記録ドットサイズを変化させて
記録濃度を制御するアナログ記録に期待が持たれてい
る。 ところが、従来のインクジェット記録装置でインク吐
出量を制御するのは非常に困難であった。例えば連続噴
射型では、インク吐出量を変化させることは不可能であ
る。また、静電吸引型では、アナログ的な中間調表現が
可能であるが階調幅を大きくすることが困難である。さ
らに、オンデマンド型では、インク吐出量を制御するの
に圧電素子に印加するパルス電圧やパルス幅を変化させ
ることによって行うが、このパルス波形の変化だけでは
階調幅を大きくすることは不可能であった。 このため、濃度の異なるインクを使い分けることによ
って大きな階調幅を持たせるようにしたインクジェット
記録装置（特開昭53−102034号公報）や、異なったノズ
ル径を複数個設けることによって階調幅を持たせるよう
にしたインクジェット装置等が知られている。しかし、
これらの方法では装置が全体として大型化、複雑化する
ためコストアップの原因となってしまう。 一方、特公昭53−12138号に記載されているように、
圧電素子で単にインクを加圧してインク滴を吐出させる
方法よりも、特開昭55−17589号公報に記載されている
ように、いったんインク室容積を増加させいわゆるメニ
スカスを後退させたあとインクを加圧する方法のほうが
小さなインク滴を吐出させることが可能であるのみなら
ず周波数応答性もすぐれていることが知られている。 ［発明が解決しようとする問題点］ ところが、オリフィスからのインク吐出後、第４図に
つき後述するようにメニスカスは不安定に振動しながら
オリフィスに復帰する。従って、環境温度の上昇や連続
作動によってインク温度が高くなった場合にインクの粘
度および表面張力が低下すると、振動はより激しいもの
となり吐出安定性に欠けることになる。 この振動の原因は、吐出パルスによって生じる圧力波
がノズルの後端および先端で繰り返しはねかえる反射波
によるものであり、この反射波の悪影響はインクジェッ
ト記録装置において従来より解決すべき問題点の一つで
あった。 ［問題点を解決するための手段］ そこで本発明の目的は、上述の問題点を解決し、周波
数応答性、吐出安定性、階調性さらに記録精度に優れた
インクジェット記録を広い温度範囲にわたって行なうこ
とができるインクジェットヘッドの駆動方法を提供する
ことにある。 そこで、本発明では、インク滴を吐出する吐出口を備
えたノズルと、前記インク滴吐出のための吐出エネルギ
を発生する圧電素子を配置した吐出エネルギ作用室を有
するインクジェットヘッドの駆動方法において、前記吐
出口に形成されたインクのメニスカスが後退する方向の
第１の変位を前記圧電素子に生じさせる第１の信号を前
記圧電素子に印加した後、前記第１の信号により後退し
たインクのメニスカスを前進させる方向の第２の変位を
前記圧電素子に生じさせる第２の信号を前記圧電素子に
印加し、前記第２の信号の印加によって前記吐出口より
インクを吐出すると共に、前記圧電素子の変位によって
圧力波が反射する領域の長さをｌとし、インクの音速度
をｃとしたとき、前記第１の信号を印加して2l/c経過
後、前記第１の変位を前記圧電素子に生じさせる第１の
補助信号を印加し、前記第２の信号を印加して2l/c経過
後、前記第２の変位を前記圧電素子に生じさせる第２の
補助信号を印加することを特徴とする。 ここで、本発明の好適例では、前記第１の補助信号
は、前記第１の信号によって前記圧電素子に生じる第１
の変位の量よりも少ない量の変位を前記圧電素子に生じ
させると共に、前記第２の補助信号は、前記第２の信号
によって前記圧電素子に生じる第２の変位の量よりも少
ない量の変位を前記圧電素子に生じさせることとした。 また、電気信号を、 吐出エネルギ作用室の容積を急激に大となるように
変化させ、 第１所定時間経過後に吐出エネルギ作用室の容積を
急激に減少させることによってインクを加圧として吐出
口からインク滴を吐出させ、 第２所定時間経過後にインク滴が吐出したあとのメ
ニスカスの後退が急激かつ所定量以上に進行しないよう
に吐出エネルギ作用室の容積をゆるやかに増加させ、 急激な容積増大がなされた2l/c経過後に再度吐出エ
ネルギ作用室の容積が急激に大きくなるように変化さ
せ、 第１所定時間経過後に再度吐出エネルギ作用室の容
積が急激に減少するように変化させ、 第２所定時間経過後に吐出エネルギ作用室の容積を
ゆるやかに増加させるようなパルス波形とした。 さらに、パルス波形を、 負の方向に第１所定値まで急激に変化させたのち当
該第１所定値で第１所定時間だけ継続させ、 次に第１所定値から正の第２所定値まで急激に変化
させて第２所定時間だけ継続させ、 さらに第２所定値から所定の時定数によって徐々に
第３所定値もしくは零にさせ、 さらに第１所定値まで急激に変化させる電気信号が
印加されてから2l/c経過後に第３所定値もしくは零から
負の第４所定値まで急激に変化させたのち当該第４所定
値で第１所定時間だけ継続させ、 次に第４所定値から正の第５所定値まで急激に変化
させたのち当該第５所定値で第２所定時間だけ継続さ
せ、 さらに第５所定値から所定の時定数によって徐々に
零にさせるようにした。 ［作用］ すなわち、本発明によれば、第１のパルス波形および
第２のパルス波形を適切に定めれば、メニスカスの振動
を抑制することが可能となる。 ［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。 第１図は本発明に適用されるオンデマンド型インクジ
ェット記録用ヘッドの一構成例である。図において、１
は長さｌの直管状のノズル、２はノズル１の外側に配置
されている例えば円筒状の圧電素子であり、この圧電素
子が配置されたノズル１の部分が吐出エネルギ作用室と
なる。そして、この圧電素子２に駆動部７から電気信号
を供給することにより吐出エネルギ作用室を含むノズル
１内のインク室３の容積が減少または増加するので、オ
リフィス４からインク滴５が吐出される。また、６はフ
ィルタであり、多孔質の部材で形成されており、インク
中の塵埃や気泡のノズル内への侵入を阻止するものであ
る。 このようなヘッドにおける圧電素子２に対し、第２図
のような正のパルス波、すなわちインク室３の容積を急
激に減少せしめた後、気泡をノズル内に取り込まないよ
うにゆるやかに戻らしめるような電気信号を供給する
と、インク滴は吐出するものの比較的小さなインク滴を
吐出させることができない。 第３図は第２図示のパルス波形を印加したときの駆動
周波数と吐出速度との関係を示す。この曲線に山，谷が
存在するように、一般的にインクジェット記録用ヘッド
では共振周波数があり、これらのピークから計算すると
共振の周期はノズル内のインク中の音速度をｃとすると
4l/cであらわすことができる。このことは、圧力波がノ
ズルを一往復することにより位相が逆転し、二往復する
ことにより元の位相に戻ることを示している。 これをさらに明らかにするために、オリフィスからイ
ンクを吐出するときのメニスカス振動の様子を第４図に
示す。メニスカスの振動の山（谷）はやはりほぼ4l/c毎
にあり、これらの逆数は第３図の共振周波数に対応して
いる。 一方、第５図に示すように、吐出インク滴には、一般
的に主滴11の他にサテライト12が存在し、前述のよう
に、このサテライトは主滴に比べ吐出速度が遅く記録紙
への着弾精度が悪いために画像の記録品位を乱すもので
ある。 そこで、本例では、第２図のようなパルス波形をさほ
ど変化させることなしに小さなドットから大きなドット
までドット径を可変とでき、周波数応答性、吐出安定
性、吐出速度が改善されるようにする。 第６図は本例において用いる駆動信号波形を示す。こ
の波形は最初に負のパルス波形、すなわちインク室３の
容積が急激に大きくなるように変化させるパルス波形P1
を加えている。ここで、波形P1のパルス幅T1は2l/cより
も若干短めに設定している。この波形により負の圧力波
p1が与えられ、従ってメニスカスは後退させられるた
め、小さなインク滴を吐出させることが可能となり、さ
らに周波数応答性も良好となる。 このあと、正の方向のパルス波形、すなわちインク室
の容積が急激に小さくなるよう変化させるパルス波形P2
を加える。 この正のパルス波形P2についての電圧V2もしくはパル
ス幅T2を変化させることにより、インク滴の吐出量を大
きな範囲で制御することが可能となる。即ちパルス電圧
V2を小さくすれば小さなインク滴が吐出し、パルス電圧
V2を大きくすれば大きなインク滴が吐出する。ところが
あまりに大きなインク滴を吐出させた後、急激にインク
室３を広げる方向に戻してやる（例えば第７図のような
パルス波形）と、第８図（Ａ）に示すように吐出したイ
ンク滴の容積の分だけオリフィスから空気が引き込ま
れ、メニスカスは後退し、ついには第８図（Ｂ）に示す
ようにこの空気がそのままノズル内部に気泡として侵入
してしまうことになる。 これを防止するため、本例では、大きなパルス電圧を
印加して大きなインク滴を吐出させた後には、メニスカ
スの急激な後退およびある一定の量以上の進行が行われ
ないようにインク室の容積をゆるやかに増加させてイン
ク室３を初期状態に戻すようにする。これにより、ノズ
ル１内への気泡の取り込みが防止される。 インク室３を初期状態に戻している期間、もしくは戻
し終えた後の期間において、負のパルス波形P1の印加か
ら2l/c経過時に負の圧力波P1がノズルを１往復し、位相
が逆転して正の圧力波p1′となってノズル先端に戻って
くる。これに合わせて電圧V3,パルス幅T1の負のパルスP
3を印加し負の圧力波p3を与えてやると正の圧力波p1′
は見かけ上なくなり、メニスカス振動はおさえられる。 このとき、位相が反対で大きさがほぼ同じ圧力波p1′
とp2とが得られるように電圧V1とV3とが調整されること
が好ましい。 次に、正のパルス波形P2を印加してから4l/c経過後に
は正の圧力波p2はノズルを２往復してくるため、再び正
の圧力波p2′としてメニスカスを不安定に振動させる要
因となる。この影響は非常に大きいためインク滴が吐出
されてしまうことがある。このようなインク滴は吐出速
度が極端におそい上、安定に吐出することはないので、
これが吐出されないようにしなければならない。 そこで、正のパルス波形P2を印加してから2l/c後に、
電圧V4,パルス幅T2の正のパルス波形P4を印加し、正の
圧力波p4を発生させれば正のパルス波形P2を印加してか
ら4l/c後には圧力波p4がノズルを１往復して負の反射波
p4′がノズル先端に戻ってくる。而して、正の反射波
p2′と重なり合い、見かけ上圧力波がなくなる。このと
きも位相が反対で大きさがほぼ同じ圧力波p4′とp2′と
が得られるように電圧V2とV4とが調整されることが好ま
しい。なお、電圧V1とV3、また、電圧V2とV4との関係
は、圧力波がインク中を伝播するとき、しだいに減衰し
ていくので|V1|≧|V3|,|V2|≧|V4|の関係としておくこ
とが好ましい。 最後には波形P4につき、電圧V4からゆるやかに零にす
ることによって、不必要な圧力波を新たに作ることなし
にインク室３を初期状態に戻すことができる。 以上のようなノズル長ｌと音速ｃとの関係に基づいて
パルス波形の記録タイミングを本例のように構成すれは
吐出は安定に行われる。これに対してこのタイミングが
本例の効果が認められない程度までずれてしまうとメニ
スカスの振動は極めて大きくなり、微小インク滴が吐出
しやすくなり、不安定な吐出状態となってしまうことに
なる。 第９図はこの様子を示す。ここで、同図（Ａ）は補助
パルスが適正値より速いタイミングで印加された場合、
同図（Ｂ）は補助パルス（P4）が適正値どうり印加され
た場合、同図（Ｃ）は補助パルスで適正値より遅いタイ
ミングで印加された場合であり、同図（Ｂ）以外ではメ
ニスカスの振動が大きく不安定となることがわかる。 第10図〜第12図は本発明に係る駆動波形の他の実施例
を示す。これらはいずれも第１の波形を印加してから2l
/c後に比較的小の第２の波形を印加する複合波形であ
り、これらによってもメニスカスの振動は不安定でな
く、吐出も安定しておこなわれた。 なお、このようなパルス波形の印加を行う駆動回路７
は、第13図示すようにトランジスタTr1〜Tr4を接続する
とともに、出力端子であるトランジスタTr2のコレクタ
とトランジスタTr4のコレクタとの共通接続点を圧電素
子に接続し、その共通接続点を抵抗R1を介して接地した
構成とした。 このような構成において、第14図に示すようなパルス
ＡおよびＢが駆動回路に入力されると、トランジスタTr
1〜Tr4がON（導通）し、その出力としてＣのような波形
が得られ、これが圧電素子に印加される。 以上述べたような実施例により、インクジェット記録
用ヘッドの吐出安定性は大幅に改善された。 なお、上例では、本発明を直管状のノズルに吐出エネ
ルギ作用室を一体に形成した記録ヘッドを具えた装置に
適用した場合について説明したが、この構成は種々のも
のとすることができる。例えばノズルは屈曲部を有する
ものであってもよく、また、ノズルと吐出エネルギ作用
室とが別体に形成されたものであってもよい。 ［発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で
メニスカスの振動をなだらかにし、広い温度範囲で吐出
を安定に行なうことができるとともに、周波数応答性お
よび階調性に優れたインクジェットヘッドの駆動方法を
提供することが可能となった。
る。 ［従来の技術］ 従来、インクジェット記録装置に関しては、多くの方
式がある。これを大きく分けると、連続噴射型、イ
ンパルス型（オンデマンド型）、静電吸引型の３つで
ある。 連続噴射型においては、連続的に吐出しているインク
を荷電，偏向させることによって記録を行うという原理
のため、装置が複雑となり、インクの回収や清浄装置等
も必要となってくる。 また、静電吸引型においては、その構造は比較的簡単
であるが、高電圧を必要とし危険であり、しかも導電率
等のインク物性に制限が多い上に周波数応答性も悪い。 ところが、オンデマンド型においては、必要なときだ
け圧電素子等吐出エネルギ発生素子の圧力によってイン
ク滴を吐出させるとともに構造が非常に簡単であるの
で、記録装置として大いに期待されている。 次に記録装置における中間調表現方法について検討す
ると、中間調表現としてはディザ法等のデジタル的なも
のと、記録ドットサイズを変化させるアナログ的なもの
との２通りが考えられる。しかし、デジタル的中間調表
現法では、階調数を上げるために解像度を犠牲にしなけ
ればならない。このため記録ドットサイズを変化させて
記録濃度を制御するアナログ記録に期待が持たれてい
る。 ところが、従来のインクジェット記録装置でインク吐
出量を制御するのは非常に困難であった。例えば連続噴
射型では、インク吐出量を変化させることは不可能であ
る。また、静電吸引型では、アナログ的な中間調表現が
可能であるが階調幅を大きくすることが困難である。さ
らに、オンデマンド型では、インク吐出量を制御するの
に圧電素子に印加するパルス電圧やパルス幅を変化させ
ることによって行うが、このパルス波形の変化だけでは
階調幅を大きくすることは不可能であった。 このため、濃度の異なるインクを使い分けることによ
って大きな階調幅を持たせるようにしたインクジェット
記録装置（特開昭53−102034号公報）や、異なったノズ
ル径を複数個設けることによって階調幅を持たせるよう
にしたインクジェット装置等が知られている。しかし、
これらの方法では装置が全体として大型化、複雑化する
ためコストアップの原因となってしまう。 一方、特公昭53−12138号に記載されているように、
圧電素子で単にインクを加圧してインク滴を吐出させる
方法よりも、特開昭55−17589号公報に記載されている
ように、いったんインク室容積を増加させいわゆるメニ
スカスを後退させたあとインクを加圧する方法のほうが
小さなインク滴を吐出させることが可能であるのみなら
ず周波数応答性もすぐれていることが知られている。 ［発明が解決しようとする問題点］ ところが、オリフィスからのインク吐出後、第４図に
つき後述するようにメニスカスは不安定に振動しながら
オリフィスに復帰する。従って、環境温度の上昇や連続
作動によってインク温度が高くなった場合にインクの粘
度および表面張力が低下すると、振動はより激しいもの
となり吐出安定性に欠けることになる。 この振動の原因は、吐出パルスによって生じる圧力波
がノズルの後端および先端で繰り返しはねかえる反射波
によるものであり、この反射波の悪影響はインクジェッ
ト記録装置において従来より解決すべき問題点の一つで
あった。 ［問題点を解決するための手段］ そこで本発明の目的は、上述の問題点を解決し、周波
数応答性、吐出安定性、階調性さらに記録精度に優れた
インクジェット記録を広い温度範囲にわたって行なうこ
とができるインクジェットヘッドの駆動方法を提供する
ことにある。 そこで、本発明では、インク滴を吐出する吐出口を備
えたノズルと、前記インク滴吐出のための吐出エネルギ
を発生する圧電素子を配置した吐出エネルギ作用室を有
するインクジェットヘッドの駆動方法において、前記吐
出口に形成されたインクのメニスカスが後退する方向の
第１の変位を前記圧電素子に生じさせる第１の信号を前
記圧電素子に印加した後、前記第１の信号により後退し
たインクのメニスカスを前進させる方向の第２の変位を
前記圧電素子に生じさせる第２の信号を前記圧電素子に
印加し、前記第２の信号の印加によって前記吐出口より
インクを吐出すると共に、前記圧電素子の変位によって
圧力波が反射する領域の長さをｌとし、インクの音速度
をｃとしたとき、前記第１の信号を印加して2l/c経過
後、前記第１の変位を前記圧電素子に生じさせる第１の
補助信号を印加し、前記第２の信号を印加して2l/c経過
後、前記第２の変位を前記圧電素子に生じさせる第２の
補助信号を印加することを特徴とする。 ここで、本発明の好適例では、前記第１の補助信号
は、前記第１の信号によって前記圧電素子に生じる第１
の変位の量よりも少ない量の変位を前記圧電素子に生じ
させると共に、前記第２の補助信号は、前記第２の信号
によって前記圧電素子に生じる第２の変位の量よりも少
ない量の変位を前記圧電素子に生じさせることとした。 また、電気信号を、 吐出エネルギ作用室の容積を急激に大となるように
変化させ、 第１所定時間経過後に吐出エネルギ作用室の容積を
急激に減少させることによってインクを加圧として吐出
口からインク滴を吐出させ、 第２所定時間経過後にインク滴が吐出したあとのメ
ニスカスの後退が急激かつ所定量以上に進行しないよう
に吐出エネルギ作用室の容積をゆるやかに増加させ、 急激な容積増大がなされた2l/c経過後に再度吐出エ
ネルギ作用室の容積が急激に大きくなるように変化さ
せ、 第１所定時間経過後に再度吐出エネルギ作用室の容
積が急激に減少するように変化させ、 第２所定時間経過後に吐出エネルギ作用室の容積を
ゆるやかに増加させるようなパルス波形とした。 さらに、パルス波形を、 負の方向に第１所定値まで急激に変化させたのち当
該第１所定値で第１所定時間だけ継続させ、 次に第１所定値から正の第２所定値まで急激に変化
させて第２所定時間だけ継続させ、 さらに第２所定値から所定の時定数によって徐々に
第３所定値もしくは零にさせ、 さらに第１所定値まで急激に変化させる電気信号が
印加されてから2l/c経過後に第３所定値もしくは零から
負の第４所定値まで急激に変化させたのち当該第４所定
値で第１所定時間だけ継続させ、 次に第４所定値から正の第５所定値まで急激に変化
させたのち当該第５所定値で第２所定時間だけ継続さ
せ、 さらに第５所定値から所定の時定数によって徐々に
零にさせるようにした。 ［作用］ すなわち、本発明によれば、第１のパルス波形および
第２のパルス波形を適切に定めれば、メニスカスの振動
を抑制することが可能となる。 ［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。 第１図は本発明に適用されるオンデマンド型インクジ
ェット記録用ヘッドの一構成例である。図において、１
は長さｌの直管状のノズル、２はノズル１の外側に配置
されている例えば円筒状の圧電素子であり、この圧電素
子が配置されたノズル１の部分が吐出エネルギ作用室と
なる。そして、この圧電素子２に駆動部７から電気信号
を供給することにより吐出エネルギ作用室を含むノズル
１内のインク室３の容積が減少または増加するので、オ
リフィス４からインク滴５が吐出される。また、６はフ
ィルタであり、多孔質の部材で形成されており、インク
中の塵埃や気泡のノズル内への侵入を阻止するものであ
る。 このようなヘッドにおける圧電素子２に対し、第２図
のような正のパルス波、すなわちインク室３の容積を急
激に減少せしめた後、気泡をノズル内に取り込まないよ
うにゆるやかに戻らしめるような電気信号を供給する
と、インク滴は吐出するものの比較的小さなインク滴を
吐出させることができない。 第３図は第２図示のパルス波形を印加したときの駆動
周波数と吐出速度との関係を示す。この曲線に山，谷が
存在するように、一般的にインクジェット記録用ヘッド
では共振周波数があり、これらのピークから計算すると
共振の周期はノズル内のインク中の音速度をｃとすると
4l/cであらわすことができる。このことは、圧力波がノ
ズルを一往復することにより位相が逆転し、二往復する
ことにより元の位相に戻ることを示している。 これをさらに明らかにするために、オリフィスからイ
ンクを吐出するときのメニスカス振動の様子を第４図に
示す。メニスカスの振動の山（谷）はやはりほぼ4l/c毎
にあり、これらの逆数は第３図の共振周波数に対応して
いる。 一方、第５図に示すように、吐出インク滴には、一般
的に主滴11の他にサテライト12が存在し、前述のよう
に、このサテライトは主滴に比べ吐出速度が遅く記録紙
への着弾精度が悪いために画像の記録品位を乱すもので
ある。 そこで、本例では、第２図のようなパルス波形をさほ
ど変化させることなしに小さなドットから大きなドット
までドット径を可変とでき、周波数応答性、吐出安定
性、吐出速度が改善されるようにする。 第６図は本例において用いる駆動信号波形を示す。こ
の波形は最初に負のパルス波形、すなわちインク室３の
容積が急激に大きくなるように変化させるパルス波形P1
を加えている。ここで、波形P1のパルス幅T1は2l/cより
も若干短めに設定している。この波形により負の圧力波
p1が与えられ、従ってメニスカスは後退させられるた
め、小さなインク滴を吐出させることが可能となり、さ
らに周波数応答性も良好となる。 このあと、正の方向のパルス波形、すなわちインク室
の容積が急激に小さくなるよう変化させるパルス波形P2
を加える。 この正のパルス波形P2についての電圧V2もしくはパル
ス幅T2を変化させることにより、インク滴の吐出量を大
きな範囲で制御することが可能となる。即ちパルス電圧
V2を小さくすれば小さなインク滴が吐出し、パルス電圧
V2を大きくすれば大きなインク滴が吐出する。ところが
あまりに大きなインク滴を吐出させた後、急激にインク
室３を広げる方向に戻してやる（例えば第７図のような
パルス波形）と、第８図（Ａ）に示すように吐出したイ
ンク滴の容積の分だけオリフィスから空気が引き込ま
れ、メニスカスは後退し、ついには第８図（Ｂ）に示す
ようにこの空気がそのままノズル内部に気泡として侵入
してしまうことになる。 これを防止するため、本例では、大きなパルス電圧を
印加して大きなインク滴を吐出させた後には、メニスカ
スの急激な後退およびある一定の量以上の進行が行われ
ないようにインク室の容積をゆるやかに増加させてイン
ク室３を初期状態に戻すようにする。これにより、ノズ
ル１内への気泡の取り込みが防止される。 インク室３を初期状態に戻している期間、もしくは戻
し終えた後の期間において、負のパルス波形P1の印加か
ら2l/c経過時に負の圧力波P1がノズルを１往復し、位相
が逆転して正の圧力波p1′となってノズル先端に戻って
くる。これに合わせて電圧V3,パルス幅T1の負のパルスP
3を印加し負の圧力波p3を与えてやると正の圧力波p1′
は見かけ上なくなり、メニスカス振動はおさえられる。 このとき、位相が反対で大きさがほぼ同じ圧力波p1′
とp2とが得られるように電圧V1とV3とが調整されること
が好ましい。 次に、正のパルス波形P2を印加してから4l/c経過後に
は正の圧力波p2はノズルを２往復してくるため、再び正
の圧力波p2′としてメニスカスを不安定に振動させる要
因となる。この影響は非常に大きいためインク滴が吐出
されてしまうことがある。このようなインク滴は吐出速
度が極端におそい上、安定に吐出することはないので、
これが吐出されないようにしなければならない。 そこで、正のパルス波形P2を印加してから2l/c後に、
電圧V4,パルス幅T2の正のパルス波形P4を印加し、正の
圧力波p4を発生させれば正のパルス波形P2を印加してか
ら4l/c後には圧力波p4がノズルを１往復して負の反射波
p4′がノズル先端に戻ってくる。而して、正の反射波
p2′と重なり合い、見かけ上圧力波がなくなる。このと
きも位相が反対で大きさがほぼ同じ圧力波p4′とp2′と
が得られるように電圧V2とV4とが調整されることが好ま
しい。なお、電圧V1とV3、また、電圧V2とV4との関係
は、圧力波がインク中を伝播するとき、しだいに減衰し
ていくので|V1|≧|V3|,|V2|≧|V4|の関係としておくこ
とが好ましい。 最後には波形P4につき、電圧V4からゆるやかに零にす
ることによって、不必要な圧力波を新たに作ることなし
にインク室３を初期状態に戻すことができる。 以上のようなノズル長ｌと音速ｃとの関係に基づいて
パルス波形の記録タイミングを本例のように構成すれは
吐出は安定に行われる。これに対してこのタイミングが
本例の効果が認められない程度までずれてしまうとメニ
スカスの振動は極めて大きくなり、微小インク滴が吐出
しやすくなり、不安定な吐出状態となってしまうことに
なる。 第９図はこの様子を示す。ここで、同図（Ａ）は補助
パルスが適正値より速いタイミングで印加された場合、
同図（Ｂ）は補助パルス（P4）が適正値どうり印加され
た場合、同図（Ｃ）は補助パルスで適正値より遅いタイ
ミングで印加された場合であり、同図（Ｂ）以外ではメ
ニスカスの振動が大きく不安定となることがわかる。 第10図〜第12図は本発明に係る駆動波形の他の実施例
を示す。これらはいずれも第１の波形を印加してから2l
/c後に比較的小の第２の波形を印加する複合波形であ
り、これらによってもメニスカスの振動は不安定でな
く、吐出も安定しておこなわれた。 なお、このようなパルス波形の印加を行う駆動回路７
は、第13図示すようにトランジスタTr1〜Tr4を接続する
とともに、出力端子であるトランジスタTr2のコレクタ
とトランジスタTr4のコレクタとの共通接続点を圧電素
子に接続し、その共通接続点を抵抗R1を介して接地した
構成とした。 このような構成において、第14図に示すようなパルス
ＡおよびＢが駆動回路に入力されると、トランジスタTr
1〜Tr4がON（導通）し、その出力としてＣのような波形
が得られ、これが圧電素子に印加される。 以上述べたような実施例により、インクジェット記録
用ヘッドの吐出安定性は大幅に改善された。 なお、上例では、本発明を直管状のノズルに吐出エネ
ルギ作用室を一体に形成した記録ヘッドを具えた装置に
適用した場合について説明したが、この構成は種々のも
のとすることができる。例えばノズルは屈曲部を有する
ものであってもよく、また、ノズルと吐出エネルギ作用
室とが別体に形成されたものであってもよい。 ［発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で
メニスカスの振動をなだらかにし、広い温度範囲で吐出
を安定に行なうことができるとともに、周波数応答性お
よび階調性に優れたインクジェットヘッドの駆動方法を
提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を適用可能なインクジェット記録ヘッド
の一構成例を示す側断面図、 第２図は記録ヘッドを駆動するための従来の駆動パルス
波形を示す波形図、 第３図は第２図示の波形で駆動を行ったときの吐出速度
の周波数特性を示す特性曲線図、 第４図は第２図示の波形で駆動を行ったときのメニスカ
ス振動を示す線図、 第５図はインクの吐出状態を説明するための説明図、 第６図は本発明による駆動パルス波形の一例を示す波形
図、 第７図は第６図示の波形に対する比較として挙げたパル
ス波形を示す波形図、 第８図（Ａ）および（Ｂ）はノズル内に気泡が取り込ま
れる状態を説明するための説明図、 第９図（Ａ）〜（Ｃ）は本実施例による作用効果を説明
するための説明図、 第10図〜第12図は本発明による駆動パルス波形の他の３
例を示す波形図、 第13図は本発明に適用可能なパルス波形を発生させる駆
動回路の一構成例を示す回路図、 第14図は第13図示の駆動回路の動作波形の一例を示す波
形図である。 １……ノズル、 ２……圧電素子、 ３……インク室、 ４……オリフィス、 ５……インク滴、 ６……フィルタ、 ７……駆動回路、 11……主滴、 12,13……サテライト、 ｌ……ノズル長さ、 P1,P2,P3,P4……パルス波形。
の一構成例を示す側断面図、 第２図は記録ヘッドを駆動するための従来の駆動パルス
波形を示す波形図、 第３図は第２図示の波形で駆動を行ったときの吐出速度
の周波数特性を示す特性曲線図、 第４図は第２図示の波形で駆動を行ったときのメニスカ
ス振動を示す線図、 第５図はインクの吐出状態を説明するための説明図、 第６図は本発明による駆動パルス波形の一例を示す波形
図、 第７図は第６図示の波形に対する比較として挙げたパル
ス波形を示す波形図、 第８図（Ａ）および（Ｂ）はノズル内に気泡が取り込ま
れる状態を説明するための説明図、 第９図（Ａ）〜（Ｃ）は本実施例による作用効果を説明
するための説明図、 第10図〜第12図は本発明による駆動パルス波形の他の３
例を示す波形図、 第13図は本発明に適用可能なパルス波形を発生させる駆
動回路の一構成例を示す回路図、 第14図は第13図示の駆動回路の動作波形の一例を示す波
形図である。 １……ノズル、 ２……圧電素子、 ３……インク室、 ４……オリフィス、 ５……インク滴、 ６……フィルタ、 ７……駆動回路、 11……主滴、 12,13……サテライト、 ｌ……ノズル長さ、 P1,P2,P3,P4……パルス波形。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．インク滴を吐出する吐出口を備えたノズルと、前記
インク滴吐出のための吐出エネルギを発生する圧電素子
を配置した吐出エネルギ作用室を有するインクジェット
ヘッドの駆動方法において、 前記吐出口に形成されたインクのメニスカスが後退する
方向の第１の変位を前記圧電素子に生じさせる第１の信
号を前記圧電素子に印加した後、前記第１の信号により
後退したインクのメニスカスを前進させる方向の第２の
変位を前記圧電素子に生じさせる第２の信号を前記圧電
素子に印加し、前記第２の信号の印加によって前記吐出
口よりインクを吐出すると共に、前記圧電素子の変位に
よって圧力波が反射する領域の長さをｌとし、インクの
音速度をｃとしたとき、前記第１の信号を印加して2l/c
経過後、前記第１の変位を前記圧電素子に生じさせる第
１の補助信号を印加し、前記第２の信号を印加して2l/c
経過後、前記第２の変位を前記圧電素子に生じさせる第
２の補助信号を印加することを特徴とするインクジェッ
トヘッドの駆動方法。 ２．前記第１の補助信号は、前記第１の信号によって前
記圧電素子に生じる第１の変位の量よりも少ない量の変
位を前記圧電素子に生じさせると共に、前記第２の補助
信号は、前記第２の信号によって前記圧電素子に生じる
第２の変位の量よりも少ない量の変位を前記圧電素子に
生じさせることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のインクジェットヘッドの駆動方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23923286A JP2724141B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | インクジェットヘッドの駆動方法 |
| US07/105,014 US4897665A (en) | 1986-10-09 | 1987-10-06 | Method of driving an ink jet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23923286A JP2724141B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | インクジェットヘッドの駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6394850A JPS6394850A (ja) | 1988-04-25 |
| JP2724141B2 true JP2724141B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=17041711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23923286A Expired - Lifetime JP2724141B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | インクジェットヘッドの駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2724141B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5221931A (en) * | 1988-04-26 | 1993-06-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving method for ink jet recording head and ink jet recording apparatus performing the method |
| US6059394A (en) * | 1988-04-26 | 2000-05-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Driving method for ink jet recording head |
| JP3842886B2 (ja) | 1997-12-16 | 2006-11-08 | ブラザー工業株式会社 | インク滴噴射方法及びその装置 |
| JP4769504B2 (ja) * | 2005-07-26 | 2011-09-07 | 東芝テック株式会社 | マルチドロップ式インクジェットプリンタヘッドの駆動方法 |
| JP4733584B2 (ja) * | 2006-07-27 | 2011-07-27 | 本田技研工業株式会社 | トレイ開放防止装置 |
-
1986
- 1986-10-09 JP JP23923286A patent/JP2724141B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6394850A (ja) | 1988-04-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |