JP3024425B2 - インク噴射装置及びその駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク噴射装置及びそ
の駆動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、これまでのインパクト方式の印字
装置にとってかわり、その市場を大きく拡大しつつある
ノンインパクト方式の印字装置のなかで、原理が最も単
純で、かつ多階調化やカラー化が容易であるものとし
て、インクジェット方式の印字装置が上げられる。なか
でも印字に使用するインク滴のみを噴射するドロップ・
オン・デマンド型が、噴射効率の良さ、ランニングコス
トの安さなどから急速に普及している。

【０００３】ドロップ・オン・デマンド型として特公昭
５３−１２１３８号公報に開示されているカイザー型、
あるいは特公昭６１−５９９１４号公報に開示されてい
るサーマルジェット型がその代表的な方式としてある。
このうち、前者は小型化が難しく、後者は高熱をインク
に加えるためにインクの耐熱性に対する要求が必要とさ
れ、それぞれに非常に困難な問題を抱えている。

【０００４】以上のような欠陥を同時に解決する新たな
方式として提案されたのが、特開昭６３−２５２７５０
号公報に開示されているせん断モード型である。以下、
その概略構成を図面を参照して説明する。

【０００５】図６に示すように、上記せん断モード型の
インク噴射装置１は、圧電セラミックスプレート２とカ
バープレート１０とノズルプレート１４と基板４１とか
ら構成されている。

【０００６】その圧電セラミックスプレート２には、ダ
イヤモンドブレード等により切削加工され、複数の溝３
が形成されている。また、その溝３の側面となる側壁６
は矢印５の方向に分極されている。それらの溝３は同じ
深さであり、かつ平行である。それら溝３の深さは圧電
セラミックスプレート２の一端面１５に近づくにつれて
徐々に浅くなっており、一端面１５付近には浅溝７が形
成されている。そして、溝３の内面には、その両側面の
上半分に金属電極８がスパッタリング等によって形成さ
れている。また、浅溝７の内面には、その側面及び底面
に金属電極９がスパッタリング等によって形成されてい
る。これにより、溝３の両側面に形成された金属電極８
は浅溝７に形成された金属電極９によって電気的に接続
されている。

【０００７】次に、カバープレート１０は、セラミック
ス材料または樹脂材料等から形成されている。そして、
カバープレート１０には、研削または切削加工等によっ
て、インク導入口１６及びマニホールド１８が形成され
ている。そして、圧電セラミックスプレート２の溝３加
工側の面とカバープレート１０のマニホールド１８加工
側の面とがエポキシ系接着剤２０（図８参照）によって
接着される。従って、インク噴射装置１には、溝３の上
面が覆われて横方向に同じ間隔を有する複数のインク流
路であるインク室４（図８参照）が構成される。図８に
示すように、そのインク室４は長方形断面の細長い形状
であり、全てのインク室４内には、インクが充填され
る。

【０００８】図６に示すように、圧電セラミックスプレ
ート２及びカバープレート１０の端面に、各インク室４
の位置に対応した位置にノズル１２が設けられたノズル
プレート１４が接着されている。このノズルプレート１
４は、ポリアルキレン（例えばエチレン）、テレフタレ
ート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテル
ケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、酢
酸セルロース等のプラスチックによって形成されてい
る。

【０００９】そして、圧電セラミックスプレート２の溝
３の加工側に対して反対側の面には、基板４１が、エポ
キシ系接着剤等によって接着されている。その基板４１
には各インク室４の位置に対応した位置に導電層のパタ
ーン４２が形成されている。その導電層のパターン４２
と浅溝７の底面の金属電極９とは、ワイヤボンディング
によって導線４３で接続されている。

【００１０】次に、制御部のブロック図を示す図７によ
って、制御部の構成を説明する。基板４１に形成された
導電層のパターン４２は各々個々にＬＳＩチップ５１に
接続されている。また、クロックライン５２、データラ
イン５３、電圧ライン５４及びアースライン５５もＬＳ
Ｉチップ５１に接続されている。ＬＳＩチップ５１は、
クロックライン５２から供給される連続したクロックパ
ルスに基づいて、データライン５３上に現れるデータに
応じて、どのノズル１２からインク滴の噴射を行うべき
かを判断する。そして、駆動するインク室４内の金属電
極８に導通する導電層のパターン４２に、電圧ライン５
４の電圧Ｖを印加する。また、駆動するインク室４以外
の金属電極８に導通する導電層のパターン４２にはアー
スライン５５の電圧０Ｖを印加する。

【００１１】次に、図８，図９によって、インク噴射装
置１の動作を説明する。ＬＳＩチップ５１が、所要のデ
ータに従って、インク噴射装置１のインク室４ｂからイ
ンクの噴出を行なうと判断する。すると、金属電極８ｅ
と８ｆとに正の駆動電圧Ｖが印加され、金属電極８ｄと
８ｇとが接地される。すると、図９に示すように、側壁
６ｂには矢印１３ｂの方向の駆動電界が発生し、側壁６
ｃには矢印１３ｃの方向の駆動電界が発生する。する
と、駆動電界方向１３ｂ及び１３ｃは分極方向５とが直
交しているため、側壁６ｂ及び６ｃは、圧電厚みすべり
効果により、この場合、インク室４ｂの内部方向に急速
に変形する。この変形によってインク室４ｂの容積が減
少してインク圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、
インク室４ｂに連通するノズル１２（図６参照）からイ
ンク滴が噴射される。

【００１２】また、駆動電圧Ｖの印加が停止されると、
側壁６ｂ及び６ｃが変形前の位置（図８参照）に戻るた
めインク室４ｂ内のインク圧力が徐々に低下する。する
と、図示しないインクタンクからインク供給口１６（図
６）及びマニホールド１８（図６）を通してインク室４
ｂ内にインクが供給される。

【００１３】なお、上記駆動電圧の極性を反対にし、電
圧を印加することによって、まず側壁６ｂ及び６ｃを互
いに離れるように変形させ、その後電圧の印加を停止す
ることによって、側壁６ｂ及び６ｃを変形前の位置（図
８参照）に戻し、インク滴を噴射させることもできる。

【００１４】しかし、上述した構成のインク噴射装置１
を用いて記録媒体にイメージ情報を形成するにあたって
は、その構造上明らかに少なくとも隣接するインク室４
から同時にインクを噴射することはできない。そのた
め、例えば特開平２−１５０３５５号公報に記述された
ように、インク室４を奇数のものと偶数のものとの２つ
のグループに分けて交互に噴射させる方法を用いる。さ
らに前記公報には、各インク室４間の相互干渉いわゆる
クロストークが大きいときには、その改善方法としてイ
ンク室４を互いまたがる３つ以上のグループ（例えばグ
ループが３つの場合は、図９におけるインク室４ａとイ
ンク室４ｄとが、インク室４ｂとインク室４ｅとが、イ
ンク室４ｃとインク室４ｆとがそれぞれ同一グループの
メンバーである）に分けて、各グループ毎に順次にロー
テーションして駆動することも提唱されている。

【００１５】ところが、上記３つ以上のグループに分け
て順次に駆動する時でも次に述べるような不都合が生じ
る。つまり図９において例えばインク室４ｂからインク
が噴射されるときに、当然ながらインク室４ｂの側壁６
ｂおよび６ｃが変形するが、側壁６ｂは同時にインク室
４ａの側壁６でもあり、側壁６ｃは同時にインク室４ｃ
の側壁６でもあるから、インク室４ａ及び４ｃ内のイン
クにも圧力波が生じる。ここで、このインク室４ａ及び
４ｃ内に発生する圧力波の大きさは、インク室４ａ及び
４ｃからインクを噴射させない大きさである。これら各
インク室４内の圧力波はインクを媒体としてインク室４
内を伝播するとともに壁面などで反射され、インク室４
内を何度も往復しながら減衰していく。

【００１６】このため、インク噴射後においても、各イ
ンク室４内には上記圧力波に起因する圧力変動が暫く残
留する。これはいわゆる残留圧力変動である。ここで、
もし次のインク噴射がインク室４ｃで行うとすると、イ
ンク室４ｃ内の圧力は本来インク噴射用のものに加えて
上記の残留圧力変動が加算され、噴射されるインク滴の
特性（例えば飛翔速度や体積）が上記残留圧力変動がな
い場合とは異なってしまう。一方、インク室４ｂのイン
ク噴射による圧力波の有無は印字パターンによって異な
り、インク室４ｃから噴射される直前にインク室４ｂか
ら噴射されていなければ当然上記の残留圧力変動が存在
しない。したがって、この場合インク室４ｃから噴射さ
れるインク滴の特性がインクパターンによって変化し、
安定した噴射が行なわれない。また、各グループのイン
ク室４から順次にインクが噴射されるので、インク噴射
装置１の両側のインク室４を除くすべてのインク室４に
おいて上記の不都合が生じる。

【００１７】これに対し、例えば特開昭６１−３７５２
号公報等に開示されているような、インク噴射を行うた
めの印字パルスに続いてキャンセルパルスを印加するこ
とにより、インク室４内の残留圧力変動を低減すること
が考えられている。つまり、インクを噴射した後ある一
定の時間をたってから、インク室４内の残留圧力変動と
位相が逆になるような圧力波を発生させるキャンセルパ
ルスを印加する。この方法を用いると、前記インク室４
ｂに対し印字パルスとキャンセルパルスを印加すること
によって、インク室４ａ，４ｂおよび４ｃ内の残留圧力
変動を同時にキャンセルすることができる。

【００１８】次に各インク室４内におけるインク噴射時
の圧力波の挙動およびキャンセルの過程について、図１
０のタイミングチャートと図２のインク噴射装置断面図
とを参照しながら具体的に説明する。

【００１９】まず、図２のインク室４ｂからインクを噴
射するために、当該インク室４に対し図１０（ａ）で示
す噴射用電圧パルスＢを与える（ここで、あるインク室
４に対して電圧を与えることは、そのインク室４に面す
る電極に電圧を印加することを言う）。すると、最初の
立ち上がりで側壁６ｂと６ｃとは互いに離れるように動
き（図２参照）、インク室４ｂの体積が増えて、ノズル
１２付近を含むインク室４ｂ内の圧力が減少する（図１
０（ｄ））。この状態を図１３中のＡＬで示される間だ
け維持する。その間マニホールド１８（図６）からイン
クが供給される。

【００２０】なお、上記ＡＬはインク室４内の圧力波が
インク室４の長手方向（マニホールド１８からノズルプ
レート１４まで、またはその逆）に対して、片道伝播す
るに必要な時間であり、インク室４の長さとインク中で
の音速によって決まる。

【００２１】圧力波の伝播理論によると、圧力波の立ち
上げからちょうどＡＬの時間が立つとインク室４ｂ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
合わせてインク室４ｂに印加されている電圧を０Ｖに戻
す（図１０（ａ））。すると、側壁６ｂおよび６ｃは変
形前の状態に戻り、インクに圧力が加えられる。その
時、前記正に転じた圧力と、側壁６ｂ，６ｃが変形前の
状態に戻って発生した圧力とがたし合わされ、図１０
（ｄ）に示すような比較的高い圧力Ｐｂがインク室４ｂ
内のインクに与えられて、インクがノズル１２から噴出
される。

【００２２】インクが噴射された後、もしインク室４ｂ
に対して新たな電圧パルスを与えなければ、インク室４
ｂのノズル１２付近の圧力は図１０（ｄ）の実線で示す
ように２ＡＬを周期として暫く変動し続ける（残留圧力
変動）。一方、上記の一連の動作がインク室４ｂに隣接
するインク室４ｃから見ると、片方の側壁６ｃのみがイ
ンク室４ｂから見たのと反対の動きをしたので、インク
室４ｃのノズル１２付近は、図１０（ｅ）の実線で示す
ように図１０（ｄ）とは位相が反対で、振幅が半分にな
るような圧力変動が現れる。なお、インク室４ａについ
ても全く同様である（図示せず）。

【００２３】次に、インク室４ｂからインクを噴射させ
た後、例えば図１０（ｂ）に示す噴射用電圧パルスＣを
インク室４ｃに与えてインクを噴射させるとする。この
パルスＣを印加する時点では、図１０（ｅ）に示すよう
にインク室４ｃ内は残留圧力変動がまだ残っているの
で、インク室４ｃ内の圧力は残留圧力変動がない場合と
異なり（Ｐｃ）、噴射されるインク滴も残留圧力変動が
ない場合と異なる。

【００２４】一方、残留圧力変動の有無は噴射パルスＢ
の有無、つまり印字パターンによって決まるので、一定
にすることはできない。それを緩和するために、残留圧
力変動をインク噴射後に消去する駆動方法、いわゆるキ
ャンセル波形が種々提案されている。一例を説明する
と、図１０（ａ）の破線で示すキャンセルパルスＫを噴
射用パルスＢの立ち下がりからＡＬ後に印加し、その幅
はＡＬに等しく、極性はＢと反対である。また、電圧値
は残留圧力変動の振幅に応じて、その変動をちょうど打
ち消すように設定される。このキャンセルパルスＫを与
えることによって側壁６ｂ及び６ｃはインク噴射時と反
対の動きをし、残留圧力変動と位相が反対の圧力波を与
えて、残留圧力変動を消去する。つまり、図１０の
（ｄ）と（ｅ）の破線で示すように、電圧パルスＣを印
加する前にインク室４ｃ内のインクの圧力を０になるよ
うにする。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
駆動方法を用いてインクを噴射するときは、残留圧力変
動をキャンセルするために、少なくともインク噴射パル
スを与えてから圧力波がインク室４内で伝播し一往復し
た後にキャンセルパルスを与えなければならない。さら
にキャンセルパルス自身のパルス幅も考慮にいれると、
残留圧力変動をキャンセルされるには、より長い時間が
必要とされる。例えば前記インク室４ｂの両側壁６ｂと
６ｃとを変形させてインクを噴射し、残留圧力変動をキ
ャンセルする場合は、上記キャンセルパルスが完全に完
了するまでは、インク室４ａまたは４ｃからのインク噴
射ができない。なぜなら、インク室４ａまたは４ｃから
インクを噴射させるためには側壁６ｂと６ｃを変形させ
る必要があるからである。そのため高速に印字すること
ができないという欠点があった。

【００２６】また、上記の残留圧力変動をキャンセルす
る方法は、インク噴射する前にすでに存在するエネルギ
ーを消去するという非効率的な方法と言える。実質的に
インクを噴射するための必要な印加電圧を高くしてしま
い、電源をはじめ駆動回路のコストが高くなるという欠
点があった。

【００２７】また、前述のように印字に必要な印加電圧
が比較的に高いため、圧電素子である側壁６にとって、
電気的（分極）にも機械的（変位）にも悪影響を与え、
劣化を促し、噴射装置の寿命を縮めてしまうという欠点
があった。

【００２８】また、本出願人は、同日付の特許出願にお
いて、インク室４を３つ以上のグループに分けて順次ロ
ーテーションしてインクを噴射する場合に、印字パター
ンによって隣接する他のグループのインク室４からイン
ク噴射をしないときには、疑似圧力波を発生させること
を提案したが、疑似圧力波を発生させるための駆動回路
が新たに必要となる。ここで、疑似圧力波を発生させる
ことに着目すると、３つのグループに分けた場合には、
確かに疑似圧力波を発生させるための駆動回路が必要で
あるが、４つ以上のグループに分けた場合に限れば、本
出願人は上記の新たな駆動回路を必要としない別の疑似
圧力波発生方法を発見した。

【００２９】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、インク室を４つ以上のグループ
に分けて順次ローテーションしてインクを噴射する場合
に、キャンセルパルスを用いることなく、また、疑似の
圧力波を発生させるための駆動回路も必要とせず、印字
パターンによるインク滴特性の変化をなくし、印字速度
が高速で、印字品質が良好であるインク噴射装置の駆動
方法を提供することを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明では、圧電素子の隔壁で隔てられた複数のイン
ク室を有し、前記隔壁の変形により前記インク室内に圧
力を与えてインクを噴射するインク噴射装置を用いて、
全インク室を互いにまたがる４つ以上のグループに分け
て、各グループ毎に順番にインクを噴射することによっ
て、記録媒体に記録情報を形成するにあたって、前記４
つ以上のグループに分けられたインク室のうち、１つの
グループであるインク室４ｃ内のインクを噴射する前
に、前記順番においてインク室４ｃの直前にインク噴射
タイミングを有し、且つインク室４ｃに隣接する他のグ
ループのインク室４ｂからインクが噴射される場合は、
その噴射動作によって予め圧力波を前記インク室４ｃ内
のインクに与え、前記インク室４ｃ内のインクを噴射す
る前に、前記隣接する他のグループのインク室４ｂから
インクが噴射されない場合は、そのインク室４ｂのイン
ク噴射タイミングにおいて、インク室４ｃの側壁である
２つの隔壁６ｃ，６ｄのうち、インク室４ｂと共有する
隔壁６ｃを変形させ、且つ他の隔壁６ｄを変形させない
で、インク室４ｃ内のインクに疑似圧力を加えることに
よって、隣接する他のグループのインク室４ｂからイン
クが噴射された時とほぼ同様な圧力波を前記インク室４
ｃ内のインクに与える。

【００３１】更に、前記インク室４ｃ内のインクに前記
疑似圧力を加えるために前記隔壁６ｃに印加される電圧
は、前記インク室４ｂがインク噴射されるときに隔壁６
ｃに印加される電圧と同じである。

【００３２】また請求項３では、圧電素子の隔壁で隔て
られた複数のインク室を有し、前記隔壁の変形により前
記インク室内に圧力を与えてインクを噴射するものであ
って、インク噴射装置を用いて、全インク室を互いにま
たがる４つ以上のグループに分けて、各グループ毎に順
番にインクを噴射するインク噴射装置において、前記４
つ以上のグループに分けられたインク室のうち、１つの
グループであるインク室４ｃ内のインクを噴射する直前
に、隣接する他のグループのインク室４ｂからのインク
噴射がない場合、インク室４ｃの側壁である２つの隔壁
６ｃ，６ｄのうち、インク室４ｂと共有する隔壁６ｃを
変形させ、且つ他の隔壁６ｄを変形させないように、隔
壁に駆動パルスを与える制御部を有する。

【００３３】また請求項４圧電素子の隔壁で隔てられた
複数のインク室を有し、その各インク室内面の前記隔壁
側面に電極を形成し、前記隔壁の変形により前記インク
室内に圧力を与えてインクを噴射するものであって、イ
ンク噴射装置を用いて、全インク室を互いにまたがる４
つ以上のグループに分けて、各グループ毎に順番にイン
クを噴射するインク噴射装置において、前記４つ以上の
グループに分けられたインク室のうち、１つのグループ
であるインク室４ｃ内のインクを噴射する直前に、隣接
する他のグループのインク室４ｂからのインク噴射がな
い場合、そのインク室４ｂとそれに隣接する他のグルー
プのインク室４ａの電極に駆動パルスを与え、インク室
４ａ，４ｂが共有する隔壁６ｂを変形させることなく、
インク室４ｃの側壁である２つの隔壁６ｃ，６ｄのう
ち、インク室４ｂと共有する隔壁６ｃを変形させ、且つ
他の隔壁６ｄを変形させないように駆動する制御部を有
する。

【００３４】

【作用】本発明の駆動方法及び装置では、では、前記イ
ンク室４ｂがインクを噴射するタイミングにおいて、イ
ンク室４ｂのインク噴射の有無にかかわらず、次にイン
クを噴射するタイミングにあたる隣接する前記インク室
４ｃと共有する隔壁が常に同様な動作が行われるので、
該隣接するインク室４ｃ内のインクの状態が、インクを
噴射する直前において常に同じである。また、隣接する
他のグループのインク室４ｂからのインクが噴射する時
に生じた圧力波をキャンセルする必要がなく、エネルギ
ーの有効利用ができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。尚、従来技術と同一の部分には同一
の符号を付し、その説明を省略する。また、インク噴射
装置そのものは図６〜図８に示したものと全く同一のも
のを用いる。ここでまず、前記インク噴射装置を３つの
グループに分けて順次に駆動する時に本発明の駆動方法
を用いた場合の噴射装置の動作について、図１、図２お
よび図３を参照しながら説明する。なお、図１は駆動波
形や圧力変動波形を示すタイミングチャートであり、図
２および図３はそれぞれインク室４ｂからインクが噴射
されるときと噴射されないときの側壁６の動きを示す。
図中の記号Ｇはグランドに、Ｖは噴射パルスの電圧レベ
ルにそれぞれ接続されていることを意味する。

【００３６】図１（ａ）〜（ｃ）はそれぞれインク室４
ａ〜４ｃに対して印加する駆動電圧波形である。最初
に、インク室４ｂからインクを噴射すると想定する。図
１（ｂ）に示す駆動電圧波形でにて、インク室４ｂ（図
２参照）に実線で示すインク噴射用パルスＢが印加さ
れ、且つインク室４ａ，４ｃは０Ｖ（グランド）に維持
される。この場合は、パルスＢによってインク室４ｂの
両側の側壁６ｂ，６ｃが互いに離れるように変形し（図
２参照）、ＡＬ後にもとの位置に戻り、インク室４ｂ内
のインクが噴射される。

【００３７】この一連の動作をインク室４ｃから見る
と、その片側の側壁６ｃが内側へ一旦変形し、ＡＬ後に
もとの位置に戻る。この場合インク室４ｃに対しては電
圧パルスを与えてないので、側壁６ｄは変形せず、イン
ク室４ｃ内のノズル１２付近の圧力は図１（ｇ）に示す
ように変動する。この圧力の大きさはインク室４ｃから
インクを噴射させない大きさである。続いてインク室４
ｃからインクが噴射されるとすると、そのために図１
（ｃ）に示す噴射用電圧パルスＣが、パルスＢが印加さ
れてから時間ｔたってからインク室４ｃに印加される。
これによって側壁６ｃと６ｄとが変形してインク室４ｃ
内のインクに対し圧力が加えられる。この時、前記イン
ク室４ｂの噴射によって発生した圧力波いわゆる残留圧
力変動と合成した圧力波Ｐがインク室４ｃ内に発生し
て、インクが噴射される。

【００３８】次に、噴射パルスＣがインク室４ｃに印加
される前に印字パターンによって、インク室４ｂに対し
て噴射パルスＢが印加されない場合は、本発明ではイン
ク室４ｂに対して電圧パルスＢを印加し、且つインク室
４ｂからインクを噴射させないために、インク室４ａに
対しても図１（ａ）の破線で示すようにパルスＢと同様
な電圧パルスＡを印加する。このときの各側壁６の動き
を図３に示す。インク室４ａとインク室４ｂとの間の電
圧差は常に０であるため、側壁６ｂは変形せず、インク
室４ｂからインクは噴射されない。一方、側壁６ｃはイ
ンク室４ｂからインク噴射するときと全く同様に動作す
るので、インク室４ｃ内のインクにはインク室４ｂから
インクが噴射されたときと同様な圧力変動（疑似圧力）
が生じ、同様な残留圧力変動が生じる。その後、噴射用
電圧パルスＣがインク室４ｃに印加されると、インク室
４ｃ内のインクの圧力状態はインク室４ｂからインクの
噴射があったときと全く同じとなる。したがって、イン
ク室４ｂの噴射の有無によらずインク室４ｃからは同一
の特性を持ったインク滴が噴射される。

【００３９】なお、上記の説明はインク室４ｃに視点を
おいた場合のものであって、図２と図３とを比較する
と、例えば側壁６ａの動きが異なるので、インク室４ｄ
１内の圧力波は同様にはならない。しかし、インク室４
ｄ１からインクを噴射する時期は図１のパルスＣのさら
のｔ以降であり（図示せず）、パルスＡからは２ｔ離れ
ていて、その間パルスＡによる圧力波はかなり減衰し、
その影響はほぼ無視できる。

【００４０】他のインク室４に対しても上記と同様に駆
動すると、すべてのインク室４から噴射されるインク滴
の特性が印字パターンによらずほぼ同じにすることがで
きる。

【００４１】次に、本発明の駆動方法を用いた場合のイ
ンク噴射パルスの最適化について説明する。

【００４２】すでに説明したように、本発明の駆動方法
を用いたときに、噴射パルスによって発生した圧力と残
留圧力変動を合成した圧力波でインクを噴射するので、
残留圧力変動と位相を合わせて噴射パルスを印加する
と、噴射パルスの電圧が低くても比較的高い噴射圧力が
得られる。そこで、図１の波形を参照するとわかるよう
に、インク室内圧力変動の周期は２ＡＬであって、初期
位相も考慮にいれると、図中のタイミングｔがＡＬの奇
数倍である時に両圧力波の位相が完全に一致する。な
お、残留圧力変動は時間が立つに連れて減衰するので、
エネルギー効率のみを重視すると、ｔがＡＬの奇数倍で
しかも短いほうが有利である。

【００４３】次に、本発明の印字速度について説明す
る。印字速度は主にインク噴射用電圧パルスの周波数に
よって左右される。前記インク噴射装置に対する本発明
の駆動方法では、印字速度が図１における噴射パルスＢ
とＣとの時間差ｔによって左右される。印字速度を上げ
ようとすると、時間差ｔを小さくする必要があるが、本
発明の駆動方法では、従来のようなキャンセル波形がな
いため、噴射パルスＢとＣとが重ならない程度まで時間
差ｔを縮めることができるので、非常に高速な印字が可
能である。必要な印字速度に合わせて時間差ｔを変えた
場合、当然インク噴射時におけるインク室４内の圧力状
態は変化するが、すべてのインク室４において変化は同
じであるから、インク室４間のインク滴特性の均一性を
失われることはない。

【００４４】次に、本発明の駆動方法を実現するための
駆動回路の一実施例を示す。

【００４５】図４（ａ）は駆動波形を発生させるための
制御部を示すブロック図であり、図４（ｂ）は駆動波形
を発生するための論理を示す論理表であり、制御部６１
に入力された信号が論理表にしたがって変換されて出力
される。ここで各信号線の記号について説明するが、各
記号についているサブスクリプトｎ−１，ｎ，ｎ＋１
は、それぞれｎ−１，ｎ，ｎ＋１番目のインク室４に対
する信号であることを表し、特に必要がある場合以外は
説明中にその表記を省略する。また論理表の信号状態Ｈ
とＬはそれぞれ信号のオンとオフを指す。

【００４６】まず入力信号のうち、走査信号Ｓは、イン
ク噴射のタイミングを与える信号である。イメージ信号
Ｉは、印字パターンに応じてインク噴射の有無を指示す
る。したがって、走査信号Ｓとイメージ信号Ｉとが同時
にオンするときにのみ該当するインク室４からインクが
噴射される。ただし、本発明の駆動方法においては、前
述のようにイメージ信号Ｉｎの有無にかかわらず、走査
信号Ｓがオンであれば電圧パルスを出力し、インク噴射
の制御は隣接するインク室４の駆動回路によって制御さ
れるため、イメージ信号Ｉｎは必要としない。また信号
ｄは印字時のインク噴射装置１（図６参照）の移動方向
を示す。これはインク室４を３つのグループに分けて順
番にローテーションしてインクを噴射する場合、インク
噴射装置の移動方向が反対になるとローテーションの方
向も反対にしなければならないから、両側のインク室４
のどちらに続いて噴射タイミングが廻ってくるかを知る
必要がある。

【００４７】つぎに、出力信号Ｘ、Ｙはそれぞれインク
室４の電極８に与える電圧をＶか０かにするための信号
である。図４（ｂ）の論理表からわかるように走査信号
Ｓがオンの場合はＸがオンになり、電圧パルス（図１中
のＢに対応する）を発生させる。また噴射装置の移動方
向によって定められた隣接するインク室４が、印字タイ
ミングＳが来たにもかかわらず印字パターンに応じてイ
メージ信号Ｉがオンしない場合は、Ｘがオンになり、該
隣接するインク室４と同様な電圧パルスを出力する（図
１中のＡに対応する）。また上記以外の場合はＹがオン
になり、出力電圧を０にする。

【００４８】なお、上記制御部の出力にしたがって駆動
波形を発生する回路の一例を図５に示し、図５中の入力
信号Ｘ、Ｙは図４の出力信号Ｘ、Ｙとは同一のものであ
り、コンデンサー９１はインク室４の側壁６とその両側
に形成された電極８によって構成される。

【００４９】全回路は破線で囲まれる２つのブロックか
ら構成され、それぞれが噴射用充電回路８２、放電用回
路８４である。そして、入力信号Ｘのみオンするときは
トランジスタＴｃが導通となり、抵抗Ｒ１２を介してコ
ンデンサー９１の電極ＥにＶの電位を与える。入力信号
ＹのみオンするときはトランジスタＴｇが導通となり、
抵抗Ｒ１２を介してコンデンサー９１の電極Ｅに０Ｖの
電位を与える。

【００５０】上述したように、インク室４ｂからインク
が噴射されない場合でも、側壁６ｃがインク室４ｂから
インクが噴射されるときと同様な変形をするので、イン
ク室４ｂからのインク噴射の有無によらず、インク室４
ｃの噴射タイミングではインク室４ｃ内のインクの圧力
状態は同じである。したがって、インク室４ｃから噴射
されるインク滴の体積や飛翔速度などの特性は均一であ
り、印字品質は良好である。また、インク室４ｂからの
インクが噴射する時に生じた圧力波をキャンセルする必
要がなく、エネルギーの有効利用ができ、低コスト化、
ならびにランニングコストの低減をはかることができ
る。

【００５１】さらに、前記時間差ｔを短くすることによ
って、高い周波数の噴射パルスを与えることができ、高
速印字をすることができる。

【００５２】尚、上記実施例の説明では、すべてのイン
ク室４を４つのグループに分けた場合について行ったも
のであるが、インク室４を５つ以上のグループに分けた
場合でも、上記と同様な駆動方法および駆動回路を用い
ることが可能である。さらに、本発明は以上詳述した実
施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない
範囲の変更は可能である。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の駆動方法
及びインク噴射装置によれば、各インク室内のインクの
状態は、そのインク室に対して圧力を加えてインクを噴
射する直前において、隣接する他のグループのインク室
からインク噴射の有無によらず、すべて同じである。し
たがって、噴射されるインク滴の体積や飛翔速度などの
特性は均一であり、印字品質は良好である。また、隣接
する他のグループのインク室からのインクが噴射する時
に生じた圧力波をキャンセルする必要がなく、エネルギ
ーの有効利用ができ、駆動回路の小型化、低コスト化、
ならびにランニングコストの低減をはかることができ
る。さらに、キャンセルパルスをなくすことによって、
高い周波数の噴射パルスを与えることができ、高速印字
をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の駆動方法を示すタイミング
チャートである。

【図２】前記実施例の動作方法を示すインク噴射装置の
断面図である。

【図３】前記実施例の動作方法を示すインク噴射装置の
断面図である。

【図４】（ａ）は前記実施例の制御部を示す説明図であ
る。 （ｂ）は前記実施例の論理を示す説明図である。

【図５】前記実施例の駆動回路を示す回路図である。

【図６】従来技術のせん断モード型インク噴射装置を示
す斜視図である。

【図７】従来技術の制御部を示す説明図である。

【図８】従来技術のせん断モード型インク噴射装置を示
す断面図である。

【図９】従来技術のせん断モード型インク噴射装置の動
作を示す説明図である。

【図１０】従来技術の駆動方法を示すタイミングチャー
トである。

【符号の説明】

２ 圧電セラミックスプレート ４ インク室 ６ 側壁 ８ 電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電素子の隔壁で隔てられた複数のイ
   ンク室を有し、前記隔壁の変形により前記インク室内に
   圧力を与えてインクを噴射するインク噴射装置を用い
   て、全インク室を互いにまたがる４つ以上のグループに
   分けて、各グループ毎に順番にインクを噴射することに
   よって、記録媒体に記録情報を形成するにあたって、 前記４つ以上のグループに分けられたインク室のうち、
   １つのグループであるインク室４ｃ内のインクを噴射す
   る前に、前記順番においてインク室４ｃの直前にインク
   噴射タイミングを有し、且つインク室４ｃに隣接する他
   のグループのインク室４ｂからインクが噴射される場合
   は、その噴射動作によって予め圧力波を前記インク室４
   ｃ内のインクに与え、 前記インク室４ｃ内のインクを噴射する前に、前記隣接
   する他のグループのインク室４ｂからインクが噴射され
   ない場合は、そのインク室４ｂのインク噴射タイミング
   において、インク室４ｃの側壁である２つの隔壁６ｃ，
   ６ｄのうち、インク室４ｂと共有する隔壁６ｃを変形さ
   せ、且つ他の隔壁６ｄを変形させないで、インク室４ｃ
   内のインクに疑似圧力を加えることによって、隣接する
   他のグループのインク室４ｂからインクが噴射された時
   とほぼ同様な圧力波を前記インク室４ｃ内のインクに与
   えることを特徴とするインク噴射装置の駆動方法。
2. 【請求項２】 前記インク室４ｃ内のインクに前記疑似
   圧力を加えるために前記隔壁６ｃに印加される電圧は、
   前記インク室４ｂがインク噴射されるときに隔壁６ｃに
   印加される電圧と同じであることを特徴とする請求項１
   記載のインク噴射装置の駆動方法。
3. 【請求項３】 圧電素子の隔壁で隔てられた複数のイ
   ンク室を有し、前記隔壁の変形により前記インク室内に
   圧力を与えてインクを噴射するものであって、インク噴
   射装置を用いて、全インク室を互いにまたがる４つ以上
   のグループに分けて、各グループ毎に順番にインクを噴
   射するインク噴射装置において、 前記４つ以上のグループに分けられたインク室のうち、
   １つのグループである インク室４ｃ内のインクを噴射す
   る直前に、隣接する他のグループのインク室４ｂからの
   インク噴射がない場合、インク室４ｃの側壁である２つ
   の隔壁６ｃ，６ｄのうち、インク室４ｂと共有する隔壁
   ６ｃを変形させ、且つ他の隔壁６ｄを変形させないよう
   に、隔壁に駆動パルスを与える制御部を有することを特
   徴とするインク噴射装置。
4. 【請求項４】 圧電素子の隔壁で隔てられた複数のイ
   ンク室を有し、その各インク室内面の前記隔壁側面に電
   極を形成し、前記隔壁の変形により前記インク室内に圧
   力を与えてインクを噴射するものであって、インク噴射
   装置を用いて、全インク室を互いにまたがる４つ以上の
   グループに分けて、各グループ毎に順番にインクを噴射
   するインク噴射装置において、 前記４つ以上のグループに分けられたインク室のうち、
   １つのグループであるインク室４ｃ内のインクを噴射す
   る直前に、隣接する他のグループのインク室４ｂからの
   インク噴射がない場合、そのインク室４ｂとそれに隣接
   する他のグループのインク室４ａの電極に駆動パルスを
   与え、インク室４ａ，４ｂが共有する隔壁６ｂを変形さ
   せることなく、インク室４ｃの側壁である２つの隔壁６
   ｃ，６ｄのうち、インク室４ｂと共有する隔壁６ｃを変
   形させ、且つ他の隔壁６ｄを変形させないように駆動す
   る制御部を有することを特徴とするインク噴射装置。