JP3144174B2

JP3144174B2 - インク噴射装置及びその駆動方法

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Publication number: JP3144174B2
Application number: JP22416893A
Authority: JP
Inventors: 棄名張
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1993-09-09
Filing date: 1993-09-09
Publication date: 2001-03-12
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: JPH0776084A

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。

【０００５】図５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た複数の溝３
が形成されている。また、その溝３の側面となる隔壁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。また、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。また、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７参照）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７参照）が構成される。図７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５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が接着される。このノズルプレート１４
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、周知のワイヤボンデ
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６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７を用いて、インク噴射装置１の
動作を説明する。駆動電圧が印加される前の各隔壁６の
状態を図７（ａ）に示す。ＬＳＩチップ５１が、所要の
データに従って、例えばインク噴射装置１のインク室４
ｃからインクの噴出を行なうと判断する。すると、イン
ク室４ｃに、すなわち金属電極８ｄと８ｅとに正の駆動
電圧Ｖが印加され、金属電極８ｃと８ｆとが接地され
る。図７（ｂ）に示すように、隔壁６ｂには矢印１３ｂ
の方向の駆動電界が発生し、隔壁６ｃ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１３
ｂ及び１３ｃは分極方向５とが直交しているため、隔壁
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４ｃ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４ｃ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４ｃに連通
するノズル１２（図５参照）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、
隔壁６ｂ及び６ｃが変形前の位置（図７（ａ）参照）に
戻るためインク室４ｃ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５）及びマニホールド１８（図５）を通してイ
ンク室４ｃ内にインクが供給される。

【００１３】なお、インク噴射の効率を向上させるた
め、通常上記分極５の方向を図９の矢印７１のように反
対方向にし、正の電圧を印加することによって、まず隔
壁６ｂ及び６ｃをお互いに離れるように変形させて、そ
の後電圧の印加を停止することによって、隔壁６ｂ及び
６ｃが変形前の位置に戻し、インク滴を噴射させる。

【００１４】ここで、上記のような駆動方法を用いた場
合の各インク室４内におけるインク噴射時の圧力波の挙
動について、図８のタイミングチャートと図９のインク
噴射装置断面図を参照しながら具体的に説明する。

【００１５】まず、図９（ｂ）のインク室４ｃからイン
クを噴射するために、当該インク室４ｃに対し図８
（ａ）で示す噴射用電圧パルスＣ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８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隔壁６ｂと６ｃはお互いに離
れるように動く（図９（ｂ）参照）。インク室４ｃの体
積が増えて、ノズル１２付近を含むインク室４ｃ内の圧
力が減少する（図８（ｂ））。この状態を図８中のＬ／
ａで示される間だけ維持する。すると、その間マニホー
ルド１８（図５）からインクが供給される。

【００１６】なお、上記Ｌ／ａ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Ｌとインク
中での音速ａによって決まる。圧力波の伝播理論による
と、前記の立ち上げからちょうどＬ／ａの時間を立つと
インク室４ｃ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４ｃに印加されてい
る電圧を０Ｖに戻す（図８（ａ））。すると、隔壁６ｂ
と６ｃは変形前の状態（図９（ａ））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隔壁
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８（ｂ）に示すような比較的高い圧力
Ｐｃがインク室４ｃ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。

【００１７】上述した構成のインク噴射装置１を用いて
記憶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。さらに前記特開がこ
のような方法を用いた場合各インク室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
してインク室をお互いまたがる３つ以上のグループ（例
えばグループが３つの場合は、図７においてインク室４
ａと４ｄが、インク室４ｂと４ｅが、インク室４ｃと４
ｆがそれぞれ同一グループのメンバーである）に分けて
順次にローテーションして、各インク室４に駆動電圧を
印加して駆動することを提唱されている。

【００１８】次に、上記インク室４を互いまたがる３つ
のグループに分けて順次にローテーションして駆動する
場合を、図１０および図１１を用いて説明する。グルー
プ分けでは、図１１中インク室４ａ１、４ａ２はＡグル
ープ、インク室４ｂ１、４ｂ２はＢグループ、インク室
４ｃ０、４ｃ１、４ｃ２はＣグループとする。なお、図
１１は、表記および説明を簡略化するため、インク室４
の数を限定して、電極、接着層などの記入は省略した。

【００１９】図１０は駆動電圧波形を示すタイミングチ
ャートであり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に
波形は、それぞれインク室４ａ１、４ｂ１、４ｃ１およ
び４ａ２に印加する駆動電圧波形である。このような駆
動電圧波形を各インク室４に印加したときの各隔壁６の
変形を図１１に示す。まず、インク室４ａ１および４ａ
２からインクを噴射するため、それぞれのインク室４ａ
１、４ａ２に電圧パルスＶａ１とＶａ２を同時に印加す
る。すると、各隔壁６が図１１（ｂ）のように変位し、
上記変位によってＡグループのインク室４ａ１と４ａ２
に負の圧力が発生する。このような変位は時間ｔ１から
ｔ２の間、つまり上記Ｌ／ａ間だけ維持される。そうす
ると時間ｔ２において、インク室４ａ１と４ａ２内に生
じた負の圧力波は圧力伝播理論によって逆転して正の圧
力に転じる。これに合わせて電圧パルスＶａ１とＶａ２
が立ち下がり、前記変形した各隔壁６が変形前の形（図
１１（ａ））に戻る。

【００２０】この動作によって、インク室４ａ１と４ａ
２の体積が減り、正の圧力が生じる。この正の圧力が前
記負から正に転じた圧力とが合成され、大きな正の圧力
となり、インク室４ａ１と４ａ２内のインクをノズルか
ら押し出す。

【００２１】なお、印字パターンに応じて、インクの噴
射が行わないインク室に対しては、上記の電圧パルスを
与えなければ良い。また、グループＢ、Ｃの動作につい
てはグループＡと全く同様に説明されるが、図１１
（ｃ）はＢグループに駆動電圧波形を印加したときの隔
壁６の変形状態を示す。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
駆動方法をそのまま用いたとき、３つのグループに分け
て駆動するにもかかわらず、印字パターンに対応したイ
ンクの噴射を行うために、全インク室４に印加する駆動
電圧は、全て独立して印加しなければならず、インク室
４の数と同数の駆動回路が必要であり、インク室４の数
と同数のパターン４２が必要である。

【００２３】これに対し、本出願人は、同日付の特許出
願において、インク室を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、一つの
グループの各インク室に対しての電圧印加によって、全
インク室からのインク噴射を制御することを提案した
が、隣接するインク室のインク噴射を制御するために印
加した制動パルスが、両方の隔壁に印加され、一方の隣
接するインク室のインク噴射を制御と反対側のもう一方
の隣接するインク室に従来技術の２グループに分けて噴
射する場合とほぼ同等なクロストークが発生し、アクシ
デンタルドロップの発生や気泡の混入などの恐れがある
という問題点が残る。

【００２４】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、駆動回路ならびにパターンを大
幅に減らすことができ、クロストークを緩和し、アクシ
デンタルドロップの発生や気泡の混入などをなくすこと
ができるインク噴射装置を提供することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１では、分極された圧電素子で少なく
とも一部が形成された隔壁と、前記隔壁で分離された複
数のインク室と、電圧が印加されて圧電素子の前記分極
方向と略直交する電界を発生するために前記隔壁の両側
に設けられた電極とを有し、前記インク室の両電極に電
圧を印加して両隔壁を変形させて圧力波を発生させてイ
ンクを噴射するインク噴射装置において、前記複数のイ
ンク室を、第一グループと第二グループのインク室の間
に第三グループのインク室を配置し、噴射タイミングを
異にした少なくとも３つのグループに分割し、前記第一
グループ及び第二グループの各インク室の電極と前記第
三グループの各インク室の電極とに、それらに電圧を印
加するための駆動回路を接続してなり、その駆動回路
は、同一グループのインク室の内の近接するインク室ど
うしに対して噴射タイミングを各グループ間の噴射タイ
ミングのズレより小さい量ずらし、前記第一グループも
しくは前記第二グループのインク室からインクを噴射す
るタイミングにおいては、第一もしくは第二グループの
インク室の電極に、近接するインク室どうしに対して、
前記ズレ量だけずらして電圧を印加するが、その内噴射
すべきでない第一もしくは第二グループのインク室に対
しては、そのインク室に隣接する前記第三グループのイ
ンク室の電極に、第一もしくは第二グループのインク室
の電極との間に電位差を生じさせない電圧を印加し、噴
射すべき第一もしくは第二グループのインク室に対して
は、そのインク室に隣接する第三グループのインク室の
電極と第一もしくは第二グループのインク室の電極との
間に電位差を生じさせることにより、印字パターンに対
応したインク室からインクを噴射させ、前記第三グルー
プのインク室からインクを噴射する際には、印字パター
ンに対応した第三グループのインク室の電極に電圧を印
加してインクを噴射させ、第三グループのインク室から
インクを噴射しない場合は、第三グループのインク室の
電極に電圧を印加しないことを特徴とする。

【００２６】請求項２では、前記同一グループ内の噴射
タイミングの前記ズレ量は、前記電圧の印加時間と等し
いことを特徴とする。

【００２７】請求項３では、前記同一グループ内の噴射
タイミングの前記ズレ量は、前記インク室内において発
生する圧力波がインク室内の長手方向に片道伝播する時
間とほぼ同じであることを特徴とする。

【００２８】請求項４では、前記第一グループ及び第二
グループのインク室の各奇数番目のインク室と各偶数番
目のインク室をそれぞれ共通導電層に接続し、前記第三
グループの各インク室を複数の独立導電層にそれぞれ接
続したことを特徴とするインク噴射装置にある。

【００２９】

【作用】上記の特徴を有する本発明のインク噴射装置で
は、前記複数のインク室を、インクの噴射タイミングに
よって第一，第二，第三の少なくとも３つのグループに
分割し、同一グループのインク室の内の近接するインク
室どうしに対して噴射タイミングを各グループ間の噴射
タイミングのズレより小さい量ずらし、前記第一グルー
プもしくは前記第二グループのインク室からインクを噴
射するタイミングにおいては、第一もしくは第二グルー
プのインク室の電極に、近接するインク室どうしに対し
て前記ズレ量だけずらして電圧を印加すると共に、その
内噴射すべき第一もしくは第二グループのインク室に対
しては、そのインク室に隣接する第三グループのインク
室の電極に電圧を印加させないことにより、噴射すべき
第一もしくは第二グループのインク室の両側の隔壁が変
形されてインクが噴射される。このとき、近接するイン
ク室を前記ズレ量だけずれて駆動することで、その近接
するインク室どうしの間に存在する他のグループのイン
ク室に対して伝播される圧力変動が分散される。

【００３０】また、前記噴射タイミングにおいて、噴射
すべきでない第一もしくは第二グループのインク室に対
しては、そのインク室に隣接する前記第三グループのイ
ンク室の電極に電圧を印加して、そのインク室と第三グ
ループのインク室とが共有する隔壁の両側の電極の電位
を同電位にすることにより、その隔壁が変形されなく、
インクは噴射されない。つまり、第一グループもしくは
前記第二グループの噴射タイミングにおいて、電圧を印
加するが、第三グループのインク室の電極に電圧を印加
あるいは印加しないことにより、印字パターンに対応し
たインク室からインクが噴射される。前記第三グループ
のインク室からインクを噴射する際には、印字パターン
に対応した第三グループのインク室の電極に電圧を印加
して、第三グループのインク室の両隔壁が変形されてイ
ンクが噴射される。

【００３１】そして、上記の駆動制御は、第一グループ
及び第二グループのインク室の各奇数番目のインク室と
各偶数番目のインク室をそれぞれ共通導電層に接続し、
第三グループの各インク室を複数の独立導電層にそれぞ
れ接続することで、実現される。

【００３２】

【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
装置の基本的な構造は図５に示す従来技術と同じである
が、外部との電気的接続をするために基板４１上に形成
される導電層のパターン４２及びワイヤボンディングの
接続方法が従来技術と異なる。また、分極の方向は図５
の矢印５と反対方向の矢印７１（図９）方向である。な
お、本実施例の基本的な動作は前記従来技術のように、
インク室４を互いまたがるＡ、Ｂ、Ｃの３つのグループ
に分けて順次にローテーションして駆動する方法に基づ
く。

【００３３】図１は本実施例のヘッド基板上に形成され
る導電層のパターンおよびワイヤボンディングの接続方
法を示す図である。基板４９には４本の共通導電層４
４、４５、４７、４８と複数の独立導電層４６がパター
ニングされている。各インク室４の両側の隔壁６の電極
８に導通する電極９と前記導電層との接続には導線４３
を用いるが、接続の方法は図示の順とする。つまり、Ａ
グループの各インク室４は交互に共通導電層４４と４５
に、Ｃグループの各インク室４は交互に共通導電層４
７、４８に、また、Ｂグループのインク室４はそれぞれ
独立して、独立導電層４６に接続される。なお、共通導
電層４４に接続されるものはＡグループの奇数番インク
室４、共通導電層４５に接続されるものはＡグループの
偶数番インク室４とする。また、Ｃグループについても
同様に共通導電層４７、４８に接続されるものはそれぞ
れＣグループの奇数番と偶数番のインク室４とする。

【００３４】本実施例の駆動電圧波形および駆動電圧波
形を印加した場合の噴射装置の動作を図２、図３および
図４を用いて説明する。

【００３５】図２は本実施例の噴射装置に印加する駆動
電圧のタイミングチャートを示す。図２（ａ）の電圧波
形Ｌａｍは、Ａグループの奇数番インク室４に導通する
共通導電層４４に印加されるものであり、また、図２
（ｂ）の電圧波形Ｌａｎは、Ａグループの偶数番インク
室４に導通する共通導電層４５に印加されるものであ
る。Ａグループの全てのインク室４は印字パターンによ
らず、これらの電圧波形ＬａｍまたはＬａｎが印加され
る。

【００３６】同様に、図２（ｅ）、（ｆ）の電圧波形Ｌ
ｃｍ、Ｌｃｎは、Ｃグループの奇数番、偶数番インク室
４に導通する共通導電層４７、４８に印加されるもので
あり、Ｃグループの全てのインク室４は印字パターンに
よらず、これらの電圧波形ＬｃｍまたはＬｃｎが印加さ
れる。

【００３７】図２（ｃ）、（ｄ）の電圧波形Ｌｂ１、Ｌ
ｂ２はＢグループの奇数番、偶数番インク室４に導通す
る独立導電層４６に印加されるものであり、Ｂグループ
の個々のインク室４に対して、それぞれ独立した電圧波
形が用いられ、印字パターンに基づいた電圧パルスが印
加される。なお、ここでは電圧波形Ｌｂ１はＢグループ
のインク室４ｂ１（図３）に、また電圧波形Ｌｂ２（図
３）はインク室４ｂ２に印加するものとする。

【００３８】図３は、図２の各駆動電圧波形をインク室
４に印加したときの各インク室４の隔壁６の動きを示
す。ここで、インクを噴射する動作を図２のタイミング
チャートに沿って、時間的に追って説明する。

【００３９】最初に、どのインク室４にも駆動パルスが
印加されていないときの各隔壁６の状態を図３（ａ）に
示す。続いて、第一タイミングで電圧波形Ｌａｍの駆動
パルスＶａｍがインク室４ａ１を含むＡグループの奇数
番のインク室４に印加され、各隔壁６の状態が図３
（ｂ）に示すようになり、インク室４ａ１の両隔壁６ｃ
０と６ａ１が互い離れるように変形し、このパルスＶａ
ｍが終了した時点で、上記変形した隔壁６ｃ０と６ａ１
が変形前（図３（ｃ））の状態に戻り、インク室４ａ１
からインクが噴射される。ここで、駆動パルスの幅は、
従来と同様に、Ｌ／ａである。そのパルスＶａｍの終了
と同時に、即ちパルスＶａｍ印加開始からＬ／ａ時間
後、電圧波形Ｌａｎの駆動パルスＶａｎがインク室４ａ
２を含むＡグループの偶数番のインク室４に印加され、
各隔壁６の状態が図３（ｃ）に示すようになり、インク
室４ａ２の両隔壁６ｃ１と６ａ２が互い離れるように変
形し、このパルスＶａｎが終了した時点で、上記変形し
た隔壁６ｃ１と６ａ２が変形前（図３（ａ））の状態に
戻り、インク室４ａ２からインクが噴射される。

【００４０】その後、第二タイミングで電圧波形Ｌｂ１
の駆動パルスＶｂ１がインク室４ｂ１に印加され、パル
スＶｂ１の終了と同時に電圧波形Ｌｂ２の駆動パルスＶ
ｂ２がインク室４ｂ２に印加され、インク室４ｂ１と４
ｂ２から上記インク室４ａ１、４ａ２で説明したのと同
様にインクが噴射される。またその次の第三タイミング
で電圧波形Ｌｃｍの駆動パルスＶｃｍがインク室４ｃ１
に印加され、パルスＶｃｍの終了と同時に、電圧波形Ｌ
ｃｎの駆動パルスＶｃｎがインク室４ｃ２に印加され、
上記と同様にインクが噴射される。

【００４１】上記ではＡ、Ｂ、Ｃ各グループのインク室
４から常に順番にインクの噴射を行わせる例を説明した
が、次は印字パターンに基づいて、特定のインク室４の
みからインクを噴射させる駆動方法について図４を用い
て説明する。本実施例ではＡグループとＣグループの全
てのインク室４が、それぞれ共通の導電層４４、４５と
４７、４８に接続されているため、この２グループにつ
ていては、特定のインク室４に駆動パルスを与えないよ
うにすることはできない。したがって、例えば図３のイ
ンク室４ａ１からのインク噴射を行わないときでも、第
一タイミングで電圧波形Ｌａｍの駆動パルスＶａｍが印
加されてしまう。

【００４２】ここで本実施例では、インク室４ａ１から
インクを噴射させないために、駆動パルスＶａｍと同一
な第一タイミングで、インク室４ｂ１に対し制動パルス
Ｖｂａｍを印加する。この制動パルスＶｂａｍが印加さ
れることによって隔壁６ａ１の両側の電位差が０に保た
れ、図４（ｂ）に示すように隔壁６ａ１が制動されて変
形しない。

【００４３】したがって、インク室４ａ１内に生じた圧
力は隔壁６ｃ０によるもののみで、インク室４ａ１内の
圧力が通常のインク噴射時の圧力の半分しかなく、イン
クは噴射されない。この時隔壁６ｂ１に電位差が生じ、
隔壁６ｂ１がインク室４ｃ１内部に変形するが、隔壁６
c１がまだ変形してないため、インク室４ｃ１からのア
クシデンタルの発生が抑制される。

【００４４】同様な原理で制動パルスＶｂａｎを用い
て、隔壁６ａ２の変形を制御し、インク室４ａ２からの
インクの噴射が制御できる（図４（ｃ））。なお、Ｃグ
ループのインク室４のインク噴射もＡグループと同様に
できる。また、Ｂグループのインク室４ｂ１、４ｂ２の
インク噴射は、駆動パルスＶｂ１またはＶｂ２を印加す
るか否かによって従来と同様に制御できる。Ｂグループ
の各インク室４はそれぞれ独立導電層４６に接続されて
いるので、個々のインク室４に対して独立した電圧波形
Ｌｂが印加できる。よって、本実施例のインク噴射装置
において、全てのインク室４からのインク噴射が制御で
きる。

【００４５】以上説明したように、本実施例のインク噴
射装置の駆動方法によれば、Ａグループ及びＣグループ
の全インク室４には第一タイミング、第一タイミングの
Ｌ／ａ後、第三タイミング及び第三タイミングのＬ／ａ
後で駆動パルスＶａｍ、Ｖａｎ、Ｖｃｍ及びＶｃｎが印
加され、Ｂグループのインク室４には、Ａグループ及び
Ｃグループのインク室４から噴射を制御する制動パルス
Ｖｂａｍ、Ｖｂａｎ、Ｖｂｃｍ及びＶｂｃｎとＢグルー
プのインク室４から噴射させる駆動パルスＶｂ１及びＶ
ｂ２が印加されるので、Ａグループ及びＣグループのイ
ンク室４は共通導電層４４、４５、４７及び４８に電気
的に接続され、Ｂグループのインク室４はそれぞれ独立
導電層４６に接続される。このため、Ｂグループのイン
ク室４に駆動パルス及び制動パルスを印加するための駆
動回路はＢグループのインク室４の数だけ必要である
が、Ａグループ及びＣグループの全インク室４に駆動パ
ルスを印加するための駆動回路はＡグループに二個、Ｃ
グループに二個でよい。

【００４６】従って、任意な印字パターンを印字するた
めの独立した制御信号の数が、インク噴射装置１の全イ
ンク室４の数の１／３＋４しか必要とされず、独立した
駆動回路の数を従来技術の１／３＋４に減少することが
でき、駆動回路の小型化、低コスト化ができる。また、
駆動回路とインク噴射装置１の電気的接点数も従来技術
の１／３＋４に減少することができ、電気的な接続不良
や短絡などのトラブルの発生回数を減少することがで
き、信頼性が向上される。さらに、噴射装置の基板４９
上に形成される導電層の数を従来技術の１／３＋４に減
少することができ、導電層パターンの形成工程におい
て、加工コストの低減をはかることができる。

【００４７】このように、駆動回路が減少すると、特
に、インク室を用紙幅に一列に並べたラインヘッドの場
合、インク室が数千個設けられるので、本実施例のイン
ク噴射装置の駆動方法は非常に効果的である。

【００４８】また、本実施例では、同一グループの奇数
番のインク室４と偶数番のインク室４とでは噴射タイミ
ングがＬ／ａだけズレているので、制動パルスＶｂａｍ
がインク室４ｂ１に印加されたときは、インク室４ａ２
には駆動パルスＶａｎが印加されていない。このため、
この時点ではインク室４ｃ１には、隔壁６ｂ１の変形に
よる圧力しか発生しない。また、第一タイミングのＬ／
ａ後には、隔壁６ｂ１が元の状態に戻ると共に、インク
室４ａ２に駆動パルスＶａｎが印加されて、インク室４
ｃ１には、インク室４ａ２からのインク噴射のための隔
壁６ｃ１の変形による圧力のみが与えられる。よって、
インク室４ｃ１には、片側の隔壁６によって圧力がＬ／
ａズレて与えられるので、インクを噴射することがな
い。従って、インク室４ｃ１に、従来技術の２グループ
に分けて噴射する場合とほぼ同等なクロストークを発生
させることがなく、インク室４ｃ１からのアクシデンタ
ルドロップの発生やインク室４ｃ１への気泡の混入など
が防止される。

【００４９】上記の実施例ではインクを噴射させる駆動
パルスに単純な矩形パルスを用いたが、単純な矩形パル
ス以外の駆動パルスを用いても差し支えない。本発明の
別の実施例として、例えば正と負の両方に振るような駆
動パルスを用いても良い。この場合、駆動パルスと制動
パルスが同様な波形で、タイミングがあっていれば、制
動される隔壁６は変形しない。したがって、前記実施例
と同様にインクの噴射が制御できる。

【００５０】また、前記制動パルスの形状が必ずしも駆
動パルスと同様なものである必要はない。この場合前記
制動される隔壁６が必ずしも完全に変形しないようには
ならないが、制動パルスが印加されるときにインクが噴
射しないのであれば、制動パルスの形状は問わない。

【００５１】また、前記制動パルスの印加タイミングが
必ずしも駆動パルスと一致する必要はない。この場合前
記制動される隔壁６が必ずしも完全に変形しないように
はならないが、制動パルスが印加されるときにインクが
噴射しないのであれば、制動パルス印加タイミングは問
わない。

【００５２】また、前記制動パルスの形状と前記制動パ
ルスの印加タイミングの最も適切な組み合わせによって
設定される制動パルスを用いることによって、インクの
噴射に対する制御が最適化することができる。

【００５３】また、本実施例では、インク室４を３つの
グループに分けていたが、３つ以上のグループに分けて
もよい。例えば、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つのグループの場
合は、Ａ及びＣグループを共通導電層に接続し、Ｂ及び
Ｄグループを独立導電層に接続して駆動させる。また、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの５つのグループの場合は、Ａ、
Ｃ、Ｄグループを共通導電層に接続し、Ｂ及びＥグルー
プを独立導電層に接続して駆動させる。

【００５４】

【発明の効果】本発明のインク噴射装置によれば、任意
な印字パターンを印字するための独立した制御信号の数
が、全インク室の数より少なく、独立した駆動回路の数
を従来技術より減少させることができ、駆動回路の小型
化、低コスト化ができる。また、駆動回路と噴射装置の
電気的接点数も従来技術より減少させることができ、電
気的な接続不良や短絡などのトラブルの発生回数を減少
させ、信頼性を向上させることができる。さらに、噴射
装置の基板上に形成される導電層の数を従来技術より減
少させることができ、導電層パターンの形成工程におい
て、加工コストの低減をはかることができる。

【００５５】また、同一グループのインク室の内の近接
するインク室どうしに対して噴射タイミングを各グルー
プ間の噴射タイミングのズレより小さい量ずらすととも
に、第一グループもしくは前記第二グループの噴射タイ
ミングにおいて、電圧を印加するが、第三グループのイ
ンク室の電極に電圧を印加あるいは印加しないことによ
り、印字パターンに対応したインク室からインクを噴射
するので、第三グループによる第一または第二グループ
のインク室からのインク噴射の制御時には、噴射すべき
でないインク室への圧力が分散され、従来技術の２グル
ープに分けて噴射する場合とほぼ同等なクロストークの
発生をなくし、噴射すべきでないインク室からのアクシ
デンタルドロップの発生や気泡の混入などを防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の噴射装置の電気的接続を示
す説明図である。

【図２】本発明の一実施例の噴射装置に印加する電圧波
形を示すタイミングチャートである。

【図３】本発明の一実施例のインク噴射装置の動作を示
す説明図である。

【図４】本発明の一実施例のインク噴射装置の動作を示
す説明図である。

【図５】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６】従来技術の制御部を示す説明図である。

【図７】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８】従来技術のインク噴射装置の他の電圧波形を示
すタイミングチャートである。

【図９】従来技術のインク噴射装置の他の動作を示す説
明図である。

【図１０】従来技術のインク噴射装置のインク室を３つ
のグループに分けたときの電圧波形を示すタイミングチ
ャートである。動作を示す説明図である。

【図１１】従来技術のインク噴射装置のインク室を３つ
のグループに分けたときの動作を示す説明図である。

【符号の説明】

１インク噴射装置２圧電セラミックスプレート４インク室６隔壁８電極９電極４４共通導電層４５共通導電層４６独立導電層４７共通導電層４８共通導電層７１分極方向

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】分極された圧電素子で少なくとも一部
が形成された隔壁と、前記隔壁で分離された複数のイン
ク室と、電圧が印加されて圧電素子の前記分極方向と略
直交する電界を発生するために前記隔壁の両側に設けら
れた電極とを有し、前記インク室の両電極に電圧を印加
して両隔壁を変形させて圧力波を発生させてインクを噴
射するインク噴射装置において、前記複数のインク室を、第一グループと第二グループの
インク室の間に第三グループのインク室を配置し、噴射
タイミングを異にした少なくとも３つのグループに分割
し、前記第一グループ及び第二グループの各インク室の電極
と前記第三グループの各インク室の電極とに、それらに
電圧を印加するための駆動回路を接続してなり、その駆
動回路は、同一グループのインク室の内の近接するインク室どうし
に対して噴射タイミングを各グループ間の噴射タイミン
グのズレより小さい量ずらし、前記第一グループもしくは前記第二グループのインク室
からインクを噴射するタイミングにおいては、第一もし
くは第二グループのインク室の電極に、近接するインク
室どうしに対して、前記ズレ量だけずらして電圧を印加
するが、その内噴射すべきでない第一もしくは第二グル
ープのインク室に対しては、そのインク室に隣接する前
記第三グループのインク室の電極に、第一もしくは第二
グループのインク室の電極との間に電位差を生じさせな
い電圧を印加し、噴射すべき第一もしくは第二グループ
のインク室に対しては、そのインク室に隣接する第三グ
ループのインク室の電極と第一もしくは第二グループの
インク室の電極との間に電位差を生じさせることによ
り、印字パターンに対応したインク室からインクを噴射
させ、前記第三グループのインク室からインクを噴射する際に
は、印字パターンに対応した第三グループのインク室の
電極に電圧を印加してインクを噴射させ、第三グループ
のインク室からインクを噴射しない場合は、第三グルー
プのインク室の電極に電圧を印加しないことを特徴とす
るインク噴射装置。
【請求項２】前記同一グループ内の噴射タイミング
の前記ズレ量は、前記電圧の印加時間と等しいことを特
徴とする請求項１記載のインク噴射装置。
【請求項３】前記同一グループ内の噴射タイミング
の前記ズレ量は、前記インク室内において発生する圧力
波がインク室内の長手方向に片道伝播する時間とほぼ同
じであることを特徴とする請求項２記載のインク噴射装
置。
【請求項４】前記第一グループ及び第二グループの
インク室の各奇数番目のインク室の電極と各偶数番目の
インク室の電極をそれぞれ共通導電層に接続し、前記第
三グループの各インク室の電極を複数の独立導電層にそ
れぞれ接続したことを特徴とする請求項１記載のインク
噴射装置。