JP3249735B2 - インク噴射装置およびその駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク噴射装置お
よ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挙げられる。なか
でも印字に使用するインク液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６３−２４７０５１
号公報に開示されている圧電セラミックスを利用したせ
ん断モード型である。図６に示すように、せん断モード
型のインクジェットヘッド６００は、底壁６０１、天壁
６０２及びその間のせん断モードアクチュエータ壁６０
３からなる。そのアクチュエータ壁６０３は、底壁６０
１に接着され、且つ矢印６１１方向に分極された下部壁
６０７と、天壁６０２に接着され、且つ矢印６０９方向
に分極された上部壁６０５とからなっている。アクチュ
エータ壁６０３は一対となって、その間にインク流路６
１３を形成し、且つ次の一対のアクチュエータ壁６０３
の間には、インク流路６１３よりも狭い空間６１５を形
成している。

【０００５】各インク流路６１３の一端には、ノズル６
１８を有するノズルプレート６１７が固着され、各アク
チュエータ壁６０３の両側面には電極６１９，６２１が
設けられている。各電極６１９，６２１はインクと絶縁
するための絶縁層（図示せず）で覆われている。そし
て、空間６１５に面している電極６１９はアース６２３
に接続され、インク流路６１３内に設けられている電極
６２１はアクチュエータ駆動回路であるシリコン・チッ
プ６２５に接続されている。また、各インク流路６１３
の他端には、開口部を有する目止めプレート６２７が固
着され、更に各インク流路６１３の他端には、図示しな
いインク供給源からのインクを各インク流路６１３に供
給するためのマニホールド６２６が形成されたマニホー
ルド部材６２８が固着されている。

【０００６】次に、このインクジェットヘッド６００の
製造方法を説明する。まず、矢印６１１に分極された圧
電セラミックス層を底壁６０１に接着し、矢印６０９に
分極された圧電セラミックス層を天壁６０２に接着す
る。各圧電セラミックス層の厚みは、下部壁６０７、上
部壁６０５の高さに等しい。次に、圧電セラミックス層
に、平行な溝をダイヤモンドカッティング円板の回転等
によって形成して、下部壁６０７、上部壁６０５を形成
する。そして、真空蒸着等によって下部壁６０７の側面
に電極６１９、６２１を形成し、その電極６１９、６２
１上に前記絶縁層を設ける。同様にして上部壁６０５の
側面に電極６１９、６２１、前記絶縁層を設ける。

【０００７】上部壁６０５の天頂部と下部壁６０７の天
頂部とを接着してインク流路６１３と空間６１５とを形
成する。次に、ノズル６１８が形成されているノズルプ
レート６１７を、ノズル６１８がインク流路６１３と対
応するように、インク流路６１３及び空間６１５の一端
に接着し、インク流路６１３と空間６１５との他端側で
電極６２１と電極６１９とをシリコン・チップ６２５と
アース６２３とに接続する。前記開口部が形成されてい
る目止めプレート６２７を、開口部がインク流路６１３
と対応するように、インク流路６１３及び空間６１５の
他端に接着し、更にマニホールド６２６が形成されたマ
ニホールド部材６２８をインク流路６１３及び空間６１
５の他端に接着する。

【０００８】そして、各インク流路６１３の電極６２１
にシリコン・チップ６２５が電圧を印加することによっ
て、各アクチュエータ壁６０３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
７に示すようにインク流路６１３ｃの電極６２１ｃに電
圧Ｖが印加されると、アクチュエータ壁６０３ｅに矢印
６２９、６３１の方向の電界が発生し、アクチュエータ
壁６０３ｆに矢印６３０、６３２の方向の電界が発生
し、アクチュエータ壁６０３ｅ、６０３ｆがインク流路
６１３ｃ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６１８ｃ付近を含むインク流路６１
３ｃ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、
その間マニホールド６２６からインクが供給される。な
お、上記Ｔはインク流路６１３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。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、このタイミングに合わせてインク流
路６１３ｃの電極６２１ｃに印加されている電圧を０に
戻す。

【０００９】すると、アクチュエータ壁６０３ｅ、６０
３ｆが変形前の状態（図６）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、アクチュ
エータ壁６０３ｅ、６０３ｆ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６１３ｃのノズル６１８ｃ付近の部分に生
じて、インク液滴がノズル６１８ｃから噴射される。

【００１０】従来、この種のインクジェットヘッド６０
０で用いられるインクは図８に示すように、例えば、あ
るインクでは２５℃においては、粘度が約３ｍＰａ・ｓ
であるが、１０℃では約６ｍＰａ・ｓ、４０℃では約２
ｍＰａ・ｓと温度に対して非常に大きく特性が変化す
る。このインク粘度の変化により、低温時は、高温時に
比べてはインク液滴噴射速度が小さくなり、着弾位置ず
れが大きくなって、印字品質が劣化する。そこで、印字
品質が劣化しないように、インク液滴噴射速度の変化を
抑えるために、周囲温度により、インクジェットヘッド
の駆動電圧を変化させていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構成のインク噴射装置の駆動方法では、周囲温度の変
化に応じて駆動電圧を変化させるための、複雑な電圧可
変回路、または２種以上の電源を必要とし、コストが高
価であるという問題があった。

【００１２】本発明は、かつ単一の駆動電圧のみで、周
囲温度の変化によるインク液滴噴射速度の変化が少なく
良好な印字品質の得られる低コストのインク噴射装置お
よびその駆動方法を提示することを目的とする。

【００１３】

【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、インクが充填されるインク流
路および該インク流路の容積を変化させるためのアクチ
ュエータを備えるインクジェットヘッドと、前記アクチ
ュエータの近傍に配置され、前記アクチュエータに電気
信号を印加することにより、前記インク流路内のインク
に圧力を加えてインク液滴を噴射させる駆動回路とを有
するインク噴射装置であって、前記インクジェットヘッ
ドの温度が所定温度未満のときには、インク液滴を噴射
させない非噴射パルス信号と、インク液滴を噴射させる
噴射パルス信号とを有する第１の駆動波形を、前記イン
クジェットヘッドの温度が所定温度以上のときには、前
記第１の駆動波形を構成するパルス信号の数よりも少な
い数のパルス信号からなる第２の駆動波形を、それぞれ
前記駆動回路が前記アクチュエータに印加してインク液
滴を噴射させる。

【００１４】このようにインク噴射装置を駆動すること
によって、前記所定温度未満では、前記第１の駆動波形
により前記駆動回路に流れる電流の回数を増加して発熱
させて、アクチュエータの温度をすばやく上昇させる。
また、前記所定温度以上では、前記第２の駆動波形によ
り駆動回路に流れる電流の回数を少なく抑えて発熱を抑
えてアクチュエータの安定温度を低く抑える。つまり安
定温度に達するまでの時間を短くし、安定温度を低くす
る。このため、アクチュエータの温度変化に伴う、イン
クの粘度変化によるインク液滴噴射速度も変化が少な
く、良好な印字品質が得られる。

【００１５】請求項２のインク噴射装置では、前記第１
の駆動波形における非噴射パルス信号と噴射パルス信号
との波高値が同一であり、かつ前記第２の駆動における
パルス信号と前記第１の駆動波形の噴射パルス信号との
波高値が同じである。請求項３のインク噴射装置では、
前記アクチュエータは、前記パルス信号の印加により、
前記インク流路の容積を自然状態から増大状態に変化さ
せた後、再び自然状態に戻す動作をし、前記第１の駆動
波形における噴射パルス信号のパルス幅を、前記インク
流路内における圧力波の片道伝播時間Ｔの奇数倍として
インク液滴を噴射し、前記非噴射のパルス信号のパルス
幅を、０．３Ｔ以下、または（Ｎ−０．３）Ｔ〜（Ｎ＋
０．３）Ｔとすることにより（Ｎは偶数）、前記駆動回
路に電流を流すがインク液滴を噴射させない。

【００１６】請求項４のインク噴射装置では、前記第１
の駆動波形は、前記非噴射パルス信号と前記噴射パルス
信号との２つのパルス信号からなり、前記第２の駆動波
形は、１つの前記噴射パルス信号からなることにより、
駆動周波数を高くすることが可能となる。

【００１７】請求項５のインク噴射装置では、前記第１
の駆動波形は前記非噴射パルス信号を印加した後に前記
噴射パルス信号を印加する駆動波形であり、前記非噴射
パルス信号と前記噴射パルス信号との間隔を調整するこ
とにより、噴射パルス信号により噴射されるインク液滴
の速度や体積を適切とすることが可能となる。請求項６
のインク噴射装置の駆動方法では、インクが充填される
インク流路および該インク流路の容積を変化させるため
のアクチュエータを有するインクジェットヘッドと、前
記アクチュエータの近傍に配置され、前記アクチュエー
タに電気信号を印加するための駆動回路とを備えるイン
ク噴射装置において、前記アクチュエータに電気信号を
印加することにより、前記インク流路内のインクに圧力
を加えてインク液滴を噴射させる駆動方法であって、前
記インクジェットヘッドの温度が所定温度未満のときに
は、インク液滴を噴射させない非噴射パルス信号と、イ
ンク液滴を噴射させる噴射パルス信号とを有する第１の
駆動波形を、前記インクジェットヘッドの温度が所定温
度以上のときには、前記第１の駆動波形を構成するパル
ス信号の数よりも少ない数のパルス信号からなる第２の
駆動波形を、それぞれ前記アクチュエータに印加してイ
ンク液滴を噴射させる。 請求項７のインク噴射装置の駆
動方法では、前記第１の駆動波形は、前記非噴 射パルス
信号を印加した後に前記噴射パルス信号を印加する駆動
波形である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１９】本実施例のインクジェットヘッド６００
は、図６に示す従来のインクジェットヘッド６００と同
様に、底壁６０１、天壁６０２及びその間のせん断モー
ドアクチュエータ壁６０３からなる。そのアクチュエー
タ壁６０３は、底壁６０１に接着され、且つ矢印６１１
方向に分極された下部壁６０７と、天壁６０２に接着さ
れ、且つ矢印６０９方向に分極された上部壁６０５から
なっている。アクチュエータ壁６０３は一対となって、
その間にインク流路６１３を形成し、且つ次の一対のア
クチュエータ壁６０３の間には、インク流路６１３より
も狭い空間６１５を形成している。

【００２０】各インク流路６１３の一端には、ノズル６
１８を有するノズルプレート６１７が固着され、各アク
チュエータ壁６０３の両側面には電極６１９，６２１が
設けられている。各電極６１９，６２１はインクと絶縁
するための絶縁層（図示せず）で覆われている。そし
て、空間６１５に面している電極６１９はアース６２３
に接続され、インク流路６１３内に設けられている電極
６２１はアクチュエータ駆動回路であるシリコン・チッ
プ６２５に接続されている。また、各インク流路６１３
の他端には、開口部を有する目止めプレート６２７が固
着され、更に各インク流路６１３の他端には、図示しな
いインク供給源からのインクを各インク流路６１３に供
給するためのマニホールド６２６が形成されたマニホー
ルド部材６２８が固着されている。そして、このインク
ジェットヘッド６００及びシリコン・チップ６２５は記
録媒体に沿って移動するキャリッジ（図示せず）上に搭
載されている。

【００２１】本インクジェットヘッド６００の具体的な
寸法の１例は、インク流路６１３の長さＬが７．５ｍｍ
である。ノズル６１８の寸法は、インク噴射側の径が４
０μｍ、インク流路６１３側の径が７２μｍ、長さが１
００μｍである。また、実験に供したインクの２５℃に
おける粘度は約３ｍＰａ・ｓ、表面張力は３０ｍＮ／ｍ
であり、粘度の温度変化は図８に示すように１０℃では
約６ｍＰａ・ｓ、４０℃では約２ｍＰａ・ｓ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８μｓｅｃであった。

【００２２】次に本発明のインク流路６１３内の電極６
２１に印加する駆動波形１０、２０を図１に示す。第２
の駆動波形１０は、ヘッドの発熱量を抑え、かつインク
液滴の噴射速度を小さくするための波形であり、第１の
駆動波形２０は、ヘッドの発熱量を増加し、かつインク
液滴の噴射速度を大きくするための波形である。インク
が高粘度となる低温度域、例えば２５℃以下では第１の
駆動波形２０を用いて駆動し、インクが低粘度となる高
温度域、例えば２５℃以上では第２の駆動波形１０を用
いることで、ヘッドおよびインクの温度を、低温度域か
ら速く高温度域に移行し、高温度域内の安定した温度に
保ちながらインク液滴の噴射を行なうことができる。

【００２３】第２の駆動波形１０は、インク液滴を噴射
させるための第１のパルス信号Ａのみからなり、第１の
パルス信号Ａの波高値（電圧値）はＶ（例えば２０ｖ）
である。第１のパルス信号Ａの幅Ｗａは、インク流路６
１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）に一致、す
なわち８μｓｅｃである。

【００２４】第１の駆動波形２０は、インク液滴を噴射
させない第２のパルス信号Ｂと、インク液滴を噴射させ
るための第３のパルス信号Ｃとからなり、第２のパルス
信号Ｂ、第３のパルス信号Ｃのどちらも波高値（電圧
値）はＶ（例えば２０ｖ）である。第２のパルス信号Ｂ
の幅Ｗｂは、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時
間Ｔ（Ｌ／ａ）の２倍、すなわち１６μｓｅｃであり、
第３のパルス信号Ｃの幅Ｗｃはインク流路６１３内の圧
力波の片道伝播時間Ｔに一致、すなわち８μｓｅｃであ
る。

【００２５】この駆動波形１０、２０を実現するための
シリコン・チップ６２５内部の駆動回路の一実施例を図
２、３を用いて説明する。図２に示す出力信号Ｘ、Ｙ
は、それぞれインク流路６１３内の電極６１９に与える
電圧をＶ、０にするための信号である。出力信号Ｘがオ
ンになると、電圧Ｖを発生し、出力信号Ｙがオンになる
と電圧が０になる。コンデンサ１９１はインク流路６１
３のアクチュエータ壁６０３とその両側に形成された電
極６１９、６２１によって構成される。

【００２６】駆動回路は破線で囲まれる２つのブロック
から構成され、それぞれが充電用回路１８２、放電用回
路１８４である。そして、入力信号Ｘがオンするときは
トランジスタＴｃが導通し、抵抗Ｒ１２０を介してコン
デンサ１９１の電極Ｅに正の電源１８７からＶの電圧、
例えば２０ｖを印加する。入力信号Ｙがオンするときは
トランジスタＴｇが導通し、抵抗Ｒ１２０を介してコン
デンサ１９１の電圧Ｅをアースする。第１の駆動波形２
０の場合の入力信号Ｘ、Ｙのそれぞれのタイミングチャ
ート２１、２２と電極Ｅの出力電圧波形２３を図３に示
す。

【００２７】入力信号Ｘのタイミングチャート２１のよ
うに、入力信号Ｘは通常オフの状態に有り、噴射する所
定のタイミングＴ１、Ｔ３にてオンされ、所定のタイミ
ングＴ２、Ｔ４にてそれぞれオフされる。入力信号Ｙの
タイミングチャート２２は、上記入力信号Ｘがオンのと
きオフされ、上記入力信号Ｘがオフのときオンされる。
そのときの電極Ｅでの出力波形２３は、通常０ｖである
が、タイミングＴ１にてコンデンサ１９１への電荷が充
電され、トランジスタＴｃと抵抗Ｒ１２０とコンデンサ
１９１にて決まる充電時間Ｔａ後に電圧Ｖ（例えば２０
ｖ）になる。この充電時間Ｔａの間、正の電源１８７か
らトランジスタＴｃ、抵抗Ｒ１２０、コンデンサ１９１
に電流が流れる。

【００２８】またタイミングＴ２にてコンデンサ１９１
の電荷が放電され、トランジスタＴｇと抵抗Ｒ１２０と
コンデンサ１９１にて決まる放電時間Ｔｂ後に０ｖにな
る。この充電時間Ｔｂの間、コンデンサ１９１から抵抗
Ｒ１２０、トランジスタＴｇに電流が流れる。

【００２９】続いてタイミングＴ３にてコンデンサ１９
１への電荷が充電され、トランジスタＴｃと抵抗Ｒ１２
０とコンデンサ１９１にて決まる充電時間Ｔａ後に電圧
Ｖ（例えば２０ｖ）になる。この充電時間Ｔａの間、正
の電源１８７からトランジスタＴｃ、抵抗Ｒ１２０、コ
ンデンサ１９１に電流が流れる。

【００３０】またタイミングＴ４にてコンデンサ１９１
の電荷が放電され、トランジスタＴｇと抵抗Ｒ１２０と
コンデンサ１９１にて決まる放電時間Ｔｂ後に０ｖにな
る。この充電時間Ｔｂの間、コンデンサ１９１から抵抗
Ｒ１２０、トランジスタＴｇに電流が流れる。

【００３１】このように実際の駆動波形２３は立ち上が
りと立ち下がりでそれぞれＴａ、Ｔｂの遅れが生じるた
め、電圧が１／２Ｖ（例えば１０ｖ）における第１の駆
動波形２０における第２のパルス信号Ｂの幅Ｗｂ、第３
のパルス信号Ｃの幅Ｗｃを、それぞれ所定の値となるよ
うに上記各タイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を設定す
る。同様に第２の駆動波形１０も、第１のパルス信号Ａ
の幅Ｗａが、所定の値となるように設定する。

【００３２】上述したように、圧電セラミックスを用い
たインクジェットヘッド６００では、圧電セラミックス
が変形するとき、すなわち駆動波形の立ち上がり及び立
ち下がりの時に、駆動回路に電流が流れるので、この電
流によりシリコン・チップ６２５が発熱する。第２の駆
動波形１０では電流がシリコン・チップ６２５に２度流
れ、第１の駆動波形２０ではシリコン・チップ６２５に
電流が４度流れるので、第１の駆動波形２０では、第２
の駆動波形１０よりもシリコン・チップ６２５の発熱が
大きい。

【００３３】次に、上記した本実施例の駆動方法にて駆
動した場合のインク噴射テストを行った。インクジェッ
トヘッド６００の温度が１０℃の状態から、第２の駆動
波形１０、および第１の駆動波形２０にて２０ｖの駆動
電圧にて連続駆動した場合のインクジェットヘッド６０
０の温度の変化を測定した。また、インクジェットヘッ
ド６００の温度が２５℃未満の場合は第２の駆動波形１
０にて駆動し、インクジェットヘッド６００の温度が２
５℃以上の場合は第１の駆動波形２０にて駆動した場合
のインクジェットヘッド６００の温度変化についても測
定した。このテストの結果を図４に示す。第２の駆動波
形１０にて駆動した場合は、約７．５℃／ｍｉｎ．の速
度でインクジェットヘッド６００の温度が上昇し、２０
０秒後に３２℃に達して安定することがわかる。第１の
駆動波形２０にて駆動した場合は、約３０℃／ｍｉｎ．
の速度でインクジェットヘッド６００の温度が上昇し、
１６０秒後に７６℃に達して安定することがわかる。そ
れぞれの駆動波形を単独で用いると、第２の駆動波形１
０の場合では、安定する温度はそれほど高くはないが、
温度上昇がゆっくりで温度が安定するまでに長時間を要
するという問題がある。第１の駆動波形２０の場合で
は、安定する温度が高くなりすぎるという問題がある
が、温度上昇は速い。

【００３４】そして、２５℃未満では第１の駆動波形２
０、２５℃以上では第２の駆動波形１０を用いた場合
は、インクジェットヘッド６００の温度は連続駆動３０
秒後には２５℃に達し、１００秒後には３２℃に達し安
定するするので、安定温度に達するまでの時間も短く、
また安定温度も３２℃と低い。このため、インクジェッ
トヘッド６００の温度変化に伴う、インクの粘度変化に
よるインク液滴噴射速度も変化が少なく、良好な印字品
質が得られる。

【００３５】また、本実施例では、インク流路６１３の
電極６１９に第２の駆動波形１０における第１のパルス
信号Ａ 、第１の駆動波形２０における第２のパルス信
号Ｂ、第３のパルス信号Ｃに全て同じ正の電圧Ｖを印加
するので、駆動電源が正の電源1８７のみで済み、従来
のように電圧可変回路を用いたり、電圧の異なる２種以
上の電源を用いる場合に比較して制御回路が単純とな
り、コストを低減することができる。

【００３６】また、第１の駆動波形２０は２つのパルス
信号からなり、第２の駆動波形１０は１つのパルス信号
からなるので、駆動周波数を高くすることができる。

【００３７】また、第１の駆動波形２０はインク液滴を
噴射しない第２のパルス信号Ｂが印加された後にインク
液滴を噴射する第３のパルス信号Ｃが印加される駆動波
形であるので、第２のパルス信号Ｂと第３のパルス信号
Ｃとの間隔を調整することにより、噴射されるインク液
滴の速度や体積を適切な値とすることができる。

【００３８】次に、第２の駆動波形１０、第１の駆動波
形２０のそれぞれのパルス信号の幅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。評価方法としては
周囲温度が２５℃において、パルス信号の幅Ｗを変化さ
せ、２０ｖ、１ｋＨｚにて駆動したときのインク液滴噴
射速度を測定した。この結果を図５に示す。この結果か
ら第１のパルス信号Ａの幅Ｗａ及び第３のパルス信号Ｃ
の幅Ｗｃを１．０Ｔ、３．０Ｔ、５．０Ｔ、７．０Ｔ
と、圧力波の片道伝播時間Ｔの奇数倍とすることで、安
定な噴射が得られることが分かり、第２のパルス信号Ｂ
の幅Ｗｂを０．３Ｔ以下、１．７Ｔ〜２．３Ｔ、３．７
Ｔ〜４．３Ｔ、５．７Ｔ〜６．３Ｔとすると、第２パル
ス信号Ｂによる噴射がないことが分かる。

【００３９】以上、一実施例を詳細に説明したが、本発
明はこの実施例に限定されるものではない。例えば上記
実施例では、正の電源１８７を用いたが、分極方向を図
７の６０９、６１１を逆にして、負の電源を用いても良
い。その他の構成についても、特許請求の範囲を逸脱す
ることなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良
を施した態様で本発明を実施できる。

【００４０】また、本実施例では、第２の駆動波形１０
と第１の駆動波形２０との切り換えを２５℃を境にして
行なっていたが、この限りではなく、例えば２０℃で切
り換えてもよい。

【００４１】また、本実施例では、第１の駆動波形２０
は２つのパルス信号から構成されていたが、この限りで
はなく、例えば３つや４つのパルス信号から構成されて
いてもよい。この場合、シリコン・チップ６２５の発熱
は、２つのパルス信号からなる駆動波形よりも大きくな
るので、より短時間でアクチュエータの温度を所定温度
まで上昇させることができる。

【００４２】また、本実施例のインクジェットヘッド６
００はインク流路６１３の両側に空気室６１５を有して
いたが、空気室を設けずにインク流路を隣接したインク
噴射装置であってもよい。

【００４３】また、本実施例では、アクチュエータ壁６
０３が互いに反対方向に分極された下部壁６０７と上部
壁６０５とから構成されていたが、上部もしくは下部の
みが分極されたアクチュエータ壁であってもよい。

【００４４】また、本実施例では、インクジェットヘッ
ド６００及びシリコン・チップ６２５が図示しないキャ
リッジに搭載されていたが、キャリッジを有さない記録
装置、例えば記録媒体の幅分のノズルを有するラインヘ
ッドタイプの記録装置の場合は、シリコン・チップの発
熱がインクジェットヘッドに伝達する距離に、シリコン
・チップとインクジェットヘッドとを配置すればよい。

【００４５】

【発明の効果】上述したように、本発明の請求項１のイ
ンク噴射装置および請求項６の駆動方法によれば、所定
温度未満においては、インク液滴を噴射させない非噴射
パルス信号と、インク液滴を噴射させる噴射パルス信号
とを有する第１の駆動波形を、前記アクチュエータに印
加してインク液滴を噴射させているので、駆動回路に流
れる電流の回数を増加して発熱させて、アクチュエータ
の温度をすばやく上昇させることができる。また所定温
度以上においては、前記第１の駆動波形を構成するパル
ス信号の数よりも少ない数のパルス信号からなる第２の
駆動波形を、前記アクチュエータに印加してインク液滴
を噴射させているので、駆動回路に流れる電流の回数を
少なく抑えて発熱を抑えてアクチュエータの安定温度を
低く抑えることができる。つまり、安定温度に達するま
での時間を短くし、安定温度を低くすることができるた
め、アクチュエータの温度変化に伴う、インクの粘度変
化によるインク液滴噴射速度も変化が少なく、良好な印
字品質を得ることができる。

【００４６】また、各パルス信号の波高値が同一である
ことで、単一の駆動電源にて駆動することができ、その
ため従来よりも駆動回路が単純となり、コストを低減す
ることができる。

【００４７】請求項３のインク噴射装置によれば、前記
アクチュエータは、前記パルス信号の印加により、前記
インク流路の容積を自然状態から増大状態に変化させた
後、再び自然状態に戻す動作をし、前記第１の駆動波形
における噴射パルス信号のパルス幅を、前記インク流路
内における圧力波の片道伝播時間Ｔの奇数倍とすること
により、インク液滴を噴射することができ、前記非噴射
のパルス信号のパルス幅を、０．３Ｔ以下、または（Ｎ
−０．３）Ｔ〜（Ｎ＋０．３）Ｔとすることにより（Ｎ
は偶数）、前記駆動回路に電流を流すがインク液滴を噴
射させなくすることができる。

【００４８】請求項４のインク噴射装置によれば、前記
第１の駆動波形は、前記非噴射パルス信号と前記噴射パ
ルス信号との２つのパルス信号からなり、前記第２の駆
動波形は、１つの前記噴射パルス信号からなるので、駆
動周波数を高くすることができる。

【００４９】請求項５のインク噴射装置および請求項７
の駆動方法によれば、前記第１の駆動波形は前記非噴射
パルス信号を印加した後に前記噴射パルス信号を印加す
る駆動波形であるので、前記非噴射パルス信号と前記噴
射パルス信号との間隔を調整することにより、噴射パル
ス信号により噴射されるインク液滴の速度や体積を適切
な値とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のインクジェットヘッドの駆
動波形を示す図である。

【図２】前記インクジェットヘッドの駆動回路を示す図
である。

【図３】前記インクジェットヘッドの駆動のタイミング
チャートを示す図である。

【図４】前記インクジェットヘッドの駆動波形を変化さ
せた実験の結果をを示す図である。

【図５】前記インクジェットヘッドの駆動波形のパルス
信号の幅の適正範囲を求めるために行った実験の結果を
説明する図である。

【図６】従来例、および本発明に係るインクジェットヘ
ッドを示す図である。

【図７】従来例、および本発明に係るインクジェットヘ
ッドの動作を説明する図である。

【図８】従来例、および本発明に係るインクの粘度の温
度による変化を説明する図である。

【符号の説明】

１０ 第２の駆動波形 ２０ 第１の駆動波形 １８７ 正の電源 ６００ インクジェットヘッド ６０３ アクチュエータ壁 ６１３ インク流路 ６２５ シリコン・チップ

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクが充填されるインク流路および該
   インク流路の容積を変化させるためのアクチュエータを
   備えるインクジェットヘッドと、前記アクチュエータの
   近傍に配置され、前記アクチュエータに電気信号を印加
   することにより、前記インク流路内のインクに圧力を加
   えてインク液滴を噴射させる駆動回路とを有するインク
   噴射装置であって、前記インクジェットヘッドの温度が 所定温度未満のとき
   には、インク液滴を噴射させない非噴射パルス信号と、
   インク液滴を噴射させる噴射パルス信号とを有する第１
   の駆動波形を、前記インクジェットヘッドの温度が所定
   温度以上のときには、前記第１の駆動波形を構成するパ
   ルス信号の数よりも少ない数のパルス信号からなる第２
   の駆動波形を、それぞれ前記駆動回路が前記アクチュエ
   ータに印加してインク液滴を噴射させることを特徴とす
   るインク噴射装置。
2. 【請求項２】 前記第１の駆動波形における非噴射パル
   ス信号と噴射パルス信号との波高値が同一であり、かつ
   前記第２の駆動におけるパルス信号と前記第１の駆動波
   形の噴射パルス信号との波高値が同じであることを特徴
   とする請求項１に記載の インク噴射装置。
3. 【請求項３】 前記アクチュエータは、前記パルス信号
   の印加により、前記インク流路の容積を自然状態から増
   大状態に変化させた後、再び自然状態に戻す動作をし、
   前記第１の駆動波形における噴射パルス信号のパルス幅
   は、前記インク流路内における圧力波の片道伝播時間Ｔ
   の奇数倍であり、前記非噴射のパルス信号のパルス幅
   は、０．３Ｔ以下、または（Ｎ−０．３）Ｔ〜（Ｎ＋
   ０．３）Ｔであること（Ｎは偶数）であることを特徴と
   する請求項２に記載のインク噴射装置。
4. 【請求項４】 前記第１の駆動波形は、前記非噴射パル
   ス信号と前記噴射パルス信号との２つのパルス信号から
   なり、前記第２の駆動波形は、１つの噴射パルス信号か
   らなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記
   載のインク噴射装置。
5. 【請求項５】 前記第１の駆動波形は、前記非噴射パル
   ス信号を印加した後に前記噴射パルス信号を印加する駆
   動波形であることを特徴とする請求項１から４のいずれ
   かに記載のインク噴射装置。
6. 【請求項６】 インクが充填されるインク流路および該
   インク流路の容積を変化させるためのアクチュエータを
   有するインクジェットヘッドと、前記アクチュエータの
   近傍に配置され、前記アクチュエータに電気信号を印加
   するための駆動回路とを備えるインク噴射装置におい
   て、前記アクチュエータに電気信号を印加することによ
   り、前記インク流路内のインクに圧力を加えてインク液
   滴を噴射させる駆動方法であって、 前記インクジェットヘッドの温度が所定温度未満のとき
   には、インク液滴を噴射させない非噴射パルス信号と、
   インク液滴を噴射させる噴射パルス信号とを有する第１
   の駆動波形を、前記インクジェットヘッドの温度が所定
   温度以上のときには、前記第１の駆動波形を構成するパ
   ルス信号の数よりも少ない数のパルス信号からなる第２
   の駆動波形を、それぞれ前記アクチュエータに印加して
   インク液滴を噴射させることを特徴とするインク噴射装
   置の駆動方法。
7. 【請求項７】 前記第１の駆動波形は、前記非噴射パル
   ス信号を印加した後に前記噴射パルス信号を印加する駆
   動波形であることを特徴とする請求項６に記載のインク
   噴射装置の駆動方法。