JP3262141B2 - インクジェット記録ヘッドの駆動回路 - Google Patents

インクジェット記録ヘッドの駆動回路

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Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力室を形成している
振動板を棒状の圧電振動子により変位させ、この変位に
より圧力室を圧縮させてノズル開口からインク滴を噴射
させるインクジェット記録ヘッドの駆動回路に関する。

【0002】

【従来の技術】記録装置に用いられるインクジェット記
録ヘッドは、例えば特公平2-24218号公報に示されるよ
うに圧力室を形成する弾性板に円板状の圧電振動板を固
定したものが広く知られている。この形式のインクジェ
ット記録ヘッドは、圧電振動子の変位が小さいため、圧
力室の実効面積を大きく取らざるを得ず、したがって比
較的大きな面積を確保することができる、ノズル開口か
ら離れた箇所に圧力室を配置し、ノズル開口との間を流
路で接続するという構造が採用されている。この結果、
記録ヘッドの全体の大型化を招くばかりでなく、各イン
ク流路の流体抵抗を均一にするために複雑な調整作業が
必要になるという問題がある。

【0003】このような問題を解消するべく、例えば米
国特許第4,697,193号明細書に示されたように、圧電振
動子を棒状に形成するとともに、これを圧力室を構成し
ている振動板に当接させ、縦振動により圧力室を拡張、
収縮させてインク滴を発生させるインクジェット記録ヘ
ッドが提案されている。

【0004】このような縦振動を利用したインクジェッ
ト記録ヘッドは、ドット形成直前に圧電振動子に駆動電
圧を印加して圧電振動子を収縮させ、次いで圧電振動子
の電荷を放電させて圧電振動子を伸長させることにより
圧力室を収縮させてインク滴を発生させるという、いわ
ゆる引き打ち方式による駆動方式が採用されている。

【0005】

【発明が解決しようとする課題】このような引き打ちに
よる駆動方式を用いると、圧電振動子や振動板に予め蓄
積された弾性エネルギの利用が可能となるばかりでな
く、圧力室へのインクの確実な引き込みを図ることがで
きるという利点がある反面、印字速度を高めるべく圧電
振動子の動作周波数を高めると、インク滴の形成時にお
けるノズル近傍のメニスカスの位置にばらつきが生じて
インク滴のサイズやインク滴の飛翔速度が変動して印刷
品質が悪化するという不都合がある。

【0006】このような問題を回避するため、圧電振動
子を縮小させた後、メニスカスが元の位置に復帰して静
止するまで一定時間、圧電振動子を収縮状態に保持し、
その後圧電振動子の電荷を放電させて圧電振動子を伸長
させるという駆動方法も提案されているが、メニスカス
が復帰するまでの待ち時間を必要として印刷速度に制限
を受けるとう問題がある。

【0007】また、インクジェット記録ヘッドは、ワイ
ヤドット方式や熱転写方式などの他の記録方式に比べて
温度に対する印刷特性が変化しやすいので、温度補償回
路を組み込んで温度センサーからの信号により駆動電圧
を調整することが行われているが、このために印刷機構
を駆動するパルスモータ等の電源回路とは別に、ヘッド
を駆動するための専用の電源回路が必要となり、印刷装
置の構造が複雑化するという問題があった。

【0008】さらには、縦振動モードの圧電振動子は、
その断面積が小さいため、配列密度を容易に高めること
が可能な反面、圧電振動子が近接するために相互間での
干渉が発生して印刷品質を低下させるという問題があ
る。本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであ
って、これらの問題をいっきに解決することを目的とし
てなされたものであって、回路構造の複雑化を伴うこと
なく記録ヘッドを構成する複数の圧電振動子に、最適な
駆動信号を供給することができる駆動回路を提供するこ
とである。

【0009】

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、共通のコンデンサに第1の
スイッチング素子、及び充電時定数調整用抵抗を介して
電源を接続し、また前記コンデンサを第2のスイッチン
グ素子及び放電時定数調整用抵抗を介してアースに接続
し、前記コンデンサの端子電圧を電流バッファを介して
複数の圧電振動子に出力するともに、第1のスイッチン
グ素子には前記圧電振動子を収縮させ、かつ印刷タイミ
ング信号に基づいて発生される第1のパルスが、また第
2のスイッチング素子には前記圧電振動子を伸長させ、
かつ印刷タイミング信号に基づいて発生される第2のパ
ルスが印加されるように構成した。

【0010】

【作用】例えば第1、第2のパルスを調整することによ
り、記録ヘッドを構成する複数の圧電振動子に最適な駆
動信号を供給できる。

【0011】

【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図2は本発明のヘッド駆動回路に
より駆動されるインクジェット記録ヘッドの一実施例を
示すもので、図中符号1は、圧力室で、フィルム2が表
面に設けられた振動板3と、これと一定の間隙をもって
設けられたノズル形成基板4と、これに貼着されたノズ
ルプレート5とにより形成され、図示しない共通のイン
ク室にインク供給口7を介して連通している。振動板3
の裏面側には、他端が基板9を介して基台10に固定さ
れた圧力発生部材8の先端がノズル開口6に対向するよ
うに当接されている。このような構成によればインク供
給口7から圧力室1流れ込んだインクは、振動板3を介
して圧力発生部材8により加圧され、インク滴Pとして
ノズル開口6から吐出する。

【0012】図3は前述の圧力発生部材8の一実施例を
示すものであって、圧電振動子層11と負極内部電極1
2と正極内部電極13を交互に積層し、負極内部電極1
2同士を負極外部電極14により並列接続し、また正極
内部電極13同士を正極外部電極15に並列接続して構
成され、これらをノズル開口6,6,6‥‥の配列ピッ
チに合わせて複数を、基板9に固定するともに、基板9
と接合される領域には,少なくとも一方の極の電極、こ
の実施例では正極内部電極13を設けない領域を設けて
不活性部16を構成する一方、負極内部電極12と正極
内部電極13との両者が存在する領域を活性部17とし
て基板9から所定長さ、片持ち梁状に張り出させて自由
振動可能なユニットとして構成されている。

【0013】このような構造を採ることにより、負極外
部電極14と正極外部電極15とに30ボルト程度の電
圧を印加すると、各圧電振動子層11に電界が生じ、基
板9に支持されて不活性部16を変形させることなく、
活性部17だけを矢印Aにより示したように軸方向に伸
縮させることが可能となる。

【0014】なお、この実施例においてはそれぞれ圧力
発生部材8,8,8‥‥を独立して基板9に固定してい
るが、図4に示したように負極内部電極21、正極内部
電極22、及び圧電層23をサンドイッチ状に重ねた1
枚の基板24を、活性領域25となる部分にだけスリッ
ト26,26,26‥‥を入れて圧電振動子体27,2
7,27‥‥に切分ける一方、不活性領域29を介して
繋がるように櫛型に構成しても同様の作用を奏するばか
りでなく、前述の固定用の基板9(図3)を省くことが
できる。

【0015】図1は、本発明の駆動回路の一実施例を示
すものであって図中符号IN1は、印刷タイミング信号
入力端子、IN2は印刷信号入力端子で、図6に示した
ように、印刷タイミングに合わせてパルス状の信号がそ
れぞれ印加される。符号Q1は、入力端子IN1にベー
ス電極が接続されたレベル調整用トランジスタで、これ
のコレクタ電極には第1のスイッチングトランジスタQ
2のベース電極が接続されている。第1のスイッチング
トランジスタQ2は、そのエミッタ電極を時定数調整用
抵抗R1を介して端子VHを介して電源に接続され、ま
たコレクタ電極が時定数調整用コンデンサC1を介して
接地されている。Q3は、定電流トランジスタで、エミ
ッタ電極が電源端子VHに、またコレクタ電極がレベル
調整用トランジスタQ1のコレクタ電極に接続され、さ
らにベース電極が時定数調整用抵抗R1を介して電源端
子VHに接続されている。

【0016】一方、入力端子IN2には第2のスイッチ
ングトランジスタQ4のベース電極が接続され、コレク
タ電極が時定数調整用コンデンサC1に、さらにエミッ
タ電極が第2の時定数調整用抵抗R3を介して接地され
ている。符号Q5は、定電流用トランジスタで、コレク
タ電極が入力端子IN2に、またエミッタ電極が接地さ
れ、さらにベース電極が第2の時定数調整用抵抗R3を
介して接地されている。

【0017】Q6,Q7,Q8,Q9は、それぞれコン
デンサC1の充電時、及び放電時の電流を増幅する電流
バッファを構成するトランジスタで、この実施例ではト
ランジスタQ6,Q7、及びQ8,Q9をダーリントン
接続して構成され、駆動すべきインクジェット記録ヘッ
ドのすべての圧力発生部材8,8,8‥‥の同時駆動が
可能な電流容量を備えている。

【0018】28は、スイッチング回路で、電流バッフ
ァの出力端子OUTとインクジェット記録ヘッドを構成
している各圧力発生部材8,8,8‥‥に接続され、印
刷信号によりオンオフして電流バッファを構成するトラ
ンジスタQ6,Q7,Q8,Q9からの電流を、インク
滴を発生させるべき圧力発生部材8,8,8‥‥に選択
的に供給できるように構成されている。このスイッチン
グ回路28は、スイッチング素子だけ構成、つまり電流
調整手段を必要とすることなく構成できるため、軽量か
つ小型となり、したがって駆動電圧発生回路から切り離
してフレキシブルケーブルを介して接続することにより
記録ヘッドのキャリッジに搭載することが可能となる。

【0019】また、時定数調整用抵抗R1,R2を、図
5に示したように端子30,30‥‥を備えた基板31
に固定するとともにリード線を端子30,30‥‥に接
続して一体にモールドしてユニット化すれば、抵抗値の
異なるユニットを複数種類用意しておくことにより、必
要なユニットを差し替えるだけで、インクジェット記録
ヘッドのインク吐出特性に最適な時定数を設定でき、作
業の簡素化をはかることができる。

【0020】次の上述の駆動回路の動作を図6に示した
波形図に基づいて説明する。ホストから1つのドットを
形成するための印字タイミング信号(I)が入力する
と、これに同期してパルス幅Tcの印刷予備信号(II
I)が発生する。このパルス幅Tcは、充電時間に相当
して定められている。そしてこの信号が入力端子IN1
に入力すると、レベル調整用トランジスタQ1がオンと
なるから、第1のスイッチングトランジスタQ2もオン
となる。これにより、電圧VHの電源電圧が時定数調整
用抵抗R1を介してコンデンサC1に印加され、抵抗R
1とコンデンサC1により決まる時定数でもってコンデ
ンサC1が充電される。

【0021】ところで、時定数調整用抵抗R1は、その
両端に定電流用トランジスタQ3が接続されていて、そ
の端子電圧がトランジスタQ3のベース電極ーエミッタ
電極間電位にほぼ等しい値に維持されるから、コンデン
サC1に流れ込む電流は時間的に変動せず一定値とな
る。この結果、コンデンサC1の端子電圧(V)の立ち
上がり勾配τ1は、抵抗R1の抵抗値R1とコンデンサC
1の容量C1と定電流用トランジスタQ3のベース電極
ーエミッタ電極間電圧をVBE1とすると、 τ1=VBE1/(R1×C1) となる。

【0022】このようにして印刷予備信号のパルス幅T
Cに相当する時間が経過すると、コンデンサC1の端子
電圧が電圧V0まで上昇する。そしてこの時点で印刷予
備信号がLレベルに切り替わるからレベルシフト用トラ
ンジスタQ1がオフとなって第1のスイッチングトラン
ジスタQ2がオフとなる。この結果、コンデンサC1
は、電圧τ×Tc=V0を維持することになる。

【0023】印刷予備信号がオフとなってから所定時間
Teが経過した時点、つまりスイッチングトランジスタ
2とスイッチングトランジスタQ4とが短絡しない程度
の時間的余裕が経過した時点で、端子IN2に印刷信号
(IV)が入力する。この印刷信号は、コンデンサC1
の電荷をほぼ零電位にまで放電させることとができるパ
ルス幅Tdを有していて第2のスイッチングトランジス
タQ4をオンとする。この結果、コンデンサC1に蓄積
された電荷を時定数調整用抵抗R3を介して放電する。
同時に定電流用トランジスタQ5がオンとなるので、前
述した第1の定電流用トランジスタQ3の作用と同様の
作用により第2の時定数調整用抵抗R3の端子電圧がト
ランジスタQ5のベース電極ーエミッタ電極間電圧V
BE2となる。これにより、コンデンサC1の端子電圧
(V)は、一定の勾配で直線的に低下する。

【0024】すなわち、立ち下がりの勾配τ2は、第2
の時定数調整用抵抗R3の値R2とコンデンサC1の容
量C1と定電流用トランジスタQ5のベース電極ーエミ
ッタ電極間の電圧をVBE2とすると、 τ2=−VBE2/(R2×C1) となる。

【0025】時間Tdが経過して印刷信号がオフになる
と、第2のスイッチングトランジスタQ4がオフとな
り、コンデンサC1の端子電圧の変化が停止する。な
お、印刷信号のパルス幅Tdは、コンデンサC1と抵抗
R2とにより決まる放電時定数に比較して十分に大きく
設定されているので、コンデンサC1に電荷が残留する
ようなことにはならない。

【0026】このように時定数調整用抵抗R1,R3,
及びコンデンサC1により所定の立ち上がり速度、及び
立ち下がり速度で変化する電圧は、電流バッファを構成
するトランジスタQ6,Q7、及びQ8,Q9により増
幅され、スイッチング回路28を介してインクジェット
記録ヘッドを構成している各圧電振動子8,8,8‥‥
(図2)に印加される。これにより、共通の駆動電圧発
生回路からの電圧信号を印刷信号に合わせてスイッチン
グ回路28のスイッチング素子をオンオフすることによ
り、同一の電圧波形を複数の圧力発生部材8,8,8‥
‥に選択的に印加することができる。なお、これら印刷
予備信号のパルス幅Tc、及び印刷信号のパルス幅Td
は、対象となるインクジェット記録ヘッドの構造や、イ
ンクの粘度に左右されるものの、それぞれ大略中心値が
120マイクロ秒、及び6マイクロ秒程度とし、必要に
応じて10パーセントの範囲で調整するようになってい
る。

【0027】ところで、同一ヘッドを構成している各圧
電振動子は、同一ロットにから製作されるためノズル間
のインク吐出特性が揃うものの、記録ヘッド間では圧力
室の誤差などによりインク吐出特性に差異が生じる場合
が往往にしてある。このようなヘッド間でのインク吐出
特性の補正には、通常インクジェット記録ヘッドを駆動
する電圧の波形を調整することにより行われている。上
述した駆動回路によれば時定数調整用抵抗R1により立
ち上がり特性、つまり圧力室1の膨張速度を、また時定
数調整用抵抗R3により立ち下がり特性、つまり圧力室
1の縮小速度をそれぞれ独立させて簡単に調整すること
ができる。また、コンデンサC1の最終到達電圧は、充
電時間に依存するので、印刷予備信号のパルス幅Tcを
変更することにより調整することができる。

【0028】このことは、従来の駆動回路のように一定
電圧に維持された電源回路を必要とすることなく、例え
ば比較的電圧変動が大きなパルスモータ駆動用の直流電
源からの電力を用いても、印刷予備信号のパルス幅Tc
を電源電圧に応じて自動制御することにより一定にする
ことが可能となるから、インクジェット記録ヘッド駆動
用の電源と、パルスモータ等の駆動用電源とを共通化が
可能となって、印刷装置の小型化と、コストの引き下げ
を図ることができる。

【0029】さらには、駆動回路で発生した所定波形の
電圧を、スイッチング回路28を介してインクジェット
記録ヘッドを構成している各圧力振動子に選択的に供給
するから、ドライブ手段をスイッチング手段だけから構
成できて、構造の簡素化と軽量化を図ることができ、こ
の結果、駆動回路は静止系に、またドライブ手段をキャ
リッジに搭載した場合には、これらを接続するフレキシ
ブルケーブルに形成すべき大半のリードパターンを走査
信号を伝送できる程度の電流容量の小さなものにして接
続ケーブルの小型化を図ることができる。

【0030】ところで、印刷予備信号の印加により圧力
発生部材8,8,8‥‥が縮小した場合には、圧力室1
が拡大するため、インク供給口7から圧力室1へのイン
ク供給が行われる。そしてこの圧力室1の拡大はノズル
開口6の近傍に形成されているメニスカスを後退させる
作用力ともなる。

【0031】また圧力室1へのインク供給が終了する
と、圧力発生部材8,8,8‥‥を伸長させて圧力室1
を縮小させてノズル開口6,6,6‥‥からインク滴を
噴射させることになるが、圧力室の縮小時におけるメニ
スカスの位置とインク滴の形状との間には極めて大きな
相関関係があるため、何時の時点で圧力室を縮小させる
かが印刷品質を左右することになる。

【0032】すなわち、図7(イ)に示したようにメニ
スカスMが、停止時と同様にノズル開口6の近傍に位置
している状態で、圧力室1を収縮させると、飛び出すイ
ンク滴Pは玉状となる(同図ロ)。一方、メニスカスM
がノズル開口6よりも後退した状態(同図ハ)で圧力室
1を収縮させると、インク滴Pは、飛翔方向に延びて柱
状となる(同図ハ)。このようにして発生したインク滴
が記録媒体に到達すると、玉状インク滴の場合にはほぼ
円形のドットが形成されるが、柱状の場合には円形とは
ならず円形からずれた形となり、印字品質を低下させる
ことになる。

【0033】圧力室1の膨張時にメニスカスMがノズル
開口6から後退、つまり圧力発生部材8側に移動するの
は、ノズル開口6とこの近傍のインクとの表面張力より
も、インク供給口7(図1)の圧力損失が大きくなるこ
とに原因があるから、インク供給口での圧力損失がノズ
ル開口近傍のインクの表面張力よりも小さく維持できる
速度でインクを圧力室1に引き込む必要がある。

【0034】そして、ノズル開口近傍における表面張力
は、ノズル開口6のサイズや、インクの粘度等に左右さ
れるが、典型的な例について説明すると、図8に示した
ように大略ノズル開口のサイズと圧電振動子の縮小時
間、つまり印刷予備信号の立ち上がり時間との正比例直
線Lよりも、遅い速度でインク室を膨張させれば、玉状
のインク滴を発生させることができる。もとより、立ち
上がり時間を不必要に大きくすると、印刷速度が低下す
るので、自ずと上限が定まる。

【0035】上述したように本発明のヘッド駆動回路に
おいては、時定数調整用抵抗R1により立ち上がり時間
を任意に設定することができるので、インクジェット記
録ヘッドの特性、つまりノズル開口やインクの粘度に対
応して時定数調整用抵抗R1の抵抗値R1を選択するこ
とにより、種々な仕様のインクジェット記録ヘッドに使
用することができる。一方、圧力室1へのインクの供給
が終了した時点で、インク滴を形成するために圧力室1
を収縮させるべく圧力発生部材8を縮小させると、圧力
発生部材8に縦振動モードの圧電振動子を使用している
場合には、圧力発生部材8の剛性が大きいため、ほぼこ
れの共振周波数に一致した比較的長い残留時間で、かつ
振幅の大きな残留振動を生じる。

【0036】つまり、図9(I)に示したように、圧力
発生部材8に電圧V0を印加しておき、これを放電時間
Tdを変えて放電させると、その放電時間Tdに対応して
圧力発生部材8の残留振動の形態が変化する。すなわち
電圧が印加されていない状態における先端位置D0を中
心として固有振動周期Tfの自由振動が発生し、この振
幅値、及びその継続時間が図中(A)(B)に示したよ
うに放電時間に依存して大きく異なる。一方、圧力室1
内のインクは圧力室自体の振動に同期してやはり振動す
るが、圧力室1の自由振動周期は、図9(III)に符
号Eにより示したように圧力発生部材8のそれに比較し
て長い。このため、ノズル開口近傍のメニスカスは、イ
ンク独自の振動Eに圧力発生部材8の振動が重畳して同
図符号Fにより示したような運動となる。すなわち、圧
力発生部材8自体の残留振動の振幅は、小さいとしても
インク自体の振動に加算されると、圧力発生部材8の自
由振動周期程度の時間レベルではメニスカスの振動振幅
が無視できない。このような圧力発生部材8の自由振動
周期程度の高速度なメニスカスの振動は、ミスト状のイ
ンク滴を発生させるから、ノズル開口近傍の濡れ性の変
化を招く。そしてノズル開口近傍の濡れ性はインク滴の
飛翔速度や形状左右するから、結果として印刷品質の変
動を招くことになる。

【0037】この圧力発生部材8の残留振動の振幅と放
電時間Tdとの関係は、図10に示したように圧電振動
子の自由振動の周期に一致する放電時間Dtのときに最
少値をもつことが経験的に知られている。

【0038】そして、残留振動の振幅が小さくなると、
それだけインク滴発生後におけるメニスカスが短い時間
で静定するばかりでなく、上述した濡れ性を一定に維持
することができるから、繰り返し駆動周波数を高め、か
つ印刷品質を一定に維持することができる。

【0039】図10からも明らかなように最大振幅、最
大速度は放電時間が固有周期dtよりも小さい側で大き
くなるため、安全を見込んで放電時間を固有振動周期よ
りも長目に設定するとよい。すなわち本実施例における
圧力発生部材8の自由振動周期dtは6.5μsとなっ
ている場合には、放電時間はdt−x1=6.5−0.
2=6.3μsからdt+x2=6.5+0.4=6.
9μsの間に設定することになる。

【0040】さらに、インクジェット記録ヘッドには複
数の圧力発生部材81,82,83,84が極めて狭い間隔
をおいて配置されているため、1つの圧力発生部材82
の活性領域で発生した疎密波は、不活性領域を伝搬し、
図11に示したようにさらに基板9を伝搬して隣接する
他の圧力発生部材81、83が共振する。この現象は、記
録密度を高める程顕著に現れる。上述したように本発明
のインクジェット記録ヘッドでは駆動電圧の放電時間を
固有周期dtに一致させることにより、圧力発生部材8
の自由振動は、図中(A)で示したようにその振幅変動
が最小になるから、基板9を伝搬する疎密波の振幅変動
も(B)で示すように小さくなり、したがって隣接する
圧力発生部材81、83の共振振幅も図中(C)(D)の
ように抑えられることになり、共振変位によって不用な
インク滴を吐出する誤動作を防ぐことができる。また、
複数の圧力発生部材8を同時に駆動しても疎密波同士の
相互の共振がないため、圧力発生部材8の駆動本数によ
らず変位量、速度が安定する。これによって、どのよう
な印字パターンでもばらつきのない高品位な印字品質を
得ることができる。

【0041】図13は、上述の電圧調整機能を積極的に
利用して外部環境、特に温度変化に対応できるようにし
た本発明の第2実施例を示すもので、図中符号40は、
パルス幅変更回路からなる温度補償回路で、印刷準備信
号入力端子IN1とレベル調整用トランジスタQ1との
間に接続され、記録ヘッドの温度を検出するサーミスタ
等の温度検出器41からの温度信号が入力し、温度信号
に対応して印刷準備信号のパルス幅Tcを変更するよう
に構成されている。すなわち、インクジェット記録ヘッ
ドに使用されているインクは、その粘度が温度の関数と
なっているので、インクの粘度変化による飛翔速度の低
下を補償するように駆動電圧のレベルを調整して、最大
振幅を変更するように構成されている。このようなパル
ス幅変更回路は、モノマルチバイブレータの発振定数設
定用抵抗を上記温度検出器41を構成するサーミスタ等
の感温抵抗に置き換えることによりアナログ回路として
実現でき、また温度信号をアナログーデイジタル変換し
てデイジタル信号とし、この信号で単位パルスの出力個
数を制御することによりデイジタル回路としても簡単に
実現することができる。

【0042】次にこのように構成した回路の動作を図1
4に示した波形図に基づいて説明する。インクジェット
記録ヘッドの温度が設計基準値t1に保たれている場合
には、端子IN1に印刷準備信号(II)が入力する
と、温度補償回路40は、印刷準備信号のパルス幅Tc
を変更することなく第1のスイッチングトランジスタQ
1に出力する。これによりコンデンサC1は、時定数調
整用抵抗R1の抵抗値とコンデンサC1により決まる立
ち上り時間で、温度t1に対応した駆動電圧V1まで充電
される。この充電過程の電圧はスイッチング回路28を
介して記録ヘッドの圧力発生部材8に選択的に印加され
るから、圧力室1が時定数調整用抵抗R1とコンデンサ
C1とで決まる立ち上り速度で伸長し、また最終充電電
圧V1により決まる容積まで拡張される。

【0043】次いで印刷信号(IV)が入力すると、第
2のスイッチングトランジスタQ4がオンとなってコン
デンサC1が、時定数調整用抵抗R3とで決まる立ち下
がり速度でもって放電して圧力室を収縮させる。これに
よりノズル開口からインク滴が発生することになる。も
とより、圧力発生部材8の伸長時における速度は、コン
デンサC1と時定数調整用抵抗R3とにより圧力部材8
の自由振動周期に設定されているから、前述したように
圧力室1の残留振動は可及的に小さな値となる。

【0044】この状態からインクジェット記録ヘッドの
温度が設計基準温度t1から温度t2に低下してインク粘
度が増大する等のようにインク滴飛翔速度を低下させる
状況となった場合には、温度補償回路40は、温度検出
回路41からの温度信号に基づいて入力端子IN1に入
力した印刷準備信号のパルス幅TC1からTC2に伸長させ
てスイッチングトランジスタQ2に出力する。これによ
りコンデンサC1は、基準電圧V1よりも高い電圧V2
まで充電されることになる。いうまでもなく、充電過程
における電圧変化の速度はコンデンサC1と時定数調整
用抵抗R1とにより決まる所定値に保たれているから、
ノズル開口6のメニスカスは元の位置から移動すること
はない。

【0045】所定時間が経過して印刷信号が出力してス
イッチングトランジスタQ4がオンとなり、コンデンサ
C1が放電すると、時定数調整用抵抗R3とコンデンサ
C1により決まる所定の立ち下がり時間でもって電圧V
2が低下し、この立ち下がり速度で圧力室が縮小する。
今の場合は、圧力室1が設計基準温度の場合よりも大き
目に拡大されていたから、圧力室には大きな圧力が発生
し、粘度上昇にともなう流体抵抗に抗して設計基準通り
の速度でインク滴が飛翔することになる。

【0046】またインクジェット記録ヘッドの温度が温
度t3に上昇すると、温度補償回路40は、この温度に
対応したパルス幅Tc3を出力して圧力発生部材を電圧V
3で縮小させる。この結果、温度上昇によるインク粘度
の低下分に見合う圧力をインクに加えて、やはり設計基
準通りの飛翔速度でインク滴を発生させることになる。
このように温度に応じて圧力室1の容積、及び縮小率が
変わるため、温度に関りなく一定のインク滴を発生させ
ることができる。

【0047】なお、この実施例においては予め基準温度
で最適なパルス幅Tc1を備えた印刷予備信号を温度検出
手段からの信号により温度に対応するパルス幅に変更す
るようにしているが、インクジェット記録ヘッドの温度
と印刷予備信号のパルス幅との関係を、各温度について
予め調査し、このデータを記憶回路に格納しておき、温
度検出手段からの信号により記憶回路からパルス幅を呼
び出し、このパルス幅を持つ印刷予備信号を印字タイミ
ング信号に合わせて出力するようにしても同様の作用を
奏することは明らかである。

【0048】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、簡
単な回路により、第1、第2のパルスを調整することに
より、記録ヘッドを構成する複数の圧電振動子に最適な
駆動信号を供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の一実施例を示す駆動回路のブロック図
である。

【図2】本発明が適用される縦振動モードを利用したイ
ンクジェット記録ヘッドを示す断面図である。

【図3】上記記録ヘッドを構成する圧電振動子ユニット
を拡大して示す斜視図である。

【図4】振動子ユニットの他の実施例を示す斜視図であ
る。

【図5】時定数調整用抵抗の一実施例を示す図である。

【図6】同上回路の動作を示す波形図である。

【図7】同図(イ)乃至同図(ロ)は、それぞれ圧力室
収縮時におけるメニスカスの位置とインク滴の形状との
関係を示す説明図である。

【図8】ノズル開口のサイズ及び圧電振動子の伸長時の
立ち上がり速度と、発生するインク滴の形状との関係を
示す線図である。

【図9】図(I)乃至(III)は、それぞれ圧電振動
子を伸長させる電圧変化、圧力発生部材の残留振動、及
びノズル開口近傍のメニスカスの変位の関係を示す線図
である。

【図10】圧電振動子を伸長させる電圧とインク滴発生
後の圧力室構成部材の自由振動最大振幅との関係を示す
線図である。

【図11】1つの圧力発生部材の振動が他の圧力発生部
材に伝搬する様子を示す説明図である。

【図12】印刷駆動された圧力発生部材の振動と、この
部材から他の圧力発生部材への伝搬する振動との関係を
示す線図である。

【図13】本発明の他の実施例を示す装置のブロック図
である。

【図14】図(I)乃至(VI)は、それぞれ同上装置
の動作を示す波形図である。

【符号の説明】

1 圧力室 3 振動板 5 ノズルプレート 6 ノズル開口 7 インク供給口 8 圧力発生部材 28 走査用スイッチング回路 40 温度補償回路 41 温度検出器 Q1 レベル調整用トランジスタ Q2 スイッチングトランジスタ Q3 定電流用トランジスタ Q4 スイッチングトランジスタ Q5 定電流用トランジスタ Q6、Q7,Q8,Q9 電流バッファ用トランジスタ R1,R2 時定数調整用抵抗 C1 時定数調整用コンデンサ

フロントページの続き (72)発明者 米窪 周二 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コ−エプソン株式会社内 (72)発明者 細野 聡 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コ−エプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−166475(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共通のコンデンサに第1のスイッチング
    素子、及び充電時定数調整用抵抗を介して電源を接続
    し、また前記コンデンサを第2のスイッチング素子及び
    放電時定数調整用抵抗を介してアースに接続し、前記コ
    ンデンサの端子電圧を電流バッファを介して複数の圧電
    振動子に出力するともに、第1のスイッチング素子には
    前記圧電振動子を収縮させ、かつ印刷タイミング信号に
    基づいて発生される第1のパルスが、また第2のスイッ
    チング素子には前記圧電振動子を伸長させ、かつ印刷タ
    イミング信号に基づいて発生される第2のパルスが印加
    されるインクジェット記録ヘッドの駆動回路。
  2. 【請求項2】 第1のパルスは、前記圧電振動子に印加
    する電圧値を規定する時間が設定されている請求項1に
    記載のインクジェット記録ヘッドの駆動回路。
  3. 【請求項3】 第1のパルスは、外部温度によりパルス
    幅を変更する温度補正手段を介して第1のスイッチング
    素子に出力させる請求項1に記載のインクジェット記録
    ヘッドの駆動回路。
  4. 【請求項4】 前記充電時定数調整用抵抗は、ノズル開
    口のメニスカスを後退させないように圧力室を膨張させ
    る抵抗値に選択されている請求項1乃至請求項3のいず
    れかに記載のインクジェット記録ヘッド駆動回路。
  5. 【請求項5】 前記放電時定数調整用抵抗は、放電時定
    数が圧電振動子の自由振動の周期に実質的に同一となる
    抵抗値が選択されている請求項1乃至請求項4のいずれ
    かに記載のインクジェット記録ヘッドの駆動回路。
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