JP3290057B2 - 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】

【産業上の利用分野】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。

【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。

【０００６】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
金属化層として設けられている。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６２１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６１９はアクチュエータ駆動信号を与える
シリコン・チップ６２５に接続されている。

【０００７】次に、このインク噴射装置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６０
５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、真空蒸着によって下部壁６０７の側面に電極６１
９を形成し、その電極６１９上に前記電極層を設ける。
同様にして上部壁６０５の側面に電極６２１、前記絶縁
層を設ける。

【０００８】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との他端をシ
リコン・チップ６２５とアース６２３とに接続する。

【０００９】そして、各インク流路６１３の電極６１９
にリコン・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に電圧Ｖが印加され
るとアクチュエータ壁６０３ｅ、６０３ｆにそれぞれ矢
印６２７、６２９の方向の電界が発生し、アクチュエー
タ壁６０３ｄ、６０３ｅ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６１３ｃ内の圧力が減
少する。この状態を、圧力波がインク流路６１３内を片
道伝播する時間Ｔだけ維持する。すると、その間図示し
ないマニホールドからインクが供給される。この時、ノ
ズル６１８ｃ付近のインクメニスカス２４が図８（ｂ）
に示すように後退する。なお、上記Ｔはインク流路６１
３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６
１３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６１９ｃに
印加されている電圧を０に戻す。

【００１０】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、インクがノズル６１８ｃから噴射される。インク
滴２６（図８）になる。しかし後退したインクメニスカ
ス２４をノズル６１８ｃ出口まで押し戻すのに圧力の一
部が費やしてしまい、必要なインク液滴体積が得られ
ず、良好な印字品質が得られないという欠点がある。

【００１１】これに対し、本出願人が特願平６−３３４
５７号で提案したように、インク流路の容積を増加させ
てインク流路内に圧力波を発生させ、前記インク流路内
における圧力波の片道伝播時間Ｔの約３倍以上であり、
かつ前記片道伝播時間のほぼ奇数倍の時間が経過した
後、増大状態から容積を減少させて前記圧力波に圧力を
加えてインク滴を噴射させることで、図９（ｄ）に示す
ようにインク滴を噴射する前に予め一部のインクをノズ
ルの外に押し出すことができ、比較的大きい体積のイン
ク滴を得ることができる。

【００１２】インクが噴射された後、もしインク流路６
１３ｃの電極６１９ｅ、６１９ｆに対して新たな電圧パ
ルスを与えなければ、インク流路６１３ｃ内の圧力は２
Ｔを周期として暫く変動しつづける。これが残留圧力変
動である。この残留圧力変動のために電圧パルスの周波
数を変化させたときインクの噴射速度が変動し、着弾位
置がずれるために印字品質が損なわれたり、噴射不能に
なるなどの不都合が生じる。

【００１３】これに対し、例えば特開昭６２−２９９３
４３号公報等に開示されているように、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、インク流路６１３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、インク噴射から
一定時間後に、インク流路６１３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
スを印加するのである。図１０に示すようにインク流路
６１３の電極６１９に幅Ｔ、噴射パルスと位相が反対の
キャンセルパルスＤを噴射パルスＣの立ち下がりからＴ
後に印加する。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（例えば
噴射パルスの０．６倍）する。このキャンセルパルスを
与えることによってアクチュエータ壁６０３は、インク
噴射時と反対の変形をし、残留圧力変動と位相が反対の
圧力波を与えて、残留圧力変動を打ち消す。これにより
電圧パルスの周波数を変化させたときのインクの噴射速
度の変動がなくなり、印字品質が良好になる。

【００１４】次に、残留圧力変動のキャンセルを実現す
るための駆動回路を説明する。図１１に示す出力信号
Ｘ、Ｙ、Ｚは、それぞれインク流路６１３の電極６１９
に与える電圧をＶ、０、−０．６Ｖにするための信号で
ある。出力信号Ｘがオンになると、インクを噴射するた
めの電圧パルス（図１０中のＣ）を発生させる。また、
出力信号Ｚがオンになると、キャンセル用の圧力変動を
おこすための電圧パルス（図１０中のＤ）を発生させ
る。また、上記以外のときは出力信号Ｙがオンになり、
出力電圧を０にする。コンデンサ９１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６１５、６１９によって構成される。

【００１５】駆動回路は破線で囲まれる３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およびキャンセル圧力発生用回路８６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Ｒ１２を介してコンデンサー９１の電極
Ｅに正の電源８７からＶの電圧を印加する。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Ｒ１
２を介してコンデンサー９１の電極Ｅをアースする。ま
た、入力信号ＺがオンするときはトランジスタＴｓが導
通し、抵抗Ｒ１２を介してコンデンサー９１の電極Ｅに
負の電源８８から−０．６Ｖの電圧を印加する。

【００１６】また、図１２に示すように噴射パルスＣの
立ち下がりから２Ｔ後に幅Ｔ、噴射パルスＣと位相が同
じで、残留圧力変動の振幅に応じた電圧値（例えば噴射
パルスの０．５倍）のキャンセルパルスＥを印加するこ
とでも残留圧力変動を打ち消すこともできる。この場合
の駆動回路は、図１１のような負の電源８８は不要であ
るが、電圧Ｖを発生する正の電源８７と別に電圧Ｖ×
０．５を発生する第２の正の電源（図示しない）を用意
し、正の電源８７と切り替えながら使用すれば良い。

【００１７】

【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、正の電圧Ｖで
ある噴射パルスＣを与えてから圧力波がインク流路６１
３内で伝播し一往復した後、または一往復半した後に、
残留圧力変動をキャンセルするため、負の電圧であるキ
ャンセルパルスＤ、または正の電圧であるが電圧値の異
なるキャンセルパルスＥを与えなければならない。この
ため正の電源と負の電源、または電圧の異なる２種の正
の電源が必要であり、駆動回路が複雑となり、コストが
上がるという問題があった。

【００１８】本発明は、印字に必要な体積を持つインク
滴が形成でき、単一の駆動電源のみで、電圧パルスの周
波数を変化させたときインクの噴射速度の変動を抑え、
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。

【００１９】

【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
路と、前記インク流路の容積を変化させるためのアクチ
ュエータと、前記アクチュエータにパルス信号を印加す
ることにより、前記インク流路の容積を増大させてイン
ク流路内に圧力波を発生させ、増大状態から容積を自然
状態に減少させて前記インク流路内のインクに圧力を加
える制御手段とを備えたインク噴射装置において、前記
制御手段は、パルス信号の一端で前記インク流路の容積
を増大させ、パルス信号の他端でその増大状態から容積
を自然状態に減少させてインク滴を噴射させる第１のパ
ルス信号と、その第１のパルス信号と波高値が同じであ
り、且つ前記インク流路の容積を増大させるパルス信号
の一端と、増大状態から容積を自然状態に減少させるパ
ルス信号の他端との中心タイミングＴｍが前記第１のパ
ルス信号の他端から２．５Ｔ（ただし、Ｔは、インク流
路内を前記圧力波が片道伝播する時間）となる第２のパ
ルス信号とを、前記第１のパルス信号から第２のパルス
信号の順序で前記アクチュエータに印加することを特徴
とする。

【００２０】また、本発明の請求項４では、インクが充
填されるインク流路と、前記インク流路の容積を変化さ
せるためのアクチュエータと、前記アクチュエータにパ
ルス信号を印加するための制御手段とを備えたインク噴
射装置において、前記アクチュエータにパルス信号を印
加することにより、前記インク流路の容積を増大させて
インク流路内に圧力波を発生させ、増大状態から容積を
自然状態に減少させて前記インク流路内のインクに圧力
を加える駆動方法であって、第１のパルス信号の一端で
前記インク流路の容積を増大させ、その第１のパルス信
号の他端でその増大状態から容積を自然状態に減少させ
てインク滴を噴射させ、その後、その第１のパルス信号
と波高値が同じ第２のパルス信号を、前記第１のパルス
信号の他端から２．５Ｔ（ただし、Ｔは、インク流路内
を前記圧力波が片道伝播する時間）の時点を挟んで、前
記インク流路の容積を増大させ、その増大状態から容積
を自然状態に減少させるように前記アクチュエータに印
加することを特徴とする。

【００２１】前記第２のパルス信号のパルス幅が、好ま
しくは、０．３Ｔ〜２．０Ｔである。

【００２２】前記第１のパルス信号の前記一端から他端
までの時間が、好ましくは、前記片道伝播時間Ｔの３倍
以上の奇数倍である。

【００２３】

【作用】上記の構成を有する本発明に係るインク噴射装
置およびその駆動方法では、第１のパルス信号をインク
を噴射するインク流路に印加すると、まずそのインク流
路の容積を増大させてインク流路内に圧力波を発生さ
せ、その後、インク流路内の容積を増大状態から自然状
態に減少させると、前記インク流路内のインクに圧力が
加わりインク滴が噴射される。そして、第２のパルス信
号を、その中心タイミングＴｍが前記第１のパルス信号
から２．５Ｔの時点になるように、印加する ことによ
り、駆動周波数に対する噴射速度がほぼ一定になる。

【００２４】また、第２のパルス信号のパルス幅を０．
３Ｔ〜２．０Ｔとすることが、噴射速度をほぼ一定にす
ることに有効である。 さらに、第１のパルス信号のパル
ス幅を、片道伝播時間Ｔの３倍以上とすることにより、
インク滴の噴射前に圧力波の変動を利用して予めノズル
からインクが押し出され、その後の容積減少によって、
比較的大きい体積のインク滴が得られる。また、前記片
道伝播時間の奇数倍とすることにより、インク滴の噴射
に寄与する圧力の利用率を高めている。

【００２５】

【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。

【００２６】本実施例のインク噴射装置６００は、図６
に示す従来のインク噴射装置６００と同様に、底壁６０
１、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６
０９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６１
５を形成している。

【００２７】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
金属化層として設けられている。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６２１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６１９はアクチュエータ駆動信号を与える
シリコン・チップ６２５に接続されている。

【００２８】本インク噴射装置の具体的な寸法の一例を
述べる。インク流路６１３の長さＬは７．５ｍｍであ
る。ノズル６１８の寸法は、インク噴射側の径が４０μ
ｍ、インク流路６１３側の径が７２μｍ、長さが１００
μｍである。また、実験に供したインクは、粘性が２ｍ
Ｐａ／ｓ、表面張力が３０ｍＮ／ｍである。そして、こ
のインク流路６１３内のインク中における音速ａとイン
ク流路６１３の長さＬとの比Ｌ／ａ（＝圧力波の片道伝
播時間Ｔ）は８μｓｅｃである。

【００２９】次に本実施例のインク流路６１３内の電極
６１９に印加する駆動波形１０を図１に示す。駆動波形
１０は、インクを噴射させるための第１のパルス信号Ａ
と、噴射後のインク流路６１３内の残存圧力変動を補償
するための第２のパルス信号Ｂとからなり、第１のパル
ス信号Ａ、第２のパルス信号Ｂのどちらも波高値（電圧
値）はＶ（例えば２２ｖ）である。第１のパルス信号Ａ
の幅Ｗａは、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時
間Ｔ（Ｌ／ａ）の３倍に一致し、すなわち２４μｓｅｃ
である。第２のパルス信号Ｂの幅Ｗｂはインク流路６１
３内の圧力波の片道伝播時間Ｔの１．５倍し、すなわち
１２μｓｅｃである。第２のパルス信号Ｂの立ち上がり
タイミングＴｓと立ち下がりタイミングＴｅとの中間タ
イミングＴｍは、第１のパルス信号Ａの立ち下がりタイ
ミングＴｐから時間Ｔｄだけ経過している。時間Ｔｄ
は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔの
２．５倍、すなわち２０μｓｅｃである。

【００３０】この駆動波形１０を実現するための駆動回
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６１３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。

【００３１】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、それぞれが噴射用充電回路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
コンデンサー１９１の電極Ｅに正の電源１８７からＶの
電圧、例えば２２ｖ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
てコンデンサー１９１の電圧Ｅをアースする。

【００３２】入力信号Ｘ、Ｙのそれぞれのタイミングチ
ャート１１、１２と電極Ｅの出力電圧波形１３を図３に
示す。入力信号Ｘのタイミングチャート１１のように、
入力信号Ｘは通常オフの状態に有り、所定のタイミング
Ｔ１にてオンされ、タイミングＴ２にてオフされる。そ
の後のタイミングＴ３にてオンされ、タイミングＴ４に
てオフされる。入力信号Ｙのタイミングチャート１２
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。

【００３３】そのときの電極Ｅでの出力波形１３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Ｒ１２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２２ｖ）になる、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Ｒ１２とコンデンサ１９１にて決まる放電時間Ｔｂ後
に０ｖになる。続いてタイミングＴ３にてコンデンサ１
９１への電荷が充電され、トランジスタＴｃと抵抗Ｒ１
２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２２ｖ）になる、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Ｒ１２とコンデンサ１９１にて決まる放電時間Ｔｂ
後に０ｖになる。このように実際の駆動波形１３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１１ｖ）における第１
のパルス信号Ａの幅Ｗａ、第２のパルス信号Ｂの幅Ｗ
ｂ、および第２のパルス信号Ｂの立ち上がりタイミング
Ｔｓと立ち下がりタイミングＴｅの中間タイミングＴｍ
の、第１のパルス信号Ａの立ち下がりタイミングＴｐか
らの遅れ時間Ｔｄを図１に示す値になるように上記各タ
イミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を設定する。

【００３４】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。駆動電圧は、非常に
遅い駆動周波数、例えば６０Ｈｚのときにインク噴射速
度が５ｍ／ｓとなる２２ｖにて駆動した。駆動周波数を
５ｋＨｚから１５ｋＨｚまで変化させたところインク噴
射速度が４．５〜５．３ｍ／ｓの間で安定に噴射でき
た。比較実験として本実施例の駆動波形の第１のパルス
信号Ａのみにて駆動した場合インク噴射速度が４．５〜
６．５ｍ／ｓの間でばらつき、駆動周波数が８ｋＨｚ以
上では噴射不能になった。この結果を図４に示す。この
結果から本実施例の駆動方法が電圧パルスの周波数を変
化させたときのインクの噴射速度が変動を抑えているこ
とがわかる。また、本実施例のインク噴射装置の駆動方
法では、インク流路６１３の電極６１９に第１のパルス
信号Ａとして正の電圧Ｖを印加し、第２のパルス信号Ｂ
として、第１のパルス信号Ａと同じ正の電圧Ｖを印加す
るので、駆動電源が正の電源８７のみで済み、従来のよ
うに正の電源と負の電源、または電圧の異なる２種の正
の電源を用いる場合に比較して制御回路が単純となり、
コスト低減を図り得る。

【００３５】次に第２のパルスＢの幅Ｗｂと、第１のパ
ルス信号Ａの立ち上がりタイミングＴ０から第２のパル
ス信号Ｂの中間タイミングＴｍまでの遅れ時間Ｔｄの適
正範囲とを求めるために行った実験の結果を説明する。

【００３６】図５は、第２のパルス信号Ｂの幅Ｗｂを
０．３Ｔ〜２．０Ｔに変え、遅れ時間Ｔｄを２．０Ｔ〜
３．０Ｔに変えたときの評価結果を示す。評価方法とし
ては５ｋＨｚ〜１５ｋＨｚまで駆動周波数を変化させて
インク噴射速度の変化を調べた。駆動電圧は非常に遅い
駆動周波数、例えば６０Ｈｚのときにインク噴射速度が
５ｍ／ｓとなる２２ｖにて駆動した。

【００３７】ここで評価の２重丸は、速度の変動が１ｍ
／ｓ未満であり、丸は速度変動が１．０以上２．０ｍ／
ｓ未満、三角は速度変動が２．０以上３ｍ／ｓ未満、×
はある周波数にて噴射不能となったことを示す。この結
果から、遅れ時間Ｔｄは、２．２５Ｔから２．７５Ｔの
範囲で、且つ第２のパルス信号Ｂの幅Ｗｂを０．３Ｔ〜
２．０Ｔとすると速度変動が少ない。さらに遅れ時間Ｔ
ｄを２．５Ｔとするか、第２のパルス信号Ｂの幅Ｗｂを
０．５Ｔ〜０．７Ｔ、または１．３Ｔ〜１．７Ｔとする
と、より速度変動が少なく、安定して印字品質の良好な
インク噴射が行い得る。

【００３８】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８７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。

【００３９】尚、本実施例では、アクチュエータ壁６０
３の下部壁６０７及び上部壁６０５の圧電変形によりイ
ンク流路６１３の容積を変形してインクを噴射していた
が、下部壁もしくは上部壁の一方を圧電変形しない材質
で形成し、他方の圧電変形にともなって変形するように
して、インクを噴射してもよい。

【００４０】また、本実施例では、インク流路６１３の
両側に空気室６１５を設けていたが、空気室を設けず
に、インク流路が隣接するようにしてもよい。

【００４１】

【発明の効果】上述したように、本発明のインク噴射装
置およびその駆動方法によれば、インク滴を噴射する第
１のパルス信号の後、第２のパルス信号を、第１のパル
ス信号と波高値が同じで第２のパルス信号の中心タイミ
ングＴｍが、前記第１のパルス信号から２．５Ｔとなる
ように印加しているので、インクの噴射速度の駆動周波
数による変動を減少させることができる。更に第１のパ
ルス信号と第２のパルス信号との波高値が同じであるか
ら、単一の駆動電源にて駆動することができるので、従
来よりも駆動回路が単純となり、コストが低下する。

【００４２】また、第２のパルス信号のパルス幅を０．
３Ｔ〜２．０Ｔとすることが、噴射速度をほぼ一定にす
ることに有効である。 さらに、インクを噴射する第１の
パルス信号のパルス幅が、前記インク流路内における圧
力波の片道伝播時間Ｔの３倍以上の奇数倍であるので、
インク滴の噴射前に圧力波の変動を利用して予めノズル
からインクが押し出され、その後の容積減少によって、
比較的大きい体積のインク滴を得ることができる。更
に、前記片道伝播時間のほぼ奇数倍とすることにより、
インク滴の噴射に寄与する圧力の利用率を高めている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のインク噴射装置の駆動波形
を示す図である。

【図２】前記インク噴射装置の駆動回路を示す図であ
る。

【図３】前記インク噴射装置の駆動方法のタイミングチ
ャートである。

【図４】前記インク噴射装置の駆動方法の周波数を変化
させた実験の結果を示す図である。

【図５】前記インク噴射装置の方法の第２のパルス信号
の幅と印加タイミングを変えた実験の結果を示す図であ
る。

【図６】従来例、および本発明に係るインク噴射装置を
示す図である。

【図７】従来例、および本発明に係るインク噴射装置の
動作を説明する図である。

【図８】従来例に係るインク滴形成過程を説明する図で
ある。

【図９】従来例、および本発明に係る比較的大きなイン
ク滴の形成過程を説明する図である。

【図１０】従来例の他の駆動波形を示す図である。

【図１１】従来例の他の駆動波形を発生する駆動回路を
示す図である。

【図１２】従来例の更に他の駆動波形を示す図である。

【符号の説明】

１０ 駆動波形 ６００ インク噴射装置 ６０３ アクチュエータ壁 ６１３ インク流路 ６１９ 電極 ６２１ 電極

Claims (6)

(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と、前記
   インク流路の容積を変化させるためのアクチュエータ
   と、前記アクチュエータにパルス信号を印加することに
   より、前記インク流路の容積を増大させてインク流路内
   に圧力波を発生させ、増大状態から容積を自然状態に減
   少させて前記インク流路内のインクに圧力を加える制御
   手段とを備えたインク噴射装置において、前記制御手段は、 パルス信号の一端で前記インク流路の容積を増大させ、
   パルス信号の他端でその増大状態から容積を自然状態に
   減少させてインク滴を噴射させる第１のパルス信号と、 その第１のパルス信号と 波高値が同じであり、且つ前記
   インク流路の容積を増大させるパルス信号の一端と、増
   大状態から容積を自然状態に減少させるパルス信号の他
   端との中心タイミングＴｍが前記第１のパルス信号の他
   端から２．５Ｔ（ただし、Ｔは、インク流路内を前記圧
   力波が片道伝播する時間）となる第２のパルス信号と
   を、 前記第１のパルス信号から第２のパルス信号の順序で 前
   記アクチュエータに印加することを特徴とするインク噴
   射装置。
2. 【請求項２】 前記第２のパルス信号のパルス幅が、
   ０．３Ｔ〜２．０Ｔ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】 前記第１のパルス信号の前記一端から他
   端までの時間が、前記片道伝播時間Ｔの３倍以上の奇数
   倍であることを特徴とする請求項１または請求項２に記
   載のインク噴射装置。
4. 【請求項４】 インクが充填されるインク流路と、前記
   インク流路の容積を変化させるためのアクチュエータ
   と、前記アクチュエータにパルス信号を印加するための
   制御手段とを備えたインク噴射装置において、 前記アクチュエータにパルス信号を印加することによ
   り、前記インク流路の容積を増大させてインク流路内に
   圧力波を発生させ、増大状態から容積を自然状態 に減少
   させて前記インク流路内のインクに圧力を加える駆動方
   法であって、 第１のパルス信号の一端で前記インク流路の容積を増大
   させ、その第１のパルス信号の他端でその増大状態から
   容積を自然状態に減少させてインク滴を噴射させ、 その後、その第１のパルス信号と波高値が同じ第２のパ
   ルス信号を、前記第１のパルス信号の他端から２．５Ｔ
   （ただし、Ｔは、インク流路内を前記圧力波が片道伝播
   する時間）の時点を挟んで、前記インク流路の容積を増
   大させ、その増大状態から容積を自然状態に減少させる
   ように前記アクチュエータに印加することを特徴とする
   インク噴射装置の駆動方法。
5. 【請求項５】 前記第２のパルス信号のパルス幅が、
   ０．３Ｔ〜２．０Ｔであることを特徴とする請求項４に
   記載のインク噴射装置の駆動方法。
6. 【請求項６】 前記第１のパルス信号の前記一端から他
   端までの時間が、前記片道伝播時間Ｔの３倍以上の奇数
   倍であることを特徴とする請求項４または請求項５に記
   載のインク噴射装置の駆動方法。