JP3478648B2

JP3478648B2 - インクジェットヘッド駆動装置

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Publication number: JP3478648B2
Application number: JP30991395A
Authority: JP
Inventors: 亮二滝
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1995-11-02
Filing date: 1995-11-02
Publication date: 2003-12-15
Anticipated expiration: 2015-11-02
Also published as: JPH09123445A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被印刷体にインク
を吐出して印字を行うインクジェットプリンタのインク
ジェットヘッドを駆動する装置であって、圧電素子に電
圧を印加した後に発生するインク室の残留圧力変動を打
ち消して品質の良い印字を行う駆動装置として好適なも
のに関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、上記残留圧力変動の発生する原因
を説明するために、インクジェトヘッドの構成および動
作について図５ないし図９を参照して説明する。図５
は、せん断モード型のインクジェットヘッドの構造図、
図６ないし図８は、図５に示すインクジェットヘッドを
構成するインク室の部分断面図であり、図９は、上記駆
動装置から発生された駆動波形、インク室の隔壁の変位
およびノズル付近の圧力波形のタイミングチャートをそ
れぞれ示す。

【０００３】図５に示すように、インクジェットヘッド
１０は、圧電セラミックスプレート１２と、カバープレ
ート１４と、ノズルプレート１６と、基板１８とから構
成されている。圧電セラミックスプレート１２には、ダ
イヤモンドブレードなどによる切削加工により、複数の
溝２０が形成されている。各溝２０の側部を構成する隔
壁２２は、矢印Ｆ１の方向に分極されており、各溝２０
は、同じ深さであり、かつ、溝間は平行である。

【０００４】各溝２０の深さは、圧電セラミックスプレ
ート１２の後端面２４に近づくにつれて徐々に浅くなっ
ており、後端面２４の付近には、浅溝２６が形成されて
いる。各溝２０の両側面の上半分には、薄膜状の金属電
極２８がスパッタリングなどによって形成されており、
浅溝２６の側面および底面にも、薄膜状の金属電極３０
がスパッタリングなどによって形成されている。これに
より、溝２０の両側面に形成された金属電極２８は、浅
溝２６に形成された金属電極３０と電気的に接続されて
いる。

【０００５】カバープレート１４は、セラミックス材
料、樹脂材料などで形成されており、切削加工などによ
り、インク導入口３７およびマニホールド３２が形成さ
れている。そして、圧電セラミックスプレート１２の上
面（溝２０が加工された側の面）と、カバープレート１
４の下面（マニホールド３２が加工された側の面）と
が、エポキシ系接着剤によって接着されている。このよ
うに、溝２０の上部開口面が覆われることにより、図６
に示すように、横方向に同じ間隔を有する複数のインク
室４０が形成される。各インク室４０は、長方形断面の
細長い形状であり、総てのインク室４０内には、インク
が充填される。

【０００６】図５に示すように、圧電セラミックスプレ
ート１２およびカバープレート１４の前端面には、ノズ
ルプレート１６が接着されており、このノズルプレート
１６の各インク室４０の位置に対応した位置には、ノズ
ル３８がそれぞれ設けられている。なお、ノズルプレー
ト１６は、合成樹脂製材料で形成されている。

【０００７】また、圧電セラミックスプレート１２の下
面（溝２０が加工された側とは反対側の面）には、基板
１８がエポキシ系接着剤などで接着されている。その基
板１８には、各インク室４０に対応して導電層のパター
ン３４が形成されており、そのパターン３４と浅溝２６
の金属電極３０とは、ワイヤボンディングによって導線
３６で接続されている。

【０００８】次に、上記構成のインクジェットヘッド１
０の動作を図６および図７を参照して説明する。金属電
極２８、２８に駆動電圧が印加される前には、各隔壁２
２は図６に示す状態にある。図７において、インク室４
０ｃからインクの噴射を行う場合には、金属電極２８ｂ
と２８ｃとに正の駆動電圧Ｖが印加され、金属電極２８
ａと２８ｄとが接地される。隔壁２２ａには、矢印Ｆ２
の方向の駆動電界が発生し、隔壁２２ｂには、矢印Ｆ３
の方向の駆動電界が発生する。すると、駆動電界方向Ｆ
３およびＦ４と、分極方向Ｆ１（図５参照）とが直交し
ているため、隔壁２２ａおよび２２ｂは、圧電厚みすべ
り効果により、図７に示すように、インク室４０ｃの内
側に急速に変形する。そして、この変形により、インク
室４０ｃ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４０ｃに連通するノズル３
８（図５参照）からインクが噴射（吐出）される。

【０００９】また、上記駆動電圧Ｖの印加が停止する
と、隔壁２２ａおよび２２ｂが、図６に示す変形前の状
態に戻るため、インク室４０ｃ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
導入口３７およびマニホールド３２（図５参照）を通し
てインク室４０ｃ内へインクが導入される。なお、イン
ク噴射の効率を向上させるために、上記分極の方向Ｆ１
をＦ２（図６参照）のように反対にして正の電圧を印加
することにより、図８に示すように、まず、隔壁２２ａ
および２２ｂ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り、隔壁２２ａおよび２
２ｂを変形前の状態に戻してインクを噴射させる駆動装
置が提唱されている。

【００１０】このような駆動装置を用いた場合の各イン
ク室４０内におけるインク噴射用の圧力波の挙動につい
て、図９を参照して説明する。なお、隔壁２２の分極方
向は、矢印Ｆ２で示す下向きである。まず、インク室４
０ｃからインクを噴射するために、金属電極２８ｂおよ
び２８ｃに駆動電圧を印加する。すると、その駆動電圧
の立ち上がりで隔壁２２ａおよび２２ｂは、互いに離れ
るように変形し、インク室４０ｃの容積が増大して、ノ
ズル３８付近を含むインク室４０ｃ内の圧力が減少す
る。その状態をＬ／ａで表される時間だけ維持する。す
ると、その間、マニホールド３２（図５参照）からイン
ク室４０ｃ内にインクが供給される。なお、このときイ
ンク室４０ｂおよび４０ｄの圧力が増加するが、片側の
隔壁だけが変形しているので、そのインク室からインク
を噴射するほどではない。

【００１１】また、上記Ｌ／ａは、インク室４０ｃ内の
圧力波が、インク室４０ｃの長手方向（マニホールド３
２からノズルプレート１６に向かう方向、または、その
逆方向）に伝播するに必要な時間であり、インク室４０
ｃの長さＬと、インク中の音速ａとによって決定され
る。圧力波の伝播理論によると、上記の立ち上がりか
ら、ちょうどＬ／ａの時間が経過すると、インク室４０
ｃ内の圧力が逆転し、正の圧力に転ずるが、このタイミ
ングに合わせてインク室４０ｃに印加されている電圧を
０Ｖにする。

【００１２】すると、隔壁２２ａおよび２２ｂとが変形
前の状態（図６）に戻り、インクに圧力が加えられる。
その時、上記正に転じた圧力と、隔壁２２ａおよび２２
ｃ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室４０ｃのノズル
３８付近の部分に生じて、インクがノズル３８から噴射
される。

【００１３】上記駆動装置を用いて被印字体に印字を行
う場合には、その構造上、少なくとも隣接するインク室
４０から同時にインクを噴射することはできない。その
ため、たとえば、特開平２−１５０３５５号公報に記載
されているように、インク室４０を奇数番目のものと偶
数番目のものとの２つのグループに分けて交互に噴射さ
せる装置が用いられる。また、このような装置を用いた
場合において、各インク室４０間の相互干渉であるクロ
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４０をそれぞれ（ｎ−１）個置きのインク室４０を
含むｎ個（ｎは３以上）のグループに分け、ローテーシ
ョンにより、各グループのインク室４０に順次駆動電圧
を印加して駆動する装置が提唱されている。

【００１４】ここで、上記残留圧力変動について説明す
る。上記のように３つ以上のグループに分けて順次駆動
するときには、次に述べるような不都合が生じる。つま
り、図８において、たとえば、インク室４０ｃからイン
クが噴射されるときには、インク室４０ｃの隔壁２２ａ
および２２ｂが変形するが、隔壁２２ａは同時にインク
室４０ｂの隔壁でもあり、隔壁２２ｂは同時にインク室
４０ｄの隔壁でもあるから、インク室４０ｂおよび４０
ｄ内にも圧力波が発生する。

【００１５】これらインク室４０ｂないし４０ｄ内の圧
力波は、インクを媒体として各インク室内を伝播すると
ともに、インク室４０の端で反射され、インク室４０内
を何度も往復しながら減衰して行く。そのため、インク
噴射後においても、各インク室４０内には、上記圧力波
に起因する圧力変動がしばらく残留する。これが、いわ
ゆる残留圧力変動である。

【００１６】ここで、仮に次のインク噴射が、インク室
４０ｄで行われるとすると、インク室４０ｄ内では、本
来のインク噴射用の圧力と、上記残留圧力変動とが加算
され、インクの飛翔速度や体積などの噴射特性が、上記
残留圧力変動のない場合と異なる。また、インク室４０
ｃのインク噴射による残留圧力変動は、印字パターンに
よって異なる。したがって、この場合、インク室４０ｄ
のインクの噴射特性が、印字パターンによって変化する
ため、安定した噴射を行うことができない。また、１つ
のグループのインク室４０から順次インクが噴射される
ので、インクジェットヘッドの両端のインク室４０（上
記グループに属しておらず、インクの噴射が行われな
い）を除く総てのインク室４０において上記不都合が生
じる。

【００１７】これに対し、たとえば特開昭６２−２９９
３４３号公報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、インク室４０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
時間経過後に、インク室４０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。この装置を用いると、インク室４０
ｃに対して印字パルスとキャンセルパルスとを印加する
ことにより、インク室４０ｂないし４０ｄ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】ここで、各インク室４０内におけるインク
噴射時の圧力波変動、および残留圧力変動のキャンセル
について図９を参照して説明する。まず、図８のインク
室４０ｃからインクを噴射するために、金属電極２８ｂ
および２８ｃに図９（ａ）に示す、正の噴射用電圧パル
スＣを印加する。すると、図８に示すように、パルスＣ
の立ち上がりで隔壁２２ａおよび２２ｂは、互いに離れ
るように変形する（図９（ｃ）参照）。それによって、
インク室４０ｃの容積が増大して、図９（ｄ）に示すよ
うに、インク室４０ｃのノズル３８付近の圧力（以下、
特に断らない限り、インク室４０の圧力とは、ノズル３
８付近の圧力を意味するものとする）が減少する。この
状態は、上記時間Ｌ／ａだけ維持される（図９（ａ）参
照）。すると、その間、マニホールド３２（図５参照）
からインクがインク室４０ｃ内に供給される。

【００１９】そして、時間Ｌ／ａ経過後、図９（ａ）に
示すように、インク室４０ｃの印加電圧を０Ｖに戻す。
すると、隔壁２２ａおよび２２ｂは、図６に示す変形前
の状態に戻り、インクに圧力が加えられる。その時、上
述したように、圧力が加算され、図９（ｄ）に示すよう
な比較的高い圧力Ｐｃがインク室４０ｃ内のインクに与
えられて、インクがノズル３８から噴射される。インク
が噴射された後、もしインク室４０ｃに対して新たな電
圧パルスを与えなければ、インク室４０ｃの圧力は、図
９（ｄ）に実線で示すように、２Ｌ／ａを周期として、
しばらく変動し続ける。これが残留圧力変動である。

【００２０】一方、上記の一連の動作をインク室４０ｃ
に隣接するインク室４０ｄから見ると、片方の隔壁２２
ｂのみがインク室４０ｃから見たのと反対の変形をする
ので、インク室４０ｄのノズル３８付近は、図９（ｅ）
に実線で示すように、図９（ｄ）とは位相が反対で、振
幅が半分の圧力変動が現れる。なお、図示しないが、イ
ンク室４０ａについても全く同様である。

【００２１】次に、インク室４０ｃからインクを噴射さ
せた後、たとえば図９（ｂ）に示す噴射用電圧パルスＤ
をインク室４０ｄに与えてインクを噴射させるとする。
このパルスＤを印加する時点では、図９（ｅ）に示すよ
うにインク室４０ｄには、まだ残留圧力変動が存在して
いるため、図９（ｅ）のパルスＤ印加後の圧力変動は、
図９（ｄ）に実線で示す残留圧力変動がない場合の圧力
変動とは異なったものとなる。

【００２２】そこで、図９（ａ）に破線で示すキャンセ
ルパルスＫを噴射用パルスＣの立ち下がりからＬ／ａ後
にインク室４０ｃに印加する。キャンセルパルスＫの幅
は、Ｌ／ａであり、極性は噴射パルスＣと反対の負であ
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する。このキャン
セルパルスＫを与えることによって、隔壁２２ａおよび
２２ｂ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。つまり、図９（ｄ）と（ｅ）とに破線で示すよう
に、電圧パルスＤを印加する前にインク室４０ｄ内のイ
ンクの圧力を０にする。

【００２３】次に、上記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図１０を参照して説明する。図
１０に示す出力信号Ｘ、Ｙ、Ｚは、それぞれインク室４
０の金属電極２８に与える電圧をＶ、０、−Ｖ／２にす
るための出力信号である。出力信号ＸがＯＮになると、
インクを噴射するための電圧パルス（図９中のＣ、Ｄ）
を発生させる。また、出力信号ＺがＯＮになると、キャ
ンセル用の圧力変動を起こすための電圧パルス（図９中
のＫ）を発生させる。また、上記以外の場合には、出力
信号ＹがＯＮになり、出力電圧を０にする。Ｃ１は、イ
ンク室４０の隔壁２２とその両側に形成された金属電極
２８によって構成される等価容量成分を表す。

【００２４】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８３２、放
電用回路８３３およびキャンセル圧力発生回路８３５で
ある。そして、出力信号がＯＮするときは、トランジス
タＴ２が導通し、抵抗Ｒ６を介してコンデンサＣ１の電
極Ｅに正の電源８３１から電圧Ｖが印加される。出力信
号ＹがＯＮするときは、トランジスタＴ３が導通し、抵
抗Ｒ６を介してコンデンサＣ１の電極Ｅをアースする。
また、出力信号ＺがＯＮするときは、トランジスタＴ６
が導通し、抵抗Ｒ６を介してコンデンサＣ１の電極Ｅに
負の電源８３６から、−Ｖ／２の電圧を印加する。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記インク
は、色によって、粘度、密度、表面張力などの性質が異
なるため、同じ噴射パルスをインク室に与えた場合であ
っても、インク室の容積の増加量および増加速度などが
異なる。したがって、キャンセルパルスをインク室に与
えるタイミングは、各インク室に与えられる噴射パルス
の発生タイミングに合わせるのが望ましい。しかしなが
ら、上記従来のものは、総ての色のインクヘッドに全く
同じキャンセルパルスを印加するものであるため、残留
圧力変動を効率良く打ち消すことができず、インクの色
に応じた良質な印字を行うことができないという問題が
ある。

【００２６】そこで、本発明は、上述した課題を解決す
るためになされたものであり、その目的とするところ
は、インクの色に応じた良質な印字を行うことができる
インクジェットヘッド駆動装置を提供することにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、請求項１に記載の発明では、インクを収容
するインク室と、前記インクを吐出するノズルと、前記
インク室の圧力を変化させる圧電素子とが備えられたヘ
ッドが、前記インクの色別に複数設けられたインクジェ
ットヘッドの駆動装置であって、前記圧電素子を電圧印
加によって駆動させることにより、前記インク室の圧力
を変化させて前記ノズルからインクを被印刷体へ吐出さ
せるインクジェットヘッド駆動装置において、前記ノズ
ルからインクを噴射させる噴射パルスと、その噴射パル
スの印加後に発生する前記インク室の圧力変動を打ち消
すキャンセルパルスとを前記圧電素子に印加するドライ
ブ手段と、前記噴射パルスから前記キャンセルパルスま
での経過時間を、前記複数のインクジェットヘッドに対
しインクの性質に応じて異なる値に設定する設定手段と
を備えたという技術的手段を採用する。

【００２８】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載のインクジェットヘッド駆動装置において、さらに前
記設定手段は、前記複数のインクジェットヘッドに対し
前記キャンセルパルスの電圧をインクの性質に応じて異
なる値に設定するという技術的手段を採用する。

【００２９】請求項３に記載の発明では、請求項１また
は２に記載のインクジェットヘッド駆動装置において、
さらに前記設定手段は、前記複数のインクジェットヘッ
ドに対し前記キャンセルパルスの波形の立ち上がり、ま
たは、立ち下がりの勾配をインクの性質に応じて異なる
値に設定するという技術的手段を採用する。

【００３０】

【００３１】

【作用】請求項１ないし３に記載の発明では、上記圧電
素子に噴射パルスを印加した後に発生する上記インク室
の圧力変動を打ち消すキャンセルパルスは、上記各色の
インクの性質に応じてそれぞれ設定された特性を有する
キャンセルパルスであるため、インクの性質を考慮した
インク室の圧力変動の打ち消しを行うことができる。し
たがって、カラーインクの個々の性質に応じた良質のカ
ラー印字を行うことができる。

【００３２】特に、噴射パルスからキャンセルパルスま
での経過時間を、複数のインクジェットヘッドに対しイ
ンクの性質に応じて異なる値に設定する設定手段を備え
るため、インクの性質に応じた経過時間にてキャンセル
パルスを圧電素子に印加することができる。したがっ
て、インクの各色において、良質な印字を行うことがで
きる。

【００３３】また、請求項２に記載の発明では、さらに
設定手段は、複数のインクジェットヘッドに対しキャン
セルパルスの電圧をインクの性質に応じて異なる値に設
定することができるため、インクの性質に応じた電圧を
有するキャンセルパルスを圧電素子に印加することがで
きる。したがって、インクの各色において、良質な印字
を行うことができる。

【００３４】さらに、請求項３に記載の発明では、さら
に設定手段は、複数のインクジェットヘッドに対しキャ
ンセルパルスの波形の立ち上がり、または、立ち下がり
の勾配をインクの性質に応じて異なる値に設定すること
ができるため、キャンセルパルスの電圧をインクの性質
に応じて微調整をすることができる。したがって、イン
クの各色において、より一層良質な印字を行うことがで
きる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の
インクジェットヘッド駆動装置（以下、駆動装置と略称
する）の主要構成を示すブロック図である。

【００３６】図１に示すように、本駆動装置６０が接続
されているインクジェットヘッド７０は、イエローのイ
ンクを吐出するイエロー用ヘッド７２と、マゼンタのイ
ンクを吐出するマゼンタ用ヘッド７４と、シアンのイン
クを吐出するシアン用ヘッド７６と、ブラックのインク
を吐出するブラック用ヘッド７８とから構成される。な
お、各ヘッドの構成は、上記従来のもの（図５参照）と
同じであるため、説明を省略する。

【００３７】上記インクジェットヘッド１０は、ステッ
プモータの駆動により、印刷用紙の幅方向に往復動する
キャリッジに搭載されており、このキャリッジには、キ
ャリッジの移動方向に沿って設けられた位置ゲージを読
み取るエンコーダ１２０が取り付けられている。そし
て、そのエンコーダ１２０の出力は、上記キャリッジの
位置制御のための演算や各ヘッドのインクの噴射タイミ
ングなどの演算を行うＭＰＵ１３０に接続されており、
このＭＰＵ１３０は、本駆動装置６０に接続されてい
る。

【００３８】次に、本駆動装置６０の構成について説明
する。なお、各ヘッドに接続されている駆動装置は、基
本的に同じであるため、ここでは、イエロー用ヘッド７
２の駆動装置８０を代表に説明する。駆動装置８０に
は、上記ＭＰＵ１３０により演算された噴射タイミング
に従ってトリガを発生するトリガ発生回路８１が備えら
れており、このトリガ発生回路８１には、トリガ発生回
路８１から出力されたトリガを入力して噴射用のパルス
を発生するパルス発生回路８２が接続されている。

【００３９】また、上記パルス発生回路８２は、このパ
ルス発生回路８２から出力された噴射パルスを入力して
ヘッド７２を駆動する信号に変換するドライブ回路８３
に接続されている。上記パルス発生回路８２には、この
パルス発生回路から出力された噴射パルスのエッジ（立
ち上がり時点）を検出するパルスエッジ検出回路８４が
接続されている。このパルスエッジ検出回路８４には、
ヘッド７２に電圧印加した後に発生するインク室の圧力
変動を打ち消す電圧信号であって、イエローインクの性
質に応じて設定された特性を有するキャンセルパルスを
発生するキャンセルパルス発生回路８５が接続されてい
る。なお、本例では上記パルスエッジ検出回路８４とし
て、１ショットマルチバイブレータやフリップフロップ
などの回路が好適に用いられる。また、ドライブ回路８
３の構成は上記図１０に示したものと同じであるため、
説明は省略する。

【００４０】また、本駆動装置８０には、キャンセルパ
ルスを発生させる位置およびキャンセルパルスのパルス
幅が設定されたレジスタ８６が備えられている。このレ
ジスタ８６には、パルスエッジ検出回路８４が噴射パル
スのエッジを検出した時点からカウントを行うカウンタ
８７が接続されている。つまり、上記カウンタ８７は、
パルスエッジ検出回路８４により、噴射パルスのエッジ
が検出されたタイミングでカウントを行い、そのカウン
ト数が、レジスタ８６に設定されたカウント数に達した
ときに、キャンセルパルス発生回路８５が、キャンセル
パルスを発生する。

【００４１】ここで、上記噴射パルスおよびキャンセル
パルスについて図２を参照して説明する。噴射パルスＪ
１０は、パルス幅Ｔ１に設定されている。このＴ１は、
上述したＬ／ａと同じ値、つまり、インク室４０ｃの長
さＬと、インク中の音速ａとで決定される値である。キ
ャンセルパルスＫ１０のパルス幅Ｔ２は、インクの密度
に基づいて決定される。つまり、インクの密度は、色に
よって異なるため、パルス幅Ｔ２は、インクの色毎に異
なる値となり、密度の大きいインクの場合には、パルス
幅Ｔ２を小さく設定し、密度の小さいインクの場合に
は、パルス幅Ｔ２を大きく設定する。

【００４２】このキャンセルパルスＫ１０の立ち上がり
のタイミング、すなわち周期は、噴射パルスＪ１０のエ
ッジＪ１１からの時間Ａにより決定され、立ち下がりの
タイミングは、レジスタ８６に設定されがパルス幅Ｔ２
により決定される。つまり、密度の大きいインクの場合
には、時間Ａを小さく設定し、密度の小さいインクの場
合には、時間ＡおよびＢを大きく設定する。なお、上記
時間Ａの設定変更は、上記レジスタ８６の設定値を変更
して行う。また、レジスタ８６に、パルス幅Ｔ２に代え
て、噴射パルスＪ１０のエッジＪ１２からのキャンセル
パルスＫ１０の立ち下がり時間Ｂを設定しておき、上記
時間ＡとＢとにより、キャンセルパルスＫ１０の立ち上
がり、立ち下がりタイミングを決定することもできる。
このとき、時間Ｂの設定変更は、レジスタ８６の設定値
を変更して行う。

【００４３】また、キャンセルパルスＫ１０の電圧値Ｖ
１の大きさは、インク粘性率（粘度）に基づいて設定さ
れる。つまり、インクの粘性率は、色によって異なるた
め、電圧値Ｖ１は、インクの色毎に異なる値となり、粘
性率の大きいインクの場合には、電圧値Ｖ１を大きく設
定し、粘性率の小さいインクの場合には、電圧値Ｖ１を
小さく設定する。

【００４４】さらに、上記インクの密度および粘度に基
づく微調整は、キャンセルパルスＫ１０の立ち上がり部
Ｄおよび立ち下がり部Ｅの傾きを変えることにより行う
ことができる。つまり、図１０の抵抗Ｒ６を調整して立
ち上がり部Ｄおよび立ち下がり部Ｅの傾きを変えること
により、圧力変化のスピードをコントロールすることが
できる。

【００４５】次に、本駆動装置８０の動作について図１
ないし図３を参照して説明する。まず、図示しないホス
トコンピュータから印字データが送信され、インクジェ
ットヘッドを搭載したキャリッジが駆動すると、そのキ
ャリッジの位置データが、エンコーダ１２０によって読
み取られる。

【００４６】そして、その読み取られた位置データは、
ＭＰＵ１３０に入力されて、噴射パルスの位置データと
して用いられる。ＭＰＵ１３０から噴射命令が出される
と、トリガ発生回路８１からトリガが発生され、このト
リガは、噴射パルス発生回路８２に入力されて噴射用の
パルス波形に整形される。この噴射パルスは、ドライブ
回路８３に入力され、図２に示す噴射パルスＪ１０に変
換される。そして、この噴射パルスＪ１０は、ヘッド７
２内のインク室に与えられ、インク室の容積が増大し、
インク室が変形前の状態に戻るときにインクが噴射され
る（図８、図９参照）。

【００４７】次に、上記噴射パルス発生回路８２から噴
射パルスＪ１０が発生されたとき、そのエッジ（立ち上
がりのタイミング）Ｊ１１は、パルスエッジ検出回路８
４によって検出され、この検出に伴ってカウンタ８７が
時間Ａのカウントを開始する。そして、レジスタ８６に
記憶されているカウント数Ａに達したタイミングで、キ
ャンセルパルス発生回路８５からキャンセルパルスＫ１
０（図２参照）が発生され、インク室内の残留圧力変動
を打ち消される。

【００４８】以上のように、本発明の実施の形態に係る
駆動装置によれば、インクの色毎に異なる性質に応じた
キャンセルパルスを発生させることができるため、イン
クの色に応じた良質な印字を行うことができる。なお、
他のマゼンタ用ヘッド７４を駆動する駆動装置９０、シ
アン用ヘッド７６を駆動する駆動装置１００およびブラ
ック用ヘッド７８を駆動する駆動装置１１０の構成も上
記駆動装置８０と同じである。

【００４９】次に、本発明第２の実施の形態に係る駆動
装置について、図３および図４を参照して説明する。本
実施の形態に係る駆動装置は、本出願人が先の出願（特
開平７−１５６３８８号）で提案したものであり、その
特徴は、正の電源のみが接続されたキャンセル圧力発生
回路によって正のキャンセルパルスを発生させて上記残
留圧力変動を打ち消すことにある。図３は、その駆動装
置に用いられる噴射パルスおよびキャンセルパルスの説
明図であり、図４は、その駆動装置に用いられるドライ
ブ回路の回路図である。

【００５０】このドライブ回路を用いた場合のインク室
の変化は、以下のとおりである。図６において、金属電
極２８ｂおよび２８ｃに正の噴射パルスを印加して図８
に示すように、インク室４０ｃの容積を増大させ（第１
ステップ）、その噴射パルスの印加を停止して図６に示
す変形前の状態に復帰させる（第２ステップ）。続い
て、インク室４０ｃの両側のインク室４０ｂおよび４０
ｄに正のキャンセルパルス（図３中にＫ２０で示す）を
印加して、図７に示すように、インク室４０ｃの容積を
減少させ（第３ステップ）、その噴射パルスの印加を停
止して図６に示す変形前の状態に復帰させる（第４ステ
ップ）。

【００５１】そして、上記第２ステップ開始から第３ス
テップ終了までの代表的な時間（図３中にＢで示す）
を、インク室内のインクに発生した圧力波が、インク室
を片道伝播する時間の０．５倍の時間以内にすることに
より、上記残留圧力変動を打ち消すことができる。な
お、キャンセルパルスＫ２０のパルス幅Ｔ２、電圧値Ｖ
１、周期Ａ、パルスの立ち上がりＤおよび立ち下がりＥ
の傾きなどは、上記第１の実施の形態と同じように、イ
ンクの粘度、密度、表面張力などの性質に応じて設定す
る。このように、本実施の形態に係る駆動装置によれ
ば、単一の駆動源により、残留圧力変動を打ち消すこと
ができ、駆動回路を単純化することができるため、駆動
回路の信頼性の向上および製造コストの低減を図ること
ができる。

【００５２】なお、上記各実施の形態において、ドライ
ブ回路８３が、本発明のドライブ手段に相当する。ま
た、レジスタ８６が、請求項１に記載の設定手段に、負
の電源８３６および正の電源８３１が請求項２に記載の
設定手段に、抵抗Ｒ６が請求項３に記載の設定手段にそ
れぞれ相当する。

【００５３】

【発明の効果】以上記述したように本発明によれば、イ
ンクの色毎に異なる性質に応じたキャンセルパルスを発
生させて、インク室内の残留圧力変動を打ち消すことが
できるため、カラー印字の品質を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の実施の形態に係る駆動装置のブロ
ック図である。

【図２】噴射パルスおよび負のキャンセルパルスを示す
説明図である。

【図３】噴射パルスおよび正のキャンセルパルスを示す
説明図である。

【図４】正のキャンセルパルスを発生するドライブ回路
の回路図である。

【図５】本発明に係る駆動装置により駆動されるインク
ジェットヘッドの構造図である。

【図６】図５に示すインクジェットヘッドの変形前のイ
ンク室を示す断面説明図である。

【図７】図５に示すインクジェットヘッドのインク室４
０ｃの容積が減少した状態を示す断面説明図である。

【図８】図５に示すインクジェットヘッドのインク室４
０ｃの容積が増大した状態を示す断面説明図である。

【図９】（ａ）は、金属電極２８ｂおよび２８ｃに印加
された正の噴射用電圧パルスＣのタイミングチャートで
ある。（ｂ）は、金属電極２８ｄおよび２８ｅに印加さ
れた正の噴射用電圧パルスＣのタイミングチャートであ
る。（ｃ）は、隔壁２２ｂの変位を示すタイミングチャ
ートである。（ｄ）は、インク室４０ｃに位置するノズ
ル３８付近の圧力変動を示すタイミングチャートであ
る。（ｅ）は、インク室４０ｄに位置するノズル３８付
近の圧力変動を示すタイミングチャートである。

【図１０】負のキャンセルパルスを発生するドライブ回
路の回路図である。

【符号の説明】

１０インクジェットヘッド１２圧電セラミックスプレート１４カバープレート１６ノズルプレート１８基板２０溝２２隔壁２８金属電極３７インク導入口３８ノズル４０インク室６０駆動装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを収容するインク室と、前記イン
クを吐出するノズルと、前記インク室の圧力を変化させ
る圧電素子とが備えられたヘッドが、前記インクの色別
に複数設けられたインクジェットヘッドの駆動装置であ
って、前記圧電素子を電圧印加によって駆動させること
により、前記インク室の圧力を変化させて前記ノズルか
らインクを被印刷体へ吐出させるインクジェットヘッド
駆動装置において、前記ノズルからインクを噴射させる噴射パルスと、その
噴射パルスの印加後に発生する前記インク室の圧力変動
を打ち消すキャンセルパルスとを前記圧電素子に印加す
るドライブ手段と、前記噴射パルスから前記キャンセルパルスまでの経過時
間を、前記複数のインクジェットヘッドに対しインクの
性質に応じて異なる値に設定する設定手段とを備えたこ
とを特徴とするインクジェットヘッド駆動装置。
【請求項２】さらに前記設定手段は、前記複数のイン
クジェットヘッドに対し前記キャンセルパルスの電圧を
インクの性質に応じて異なる値に設定することを特徴と
する請求項１に記載のインクジェットヘッド駆動装置。
【請求項３】さらに前記設定手段は、前記複数のイン
クジェットヘッドに対し前記キャンセルパルスの波形の
立ち上がり、または、立ち下がりの勾配をインクの性質
に応じて異なる値に設定することを特徴とする請求項１
または２に記載のインクジェットヘッド駆動装置。