JP3495761B2 - インクジェット式プリンタにおけるインク滴の形成方法、及びインクジェット式記録装置 - Google Patents
インクジェット式プリンタにおけるインク滴の形成方法、及びインクジェット式記録装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オンデマンド型インク
ジェット式記録装置、より詳細には記録ヘッドの駆動技
術に関する。
ジェット式記録装置、より詳細には記録ヘッドの駆動技
術に関する。
【０００２】
【従来の技術】オンデマンド型インクジェット式記録装
置は、圧電振動子や発熱素子によりインク圧を発生させ
る複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給す
る共通のリザーバと、各圧力発生室に連通するノズル開
口を備えた記録ヘッドを備えており、印字信号に対応す
るノズルの圧力発生室に駆動信号を印加してノズル開口
からインク滴を記録ヘッドに飛翔させるように構成され
ている。このようなインクジェット式記録ヘッドには、
前述したように圧力発生手段として圧力発生室内に駆動
信号によりジュール熱を発生する抵抗線を設けたバブル
ジェット式のものと、圧力発生室の一部をダイヤフラム
状に構成し、これを圧電振動子により圧縮変位させる圧
電振動式の２種類のものに大きく分類することができ
る。前者の方式によれば抵抗線の発熱で瞬間的に気化し
たインク溶媒の蒸気の圧力を使用するため、少ない量の
インク滴を吐出させることができて、解像度の高い印刷
と早急なインク滴の乾燥を実現することができる反面、
発熱を伴う関係上、インクや記録ヘッドの劣化を招き易
いという問題がある。後者の方式によれば、発熱を伴わ
ないのでインクの劣化を招かず、しかも記録ヘッドの寿
命が半永久的でランニングコストが低い反面、インク滴
を発生させることができる程度の容積変化を必要とする
ため、インク滴の量が多くなり、乾燥時間が長くなると
いう不都合が有る。そして、後者の方式は、圧力発生室
の容積を変化させて圧力を発生させる関係上、水鉄砲の
ようにインクが柱状になって飛翔し、しかも飛翔するイ
ンクの先頭と後尾との間に時間差や速度差が存在するた
め、微小なインク滴が付随的に発生して形成されるドッ
トに歪みが生じるという問題がある。
置は、圧電振動子や発熱素子によりインク圧を発生させ
る複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給す
る共通のリザーバと、各圧力発生室に連通するノズル開
口を備えた記録ヘッドを備えており、印字信号に対応す
るノズルの圧力発生室に駆動信号を印加してノズル開口
からインク滴を記録ヘッドに飛翔させるように構成され
ている。このようなインクジェット式記録ヘッドには、
前述したように圧力発生手段として圧力発生室内に駆動
信号によりジュール熱を発生する抵抗線を設けたバブル
ジェット式のものと、圧力発生室の一部をダイヤフラム
状に構成し、これを圧電振動子により圧縮変位させる圧
電振動式の２種類のものに大きく分類することができ
る。前者の方式によれば抵抗線の発熱で瞬間的に気化し
たインク溶媒の蒸気の圧力を使用するため、少ない量の
インク滴を吐出させることができて、解像度の高い印刷
と早急なインク滴の乾燥を実現することができる反面、
発熱を伴う関係上、インクや記録ヘッドの劣化を招き易
いという問題がある。後者の方式によれば、発熱を伴わ
ないのでインクの劣化を招かず、しかも記録ヘッドの寿
命が半永久的でランニングコストが低い反面、インク滴
を発生させることができる程度の容積変化を必要とする
ため、インク滴の量が多くなり、乾燥時間が長くなると
いう不都合が有る。そして、後者の方式は、圧力発生室
の容積を変化させて圧力を発生させる関係上、水鉄砲の
ようにインクが柱状になって飛翔し、しかも飛翔するイ
ンクの先頭と後尾との間に時間差や速度差が存在するた
め、微小なインク滴が付随的に発生して形成されるドッ
トに歪みが生じるという問題がある。
【０００３】このような問題を解消するために、特開昭
59-133067号公報に示されたようにインク滴を発生させ
るための駆動信号を印加した後、一定の時間をおいて補
助パルスを印加して、インクの噴出を強制的に停止させ
て、インク柱を短縮する技術が提案されている。これに
よれば、インク柱の後尾に随伴する微小インク滴、いわ
ゆるサテライトの発生を防止して、印刷されるドットを
円形にすることができる。しかしながら、駆動パルスと
補助パルスの２種類のパルスを、所定のタイミングによ
り発生させる必要があるため、駆動回路の構造が複雑化
するという問題の他に、圧力発生室を構成している部材
の慣性に逆らうように圧電振動子を駆動する関係上、圧
電振動子や圧力発生室構成部材に無理な力が作用し、寿
命を縮めるという問題がある。
59-133067号公報に示されたようにインク滴を発生させ
るための駆動信号を印加した後、一定の時間をおいて補
助パルスを印加して、インクの噴出を強制的に停止させ
て、インク柱を短縮する技術が提案されている。これに
よれば、インク柱の後尾に随伴する微小インク滴、いわ
ゆるサテライトの発生を防止して、印刷されるドットを
円形にすることができる。しかしながら、駆動パルスと
補助パルスの２種類のパルスを、所定のタイミングによ
り発生させる必要があるため、駆動回路の構造が複雑化
するという問題の他に、圧力発生室を構成している部材
の慣性に逆らうように圧電振動子を駆動する関係上、圧
電振動子や圧力発生室構成部材に無理な力が作用し、寿
命を縮めるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
とは圧電振動子や圧力発生室構成部材に無理な力を作用
させることなく、ノズル開口から飛び出したインク滴の
先頭と後尾との長さ、もしくは時間差を可及的に小さく
して球状のドットを形成することができるオンデマンド
型インクジェット式記録装置を提供することである。
題に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
とは圧電振動子や圧力発生室構成部材に無理な力を作用
させることなく、ノズル開口から飛び出したインク滴の
先頭と後尾との長さ、もしくは時間差を可及的に小さく
して球状のドットを形成することができるオンデマンド
型インクジェット式記録装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解消するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、圧電振動子により圧力発生
室の容積を膨張、収縮させてノズル開口からインク滴を
吐出させるインクジェット式記録ヘッドの駆動方法にお
いて、前記圧力発生室を膨張させてインクを吸引する第
１の工程と、前記圧力発生室を第１の変化速度で収縮さ
せてインク滴の先頭を柱状に吐出させる第２の工程と、
前記圧力発生室を第１の変化速度から第２の変化速度
に切換えて収縮させて前記インク滴全体を吐出させる第
３の工程とからなり、第１の変化速度が第２の変化速度
よりも小さくなるようにした。
るために本発明においては、圧電振動子により圧力発生
室の容積を膨張、収縮させてノズル開口からインク滴を
吐出させるインクジェット式記録ヘッドの駆動方法にお
いて、前記圧力発生室を膨張させてインクを吸引する第
１の工程と、前記圧力発生室を第１の変化速度で収縮さ
せてインク滴の先頭を柱状に吐出させる第２の工程と、
前記圧力発生室を第１の変化速度から第２の変化速度
に切換えて収縮させて前記インク滴全体を吐出させる第
３の工程とからなり、第１の変化速度が第２の変化速度
よりも小さくなるようにした。
【０００６】
【作用】インクの噴射が始まった時点から一定時間が経
過した段階で、圧力発生室の収縮速度を大きくしてイン
クの噴射速度を高める。これにより先に吐出したインク
の先端を追いかける形で引き続いてインクが噴射され
る。したがってインク柱の先端と後端との速度差が小さ
くなって球状のインク滴が記録用紙に到達することにな
る。
過した段階で、圧力発生室の収縮速度を大きくしてイン
クの噴射速度を高める。これにより先に吐出したインク
の先端を追いかける形で引き続いてインクが噴射され
る。したがってインク柱の先端と後端との速度差が小さ
くなって球状のインク滴が記録用紙に到達することにな
る。
【０００７】
【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１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式記録ヘッドの一実施
例を示すもので、図中符号１は、圧力発生室で、ノズル
開口２が形成されたノズルプレート３と、後述する圧電
振動子の先端に当接する振動板４とをスペーサ５を挟ん
で構成されており、インク供給口６により図示しないイ
ンクタンクに接続するリザーバ１４からインクの補給を
受けるように構成されている。７は、前述の圧電振動子
で、この実施例では圧電材料８と電極形成材料９，１０
を交互にサンドイッチ状に挟んで積層構造となるように
構成され、振動に寄与しない不活性領域が固定基板１１
に固定されている。これら固定基板１１と振動板３、ス
ペーサ５、及び振動板４は、基台１２を介して一体に固
定されてインクジェット式記録ヘッドとしてまとめ上げ
られている。
例に基づいて説明する。図１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式記録ヘッドの一実施
例を示すもので、図中符号１は、圧力発生室で、ノズル
開口２が形成されたノズルプレート３と、後述する圧電
振動子の先端に当接する振動板４とをスペーサ５を挟ん
で構成されており、インク供給口６により図示しないイ
ンクタンクに接続するリザーバ１４からインクの補給を
受けるように構成されている。７は、前述の圧電振動子
で、この実施例では圧電材料８と電極形成材料９，１０
を交互にサンドイッチ状に挟んで積層構造となるように
構成され、振動に寄与しない不活性領域が固定基板１１
に固定されている。これら固定基板１１と振動板３、ス
ペーサ５、及び振動板４は、基台１２を介して一体に固
定されてインクジェット式記録ヘッドとしてまとめ上げ
られている。
【０００８】このように構成されたインクジェット式記
録ヘッドは、圧電振動子７の電極９，１０に電圧が印加
されると、圧電振動子７がノズルプレート３側に伸長す
るから、振動板４が変位し、圧力発生室１の容積が小さ
くなる。予め３０Ｖのバイアス電圧印加した状態から、
電圧を０Ｖまで下げると、圧電振動子７が縮小する。こ
れによりノズル開口のメニスカスが圧力発生室１側に引
き込まれ、同時にリザーバ１４のインクがインク供給口
６を通って圧力発生室１に流れ込む。その後、印加電圧
を上昇させると、圧電振動子７が伸長するから、振動板
４が圧力発生室１を圧縮する。この結果、圧力発生室１
に存在するインクは、ノズル開口２とインク供給口６に
押し出され、ノズル開口２から先端ａが突出し（図２
Ｉ）、続いて振動板４の変位に追従して液柱ｂとなって
吐出し（図２ ＩＩ）、圧電振動子７の伸長が停止した
後液柱が途切れて先端ａを追いかけるように後尾ｃがノ
ズル開口２から排出される（図２ ＩＩＩ）。この液柱
は、圧電振動子７の伸長速度、つまり圧力発生室１の収
縮率に比例した速度で記録用紙に向けて飛翔し、記録用
紙にドットを形成する。
録ヘッドは、圧電振動子７の電極９，１０に電圧が印加
されると、圧電振動子７がノズルプレート３側に伸長す
るから、振動板４が変位し、圧力発生室１の容積が小さ
くなる。予め３０Ｖのバイアス電圧印加した状態から、
電圧を０Ｖまで下げると、圧電振動子７が縮小する。こ
れによりノズル開口のメニスカスが圧力発生室１側に引
き込まれ、同時にリザーバ１４のインクがインク供給口
６を通って圧力発生室１に流れ込む。その後、印加電圧
を上昇させると、圧電振動子７が伸長するから、振動板
４が圧力発生室１を圧縮する。この結果、圧力発生室１
に存在するインクは、ノズル開口２とインク供給口６に
押し出され、ノズル開口２から先端ａが突出し（図２
Ｉ）、続いて振動板４の変位に追従して液柱ｂとなって
吐出し（図２ ＩＩ）、圧電振動子７の伸長が停止した
後液柱が途切れて先端ａを追いかけるように後尾ｃがノ
ズル開口２から排出される（図２ ＩＩＩ）。この液柱
は、圧電振動子７の伸長速度、つまり圧力発生室１の収
縮率に比例した速度で記録用紙に向けて飛翔し、記録用
紙にドットを形成する。
【０００９】図３は上述の記録ヘッドを駆動する駆動回
路の一実施例を示すものであって、図中符号２０は印字
制御回路で、外部装置からのタイミングが端子２１に、
外部装置からの印字信号が端子２２に入力し、端子２３
からラッチ信号を、端子２４から印字信号を、さらに端
子２５からシフトクロック信号を出力するように構成さ
れている。端子２４からの印字信号は、端子２５のシフ
トクロック信号によりフリップフロップ回路２６，２
６，２６を順次シフトされ、また端子２３のラッチ信号
によりフリップフロップ回路２７，２７，２７‥‥に一
時記憶保持される。
路の一実施例を示すものであって、図中符号２０は印字
制御回路で、外部装置からのタイミングが端子２１に、
外部装置からの印字信号が端子２２に入力し、端子２３
からラッチ信号を、端子２４から印字信号を、さらに端
子２５からシフトクロック信号を出力するように構成さ
れている。端子２４からの印字信号は、端子２５のシフ
トクロック信号によりフリップフロップ回路２６，２
６，２６を順次シフトされ、また端子２３のラッチ信号
によりフリップフロップ回路２７，２７，２７‥‥に一
時記憶保持される。
【００１０】３０は、駆動信号発生回路で、後述するよ
うに端子２１に入力した外部装置からタイミング信号に
一致して駆動信号を発生し、端子３１に並列に接続され
ている圧電振動子７，７，７‥‥一方の電極に出力する
ように構成されている。図中符号２９，２９，２９‥‥
は、圧電振動子７，７，７，‥‥の他方の電極とアース
間に接続されたスイッチングトランジスタで、フリップ
フロップ回路２７，２７，２７‥‥からの信号でオンと
なって、駆動信号発生回路３０からの駆動信号を選択さ
れた圧電振動子７，７，７‥‥に印加するように構成さ
れている。
うに端子２１に入力した外部装置からタイミング信号に
一致して駆動信号を発生し、端子３１に並列に接続され
ている圧電振動子７，７，７‥‥一方の電極に出力する
ように構成されている。図中符号２９，２９，２９‥‥
は、圧電振動子７，７，７，‥‥の他方の電極とアース
間に接続されたスイッチングトランジスタで、フリップ
フロップ回路２７，２７，２７‥‥からの信号でオンと
なって、駆動信号発生回路３０からの駆動信号を選択さ
れた圧電振動子７，７，７‥‥に印加するように構成さ
れている。
【００１１】図４は前述の駆動信号発生回路３０の一実
施例を示すものであって、端子２１にタイミング信号が
入力されると、トランジスタ４０がオンとなって、これ
と対をなしてカレントミラー回路を形成するトランジス
タ４１と協同して抵抗４２により定まる一定電流により
コンデンサ４３を充電する。この充電過程で生じるコン
デンサ４３の端子電圧は、トランジスタ４４，４５によ
り構成される回路により増幅されて端子３１に出力され
る。
施例を示すものであって、端子２１にタイミング信号が
入力されると、トランジスタ４０がオンとなって、これ
と対をなしてカレントミラー回路を形成するトランジス
タ４１と協同して抵抗４２により定まる一定電流により
コンデンサ４３を充電する。この充電過程で生じるコン
デンサ４３の端子電圧は、トランジスタ４４，４５によ
り構成される回路により増幅されて端子３１に出力され
る。
【００１２】このようにしてコンデンサ４３が０ボルト
まで充電されると、ダイオード４６が導通するから、コ
ンデンサ４３の端子電圧が０ボルトに一定に保持され
る。所定時間が経過してタイミング信号が立ち上がる
と、トランジスタ４０がオフとなり、また同時にタイミ
ング信号の立ち上がり時点でワンショットマルチバイブ
レータ４７が作動する。これによりトランジスタ４８が
オンとなるから、トランジスタ４９，５０もオンとなっ
て、抵抗５１により定まる一定電流でコンデンサ４３が
放電する。この放電に伴うコンデンサ４３の端子電圧
は、トランジスタ４４，４５により増幅されて端子３１
に出力される。
まで充電されると、ダイオード４６が導通するから、コ
ンデンサ４３の端子電圧が０ボルトに一定に保持され
る。所定時間が経過してタイミング信号が立ち上がる
と、トランジスタ４０がオフとなり、また同時にタイミ
ング信号の立ち上がり時点でワンショットマルチバイブ
レータ４７が作動する。これによりトランジスタ４８が
オンとなるから、トランジスタ４９，５０もオンとなっ
て、抵抗５１により定まる一定電流でコンデンサ４３が
放電する。この放電に伴うコンデンサ４３の端子電圧
は、トランジスタ４４，４５により増幅されて端子３１
に出力される。
【００１３】ワンショットマルチバイブレータ４７に定
められた時間が経過すると、トランジスタ４８がオフと
なり、同時にワンショットマルチバイブレータ５３が作
動してトランジスタ５４がオンとなる。これによりトラ
ンジスタ５５，５６がオンとなり、コンデンサ４３は引
き続いて抵抗５７により定まる一定電流で放電を継続す
ることになる。この抵抗５７により変化するコンデンサ
４３の端子電圧は、トランジスタ４４，４５により増幅
されて端子３１に出力される。
められた時間が経過すると、トランジスタ４８がオフと
なり、同時にワンショットマルチバイブレータ５３が作
動してトランジスタ５４がオンとなる。これによりトラ
ンジスタ５５，５６がオンとなり、コンデンサ４３は引
き続いて抵抗５７により定まる一定電流で放電を継続す
ることになる。この抵抗５７により変化するコンデンサ
４３の端子電圧は、トランジスタ４４，４５により増幅
されて端子３１に出力される。
【００１４】このように放電過程で２種類の放電抵抗５
１，５７を切換えることにより図５に示したように、圧
電振動子７を伸長させるために印加する信号Ｖ1、Ｖ2の
電圧の微分値の絶対値が時間的に変化することになる。
これにより、圧電振動子７は、その伸長速度をＳ1から
Ｓ2というように時間的に増大しながら伸長するから、
これに取り付けられている振動板４の変位速度もやはり
時間的に増大することになる。この結果、圧力発生室１
に生じるインク圧も時間的に増大するから、ノズル開口
２から飛び出す時刻が経過するとともにインク柱の速度
が大きくなる。
１，５７を切換えることにより図５に示したように、圧
電振動子７を伸長させるために印加する信号Ｖ1、Ｖ2の
電圧の微分値の絶対値が時間的に変化することになる。
これにより、圧電振動子７は、その伸長速度をＳ1から
Ｓ2というように時間的に増大しながら伸長するから、
これに取り付けられている振動板４の変位速度もやはり
時間的に増大することになる。この結果、圧力発生室１
に生じるインク圧も時間的に増大するから、ノズル開口
２から飛び出す時刻が経過するとともにインク柱の速度
が大きくなる。
【００１５】ところで、上述の駆動信号発生回路におい
て、コンデンサ４３の容量をＣ、コンデンサ４３を充電
する電流をＩr、抵抗４２の値をＲr、抵抗５１の値をＲ
f1、抵抗５７の値をＲf2、トランジスタ４０，５０，５
５のベース−エミッタ間電圧をそれぞれＶbe40、Ｖb
e50、Ｖbe55、また抵抗５１を介して放電する場合の放
電電流をＩf1、抵抗５７を介して放電する場合の放電電
流をＩf2とすると、 Ｉr＝Ｖbe40／Ｒｒ Ｉf1＝Ｖbe50／Ｒf1 Ｉf2＝Ｖbe55／Ｒf2 Ｔrise＝Ｃ×ＶH／Ｉr Ｔfall1＝Ｃ×ＶH／Ｉf1 Ｔfall2＝Ｃ×ＶH／Ｉf2 となる。
て、コンデンサ４３の容量をＣ、コンデンサ４３を充電
する電流をＩr、抵抗４２の値をＲr、抵抗５１の値をＲ
f1、抵抗５７の値をＲf2、トランジスタ４０，５０，５
５のベース−エミッタ間電圧をそれぞれＶbe40、Ｖb
e50、Ｖbe55、また抵抗５１を介して放電する場合の放
電電流をＩf1、抵抗５７を介して放電する場合の放電電
流をＩf2とすると、 Ｉr＝Ｖbe40／Ｒｒ Ｉf1＝Ｖbe50／Ｒf1 Ｉf2＝Ｖbe55／Ｒf2 Ｔrise＝Ｃ×ＶH／Ｉr Ｔfall1＝Ｃ×ＶH／Ｉf1 Ｔfall2＝Ｃ×ＶH／Ｉf2 となる。
【００１６】図６は、上述の駆動装置による実際の装置
における圧電振動子の印加電圧の時間的変化と、この印
加電圧による圧電振動子の伸縮速度、つまり圧力発生室
の容積変化速度との関係を示すもので、インク滴発射直
前から一定勾配を持った信号Ｖ1'が一定時間（４μｓ）
印加され、ついでこれよりも勾配の大きな信号Ｖ2'が印
加される。これにより圧電振動子は速度Ｓ1（例えば
２．７×１０のマイナス２乗ｍ／ｓ）で伸長を開始し、
所定時間（４μｓ）が経過した時点で速度Ｓ1よりも大
きな速度Ｓ2（例えば７．３×１０マイナス２乗ｍ／
ｓ）で伸長することになる。
における圧電振動子の印加電圧の時間的変化と、この印
加電圧による圧電振動子の伸縮速度、つまり圧力発生室
の容積変化速度との関係を示すもので、インク滴発射直
前から一定勾配を持った信号Ｖ1'が一定時間（４μｓ）
印加され、ついでこれよりも勾配の大きな信号Ｖ2'が印
加される。これにより圧電振動子は速度Ｓ1（例えば
２．７×１０のマイナス２乗ｍ／ｓ）で伸長を開始し、
所定時間（４μｓ）が経過した時点で速度Ｓ1よりも大
きな速度Ｓ2（例えば７．３×１０マイナス２乗ｍ／
ｓ）で伸長することになる。
【００１７】これにより、図７に示したようにノズル開
口からインク柱が離れる瞬間（図７ＶＩＩＩ）における
インク柱の速度分布は、 インク滴先端の平均速度 ７．６ｍ／ｓ インク滴後端の平均速度 ４．４ｍ／ｓ でとなり、両端における速度差は３．２ｍ／ｓであっ
た。
口からインク柱が離れる瞬間（図７ＶＩＩＩ）における
インク柱の速度分布は、 インク滴先端の平均速度 ７．６ｍ／ｓ インク滴後端の平均速度 ４．４ｍ／ｓ でとなり、両端における速度差は３．２ｍ／ｓであっ
た。
【００１８】これに対して、駆動信号の微分値を一定の
保持した台形状の駆動電圧を用いる従来の駆動技術にお
いては、発生するインク柱がノズル開口から離れる瞬間
（図８ ＶＩＩ）におけるインク柱の速度分布が、 インク滴の先端速度 １１．１ｍ／ｓ インク滴の後端速度 ３．５ｍ／ｓ となり、先端と後端との速度差が７．６ｍ／ｓとなる。
保持した台形状の駆動電圧を用いる従来の駆動技術にお
いては、発生するインク柱がノズル開口から離れる瞬間
（図８ ＶＩＩ）におけるインク柱の速度分布が、 インク滴の先端速度 １１．１ｍ／ｓ インク滴の後端速度 ３．５ｍ／ｓ となり、先端と後端との速度差が７．６ｍ／ｓとなる。
【００１９】これらのデータからも明らかなように本発
明の駆動方法によれば、従来の駆動技術に比較してイン
ク滴の先端速度は小さく、後端の速度の方が大きくな
り、その結果インク滴の先端と後端の速度差を１／２以
下に抑えることができる。すなわち、本発明のインク柱
は、その後端がノズル開口から離れた瞬間において、そ
の先端がノズル開口から５００μｍ程度の距離にしか到
達していないのに対して（図７ ＶＩＩＩ）、従来の駆
動技術によるインク柱は、その先端が５００μｍ以上も
飛翔していて図８のＶＩＩからも明らかなように図外に
飛び出してしまっている。
明の駆動方法によれば、従来の駆動技術に比較してイン
ク滴の先端速度は小さく、後端の速度の方が大きくな
り、その結果インク滴の先端と後端の速度差を１／２以
下に抑えることができる。すなわち、本発明のインク柱
は、その後端がノズル開口から離れた瞬間において、そ
の先端がノズル開口から５００μｍ程度の距離にしか到
達していないのに対して（図７ ＶＩＩＩ）、従来の駆
動技術によるインク柱は、その先端が５００μｍ以上も
飛翔していて図８のＶＩＩからも明らかなように図外に
飛び出してしまっている。
【００２０】また、インク滴発生直前の静止状態から、
インク滴を噴射する時点における速度変化が従来の駆動
方法に比較して小さく設定することができるため、イン
ク滴噴射時に圧電振動子や振動板に作用する衝撃が小さ
くなり、したがって振動板や圧電振動子の疲労を小さく
することができるばかりでなく、さらには隣接する他の
圧力発生室に伝搬する衝撃が小さくなって、クロストー
クを減少させることができる。
インク滴を噴射する時点における速度変化が従来の駆動
方法に比較して小さく設定することができるため、イン
ク滴噴射時に圧電振動子や振動板に作用する衝撃が小さ
くなり、したがって振動板や圧電振動子の疲労を小さく
することができるばかりでなく、さらには隣接する他の
圧力発生室に伝搬する衝撃が小さくなって、クロストー
クを減少させることができる。
【００２１】なお、この実施例においては、駆動信号を
発生させるタイミングを駆動信号発生回路側で生成する
ようにしているが、制御信号発生回路側で発生させるよ
うにしても同様の作用を奏することは明らかである。
発生させるタイミングを駆動信号発生回路側で生成する
ようにしているが、制御信号発生回路側で発生させるよ
うにしても同様の作用を奏することは明らかである。
【００２２】また、上述の実施例においては説明の簡素
化のため、圧電振動子の伸長時に印加する駆動信号の勾
配を２種類としたものに例を採って説明したが、図９に
示したように勾配の絶対値が時間と共に大きくなる３種
類以上の勾配を設定すると、圧電振動子には微分値の絶
対値が異なる３種類の信号Ｖ1'、Ｖ2'、Ｖ3'が印加さ
れ、これにより圧電振動子が段々と増加する速度Ｓ1、
Ｓ2、Ｓ3で伸長することになり、この結果インク柱の先
頭、中央部、及び後尾の速度をより一層接近させて確実
にサテライトを防止することができる。
化のため、圧電振動子の伸長時に印加する駆動信号の勾
配を２種類としたものに例を採って説明したが、図９に
示したように勾配の絶対値が時間と共に大きくなる３種
類以上の勾配を設定すると、圧電振動子には微分値の絶
対値が異なる３種類の信号Ｖ1'、Ｖ2'、Ｖ3'が印加さ
れ、これにより圧電振動子が段々と増加する速度Ｓ1、
Ｓ2、Ｓ3で伸長することになり、この結果インク柱の先
頭、中央部、及び後尾の速度をより一層接近させて確実
にサテライトを防止することができる。
【００２３】また上述の実施例においては圧電振動子と
して電圧を印加することにより圧電振動子を伸長させる
形式のものを例に採って説明したが、図１０に示したよ
うに電圧が印加されると、圧電振動子が縮小して圧力室
を拡大する形式のインクジェット式記録ヘッドに対して
は、図１１に示したような駆動信号を印加すると同様の
作用を奏することは明らかである。
して電圧を印加することにより圧電振動子を伸長させる
形式のものを例に採って説明したが、図１０に示したよ
うに電圧が印加されると、圧電振動子が縮小して圧力室
を拡大する形式のインクジェット式記録ヘッドに対して
は、図１１に示したような駆動信号を印加すると同様の
作用を奏することは明らかである。
【００２４】上述の実施例においては最初に圧力発生室
１を膨張させ、ついで圧力発生室１を収縮させてドット
を形成する場合について説明したが、タイミング信号が
出力した時点で圧力発生室１を収縮させてインク滴を発
生させてドットを形成し、ドット形成後に圧力発生室１
を元の状態の膨張させる形式のインクジェット式記録ヘ
ッドに適用しても同様の作用を奏することは明らかであ
る。
１を膨張させ、ついで圧力発生室１を収縮させてドット
を形成する場合について説明したが、タイミング信号が
出力した時点で圧力発生室１を収縮させてインク滴を発
生させてドットを形成し、ドット形成後に圧力発生室１
を元の状態の膨張させる形式のインクジェット式記録ヘ
ッドに適用しても同様の作用を奏することは明らかであ
る。
【００２５】図１２は本発明の上述した形式の記録ヘッ
ドに適した駆動信号発生回路の実施例を示すものであっ
て、端子６０にタイミング信号が入力されると（図１３
Ｔ0）、トランジスタ６１がオンとなって、トランジ
スタ６２がオンとなり、これと対をなしてカレントミラ
ー回路を形成するトランジスタ６３と協同して抵抗６４
により定まる一定電流によりコンデンサ６５を充電す
る。この充電過程で生じるコンデンサ６５の端子電圧
は、トランジスタ６６，６７により構成される回路によ
り増幅されて端子３１に信号Ｖ1として出力される。圧
電振動子は、この信号Ｖ1の印加を受けて抵抗６４の値
で定まる微分値により伸長してインク滴を発生させる。
ドに適した駆動信号発生回路の実施例を示すものであっ
て、端子６０にタイミング信号が入力されると（図１３
Ｔ0）、トランジスタ６１がオンとなって、トランジ
スタ６２がオンとなり、これと対をなしてカレントミラ
ー回路を形成するトランジスタ６３と協同して抵抗６４
により定まる一定電流によりコンデンサ６５を充電す
る。この充電過程で生じるコンデンサ６５の端子電圧
は、トランジスタ６６，６７により構成される回路によ
り増幅されて端子３１に信号Ｖ1として出力される。圧
電振動子は、この信号Ｖ1の印加を受けて抵抗６４の値
で定まる微分値により伸長してインク滴を発生させる。
【００２６】所定時間が経過して時間Ｔ1になった時点
で、タイミング信号が立ち下がるから、トランジスタ６
１がオフとなる一方、ワンショットマルチバイブレータ
７０からパルス信号が出力してトランジスタ７１がオン
となる。トランジスタ７１のオンによりこれと対をなし
てカレントミラー回路を構成するトランジスタ７４がオ
ンとなり、抵抗７４の値で決まる一定電流でもってコン
デンサ６５を引き続き充電する。コンデンサ６５の端子
電圧はトランジスタ６６，６７により増幅されて、端子
３１に信号Ｖ2として出力され、圧電振動子７を抵抗７
４により定まる微分値でもって時間Ｔ2まで伸長させて
インク滴を発生させる。
で、タイミング信号が立ち下がるから、トランジスタ６
１がオフとなる一方、ワンショットマルチバイブレータ
７０からパルス信号が出力してトランジスタ７１がオン
となる。トランジスタ７１のオンによりこれと対をなし
てカレントミラー回路を構成するトランジスタ７４がオ
ンとなり、抵抗７４の値で決まる一定電流でもってコン
デンサ６５を引き続き充電する。コンデンサ６５の端子
電圧はトランジスタ６６，６７により増幅されて、端子
３１に信号Ｖ2として出力され、圧電振動子７を抵抗７
４により定まる微分値でもって時間Ｔ2まで伸長させて
インク滴を発生させる。
【００２７】この信号Ｖ2は、その微分値の絶対値が直
前の信号Ｖ1よりも大きくなるように抵抗７４の値を選
択して設定されているので、前述したように信号Ｖ1に
より生じたインク柱の先端をよりも速い速度の領域を持
つインク柱を発生させることになる。
前の信号Ｖ1よりも大きくなるように抵抗７４の値を選
択して設定されているので、前述したように信号Ｖ1に
より生じたインク柱の先端をよりも速い速度の領域を持
つインク柱を発生させることになる。
【００２８】このようにしてコンデンサ６５が駆動電圧
ＶHまで充電された時点Ｔ2で、一定電圧を保持する。そ
してワンショットマルチバイブレータ７０からのパルス
信号が立ち下がると（Ｔ3）、トランジスタ７１がオフ
となる。そしてワンショットマルチバイブレータ７５か
らパルスが出力して、トランジスタ７６をオンとし、こ
れと対をなしてカレントミラー回路を構成するトランジ
スタ７７によりコンデンサ６５を抵抗７８で定まる一定
電流で放電させる。 この放電過程におけるコンデンサ
６５の端子電圧は、トランジスタ６６，６７により電流
増幅されて端子３１に出力され、圧電振動子７を一定の
速度で収縮させる。これにより圧力発生室１が元の状態
に膨張し、この過程でリザーバから圧力発生室にインク
が供給され、次のドット形成に備える。
ＶHまで充電された時点Ｔ2で、一定電圧を保持する。そ
してワンショットマルチバイブレータ７０からのパルス
信号が立ち下がると（Ｔ3）、トランジスタ７１がオフ
となる。そしてワンショットマルチバイブレータ７５か
らパルスが出力して、トランジスタ７６をオンとし、こ
れと対をなしてカレントミラー回路を構成するトランジ
スタ７７によりコンデンサ６５を抵抗７８で定まる一定
電流で放電させる。 この放電過程におけるコンデンサ
６５の端子電圧は、トランジスタ６６，６７により電流
増幅されて端子３１に出力され、圧電振動子７を一定の
速度で収縮させる。これにより圧力発生室１が元の状態
に膨張し、この過程でリザーバから圧力発生室にインク
が供給され、次のドット形成に備える。
【００２９】なお、上述の実施例においては圧電振動子
の伸長度合と、圧力発生室の収縮率とが比例する場合に
ついて説明したが、両者の関係に非直線性が存在する場
合には、この非直線性を考慮して駆動電圧の増分を設定
すればよいことは明らかである。また上述の実施例にお
いては複数の放電抵抗とこれを選択する複数スイッチン
グ手段を用い、タイミング信号によりスイッチング手段
を選択して切換えながら駆動信号の勾配を変化させるよ
うにしているが、デジタル波形形成手段からの信号によ
りアナログスイッチング手段を駆動して放電路のインピ
ーダンスを時間的に変化させ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。
の伸長度合と、圧力発生室の収縮率とが比例する場合に
ついて説明したが、両者の関係に非直線性が存在する場
合には、この非直線性を考慮して駆動電圧の増分を設定
すればよいことは明らかである。また上述の実施例にお
いては複数の放電抵抗とこれを選択する複数スイッチン
グ手段を用い、タイミング信号によりスイッチング手段
を選択して切換えながら駆動信号の勾配を変化させるよ
うにしているが、デジタル波形形成手段からの信号によ
りアナログスイッチング手段を駆動して放電路のインピ
ーダンスを時間的に変化させ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。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ノ
ズル開口から噴出するインク柱の先端と後尾との長さを
可及的に小さくしてインク滴を球状に形成させて、微小
インク滴の発生を防止して印刷品質の向上を図ることが
できる。また、インク滴発生のために圧力発生室を圧縮
するために印加する最初の電圧信号を可及的に抑えるこ
とが可能なため、インク滴噴射当初における振動板や圧
電振動子に作用する衝撃を小さくすることが可能とな
り、振動板や圧電振動子の疲労や、さらにはクロストー
クを小さくすることができる。
ズル開口から噴出するインク柱の先端と後尾との長さを
可及的に小さくしてインク滴を球状に形成させて、微小
インク滴の発生を防止して印刷品質の向上を図ることが
できる。また、インク滴発生のために圧力発生室を圧縮
するために印加する最初の電圧信号を可及的に抑えるこ
とが可能なため、インク滴噴射当初における振動板や圧
電振動子に作用する衝撃を小さくすることが可能とな
り、振動板や圧電振動子の疲労や、さらにはクロストー
クを小さくすることができる。
【図１】本発明が適用されるインクジェット式記録ヘッ
ドの一実施例を示す断面図である。
ドの一実施例を示す断面図である。
【図２】同図（Ｉ）（ＩＩ）（ＩＩＩ）は、それぞれ同
上インクジェット式記録ヘッドのインク滴生成過程を示
す説明図である。
上インクジェット式記録ヘッドのインク滴生成過程を示
す説明図である。
【図３】本発明の記録装置に使用する駆動装置の一実施
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
【図４】同上装置における駆動信号発生回路の一実施例
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図５】同上装置の動作を示すタイミング図である。
【図６】図（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ同上装置におけ
る駆動波形を現実の装置に適用する場合に則して示す圧
電振動子に印加する電圧、及びそのときの伸縮速度の時
間的変化で示す図である。
る駆動波形を現実の装置に適用する場合に則して示す圧
電振動子に印加する電圧、及びそのときの伸縮速度の時
間的変化で示す図である。
【図７】本発明の駆動信号によりインクジェット式記録
ヘッドを駆動したときのインク滴の飛翔形態を示すシュ
ミレーション図である。
ヘッドを駆動したときのインク滴の飛翔形態を示すシュ
ミレーション図である。
【図８】従来技術によりインクジェット式記録ヘッドを
駆動したときのインク滴の飛翔形態を示すシュミレーシ
ョン図である。
駆動したときのインク滴の飛翔形態を示すシュミレーシ
ョン図である。
【図９】本発明の他の実施例を圧電振動子に印加する電
圧、及び圧電振動子の伸縮速度の時間的変化で示す図で
ある。
圧、及び圧電振動子の伸縮速度の時間的変化で示す図で
ある。
【図１０】本発明が適用可能な他の形式のインクジェッ
ト式記録ヘッドの一例を示す断面図である。
ト式記録ヘッドの一例を示す断面図である。
【図１１】本発明の同上記録ヘッドを駆動するために圧
電振動子に印加する電圧、及び圧電振動子の伸縮速度の
時間的変化で示す図である。
電振動子に印加する電圧、及び圧電振動子の伸縮速度の
時間的変化で示す図である。
【図１２】本発明に使用する駆動信号発生回路の他の実
施例を示す回路図である。
施例を示す回路図である。
【図１３】同上装置の動作を示す波形図である。
１ 圧力発生室
２ ノズル開口
３ ノズルプレート
４ 振動子
５ スペーサ
６ インク供給口
７ 圧電振動子
８ 圧電材料
９，１０ 電極
１４ リザーバ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−16361（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−251749（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−190747（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−192947（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−278358（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B41J 2/045
B41J 2/01
B41J 2/055
Claims (3)
- 【請求項１】 圧電振動子により圧力発生室の容積を膨
張、収縮させてノズル開口からインク滴を吐出させるイ
ンクジェット式記録ヘッドの駆動方法において、 前記圧力発生室を膨張させてインクを吸引する第１の工
程と、 前記圧力発生室を第１の変化速度で収縮させてインク滴
の先頭を柱状に吐出させる第２の工程と、 前記圧力発生室を第１の変化速度から第２の変化速度に
切換えて収縮させて前記インク滴全体を吐出させる第３
の工程とからなり、第１の変化速度が第２の変化速度よ
りも小さいことを特徴とするインク滴形成方法。 - 【請求項２】 圧電振動子により圧力発生室の容積を膨
張、収縮させてノズル開口からインク滴を吐出させるイ
ンクジェット式記録ヘッドの駆動方法において、 前記圧力発生室を第１の変化速度で収縮させてインク滴
の先頭を柱状に吐出させる第１の工程と、 前記圧力発生室を第１の変化速度から第２の変化速度に
切換えて前記インク滴全体を吐出させる収縮させる第２
の工程と、 前記圧力発生室を膨張させてインクを吸引する第３の工
程とからなり、第１の変化速度が第２の変化速度よりも
小さいことを特徴とするインク滴形成方法。 - 【請求項３】 圧電振動子によりインク室の容積を膨
張、収縮させてノズル開口からインク滴を吐出させるイ
ンクジェット式記録ヘッドと、 タイミング信号に基づいて前記圧電振動子により前記圧
力発生室を膨脹させて前記圧力発生室にインクを吸引さ
せる第１の駆動信号と、前記圧力発生室の膨脹が終了し
た後に、 前記圧力発生室を第１の変化速度で収縮させてインク滴
の先頭を柱状に吐出させる第２の駆動信号と、前記圧力
発生室を第１の変化速度よりも速い第２の変化速度によ
り収縮させて前記インク滴全体を吐出させる第３の駆動
信号を出力する駆動回路と、 からなるインクジェット式記録装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17247593A JP3495761B2 (ja) | 1992-07-21 | 1993-06-18 | インクジェット式プリンタにおけるインク滴の形成方法、及びインクジェット式記録装置 |
| EP93111710A EP0580154B1 (en) | 1992-07-21 | 1993-07-21 | Method for forming ink droplets in ink-jet type printer and ink-jet type recording device |
| US08/089,519 US5453767A (en) | 1992-07-21 | 1993-07-21 | Method for forming ink droplets in ink-jet type printer and ink-jet type recording device |
| DE69326722T DE69326722T2 (de) | 1992-07-21 | 1993-07-21 | Verfahren zum Erzeugen von Tintentröpfchen in einen Tintenstrahldrucker und nach der Art eines Tintenstrahldruckers arbeitendes Aufzeichnungsgerät |
| SG1996005570A SG50584A1 (en) | 1992-07-21 | 1993-07-21 | Method for forming ink droplets in ink-jet type printer and ink-jet type recording device |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19410892 | 1992-07-21 | ||
| JP4-194108 | 1992-07-21 | ||
| JP5-94536 | 1993-04-21 | ||
| JP9453693 | 1993-04-21 | ||
| JP17247593A JP3495761B2 (ja) | 1992-07-21 | 1993-06-18 | インクジェット式プリンタにおけるインク滴の形成方法、及びインクジェット式記録装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0776087A JPH0776087A (ja) | 1995-03-20 |
| JP3495761B2 true JP3495761B2 (ja) | 2004-02-09 |
Family
ID=27307570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17247593A Expired - Fee Related JP3495761B2 (ja) | 1992-07-21 | 1993-06-18 | インクジェット式プリンタにおけるインク滴の形成方法、及びインクジェット式記録装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5453767A (ja) |
| EP (1) | EP0580154B1 (ja) |
| JP (1) | JP3495761B2 (ja) |
| DE (1) | DE69326722T2 (ja) |
| SG (1) | SG50584A1 (ja) |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5461403A (en) * | 1991-08-16 | 1995-10-24 | Compaq Computer Corporation | Droplet volume modulation techniques for ink jet printheads |
| JP3468377B2 (ja) * | 1993-03-01 | 2003-11-17 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェット式記録ヘッドの駆動方法、インクジェット式記録装置、及びインクジェット式記録ヘッドの制御装置 |
| US6106091A (en) * | 1994-06-15 | 2000-08-22 | Citizen Watch Co., Ltd. | Method of driving ink-jet head by selective voltage application |
| JP3250596B2 (ja) * | 1994-07-01 | 2002-01-28 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェット式記録装置 |
| EP0742758A1 (en) * | 1994-11-14 | 1996-11-20 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Ink jet recording device and ink jet recording head |
| JP3422349B2 (ja) * | 1995-02-23 | 2003-06-30 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェット式記録ヘッド |
| JPH08323982A (ja) * | 1995-03-29 | 1996-12-10 | Sony Corp | 液体噴射記録装置 |
| US6000785A (en) * | 1995-04-20 | 1999-12-14 | Seiko Epson Corporation | Ink jet head, a printing apparatus using the ink jet head, and a control method therefor |
| DE69622595T2 (de) * | 1995-04-20 | 2003-02-13 | Seiko Epson Corp., Tokio/Tokyo | Tintenstrahldruckvorrichtung und Verfahren zur Steuerung derselben |
| JPH0952360A (ja) * | 1995-04-21 | 1997-02-25 | Seiko Epson Corp | インクジェット式記録装置 |
| US6217159B1 (en) | 1995-04-21 | 2001-04-17 | Seiko Epson Corporation | Ink jet printing device |
| EP0783797B1 (en) * | 1995-07-21 | 2003-11-05 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | A wireless digital communication device, and a pulse shaping network |
| JPH09300612A (ja) * | 1996-05-14 | 1997-11-25 | Minolta Co Ltd | インクジェット記録ヘッド |
| JPH10202874A (ja) * | 1997-01-24 | 1998-08-04 | Seiko Epson Corp | インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法 |
| WO1999004976A1 (fr) * | 1997-07-25 | 1999-02-04 | Seiko Epson Corporation | Tete d'ecriture et imprimante a jet d'encre |
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