JP3788933B2 - インク噴射装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク吐出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタヘッドとして、圧電セラミックスを応用したドロップオンデマンド方式のインクジェットプリンタヘッドが提案されている。これは、圧電セラミックスの変形によってインク液室の容積を変化させることにより、その容積減少時にインク液室内のインクをノズルから液滴として吐出し、容積増大時に他方のインク導入路からインク液室内にインクを導入するようにしたものである。そして、このようなインク液室を多数互いに近接して配置し、所望の印字データに従って所望の位置のノズルからインク液滴を吐出させることにより、そのノズルと対向する紙面上等に所望の文字や画像を形成するものである。
【０００３】
この種のインク吐出装置としては、例えば特開昭６３−２４７０５１号公報、特開昭６３−２５２７５０号公報及び特開平２−１５０３５５号公報に記載されているものがある。図２９、図３０、図３１、図３２及び図３３にそれら従来例の概略図を示す。以下、インク吐出装置の断面図を示す図２９によって、従来例の構成を具体的に説明する。複数の溝１５及び該溝１５を隔てる側壁１１を有し、かつ矢印４の方向に分極処理を施した圧電セラミックスプレート１と、セラミックス材料または樹脂材料等からなるカバープレート２とが、エポキシ系接着剤等からなる接合層３により接合されることで、溝１５は横方向に互いに間隔を有する複数のインク液室１２となる。インク液室１２は長方形断面の細長い形状であり、側壁１１はインク液室１２の全長にわたって伸びている。側壁１１の接着層３付近の側壁１１上部から側壁１１中央部までの両表面には、駆動電界印加用の金属電極１３が形成されている。全てのインク液室１２内には、インクが充填される。
【０００４】
次に、インク吐出装置の断面図を示す図３０によって、従来例の動作を説明する。該インク吐出装置において、所望の印字データに従って例えばインク液室１２ｂが選択されると、金属電極１３ｅと１３ｆに急速に正の駆動電圧が印加され、金属電極１３ｄと１３ｇは接地される。これにより側壁１１ｂには矢印１４ｂの方向の駆動電界が、側壁１１ｃには矢印１４ｃの方向の駆動電界が作用する。このとき駆動電界方向１４ｂ及び１４ｃと分極方向４とが直交しているため、側壁１１ｂ及び１１ｃは、圧電厚みすべり効果によってインク液室１２ｂの内部方向に急速に変形する。この変形によってインク液室１２ｂの容積が減少してインク液室１２ｂのインク圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、インク液室１２ｂに連通するノズル３２（図３１）からインク液滴が吐出される。また、駆動電圧の印加を徐々に停止すると、側壁１１ｂ及び１１ｃが変形前の位置（図２９参照）に戻るためインク液室１２ｂ内のインク圧力が徐々に低下し、インク供給口２１（図３１）からマニホールド２２（図３１）を通してインク液室１２ｂ内にインクが供給される。
【０００５】
このインク吐出装置では、隣接する２つのインク液室に連通する２つのノズルから同時にインク液滴を吐出することができないため、例えば、左端から奇数番目のインク液室１２ａ、１２ｃに連通するノズル３２からインク液滴を吐出した後、偶数番目のインク液室１２ｂ、１２ｄに連通するノズル３２からインク液滴を吐出し、次に再び奇数番目からインク液滴を吐出するというように、インク液室１２及びノズル３２を複数のグループに分割してインク液滴の吐出が行われる。
【０００６】
但し、上記の動作は従来例の基本動作に過ぎず、製品として具体化される場合には、まず駆動電圧を容積が増加する方向に電圧が印加され、先にインク液室１２ｂにインクが供給された後に、上記の動作が行われることもある。
【０００７】
次に、インク吐出装置の斜視図を示す図３１によって、従来例の構成及び製造法を説明する。分極処理を施した圧電セラミックスプレート１に、薄い円板状のダイヤモンドブレードを使用した研削加工等によって、前記の形状のインク液室１２を形成する平行な溝１５が作製される。溝１５は圧電セラミックスプレート１のほぼ全域で同じ深さの平行であるが、端面１７に近づくにつれて徐々に浅くなり、端面１７付近では浅く平行な浅溝１８となる。この溝１５及び浅溝１８の内面には、前記の金属電極１３がスパッタリング等によって形成される。溝１５の内面にはその側面の上半分のみに金属電極１３が形成されるが、浅溝１８の内面にはその側面及び底面全体に金属電極１３が形成される。また、セラミックス材料または樹脂材料等からなるカバープレート２に、研削または切削加工等によって、インク導入口２１及びマニホールド２２が形成される。
【０００８】
次に、圧電セラミックスプレート１の溝１５加工側の面とカバープレート２のマニホールド２２加工側の面とが、エポキシ系接着剤等によって、各々の溝１５が前記の形状のインク液室１２を形成するように接着される。次に、圧電セラミックスプレート１及びカバープレート２の端面１６に、各インク液室１２の位置に対応した位置にノズル３２が設けられたノズルプレート３１が接着される。圧電セラミックスプレート１の溝１５加工側と反対側の面には、各インク液室１２の位置に対応した位置に導電層のパターン４２が設けられた基板４１が、エポキシ系接着剤等によって接着される。そして、浅く平行な溝１８の底面の金属電極１３と導電層のパターン４２とが、周知のワイヤボンディングによって導線４３で接続される。
【０００９】
次に、制御部のブロック図を示す図３２によって、従来例の制御部の構成を説明する。基板４１に設けられた導電層のパターン４２は各々個々にＬＳＩチップ５１に接続され、クロックライン５２、データライン５３、電圧ライン５４及びアースライン５５もＬＳＩチップ５１に接続されている。ＬＳＩチップ５１は、クロックライン５２から供給された連続するクロックパルスに基づいて、データライン５３上に現れるデータから、どのノズル３２からインク液滴の吐出を行うべきかを判断し、駆動するインク液室１２内の金属電極１３に導通する導電層のパターン４２に、電圧ライン５４の電圧Ｖを印加する。また、前記インク液室１２以外の金属電極１３に導通する導電層のパターン４２にアースライン５５の電圧０を印加する。
【００１０】
次に、プリンタの斜視図を示す図３３によって、従来例の構成及び動作を説明する。インク吐出装置６１及びノズルプレート３１は、図２９、図３０及び図３１で説明した構成、動作をもつものである。インク吐出装置６１はキャリッジ６２上に固定され、図示しないインクタンクに連結されたインク供給チューブ６３はインク供給口２１（図３１）に連通し、ＬＳＩチップ５１（図３２）はキャリッジ６２に内蔵され、フレキシブルケーブル６４は図２５に示したクロックライン５２、データライン５３、電圧ライン５４及びアースライン５５に対応している。キャリッジ６２はスライダ６６に沿って矢印６５方向に記録紙７１の全幅にわたって往復移動し、インク吐出装置６１はキャリッジ６２が移動している時にプラテンローラ７２に保持された記録紙７１に対して、ノズルプレート３１に設けられたノズル３２（図３１）からインク液滴を吐出し、記録紙７１上にインク液滴を付着させる。
【００１１】
また、記録紙７１はインク吐出装置６１がインク液滴を吐出しているときは静止しているが、キャリッジ６２が往復動作を行う度に紙送りローラ７３及び７４によって矢印７５方向に一定量ずつ移送される。これによって、インク吐出装置６１は記録紙７１の全面に所望の文字や画像を形成することが可能となる。
【００１２】
ここで、特開昭６０−１５７８７５号公報には、あるインク液室からインク液滴を複数個吐出させて、インクの表面張力などによりインク液室の前方にてそれらインク液滴を一体化させて一体化インク液滴を形成する技術について記載されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の特開昭６３−２４７０５１号公報、特開昭６３−２５２７５０号公報及び特開平２−１５０３５５号公報に記載されたインク吐出装置６１では、あるインク液室１２ｂからインク吐出すると、隣接するインク液室１２ａ，１２ｃ内に圧力波が発生するので、その圧力の振動が収まらない内にインク液室１２ａ，１２ｃからインクを吐出させようとしても、吐出されるインク液滴の体積が異なったり、インク液滴が吐出されなかったりして、印字品質が悪くなる。前記圧力振動の期間は、ノズル反射係数によって異なるが、３Ｌ／ａから６Ｌ／ａ程度である。前記Ｌ／ａはインク液室１２内の圧力波がインク液室１２の長手方向（マニホールド２２からノズルプレート３１まで、またはその逆）に対して、片道伝播するに必要な時間であり、インク液室１２の長さＬとインク中での音速ａによって決まる。例えば、インク液室１２の長さＬが４ｍｍであるとＬ／ａは６μｓｅｃであり、１５ｍｍであるとＬ／ａは２５μｓｅｃである。
【００１４】
このため、複数のグループに分割したインク液室１２及びノズル３２からインク液滴の吐出を行うために、あるグループのインク液室１２及びノズル３２からインク液滴を吐出した後、隣接するグループのインク液室１２内の圧力の振動が収まってからしか、その隣接するグループのインク液室１２及びノズル３２からインク液滴を吐出することができなかった。従って、従来のインク吐出装置６１では、インク液滴の吐出の周波数が低く、印字の速度が遅いという問題点があった。
【００１５】
また、上記インク吐出装置６１に特開昭６０−１５７８７５号公報の技術を用いた場合においても、圧力変動が収まってからしか、隣接するグループのインク液室からインク液滴を吐出することができなかった。そして、一体化インク液滴を形成するために、上記インク吐出動作を複数回行なうので、前述した特開昭６３−２４７０５１号公報、特開昭６３−２５２７５０号公報及び特開平２−１５０３５５号公報に記載されたインク吐出装置６１より、一体化インク液滴の吐出の周波数が低く、印字の速度が遅いという問題点があった。
【００１６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、印字の速度が速いインク吐出装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【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では、吐出するためのインクを収容する複数のインク液室と、その各インク液室の両側を形成し互いに隣接する二つのインク液室を隔て、一方のインク液室を拡大したとき他方のインク液室が収縮するように変形する圧電素子の隔壁と、前記各インク液室にインクを供給する供給源と、前記隔壁への電圧の印加により、前記インク液室の両側の隔壁を変形して前記インク液室の容積を拡大し、前記供給源からインク液室にインクを補給した後、その両側の隔壁を変形してインク液室の容積を収縮してインク液滴を吐出する動作を繰り返して複数のインク液滴をインク液室の前方にて一体化させて一体化インク液滴を形成する制御手段とを有するインク吐出装置であって、前記制御手段は、隣接する３つのインク液室のうち２つの第一インク液室及びその両室に互いに隣接して両室間に挟まれる第二インク液室を隔てる隔壁を含む前記両第一インク液室の両側の前記隔壁に、両第一インク液室を容積拡大すると同時に第二インク液室を容積縮小する方向の電圧の印加と、その後両第一インク液室からインク液滴を吐出させる両第一インク液室の容積収縮と同時に、第二インク液室を前記インク補給のために容積拡大する方向の電圧の印加と、次に、第二インク液室からインク液滴を吐出させる第二インク液室の容積収縮と同時に、両第一インク液室を前記インク補給のために容積拡大する方向の電圧の印加とを、それぞれ前記インク液室の長さＬとインク中での音速ａとの比Ｌ／ａだけ繰り返して、両第一インク液室及び第二インク液室からそれぞれ複数個のインク液滴を連続して吐出して、各インク液室の前方にてそれぞれのインク液滴を一体化させて３つの一体化インク液滴を形成することを特徴とする。
【００１８】
上記の構成を有する本発明のインク吐出装置では、インク液室の両側の隔壁への電圧の印加により、その隔壁をインク液室の容積を拡大する方向に変形し、その後、その両側の隔壁をインク液室の容積を収縮する方向に変形してインク液滴を吐出するものにおいて、前記制御手段は、前記複数のインク液室の内、互いに隣接する２つの第一インク液室及び第二インク液室の両者から一体化インク液滴を形成するとき、両第一インク液室からインク液滴を吐出させる両第一インク液室の容積収縮と同時に、第二インク液室を前記インク補給のために容積拡大し、次に、第二インク液室を容積収縮してインク液滴を吐出させる収縮と同時に、両第一インク液室を前記インク補給のために容積拡大するためのそれぞれの電圧印加を、インク液室の長さＬとインク中での音速ａとの比Ｌ／ａだけ繰り返して両第一インク液室及び第二インク液室からそれぞれ複数個のインク液滴を吐出して、インク液室の前方にてそれぞれのインク液を一体化させて３つの一体化インク液滴を形成させる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の基礎となる図面を参照して説明する。尚、従来技術と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２０】
インク吐出装置の断面図を示す図１、図３、図５、図７、図９、図１１、図１３、及び、インク液室１２内の電極１３の駆動電圧波形を示す図２、図４、図６、図８、図１０、図１２、図１４によって構成及び動作を説明する。
【００２１】
あるインク液室１２のノズル３２からインク液滴を吐出する場合をＦ、吐出しない場合をＮで表し、インク液室１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ（図３０）にそれぞれ連通するノズル３２を、図示はしないがノズル３２ａ，ノズル３２ｂ，ノズル３２ｃ，ノズル３２ｄとし、それらノズル３２からのインク液滴の吐出パターンを、この順番にＦまたはＮをならべて表現する。例えば、ＦＮＮＦは、インク液室１２ａ，１２ｄのノズル３２ａ，３２ｄからインク液滴の吐出を行い、インク液室１２ｂ，１２ｃのノズル３２ｂ，３２ｃからは吐出を行わないことを示す。ここで、インク液室１２の両端となるインク液室１２ｘ，１２ｙはインクを噴射しないインク液室として設けられ、片側の壁しか変形しない。尚、側壁１１を変形するために印加される電圧の幅は前記Ｌ／ａである。本実施例では、インク液室１２の長さを４ｍｍとし、Ｌ／ａは６μｓｅｃである。
【００２２】
そして、吐出パターンがＦＦＦＦの場合を、図１及び図２によって説明する。図１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、それぞれ、図２の駆動電圧波形の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）で記したタイミングでの側壁１１の変形状態を示している。そして、図２の駆動電圧波形（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の幅はＬ／ａである。
【００２３】
（ａ）では、全ての電極１３の駆動電圧が０であり、全てのインク液室１２は自然状態である。
【００２４】
（ｂ）で、インク液室１２ａ内に形成された電極１３に負の駆動電圧−Ｖが印加される。すると、図３０で説明した従来例のインク液室１２ｂ両側の側壁１１ｂ及び１１ｃの場合と電界方向が逆になるため、インク液室１２ａの両側の側壁１１ａ及び１１ｂは中立状態（自然状態）からインク液室１２ａの外側方向に急速に変形する。この変形によってインク液室１２ａの容積が自然状態から拡大した状態（以下、拡大状態と称す）となり、インク液室１２ａのインク圧力が急速に減少し、図示しないインクタンクからインク供給チューブ６３（図３３），インク供給口２１（図３１），マニホールド２２（図３１）を通してインク液室１２ａ内にインクが供給される。また、この時、インク液室１２ｃ内に形成された電極１３にも負の駆動電圧−Ｖが印加され、同様に、インク液室１２ｃの容積が拡大して、インクが供給される。
【００２５】
このインク液室１２ａ，１２ｃの容積拡大により、インク液室１２ａとインク液室１２ｃとの間のインク液室１２ｂは、両側の側壁１１ｂ及び１１ｃが中立状態からインク液室１２ｂの内側方向に急速に変形され、インク液室１２ｂの容積が収縮した状態（以下、収縮状態と称す）となり、インク圧力が増大する。しかし、このインク液室１２ｂ内に発生する圧力は、インク液室１２の拡大状態から自然状態を越えて収縮状態となったときに発生する圧力の半分程度しかなく、インク液室１２ｂに連通するノズル３２からはインク液滴の吐出が行われない。
【００２６】
（ｃ）で、インク液室１２ａ、１２ｃ及び１２ｙの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加され、インク液室１２ａ及び１２ｃの両側の側壁１１ａ、１１ｂ及び１１ｃ、１１ｄが、外側方向に変形した状態から中立状態を経て内側方向に急速に変形する。このため、インク液室１２ａ及び１２ｃの容積が拡大状態から自然状態を経て収縮状態となり、インク液室１２ａ及び１２ｃのインク圧力が急速に増大し、インク液室１２ａ及び１２ｃに連通するノズル３２ａおよび３２ｃからインク液滴が吐出される。また、このとき、インク液室１２ｂ及び１２ｄが拡大状態となり、インク液室１２ｂ及び１２ｄのインク圧力が急速に減少し、図示しないインクタンクからインク供給チューブ（図３３），インク供給口２１（図３１），マニホールド２２（図３１）を通してインク液室１２ｂ及び１２ｄ内にインクが供給される。
【００２７】
次に、（ｄ）で、インク液室１２ｂ及び１２ｄの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加され、インク液室１２ｂ及び１２ｄの側壁１１が変形して、インク液室１２ｂ及び１２ｄが拡大状態から自然状態を経て収縮状態とされてノズル３２からインク液滴が吐出される。
【００２８】
（ｅ）で、全ての電極１３の駆動電圧が０とされ、全てのインク液室１２が自然状態となり、吐出パターンＦＦＦＦインク吐出が終了する。
【００２９】
尚、このようなインク液室１２の電極１３への電圧の制御は従来と同じようにＬＳＩチップ（図示せず）が行なっている。
【００３０】
次に、吐出パターンがＦＦＦＮの場合を、図３及び図４によって説明する。
【００３１】
（ａ）では、全ての電極１３の駆動電圧が０であり、全てのインク液室１２は自然状態である。
【００３２】
（ｂ）で、インク液室１２ａ及び１２ｃの内部に形成された電極１３のみに負の駆動電圧−Ｖが印加され、インク液室１２ａ及び１２ｃの容積が拡大してインクが供給される。
【００３３】
（ｃ）で、インク液室１２ａ及び１２ｃの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加され、インク液室１２ａ及び１２ｃが拡大状態から自然状態を経て収縮状態をとなり、ノズル３２ａ及び３２ｃからインク液滴が吐出される。この時、インク液室１２ｂが拡大状態となりインクが供給される。
【００３４】
（ｄ）で、インク液室１２ｂの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加され、インク液室１２ｂが拡大状態から自然状態を経て収縮状態となりノズル３２ｂからインク液滴が吐出される。
【００３５】
（ｅ）で、全ての電極１３の駆動電圧が０とされ、全てのインク液室１２が自然状態となり、吐出パターンＦＦＦＮのインク吐出が終了する。
【００３６】
尚、吐出パターンがＮＦＦＦの場合も、以上の構成及び動作と同様である。
【００３７】
次に、吐出パターンがＦＦＮＦの場合を、図５及び図６によって説明する。
【００３８】
（ａ）では、全ての電極１３の駆動電圧が０であり、全てのインク液室１２は自然状態である。
【００３９】
（ｂ）で、インク液室１２ａ及び１２ｄの内部に形成された電極１３のみに負の駆動電圧−Ｖが印加され、インク液室１２ａ及び１２ｄが拡大状態となりインクが供給される。
【００４０】
（ｃ）で、インク液室１２ｂ及び１２ｘの内部に形成された電極１３のみに負の駆動電圧−Ｖ、インク液室１２ｄの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加される。すると、インク液室１２ａ及び１２ｄが拡大状態から自然状態を経て収縮状態となりノズル３２ａ及び３２ｄからインク液滴が吐出され、インク液室１２ｂが拡大状態となりインクが供給される。
【００４１】
（ｄ）で、インク液室１２ｂの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加され、インク液室１２ｂが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ｂからインク液滴が吐出される。
【００４２】
（ｅ）で、全ての電極１３の駆動電圧が０とされ、全てのインク液室１２が自然状態となり、吐出パターンＦＦＮＦインク吐出が終了する。
【００４３】
尚、吐出パターンがＦＮＦＦの場合も、以上の構成及び動作と同様である。
【００４４】
次に、吐出パターンがＦＦＮＮの場合を、図７及び図８によって説明する。
【００４５】
（ａ）では、全ての電極１３の駆動電圧が０であり、全てのインク液室１２は自然状態である。
【００４６】
（ｂ）で、インク液室１２ａの内部に形成された電極１３のみに負の駆動電圧−Ｖが印加され、インク液室１２ａが拡大状態となりインクが供給される。
【００４７】
（ｃ）で、インク液室１２ｂ及び１２ｘの内部に形成された電極１３のみに負の駆動電圧−Ｖが印加され、インク液室１２ａが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ａからインク液滴が吐出され、インク液室１２ｂが拡大状態となりインクが供給される。
【００４８】
（ｄ）で、インク液室１２ｂの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加され、インク液室１２ｂが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ｂからインク液滴が吐出される。
【００４９】
（ｅ）では、全ての電極１３の駆動電圧が０とされ、全てのインク液室１２が自然状態となり、吐出パターンＦＦＮＮのインク吐出が終了する。
【００５０】
尚、吐出パターンがＮＮＦＦ及びＮＦＦＮの場合も、以上の構成及び動作と同様である。
【００５１】
次に、吐出パターンがＦＮＦＮの場合を、図９及び図１０によって説明する。
【００５２】
（ａ）では、全ての電極の駆動電圧が０であり、インク液室１２は自然状態である。
【００５３】
（ｂ）で、インク液室１２ａの内部に形成された電極１３のみに負の駆動電圧−Ｖが印加され、インク液室１２ａが拡大状態となりインクが供給される。
【００５４】
（ｃ）で、インク液室１２ｃの内部に形成された電極１３のみに負の駆動電圧−Ｖ、インク液室１２ａの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加される。すると、インク液室１２ａが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ａからインク液滴が吐出され、インク液室１２ｃが拡大状態となりインクが供給される。
【００５５】
（ｄ）で、インク液室１２ｃの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加され、インク液室１２ｃが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ｃからインク液滴が吐出される。
【００５６】
（ｅ）で、全ての電極１３の駆動電圧が０とされ、全てのインク液室１２が自然状態となり、吐出パターンＦＮＦＮのインク吐出が終了する。
【００５７】
尚、吐出パターンがＮＦＮＦの場合も、以上の構成及び動作と同様である。
【００５８】
次に、吐出パターンがＦＮＮＦの場合を、図１１及び図１２によって説明する。
【００５９】
（ａ）では、全ての電極の駆動電圧が０であり、全てのインク液室１２は自然状態である。
【００６０】
（ｂ）で、インク液室１２ａ及び１２ｄの内部に形成された電極１３のみに負の駆動電圧−Ｖが印加され、インク液室１２ａ及び１２ｄが拡大状態となりインクが供給される。
【００６１】
（ｃ）で、インク液室１２ａ及び１２ｄの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加され、インク液室１２ａ及び１２ｄが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ａ及び３２ｄからインク液滴が吐出される。
【００６２】
（ｄ）では、全ての電極の駆動電圧が０とされ、全てのインク液室１２が自然状態となり、吐出パターンＦＮＮＦのインク吐出が終了する。
【００６３】
次に、吐出パターンがＦＮＮＮの場合を、図１３及び図１４によって説明する。
【００６４】
（ａ）では、全ての電極１３の駆動電圧が０であり、全てのインク液室１２が自然状態である。
【００６５】
（ｂ）で、インク液室１２ａの内部に形成された電極１３のみに負の駆動電圧−Ｖが印され、インク液室１２ａが拡大状態となりインクが供給される。
【００６６】
（ｃ）で、インク液室１２ａの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加され、インク液室１２ａが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ａからインク液滴が吐出される。
【００６７】
（ｄ）で、全ての電極１３の駆動電圧が０とされ、全てのインク液室１２が自然状態となり、吐出パターンＦＮＮＮのインク吐出が終了する。
【００６８】
尚、吐出パターンがＮＦＮＮ、ＮＮＦＮ、ＮＮＮＦの場合も、以上の構成及び動作と同様である。
【００６９】
吐出パターンがＮＮＮＮの場合は、全ての電極１３の駆動電圧を０に保持する。
【００７０】
上述した電極１３への電圧制御はＬＳＩチップが行なっている。
【００７１】
以上説明したように、第一実施例のインク吐出装置では、複数のインク液室１２の内、互いに隣接する、例えばインク液室１２ａ及びインク液室１２ｂの両者からインク液滴を吐出させるとき、インク液室１２ａからインク吐出させるインク液室１２ａの収縮状態時に、インク液室１２ｂをインク補給のために拡大状態とし、前記Ｌ／ａ（本実施例では６μｓｅｃ）後に、インク液室１２ｂを拡大状態から収縮状態としてインク吐出させているので、ノズル３２ａから吐出したＬ／ａ後に、ノズル３２ｂからインク液滴が吐出される。従って、互いに隣接する２つのインク液室１２に連通する２つのノズル３２ａ及び３２ｂからＬ／ａ（本実施例では６μｓｅｃ）である非常に短い間（ほぼ同時）にインク液滴を吐出することができる。
【００７２】
そして、従来例における、あるグループのインク液室１２及びノズル３２からインク液滴を吐出した後、隣接するグループのインク液室１２内の圧力の振動が収まってから、その隣接するグループのインク液室１２及びノズル３２からインク液滴を吐出していたインク吐出装置６１（図３３）と第一実施例のインク吐出装置とを比較すると、インク液滴の吐出の周波数が著しく速くなる。このため、印字の速度が速いインク吐出装置を提供することが可能である。
【００７３】
次に、本発明を具体化した、あるインク液室から複数個のインク液滴を吐出させて、インク液室の前方にてそれらインク液滴を、インクの表面張力などによって一体化させて一体化インク液滴を形成する実施例を図面を参照して説明する。尚、従来技術及び上記例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７４】
インク吐出装置の断面図を示す図１５、図１７、図１９、図２１、図２３、図２５、図２７、及び、インク液室１２内の電極１３の駆動電圧を示す図１６、図１８、図２０、図２２、図２４、図２６、図２８によって、本発明の実施例の構成及び動作を説明する。
【００７５】
まず、吐出パターンがＦＦＦＦの場合を、図１５及び図１６によって説明する。図１５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）は、それぞれ、図１６の駆動電圧波形の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）で記したタイミングでの側壁１１の変形状態を示している。上記例で説明した図１（ａ）〜（ｃ）と図１５（ａ）〜（ｃ）とは同一の動作であるので、その説明を省略する。
【００７６】
（ｄ）で、インク液室１２ａ、１２ｃ及び１２ｙの内部に形成された電極１３に負の駆動電圧−Ｖが印加される。すると、インク液室１２ａ及び１２ｃが収縮状態から拡大状態となりインクが供給され、インク液室１２ｂ及び１２ｄが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ｂ及び３２ｄからインク液滴が吐出される。
【００７７】
（ｅ）で、インク液室１２ａ、１２ｃ及１２ｙの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加される。すると、インク液室１２ａ及び１２ｃが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ａ及び３２ｃからインク液滴が吐出され、インク液室１２ｂ及び１２ｄが収縮状態から拡大状態となりインクが供給される。この時ノズル３２ａ及び３２ｃから吐出されたそれぞれのインク液滴は、インクの表面張力などによって、（ｃ）でノズル３２ａ及び３２ｃから吐出されたそれぞれのインク液滴とノズル３２ａ及び３２ｃの前方にて一体化して、それぞれの一体化インク液滴となる。
【００７８】
次に、（ｆ）で、インク液室１２ｂ及び１２ｄの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加され、インク液室１２ｂ及び１２ｄの側壁１１が変形して、インク液室１２ｂ及び１２ｄが拡大状態から自然状態を経て収縮状態とされてノズル３２ｂ及び３２ｄからインク液滴が吐出される。この時吐出されたそれぞれのインク液滴は、インクの表面張力などによって、（ｄ）でノズル３２ｂ及び３２ｄから吐出されたそれぞれのインク液滴とノズル３２ｂ及び３２ｄの前方にて一体化して、それぞれの一体化インク液滴となる。
【００７９】
（ｇ）で、全ての電極１３の駆動電圧が０とされ、全てのインク液室１２が自然状態となり、吐出パターンＦＦＦＦインク吐出が終了する。
【００８０】
尚、このようなインク液室１２の電極１３への電圧の制御はＬＳＩチップが行なっている。
【００８１】
次に、吐出パターンがＦＦＦＮの場合を、図１７及び図１８によって説明する。第一実施例で説明した図３（ａ）〜（ｃ）と図１７（ａ）〜（ｃ）とは同一の動作であるので、その説明を省略する。
【００８２】
（ｄ）で、インク液室１２ａ及び１２ｃの内部に形成された電極１３のみに負の駆動電圧−Ｖが印加される。すると、インク液室１２ｂが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ｂからインク液滴が吐出され、インク液室１２ａ及び１２ｃが収縮状態から拡大状態となりインクが供給される。
【００８３】
（ｅ）で、インク液室１２ａ及び１２ｃの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加される。すると、インク液室１２ａ及び１２ｃが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ａ及び３２ｃからインク液滴が吐出され、インク液室１２ｂが収縮状態から拡大状態となりインクが供給される。これら吐出されたインク液滴は、（ｃ）でノズル３２ａ及び３２ｃから吐出されたそれぞれのインク液滴とノズル３２ａ及び３２ｃの前方にて一体化して、それぞれの一体化インク液滴となる。
【００８４】
（ｆ）で、インク液室１２ｂの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加され、インク液室１２ｂが拡大状態から自然状態を経て収縮状態となりノズル３２ｂからインク液滴が吐出される。この吐出されたインク液滴は、（ｄ）でノズル３２ｂから吐出されたインク液滴とノズル３２ｂの前方にて一体化して一体化インク液滴となる。
【００８５】
（ｇ）で、全ての電極１３の駆動電圧が０とされ、全てのインク液室１２が自然状態となり、吐出パターンＦＦＦＮのインク吐出が終了する。
【００８６】
尚、吐出パターンがＮＦＦＦの場合も、以上の構成及び動作と同様である。
【００８７】
次に、吐出パターンがＦＦＮＦの場合を、図１９及び図２０によって説明する。第一実施例で説明した図５（ａ）〜（ｃ）と図１９（ａ）〜（ｃ）とは同一の動作であるので、その説明を省略する。
【００８８】
（ｄ）で、インク液室１２ｄの内部に形成された電極１３のみに負の駆動電圧−Ｖ、インク液室１２ｂ及び１２ｘの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加される。すると、インク液室１２ｂが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ｂからインク液滴が吐出され、インク液室１２ａ及び１２ｄが収縮状態から拡大状態となりインクが供給される。
【００８９】
（ｅ）で、インク液室１２ｂ及び１２ｘの内部に形成された電極１３のみに負の駆動電圧−Ｖ、インク液室１２ｄの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加される。すると、インク液室１２ａ及び１２ｄは拡大状態から収縮状態となりノズル３２ａ及び３２ｄからインク液滴が吐出され、インク液室１２ｂが収縮状態から拡大状態となりインクが供給される。このときノズル３２ａ及び３２ｄから吐出されたそれぞれのインク液滴は、（ｃ）でノズル３２ａ及び３２ｄから吐出されたそれぞれのインク液滴とノズル３２ａ及び３２ｄの前方にて一体化して、それぞれの一体化インク液滴となる。
【００９０】
（ｆ）で、インク液室１２ｂの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加され、インク液室１２ｂが収縮状態となりノズル３２ｂからインク液滴が吐出される。この吐出されたインク液滴は、（ｄ）でノズル３２ｂから吐出されたインク液滴とノズル３２ｂの前方にて一体化して一体化インク液滴となる。
【００９１】
（ｇ）で、全ての電極１３の駆動電圧が０とされ、全てのインク液室１２が自然状態となり、吐出パターンＦＦＮＦインク吐出が終了する。
【００９２】
尚、吐出パターンがＦＮＦＦの場合も、以上の構成及び動作と同様である。
【００９３】
次に、吐出パターンがＦＦＮＮの場合を、図２１及び図２２によって説明する。第一実施例で説明した図７（ａ）〜（ｃ）と図２１（ａ）〜（ｃ）とは同一の動作であるので、その説明を省略する。
【００９４】
（ｄ）で、インク液室１２ｂ及び１２ｘの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加される。すると、インク液室１２ｂが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ｂからインク液滴が吐出され、インク液室１２ａが収縮状態から拡大状態となりインクが供給される。
【００９５】
（ｅ）で、インク液室１２ｂ及び１２ｘの内部に形成された電極１３のみに負の駆動電圧−Ｖが印加される。すると、インク液室１２ａが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ａからインク液滴が吐出され、インク液室１２ｂが収縮状態から拡大状態となりインクが供給される。このとき吐出されたインク液滴は、（ｃ）で吐出されたインク液滴とノズル３２ａの前方にて一体化して一体化インク液滴となる。
【００９６】
（ｆ）で、インク液室１２ｂの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加され、インク液室１２ｂが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ｂからインク液滴が吐出される。この吐出されたインク液滴は、（ｄ）で吐出されたインク液滴とノズル３２ｂの前方にて一体化して一体化インク液滴となる。
【００９７】
（ｇ）では、全ての電極１３の駆動電圧が０とされ、全てのインク液室１２が自然状態となり、吐出パターンＦＦＮＮのインク吐出が終了する。
【００９８】
尚、吐出パターンがＮＮＦＦ及びＮＦＦＮの場合も、以上の構成及び動作と同様である。
【００９９】
次に、吐出パターンがＦＮＦＮの場合を、図２３及び図２４によって説明する。第一実施例で説明した図９（ａ）〜（ｃ）と図２３（ａ）〜（ｃ）とは同一の動作であるので、その説明を省略する。
【０１００】
（ｄ）で、インク液室１２ａの内部に形成された電極１３のみに負の駆動電圧−Ｖ、インク液室１２ｃの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加される。すると、インク液室１２ｃが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ｃからインク液滴が吐出され、インク液室１２ａが収縮状態から拡大状態となりインクが供給される。
【０１０１】
（ｅ）で、インク液室１２ｃの内部に形成された電極１３のみに負の駆動電圧−Ｖ、インク液室１２ａの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加される。すると、インク液室１２ａが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ａからインク液滴が吐出され、インク液室１２ｃが収縮状態から拡大状態となりインクが供給される。このとき吐出されたインク液滴は、（ｃ）で吐出されたインク液滴とノズル３２ａの前方にて一体化して一体化インク液滴となる。
【０１０２】
（ｆ）で、インク液室１２ｃの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加され、インク液室１２ｃが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ｃからインク液滴が吐出される。この吐出されたインク液滴は、（ｄ）で吐出されたインク液滴とノズル３２ｃの前方にて一体化して一体化インク液滴となる。
【０１０３】
（ｇ）で、全ての電極１３の駆動電圧が０とされ、全てのインク液室１２が自然状態となり、吐出パターンＦＮＦＮのインク吐出が終了する。
【０１０４】
尚、吐出パターンがＮＦＮＦの場合も、以上の構成及び動作と同様である。
【０１０５】
次に、吐出パターンがＦＮＮＦの場合を、図２５及び図２６によって説明する。第一実施例で説明した図１１（ａ）〜（ｃ）と図２５（ａ）〜（ｃ）とは同一の動作であるので、その説明を省略する。
【０１０６】
（ｄ）で、インク液室１２ａ及び１２ｄの内部に形成された電極１３のみに負の駆動電圧−Ｖが印加され、インク液室１２ａ及び１２ｄが収縮状態から拡大状態となりインクが供給される。
【０１０７】
（ｅ）で、インク液室１２ａ及び１２ｄの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加され、インク液室１２ａ及び１２ｄが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ａ及び３２ｄからインク液滴が吐出される。このとき吐出されたそれぞれのインク液滴は、（ｃ）で吐出されたそれぞれのインク液滴とノズル３２ａ及び３２ｄの前方にて一体化して、ぞれぞれの一体化インク液滴となる。
【０１０８】
（ｆ）では、全ての電極１３の駆動電圧が０とされ、全てのインク液室１２が自然状態となり、吐出パターンＦＮＮＦのインク吐出が終了する。
【０１０９】
次に、吐出パターンがＦＮＮＮの場合を、図２７及び図２８によって説明する。第一実施例で説明した図１１（ａ）〜（ｃ）と図２５（ａ）〜（ｃ）とは同一の動作であるので、その説明を省略する。
【０１１０】
（ｄ）で、インク液室１２ａの内部に形成された電極１３のみに負の駆動電圧−Ｖが印加され、インク液室１２ａが収縮状態から拡大状態となりインクが供給される。
【０１１１】
（ｅ）で、インク液室１２ａの内部に形成された電極１３のみに正の駆動電圧Ｖが印加され、インク液室１２ａが拡大状態から収縮状態となりノズル３２ａからインク液滴が吐出される。この吐出されたインク液滴は（ｃ）で吐出されたインク液滴とノズル３２ａの前方にて一体化して一体化インク液滴となる。
【０１１２】
（ｆ）で、全ての電極１３の駆動電圧が０とされ、全てのインク液室１２が自然状態となり、吐出パターンＦＮＮＮのインク吐出が終了する。
【０１１３】
尚、吐出パターンがＮＦＮＮ、ＮＮＦＮ、ＮＮＮＦの場合も、以上の構成及び動作と同様である。
【０１１４】
吐出パターンがＮＮＮＮの場合は、全ての電極１３の駆動電圧を０に保持する。
【０１１５】
上述した電極１３への電圧制御はＬＳＩチップが行なっている。
【０１１６】
以上説明したように、実施例のインク吐出装置では、複数のインク液室１２の内、例えば、互いに隣接するインク液室１２ａ及び１２ｂの両者から一体化インク液滴を形成するとき、インク液室１２ａからインク液滴を吐出させるインク液室１２ａの収縮状態時に、インク液室１２ｂをインク補給のために拡大状態とし、前記Ｌ／ａ（本実施例では６μｓｅｃ）後に、インク液室１２ｂを収縮状態としてインク液滴を吐出させる収縮状態時に、インク液室１２ａをインク補給のために拡大状態とし、Ｌ／ａ後、インク液室１２ｂを拡大状態から収縮状態としてインク液滴を吐出させ、その後、この動作を繰り返してインク液室１２ａ及び１２ｂからそれぞれ２個のインク液滴を吐出して、ノズル１２ａ，１２ｂの前方にて、それぞれ吐出されたインク液滴を一体化させてそれぞれの（２つの）一体化インク液滴を形成する。インク液室１２ａによって一体化インク液滴が形成されたＬ／ａ後に、インク液室１２ｂによって一体化インク液滴が形成されるので、互いに隣接する２つのインク液室１２に連通する２つのノズル３２ａ及び３２ｂからＬ／ａ（本実施例では６μｓｅｃ）である非常に短い間（ほぼ同時）に一体化インク液滴を吐出することができる。
【０１１７】
そして、従来例のインク吐出装置が、一体化インク液滴を形成する場合と比較すると、インク液滴の吐出の周波数が著しく速くなる。このため、印字の速度が速いインク吐出装置を提供することが可能である。
【０１１８】
尚、インク液室１２及びこれに連通するノズル３２の数が４個であったが、各インク液室１２に印加される電圧を考慮すれば、４個に限らず、何個でもよい。
【０１１９】
また、圧電セラミックスプレート１の分極方向が矢印４方向であったが、分極方向は矢印４の逆方向でもよい。この場合、上述の駆動電圧の正負を全て逆にすることで、上述の動作と同じ動作が行われる。
【０１２０】
更に、吐出された２つのインク液滴をノズル３２の前方にて一体化させて一体化インク液滴としていたが、３つ以上のインク液滴を一体化させて一体化インク液滴としてもよい。
【０１２１】
また、インク液室１２の両側の隔壁１１を変形してインクを吐出していたが、電圧値を変更するなどして片側の隔壁の変形によってインクを吐出させるようにしても、本発明を用いることができ、この場合は、本実施例のインク液室１２ｘ，１２ｙのようなインクを吐出しないインク液室を設けなくてよい。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したことから明かなように本発明のインク吐出装置によれば、インク液室の両側の隔壁への電圧の印加により、その隔壁をそのインク液室の容積を拡大する方向に変形し、その後、その両側の隔壁をインク液室の容積を収縮する方向に変形してインク液滴を吐出するものにおいて、前記制御手段は、前記複数のインク液室の内、互いに隣接する２つの第一インク液室及び第二インク液室の３者から一体化インク液滴を形成するとき、両第一インク液室からインク液滴を吐出させる両第一インク液室の容積収縮と同時に、第二インク液室を前記インク補給のために容積拡大し、次に、第二インク液室を容積収縮してインク液滴を吐出させる収縮と同時に、両第一インク液室を前記インク補給のために容積拡大するためのそれぞれの電圧印加を、インク液室の長さＬとインク中での音速ａとの比Ｌ／ａだけ繰り返して両第一インク液室及び第二インク液室からそれぞれ複数個のインク液滴を吐出して、インク液室の前方にてそれぞれのインク液を一体化させて３つの一体化インク液滴を形成させるので、互いに隣接する３つのインク液室に連通する３つのノズルから短い時間の間（ほぼ同時）に一体化インク液滴を形成することができる。従って、一体化インク液滴の形成の周波数が速くなり、印字の速度が速くなる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の基礎となる構成のインク吐出装置の動作を示す説明図である。
【図２】 本発明の基礎となる構成の図１の動作の駆動電圧波形を示す説明図である。
【図３】 本発明の基礎となる構成のインク吐出装置の動作を示す説明図である。
【図４】 本発明の基礎となる構成の図３の動作の駆動電圧波形を示す説明図である。
【図５】 本発明の基礎となる構成のインク吐出装置の動作を示す説明図である。
【図６】 本発明の基礎となる構成の図５の動作の駆動電圧波形を示す説明図である。
【図７】 本発明の基礎となる構成のインク吐出装置の動作を示す説明図である。
【図８】 本発明の基礎となる構成の図８の動作の駆動電圧波形を示す説明図である。
【図９】 本発明の基礎となる構成のインク吐出装置の動作を示す説明図である。
【図１０】 本発明の基礎となる構成の図９の動作の駆動電圧波形を示す説明図である。
【図１１】 本発明の基礎となる構成のインク吐出装置の動作を示す説明図である。
【図１２】 本発明の基礎となる構成の図１１の動作の駆動電圧波形を示す説明図である。
【図１３】 本発明の基礎となる構成のインク吐出装置の動作を示す説明図である。
【図１４】 本発明の基礎となる構成の図１３の動作の駆動電圧波形を示す説明図である。
【図１５】 本発明の実施例のインク吐出装置の動作を示す説明図である。
【図１６】 本発明の実施例の図１５の動作の駆動電圧波形を示す説明図である。
【図１７】 本発明の実施例のインク吐出装置の動作を示す説明図である。
【図１８】 本発明の実施例の図１７の動作の駆動電圧波形を示す説明図である。
【図１９】 本発明の実施例のインク吐出装置の動作を示す説明図である。
【図２０】 本発明の実施例の図１９の動作の駆動電圧波形を示す説明図である。
【図２１】 本発明の実施例のインク吐出装置の動作を示す説明図である。
【図２２】 本発明の実施例の図２１の動作の駆動電圧波形を示す説明図である。
【図２３】 本発明の実施例のインク吐出装置の動作を示す説明図である。
【図２４】 本発明の実施例の図２３の動作の駆動電圧波形を示す説明図である。
【図２５】 本発明の実施例のインク吐出装置の動作を示す説明図である。
【図２６】 本発明の実施例の図２５の動作の駆動電圧波形を示す説明図である。
【図２７】 本発明の実施例のインク吐出装置の動作を示す説明図である。
【図２８】 本発明の実施例の図２７の動作の駆動電圧波形を示す説明図である。
【図２９】 従来例のインク吐出装置の断面図である。
【図３０】 従来例のインク吐出装置の動作を示す説明図である。
【図３１】 従来例のインク吐出装置の斜視図である。
【図３２】 従来例の制御部のブロック図である。
【図３３】 従来例のプリンタの斜視図である。
【符号の説明】
１ 圧電セラミックスプレート
２ カバープレート
１１ 側壁
１２ インク液室
３２ 吐出ノズル

Claims (1)

1. 吐出するためのインクを収容する複数のインク液室と、その各インク液室の両側を形成し互いに隣接する二つのインク液室を隔て、一方のインク液室を拡大したとき他方のインク液室が収縮するように変形する圧電素子の隔壁と、前記各インク液室にインクを供給する供給源と、前記隔壁への電圧の印加により、前記インク液室の両側の隔壁を変形して前記インク液室の容積を拡大し、前記供給源からインク液室にインクを補給した後、その両側の隔壁を変形してインク液室の容積を収縮してインク液滴を吐出する動作を繰り返して複数のインク液滴をインク液室の前方にて一体化させて一体化インク液滴を形成する制御手段とを有するインク吐出装置であって、
   前記制御手段は、隣接する３つのインク液室のうち２つの第一インク液室及びその両室に互いに隣接して両室間に挟まれる第二インク液室を隔てる隔壁を含む前記両第一インク液室の両側の前記隔壁に、両第一インク液室を容積拡大すると同時に第二インク液室を容積縮小する方向の電圧の印加と、その後両第一インク液室からインク液滴を吐出させる両第一インク液室の容積収縮と同時に、第二インク液室を前記インク補給のために容積拡大する方向の電圧の印加と、次に、第二インク液室からインク液滴を吐出させる第二インク液室の容積収縮と同時に、両第一インク液室を前記インク補給のために容積拡大する方向の電圧の印加とを、それぞれ前記インク液室の長さＬとインク中での音速ａとの比Ｌ／ａだけ繰り返して、両第一インク液室及び第二インク液室からそれぞれ複数個のインク液滴を連続して吐出して、各インク液室の前方にてそれぞれのインク液滴を一体化させて３つの一体化インク液滴を形成することを特徴とするインク吐出装置。

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