JP3940462B2 - 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、印字命令に応じてノズルからインクを噴射して、被記録媒体に画像を形成するインク噴射装置に関する。
【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中で、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、インクジエツ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・デマンド型の印字装置に用いられるインク噴射装置として、例えば、特開昭６３−２４７０５１号公報に記載の圧電材料を利用したせん断モード型がある。この種のインク噴射装置の一例を図６に示す。なお、図６（ａ）は図６（ｂ）のＡ−Ａ線断面に、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面に、それぞれ対応している。
【０００４】
図６に示すように、インク噴射装置６００は、底壁６０１，天壁６０２，およびその間のせん断モード型のアクチュエータ壁６０３からなる。そのアクチュエータ壁６０３は天壁６０２に接着され、かつ矢印６０９方向に分極された圧電材料製の上部壁６０５と、底壁６０１に接着され、かつ矢印６１１方向に分極された圧電材料製の下部壁６０７とからなっている。アクチュエータ壁６０３は一対となって、その間にインク室６１３を形成し、かつその隣の一対のアクチュエータ壁６０３との間には、インク室６１３よりも狭い空間６１５を形成している。
【０００５】
各インク室６１３の一端には、ノズル６１８を有するノズルプレート６１７が固着され、他端には、マニホールド６２６を介して図示しないインク供給源が接続されている。なお、マニホールド６２６は、各インク室６１３に連通する開口部を有する前部壁６２７と、底壁６０１，天壁６０２の間を密閉する後部壁６２８とを備え、上記インク供給源から前部壁６２７，後部壁６２８の間に供給されたインクを、各インク室６１３に分配するものである。
【０００６】
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。具体的にはインク室６１３側のアクチュエータ壁６０３には電極６１９が設けられ、空間６１５側のアクチュエータ壁６０３には電極６２１が設けられている。なお、電極６１９の表面はインクと絶縁するための絶縁層で覆われている。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、インク室６１３内に設けられた電極６１９は制御装置６２５に接続され、後述のような電圧（駆動信号）を印加される。
【０００７】
そして、各インク室６１３の電極６１９に制御装置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がインク室６１３の容積を増加する方向に圧電厚みすべり変形する。この動作の一例を図７に示す。なお、図７では、各部６０３〜６１９の符号に図の左側からａ，ｂ，ｃ，…の添え字を付して、それぞれを区別している。図７に例示するように、インク室６１３ｃの電極６１９ｃに所定の電圧Ｅ（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６３１，６３２の方向の電界が発生し、アクチュエータ壁６０３ｅ，６０３ｆがインク室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付近を含むインク室６１３ｃ内の圧力が減少する。
【０００８】
この電圧Ｅ（Ｖ）の印加をインク室６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔだけ維持する。すると、その間に前述のインク供給源からインクが供給される。なお、上記片道伝播時間Ｔはインク室６１３内のインクの圧力波が、インク室６１３の長手方向に片道伝播する時間であり、インク室６１３の長さＬとこのインク室６１３内部のインク中での音速ａとによりＴ＝Ｌ／ａなる式で算出される。
【０００９】
圧力波の伝播理論によると、上記電圧の印加から片道伝播時間Ｔが経過するとインク室６１３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室６１３ｃの電極６１９ｃに印加されている電圧が０（Ｖ）に戻される。すると、アクチュエータ壁６０３ｅ，６０３ｆ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、上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室６１３ｃのノズル６１８ｃ付近の部分に生じて、インク滴がノズル６１８ｃから噴射される。また、この種のインク噴射装置６００では、１ドットの印字命令に対して複数のインク滴を連続的に噴射し、記録用紙等の被記録媒体に濃厚で見やすい画像を形成することが考えられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のインク噴射装置では、１ドットの印字命令に対して複数のインク滴を連続的に噴射しても、次のような場合、充分に濃厚な画像が形成できなかった。すなわち、上記噴射された複数のインク滴が、被記録媒体に到達するまでに一体化してしまった場合、飛翔中のインク滴はある程度大きくなるものの、被記録媒体に付着するとその大部分が被記録媒体に吸収されてしまう。このため、被記録媒体の表面から見たインク滴の大きさは、インク滴を１滴だけ噴射した場合と余り変わらないことがある。このような場合、インクの消費量は上記複数倍に増大するものの、画像は余り濃厚にならない。
【００１１】
そこで、本発明は、複数のインク滴を噴射することにより濃厚な画像を良好に形成することができるインク噴射装置を提供することを目的としてなされた。
【００１２】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達するためになされた請求項１記載の発明は、インクを噴射するノズルと、
該ノズルの背後に設けられインクが充填されるインク室と、該インク室の容積を変化させるアクチュエータと、上記アクチュエータを駆動し、上記インク室の容積を一旦増加させた後上記インク室の容積を減少させて上記ノズルからインク滴を噴射する動作を、１ドットの印字命令に対して複数回繰り返す駆動手段と、を備え、被記録媒体に対して相対移動して、上記被記録媒体にドットで画像を形成するインク噴射装置であって、上記駆動手段が、上記１ドットの印字命令に対して複数回インク滴を噴射するための駆動信号を出力するに当たり、ｎ回目に上記容積を増加させてからｎ回目に上記容積を減少させるまでの時間Ｗａ、ｎ回目に上記容積を減少させてからｎ＋１回目に上記容積を増加させるまでの時間ｄ１、および、ｎ＋１回目に上記容積を増加させてからｎ＋１回目に上記容積を減少させるまでの時間Ｗｂと、上記インク室内をインクの圧力波が片道伝播する片道伝播時間Ｔとの比の値が、次表に示す数値の±０．０５の範囲に収まり、かつ、先の上記駆動信号によって上記インク室内に生じたインクの圧力波のピークに後の上記駆動信号によって生じるインクの圧力波のピークが重畳しないタイミングで、上記各駆動信号を出力し、しかも、上記インク室の容積の増加、減少により噴射された各インク滴が被記録媒体に到達するまでに一体化することなく、上記被記録媒体上に、その被記録媒体に対する相対移動に伴い相互に一部のみ重なってずれて付着するようにし、更に、上記駆動手段が、上記複数の噴射のための上記インク室の容積の増加、減少の後、上記インク室内の圧力波振動を相殺するために上記インク室の容積を増加、減少させることを特徴としている。
【表２】

【００１３】
このように構成された本発明では、１ドットの印字命令に対して複数のインク滴を連続的に噴射して、しかも、各インク滴が被記録媒体に到達するまでに一体化することなく被記録媒体上に相互にずれて付着するようにしている。各インク滴が被記録媒体に到達するまでに一体化せず、しかも、インク噴射装置は被記録媒体に対して相対移動するので、上記各インク滴の被記録媒体への付着位置は、上記相対移動の方向に沿って変位する。更に、本発明では、各インク滴が飛翔する間隔等を調整して、上記各インク滴が被記録媒体上に相互に一部のみ重なってずれて付着するようにしている。このため、被記録媒体の表面からみたインク滴の大きさは、インク滴を１滴だけ噴射した場合の上記複数倍に近い大きさとなる。従って、本発明では、複数のインク滴を噴射することにより濃厚な画像を良好に形成することができる。
【００１４】
【００１５】
また、本発明では、ノズルの背後に設けられたインク室の容積を一旦増加させた後、そのインク室の容積を減少させてノズルからインク滴を噴射する。すなわち、インク室の容積が増加するとその内部の圧力が一旦減少し、そのインク室内にインクが流入する。続いてインク室の容積を減少させることにより、インク室内に比較的高い圧力が生じ、インク滴がノズルから噴射されるのである。ここで、本発明の駆動手段は、この噴射動作を１ドットの印字命令に対して複数回繰り返す。このため、１ドットの印字命令に対して複数のインク滴が連続的に噴射される。
【００１６】
インク室の容積を増減してインク滴を噴射する場合、ｎ回目の駆動信号による上記圧力波のピークにｎ＋１回目の駆動信号による上記圧力波のピークが重畳すると、ｎ回目に噴射されたインク滴よりも高い圧力でｎ＋１回目のインク滴が噴射される。すると、ｎ＋１回目に噴射されたインク滴が高速で飛翔し、ｎ回目に噴射されたインク滴に追いついて一体化してしまう。
【００１７】
これに対して、本発明では、上記ピークが重畳しないタイミングで駆動信号を出力しているので、各インク滴は一体化することなく被記録媒体に到達することができる。従って、本発明では、容易に前述のような濃厚な画像を形成することができる。
【００１８】
なお、上記ｎは、１ドットの印字命令に対するインク滴の噴射数より小さい自然数であれば如何なる値でもよく、また、固定値ではなくてその都度変動する値であってもよい。
更に、本発明では、駆動手段が、上記噴射のためのインク室の容積の増加、減少の後、インク室の容積を増減させてインク室内の圧力波振動を相殺するので、その圧力波振動が早期に収束する。このため、インクが非所望に噴射されることがなく、次の印字命令に対する処理に早期に移行することもできる。従って、本発明では、上記効果に加えて、一層良好な画像を形成すると共に印字速度を向上させることができるといった効果も生じる。なお、上記相殺とは、圧力波振動を完全に解消するものではなくてもよく、例えば、インク滴が噴射されない程度に圧力波振動を抑制するものであってもよい。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成に加え、上記ノズルと上記被記録媒体との距離が２ｍｍ以下であり、上記時間Ｗｂが、上記片道伝播時間ＴまたはそのＴの奇数倍と等しくないことを特徴としている。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成に加え、上記駆動手段が上記１ドットの印字命令に対して３滴以上のインク滴を噴射することを特徴としている。
【００２５】
【００２６】
【００２７】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の構成に加え、上記駆動手段が、上記アクチュエータに電圧を印加することにより上記インク室の容積を増加または減少させるものであって、しかも、上記電圧が一定値であることを特徴としている。
【００２８】
このように、本発明では、上記アクチュエータとして電圧を印加することによりインク室の容積を増加または減少させるものを使用し、しかも、その電圧を一定値としたので、各駆動信号のための電源が１つでよく、駆動回路や制御回路の構成を簡略化することができる。また、アクチュエータの制御も、電圧を印加するかしないかの切り換えによって行われ、制御のための処理も簡単になる。従って、本発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、装置の構成および制御を一層簡略化することができるといった効果が生じる。
【００２９】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の構成に加え、上記アクチュエータが、上記インク室の側壁をなす圧電材料を用いて構成されていることを特徴としている。
本発明では、インク室の側壁をなす圧電材料を用いて上記アクチュエータが構成されているので、その圧電材料に電圧を印加して変形させることによってインク室の容積を変化させることができる。このようなアクチュエータは、構成が簡単で耐久性にも優れ、更に安価である。従って、本発明では、請求項１〜４のいずれかに記載の発明の効果に加えて、装置の構成を簡略化し、耐久性を向上させると共に、製造コストを一層低減することができるといった効果が生じる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態のインク噴射装置６００における機械的部分の構成は、図６に示す従来のものと同様であるので説明を省略する。このインク噴射装置６００の具体的な寸法を述べる。インク室６１３の長さＬが７．５ｍｍである。ノズル６１８の寸法は、ノズル面６１７ａ側の径が４０μｍ、インク室６１３側の径が７２μｍ、長さが１００μｍである。また、後述の実験に供したインクの２５℃における粘度は約２ｍＰａ・ｓ、表面張力は３０ｍＮ／ｍである。このインク室６１３内のインク中における音速ａと上記Ｌとの比Ｌ／ａ（＝Ｔ）は８μｓｅｃである。更に、インク噴射装置６００は図示しないプラテンに沿って移動するキャリッジに搭載され、ノズル面６１７ａとプラテン上の記録媒体９７（図５）との間隔は１〜２ｍｍである。
【００３１】
図１は、本実施の形態のインク噴射装置６００に用いられた制御装置６２５の構成を表す回路図である。図１に示すように、制御装置６２５は、充電回路１８２，放電回路１８４，およびパルスコントロール回路１８６から構成されている。また、図１では、アクチュエータ壁６０３の圧電材料および電極６１９，６２１をコンデンサ１９１で表しており、そのコンデンサ１９１の端子１９１Ａ，１９１Ｂはそれぞれ電極６１９，６２１に対応する。すなわち、端子１９１Ａが制御装置６２５に、端子１９１Ｂがアース６２３に、それぞれ接続されている。
【００３２】
充電回路１８２に設けられた入力端子１８７と放電回路１８４に設けられた入力端子１８８とは、それぞれインク室６１３内の電極６１９（端子１９１Ａ）にＥ（Ｖ）の電圧（例えば２０Ｖ）または０（Ｖ）の電圧を印加するためのパルス信号を、後述のパルスコントロール回路１８６から入力するための端子である。
【００３３】
充電回路１８２は、抵抗Ｒ１０１，Ｒ１０２，Ｒ１０３，Ｒ１０４，Ｒ１０５、および、トランジスタＴＲ１０１，ＴＲ１０２から構成されている。トランジスタＴＲ１０１のベースは、抵抗Ｒ１０１を介して入力端子１８７に接続されると共に、抵抗Ｒ１０２を介して接地されている。トランジスタＴＲ１０１のエミッタは直接接地され、コレクタは、Ｅ（Ｖ）の正の電源１８９に抵抗Ｒ１０３を介して接続されている。また、トランジスタＴＲ１０２のベースは、抵抗Ｒ１０４を介して正の電源１８９に接続されると共に、抵抗Ｒ１０５を介してトランジスタＴＲ１０１のコレクタに接続されている。トランジスタＴＲ１０２のエミッタは正の電源１８９に直接接続され、コレクタは抵抗Ｒ１２０を介して端子１９１Ａに接続されている。
【００３４】
このため、入力端子１８７にオン信号（＋５Ｖ）が入力されると、トランジスタＴＲ１０１が導通し、正の電源１８９からの電流がトランジスタＴＲ１０１のコレクタからエミッタ方向に流れる。従って、正の電源１８９に接続されている抵抗Ｒ１０４およびＲ１０５にかかる電圧の分圧が上昇し、トランジスタＴＲ１０２のべースに流れる電流が増加し、トランジスタＴＲ１０２のエミッタとコレクタ間が導通する。そして、正の電源１８９からのＥ（Ｖ）の電圧がトランジスタＴＲ１０２のコレクタおよびエミッタ、抵抗Ｒ１２０を介してコンデンサ１９１の端子１９１Ａに印加される。
【００３５】
次に、放電回路１８４について説明する。放電回路１８４は抵抗Ｒ１０６，Ｒ１０７，トランジスタＴＲ１０３から構成されている。トランジスタＴＲ１０３のベースは、抵抗Ｒ１０６を介して入力端子１８８に接続されると共に、抵抗Ｒ１０７を介して接地されている。トランジスタＴＲ１０３のエミッタは直接接地され、コレクタは、前述の抵抗Ｒ１２０を介して端子１９１Ａに接続されている。このため、入力端子１８８にオン信号（＋５Ｖ）が入力されるとトランジスタＴＲ１０３が導通し、抵抗Ｒ１２０を介してコンデンサ１９１の端子１９１Ａを接地する。
【００３６】
次に、この充電回路１８２，放電回路１８４によってアクチュエータ壁６０３（コンデンサ１９１）に印加される電圧の変化を説明する。
充電回路１８２の入力端子１８７に入力される入力信号は、図２（Ａ）のタイミングチャートに示すように、通常オフの状態にあり、インクの噴射時には後述の所定のタイミングＴ１にてオンされ、タイミングＴ２にてオフされる。その後、タイミングＴ３にてオンされ、タイミングＴ４にてオフされ、更にタイミングＴ５にてオンされ、タイミングＴ６にてオフされる。放電回路１８４の入力端子１８８に入力される入力信号は、図２（Ｂ）のタイミングチャートに示すように、入力端子１８７の入力信号がオンされるとき（Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５）オフされ、入力端子１８７の入力信号がオフされるとき（Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６）オンされる。
【００３７】
この場合、コンデンサ１９１の端子１９１Ａに印加される電圧は、図２（Ｃ）に示すように、通常は０（Ｖ）に維持されているが、タイミングＴ１にて、コンデンサ１９１すなわちアクチュエータ壁６０３へ電荷が充電され、トランジスタＴＲ１０２と、抵抗Ｒ１２０と、せん断モード型圧電素子からなるアクチュエータ壁６０３の静電容量とにて決まる充電時間Ｔａ後に電圧Ｅ（Ｖ）になる。またタイミングＴ２にて、トランジスタＴＲ１０３と、抵抗Ｒ１２０と、アクチュエータ壁６０３の静電容量とにて決まる放電時間Ｔｂ後に０（Ｖ）になる。
【００３８】
このように電極６１９（端子１９１Ａ）に実際に印加される電圧（以下、駆動信号という）の波形は、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１／２Ｅ（Ｖ）（例えば１０Ｖ）となる時点を、駆動信号の立ち上がりタイミング（ＡＳ，ＢＳ，ＨＳ）および立ち下がりタイミング（ＡＥ，ＢＥ，ＨＥ）として近似する。パルスコントロール回路１８６は、この駆動信号の立ち上がりおよび立ち下がりが後述のタイミングとなるように、入力端子１８７，１８８への入力信号の上記タイミングＴ１〜Ｔ６等を制御する回路である。次に、図１に戻ってパルスコントロール回路１８６の構成について説明する。
【００３９】
パルスコントロール回路１８６には、各種の演算処理を行うＣＰＵ２１０が設けられ、そのＣＰＵ２１０には、印字データや各種のデータを記憶するＲＡＭ２１２と、パルスコントロール回路１８６の制御プログラムおよび前述のタイミングＴ１〜Ｔ６でオン，オフ信号を発生するシーケンスデータを記憶するＲＯＭ２１４とが接続されている。ここで、ＲＯＭ２１４には、図３に示すように、インク噴射装置制御プログラム記憶エリア２１４Ａと、駆動波形データ記憶エリア２１４Ｂとが設けられている。従って、前述の駆動信号の波形に関するシーケンスデータは、駆動波形データ記憶エリア２１４Ｂに記憶されている。
【００４０】
更に、ＣＰＵ２１０は各種のデータのやりとりをするＩ／Ｏバス２１６に接続され、当該Ｉ／Ｏバス２１６には、印字データ受信回路２１８とパルスジェネレータ２２０および２２２が接続されている。パルスジェネレータ２２０の出力は充電回路１８２の入力端子１８７に入力され、パルスジェネレータ２２２の出力は放電回路１８４の入力端子１８８に入力されている。
【００４１】
ＣＰＵ２１０はＲＯＭ２１４の駆動波形データ記憶エリア２１４Ｂに記憶されているシーケンスデータに従って、パルスジェネレータ２２０および２２２を制御する。従って、上記タイミングＴ１〜Ｔ６の各種パターンを予めＲＯＭ２１４内の駆動波形データ記憶エリア２１４Ｂに記憶させておくことによって、１ドットの印字命令に対して、所望の波形の駆動信号をアクチュエータ壁６０３に与えることができる。なお、パルスジェネレータ２２０，２２２、充電回路１８２、および放電回路１８４は、インク噴射装置６００のノズル６１８と同じ数だけ設けられている。ＣＰＵ２１０は、印字データに応じたアクチュエータ壁６０３に駆動信号を出力し、対応するノズル６１８からインクを噴射する。
【００４２】
次に、本実施の形態のインク噴射装置６００における、上記駆動信号の波形（以下、駆動波形という）の一例を図４（Ａ）に例示する。また、図４（Ｂ）はその駆動波形に応じたインク室６１３内の圧力の変化を表している。なお、インク噴射装置６００は、キャリッジによって移動されている途中でこれらの駆動信号を出力する。図４に示すように、本例の駆動波形は、インク滴９９（図５）を噴射するための二つの噴射パルス信号Ａ、Ｂと上記インク室６１３内に残留した圧力波振動を相殺するための非噴射パルス信号Ｃとからなり、噴射パルス信号Ａ、Ｂと非噴射パルス信号Ｃのどちらも波高値（電圧値）はＥ（Ｖ）である。
【００４３】
タイミングＡＳで噴射パルス信号Ａが立ち上がると、図７にてインク室６１３ｃを例に説明したように、アクチュエータ壁６０３に電界が発生し、インク室６１３の容積が増大してノズル６１８付近を含むインク室６１３内の圧力が減少する。その後、インク室６１３にはインクが流入する一方、容積の増大によって生じた圧力波振動による圧力が増加して正の圧力に転じ、片道伝播時間Ｔを経過する時点でピークに達する。この時点近傍のタイミングＡＥで噴射パルス信号Ａが立ち下がるとインク室６１３の容積が減少するが、そのことにより発生した圧力と、上記正に転じた圧力とが加え合わされ、比較的高い圧力がインク室６１３のノズル６１８付近の部分に生じて、インク滴９９がノズル６１８から噴射される。
【００４４】
続いて、タイミングＡＥから所定時間ｄ１経過したタイミングＢＳ（インク室６１３の圧力が正から負に転じた後のタイミング）にて噴射パルス信号Ｂが立ち上がり、片道伝播時間Ｔを経過する時点近傍のタイミングＢＥにて噴射パルス信号Ｂが立ち下がると、同様にして２滴目のインク滴９９がノズル６１８から噴射される。
【００４５】
更に、その後、インク室６１３の圧力が正から負に転じる前のタイミングＨＳにて、非噴射パルス信号Ｃが立ち上がり、負に転じた後のタイミングＨＥで非噴射パルス信号Ｃが立ち下がる。すると、タイミングＨＳでは、未だ正である上記圧力が急減し、タイミングＨＥでは、負に転じた上記圧力が急増する。このため、上記圧力波の振動が相殺され、その振動が急速に収束に向かう。また、非噴射パルス信号Ｃは上記圧力波振動を相殺するので、このパルスが発生してもインクは噴射されない。このように圧力波振動が相殺されるとインクが非所望に噴射されることが防止され、次の印字命令に対する処理に早期に移行することもできる。従って、一層良好な画像を形成すると共に印字速度を向上させることができる。
【００４６】
このように、本実施の形態のインク噴射装置６００では、１ドットの印字命令に対して２滴のインク滴９９を連続的に噴射しているので、１滴のインク滴９９を噴射する場合に比べて、記録媒体９７に濃厚で見やすい画像を形成することができる。ところが、上記噴射された２滴のインク滴９９が、記録媒体９７に到達するまでに一体化してしまった場合、充分に濃厚な画像が形成できない。
【００４７】
図５（Ａ）は、一体化した後に記録媒体９７に付着したインク滴９９を例示する平面図であり、図５（Ｂ）はその側面図である。図５（Ａ），（Ｂ）に例示するように、インク滴９９が記録媒体９７に到達するまでに一体化してしまった場合、飛翔中のインク滴９９はある程度大きくなるものの、記録媒体９７に付着するとその大部分９９ａが記録媒体９７に吸収されてしまう。このため、記録媒体９７の表面から見たインク滴９９の大きさは、インク滴９９を１滴だけ噴射した場合と余り変わらないことがある。
【００４８】
そこで、本発明者は、前述の所定時間ｄ１の他、タイミングＢＥからタイミングＨＳ，ＨＥの中心に到るまでの時間ｄ２、および、パルス信号Ａ，Ｂ，Ｃのパルス幅Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃを適宜設定して、インク滴９９が記録媒体９７に到達するまでに一体化しないようにすることを考えた。先ず、Ｗａ，Ｗｂ，ｄ１の全てが片道伝播時間Ｔに等しいかそのＴの奇数倍であると、インクの圧力波振動の振幅が徐々に大きくなる。すると、後から噴射されたインク滴９９ほど高速で飛翔し、先に噴射されたインク滴９９に追いついて一体化してしまう。そこで、Ｗａ，Ｗｂ，ｄ１の少なくともいずれか一つが、片道伝播時間ＴまたはそのＴの奇数倍と一致しないようにして、インク滴９９が記録媒体９７に到達するまでにインク滴９９の一体化を防止し、キャリッジと記録媒体９７の相対移動に伴い図５（Ｃ）（Ｄ）のように複数のインク滴９９が記録媒体９７上で相互にずれるように記録することが考えられる。
【００４９】
また、基本的な原理は同じであるが、噴射パルス信号Ａによって生じるインクの圧力波振動（圧力波）のピークに、噴射パルス信号Ｂによって生じるインクの圧力波振動のピークが重畳すると、先に噴射されたインク滴９９よりも高い圧力で後のインク滴９９が噴射される。すると、後から噴射されたインク滴９９ほど高速で飛翔し、先に噴射されたインク滴９９に追いついて一体化してしまう。そこで、噴射パルスＡ，Ｂによって生じるインクの圧力波振動のピークが互いに重畳しないタイミングで噴射パルス信号Ｂを出力して、上記一体化を防止することも考えられる。
【００５０】
以上の考察の元にＷａ，ｄ１，Ｗｂ，ｄ２，Ｗｃの値を種々に設定して実験を行い、インク滴９９の一体化を良好に防止することができると共に、インク滴９９噴射後の圧力波振動を良好に相殺することができる値を求めた、結果を表３に示す。なお、表３では、上記各値を片道伝播時間Ｔとの比の値で表した。
【００５１】
【表３】

【００５２】
Ｗａ，ｄ１，Ｗｂ，ｄ２，Ｗｃの値を表３に示す値に設定した場合、インク滴９９が記録媒体９７に到達するまでに一体化するのを確実に防止することができ、また、キャリッジが記録媒体９７に対して移動するのに伴い２滴のインク滴９９の付着位置が相互にずれ、図５（Ｃ），（Ｄ）に平面図，側面図を例示するように、記録媒体９７上で２滴のインク滴９９が一部のみ重なるようにすることができた。このため、記録媒体９７に吸収される部分９９ａも少なく、記録媒体９７の表面からみたインク滴９９の大きさも２倍近くなった。従って、記録媒体９７に濃厚な画像を良好に形成することができた。また、Ｗａ，ｄ１，Ｗｂ，ｄ２，Ｗｃの値を上記値に設定したことにより、インクの圧力波振動が早期に収束して、インクが非所望に噴射されることもなく次の印字命令に対する処理に早期に移行することもできた。従って、きわめて良好な画像を形成すると共に印字速度を向上させることができた。
【００５３】
２滴のインク滴９９のずれ量は、キャリッジの移動速度、インク滴９９の噴射速度、ｄ１の値等で、任意に決定することができる。
なお、Ｗａ，ｄ１，Ｗｂ，ｄ２，Ｗｃの値は上記値に厳密に一致しなくてもよく、±０．０５（×Ｔ）程度の誤差があっても上記効果が同様に生じることが判明した。また、本願出願人による実験では表３に示す値が適切と考えられたが、表３に示す値以外にも適切な値が存在する可能性がある。特に、ノズル面６１７ａと記録媒体９７との間隔等、各種実験条件を変更した場合、表３に示す値以外に適切な値が存在することが充分に考えられる。
【００５４】
なお、上記実施の形態において、アクチュエータ壁６０３および電極６１９，６２１がアクチュエータに、制御装置６２５が駆動手段に、記録媒体９７が被記録媒体に、それぞれ相当する。また、本発明は上記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、上記実施の形態では１ドットの印字命令に対して２滴のインク滴９９を噴射しているが、３滴以上のインク滴９９を噴射してもよい。この場合も、そのインク滴９９の少なくとも二つが一体化しないようにすることにより、濃厚な画像を良好に形成することができる。
【００５５】
また、噴射パルス信号Ｂまたは非噴射パルス信号ＣとしてＥ（Ｖ）より低い電圧を印加することにより、後から噴射されたインク滴９９が先に噴射されたインク滴９９に追いつかないようにしたり、圧力波振動の相殺時にインクが噴射されないようにしたりすることもできる。但し、上記実施の形態では、パルス信号Ａ，Ｂ，Ｃの電圧を一定値とし、その出力タイミングＡＳ〜ＨＥを調整することにより上記一体化の防止および圧力波振動の相殺を行っているので、各パルス信号を出力するための電源が１つでよく、装置の構成および制御をきわめて簡略化することができる。
【００５６】
更に、本発明は、圧電材料を用いて構成されたアクチュエータ以外の手段によってインクを噴射する装置、印字装置本体にインク噴射装置６００を固定したいわゆるラインプリンタ等にも適用することができる。但し、上記実施の形態のように圧電材料を用いたアクチュエータを使用する場合、装置の構成を一層簡略化し、耐久性を向上させると共に、製造コストを一層低減することができる。なお、ラインプリンタの場合、記録媒体を搬送しながら複数のインク滴を噴射することにより、各インク滴が記録媒体上で一部のみ重なった濃厚な画像が形成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が適用されたインク噴射装置の制御装置の構成を表す回路図である。
【図２】 その制御装置の充電回路，放電回路の動作を表すタイミングチャートである。
【図３】 その制御装置のＲＯＭの構成を表す説明図である。
【図４】 その制御装置が出力するインク噴射装置の駆動波形を例示する説明図である。
【図５】 その駆動波形による記録媒体へのインク滴の付着状態を表す説明図である。
【図６】 従来技術および本発明に関わるインク噴射装置の構成を表す断面図である。
【図７】 そのインク噴射装置の動作の一例を表す説明図である。
【符号の説明】
９７…記録媒体 ９９…インク滴 １８２…充電回路 １８４…放電回路
１８６…パルスコントロール回路 ６００…インク噴射装置
６０３…アクチュエータ壁 ６１３…インク室 ６１８…ノズル
６１９，６２１…電極 ６２５…制御装置

Claims (5)

1. インクを噴射するノズルと、
   該ノズルの背後に設けられインクが充填されるインク室と、
   該インク室の容積を変化させるアクチュエータと、
   上記アクチュエータを駆動し、上記インク室の容積を一旦増加させた後上記インク室の容積を減少させて上記ノズルからインク滴を噴射する動作を、１ドットの印字命令に対して複数回繰り返す駆動手段と、
   を備え、被記録媒体に対して相対移動して、上記被記録媒体にドットで画像を形成するインク噴射装置であって、
   上記駆動手段が、上記１ドットの印字命令に対して複数回インク滴を噴射するための駆動信号を出力するに当たり、ｎ回目に上記容積を増加させてからｎ回目に上記容積を減少させるまでの時間Ｗａ、ｎ回目に上記容積を減少させてからｎ＋１回目に上記容積を増加させるまでの時間ｄ１、および、ｎ＋１回目に上記容積を増加させてからｎ＋１回目に上記容積を減少させるまでの時間Ｗｂと、上記インク室内をインクの圧力波が片道伝播する片道伝播時間Ｔとの比の値が、次表に示す数値の±０．０５の範囲に収まり、
   かつ、先の上記駆動信号によって上記インク室内に生じたインクの圧力波のピークに後の上記駆動信号によって生じるインクの圧力波のピークが重畳しないタイミングで、上記各駆動信号を出力し、
   しかも、上記インク室の容積の増加、減少により噴射された各インク滴が被記録媒体に到達するまでに一体化することなく、上記被記録媒体上に、その被記録媒体に対する相対移動に伴い相互に一部のみ重なってずれて付着するようにし、
   更に、上記駆動手段が、上記複数の噴射のための上記インク室の容積の増加、減少の後、上記インク室内の圧力波振動を相殺するために上記インク室の容積を増加、減少させることを特徴とするインク噴射装置。
   

   
2. 上記ノズルと上記被記録媒体との距離が２ｍｍ以下であり、上記時間Ｗｂが、上記片道伝播時間ＴまたはそのＴの奇数倍と等しくないことを特徴とする請求項１記載のインク噴射装置。
3. 上記駆動手段が上記１ドットの印字命令に対して３滴以上のインク滴を噴射することを特徴とする請求項１または２記載のインク噴射装置。
4. 上記駆動手段が、上記アクチュエータに電圧を印加することにより上記インク室の容積を増加または減少させるものであって、しかも、上記電圧が一定値であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインク噴射装置。
5. 上記アクチュエータが、上記インク室の側壁をなす圧電材料を用いて構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインク噴射装置。

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