JP4762415B2 - インクジェット装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタに用いる、インクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常画像を記録するためのインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドを備えているインクジェット装置を有しており、前記インクジェットヘッドは、インクを貯蔵する複数のインク室を備えている圧電素子を有している。前記インクジェット装置は、前記インクジェットヘッドの圧電素子に駆動電圧を印加して各インク室の容積を変化させ、インク室のインク出射口からインクを出射し得るように構成されている。
【０００３】
前記圧電素子への駆動電圧は、パルス状であり、このパルス状の駆動電圧は、正電圧の第１電圧、基準電圧（０Ｖ）、及び負電圧の第２電圧の３つの値を持つ。前記圧電素子に対して、駆動電圧が第１電圧のとき、インク室は容積が増大し、第２電圧のとき、インク室は容積が減少する。前記インクジェットヘッドは、インク室の容積が減少した際に、インクを出射し、記録媒体に対して画像の記録を行う。
【０００４】
一般的に、インクジェット装置のインクジェットヘッドから出射されるインクは、温度によって物性値が変化してしまう。特にインクの粘性は、インクの低温時に高くなり、高温時に低くなる。このためインクの温度の変化により、所定の出射速度及び出射角度でインクを出射し難くなる場合がある。インクジェットプリンタが正常に動作すべき温度範囲１５乃至３５度においても、このようなことがあり得る。特に、顔料色素を使用した油系インクにおいては顕著である。
【０００５】
インクの出射状態は、インクの粘性に対応して、出射角度不安定状態、正常出射状態、及びメニスカス不安定状態という３つの状態を取り得る。
【０００６】
出射角度不安定状態は、インクの温度が低い場合に生じやすく、インクの粘性が高いため連続出射時に出射角度が徐々に変化してしまう可能性を有している出射不良状態である。正常出射状態は、インクが所望の速度及び角度で出射し得る理想的な状態である。メニスカス不安定状態は、インクの温度が高い場合に生じやすく、インクの粘性が低いためインクの出射口付近に形成されるメニスカスが適正な形状及び位置を保てないばかりか、破壊されてしまい、インクが出射されない可能性を有している出射不良状態である。
【０００７】
前記３つのインクの出射状態は、第１電圧及び第２電圧の基準電圧に対する電位差に関係している。通常、インクの出射状態は、上記電位差の関係により求まる実効電圧を用いて示している。
【０００８】
従来のインクジェット装置において、第１及び第２電圧の基準電圧に対する電位差の比率は、同一である。従来のインクジェット装置においては、インク室に加温装置を設け、インクを所定の温度に保つとともに、実効電圧を加温装置の温度に対応した一定値に常に維持するように選定し、インクの出射状態を常に理想的な状態に保つように構成している。しかし、この加温装置を有しているインクジェット装置は、インク室の温度が上がるまで画像の記録を待たなければならないという欠点を有している。
【０００９】
上述の欠点を鑑みて、インクの温度が変化した場合においてもインクの出射不良状態になりにくいインクジェットプリンタは、種々開発されている。出射不良状態になりにくいインクジェットヘッドを有している従来のインクジェットプリンタは、例えば、特開昭５６−６０２６１号公報により広く知られている。
【００１０】
上記公報のインクジェットプリンタのインクジェットヘッド１００１を、図８（ａ）を参照して説明する。
【００１１】
図８（ａ）は、上記公報のインクジェットヘッド１００１の一部分を示す断面図である。インクジェットヘッド１００１は、インクを保持する複数のインク室１００２（図８中には、１００２＿０乃至８まで示されている）を有している圧電素子１００３を備えている。
【００１２】
また、インクジェットヘッド１００１は、圧電素子１００３対して圧電素子１００３を駆動させるための駆動電圧を供給する電圧供給部（図示せず）と、インクの温度に対応して電圧供給部が供給する駆動電圧を制御する制御部（図示せず）と、をさらに有している。また、各インク室には、内壁に沿って、圧電素子に駆動電圧を印加するための、電極１００７が設けられている。
【００１３】
なお、図８（ａ）中に示されているインク室１００２＿０乃至１００２＿８は、圧電素子に駆動電圧が供給される前の通常の容積を有している状態である。前記制御部は、インクの温度を取得する温度センサーを有している。この温度センサーは、インク室へのインク導入口付近に設けられており、インク室に保持される直前のインクの温度を取得する。
【００１４】
このインクジェットヘッド１００１は、前記制御部の命令により電圧供給部が圧電素子１００３に対して駆動電圧を供給し、この駆動電圧により圧電素子１００３がインク室の容積を変化させるように動作する。インクジェットヘッド１００１は、上述のインク室の容積の変化により、インク室内のインクに出射するための力を付与し、インク出射口からインクを出射する。
【００１５】
以下にインクジェットヘッド１００１の動作についてより詳細に説明する。
【００１６】
インクジェットヘッド１００１は、第１に、図示しない温度センサーにより、インク室中に供給される直前のインクの温度が取得する。続いて、取得されたインクの温度を基に制御部は、圧電素子を駆動させる正電圧の第１電圧Ｖａを選定するとともに、基準電圧に対して第１電圧Ｖａと同じ電位差であり、負電圧の第２電圧を選定する。駆動電圧は、第１電圧のときに増大させ、第２電圧のときに減少させる。
【００１７】
続いて、この駆動電圧が、圧電素子に供給されるように電源供給部を制御する。前記駆動電圧が第１電圧Ｖａのとき、圧電素子１００３が、インク室の容積を通常の容積より増やすように動作する。図８（ｂ）中には、インクジェットヘッド１００１の３つおきのインク室（インク室１００２＿０、１００２＿３、及び１００２＿６）の容積が増えた状態が示されている。このとき、インクが、前記インク導入口よりインク室中に充填される。
【００１８】
そして、図９（ａ）に示されるように、インク室のインク出射口付近に、メニスカスが形成される。図９（ａ）は、図８（ｂ）中の切断線Ｚ−Ｚに沿った断面図である。なお、図９（ａ）中において、上記メニスカスは、参照符号１００４で指摘され、インク室中に充填されているインクは、参照符号１００５で指摘されている。
【００１９】
続いて、図８（ｃ）中に示されるように、前記３つのインク室１００２＿０、１００２＿３、及び１００２＿６は、容積が増えた状態から容積が通常の容積より減じられた状態にされるよう動作される。この動作は、駆動電圧が第２電圧Ｖｂのとき圧電素子１００３が駆動されることで行われる。上記動作によりインク室の容量が減じられた際に、インクがインク室のインク出射口から射出される。
【００２０】
インクの射出後、駆動電圧は、基準電圧となり、インク室は、再び通常の容積を有する状態に戻る。
【００２１】
インクジェットヘッド１００１は、上記のインク室の容量を変化させる動作を、繰り返すことで順次インクを出射する。なお、圧電素子１００３に供給される、駆動電圧の波形を、図９（ｂ）に示す。また、インクジェットヘッド１００１において、第１及び第２電圧Ｖａ，Ｖｂの基準電圧に対する電位差は、前述の従来のインクジェットヘッドと同様に同一、即ち比率が１：１である。
【００２２】
この場合上述のように実効電圧は、第１及び第２電圧Ｖａ，Ｖｂの夫々の基準電圧に対する電位差を足し合わせた値と同一になることが経験的に知られているとおりである。
【００２３】
図１０は、顔料色素を使用した油系インクを用い、且つ第１及び第２電圧Ｖａ，Ｖｂの基準電圧に対する電位差の比率が１：１に保って温度に対応した実効電圧を変化させた際のインクの出射状態を、縦軸が実効電圧、横軸がインクの温度として示すグラフである。
【００２４】
図１０においてインクの出射状態は３つの領域で示されており、出射角度不安定状態が、出射不良領域Ａ１、正常出射状態が、正常出射領域Ａ２、メニスカス不安定状態が、出射不良領域Ａ３で示されている。
【００２５】
出射不良領域Ａ１は、図１０中に一点鎖線で示されている境界線Ｂ１から下側の領域である。正常出射領域Ａ２は、境界線Ｂ１と、図１０中に破線で示されている境界線Ｂ２と、により挟まれている領域である。出射不良領域Ａ３は、境界線Ｂ２から上側の領域である。
【００２６】
インクジェットヘッド１００１の実効電圧は、線Ｌ１により示されている。また、インクの温度が１５度、２５度、３５度の実効電圧を各々参照符号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３で指摘している。このグラフより、インクジェットヘッド１００１は、インクの温度が低くなるにつれて実効電圧を高くし、インクの温度が高くなるよう
に、実効電圧が制御されていることが分かる。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、インクジェットヘッド１００１は、インクの温度変化によってインクの粘性が変化した場合においても、影響の受けにくく構成されているが、インクの出射状態が、インク温度が低温のときの実効電圧Ｔ１付近では、出射不良領域Ａ１に入っているとともに、インクの温度が高温のときの実効電圧Ｔ３付近では、出射不良領域Ａ３に入っている。このため、インクジェットヘッド１００１は、インクの温度の対応しきれていないことが分かる。
【００２８】
上記問題を鑑みて、本発明は、インクの温度が変化しても、インクの出射速度を一定に保つとともに、安定した出射角度で、常に出射し得るインクジェット装置を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態のインクジェット装置は、インクを貯留するインク室と、前記インク室の容積を初期状態より増大、減少させる圧電素子とを有するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドの前記インク室に供給される前記インクの温度を直接、又は間接的に取得する特徴値取得部と、前記インク室の容積を前記初期状態とする基準電圧と、前記インク室の容積を前記初期状態より増大させるために前記基準電圧に対して第１電位差を有する第１電圧と、前記インク室の容積を前記初期状態より減少させるために前記基準電圧に対して第２電位差を有する第２電圧と、を有し、前記インクジェットヘッドから前記インクを吐出させるために前記第１電圧及び前記第２電圧を前記圧電素子に供給する電圧供給部と、を備え、前記第１電圧と前記第２電圧との差を実効電圧としたとき、前記インクの温度に対応させて前記実効電圧を可変して前記インクジェットヘッドからインクを吐出するインクジェット装置であって、前記インクジェットヘッドから吐出される前記インクが正常噴射状態である所望の速度及び出射角度になるように前記実効電圧を変えずに前記第１電位差と前記第２電位差との比率を変えることで算出された前記第１電圧及び前記第２電圧を前記インクの温度に対応して予め記憶した記憶部と、前記特徴知取得部で取得された前記インクの温度に基づいて前記記憶部に記憶された前記第１電圧及び前記第２電圧を選定し、該選定された第１電圧及び第２電圧を前記圧電素子に供給するように前記電圧供給部を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【００３０】
この構成により、インクの温度に応じて第１電圧及び第２電圧との比が常に一定である場合と比べて、インクの出射状態の正常出射状態の領域を拡大することが出来る。さらに、インク温度毎に対応したインクの出射状態を、正常出射状態の領域の中央部に常に位置させることが可能である。このため、インクの温度が変化しても、インクの出射速度を一定に保つとともに、安定した出射角度で、常に出射し得るインクジェット装置を提供することが出来る。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００３２】
（第１の実施の形態）
まず、第一の実施の形態について図１（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）は、本実施の形態に従ったインクジェット装置１０の斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の切断線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。
【００３３】
インクジェット装置１０は、圧電素子３０を有しているインクジェットヘッド４０と、インクの特徴値を取得する特徴値取得部６０と、圧電素子３０を駆動させるための駆動電圧を圧電素子３０に供給する電圧供給部７０（図示せず）と、インクの特徴値に対応して電圧供給部が供給する駆動電圧を制御する制御部８０（図示せず）と、を有している。
【００３４】
圧電素子３０は、図１（ｂ）に示されるように、出射前のインクを保持する複数のインク室２０（図１（ｂ）中には、２０＿０乃至８まで示されている）を有している。インク室２０は、一端はインクを供給するインク供給路に接続され、他端は各インク室に対応したインク出射口２１を有している吐出口プレート２２が取り付けられインク吐出部を形成している。また、各インク室には、内壁に沿って、圧電素子に駆動電圧を印加するための、電極２３が設けられている。なお、図１（ｂ）中に示されているインク室２０＿０乃至２０＿８は、圧電素子３０に駆動電圧が供給される前の通常の容積を有している状態である。
【００３５】
特徴値取得部６０は、インクの特徴値としてインクの温度を取得する温度センサーを有している。特徴値取得部６０は、インクジェットヘッド４０の側部に取り付けられており、インク室中のインク温度を、インク室を介して取得する。このため、各インク室に特徴値取得部を設ける必要がなく、インクジェット装置の構成を簡単にし得る。また、特徴値取得部６０は、取得した温度情報を図５，図６に示す制御部８０に伝達し得るように、制御部８０と接続されている。
【００３６】
電圧供給部７０は、圧電素子３０に駆動電圧を供給し得るように、圧電素子３０に接続されている。
【００３７】
制御部８０は、特徴値取得部６０から送られた特徴値である温度情報を基に、電圧供給部７０による駆動電圧を制御し得るように電圧供給部７０に接続されている。制御部８０が制御する圧電素子３０への駆動電圧は、パルス状であり、このパルス状の駆動電圧は、正電圧の第１電圧Ｖｃ、基準電圧（０Ｖ）、及び負電圧の第２電圧Ｖｄの３つの値を持つ。圧電素子３０は、前記駆動電圧が第１電圧Ｖｃのとき、インク室２０の容積を通常の容積より増大し、第２電圧Ｖｄのときインク室２０の容積を通常の容積より減少させる。制御部８０は、前記電圧供給部を制御するために、温度情報から所定の駆動電圧を選定する。このため、制御部８０は、インクの温度に対応した駆動電圧の第１電圧及び第２電圧がそれぞれ記憶されているルックアップテーブルを備える記憶部を有している。
【００３８】
以下にインクジェット装置１０の動作について説明する。
インクジェット装置１０は、第１に、特徴値取得部６０の温度センサーにより、圧電素子３０のインク室２０中のインクの温度を取得する。続いて、取得されたインクの温度を基に制御部８０は、駆動電圧が圧電素子３０に供給されるように、電源供給部を制御する。そして、電圧供給部７０は、圧電素子３０に駆動電圧を供給し、圧電素子３０が駆動する。
【００３９】
ここで、図２（ａ）及び（ｂ）を参照して、圧電素子３０に駆動電圧が供給された際の動作について説明する。図２（ａ）は、圧電素子３０に供給された駆動電圧が第１電圧のときの圧電素子３０を示す断面図である。図２（ｂ）は、圧電素子３０に供給された駆動電圧が第２電圧のときの圧電素子３０を示す断面図である。
【００４０】
この駆動電圧が第１電圧Ｖｃのとき、図２（ａ）中に示すように、圧電素子３０が、インク室２０の容積を通常の容積より増やすように動作する。なお、図２（ａ）中において、インクジェットヘッド４０は、３つおきのインク室（インク室２０＿０、２０＿３、及び２０＿６）の容積が増えた状態が示されている。このとき、インク室のインク出射口付近に、メニスカスが形成される。
【００４１】
続いて、図２（ｂ）中に示すように、前記３つのインク室２０＿０、２０＿３、及び２０＿６は、容積が増えた状態から容積が通常の容積より減じられた状態にされるよう動作される。この動作は、駆動電圧が第２電圧Ｖｄのときに行われる。
【００４２】
上記動作によりインク室２０の容量が減じられた際に、インクがインク室のインク出射口２１から射出される。
【００４３】
インクの射出後、制御部８０は、駆動電圧を基準電圧にし、この制御によりインク室２０は、再び通常の容積を有する状態に戻る。
【００４４】
インクジェット装置１０は、上記のインク室２０の容量を変化させる動作を、繰り返すことで順次インクを出射する。
【００４５】
ここで、制御部８０が制御する駆動電圧について詳しく説明する。制御部８０は、インクジェット装置１０のインクジェットヘッド４０が出射するインクの出射状態が、常に正常出射状態であるように制御することが望まれている。そこで、駆動電圧の制御を研究した結果、実効電圧が同じであっても、第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率を変化させることでインクの出射状態が変化することが分かった。そこで、従来のインクジェットヘッド１００１の温度変化に対応した実効電圧で、インクの出射状態が、正常出射状態になる第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率（Ｖｃ／Ｖｄ）を調べ、その結果を図３（ａ）のグラフで示している。図３（ａ）は、各温度に対応したインクの出射状態が、正常出射状態になる第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率（Ｖｃ／Ｖｄ）を示すグラフである。
【００４６】
図３（ａ）中の参照符号Ａ４は、出射角度不安定状態の出射不良領域、参照符号Ａ５は、インクの正常出射状態の正常出射領域、参照符号Ａ６、メニスカス変形領域の出射不良領域を示している。出射不良領域Ａ４は、図３（ａ）中に一点鎖線で示されている境界線Ｂ３から下側の領域である。正常出射領域Ａ５は、境界線Ｂ３と、図３（ａ）中に破線で示されている境界線Ｂ４と、により挟まれている領域である。出射不良領域Ａ６は、境界線Ｂ４から上側の領域である。インクジェット装置１０の各温度に対応した前記比率は、線Ｌ２により示されており、特にインクの温度が１５度、２５度、３５度の第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率（Ｖｃ：Ｖｄ）を各々参照符号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３で指摘している。また、上記各温度に対応した比率Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３での実効電圧は、従来のインクジェットヘッド１００１の温度変化に対応した実効電圧と同様に、１５Ｖ、１３Ｖ、１１Ｖである。
【００４７】
図３（ａ）のグラフから分かるように、インクの温度が１５度付近では比率Ｒ１が３：１程度で、インクの温度変化に沿った第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率の正常出射領域の幅において、中央付近に位置される。同様に、インクの温度が、２５度付近では比率Ｒ２が２：１程度で、正常出射領域の中央付近に位置し、３５度付近では比率Ｒ３が１：１程度で、正常出射領域の中央付近に位置される。上記のようにインクの温度に対応して、第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率を変化させることで、従来のインクジェットヘッド１００１の温度変化に対応した実効電圧と同様であっても、常にインクの出射状態を正常出射状態に保てることが分かる。
【００４８】
制御部８０は、上記インクの温度に対応して、第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率を変化させて第１及び第２電圧Ｖｃ，Ｖｄを選定し得るように、記憶素子のルックアップテーブルが定義され、この定義に従って電圧供給部７０が制御された際の、インクジェット装置１０のインクの出射状態を図３（ｂ）のグラフで示す。即ち、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示される比率で、第１及び第２電圧を選定した際のインクジェット装置１０による各温度に対応したインクの出射状態を示すグラフである。
【００４９】
図３（ｂ）中において、出射角度不安定状態の出射不良領域は、参照符号Ａ７、出射状態の正常出射領域は、参照符号Ａ８、メニスカス変形領域の出射不良領域は、参照符号Ａ９で示されている。出射不良領域Ａ７は、図３（ｂ）中に一点鎖線で示されている境界線Ｂ５から下側の領域である。正常出射領域Ａ８は、境界線Ｂ５と、図３（ｂ）中に破線で示されている境界線Ｂ６と、により挟まれている領域である。出射不良領域Ａ９は、境界線Ｂ６から上側の領域である。各温度に対応したインクジェット装置１０の実効電圧は、線Ｌ１により示されており、特にインクの温度が１５度、２５度、３５度の実効電圧を各々参照符号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３で指摘している。
【００５０】
図３（ｂ）のグラフから分かるように、本実施の形態のインクジェット装置１０は、実効電圧が各温度において常に正常出射領域に位置している。さらに、本実施の形態のインクジェット装置１０は、従来のインクジェットヘッド１００１の正常出射領域Ａ２（図１０参照）に比べて、正常出射領域Ａ８の方が大きくなり、より安定したインクの正常な出射が提供され得る。
【００５１】
なお、制御部８０に制御された第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率が３：１のときの駆動電圧の波形を、図４（ａ）で示し、前記比率が２：１であるときの駆動電圧の波形を図４（ｂ）で示している。
【００５２】
なお、本実施の形態のインクジェット装置１０により出射されるインクの粘度と温度との関係は、図４（ｃ）に示されるようになっている。制御部８０により制御される第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率、即ちインクの温度１５度、２５度、３５度に対応した前記比率３：１、２：１、１：１は、この図４（ｃ）中のインクの粘度と温度との関係において選定されている。本実施の形態のインクジェット装置１０は、使用するインクとして染料や顔料を使用したウォーターベース、ソルベントベースインクなどが選定された場合、記憶部のルックアップテーブルを変更することで、制御部８０により制御される駆動電圧の比率を変更し、いかなるインクに対しても対応し得る。
【００５３】
（第２の実施の形態）
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施の形態に従ったインクジェット装置１０'について説明する。図５は、インクジェット装置１０'の概略的な回路図である。第２の実施の形態に従ったインクジェット装置１０'は、第１の実施の形態のインクジェット装置１０に対してインクジェットヘッド４０を複数有していることが異なっている。このため、第２の実施の形態に従ったインクジェット装置１０'において、第１の実施の形態のインクジェット装置１０と同一の構成部材は、このインクジェット装置１０の同じ構成部材を指摘した参照符号を使用して指摘し、詳細な説明は省略する。
【００５４】
インクジェット装置１０'の電圧供給部７０は、電源である電源部７１と、電源部７１からの駆動電圧の第１電圧を調整する複数の第１電圧調整回路７２ａと、電源部７１からの駆動電圧の第２電圧を調整する複数の第２電圧調整回路７２ｂと、インクジェットヘッド４０に第１及び第２電圧調整回路７２ａ、７２ｂを接続するインクジェットヘッド接続回路７３と、インクジェットヘッド４０に駆動電圧を供給するタイミングを制御する駆動タイミング生成回路７４とを有している。
【００５５】
本実施の形態のインクジェット装置１０'は、インクジェットヘッド４０を１２個有しているため、図５中に、インクジェットヘッド４０＿１乃至１２、第１電圧調整回路７２ａ＿１乃至１２、及び第２電圧調整回路７２ｂ＿１乃至１２が示されている。
【００５６】
以下にインクジェット装置１０'の動作について説明する。
【００５７】
インクジェット装置１０'は、特徴値取得部６０（図示せず）から取得された各インクジェットヘッド４０＿１乃至１２の温度情報が制御部８０に送られる。
【００５８】
制御部８０は、各インクジェットヘッド毎に前記温度情報を基に選定された第１電圧が、各インクジェットヘッド４０＿１乃至１２に供給される駆動電圧の第１電圧として調整されるように、第１電圧調整回路７２ａ＿１乃至１２を各々制御する。同様に、制御部８０は、選定された第２電圧が、各インクジェットヘッド毎に供給される駆動電圧の第２電圧として調整されるように、第２電圧調整回路７２ｂ＿１乃至１２を制御する。
【００５９】
前記第１及び第２電圧調整回路により設定された駆動電圧は、インクジェットヘッド接続回路を介し、各インクジェットヘッド４０＿１乃至１２に供給され、各インクジェットヘッド４０＿１乃至１２の圧電素子３０が駆動し、インクが出射される。
【００６０】
上記構成により、本実施の形態のインクジェット装置１０'は、複数のインクジェットヘッド４０を有している場合においても、インクの温度が変化に対応して駆動電圧を制御し、インクの出射速度を一定に保つとともに、安定した出射角度で、常にインクを出射し得る。
【００６１】
（第３の実施の形態）
次に、図６を参照して、本発明の第３の実施の形態に従ったインクジェット装置１０"について説明する。図６は、インクジェット装置１０"の概略的な回路図である。第３の実施の形態に従ったインクジェット装置１０"は、第２の実施の形態のインクジェット装置１０'に対して電圧供給部７０が異なっている。このため、第２の実施の形態に従ったインクジェット装置１０"において、第２の実施の形態のインクジェット装置１０'と同一の構成部材は、このインクジェット装置１０'の同じ構成部材を指摘した参照符号を使用して指摘し、詳細な説明は省略する。
【００６２】
本実施の形態のインクジェット装置１０"の電圧供給部７０"は、電源である電源部７１と、電源部７１からの駆動電圧の第１電圧を調整する複数の第１電圧調整回路７２ａと、電源部７１からの駆動電圧の第２電圧を調整する一つの第２電圧調整回路７２ｂ"と、インクジェットヘッド４０に第１及び第２電圧調整回路７２ａ、７２ｂ"を接続するインクジェットヘッド接続回路７３と、インクジェットヘッド４０に駆動電圧を供給するタイミングを制御する駆動タイミング生成回路７４とを有している。
【００６３】
本実施の形態のインクジェット装置１０"の電圧供給部７０"は、インクジェットヘッド４０を１２個有しているとともに、インクジェットヘッド４０に対応して第１電圧調整回路７２ａも１２個有しているが、第２電圧調整回路７２ｂ"は、１つのみ有している。このため、制御部８０は、駆動電圧の第１電圧がインクジェットヘッド４０＿１乃至１２各々に対応するように第１電圧調整回路７２ａを制御し、駆動電圧の第２電圧が、全インクジェットヘッド４０に共通の電圧であるように第２電圧調整回路７２ｂ"を制御する。
【００６４】
以下にインクジェット装置１０"の動作を、図７を参照して説明する。図７は、インクジェット装置１０"の動作を示す図である。
【００６５】
まず、特徴値取得部６０が、各インクジェットヘッド４０＿１乃至１２の温度を特徴値として取得する。この特徴値に基づいて制御部８０は、駆動電圧の第１及び第２電圧Ｖｅ，Ｖｆを各インクジェットヘッド毎に選定する。続いて各インクジェットヘッド毎に、以下の式（ａ）で求まる実効電圧Ｖｘを求める。
【００６６】
Ｖｘ＝（２Ｖｅ＋Ｖｆ）／３ ・・・（ａ）；
ここで、全インクジェットヘッドの第２電圧Ｖｆを平均し、平均値Ｖｈを求め、この平均値Ｖｈを全インクジェットヘッドの共通の第２電圧Ｖｆ"とする。
【００６７】
各インクジェットヘッドの実効電圧Ｖｘと、平均値Ｖｈとを用い、下記の式（ｂ）により各インクジェットヘッド毎の第１電圧Ｖｅ"を求める。
【００６８】
Ｖｅ"＝（３Ｖｘ−Ｖｈ）／２ ・・・（ｂ）；
上記により求まった第１及び第２電圧Ｖｅ"，Ｖｆ"に基づいて、各インクジェットヘッドに供給される駆動電圧の波形を調整する。
【００６９】
制御部８０により求められる第１及び第２電圧Ｖｅ"，Ｖｆ"は、各インクジェットヘッド毎の第１及び第２電圧が、表１のように選定された場合、表２に示すように求まる。
【００７０】
【表１】
【００７１】
【表２】
【００７２】
制御部８０は、表１及び表２に示されるように、第２電圧Ｖｆ"を共通にしているにもかかわらず、所定の実効電圧を保ち、かつ、第１電圧Ｖｅ"と第２電圧Ｖｆ"との比を表１に示される各インクジェットヘッド毎の所定の比と程同一に保つことが出来る。
【００７３】
この構成により、前記第１電圧をインクジェットヘッド毎に選定し、前記第２電圧を共通の１つのみ選定し、電圧供給部を簡単に構成することが出来、インクジェット装置の小型化及び製造コストを低減することが可能である。
【００７４】
また、本実施の形態のインクジェット装置１０"では、第２電圧調整回路７２ｂ"が、１つのみ有しているように構成されているが、第１電圧調整回路７２ａを１つのみにし、第２電圧調整回路７２ｂを複数有するように構成することが可能である。この場合、まず、特徴値取得部６０が、各インクジェットヘッド４０＿１乃至１２の温度を特徴値として取得する。この特徴値に基づいて制御部８０は、駆動電圧の第１及び第２電圧Ｖｅ，Ｖｆを各インクジェットヘッド毎に選定する。続いて各インクジェットヘッド毎に、以下の式（ａ）で求まる実効電圧Ｖｘを求める。
【００７５】
Ｖｘ＝（２Ｖｅ＋Ｖｆ）／３ ・・・（ａ）；
ここで、全インクジェットヘッドの第１電圧Ｖｅを平均し、平均値Ｖｇを求め、この平均値Ｖｇを全インクジェットヘッドの共通の第１電圧Ｖｅ"とする。
【００７６】
各インクジェットヘッドの実効電圧Ｖｘと、前記平均値Ｖｇとを用い、下記の式（ｃ）から各インクジェットヘッド毎の第２電圧Ｖｆ"を求める。
【００７７】
Ｖｆ"＝３Ｖｘ−２Ｖｇ ・・・（ｃ）；
上記により求まった第１及び第２電圧Ｖｅ"，Ｖｆ"になるように、各インクジェットヘッドに供給される駆動電圧の第１及び第２電圧を調整する。
【００７８】
この構成により、前記第２電圧をインクジェットヘッド毎に選定し、前記第１電圧を共通の１つのみ選定し、電圧供給部を簡単に構成することが出来、インクジェット装置の小型化及び製造コストを低減することが可能である。
【００７９】
これまで、いくつかの実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。
【００８０】
本発明の特徴値取得部は、前記特徴値としてインクの温度を取得しており、このインクの温度は、インク室を介して取得しているが、インク室中、又はインクの供給口付近に特徴値取得部を配置し、インクの温度を直接取得することも可能である。この構成にすることでより精確に特徴値を取得することが出来、より精確に特徴値に対応した制御がし得る。
【００８１】
【発明の効果】
本発明は、インクの温度が変化しても、インクの出射速度を一定に保つとともに、安定した出射角度で出射し得るインクジェット装置を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）は、本実施の形態に従ったインクジェット装置の斜視図である。
図１（ｂ）は、図１（ａ）の切断線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。
【図２】 図２（ａ）は、圧電素子に供給された駆動電圧が第１電圧のときの圧電素子を示す断面図である。
図２（ｂ）は、圧電素子に供給された駆動電圧が第２電圧のときの圧電素子を示す断面図である。
【図３】 図３（ａ）は、各温度に対応したインクの出射状態が、正常出射状態になる第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率（Ｖｃ／Ｖｄ）を示すグラフである。
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示される比率で、第１及び第２電圧を選定した際の第１の実施の形態のインクジェットヘッドによる各温度に対応したインクの出射状態を示すグラフである。
【図４】 図４（ａ）は、第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率が３：１のときの、圧電素子に供給される駆動電圧の波形を示す図である。
図４（ｂ）は、第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率が２：１であるときの駆動電圧の波形を示す図である。
図４（ｃ）は、なお、本実施の形態のインクジェット装置により出射されるインクの粘度と温度との関係を示す図である。
【図５】 図５は、第２の実施の形態に従ったインクジェット装置の概略的な回路図である。
【図６】 図６は、第３の実施の形態に従ったインクジェット装置の概略的な回路図である。
【図７】 図７は、インクジェット装置１０"の動作を示す図である。
【図８】 図８（ａ）は、従来のインクジェットヘッドの一部分を示す断面図である。図８（ｂ）は、従来のインクジェットヘッドのインク室の容積が増えた状態を示す断面図である。図８（ｃ）は、従来のインクジェットヘッドのインク室の容積が減じた状態を示す断面図である。
【図９】 図９（ａ）は、図８（ｂ）中の切断線Ｚ−Ｚに沿った断面図である。図９（ｂ）は、従来のインクジェットヘッドの圧電素子に供給される、駆動電圧の波形を示す図である。
【図１０】 図１０は、従来のインクジェットヘッドの出射するインクの出射状態を、縦軸が実効電圧、横軸がインクの温度として示すグラフである。
【符号の説明】
Ｖｃ、Ｖｅ、Ｖｅ" 第１電圧
Ｖｄ、Ｖｆ、Ｖｆ" 第２電圧
Ｖｘ 実効電圧
１０ インクジェット装置
２０ インク室
３０ 圧電素子
４０ インクジェットヘッド
６０ 特徴値取得部
７０、７０" 電圧供給部
７２ａ、７２ａ" 第１電圧調整回路
７２ｂ、７２ｂ" 第２電圧調整回路
７３ インクジェットヘッド接続回路
７４ 駆動タイミング生成回路
８０ 制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタに用いる、インクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常画像を記録するためのインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドを備えているインクジェット装置を有しており、前記インクジェットヘッドは、インクを貯蔵する複数のインク室を備えている圧電素子を有している。前記インクジェット装置は、前記インクジェットヘッドの圧電素子に駆動電圧を印加して各インク室の容積を変化させ、インク室のインク出射口からインクを出射し得るように構成されている。
【０００３】
前記圧電素子への駆動電圧は、パルス状であり、このパルス状の駆動電圧は、正電圧の第１電圧、基準電圧（０Ｖ）、及び負電圧の第２電圧の３つの値を持つ。前記圧電素子に対して、駆動電圧が第１電圧のとき、インク室は容積が増大し、第２電圧のとき、インク室は容積が減少する。前記インクジェットヘッドは、インク室の容積が減少した際に、インクを出射し、記録媒体に対して画像の記録を行う。
【０００４】
一般的に、インクジェット装置のインクジェットヘッドから出射されるインクは、温度によって物性値が変化してしまう。特にインクの粘性は、インクの低温時に高くなり、高温時に低くなる。このためインクの温度の変化により、所定の出射速度及び出射角度でインクを出射し難くなる場合がある。インクジェットプリンタが正常に動作すべき温度範囲１５乃至３５度においても、このようなことがあり得る。特に、顔料色素を使用した油系インクにおいては顕著である。
【０００５】
インクの出射状態は、インクの粘性に対応して、出射角度不安定状態、正常出射状態、及びメニスカス不安定状態という３つの状態を取り得る。
【０００６】
出射角度不安定状態は、インクの温度が低い場合に生じやすく、インクの粘性が高いため連続出射時に出射角度が徐々に変化してしまう可能性を有している出射不良状態である。正常出射状態は、インクが所望の速度及び角度で出射し得る理想的な状態である。メニスカス不安定状態は、インクの温度が高い場合に生じやすく、インクの粘性が低いためインクの出射口付近に形成されるメニスカスが適正な形状及び位置を保てないばかりか、破壊されてしまい、インクが出射されない可能性を有している出射不良状態である。
【０００７】
前記３つのインクの出射状態は、第１電圧及び第２電圧の基準電圧に対する電位差に関係している。通常、インクの出射状態は、上記電位差の関係により求まる実効電圧を用いて示している。
【０００８】
従来のインクジェット装置において、第１及び第２電圧の基準電圧に対する電位差の比率は、同一である。従来のインクジェット装置においては、インク室に加温装置を設け、インクを所定の温度に保つとともに、実効電圧を加温装置の温度に対応した一定値に常に維持するように選定し、インクの出射状態を常に理想的な状態に保つように構成している。しかし、この加温装置を有しているインクジェット装置は、インク室の温度が上がるまで画像の記録を待たなければならないという欠点を有している。
【０００９】
上述の欠点を鑑みて、インクの温度が変化した場合においてもインクの出射不良状態になりにくいインクジェットプリンタは、種々開発されている。出射不良状態になりにくいインクジェットヘッドを有している従来のインクジェットプリンタは、例えば、特開昭５６−６０２６１号公報により広く知られている。
【００１０】
上記公報のインクジェットプリンタのインクジェットヘッド１００１を、図８（ａ）を参照して説明する。
【００１１】
図８（ａ）は、上記公報のインクジェットヘッド１００１の一部分を示す断面図である。インクジェットヘッド１００１は、インクを保持する複数のインク室１００２（図８中には、１００２＿０乃至８まで示されている）を有している圧電素子１００３を備えている。
【００１２】
また、インクジェットヘッド１００１は、圧電素子１００３対して圧電素子１００３を駆動させるための駆動電圧を供給する電圧供給部（図示せず）と、インクの温度に対応して電圧供給部が供給する駆動電圧を制御する制御部（図示せず）と、をさらに有している。また、各インク室には、内壁に沿って、圧電素子に駆動電圧を印加するための、電極１００７が設けられている。
【００１３】
なお、図８（ａ）中に示されているインク室１００２＿０乃至１００２＿８は、圧電素子に駆動電圧が供給される前の通常の容積を有している状態である。前記制御部は、インクの温度を取得する温度センサーを有している。この温度センサーは、インク室へのインク導入口付近に設けられており、インク室に保持される直前のインクの温度を取得する。
【００１４】
このインクジェットヘッド１００１は、前記制御部の命令により電圧供給部が圧電素子１００３に対して駆動電圧を供給し、この駆動電圧により圧電素子１００３がインク室の容積を変化させるように動作する。インクジェットヘッド１００１は、上述のインク室の容積の変化により、インク室内のインクに出射するための力を付与し、インク出射口からインクを出射する。
【００１５】
以下にインクジェットヘッド１００１の動作についてより詳細に説明する。
【００１６】
インクジェットヘッド１００１は、第１に、図示しない温度センサーにより、インク室中に供給される直前のインクの温度が取得する。続いて、取得されたインクの温度を基に制御部は、圧電素子を駆動させる正電圧の第１電圧Ｖａを選定するとともに、基準電圧に対して第１電圧Ｖａと同じ電位差であり、負電圧の第２電圧を選定する。駆動電圧は、第１電圧のときに増大させ、第２電圧のときに減少させる。
【００１７】
続いて、この駆動電圧が、圧電素子に供給されるように電源供給部を制御する。前記駆動電圧が第１電圧Ｖａのとき、圧電素子１００３が、インク室の容積を通常の容積より増やすように動作する。図８（ｂ）中には、インクジェットヘッド１００１の３つおきのインク室（インク室１００２＿０、１００２＿３、及び１００２＿６）の容積が増えた状態が示されている。このとき、インクが、前記インク導入口よりインク室中に充填される。
【００１８】
そして、図９（ａ）に示されるように、インク室のインク出射口付近に、メニスカスが形成される。図９（ａ）は、図８（ｂ）中の切断線Ｚ−Ｚに沿った断面図である。なお、図９（ａ）中において、上記メニスカスは、参照符号１００４で指摘され、インク室中に充填されているインクは、参照符号１００５で指摘されている。
【００１９】
続いて、図８（ｃ）中に示されるように、前記３つのインク室１００２＿０、１００２＿３、及び１００２＿６は、容積が増えた状態から容積が通常の容積より減じられた状態にされるよう動作される。この動作は、駆動電圧が第２電圧Ｖｂのとき圧電素子１００３が駆動されることで行われる。上記動作によりインク室の容量が減じられた際に、インクがインク室のインク出射口から射出される。
【００２０】
インクの射出後、駆動電圧は、基準電圧となり、インク室は、再び通常の容積を有する状態に戻る。
【００２１】
インクジェットヘッド１００１は、上記のインク室の容量を変化させる動作を、繰り返すことで順次インクを出射する。なお、圧電素子１００３に供給される、駆動電圧の波形を、図９（ｂ）に示す。また、インクジェットヘッド１００１において、第１及び第２電圧Ｖａ，Ｖｂの基準電圧に対する電位差は、前述の従来のインクジェットヘッドと同様に同一、即ち比率が１：１である。
【００２２】
この場合上述のように実効電圧は、第１及び第２電圧Ｖａ，Ｖｂの夫々の基準電圧に対する電位差を足し合わせた値と同一になることが経験的に知られているとおりである。
【００２３】
図１０は、顔料色素を使用した油系インクを用い、且つ第１及び第２電圧Ｖａ，Ｖｂの基準電圧に対する電位差の比率が１：１に保って温度に対応した実効電圧を変化させた際のインクの出射状態を、縦軸が実効電圧、横軸がインクの温度として示すグラフである。
【００２４】
図１０においてインクの出射状態は３つの領域で示されており、出射角度不安定状態が、出射不良領域Ａ１、正常出射状態が、正常出射領域Ａ２、メニスカス不安定状態が、出射不良領域Ａ３で示されている。
【００２５】
出射不良領域Ａ１は、図１０中に一点鎖線で示されている境界線Ｂ１から下側の領域である。正常出射領域Ａ２は、境界線Ｂ１と、図１０中に破線で示されている境界線Ｂ２と、により挟まれている領域である。出射不良領域Ａ３は、境界線Ｂ２から上側の領域である。
【００２６】
インクジェットヘッド１００１の実効電圧は、線Ｌ１により示されている。また、インクの温度が１５度、２５度、３５度の実効電圧を各々参照符号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３で指摘している。このグラフより、インクジェットヘッド１００１は、インクの温度が低くなるにつれて実効電圧を高くし、インクの温度が高くなるよう
に、実効電圧が制御されていることが分かる。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、インクジェットヘッド１００１は、インクの温度変化によってインクの粘性が変化した場合においても、影響の受けにくく構成されているが、インクの出射状態が、インク温度が低温のときの実効電圧Ｔ１付近では、出射不良領域Ａ１に入っているとともに、インクの温度が高温のときの実効電圧Ｔ３付近では、出射不良領域Ａ３に入っている。このため、インクジェットヘッド１００１は、インクの温度の対応しきれていないことが分かる。
【００２８】
上記問題を鑑みて、本発明は、インクの温度が変化しても、インクの出射速度を一定に保つとともに、安定した出射角度で、常に出射し得るインクジェット装置を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態のインクジェット装置は、インクを貯留するインク室と、前記インク室の容積を初期状態より増大、減少させる圧電素子とを有するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドの前記インク室に供給される前記インクの温度を直接、又は間接的に取得する特徴値取得部と、前記インク室の容積を前記初期状態とする基準電圧と、前記インク室の容積を前記初期状態より増大させるために前記基準電圧に対して第１電位差を有する第１電圧と、前記インク室の容積を前記初期状態より減少させるために前記基準電圧に対して第２電位差を有する第２電圧と、を有し、前記インクジェットヘッドから前記インクを吐出させるために前記第１電圧及び前記第２電圧を前記圧電素子に供給する電圧供給部と、を備え、前記第１電圧と前記第２電圧との差を実効電圧としたとき、前記インクの温度に対応させて前記実効電圧を可変して前記インクジェットヘッドからインクを吐出するインクジェット装置であって、前記インクジェットヘッドから吐出される前記インクが正常噴射状態である所望の速度及び出射角度になるように前記実効電圧を変えずに前記第１電位差と前記第２電位差との比率を変えることで算出された前記第１電圧及び前記第２電圧を前記インクの温度に対応して予め記憶した記憶部と、前記特徴知取得部で取得された前記インクの温度に基づいて前記記憶部に記憶された前記第１電圧及び前記第２電圧を選定し、該選定された第１電圧及び第２電圧を前記圧電素子に供給するように前記電圧供給部を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【００３０】
この構成により、インクの温度に応じて第１電圧及び第２電圧との比が常に一定である場合と比べて、インクの出射状態の正常出射状態の領域を拡大することが出来る。さらに、インク温度毎に対応したインクの出射状態を、正常出射状態の領域の中央部に常に位置させることが可能である。このため、インクの温度が変化しても、インクの出射速度を一定に保つとともに、安定した出射角度で、常に出射し得るインクジェット装置を提供することが出来る。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００３２】
（第１の実施の形態）
まず、第一の実施の形態について図１（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）は、本実施の形態に従ったインクジェット装置１０の斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の切断線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。
【００３３】
インクジェット装置１０は、圧電素子３０を有しているインクジェットヘッド４０と、インクの特徴値を取得する特徴値取得部６０と、圧電素子３０を駆動させるための駆動電圧を圧電素子３０に供給する電圧供給部７０（図示せず）と、インクの特徴値に対応して電圧供給部が供給する駆動電圧を制御する制御部８０（図示せず）と、を有している。
【００３４】
圧電素子３０は、図１（ｂ）に示されるように、出射前のインクを保持する複数のインク室２０（図１（ｂ）中には、２０＿０乃至８まで示されている）を有している。インク室２０は、一端はインクを供給するインク供給路に接続され、他端は各インク室に対応したインク出射口２１を有している吐出口プレート２２が取り付けられインク吐出部を形成している。また、各インク室には、内壁に沿って、圧電素子に駆動電圧を印加するための、電極２３が設けられている。なお、図１（ｂ）中に示されているインク室２０＿０乃至２０＿８は、圧電素子３０に駆動電圧が供給される前の通常の容積を有している状態である。
【００３５】
特徴値取得部６０は、インクの特徴値としてインクの温度を取得する温度センサーを有している。特徴値取得部６０は、インクジェットヘッド４０の側部に取り付けられており、インク室中のインク温度を、インク室を介して取得する。このため、各インク室に特徴値取得部を設ける必要がなく、インクジェット装置の構成を簡単にし得る。また、特徴値取得部６０は、取得した温度情報を図５，図６に示す制御部８０に伝達し得るように、制御部８０と接続されている。
【００３６】
電圧供給部７０は、圧電素子３０に駆動電圧を供給し得るように、圧電素子３０に接続されている。
【００３７】
制御部８０は、特徴値取得部６０から送られた特徴値である温度情報を基に、電圧供給部７０による駆動電圧を制御し得るように電圧供給部７０に接続されている。制御部８０が制御する圧電素子３０への駆動電圧は、パルス状であり、このパルス状の駆動電圧は、正電圧の第１電圧Ｖｃ、基準電圧（０Ｖ）、及び負電圧の第２電圧Ｖｄの３つの値を持つ。圧電素子３０は、前記駆動電圧が第１電圧Ｖｃのとき、インク室２０の容積を通常の容積より増大し、第２電圧Ｖｄのときインク室２０の容積を通常の容積より減少させる。制御部８０は、前記電圧供給部を制御するために、温度情報から所定の駆動電圧を選定する。このため、制御部８０は、インクの温度に対応した駆動電圧の第１電圧及び第２電圧がそれぞれ記憶されているルックアップテーブルを備える記憶部を有している。
【００３８】
以下にインクジェット装置１０の動作について説明する。
インクジェット装置１０は、第１に、特徴値取得部６０の温度センサーにより、圧電素子３０のインク室２０中のインクの温度を取得する。続いて、取得されたインクの温度を基に制御部８０は、駆動電圧が圧電素子３０に供給されるように、電源供給部を制御する。そして、電圧供給部７０は、圧電素子３０に駆動電圧を供給し、圧電素子３０が駆動する。
【００３９】
ここで、図２（ａ）及び（ｂ）を参照して、圧電素子３０に駆動電圧が供給された際の動作について説明する。図２（ａ）は、圧電素子３０に供給された駆動電圧が第１電圧のときの圧電素子３０を示す断面図である。図２（ｂ）は、圧電素子３０に供給された駆動電圧が第２電圧のときの圧電素子３０を示す断面図である。
【００４０】
この駆動電圧が第１電圧Ｖｃのとき、図２（ａ）中に示すように、圧電素子３０が、インク室２０の容積を通常の容積より増やすように動作する。なお、図２（ａ）中において、インクジェットヘッド４０は、３つおきのインク室（インク室２０＿０、２０＿３、及び２０＿６）の容積が増えた状態が示されている。このとき、インク室のインク出射口付近に、メニスカスが形成される。
【００４１】
続いて、図２（ｂ）中に示すように、前記３つのインク室２０＿０、２０＿３、及び２０＿６は、容積が増えた状態から容積が通常の容積より減じられた状態にされるよう動作される。この動作は、駆動電圧が第２電圧Ｖｄのときに行われる。
【００４２】
上記動作によりインク室２０の容量が減じられた際に、インクがインク室のインク出射口２１から射出される。
【００４３】
インクの射出後、制御部８０は、駆動電圧を基準電圧にし、この制御によりインク室２０は、再び通常の容積を有する状態に戻る。
【００４４】
インクジェット装置１０は、上記のインク室２０の容量を変化させる動作を、繰り返すことで順次インクを出射する。
【００４５】
ここで、制御部８０が制御する駆動電圧について詳しく説明する。制御部８０は、インクジェット装置１０のインクジェットヘッド４０が出射するインクの出射状態が、常に正常出射状態であるように制御することが望まれている。そこで、駆動電圧の制御を研究した結果、実効電圧が同じであっても、第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率を変化させることでインクの出射状態が変化することが分かった。そこで、従来のインクジェットヘッド１００１の温度変化に対応した実効電圧で、インクの出射状態が、正常出射状態になる第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率（Ｖｃ／Ｖｄ）を調べ、その結果を図３（ａ）のグラフで示している。図３（ａ）は、各温度に対応したインクの出射状態が、正常出射状態になる第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率（Ｖｃ／Ｖｄ）を示すグラフである。
【００４６】
図３（ａ）中の参照符号Ａ４は、出射角度不安定状態の出射不良領域、参照符号Ａ５は、インクの正常出射状態の正常出射領域、参照符号Ａ６、メニスカス変形領域の出射不良領域を示している。出射不良領域Ａ４は、図３（ａ）中に一点鎖線で示されている境界線Ｂ３から下側の領域である。正常出射領域Ａ５は、境界線Ｂ３と、図３（ａ）中に破線で示されている境界線Ｂ４と、により挟まれている領域である。出射不良領域Ａ６は、境界線Ｂ４から上側の領域である。インクジェット装置１０の各温度に対応した前記比率は、線Ｌ２により示されており、特にインクの温度が１５度、２５度、３５度の第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率（Ｖｃ：Ｖｄ）を各々参照符号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３で指摘している。また、上記各温度に対応した比率Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３での実効電圧は、従来のインクジェットヘッド１００１の温度変化に対応した実効電圧と同様に、１５Ｖ、１３Ｖ、１１Ｖである。
【００４７】
図３（ａ）のグラフから分かるように、インクの温度が１５度付近では比率Ｒ１が３：１程度で、インクの温度変化に沿った第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率の正常出射領域の幅において、中央付近に位置される。同様に、インクの温度が、２５度付近では比率Ｒ２が２：１程度で、正常出射領域の中央付近に位置し、３５度付近では比率Ｒ３が１：１程度で、正常出射領域の中央付近に位置される。上記のようにインクの温度に対応して、第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率を変化させることで、従来のインクジェットヘッド１００１の温度変化に対応した実効電圧と同様であっても、常にインクの出射状態を正常出射状態に保てることが分かる。
【００４８】
制御部８０は、上記インクの温度に対応して、第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率を変化させて第１及び第２電圧Ｖｃ，Ｖｄを選定し得るように、記憶素子のルックアップテーブルが定義され、この定義に従って電圧供給部７０が制御された際の、インクジェット装置１０のインクの出射状態を図３（ｂ）のグラフで示す。即ち、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示される比率で、第１及び第２電圧を選定した際のインクジェット装置１０による各温度に対応したインクの出射状態を示すグラフである。
【００４９】
図３（ｂ）中において、出射角度不安定状態の出射不良領域は、参照符号Ａ７、出射状態の正常出射領域は、参照符号Ａ８、メニスカス変形領域の出射不良領域は、参照符号Ａ９で示されている。出射不良領域Ａ７は、図３（ｂ）中に一点鎖線で示されている境界線Ｂ５から下側の領域である。正常出射領域Ａ８は、境界線Ｂ５と、図３（ｂ）中に破線で示されている境界線Ｂ６と、により挟まれている領域である。出射不良領域Ａ９は、境界線Ｂ６から上側の領域である。各温度に対応したインクジェット装置１０の実効電圧は、線Ｌ１により示されており、特にインクの温度が１５度、２５度、３５度の実効電圧を各々参照符号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３で指摘している。
【００５０】
図３（ｂ）のグラフから分かるように、本実施の形態のインクジェット装置１０は、実効電圧が各温度において常に正常出射領域に位置している。さらに、本実施の形態のインクジェット装置１０は、従来のインクジェットヘッド１００１の正常出射領域Ａ２（図１０参照）に比べて、正常出射領域Ａ８の方が大きくなり、より安定したインクの正常な出射が提供され得る。
【００５１】
なお、制御部８０に制御された第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率が３：１のときの駆動電圧の波形を、図４（ａ）で示し、前記比率が２：１であるときの駆動電圧の波形を図４（ｂ）で示している。
【００５２】
なお、本実施の形態のインクジェット装置１０により出射されるインクの粘度と温度との関係は、図４（ｃ）に示されるようになっている。制御部８０により制御される第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率、即ちインクの温度１５度、２５度、３５度に対応した前記比率３：１、２：１、１：１は、この図４（ｃ）中のインクの粘度と温度との関係において選定されている。本実施の形態のインクジェット装置１０は、使用するインクとして染料や顔料を使用したウォーターベース、ソルベントベースインクなどが選定された場合、記憶部のルックアップテーブルを変更することで、制御部８０により制御される駆動電圧の比率を変更し、いかなるインクに対しても対応し得る。
【００５３】
（第２の実施の形態）
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施の形態に従ったインクジェット装置１０'について説明する。図５は、インクジェット装置１０'の概略的な回路図である。第２の実施の形態に従ったインクジェット装置１０'は、第１の実施の形態のインクジェット装置１０に対してインクジェットヘッド４０を複数有していることが異なっている。このため、第２の実施の形態に従ったインクジェット装置１０'において、第１の実施の形態のインクジェット装置１０と同一の構成部材は、このインクジェット装置１０の同じ構成部材を指摘した参照符号を使用して指摘し、詳細な説明は省略する。
【００５４】
インクジェット装置１０'の電圧供給部７０は、電源である電源部７１と、電源部７１からの駆動電圧の第１電圧を調整する複数の第１電圧調整回路７２ａと、電源部７１からの駆動電圧の第２電圧を調整する複数の第２電圧調整回路７２ｂと、インクジェットヘッド４０に第１及び第２電圧調整回路７２ａ、７２ｂを接続するインクジェットヘッド接続回路７３と、インクジェットヘッド４０に駆動電圧を供給するタイミングを制御する駆動タイミング生成回路７４とを有している。
【００５５】
本実施の形態のインクジェット装置１０'は、インクジェットヘッド４０を１２個有しているため、図５中に、インクジェットヘッド４０＿１乃至１２、第１電圧調整回路７２ａ＿１乃至１２、及び第２電圧調整回路７２ｂ＿１乃至１２が示されている。
【００５６】
以下にインクジェット装置１０'の動作について説明する。
【００５７】
インクジェット装置１０'は、特徴値取得部６０（図示せず）から取得された各インクジェットヘッド４０＿１乃至１２の温度情報が制御部８０に送られる。
【００５８】
制御部８０は、各インクジェットヘッド毎に前記温度情報を基に選定された第１電圧が、各インクジェットヘッド４０＿１乃至１２に供給される駆動電圧の第１電圧として調整されるように、第１電圧調整回路７２ａ＿１乃至１２を各々制御する。同様に、制御部８０は、選定された第２電圧が、各インクジェットヘッド毎に供給される駆動電圧の第２電圧として調整されるように、第２電圧調整回路７２ｂ＿１乃至１２を制御する。
【００５９】
前記第１及び第２電圧調整回路により設定された駆動電圧は、インクジェットヘッド接続回路を介し、各インクジェットヘッド４０＿１乃至１２に供給され、各インクジェットヘッド４０＿１乃至１２の圧電素子３０が駆動し、インクが出射される。
【００６０】
上記構成により、本実施の形態のインクジェット装置１０'は、複数のインクジェットヘッド４０を有している場合においても、インクの温度が変化に対応して駆動電圧を制御し、インクの出射速度を一定に保つとともに、安定した出射角度で、常にインクを出射し得る。
【００６１】
（第３の実施の形態）
次に、図６を参照して、本発明の第３の実施の形態に従ったインクジェット装置１０"について説明する。図６は、インクジェット装置１０"の概略的な回路図である。第３の実施の形態に従ったインクジェット装置１０"は、第２の実施の形態のインクジェット装置１０'に対して電圧供給部７０が異なっている。このため、第２の実施の形態に従ったインクジェット装置１０"において、第２の実施の形態のインクジェット装置１０'と同一の構成部材は、このインクジェット装置１０'の同じ構成部材を指摘した参照符号を使用して指摘し、詳細な説明は省略する。
【００６２】
本実施の形態のインクジェット装置１０"の電圧供給部７０"は、電源である電源部７１と、電源部７１からの駆動電圧の第１電圧を調整する複数の第１電圧調整回路７２ａと、電源部７１からの駆動電圧の第２電圧を調整する一つの第２電圧調整回路７２ｂ"と、インクジェットヘッド４０に第１及び第２電圧調整回路７２ａ、７２ｂ"を接続するインクジェットヘッド接続回路７３と、インクジェットヘッド４０に駆動電圧を供給するタイミングを制御する駆動タイミング生成回路７４とを有している。
【００６３】
本実施の形態のインクジェット装置１０"の電圧供給部７０"は、インクジェットヘッド４０を１２個有しているとともに、インクジェットヘッド４０に対応して第１電圧調整回路７２ａも１２個有しているが、第２電圧調整回路７２ｂ"は、１つのみ有している。このため、制御部８０は、駆動電圧の第１電圧がインクジェットヘッド４０＿１乃至１２各々に対応するように第１電圧調整回路７２ａを制御し、駆動電圧の第２電圧が、全インクジェットヘッド４０に共通の電圧であるように第２電圧調整回路７２ｂ"を制御する。
【００６４】
以下にインクジェット装置１０"の動作を、図７を参照して説明する。図７は、インクジェット装置１０"の動作を示す図である。
【００６５】
まず、特徴値取得部６０が、各インクジェットヘッド４０＿１乃至１２の温度を特徴値として取得する。この特徴値に基づいて制御部８０は、駆動電圧の第１及び第２電圧Ｖｅ，Ｖｆを各インクジェットヘッド毎に選定する。続いて各インクジェットヘッド毎に、以下の式（ａ）で求まる実効電圧Ｖｘを求める。
【００６６】
Ｖｘ＝（２Ｖｅ＋Ｖｆ）／３ ・・・（ａ）；
ここで、全インクジェットヘッドの第２電圧Ｖｆを平均し、平均値Ｖｈを求め、この平均値Ｖｈを全インクジェットヘッドの共通の第２電圧Ｖｆ"とする。
【００６７】
各インクジェットヘッドの実効電圧Ｖｘと、平均値Ｖｈとを用い、下記の式（ｂ）により各インクジェットヘッド毎の第１電圧Ｖｅ"を求める。
【００６８】
Ｖｅ"＝（３Ｖｘ−Ｖｈ）／２ ・・・（ｂ）；
上記により求まった第１及び第２電圧Ｖｅ"，Ｖｆ"に基づいて、各インクジェットヘッドに供給される駆動電圧の波形を調整する。
【００６９】
制御部８０により求められる第１及び第２電圧Ｖｅ"，Ｖｆ"は、各インクジェットヘッド毎の第１及び第２電圧が、表１のように選定された場合、表２に示すように求まる。
【００７０】
【表１】
【表２】
制御部８０は、表１及び表２に示されるように、第２電圧Ｖｆ"を共通にしているにもかかわらず、所定の実効電圧を保ち、かつ、第１電圧Ｖｅ"と第２電圧Ｖｆ"との比を表１に示される各インクジェットヘッド毎の所定の比と程同一に保つことが出来る。
【００７３】
この構成により、前記第１電圧をインクジェットヘッド毎に選定し、前記第２電圧を共通の１つのみ選定し、電圧供給部を簡単に構成することが出来、インクジェット装置の小型化及び製造コストを低減することが可能である。
【００７４】
また、本実施の形態のインクジェット装置１０"では、第２電圧調整回路７２ｂ"が、１つのみ有しているように構成されているが、第１電圧調整回路７２ａを１つのみにし、第２電圧調整回路７２ｂを複数有するように構成することが可能である。この場合、まず、特徴値取得部６０が、各インクジェットヘッド４０＿１乃至１２の温度を特徴値として取得する。この特徴値に基づいて制御部８０は、駆動電圧の第１及び第２電圧Ｖｅ，Ｖｆを各インクジェットヘッド毎に選定する。続いて各インクジェットヘッド毎に、以下の式（ａ）で求まる実効電圧Ｖｘを求める。
【００７５】
Ｖｘ＝（２Ｖｅ＋Ｖｆ）／３ ・・・（ａ）；
ここで、全インクジェットヘッドの第１電圧Ｖｅを平均し、平均値Ｖｇを求め、この平均値Ｖｇを全インクジェットヘッドの共通の第１電圧Ｖｅ"とする。
【００７６】
各インクジェットヘッドの実効電圧Ｖｘと、前記平均値Ｖｇとを用い、下記の式（ｃ）から各インクジェットヘッド毎の第２電圧Ｖｆ"を求める。
【００７７】
Ｖｆ"＝３Ｖｘ−２Ｖｇ ・・・（ｃ）；
上記により求まった第１及び第２電圧Ｖｅ"，Ｖｆ"になるように、各インクジェットヘッドに供給される駆動電圧の第１及び第２電圧を調整する。
【００７８】
この構成により、前記第２電圧をインクジェットヘッド毎に選定し、前記第１電圧を共通の１つのみ選定し、電圧供給部を簡単に構成することが出来、インクジェット装置の小型化及び製造コストを低減することが可能である。
【００７９】
これまで、いくつかの実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。
【００８０】
本発明の特徴値取得部は、前記特徴値としてインクの温度を取得しており、このインクの温度は、インク室を介して取得しているが、インク室中、又はインクの供給口付近に特徴値取得部を配置し、インクの温度を直接取得することも可能である。この構成にすることでより精確に特徴値を取得することが出来、より精確に特徴値に対応した制御がし得る。
【００８１】
【発明の効果】
本発明は、インクの温度が変化しても、インクの出射速度を一定に保つとともに、安定した出射角度で出射し得るインクジェット装置を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）は、本実施の形態に従ったインクジェット装置の斜視図である。
図１（ｂ）は、図１（ａ）の切断線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。
【図２】 図２（ａ）は、圧電素子に供給された駆動電圧が第１電圧のときの圧電素子を示す断面図である。
図２（ｂ）は、圧電素子に供給された駆動電圧が第２電圧のときの圧電素子を示す断面図である。
【図３】 図３（ａ）は、各温度に対応したインクの出射状態が、正常出射状態になる第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率（Ｖｃ／Ｖｄ）を示すグラフである。
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示される比率で、第１及び第２電圧を選定した際の第１の実施の形態のインクジェットヘッドによる各温度に対応したインクの出射状態を示すグラフである。
【図４】 図４（ａ）は、第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率が３：１のときの、圧電素子に供給される駆動電圧の波形を示す図である。
図４（ｂ）は、第１電圧Ｖｃと第２電圧Ｖｄとの比率が２：１であるときの駆動電圧の波形を示す図である。
図４（ｃ）は、なお、本実施の形態のインクジェット装置により出射されるインクの粘度と温度との関係を示す図である。
【図５】 図５は、第２の実施の形態に従ったインクジェット装置の概略的な回路図である。
【図６】 図６は、第３の実施の形態に従ったインクジェット装置の概略的な回路図である。
【図７】 図７は、インクジェット装置１０"の動作を示す図である。
【図８】 図８（ａ）は、従来のインクジェットヘッドの一部分を示す断面図である。図８（ｂ）は、従来のインクジェットヘッドのインク室の容積が増えた状態を示す断面図である。図８（ｃ）は、従来のインクジェットヘッドのインク室の容積が減じた状態を示す断面図である。
【図９】 図９（ａ）は、図８（ｂ）中の切断線Ｚ−Ｚに沿った断面図である。図９（ｂ）は、従来のインクジェットヘッドの圧電素子に供給される、駆動電圧の波形を示す図である。
【図１０】 図１０は、従来のインクジェットヘッドの出射するインクの出射状態を、縦軸が実効電圧、横軸がインクの温度として示すグラフである。
【符号の説明】
Ｖｃ、Ｖｅ、Ｖｅ" 第１電圧
Ｖｄ、Ｖｆ、Ｖｆ" 第２電圧
Ｖｘ 実効電圧
１０ インクジェット装置
２０ インク室
３０ 圧電素子
４０ インクジェットヘッド
６０ 特徴値取得部
７０、７０" 電圧供給部
７２ａ、７２ａ" 第１電圧調整回路
７２ｂ、７２ｂ" 第２電圧調整回路
７３ インクジェットヘッド接続回路
７４ 駆動タイミング生成回路
８０ 制御部
Claims (4)
- インクを貯留するインク室と、前記インク室の容積を初期状態より増大、減少させる圧電素子とを有するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドの前記インク室に供給される前記インクの温度を直接、又は間接的に取得する特徴値取得部と、
前記インク室の容積を前記初期状態とする基準電圧と、前記インク室の容積を前記初期状態より増大させるために前記基準電圧に対して第１電位差を有する第１電圧と、前記インク室の容積を前記初期状態より減少させるために前記基準電圧に対して第２電位差を有する第２電圧と、を有し、前記インクジェットヘッドから前記インクを吐出させるために前記第１電圧及び前記第２電圧を前記圧電素子に供給する電圧供給部と、を備え、前記第１電圧と前記第２電圧との差を実効電圧としたとき、前記インクの温度に対応させて前記実効電圧を可変して前記インクジェットヘッドからインクを吐出するインクジェット装置であって、
前記インクジェットヘッドから吐出される前記インクが正常噴射状態である所望の速度及び出射角度になるように前記実効電圧を変えずに前記第１電位差と前記第２電位差との比率を変えることで算出された前記第１電圧及び前記第２電圧を前記インクの温度に対応して予め記憶した記憶部と、
前記特徴知取得部で取得された前記インクの温度に基づいて前記記憶部に記憶された前記第１電圧及び前記第２電圧を選定し、該選定された第１電圧及び第２電圧を前記圧電素子に供給するように前記電圧供給部を制御する制御部と、を有することを特徴とするインクジェット装置。 - 前記第１電位差は、前記第２電位差より大きいことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット装置。
- 前記第１電位差と前記第２電位差の比率における前記第１電位差の割合は、前記インクの温度が低くなるにつれて大きくなることを特徴とする請求項１、又は２に記載のインクジェット装置。
- 前記第１電圧と前記第２電圧との差である前記実効電圧は、前記インクの温度が低くなるにつれて大きくなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェット装置。
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