JPH026137A - インクジェット記録ヘッドの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はインクジェット記録ヘッドの駆動方法に関し、
さらに詳しくはインク液噴射ノズルのインク流路に沿っ
て設けられた電気機械変換素子の発生する圧力により前
記ノズル先端からインク液を液滴として噴射して記録を
行なうインクジェット記録ヘッドの駆動方法に関するも
のである。

［従来の技術］ 第７図は、この種のインクジェット記録ヘッドにより記
録を行なうインクジェットプリンタの要部の機械的構成
を示す。

第７図に符号１で示すものはプラテンであり、例えばパ
ルスモータからなるラインフィードモータフにより回転
駆動され、不図示の記録媒体を送る。この記録媒体の有
無は紙センサ９により検出される。また符号２で示すも
のがインクジェット記録ヘッド（以下記録ヘッドと略称
する）で、複数本のインク液噴射ノズル（以下ノズルと
略称する）３０から構成されており、不図示のガイドバ
ー上に摺動自在に設けられたキャリッジ上に設けられ、
例えばＤＣ千−夕からなるキャリッジモータ８の駆動に
よりベルト１４を介してプラテン１に沿って移動する。

その場合の記録ヘッド２の位置検出を行なうためにリニ
アエンコーダ１２とエンコーダセンサ」３が設けられ、
ホームポジションの検出を行なうためにホームポジショ
ンセンサ１１が設けられている。また記録ヘッド２のノ
ズル３０のインク液滴噴射不良を回復するためにオート
キャップモータ６の駆動により移動するインク吸引用の
キャップ３が設けられており、キャップ３の動作位置は
キャップセンサｌＯにより検出される。

このような構成のインクジェットプリンタの制御は、第
８図に示す制御系の構成において公知のＧＰ［Ｉ２０　
（中央処理装置）により行なわれる。

第８図において、（：ＰＵ２０は不図示の操作パネル上
に設けられたスイッチ群２１により行なわれる操作入力
に応じて以下の制御動作を行なう。すなわちエンコーダ
センサ１３およびホームポジションセンサ１１からの人
力を参照し、ＤＣサーボ正逆反転回路２２を介してキャ
リッジモータ８の駆動制御を行ない、またパルスモータ
駆動回路２３を介してラインフィードモータフの駆動制
御を行ない、記録データＤをヘッドドライバ２４に出力
し、ヘッドドライバ２４により記録ヘッド２を駆動する
。また他のセンサ群２５からの入力に応じて不図示の他
の機構の制御を行なう。

このような構成のもとに、スイッチ群２１中のプリント
スイッチが押下されることにより記録動作が開始され、
ます紙センサ９により記録媒体が有ることを確認した上
でラインフィードモータ７が数ステップ駆動され、プラ
テン１が回転し、記録紙が記録開始位置にセットされる
。続いてキャリッジモータ８が駆動され、記録へラド２
を往復移動し、これと同期してラインフィードモータフ
が駆動されて記録紙を一行ずつ送る。この間ヘッドドラ
イバ２４から記録データに応じた駆動信号が記録ヘッド
２に印加され、記録ヘッド２が駆動されてノズル３０か
らインク液滴が噴射され、文字、画像が記録される。

第９図は、以上のようなインクジェットプリンタの記録
へラド２を構成するノズル３０の構成を示す。ここに示
すものはグールドタイプのノズルであり、ノズル本体３
１は先端部が円錐形に絞られた円筒状に形成されており
、先端部を除く部分の径は均一になっている。ノズル本
体３１の先端にはノズル本体３１内に満たされた液体の
インク３５をインク液滴として噴射するための噴射口３
１ａが形成されており、この噴射口３１ａを介して外部
に露出するインク３５の表図は凹状のメニスカスＭとな
る。

またノズル本体３１の中央部の外側面上には、インク液
滴の噴射圧力を発生する電気機械変換素子である円筒形
の圧電素子３２が嵌合され、エポキシ系樹脂等からなる
接着材３３により、隙間なくノズル本体３１内に完全に
一体化した状態で接着、固定されている。

さらにノズル本体３１内の開放された後端近傍にはフィ
ルタ３４が嵌合、固定されている。フィルタ３４はノズ
ル本体３１の後端から矢印で示すように図中左方向へ流
れてノズル先端側へ供給されるインク３５中の塵埃、異
物等をフィルタリングするとともに、圧電素子３２の駆
動時にノズル本体３１内に発生する音波（圧力波）に対
する音晋インピーダンスについてノズルの先端側と後端
側でマツチングを取る機能を果たす。

このような構造のもとに記録時には、記録データに応じ
てヘッドドライバ２４により圧電素子３２が駆動信号の
パルス電圧を印加されて駆動される。

第１θ図はその印加されるパルス電圧を示す。すなわち
まず一定時間、負の第一電圧Ｖｒｅｖに保ち、続いて急
激に立ち上げて正の第二電圧（Ｖｏｐ）に−定時間保っ
たのち、ゆるやかにゼロ電圧（定常電圧）まで下げる（
バイポーラ駆動方法）。このパルス電圧により圧電素子
３２が一瞬膨張したあと急速に収縮する、この膨張、収
縮により圧力波が発生しノズル先端まで伝播して噴射口
３１ａからインク液滴が噴射される。

そして、第１Ｏ図（八）、（Ｂ）および（Ｃ）あるいは
第１１図の点Ａ、ＢおよびＣに示すように電圧を変化さ
せることにより、それぞれ、低、中、および高の反射濃
度の階調が表現できる。

すなわち、噴射されるインク液滴量が変化すると、第１
２図に示すように記録紙上のインク面積が変化するので
、これにより階調が表現される。そして、噴射されるイ
ンク液滴量はパルス電圧の第二電圧（Ｖｏｐ）に依存し
ているため、従来の駆動方法では、第１０図および第１
１図に示したように、第一電圧を一定とし、第二電圧を
変化させることにより階調表現が行なわれている（第１
３図）。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述した従来の駆動方法では、階調表現のために第二電
圧（ｖｏｐ）を可変とし、以て噴射されるインク液適量
を可変としているが、これに伴ってインク液滴の噴射す
る速度も大きく変わる。

第１４図は第二電圧（Ｖｏｐ）　と吐出速度及び着弾点
との関係を示したもので階調表現における最大のＶｏｐ
と最小のｖｏｐとでは、吐出速度が４〜５倍も変化して
いる。このため、従来方法には次のような問題かあった
。

（１）前述のようなシリアルタイプのインクジェットプ
リンタでは、記録ヘッド２がプラテン１に沿って往復移
動しながら、記録ヘッド２が駆動されてノズル３０から
インク液滴が噴射されているため、この吐出速度の変化
は階調表現をするときインク液滴の着弾点のずわを生じ
させ、記録画像を劣化させることがある。

（２）第１４図で吐出速度はＶｏｐの変化に対し一定の
割合で変化していくが、着弾点ずれは吐出速度が小さく
なればなるほど、変化率も増大していく。すなわち、吐
出速度が非常に小さくなると着弾点ずれは大ぎくなる一
方であるので、吐出速度が、ある一定の値より小さくな
らないように階調表現における最小ＶＯｐを定めなくて
はならない。従って反射濃度の非常に低い階調を出すこ
とが困難となり、記録画像のハイライト部分が適切に表
現できず、良好な画像が得られないことがある。

本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決し、幅広い
階調表現を可能として高品位の画像記録を行うことので
きるインクジェット記録ヘッドの駆動方法を提供するこ
とにある。

［問題点を解決するための手段］ そのために本発明では、インク液噴射ノズルのインク流
路に沿って設けられた電気機械変換素子にパルス電圧を
印加し、素子が発生する圧力を、一度減少させたのち、
急激に増大させることによりノズルの先端からインク液
を液滴として噴射して記録を行うインクジェット記録ヘ
ッドの駆動方法において、素子の発生する圧力を増大さ
せる第二電圧を変化させて噴射するインク液滴量を調整
することにより階調表現を行うに際し、素子の発生する
圧力を減少させる第一電圧と第二電圧との差が一定とな
るように第一電圧を変更することを特徴とする。

［作　用］ 第二電圧を変更したとき、これと連動して第二電圧と第
一電圧との差が一定に保たれるように第一電圧も変更さ
れるようにしたので、噴射するインク液滴量を可変させ
て階調表現をしても、インク液滴の吐出速度が一定に保
たれるようになる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図および第２図は、それぞれ、本発明の一実施例に
係るインクジェット記録ヘッド駆動信号のパルス電圧お
よびそのパルス電圧により階調を表現するときの正電圧
（Ｖｏｐ）と負電圧（Ｖｒｅｖ）との関係を示す。

本実施例は、第７図〜第９図のような構成において、記
録データに応じた階調を得るべ（Ｖｏｐを購定すると同
時に、ＶｒｅｖがＶｏｐから常に一定の電圧低くなるよ
うに設定し、ヘッドドライバ２４から駆動信号を記録ヘ
ッド２に印加する。その駆動信号のパルス電圧波形を示
すのが第１図であり、噴出するインク液滴量を少なくし
たいときは同図（Ａ）、中程度としたいときは同図（Ｂ
）、多くしたいときは同図（Ｃ）にそれぞれ示すような
ものとして階調を表現する。そしてどの階調に対応する
Ｖｏｐについても、第２図に示すように、ＶｒｅｖとＶ
ｏｐとの差が等しくなるようにする。

従って、第３図に示すようにとのＶｏｐでも吐出速度は
一定でありながら、第４図に示すように従来方法の場合
とまったく同様に階調表現をすることができる１゜ 第５図および第６図は、本発明の他の実施例に係るパル
ス電圧波形およびその波形で階調を表現するときの第一
電圧および第二電圧との関係を示す。前述の実施例では
、インクジェット記録ヘッドに印加する駆動信号のパル
ス電圧は、定常でＯｖとして、第一電圧（Ｖｒｅｖ）を
負、第二電圧（Ｖｏｐ）を正として印加する方法をとり
ている。

本実施例では、これを定常で正の電圧とし、相対的に第
一電圧を負、第二電圧を正に印加するものとし、絶対値
では常に正電圧を印加する方法とした。

本例によっても、吐出速度一定で階調表現で参るという
前述の実施例と同様な効果が得られた。

しかも、本例によれば、圧電素子に印加する電圧が常に
絶対値で正であるので、圧電素子の分極の劣化も防ぎ、
常に安定した画像を得ることができ、画像が劣化したと
きなどに行う圧電素子の再分極処理も不要になるなど、
極めて良好な効果が得られた。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のインクジェット記録ヘッ
ド駆動方法によれば、ノズルからのインクの吐出速度を
変えることなく、階調表現ができるので、階調による着
弾点ずれがまったくなくなフた。また、インク液滴の吐
出速度が第二電圧を変更しても一定であるので、従来の
方法のように吐出速度がある一定の値よりも小さくなら
ないように、階調表現における最小Ｖｏｐを決める必要
がなくなり、上記最小Ｖｏｐの値をさらに小さくするこ
とができ、反射濃度の非常に低い階調が表現できるよう
になった。

さらに、これらによって従来の駆動方法に比べて、ハイ
ライト部分も良好に表現できるようになり、極めて品位
の高い画像が得られるという優れた効果も得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例に係る駆動信
号のパルス電圧を示し、それぞれ、低、中。 高の反射濃度の階調を表現するための波形図、第２図は
同じくその電圧により階調を表現するときの第一電圧と
第二電圧との関係を説明するための説明図、 第３図および第４図は、第１図示の波形で駆動を行った
ときの第二電圧を、それぞれ吐出速度および階調との関
係を示す説明図、 第５図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の他の実施例に係る駆動
信号のパルス電圧を示し、それぞれ、低。 中、高の反射濃度の階調を表現するための波形図、 第６図は同じくその電圧により階調を表現するときの第
一電圧と第二電圧との関係を説明するための説明図、 第７図は一般のインクジェットプリンタの要部の機械的
構成の模式図、 第８図はプリンタ制御系のブロック図、第９図はノズル
の断面図、 第１０図および第１１図は従来のインクジェット記録ヘ
ッドの駆動信号のパルス電圧を階調により変化させる態
様を示す説明図、 第１２図は階調が記録媒体上のインク面積により表現さ
れることを説明するための説明図、第１３図は従来方法
での第二電圧（Ｖｏｐ）　と階調との関係を示す説明図
、 第１４図は第二電圧（Ｖｏｐ）と吐出速度および着弾点
ずれとの関係を示す説明図である。 ２・・・インクジェット記録ヘッド、 ３０・・・ノズル、 ３１・・・圧電素子、 Ｖｒｅｖ・・・第一電圧、 Ｖｏｐ ・・・第二電圧、 ■・・・吐出速度。 冬そ９１化時／）ＶＯＩ）と口九也速度との関係第３図 第４ 図 インクシ【フトフ・リンダギ音下のヤ央本Ｎ６勺輯べの
ネ簀へ°閃第７図 プリンタ刊（ｔｐ不のブロック図 第８図 ３゜ ノス゛Ｊし ３２圧電朱子 イタミ　米　　ノ ス゛ルｆ）琥午荀　区 わξ来のインクシ′ニット會乙剣良へ〜）−ａ、Ｓ区！
カイ吉号のパルス電足第１０図 Ｔ皆１１ｇ’Ｉｆｉ現にＪる■○ｐヒ ｒｌＩ係 第１１図 Ｖｒｅｖ　ｆ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インク液噴射ノズルのインク流路に沿って設けられ
   た電気機械変換素子にパルス電圧を印加し、 前記素子が発生する圧力を、一度減少させたのち、急激
   に増大させることにより前記ノズルの先端からインク液
   を液滴として噴射して記録を行うインクジェット記録ヘ
   ッドの駆動方法において、前記素子の発生する圧力を増
   大させる第二電圧を変化させて噴射するインク液滴量を
   調整することにより階調表現を行うに際し、前記素子の
   発生する圧力を減少させる第一電圧と前記第二電圧との
   差が一定となるように第一電圧を変更することを特徴と
   するインクジェット記録ヘッドの駆動方法。