JPH06286136A

JPH06286136A - インク噴射装置の駆動装置

Info

Publication number: JPH06286136A
Application number: JP7670193A
Authority: JP
Inventors: Kimei Chiyou; 棄名張
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1993-04-02
Filing date: 1993-04-02
Publication date: 1994-10-11
Anticipated expiration: 2015-03-21
Also published as: JP3024424B2

Abstract

(57)【要約】【目的】インク噴射時のインク室内の圧力変動を一定
にし、高速かつ安定した印字ができるインク噴射装置の
駆動装置を提供すること。【構成】駆動回路は充電用回路８７と放電用回路８８
とから構成され、互いが分圧抵抗ＲｃとＲｇを介して接
続されている。入力信号Ｘのみオンするときはトランジ
スタＴｃが導通となり、抵抗Ｒｃを介してコンデンサー
９１の電極Ｅに３Ｖ／２の電位を与える。入力信号Ｙの
みオンするときはトランジスタＴｇが導通となり、抵抗
Ｒｇを介してコンデンサー９１の電極Ｅに０Ｖの電位を
与える。そして、入力信号ＸとＹを同時にオンにする
と、トランジスターＴｃとＴｇとが共に導通して、Ｒｃ
の両端の電圧はＶ、Ｒｇ両端の電圧はＶ／２となり、電
極Ｅの電位はグランドに対して約Ｖ／２となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク噴射装置の駆動
装置に関するものである。

【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なかで、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、インクジェット方式の印字装置が上げられる。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・デマンド型として特公昭
５３−１２１３８号公報に開示されているカイザー型、
あるいは特公昭６１−５９９１４号公報に開示されてい
るサーマルジェット型がその代表的な方式としてある。
このうち、前者は小型化が難しく、後者は高熱をインク
に加えるためにインクの耐熱性に対する要求が必要とさ
れ、それぞれに非常に困難な問題を抱えている。

【０００４】以上のような欠陥を同時に解決する新たな
方式として提案されたのが、特開昭６３−２５２７５０
号公報に開示されているせん断モード型である。以下、
その概略構成を図面を参照して説明する。

【０００５】図９に示すように、上記せん断モード型の
インク噴射装置１は、圧電セラミックスプレート２とカ
バープレート１０とノズルプレート１４と基板４１とか
ら構成されている。

【０００６】その圧電セラミックスプレート２には、ダ
イヤモンドブレード等により切削加工され、複数の溝３
が形成されている。また、その溝３の側面となる側壁６
は矢印５の方向に分極されている。それらの溝３は同じ
深さであり、かつ平行である。それら溝３の深さは圧電
セラミックスプレート２の一端面１５に近づくにつれて
徐々に浅くなっており、一端面１５付近には浅溝７が形
成されている。そして、溝３の内面には、その両側面の
上半分に金属電極８がスパッタリング等によって形成さ
れている。また、浅溝７の内面には、その側面及び底面
に金属電極９がスパッタリング等によって形成されてい
る。これにより、溝３の両側面に形成された金属電極８
は浅溝７に形成された金属電極９によって電気的に接続
されている。

【０００７】次に、カバープレート１０は、セラミック
ス材料または樹脂材料等から形成されている。そして、
カバープレート１０には、研削または切削加工等によっ
て、インク導入口１６及びマニホールド１８が形成され
ている。そして、圧電セラミックスプレート２の溝３加
工側の面とカバープレート１０のマニホールド１８加工
側の面とがエポキシ系接着剤２０（図１１参照）によっ
て接着される。従って、インク噴射装置１には、溝３の
上面が覆われて横方向に同じ間隔を有する複数のインク
流路であるインク室４（図１１参照）が構成される。図
１１に示すように、そのインク室４は長方形断面の細長
い形状であり、全てのインク室４内には、インクが充填
される。

【０００８】図９に示すように、圧電セラミックスプレ
ート２及びカバープレート１０の端面に、各インク室４
の位置に対応した位置にノズル１２が設けられたノズル
プレート１４が接着されている。このノズルプレート１
４は、ポリアルキレン（例えばエチレン）、テレフタレ
ート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテル
ケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、酢
酸セルロース等のプラスチックによって形成されてい
る。

【０００９】そして、圧電セラミックスプレート２の溝
３の加工側に対して反対側の面には、基板４１が、エポ
キシ系接着剤等によって接着されている。その基板４１
には各インク室４の位置に対応した位置に導電層のパタ
ーン４２が形成されている。その導電層のパターン４２
と浅溝７の底面の金属電極９とは、ワイヤボンディング
によって導線４３で接続されている。

【００１０】次に、制御部のブロック図を示す図１０に
よって、制御部の構成を説明する。基板４１に形成され
た導電層のパターン４２は各々個々にＬＳＩチップ５１
に接続されている。また、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もＬ
ＳＩ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から供給される連続したクロッ
クパルスに基づいて、データライン５３上に現れるデー
タに応じて、どのノズル１２からインク滴の噴射を行う
べきかを判断する。そして、駆動するインク室４内の金
属電極８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、駆動するインク室４
以外の金属電極８に導通する導電層のパターン４２には
アースライン５５の電圧０Ｖを印加する。

【００１１】次に、図１１，図１２によって、インク噴
射装置１の動作を説明する。ＬＳＩチップ５１が、所要
のデータに従って、インク噴射装置１のインク室４ｂか
らインクの噴出を行なうと判断する。すると、金属電極
８ｅと８ｆとに正の駆動電圧Ｖが印加され、金属電極８
ｄと８ｇとが接地される。すると、図１２に示すよう
に、側壁６ｂには矢印１３ｂの方向の駆動電界が発生
し、側壁６ｃには矢印１３ｃの方向の駆動電界が発生す
る。すると、駆動電界方向１３ｂ及び１３ｃは分極方向
５とが直交しているため、側壁６ｂ及び６ｃは、圧電厚
みすべり効果により、この場合、インク室４ｂの内部方
向に急速に変形する。この変形によってインク室４ｂの
容積が減少してインク圧力が急速に増大し、圧力波が発
生して、インク室４ｂに連通するノズル１２（図９参
照）からインク滴が噴射される。

【００１２】また、駆動電圧Ｖの印加が停止されると、
側壁６ｂ及び６ｃが変形前の位置（図１１参照）に戻る
ためインク室４ｂ内のインク圧力が徐々に低下する。す
ると、図示しないインクタンクからインク供給口１６
（図９）及びマニホールド１８（図９）を通してインク
室４ｂ内にインクが供給される。

【００１３】なお、上記駆動電圧の極性を反対にし、電
圧を印加することによって、まず側壁６ｂ及び６ｃを互
いに離れるように変形させ、その後電圧の印加を停止す
ることによって、側壁６ｂ及び６ｃを変形前の位置（図
１１参照）に戻し、インク滴を噴射させることもでき
る。

【００１４】しかし、上述した構成のインク噴射装置１
を用いて記録媒体にイメージ情報を形成するにあたって
は、その構造上明らかに少なくとも隣接するインク室４
から同時にインクを噴射することはできない。そのた
め、例えば特開平２−１５０３５５号公報に記述された
ように、インク室４を奇数のものと偶数のものとの２つ
のグループに分けて交互に噴射させる方法を用いる。さ
らに前記公報には、各インク室４間の相互干渉いわゆる
クロストークが大きいときには、その改善方法としてイ
ンク室４を互いまたがる３つ以上のグループ（例えばグ
ループが３つの場合は、図１２におけるインク室４ａと
インク室４ｄとが、インク室４ｂとインク室４ｅとが、
インク室４ｃとインク室４ｆとがそれぞれ同一グループ
のメンバーである）に分けて、各グループ毎に順次にロ
ーテーションして駆動することも提唱されている。

【００１５】ところが、上記３つ以上のグループに分け
て順次に駆動する時でも次に述べるような不都合が生じ
る。つまり図１２において例えばインク室４ｂからイン
クが噴射されるときに、当然ながらインク室４ｂの側壁
６ｂおよび６ｃが変形するが、側壁６ｂは同時にインク
室４ａの側壁６でもあり、側壁６ｃは同時にインク室４
ｃの側壁６でもあるから、インク室４ａ及び４ｃ内のイ
ンクにも圧力波が生じる。ここで、このインク室４ａ及
び４ｃ内に発生する圧力波の大きさは、インク室４ａ及
び４ｃからインクを噴射させない大きさである。これら
各インク室４内の圧力波はインクを媒体としてインク室
４内を伝播するとともに壁面などで反射され、インク室
４内を何度も往復しながら減衰していく。

【００１６】このため、インク噴射後においても、各イ
ンク室４内には上記圧力波に起因する圧力変動が暫く残
留する。これはいわゆる残留圧力変動である。ここで、
もし次のインク噴射がインク室４ｃで行うとすると、イ
ンク室４ｃ内の圧力は本来インク噴射用のものに加えて
上記の残留圧力変動が加算され、噴射されるインク滴の
特性（例えば飛翔速度や体積）が上記残留圧力変動がな
い場合とは異なってしまう。一方、インク室４ｂのイン
ク噴射による圧力波の有無は印字パターンによって異な
り、インク室４ｃから噴射される直前にインク室４ｂか
ら噴射されていなければ当然上記の残留圧力変動が存在
しない。したがって、この場合インク室４ｃから噴射さ
れるインク滴の特性がインクパターンによって変化し、
安定した噴射が行なわれない。また、各グループのイン
ク室４から順次にインクが噴射されるので、インク噴射
装置１の両側のインク室４を除くすべてのインク室４に
おいて上記の不都合が生じる。

【００１７】これに対し、例えば特開昭６１−３７５２
号公報等に開示されているような、インク噴射を行うた
めの印字パルスに続いてキャンセルパルスを印加するこ
とにより、インク室４内の残留圧力変動を低減すること
が考えられている。つまり、インクを噴射した後ある一
定の時間をたってから、インク室４内の残留圧力変動と
位相が逆になるような圧力波を発生させるキャンセルパ
ルスを印加する。この方法を用いると、前記インク室４
ｂに対し印字パルスとキャンセルパルスを印加すること
によって、インク室４ａ，４ｂおよび４ｃ内の残留圧力
変動を同時にキャンセルすることができる。

【００１８】次に各インク室４内におけるインク噴射時
の圧力波の挙動およびキャンセルの過程について、図１
３のタイミングチャートと図２のインク噴射装置断面図
とを参照しながら具体的に説明する。

【００１９】まず、図２のインク室４ｂからインクを噴
射するために、当該インク室４に対し図１３（ａ）で示
す噴射用電圧パルスＢを与える（ここで、あるインク室
４に対して電圧を与えることは、そのインク室４に面す
る電極に電圧を印加することを言う）。すると、最初の
立ち上がりで側壁６ｂと６ｃとは互いに離れるように動
き（図２参照）、インク室４ｂの体積が増えて、ノズル
１２付近を含むインク室４ｂ内の圧力が減少する（図１
３（ｄ））。この状態を図１３中のＡＬで示される間だ
け維持する。その間マニホールド１８（図９）からイン
クが供給される。

【００２０】なお、上記ＡＬはインク室４内の圧力波が
インク室４の長手方向（マニホールド１８からノズルプ
レート１４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、インク室４の長さとインク中で
の音速によって決まる。

【００２１】圧力波の伝播理論によると、圧力波の立ち
上げからちょうどＡＬの時間が立つとインク室４ｂ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４ｂに印加されている電圧を０Ｖに戻
す（図１３（ａ））。すると、側壁６ｂおよび６ｃは変
形前の状態に戻り、インクに圧力が加えられる。その
時、前記正に転じた圧力と、側壁６ｂ，６ｃが変形前の
状態に戻って発生した圧力とがたし合わされ、図１３
（ｄ）に示すような比較的高い圧力Ｐｂがインク室４ｂ
内のインクに与えられて、インクがノズル１２から噴出
される。

【００２２】インクが噴射された後、もしインク室４ｂ
に対して新たな電圧パルスを与えなければ、インク室４
ｂのノズル１２付近の圧力は図１３（ｄ）の実線で示す
ように２ＡＬを周期として暫く変動し続ける（残留圧力
変動）。一方、上記の一連の動作がインク室４ｂに隣接
するインク室４ｃから見ると、片方の側壁６ｃのみがイ
ンク室４ｂから見たのと反対の動きをしたので、インク
室４ｃのノズル１２付近は、図１３（ｅ）の実線で示す
ように図１３（ｄ）とは位相が反対で、振幅が半分にな
るような圧力変動が現れる。なお、インク室４ａについ
ても全く同様である（図示せず）。

【００２３】次に、インク室４ｂからインクを噴射させ
た後、例えば図１３（ｂ）に示す噴射用電圧パルスＣを
インク室４ｃに与えてインクを噴射させるとする。この
パルスＣを印加する時点では、図１３（ｅ）に示すよう
にインク室４ｃ内は残留圧力変動がまだ残っているの
で、インク室４ｃ内の圧力は残留圧力変動がない場合と
異なり（Ｐｃ）、噴射されるインク滴も残留圧力変動が
ない場合と異なる。

【００２４】一方、残留圧力変動の有無は噴射パルスＢ
の有無、つまり印字パターンによって決まるので、一定
にすることはできない。それを緩和するために、残留圧
力変動をインク噴射後に消去する駆動方法、いわゆるキ
ャンセル波形が種々提案されている。一例を説明する
と、図１３（ａ）の破線で示すキャンセルパルスＫを噴
射用パルスＢの立ち下がりからＡＬ後に印加し、その幅
はＡＬに等しく、極性はＢと反対である。また、電圧値
は残留圧力変動の振幅に応じて、その変動をちょうど打
ち消すように設定される。このキャンセルパルスＫを与
えることによって側壁６ｂ及び６ｃはインク噴射時と反
対の動きをし、残留圧力変動と位相が反対の圧力波を与
えて、残留圧力変動を消去する。つまり、図１３の
（ｄ）と（ｅ）の破線で示すように、電圧パルスＣを印
加する前にインク室４ｃ内のインクの圧力を０になるよ
うにする。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
駆動方法を用いてインクを噴射するときは、残留圧力変
動をキャンセルするために、少なくともインク噴射パル
スを与えてから圧力波がインク室４内で伝播し一往復し
た後にキャンセルパルスを与えなければならない。さら
にキャンセルパルス自身のパルス幅も考慮にいれると、
残留圧力変動をキャンセルされるには、より長い時間が
必要とされる。例えば前記インク室４ｂの両側壁６ｂと
６ｃとを変形させてインクを噴射し、残留圧力変動をキ
ャンセルする場合は、上記キャンセルパルスが完全に完
了するまでは、インク室４ａまたは４ｃからのインク噴
射ができない。なぜなら、インク室４ａまたは４ｃから
インクを噴射させるためには側壁６ｂと６ｃを変形させ
る必要があるからである。そのため高速に印字すること
ができないという欠点があった。

【００２６】また、上記の残留圧力変動をキャンセルす
る方法は、インク噴射する前にすでに存在するエネルギ
を消去するという非効率的な方法と言える。実質的にイ
ンクを噴射するための必要な印加電圧を高くしてしま
い、電源をはじめ駆動回路のコストが高くなるという欠
点があった。

【００２７】また、前述のように印字に必要な印加電圧
が比較的に高いため、圧電素子である側壁６にとって、
電気的（分極）にも機械的（変位）にも悪影響を与え、
劣化を促し、噴射装置の寿命を縮めてしまうという欠点
があった。

【００２８】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、キャンセルパルスを用いること
なく、印字パターンによるインク滴特性の変化をなく
し、高速で、印字品質が良好であるインク噴射装置を、
複雑な駆動回路を用いることなく駆動する駆動装置を提
供することを目的とする。

【００２９】

【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、圧電素子の隔壁で隔てられた複数のイン
ク室を有し、前記隔壁のせん断モード変形により前記イ
ンク室内に圧力を与えてインクを噴射するインク噴射装
置を用いて、全インク室を互いにまたがる３つ以上のグ
ループに分けて、各グループ毎に順番にインクを噴射す
ることによって、記録媒体に記録情報を形成するにあた
って、各インク室内のインク圧力状態が、インクを噴射
する直前において、ほぼ同じ状態であるように駆動制御
をするインク噴射装置の駆動装置であって、電源と、そ
の電源より供給される単一の電圧によって作動する駆動
回路とを有し、その駆動回路は、単一電圧を複数の異な
る電圧レベルに分圧する分圧回路を含んでいる。

【００３０】

【作用】本発明の駆動装置では、電源より供給される単
一の電圧によって作動する駆動回路が、単一電圧を複数
の異なる電圧レベルに分圧する分圧回路を含んでおり、
その分圧された電圧が疑似圧力を発生するインク室に印
加される。また、この駆動装置を用いたインク噴射装置
では、各インク室内のインク圧力状態が、インクを噴射
する直前において、隣接する他のグループのインク室か
らインク噴射の有無によらず、ほぼ同じであり、隣接す
る他のグループのインク室からのインクが噴射する時に
生じた圧力波をキャンセルする必要がなく、エネルギの
有効利用ができる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。尚、従来技術と同一の部分には同一
の符号を付し、その説明を省略する。また、インク噴射
装置そのものは図９〜図１１に示したものと全く同一の
ものを用いる。ここでまず、前記インク噴射装置を３つ
のグループに分けて順次に駆動する時に本発明の駆動方
法を用いた場合の噴射装置の動作について、図１、図２
および図３を参照しながら説明する。なお、図１は駆動
波形や圧力変動波形を示すタイミングチャートであり、
図２および図３はそれぞれインク室４ｂからインクが噴
射されるときと噴射されないときの側壁６の動きを示
す。図中の記号Ｇはグランドに、Ｖは噴射パルスの電圧
レベルにそれぞれ接続されていることを意味する。

【００３２】最初に、図１（ａ）に示す駆動電圧波形で
にて、インク室４ｂ（図２参照）に実線で示すインク噴
射用パルスＢが印加されて、インク室４ｂ内のインクが
噴射される。この時、インク室４ｃから見ると、その片
側の側壁６ｃが図１（ｃ）の実線に示すように内側へ一
旦変形し（図２参照）、ＡＬ後にもとの位置に戻る。こ
の場合インク室４ｃには電圧パルスが印加されてないの
で、側壁６ａ２は変形せず、インク室４ｃのノズル１２
付近の圧力は図１（ｅ）に示すように変動する。ここ
で、インク室４ｂの噴射によって発生するインク室４ｃ
での圧力波の大きさは、インク室４ｃからインクを噴射
させない大きさである。続いてインク室４ｃからインク
が噴射されるとすると、そのために図１（ｂ）に示す噴
射用電圧パルスＣが、パルスＢが印加されてから時間ｔ
たってからインク室４ｃに印加される。これによって側
壁６ｃと６ａ２とが変形してインク室４ｃ内のインクに
対し圧力が加えられる。この時、前記インク室４ｂの噴
射によって発生した圧力波いわゆる残留圧力変動と合成
した圧力波Ｐがインク室４ｃ内に発生して、インクが噴
射される。

【００３３】次に、図１において、噴射パルスＣがイン
ク室４ｃに印加される前に印字パターンによって、図１
（ａ）の点線で示すようにインク室４ｂに対して噴射パ
ルスＢが印加されない場合は、本発明では噴射パルスＢ
が印加されたとするタイミングに一致して図１（ｂ）の
破線で示すような励振パルスＱをインク室４ｃに対して
与える。この励振パルスＱの極性は噴射パルスＢまたは
噴射パルスＣと反対であって、電圧値は噴射パルスＢま
たは噴射パルスＣの半分である。それによって側壁６ｃ
と６ａ２とは図１（ｃ）、図１（ｄ）の破線で示すよう
に変形する（図３参照）。

【００３４】この変形によって生ずるインク室４ｃの体
積減少は、前記噴射パルスＢを与えたときの片側側壁６
ｃの変形（図２参照）によるものと同じであるため、イ
ンク室４ｃ内は前述と同様な圧力変動（疑似圧力）が生
じ、同様な残留圧力変動が生じる。ここで、その疑似圧
力の大きさは、インク室４ｃからインクを噴射させない
大きさである。その後、噴射用電圧パルスＣをインク室
４ｃに印加すると、インク室４ｃ内の圧力波の状態はイ
ンク室４ｂからインクの噴射があったときと全く同じと
なる。したがって、インク室４ｂの噴射の有無によらず
インク室４ｃからは同一の特性を持ったインク滴が噴射
される。

【００３５】なお、上記の説明はインク室４ｃに視点を
おいた場合のものであって、図２と図３とを比較する
と、例えば側壁６ａ２の動きが異なるので、インク室４
ａ２内の圧力波は同様にはならない。しかし、インク室
４ａ２からインクを噴射する時期は図１のパルスＣのさ
らにｔ以降であり（図示せず）、パルスＢまたはＱから
は２ｔ離れていて、その間パルスＢまたはＱによる圧力
波はかなり減衰し、その影響はパルスＣによるものに比
べてほぼ無視できる。

【００３６】他のインク室４に対しても上記と同様に駆
動すると、すべてのインク室４から噴射されるインク滴
の特性が印字パターンによらずほぼ同じにすることがで
きる。

【００３７】次に、本発明の駆動方法を用いた場合のイ
ンク噴射パルスの最適化について説明する。

【００３８】すでに説明したように、本発明の駆動方法
を用いたときに、噴射パルスによって発生した圧力と残
留圧力変動を合成した圧力波でインクを噴射するので、
残留圧力変動と位相を合わせて噴射パルスを印加する
と、噴射パルスの電圧が低くても比較的高い噴射圧力が
得られる。そこで、図１の波形を参照するとわかるよう
に、インク室４内圧力変動の周期は２ＡＬであって、初
期位相も考慮にいれると、図中のタイミングｔがＡＬの
奇数倍である時に両圧力波の位相が完全に一致する。な
お、残留圧力変動は時間を立つに連れて減衰するので、
エネルギ効率のみを重視すると、ｔがＡＬの奇数倍でし
かも短いほうが有利である。

【００３９】次に、本発明の印字速度について説明す
る。印字速度は主にインク噴射用電圧パルスの周波数に
よって左右される。前記インク噴射装置に対する本発明
の駆動方法では、印字速度が図１における噴射パルスＢ
とＣとの時間差ｔによって左右される。印字速度を上げ
ようとすると、時間差ｔを小さくする必要があるが、本
発明の駆動方法では、従来のようなキャンセル波形がな
いため、噴射パルスＢとＣとが重ならない程度まで時間
差ｔを縮めることができるので、非常に高速な印字が可
能である。必要な印字速度に合わせて時間差ｔを変えた
場合、当然インク噴射時におけるインク室４内の圧力状
態は変化するが、すべてのインク室４において変化は同
じであるから、インク室４間のインク滴特性の均一性を
失われることはない。

【００４０】次に、本発明の駆動方法を実現するための
駆動回路の一実施例を示す。

【００４１】図４（ａ）は駆動波形を発生させるための
制御部を示すブロック図であり、図４（ｂ）は駆動波形
を発生させるための論理を示す説明図であり、制御部６
１に入力された信号が論理表にしたがって変換されて出
力される。ここで各信号線の記号について説明するが、
各記号についているサブスクリプトｎ−１，ｎ，ｎ＋１
は、それぞれｎ−１，ｎ，ｎ＋１番目のインク室４に対
する信号であることを表し、特に必要がある場合以外は
説明中にその表記を省略する。また論理表の信号状態Ｈ
とＬとはそれぞれ信号のオンとオフを指す。

【００４２】まず入力信号のうち、走査信号Ｓは、イン
ク噴射のタイミングを与える信号である。イメージ信号
Ｉは、印字パターンに応じてインク噴射の有無を指示す
る。したがって、走査信号Ｓとイメージ信号Ｉとが同時
にオンするときにのみ該当するインク室４からインクが
噴射される。また信号ｄは印字時のインク噴射装置１
（図９参照）の移動方向を示す。これはインク室４を３
つのグループに分けて順番にローテイションしてインク
を噴射する場合、インク噴射装置の移動方向が反対にな
るとローテイションの方向も反対にしなければならない
から、両側のインク室４のどちらに続いて噴射タイミン
グが廻ってくるかを知る必要がある。

【００４３】つぎに出力信号Ｘ、Ｙ、Ｚはそれぞれイン
ク室４の電極８に与える電圧をＶ、０、−Ｖ／２にする
ための信号である。論理表からわかるように走査信号Ｓ
とイメージ信号Ｉが同時にオンの場合はＸがオンにな
り、インクを噴射するために電圧パルス（図１中のＣ）
を発生させる。また噴射装置の移動方向によって定めら
れた隣接するインク室４が、印字タイミングＳが来たに
もかかわらず印字パターンに応じてイメージ信号Ｉがオ
ンしない場合は、出力信号Ｚがオンになり、疑似圧力変
動をおこすための電圧パルス（図１中のＱ）を発生させ
る。また上記以外の場合は出力信号Ｙがオンになり、出
力電圧を０にする。

【００４４】なお、上記制御部の出力にしたがって駆動
波形を発生する回路の一例を図５に示し、図５中の入力
信号Ｘ、Ｙ、Ｚは図４の出力信号Ｘ、Ｙ、Ｚとは同一の
ものであり、コンデンサー９１はインク室４の側壁６と
その両側に形成された電極８によって構成される。

【００４５】全回路は破線で囲まれる３つのブロックか
ら構成され、それぞれが噴射用充電回路８２、放電用回
路８４及び疑似圧力発生用回路８６である。そして、入
力信号ＸのみオンするときはトランジスタＴｃが導通と
なり、抵抗Ｒ１２を介してコンデンサー９１の電極Ｅに
Ｖの電位を与える。入力信号Ｙのみオンするときはトラ
ンジスタＴｇが導通となり、抵抗Ｒ１２を介してコンデ
ンサー９１の電極Ｅに０Ｖの電位を与える。また、入力
信号ＺのみオンするときはトランジスタＴｓが導通とな
り、抵抗Ｒ１２を介してコンデンサー９１の電極Ｅに−
Ｖ／２の電位を与える。

【００４６】次に、本発明の駆動方法を実現するための
駆動回路の別の実施例を示す。但し、図４及び図６と同
一の部材については、同一の符号を付し、その説明を省
略する。

【００４７】図６（ａ）は駆動波形を発生させるための
制御部を示すブロック図であり、図６（ｂ）は駆動波形
を発生させるための論理を示す説明図であり、制御部７
１に入力された信号が論理表にしたがって変換されて出
力される。その出力信号はＸとＹの２つで、その組み合
わせによって駆動波形回路が制御される。

【００４８】一方、制御部７１の出力信号ＸとＹによっ
て制御される駆動波形発生回路を図７に示す。図７中の
入力信号Ｘ、Ｙは図６の出力信号Ｘ、Ｙとは同一のもの
である。全回路は破線で囲まれる２つのブロックから構
成され、それぞれが充電用回路８７と放電用回路８８と
であり、互いが分圧抵抗ＲｃとＲｇを介して接続されて
いる。入力信号ＸのみオンするときはトランジスタＴｃ
が導通となり、抵抗Ｒｃを介してコンデンサー９１の電
極Ｅに３Ｖ／２の電位を与える。入力信号Ｙのみオンす
るときはトランジスタＴｇが導通となり、抵抗Ｒｇを介
してコンデンサー９１の電極Ｅに０Ｖの電位を与える。

【００４９】ここで、もし入力信号ＸとＹを同時にオン
にすると、当然ながらトランジスタＴｃとＴｇとが同時
に導通することになるが、トランジスタＴｃとＴｇとの
オン抵抗が分圧抵抗ＲｃとＲｇの抵抗に比べて十分小さ
いから、電極Ｅの電位が分圧抵抗ＲｃとＲｇとの比、す
なわちＲｃ／Ｒｇによって決められる。つまり分圧抵抗
ＲｃとＲｇとは直列に接続されているので、それぞれの
抵抗の両端にかかる電圧がそれらの抵抗値に比例してい
るから、分圧抵抗ＲｃとＲｇとの比Ｒｃ／Ｒｇを約２に
しておくと、入力信号ＸとＹとが同時にオンしていると
きは、トランジスターＴｃとＴｇとが共に導通して、Ｒ
ｃの両端の電圧はＶ、Ｒｇ両端の電圧はＶ／２となり、
電極Ｅの電位はグランドに対して約Ｖ／２となる。

【００５０】したがって、このＶ／２を基準とすると、
入力信号ＸのみオンするときはＶ、入力信号Ｙのみオン
するときは−Ｖ／２の電位をそれぞれコンデンサー９１
の電極Ｅに出力されることになる。この図７に示す駆動
波形回路は図５の回路に比べてかなりシンプルになっ
て、入力信号とアンプ回路がそれぞれ一個減っただけで
なく、負の電源が必要とせず単一電源で動作できる。

【００５１】ただし、上記図７の回路を用いて静電容量
が比較的大きい側壁６を駆動しようとする場合は、充放
電の時間を短く抑え、側壁６の変形の応答性を維持する
ために、必然的に抵抗Ｒｃと抵抗Ｒｇとの抵抗値を小さ
くする必要がある。すると、入力信号ＸとＹとが共にオ
ンし、電極Ｅの電位をＶ／２に維持している間に、トラ
ンジスタＴｃからＴｇにかけて大きな電流が流れ続け、
駆動回路の異常発熱の原因になる。これを解消するに
は、例えば図６の制御部７１に破線で示すスイッチ信号
ＳＷを追加して、側壁６を充放電する以外はＳＷをオフ
することによって、他の入力信号の如何にかかわらず出
力信号ＸとＹとを同時にオフにする。その間、図７の駆
動回路において、入力信号ＸとＹとが共にオフになり、
トランジスタＴｃとＴｇとが共に非導通状態になるか
ら、前記の電流が流れない。なお、具体的にはスイッチ
信号ＳＷが例えば図１の（ｆ）で示すようなパルス波形
が考えられる。

【００５２】さらに、前記の疑似圧力を発生させるタイ
ミングは必ずしも図１のパルスＱの位置でなくてもよ
い。インク室４内の圧力変動の周期は前述のように２Ａ
Ｌであるから、例えば図８に示すようにパルスＱの位置
をＡＬだけ遅延させ、その極性を正にすると、パルスＱ
の電圧レベルを適切に調整することによって、同様な疑
似圧力が得られる。このようにした場合、パルス間隔ｔ
を２ＡＬより短くすることができなくなることと、パル
スＱを遅らせるための遅延回路が新たに必要になるとい
う欠点はあるが、図７の分圧駆動回路を用いたとき、前
記パルスＱを発生させるとき以外は出力信号ＸとＹとを
同時にオンすることはないから、スイッチ信号ＳＷを省
略しても、トランジスタＴｃからＴｇにかけて流れる電
流は流れ続けることがなく、駆動回路の異常発熱を回避
できる。そのうえ、疑似圧力を発生させる電圧パルスの
極性と噴射パルスの極性とが一致するから、全体の最大
電圧差は図１の波形を用いる場合の２／３ですむ。した
がって、電源電圧も実質的に２／３に下げることがで
き、しかも単一電源で動作できる。

【００５３】尚、本実施例では、抵抗Ｒｃと抵抗Ｒｇと
から構成される。

【００５４】次に、本発明の駆動方法の別の実施例につ
いて説明する。

【００５５】これまでの実施例の方法を用いると、印字
の有無によらず各インク室４内では常に一定の圧力変動
が存在するが、印字パターンによって所定の噴射タイミ
ングにインクの噴射が行わないインク室４に対しては、
必ずしも前記疑似圧力を発生させる必要はない。つまり
図１の駆動波形において、噴射パルスＢの有無だけでな
く、パルスＣの有無も予知できるようにしておけば、パ
ルスＣがない場合はパルスＢの有無によらず、パルスＱ
を与えないようにすることができる。そうすることによ
って、余分なエネルギを与えることをなくし、駆動回路
の発熱を抑えることもできる。

【００５６】尚、上記実施例の説明はすべてインク室４
を３つのグループに分けた場合について行ったものであ
るが、インク室４を４つ以上のグループに分けた場合で
も、上記と同様な駆動方法および駆動回路を用いること
が可能である。さらに、本発明は以上詳述した実施例に
限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲の
変更は可能である。

【００５７】

【発明の効果】本発明の駆動装置によれば、電源より供
給される単一の電圧によって作動する駆動回路が、単一
電圧を複数の異なる電圧レベルに分圧する分圧回路を含
んでいるので、回路構成が単純化でき、駆動回路が小型
化、低コスト化できる。また、この駆動回路を用いたイ
ンク噴射装置によれば、各インク室内のインクの状態
は、インクを噴射する直前において、隣接する他のグル
ープのインク室からインク噴射の有無によらず、ほぼ同
じである。したがって、噴射されるインク滴の体積や飛
翔速度などの特性は均一であり、印字品質は良好であ
る。さらに、隣接する他のグループのインク室からのイ
ンクが噴射する時に生じた圧力波をキャンセルする必要
がなく、エネルギの有効利用ができ、ランニングコスト
の低減をはかることができる。キャンセルパルスをなく
すことによって、高い周波数の噴射パルスを与えること
ができ、高速印字をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の駆動方法を示すタイミング
チャートである。

【図２】前記実施例の動作方法を示すインク噴射装置の
断面図である。

【図３】前記実施例の動作方法を示すインク噴射装置の
断面図である。

【図４】（ａ）は前記実施例の制御部を示す説明図であ
る。（ｂ）は前記実施例の論理を示す説明図である。

【図５】前記実施例の駆動回路を示す回路図である。

【図６】（ａ）は前記実施例の他の制御部を示す説明図
である。（ｂ）は前記実施例の他の論理を示す説明図で
ある。

【図７】前記実施例の他の駆動回路を示す回路図であ
る。

【図８】本発明の他の実施例の駆動方法を示すタイミン
グチャートである。

【図９】従来技術のせん断モード型インク噴射装置を示
す斜視図である。

【図１０】従来技術の制御部を示す説明図である。

【図１１】従来技術のせん断モード型インク噴射装置を
示す断面図である。

【図１２】従来技術のせん断モード型インク噴射装置の
動作を示す説明図である。

【図１３】従来技術の駆動方法を示すタイミングチャー
トである。

【符号の説明】

２圧電セラミックスプレート４インク室６側壁Ｑ疑似圧力発生パルスＲｃ分圧抵抗Ｒｇ分圧抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子の隔壁で隔てられた複数のイ
ンク室を有し、前記隔壁のせん断モード変形により前記
インク室内に圧力を与えてインクを噴射するインク噴射
装置を用いて、全インク室を互いにまたがる３つ以上の
グループに分けて、各グループ毎に順番にインクを噴射
することによって、記録媒体に記録情報を形成するにあ
たって、各インク室内のインク圧力状態が、インクを噴
射する直前において、ほぼ同じ状態であるように駆動制
御をするインク噴射装置の駆動装置であって、電源と、その電源より供給される単一の電圧によって作
動する駆動回路とを有し、その駆動回路は、単一電圧を複数の異なる電圧レベルに
分圧する分圧回路を含んでいることを特徴とするインク
噴射装置の駆動装置。
【請求項２】前記圧電素子を充放電するとき以外、前
記駆動回路の出力端を高インピーダンスにすることを特
徴とする請求項１記載のインク噴射装置の駆動装置。