JPH0671876A - インクジェットヘッドの駆動方法 - Google Patents
インクジェットヘッドの駆動方法Info
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- JPH0671876A JPH0671876A JP22617992A JP22617992A JPH0671876A JP H0671876 A JPH0671876 A JP H0671876A JP 22617992 A JP22617992 A JP 22617992A JP 22617992 A JP22617992 A JP 22617992A JP H0671876 A JPH0671876 A JP H0671876A
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- JP
- Japan
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- ink
- voltage
- volume
- time
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 オンデマンド型インクジェットヘッドの高応
答性を得ること。 【構成】 圧力室の容積を増大させる方向に駆動電圧を
変化させる際の駆動電圧の時間に対する変化率が少なく
とも２段階有り、第１の段階よりも第２の段階の方が変
化率が大きい。
答性を得ること。 【構成】 圧力室の容積を増大させる方向に駆動電圧を
変化させる際の駆動電圧の時間に対する変化率が少なく
とも２段階有り、第１の段階よりも第２の段階の方が変
化率が大きい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気機械変換手段を有
するインクジェットヘッドに関し、特にその駆動方法に
関する。
するインクジェットヘッドに関し、特にその駆動方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットヘッドの駆動方法として
は種々のものが知られているが、例えば、特開平２ー１
９２９４７に示されている図６及び図７に示すような横
軸に時間、縦軸に電圧を取ってグラフを書いた時、矩形
又は台形の駆動波形となるものが一般的である。
は種々のものが知られているが、例えば、特開平２ー１
９２９４７に示されている図６及び図７に示すような横
軸に時間、縦軸に電圧を取ってグラフを書いた時、矩形
又は台形の駆動波形となるものが一般的である。
【０００３】図５はインクジェットヘッドの構造の一例
を示した断面図である。
を示した断面図である。
【０００４】インク室１の両側にノズル２、振動板３が
配置されており、積層された圧電素子４が振動板３の裏
側に接着されて矢印Ａ方向に伸縮する。この例では電圧
印加時に圧電素子４は縮み、振動板３を引っ張ることで
インク室１の容積を増大させる。インク室１は図示しな
いインクタンクから供給されるインク５で満たされてお
り、ノズル２に入り込んだインク５の表面張力によって
保持され、インクメニスカス６を形成している。
配置されており、積層された圧電素子４が振動板３の裏
側に接着されて矢印Ａ方向に伸縮する。この例では電圧
印加時に圧電素子４は縮み、振動板３を引っ張ることで
インク室１の容積を増大させる。インク室１は図示しな
いインクタンクから供給されるインク５で満たされてお
り、ノズル２に入り込んだインク５の表面張力によって
保持され、インクメニスカス６を形成している。
【０００５】待機状態では圧電素子は放電状態になって
おり、図６及び図７に示すように充電電圧を印加してい
く。電圧を印加し、インク室１の容積を増大させ、ノズ
ル２に形成されていたインクメニスカス６が引き込まれ
た後、印加電圧を保持し、表面張力によってインクメニ
スカスの復帰するのを待って急激に放電し、インク室１
の容積を減少させてノズル２よりインク５を吐出させ
る。
おり、図６及び図７に示すように充電電圧を印加してい
く。電圧を印加し、インク室１の容積を増大させ、ノズ
ル２に形成されていたインクメニスカス６が引き込まれ
た後、印加電圧を保持し、表面張力によってインクメニ
スカスの復帰するのを待って急激に放電し、インク室１
の容積を減少させてノズル２よりインク５を吐出させ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術は以下のような課題を有する。
術は以下のような課題を有する。
【０００７】まず第一に、圧力室の容積を増大する方向
に印加電圧を変化させる際、矩形波によって急激に立ち
上げたり台形波でも立ち上げが急であると、ノズルから
のインクの引き込みが大きくなって、インクメニスカス
が復帰するまでに時間がかかる。
に印加電圧を変化させる際、矩形波によって急激に立ち
上げたり台形波でも立ち上げが急であると、ノズルから
のインクの引き込みが大きくなって、インクメニスカス
が復帰するまでに時間がかかる。
【０００８】さらに、ひどい場合は空気をインクに巻き
込んで引き込んでしまい、ノズルやインク室に気泡が残
り吐出しなくなるというような欠点も有する。
込んで引き込んでしまい、ノズルやインク室に気泡が残
り吐出しなくなるというような欠点も有する。
【０００９】図８に急激な立ち上がりを持つ台形波によ
る充電を行なった際のインクメニスカスの挙動を示す。
（ａ）が待機状態である。充電を開始してインク室１の
容積が減少し、（ｂ）、（ｃ）のようにインクメニスカ
ス６が引き込まれてゆく。（ｃ）程度以上に引き込まれ
るとインクメニスカス６が復帰する際に気泡を取り込ん
でそれ以降吐出不可能な状態になる可能性が高い。引き
込まれるインク量をある程度許容するためにノズル２は
テーパーにしてあるが、このために（ｂ）の状態ではイ
ンクメニスカス６とノズル２の接触面における半径が引
き込みが大きくなるにしたがって表面張力による復帰力
が小さくなってしまい、吐出可能な状態になるまでの時
間が長いという欠点を有する。
る充電を行なった際のインクメニスカスの挙動を示す。
（ａ）が待機状態である。充電を開始してインク室１の
容積が減少し、（ｂ）、（ｃ）のようにインクメニスカ
ス６が引き込まれてゆく。（ｃ）程度以上に引き込まれ
るとインクメニスカス６が復帰する際に気泡を取り込ん
でそれ以降吐出不可能な状態になる可能性が高い。引き
込まれるインク量をある程度許容するためにノズル２は
テーパーにしてあるが、このために（ｂ）の状態ではイ
ンクメニスカス６とノズル２の接触面における半径が引
き込みが大きくなるにしたがって表面張力による復帰力
が小さくなってしまい、吐出可能な状態になるまでの時
間が長いという欠点を有する。
【００１０】また、図９に示すように台形波において立
ち上げを緩やかにするとインクの引き込みが少なくなる
が、の立ち上げに要する時間が１パルス当たりの時間を
長くし、応答周波数がこの時間ｔにより１／ｔが限界と
なるという欠点を有する。
ち上げを緩やかにするとインクの引き込みが少なくなる
が、の立ち上げに要する時間が１パルス当たりの時間を
長くし、応答周波数がこの時間ｔにより１／ｔが限界と
なるという欠点を有する。
【００１１】本発明はこういった状況に鑑み上記の課題
を解決するもので、その目的とするところは、安定性に
優れた高応答化が可能なインクジェットヘッドの駆動方
法を提供することにある。
を解決するもので、その目的とするところは、安定性に
優れた高応答化が可能なインクジェットヘッドの駆動方
法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドの駆動方法は、圧力室の容積を増大させる方向に
駆動電圧を変化させる際の駆動電圧の時間に対する変化
率が電圧印加開始時点は小さく、続く時点でそれより大
きいことを特徴とする。
ヘッドの駆動方法は、圧力室の容積を増大させる方向に
駆動電圧を変化させる際の駆動電圧の時間に対する変化
率が電圧印加開始時点は小さく、続く時点でそれより大
きいことを特徴とする。
【００１３】さらに前記インクジェットヘッドの駆動方
法は （１）前記圧力室の容積を増大させる方向に駆動電圧を
変化させる際の駆動電圧の時間に対する変化率が連続的
に徐々に大きくなる事 （２）前記圧力室の容積を増大させる方向に駆動電圧を
変化させる際の駆動電圧の時間に対する変化率が少なく
とも２段階有り、第１の段階よりも第２の段階の方が変
化率が大きい事 を特徴とする。
法は （１）前記圧力室の容積を増大させる方向に駆動電圧を
変化させる際の駆動電圧の時間に対する変化率が連続的
に徐々に大きくなる事 （２）前記圧力室の容積を増大させる方向に駆動電圧を
変化させる際の駆動電圧の時間に対する変化率が少なく
とも２段階有り、第１の段階よりも第２の段階の方が変
化率が大きい事 を特徴とする。
【００１４】
【実施例】以下実施例に従って本発明のインクジェット
ヘッドの駆動方法について詳しく説明する。
ヘッドの駆動方法について詳しく説明する。
【００１５】図１は本発明の一実施例を示すインクジェ
ットヘッドの駆動波形であり、従来例同様図５のインク
ジェットヘッドで説明する。インクジェットヘッドの構
成は従来例と全く同様なので省略する。
ットヘッドの駆動波形であり、従来例同様図５のインク
ジェットヘッドで説明する。インクジェットヘッドの構
成は従来例と全く同様なので省略する。
【００１６】本発明の特徴をなすところの吐出時の動作
を図１、図５に基づいて説明する。待機状態では圧電素
子は放電状態になっており、図１に示すように時間とと
もに変化率を大きくしながら充電電圧を印加していく。
電圧を印加し始めた段階ではゆっくりとインク室１の容
積が増大してゆくため、ノズル２に形成されていたイン
クメニスカス６はわずかに引き込まれた後表面張力によ
って復帰し始める。しかし徐々に印加電圧の変化率が増
大し、インク室１の容積の増加率も上昇するためノズル
先端付近から多少引き込まれた位置でインクメニスカス
６は留まることになる。所定の充電電圧に達した後、電
圧を保持しインクメニスカス６の位置を安定させ、急激
に放電し、インク室１の容積を減少させてノズル２より
インク５を吐出させる。
を図１、図５に基づいて説明する。待機状態では圧電素
子は放電状態になっており、図１に示すように時間とと
もに変化率を大きくしながら充電電圧を印加していく。
電圧を印加し始めた段階ではゆっくりとインク室１の容
積が増大してゆくため、ノズル２に形成されていたイン
クメニスカス６はわずかに引き込まれた後表面張力によ
って復帰し始める。しかし徐々に印加電圧の変化率が増
大し、インク室１の容積の増加率も上昇するためノズル
先端付近から多少引き込まれた位置でインクメニスカス
６は留まることになる。所定の充電電圧に達した後、電
圧を保持しインクメニスカス６の位置を安定させ、急激
に放電し、インク室１の容積を減少させてノズル２より
インク５を吐出させる。
【００１７】インクジェットヘッドの構成、インクの特
性その他によって条件は変わるが一つの例として本実施
例では充電時における充電時間ｔ［秒］と印加電圧Ｖ
［Ｖ］の関係を Ｖ＝３×１０10×ｔ2 なる関係にし、２７［Ｖ］まで充電したところ、インク
メニスカス６は電圧保持状態に入ってから２０［マイク
ロ秒］で待機状態と同じ位置まで復帰し、図１のような
駆動波形でインクの吐出を安定しておこなうことができ
た。つまり、一回の吐出のために必要な時間が６０［マ
イクロ秒］であった。
性その他によって条件は変わるが一つの例として本実施
例では充電時における充電時間ｔ［秒］と印加電圧Ｖ
［Ｖ］の関係を Ｖ＝３×１０10×ｔ2 なる関係にし、２７［Ｖ］まで充電したところ、インク
メニスカス６は電圧保持状態に入ってから２０［マイク
ロ秒］で待機状態と同じ位置まで復帰し、図１のような
駆動波形でインクの吐出を安定しておこなうことができ
た。つまり、一回の吐出のために必要な時間が６０［マ
イクロ秒］であった。
【００１８】図５のインクジェットヘッドで図７の台形
波で充電時間を同じにしてインクメニスカス６を観察し
たところ電圧保持状態に入ってから復帰するまでに１０
０［マイクロ秒］かかり、安定した一回の吐出に必要な
時間が１４０［マイクロ秒］であった。これらを比較し
て明らかなように図７の例では最高でも７KHzの応答性
しか得られないが本実施例では１６KHzまで応答性を上
げられる可能性がある。実際には吐出後インク系の振動
がある程度減衰しないと次の吐出動作に入れないのでこ
の周波数では応答しないが両者の差ははっきりしてい
る。また、予期しなかったことであるが、吐出後のイン
ク系の振動の減衰が不十分な状態では図７の駆動条件で
は吐出が不安定になってしまったが、本実施例では次の
吐出動作に入っても安定性が損なわれにくく、両者の差
は非常に大きなものとなった。図６に示すような矩形波
の駆動でも図７の台形波の駆動条件と同様に本実施例に
比べて劣る。また、図９のように逆に充電時間を長くし
てインクメニスカス６の様子を観察したが直線的に充電
電圧を変化させている限り充電開始からインクメニスカ
ス６が復帰して吐出可能な状態になるまでにほぼ１３０
［マイクロ秒］必要であり、本発明の効果が確認され
た。
波で充電時間を同じにしてインクメニスカス６を観察し
たところ電圧保持状態に入ってから復帰するまでに１０
０［マイクロ秒］かかり、安定した一回の吐出に必要な
時間が１４０［マイクロ秒］であった。これらを比較し
て明らかなように図７の例では最高でも７KHzの応答性
しか得られないが本実施例では１６KHzまで応答性を上
げられる可能性がある。実際には吐出後インク系の振動
がある程度減衰しないと次の吐出動作に入れないのでこ
の周波数では応答しないが両者の差ははっきりしてい
る。また、予期しなかったことであるが、吐出後のイン
ク系の振動の減衰が不十分な状態では図７の駆動条件で
は吐出が不安定になってしまったが、本実施例では次の
吐出動作に入っても安定性が損なわれにくく、両者の差
は非常に大きなものとなった。図６に示すような矩形波
の駆動でも図７の台形波の駆動条件と同様に本実施例に
比べて劣る。また、図９のように逆に充電時間を長くし
てインクメニスカス６の様子を観察したが直線的に充電
電圧を変化させている限り充電開始からインクメニスカ
ス６が復帰して吐出可能な状態になるまでにほぼ１３０
［マイクロ秒］必要であり、本発明の効果が確認され
た。
【００１９】図２は本発明の他の実施例を示すもので、
充電波形を前半は傾きを小さく、後半は傾きを大きくし
たものである。本実施例では充電波形の傾きが小さい第
一の段階で２０［マイクロ秒］で５［Ｖ］まで、それよ
りも傾きの大きい第二の段階で２０［マイクロ秒］で２
７［Ｖ］まで充電した。図１で示した第一の実施例より
は若干効果が小さいが従来のものに比べて十分効果が出
ている。この駆動波形であれば回路設計上連続的に変化
させるよりも簡単なためコストを抑えることができる。
充電波形を前半は傾きを小さく、後半は傾きを大きくし
たものである。本実施例では充電波形の傾きが小さい第
一の段階で２０［マイクロ秒］で５［Ｖ］まで、それよ
りも傾きの大きい第二の段階で２０［マイクロ秒］で２
７［Ｖ］まで充電した。図１で示した第一の実施例より
は若干効果が小さいが従来のものに比べて十分効果が出
ている。この駆動波形であれば回路設計上連続的に変化
させるよりも簡単なためコストを抑えることができる。
【００２０】図３に本発明の他の実施例を示す。本実施
例では第一の段階Ａの駆動条件として、図中点線Ｂと等
価な階段状の波形をとっている。これにより、図２に示
した実施例と概ね同等の効果を得ている。本実施例にお
けるねらいは回路の簡略化によるコストダウンである。
例では第一の段階Ａの駆動条件として、図中点線Ｂと等
価な階段状の波形をとっている。これにより、図２に示
した実施例と概ね同等の効果を得ている。本実施例にお
けるねらいは回路の簡略化によるコストダウンである。
【００２１】図４に本発明の他の実施例を示す。本実施
例は図１に示した第一の実施例で述べた請求項記載の駆
動方法に加えて、充電から保持に入る前に再び電圧変化
率を小さくしている。従来例及び前述の実施例では駆動
電圧を一定に保持する時間が変動すると吐出の特性が変
化することがあった。この原因として充電から保持に移
行した時、インクの表面張力によりインクが復帰してく
る勢いでインク系に新たな微小振動が発生するためと思
われる。本実施例のような駆動波形にすることでそれを
抑えることができ、放電のタイミングが多少ずれても吐
出特性が変動しにくくなる。つまり、回路の経時変化や
温度変化によるインク特性の変化などに有利であるとい
える。
例は図１に示した第一の実施例で述べた請求項記載の駆
動方法に加えて、充電から保持に入る前に再び電圧変化
率を小さくしている。従来例及び前述の実施例では駆動
電圧を一定に保持する時間が変動すると吐出の特性が変
化することがあった。この原因として充電から保持に移
行した時、インクの表面張力によりインクが復帰してく
る勢いでインク系に新たな微小振動が発生するためと思
われる。本実施例のような駆動波形にすることでそれを
抑えることができ、放電のタイミングが多少ずれても吐
出特性が変動しにくくなる。つまり、回路の経時変化や
温度変化によるインク特性の変化などに有利であるとい
える。
【００２２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のインクジェ
ットヘッドの駆動方法によれば、圧力室の容積を増大さ
せる方向に駆動電圧を変化させる際の駆動電圧の時間に
対する変化率が少なくとも２段階有り、第１の段階より
も第２の段階の方が変化率が大きいことにより、インク
メニスカスの復帰時間を早め、高応答性が得られるとい
う効果を有する。
ットヘッドの駆動方法によれば、圧力室の容積を増大さ
せる方向に駆動電圧を変化させる際の駆動電圧の時間に
対する変化率が少なくとも２段階有り、第１の段階より
も第２の段階の方が変化率が大きいことにより、インク
メニスカスの復帰時間を早め、高応答性が得られるとい
う効果を有する。
【００２３】また、前記第一の段階における電圧変化率
が小さいことにより、インク滴吐出後の十分な減衰を待
たずに次のインク吐出動作に入れることにより、さらに
高応答性が得られやすいという効果を有する。
が小さいことにより、インク滴吐出後の十分な減衰を待
たずに次のインク吐出動作に入れることにより、さらに
高応答性が得られやすいという効果を有する。
【図１】本発明の特徴をなす実施例のインクジェットヘ
ッドの駆動電圧波形を示した図。
ッドの駆動電圧波形を示した図。
【図２】本発明の他の実施例であって、二段階の電圧変
化率を持つ場合を示した図。
化率を持つ場合を示した図。
【図３】本発明の他の実施例であって、階段状の駆動波
形としたものを示した図。
形としたものを示した図。
【図４】本発明の他の実施例であって、図２の実施例の
更なる改良を施したものを示した図。
更なる改良を施したものを示した図。
【図５】本発明の駆動方法を適用したインクジェットヘ
ッドの正面断面図。
ッドの正面断面図。
【図６】従来のインクジェットヘッドの矩形波による駆
動方法を示した図。
動方法を示した図。
【図７】従来のインクジェットヘッドの台形波による駆
動方法を示した図。
動方法を示した図。
【図８】インクジェットヘッドの駆動時におけるインク
メニスカスの挙動を示したノズル周辺の断面図。
メニスカスの挙動を示したノズル周辺の断面図。
【図９】従来のインクジェットヘッドの駆動方法であっ
て、インク室の容積を徐々に増大させて駆動する例を示
した図。
て、インク室の容積を徐々に増大させて駆動する例を示
した図。
１ インク室 ２ ノズル ３ 振動板 ４ 積層型圧電素子 ５ インク ６ インクメニスカス
Claims (3)
- 【請求項１】 インクを吐出するノズルと、前記ノズル
に連通しインクに圧力を加える圧力室と、圧力室の容積
を変化させる電気機械変換手段とを備え、この電気機械
変換手段に印加する駆動電圧によって圧力室の容積を拡
大させた後に、駆動電圧を復帰させ圧力室の容積を縮小
させ前記ノズルよりインクを吐出させるインクジェット
ヘッドにおいて、前記圧力室の容積を増大させる方向に
駆動電圧を変化させる際の駆動電圧の時間に対する変化
率が電圧印加開始時点は小さく、続く時点でそれより大
きいことを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方
法。 - 【請求項２】 前記圧力室の容積を増大させる方向に駆
動電圧を変化させる際の駆動電圧の時間に対する変化率
が連続的に徐々に大きくなる事を特徴とする請求項１記
載のインクジェットヘッドの駆動方法。 - 【請求項３】 前記圧力室の容積を増大させる方向に駆
動電圧を変化させる際の駆動電圧の時間に対する変化率
が少なくとも２段階有り、第１の段階よりも第２の段階
の方が変化率が大きいことを特徴とする請求項１記載の
インクジェットヘッドの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22617992A JPH0671876A (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | インクジェットヘッドの駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22617992A JPH0671876A (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | インクジェットヘッドの駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0671876A true JPH0671876A (ja) | 1994-03-15 |
Family
ID=16841125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22617992A Pending JPH0671876A (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | インクジェットヘッドの駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0671876A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1285760A2 (en) * | 1996-04-10 | 2003-02-26 | Seiko Epson Corporation | Method of driving an ink-jet recording head |
| US6629741B1 (en) | 1999-03-11 | 2003-10-07 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Ink jet recording head drive method and ink jet recording apparatus |
| WO2010070989A1 (ja) * | 2008-12-18 | 2010-06-24 | シャープ株式会社 | 液滴吐出装置および液滴吐出方法 |
| JP2016049697A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 株式会社リコー | 圧電アクチュエータ、液滴吐出装置及び画像形成装置 |
-
1992
- 1992-08-25 JP JP22617992A patent/JPH0671876A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1285760A2 (en) * | 1996-04-10 | 2003-02-26 | Seiko Epson Corporation | Method of driving an ink-jet recording head |
| EP1285760A3 (en) * | 1996-04-10 | 2003-07-30 | Seiko Epson Corporation | Method of driving an ink-jet recording head |
| US6629741B1 (en) | 1999-03-11 | 2003-10-07 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Ink jet recording head drive method and ink jet recording apparatus |
| WO2010070989A1 (ja) * | 2008-12-18 | 2010-06-24 | シャープ株式会社 | 液滴吐出装置および液滴吐出方法 |
| JP2016049697A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 株式会社リコー | 圧電アクチュエータ、液滴吐出装置及び画像形成装置 |
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