JPH07178901A

JPH07178901A - インク噴射装置の駆動方法

Info

Publication number: JPH07178901A
Application number: JP32373893A
Authority: JP
Inventors: Hiromoto Asai; 宏基浅井
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-07-18

Abstract

(57)【要約】【目的】単一の駆動電源で残留圧力変動を打ち消し得
ることができ、且つ良好にインクを噴射することができ
るインク噴射装置の駆動方法を提示すること。【構成】まず、インク室４ｂ１に単一電源から正の電
圧Ｖを印加し、他のインク室４を接地して、インク室４
ｂ１の容積を増大させる。そして、所定時間後、インク
室４ｂ１に印加されていた電圧Ｖを停止すると共に、他
のインク室４に単一電源から正の電圧Ｖを印加して、イ
ンク室４ｂ１の容積を増大状態から自然状態よりも減少
させて、インク室４ｂ１のノズル１２からインク滴を噴
射する。次に、圧力波がインク室４を片道伝播する時間
Ｌ／ａの１．８７５〜２．２５倍の時間経過後、インク
室４ｃ０，４ａ１，４ｃ１，４ａ２，４ｂ２，４ｃ２へ
の正の電圧Ｖの印加を停止し、全てのインク室４の容積
を自然状態に戻して、インク室４の残留圧力変動を打ち
消す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドロップ・オン・デマ
ンド型のインク噴射装置の駆動方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】今日、ノンインパクト方式の印字装置が
これまでのインパクト方式の印字装置にとって代わり、
その市場を大きく拡大しつつある。このノンインパクト
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の一つは、インクジェ
ット方式の印字装置である。なかでも印字に使用するイ
ンク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・デマンド型の代表的なも
のは、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である。しかし、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
５号公報に開示されているせん断モード型である。

【０００５】このせん断モード型のインク噴射装置は、
図１８に示すように、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】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る切削加工で、複数の溝３が形成
されている。また、各溝３の側面を形成する隔壁６は矢
印５の方向に分極されている。これら溝３は同じ深さで
あり、かつ平行である。

【０００７】各溝３の深さは、圧電セラミックスプレー
ト２の後端面１５に近づくにつれて徐々に浅くなってお
り、後端面１５付近には浅溝７が形成されている。そし
て、各溝３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によって互いに
電気的に接続されている。

【０００８】カバープレート１０はセラミックス材料，
樹脂材料等から成り、切削加工など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が加工された側
の面とカバープレート１０のマニホールド１８が加工さ
れた側の面とがエポキシ系接着剤２０（図１９参照）に
よって接着される。このように、溝３の上部開口が覆わ
れることにより、図１９に示すように、横方向に同じ間
隔を有する複数のインク室４（図１９参照）が形成され
る。各インク室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。

【０００９】図１８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の前端面にノズルプレ
ート１４が接着されており、このノズルプレート１４の
各インク室４の位置に対応した位置にノズル１２が設け
られている。このノズルプレート１４は、ポリエステ
ル、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る。

【００１０】そして、圧電セラミックスプレート２の溝
３が加工された側とは反対側の面には、基板４１がエポ
キシ系接着剤などによって接着されている。その基板４
１には各インク室４に対応して導電層のパターン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
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。

【００１１】次に、このインク噴射装置の動作を図１
９，図２０を用いて説明する。駆動電圧が印加される前
には各隔壁６は図１９の状態にある。図２０において、
インク室４ｃからインクの噴射を行なうとすると、イン
ク室４ｃに、すなわち金属電極８ｄと８ｅとに正の駆動
電圧Ｖが印加され、金属電極８ｃと８ｆとが接地され
る。隔壁６ｂには矢印１３ｂの方向の駆動電界が発生
し、隔壁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と分極方向
５とが直交しているため、隔壁６ｂ及び６ｃは、圧電厚
みすべり効果により、インク室４ｃの内側方向に急速に
変形する。この変形によってインク室４ｃ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４ｃに連通するノズル１２（図１８参照）からイ
ンクが噴射される。

【００１２】また、駆動電圧Ｖの印加が停止されると、
隔壁６ｂ及び６ｃが図１９に示す変形前の状態に戻るた
め、インク室４ｃ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及
びマニホールド１８を通してインク室４ｃ内へインクが
供給される。

【００１３】なお、インク噴射の効率を向上させるため
に、上記分極５の方向を図２１の矢印７１のように反対
にし、正の電圧を印加することにより、図２２に示すよ
うにまず隔壁６ｂ及び６ｃをお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り、隔壁６
ｂ及び６ｃを変形前の状態に戻して、インクを噴射させ
る駆動方法が提唱されている。

【００１４】このような駆動方法を用いた場合の各イン
ク室４内におけるインク噴射時の圧力波の挙動につい
て、図２１，図２２のインク噴射装置断面図を参照しな
がら具体的に説明する。

【００１５】ここで、隔壁６の分極方向は、矢印７１で
示す下向きである。そして、図２２のインク室４ｃから
インクを噴射するために、当該インク室４ｃに対する電
圧の印加を制御して電圧パルスを与える（ここで、イン
ク室に電圧を印加するとは、そのインク室に面する金属
電極に電圧を印加することである。）。すると、最初の
立ち上がりで隔壁６ｂと６ｃは互いに離れるように変形
する。インク室４ｃの容積が増えて、ノズル１２付近を
含むインク室４ｃ内の圧力が減少する。この状態をＬ／
ａで表される時間だけ維持する。すると、その間マニホ
ールド１８（図１８）からインクが供給される。なお、
上記Ｌ／ａは、インク室４内の圧力波が、インク室４の
長手方向に（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）伝播するに必要な時間であり、イ
ンク室４の長さＬとインク中での音速ａとによって決ま
る。圧力波の伝播理論によると、上記の立ち上がりから
ちょうどＬ／ａの時間が立つとインク室４ｃ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４ｃに印加されている電圧を０Ｖに戻す。

【００１６】すると、隔壁６ｂと６ｃとが変形前の状態
（図２１）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、隔壁６ｂ，６ｃ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４ｃのノズル１２付近の部分
に生じて、インクがノズル１２から噴出される。

【００１７】このインク噴射装置を用いて記憶媒体にイ
メージ情報を形成するに当たっては、その構造上、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２−１５０３
５５号公報に記載されているように、インク室４を奇数
番目のものと偶数番目のものとの２つのグループに分け
て交互に噴射させる方法が用いられる。また、このよう
な方法を用いた場合各インク室４間の相互干渉であるク
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、それぞれｎ−１個おきのインク室４を含む
ｎ個（ｎは３以上）のグループ（例えばグループ数が３
の場合は、図２２においてインク室４ａと４ｄが、イン
ク室４ｂと４ｅが、インク室４ｃと４ｆがそれぞれ同一
グループのメンバーである）に分け、ローテーションに
より各グループのインク室４に順次駆動電圧を印加して
駆動することが提唱されている。

【００１８】ところが、このように３つ以上のグループ
に分けて順次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２２において例えばインク室４ｃか
らインクが噴射されるときにはインク室４ｃの隔壁６ｂ
及び６ｃが変形するが、隔壁６ｂは同時にインク室４ｂ
の隔壁でもあり、隔壁６ｃは同時にインク室４ｄの隔壁
でもあるから、インク室４ｂ及び４ｄ内にも圧力波が生
じる。

【００１９】これらインク室４ｂ，４ｃ，４ｄ内の圧力
波はインクを媒体として各インク室４内を伝播するとと
もにインク室４の端で反射され、インク室４内を何度も
往復しながら減衰していく。そのため、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。これがいわゆる残留圧力変動で
ある。

【００２０】ここで、もし次のインク噴射がインク室４
ｄで行われるとすると、インク室４ｄ内では本来のイン
ク噴射用の圧力と上記の残留圧力変動が加算され、イン
クの噴射特性（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る。そして、インク室４ｃのイ
ンク噴射による残留圧力変動は印字パターンによって異
なり、インク室４ｄから噴射される直前にインク室４ｃ
から噴射されていなければ残留圧力変動は殆どない。し
たがって、この場合インク室４ｄのインク噴射特性が印
字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から順次インクが噴
射されるので、インク噴射装置の両外側のインク室４
（上記グループに属しておらず、インクの噴射が行われ
ない）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。

【００２１】これに対し、例えば特開昭６２−２９９３
４３号公報等に開示されているように、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、インク噴射から一定時
間経過後に、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
するのである。この方法を用いると、インク室４ｃ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４ｂ、４ｃおよび４ｄ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。

【００２２】各インク室４内におけるインク噴射時の圧
力波変動、および残留圧力変動のキャンセルについて更
に詳細に説明する。

【００２３】まず、図２２のインク室４ｃからインクを
噴射するために、当該インク室４ｃに対し図２３の
（ａ）に示すように金属電極８ｄ，８ｅに正の噴射用電
圧パルスＣを与える。すると、図２２に示すように、パ
ルスＣの立ち上がりで隔壁６ｂと６ｃはお互いに離れる
ように変形する。それによって、インク室４ｃの容積が
増えて、図２３の（ｄ）に示すように、インク室４ｃの
ノズル１２付近の圧力（以下、特に断らない限りインク
室４の圧力とはノズル１２付近の圧力を意味するものと
する。）が減少する。この状態を前記時間Ｌ／ａだけ維
持する。すると、その間マニホールド１８（図１８参
照）からインクが供給される。

【００２４】そして、時間Ｌ／ａ後、図２３の（ａ）に
示すように、インク室４ｃの印加電圧を０Ｖに戻す。す
ると、隔壁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、上述したように圧力が
加算され、図２３の（ｄ）に示すような比較的高い圧力
Ｐｃがインク室４ｃ内のインクに与えられて、インクが
ノズル１２から噴射される。

【００２５】インクが噴射された後、もしインク室４ｃ
に対して新たな電圧パルスを与えなければ、インク室４
ｃの圧力は図２３の（ｄ）に実線で示すように２Ｌ／ａ
を周期として暫く変動し続ける。これが残留圧力変動で
ある。

【００２６】一方、上記の一連の動作をインク室４ｃに
隣接するインク室４ｄから見ると、片方の隔壁６ｃのみ
がインク室４ｃから見たのと反対の変形をするので、イ
ンク室４ｄのノズル１２付近は、図２３の（ｅ）に実線
で示すように図２３の（ｄ）とは位相が反対で、振幅が
半分の圧力変動が現れる。ただし、図２３の（ｄ）の実
線は、後述するように後半部において別の駆動波形によ
る影響を受けたものである。なお、図示は省略するが、
インク室４ａについても全く同様である。

【００２７】次に、インク室４ｃからインクを噴射させ
た後、例えば図２３の（ｂ）に示す噴射用電圧パルスＤ
をインク室４ｄに与えてインクを噴射させるとする。こ
のパルスＤを印加する時点では、図２３の（ｅ）に示す
ようにインク室４ｄ内には未だ残留圧力変動が存在して
いるので、図２３の（ｅ）のパルスＤ印加後の圧力変動
は、図２３の（ｄ）に実線で示す残留圧力変動がない場
合の圧力変動とは異なったものとなる。

【００２８】そこで、図２３の（ａ）に破線で示すキャ
ンセルパルスＫを噴射用パルスＣの立ち下がりからＬ／
ａ後にインク室４ｃに印加する。キャンセルパルスＫの
幅はＬ／ａで、極性は噴射パルスＣと反対の負である。
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する。このキャンセルパ
ルスＫを与えることによって隔壁６ｂ及び６ｃはインク
噴射時と反対の変形をし、残留圧力変動と位相が反対の
圧力波を与えて、残留圧力変動を打ち消す。つまり、図
２３の（ｄ）と（ｅ）とに破線で示すように、電圧パル
スＤを印加する前にインク室４ｄ内のインクの圧力を０
にするのである。

【００２９】その後、インク室４ｄに印字パルスＤを印
加すれば、インク室４ｄの圧力変動は、図２３の（ｅ）
に破線で示すように、図２３の（ｄ）に実線で示すイン
ク室４ｃの圧力変動（隣接するインク室から直前にイン
ク噴射が行われなかった場合の圧力変動）と同じにな
る。

【００３０】次に、上記残留圧力変動のキャンセルを実
現するための駆動回路を説明する。図２４に示す出力信
号Ｘ、Ｙ、Ｚは、それぞれインク室４の金属電極８に与
える電圧をＶ、Ｏ、−Ｖ／２にするための信号である。
出力信号Ｘがオンになると、インクを噴射するための電
圧パルス（図２３中のＣ，Ｄ）を発生させる。また、出
力信号Ｚがオンになると、キャンセル用の圧力変動をお
こすための電圧パルス（図２３中のＫ）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。コンデンサ９１はインク室４の隔壁６と
その両側に形成された金属電極８によって構成される。

【００３１】駆動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及びキャンセル圧力発生用回路８６である。そ
して、入力信号ＸがオンするときはトランジスタＴｃが
導通し、抵抗Ｒ１２を介してコンデンサー９１の電極Ｅ
に正の電源８７からＶの電圧を印加する。入力信号Ｙが
オンするときはトランジスタＴｇが導通し、抵抗Ｒ１２
を介してコンデンサー９１の電極Ｅをアースする。ま
た、入力信号ＺがオンするときはトランジスタＴｓが導
通し、抵抗Ｒ１２を介してコンデンサー９１の電極Ｅに
負の電源８８から−Ｖ／２の電圧を印加する。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】このようなキャンセル
付き駆動方法でインクを噴射させるときは、正の電圧で
ある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、残留圧力変動をキャンセル
するため、負の電圧であるキャンセルパルスを与えなけ
ればならない。このため、正の電源と負の電源とが必要
であり、駆動回路が複雑となり、コストが上がるという
問題があった。

【００３３】本発明は、例えば正の電源のみで前記残留
圧力変動をキャンセルするインク噴射装置の駆動方法に
関し、更に、良好にインクが噴射できるパルス幅の範囲
を求めるものに関する。

【００３４】本発明は、この問題を解決するためになさ
れたものであり、単一の駆動電源で残留圧力変動を打ち
消し得ることができ、且つ良好にインクを噴射すること
ができるインク噴射装置の駆動方法を提示することを目
的とする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１では、分極された圧電素子で少なく
とも一部が形成された複数の隔壁と、前記隔壁によって
隔てられた複数のインク室と、電圧が印加されて前記圧
電素子に前記隔壁を変形させる電界を発生する電極とを
有し、駆動電源から前記複数のインク室の内の第一イン
ク室の両側の前記電極に電圧を印加して、両側の前記隔
壁を互いに離れる方向に変形させることにより前記第一
インク室の容積を自然状態から増大状態に変化させる第
一ステップと、所定時間後、前記第一インク室の前記電
極への前記駆動電源からの電圧の印加を停止して、前記
第一インク室の容積を前記増大状態から自然状態に復帰
させる第二ステップと、前記第一インク室の両側の第
二、第三インク室に、前記第一インク室の前記電極に印
加した電圧と同じ極性の電圧を前記駆動電源から印加し
て、前記第一インク室の前記両隔壁を互いに近づく方向
に変形させ、前記第一インク室の容積を自然状態から減
少状態に変化させる第三ステップと、所定時間後、前記
第二、第三インク室の前記電極への前記駆動電源からの
電圧の印加を停止して、前記第一インク室の容積を前記
減少状態から自然状態に復帰させる第四ステップとを含
むインク噴射装置の駆動方法であって、前記第三ステッ
プと前記第四ステップとの間の所定時間が、インク室内
のインクに発生した圧力波が前記インク室を片道伝播す
る時間の１．８７５〜２．２５倍の時間であることを特
徴とする。

【００３６】請求項２では、前記第一ステップと前記第
二ステップとの間の所定時間が、前記圧力波が前記イン
ク室をほぼ片道伝播する時間であることを特徴とする。

【００３７】請求項３では、前記第二ステップと前記第
三ステップとが、ほぼ同時に行なわれることを特徴とす
る。

【００３８】請求項４では、前記第一ステップで印加さ
れる電圧値と、前記第三ステップで印加される電圧値と
は、ほぼ同じ値であることを特徴とする。

【００３９】請求項５では、前記圧力波が前記インク室
を一往復伝播した時、圧力が３０％〜５０％に減衰する
ことを特徴とする。

【００４０】

【作用】上記の特徴を有する本発明のインク噴射装置の
駆動方法では、まず、インクを噴射するインク室である
第一インク室（正確には第一インク室の両側の隔壁の電
極）に駆動電源から電圧を印加して第一インク室の隔壁
を変形させ、第一インク室の容積を自然状態から増大状
態に変化させる。そして、所定時間後、第一インク室の
容積を増大状態から自然状態とし、第一インク室の両側
の第二，第三インク室に第一インク室に印加した電圧と
同極性の電圧を同じ駆動電源から印加して第一インク室
の両隔壁を第一ステップとは反対方向に変形させ、第一
インク室の容積を自然状態から減少状態に変化させる。
さらに、インク室内のインクに発生した圧力波が前記イ
ンク室を片道伝播する時間の１．８７５〜２．２５倍の
時間経過したときに、第一インク室の容積を自然状態に
する。

【００４１】このように、駆動電源からの電圧を、第一
インク室に印加した後、第一インク室の両側の第二，第
三インク室に、前記圧力波が前記インク室を片道伝播す
る時間の１．８７５〜２．２５倍の時間だけ印加するこ
とにより、単一の駆動電源によって第一インク室の両側
の隔壁の変形方向を変化させて第一インク室の容積を増
減させ、第一インク室からインクを噴射させ、残留圧力
変動を打ち消すのである。

【００４２】

【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。

【００４３】本実施例のインク噴射装置は、図１８に示
す従来のインク噴射装置と同様に、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とを備えている。圧電セラミックスプレート２
には、隔壁６によって隔てられた複数の溝３が形成され
ており、それら隔壁６は図２１に示す矢印７１の方向に
分極されている。そして、溝３の両側面の上半分に形成
された両金属電極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。

【００４４】そして、圧電セラミックスプレート２の溝
３が加工された側の面とカバープレート１０のマニホー
ルド１８が加工された側の面とがエポキシ系接着剤２０
（図１９）によって接着されて、複数のインク室４が構
成されている。

【００４５】圧電セラミックスプレート２及びカバープ
レート１０の前端面に、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。

【００４６】本インク噴射装置の具体的な寸法の一例
は、インク室４の長さＬが７．５ｍｍであり、ノズル１
２のインク噴射側の径が４０μｍ、インク室４側の径が
７２μｍ、長さが１００μｍである。また、実験に供し
たインクの粘性は５ｃｐｓ、表面張力は３０ｄｙｎ／ｃ
ｍであり、このインク中における音速ａと上記Ｌとの比
Ｌ／ａは１６μｓｅｃであった。

【００４７】この種のインク噴射装置では、一般的に、
インク噴射後にインク室４のノズル１２付近に残る圧
力、つまり残留圧力は、インク噴射のための圧力の３０
〜５０％の大きさで、反転した圧力である。したがっ
て、一般的に残留圧力係数は、−０．３〜−０．５であ
る。

【００４８】金属電極９は周知のワイヤボンディングに
よって導線４３でパターン４２と電気的に接続されてい
る。また、基板４１の各パターン４２は、図１に示す制
御回路１００に接続されており、別の回路から入力され
るクロック信号Ｃ，印字信号Ｐ，ラッチ信号Ｒ，噴射信
号Ｊ，反転信号Ｔ等に基づいてインク室４に印加される
出力電圧がＶもしくは０に制御される。

【００４９】制御回路１００には、シリアル／パラレル
変換器１０６と、それぞれが各パターン４２と１対１に
対応するアンドゲート１０７，イクスクルーシブオアゲ
ート１０９および駆動回路１０８とが備えられている。
シリアル／パラレル変換器１０６はパターン４２の数ｎ
と同じチャンネル数ｎを有しており、一般的な作動原理
によりシリアル信号をパラレル信号に変換するものであ
る。

【００５０】クロック信号Ｃに応じてｎ個のシリアル印
字信号Ｐがシリアル／パラレル変換器１０６に取り込ま
れた後、ラッチ信号Ｒによりラッチされ、ｎ個の出力端
子１１０からパラレルに出力される状態となる。このパ
ラレルの印字信号は、印字を必要とするインク室４に対
応する出力端子１１０で１となり、それ以外の出力端子
１１０で０となって、それぞれアンドゲート１０７に送
られる。

【００５１】ラッチ信号Ｒにやや遅れてアンドゲート１
０７に噴射信号Ｊが入力され、シリアル／パラレル変換
器１０６から送られる信号が１であるアンドゲート１０
７の出力信号が１となる。

【００５２】各アンドゲート１０７の出力信号が対応す
るイクスクルーシブオアゲート１０９に入力され、か
つ、噴射信号Ｊから一定時間遅れて反転信号Ｔが全ての
イクスクルーシブオアゲート１０９に入力される。両信
号が同じイクスクルーシブオアゲート１０９の出力信号
が０となり、異なるものの出力信号は１となる。

【００５３】各イクスクルーシブオアゲート１０９の出
力信号は、対応する駆動回路１０８の入力端子１１２に
送られ、その出力信号が１の場合に駆動回路１０８の出
力端子１１４の電圧がＶとなり、出力信号が０の場合に
０になる。

【００５４】駆動回路１０８は、図２に示すように、入
力端子１１２，出力端子１１４，正の駆動電源１１６，
抵抗体Ｒ１〜Ｒ５，トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４を備え
ている。この駆動回路１０８では、入力端子１１２から
入力される信号が１の場合には、トランジスタＴｒ４が
オンし、トランジスタＴｒ３がオフすることにより、駆
動電圧発生用のトランジスタＴｒ１がオンして出力端子
１１４に駆動電源１１６から電圧Ｖが印加されるととも
に、エミッタが接地された放電用のトランジスタＴｒ２
がオフする。

【００５５】一方、入力される信号が０の場合には、ト
ランジスタＴｒ４がオフし、トランジスタＴｒ３がオン
することにより、トランジスタＴｒ１がオフし、トラン
ジスタＴｒ２がオンして出力端子１１４が接地される。

【００５６】したがって、入力端子１１２に入力される
信号が１になると出力端子１１４に電圧Ｖが印加され、
入力される信号が０になると出力端子１１４が接地され
て電圧が０になるのである。

【００５７】制御回路１００によるインク噴射装置の制
御を、図３のタイムチャートを参照しつつさらに具体的
に説明する。

【００５８】インク噴射装置は、３つのグループに分け
て順次駆動される。つまり、図４においてインク室４ａ
１と４ａ２、インク室４ｂ１と４ｂ２、インク室４ｃ０
と４ｃ１と４ｃ２がそれぞれ同一グループのメンバーで
あり、インク室４ａ１，４ａ２→インク室４ｂ１，４ｂ
２→インク室４ｃ０，４ｃ１，４ｃ２のローテーション
で駆動される。

【００５９】図３に示すように、クロック信号Ｃに同期
して印字信号Ｐが１個ずつシリアル／パラレル変換器１
０６に取り込まれる。この際、印字信号Ｐは、ドットの
形成を指示するものである場合は１，形成を指示しない
ものである場合は０となる。図３における印字信号Ｐの
図示はこのことを示している。この印字信号Ｐの取り込
みに伴ってシリアル／パラレル変換器１０６の各出力端
子１１０の信号が１チャンネル分ずつシフトさせられ、
１または０になる。

【００６０】ｎ個の印字信号の取り込みが完了したタイ
ミングＡで、シリアル／パラレル変換器１０６にラッチ
信号Ｒが入力され、それの各出力端子１１０の信号が固
定される。

【００６１】例えば、インク室４ｂ１（図４）からのみ
インクの噴射が行われる場合には、インク室４ｂ１に対
応する出力信号ＳＰ１（ｂ１）が１となり、他のインク
室４に対応する出力信号ＳＰ１（ｏ）は０となる。これ
らの出力信号ＳＰ１がアンドゲート１０７に加えられて
も、噴射信号Ｊは通常０であるため、全てのアンドゲー
ト１０７の出力信号は０のままである。

【００６２】しかし、タイミングＢで噴射信号Ｊが１と
なると、出力信号ＳＰ１（ｂ１）が入力されているアン
ドゲート１０７の出力信号ＳＰ２（ｂ１）はその噴射信
号Ｊが１を維持している間１となる。他のアンドゲート
１０７の出力信号ＳＰ２（ｏ）は０のままに保たれる。

【００６３】この出力信号ＳＰ２はイクスクルーシブオ
アゲート１０９に入力されるが、反転信号Ｔは通常０で
あるため、出力信号ＳＰ２のうち出力信号ＳＰ２（ｂ
１）のみが反転信号Ｔと異なる。そのため、出力信号Ｓ
Ｐ２（ｂ１）が入力されるイクスクルーシブオアゲート
１０９の出力信号ＳＰ３（ｂ１）のみが１となり、他の
出力信号ＳＰ３（ｏ）は０となる。したがって、インク
室４ｂ１のみに駆動電圧印加指令信号が発生せられ、駆
動回路１０８の出力端子１１４からインク室４ｂ１に電
圧Ｖが印加される。

【００６４】噴射信号Ｊが加えられてから時間Ｌ／ａ
（例えば１６μｓｅｃ）経過後のタイミングＣで反転信
号Ｔが１とされる。すると、出力信号ＳＰ２（ｂ１）の
みが反転信号Ｔと同じ信号を有することとなって、その
出力信号ＳＰ２（ｂ１）が入力されるイクスクルーシブ
オアゲート１０９の出力信号ＳＰ３（ｂ１）のみが０と
なり、他のイクスクルーシブオアゲート１０９の出力信
号ＳＰ３（ｏ）は１となる。それによって、出力端子１
１４からインク室４ｂ１に印加されていた電圧が０とな
り、他のインク室４には電圧Ｖが印加される。

【００６５】反転信号Ｔが加えられてから時間２Ｌ／ａ
（例えば３２μｓｅｃ）経過後のタイミングＤで噴射信
号Ｊと反転信号Ｔとが共に０とされ、アンドゲート１０
７の出力信号ＳＰ２が全て０となってイクスクルーシブ
オアゲート１０９の出力信号ＳＰ３が０となり、他のイ
ンク室４に印加されていた駆動電圧が０となって１回の
インク噴射のための電圧供給が終了し、次のインク噴射
のタイミングが待たれる。本実施例では、インクの噴射
間隔を定める駆動周波数は５ｋＨｚである。

【００６６】このように本実施例では、イクスクルーシ
ブオアゲート１０９が設けられ、そのイクスクルーシブ
オアゲート１０９に反転信号Ｔが送信されて、イクスク
ルーシブオアゲート１０９がアンドゲート１０７の出力
信号ＳＰ２と反転信号Ｔとの排他的論理をとって、出力
信号ＳＰ３を駆動回路１０８に出力するので、シリアル
／パラレル変換器１０６に送信されるシリアル印字信号
Ｐを一度送信するだけでよい。従って、シリアル印字信
号Ｐを送信する時間が短くてよく、インク噴射装置の高
速印字が可能となる。

【００６７】以上詳記した制御回路１００の制御に応じ
てインク噴射装置は図４〜図６に示すように作動してイ
ンク室４ｂ１からインクを噴射する。

【００６８】図７に示すタイミング（ａ）では、図４に
示すように各インク室４には電圧が印加されておらず、
隔壁６も変形していない。インク室４が自然状態にある
のである。

【００６９】タイミング（ｂ）でインク室４ｂ１に正の
電圧Ｖが印加され、他のインク室４の電極８は接地され
る。それにより、図５に示すように、隔壁６ａ１と６ｂ
１とが互いに離れる方向に変形して、インク室４ｂ１の
容積を自然状態から増大させ、インク室４ｂ１内に負の
圧力が発生し、図示しないインクタンクからインク供給
口１６（図１８参照）及びマニホールド１８を経てイン
ク室４ｂ１にインクが供給される。このとき、インク室
４ｂ１の隣のインク室４ａ１、４ｃ１の容積は減少し、
正の圧力が発生するが、インクを噴射させるほどの圧力
ではない。

【００７０】図７に示すＬ／ａ時間後のタイミング
（ｃ）でインク室４ｂ１に印加されていた電圧Ｖが除去
されるとともに、他のインク室４ｃ０，４ａ１，４ｃ
１，４ａ２，４ｂ２，４ｃ２に正の電圧Ｖが印加され
る。すると、隔壁６ａ１，６ｂ１は図４に示す元の状態
を越えてインク室４ｂ１の内側へ変形し、図６に示すよ
うにインク室４ｂ１の容積を増大状態から自然状態を越
えて減少状態とし、インク室４ｂ１内に正の圧力を発生
させる。したがって、タイミング（ｂ）でインク室４ｂ
１に発生した負の圧力が圧力伝播によりＬ／ａ時間後に
反転するとともに大きさが減少して生じる正の圧力と、
タイミング（ｃ）でのインク室４ｂ１の減少の結果発生
した正の圧力とが加算され、その大きな正の圧力によっ
てインクがインク室４ｂ１のノズル１２から噴射され
る。

【００７１】この時、隔壁６ａ１、６ｂ１以外の隔壁６
ｃ０，６ｃ１，６ａ２，６ｂ２の両側の電極８には電圧
Ｖが印加されているので、電位差がなく、電界が発生し
ないため、隔壁６ｃ０，６ｃ１，６ａ２，６ｂ２は変形
しない。したがって、インク室４ｃ０，４ａ２，４ｂ
２，４ｃ２の容積は自然状態である。隔壁６ａ１、６ｂ
１の変形によりインク室４ａ１、４ｃ１の容積は増大し
て、負の圧力が発生する。そして、前述のようにタイミ
ング（ｂ）でインク室４ａ１、４ｃ１に発生した正の圧
力が圧力伝播によりＬ／ａ時間後に反転するとともに大
きさが減少して生じる負の圧力と、タイミング（ｃ）で
のインク室４ａ１、４ｃ１の容積増大の結果発生した負
の圧力とが加算される。

【００７２】タイミング（ｃ）から時間２Ｌ／ａ後であ
るタイミング（ｄ）で、インク室４ｃ０，４ａ１，４ｃ
１，４ａ２，４ｂ２，４ｃ２に対応する入力端子１１２
の信号が０とされて、インク室４ｃ０，４ａ１，４ｃ
１，４ａ２，４ｂ２，４ｃ２に印加されていた前記正の
電圧Ｖが除去され、隔壁６が図４に示す元の状態に戻
り、全てのインク室４の容積は自然状態となる。

【００７３】インク室４ｂ１の容積は減少状態から自然
状態となり、負の圧力が発生し、インク室４ａ１，４ｃ
１の容積は増大状態から自然状態となり、正の圧力が発
生する。

【００７４】タイミング（ｃ）から時間２Ｌ／ａ後に
は、インク室４ｂ１，４ａ１，４ｃ１の圧力は圧力伝播
により二度反転するとともに大きさが二度減少する。す
なわち、タイミング（ｃ）から時間Ｌ／ａ後に圧力は反
転するとともに大きさが減少し、その後さらに時間Ｌ／
ａが経過すると、圧力は再び反転するとともに大きさが
減少するのである。このため、タイミング（ｄ）では、
インク室４ｂ１の圧力はタイミング（ｃ）より大きさが
減少した正の圧力となっており、インク室４ａ１，４ｃ
１は、タイミング（ｃ）より大きさが減少した負の圧力
となっている。したがって、インク室４ｂ１内の大きさ
が減少した正の圧力が、インク室４ｂ１の容積が減少状
態から自然状態となることにより発生する負の圧力によ
って殆ど打ち消される。また、インク室４ａ１，４ｃ１
内の大きさが減少した負の圧力が、インク室４ａ１，４
ｃ１の容積が増大状態から自然状態となることにより発
生する正の圧力によって殆ど打ち消される。

【００７５】以上説明したように、本実施例のインク噴
射装置の駆動方法では、インク室４ｂ１に正の電圧を印
加してインク室４ｂ１の外側へ隔壁６ａ１，６ｂ１を変
形させ、両隣のインク室４ａ１，４ｃ１に正の電圧を印
加して、インク室４ｂ１の内側へ隔壁６ａ１，６ｂ１を
変形させているので、駆動電源が正の電源８７のみで済
み、図８に示すように幅Ｌ／ａの正の電圧に続いて幅２
Ｌ／ａの負の電圧を印加してインク室４ｂ１の隔壁６ａ
１，６ｂ１を同様に変形させる場合に比較して制御回路
が単純となり、コスト低減を図り得る。

【００７６】また、本実施例では、タイミング（ｃ）
で、インク室４ｂ１の隔壁６ａ１，６ｂ１を外側へ変形
した状態から内側へ変形状態とすることによりインクの
噴射を行なっているので、インク室４ｂ１の隔壁６ａ
１，６ｂ１を外側と内側とのいずれか一方へのみ変形さ
せてインクの噴射を行う場合に比較して隔壁６の自然状
態からの変形量が小さく、熱の発生を抑制することがで
きるので、隔壁６の損傷で決まるインク噴射装置の寿命
を延ばすことができる。また、隔壁隔壁６ａ１，６ｂ１
を変形させるに必要な電圧の絶対値も小さくてよい。

【００７７】さらに、本実施例では、印字パルスの立ち
下がりから２Ｌ／ａ後にインク室４ａ１，４ｃ１への電
圧の印加を停止して、インク室４ｂ１，４ａ１，４ｃ１
の容積を自然状態に戻しているので、インク室４ｂ１，
４ａ１，４ｃ１内の圧力伝播によって減少した残留圧力
が殆ど打ち消される。したがって、次のグループである
インク室４ｃ１のインク噴射が良好に行われ、印字品質
がよい。

【００７８】また、タイミング（ｃ）で、噴射するイン
ク室４ｂ１を接地し、噴射しないインク室４ｃ０，４ａ
１，４ｃ１，４ａ２，４ｂ２，４ｃ２全てに電圧Ｖを印
加しているので、隔壁６ａ１，６ｂ１はインク室４ｂ１
内側へ変形するが、隔壁６ｃ０，６ｃ１，６ａ２，６ｂ
２は変形しない。このため、インク室４ｃ０，４ａ２，
４ｂ２，４ｃ２の容積は自然状態のままであり、インク
室４ｃ０，４ａ２，４ｂ２，４ｃ２に圧力が発生するこ
とがなく、アクシデントドロップが防止される。

【００７９】次に、インク室４ｂ１へのパルス幅の適正
範囲を求めるために行った実験の結果を説明する。

【００８０】図９は、インク室４ｂ１への印加パルスの
幅を変えたときの評価を示す。ただし、インク室４ｂ１
への電圧Ｖの印加を停止すると同時に他のインク室４に
電圧Ｖを２Ｌ／ａだけ印加した。

【００８１】ここで、評価の二重丸は優良であり、○は
良であり、△は普通であり、×は不良である。評価は、
隣のインク室４ａ１から噴射が行なわれたときと、噴射
が行なわれなかったときとについて、インク室４ｂ１か
らのインク滴の大きさ、噴射速度および印字品質を比較
することにより行い、印字品質については１０人のコン
パレータの観察によった。優良である二重丸は、インク
滴の大きさ，噴射速度および印字品質のいずれもが同一
であったことを示す。良である○は、インク滴の大きさ
は同一、噴射速度はほとんど同じで、印字品質も同一で
あったことを示す。普通である△は、インク滴の大きさ
は殆ど同じ、噴射速度は少し異なり、印字品質は拡大し
て観察すれば少しドットずれがあるものの実用的には十
分な程度であったことを示す。不良である×は、インク
滴の大きさが異なり、噴射速度がかなり異なり、ドット
ずれが大きく実用上不十分であったことを示す。なお、
不良である×でも、駆動周波数を低くすると、評価が普
通となるが、印字速度が遅く、実用的でない。

【００８２】図９に示すように、パルス幅が８〜２４μ
ｓｅｃのとき、印字を良好に行ない得る。この実験で
は、Ｌ／ａが１６μｓｅｃ、駆動周波数が５ｋＨｚ、残
留圧力係数が−０．５のインク噴射装置を用いたが、残
留圧力係数を−０．３，−０．４としても同様の結果と
なった。つまり、パルス幅が０．５Ｌ／ａ〜１．５Ｌ／
ａのとき、印字を良好に行い得る。また、Ｌ／ａを変え
て、同様の実験を行なったが、印字を良好に行い得る範
囲は変わらなかった。

【００８３】このように、噴射するインク室４ｂ１への
パルス幅が０．５Ｌ／ａ〜１．５Ｌ／ａであれば、印字
を良好に行い得る。

【００８４】次に、インク室４ｂ１以外のインク室４ｃ
０，４ａ１，４ｃ１，４ａ２，４ｂ２，４ｃ２へのパル
ス幅の適正範囲を求めた。図１０は、インク室４ｂ１以
外のインク室４へのパルス幅を変えたときの評価を示
す。この評価は上述した図５の評価と同様の基準で行っ
た。ただし、インク室４ｂ１へ幅Ｌ／ａの電圧Ｖを印加
し、その電圧停止と同時にインク室４ｂ１以外のインク
室４へ電圧Ｖを印加した。

【００８５】図１０（ａ）には、パルス幅を４μｓｅｃ
づつ変化させたときの評価が示されている。図１０
（ａ）に示すように、パルス幅が３２〜３６μｓｅｃの
とき、印字を良好に行い得る。ここで、図１０（ｂ）
に、パルス幅が２８〜３２μｓｅｃ間において、１μｓ
ｅｃづつ変化させたときの評価を示す。図１０（ｂ）に
示すように、３０〜３２μｓｅｃのとき、印字を良好に
行い得る。つまり、３０〜３６μｓｅｃのとき、印字を
良好に行い得る。この実験では、Ｌ／ａが１６μｓｅ
ｃ、駆動周波数が５ｋＨｚ、残留圧力係数が−０．５の
インク噴射装置を用いたが、残留圧力係数を−０．３，
−０．４としたときでも同様の結果となった。つまり、
パルス幅が１．８７５Ｌ／ａ〜２．２５Ｌ／ａのとき
に、印字を良好に行い得る。また、Ｌ／ａを変えて、同
様の実験を行なったが、印字を良好に行い得る範囲は変
わらなかった。

【００８６】このように、噴射するインク室４ｂ１以外
へのパルス幅が１．８７５Ｌ／ａ〜２．２５Ｌ／ａであ
れば、印字を良好に行い得る。

【００８７】次に、噴射するインク室４ｂ１と他のイン
ク室４との電圧値の大きさの割合の適正範囲を求めた。
図１１は、噴射のために必要な電圧差を１００として、
噴射するインク室４ｂ１への電圧値と他のインク室４ｃ
０，４ａ１，４ｃ１，４ａ２，４ｂ２，４ｃ２への電圧
値との割合を変えたときの評価を示す。この評価は上述
した図９の評価と同様の基準で行った。ただし、インク
室４ｂ１への電圧の幅はＬ／ａであり、他のインク室４
への電圧の幅は２Ｌ／ａである。

【００８８】図１１から、印字を良好に行い得る範囲
は、残留圧力係数が−０．３の場合にはインク室４ｂ１
へ印加する電圧値の割合が３０から８０であり、−０．
４の場合には２０から８０であり、−０．５の場合には
２０から７０である。このような範囲に、噴射するイン
ク室４ｂ１と他のインク室４との電圧値の大きさの割合
を設定すれば印字を良好に行い得るのである。

【００８９】次に、図７のタイミング（ｃ）における、
噴射するインク室４ｂ１の電圧の立ち下がりと他のイン
ク室４に印加される電圧の立ち上がりとの合計時間の適
正範囲を求めた。

【００９０】以上の説明においては、単純化のためにイ
ンク室４に印加される電圧は瞬間に立ち上がり、瞬間に
立ち下がるものとしたが、実際には、駆動回路１０８の
出力端子１１４からインク室４に印加される電圧の波形
は、図１２に示すように回路構成素子の特性により異な
る傾斜を有するものとなる。この傾斜は一定限度内で任
意に調整することが可能であり、この傾斜、つまり電圧
の立ち上がり時間および立ち下がり時間は、後述の隔壁
６の応答時間より短くならない範囲でできる限り短く調
整することが望ましい。

【００９１】図１２における電圧の立ち上がりと立ち下
がりとの合計時間をｔとする。合計時間ｔは、インク室
４ｂ１の立ち下がりまたは他のインク室４の立ち上がり
にかかる時間が変化すれば変化するが、他のインク室４
の立ち上がりの開始時点が変わっても合計時間ｔは変わ
る。

【００９２】図１３は、電圧の立ち上がりと立ち下がり
との合計時間ｔを変えたときのインクの噴射速度を示
す。Ｌ／ａが１６μｓｅｃのインク噴射装置に２０Ｖの
電圧を印加したときに、合計時間ｔを変えたときのもの
を実線で示し、電圧を２５Ｖとしたときのものを一点鎖
線で示し、Ｌ／ａが２０μｓｅｃのインク噴射装置に２
０Ｖの電圧を印加したときのものを２点鎖線で示す。

【００９３】図１３に実線で示すＬ／ａが１６μｓｅ
ｃ、電圧が２０Ｖのものでは、合計時間ｔが８μｓｅｃ
を越えると、噴射速度が急激に遅くなる。そして、噴射
速度が急激に変化する領域では、合計時間ｔにバラツキ
があると噴射速度が大きく変わって印字品質が悪くな
る。合計時間ｔが０〜８μｓｅｃの範囲では噴射速度の
変化が余りなく、良好に印字を行い得る。つまり、０〜
０．５Ｌ／ａの範囲で良好に印字を行い得るのである。

【００９４】一点鎖線で示すＬ／ａが１６μｓｅｃ、電
圧が２５Ｖのものは、実線のものを上方へ平行移動した
ものとなり、合計時間ｔが８μｓｅｃを越えると噴射速
度が急激に遅くなる。つまり、０〜０．５Ｌ／ａの範囲
で良好に印字を行い得る。なお、電圧を他の値にすると
実線のものを上方または下方へほぼ平行移動したものと
なった。したがって、電圧値を変化させても０〜０．５
Ｌ／ａの範囲で良好に印字を行い得る。

【００９５】二点鎖線で示すＬ／ａが２０μｓｅｃ、電
圧が２０Ｖのものは、実線のものを横方向に１．２５倍
したものとなり、合計時間ｔが１０μｓｅｃを越えると
噴射速度が急激に遅くなる。よって、合計時間ｔが０〜
１０μｓｅｃの範囲で噴射速度の変化が余りない。つま
り、０〜０．５Ｌ／ａの範囲で良好に印字を行い得る。
なお、Ｌ／ａを他の値Ｇにすると、実線のものを横方向
にＧ／１６倍したものとなった。したがって、Ｌ／ａを
変化させても、０〜０．５Ｌ／ａの範囲で良好に印字を
行い得る。

【００９６】なお、この実験では、駆動周波数が５ｋＨ
ｚ、残留圧力係数が−０．５のインク噴射装置を用いた
が、残留圧力係数を−０．３，−０．４としても同様の
結果となった。また、ノズル１２のインク噴射側の径は
４０μｍ、インク室４側の径は７２μｍ、ノズル１２の
長さは１００μｍであったがノズル１２の形状を変えて
も同様の範囲となった。

【００９７】隔壁６の応答時間、すなわち電圧を印加し
てから変形が終了するまでの時間は隔壁６の高さや幅に
よって変わるが、上記実験に使用したインク噴射装置は
隔壁６の高さが４８０μｍ、幅が８５μｍであり、応答
時間が２μｓｅｃであった。隔壁６の応答時間より速く
電圧を立ち上げたり、立ち下げたりしても隔壁６が応答
できず、熱が発生する。そして、インク噴射のタイミン
グ（ｃ）では、隔壁６はインク室４ｂ１の容積増大状態
から自然状態を経て減少状態まで変形するので、タイミ
ング（ｃ）における隔壁６の変形には少なくとも４μｓ
ｅｃかかる。したがって隔壁６の応答時間の２倍〜０．
５Ｌ／ａの範囲でインク噴射速度が速く、印字を良好に
行い得、隔壁６が過熱しない。また、隔壁６の応答時間
が２．５Ｌ／ａを越えるとインクは噴射されない。

【００９８】このように、合計時間ｔを、隔壁６の応答
時間の２倍〜０．５Ｌ／ａの範囲とすれば、印字を良好
に行い得る。

【００９９】また、インク室４ｂ１に幅Ｌ／ａの電圧を
印加し、他のインク室４に幅２Ｌ／ａ電圧を印加すると
いうことは、図１４に示すように、インク室４ｂ１での
電圧の立ち上がりの中点Ａから前記合計時間ｔの中点Ｂ
までの時間をＬ／ａにし、合計時間ｔの中点Ｂから他の
インク室４での立ち下がりの中点Ｃまでの時間を２Ｌ／
ａにすることを意味するものとする。

【０１００】このように、電圧の幅を中点間で設定する
と、インク室４ｂ１に印加する電圧の立ち上がり開始時
点から立ち下がり終了時点までをＬ／ａとして、他のイ
ンク室４に印加する電圧の立ち上がり開始時点から立ち
下がり終了時点までを２Ｌ／ａとしたときよりも、イン
クの噴射速度が速く、残留圧力変動が良好に消去され
る。

【０１０１】次に、噴射するインク室４ｂ１の隣のイン
ク室４ａ１とインク室４ｃ１との電圧印加のタイミング
のズレの許容範囲を求めた。図１６は、インク室４ａ１
の電圧印加開始時点とインク室４ｃ１の電圧印加開始時
点とのズレｍ（図１５参照）を変えたときのインクの噴
射速度を示している。ここでは、インク室４ｂ１の電圧
の立ち下がり終了時点からインク室４ａ１へ電圧を印加
し、インク室４ｃ１への電圧印加のタイミングを変えた
ものである。図１６には、Ｌ／ａが１６μｓｅｃのイン
ク噴射装置に２０Ｖの電圧を印加する場合に、電圧印加
開始ズレｍを変えたときの結果を実線で示し、前記イン
ク噴射装置に電圧を２５Ｖとした場合を一点鎖線で示
し、Ｌ／ａが２０μｓｅｃのインク噴射装置に２０Ｖの
電圧を印加した場合を二点鎖線で示している。

【０１０２】図１６に実線で示すＬ／ａが１６μｓｅ
ｃ、電圧が２０Ｖの場合では、電圧印加開始ズレｍが
４．８μｓｅｃを越えると噴射速度が急激に遅くなる。
そして、噴射速度が急激に変化すると、電圧印加開始ズ
レｍにバラツキがある場合に噴射速度が大きく変わって
印字品質が悪くなる。

【０１０３】電圧印加開始ズレｍが０〜４．８μｓｅｃ
の範囲では噴射速度に影響があまりなく、良好に印字を
行い得る。つまり、０〜０．３Ｌ／ａの範囲で良好に印
字を行い得るのである。

【０１０４】一点鎖線で示すＬ／ａが１６μｓｅｃ、電
圧が２５Ｖの場合は、実線のものを上方へ平行移動した
ものとなり、電圧印加開始ズレｍが４．８μｓｅｃを越
えると噴射速度が急激に遅くなる。つまり、０〜０．３
Ｌ／ａの範囲で良好に印字を行い得る。なお、電圧を他
の値にすると実線のものを上方または下方へほぼ平行移
動したものとなった。したがって、電圧値を変化させて
も０〜０．３Ｌ／ａの範囲で良好に印字を行い得る。

【０１０５】二点鎖線で示すＬ／ａが２０μｓｅｃ、電
圧が２０Ｖの場合には、実線のものを横方向に１．２５
倍したものとなり、電圧印加開始ズレｍが６μｓｅｃを
越えると噴射速度が急激に遅くなる。よって、電圧印加
開始ズレｍが０〜６μｓｅｃの範囲で噴射速度に影響が
あまりない。つまり、０〜０．３Ｌ／ａの範囲で良好に
印字を行い得る。Ｌ／ａを他の値Ｇにすると、実線のも
のを横方向にＧ／２０倍したものとなった。したがっ
て、Ｌ／ａを変化させても０〜０．３Ｌ／ａの範囲で良
好に印字を行い得ることになる。

【０１０６】なお、インク室４ｂ１への電圧の立ち下が
り開始時点からインク室４ａ１へ電圧を印加し、インク
室４ｃ１への電圧印加のタイミングを変えても同様の結
果となった。

【０１０７】また、この実験では、駆動周波数が５ｋＨ
ｚ、残留圧力係数が−０．５のインク噴射装置を用いた
が、残留圧力係数を−０．３、−０．４としても同様の
範囲となった。また、ノズル１２のインク噴射側の径は
４０μｍ、インク室４側の径は７２μｍ，ノズル１２の
長さは１００μｍであったが、ノズル１２の形状を変え
ても同様の範囲となった。

【０１０８】したがって、インク室４ａ１の電圧印加開
始時点とインク室４ｃ１の電圧印加開始時点とのズレは
０．３Ｌ／ａ以内とすれば、噴射速度に影響が少なく、
安定した印字を行い得る。

【０１０９】以上、一実施例を詳細に説明したが、本発
明はこの実施例に限定されるものではない。

【０１１０】例えば、図２３に示した従来技術における
キャンセルパルスＫと同じ効果を本発明にしたがって生
じさせることも可能である。インクを噴射するインク室
４の電極８に正の噴射パルスを印加した後、Ｌ／ａ時間
経過した時に正のキャンセルパルスを両隣のインク室４
の電極８に印加するのである。

【０１１１】また、上記実施例では、正の電源８７を用
いたが、分極方向を図１８の矢印５で示される方向とし
て、負の電源を用いてもよい。

【０１１２】制御回路１００の構成もインク噴射時にイ
ンク室４の隔壁６を変形させる電圧を発生させ得るもの
であればよく、例えば、駆動回路１０８として図１７に
示す回路を用いることができる。

【０１１３】この駆動回路１０８は入力端子１２０を有
する噴射用電圧発生回路１２２と、入力端子１２４を有
する放電回路１２６とを備えており、入力端子１２０に
のみ入力信号１が加えられると電源１２８から出力端子
１３０に電圧が印加され、入力端子１２４にのみ入力信
号１が加えられると、出力端子１３０が接地されて電圧
が０となるようにされている。

【０１１４】その他の構成についても、特許請求の範囲
を逸脱することなく、当業者の知識に基づいて種々の変
更、改良を施した態様で本発明を実施することができ
る。

【０１１５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
インク噴射装置の製造方法によれば、インクの噴射及び
インク室の残留圧力変動を打ち消すための、第一インク
室の両側の隔壁の互いに反対方向への変形を、単一の駆
動電源で行わせることが可能である。そのため、駆動回
路が従来より単純となり、コストが低下する。ことがで
きる。また、前記第三ステップ終了後、インク室内のイ
ンクに発生した圧力波が前記インク室を片道伝播する時
間の１．８７５〜２．２５倍の時間経過したときに、前
記第四ステップが行われるので、残留圧力変動をほとん
ど打ち消すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に使用可能なインク噴射装置
の制御回路を示す回路図である。

【図２】図１の制御回路における駆動回路を示す回路図
である。

【図３】図１の制御回路の制御タイミングを示すタイム
チャートである。

【図４】上記インク噴射装置の一部を示す断面図であ
る。

【図５】図４のインク噴射装置の作動状態を示す図であ
る。

【図６】上記インク噴射装置の別の作動状態を示す図で
ある。

【図７】上記インク噴射装置の駆動方法を示すタイミン
グチャートである。

【図８】上記インク噴射装置のインク室４ｂ１への見か
け上の駆動波形を示す図である。

【図９】上記インク噴射装置のインク室４ｂ１へのパル
ス幅を変えた実験の結果を示す図である。

【図１０】上記インク噴射装置のインク室４ｂ１以外の
インク室４へのパルス幅を変えた実験の結果を示す図で
ある。

【図１１】上記インク噴射装置のインク室４ｂ１と他の
インク室４との電圧値の割合を変えた実験の結果を示す
図である。

【図１２】上記インク噴射装置のインク室４ｂ１の立ち
下がりと他のインク室４の立ち上がりとの合計時間を示
す図である。

【図１３】図１２の合計時間を変えたときのインク噴射
速度を示す図である。

【図１４】上記インク噴射装置のインク室４ｂ１と他の
インク室４とに印加するパルスの幅を説明するための図
である。

【図１５】上記インク噴射装置のインク室４ａ１とイン
ク室４ｃ１との電圧印加開始ズレｍを示す図である。

【図１６】図１５の電圧印加開始ズレｍを変えたときの
インク噴射速度を示す図である。

【図１７】本発明の別の実施例に使用可能な駆動回路を
示す回路図である。

【図１８】従来のせん断モード型インク噴射装置を一部
断面にして示す斜視図である。

【図１９】上記せん断モード型インク噴射装置の一部の
正面断面図である。

【図２０】図１９のせん断モード型インク噴射装置の作
動状態を示す図である。

【図２１】図１９のせん断モード型インク噴射装置とは
別のせん断モード型インク噴射装置の一部の正面断面図
である。

【図２２】図２１のせん断モード型インク噴射装置の作
動状態を示す図である。

【図２３】従来技術のせん断モード型インク噴射装置の
駆動方法を示すタイミングチャートである。

【図２４】従来のせん断モード型インク噴射装置の駆動
回路を示す回路図である。

【符号の説明】

２圧電セラミックスプレート４インク室６隔壁８金属電極１００制御回路１１６駆動電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分極された圧電素子で少なくとも一部
が形成された複数の隔壁と、前記隔壁によって隔てられ
た複数のインク室と、電圧が印加されて前記圧電素子に
前記隔壁を変形させる電界を発生する電極とを有し、駆
動電源から前記複数のインク室の内の第一インク室の両
側の前記電極に電圧を印加して、両側の前記隔壁を互い
に離れる方向に変形させることにより前記第一インク室
の容積を自然状態から増大状態に変化させる第一ステッ
プと、所定時間後、前記第一インク室の前記電極への前
記駆動電源からの電圧の印加を停止して、前記第一イン
ク室の容積を前記増大状態から自然状態に復帰させる第
二ステップと、前記第一インク室の両側の第二、第三イ
ンク室に、前記第一インク室の前記電極に印加した電圧
と同じ極性の電圧を前記駆動電源から印加して、前記第
一インク室の前記両隔壁を互いに近づく方向に変形さ
せ、前記第一インク室の容積を自然状態から減少状態に
変化させる第三ステップと、所定時間後、前記第二、第
三インク室の前記電極への前記駆動電源からの電圧の印
加を停止して、前記第一インク室の容積を前記減少状態
から自然状態に復帰させる第四ステップとを含むインク
噴射装置の駆動方法であって、前記第三ステップと前記第四ステップとの間の所定時間
が、インク室内のインクに発生した圧力波が前記インク
室を片道伝播する時間の１．８７５〜２．２５倍の時間
であることを特徴とするインク噴射装置の駆動方法。
【請求項２】前記第一ステップと前記第二ステップ
との間の所定時間が、前記圧力波が前記インク室をほぼ
片道伝播する時間であ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方法。
【請求項３】前記第二ステップと前記第三ステップ
とが、ほぼ同時に行なわれることを特徴とする請求項２
記載のインク噴射装置の駆動方法。
【請求項４】前記第一ステップで印加される電圧値
と、前記第三ステップで印加される電圧値とは、ほぼ同
じ値であることを特徴とする請求項３記載のインク噴射
装置の駆動方法。
【請求項５】前記圧力波が前記インク室を一往復伝
播した時、圧力が３０％〜５０％に減衰することを特徴
とする請求項４記載のインク噴射装置の駆動方法。