JPH08309976A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 印字品質のよい記録を行なうことができるイ
ンク噴射装置を提供すること。 【構成】 積層ピエゾドライバが積層ピエゾを駆動する
ことにより、インクジェットヘッドは紙面に向かって加
速され、停止する。すると、メニスカス２４は急速に前
進し、初期の位置を通り過ぎ、ノズル２０から突出しよ
うとする（Ｃ）。このタイミングで液滴を噴射するよう
に、インクジェットヘッドドライバは、インクジェット
ヘッドを駆動する。この時発生する液滴は、液滴噴射方
向への慣性力の作用により、インクジェットヘッドドラ
イバが投入するエネルギが従来と同じであっても、従来
よりも液滴体積が大きく、液滴スピードも大きい
（Ｄ）。よって、紙面上で所要のドット径を得ることが
でき、かつ着弾精度も向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、円形のノズル５２の中央断面で
あり、且つインクジェットヘッドの噴射に伴うメニスカ
スの様子を時間を追って示したものである。ノズル５２
内には、インク５４が満たされており、大気と接する噴
射方向側には、メニスカス５６が形成され、その反対側
には図示しないインク室へとつながっている。インクジ
ェットヘッドは、インク室の容積を瞬間的に変化にさ
せ、その変化に伴う圧力変化により、ノズル５２より液
滴を噴射する。

【０００３】通常、メニスカスは（Ａ）に示す位置にあ
る。インクジェットヘッドのインク室の体積変化によ
り、ノズル５２より液滴が噴射される（Ｂ）。液滴を噴
射後、ノズル５２内のメニスカス５６は、液滴を吐出し
た分、ノズル５２の内側に大きく後退する（Ｃ）。その
後、ノズル５２の出射径やインク５４の表面張力や粘
度、インク５４とノズル５２の内面との接触角や、ノズ
ル５２近傍での圧力、さらにはインク５４の流動に伴う
慣性力等をパラメータとする固有の振動により、再びメ
ニスカス５６は、初期の位置まで復帰し、さらにノズル
５２前方に突き出て、再び初期の位置に戻る様な振動
を、振幅の減衰を伴いながら繰り返す（Ｄ〜Ｅ）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなインクジェット記録装置では、メニスカスが十分
に減衰する以前に、次の液滴を噴射しようとすると、メ
ニスカスが後退しているタイミングでは、液滴体積が減
少し、メニスカスが突出しているタイミングでは液滴体
積が増加する。このようにメニスカスの振動は噴射に影
響を与える。そして、次の液滴の噴射のタイミングにお
けるメニスカスの位置は、前の噴射のタイミングにおけ
るメニスカスの位置と常に同一とは限らず、液滴体積が
不均一となる。

【０００５】また、紙面上での必要ドット径を得るため
に、液滴の体積がより多く必要な時は、その方法の一つ
として、インクジェットヘッドに投入するエネルギー量
を大きくすればよい。噴射する液滴の体積が増加する
と、噴射後のメニスカスの振動の振幅は大きくなり、振
動が収まるまでの時間も長くなる。そして、メニスカス
の振幅が、ある程度以上大きくなると、メニスカスを保
持することができなくなり、ノズルプレート上にインク
が漏れだし、噴射方向の歪みや、ひいてはメニスカスの
対称性がくずれ、インクジェットヘッド内にエアを引き
込み、噴射を行うことが不可能となる。さらに、突出し
たメニスカスの一部がちぎれ、飛翔してしまうアクシデ
ンタルドロップが発生するといった問題があった。その
アクシデンタルドロップは、メインドロップ噴射後、後
退したメニスカスが、前進しノズルから突出したとき
に、メニスカスがちぎれて液滴となるため、メインドロ
ップよりかなり遅れて発生する。また、アクシデンタル
ドロップは、スピードが遅く、かつ液滴体積が小さいの
で、インクジェットヘッドの走査により相対的に発生す
る風の影響を受け易く、メインドロップよりかなり離れ
た位置に着弾するため、印字品質を大きく劣化させると
いった問題があった。

【０００６】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、印字品質のよい記録を行なうこ
とができるインク噴射装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のインクジェット記録装置は、ノズルからイン
クを噴射するインクジェットヘッドと、前記インクジェ
ットヘッドを噴射方向とほぼ等しい方向に振動させる振
動手段と、前記振動手段が前記インクジェットヘッドを
移動させて前記ノズル内のメニスカスを所定の位置に移
動させたタイミングで、インクジェットヘッドを駆動し
てインクを噴射させる制御手段とを備えている。

【０００８】請求項２では、前記振動手段が前記インク
ジェットヘッドを移動させて前記ノズル内のメニスカス
を突出させたタイミングで、前記制御手段が、インクジ
ェットヘッドを駆動してインクを噴射させることを特徴
とする。

【０００９】請求項３では、前記インクジェットヘッド
のノズルからインクが噴射された後、メニスカスが後退
するタイミングで、前記振動手段が前記インクジェット
ヘッドを移動させて、前記ノズル内のメニスカスの後退
を防止させる慣性力をメニスカスに作用させることを特
徴とする。

【００１０】請求項４では、前記インクジェットヘッド
のノズルからインクが噴射された後、メニスカスが後退
するタイミングで、前記振動手段が前記インクジェット
ヘッドを移動させて、前記ノズル内のメニスカスの後退
を促進する慣性力をメニスカスに作用させることを特徴
とする。

【００１１】請求項５では、前記インクジェットヘッド
のノズルからインクが噴射された後、メニスカスが前進
するタイミングで、前記振動手段が前記インクジェット
ヘッドを移動させて、前記ノズル内のメニスカスの前進
を防止させる慣性力をメニスカスに作用させることを特
徴とする。

【００１２】

【作用】上記の構成を有する本発明のインクジェット記
録装置では、前記振動手段が前記インクジェットヘッド
を移動させることにより、前記ノズル内のメニスカスが
移動する。そのメニスカスが所定の位置に移動したタイ
ミングで、前記制御手段がインクジェットヘッドを駆動
することにより、均一な大きさのインクが噴射される。

【００１３】

【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。図２は本実施例のインクジェット記
録装置の模式図である。搬送手段４２に載置されている
印字用紙８の前方には、インクジェットヘッド２のノズ
ル６が印字用紙８と対向するように配置されている。イ
ンクジェットヘッド２は、インクを収容したインクカー
トリッジ１０と着脱自在に連結している。

【００１４】インクジェットヘッド２は、キャリッジ１
２に搭載された積層ピエゾ１４上に取り付けられてい
る。積層ピエゾ１４は、積層ピエゾドライバ１６に電気
的に接続されておいる。その積層ピエゾドライバ１６
は、インクジェットヘッド２を駆動するインクジェット
ドライバ１８と電気的に接続されている。尚、請求項の
振動手段は、本実施例では、積層ピエゾ１４と積層ピエ
ゾドライバ１６であるが、本発明はこれに限定されるも
のではない。

【００１５】次に、図１に本実施例のインクジェット記
録装置の液滴の噴射に伴うメニスカスの様子を時間を追
って示す。まず最初に、積層ピエゾドライバ１６が積層
ピエゾ１４を駆動することにより、インクジェットヘッ
ド２は紙面に向かって加速され、停止する（Ａ〜Ｃ）。
そのときノズル２０内のインク２２は、液滴噴射方向の
加速により、それとは逆方向の慣性力が作用する。それ
にともないメニスカス２４も、ノズル２０内面にわずか
に後退する（Ｂ）。次にインクジェットヘッド２が停止
することにより、インク２２には液滴噴射方向の慣性力
が作用する。それによって、メニスカス２４は急速に前
進し、初期の位置を通り過ぎ、ノズル２０から突出しよ
うとする（Ｃ）。このタイミングで液滴を噴射するよう
に、インクジェットヘッドドライバ１８は、インクジェ
ットヘッド２を駆動する。この時発生する液滴は、液滴
噴射方向への慣性力の作用により、インクジェットヘッ
ドドライバ１８が投入するエネルギが従来と同じであっ
ても、従来よりも液滴体積が大きく、液滴スピードも大
きい（Ｄ）。よって、紙面上で所要のドット径を得るこ
とができ、かつ着弾精度も向上する。

【００１６】次に、液滴噴射後、メニスカス２４はノズ
ル２０の内側に大きく後退する（Ｅ）が、このタイミン
グで、積層ピエゾドライバ１６が積層ピエゾ１４を逆駆
動することにより、インクジェットヘッド２を液滴噴射
方向とは逆方向に加速し、停止する（Ｅ〜Ｇ）。もしく
は、ノズル２０内側に大きく後退する直前のタイミング
でインクジェットヘッド２を加速してもよい。この時、
メインドロップ２６とノズル２０との相対位置が急激に
離れるため、メインドロップ２６のテール２８のちぎれ
を促し、サテライトの発生を防止することができる。

【００１７】また、インク２２には、液滴噴射方向への
慣性力が作用するため、後退したメニスカス２４の復元
を促すように働き、メニスカス２４が大きく後退したと
きに発生しやすい、ノズル２０内へのエアの取り込みを
防止することができる。メニスカス２４は、初期の位置
に復元後も、さらにノズル２０から突出する方向に前進
しようとする（Ｇ）。

【００１８】そして、積層ピエゾドライバ１６が積層ピ
エゾ１４を駆動することにより、再びインクジェットヘ
ッド２を液滴噴射方向に加速する（Ｈ〜Ｉ）。インク２
２には、液滴噴射方向と逆方向の慣性力が作用するた
め、メニスカス２４の突出が抑制される。よって、メニ
スカス２４の突出により、引き起こされるノズル２０外
へのインク２２の漏れや、アクシデンタルドロップの発
生を抑制し、印字品質の劣化を防ぐ。（Ｊ）の状態が先
の（Ｃ）の状態に相当し、一連の動作を、インクジェッ
トヘッド２の駆動周波数に合わせて、繰り返し行う。

【００１９】一連の積層ピエゾ１４の動作は、メニスカ
ス２４の振動を抑制する方向に働くため、噴射する液滴
体積や液滴スピードが大きくても、結果的にメニスカス
２４の振動を抑制することができ、高駆動周波数で、均
一な液滴体積、液滴スピードでの噴射が可能となる。

【００２０】また、本実施例では、圧電セラミックスを
用いたインクジェットヘッドであったが、周知のバブル
ジェット式やコンティニュアスジェット式等の様々な印
字方式のインクジェットヘッドに適応可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のインクジェット記録装置では、前記振動手段が前
記インクジェットヘッドを移動させることにより、前記
ノズル内のメニスカスを移動させ、そのメニスカスが所
定の位置に移動したタイミングで、前記制御手段がイン
クジェットヘッドを駆動するので、均一な大きさのイン
クが噴射される。

【００２２】また、メニスカスが突出したタイミング
で、前記制御手段がインクジェットヘッドを駆動すれ
ば、インクジェットヘッドを駆動させるエネルギが従来
と同じであっても、従来よりも液滴体積及び液滴スピー
ドを大きくすることが可能なため、紙面上で所要のドッ
ト径を得ることができ、かつ着弾精度も向上させること
ができる。また、液滴体積をそれ程増加させる必要のな
いときには、インクジェットヘッドを駆動するエネルギ
ーが従来よりも少なくてよいので、低コストで構成する
ことが可能である。

【００２３】また、噴射する液滴の形状も、振動手段に
よって、飛翔したインク滴とノズル内のインクとの離間
を促進するようにインクジェットヘッドを移動させれ
ば、メインドロップのテールのちぎれを促し、サテライ
トの発生を防止することができる。

【００２４】また、前記インクジェットヘッドのノズル
からインクが噴射された後、メニスカスが後退するタイ
ミングで、前記振動手段が前記インクジェットヘッドを
移動させて、前記ノズル内のメニスカスの後退を防止さ
せる慣性力をメニスカスに作用させれば、メニスカスが
ノズル内に大きく後退するのを防止することができ、ノ
ズル内へのエアの取り込みを防止することができる。

【００２５】さらに、前記インクジェットヘッドのノズ
ルからインクが噴射された後、メニスカスが後退するタ
イミングで、前記振動手段が前記インクジェットヘッド
を移動させて、噴射したインク滴とノズル内のインクと
の離間を促進させれば、メインドロップのテールのちぎ
れを促し、サテライトの発生を防止することができる。

【００２６】さらにまた、液滴噴射後にメニスカスがノ
ズル外へ突出しようとするのを、振動手段によりもたら
される慣性力により、メニスカスの突出を抑制するよう
に、インクジェットヘッドを移動させれば、メニスカス
が突出したときに発生するノズル外へのインクの漏れ
や、アクシデンタルドロップの発生を防止することがで
き、印字品質の劣化を防止する。

【００２７】また、噴射する液滴体積や液滴スピードが
大きくても、結果的にメニスカスの振動を抑制すること
ができ、高駆動周波数で、均一な液滴体積、液滴スピー
ドでの噴射が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のインクジェット記録装置の
液滴噴射に伴うメニスカスの様子を示すノズルの断面図
である。

【図２】前記実施例のインクジェット記録装置の構成を
示す模式図である。

【図３】従来例のインクジェット記録装置の液滴噴射に
伴うメニスカスの様子を示すノズルの断面図である。

【符号の説明】

２ インクジェットヘッド ４ 積層ピエゾ １６ 積層ピエゾドライバ １８ インクジェットヘッドドライバ ２０ ノズル ２２ インク ２４ メニスカス

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルからインクを噴射するインクジェ
   ットヘッドと、 前記インクジェットヘッドを噴射方向とほぼ等しい方向
   に振動させる振動手段と、 前記振動手段が前記インクジェットヘッドを移動させて
   前記ノズル内のメニスカスを所定の位置に移動させたタ
   イミングで、インクジェットヘッドを駆動してインクを
   噴射させる制御手段とを備えたことを特徴とするインク
   ジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記振動手段が前記インクジェットヘッ
   ドを移動させて前記ノズル内のメニスカスを突出させた
   タイミングで、前記制御手段が、インクジェットヘッド
   を駆動してインクを噴射させることを特徴とする請求項
   １記載のインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記インクジェットヘッドのノズルから
   インクが噴射された後、メニスカスが後退するタイミン
   グで、前記振動手段が前記インクジェットヘッドを移動
   させて、前記ノズル内のメニスカスの後退を防止させる
   慣性力をメニスカスに作用させることを特徴とする請求
   項１及び２記載のインクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 前記インクジェットヘッドのノズルから
   インクが噴射された後、メニスカスが後退するタイミン
   グで、前記振動手段が前記インクジェットヘッドを移動
   させて、前記ノズル内のメニスカスの後退を促進する慣
   性力をメニスカスに作用させることを特徴とする請求項
   １及び２記載のインクジェット記録装置。
5. 【請求項５】 前記インクジェットヘッドのノズルから
   インクが噴射された後、メニスカスが前進するタイミン
   グで、前記振動手段が前記インクジェットヘッドを移動
   させて、前記ノズル内のメニスカスの前進を防止させる
   慣性力をメニスカスに作用させることを特徴とする請求
   項１〜４記載のインクジェット記録装置。