JPH0911457A - インクジェット記録ヘッドの駆動装置 - Google Patents
インクジェット記録ヘッドの駆動装置Info
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Abstract
意して、これらをプリントデ−タにより選択的にヘッド
を構成するアクチュエ−タに与えて、記録ヘッドと駆動
回路を高価にすることなく且つ記録ドット配置間隔も変
更することなく、記録ドットの大きさを変えてな階調表
現を可能とする。 【構成】インク吐出量に対応した複数の駆動電圧波形を
発生する共通波形発生手段の1つの電圧波形を、システ
ム制御手段が出力する階調データ信号により選択して、
圧電体に印加する構成とする。
Description
ットの大きさを可変にして文字・画像の階調表現を高め
るインクジェット記録ヘッドの駆動装置に関する。
ッドの構成例を図1で説明する。
で、開口面を振動板3で封じることで、内部にインク室
2を形成している。そして、この振動板3には、他端が
固定部材5で固定された圧電体6が固着されており、電
極対7を介して圧電体6に電圧を印加することで圧電体
6を伸縮させて振動板3をたわませ、インク室2を収縮
或いは拡大するよう構成されている。
電体6は図中の右方向に縮みインク室2を膨張させ、図
示せぬリザーバーよりインク供給口4を通してインク室
2にインクを吸引する。その後、急激に印加電圧を除去
すると圧電体6は急激に元に復帰してインク室2を急激
に圧縮し、インク室2内のインクが押圧されて室枠1に
設けたノズル孔8よりインク滴9を吐出させる。
作原理で作動し、図1に示したようなアクチュエ−タが
複数個一体形成されている。
ッドの従来の駆動方法は、図2に示す方法により行われ
ていた。即ち、図2(a)に示すように、圧電体6に常
時電圧Vmを印加した状態から、印刷信号に同期して、
t1時間をかけて電圧Vpまで印加電圧を上昇させ、イ
ンク室2を膨張してインクを吸引し、所定時間(t2時
間)をおいてから、t3時間で急激に電圧を除去してイ
ンク室2を圧縮し、インク滴を吐出させる。そして、所
定時間(t4時間)後に、t5時間で印加電圧を定常印
加電圧Vmまで上昇させ、基の待機状態に戻し、所定時
間(t6時間)後に、次の印刷信号により印加電圧をV
pまで上昇させるという駆動方法を採っていた。
インク室2の膨張・圧縮の様子を示すもので、0(%)
または100(%)で示す線は、印加電圧が0ボルトま
たはVpの時の静的変位量を示す線であり、図中の下方
向が膨張方向である。実際の動的変位は、上記線を越え
てオーバーシュートし、残留振動が長時間続くことがあ
るが、前述の圧電体の印加電圧傾斜、t4時間の間隔等
のパラメータを最適値に調整することで残留振動を速や
かに静定させている。
伴う微小インク滴の発生が防げ印字品質の良好な印刷が
可能である。
記録ヘッドを用いて、記録ドット密度が300〜400
/インチ程度で、階調表現に優れた印刷出力が望まれて
きており、特にカラ−画像出力において要望が著しい。
たインクジェット記録ヘッドでは、図3(a)に示すよ
うに記録ドット径の大きさは、塗り潰し可能にして文字
をきれいに表現するために、ドット配置間隔より大きく
設定している。
を印刷すると、図3(b)に示すようにドットが連なり
特殊なパ−タンが発生して、ザラツキ感・目障り又は汚
い画像となってしまう。また、ドットとドットが部分的
に重なってしまうことから、階調のダイナミクレンジが
小さくなってしまい原画のような階調豊かな印刷出力が
得られない。
図3(c)に示すように記録ドット径を可変にすること
が考えられている。この様なドット径を用いて記録を行
えば、図3(d)に示すように同じドット配置でも階調
性に優れた美しい印刷結果が得られることになる。
開昭57−41966号公報、特開昭58−20165
7号公報、特開昭59−190862号公報等で開示さ
れている技術があるが、これらは、何れも異なる径のノ
ズルを複数用意してインク吐出量を制御するもので、変
調ドットレベルに応じた分のノズルが必要で、ヘッドの
大型化とその分の駆動回路が必要になることから、装置
が大変複雑となり高価になるとうい問題がある。
49号公報に開示の技術もある。この技術は、圧電体へ
の第1回目のパルスの印加後、この印加により生じたイ
ンクの圧力波動パルスを打ち消す為に第2〜第n回のパ
ルスの印加を行うとともに、第1回目の印加パルス〜第
n回目の印加パルスの相対的な印加タイミング及びパル
ス強度の比を一定に保ったままパルス強度を可変設定し
て吐出インク量を制御するものである。この技術の実現
には、1ノズルに対してアナログ乗算器、増幅回路が必
要となり、多数ノズルのインクジェット記録ヘッドに対
しては、構成が複雑且つ極めて高価になる欠陥を有す
る。又、アナログ回路で供給電圧近傍までパルス出力振
幅を得ることは、困難で電源利用効率も悪い欠陥も有す
る。
比較的小さいドットで、極めて近傍に数個のドットを乾
燥に到る前に着滴させ、結合拡大させてドット大きさを
変える方法も提案されているが、この場合はヘツドのイ
ンク吐出周波数特性を数倍に高める必要があり、電力消
費も数倍になる欠陥を有する。
に鑑みてなされたもであって、その目的とするところ
は、インク吐出量に対応した複数の駆動電圧波形を用意
して、これらをプリントデ−タにより選択的に圧電体に
印加して、記録ヘッドと駆動回路を高価にすることな
く、且つ、記録ドットの大きさを変え、記録ドット配置
間隔も変更することなく階調表現を可能としたインクジ
ェット記録ヘッドの駆動装置を提供するものである。
に、本発明のインクジェット記録ヘッドの駆動装置は、
請求項1において、圧電体に電圧を印加し、該圧電体の
伸縮によりインク室の体積を変化させインクを吐出させ
るインクジエット記録ヘッドの駆動装置において、イン
ク吐出量を制御する波形の異なる複数の駆動電圧波形を
発生する共通波形発生手段と、多値のプリントデ−タを
一個の肯定出力に変換・記憶するプリントデ−タ記憶手
段と、前記プリントデ−タ記憶手段の出力を所定形式で
信号処理する信号処理手段と、前記信号処理手段の出力
をレベル変換して制御信号となし、前記複数の駆動電圧
波形の内の一つを前記圧電体に印加するマルチプレクサ
と、よりなることを特徴とする。
電圧波形の一つは、インク吐出に到らない程度の電圧波
形あることを特徴とする。
ク構成と、部分的な回路を示す。
応した駆動電圧波形を発生する共通波形発生手段で、具
体的には図5に示す(a)、(b)、(c)、(d)の
ような波形信号S3、S2、S1、S0を発生する。こ
の共通波形発生手段20の具体的な構成は出願人が特開
平2−164544号公報、特開平2−274554号
公報などに開示している。これらは、波高値Vp1、V
p2、Vp3、Vmとタイミングが少し異なるものであ
り、これらの波形信号S3、S2、S1、S0によ記録
されるドット大きさをD3、D2、D1、D0とすれ
ば、D3>D2>D1>D0=0(インクを吐出しな
い)で、図3に示すC3、C2、C1にそれぞれ対応す
る。
に設定したが、この値に限定されるものではない。しか
し、実際問題として、アクチュエ−タ特性の製造上又は
温度等の環境上のバラツキによるドット大きさがオ−バ
ラップして、多値表現に限界生じることから、闇雲に多
くしても意味がなく6値くらいまでが適当である。
合の波形信号S0も出力するようにしているのは、ノズ
ル開口部近傍に形成されるメニスカスが外気に触れて表
面が膜化するのを微振動を与えて防止するためである。
ただ、数十分以上印字指令が来ない場合には、記録ヘッ
ドをホ−ムポジションに戻しノズル面をキヤップしてイ
ンクの蒸発と固化を防止することは従来通りである。
発生手段20の発生タイミング信号PSの出力と、更に
後述する複数のドライブユニット22、・・・に多値の
プリントデ−タ、シフトクロック、ラッチパルス等を出
力するものである。
値のプリントデ−タ)を取り込む記憶手段23と、この
記憶手段23の出力処理を行う信号処理手段27と、信
号処理手段27の出力を制御信号として、共通波形発生
手段20が出力する駆動電圧波形S0、S1、S2、S
3の内の1つを選択して圧電体に印加し、階調デ−タに
対応したドットを形成させるマルチプレクサ30より構
成されている。
手段21からの2ビット階調デ−タをバイナリ信号とし
シフトし記憶するシフト回路24と、該シフト回路24
の出力を所定のタイミングでラッチ回路25にラッチし
てシリアルデータをパラレルデ−タに変換する2ビット
のラッチ回路25と、該ラッチ回路25の出力を4出力
に変換して何れか一つを肯定出力にするデ−コ−ダ26
より構成されている。
成にして、階調デ−タを何れか一個が肯定のシリアルデ
−タとなるように転送すれば、デ−コ−ダを不要にした
記憶手段23も構成できる。
ステム制御手段21が出力するイネブル信号に同期して
ANDゲ−ト28と、処理信号CS0、CS3を通過さ
せるORゲ−ト29よりなる信号処理手段27を介して
マルチプレクサ30へ出力される。
7の出力をレベル変換器31で所定のレベルまでレベル
変換し、4個のトラスファゲ−ト32の制御端子に出力
する。それにより、4個のトランスファゲート32の1
つが導通し、駆動電圧波形S0、S1、S2、S3の内
の一つが圧電体に印加される。これにより、個々のノズ
ルから要求された量のインクが吐出される。
までは約5ボルトの供給電源電圧に対して、マルチプレ
クサに印可されるピ−ク電圧が15〜50ボルトである
ことによる。
処理信号CS0、CS3について説明する。電源投入時
には、各圧電体は完全に放電状態にあることから、イン
ク吐出動作に先だって圧電体を待機状態のVmまで充電
する必要がある。そこで処理信号CS0により、強制的
に図5に示す駆動電圧波形S0の0ボルトからVmまで
の区間を選択して緩やかに充電させるものである。ま
た、処理信号CS3は何等かの原因でノズルが目詰まり
した場合等に、全てのノズルよりインクを吐出させて通
常状態に回復させる時に出力するものである。
(階調デ−タ)の生成は、システム制御手段21が元画
像デ−タより生成記録画像に整合させた画像処理、例え
ば多値ディザ法、多値誤差拡散法等より実行する。ま
た、本実施例では、信号線数を減らすために階調データ
をシリアルデータとして転送するようにしているが、信
号線が増えても問題ない場合は、直接パラレルデータと
して出力し、ラッチ回路に記憶させても良い。
体は、駆動側から見ると単に容量性負荷とみなせ、その
容量値Cは構成にもよるが、概ねC=500pF〜20
nFであるので、充放電による消費電力Pは、P=N・
C・Vc^2・fになる。ここで、Nは圧電体の総数、
Vcは充電電圧、fは駆動周波数(数K〜数十Khz)
であり、この消費電力Pは数十ワットになる場合があ
る。この電力は、主に共通波形発生手段20で消費され
るので、共通波形発生手段20は放熱を配慮した設計が
必要な場合がある。
像濃度階調を1種の大きなドットによる場合と、本願の
方法によるものと比較して示したのが、図6である。実
線が本願によるものであり、階調豊かな出力結果が得ら
れる。
に所望の複数のドット大きさに対応する駆動電圧波形を
選択するのみであるから、回路構成が簡単でコストパフ
ォマンスの良い美しい階調画像が得られる。
ジェット記録ヘッドの例を説明する図である。
呼応してインク室の膨張と収縮過程を示す図である。
図である。
回路構成を示す図である。
する駆動電圧波形例を示す図である。
示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】圧電体に電圧を印加し、該圧電体の伸縮に
よりインク室の体積を変化させインクを吐出させるイン
クジエット記録ヘッドの駆動装置において、 インク吐出量を制御する波形の異なる複数の駆動電圧波
形を発生する共通波形発生手段と、 多値のプリントデ−タを一個の肯定出力に変換し、記憶
するプリントデ−タ記憶手段と、 前記プリントデ−タ記憶手段の出力を所定形式で信号処
理する信号処理手段と、 前記信号処理手段の出力をレベル変換して制御信号とな
し、前記複数の駆動電圧波形の内の一つを前記圧電体に
印加するマルチプレクサと、 よりなることを特徴とするインクジェットヘッドの駆動
装置。 - 【請求項2】前記複数の駆動電圧波形の一つは、インク
吐出に到らない程度の電圧波形あ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ヘッドの駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16655995A JP3513986B2 (ja) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | インクジェット記録ヘッドの駆動装置及び駆動方法 |
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Publications (2)
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JPH0911457A true JPH0911457A (ja) | 1997-01-14 |
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ID=15833514
Family Applications (1)
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