JPH09507803A - インクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット記録装置

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JPH09507803A
JPH09507803A JP8515872A JP51587296A JPH09507803A JP H09507803 A JPH09507803 A JP H09507803A JP 8515872 A JP8515872 A JP 8515872A JP 51587296 A JP51587296 A JP 51587296A JP H09507803 A JPH09507803 A JP H09507803A
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ヨセフ ロベルト レネ パンケルト
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フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ
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Abstract

(57)【要約】 本装置は記録ヘッド(1)を含み、該記録ヘッドは各々がノズル開口(23)と連通する複数の圧力室(13)を有し、これらノズル開口はn行(35)及びm列(37)のマトリクス状に配置されている。各圧力室(13)にはピエゾ圧電アクチュエータ素子(7)が関連付けられ、各アクチュエータ素子は第1電極(9)と第2電極(11)とを有している。圧力室(13)の容積は第1電極と第2電極(9、11)との間に電圧が印加された場合に変化し、当該圧力室は第1電極が第2電極に対して正にされた場合に拡張する一方、第1電極が第2電極に対して負にされた場合に収縮する。圧力室(13)の収縮が所定の値を超えるような容積の相対的減少を生じさせた場合に、ノズル開口(23)からインク滴が放出される。当該記録装置は、更に各アクチュエータ素子(7)の第1及び第2電極(9、11)に所定の電圧パルスを選択的に印加する制御ユニット(5)を含んでいる。記録ヘッド(1)はn個の第1端子(39)とm個の第2端子(41)とを有し、共通の行(35)内にノズル開口(23)を有する圧力室(13)に対応するアクチュエータ素子(7)の第1電極(9)は前記第1端子のうちの一つに電気的に接続され、共通の列(37)内にノズル開口を有する圧力室に対応するアクチュエータ素子の第2電極(11)は前記第2端子のうちの一つに電気的に接続される。制御ユニット(5)は第1電圧パルス(Vi)を第1端子(39)に選択的に供給すると共に、第2電圧パルス(Vj)を第2端子(41)に選択的に供給するよう構成され、各電圧パルスは、第1電圧パルスと第2電圧パルスのいずれか一方により生じる圧力室(13)の容積変化がインク滴の放出を生じさせるには不十分であるが、第1電圧パルスと第2電圧パルスとの組み合わせ効果により生じる容積変化がインク滴の放出を生じさせるに十分となるように選択されている。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 インクジェット記録装置 技術分野 本発明は、記録ヘッドを含むインクジェット記録装置であって、該記録ヘッド が、 各々がインク貯留部とノズル開口とに連通する複数の圧力室であって、これら ノズル開口が各圧力室を当該圧力室の壁を形成するように覆うノズル板にスルー ホールとして形成されると共にn行及びm列のマトリクス状に配置されているよ うな、複数の圧力室と、 前記圧力室の数に対応する数のピエゾ圧電アクチュエータ素子であって、各ア クチュエータ素子は第1電極と第2電極とを有すると共に、前記圧力室の一つと 共働する関係で配置されて前記第1電極と第2電極との間に電圧が印加された場 合に当該圧力室の容量が変化し、当該圧力室は前記第1電極が前記第2電極に対 して正にされた場合に拡張する一方、前記第1電極が前記第2電極に対して負に された場合に収縮し、当該圧力室の収縮が所定の値を超えるような容積の相対的 減少を生じた場合に前記ノズル開口からインク滴が放出されるようなピエゾ圧電 アクチュエータ素子と、 を有し、前記記録装置が更に前記各アクチュエータ素子の第1及び第2電極に所 定の電圧パルスを選択的に印加する制御ユニットを含んでいるようなインクジェ ット記録装置に関する。 背景技術 この種のインクジェット記録装置は、ヨーロッパ特許出願公開第EP-A-0516188 号に開示されている。ノズル開口のマトリックス状配置は、単一行のみのノズル 開口が使用された場合に得られるよりも高解像度の記録が達成されるという利点 を有している。圧力室及びアクチュエータ素子の限定された寸法のため、隣接す るノズル開口間の距離は任意には小さくすることはできない。結果として、30 0ドット/インチ(dpi)の解像度での記録に要するであろう、例えば、インチ 当たり300個のノズル開口の密度を達成することは不可能である。しかしなが ら、近代的な装置においては、もっと高い解像度(しばしば、600dpi以上) が標準となっている。このような解像度は、ノズル開口を列が行とは垂直ではな く第2の行のノズル開口の中心が第1の行のノズル開口の中心間の中間に位置す るようなマトリクス状に配置する場合に可能となる。この場合、解像度はノズル 開口の中心間の距離の2倍となる。 同様の原理に従って、p行のノズル開口を用いることにより解像度はp倍増加 することができる。更に、装置をカラー記録に適したものとすることが魅力的で ある。各色にp行が使用されたとすると、行の数はn=cpとなり、ここでcは 記録に用いられる異なる色の数である。通常、cは4(黒及び3原色)に等しい 。しかしながら、既知の記録装置においては、ノズル開口を3行以上の行を持つ マトリクス状に配置することは非常に困難である。その理由は、各アクチュエー タ素子が、接続をなすべき2つの電極を有しているからである。接続を節約する ために、全てのアクチュエータの第1電極又は第2電極のいずれかを共通に接続 することができるが、他方の電極は個別にアドレスすることが可能でなければな らない。従って、ノズル開口がn行m列のマトリクス状に配置された記録ヘッド においては、nm+1個の接続が必要となる。このことは、当該記録ヘッドへつ ながる極めて高密度な導体を要し、当該装置を高価且つ低信頼性のものにしてし まう。 発明の目的 本発明の目的は、前述したような種類の記録装置であって、記録ヘッドに対し てなすべき接続の数が大幅に低減されるような記録装置を提供することにある。 発明の開示 上記目的を達成するため、本発明による装置は、前記記録ヘッドがn個の第1 端子とm個の第2端子とを有し、共通の行内にノズル開口を有する圧力室に対応 するアクチュエータ素子の前記第1電極は前記第1端子のうちの一つに電気的に 接続され、共通の列内にノズル開口を有する圧力室に対応するアクチュエータ素 子の前記第2電極は前記第2端子のうちの一つに電気的に接続され、前記制御ユ ニットは第1電圧パルスを前記第1端子に選択的に供給すると共に第2電圧パル スを前記第2端子に選択的に供給し、各電圧パルスは立ち上がり時間と、最大値 と、減衰時間とを有し、前記各電圧パルスは、第1電圧パルスと第2電圧パルス のいずれか一方により生じる圧力室の容積変化がインク滴の放出を生じさせるに は不十分であるが、第1電圧パルスと第2電圧パルスとの組み合わせ効果により 生じる容積変化がインク滴の放出を生じさせるに十分となるように選択されてい ることを特徴としている。上記記録ヘッドに対してなされるべき接続の数はn+ mに等しい端子の数に対応したものとなる。この数はnm+1よりも大幅に少な い。 本発明の要求を満たす第1及び第2電圧パルスの種々の組み合わせが存在する 。本発明による装置の第1実施例は、前記第1電圧パルスが固定の基準電位に対 して正である一方、前記第2電圧パルスが該基準電位に対して負であり、各電圧 パルスが比較的長い立ち上がり時間と比較的短い減衰時間とを有し、前記第1及 び第2電圧パルスの最大点が時間的に略一致することを特徴としている。この実 施例においては、前記圧力室は緩やかに拡張して当該圧力室へのインクの流入を 許容する一方、急激に収縮して前記ノズル開口を介してインク滴を放出させる。 本発明による装置の第2実施例は、前記第1電圧パルスが固定の基準電位に対 して負である一方、前記第2電圧パルスが該基準電位に対して正であり、各電圧 パルスが比較的短い立ち上がり時間と比較的長い減衰時間とを有し、前記第1及 び第2電圧パルスの最大点が時間的に略一致することを特徴としている。この実 施例では、インク滴が放出された後、圧力室が緩やかに拡張して当該圧力室にイ ンクを補充する。好ましくは、前記第1及び第2の電圧パルスの各最大値は略等 しいものとする。 上記第1及び第2の実施例では、組み合わされた前記第1及び第2の電圧パル スの立ち上がり傾斜が圧力室の容積を積極的に変化させる。減衰傾斜の間には、 圧力室は、その壁の弾性により電圧パルスの助けなしで元の容積に復帰する。第 3及び第4実施例では、電圧パルスの一方が第1の方向に容積変化を積極的に生 じさせ、他の電圧パルスは反対方向に容積変化を積極的に生じさせる。上記第3 実施例は、前記第1及び第2の電圧パルスが固定の基準電位に対して正であり、 前記第1電圧パルスが比較的長い立ち上がり時間と比較的短い減衰時間とを有し 、前記第2電圧パルスが比較的短い立ち上がり時間と比較的長い減衰時間とを有 し、前記第1電圧パルスの減衰時間と前記第2電圧パルスの立ち上がり時間とが 略一致することを特徴としている。又、上記第4実施例は、前記第1及び第2の 電圧パルスが固定の基準電位に対して負であり、前記第2電圧パルスが比較的長 い立ち上がり時間と比較的短い減衰時間とを有し、前記第1電圧パルスが比較的 短い立ち上がり時間と比較的長い減衰時間とを有し、前記第2電圧パルスの減衰 時間と前記第1電圧パルスの立ち上がり時間とが略一致することを特徴としてい る。 上記第3及び第4実施例のもっと改良された変形例は、前記第1及び第2電圧 パルスが、第1及び第2電圧パルスを入力するアクチュエータ素子の前記第1及 び第2電極の間の電位差U(t)がtを時間とした場合∫U(t)dt=0なる関係を略 満足していることを特徴としている。この変形例においては、前記第1及び第2 電極の間の電荷の正味の移動が略零となる。この構成は、前記アクチュエータ素 子の前記第1及び第2電極のうちの異なるものに電気的に接続される金属部分の 間に生じ得る電気化学作用の可能性を低減させる。これは、上記金属部分が電気 的に導伝性のインクと接触する場合に特にそうである。 図面の簡単な説明 以下、本発明の上記及び他の特徴を図面を参照して詳細に説明するが、これら 図面において、 第1図は、本発明によるインクジェット記録装置の簡略化されたブロック図、 第2図は、第1図に示す装置に適したインクジェット記録ヘッドの一部の断面 図、 第3図は、第2図に示す記録ヘッドのノズル板の配置と当該記録ヘッドのアク チュエータ素子の電極への接続態様の概念図とを組み合わせて示し、 第4図〜第8図は、第2図又は第3図に示す記録ヘッドの電極に印加すること ができる種々の形の電圧パルスを示す図である。 実施例の詳細な説明 第1図は、本発明によるインクジェット記録装置の最も本質的な部分のみを示 すブロック図である。この装置は、インクジェット記録ヘッド1と、用紙移送機 構3と、制御ユニット5とを有している。インクジェット印刷装置の一般的な構 成は従来良く知られており、例えば米国特許第3946398号を参照されたい。本発 明による装置は、主に記録ヘッド1の構成及び当該記録ヘッドの制御方法が既知 の装置とは相違している。 上記記録ヘッド1の一例の断面の一部が第2図に示されている。この記録ヘッ ドはアクチュエータ板の形態の複数のピエゾ圧電アクチュエータ素子7を有し、 該アクチュエータ板は電極層と交互となるセラミックピエゾ圧電材料の複数の層 からなっている。第2図に概略的に示すように、第1、第3、第5等々の電極層 は第1電極9に接続され、第2、第4、第6等々の電極層は第2電極11に接続 されている。これら電極9及び11は、後述するように、制御ユニット5からの 電圧パルスを入力する。この形式のアクチュエータ素子は、セラミック多層アク チュエータ(CMA)として既知である。電極9と11との間に電圧が印加され ると、アクチュエータ板7の寸法が第2図における垂直方向に変化する。言い換 えると、アクチュエータ板7は電圧が印加されると、その厚さが変化する。電圧 印加に際してCMAの寸法が変化する方向は活性方向と呼ばれる。アクチュエー タ板7には、圧力室を形成する凹部13が設けられている。第2図の実施例では 、凹部13は上記アクチュエータ板の厚さ方向に該アクチュエータ板7の第1の 面15を該第1面とは反対の第2の面17に接続するように延在している。 ノズル板19は第1の面21を有し、該第1面はアクチュエータ板7の第1面 15に接続されて圧力室13の第1の壁を形成している。該ノズル板19は複数 のノズル開口23を有し、第2図ではこれらノズル開口の一つを見ることができ る。このノズル開口23は前記圧力室13と当該記録ヘッドを囲む空間との間に 延在している。ノズル板19は、好ましくは、薄い金属板であり、この金属板に はノズル開口23が、例えばエッチング、超音波穿孔、レーザ切削又は他の既知 の技術により形成されている。 基板25は第1の面27を有し、該面は前記アクチュエータ板7の第2面17 と接続されて圧力室13の第2の壁を形成している。インク貯留部29がインク 供給チャンネル31を介して圧力室13と連通している。上記インク貯留部29 とインク供給チャンネル31とは、アクチュエータ板7の第2面17に好ましく は前記凹部13と共に凹部として形成される。インク貯留部29は、各インク供 給チャンネル31を相互接続する比較的広い導管である。圧力室13の一つにお ける圧力波が他の圧力室の一つ又はそれ以上において圧力を上昇させるのを防止 するために、各インク供給チャンネル31はチョークとして作用する制限部31 aを有している。そして、前記基板25の第1面27がインク貯留部29及びイ ンク供給チャンネル31を覆っている。基板25は、上記インク貯留部29を( 図示せぬ)インク貯蔵容器に接続するためのスルーホール(第2図では破線で示 されている)として形成された1個以上の充填チャンネル33を有している。ア クチュエータ板7、ノズル板19及び基板25からの上記記録ヘッド1の構築は 非常に簡単である。この記録ヘッドの構成の更なる詳細及び第1図に示す装置に 適した記録ヘッドの他の例は同時係属の特許出願(PHN15.079)の明細書に開示 されている。ヨーロッパ特許出願第EP-A-0516188等に開示されている形式のよう な他の形式の記録ヘッドも、第1図の記録装置に用いて好適である。 記録ヘッド1が完成した後、インク貯留部29、インク供給チャンネル31及 び圧力室13は適切なインクで充填される。電極9と11との間に第1電極9が 第2電極11に対して正となるように所定の極性の電圧が印加されると、アクチ ュエータ板7の厚さが増加して圧力室13の容積が増加する。この拡張の結果、 インクがインク貯留部29からインク供給チャンネル31を介して圧力室13に 流入する。電極9と11との間の上記電圧が零に減少された場合、又はその極性 が反転された場合、上記圧力室は急激に収縮するから、インク滴がノズル23を 介して放出される。インク滴の放出の条件は、相対容量変化ΔQ/Qが所定の値 を越えることである。この表現におけるQは圧力室13の休止時の容積(第1電 極9と第2電極11との間に電位差が存在しない場合の容積)であり、ΔQは電 極間の電圧の変化により生じる絶対容積変化である。インク供給チャンネルの非 常に小さな断面の前記制限部31aは、圧力室の収縮の結果として圧力室13か らインク貯留部29に戻るようなインクの流れを防止する。 第3図はノズル板19の配置を示し、この場合ノズル開口23はn個の行35 とm個の列37とを有するマトリクス状に配列されている。第3図の実施例では 、行35の数は6に等しく、列37の数は特定されていない。尚、図では3個の 列37が完全に示され、1個の列が部分的に示されている。ノズル開口23に対 する相対位置を示すために、圧力室13のうちの2つが破線で示されている。又 、第3図はアクチュエータ素子7の第1及び第2電極9及び11がどのように接 続されるかを非常に概念的に図示している。当該記録ヘッド1は、n個の第1端 子39とm個の第2端子41とを有している。これら端子39及び41の各群は 、前記制御ユニット5(第1図)につながるケーブルに接続することができるコ ネクタとして形成することができる。一つの共通行35にノズル開口23を有す る各圧力室13に対応するアクチュエータ素子7の第1電極9は、第3図に概念 的に示されるように第1端子39のうちの一つに第1ライン43により電気的に 接続されている。同様に、一つの共通列37にノズル開口23を有する各圧力室 13に対応するアクチュエータ素子7の第2電極11は、第2端子41のうちの 一つに第2ライン45により電気的に接続されている。結果として、各i番目の 行35における第1電極9はi番目の第1端子39に接続され、各j番目の列3 7における第2電極11はj番目の第2端子41に接続される。行35と列37 との間の角度は自由に選択することができる。尚、「行」及び「列」の用語は入 れ替え可能である。 前記制御ユニット5(第1図参照)は、中央制御素子51により制御される第 1及び第2の電圧発生手段47a及び47bと、スイッチング手段49(例えば、 マルチプレクサ)とを有することができる。これらの構成は、制御ユニット5が 第1電圧発生手段47aにより発生される第1電圧パルスを前記第1端子39に 選択的に供給し、第2電圧発生手段47bにより発生される第2電圧パルスを前 記第2端子41に選択的に供給するようになっている。後に詳述するように、こ れら電圧パルスの各々は立ち上がり時間、最大値及び減衰時間を有し、又これら 電圧パルスは、第1又は第2の電圧パルスの何れかのみにより生じる圧力室13 の容 積変化ではインク滴の放出を生じるには不十分であるように選定される。しかし ながら、この場合第1及び第2の電圧パルスの組み合わせ効果により生じる容積 変化はインク滴の放出を生じさせるのに十分である。i番目の行35とj番目の 列37とにおけるノズル開口23からインク滴を放出しなければならない場合は 、前記中央制御素子51はスイッチング手段49に信号を送り、当該スイッチン グ手段に第1電圧発生手段47aをi番目の第1端子39に接続させ、第2電圧 発生手段47bをj番目の第2端子41に接続させる。次いで、中央制御素子5 1は第1及び第2電圧発生手段47a及び47bを駆動し、これら手段は第1及び 第2の電圧パルスを各々発生する。結果として、i番目の行35における全ての 第1電極9は第1電圧パルスを入力し、j番目の列37における全ての第2電極 11は第2電圧パルスを入力する。これら電圧パルスの個々ではインク滴の放出 にはならないから、アクチュエータ素子7が第1及び第2電圧パルスの組み合わ せ効果を受けるi番目の行35とj番目の列37との交点におけるノズル開口2 3のみがインク滴を放出することになる。結果として、n+m個なる低減された 個数の端子39及び41を介して、nm個の圧力室13の各々を個別にアドレス することが可能となる。 上述したような効果を発生するであろう第1及び第2の電圧パルスの種々の組 合せがある。第4図は第1の例を示している。第4A図は第1電圧パルスViと 第2電圧パルスVjとを時間tの関数として示す図、第4B図は前記マトリクス 中の位置i,jを持つノズル開口23に対応するアクチュエータ素子7の第1及び 第2電極9と11との間に結果として得られる電圧を示す図である。第4A図に おいては、第1電圧パルスViは固定基準電位0(例えば接地)に対して正であ るものとして示され、第2電圧パルスVjは該基準電位に対して負であるものと して示されている。この例においては、第1及び第2電圧パルスVi及びVjは略 同一の形状を有している。これら電圧パルスは時刻t0で開始し、第1パルスに 関しては最大値+Vmに第2パルスに関しては−Vmに立ち上がる。両パルスに関 し、これらの最大値には時刻t1に到達し、期間t1−t0が各パルスの立ち上が り時間となる。これらパルスは最大値から0に減衰し、後者の値には時刻t2に 到達する。時間間隔t2−t1が各パルスの減衰時間である。第4A図からは、立 ち上がり時間が減 衰時間よりも大幅に長いことが判る。立ち上がり時間の間、第1電極9は接地点 に対して徐々に益々正になり、第2電極11は徐々に益々負になる。減衰時間の 間には、両電極が即座に接地電位に戻る。その結果は第4B図に示されている。 期間t1−t0の間には電極9と11との間の電圧が緩やかに最大値2Vmに上昇 し、圧力室13は緩やかに拡張され、これによりインクにより充填される。期間 t2−t1の間では、電極9と11との間の電圧は急激に零に低下し、圧力室13 は急激に収縮するので、インク滴がノズル開口23から放出される。ここで、第 1及び第2の電圧パルスVi及びVjの各々は別個に圧力室13を拡張させ次いで 収縮させるが、これはインク滴を放出させるには不十分であることに注意された い。 第5A図及び第5B図は、第4A図及び第4B図と類似のものである。これら の図は第1及び第2電圧パルスの好適な組み合わせの第2例を示している。この 例においては、第1電圧パルスViは基準電位(例えば接地)に対して負であり 、第2電圧パルスVjは正である。第1の例と同様に、第1及び第2の電圧パル スの最大値−Vm及び+Vmは時刻t1において略一致する。この例においては、 2つの電圧パルスの立ち上がり時間t1−t0は比較的短く、減衰時間t2−t1は 比較的長い。その結果は、第1電極9と第2電極11との間の電位差Vi−Vjが 負になるということである。第5B図はVj−Viを示し、これは勿論正である。 この場合、Vj−Viは最大値2Vmに急激に立ち上がり、次いで緩やかに零に減 衰することが判る。その結果は、圧力室13が急激に収縮するのでインク滴が放 出され、次いで緩やかに拡張するので再びインクで充填されるということである 。 上記第1及び第2の例では、例えば一方が正で他方が負の場合、第1及び第2 電圧パルスの最大値Vmは略等しい。これは好ましいことである。何故なら、第 1及び第2の電圧パルスの組み合わせ効果のみがインク滴の放出を生じさせるの を保証する最も簡単な方法であるからである。しかしながら、第1及び第2電圧 パルスの最大値に差を許容することも充分可能である。又、電圧を減衰が開始す る前に所定の期間の間最大値に留めさせることも可能である。 第6図は第1及び第2の電圧パルスの好適な組み合わせの第3の例を示してい る。先の例と同様に、第8A図は第1及び第2の電圧パルスを個々に時間tの関 数として示し、第6B図は第1及び第2電極9及び11の間の結果としての電位 差を示している。この例においては、第1及び第2の電圧パルスVi及びVjは固 定基準電位0(例えば接地)に対して正である。第1電圧パルスViは時刻t0で 開始し、時刻t1で最大値Vimに到達する。次いで、該パルスは0に減衰し、こ の値には時刻t2に到達する。第2電圧パルスVjは時刻t1で開始し、時刻t2で 最大値Vjmに到達する。次いで、該パルスは0に減衰し、この値には時刻t3に 到達する。第1パルスViの立ち上がり時間t1−t0は減衰時間t2−t1よりも 大幅に長く、第2パルスVjの立ち上がり時間t2−t1は減衰時間t3−t2より も大幅に短い。第1パルスViの減衰時間と第2パルスVjの立ち上がり時間とは 期間t2−t1に略一致する。第1電極9と第2電極11との間の結果としての電 位差Vi−Vjは第6B図に示されている。期間t1−t0では、第1電極9は第2 電極11に対して緩やかに益々正になる。第1の最大値Vimに到達した後、上記 電位差は急激に零に低下し、その後急激に負になる。この過程は、(負の)第2 の最大値−Vjmに到達する時刻t2において完了する。最後に、上記電位差は緩 やかに零に戻る。結果として、圧力室13は期間t1−t0において緩やかに拡張 し、次いで期間t2−t1において急激に収縮する。この収縮の間の最小容積は休 止の際の容積よりも小さい。何故なら、時刻t2においては第2電極11は第1 電極9に対して負であるからである。休止時の容積を超える最大容積から休止時 の容積より小さな最小容積へのこの急激な収縮は、インク滴の放出を生じさせる には十分である。尚、上記最大容積から休止時の容積への収縮(第1の電圧パル スのみにより生じる)、又は休止時の容積から前記最小容積への収縮(第2電圧 パルスのみにより生じる)のいずれもインク滴の放出には十分ではない。 第7図は第6A図と類似し、第1及び第2電圧パルスの好適な組み合わせの第 4の例を示している。この例においては、第1及び第2の電圧パルスは接地点( 零電位)に対して負である。第2電圧パルスVjは零から最大値−Vjmへ比較的 長い立ち上がり時間t1−t0で立ち上がり、比較的短い減衰時間t2−t1で零に 減衰する。第1電圧パルスViは零から最大値−Vimへ比較的短い立ち上がり時 間t2−t1で立ち上がり、比較的長い減衰時間t3−t2で零に減衰する。第2パ ルスの減衰時間と、第1パルスの立ち上がり時間とは略一致する。第1電極9と 第2電極11との間の結果としての電位差は前記第3の例におけるのと同様であ る ことは容易に判るであろう。この電位差は第6B図に示す電位差である。 第6図及び第7図に示す例においては、第1及び第2電圧パルスの最大値及び 持続時間は、これら2つのパルスの組み合わせがインク滴の放出に必要であると いう条件により課される制限内で任意に選択されている。時には、有害な電気化 学作用を避けるために、他の条件を課すのが有利な場合がある。第2図に関して 説明したように、アクチュエータ板7は電極層と交互になるピエゾ圧電セラミッ ク材料の層からなっており、奇数番目の電極層は第1電極9に接続され、偶数番 目の電極層は第2電極11に接続されている。この場合、電極層は圧力室13を 形成する凹部により断続されており、結果として、それらの縁が当該圧力室の側 壁の一部(第2図の左方向及び右方向)を形成する。この結果、上記電極層は圧 力室13の内側と、当該インクジェット記録装置の動作中圧力室内に在るインク とに曝されることになる。このインクは、例えば水性のインクが使用された場合 、電気的に導伝的である。奇数番目の電極層は第1電極9に接続され、偶数番目 の電極層は第2電極11に接続されており、又動作中にはこれら第1電極と第2 電極との間に電圧が印加されるから、上記電極層とインクとを含む系において電 気化学作用が生じ得る。このような作用は電極層を容易に損傷させる。上記の電 気化学作用及び結果的な損傷は、第1電極9と第2電極11との間の時間の関数 としての電位差を適切に選択することにより大幅に防止することができる。上記 電位差Vi−Vj=U(t)を、tを時間とした場合に∫U(t)dt=0となるように、 選択すれば前記電気化学作用は略防止することができることが判った。このこと は、勿論、第6B図に示すように、U(t)が正及び負の部分を有する場合にのみ 可能となる。上記条件は、正の部分で規定される面積と負の部分で規定される面 積とが等しい場合に満足される。第8図は、U(t)を表す曲線の一例を示し、こ の場合正の部分55により規定される面積53は負の部分59により規定される 面積57に略等しい。この形式の曲線は、第1及び第2電圧パルスが同一の極性 を有し(第3及び第4の例におけるように)、且つ、これらパルスが規定する面 積が等しくなるように第1及び第2電圧パルスを選択することにより得ることが できる。尚、第1及び第2電圧パルスが同一の形状を有する必要はない。
───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 るアクチュエータ素子(7)の第1電極(9)は前記第 1端子のうちの一つに電気的に接続され、共通の列(3 7)内にノズル開口を有する圧力室に対応するアクチュ エータ素子の第2電極(11)は前記第2端子のうちの 一つに電気的に接続される。制御ユニット(5)は第1 電圧パルス(Vi)を第1端子(39)に選択的に供給 すると共に、第2電圧パルス(Vj)を第2端子(4 1)に選択的に供給するよう構成され、各電圧パルス は、第1電圧パルスと第2電圧パルスのいずれか一方に より生じる圧力室(13)の容積変化がインク滴の放出 を生じさせるには不十分であるが、第1電圧パルスと第 2電圧パルスとの組み合わせ効果により生じる容積変化 がインク滴の放出を生じさせるに十分となるように選択 されている。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.記録ヘッド(1)を含むインクジェット記録装置であって、該記録ヘッドが 、 各々がインク貯留部(29)とノズル開口(23)とに連通する複数の圧力室 (13)であって、これらノズル開口が各圧力室を当該圧力室の壁を形成するよ うに覆うノズル板(19)にスルーホールとして形成されると共にn行(35) 及びm列(37)のマトリクス状に配置されているような、複数の圧力室と、 前記圧力室の数に対応する数のピエゾ圧電アクチュエータ素子(7)であって 、各アクチュエータ素子は第1電極(9)と第2電極(11)とを有すると共に 、前記圧力室の一つと共働する関係で配置されて前記第1電極と第2電極との間 に電圧が印加された場合に当該圧力室の容量が変化し、当該圧力室は前記第1電 極が前記第2電極に対して正にされた場合に拡張する一方、前記第1電極が前記 第2電極に対して負にされた場合に収縮し、当該圧力室の収縮が所定の値を超え るような容積の相対的減少を生じさせた場合に前記ノズル開口からインク滴が放 出されるようなピエゾ圧電アクチュエータ素子と、 を有し、前記記録装置が更に前記各アクチュエータ素子の前記第1及び第2電極 に所定の電圧パルスを選択的に印加する制御ユニット(5)を含んでいるような インクジェット記録装置において、 前記記録ヘッドはn個の第1端子(39)とm個の第2端子(41)とを有し 、共通の行(35)内にノズル開口(23)を有する圧力室(13)に対応する アクチュエータ素子(7)の前記第1電極(9)は前記第1端子のうちの一つに 電気的に接続され、共通の列(37)内にノズル開口を有する圧力室に対応する アクチュエータ素子の前記第2電極(11)は前記第2端子のうちの一つに電気 的に接続され、前記制御ユニット(5)は第1電圧パルス(Vi)を前記第1端 子に選択的に供給すると共に第2電圧パルス(Vj)を前記第2端子に選択的に 供給するように構成され、各電圧パルスは立ち上がり時間と、最大値と、減衰時 間とを有し、前記各電圧パルスは、第1電圧パルスと第2電圧パルスのいずれか 一方により生じる圧力室の容積変化がインク滴の放出を生じさせるには不十分で あるが、第1電圧パルスと第2電圧パルスとの組み合わせ効果により生じる容積 変化がイ ンク滴の放出を生じさせるに十分となるように選択されていることを特徴とする インクジェット記録装置。 2.請求項1に記載のインクジェット記録装置において、前記第1電圧パルス( Vi)は固定の基準電位に対して正である一方、前記第2電圧パルス(Vj)は該 基準電位に対して負であり、各電圧パルスは比較的長い立ち上がり時間と比較的 短い減衰時間とを有し、前記第1及び第2電圧パルスの最大点は時間的に略一致 することを特徴とするインクジェット記録装置。 3.請求項1に記載のインクジェット記録装置において、前記第1電圧パルス( Vi)は固定の基準電位に対して負である一方、前記第2電圧パルス(Vj)は該 基準電位に対して正であり、各電圧パルスは比較的短い立ち上がり時間と比較的 長い減衰時間とを有し、前記第1及び第2電圧パルスの最大点は時間的に略一致 することを特徴とするインクジェット記録装置。 4.請求項2又は請求項3に記載のインクジェット記録装置において、前記第1 及び第2の電圧パルス(Vi、Vj)の最大値(Vm)が略等しいことを特徴とす るインクジェット記録装置。 5.請求項1に記載のインクジェット記録装置において、前記第1及び第2の電 圧パルス(Vi、Vj)は固定の基準電位に対して正であり、前記第1電圧パルス は比較的長い立ち上がり時間と比較的短い減衰時間とを有し、前記第2電圧パル スは比較的短い立ち上がり時間と比較的長い減衰時間とを有し、前記第1電圧パ ルスの減衰時間と前記第2電圧パルスの立ち上がり時間とが略一致することを特 徴とするインクジェット記録装置。 6.請求項1に記載のインクジェット記録装置において、前記第1及び第2の電 圧パルス(Vi、Vj)は固定の基準電位に対して負であり、前記第2電圧パルス は比較的長い立ち上がり時間と比較的短い減衰時間とを有し、前記第1電圧パル スは比較的短い立ち上がり時間と比較的長い減衰時間とを有し、前記第2電圧パ ルスの減衰時間と前記第1電圧パルスの立ち上がり時間とが略一致することを特 徴とするインクジェット記録装置。 7.請求項5又は請求項6に記載のインクジェット記録装置において、前記第1 及び第2電圧パルス(Vi、Vj)は、第1及び第2電圧パルスを入力するアクチ ュエータ素子(7)の前記第1及び第2電極(9、11)の間の電位差(U(t) )がtを時間とした場合∫U(t)dt=0なる関係を略満足していることを特徴と するインクジェット記録装置。
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