JPH10166579A - インクジェット式プリントヘッドの駆動方法及び 装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧電素子により圧力室内部のインクに圧力を加
えインクを吐出するインクジェット式プリントヘッドの
駆動方法において、インクのメニスカスの振動を抑制す
る。 【解決手段】まず、圧力室１０５内部を減圧し、インク
が共通インク室から圧力室１０５に引き込まれた後、次
に圧力室１０５内部を加圧し、インクを吐出するように
圧電素子１０１を伸縮する駆動方法であって、圧電素子
１０１に加える電気信号の電圧変化率の絶対値を、圧電
素子１０１の最大変位時の電圧を圧電素子１０１の機械
的固有周期Ｔｆの８０％の値で割った値以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
プリントヘッドの駆動方法に関し、特に電気信号を機械
エネルギに変換してインク吐出を行うドロップオンデマ
ンド型のインクジェット式プリントヘッドの駆動方法及
び装置に関する。

【０００１】

【従来の技術】従来のこの種のインクジェット式プリン
トヘッドの駆動方法は、圧電素子を使用したドロップオ
ンデマンド型のプリントヘッドを駆動することを目的と
して用いられている。

【０００２】プリントヘッドは電気信号を機械エネルギ
に変換する圧電素子と、圧電素子の圧力を圧力室内部に
伝えるための振動板と、インクを吐出するノズルと、共
通インク室からインクが供給され、ノズルに連通し、圧
電素子により圧力を加えられる圧力室とにより構成され
ている。圧電素子は、分極方向と同方向の電圧が加えら
れるとき、圧力室が加圧されるよう構成されている。

【０００３】次に動作を説明する。図１４は圧電素子を
駆動させるために加えられる電気信号の波形を示す。ま
ず、分極方向と同方向の電圧が一定時間Ｔ３１で駆動電
圧Ｖ３１まで立ち上げられ、一定時間Ｔ３２の間この電
圧Ｖ３１が維持され、そして一定時間Ｔ３３で電位が０
に戻される。この駆動電圧が圧電素子に加えられると、
圧電素子は伸び、その結果、圧力室内部の圧力は上昇
し、インクが吐出される。

【０００４】以上説明した駆動方法（以後押し打ち法と
いう）は最も一般的に用いられているが、これに対し、
小さなインク滴を吐出することができ、また、効率良く
圧電素子を駆動できる駆動方法が特開昭６３ー９４８５
０号公報に示されている。

【０００５】図１５は、特開昭６３ー９４８５０号公報
に示される駆動波形である。

【０００６】まず分極方向と逆方向の電圧Ｖ２１が一定
時間Ｔ２１の間加えられ、次に分極方向と同方向の電圧
Ｖ２２が一定時間Ｔ２２の間加えられ、その後徐々に電
位が０に戻される。したがって、まず逆方向の電圧Ｖ２
１が加えられることにより、圧電素子は縮み、その結果
圧力室内部の圧力は負圧となり、インクが共通インク室
から圧力室に引き込まれる。その後、分極方向と同方向
の電圧Ｖ２２が一定時間Ｔ２２の間加えられることによ
り、圧電素子は伸び、その結果圧力室内部の圧力は上昇
し、インクが吐出される。この駆動方法により（以後引
き打ち法という）より小さなインク滴を吐出することが
でき、また、逆方向への駆動の分だけ圧電素子の大きな
伸縮を得ることができ、効率よくインク吐出ができるも
のである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した引き打ち法の
従来の技術では、駆動波形を急激な電圧変化としていた
ので、圧電素子のリンギングが大きくなり、このリンギ
ングがメニスカス振動に悪影響を及ぼし、安定なメニス
カスの後退量が得られない。

【０００８】また、従来の技術では、図１５による駆動
波形において、圧電素子に加える電圧をＶ２２から徐々
に放電しているので、最小となるインク滴量が放電開始
のタイミングにより制御困難となり、インク適量が圧力
室内部の圧力波の固有周期に大きく依存し、製造時のば
らつき等の影響が大きくなる。

【０００９】なぜならば、放電の前に駆動波形を急激に
Ｖ２１からＶ２２に電圧を変化させるとき、圧電素子か
ら強い圧力波が発生し、圧力室内部でノズルに達し、ノ
ズルで反射して戻る圧力波が強くなり、減衰して消滅す
るまで圧力室内部で波動が往復を繰り返す。この周期
は、圧力室内部のインクにおける圧力波の固有振動の固
有周期であり、固有周期Ｔは、圧力室長さをＷ、インク
中を伝わる音速をＣとしたときＴ＝２Ｗ／Ｃとなり、圧
力室サイズに比例する。

【００１０】そして、圧電素子に加える電圧をＶ２２か
ら徐々に放電するときは、インク室に負の圧力波が加え
られず、インク滴は、Ｖ２１からＶ２２への変化により
発生した正の圧力波がノズルに到達し、これによる負の
圧力波がＴ／２時間経過後ノズルに達することにより、
インクがノズルから切れ、インク滴となるので、最小と
なるインク滴量が圧力室内部の圧力波の固有周期Ｔに大
きく依存することになる。

【００１１】また、固有周期Ｔは圧力室サイズに比例す
るので製造時のばらつき等の影響が大きくなる。

【００１２】本発明の目的は、圧電素子のリンギングを
防止し、メニスカスの振動の少ない、安定したインク吐
出を行うことができるインクジェット式プリントヘッド
の駆動方法を提供することにある。

【００１３】また本発明の他の目的は、製造時のばらつ
き等の影響が小さく、放電開始のタイミングにより制御
が確実なインクジェット式プリントヘッドの駆動方法を
提供することにある。

【００１４】また本発明の他の目的は、入力する駆動エ
ネルギを効率よくインク吐出に使用できるインクジェッ
ト式プリントヘッドの駆動方法を提供することにある。

【００１５】また本発明の他の目的は、吐出するインク
滴サイズをコントロールする範囲を広げることができ、
より小さなインク滴を吐出することができ、階調性の優
れた印刷が可能となるインクジェット式プリントヘッド
の駆動方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的のため本発明
は、圧電素子（図１の１０１）に電気信号を加え圧電素
子（図１の１０１）を駆動することにより、圧力室（図
１の１０５）の容積を変化させ、連通するノズル（図１
の１０４）からインク滴を吐出するインクジェット式プ
リントヘッドの駆動方法において、圧電素子（図１の１
０１）に加える電気信号の電圧変化率の絶対値の最大値
が、圧電素子（図１の１０１）のリンギングを抑える所
定値以下である。

【００１７】また、圧電素子（図１の１０１）に加える
電気信号の電圧変化率の絶対値の最大値が、圧電素子
（図１の１０１）の最大変位時の電圧を圧電素子（図１
の１０１）の機械的固有周期の８０％の値で割った値以
下である。

【００１８】これにより、圧電素子１０１のリンギング
を防止し、メニスカスの振動の少ない、安定したインク
吐出を行うことができる。

【００１９】また、本発明は、圧力室１０５内部を加圧
しインクを吐出した後、圧電素子１０１の電位を０にも
どすときの駆動波形が、電位が０になるまで一定の変化
率で電位を変化させる駆動波形である。

【００２０】これにより、製造時のばらつき等の影響が
小さく、インク滴吐出後の放電開始のタイミングによっ
て最小インク滴量の制御が確実に行うことができる。

【００２１】また、本発明は、圧電素子１０１に加える
駆動波形が、電位０の状態から圧力室１０５内部を減圧
する方向に圧電素子１０１を駆動した後、圧力室１０５
内部を加圧しインクを吐出するように圧電素子１０１を
駆動する駆動波形であって、電位０の状態から圧力室内
部を減圧する方向に所定の電圧に到達するまで一定の変
化率で電圧を変化させ、到達後即時に圧力室内部を加圧
する方向に電圧を変化させる駆動波形である。

【００２２】これにより、圧力室１０５内を負圧にする
ために圧電素子１０１に加える駆動波形の電圧変化をで
きるだけ小さくし、圧力室１０５内部の圧力波を弱く
し、メニスカスの振動を低減することができ、また、製
造ばらつき等の影響を受けにくくできる。

【００２３】また、本発明は、圧力室１０５内部を減圧
する方向に圧電素子１０１の駆動を開始してから圧力室
１０５内部の圧力波の固有周期の半分の時間後に、圧力
室１０５内部を加圧する方向に圧電素子１０１の駆動を
開始する。

【００２４】これにより、圧電素子１０１の駆動が上述
のように緩やかにされ緩和されてはいるが、圧電素子１
０１の駆動により負の圧力波が発生し、固有周期の半分
の時間経過後にノズル１０４まで達し、続いてインクの
弾性及び波の反射等により正の圧力波が起こるので、こ
の波にあわせて圧電素子１０１を駆動することになる。
したがって、安定した動作となり、またインクジェット
式ヘッドを効率的に駆動することができる。

【００２５】また、本発明は、コントロールするインク
滴量の範囲に応じて、インク滴量を多くする場合は、圧
電素子１０１の電位が０の状態から圧力室１０５内部を
加圧しインクを吐出するように圧電素子１０１を駆動
し、インク滴量を少なくする場合は、圧力室１０５内部
を減圧する方向に圧電素子１０１を駆動した後圧力室１
０５内部を加圧しインクを吐出するように圧電素子１０
１を駆動する。

【００２６】これにより、大きなインク滴を吐出する場
合は、押し打ち法とし、引き打ち法のみの場合よりイン
ク滴サイズをコントロールする範囲を広げ、より大きな
インク滴を吐出することができる。

【００２７】また、本発明は、圧力室１０５内部を減圧
する方向に圧電素子１０１を駆動した後、圧力室１０５
内部を加圧する方向に圧電素子１０１を駆動し、加圧
後、圧力室１０５内部が減圧する方向に圧電素子１０１
を駆動する駆動方法において、コントロールするインク
滴量の範囲に応じて、圧力室１０５内部を加圧する方向
に圧電素子１０１の駆動を開始する加圧開始時から、加
圧後圧力室１０５内部の圧力が減圧する方向に圧電素子
１０１の駆動を開始する減圧開始時までの時間を変化さ
せる。

【００２８】これにより、インク滴サイズをコントロー
ルする範囲を広げ、より小さなインク滴を吐出すること
ができ、階調性の優れた印刷を行うことができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００３０】図１は本発明に係るプリントヘッドと圧電
素子を駆動する駆動信号を発生する駆動波形発生回路１
１１を示している。特にプリントヘッドはその構造例を
示す断面図により示している。プリントヘッドは電気信
号を機械エネルギに変換する圧電素子１０１と、圧電素
子１０１に電気信号を送るための信号線１０２と、圧電
素子１０１の圧力を圧力室１０５内部に伝えるための振
動板１０３と、インクを吐出するノズル１０４と、内部
において振動板１０３によりインクに与えられた加圧エ
ネルギをノズル１０４にまで伝搬させる圧力室１０５
と、圧力室１０５内へ共通インク室１０６から圧力室１
０５へインクを供給するための供給路１０７とにより構
成されている。また、圧電素子１０１を駆動する駆動波
形を発生する駆動波形発生回路１１１が信号線１０２に
接続され、その圧電素子を駆動するか否かを選択するス
イッチング回路１１２が外部電極１０８に接続される。

【００３１】次に動作について説明する。

【００３２】図２は本発明の実施の形態にかかる駆動波
形であり、図１の駆動波形発生回路１１１で発生させら
れる駆動波形である。

【００３３】図でまず分極方向と逆方向の電圧が一定時
間Ｔ１１で駆動電圧Ｖ１１まで立ち上げられ、一定時間
Ｔ１２の間この電圧Ｖ１１が維持される。その後、一定
時間Ｔ１３で電圧を降下させ、さらに今度は分極方向と
同方向の電圧がかけられ、駆動電圧Ｖ１２まで立ち上げ
られる。そして、一定時間Ｔ１４の間この電圧Ｖ１２が
維持され、そして一定時間Ｔ１５で電圧が０に戻され
る。

【００３４】図２の信号波形により、スイッチング回路
１１２がＯＮであれば、まず逆方向の電圧Ｖ１１が加え
られるとき、圧電素子１０１は縮み、その結果圧力室１
０５内部の圧力は負圧となり、インクが共通インク室１
０６から圧力室１０５に引き込まれる。またノズル１０
４では、圧電素子１０１からの負の圧力波がノズル１０
４に到達することによりメニスカスが後退する。このと
きのプリントヘッドの状態を図３に示す。

【００３５】つぎに、分極方向と同方向の電圧が圧電素
子１０１に加えられるとき、圧電素子１０１は伸び、そ
の結果圧力室１０５内部の圧力は上昇し、インクが吐出
される。このときのプリントヘッドの状態を図４に示
す。

【００３６】そして一定時間Ｔ１５で電圧が０に戻され
るとき、吐出した分のインクは共通インク室１０６より
供給路１０７を経て圧力室１０５内部に流れ込み、ま
た、ノズル１０４では、メニスカスがインク滴吐出後後
退した後、共通インク室１０６よりインクが圧力室１０
５内部に流れ込むことにより元の状態に戻る。

【００３７】ここで、Ｔ１１、Ｔ１３、及びＴ１５の時
間における電圧変化の勾配を、圧電素子１０１のリンギ
ングが起こる電圧変化率より小さくすることにより、圧
電素子１０１のリンギングを防止することを可能として
いる。

【００３８】具体的には、圧電素子１０１の機械的固有
周期をＴｆとし、圧電素子１０１が最大変位となる時の
電圧をＶｍａｘとするとき、電圧変化の勾配をＶｍａｘ
／０．８Ｔｆより小さくする。これにより、圧電素子１
０１のリンギングは経験的にほとんどなくなることが知
られているので、圧電素子１０１のリンギングによる悪
影響を抑えることができる。

【００３９】また、図５は、この駆動波形で駆動した時
のノズル１０４でのメニスカスを示した図である。

【００４０】また、図６は、駆動波形の電圧変化の勾配
を急激にした場合のメニスカスの振動状態を示す図であ
る。

【００４１】図５には、図６に見られるようなメニスカ
ス後退時の振動が発生していない。駆動波形の電圧変化
の勾配を急激にした場合には圧電素子１０１のリンギン
グが大きくなり、残留振動を起こすことになり、そのた
めメニスカスの振動にこの圧電素子１０１の余振動が影
響して図６に見られるようなメニスカス後退時の振動を
誘発してしまう。その結果としてわずかな駆動のばらつ
きや、圧電素子１０１の長さ等の構造上のばらつきがイ
ンク吐出量やインク滴速度に影響を及ぼし、インク滴の
吐出が不安定になりやすくなってしまう。

【００４２】またこのことはインク滴吐出時やメニスカ
スの復帰時にも関係しており、圧電素子１０１の駆動
は、この圧電素子１０１のリンギングを抑えるような駆
動にする必要がある。

【００４３】また、圧電素子１０１駆動時、圧力波が発
生し、圧力室１０５内部でノズル１０４に達し、ノズル
１０４で反射して戻り、減衰して消滅するまで圧力室１
０５内部で波動が往復を繰り返す。この周期は圧力室１
０５内部の圧力波の固有周期Ｔの約半分の時間がかか
る。したがって、正の駆動をして、次に負の駆動をする
とき、この波にあわせて駆動されれば、圧電素子１０１
の駆動がインクに効率的に伝わりインク滴は大きくな
り、この波にあわせないで駆動されれば、圧電素子１０
１の駆動がインクに効率的に伝わらず、駆動エネルギの
割にインク滴は小さくなる。

【００４４】このような観点から、駆動波形の電圧変化
をできるだけ小さくすることが圧力室１０５内部の圧力
波を弱くし、メニスカスの振動を低減することができ、
また、製造ばらつき等の影響を受けにくくできるので好
ましい。

【００４５】図７は、圧力室１０５内を負圧にするため
に圧電素子１０１に加える電圧変化率を最小とした場合
の駆動波形である。このような駆動波形で圧電素子１０
１を駆動することにより、最もメニスカスが安定する。

【００４６】また、図７の駆動波形では、圧電素子１０
１に加える電気信号が、圧力室内部のインクにおける圧
力波の固有振動の固有周期をＴとして、まず分極方向と
逆方向の電圧が立ち上げられてからＴ／２の時間後に、
分極方向と同方向の電圧が立ち上げられる。

【００４７】このため、圧電素子１０１の駆動が緩やか
にされ緩和されてはいるが圧力室１０５内で往復する圧
力波が完全になくなるわけでなく、圧電素子１０１から
負の圧力波が発生したＴ／２後にノズル１０４まで達
し、続いてインクの弾性及び波の反射等により正の圧力
波が起こるので、この波にあわせて圧電素子１０１を駆
動することにより、安定した動作となり、またインクジ
ェット式ヘッドを効率的に駆動することができる。

【００４８】本発明の駆動波形においては、駆動波形中
の電圧の立ち上げや立ち下げを上述のように緩やかにす
ることにより、メニスカスの振動を抑えることができ、
圧電素子１０１の駆動が効率よくインクに伝わり、駆動
タイミングのズレや圧電素子１０１の長さ等の構造上の
ばらつきによるインク滴吐出への影響が大きくならない
ようにしている。

【００４９】また、圧電素子１０１は分極方向と逆方向
の電圧を加える場合には、加える電圧を０から増してい
くとだんだん縮むが、所定の電圧を越えると逆に伸びる
性質を持っており、Ｖ１１はこの電圧以下にするのが効
率の点から望ましい。

【００５０】また、分極方向と同方向の電圧を加える場
合にはＶｍａｘ以上ではそれ以上圧電素子１０１が伸び
ないので、Ｖ１２はＶｍａｘ以下とするのが効率の点か
ら望ましい。

【００５１】また以上説明した駆動方法はいわゆる引き
打ち法であるので、小さなインク滴を吐出することがで
きるが、大きなインク滴では押し打ち法が有利である。
そこで、分極方向と逆方向の電圧Ｖ１１を可変とし、イ
ンク滴に応じてＶ１１を設定し、大きなインク滴を吐出
する場合は図８に示すように、Ｔ１１＋Ｔ１２の時間の
電圧を０とし、その後一定時間Ｔ１３で分極方向と同方
向の電圧Ｖ１２まで立ち上げられ、一定時間Ｔ１４の間
この電圧Ｖ１２が維持され、一定時間Ｔ１５で電圧が０
に戻される波形とし、小さいインク滴を吐出する場合は
上述の図２の駆動波形としてもよい。これにより、まず
Ｖ１２を変化させてインク滴をコントロールするが、よ
り大きいインク滴が必要なときには、Ｖ１１を０にまで
小さくし、大きなインク滴を吐出するようにインク滴量
をコントロールできる範囲を広げることができる。

【００５２】また、より小さいインク滴を得るようにコ
ントロールする場合には以下の方法によって実現でき
る。

【００５３】図９はノズル１０４先端での流速を模擬的
に示した図である。図９において破線で示したものは、
分極と同方向に電圧を加えてから、加えた電圧の降下を
開始するまでの時間がＴ／２以上の場合のものであり、
実線は分極と同方向に電圧を加えてから、加えた電圧の
降下を開始するまでの時間がＴ／２以下である本発明の
駆動波形の場合である。インク吐出量は図９中のハッチ
ング部分の面積に比例するため、小さいインク滴を吐出
することはこの面積を小さくすることに等しくなる。

【００５４】また図１５による従来の駆動波形におい
て、圧電素子１０１に加える電圧をＶ２２から徐々に放
電し、負の圧力波を加えない場合、正の圧力波がノズル
１０４に到達し、これによる負の圧力波がノズル１０４
に達することにより、インクが滴となってノズル１０４
から切れるまでの時間は正の圧力波がノズル１０４に達
してからＴ／２の時間経過後である。そのため最小とな
るインク滴量は圧力室１０５の長さで決定されてしま
い、それ以上小さくできない。

【００５５】図１０は、より小さいインク滴を得るよう
にコントロールするための駆動波形である。

【００５６】図１０に示すように圧電素子１０１に加え
る電圧をＶ１１からＶ１３まで上昇して圧力室内に正の
圧力波を加えた後Ｖ１３から一定の変化率で電位が０に
なるまで降下させることにより、圧力室内に負の圧力波
を加えるようにし、かつ、圧力室１０５を加圧し始めて
から減圧を開始するまで時間Ｔ１３を変化させ、Ｔ／２
以下にすることにより、小さいインク滴を吐出すること
ができる。

【００５７】ただし実際のインク滴のコントロールは、
まず、この波形のＶ１３の電圧を変化させることにより
行い、より小さなインク滴を得る必要が有る場合にＴ１
３が短く設定される。また、大きなインク滴を得る必要
がある場合には、Ｔ１３を長く設定することもできる。

【００５８】ここでメニスカス後退時、圧電素子の駆動
波形を上述のように緩やかにしたことによりメニスカス
振動が緩和され、小さなインク滴を安定に吐出すること
ができる。

【００５９】また、図１０では一定時間Ｖ１３に電圧を
保持していないが、立ち上げ時間を速くして、一定時間
Ｖ１３に電圧を保持するようにすることもできる。

【００６０】また、以上説明したプリントヘッドの駆動
方法は、圧電素子１０１の積層方向を振動板に垂直方向
としたプリントヘッドを前提としたが、積層方向を、振
動板と平行方向にしたプリントヘッドについても、同様
に実施できる。

【００６１】なお、以上説明したような駆動波形を発生
する駆動波形発生回路１１１の例を図１１に示す。

【００６２】駆動波形発生回路１１１は、Ｔｒ１からＴ
ｒ６を図の様に接続し、Ｔｒ２とＴｒ５のコレクタをダ
イオードを２つ介して接続し２つのダイオードの接続点
と０Ｖの間にＣ１を接続し、Ｔｒ３及びＴｒ６のベース
はそれぞれＴｒ２及びＴｒ５のコレクタの接続し、Ｔｒ
３及びＴｒ６のエミッタを接続して出力端子とした回路
である。Ｔｒ２のエミッタは可変抵抗ＲAを介してＶ１
１に接続し、Ｔｒ５のエミッタは可変抵抗ＲBを介して
Ｖ１２に接続する。

【００６３】次に波形発生回路１１１の動作を説明す
る。

【００６４】図１２のＡ及びＢは駆動波形発生回路１１
１に入力される信号の例を示し、Ｃは信号Ａ及びＢによ
り駆動波形発生回路１１１から出力される信号波形であ
る。信号Ａ、信号Ｂともに０Ｖの場合は、Ｔｒ１〜Ｔｒ
３がＯＮとなりＴｒ４〜Ｔｒ６はＯＦＦとなり、Ｃ１か
らのように電流が流れ出し、Ｃ１の電圧にしたがって
信号Ｃの電圧は直線的に下降し、Ｖ１１に達するとそれ
以降Ｖ１１に保持される。また信号Ａ、信号Ｂともに５
Ｖの場合は、Ｔｒ１〜Ｔｒ３がＯＦＦとなりＴｒ４〜Ｔ
ｒ６はＯＮとなり、Ｃ１にのように電流が流れ込み、
Ｃ１の電圧にしたがって信号Ｃの電圧は直線的に上昇
し、Ｖ１２に達するとそれ以降Ｖ１２に保持される。ま
た、信号Ａを５Ｖ、信号Ｂを０Ｖとすると、Ｃ１に対す
る電流の流出流入が停止し、信号Ｃの電圧が保持され
る。したがって図１２のＡ及びＢに対して、波形Ｃのよ
うな出力が得られる。

【００６５】また、出力を０Ｖにするときのために、Ｃ
１を０Ｖに接続する回路を追加してもよい。

【００６６】また、ＲA、ＲBは信号入力により抵抗値が
変化する可変抵抗であり、それぞれＲA設定信号、ＲB設
定信号を入力することにより抵抗値が設定され、信号Ｃ
の電圧変化の傾きを制御することができる。

【００６７】また、信号入力により抵抗値が変化する可
変抵抗を用いなくても、Ｃ１に流れ込む電流を制御でき
ればどのようなものでもよい。

【００６８】図１３は、圧電素子１０１の積層方向を振
動板と平行方向にしたプリントヘッドの断面図である。

【００６９】このようなプリントヘッドを駆動する場合
には、まず、圧電素子１０１に分極方向と同方向に電位
を加えることにより、圧力室１０５内部の圧力を負圧に
し、次に、圧電素子１０１に加える電位を逆転し、分極
方向と逆方向の電位を加えて圧力室１０５内部の圧力を
上昇させ、最後に圧電素子１０１の電位を０に戻すよう
にすればよい。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、圧電素
子１０１のリンギングを防止し、メニスカスの振動の少
ない、安定したインク吐出を行うことができるという効
果を有する。

【００７１】また、入力する駆動エネルギを効率よくイ
ンク吐出に使用できるという効果を有する。

【００７２】また、より小さなインク滴を吐出すること
ができ、階調性の優れた印刷が可能になるという効果を
有する。

【００７３】また、吐出するインク滴サイズを安定にコ
ントロールし、安定した階調印刷を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプリントヘッドの例の断面図及び
プリントヘッドの圧電素子に接続する駆動波形発生回路
及びスイッチング回路を示している。

【図２】本発明にかかる駆動波形の図である。

【図３】図１のプリントヘッドにおいて圧電素子を縮ま
せたときの断面図である。

【図４】図１のプリントヘッドにおいて圧電素子を伸ば
したときの断面図である。

【図５】本発明に係るノズルにおけるメニスカスの振動
モデルを示す図である。

【図６】図５の駆動波形の電圧変化の勾配を急激にし、
矩形的にした場合のメニスカスの振動状態を示す図であ
る。

【図７】本発明に係る駆動波形の例であり、大きなイン
ク滴を吐出するときの駆動波形である。

【図８】本発明に係るノズル先端での流速を模擬的に示
した図である。

【図９】本発明に係る駆動波形の例であり、小さなイン
ク滴を吐出するときの駆動波形である。

【図１０】本発明に係る駆動波形の例であり、メニスカ
ス後退時のメニスカスの最も安定した駆動波形である。

【図１１】図１の駆動波形発生回路の回路図の例であ
る。

【図１２】図１１の駆動波形発生回路の動作を示す波形
図である。Ａ及びＢは駆動波形発生回路に入力される信
号Ａ、Ｂの波形図、Ｃは信号Ａ及びＢにより駆動波形発
生回路から出力される波形図である

【図１３】本発明に係るプリントヘッドの他の例の断面
図である。

【図１４】従来の駆動波形の例である。

【図１５】従来の駆動波形の他の例である。

【符号の説明】

１０１ 圧電素子 １０２ 信号線 １０３ 振動板 １０４ ノズル １０５ 圧力室 １０６ 共通インク室 １０７ インク供給路 １０８ 外部電極 １０９ 内部電極 １１０ ノズル板 １１１ 駆動波形発生回路 １１２ スイッチング回路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電素子に電気信号を加え圧電素子を駆動
   することにより、圧力室の容積を変化させ、連通するノ
   ズルからインク滴を吐出するインクジェット式プリント
   ヘッドの駆動方法において、 前記圧電素子に加える電気信号の電圧変化率の絶対値の
   最大値が、圧電素子のリンギングを抑える所定値以下で
   あることを特徴とするインクジェット式プリントヘッド
   の駆動方法。
2. 【請求項２】前記圧電素子に加える電気信号の電圧変化
   率の絶対値の最大値が、圧電素子の最大変位時の電圧を
   圧電素子の機械的固有周期の８０％の値で割った値以下
   であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット
   式プリントヘッドの駆動方法。
3. 【請求項３】前記圧力室内部を加圧しインクを吐出した
   後、圧電素子の電位を０にもどすときの駆動波形が、電
   位が０になるまで一定の変化率で電位を変化させる駆動
   波形であることを特徴とする請求項１記載のインクジェ
   ット式プリントヘッドの駆動方法。
4. 【請求項４】前記圧電素子に加える駆動波形が、電位０
   の状態から前記圧力室内部を減圧する方向に前記圧電素
   子を駆動した後、前記圧力室内部を加圧しインクを吐出
   するように前記圧電素子を駆動する駆動波形であって、
   電位０の状態から前記圧力室内部を減圧する方向に所定
   の電圧に到達するまで一定の変化率で電圧を変化させ、
   到達後即時に圧力室内部を加圧する方向に電圧を変化さ
   せる駆動波形であることを特徴とする請求項１記載のイ
   ンクジェット式プリントヘッドの駆動方法。
5. 【請求項５】前記圧力室内部を減圧する方向に圧電素子
   の駆動を開始してから圧力室内部の圧力波の固有周期の
   半分の時間後に、前記圧力室内部を加圧する方向に圧電
   素子の駆動を開始することを特徴とする請求項１記載の
   インクジェット式プリントヘッドの駆動方法。
6. 【請求項６】コントロールするインク滴量の範囲に応じ
   て、インク滴量を多くする場合は、前記圧電素子の電位
   が０の状態から前記圧力室内部を加圧しインクを吐出す
   るように圧電素子を駆動し、インク滴量を少なくする場
   合は、前記圧力室内部を減圧する方向に圧電素子を駆動
   した後前記圧力室内部を加圧しインクを吐出するように
   圧電素子を駆動することを特徴とする請求項１記載のイ
   ンクジェット式プリントヘッドの駆動方法。
7. 【請求項７】前記圧力室内部を減圧する方向に圧電素子
   を駆動した後、前記圧力室内部を加圧する方向に圧電素
   子を駆動し、加圧後、圧力室内部が減圧する方向に圧電
   素子を駆動する駆動方法において、コントロールするイ
   ンク滴量の範囲に応じて、前記圧力室内部を加圧する方
   向に圧電素子の駆動を開始する加圧開始時から、加圧後
   圧力室内部の圧力が減圧する方向に圧電素子の駆動を開
   始する減圧開始時までの時間を変化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式プリントヘッドの
   駆動方法。
8. 【請求項８】圧電素子と、圧力室と、圧力室に連通する
   ノズルとを有し、前記圧電素子に電気信号を加えて駆動
   することにより、前記圧力室の容積が変化し、前記ノズ
   ルからインク滴を吐出するインクジェット式プリントヘ
   ッドと、 電圧変化率の絶対値の最大値が、圧電素子のリンギング
   を抑える所定値以下である電気信号を発生する駆動波形
   発生回路とを有することを特徴とするインクジェット式
   プリントヘッドの駆動装置。