JPH10202858A - インク滴噴射方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温時でもアクシデンタルドロップのない良
好な印字品質を、低コストで実現する。 【解決手段】 駆動波形１０を構成する３つの噴射パル
ス信号Ａ１〜Ａ３の後に、印字命令がないとき、インク
滴を噴射させるには至らない非噴射パルス信号Ｂを付加
し、インク室６１３内の残留圧力波振動を減少させアク
シデンタルドロップの発生を抑える。噴射パルス信号Ａ
１〜Ａ３と非噴射パルス信号Ｂのどちらも波高値（電圧
値）はＥ（Ｖ）である。噴射パルス信号の波幅Ｗａは、
インク室内を圧力波が片道伝播する時間Ｔに一致し、す
なわち８μｓｅｃである。非噴射パルス信号Ｂの幅Ｗｂ
は、Ｔの０．５倍、すなわち４μｓｅｃである。第３の
噴射パルス信号Ａ３の立ち下がりタイミングから、非噴
射パルス信号Ｂの立ち上がりタイミングＨＳと立ち下が
りタイミングＨＥとの中間タイミングＨＭまでの時間ｄ
２は、Ｔの２．５倍、すなわち２０μｓｅｃである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴噴射方法
およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、これまでのインパクト方式の印字
装置にとってかわり、その市場を大きく拡大しつつある
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とし
て、インクジェット方式の印字装置が挙げられる。なか
でも印字に使用するインク滴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・デマンド型として特開昭
６３−２４７０５１号公報に開示されている圧電材料を
利用したせん断モード型がある。図６に示すように、こ
の種のインク滴噴射装置６００は、底壁６０１、天壁６
０２およびその間のせん断モードアクチュエータ壁６０
３からなる。そのアクチュエータ壁６０３は、底壁６０
１に接着され、かつ矢印６１１方向に分極された下部壁
６０７と、天壁６０２に接着され、かつ矢印６０９方向
に分極された圧電材料製の上部壁６０５とからなってい
る。アクチュエータ壁６０３は一対となって、その間に
インク室６１３を形成し、かつ次の一対のアクチュエー
タ壁６０３の間には、インク室６１３よりも狭い空間６
１５を形成している。

【０００４】各インク室６１３の一端には、ノズル６１
８を有するノズルプレート６１７が固着され、他端に
は、図示しないインク供給源が接続されている。各アク
チュエータ壁６０３の両側面には電極６１９，６２１が
金属化層として設けられている。具体的にはインク室６
１３側のアクチュエータ壁６０３には電極６１９が設け
られ、空間６１５側のアクチュエータ壁６０３には電極
６２１が設けられている。なお、電極６１９の表面には
インクと絶縁するための絶縁層６３０で覆われている。
そして、空間６１５に面している電極６２１はアース６
２３に接続され、インク室６１３内に設けられている電
極６１９はアクチュエータ駆動信号を与える制御装置６
２５に接続されている。

【０００５】そして、各インク室６１３の電極６１９に
制御装置６２５が電圧を印加することによって、各アク
チュエータ壁６０３がインク室６１３の容積を増加する
方向に圧電厚みすべり変形する。例えば図７に示すよう
に、インク室６１３ｃの電極６１９ｃに電圧Ｅ（Ｖ）が
印加されると、アクチュエータ壁６０３ｅ、６０３ｆに
それぞれ矢印６３１、６３２の方向の電界が発生し、ア
クチュエータ壁６０３ｅ、６０３ｆがインク室６１３ｃ
の容積を増加する方向に圧電厚みすべり変形する。この
ときノズル６１８ｃ付近を含むインク室６１３ｃ内の圧
力が減少する。この電圧Ｅ（Ｖ）の印加状態を圧力波の
インク室６１３内での片道伝播時間Ｔだけ維持する。す
ると、その間インク供給源からインクが供給される。

【０００６】なお、上記片道伝播時間Ｔはインク室６１
３内の圧力波が、インク室６１３の長手方向に伝播する
のに必要な時間であり、インク室６１３の長さＬとこの
インク室６１３内部のインク中での音速ａによりＴ＝Ｌ
／ａと決まる。

【０００７】圧力波の伝播理論によると、上記の電圧の
印加からＴ時間がたつとインク室６１３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６１３ｃの電極６２１ｃに印加されている電圧を
０（Ｖ）に戻す。すると、アクチュエータ壁６０３ｅ、
６０３ｆが変形前の状態（図６）に戻り、インクに圧力
が加えられる。そのとき、前記正に転じた圧力と、アク
チュエータ壁６０３ｅ、６０３ｆ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６１３ｃのノズル６１８ｃ付近の部分に
生じて、インク滴がノズル６１８ｃから噴射される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来、この種のインク
滴噴射装置６００では、高温時など、インクの粘度が低
下した場合において、単数、または複数のインク滴を噴
射した後に、インク室内の残留圧力波振動によりアクシ
デンタルドロップ、すなわち予定外のインク滴が噴射さ
れ、良好な印字品質を得られないという欠点があった。

【０００９】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、インク滴噴射を
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、インク室内の残留圧力波振動を低減す
ることが考えられている。つまり、インクを噴射させた
圧力波がインク室の先端および後端ではねかえり、噴射
開始から４Ｔ時間後に、ノズルのメニスカスを振動させ
てしまうのを、位相が逆になるような圧力波を発生させ
て打ち消す。

【００１０】しかしながら、このようにインク滴の噴射
ごとに４Ｔ時間後にキャンセルパルスを発生するもので
は、複数の噴射パルスが連続するものでは、各噴射パル
スの間隔を長くしてキャンセルパルスを挿入することに
なるため、駆動周波数を下げなければいけないという欠
点があった。また、噴射パルスを発生する正の電源のほ
か、位相が逆のキャンセルパルスを発生するための負の
電源を必要とし、制御装置が複雑になり、コストが上が
るという問題がある。

【００１１】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、高温時など、インクの粘度が低
下した場合においても、アクシデンタルドロップのない
良好な印字品質の得られ、しかも駆動周波数を下げるこ
となく高速で印字することができるインク滴噴射装置の
駆動方法およびその装置を提示することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、請求項１に記載のとおり、インクが充填さ
れたインク室の容積を変化させるためのアクチュエータ
に噴射パルス信号を印加することによりインク室内に圧
力波を発生させてインクに圧力を加え、インク滴を噴射
させるインク滴噴射方法において、単ドット、または連
続する複数ドットの印字命令にしたがい、単数または複
数の噴射パルス信号を、所定の周期タイミングで前記ア
クチュエータに印加し、単数または複数のインク滴を噴
射させた後、前記所定の周期タイミングに対応する次の
周期タイミングにおいて印字命令がない場合に、インク
滴を噴射させるには至らない非噴射パルス信号を、前記
アクチュエータに印加することを特徴とするインク滴噴
射方法にある。

【００１３】また、請求項３に記載のとおり、インクが
充填されるインク室と、前記インク室の容積を変化させ
るためのアクチュエータと、そのアクチュエータに電気
信号を印加するための駆動電源と、前記アクチュエータ
に前記駆動電源からの噴射パルス信号を印加することに
より、前記インク室内に圧力波を発生させてインクに圧
力を加え、インク滴を噴射させる制御装置とを備えたイ
ンク滴噴射装置において、前記制御装置は、単ドット、
または連続する複数ドットの印字命令にしたがい、単数
または所定周波数の複数の噴射パルス信号を、所定の周
期タイミングで前記駆動電源から前記アクチュエータに
印加し、単数または複数のインク滴を噴射させた後、前
記所定の周期タイミングに対応する次の周期タイミング
において印字命令がない場合に、インク滴を噴射させる
には至らない非噴射パルス信号を、前記アクチュエータ
に前記駆動電源から印加することを特徴とするインク滴
噴射装置にある。

【００１４】上記のように単ドット、または連続する複
数ドットの印字命令にしたがい、単数または複数の噴射
パルス信号を、所定の周期タイミングでアクチュエータ
に印加し、単数または複数のインク滴を噴射させた後、
所定の周期タイミングに対応する次の周期タイミングに
おいて印字命令がない場合に、インク滴を噴射させるに
は至らない非噴射パルス信号を、アクチュエータに印加
することで、インク滴噴射後のインク室内の残留圧力波
振動を抑えることができ、高温時、インクの粘度が低下
した場合においても、アクシデンタルドロップのない良
好な印字品質の得られる。しかも、インク滴を噴射させ
た後、所定の周期タイミングに対応する次の周期タイミ
ングにおいて印字命令がない場合に、非噴射パルス信号
を印加するので、複数の噴射パルスが連続するものにお
いて、各噴射パルスの間にキャンセルパルスを挿入する
必要がなくなり、高速で印字することができる。

【００１５】そして好ましくは、前記噴射パルス信号
は、アクチュエータへの印加により、前記インク室の容
積を増大させてインク室内に圧力波を発生させ、前記イ
ンク室内を圧力波が片道伝播する時間Ｔ、またはＴのほ
ぼ奇数倍時間経過後、増大状態から容積を自然状態に減
少させる波幅を有し、前記非噴射パルス信号は、前記噴
射パルス信号に対し波幅が、ほぼ０．３Ｔ〜０．７Ｔ、
またはほぼ１．３Ｔ〜１．８Ｔで、かつ該非噴射パルス
信号の立ち上がりタイミング（ＨＳ）と立ち下がりタイ
ミング（ＨＥ）との中間タイミング（ＨＭ）と、最後に
印加された噴射パルス信号の立ち下がりタイミングとの
時間差が２．３５〜２．６５Ｔとすることにより、イン
ク滴噴射後のインク室内の残留圧力波振動を効果的に抑
えることができ、上記のとおりアクシデンタルドロップ
のない良好な印字を高速で実現することができる。

【００１６】さらに好ましくは、前記噴射パルスおよび
非噴射パルスの波高値を、それぞれ同じとすることによ
り、駆動電源が単一の駆動電源でよく、従来のように残
留振動を抑えるために特別な電源を必要とすることもな
く、低コストで上記の印字を実現することができる。

【００１７】さらに好ましくは、アクチュエータは、前
記インク室を構成する少なくとも１つの壁部であり、該
壁部の少なくとも一部は圧電材料で形成されている構成
とすることで、サーマルジェト型のようにインクに熱を
加えることなくインク滴を噴射できるとともに、高速の
印字を安定して実現することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
したがって説明する。

【００１９】本実施の形態のインク滴噴射装置６００に
おける機械的部分の構成は、図６に示す従来のものと同
様であるので説明を省略する。

【００２０】本インク滴噴射装置６００の具体的な寸法
の一例を述べる。インク室６１３の長さＬが７．５ｍｍ
である。ノズル６１８の寸法は、インク滴噴射側の径が
４０μｍ、インク室６１３側の径が７２μｍ、長さが１
００μｍである。また、実験に供したインクの２５℃に
おける粘度は約２ｍＰａ・ｓ、表面張力は３０ｍＮ／ｍ
である。このインク室６１３内のインク中における音速
ａと上記Ｌとの比Ｌ／ａ（＝Ｔ）は８μｓｅｃであっ
た。

【００２１】次に本発明の一実施の形態であるインク室
６１３内の電極６１９に印加する駆動波形１０を図１に
示す。

【００２２】駆動波形１０は、連続する３ドットの印字
の場合を表しており、インク滴を噴射するための噴射パ
ルス信号Ａ１、Ａ２、Ａ３と前記インク室６１３内の残
留圧力波振動を減少させるための非噴射パルス信号Ｂと
からなる。噴射パルス信号Ａ１、Ａ２、Ａ３と非噴射パ
ルス信号Ｂのどちらも波高値（電圧値）はＥ（Ｖ）（例
えば２０（Ｖ））である。噴射パルス信号Ａ１、Ａ２、
Ａ３の波幅Ｗａは、インク室６１３内のインク中におけ
る音速ａと上記Ｌとの比Ｌ／ａ（＝Ｔ）に一致し、すな
わち８μｓｅｃであり、所定の周期タイミングに対応す
る周期ｄ１（例えば周期タイミングが、１０ｋＨｚのと
きは、１００μｓｅｃ）の時間差を有して、連続してい
る。その後、第３の噴射パルス信号Ａ３の次の周期タイ
ミング（例えば上記例では、１００μｓｅｃ後）におい
て印字命令がないとき、前記非噴射パルス信号Ｂが印加
される。

【００２３】非噴射パルス信号Ｂの幅Ｗｂは、インク室
６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（＝Ｌ／ａ）の０．
５倍、すなわち４μｓｅｃである。非噴射パルス信号Ｂ
はこの波幅Ｗｂでは、インク滴を噴射させるには至らな
い。

【００２４】第３の噴射パルス信号Ａ３の立ち下がりタ
イミングＡ３Ｅから、非噴射パルス信号Ｂの立ち上がり
タイミングＨＳと立ち下がりタイミングＨＥとの中間タ
イミングＨＭまでの時間ｄ２は、インク室６１３内の圧
力波の片道伝播時間Ｔの２．５倍、すなわち２０μｓｅ
ｃである。

【００２５】次に、前記駆動波形１０を実現するための
制御装置の一実施の形態を図２、図３および図４を用い
て説明する。

【００２６】図２に示す制御装置６２５は充電回路１８
２と放電回路１８４とパルスコントロール回路１８６か
ら構成されている。アクチュエータ壁６０３の圧電材料
および電極６１９、６２１は、コンデンサ１９１で表さ
れる。１９１Ａと１９１Ｂはその端子である。

【００２７】入力端子１８１と１８２は、それぞれイン
ク室６１３内の電極６１９に与える電圧をＥ（Ｖ）、０
（Ｖ）にするためのパルス信号を入力する入力端子であ
る。充電回路１８２は、抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０２、Ｒ１
０３、Ｒ１０４、Ｒ１０５、トランジスタＴＲ１０１、
ＴＲ１０２から構成されている。

【００２８】入力端子１８１にオン信号（＋５Ｖ）が入
力されると、抵抗Ｒ１０１を介して、トランジスタＴＲ
１０１が導通し、正の電源１８７から抵抗Ｒ１０３を介
して電流がトランジスタＴＲ１０１のコレクタからエミ
ッタ方向に流れる。したがって、正の電源１８７に接続
されている抵抗Ｒ１０４およびＲ１０５にかかる電圧の
分圧が上昇し、トランジスタＴＲ１０２のベースに流れ
る電流が増加し、トランジスタＴＲ１０２のエミッタと
コレクタ間が導通する。正の電源１８７からの２０
（Ｖ）の電圧がトランジスタＴＲ１０２のコレクタおよ
びエミッタ、抵抗Ｒ１２０を介してコンデンサ１９１端
子１９１Ａに印加される。このタイミングが、図３に示
すタイミングチャートＴ１、Ｔ３、Ｔ５およびＴ７のタ
イミングである。図３は、制御装置６２５の入力端子１
８１、１８２への入力信号と、コンデンサ１９１での出
力を示すタイミングチャートである。

【００２９】次に、放電用回路１８４について説明す
る。放電用回路１８４は抵抗Ｒ１０６、Ｒ１０７、トラ
ンジスタＴＲ１０３から構成される。入力端子１８２に
オン信号（＋５Ｖ）が入力されると、抵抗Ｒ１０６を介
してトランジスタＴＲ１０３が導通し、抵抗Ｒ１２０を
介してコンデンサ１９１の抵抗Ｒ１２０側端子１９１Ａ
をアースする。したがって、図６および図７に示すイン
ク室６１３のアクチュエータ壁６０３に印加されていた
電荷は放電される。このタイミングが、図３に示すタイ
ミングチャートのＴ２、Ｔ４、Ｔ６およびＴ８のタイミ
ングである。

【００３０】充電回路１８２の入力端子１８１に入力さ
れる入力信号１１は、図３に示すタイミングチャート
（Ａ）のように、通常オフの状態にあり、噴射するため
に所定のタイミングＴ１にてオンされ、タイミングＴ２
にてオフされる。その後のタイミングＴ３にてオンさ
れ、タイミングＴ４にてオフされ、さらにタイミングＴ
５にてオンされ、タイミングＴ６にてオフされ、その
後、タイミングＴ７にてオンされ、タイミングＴ８にて
オフされる。

【００３１】放電用回路１８４の入力端子１８２に入力
される入力信号１２は、図３に示すタイミングチャート
（Ａ）のように、入力信号１１がオンのとき（Ｔ１、Ｔ
３、Ｔ５、Ｔ７）、オフされ、入力信号１１がオフのと
き（Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８）、オンされる。

【００３２】図３（Ｂ）のように、通常は、端子１９１
Ａでの出力波形１３は、０（Ｖ）に維持されているが、
タイミングＴ１にて、コンデンサ１９１すなわちアクチ
ュエータ壁６０３へ電荷が充電され、トランジスタＴＲ
１０２と、抵抗Ｒ１２０と、アクチュエータ壁６０３の
静電容量とにて決まる充電時間Ｔａ後に電圧Ｅ（Ｖ）
（例えば２０（Ｖ））になる。またタイミングＴ２に
て、アクチュエータ壁６０３の静電容量とにて決まる放
電時間Ｔｂ後に０（Ｖ）になる。

【００３３】このように実際の駆動波形１３は、立ち上
がりと立ち下がりでそれぞれＴａ、Ｔｂの遅れが生じる
ため、電圧が１／２Ｅ（Ｖ）（例えば１０（Ｖ））にお
ける駆動波形１０の第３の噴射パルス信号Ａ３の立ち下
がりタイミングＡ３Ｅと、非噴射パルス信号Ｂの立ち上
がりタイミングＨＳと立ち下がりタイミングＨＥの中間
タイミングとの時間ｄ２を図１に示す値になるように上
記各タイミングＴ６、Ｔ７、Ｔ８を設定する。

【００３４】次に、充電回路１８２の入力端子１８１お
よび放電用回路１８４の入力端子１８２に入力に入力さ
れる上記のタイミングＴ１〜Ｔ８を有するパルス信号を
発生するパルスコントロール回路１８６について説明す
る。

【００３５】パルスコントロール回路１８６には、各種
の演算処理を行うＣＰＵ１１０が設けられ、ＣＰＵ１１
０には、印字データや各種のデータを記憶するＲＡＭ１
１２とパルスコントロール回路１８６の制御プログラム
および前記Ｔ１〜Ｔ８のタイミングでオン、オフ信号を
発生するシーケンスデータを記憶しているＲＯＭ１１４
が接続されている。ここで、ＲＯＭ１１４には、図４に
示すように、インク滴噴射制御プログラム記憶エリア１
１４Ａと、駆動波形データ記憶エリア１１４Ｂとが設け
られている。したがって、駆動波形１０のシーケンスデ
ータは、駆動波形データ記憶エリア１１４Ｂに記憶され
ている。

【００３６】制御プログラム記憶エリア１１４Ａには、
また図１０に示すように、ＣＰＵ１１０が、噴射パルス
信号の次の周期タイミングにおいて印字命令があるかど
うかを判断し（Ｓ１）、その判断結果に基づいて、波形
データ記憶エリア１１４Ｂに記憶された噴射パルス信号
に非噴射パルス信号Ｂを付加するかどうか（Ｓ２，Ｓ
３）を決定するプログラムが記憶されている。

【００３７】さらに、ＣＰＵ１１０は各種のデータをや
りとりするＩ／Ｏバス１１６に接続され、当該Ｉ／Ｏバ
ス１１６には、印字データ受信回路１１８とパルスジェ
ネレータ１２０および１２２が接続されている。パルス
ジェネレータ１２０の出力は充電回路１８２の入力端子
１８１に接続され、パルスジェネレータ１２２の出力は
放電用回路１８４の入力端子１８２に接続されている。

【００３８】ＣＰＵ１１０はＲＯＭ１１４の駆動波形デ
ータ記憶エリア１１４Ｂに記憶されているシーケンスデ
ータにしたがって、パルスジェネレータ１２０および１
２２を制御する。したがって、前記のタイミングＴ１〜
Ｔ８の各種パターンを予めＲＯＭ１１４内の駆動波形デ
ータ記憶エリア１１４Ｂに記憶させておくことによっ
て、図１に示す駆動波形１０の駆動パルスをアクチュエ
ータ壁６０３に与えることができる。

【００３９】なお、パルスジェネレータ１２０、１２２
および充電回路１８２および放電回路１８４はノズル数
と同じ数だけ設けられている。本実施の形態では、代表
して一つのノズルの制御について説明したが、他のノズ
ルの制御についても同様な制御である。

【００４０】上記した本実施の形態の駆動方法にて駆動
した場合のインク滴噴射テストの結果を説明する。

【００４１】本実験の駆動方法では２５℃の環境下にて
２０（Ｖ）にて１０ｋＨｚの駆動周波数で駆動した場
合、噴射パルス信号Ａ１、Ａ２、Ａ３に対応して３つの
インク滴が噴射され、噴射速度は、５．０ｍ／ｓ、それ
ぞれのインク滴体積は、３５ｐｌであった。また、イン
クの粘度が低下する高温、例えば、４０℃の環境下（本
実験に用いたインクの粘度は約１ｍＰａ・ｓとなる）で
は、１７（Ｖ）にて駆動した場合、噴射パルス信号Ａ
１、Ａ２、Ａ３に対応して３つのインク滴が噴射され、
噴射速度は、５．０ｍ／ｓ、それぞれのインク滴体積
は、４２ｐｌとなるが、その後のアクシデンタルドロッ
プもなく、安定に噴射することができた。

【００４２】比較実験として本実施の形態の駆動波形１
０の非噴射パルス信号Ｂをなくし、噴射パルス信号Ａ
１、Ａ２、Ａ３のみにて駆動した場合、２５℃の環境下
にて２０（Ｖ）にて１０ｋＨｚの駆動周波数で駆動した
場合、噴射パルス信号Ａ１、Ａ２、Ａ３に対応して３つ
のインク滴が噴射され、噴射速度は、５．０ｍ／ｓ、そ
れぞれのインク滴体積は、３５ｐｌであり、上述した非
噴射パルス信号Ｂのある場合と同じであった。しかし、
インクの粘度が低下する高温、例えば、４０℃の環境下
（本実験に用いたインクの粘度は約１ｍＰａ・ｓとな
る）では、１７（Ｖ）にて駆動した場合、噴射パルス信
号Ａ１、Ａ２、Ａ３に対応して３つのインク滴が噴射さ
れ、噴射速度は、５．０ｍ／ｓ、それぞれのインク滴体
積は、４２ｐｌとなるが、その後アクシデンタルドロッ
プがあり、良好な印字が得られなかった。この結果から
本実施の形態の駆動方法により、高温時の粘度の低下し
たインクに対してもアクシデンタルドロップのない良好
な印字が得られることが分かる。

【００４３】次に非噴射パルス信号Ｂの幅Ｗｂと、概非
噴射パルス信号Ｂの立ち上がりタイミングＨＳと立ち下
がりタイミングＨＥとの中間タイミングＨＭと、第３の
噴射パルス信号Ａ３の立ち下がりタイミングＡ３Ｅとの
時間差ｄ２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。

【００４４】図５に示す表は、非噴射パルス信号Ｂの幅
Ｗｂを０．２Ｔ〜２．０Ｔに変え、非噴射パルス信号Ｂ
の立ち上がりタイミングＨＳと立ち下がりタイミングＨ
Ｅとの中間タイミングＨＭと、第３の噴射パルス信号Ａ
３の立ち下がりタイミングＡ３Ｅとの時間差ｄ２を２．
３Ｔ〜２．７Ｔに変えたときの評価結果を示す。評価方
法としては４０℃の環境下、２０（Ｖ）で、駆動周波数
１０ｋＨｚで駆動したとき、インク滴が噴射された後、
アクシデンタルドロップが発生した場合を×とした。

【００４５】この結果から非噴射パルス信号Ｂの幅Ｗｂ
を０．３Ｔ〜０．７Ｔ、または１．３Ｔ〜１．７Ｔの範
囲とし、かつ、非噴射パルス信号Ｂの立ち上がりタイミ
ングＨＳと立ち下がりタイミングＨＥとの中間タイミン
グＨＭと、第３噴射パルス信号Ａ３の立ち下がりタイミ
ングＡ３Ｅとの時間差ｄ２を２．３５〜２．６５Ｔとし
た場合に、アクシデンタルドロップが発生しないことが
分かる。よって、印字品質の良好なインク滴噴射が行い
得る。

【００４６】以上、一実施の形態を詳細に説明したが、
本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記
実施の形態では、連続する３ドットの印字の場合を示し
たが、次の周期タイミングにおいて印字命令がない場合
であれば、単ドットの印字でも２ドット以上のいくつの
連続ドット印字の場合でも最後の噴射パルス信号の立ち
下がりタイミングに対して、上記実施の形態に示した非
噴射パルス信号Ｂの立ち上がりタイミングＨＳと立ち下
がりタイミングＨＥとの中間タイミングＨＭとの時間差
を２．３５〜２．６５Ｔとし、かつ非噴射パルス信号Ｂ
の幅Ｗｂを０．３Ｔ〜０．７Ｔ、または１．３Ｔ〜１．
７Ｔの範囲とすれば、同様の結果が得られる。

【００４７】また、噴射パルス信号のパルス数、パルス
幅、パルス間隔、および駆動周波数は当業者の知識に基
づいて種々の変更が可能である。例えば、図８（ａ）に
示すように、噴射パルス信号の波幅Ｗｃをインク室６１
３内のインク中における音速ａと上記Ｌとの比Ｌ／ａ
（＝Ｔ）の奇数倍、例えば３Ｔ、５Ｔである噴射パルス
信号Ｃを用いてもよい。また、図８（ｂ）に示すよう
に、１ドットの印字命令に対して、２つの噴射パルス信
号Ｄ，Ｅを用いてもよい。このとき、噴射パルス信号
Ｄ、Ｅの波幅Ｗｄ、Ｗｅをどちらも上記ＴまたはＴの奇
数倍とし、パルス間隔ｄ３をＴ、またはＴの奇数倍とし
たり、前記噴射パルス信号Ｄ、Ｅの波幅Ｗｄ、Ｗｅのど
ちらか一方を０．５Ｔ、またはＴの奇数倍とした場合で
も、同様の結果が得られる。さらに、図８（ｃ）、
（ｄ）に示すように、１ドットの印字命令に対して、３
つ以上の噴射パルス信号Ｆ〜Ｌを用いても同様の結果が
得られる。また、上記実施の形態では、駆動周波数、す
なわち駆動の周期タイミングを１０ｋＨｚとしたが、ノ
ズル孔６１８でのインクのメニスカスの振動周期は圧力
波が伝播する周期よりも遅くあらわれるので、駆動周波
数を２ｋＨｚなど実施の形態よりも小さく、あるいは大
きくしても同様の結果が得られる。

【００４８】また、上記実施の形態では、正の電源１８
７を用いたが、分極方向を図１の６０９、６１１を逆に
して、負の電源を用いてもよい。さらに、図９に示すよ
うに分極方向を逆にして、各インク室７１３側の電極７
１９をアースに接続し、空間７１５に面している各電極
を二つに分け、それぞれ電極７２１および７２２とし
て、一方の電極７２１を図２に示す抵抗Ｒ１２０に接続
し、他の電極７２２を図示しないもう一つの噴射用充電
回路の同様の抵抗に接続するようにしてもよい。なお、
本実施の形態では、アクチュエータ壁６０３の下部壁６
０７および上部壁６０５の圧電変形によりインク室６１
３の容積を変形してインクを噴射していたが、下部壁も
しくは上部壁の一方を圧電変形しない材質で形成し、他
方の圧電変形に伴なって変形するようにして、インクを
噴射してもよい。

【００４９】また、本実施の形態では、インク室６１３
の両側に空気室６１５を設けていたが、空気室を設けず
に、インク室が隣接するようにしてもよい。さらに、本
実施の形態では、アクチュエータはせん断モード型のも
のを用いたが、圧電材料を積層し、その積層方向の変形
によって圧力波を発生する構成でもよい。その他、圧電
材料に限らずインク室に圧力波を発生するものならば、
当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した態様
で本発明を実施できる。

【００５０】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、単数
または複数のインク滴を噴射させた後、所定の周期タイ
ミングに対応する次の周期タイミングにおいて印字命令
がない場合に、インク滴を噴射させるには至らない非噴
射パルス信号を、アクチュエータに印加するため、イン
ク滴噴射後のインク室内の残留圧力波振動を抑えること
ができ、高温時など、インクの粘度が低下した場合にお
いても、アクシデンタルドロップのない良好な印字品質
の得られる。しかも、インク滴を噴射させた後、所定の
周期タイミングに対応する次の周期タイミングにおいて
印字命令がない場合に、非噴射パルス信号を印加するの
で、複数の噴射パルスが連続するものにおいて、従来の
ように各噴射パルスの間にキャンセルパルスを挿入する
必要がなくなり、高速で印字することができる。

【００５１】そして、噴射パルス信号は、アクチュエー
タへの印加により、インク室の容積を増大させてインク
室内に圧力波を発生させ、インク室内を圧力波が片道伝
播する時間Ｔ、またはＴのほぼ奇数倍時間経過後、増大
状態から容積を自然状態に減少させる波幅を有し、非噴
射パルス信号は、前記噴射パルス信号に対し波幅が、ほ
ぼ０．３Ｔ〜０．７Ｔ、またはほぼ１．３Ｔ〜１．８Ｔ
で、かつ該非噴射パルス信号の立ち上がりタイミング
（ＨＳ）と立ち下がりタイミング（ＨＥ）との中間タイ
ミング（ＨＭ）と、最後に印加された噴射パルス信号の
立ち下がりタイミングとの時間差が２．３５〜２．６５
Ｔとすることにより、インク滴噴射後のインク室内の残
留圧力波振動を効果的に抑えることができ、上記のとお
りアクシデンタルドロップのない良好な印字を高速で実
現することができる。

【００５２】さらに、噴射パルスおよび非噴射パルスの
波高値を、それぞれ同じとすることにより、駆動電源が
単一の駆動電源でよく、従来のように残留圧力波振動を
抑えるために特別な電源を必要とすることもなく、低コ
ストで上記の印字を実現することができる。

【００５３】さらに、アクチュエータは、インク室を構
成する少なくとも１つの壁部であり、該壁部の少なくと
も一部は圧電材料で形成されている構成とすることで、
サーマルジェト型のようにインクに熱を加えることなく
インク滴を噴射できるとともに、高速の印字を安定して
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のインク滴噴射装置の駆
動波形を示す図である。

【図２】前記インク滴噴射装置の駆動回路を示す図であ
る。

【図３】前記インク滴噴射装置の駆動のタイミングチャ
ートを示す図である。

【図４】前記インク滴噴射装置の制御装置のＲＯＭの記
憶領域を示す図である。

【図５】前記インク滴噴射装置の駆動波形のパルス信号
の幅の適正範囲を求めるために行った実験の結果を説明
する図である。

【図６】従来例、および本発明の実施の形態に係るイン
ク滴噴射装置を示す横断面図である。

【図７】図６の水平断面図である。

【図８】本発明の別の実施の形態のインク滴噴射装置の
駆動波形を示す図である。

【図９】本発明の別の実施の形態のインク滴噴射装置を
示す横断面図である。

【図１０】本発明のインク滴噴射装置の制御装置のＲＯ
Ｍの制御内容を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 駆動波形 １８７ 正の電源 ６００ インクジェットヘッド ６０３ アクチュエータ壁 ６１３ インク室 ６２５ 制御装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクが充填されたインク室の容積を変
   化させるためのアクチュエータに噴射パルス信号を印加
   することによりインク室内に圧力波を発生させてインク
   に圧力を加え、インク滴を噴射させるインク滴噴射方法
   において、 単ドット、または連続する複数ドットの印字命令にした
   がい、単数または複数の噴射パルス信号を、所定の周期
   タイミングで前記アクチュエータに印加し、単数または
   複数のインク滴を噴射させた後、前記所定の周期タイミ
   ングに対応する次の周期タイミングにおいて印字命令が
   ない場合に、インク滴を噴射させるには至らない非噴射
   パルス信号を、前記アクチュエータに印加することを特
   徴とするインク滴噴射方法。
2. 【請求項２】 前記噴射パルス信号は、アクチュエータ
   への印加により、前記インク室の容積を増大させてイン
   ク室内に圧力波を発生させ、前記インク室内を圧力波が
   片道伝播する時間Ｔ、またはＴのほぼ奇数倍時間経過
   後、増大状態から容積を自然状態に減少させる波幅を有
   し、 前記非噴射パルス信号は、前記噴射パルス信号に対し波
   幅が、ほぼ０．３Ｔ〜０．７Ｔ、またはほぼ１．３Ｔ〜
   １．８Ｔで、かつ該非噴射パルス信号の立ち上がりタイ
   ミング（ＨＳ）と立ち下がりタイミング（ＨＥ）との中
   間タイミング（ＨＭ）と、最後に印加された噴射パルス
   信号の立ち下がりタイミングとの時間差が２．３５〜
   ２．６５Ｔであることを特徴とする請求項１に記載のイ
   ンク滴噴射方法。
3. 【請求項３】 インクが充填されるインク室と、 前記インク室の容積を変化させるためのアクチュエータ
   と、 そのアクチュエータに電気信号を印加するための駆動電
   源と、 前記アクチュエータに前記駆動電源からの噴射パルス信
   号を印加することにより、前記インク室内に圧力波を発
   生させてインクに圧力を加え、インク滴を噴射させる制
   御装置とを備えたインク滴噴射装置において、 前記制御装置は、単ドット、または連続する複数ドット
   の印字命令にしたがい、単数または所定周波数の複数の
   噴射パルス信号を、所定の周期タイミングで前記駆動電
   源から前記アクチュエータに印加し、単数または複数の
   インク滴を噴射させた後、前記所定の周期タイミングに
   対応する次の周期タイミングにおいて印字命令がない場
   合に、インク滴を噴射させるには至らない非噴射パルス
   信号を、前記アクチュエータに前記駆動電源から印加す
   ることを特徴とするインク滴噴射装置。
4. 【請求項４】 前記制御装置は、前記噴射パルス信号
   を、アクチュエータへ印加して、前記インク室の容積を
   増大させてインク室内に圧力波を発生させ、前記インク
   室内を圧力波が片道伝播する時間Ｔ、またはＴのほぼ奇
   数倍時間経過後、増大状態から容積を自然状態に減少さ
   せ、 前記制御装置は、前記非噴射パルス信号を、前記噴射パ
   ルス信号に対し波幅が、ほぼ０．３Ｔ〜０．７Ｔ、また
   はほぼ１．３Ｔ〜１．８Ｔとし、かつ該非噴射パルス信
   号の立ち上がりタイミング（ＨＳ）と立ち下がりタイミ
   ング（ＨＥ）との中間タイミング（ＨＭ）と、最後に印
   加された噴射パルス信号の立ち下がりタイミングとの時
   間差が２．３５〜２．６５Ｔとしたことを特徴とする請
   求項３に記載のインク滴噴射装置。
5. 【請求項５】 前記駆動電源は、単一の駆動電源であ
   り、前記噴射パルスおよび非噴射パルスの波高値は、そ
   れぞれ同じであることを特徴とする請求項３または請求
   項４に記載のインク滴噴射装置。
6. 【請求項６】 前記アクチュエータは、前記インク室を
   構成する少なくとも１つの壁部であり、該壁部の少なく
   とも一部は圧電材料で形成されていることを特徴とする
   請求項３から請求項５のいずれかに記載のインク滴噴射
   装置。