JPH10226067A - 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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JPH10226067A
JPH10226067A JP9030625A JP3062597A JPH10226067A JP H10226067 A JPH10226067 A JP H10226067A JP 9030625 A JP9030625 A JP 9030625A JP 3062597 A JP3062597 A JP 3062597A JP H10226067 A JPH10226067 A JP H10226067A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電素子の駆動の際の負担を増大させること
なく画像品質を保持することができるインクジェット記
録装置を提供する。 【解決手段】 本インクジェットプリンタでは、1つの
印字ドットに対応するメインパルスA1の印加を開始し
てから次の印字ドットに対応するメインパルスA1の印
加を開始するまでの時間である、圧電素子の駆動周期T
0の中間付近で、振幅の小さな中間パルスA2が印加さ
れる。この小さな振幅を持つ中間パルスA2によって、
印字ドットのばらつきを生ずる原因となる、メインパル
スA1によって生じたインクチャンネル内のインクの波
が抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置に関し、特に、圧電素子を用いるインクジェット
記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、インクジェットプリンタのプ
リンタヘッドに圧電素子を用いたものがある。このよう
なプリンタヘッドでは、パルス電圧の印加によって駆動
される圧電素子のひずみによって、所定の閉じた空間
(インクチャンネル)内のインクが加圧される。加圧さ
れたインクは、所定の閉じた空間に設けられたノズルよ
りインク滴となって記録シートに向かって飛翔する。
【0003】ところが、パルス電圧による圧電素子のひ
ずみは急激なものであるのため、インク滴が記録シート
に向かって飛翔した後のインクチャンネル内のインクに
は波が生ずる。このような波は時間の経過と共に減衰し
ていくが、インクチャンネル内のインクに波が生じてい
るままの状態で、次のパルス電圧が印加されると、この
波の影響でノズルから吐出されるインク滴のドロップ径
は変化し、印字のばらつきが生じる。このような印字の
ばらつきは画像品質を著しく劣化させている。
【0004】インクチャンネル内のインクの揺れを抑制
するために、従来、所定の画像データに対応した圧電素
子への駆動電圧であるメインパルス電圧を印加した直後
に、または、メインパルス電圧のパルス幅と同程度の時
間をおいて、インクを吐出する程には振幅の大きくない
サブパルス電圧を印加する方法が考えられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにメインパルス電圧の直後にサブパルス電圧を印加す
る方法によると、圧電素子へのメインパルス電圧の印加
によって生じたインクチャンネル内のインクの波を抑え
るために、比較的大きな振幅を有するサブパルス電圧を
印加する必要がある。メインパルス電圧の印加の直後に
このようなサブパルス電圧を印加することは、消費電
力、応答性等を考えると、圧電素子を駆動するドライバ
に大きな負担を強いることになる。
【0006】本発明は、これらを考慮してなされたもの
で、その目的は、圧電素子の駆動の際の負担を増大させ
ることなく画像品質を保持することができるインクジェ
ット記録装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、所定のデータの各々に対応する電圧を印加すること
により圧電素子を駆動し、所定の容器内のインクからイ
ンク滴を飛翔させて画像の記録を行うインクジェット記
録装置である。
【0008】本インクジェット記録装置は、所定のデー
タの各々に対応する電圧を圧電素子に印加する第1の電
圧印加手段と、所定のデータのうちの1つのデータに対
応する電圧を印加してから、次の1つのデータに対応す
る電圧を印加するまでの時間の中間付近で、所定の電圧
を圧電素子に印加する第2の電圧印加手段とを含んでい
る。
【0009】請求項1に記載の発明によると、1つのデ
ータと次の1つのデータとの中間付近で、所定の電圧が
圧電素子に印加される。これにより、時間の経過ととも
に減衰していくインクの波を抑えるために、従来のよう
に振幅の大きな電圧を用いる必要がなく、圧電素子の駆
動の際の負担を増大させることなく画像品質を保持する
ことができる。
【0010】請求項2に記載の発明は、所定のデータの
各々に対応するパルス電圧を印加することにより圧電素
子を駆動し、所定の容器内のインクからインク滴を飛翔
させて画像の記録を行うインクジェット記録装置であ
る。
【0011】本インクジェット記録装置では、所定のデ
ータのうちの1つのデータに対応する第1のパルス電圧
が印加されてから所定のデータのうちの1つデータの次
のデータに対応する第2のパルス電圧が印加されるまで
の時間に、圧電素子への第1のパルス電圧の印加によっ
て所定の容器内のインクに生じる、波を抑えるための電
圧が圧電素子に印加される。
【0012】本インクジェット記録装置は、第1のパル
ス電圧の印加が開始されてから第2のパルス電圧の印加
が開始されるまでの時間をT0、第1のパルス電圧のパ
ルス幅をT1、第1のパルス電圧の印加が終了してから
波を抑えるための電圧の印加が開始されるまでの時間を
T2、波を抑える電圧の印加が終了してから第2のパル
ス電圧の印加が開始されるまでの時間をT3として、T
0>T3≧T2>T1かつT2≧2×T1かつT3≧3
×T1となる関係を満たすようT0、T1、T2、T3
を設定することを特徴としている。
【0013】請求項2に記載の発明によると、T0>T
3≧T2>T1かつT2≧2×T1かつT3≧3×T1
となる関係を満たすようT0、T1、T2、T3が設定
され、1つのデータと次の1つのデータとの間でインク
の波を抑える電圧が圧電素子に印加される。これによ
り、時間の経過とともに減衰していくインクの波を抑え
るために、従来のように振幅の大きな電圧を用いる必要
がなく、圧電素子の駆動の際の負担を増大させることな
く画像品質を保持することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
における実施例であるインクジェットプリンタについて
説明する。
【0015】図1は、本発明における第1の実施例であ
るインクジェットプリンタ1の概略構成を示す斜視図で
ある。
【0016】インクジェットプリンタ1は、用紙やOH
Pシートなどの記録媒体である記録シート2と、インク
ジェット方式のプリンタヘッドであるプリンタヘッド3
と、プリンタヘッド3を保持するキャリッジ4と、キャ
リッジ4を記録シート2の記録面に平行に往復移動させ
るための揺動軸5、6と、キャリッジ4を揺動軸5、6
に沿って往復駆動させる駆動モータ7と、駆動モータ7
の回転をキャリッジの往復運動に変えるためのタイミン
グベルト9、アイドルプーリ8とを含んでいる。
【0017】また、インクジェットプリンタ1は、記録
シート2を搬送経路にそって案内するガイド板を兼ねる
プラテン10と、プラテン10との間の記録シート2を
押さえ浮きを防止する紙押さえ板11と、記録シート2
を排出するための排出ローラ12、拍車ローラ13と、
プリンタヘッド3のインクを吐出するノズル面を洗浄し
インク吐出不良を良好な状態に回復させる回復系14
と、記録シート2を手動で搬送するための紙送りノブ1
5とを含んでいる。
【0018】記録シート2は、手差しあるいはカットシ
ートフィーダ等の給紙装置によって、プリンタヘッド3
とプラテン10とが対向する記録部へ送り込まれる。こ
の際、図示しない紙送りローラの回転量が制御され、記
録部への搬送が制御される。
【0019】プリンタヘッド3には、インク飛翔用のエ
ネルギ発生体として圧電素子(PZT)が用いられる。
圧電素子には電圧が印加され、ひずみが生じる。このひ
ずみは、インクで満たされたチャンネルの容積を変化さ
せる。この容積の変化により、チャンネルに設けられた
ノズルからインクが吐出され、記録シート2への記録が
行なわれる。
【0020】キャリッジ4は、駆動モータ7、アイドル
プーリ8、タイミングベルト9により、記録シート2の
桁方向(記録シート2を横切る方向)に主走査し、キャ
リッジ4に取り付けられたプリンタヘッド3は1ライン
分の画像を記録する。1ラインの記録が終わる毎に、記
録シート2は縦方向に送られ副走査され、次のラインが
記録される。
【0021】記録シート2にはこのように画像が記録さ
れ、記録部を通過した記録シート2は、その搬送方向下
流側に配置された排出ローラ12とこれに圧接される拍
車ローラ13とによって排出される。
【0022】図2〜図4は、プリンタヘッド3の構成を
説明するための図である。図2はプリンタヘッド3の平
面図であり、図3は図2のIII−III線断面図であ
り、図4は図3のIV−IV線断面図である。
【0023】プリンタヘッド3は、ノズルプレート30
1、隔壁302、振動板303、基板304とを一体に
重ねた構成となっている。
【0024】ノズルプレート303は、金属またはセラ
ミックなどからなり、ノズル307を有し、表面318
には撥イオン層を有する。隔壁302には、薄肉フィル
ムが使用されており、ノズルプレート301と振動板3
03との間に固定されている。
【0025】また、ノズルプレート301と隔壁302
との間には、インク305を収容する複数のインクチャ
ンネル306と、各インクチャンネル306をインク供
給室308に連結するインクインレット309が形成さ
れている。インク供給室308は図示しないインクタン
クに接続されており、インク供給室308内のインク3
05はインクチャンネル306へと供給される。
【0026】振動板303には、各インクチャンネル3
06に対応した複数の圧電素子313が含まれる。振動
板303の加工は、まず、振動板303が配線部317
を有する基板304に絶縁接着剤で固定され、その後、
ダイサー加工によりセパレート溝315、316が形成
され振動板303が分断されることにより行なわれる。
また、この分断によって各インクチャンネル308に対
応する圧電素子313と、隣接する圧電素子313との
間に位置する圧電素子柱部314と、これらを囲む周囲
壁310とが分離される。
【0027】基板304上の配線部317は、アースに
接続されプリンタヘッド3内の全ての圧電素子313に
共通に接続される共通電極側配線部311とプリンタヘ
ッド3内の各圧電素子313に個別に接続される個別電
極側配線部312とを有する。この基板304上の共通
電極側配線部311は圧電素子313内の共通電極に接
続され、個別電極側配線部312は圧電素子313内の
個別電極に接続される。
【0028】これらのような構成のプリンタヘッド3の
動作は、インクジェットプリンタ1の制御部によってコ
ントロールされる。制御部のヘッドドライバ56(図5
参照)からは、圧電素子313内部に設けられた共通電
極と個別電極との間に、印字信号である所定の電圧が印
加され、圧電素子は隔壁302を押す方向に変形する。
圧電素子313の変形は隔壁302に伝えられ、これに
よりインクチャンネル306内のインク305が加圧さ
れ、ノズル307を介してインクドロップが記録シート
2(図1参照)に向かって飛翔する。
【0029】図5は、インクジェットプリンタ1の制御
部の構成を示すブロック図である。メインコントローラ
51はコンピュータ等からの画像データを受け取り、画
像データは1フレーム単位でバッファ用のフレームメモ
リ52に格納される。記録シート2への印字の際には、
メインコントローラ51は、モータドライバ54、55
を介して、キャリッジ4の駆動モータ7と紙送りモータ
とを駆動制御する。
【0030】これらの駆動制御とともに、メインコント
ローラ51は、フレームメモリ52から読み出した画像
データをもとに、ドライバコントローラ53、ヘッドド
ライバ56とを介して、プリンタヘッド3内の各圧電素
子313を駆動制御する。
【0031】図6は、本発明の実施例のインクジェット
プリンタにおいての圧電素子を駆動するパルス電圧の波
形A〜Cを説明するための図である。図6(a)はイン
クジェットプリンタ1のプリンタヘッド3の圧電素子3
13を駆動するためのパルス電圧の波形Aを示す図であ
り、図6(b)は第2の実施例であるインクジェットプ
リンタのプリンタヘッドの圧電素子を駆動するためのパ
ルス電圧の波形Bを示す図であり、図6(c)は第3の
実施例であるインクジェットプリンタのプリンタヘッド
3の圧電素子を駆動するためのパルス電圧の波形Cを示
す図である。
【0032】第2の実施例、第3の実施例のインクジェ
ットプリンタの構成、そのプリンタヘッドの構成、制御
部の構成等は、第1の実施例のインクジェットプリンタ
のものと同様であり、これらのパルス電圧は、上述のよ
うなヘッドドライバによりプリンタヘッド内の圧電素子
に印加される。
【0033】波形Aは、1つのインクドロップに対応し
て圧電素子に印加されるメインパルスA1と、メインパ
ルスA1と次のメインパルスA1との間で圧電素子に印
加される中間パルスA2とを含んでいる。
【0034】メインパルスA1は、1μsecの立ち上
がり時間で0Vから10Vの振幅に立ち上げられ、9μ
secこの振幅を継続した後、10μsecの立ち下が
り時間で10Vから0Vに立ち下げられる。メインパル
スA1のパルス幅T1は、20μsecである。中間パ
ルスA2は、0Vから2.5Vの振幅に立ち上げられ、
5μsecこの振幅を継続した後、2.5Vから0Vに
立ち下げられる。
【0035】また、メインパルスA1と次のメインパル
スA1との間の時間である駆動周期は200μsec
(すなわち、駆動周波数は5kHz)であり、メインパ
ルスA1が立ち下げられてから中間パルスA2が立ち上
げられるまでの時間T2、中間パルスA2が立ち下げら
れてから次のメインパルスA1が立ち上げられるまでの
時間T3は、ともに87.5μsecである。
【0036】波形Bは、1つのインクドロップに対応し
て圧電素子に印加されるメインパルスB1と、メインパ
ルスB1と次のメインパルスB1との間で圧電素子に印
加される中間パルスB2とを含んでいる。
【0037】メインパルスB1は、1μsecの立ち上
がり時間で0Vから10Vの振幅に立ち上げられ、5μ
secこの振幅を継続した後、14μsecの立ち下が
り時間で10Vから0Vに立ち下げられる。メインパル
スB1のパルス幅T1は、20μsecである。中間パ
ルスB2は、0.25μsecの立ち上がり時間で0V
から2.5Vの振幅に立ち上げられ、1.75μsec
この振幅を継続した後、3μsecの立ち下がり時間で
2.5Vから0Vに立ち下げられる。
【0038】また、メインパルスB1と次のメインパル
スB1との間の時間である駆動周期は200μsec
(すなわち、駆動周波数は5kHz)であり、メインパ
ルスB1が立ち下げられてから中間パルスB2が立ち上
げられるまでの時間T2は40μsecであり、中間パ
ルスB2が立ち下げられてから次のメインパルスB1が
立ち上げられるまでの時間T3は135μsecであ
る。
【0039】波形Cは、1つのインクドロップに対応し
て圧電素子に印加されるメインパルスC1と、メインパ
ルスC1と次のメインパルスC1との間で圧電素子に印
加される中間パルスC2、C3とを含んでいる。
【0040】メインパルスC1は、2μsecの立ち上
がり時間で0Vから12.5Vの振幅に立ち上げられ、
8μsecこの振幅を継続した後、10μsecの立ち
下がり時間で12.5Vから0Vに立ち下げられる。メ
インパルスC1のパルス幅T1は、20μsecであ
る。中間パルスC2は、0Vから−2.5Vの振幅に立
ち上げられ、5μsecこの振幅を継続した後、−2.
5Vから0Vに立ち下げられる。中間パルスC3は、0
Vから2.5Vの振幅に立ち上げられ、5μsecこの
振幅を継続した後、2.5Vから0Vに立ち下げられ
る。
【0041】また、メインパルスC1と次のメインパル
スC1との間の時間である駆動周期は200μsec
(すなわち、駆動周波数は5kHz)であり、メインパ
ルスC1が立ち下げられてから中間パルスC2が立ち上
げられるまでの時間T2は60μsecであり、中間パ
ルスC2が立ち下げられてから中間パルスC3が立ち上
げられるまでの時間は20μsecであり、中間パルス
C3が立ち下げられてからメインパルスC1が立ち上げ
られるまでの時間T3は90μsecである。
【0042】次に、図6を用いて説明した圧電素子を駆
動する波形A〜Cによる効果を説明する。
【0043】図7は、パルス電圧の波形A〜Cによる印
字ドット径のばらつきを従来のパルス電圧の波形Dと比
較して説明するための図である。波形Dは、図6に示し
た波形Aの中間パルスが無いものであり、この波形Dの
パルス電圧を圧電素子に印加することにより印字される
印字ドットの径のばらつきを波形A〜C同様に掲げた。
【0044】これらの印字のばらつきは、プリンタヘッ
ド、インク、印字用紙等の他の条件は同一にして、圧電
素子に対するパルス電圧のみを変えることによって行っ
た、駆動周波数5kHzでの200ドットの印字を測定
することによって求めた。図には、印字されたドットの
径の平均値を中央にして、ドットの最大値から最小値ま
での幅をドット径の平均値からの差により示している。
【0045】波形Aについては、印字ドット径の平均は
55μmでありこの平均値からの幅は最大、最小ともに
3μmであった。波形Bについては、印字ドット径の平
均は50μmでありこの平均値からの幅は最大、最小と
もに3μmであった。波形Cについては、印字ドット径
の平均は60μmでありこの平均値からの幅は最大、最
小ともに4μmであった。これに対し、比較例として掲
げた波形Dについては、印字ドット径の平均は57μm
でありこの平均値からのずれは最大、最小ともに7μm
であった。
【0046】これらの印字ドット径のばらつきの評価に
際しては、印字ドット径のばらつきが±5μm以上であ
っても2値印字については実用上問題とはならないこと
が多いが、複数の大きさのドット径によって階調を表現
する際、印字ドット径のばらつきが±5μm以上である
ことは階調の逆転につながり問題となる可能性が高いこ
とを考慮すると、本発明がドット径を制御して階調印字
する場合、各ドット径を管理、制御する上で、格別の効
果があることがわかる。
【0047】これらと上述の結果とを合わせて考える
と、波形A〜Cのように、圧電素子を駆動し各々が1つ
の印字ドットに対応するメインパルスの周期の中間付近
で、2〜3Vと振幅が小さくそれのみによってはインク
滴を吐出することのない中間パルスを印加することによ
り、波形Dによるような印字ドット径のばらつきが抑え
られることがわかる。
【0048】以上のようなインクジェットプリンタで
は、時間の経過とともに減衰していくインクの波を抑え
るために従来のように振幅の大きな電圧を用いる必要が
なく、圧電素子の駆動の際の負担を増大させることなく
画像品質を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における第1の実施例であるインクジェ
ットプリンタ1の概略構成を示す斜視図である。
【図2】プリンタヘッド3の構成を説明するための第1
の図である。
【図3】プリンタヘッド3の構成を説明するための第2
の図である。
【図4】プリンタヘッド3の構成を説明するための第3
の図である。
【図5】インクジェットプリンタ1の制御部の構成を示
すブロック図である。
【図6】本発明の実施例のインクジェットプリンタにお
いての圧電素子を駆動するパルス電圧の波形A〜Cを説
明するための図である。
【図7】パルス電圧の波形A〜Dによる印字ドット径の
ばらつきを説明するための図である。
【符号の説明】
1 インクジェットプリンタ 3 プリンタヘッド 56 ヘッドドライバ 305 インク 306 インクチャンネル 307 ノズル 313 圧電素子 A1、B1、C1 メインパルス A2、B2、C2、C3 中間パルス T0 圧電素子の駆動周期 T1 メインパルスのパルス幅 T2 メインパルスが立ち上げられてから中間パルスが
立ち上げられるまでの時間 T3 中間パルスが立ち下げられてから次のメインパル
スが立ち上げられるまでの時間

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定のデータの各々に対応する電圧を印
    加することにより圧電素子を駆動し、所定の容器内のイ
    ンクからインク滴を飛翔させて画像の記録を行う、イン
    クジェット記録装置であって、 前記所定のデータの各々に対応する電圧を前記圧電素子
    に印加する第1の電圧印加手段と、 前記所定のデータのうちの1つのデータに対応する電圧
    を印加してから、次の1つのデータに対応する電圧を印
    加するまでの時間の中間付近で、所定の電圧を前記圧電
    素子に印加する第2の電圧印加手段とを含む、インクジ
    ェット記録装置。
  2. 【請求項2】 所定のデータの各々に対応するパルス電
    圧を印加することにより圧電素子を駆動し、所定の容器
    内のインクからインク滴を飛翔させて画像の記録を行
    う、インクジェット記録装置であって、 前記所定のデータのうちの1つのデータに対応する第1
    のパルス電圧が印加されてから前記所定のデータのうち
    の1つデータの次のデータに対応する第2のパルス電圧
    が印加されるまでの時間に、前記圧電素子への前記第1
    のパルス電圧の印加によって前記所定の容器内のインク
    に生じる、波を抑えるための電圧が前記圧電素子に印加
    され、 前記第1のパルス電圧の印加が開始されてから前記第2
    のパルス電圧の印加が開始されるまでの時間をT0、前
    記第1のパルス電圧のパルス幅をT1、前記第1のパル
    ス電圧の印加が終了してから前記波を抑えるための電圧
    の印加が開始されるまでの時間をT2、前記波を抑える
    電圧の印加が終了してから前記第2のパルス電圧の印加
    が開始されるまでの時間をT3として、 T0>T3≧T2>T1かつT2≧2×T1かつT3≧
    3×T1となる関係を満たすようT0、T1、T2、T
    3を設定することを特徴とするインクジェット記録装
    置。
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