JPH11188869A - インク滴径制御方法およびインクジェット記録ヘッド - Google Patents

インク滴径制御方法およびインクジェット記録ヘッド

Info

Publication number
JPH11188869A
JPH11188869A JP9366923A JP36692397A JPH11188869A JP H11188869 A JPH11188869 A JP H11188869A JP 9366923 A JP9366923 A JP 9366923A JP 36692397 A JP36692397 A JP 36692397A JP H11188869 A JPH11188869 A JP H11188869A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
drive voltage
time
voltage
rise
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP9366923A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3161404B2 (ja
Inventor
Toyoji Shioda
豊司 潮田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP36692397A priority Critical patent/JP3161404B2/ja
Priority to EP98124769A priority patent/EP0925922B1/en
Priority to DE69804417T priority patent/DE69804417T2/de
Priority to US09/221,141 priority patent/US6241345B1/en
Publication of JPH11188869A publication Critical patent/JPH11188869A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3161404B2 publication Critical patent/JP3161404B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04525—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits reducing occurrence of cross talk
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04541—Specific driving circuit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04581—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on piezoelectric elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04588—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits using a specific waveform
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04593—Dot-size modulation by changing the size of the drop
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/21—Ink jet for multi-colour printing
    • B41J2/2121—Ink jet for multi-colour printing characterised by dot size, e.g. combinations of printed dots of different diameter
    • B41J2/2128—Ink jet for multi-colour printing characterised by dot size, e.g. combinations of printed dots of different diameter by means of energy modulation

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でありながら、同一ノズルから径
の異なるインク滴を常に安定に噴射し、任意の階調で高
品位の印字記録が可能であるインク滴径制御方法および
インクジェット記録ヘッドを提供する。 【解決手段】 駆動電圧が所定のピーク電圧に立ち上が
るまでの時間が、例えば圧力室を１つ以上有して成るイ
ンク流路の固有周期の１／２以上である場合に、圧力発
生手段に供給する駆動電圧の立ち上がり時間ならびにピ
ーク電圧を変化させることによって吐出されるインク滴
の径を任意に設定することを特徴とする。この場合、駆
動電圧の立ち上がり開始から立ち下がり開始までの時間
をインク流路の固有周期に一致させるか、あるいは駆動
電圧の立ち上がり時間がインク流路の固有周期を越える
場合は立ち上がり時間を任意の整数倍となるように変化
させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、フルカラー印刷
等を行う多段階調インクジェットプリンタ等に用いて好
適なインク滴径制御方法およびインクジェット記録ヘッ
ドに関する。
【０００２】
【従来の技術】ドロップオンデマンド型インクジェット
記録方法は、インク滴を必要時にのみ吐出するものであ
る。具体的には、圧電素子を備えた記録ヘッドに電気信
号を印加して記録ヘッド内に設けられたインク室に圧力
波を発生させて、その圧力波によってノズル孔よりイン
ク滴を噴射する。
【０００３】一方特公昭４９−９６２２号公報に示され
るステンメ型インクジェット記録ヘッドは、記録紙面上
のドット径を可変させることで、写真画像等の階調を含
む画像を出力するを可能にしている。
【０００４】図１２は、特開昭５１−３７５４１号公報
にも示される従来から用いられているインクジェット記
録ヘッド（１８０）の構成を示す断面図である。図中、
１８２は圧力室、１８３はインク供給層、１８１は圧力
室１８２とインク供給層１８３とを結ぶ第１ノズルであ
る。また１８４はダイヤフラム、１８５は圧電素子、そ
して１８６は第２ノズルである。
【０００５】これら圧電素子１８５とダイヤフラム１８
４との組み合わせることで、圧電素子１８５の振動によ
って圧力室１８２内のインクに圧力波が発生する。この
圧力波が第１ノズル１８１に伝播され、インク供給層１
８３内のインクはこの圧力波を受けて第２ノズル１８６
より吐出されるこれによって、インク滴１８８が飛翔す
る。
【０００６】図１３は、従来のインクジェット記録ヘッ
ドにおけるドットパターンの例を示す図であり、１画素
をＮ×Ｎのドット１５１のマトリックスで構成した例を
示している。
【０００７】図１３（ａ）に示すように、上術の原理を
用いたインクジェット記録ヘッド１８０を用いて階調含
む画像を記録する場合、マトリックス内のドット１５１
の配置によって階調を表現する。この階調数Ｌ1は次の
ように示される。 Ｌ1＝Ｎ2 ・・・（１）
【０００８】しかしながら、写真画像のように高解像度
且つ高階調数が要求されるものは、マトリックスサイズ
Ｎの値を大きくしなければならない。一般に、マトリッ
クスサイズのＮの値が大きくなると、１画素あたりの解
像度が低下するので、極めて高いドット解像度も要求さ
れる。
【０００９】これに対し、ドット径を可変にすれば、そ
のドット自体も階調を持ち併せることになる。このと
き、１ドットの階調数をｎとすれば、階調数Ｌ2は次のよ
うに示される。 Ｌ2＝ｎ・Ｎ2 ・・・（２）
【００１０】図１３（ａ）に示す例の場合、ｎ＝１、ま
たＮ＝３であるから、階調数は式（２）よりＬ＝９であ
る。これに対して図１３（ｂ）では、各ドット１５１ａ
〜１５１ｄのドット径を４段階に可変している。この場
合、ｎ＝４、またＮ＝３であるので、階調数Ｌ2は３６と
なり、且つ１画素あたりの解像度は低下しない。
【００１１】従ってこの方法は、ドット解像度を上げる
ことなく階調数を増やすことができる。このようにドッ
ト径の可変制御を行う場合、噴射されるインク滴の量Ｑ
は次のように示される。 Ｑ∝τ・ｖ・Ａ ・・・（３）
【００１２】ここで、τは圧力室１８２内に発生する圧
力波の波動周期、ｖはインク滴噴射速度、またＡは第２
ノズル１８６の断面積である。またこの式におけるイン
ク滴噴射速度ｖは次のように示される。 ｖ∝Ｖ ・・・（４） ここでＶは、圧電素子１８５に印加する印加電圧の大き
さである。
【００１３】図１４は、圧力室１８２内のインクの圧力
応答特性を示す図である。この図に示すように圧力室１
８２では、印加電圧Ｖの増減によりインクのピーク圧力
はＰa〜Ｐdと変化する。
【００１４】これに伴ってインク滴噴射速度が変化する
ことになるが、一般に圧力波の周期τは変化しないの
で、式（３）のパラメータは印加電圧Ｖのみとなり Ｑ∝Ｖ ・・・（５） となる。
【００１５】図１２に示すインクジェット記録ヘッドで
は、このようにして圧電素子１８５に印加する印加電圧
Ｖを加減することで圧力室１８２内のインクの圧力Ｐを
制御し、これによって第２ノズル１８６より噴射される
インク滴１８８の量Ｑを加減していた。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のよ
うな方法によれば、噴射速度ｖの変化が記録品質に大き
な影響を与えることは明らかである。これは、ヘッドと
記録紙との相対速度と、インク滴の飛翔速度との比が変
化すると、記録紙上におけるインクの滴着位置がずれる
ためである。
【００１７】また微小インク滴を吐出するときは、その
インク滴の飛翔速度が遅く、このため第２ノズル１８６
の周辺にインクだれを起こしやすいという問題があっ
た。このような問題を解決するため、例えば特開昭５１
−３７５４１号公報に記載のものでは、ヘッドの外側に
空気流路１８９（図１２参照）を追加し、また第２ノズ
ル１８６の前方に第３ノズル１９０設けている。
【００１８】この例では、外部に設けたエアポンプやア
キュムレータ（図示省略する）によって第３ノズル１９
０より一定の速度で流出する空気流１９１を形成し、第
２ノズル１８６より噴射されるインク滴１８８を空気流
１９１に乗せる。これによって、インク滴１８８の速度
を空気流１９１と同速度に加減速している。
【００１９】しかしながらこの方法では、空気流１９１
を発生させるためにエアポンプやアキュムレータ等を設
ければならず、ヘッド本体にも空気を送るための流路が
必要である。このため、ヘッドの大型化や重量化、そし
て複雑化は避けられない。
【００２０】これを解決するものとして、例えば特開昭
６１−１００４６９号公報に示すようなインクジェット
記録ヘッドが提案されている。この例では、上述の式
（３）において、インク圧力波の波動周期が音響的な固
有周期であることに着目している。
【００２１】即ち、その時間τを変化させておけば、イ
ンク滴の吐出速度ｖを一定にさせながらインク滴の吐出
量Ｑを増減させることができる。そこで、各々異なる固
有周期を持つインク流路を複数個配置させることによっ
て、各ノズル孔から各々異なるインク滴径を噴射させて
いる。しかし、複数個のインク流路を持つことで、やは
りヘッドが大型化し、高コスト化の要因になるという問
題があった。
【００２２】一方、特開昭６２−１７４１６３号公報に
示すドロップオンデマンドインクジェット記録ヘッド
は、インク流路内に発生する固有振動モードの１波形中
の振幅の腹の部分に対応する１個あるいは複数個の位置
に圧電素子を貼り付けている。そして、これら圧電素子
を駆動させることによって、特定の振動モードを発生さ
せている。
【００２３】図１５は、このようなインクジェットヘッ
ドの例（従来のインクジェットヘッドの別の例）を示す
構成図ならびにインク流路１７１内のインクの第三次固
有振動モードを示す図である。この図１５（ａ）におい
て、インク流路１７１の中の破線で囲まれた部分は、圧
電素子１７２の位置を示している。
【００２４】この圧電素子の１７２の位置と長さは、図
１５（ｂ）に示すインク流路１７１内のインクの第三次
固有振動モードにおける第１の節１７６と第２の節１７
７との間の長さで、且つこれらの節に挟まれた腹１７５
の位置に一致するように配置されている。
【００２５】圧電素子１７２に、こうした第三次モード
の固有周期に合わせた駆動電圧波形を印加すると、イン
ク流路１７１内のインクに第三次モードによる圧力波が
励起される。このようにして、波長が比較的短い圧力波
により、小さなインク滴を噴射させることができる。
【００２６】また、さらに高次のモード、例えば四次あ
るいは五次モードを励起させるならば、その振動モード
の腹に相応する部分に圧電素子１７２を複数個設け、そ
の固有周期に相応した駆動波形を印加すればよい。
【００２７】しかしこういった方法では、基本固有振動
モード（第１次モード）ならびに圧電素子１７２の位置
と個数とによって決定される１つの高次モード以外の振
動モードを励起させることは難しい。
【００２８】従って、基本モードによるインク滴と、１
つの高次モードによるインク滴の２つしか選択できな
い。このため、写真画像のような多階調を含む画像を出
力する目的のような、ドット径を可変させてより多階調
の記録を可能にしたインクジェット記録ヘッドを得るこ
とは難しかった。
【００２９】また上述の方法の他、インク滴を小さくし
て記録紙上の同じ位置に１個から複数滴下し、その滴下
されるインク滴の個数によってドット階調を表現する方
法もある。
【００３０】しかしながらこの方法では、記録ヘッドを
記録紙の同じ位置へ何回も送ってインク滴を噴出すせる
動作を繰り返さなければならない。従って、記録速度が
低下するという問題があった。
【００３１】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、簡単な構成でありながら、同一ノズルから径
の異なるインク滴を常に安定に噴射し、任意の階調で高
品位の印字記録が可能であるインク滴径制御方法および
インクジェット記録ヘッドを提供することを目的として
いる。
【００３２】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の発明にあっては、インクを吐
出する微小吐出孔を有する圧力室を圧力発生手段によっ
て変形させることによって記録媒体にインク滴を噴射す
るインクジェット記録ヘッドのインク滴径制御方法であ
って、前記圧力発生手段に供給する駆動電圧の立ち上が
り時間ならびにピーク電圧を変化させることによって吐
出されるインク滴の径を任意に設定することを特徴とす
る。また、請求項２に記載の発明にあっては、請求項１
に記載のインク滴径制御方法では、前記駆動電圧が所定
のピーク電圧に立ち上がるまでの時間が、前記圧力室を
１つ以上有して成るインク流路の固有周期の１／２以上
である場合に、前記駆動電圧の立ち上がり時間ならびに
ピーク電圧を変化させることを特徴とする。また、請求
項３に記載の発明にあっては、請求項２に記載のインク
滴径制御方法では、前記駆動電圧の立ち上がり開始から
立ち下がり開始までの時間を前記インク流路の固有周期
に一致させることを特徴とする。また、請求項４に記載
の発明にあっては、請求項２に記載のインク滴径制御方
法では、前記駆動電圧の立ち上がり時間が前記インク流
路の固有周期を越える場合は当該立ち上がり時間を任意
の整数倍となるように変化させることを特徴とする。ま
た、請求項５に記載の発明にあっては、請求項３または
請求項４の何れかに記載のインク滴径制御方法では、前
記駆動電圧の立ち下がり時間と当該駆動電圧の立ち上が
り時間とが同じ場合に当該駆動電圧の立ち上がり時間を
変化させることを特徴とする。また、請求項６に記載の
発明にあっては、請求項３または請求項４の何れかに記
載のインク滴径制御方法では、前記駆動電圧の波形が、
長い時間幅を有する台形状または三角形状、且つ波形の
立ち上がりの傾きが一定となるように当該駆動電圧の立
ち上がり時間を変化させることを特徴とする。また、請
求項７に記載の発明にあっては、請求項１に記載のイン
ク滴径制御方法では、前記駆動電圧が所定のピーク電圧
に立ち上がるまでの時間が、前記圧力室を１つ以上有し
て成るインク流路の固有周期の１／２以下である場合
に、前記駆動電圧の立ち上がり時間ならびにピーク電圧
を変化させることを特徴とする。また、請求項８に記載
の発明にあっては、請求項７に記載のインク滴径制御方
法では、前記駆動電圧の立ち上がり開始から立ち下がり
開始までの時間を前記インク流路の固有周期に一致させ
ることを特徴とする。また、請求項９に記載の発明にあ
っては、請求項８に記載のインク滴径制御方法では、前
記駆動電圧の立ち下がり時間と当該駆動電圧の立ち上が
り時間とが同じ場合に当該駆動電圧の立ち上がり時間を
変化させることを特徴とする。また、請求項１０に記載
の発明にあっては、請求項８に記載のインク滴径制御方
法では、前記駆動電圧の波形が、長い時間幅を有する台
形状または三角形状、且つ波形の立ち上がりの傾きが一
定となるように当該駆動電圧の立ち上がり時間を変化さ
せることを特徴とする。また、請求項１１に記載の発明
にあっては、インクを吐出する微小吐出孔と当該微小吐
出孔にインクを供給する圧力室とを複数有するインク流
路と、前記圧力室の各々に供給するインクを保持するイ
ンク溜に接合された弾性プレートと、前記弾性プレート
に形成され前記圧力室の各々を加圧する複数の弾性壁
と、前記複数の弾性壁を変形させる圧力発生手段とを具
備し、前記圧力発生手段に供給する駆動電圧の立ち上が
り時間ならびにピーク電圧を変化させることによって吐
出されるインク滴の径を任意に設定することを特徴とす
る。また、請求項１２に記載の発明にあっては、請求項
１１に記載のインクジェット記録ヘッドでは、前記駆動
電圧が所定のピーク電圧に立ち上がるまでの時間が、前
記インク流路の固有周期の１／２以上である場合に、前
記駆動電圧の立ち上がり時間ならびにピーク電圧を変化
させることを特徴とする。また、請求項１３に記載の発
明にあっては、請求項１２に記載のインクジェット記録
ヘッドでは、前記駆動電圧の立ち上がり開始から立ち下
がり開始までの時間を前記インク流路の固有周期に一致
させることを特徴とする。また、請求項１４に記載の発
明にあっては、請求項１２に記載のインクジェット記録
ヘッドでは、前記駆動電圧の立ち上がり時間が前記イン
ク流路の固有周期を越える場合は当該立ち上がり時間を
任意の整数倍となるように変化させることを特徴とす
る。また、請求項１５に記載の発明にあっては、請求項
１３または請求項１４の何れかに記載のインクジェット
記録ヘッドでは、前記駆動電圧の立ち下がり時間と当該
駆動電圧の立ち上がり時間とが同じ場合に当該駆動電圧
の立ち上がり時間を変化させることを特徴とする。ま
た、請求項１６に記載の発明にあっては、請求項１３ま
たは請求項１４の何れかに記載のインクジェット記録ヘ
ッドでは、前記駆動電圧の波形が、長い時間幅を有する
台形状または三角形状、且つ波形の立ち上がりの傾きが
一定となるように当該駆動電圧の立ち上がり時間を変化
させることを特徴とする。また、請求項１７に記載の発
明にあっては、請求項１１に記載のインクジェット記録
ヘッドでは、前記駆動電圧が所定のピーク電圧に立ち上
がるまでの時間が、前記インク流路の固有周期の１／２
以下である場合に、前記駆動電圧の立ち上がり時間なら
びにピーク電圧を変化させることを特徴とする。また、
請求項１８に記載の発明にあっては、請求項１７に記載
のインクジェット記録ヘッドでは、前記駆動電圧の立ち
上がり開始から立ち下がり開始までの時間を前記インク
流路の固有周期に一致させることを特徴とする。また、
請求項１９に記載の発明にあっては、請求項１８に記載
のインクジェット記録ヘッドでは、前記駆動電圧の立ち
下がり時間と当該駆動電圧の立ち上がり時間とが同じ場
合に当該駆動電圧の立ち上がり時間を変化させることを
特徴とする。また、請求項２０に記載の発明にあって
は、請求項１８に記載のインクジェット記録ヘッドで
は、前記駆動電圧の波形が、長い時間幅を有する台形状
または三角形状、且つ波形の立ち上がりの傾きが一定と
なるように当該駆動電圧の立ち上がり時間を変化させる
ことを特徴とする。
【００３３】この発明によれば、圧力発生手段に印加す
る駆動電圧が所定のピーク電圧Ｖpまで立ち上がるまで
の時間ｔuがインク流路の固有周期Ｔの１／２以上で、且
つ固有周期Ｔ以下（Ｔ／２≦ｔu≦Ｔ）のときは、立ち上
がり開始から立ち下がり開始までの時間（パルス幅）を
インク流路の固有周期Ｔに一致させ、立ち上がり時間ｔ
uが固有周期Ｔの１／２に等しいｔ0で所定のインク滴吐
出速度が得られる時のピーク電圧をＶ0とし、ピーク電
圧ＶpをＶp＝ｔu・Ｖ0／ｔ0として決定する。
【００３４】また、立ち上がり時間ｔuが固有周期Ｔの
１／２以下（０≦ｔu≦Ｔ／２）の時は、パルス幅ｔwは
インク流路の固有周期Ｔに一致させ、立ち上がり時間ｔ
uがインク流路の固有周期Ｔの１／２の時のピーク電圧
をＶ0とし、ピーク電圧ＶpをＶp＝２・ｔu・Ｖ0／Ｔ・ｓｉ
ｎ（π・ｔu／Ｔ）として決定する。
【００３５】さらに、立ち上がり時間ｔuが固有周期Ｔ
を超える（Ｔ≦ｔu）の時は、パルス幅を固有周期Ｔの
整数倍とし、ピーク電圧Ｖpと立ち上がり時間ｔuとの比
であるＶp／ｔuが所定のピーク電圧Ｖ0と立ち上がり時
間ｔ0との比であるＶ0／ｔ0と同じ大きさになるように
ピーク電圧Ｖpを決定する（Ｖp＝ｔu・Ｖ0／ｔ0）。
【００３６】そして、これらの各条件における駆動波形
の立ち下がり時間は、立ち上がり時間と同じ時間幅かま
たは長い時間幅を有する台形状あるいは三角形状の波形
とし、その波形の立ち上がり時間とピーク電圧を変える
ことによって、一定吐出速度で吐出されるインク滴の径
を任意に設定する。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明について説明す
る。図１は、本発明の一実施の形態にかかるインクジェ
ットヘッドの機械的構成を示す部分断面斜視図である。
この図に示すように、本実施の形態のインクジェットヘ
ッドでは、複数個の圧力室１１およびノズル１２が配列
されている。
【００３８】また、インク溜１３が形成された流路板１
０の上に、上述の圧力室１１の各々に対応するように複
数の可動壁１５が形成された弾性板１４が接合され、そ
の上には圧電素子１６が接合されている。
【００３９】圧電素子１６には、可動柱１６ａと支持柱
１６ｂとが形成されており、この可動柱１６ａは弾性板
１４の可動壁１５に接合されている。また支持柱１６ｂ
は、弾性板１４の可動壁１５と可動壁１５との間隙部分
に接合されている。
【００４０】上述の圧電素子１６は、可動柱１６ａに電
圧を印加すると、この可動柱１６ａが下方向に伸長し、
また可動壁１５の部分が圧力室１１側に変形する構成と
なっている。
【００４１】支持柱１６ｂは、可動柱１６ａが伸長した
ときに、弾性板１４の可動壁１５のみを変形させるため
のものであり、弾性板１４と流路板１０とを含むヘッド
構造材が全体的に変形しないようにしている。この支持
柱１６ｂによって、ヘッド構造材の変形することで隣接
するノズルから余分なインク滴が吐出するというクロス
トーク等の諸問題を解決する。なお、クロストーク等の
諸問題を解決するための他の構成例として、特開平９−
１７４８３７号公報に記載のものもある。
【００４２】図２は、図１に示すインクジェットヘッド
を、図中のＡ−Ａ'線から見た断面図である。圧電素子１
６は、電極層１７と圧電材層１８とが交互に配置された
積層圧電素子である。この電極層１７は、電極１７ａ、
１７ａ・・・と電極１７ｂ、１７ｂとが交互に配置さ
れ、櫛型状の電極群を形成している。
【００４３】上述の電極群１７ａには、駆動電圧を発生
させる駆動回路１９が接続され、一方電極群１７ｂは接
地されている。この積層型圧電素子１６は、交互に配置
された電極層１７の層間が数十［μｍ］と極めて薄いた
め、数十［Ｖ］という比較的低い電圧でも、必要な変位
量が得られる。
【００４４】まず、駆動回路１９から駆動電圧波形が出
力されると、図２（ｂ）に示すように圧電素子１６が瞬
時に変形して、可動壁１５を圧力室１１の内側方向に加
勢し、これによって圧力室１１内のインクに圧力波を発
生させる。この圧力波はノズル１２に伝播され、これに
よってノズル１２よりインク滴１９を吐出させる。
【００４５】図３は、図１に示すインクジェットヘッド
の駆動回路の一例を示す接続図である。インクジェット
ヘッドの駆動回路は、ノズルの各々にインパルス３１を
供給するコモン回路５１と、圧電素子１６へのインパル
スをオン／オフするスイッチ回路５３とから構成されて
いる。
【００４６】コモン回路５１において、６１は圧電素子
１６に電荷を充電するためのものであり、この例ではＮ
ＰＮトランジスタがカスケード接続されたトランジスタ
スイッチである。また６２は、圧電素子１６から電荷を
放電するためのものであり、この例ではＰＮＰトランジ
スタがカスケード接続されたトランジスタスイッチであ
る。
【００４７】上述のトランジスタスイッチ６１は、波形
生成回路５２を構成する充電回路５２ａが出力するパル
ス電圧Ｖaによってオンになり、トランジスタスイッチ６
２は、波形整形回路５２を構成する放電回路５２ｂが出
力するパルス電圧Ｖbによってオンになる。
【００４８】図４は、本実施の形態の各部における信号
波形の時間変化を示す図である。まず、スイッチ回路５
３に記録ドットデータがラッチされると、図４（ａ）に
示すように所定の時間幅を持った立ち上がり指令のパル
ス電圧Ｖaが、充電回路５２ａよりトランジスタスイッチ
６１に伝達される。
【００４９】これによって圧電素子１６の駆動電圧Ｖd
は、図４（ｄ）に示すように電源電圧＋Ｖまで充電され
る。このとき圧電素子１６は変形し、図４（ｃ）に示す
ように流路１１内のインクにインパルス３１を与える。
その充電時間、即ち立ち上がり時間は、パルス電圧Ｖaの
パルス幅で決定される。
【００５０】次に所定の時間が経過した後、図４（ｂ）
に示すように放電回路５２ｂよりトランジスタスイッチ
６２へ立ち下がり指令のパルス電圧Ｖbを与えて、駆動電
圧Ｖdを０に戻す。
【００５１】このように、充電回路５２ａならびに放電
回路５２ｂから、所定のタイミングで立ち上がりあるい
は立ち下がり指令のパルスを与えることにより、任意の
立ち上がり／立ち下がりタイミングの駆動パルス波形を
形成させることができる。なお、圧電素子１６の応答性
は極めて迅速なものであるので、図２（ｂ）に示す可動
壁１５の変形量を図４（ｄ）に示すような駆動波形と見
なしてもよい。
【００５２】圧力室１１内のインクの圧力の大きさなら
びにインクの吐出速度は、駆動電圧Ｖdの立ち上がり３
０ｕ、立ち下がり３０ｄの傾きの大きさ、即ち可動壁１
５の変形速度により決定される。その変形速度がインパ
ルス３１である。
【００５３】例えば図４（ｄ）に示すように、駆動電圧
Ｖdの立ち上がり３０ｕと立ち下がり３０ｄが直線的に
変化するものとすれば、インパルスは図４（ｃ）に示す
ように立ち上がり時間ｔuならびに立ち下がり時間ｔdの
幅を持った矩形波パルス３１ｕ、３１ｄとなる。
【００５４】ここで、２つの矩形波パルス３１ｕ、３１
ｄを受けたときのノズル１２における速度応答について
説明する。図４（ｃ）に示す矩形波パルスの大きさの変
化をξ(t)とすると、ξ(t)は次のように表される。 ξ(t)＝ξu （０≦ｔ≦ｔu） ・・・（６） ξ(t)＝０ （ｔu≦ｔ≦ｔw） ・・・（７） ξ(t)＝ξd （ｔw≦ｔ≦ｔw＋ｔd） ・・・（８） ξ(t)＝０ （ｔw＋ｔd≦ｔ） ・・・（９）
【００５５】であり、ξｕ、ξｄはパルスの最大値であ
る。その各時間での速度応答ｖは、次のように表され
る。
【数１】
【数２】
【数３】
【数４】
【００５６】ここでαは矩形パルス３１ｕ、３１ｄの大
きさがインク速度ｖ（ｔ）になる場合の係数で、インク
の密度と体積弾性係数、ならびに流路の形状寸法によっ
て決定される。またωnは固有角振動数で、２π／Ｔで
ある。
【００５７】図５は、ノズル１２におけるインクの速度
応答特性を示す図である。また図６は、インク滴吐出の
様子を示す図である。図５に示す応答曲線の第１波４１
の斜線部分の面積（速度の積分）が、図６（ａ）に示す
ように吐出されるインク柱４４の長さｌに相当する。
【００５８】一方、図５の速度応答の４２の部分の負の
速度によって吐出されたインク柱４４が切断され、４１
の斜線部分の面積にノズル断面積を乗じたものがインク
滴の体積に相当する。
【００５９】しかしながら、図５に示す速度応答４３の
残留振動による速度成分でもインクが吐出される。これ
らは、図６（ｂ）に示すようにメイン滴４５に追従する
サテライト滴４６になる。
【００６０】一般にサテライト滴４６は、吐出速度がメ
イン滴４５に比べて遅いため、記録紙上のドットの品質
を損ねるという問題が生ずる。それを解決するため、図
５に示す残留振動４３を抑制しなければならない。
【００６１】その駆動波形印加後の速度の残留振動を抑
制するためには、式（１３）において、 ｖ4(t)＝０ ・・・（１４） となる条件を満たす駆動波形の立ち上がり時間、立ち下
がり時間ならびにパルス幅ｔwを設定すれば良い。
【００６２】立ち上がり時間ｔuと立ち下がり時間ｔdと
を同一に設定すれば、ξu＝−ξdであるので、式（１
３）ならびに式（１４）は簡単に、
【数５】 となる。
【００６３】さらに式（１５）は三角関数の性質から、 ｔw＝ｎ・Ｔ （ｎ＝１，２，３・・・） ・・・（１６） となる。これは即ち、駆動波形の立ち上がり時間ｔuと
立ち下がり時間ｔdとが同一で、且つパルス幅ｔwが圧力
室１１内のインクの固有周期Ｔの整数倍である時に、残
留振動４３が抑制されることを示している。
【００６４】但し、インクの圧力波応答には粘性減衰が
存在する。従って、実際には駆動波形の立ち下がり時間
ｔdの方を、立ち上がり時間ｔuより若干長めに設定して
おく。
【００６５】以上のような条件の下に、駆動波形の立ち
上がり時間ｔuならびに立ち下がり時間ｔdを変化させ
て、インク滴の体積を変化させる。インク滴の体積は、
上述のようにノズルから吐出されるインクの流出速度を
時間に関して積分し、その最大値（最大変位量）にノズ
ルの断面積を乗じた積を概ね等しい（例えば、１９８７
年３月、電子写真学会誌第２６巻第１号第２頁〜１０頁
参照）。従って、インク滴の体積を大きくするために
は、式（１０）に示した駆動波形の立ち上がり時間ｔu
を、固有周期Ｔより長くすればよい。
【００６６】図７は、本実施の形態のインクジェットヘ
ッドにおけるインクの速度応答のシミュレーション結果
を示す図である。また図８は、本実施の形態のインクジ
ェットヘッドに印加する駆動波形の具体例を示す図であ
る。
【００６７】図８に示す２１ｅならびに２２ｅの波形
は、立ち上がり時間ｔuが基本固有周期Ｔより短く、パル
ス幅ｔwが基本固有周期Ｔと一致した台形波２３ｅは、
立ち上がり時間ｔuが基本固有周期Ｔと同じであるた
め、三角波になっている。
【００６８】これらの駆動波形２１ｅおよび２３ｅを圧
電素子に印加した際の、ノズルにおけるインクの吐出速
度応答を有限要素法によってシミュレーション計算した
結果、図７（ａ）に示すような速度応答２１ｖならびに
２３ｖを示した。
【００６９】ここで駆動波形２１ｅの立ち上がり時間
は、基本固有周期Ｔの１／２より短いため、駆動波形２
１ｅの立ち上がり勾配の大きさが波形２３ｅと同じ場合
に、速度２１ｖのピーク値が２３ｖに比べて小さくな
る。
【００７０】このため立ち上がり勾配を大きくして、速
度２１ｖのピーク値が速度２３ｖのピーク値と等しくな
るように、ピーク電圧Ｖpを補正する必要がある。この
場合の補正式は、式（１１）から次のように表される。
【数６】
【００７１】ここで、Ｖ0は駆動波形の立ち上がり時間
ｔuがＴ／ ２のときのピーク電圧で、このときにインク
吐出速度は最大となり、また基準速度となる。補正され
た駆動波形２１ｅによる速度応答２１ｖは、波形２３ｅ
による速度２３ｖに比べて波長が短く、その分インク滴
の体積が小さくなる。一方、速度応答のピーク値は２３
ｖと同一である。従って、インク滴速度を減ずることな
くインク滴量を減ずることができる。
【００７２】図８に示すように駆動波形２４ｅ〜２６ｅ
の場合、立ち上がり時間ｔuは基本固有振動数Ｔより大き
いので、パルス幅ｔwは上述の式（１６）の条件により基
本固有周期Ｔの２倍に設定する。
【００７３】さらに、立ち上がり時間が基本固有周期Ｔ
の２倍を超えた駆動波形２７ｅ〜２９ｅのパルス幅ｔw
は、基本固有周期Ｔの３倍となる。駆動波形２６ｅある
いは２８ｅを印加したときの速度シミュレーション計算
の結果は図７（ｂ）に示す通りである。
【００７４】駆動波形２６ｅは、立ち上がり時間ｔuが固
有周期Ｔの２倍に設定され、その速度応答２６ｖは第１
波であり、続いて第２波２６ｖ'が現れる。図９は本実
施の形態におけるインクジェットヘッドのインク滴吐出
の様子を示す図である。
【００７５】この図９（ｂ）に示すように、第１波２６
ｖによる主滴２６ｍと第２波２６ｖ'とによる随伴滴２
６ｓが形成され、表面張力によって１つのインク滴２６
ｍ'になる。
【００７６】インク滴２６ｍ'には随伴滴２６ｓが付加
されるので、駆動波形２３ｅによるインク滴２３ｍ'に比
べて、体積が増える。次に、立ち上がり時間ｔuが固有
周期Ｔの２倍を超えた駆動波形２８ｅの場合、上述の速
度応答２６ｖに第３波２８ｖが加わる。
【００７７】この結果、図９（ｃ）に示すように、主滴
２９ｍならびに随伴滴２９ｓ1に加えて、第２の随伴滴
２９ｓ2が付加され、さらに大きなインク滴２９ｍ'が形
成される。
【００７８】第２の随伴滴２９ｓ2の速度は、他の滴２
９ｍあるいは２９ｓ1に比して低いが、滴速に対して各
波の周期が短いので、表面張力により分離されることな
く１つのインク滴２９ｍ'となる。
【００７９】図８に示す駆動波形２９ｅの場合、速度応
答は第１波２９ｖから第３波２９ｖ″まで、ほぼ同じ速
度でインクを吐出する。従って、より大きなインク滴が
得られる。
【００８０】ところで本発明には、インク滴の必要な最
大径が大きくなっても、記録速度が低下しないという別
の利点もある。これは、従来のヘッドの場合では１つの
圧力波で大きなインク滴を得るためには、その圧力波の
波長を長くする必要があるという問題を解決するもので
ある。即ち、従来は固有周期Ｔを長くする必要があり、
このためにインク流路の長さを長くしなければならなか
った。
【００８１】例えば、図２（ｂ）に示す構成においてイ
ンク滴２０を吐出した後は、ノズル１２内のインクが失
われる。そしてその失われたインクは、ノズル１２内の
メニスカスの表面張力による毛細管現象によって、イン
ク溜１３から圧力室１１を介してノズル１１へ充填され
る。
【００８２】もし圧力室１１の長さが長いと、その充填
する力に対する粘性抵抗が大きくなり、インクの充填に
時間が長くなる。これに対して本発明では、インク滴の
最大径が、圧力室１１の長さに関係なく圧電素子１６の
変位量によって決定されるため、圧力室１１の長さが短
くても大きなインク滴を吐出させることが可能である。
【００８３】これによって粘性抵抗が低減されるので、
吐出された後のノズルへのインクの充填時間を短くする
ことができる。この結果、インク滴吐出の繰り返し周波
数特性が向上し、結果として記録速度が向上する。
【００８４】図１０は、インクジェットヘッドの吐出イ
ンク柱の変位応答を示す図である。即ち、図７（ａ）〜
図７（ｃ）に示す速度波形を、時間に関して積分したも
ので、図８の各駆動波形２１ｅ〜２９ｅに対する変位、
即ちノズルより吐出されるインク柱の長さを示してい
る。
【００８５】各応答波形２１ｃ〜２９ｃの最大値２１
ｌ、２９ｌにノズルの断面積を乗じた積が、インク滴の
体積に相当する。ここでは、圧電素子に印加する電圧制
限により駆動波形２９ｅが限界とすれば、２９ｌが最大
長さになる。一方、圧電素子の応答特性により駆動波形
２１ｅが限界だとすれば、２１ｌが最小長さになる。
【００８６】図１１は、インクジェットヘッドの駆動波
形の立ち上がり時間とインク滴径の関係を示す図であ
る。即ち、図１１に示す２１ｄ〜２９ｄの各々は、図１
０の各変位応答線の最大値にノズルの断面積を乗じて体
積を求め、これを球の直径にしたものをインク滴径と
し、図８の各駆動電圧波形２１ｅ〜２９ｅの立ち上がり
時間ｔuでプロットしたものである。
【００８７】駆動波形の立ち上がり時間がインク流路の
固有周期Ｔの整数倍付近になったとき、図８の駆動波形
２３ｅ、２６ｅあるいは２９ｅに対するインク吐出変位
は、２３ｃあるいは２６ｃや２９ｃのように変化が部分
的に停滞する。
【００８８】このため直線的には変化しないが、入力デ
ータに応じてその都度テーブルを参照する等の方法で駆
動波形の立ち上がり時間ｔuを補正し、インク滴径を直線
的に変化させることが可能になる。
【００８９】なお本発明は、図１に示す積層型圧電素子
の他に、例えば図１２あるいは図１５に示すように、バ
イモルフ型の圧電素子を用いてヘッド内のインクにイン
パルスを与えてインク滴を吐出させるインパルス型イン
クジェットヘッド全てにも適用できる。
【００９０】さらに使用するインクに対しても、通常の
濃度を持つインクの他に低濃度のインクを併用すること
で、通常のインク濃度と最小ドット径で表現される画像
濃度より低い画像濃度を表現させ、より豊かな階調表現
を実現することも可能である。
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、駆動電圧が所定のピーク電圧に立ち上がるまでの時
間が、圧力室を１つ以上有して成るインク流路の固有周
期の１／２以上である場合に、圧力発生手段に供給する
駆動電圧の立ち上がり時間ならびにピーク電圧を変化さ
せることによって吐出されるインク滴の径を任意に設定
することを特徴とする。この場合、駆動電圧の立ち上が
り開始から立ち下がり開始までの時間をインク流路の固
有周期に一致させるか、あるいは駆動電圧の立ち上がり
時間がインク流路の固有周期を越える場合は立ち上がり
時間を任意の整数倍となるように変化させる。さらにこ
の場合、駆動電圧の立ち下がり時間と駆動電圧の立ち上
がり時間とが同じ場合に駆動電圧の立ち上がり時間を変
化させるか、あるいは駆動電圧の波形が、長い時間幅を
有する台形状または三角形状、且つ波形の立ち上がりの
傾きが一定となるように駆動電圧の立ち上がり時間を変
化させる。または、駆動電圧が所定のピーク電圧に立ち
上がるまでの時間が、圧力室を１つ以上有して成るイン
ク流路の固有周期の１／２以下である場合に、圧力発生
手段に供給する駆動電圧の立ち上がり時間ならびにピー
ク電圧を変化させることによって吐出されるインク滴の
径を任意に設定する。この場合、駆動電圧の立ち上がり
開始から立ち下がり開始までの時間をインク流路の固有
周期に一致させる。さらにこの場合、駆動電圧の立ち下
がり時間と駆動電圧の立ち上がり時間とが同じ場合に駆
動電圧の立ち上がり時間を変化させるか、あるいは駆動
電圧の波形が、長い時間幅を有する台形状または三角形
状、且つ波形の立ち上がりの傾きが一定となるように駆
動電圧の立ち上がり時間を変化させるので、簡単な構成
でありながら、同一ノズルから径の異なるインク滴を常
に安定に噴射し、任意の階調で高品位の印字記録が可能
であるインク滴径制御方法およびインクジェット記録ヘ
ッドが実現可能であるという効果が得られる。
【００９１】即ち本発明では、、駆動電圧の立ち上がり
時間ｔpをインク流路の固有周期Ｔの１／２に一致させ
ることで、固有周期Ｔを波長とした圧力波がインク流路
内に発生し、ノズルより最大且つ基準となる速度でイン
ク滴を吐出、またパルス幅ｔwを固有周期Ｔに一致させる
ことで、インク流路内の圧力波の残留振動を抑制させる
ことによってサテライト滴の発生を防止、さらに立ち上
がり時間ｔuを延長し、且つ電圧波形の立ち上がりの傾き
を一定に保持するように、ピーク電圧Ｖpも同時に変化さ
せて、圧力室内に同じ強さの振幅を持った圧力波を順次
に複数個発生させることで、速度を一定に保ったままイ
ンク滴の体積を増加させている。
【００９２】また駆動電圧のパルス幅を制御することに
よって、インク流路内の圧力波の残留振動を抑制でき
る。さらに、立ち上がり時間ｔpがインク流路の固有周期
Ｔの１／２以下になっても、駆動電圧を制御することに
よって、インク滴飛翔速度を低下させることなく、小さ
なインク滴径を得る。
【００９３】従って、駆動電圧の形状のみで圧力室内の
インクの圧力波の波長を加減できる。このため、インク
滴の径を変えてもインク滴の吐出速度が一定であるた
め、インク滴の吐出速度を補助する特別な手段が不要に
なる。このため、ヘッドや装置の小型化、ならびに低価
格化が可能になる。
【００９４】また本発明では、１つの駆動波形のみでイ
ンク滴径が変えられる。従って、圧電素子等の圧力発生
手段が１つのノズル当たり１個で済み、また駆動回路も
１系統で済む。
【００９５】さらに、圧力室の長さを短くしても大きな
インク滴を吐出させることができ、インク充填時間を短
くすることができる。その結果、インク滴吐出の繰り返
し周波数特性の向上する。即ち、インク滴の必要な最大
径が大きくなっても、記録速度は低下しない。
【００９６】また本発明では、以上のような理由から圧
力室を短くすることができ、結果として記録ヘッド全体
の小型化が可能となり、この場合にも高品位印字や任意
の階調で印字が可能である等の効果が損なわれることは
ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態にかかるインクジェッ
トヘッドの機械的構成を示す部分断面斜視図である。
【図２】 図１に示すインクジェットヘッドを、Ａ−Ａ'
線から見た断面図である。
【図３】 図１に示すインクジェットヘッドを、Ａ−Ａ'
線から見た断面図である。
【図４】 同実施の形態の各部における信号波形の時間
変化を示す図である。
【図５】 同実施の形態のノズル１２におけるインクの
速度応答特性を示す図である。
【図６】 同実施の形態におけるインク滴吐出の様子を
示す図である。
【図７】 同実施の形態のインクジェットヘッドにおけ
るインクの速度応答のシミュレーション結果を示す図で
ある。
【図８】 同実施の形態のインクジェットヘッドに印加
する駆動波形の具体例を示す図である。
【図９】 同実施の形態におけるインクジェットヘッド
のインク滴吐出の様子を示す図である。
【図１０】 同実施の形態におけるインクジェットヘッ
ドの吐出インク柱の変位応答を示す図である。
【図１１】 同実施の形態におけるインクジェットヘッ
ドの駆動波形の立ち上がり時間とインク滴径の関係を示
す図である。
【図１２】 従来から用いられているインクジェット記
録ヘッドの構成を示す断面図である。
【図１３】 従来のインクジェット記録ヘッドにおける
ドットパターンの例を示す図であり、１画素をＮ×Ｎの
ドット１５１のマトリックスで構成した例を示してい
る。
【図１４】 従来技術における圧力室１８２内のインク
の圧力応答特性を示す図である。
【図１５】 従来のインクジェットヘッドの別の例を示
す構成図ならびにインク流路１７１内のインクの第三次
固有振動モードを示す図である。
【符号の説明】
１０ 流路板（インク流路） １１ 圧力室 １２ ノズル（微小吐出孔） １３ インク溜 １４ 弾性板（弾性プレート） １５ 可動壁（弾性壁） １６ 圧電素子（圧力発生手段） １６ａ 可動柱 １６ｂ 支持柱 １７ 電極層 １７ａ、１７ｂ 電極 １８ 圧電材層 １９ 駆動回路 ３１ インパルス ５１ コモン回路 ５２ 波形生成回路 ５２ａ 充電回路 ５２ｂ 放電回路 ５３ スイッチ回路 ６１、６２ トランジスタスイッチ １５１ マトリックス １５１ａ〜１５１ｄ ドット １７１ インク流路 １７２ 圧電素子 １７５ 腹 １７６ 第１の節 １７７ 第２の節 １８０ インクジェット記録ヘッド １８１ 第１ノズル １８２ 圧力室 １８３ インク供給層 １８４ ダイヤフラム １８５ 圧電素子 １８６ 第２ノズル １８８ インク滴 １８９ 空気流路 １９０ 第３ノズル １９１ 空気流 Ｔ 固有周期 ｔd 立ち下がり時間 ｔu 立ち上がり時間 ｔw パルス幅 ｖ 速度応答 Ｖa パルス電圧 Ｖb パルス電圧 Ｖd 駆動電圧 Ｖp ピーク電圧

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インクを吐出する微小吐出孔（１２）を
    有する圧力室（１１）を圧力発生手段（１６）によって
    変形させることによって記録媒体にインク滴を噴射する
    インクジェット記録ヘッドのインク滴径制御方法であっ
    て、 前記圧力発生手段に供給する駆動電圧の立ち上がり時間
    ならびにピーク電圧を変化させることによって吐出され
    るインク滴の径を任意に設定することを特徴とするイン
    ク滴径制御方法。
  2. 【請求項２】 前記駆動電圧が所定のピーク電圧に立ち
    上がるまでの時間が、前記圧力室を１つ以上有して成る
    インク流路（１０）の固有周期の１／２以上である場合
    に、 前記駆動電圧の立ち上がり時間ならびにピーク電圧を変
    化させることを特徴とする請求項１に記載のインク滴径
    制御方法。
  3. 【請求項３】 前記駆動電圧の立ち上がり開始から立ち
    下がり開始までの時間を前記インク流路の固有周期に一
    致させることを特徴とする請求項２に記載のインク滴径
    制御方法。
  4. 【請求項４】 前記駆動電圧の立ち上がり時間が前記イ
    ンク流路の固有周期を越える場合は当該立ち上がり時間
    を任意の整数倍となるように変化させることを特徴とす
    る請求項２に記載のインク滴径制御方法。
  5. 【請求項５】 前記駆動電圧の立ち下がり時間と当該駆
    動電圧の立ち上がり時間とが同じ場合に当該駆動電圧の
    立ち上がり時間を変化させることを特徴とする請求項３
    または請求項４の何れかに記載のインク滴径制御方法。
  6. 【請求項６】 前記駆動電圧の波形が、長い時間幅を有
    する台形状または三角形状、且つ波形の立ち上がりの傾
    きが一定となるように当該駆動電圧の立ち上がり時間を
    変化させることを特徴とする請求項３または請求項４の
    何れかに記載のインク滴径制御方法。
  7. 【請求項７】 前記駆動電圧が所定のピーク電圧に立ち
    上がるまでの時間が、前記圧力室を１つ以上有して成る
    インク流路の固有周期の１／２以下である場合に、 前記駆動電圧の立ち上がり時間ならびにピーク電圧を変
    化させることを特徴とする請求項１に記載のインク滴径
    制御方法。
  8. 【請求項８】 前記駆動電圧の立ち上がり開始から立ち
    下がり開始までの時間を前記インク流路の固有周期に一
    致させることを特徴とする請求項７に記載のインク滴径
    制御方法。
  9. 【請求項９】 前記駆動電圧の立ち下がり時間と当該駆
    動電圧の立ち上がり時間とが同じ場合に当該駆動電圧の
    立ち上がり時間を変化させることを特徴とする請求項８
    に記載のインク滴径制御方法。
  10. 【請求項１０】 前記駆動電圧の波形が、長い時間幅を
    有する台形状または三角形状、且つ波形の立ち上がりの
    傾きが一定となるように当該駆動電圧の立ち上がり時間
    を変化させることを特徴とする請求項８に記載のインク
    滴径制御方法。
  11. 【請求項１１】 インクを吐出する微小吐出孔と当該微
    小吐出孔にインクを供給する圧力室とを複数有するイン
    ク流路と、 前記圧力室の各々に供給するインクを保持するインク溜
    （１３）に接合された弾性プレート（１４）と、 前記弾性プレートに形成され前記圧力室の各々を加圧す
    る複数の弾性壁（１５）と、 前記複数の弾性壁を変形させる圧力発生手段とを具備
    し、 前記圧力発生手段に供給する駆動電圧の立ち上がり時間
    ならびにピーク電圧を変化させることによって吐出され
    るインク滴の径を任意に設定することを特徴とするイン
    クジェット記録ヘッド。
  12. 【請求項１２】 前記駆動電圧が所定のピーク電圧に立
    ち上がるまでの時間が、前記インク流路の固有周期の１
    ／２以上である場合に、 前記駆動電圧の立ち上がり時間ならびにピーク電圧を変
    化させることを特徴とする請求項１１に記載のインクジ
    ェット記録ヘッド。
  13. 【請求項１３】 前記駆動電圧の立ち上がり開始から立
    ち下がり開始までの時間を前記インク流路の固有周期に
    一致させることを特徴とする請求項１２に記載のインク
    ジェット記録ヘッド。
  14. 【請求項１４】 前記駆動電圧の立ち上がり時間が前記
    インク流路の固有周期を越える場合は当該立ち上がり時
    間を任意の整数倍となるように変化させることを特徴と
    する請求項１２に記載のインクジェット記録ヘッド。
  15. 【請求項１５】 前記駆動電圧の立ち下がり時間と当該
    駆動電圧の立ち上がり時間とが同じ場合に当該駆動電圧
    の立ち上がり時間を変化させることを特徴とする請求項
    １３または請求項１４の何れかに記載のインクジェット
    記録ヘッド。
  16. 【請求項１６】 前記駆動電圧の波形が、長い時間幅を
    有する台形状または三角形状、且つ波形の立ち上がりの
    傾きが一定となるように当該駆動電圧の立ち上がり時間
    を変化させることを特徴とする請求項１３または請求項
    １４の何れかに記載のインクジェット記録ヘッド。
  17. 【請求項１７】 前記駆動電圧が所定のピーク電圧に立
    ち上がるまでの時間が、前記インク流路の固有周期の１
    ／２以下である場合に、 前記駆動電圧の立ち上がり時間ならびにピーク電圧を変
    化させることを特徴とする請求項１１に記載のインクジ
    ェット記録ヘッド。
  18. 【請求項１８】 前記駆動電圧の立ち上がり開始から立
    ち下がり開始までの時間を前記インク流路の固有周期に
    一致させることを特徴とする請求項１７に記載のインク
    ジェット記録ヘッド。
  19. 【請求項１９】 前記駆動電圧の立ち下がり時間と当該
    駆動電圧の立ち上がり時間とが同じ場合に当該駆動電圧
    の立ち上がり時間を変化させることを特徴とする請求項
    １８に記載のインクジェット記録ヘッド。
  20. 【請求項２０】 前記駆動電圧の波形が、長い時間幅を
    有する台形状または三角形状、且つ波形の立ち上がりの
    傾きが一定となるように当該駆動電圧の立ち上がり時間
    を変化させることを特徴とする請求項１８に記載のイン
    クジェット記録ヘッド。
JP36692397A 1997-12-26 1997-12-26 インク滴径制御方法およびインクジェット記録ヘッド Expired - Fee Related JP3161404B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP36692397A JP3161404B2 (ja) 1997-12-26 1997-12-26 インク滴径制御方法およびインクジェット記録ヘッド
EP98124769A EP0925922B1 (en) 1997-12-26 1998-12-28 Ink jet recording head controlling diameter of an ink droplet
DE69804417T DE69804417T2 (de) 1997-12-26 1998-12-28 Tintentropfendurchmesserregelnder Tintenstrahlkopf
US09/221,141 US6241345B1 (en) 1997-12-26 1998-12-28 Ink jet recording head controlling diameter of an ink droplet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP36692397A JP3161404B2 (ja) 1997-12-26 1997-12-26 インク滴径制御方法およびインクジェット記録ヘッド

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11188869A true JPH11188869A (ja) 1999-07-13
JP3161404B2 JP3161404B2 (ja) 2001-04-25

Family

ID=18488028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP36692397A Expired - Fee Related JP3161404B2 (ja) 1997-12-26 1997-12-26 インク滴径制御方法およびインクジェット記録ヘッド

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6241345B1 (ja)
EP (1) EP0925922B1 (ja)
JP (1) JP3161404B2 (ja)
DE (1) DE69804417T2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012101401A (ja) * 2010-11-09 2012-05-31 Toshiba Tec Corp インクジェット記録装置のインクジェットヘッドの駆動方法および駆動装置
EP2701916A1 (en) 2011-04-28 2014-03-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Compensating for capacitance changes in piezoelectric printhead elements
JPWO2015033993A1 (ja) * 2013-09-06 2017-03-02 コニカミノルタ株式会社 インクジェットヘッド、及び、インクジェット記録装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6858860B2 (en) * 2001-07-24 2005-02-22 Seiko Epson Corporation Apparatus and method for measuring natural period of liquid
US7150517B2 (en) * 2003-03-28 2006-12-19 Kyocera Corporation Method for driving piezoelectric ink jet head
US6832829B2 (en) * 2003-03-28 2004-12-21 Lexmark International, Inc. Ink jet aerosol control using carrier movement as a piston pump
DE102004002132A1 (de) * 2004-01-15 2005-08-11 Man Roland Druckmaschinen Ag Einrichtung zur Erzeugung einer Beschichtung von Druckprodukten einer Druckmaschine
US8251471B2 (en) 2003-08-18 2012-08-28 Fujifilm Dimatix, Inc. Individual jet voltage trimming circuitry
KR100590545B1 (ko) * 2004-02-27 2006-06-19 삼성전자주식회사 잉크젯 프린트헤드의 구동 방법
KR100738102B1 (ko) * 2006-02-01 2007-07-12 삼성전자주식회사 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4339763A (en) 1970-06-29 1982-07-13 System Industries, Inc. Apparatus for recording with writing fluids and drop projection means therefor
US3946398A (en) * 1970-06-29 1976-03-23 Silonics, Inc. Method and apparatus for recording with writing fluids and drop projection means therefor
US4106032A (en) 1974-09-26 1978-08-08 Matsushita Electric Industrial Co., Limited Apparatus for applying liquid droplets to a surface by using a high speed laminar air flow to accelerate the same
JPS5137541A (ja) 1974-09-26 1976-03-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Inkujetsutokirokusochi
JPS5497427A (en) 1978-01-18 1979-08-01 Ricoh Co Ltd Ink jet recorder
JPS6062779A (ja) * 1983-08-31 1985-04-10 Nec Corp インクジェット記録方法
JPS60125675A (ja) 1983-12-09 1985-07-04 Canon Inc 液体噴射記録装置
JPS61100469A (ja) 1984-10-23 1986-05-19 Nec Corp インクジエツトヘツド
CA1259853A (en) * 1985-03-11 1989-09-26 Lisa M. Schmidle Multipulsing method for operating an ink jet apparatus for printing at high transport speeds
JPS62174163A (ja) 1985-09-05 1987-07-30 Nec Corp ドロツプオンデマンドインクジエツトヘツド
US4879568A (en) * 1987-01-10 1989-11-07 Am International, Inc. Droplet deposition apparatus
JP2593940B2 (ja) 1988-10-14 1997-03-26 富士電機株式会社 インクジェット記録ヘッドの駆動方法
US5406318A (en) * 1989-11-01 1995-04-11 Tektronix, Inc. Ink jet print head with electropolished diaphragm
US5461403A (en) 1991-08-16 1995-10-24 Compaq Computer Corporation Droplet volume modulation techniques for ink jet printheads
US5510816A (en) * 1991-11-07 1996-04-23 Seiko Epson Corporation Method and apparatus for driving ink jet recording head
US5424769A (en) * 1992-06-05 1995-06-13 Seiko Epson Corporation Ink jet recording head
JP3292223B2 (ja) 1993-01-25 2002-06-17 セイコーエプソン株式会社 インクジェット式記録ヘッドの駆動方法、及びその装置
EP0608879B1 (en) * 1993-01-29 1999-10-27 Canon Kabushiki Kaisha Ink jet apparatus
JP3166396B2 (ja) 1993-04-14 2001-05-14 セイコーエプソン株式会社 インクジェット記録装置
JP3503656B2 (ja) * 1993-10-05 2004-03-08 セイコーエプソン株式会社 インクジェットヘッドの駆動装置
JP3099653B2 (ja) * 1993-10-19 2000-10-16 富士ゼロックス株式会社 流体噴射装置及び方法
JPH08267739A (ja) 1994-11-28 1996-10-15 Seiko Epson Corp インクジェット式記録装置
JPH08336970A (ja) 1995-04-14 1996-12-24 Seiko Epson Corp インクジェット式記録装置
JPH10296971A (ja) 1997-04-23 1998-11-10 Minolta Co Ltd インクジェット記録装置
JP3104662B2 (ja) 1997-11-27 2000-10-30 日本電気株式会社 インクジェット記録ヘッドの駆動装置
JPH11191143A (ja) 1997-12-25 1999-07-13 Canon Inc 情報処理装置及びその方法、コンピュータ可読メモリ

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012101401A (ja) * 2010-11-09 2012-05-31 Toshiba Tec Corp インクジェット記録装置のインクジェットヘッドの駆動方法および駆動装置
EP2701916A1 (en) 2011-04-28 2014-03-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Compensating for capacitance changes in piezoelectric printhead elements
JP2014514188A (ja) * 2011-04-28 2014-06-19 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． 圧電プリントヘッド素子のキャパシタンス変化の補償
JPWO2015033993A1 (ja) * 2013-09-06 2017-03-02 コニカミノルタ株式会社 インクジェットヘッド、及び、インクジェット記録装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0925922A1 (en) 1999-06-30
JP3161404B2 (ja) 2001-04-25
DE69804417T2 (de) 2003-04-24
EP0925922B1 (en) 2002-03-27
DE69804417D1 (de) 2002-05-02
US6241345B1 (en) 2001-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0737586B1 (en) Ink jet recording apparatus and method for performing ink jet printing
JP3495761B2 (ja) インクジェット式プリンタにおけるインク滴の形成方法、及びインクジェット式記録装置
JP3772805B2 (ja) 液体噴射ヘッド、及び、それを備えた液体噴射装置
JP4247043B2 (ja) インクジェットヘッドの駆動装置
JP5593353B2 (ja) インクジェットヘッドの駆動方法及び駆動装置
US8020955B2 (en) Liquid ejecting apparatus and method of setting signal for micro vibration
JP2014019050A (ja) インクジェット記録装置及びインクジェット式記録ヘッドの駆動方法
JP2001150672A (ja) インクジェット式記録装置、及び、インクジェット式記録ヘッドの駆動方法
JP6307945B2 (ja) 液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの駆動方法
JP2019059131A (ja) 液体吐出装置
JP3161404B2 (ja) インク滴径制御方法およびインクジェット記録ヘッド
JP4313388B2 (ja) インクジェット記録装置の駆動方法および駆動装置
JP2010221567A (ja) 液体吐出装置、及び、その制御方法
US6206496B1 (en) Ink jet recording head drive device and method thereof
JP3500692B2 (ja) インクジェット記録装置
JP2785727B2 (ja) インクジェット式プリントヘッド及びその駆動方法
JP4187150B2 (ja) 液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置
JP3234073B2 (ja) インクジェットヘッド
JP5411830B2 (ja) インクジェット記録装置のインクジェットヘッドの駆動方法および駆動装置
JP2010179585A (ja) 液体吐出装置、及び、液体吐出装置の制御方法
JP2005280199A (ja) 液体噴射装置
JP4209000B2 (ja) インクジェットヘッド用駆動装置及び該駆動装置を備えたインクジェットヘッド
JP2001322265A (ja) インクジェットヘッドの駆動制御方法および装置
JP3329354B2 (ja) インクジェット式記録ヘッドの駆動回路及び駆動方法
JP2002211010A (ja) インクジェット式記録装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090223

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100223

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110223

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120223

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees