JPH11334068A - インク噴射装置 - Google Patents

インク噴射装置

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JPH11334068A
JPH11334068A JP10144404A JP14440498A JPH11334068A JP H11334068 A JPH11334068 A JP H11334068A JP 10144404 A JP10144404 A JP 10144404A JP 14440498 A JP14440498 A JP 14440498A JP H11334068 A JPH11334068 A JP H11334068A
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actuator
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pulse signal
volume
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Yoshikazu Takahashi
高橋　　義和
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Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 解像度毎のインク滴の液滴体積を適正なもの
とし、解像度毎のドット密度の差の表現をより高め、良
好な印字が可能なインク噴射装置を提供する。 【解決手段】 制御装置は、印字命令を受けると、印字
命令に指示された解像度の違いにより異なる噴射パルス
信号を、アクチュエータ壁へ加え、インク室の容積を一
旦増加させた後、該容積を減少させることで、インクを
ノズルから噴射する。上記解像度設定としては、通常画
質設定と、第１高画質設定と、第２高画質設定とがあ
り、通常画質設定では、駆動信号として、噴射パルス信
号を２度加え、第１高画質設定では、噴射パルス信号を
１度加え、第２高画質設定では、一度の噴射パルス信号
に対し、小型化パルス信号を加える。従って、各設定時
でのインク滴の液滴体積がほぼ２：１：０．５となり、
解像度の違いによるドット密度の差の表現を的確に行う
ことを可能とし、良好な印字を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、印字命令に応じて
ノズルからインクを噴射して、被記録媒体に画像を形成
するインク噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ノンインパクト方式の印字装置の中で、
原理が単純で、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。中でも、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・デマンド型の印字装置に
用いられるインク噴射装置として、例えば、特開昭６３
−２４７０５１号公報に記載の圧電材料を利用したせん
断モード型がある。この種のインク噴射装置の一例を図
７に示す。なお、図７（ａ）は図７（ｂ）のＡ−Ａ線断
面に、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線断面に、それ
ぞれ対応している。
【０００４】図７に示すように、インク噴射装置６００
は、底壁６０１、天壁６０２、及びその間のせん断モー
ド型のアクチュエータ壁６０３からなる。そのアクチュ
エータ壁６０３は天壁６０２に接着され、かつ矢印６０
９方向に分極された圧電材料製の上部壁６０５と、底壁
６０１に接着され、かつ矢印６１１方向に分極された圧
電材料製の下部壁６０７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、かつその隣の一対のアクチュエータ壁６０３
との間には、インク室６１３よりも狭い空間６１５を形
成している。
【０００５】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、マニホールド６２６を介して図示しないインク供給
源が接続されている。そして、マニホールド６２６は、
各インク室６１３に連通する開口部を有する前部壁６２
７と、底壁６０１、天壁６０２の間を密閉する後部壁６
２８とを備え、上記インク供給源から前部壁６２７、後
部壁６２８の間に供給されたインクを、各インク室６１
３に分配するものである。
【０００６】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６１３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の表面はインクと絶縁するための絶縁層で覆わ
れている。そして、空間６１５に面している電極６２１
はアース６２３に接続され、インク室６１３内に設けら
れた電極６１９は制御装置６２５に接続され、図示しな
い電源の電圧（駆動信号）を印加される。
【０００７】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。この動作の一例を図８
に示す。なお、図８では、各部６０３〜６１９の符号に
図の左側からａ、ｂ、ｃ、…の添え字を付して、それぞ
れを区別している。図８に例示するように、インク室６
１３ｃ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６
３１、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６
１８ｃ付近を含むインク室６１３ｃ内の圧力が減少す
る。
【０００８】この電圧Ｅ（Ｖ）の印加をインク室６１３
内の圧力波の片道伝播時間Ｔだけ維持する。すると、そ
の間に前述のインク供給源からインクが供給される。な
お、上記片道伝播時間Ｔはインク室６１３内のインクの
圧力波が、インク室６１３の長手方向に片道伝播する時
間であり、インク室６１３の長さＬとこのインク室６１
３内部のインク中での音速ａとによりＴ＝Ｌ／ａなる式
で算出される。
【０００９】圧力波の伝播は、上記電圧の印加から片道
伝播時間Ｔが経過するとインク室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６１９ｃに印加されている電圧が
０（Ｖ）に戻される。すると、アクチュエータ壁６０３
ｅ、６０３ｆが変形前の状態（図７）に戻りインクに圧
力が加えられる。そのとき、上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。
【００１０】このインク噴射装置６００の駆動信号の一
例を図９に示す。インク噴射装置６００では、１ドット
の印字命令を受けると、制御装置６２５が、駆動信号と
して、インク滴の噴射を行うための噴射パルス信号と、
該噴射パルス信号によりインク滴を噴射された後、イン
ク室６１３の圧力波振動を相殺するための非噴射パルス
信号とを、アクチュエータ壁６０３へ順に印加し、イン
ク滴を噴射する。すなわち、噴射パルス信号が立ち上が
ると、上記図８にて説明したように、アクチュエータ壁
６０３に電界が発生し、インク室６１３の容積が増加し
てインク室６１３内の圧力が減少する。その後、インク
室６１３にはインクが流入する一方、容積の増大によっ
て生じた圧力波振動による圧力が増加して正の圧力に転
じ、片道伝播時間Ｔを経過する時点の近傍でピークに達
する。そして、噴射パルス信号が、立ち上がりから、
０．５Ｔ〜１．５Ｔの間のタイミング、好ましくは１Ｔ
のタイミングで立ち下がると、インク室６１３の容積が
減少し、それにより発生した圧力と、上記正に転じた圧
力とが加え合わされて、インク室６１３のノズル６１８
付近に高い圧力が生じ、インク滴がノズル６１８から噴
射される。
【００１１】続いて、噴射パルス信号から、１．７Ｔ〜
１．９５Ｔ及び２．２５Ｔ〜２．４５Ｔの間、好ましく
は２．３５Ｔのパルス間隔を空けた後、インク室６１３
の圧力がほぼ正から負に転じる時点のタイミングで非噴
射パルス信号が立ち上がると、未だ正である上記圧力が
急減する。その後、非噴射パルス信号が、立ち上がりか
ら、０．３Ｔ〜０．７Ｔ及び１．３Ｔ〜１．８Ｔの間の
タイミング、好ましくは０．５Ｔのタイミングで立ち下
がると、負に転じた上記圧力が急増する。このため、上
記圧力の振動が相殺される。従って、インク滴が非所望
に噴射されるのが防止され、次の印字命令に対する処理
へ早期に移行することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】また、インク噴射装置
６００では、印字命令にて指示された解像度設定に応じ
て、アクチュエータ壁６０３への電圧を可変させて、イ
ンクの液滴体積を増減させ、指定された解像度に適した
液滴体積を噴射するようにしている。つまり、解像度設
定が、通常画質設定（３６０×３６０ｄｐｉ）である場
合と、高画質設定（７２０×７２０ｄｐｉ）である場合
とで、前述の噴射パルス信号及び非噴射パルス信号の電
圧を変えているのである。例えば、通常画質設定の場合
には、電圧を２０Ｖに設定することで、液滴体積を３０
ｐｌ（ピコリットル）〜３５ｐｌとし、高画質設定の場
合には、通常画質設定に比べて３〜４Ｖ低い、約１６Ｖ
程度、すなわち、３／４Ｅ（Ｖ）程度に設定すること
で、液滴体積を２０ｐｌ〜２５ｐｌとなるように制御
し、それと共に被記録媒体上に形成するドットのピッチ
を変更している。
【００１３】このようにして、解像度設定に応じて、イ
ンクの液滴体積を増減させ、被記録媒体上に、解像度設
定に対応した所望のドット密度の画像を作り出してい
た。しかしながら、通常画質設定と、高画質設定とのイ
ンクの液滴体積比は１０：７であり、液滴体積の差が少
な過ぎることから、解像度の違いによるドット密度の
差、言い換えると鮮明度の差が今一つであった。
【００１４】ここで、上記解像度の違いによるドット密
度の差を明確に出すために、上記駆動信号の電圧の差異
をさらに大きくすることが考えられる。例えば、通常画
質設定の場合は、電圧を２０Ｖ以上に設定するのであ
る。このように電圧を上昇させると、噴射速度が上が
り、液滴体積が増加するので好ましいが、次のような問
題を生じる。すなわち、噴射速度の向上の影響で圧力波
振動が大きくなり、ノズル６１８の先端にできたメニス
カスの振動が大きくなる。メニスカスの過度の振動によ
り、本来噴射すべきではないタイミングで噴射したり、
インク滴が細かく飛散してしまう「しぶき」が発生し、
印字が滲んでしまうことがある。さらには、インク室６
１３側にメニスカスができているタイミングで、次の噴
射のためにアクチュエータ壁６０３が圧電すべり変形を
して、インク室６１３内の圧力が減少すると、上記メニ
スカスがインク室６１３内に大きく後退して、インク室
６１３内に気泡を生じさせ、噴射が困難な状態になるこ
とがある。
【００１５】一方、上記高画質設定時の電圧よりも下げ
ることで、より液滴体積を小さくして、さらに解像度を
上げるようにすることも考えられる。このように電圧を
下げることにより、噴射速度が低下し、液滴体積が減少
するのであるが、次のような問題を生じる。すなわち、
インク噴射装置６００は、被記録媒体に対して、キャリ
ッジモータにより相対的に移動することで、画像を形成
しているが、上記のように噴射速度が低下すると、噴射
されたインク滴が風などの影響を受けて直進性が悪くな
り、着弾がずれたりする。また、噴射されたインク滴
は、通常、飛翔中に、大きなインク滴（メインドロッ
プ）と、小さなインク滴（サテライト）とに分裂するの
であるが、噴射速度が遅いと、前記サテライトと前記メ
インドロップの着弾ずれが大きくなり、印字が滲んでし
まうことがある。
【００１６】以上、駆動信号の電圧を可変する方法で
は、解像度毎のドット密度の差を再現するのに限界があ
った。このような問題を鑑みて、解像度毎のドット密度
の差の表現をより高めたインク噴射装置が望まれてい
た。
【００１７】そこで、本発明は、解像度毎のドット密度
の差、すなわち鮮明度の差の表現をより高め、良好な印
字が可能なインク噴射装置を提供することを目的とす
る。
【００１８】
【課題を解決するための手段、及び発明の効果】上記目
的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、イ
ンクを噴射するノズルと、該ノズルが設けられ、インク
を充填可能なインク室と、該インク室の容積を変化させ
るアクチュエータと、印字命令に対して、該アクチュエ
ータに駆動信号を印加し、前記アクチュエータを駆動さ
せて、前記インク室の容積を変化させて圧力波を発生さ
せることで、前記ノズルからインク滴を噴射する動作を
行う駆動手段と、を備えたインク噴射装置において、前
記駆動手段は、前記印字命令を受けた際に、該印字命令
の画像の鮮明度を示す解像度設定に応じて、前記アクチ
ュエータに前記駆動信号として印加する噴射パルス信号
の回数を可変させ、前記解像度設定が低いほど前記噴射
パルス信号を多く印加することを特徴とする。
【００１９】請求項１記載のインク噴射装置によれば、
駆動手段が、印字命令を受けた際に、印字命令の画像の
鮮明度を示す解像度設定が低いほど噴射パルス信号を多
く印加して、アクチュエータの可動回数を増やし、イン
ク滴を噴射数を増やすようにしている。従って、解像度
設定が高ければ、インク滴の液滴体積が少なく、被記録
媒体上での付着面積が小さくなり、一方、解像度設定が
低ければ、インク滴の液滴体積が多く、被記録媒体上で
の付着面積が大きくなるので、解像度毎のドット密度の
差を出すことが容易で、良好な印字を可能とする。
【００２０】請求項２記載の発明は、請求項１記載のイ
ンク噴射装置において、前記駆動手段は、前記印刷命令
を受けた際に、前記解像度設定が通常画質設定である場
合には、前記アクチュエータに前記噴射パルス信号を二
度印加し、前記印字命令の前記解像度設定が第１高画質
設定である場合には、前記アクチュエータに前記噴射パ
ルス信号を一度印加することを特徴とする。
【００２１】請求項２記載のインク噴射装置によれば、
駆動手段は、解像度設定が通常画質設定の場合には、ア
クチュエータへ噴射パルス信号を二度印加し、解像度設
定が第１高画質設定である場合には、アクチュエータへ
噴射パルス信号を一度印加する。従って、第１高画質設
定では、通常画質設定に比べて、インク滴の液滴体積を
半分にすることができる。この結果、従来では、通常画
質設定時と、高画質設定時との液滴体積が１０：７の比
率になっていたが、本発明では、通常画質設定時と、高
画質設定（第１高画質設定）時との液滴体積を２：１の
比率にすることができ、解像度の違いによるドット密度
の差の表現を的確に行うことを可能とし、良好な印字を
行うことができる。
【００２２】請求項３記載の発明は、請求項２記載のイ
ンク噴射装置において、前記駆動手段は、前記印字命令
の前記解像度設定が第２高画質設定である場合には、前
記アクチュエータに前記噴射パルス信号を一度印加し、
その後、前記噴射パルス信号に応じて前記ノズルから噴
射される前記インク滴を小型化するための液滴小型化パ
ルス信号を印加することを特徴とする。
【００２３】請求項３記載のインク噴射装置によれば、
駆動手段は、解像度設定が第２高画質設定の場合には、
アクチュエータへ噴射パルス信号を一度印加し、その
後、噴射パルス信号に応じてノズルから噴射されるイン
ク滴を小型化するための液滴小型化パルス信号を印加す
る。従って、第２項画質設定時には、上述の第１高画質
設定よりも、さらに液滴体積の小さなインク滴を噴射で
き、より解像度の高い場合の印字でも、解像度の違いに
よるドット密度の差の表現を的確に行うことを可能と
し、良好な印字を行うことができる。
【００２４】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれかに記載のインク噴射装置において、前記駆動手段
は、前記アクチュエータに前記噴射パルス信号あるいは
前記液滴小型化パルス信号を印加した後に、前記駆動信
号として、前記インク室の容積を増減させて前記インク
室の圧力波振動を相殺する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。
【００２５】請求項４記載のインク噴射装置によれば、
駆動手段の噴射パルス信号により、インク滴が噴射され
た後、非噴射パルス信号を加えて圧力を発生させ、イン
ク室内の容積を増減させることで、インク滴を噴射した
ことにより生じているインク室内の圧力波振動を相殺さ
せるようにしている。このため、インクが非所望に噴射
されることがなく、次の印字命令に対する処理に早期に
移行することができる。従って、請求項４記載のインク
噴射装置では、請求項１〜３のいずれかに記載の発明の
効果に加えて、印字速度を向上させることができる。な
お、上記相殺とは、圧力波振動を完全に解消するもので
はなくてもよく、例えば、インク滴が噴射されない程度
に圧力波振動を抑制するものであってもよい。
【００２６】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれかに記載のインク噴射装置において、前記アクチュ
エータが、前記インク室の側壁をなす圧電材料を用いて
構成されていることを特徴とする。請求項５記載のイン
ク噴射装置では、インク室の側壁をなす圧電材料を用い
て上記アクチュエータを構成しており、その圧電材料に
電圧を印加して変形させることによりインク室の容積を
変化させる。このように圧電材料を用いたアクチュエー
タは、構成が簡単で耐久性にも優れ、更に安価である。
従って、請求項１〜４のいずれかに記載の発明の効果に
加えて、装置の構成を簡素にし、十分な耐久性を具備さ
せ、製造コストの低減を可能とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態の
インク噴射装置６００における機械的部分の構成は、図
７に示す従来のものと同様であるので説明を省略する。
【００２８】ここで、このインク噴射装置６００の具体
的な寸法を述べる。インク室６１３の長さＬが７．５ｍ
ｍである。ノズル６１８の寸法は、ノズル面６１７ａ側
の径が４０μｍ、インク室６１３側の径が７２μｍ、長
さが１００μｍである。また、後述の実験に供したイン
クの２５度Ｃにおける粘度は約３ｍＰａ・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８μ
ｓｅｃである。更に、インク噴射装置６００は図示しな
いプラテンに沿って移動するキャリッジに搭載され、ノ
ズル面６１７ａとプラテン上の被記録媒体との間隔は１
〜２ｍｍである。
【００２９】図１は、本発明の実施の形態のインク噴射
装置６００に用いられた制御装置６２５の構成を示す回
路図である。図１に示すように、制御装置６２５は、充
電回路１８２、放電回路１８４、及びパルスコントロー
ル回路１８６から構成されている。また、図１では、ア
クチュエータ壁６０３の圧電材料及び電極６１９、６２
１をコンデンサ１９１で表しており、そのコンデンサ１
９１の端子１９１Ａ、１９１Ｂはそれぞれ電極６１９、
６２１に対応する。すなわち、端子１９１Ａが制御装置
６２５に、端子１９１Ｂがアース６２３に、それぞれ接
続されている。
【００３０】充電回路１８２に設けられた入力端子１８
７と放電回路１８４に設けられた入力端子１８８とは、
それぞれインク室６１３内の電極６１９（端子１９１
Ａ）にＥ（Ｖ）の電圧（例えば１６Ｖ）または０（Ｖ）
の電圧を印加するための入力信号を、後述のパルスコン
トロール回路１８６から入力するための端子である。
【００３１】充電回路１８２は、抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０
２、Ｒ１０３、Ｒ１０４、Ｒ１０５、及び、トランジス
タＴＲ１０１、ＴＲ１０２から構成されている。トラン
ジスタＴＲ１０１のベースは、抵抗Ｒ１０１を介して入
力端子１８７に接続されると共に、抵抗Ｒ１０２を介し
て接地されている。トランジスタＴＲ１０１のエミッタ
は直接接地され、コレクタは、Ｅ（Ｖ）の正の電源１８
９に抵抗Ｒ１０３を介して接続されている。また、トラ
ンジスタＴＲ１０２のベースは、抵抗Ｒ１０４を介して
正の電源１８９に接続されると共に、抵抗Ｒ１０５を介
してトランジスタＴＲ１０１のコレクタに接続されてい
る。トランジスタＴＲ１０２のエミッタは正の電源１８
９に直接接続され、コレクタは抵抗Ｒ１２０を介して端
子１９１Ａに接続されている。
【００３２】そして、入力端子１８７にオン信号（＋５
Ｖ）が入力されると、トランジスタＴＲ１０１が導通
し、正の電源１８９からの電流がトランジスタＴＲ１０
１のコレクタからエミッタ方向に流れる。従って、正の
電源１８９に接続されている抵抗Ｒ１０４及び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ＴＲ１０
２のエミッタとコレクタ間が導通する。そして、正の電
源１８９からＥ（Ｖ）の電圧がトランジスタＴＲ１０２
のコレクタ及びエミッタ、抵抗Ｒ１２０を介してコンデ
ンサ１９１の端子１９１Ａに印加される。
【００３３】次に、放電回路１８４について説明する。
放電回路１８４は抵抗Ｒ１０６、Ｒ１０７、トランジス
タＴＲ１０３から構成されている。トランジスタＴＲ１
０３のベースは、抵抗Ｒ１０６を介して入力端子１８８
に接続されると共に、抵抗Ｒ１０７を介して接地されて
いる。トランジスタＴＲ１０３のエミッタは直接接地さ
れ、コレクタは、前述の抵抗Ｒ１２０を介して端子１９
１Ａに接続されている。そして、入力端子１８８にオン
信号（＋５Ｖ）が入力されるとトランジスタＴＲ１０３
が導通し、抵抗Ｒ１２０を介してコンデンサ１９１の端
子１９１Ａを接地する。
【００３４】次に、この充電回路１８２、放電回路１８
４によってアクチュエータ壁６０３（コンデンサ１９
１）に印加される電圧の変化を説明する。なお、ここで
説明する充電回路１８２の入力端子１８７、及び放電回
路１８４の入力端子１８８に入力される入力信号は、印
字命令に指示された解像度設定が、通常画質設定の場合
を示す。また、解像度設定の詳しくは後述する。
【００３５】充電回路１８２の入力端子１８７に入力さ
れる入力信号は、図２（Ａ）のタイミングチャートに示
すように、通常オフの状態であり、インクの噴射時には
後述の所定のタイミングＴ１にてオンされ、タイミング
Ｔ２にてオフされる。その後、タイミングＴ３にてオン
され、タイミングＴ４にてオフされ、更にタイミングＴ
５にてオンされ、タイミングＴ６にてオフされる。放電
回路１８４の入力端子１８８に入力される入力信号は、
図２（Ｂ）のタイミングチャートに示すように、入力端
子１８７の入力信号がオンされるとき（Ｔ１、Ｔ３、Ｔ
５）オフされ、入力端子１８７の入力信号がオフされる
とき（Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６）オンされる。
【００３６】この場合、コンデンサ１９１の端子１９１
Ａに印加される電圧は、図２（Ｃ）に示すように、通常
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ＴＲ１０２と、抵抗Ｒ１２
０と、せん断モード型圧電素子からなるアクチュエータ
壁６０３の静電容量とにて決まる充電時間Ｔａ後に電圧
Ｅ（Ｖ）になる。またタイミングＴ２にて、トランジス
タＴＲ１０３と、抵抗Ｒ１２０と、アクチュエータ壁６
０３の静電容量とにて決まる放電時間Ｔｂ後に０（Ｖ）
になる。
【００３７】このように電極６１９Ａ（端子１９１Ａ）
に実際に印加される電圧（以下、駆動信号という）の波
形は、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）となる時点を、駆動信号の立ち上がりタイミング
（ＡＳ、ＢＳ、ＨＳ）及び立ち下がりタイミング（Ａ
Ｅ、ＢＥ、ＨＥ）として近似する。パルスコントロール
回路１８６は、この駆動信号の立ち上がり及び立ち下が
りが後述のタイミングとなるように、入力端子１８７、
１８８へ入力信号の上記タイミングＴ１〜Ｔ６等を制御
する回路である。次に、図１に戻ってパルスコントロー
ル回路１８６の構成について説明する。
【００３８】パルスコントロール回路１８６には、各種
の演算処理を行うＣＰＵ２１０が設けられ、そのＣＰＵ
２１０には、印字データや各種のデータを記憶するＲＡ
Ｍ２１２と、パルスコントロール回路１８６の制御プロ
グラム及び前述のタイミングＴ１〜Ｔ６でオン、オフ信
号を発生するシーケンスデータを記憶するＲＯＭ２１４
とが接続されている。ここで、ＲＯＭ２１４には、図３
に示すように、インク噴射装置制御プログラム記憶エリ
ア２１４Ａと、駆動波形データ記憶エリア２１４Ｂとが
設けられている。そして、前述の通常画質設定時の駆動
信号の波形に関するシーケンスデータを含め、第１高画
質設定（従来の高画質設定と同じ）、及び第２高画質設
定（１４４０×７２０ｄｐｉ）時の駆動信号波形に関す
るシーケンスデータが、駆動波形データ記憶エリア２１
４Ｂに記憶されている。
【００３９】更に、ＣＰＵ２１０は各種のデータのやり
とりをするＩ／Ｏバス２１６に接続され、当該Ｉ／Ｏバ
ス２１６には、印字データ（印字命令）受信回路２１８
とパルスジェネレータ２２０及び２２２が接続されてい
る。パルスジェネレータ２２０の出力は充電回路１８２
の入力端子１８７に入力され、パルスジェネレータ２２
２の出力は放電回路１８４の入力端子１８８に入力され
ている。
【００４０】ＣＰＵ２１０はＲＯＭ２１４の駆動波形デ
ータ記憶エリア２１４Ｂに記憶されているシーケンスデ
ータに従って、パルスジェネレータ２２０及び２２２を
制御する。従って、上記の解像度設定毎のタイミングＴ
１〜Ｔｎ（ｎは２以上の偶数）の各種パターンを予めＲ
ＯＭ２１４内の駆動波形データ記憶エリア２１４Ｂに記
憶させておくことによって、１ドットの印字命令を受け
ると、印字命令にて指示された解像度設定に応じた駆動
信号をアクチュエータ壁６０３に与えることができる。
なお、パルスジェネレータ２２０、２２２、充電回路１
８２、及び放電回路１８４は、インク噴射装置６００の
ノズル６１８と同じ数だけ設けられている。ＣＰＵ２１
０は、印字データに応じたアクチュエータ壁６０３に駆
動信号を出力し、対応するノズル６１８からインクを噴
射する。
【００４１】次に、本発明の実施の形態のインク噴射装
置６００において、印字命令を受けて、印字命令の解像
度設定が上記通常画質設定であった場合に、アクチュエ
ータ壁６０３へ出力される駆動信号の波形（以下、駆動
波形という）の一例を図４（Ａ）に例示する。また、図
４（Ｂ）はその駆動波形に応じたインク室６１３内の圧
力波振動を表している。図４に例示するように、本例の
駆動波形は、インク滴を噴射するための二つの噴射パル
ス信号Ａ、Ｂと上記インク室６１３内に残留した圧力波
振動を相殺するための非噴射パルス信号Ｃとからなり、
噴射パルス信号Ａ、Ｂと非噴射パルス信号Ｃとのいずれ
も波高値（電圧値）はＥ（Ｖ）である。
【００４２】まず、タイミングＡＳで噴射パルス信号Ａ
が立ち上がると、図８にてインク室６１３ｃを例に説明
したように、アクチュエータ壁６０３に電界が発生し、
インク室６１３の容積が増大してノズル６１８付近を含
むインク室６１３内の圧力が減少する。その後、インク
室６１３にはインクが流入する一方、容積の増大によて
生じた圧力波振動による圧力が増加して正の圧力に転
じ、片道伝播時間Ｔを経過する時点でピークに達する。
この時点近傍のタイミングＡＥで噴射パルス信号Ａが立
ち下がるとインク室６１３の容積が減少するが、そのこ
とにより発生した圧力と、上記正に転じた圧力とが加え
合わされ、比較的高い圧力がインク室６１３のノズル６
１８付近の部分に生じて、インク滴がノズル６１８から
噴射される。
【００４３】続いて、タイミングＡＥからパルス間隔ｄ
１分の時間が経過し、インク室６１３の圧力が正から負
に転じた後のタイミングＢＳにて噴射パルス信号Ｂが立
ち上がり、片道伝播時間Ｔを経過する時点近傍のタイミ
ングＢＥにて噴射パルス信号Ｂが立ち下がると、同様に
して２滴目のインク滴がノズル６１８から噴射される。
こうして、キャリッジと記録用紙との相対移動に伴い、
複数のインク滴が記録用紙へ相互にずれて付着する。
【００４４】更に、その後、インク室６１３の圧力が正
から負へ転じる前のタイミングＨＳにて、非噴射パルス
信号Ｃが立ち上がり、負に転じた後のタイミングＨＥで
非噴射パルス信号Ｃが立ち下がる。すると、タイミング
ＨＳでは、未だ正である上記圧力が急減し、タイミング
ＨＥでは、負に転じた上記圧力が急増する。このため、
上記圧力波の振動が相殺される。従って、インク滴が非
所望に噴射されるのが防止され、次の印字命令に対する
処理へ早期に移行することができる。また、非噴射パル
ス信号Ｃは上記圧力波振動を相殺するので、このパルス
によりインクは噴射されない。
【００４５】なお、第１噴射パルス信号のパルス幅Ｗ
ａ、前述のパルス間隔ｄ１、第２噴射パルス信号のパル
ス幅Ｗｂ、タイミングＢＥからタイミングＨＳに至るま
での第２パルス間隔ｄ２、及び非噴射パルス信号のパル
ス幅Ｗｃは、図５（Ａ）に示すように設定している。す
なわち、パルス幅Ｗａが０．５Ｔ〜１．５Ｔの間、好ま
しくは１Ｔに、パルス間隔ｄ１とパルス幅Ｗｂとが共に
０．３Ｔ以上、且つ、その和が１．３Ｔ〜１．７Ｔの
間、好ましくはパルス間隔ｄ１が０．８Ｔ、パルス幅Ｗ
ｂが０．７Ｔに、第２パルス間隔ｄ２が１．７Ｔ〜１．
９５Ｔ及び２．２５Ｔ〜２．４５Ｔの間、好ましくは
２．３５Ｔに、パルス幅Ｗｃが０．３Ｔ〜０．７Ｔ及び
１．３Ｔ〜１．８Ｔの間、好ましくは０．５Ｔになるよ
う、それぞれ設定している。
【００４６】以上、説明した通常画質設定の場合には、
第１及び第２噴射パルス信号のそれぞれにより、４０ｐ
ｌ〜４５ｐｌの量のインク滴が噴射される。また、印字
命令の解像度設定が第１高画質設定であった場合に、ア
クチュエータ壁６０３へ出力される駆動波形について
は、図５（Ｂ）に示すように、従来の高画質設定と同一
なので説明を省略する。この第１高解像度設定の場合に
は、噴射パルス信号により、２０ｐｌ〜２５ｐｌの量の
インク滴が噴射される。
【００４７】次に、印字命令の解像度設定が第２高画質
設定であった場合に、アクチュエータ壁６０３へ出力さ
れる駆動波形の一例を図５（Ｃ）を参照しながら説明す
る。まず、上述のように、噴射パルス信号が、０．５Ｔ
〜１．５Ｔ、好ましくは１Ｔの間だけＥ（Ｖ）になる
と、インク室６１３のノズル６１８付近に高い圧力が生
じ、インク滴がノズル６１８から噴射される。
【００４８】続いて、噴射パルス信号から、０．６５Ｔ
のパルス間隔を空けた後、０．４Ｔの間、液滴小型化パ
ルス信号がＥ（Ｖ）になる。ここで、この液滴小型化パ
ルス信号について説明する。噴射パルス信号が立ち下が
った際に、立ち下がりによってアクチュエータ壁６０３
が変形状態からの初期状態へ戻る際に発生する圧力と、
インク室６１３内の正に転じた圧力とが加え合わされ
て、正の圧力が急激に上昇し、インク滴がノズル６１８
から噴射される。その後、インク室６１３の圧力は正か
ら負に転じ、負に向かって下降する。このとき、上記パ
ルス間隔の後に、液滴小型化パルス信号を加えることに
より、アクチュエータ壁６０３が変形状態となり、イン
ク室６１３内の圧力が急減する。すると、ノズル６１８
のメニスカスが、急激にインク室６１３方向へ引っ張ら
れ、ノズル６１８より噴射されかけたインク滴の一部が
引き戻される。従って、ノズルから噴射されるインク滴
は小型化される。なお、上記パルス間隔と、液滴小型化
パルス信号のパルス幅とは、共に０．３Ｔ以上、且つ、
その和が０．７Ｔ〜１．３Ｔとなればよい。
【００４９】そして、液滴小型化パルス信号の立ち下が
った後に、０．７Ｔ〜１．３Ｔ、好ましくは０．９Ｔの
第２パルス間隔を開けて、０．２Ｔ〜０．４Ｔ、好まし
くは０．３５Ｔの間だけの非噴射パルス信号がＥ（Ｖ）
になる。このため、上記のように、インク室６１３の圧
力の振動は相殺される。従って、インク滴が非所望に噴
射されるのが防止され、次の印字命令に対する処理へ早
期に移行することができる。
【００５０】以上、説明した第２高画質設定の場合に
は、噴射パルス信号によりインク滴が噴射されると共
に、液滴小型化パルス信号によりインク滴の一部が引き
戻され、結果として、１０ｐｌ〜１５ｐｌの量のインク
滴が噴射される。以上、本発明の実施の形態のインク噴
射装置６００は、図６にも示すように、解像度設定が通
常画質設定である場合には、４０ｐｌ〜４５ｐｌの液滴
体積を噴射し、第１高画質設定である場合には、２０ｐ
ｌ〜２５ｐｌの液滴体積を噴射し、第２高画質設定であ
る場合には、１０ｐｌ〜１５ｐｌの液滴体積を噴射す
る。これは、第１高画質設定の液滴体積を基準として、
１とした場合に、通常画質設定が１．８９倍に、第２高
画質設定が０．５６倍に相当する。従って、従来では、
通常画質設定時と、高画質設定時との液滴体積が１０：
７の比率になっていたが、本発明の実施の形態では、通
常画質設定時と、高画質設定（第１高画質設定）時との
液滴体積がほぼ２：１となり、また、第１高画質設定時
と、第２高画質設定時との液滴体積もほぼ２：１となる
ので、解像度の違いによるドット密度の差の表現を的確
に行うことを可能とし、良好な印字を行うことができ
る。
【００５１】上記実施の形態と請求項との対応をまとめ
ると、アクチュエータ壁６０３及び電極６１９、６２１
がアクチュエータに、制御装置６２５が駆動手段に、そ
れぞれ相当する。なお、本発明は上記実施の形態になん
ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々の形態で実施することができる。
【００５２】例えば、上記実施の形態では、１ドットの
印字命令に対して、通常画質設定時に２滴のインク滴を
噴射しているが、３滴以上のインク滴を噴射するように
してもよい。この場合も、より濃厚な画像を形成するこ
とができる。更に、本発明は、圧電材料以外を用いて構
成されたアクチュエータによってインク滴を噴射する装
置や、印字装置本体にインク噴射装置６００を固定した
いわゆるラインプリンタなどにも適用することができ
る。
【００５３】また、電源１８９は、一定の電圧Ｅ（Ｖ）
を出力する電源でも、上述のさよう効果を奏することが
可能で、このように一定電圧の電源を用いれば、装置の
構成及び制御をきわめて簡略化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が適用されたインク噴射装置の制御装
置の構成を表す回路図である。
【図２】 その制御装置の充電回路、放電回路の動作を
表すタイミングチャートである。
【図３】 その制御装置のＲＯＭの構成を示す説明図で
ある。
【図４】 その制御装置が出力するインク噴射装置の駆
動波形を例示する説明図である。
【図５】 その制御装置が、解像度設定に応じて出力す
る駆動波形について説明するための説明図である。
【図６】 実施の形態のインク噴射装置が噴射するイン
ク滴の液滴体積と、従来のインク噴射装置が噴射するイ
ンク滴の液滴体積と示す図である。
【図７】 従来技術及び本発明に関わるインク噴射装置
の構成を表す断面図である。
【図８】 そのインク噴射装置の動作の一例を示す説明
図である。
【図９】 そのインク噴射装置の制御装置が出力する駆
動波形を例示する説明図である。
【符号の説明】
１８２…充電回路、１８４…放電回路、１８６…パルス
コントロール回路、６００…インク噴射装置、６０３…
アクチュエータ壁、６１３…インク室、６１８…ノズ
ル、６１９、６２１…電極、６２５…制御装置

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インクを噴射するノズルと、 該ノズルが設けられ、インクを充填可能なインク室と、 該インク室の容積を変化させるアクチュエータと、 印字命令に対して、該アクチュエータに駆動信号を印加
    し、前記アクチュエータを駆動させて、前記インク室の
    容積を変化させて圧力波を発生させることで、前記ノズ
    ルからインク滴を噴射する動作を行う駆動手段と、 を備えたインク噴射装置において、 前記駆動手段は、前記印字命令を受けた際に、該印字命
    令の画像の鮮明度を示す解像度設定に応じて、前記アク
    チュエータに前記駆動信号として印加する噴射パルス信
    号の回数を可変させ、前記解像度設定が低いほど前記噴
    射パルス信号を多く印加することを特徴とするインク噴
    射装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のインク噴射装置におい
    て、 前記駆動手段は、前記印刷命令を受けた際に、前記解像
    度設定が通常画質設定である場合には、前記アクチュエ
    ータに前記噴射パルス信号を二度印加し、 前記印字命令の前記解像度設定が第１高画質設定である
    場合には、前記アクチュエータに前記噴射パルス信号を
    一度印加することを特徴とするインク噴射装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載のインク噴射装置におい
    て、 前記駆動手段は、前記印字命令の前記解像度設定が第２
    高画質設定である場合には、前記アクチュエータに前記
    噴射パルス信号を一度印加し、その後、前記噴射パルス
    信号に応じて前記ノズルから噴射される前記インク滴を
    小型化するための液滴小型化パルス信号を印加すること
    を特徴とするインク噴射装置。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のインク
    噴射装置において、 前記駆動手段は、前記アクチュエータに前記噴射パルス
    信号あるいは前記液滴小型化パルス信号を印加した後
    に、前記駆動信号として、前記インク室の容積を増減さ
    せて前記インク室の圧力波振動を相殺する非噴射パルス
    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
    インク噴射装置。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のインク
    噴射装置において、 前記アクチュエータが、前記インク室の側壁をなす圧電
    材料を用いて構成されていることを特徴とするインク噴
    射装置。
JP10144404A 1998-05-26 1998-05-26 インク噴射装置 Pending JPH11334068A (ja)

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