JPS5849273A - インクジエツトプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインクジェットプリンタ、特に複数個のノズル
を有するマルチノズルヘッドを備えたインクジェットプ
リンタに関するものである。

従来の印字装置、情報出力端末はワイヤーヘッド、活字
等をインクリボンを介して記録用紙に衝突させること′
により各種の出力情報を記録するものであったが、記録
の際の騒音がかなり大きく、比較的静粛なオフィス等で
使用された場合騒音公害をもたらすものであった。この
ような問題を解決するための出力装置として、近年液体
状のインクを何らかの手段により飛翔させ、記録用紙に
付着せしめ、各種の出力情報を記録する所謂インクジェ
ット方式の出力装置（インクジェットプリンタ）が開発
され一般に使用され始めている。インクジェット方式を
大別すると帯電制御方式、インクオンデマンド方式、電
界制御方式、インクミスト方式の４つの方式に分けるこ
とができる。帯電制御方式とはインクを振動子により常
時液滴状に飛翔せしめ、この飛翔したインクを帯電させ
、その後この′帯電した液滴状のインクを電場により偏
向することにより出力情報の記録を行なうというもので
ある。

インクオンデマンド方式とは出力情報に応じてインクだ
めに圧電素子により圧力を加え、インクを飛翔させるこ
とにより、記録用紙に記録をなすものである。電界制御
方式とはノズル開口部と記録用紙間に出力情報に応じて
電位を印加し、静電引力によりノズル開口からインクを
引き出し記録用紙に付着させ記録を行うものである。イ
ンクミスト方式とはインクだめ中に保持されたインクを
振動子により霧状にし、この霧状になったインクを放電
により出力情報に応じて選択的にイオン化し、このイオ
ン化したインクを静電引力により記録用紙に付着せしめ
るものである。本発明のインクジェットプリンタは電界
制御方式におけるものである。

電界制御方式のインクジェットプリンタにおけるノズル
ヘッドは従来単一のノズル開ロヲ有スるものであり、従
って、ノズルヘッドを記録用紙が移送される方向と直角
な方向、即ちライン方向に走査することによって記録用
紙全体に記録をなすという方法がとられていた。しかし
ながら、このような方法ではノズルヘッドを機械的に走
査するために比較的低速度で記録がなされるという問題
を有していた。このような問題を解決するためにライン
方向に直線状に並んだ複数個のノズルを有するマルチノ
ズルヘッドを用いて、ノズルヘッドを機械的に走査する
ことなしに、出力情報に応じて複数個のノズルから選択
的にインクを飛翔させることにより、−ライン分の情報
をほぼ同時に記録するという方法が提案されている。こ
のような複数個のノズルを有するマルチノズルヘッドを
備えたインクジェットプリンタの概略図を第１図に示す
。

直線状に並んだ複数個のノズルを有スるマルチノズルヘ
ッド１が記録用紙２．の移送方向矢印３に対して直線状
に並んだ複数個のノズルが直角になるよう設置されてお
り、さらに、マルチノズルヘッド１のノズルの数と同数
の複数個の針状電極を有した多針電極４が記録用紙２を
介してマルチノズルヘッド１のノズルと多針電極４の各
電極が一対一に対応するように設置されている。液体状
インクは加圧ポンプ５或はインク静圧により加圧される
ことによりマルチノズルヘッド１の各ノズルのノズル開
口に半球状のメニスカスが形成される。シリアルに入力
する出力情報を制御回路により制御処理し、電圧印加タ
ーミナル６と多針電極４との間に制御回路により処理さ
れた出−力情報に対応した電圧を駆動回路により印加す
ることにより、即ち多針電極４の各々の電極に出力情報
に対応して選択的に電圧を印加することにより各ノズル
開口に形成されているインクのメニスカスは静電引力に
より選択的に飛翔され記録用紙２に付着して出力情報の
記録がなされる。記録用紙２は送りローラー７により一
定速度で矢印３方向に移送されているので−９４７分の
出力情報の記録がなされた後は次のラインの出力情報の
記録をすることにより記録用紙２全体にわたって出力情
報を記録することができる。

さらに、マルチノズルヘッドを備えたインクジェットプ
リンタとしては第１図に示したような対向電極として多
針電極を用いたものの他にマルチノズルヘッド１の各々
のノズルに各々電極を設け、対向電極を単一の板状ある
いは円筒状の電極としたものであってもよい。

上述したマルチノズルヘット°のノズルの数は高密度、
高解像度の出力記録を得るためには２０００〜４０００
必要とされるが、このような多数のノズルに対応して一
度に２０００〜４０００のノズルと多針電極との間にイ
ンクを飛翔させるための数ＫＶの電位を出力情報に応じ
て印加せしめるような駆動回路（ドライ高価かつ大型に
なってしまう。、さらに、各ノズルの間隔は０．１　ｍ
ｕ程度であるので隣接するノズルからインクを同時に飛
翔させると、飛翔するインクは同電荷に帯電しているの
でクーロン力により反撥し、目的の位置にインクが付着
しないことがある。従って、ノズルと多針電極との間に
電位を印加せしめる制御手段としては第２図に示したよ
うにマルチノズルヘッド１のノズルを比較的小数個のノ
ズル群ｓａ＋ｓｂ、・・・、８ｎに分割し、各ノズル群
１７）　−最端１ノ、ノズル１５　ａ　−１，、１５ｂ
−１゜・・・、１５ｎ−１から装置端部のノズル１５ａ
−ｎ、　　１５　ｂ−ｎ、　・−、１’５　ｎ−ｎ　マ
チｌ［次インクを飛翔せしめるという方法が有用な方法
として用いることができる。つまり、シリアルに入力し
た出力情報Ｓｏは制御回路９に入力することにより各ノ
ズル群の何番目のノズルを駆動するかの選択信号Ｓ１が
多針電極駆動回路１０に入力され、選択すべきノズルに
対応する電極に多針電極駆動回路１０により電位が印加
される。−力制御回路９からは出力情報ＳＯに応じて実
際にノズルからインクを飛翔させるか否かの出力信号Ｓ
２が出力され、この出力信号Ｓ２によってマルチノズル
ヘッド駆動回路１１が駆動されることにより各ノズル群
８ａ、８ｂ、・・・、８ｎに選択的に電位が印加される
。このような方法により各ノズル群の一最端部のノズル
１５ａ−１゜１５　ｂ−１，・・、　　１５　ｎ−１か
ら装置端部のノズＡ／１５　ａ−ｎ、　　１５　ｂ−ｎ
、　・・−、ｌ　５ｎ−ｎまで順次インクを飛翔させる
ことが可能となる。上述のような方法をとると多針電極
駆動回路１０が駆動すべき回路の数×マルチノズルヘッ
ド駆動回路１１が駆動すべき回数の数＝マルチノズルの
数となればよいので駆動回路を小型、簡略化することが
でき、さらに同時にインクが飛翔するノズルの間に十分
な間隔があるので前述したようなり−ロン力の反撥によ
るインクの干渉はおこらない。

しかしながら、このような方法をとると以下のような問
題が生じることを見い出した。

ノズル開口部分においては、インクは次式で表わされる
振動数（ｆｉ）の固有振動を有ここで、Ｋ：インク粘度
およびノズル肉厚によって決まる定数 Ｐ：インク密度（ｆｉ　／ｃｍ３） Ｄ：ノズル径　（ｃｒｎ　） つまり、第３図に示されるように加圧されたインクはノ
ズル１５　ａ−１，ｌ　５　ａ−２゜１５ａ−３の開口
部においてインクの先端が１６．１７．１８，１６．’
１７，１８・・・の位置に周期Ｔ　ｉ　＝　’　／　ｆ
　ｉでもって位置が変化しうろことが知られている。

従って、ノズルと電極との間に電位が印加されてから実
際にインクが飛翔するのはインクの固有振動の振幅が最
大になったときである。よって、もし各ノズル１５ａ−
１，１５ａ−２，１５８−３，・・・において同位相で
もってインクの固有振動が生じていると、あるノズルか
らインクを飛翔せしめたのち、隣接するノズルからイン
クを飛翔せしめるまで周期Ｔｉの時間がかかることにな
り、−ラインを記録するためにはノズル群のノズルの数
Ｘ周期Ｔｉとなってしまい高速記録を行ない難いという
問題がある。

本発明の目的は高速記録を行なうことのできるインクジ
ェットプリンタを提供することにある。

本発明のインクジェットプリンタは複数個のノズルを有
するマルチノズルヘッドを備えたインクジェットプリン
タにおいて、前記複数個のノズルが同数個のノズルから
なる複数個のノズル群に分割され、このノズル群の一最
端部のノズルから装置端部のノズルまで順次インクが飛
翔されるようになっており、インクの固有振動の振動数
と同一の振動数の交流成分を含み、かつ隣接する前記ノ
ズルにおいて、後にインクを飛翔するノズルの方が２π
／（ノズル群のノズルの数）よりも小さい位相の遅れを
有するバイアス電Ｗが前記ノズルにおけ−るインクの固
有振動の最大振幅と同期して前記ノズルからインクを飛
翔させる手段であることを特徴とする。

従って、本発明のインクジェットプリンタを使用するこ
とにより高速記録が達成される。

以下、本発明のインクジェットプリンタを図面を参照し
つつ詳細に説明する。

第４図は、本発明のインクジェットプリンタの好ましい
実施例における概略回路図である。

本実施例においてはマルチ、ノズルヘッド１に設けられ
た各ノズル１５ａ−１，１５ａ　−２、１５ａ−３，・
・・、　　１５　ａ−ｎ、　　１５　ｂ　−１、ｌ　５
　ｂ−２，−、１５ｂ−ｎ、　・、１５ｎ−１，１５ｎ
−２，・・・、１５ｎ−ｎにそれぞれ独立したノズル電
極１２ａ−１，１２ａ−２，１２ａ−３，−，１２ａ＝
ｎ、１２ｂ　−１、１２ｂ−２，・・・、　　１２ｂ−
ｎ、　　・・・、　　１２ｎ−１，１２ｎ　　２．”・
、１２ｎ−ｎが設けられている。これらの電極はバイア
ス電源１３ａ。

１３ｂ、・・・、１３ｎに接続されており、バイアス電
圧が供給されるようになっている。各ノズル１５ａ−１
，・・・、１５ｎ−ｎに対向して設けられた針状電極１
４ａ−１，・・・、１４ｎ−１は多針電極駆動回路１０
に接続されている。また各ノズル群８ａ、８ｂ、・・・
、８ｎには出力信号Ｓ２に応じて実際にインクを飛翔さ
せるための電位を印加させるためのマルチノズル駆動回
路１１がバイアス電源１３ａ。

１３ｂ、・・・、１３ｎを介して接続されている。

なお、使用される液体インクは各ノズル１５　ａ−１，
・＝、　　１５　ｎ−ｎに設けられた各ノズル電極１２
ａ−１，・・・、１２ｎ−１間でのショートが生じない
よう油性のものが使用されるのが望ましい。

上記の様に構成されたインクジェットプリンタにおいて
はバイアス電源１３ａ、・・・。

１３ｎからバイアス電圧が印加されるが、ノズル群８ａ
のノズル１５　ａ−１，１５ａ−２゜１５ａ−３，１５
ａ−４，１５ａ−ｎにはインクの固有振動の周波数と同
一の周波数の交流成分を有し、かつ、隣接するノズルに
おいて、後にインクを飛翔するノズル（本実施例におい
ては８ａ−１から８ａ−６へ順次インクが飛翔される）
の方が２π／（ノズル群のノズルの数）よりも小さい位
相の遅れを有するバイアス電圧Ｂ＋（第５Ａ図）、Ｂ２
（第５Ｂ図）、Ｂ３（第５Ｃ図）、Ｂ４（第５Ｄ図）、
Ｂｓ（第５Ｅ図）、Ｂ６（第５Ｆ図）がそれぞれ１５ａ
−１，１５ａ−２，１５８−３，１５ａ−４の各ノズル
電極１２ａ−１’。

１２ａ−２，１２ａ−３，１２ａ−４に印加されること
により、第５１図、第５Ｊ図、第５に図、第５Ｌ図に示
されるようインクの固有振動がその振幅を励起され、か
つ印加されたバイアス電圧と同一の位相を有しておこっ
ている。一方シリアルに入力した出力情報Ｓ。

は前述したように制御回路９に入力することにより各ノ
ズル群の何番目のノズルを駆動するかの選択信号Ｓ１が
多針電極駆動回路１０に入力され、選択すべきノズルに
対応する針状電極１４ａ−ＩＩ・・・、１４ｎ−ｎに多
針電極駆動回路１０により電位が印加される。−力制御
回路９からは出力情報Ｓｏに応じて実際にノズルからイ
ンクを飛翔させるか否かの出力信号Ｓ２が出力され、こ
の出力信号Ｓ２によってマルチノズルヘッド駆動回路１
１が駆動されることにより各ノズル群８ａ、　　８ｂ。

・・・、８ｎに選択的に電位が印加される。

多針電極とノズルとの間にインクを飛翔させるように印
加される電位Ｖ　ｓ、　Ｖ　２．　Ｖ　３．　Ｖ　４゜
はノズル１５ａ−１，１５ａ−２，１５ａ−３，１５８
−４に対して各々第５Ｅ図、第５Ｆ図、第５Ｇ図、第５
Ｈ図に示されるように各々のノズルに形成されるインク
の固有振動の最大振幅時に同期されるようになっており
、従って、ノズル群８ａのノズル１５ａ−１かき、その
特有する時間は隣接するノズル間においては２π／（ノ
ズル群の有するノズルの数）よりも小さな位相のずれを
有するので、インクの固有振動Ｔｉよりも短かい時間で
すむ：さらにバイアス電源１３　ａ、　　１３　ｂ、・
・・。

１３ｎにより発生されるバイアス電圧において、各ノズ
ル群の第に番目（ｋは自然数）のノズルにおいて位相が
一致せしめるようにすれば−ライン分の記録がインクの
固有振動の周期１゛蓋よりも短かい時間で行なうことが
できる。

なお、上述した実施例においてはバイアス電圧をノズル
側に印加し、インクを飛翔せしめるための電位を対向電
極側に印加したが、このような態様に限られるものでな
（ノズルと対向電極との間にバイアス電圧ならびにイン
クを飛翔せしめるための電位を印加するためのいかなる
態様をも許される。

以上、詳細に説明したように本発明のインクジェットプ
リ／りは高速で出力記録を行な１える他、インクの固有
振動の最大振動時と同期してインクを飛翔せしめること
ができるので、安定した大きさの液滴のインクを常時飛
翔せしめることができるので高品質な出力記録を行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、複数個のノズルを有するマルチノズルヘッド
を備えたインクジェットプリンタ、 第２図は；第１図に示されたインクジェットプリンタに
おける概略回路図、 第３図は、インクの固有振動を示す概略図、第４図は、
本発明のインクジェットプリントである。 １・・・マルチノズルヘッド ２・・・記録用紙　　　　４・・・多針電極ｓａ、ｓｂ
、・・・、　８ｎ・・・ノズル群９・・・制御回路 １０・・・多針電極駆動回路 １１・・・マルチノズル駆動回路 １２ａ−１，１２ａ−２，１２ａ−３，・・・、　１２
ａ　−ｎ。 １２ｂ−１，１２ｂ−２，＝・、　１２ｂ−ｎ、　１２
ｎ−１゜１２ｎ−２，１２ｎ−ｎ・・・ノズル電極１３
ａ、１３ｂ、・・・、１３ｎ・・・バイアス電源１４ａ
−１，１４ａ−２，１４ａ−３，・−、１４ａ　−ｎ＋
１４ｂ−１，・−・、　１４ｂ−ｎ、　−＝、　１４ｎ
−１，１４１１−２、・・・、１４ｎ−ｎ・・・針状電
極１５−ａ−１，１５ａ−２，１５ａ−３，、１５ａ−
４，’・・・。 １５ａ−ｎ、　１５ｂ−１，１５ｂ−２，・、＝、　１
５ｂ−ｎ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直線状に並んだインクを飛翔させるための複数個のノズ
   ルを有するマルチノズルヘッド、前記ノズルからインク
   を静電引力により引き出すための前記ノズルに対向して
   設置された対向電極、前記マルチ、ノズルヘッドと前記
   対向電極との間に設置された記録用紙を移送するための
   移送手段、および出力情報に応じて前記複数個のノズル
   から選択的にインクを飛翔させるように前記複数個のノ
   ズルと前記対向電極との間に前記出力情報に応じて選択
   的に電圧に印加させるための制御手段からなるインクジ
   ェットプリンタにおいて、前記複数個のノズルが同数個
   のノズルからなる複数個のノズル群に分割され、このノ
   ズル群の一最端部のノズルから装置端部のノズルまで順
   次インクが飛翔されるようになっており、インクの固有
   振動の振動数と同一の振動数の交流成分を含み、かつ隣
   接する前記ノズルにおいて、後にインクを飛翔するノズ
   ルの方が２π／（ノズル群のノズルの数）よりも小さい
   位相の遅れを有するバイアス電圧が前記ノズルと前記対
   向電極間に印加され、前記制御手段が前記ノズルにおけ
   るインクの固有振動の最大振幅と同期して前記ノズルか
   らインクを飛翔させる手段であることを特徴とするイン
   クジェットプリンタ。