JPS61120764A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインクジェットプリンタの改良に係り、更に詳
細には、ノズルより記録紙上に連続して噴射されるイン
ク粒子径が均一になるようにして、高品位な印字記録が
行えるようにしたインクジェットプリンタに関する。

記録用インクが収容されている圧力室上に設置されてい
る圧電素子を、印字情報に基づく駆動電圧によって歪ま
せ、この歪みによる圧力を圧力室に伝達し、この圧力室
に連通じて所定のピッチで設けられているノズルより、
圧力室のインクを記録紙上に噴射するインクジェット記
録方法は周知である。このインクジェット記録方法はノ
ンインパクト記録方式であり、記録する際の騒音の発生
が少なく、記録速度が速いので、電子計算機の出力情報
を記録するのに最適である。

〔従来の技術〕

第４図および第５図にこのようなマルチノズル型のイン
クジェットヘッドの平面図と、それのＶ−ｖ°線に沿っ
て切断した断面図を示し、またこのインクジェットヘッ
ドのノズル近傍の要部断面構造を第６図に示す。

第４図および第５図に於いて、ＩＡ、　ＩＢ・・・・・
はインクを収容するための圧力室、２Ａ、２Ｂ・・・・
・は圧力室ＩＡ、　ＩＢ・・・・・に印字情報に基づい
て圧力を伝達するための圧電素子、３Ａ、３Ｂ・・・・
・はインク粒子４を噴射するためのノズル、５は圧力室
ＬＡ、ＩＢ・旧・にインクタンク（図示せず）よりイン
クを供給するためのインク供給管、６はインクを一時保
管するインク室、７＾、７Ｂ・・・・・はインク室６と
圧力室ＬＡ、ＩＢ・・・・・とを接続するインク供給路
である。

このようなインクジェットヘッドに於いて、印字情報に
基づいて圧電素子２Ａ、２Ｂ・旧・に所定の駆動周波数
の駆動電圧を印加すると、圧電素子２Ａ、２Ｂ・・・・
・が歪むことにより、圧力室ＩＡ、　ＩＢ・・・・・に
圧力が加わり、その内部に収容されたインクは第５図に
示すようにインク粒子４となって記録紙上に噴出し、所
望の記録を行う。

この状態を第６図を用いて説明する。第６図に示すよう
にノズル３Ａの先端部０より内部に引っ込んで、凹状の
静止した安定なメニスカス（以下、これを初期メニスカ
スと称する）を形成しているインク８は、圧電素子２Ａ
に所定の駆動電圧を印加へ　　　　することで、外部の
方向に向がって変位し、インク粒子滴４となって記録紙
上に噴射された後、インク８はノズル３Ａ内で凹状の動
的（振動する）メニス′カスを形成する。このようにイ
ンク８がノズル３Ａ内で初期メニスカス状態より、ノズ
ル３Ａの外部にインクを噴射して再び初期メニスカス状
態になるまでの時間を所定周期と呼び、これはへノドの
構造や駆動条件等により決定される。圧電素子２Ａには
記録情報により種々の周期で駆動電圧が印加され、これ
らを駆動電圧の周期と称している。

従って駆動電圧の周期が短い場合には、ノズル３Ａ内で
のメニスカスが動的な状態で駆動電圧が印加され、また
駆動電圧の周期が所定周期よりも長い場合には、ノズル
３Ａ内でのメニスカスが初期の状態で駆動電圧が印加さ
れる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところでこのようなインクジェットプリンタのノズルよ
り一定周期で連続して複数個のインク粒子を噴出する際
、通常圧電素子に印加する印加電圧値は、第１のインク
粒子を噴出する場合と、第２のインク粒子以降のインク
粒子を噴出させる場合と同一の条件としている。

ここで、複数個のインク粒子を一定周期で連続してノズ
ルより噴出する場合、一定周期で連続するインク粒子の
うち、最初の第１のインク粒子形成時には、先に噴出し
たインク粒子の影響が残っていない、即ち、ノズル内に
メニスカスが初期状態となっている。然し、第２以降の
インク粒子形成時には、直前に噴出したインク粒子の影
響により、インク粒子噴出手段の状態、即ち圧電素子に
於ける残留応力や、圧電素子に於ける残留電界が異なり
、またインクジェットヘッド内の圧力室や、ノズル内の
インクの振動等により、圧力室内に於けるインクの内圧
や、インクの液面（メニスカス）の位置が異なり、メニ
スカスが動的となっているる。

従ってインク粒子噴出手段を同一条件として圧電素子を
駆動すると、第１のインク粒子と第２インク粒子以降の
インク粒子の径が同一の値を採らなくなり、このような
インク粒子により印字ドツトを記録紙上に形成すると印
字ドツトの大きさが不均一となり、高品位の印字記録が
できないという問題がある。

上記した問題は、インク粒子噴出の周期が所定の周期よ
りも短い、即ちインクの粒子化の周波数が所定の周波数
より高くなる程大きく影響し、高速で印字記録しようと
する際に特に顕著となる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記した問題点は、圧電素子に電圧を印加して、インク
を収容している圧力室を加圧し、インク粒子をノズルよ
り記録紙に噴出して、記録紙上に印字ドツトを形成する
インクジェットプリンタに於いて、インク噴出周期に依
存してインク粒子の大きさが変化する所定の記録周波数
以上の周波数で記録を行う際、印字すべきドツト間隔に
応じてインク粒子の径が一定となるよう、ドツト間隔を
参照して上記圧電素子に対する駆動信号を制御するよう
にした本発明のインクジェットプリンタにより解決され
る。

〔作用〕

本発明のインクジェットプリンタは、圧電素子に印加す
る駆動電圧の値や、駆動電圧のパルス幅等のインク粒子
噴出のための圧電素子の駆動条件により、インク粒子の
大きさが制御できることを利用し、連続して周期的に複
数個のインク粒子をノズルより噴出する際、最初にノズ
ルより噴出される第１インク粒子の大きさを、これに継
続して噴出される第２以降のインク粒子の大きさと等し
くなるように、第１インク粒子の形成に当たり、インク
粒子噴出手段の駆動条件を制御するようにし、第１イン
ク粒子、およびそれに継続して噴出される第２以降のイ
ンク粒子の大きさが、全て均一になるようにして、記録
紙上に形成される印字ドツトの大きさを均一にし、高品
位の印字記録が可能となるようにしたものである。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説明
する。

一般にインクジェットプリンタは、記録情報に基づき、
粒子化周波数がｒ、ｒ７２、ｆ／３、ｆ２゛／４、・・
・・・の組合せでインク粒子がノズルより噴出している
。第１図（ａｌに示すように粒子化周波数がｆの場合は
インク粒子２１．２２．２３・・・・・が互いに接触し
て一列に並んだ状態で、この時、記録紙上には一本の線
が記録される。第１図（ｂｌに示すように粒子化周波数
がｆ／２の時はインク粒子２１．２２．２３・・・・・
がそれぞれ一つおきに間隔を隔てて記録紙に噴出され、
第１図（Ｃ１に示すように粒子化周波数がｆ／３の時は
、インク粒子２１．２２．２３・・・・・がそれぞれ二
つおきに間隔を隔てて記録紙上に噴出されるようになる
。このように粒子化周波数を異ならせてインクをノズル
より噴出させ、この粒子化周波数を異ならせて噴出した
インク粒子を組み合わせてドツトを形成し、このドツト
を用いて種々の印字記録を行っている。

ここで本実施例に於いては、印字記録の状態の良否が最
も判定されやすい、即ち粒子化周波数を所定周波数より
十分に高い、最大値のｆとした場合について説明する。

今、第２図に示すように圧電素子に連続して印加される
駆動電圧の周期を決定する記録情報を持った信号、即ち
記録信号（論理信号で、あるレベル以上の値を“１”と
し、あるレベル以下の値を“０”とした信号）をＳとし
、この記録信号Ｓに対応して駆動電圧が印加されるより
以前に時間ａを隔てて記録信号Ｔに対応して駆動電圧が
圧電素子に印加されており、この記録信号Ｓに対応して
駆動電圧が圧電素子に印加された後、時間すを隔て記録
信号Ｐに対応して駆動電圧が圧電素子に印加されるもの
とする。

この記録信号Ｓが周波数ｆで連続して圧電素子に印加さ
れる駆動電圧に対応した記録信号の最初の信号であるか
、否かを検知するのを目的として、記録信号Ｔから記録
信号Ｓまでの時間ａを求める。

その為、第３図のブロック図に示すように、記録信号Ｔ
を遅延回路４１と計時回路４２とに分岐して入力する。

計時回路４２は、基本クロック発生回路とカウンタとよ
りなり、記録信号Ｔから、記録信号Ｓまでの時間ａを、
基本クロックを基にカウンタで計数することで測定する
。

そしてこの計時回路４２で測定された時間ａをメモリ回
路よりなるデータ保持回路４３に一時記憶させる。次い
で記録信号Ｓが入力されると、計時回路４２のカウンタ
は“Ｏ”にクリアされ、更に計時回路４２は、記録信号
Ｓから記録信号Ｐまでの時間すを測定する。

このようにして第３図に示すように時間すを経過した時
点で、計時回路４２からは時間すの値を出力し、データ
保持回路４３より時間ａの値を出力する。このデータ保
持回路４３より出力された時間ａ、および計時回路４２
より出力された時間すのデータは、次の記録信号Ｓ、お
よび記録信号Ｐが入力されると同時に更新されるので、
この記録信号Ｓ、Ｐにより更新される直前に、時間すの
データはデータ比較回路４４へ、時間ａのデータはデー
タ比較回路４５に入力される。

データ比較回路４４では、時間設定回路４６で設定され
ている最高粒子化周波数ｆの逆数１／ｆの時間と、デー
タ比較回路４４に入力された時間すとの比較を行いｂ＞
１／ｆの時は、“０”の信号を、またｂ≦１／ｆの時に
は、“１”の信号を出力するようにする。またデータ比
較回路４５では、時間設定回路４６で設定されている最
高粒子化周波数ｆの逆数の１／ｆの時間と、データ比較
回路４５に入力された時間ａとの比較を行い、ａ　＞　
ｌ　／　ｆでは“１”の信号を、またａ≦１／ｆの時に
は、“０”の信号を出力するようにする。

このデータ比較回路４４、およびデータ比較回路４５で
出力された信号の論理積を演算回路４７を用いて演算し
、ａ　＞　ｌ　／　ｆで、かつｂ≦１／ｆの時にのみ“
１”をパルス幅設定回路４８に出力するようにし、これ
以外の場合は“０”の信号をパルス幅設定回路４８に出
力するようにする。

ここで演算回路４７より“１”の信号が出力された場合
について考えると、ａ　＞　ｌ　／　ｆでかつｂ≦１／
ｆの条件を満足している。このことは、記録信号Ｓと次
に入力される記録信号Ｐは周波数ｆか、それ以上の周波
数の記録信号（実際は周波数はｆ）であることとなり、
記録信号Ｓとこの信号の前へ　　　　　の記録信号Ｔは
、周波数ｆより小さい周波数の記録信号となり、そのた
めこの記録信号Ｓが周波数ｆで連続して圧電素子に印加
される記録信号の最初の信号であることが確認できる。

従って周波数ｆで連続して入力される記録信号の最初の
信号を、本発明のインクジェットプリンタで検知した後
、パルス幅設定回路４８に入力する。

このパルス幅設定回路４８に“１”の信号が入力される
と周波数ｆで連続して圧電素子に印加される駆動電圧に
対応した最初の記録信号となるので、その場合はパルス
幅はｔＷ、となるような信号をパルス幅設定回路４８で
設定し、この信号を圧電素子の駆動電圧を出力する駆動
回路４９に出力する。

またパルス設定回路４８に′０“の信号が入力されると
、圧電素子に印加される駆動電圧に対応した第２以降の
記録信号となるので、その場合はパルス設定回路４８に
よりｔｗ２となるようなパルス幅の信号を設定し、この
設定した信号を圧電素子の駆動電圧を出力する駆動回路
４９に出力する。

このパルス幅ｔ−１、およびｔｗ２は、圧電素子に最初
の記録電圧（パルス幅ｔｗ＋）が印加された時にノズル
より噴出されるインク粒子の大きさと、圧電素子に第２
以降の駆動電圧（パルス幅ｔｗ２）が印加された時にノ
ズルより噴出されるインク粒子の大きさとが同一となる
ように予め、パルス幅設定回路４８で設定しておく。

パルス幅設定回路４８で設定したパルス幅を有する信号
を出力するタイミングは、印字信号が遅延回路４１を迂
回してくる時間分だけ考慮して出力するようにする。

尚、計時回路４２に於いては、ｂまたはａの値を厳密に
測定する必要はなく、ｂまたはａの値が、設定時間（最
高粒子化周波数の逆数）に等しいか、否かを判定すれば
充分である。従ってｂ　（ａ）　＞１／ｆと判定した時
点で測定を終了しても良い。

また記録信号がｆ、ｆ／２、ｆ／３・・・・・の周波数
値しか取りえないことより、データ比較回路４４．４５
に設定する条件を、それぞれｂ＜２７ｆ、ａ≧２／ｆと
することにより、計時に要する時間を約半分にでき、ま
た計時の精度を大幅に高くできる。

また本実施例に於いては設定時間として最高粒子化周波
数の逆数の１／ｆを設定時間として用いたが、この設定
時間を２／ｒ、３／ｌ・・・・・の値に設定した場合で
も、本発明は上記したのと同様の方法で実現できる。

また本実施例では、連続した記録信号の最初の信号で噴
出される第１のインク粒子の大きさを第２以降の記録信
号で噴出されるインク粒子の大きさに等しくなるように
制御したが、これとは別に第２以降の記録信号で噴出さ
れるインク粒子の大きさを最初の記録信号で噴出される
インク粒子の大きさに等しくなるように制御しても良く
、この場合も上記した実施例と同様な手段で実現できる
。

また以上の実施例では圧電素子に印加される駆動電圧の
パルス幅、即ちこ−れに対応した記録信号のパルス幅を
制御してノズルより連続して噴出されるインク粒子の大
きさを制御したが、駆動電圧の電圧値、あるいは駆動電
圧のパルス幅と電圧値の両方を用いて制御するようにし
ても良い。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明のインクシェフ）プリンタによ
れば、記録紙上に記録される印字ドノト大きさを均一に
することができるので、高品位　　　路を示す。

印字記録を行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ｔａｌ、第１図（ｂｌ、第１図（Ｃｌは粒子化周
波数変化させた時の、ノズルより記録紙に噴出されイン
ク粒子の状態を示す模式図、 第２図は本発明のインクジェットプリンタに於て、圧電
素子に印加する記録信号パルスと時間の関係を示す模式
図、 第３図は本発明のインクジェットプリンタの構を示すブ
ロック図、 第４図は一般的なインクジェットヘッドの平面第５図は
第４図をＶ−Ｖ“線に沿って切断した面図、 第６図は第５図のノズル部分の断面図である。 図に於いて、２１，２２．２３・−・・はインク粒子、
４１は延回路、４２は計時回路、４３はデータ保持回路
１．４５はデータ比較回路、４６は時間設定回路、４７
演算回路、４８はパルス幅設定回路、４９は駆動同第ｉ
ｒＭ（Ｇ） 第　１図（Ｃ） 第２図 第３図 １［− ［１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧電素子に電圧を印加して、インクを収容している圧力
   室を加圧し、インク粒子をノズルより記録紙に噴出して
   、記録紙上に印字ドットを形成するインクジェットプリ
   ンタに於いて、インク噴出周期に依存してインク粒子の
   大きさが変化する所定の記録周波数以上の周波数で記録
   を行う際、印字すべきドット間隔に応じてインク粒子の
   径が一定となるよう、ドット間隔を参照して上記圧電素
   子に対する駆動信号を制御するようにしたことを特徴と
   するインクジェットプリンタ。