WO1997037852A1

WO1997037852A1 - Procede d'entrainement pour tete d'ecriture a jet d'encre

Info

Publication number: WO1997037852A1
Application number: PCT/JP1997/001238
Authority: WO
Inventors: Tsuyoshi Kitahara; Ryoichi Tanaka
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1997-10-16
Also published as: EP0841164A4; DE69735214D1; DE69735214T2; EP0841164A1; EP1285759A2; JP3569289B2; EP1285760B1; EP1285759A3; EP1285759B1; DE69735509T2; US6161912A; EP0841164B1; DE69724378D1; EP1285760A3; EP1285760A2; DE69724378T2; DE69735509D1

Description

明細書インクジエツト式記録へッドの駆動方法

技術分野

本発明は、圧電振動子をァクチユエ一タに使用したィンクジエツト式記録へッドを用いて微小なインク滴により写真と同程度の印刷品質を得るためのィンクジ -ット式記録へッドの駆動技術に関する。

従来の技術

インクジヱット式記録へッドは、複数色のインクを用意することで容易にカラー画像を印刷することができるが、写真と同程度の画像を印刷しょうとすると、ドット自体のサイズを小さくし、かつ隣接するドット同士のィンクの滲みを可能な限り少なくするために、ィンク滴のィンク量を可及的に少なくすることが必須の要件となる。

ィンクジエツト式記録へッドにより微小なドットを形成するための技術は、たとえば特公平 4- 36071号公報に開示されているように、第 1 9 図に示したように第 1信号 S 1により圧力発生室を急速に膨張させてメニスカスをノズル開口から急速に引き戻してメニスカスにヘルムホルツ共振捩動を生じさせ、ヘルムホルツ共振振動のエネルギに起因する運動エネルギでメニスカスの一部を分離させてィンク滴を吐出させ、ついで略一定の電圧を保つ第 2信号 S 2によりメニスカスを自由振動させ、最後に第 3信号 S 3によりメニスカスを次のィンク滴の吐出に適した位置に復帰させるものがある。

上述の技術を第 2 0図を用いてさらに説明する。第 2 0図は第 1信号 S 1の印加により印刷に適したインク滴を吐出した以後のメニスカスの状態を、ヘルムホルツ共振振動の周期 T cを時間単位として示したもので、符号 Mがヘルムホルツ共振振動が重畳したメニスカスの変位を、符号 M ' が非常に長い周期 T mで振動するメニスカス自体の変位を示している。

第 1信号 S 1をヘルムホルツ共振振動の周期 T cより短い時間に設定すると、ヘルムホルツ共振振動が発振した状態となりメニスカス上に周期 T cのヘルムホルツ共振振動が生じる。このヘルムホルツ共振振動は、周期 T mで変位しているメニスカス固有振動 M，に重是した状態で生じている。そのため、メニスカス自体の固有振動 M' がノズル開口に近づくと、ヘルムホルツ共振振動のピーク P 1 ' 、 P 2 ' 、 P 3 ' によりメニスカスの一部がノズル開口面から大きく盛り上がり、一部が微小なインク滴、つまりサテライトやインクミストとして分離する。このようなサテライトゃィンクミストはィンクの粘度が低下する高温環境において特に顕著に発生する。

本発明は、このような問題点を解決することを目的とするものであつて、インク滴吐出後に不要な微小インク滴の発生を招くことなく、インク量が可及的に少なく、微小なドットを形成するのに適したインク滴を高い駆動周波数で吐出することができるインクジヱット式記録へッドの駆動方法を提案することである。発明の開示

本発明のインクジェット式記録ヘッドの駆動方法は、ノズル開口、及びィンク供給口を介してリザ一バに連通し周期 T cのヘルムホルツ共振周波数を備えた圧力発生室と、該圧力発生室を膨張、収縮させる圧電振動子とからなるィンクジェット式記録へッドの駆動方法において、前記ヘルムホルツ共振周波数の振動を発振させることにより印刷に適したィンク滴を吐出させるィンクジェット式記録へッドの駆動方法で、より好ましくは前記圧力発生室を膨張させる第 1工程と、膨張状態をそのまま保持する第 2工程と、膨張状態にある前記圧力発生室を収縮させて前記ノズル開口からインク滴を吐出させる第 3工程とからなり、メニスカスの振動をできるだけ小さくすることでメニスカスの盛り返しによるサテライトゃインクミス卜の発生を防止する。このようにメニスカスの振動を小さく抑えることで、メニスカスの減衰時間を短縮して髙ぃ駆動周波数での印刷を可能ならしめる。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明に使用するインクジエツト式記録ヘッドの一実施例を示す組立斜視図であり、また第 2図は同上記録へッドの断面構造を示す図である。

第 3図は、インクジェット式記録ヘッドの駆動方法の第 1実施例を示す信号波形図であり、第 4図（I) 乃至（VI) は、それぞれ第 1実施例の駆動方法によるメニスカスの挙動を示す図であり、第 5図は、第 2信号の継続時間とインク滴の飛行速度との関係を示す線図であり、第 6図は第 2信号の継続時間とインク滴の重量との関係を示す線図であり、第 7図は第 1実施例の駆動方法及び従来の駆動方法によるインク滴吐出後のメニスカスの位置の時間的変化を示す線図である。第 8図は同上実施例の原理を使用した他の実施例を示す信号波形図である。

第 9図は、ィンクジ-ット式記録へッドの駆動方法の第 2実施例を示す信号波形図であり、第 1 0図（I) 乃至（V I) は、それぞれ第 2実施例の駆動方法によるメニスカスの挙動を示す図であり、第 1 1図は、第 2実施例の駆動方法及び従来の駆動方法によるインク滴吐出後のメニスカスの位置の時間的変化を示す線図であり、第 1 2図は、第 2実施例の駆動方法におけるインク滴吐出特性の変化を、第 1信号の電圧と継铳時間との関係で示す線図であり、第 1 3図は第 1信号の時間勾配に対する第 2信号の時間勾配の比率と、インク滴の速度及びインク重量との関係を示す線図である。

第 1 4図は、インクジヱット式記録へッドの駆動方法の第 3実施例を示す信号波形図であり、第 1 5図は、第 3実施例の駆動方法及び従来の駆動方法によるインク滴吐出後のメニスカスの位置の時間的変化を示す線図である。

第 1 6図は、インクジヱット式記録へッドの駆動方法の第 4実施例を示す信号波形図であり、第 1 7図（I) 乃至（VI) は、それぞれ第 4実施例の駆動方法によるメニスカス挙動を示す図であり、第 1 8図（a ) は第 1信号を印加したときのメニスカスの変位を示す線図であり、第 1 8図（b ) は第 1信号乃至第 3信号を印加したときのメニスカスの変位を示す線図であり、第 1 8 ( c ) は第 1信号乃至第 5信号を印加したときのメニスカスの変位を示す線図であり、第 1 8図（d ) は従来の駆動方法によるメニスカスの変位を示す線図である。

第 1 9図は従来の駆動方法に使用する駆動信号の一例を示す波形図であり、第 2 0図はメニスカスの変位を示す線図である。発明を実施するための最良の形態

そこで、以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。第 1図、及び第 2図は、本発明に使用するインクジェット式記録へッドの一実施例を示すものであって、インク流路ユニット 1は、圧力発生室 2、リザ—バ 3、及びインク供給口 4を形成するスぺ一サ 5と、圧力発生室 2に連通するノズル開口 6を備えたノズルブレート 7と、後述する圧電振動子の変位を受けて弾性変形する弾性板 8とを、スぺ一サ 5の表面となる側をノズルブレート 7により、また裏面となる側を弾性板 8 により封止して構成されている。

圧力発生ュニット 1 0は、圧力発生室 2の配列ピッチに合わせて配置され、弾性板 8の面に対して垂直な方向に伸縮する圧電振動子 1 1を変位可能な状態で固定基板 1 2に固定して構成されている。

圧電振動子 1 1は、この実施例では伸縮方向に平行に圧電材料 1 1 a と、異なる極となる導電材料 1 1 b、 1 1 cとを交互に積層して、充電状態では導電層の積層方向と直角な方向に収縮し、また電荷が放電された場合には導電層と直角な方向に伸長する、いわゆる縦振動モ一ドの庄電振動子として構成されている。

そしてインク流路ュニット 1をホルダ 1 3の上端 1 4に固定し、また圧力発生ュニット 1 0を、圧電振動子 1 1の先端が各圧力発生室 2に対向するように弹性扳 8に当接し、さらに固定基板 1 2をホルダ 1 3に固定してインクジェット式記録ヘッドとして構成されている。なお、図中符号 1 6、 1 6は、外部のインク容器に接続するインク供給流路 1 7、 1 7とリザ一バ 3、 3とを接続する通孔を示す。

このように構成されたィンクジェット式記録へッドは、圧電振動子 1 1に時間的に電圧が上畀する信号を印加すると、圧電振動子 1 1が充電されて時間とともに収縮する。この収縮により弾性板 8がスぺーサ 5から離反するように弾性変形して圧力発生室 2を膨張させる。圧力発生室 2の膨張によりリザーバ 3のインクがィンク供給口 4を経由して圧力発生室 2に流入し、またノズル開口 6に形成されていたメニスカスが圧力発生室側に引き込まれる。そして、信号が所定のレベルに保持されると、メニスカスが自己の固有振動周期によりノズル開口 6と圧力発生室 2との間を往復するように振動する。また、充電状態におかれている圧電振動子 1 1の電荷を放電させると、圧電振動子 1 1が時間的に伸長して弾性板 8をスぺーサ側に押し戻して圧力発生室 2の容積を縮小させる。圧力発生室 2の縮小により圧力発生室 2のインクが加圧されるため、振動状態にあるメニスカスがノズル開口 2側に押し戻される。

ところで、このように構成されたインクジェット式記録ヘッドは、圧力発生室 2のィンクの圧縮性に起因する流体コンプライアンスを C i、また圧力発生室 2を形成している弾性板 8、ノズルプレート 7等の材料自体による剛性コンプライアンスを C v、ノズル開口 6のイナ一ダンスを Mn、インク供給口 4のイナ一タンスを MSとすると、圧力発生室 2 のヘルムホルツ共振振動の周波数 f は次式で示される。

f =1/2 π x "{(Mn+MS)/(Mn XMS)(C i +C v)}

また、メニスカスのコンプライアンスを C nとすると、メニスカスの固有振動周期 Tmは次式で示される。

Tm= 2 π X V" { (Mn +MS) C n }

また、圧力発生室 2の体稹を V、インクの密度を、インク中での音速を cとすると、流体コンプライアンス C iは次式で示される。

C i = V/ c 2

さらに圧力発生室 2の剛性コンプライアンス C Vは、圧力発生室 2に単位圧力を印加したときの圧力発生室 2の静的な変形率に一致する。このように構成されたィンクジヱット式記録へッドは、その流体コンブライアンス C iが 5 X 10-21m5N-l, 剛性コンプライアンス C vが 5 X 10- 21m5N-l、ノズル開口 6のィナータンス Mnが 1 X 108k gm_4、ィンク供給口 4のイナ一タンス MSが 1 X 1 08k g m- 4の諸特性を有するように構成された場合には、圧電振動子 1 1の伸長、収縮によりメニスカスにヘルムホルツ共振振動が重畳されると、周期 T c 4. 4 μ s ( 2 2 5 k H z ) のヘルムホルツ共振振動を生じる。

このような駆動特性を得るために、流路を構成するスぺ一サは、高い弾性率を有する単結晶シリコンをエッチングすることにより非常に微細で精密な流路が形成されいて、圧力発生室 2の剛性コンプライアンス C Vを低減でき、ヘルムホルツ共振振動の周期 T cを容易に 1 0 μ s以下とすることができる。

また、本発明のように 1 0 n g以下となるような微細なインク滴の吐出を可能ならしめるためには、上述の特性を備えたスぺ一サだけではなく、応答性の非常に高い圧電振動子が必要となるが、上述のように構成された縦振動モードの圧電振動子 1 1は、印加された信号に応動して正確に変位するため、圧電振動子 1 1の固有振動周期よりも短い時間で圧力発生室 2を膨張、収縮させることできる。

次にこのように構成したインクジエツト式記録へッドから印刷に適した速度を有するィンク量の少ないィンク滴を吐出させるための駆動方法の第 1実施例について説明する。

第 3図は、本発明の駆動方法に使用する信号の一実施例を示すものであって、第 1信号 S 1 1を圧電振動子 1 1に印加して圧電振動子 1 1を収縮させると、弾性板 8が圧力発生室 2から離反する方向に弾性変形して圧力発生室 2の容稜が膨張する。ノズル開口近傍に静止していたメニスカスが（第 4図（ I ) ) 、圧力発生室 2の膨張による負圧によりノズル開口 6の奥側に引き込まれ（第 4図（Π) ) 、同時にリザーバ 3のィンクがィンク供給口 4から圧力発生室 2に流れ込む。

第 1信号 S 1 1による圧電振動子 1 1の充電が終了して、充電時の最髙電圧を維持する第 2信号 S 1 2を印加すると、圧力発生室 2は膨張を停止して一定容稜を維持するから、前述の工程で圧力発生室 2に菴圧されたインクの圧力が急速に解放される。したがって、ノズル開口 6の內部に引き込まれたメニスカスは、ヘルムホルツ共振振動の周期 T cで振動 H Iを開始し、ノズル開口側に向かって移動する。すなわちメニスカスには周期 T cのヘルムホルツ共振振動が励起される（第 4図（ΠΙ) ) 。メニスカスがヘルムホルツ共振振動している過程で、第 3信号 S 1 3 を圧電振動子 1 1に印加して第 1信号 S 1 1により充電された電荷の一部を放 ¾させると、圧電振動子 1 1が伸長して圧力発生室 2の容積が時間とともに収縮する。この収縮により第 3信号 S 1 3により周期 T cのヘルムホルツ共振振動が重昼されたメニスカスは、その振動の中立線 N —Nをノズル開口 6の出口に向かって押し出される。そしてメニスカスに重畳している周期 T cのヘルムホルツ共振振動によるピークだけがノズル開口 6よりも外側に突出し（第 4図（IV) ) 、インク滴 Dがメニスカスから分離して飛行する（第 4図（V) ) 。このインク滴 Dは圧電振動子 1 1により圧力発生室 2を加圧し、その加圧力で直接、ノズル開口 6からィンクを噴出させたィンク滴のインク量と比較してィンク量が少ない。

継統時間 T 1 4が経過した段階で、第 4信号 S 1 4により伸長動作が停止していた圧電振動子 1 1に第 5信号 S 1 5を印加して圧電振動子 1 1の残留電荷を再び放電させると、圧電振動子 1 1が伸長して圧力発生室 2の容積が滅少し、圧力発生室 2に正圧が生じる。これにより周期 T cのヘルムホルツ共振振動 H 2がノズル開口 6の先端に向かって発振する（第 4図（VI) ) 。

この第 5信号 S 1 5は、その印加の時期を第 4信号 S 1 4の継統時間 T 1 4を調整することにより、メニスカスにィンク滴吐出のために元から重畳されていた周期 T cのヘルムホルツ共振振動のピークがノズル開口 6から圧力発生室側に反転する時点で圧電振動子 1 1を再伸長させるように印加される。これにより、メニスカスに重畳されていた周期丁 c のヘルムホルツ共振振動は圧電振動子 1 1の再伸長により新たに発生したヘルムホルツ共振振動により打ち消されるから、以後にはィンクミスト等の不要な微小インク滴を吐出することにはならない。

すなわち、印刷のためのインク滴を分離した後、メニスカスはノズル開口 6の内部に引き込まれるが、メニスカスの表面張力やヘルムホルツ共振振動の周期 T cのリンギング等によりィンク供給口 4から圧力発生室 2にインクが流れ込む。このためたとえ圧電振動子 1 1が静止状態におかれている状態でも周期 T cのヘルムホルツ共振振動が残留しているメニスカスは、再びノズル開口 6に向かって移動し、最終的には印刷のためのインク滴の吐出時と同様に重畳されているヘルムホルツ共振振動のピークを分離して微小なインク滴を発生させることになる。

ところが上述の実施例においては、第 5信号 S 1 5によりィンク吐出後に、メニスカスに重畳されている周期丁 cのヘルムホルツ共振振動に対して、逆位相となるようにヘルムホルツ共振振動を発振させているため、印刷用のィンク滴を吐出させるベく有用に作用した周期 T cのヘルムホルツ共振振動の残留振動分が抑制され、無用なィンク滴の発生が防止される。

次に、第 1信号 S 1 1による圧電振動子 1 1の充電電圧を従来と同一の値として駆動した場合（第 5図における符号 A) と、インク滴を吐出しなくなる事態が生じるまで低下させた場合（第 5図における符号 B ) について、第 2信号 S 1 2の継铳時間 T 1 2とインク滴の飛行速度との関係を調査したところ第 5図に示すような結果を得た。

駆動電圧の低下によりインク滴の速度も低下するが、第 2信号 S 1 2 の継続時間 T 1 2がヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 1 / 2以下の領域では、メニスカスのヘルムホルツ共振振動が第 3信号 S 1 3によりノズル開口側に後押しされるため、印刷に適した速度 ν θ以上の速度を有するインク滴を発生させることができる。

すなわち、第 2信号 S 1 2の継続時間 T 1 2がヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 1ノ 2より長くなると、インク滴の速度が低下し、飛行曲がりなどを生じて印刷が不可能になる。

これらのことから、第 2信号 S 1 2の継続時間 T 1 2を、ヘルムホルッ共振振動の周期丁 cの 1 Z 2よりも短い時間に設定すると、圧電振動子 1 1の最高充電電圧を引き下げつつ、インク滴の飛行速度を印刷に適した速度 ν θに維持することができる。いうまでもなく、低い電圧での駆動は、ヘルムホルツ共振振動の振幅の低减に結び付くため、印刷用のインク滴を吐出した後のメニスカスの残留振動に起因するサテライト発生を防止できる。

これに対して、従来の方法においては、第 5図の曲線 Aとなるように第 1信号 S 1 (第 1 9図）を設定し、かつ第 3信号 S 3の継続時間 T 3 をヘルムホルツ共振振動の周期 T c程度に設定し、第 3信号 S 3によるメニスカスのノズル開口側への後押しを緩やかにしたのにも拘らず、第 5図において符号 C、 Dで示すような飛行速度のサテライトが発生した。また、低い電圧での駆動は、ヘルムホルツ共振振動の振幅を低減できるため、メニスカス残留振動の減衰時間が短縮するから、次のインク滴が吐出可能となるまでの時間が短くなり、より高い周波数での駆動、つまり高速印刷が可能となる。

さらに、第 2信号 S 1 2の継銃時間 T 1 2をヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 1 2以下に設定すると、メニスカスのヘルムホルツ共振振動が第 3信号 S 1 3によりノズル開口側に後押しされてィンク滴を吐出することになるのに対して、第 2信号 S 1 2の継続時間 T 1 2がヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 1ノ 2よりも長くなると、メニスカスのへルムホルツ共振振動が前述とは逆位相となるためィンク滴吐出のための後押しとして機能しなくなる。このとからも、第 2信号 S 1 2の継続時間をヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 1 / 2以下に設定するのが望ましい。

さらに、第 2信号 S 1 2の継続時間 T 1 2をヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 1 / 2以下に設定すると、第 3信号 S 1 3によるメニスカスの後押しのため、吐出するインク滴の量が変化する。

第 6図は、第 2信号 S 1 2の継続時間 T 1 2と、吐出するィンク滴のインク重量との関係を示すものであって、第 2信号 S 1 2の継铳時間 T 1 2をヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 1ノ 2以下の範囲で変化させると、吐出されるインク滴の重量を容易に調整することができることが判る。

したがって、第 2信号 S 1 2の継続時間 T 1 2をヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 1 2以下に設定することは、記録媒体等に形成されるドットの大きさを変更して高い階調性を実現して写真品質と同程度の画像を印刷できる記録装置を実現可能ならしめるために有用な手法となる。次に、ヘルムホルツ共振振動の周期 T c残留振動を制振するための第 5信号 S 1 5の印加タイミングを第 7図に基づいて説明する。第 7図は、インク滴吐出後のメニスカスの変位をヘルムホルツ共振振動の周期 T c を時間単位として、実線の曲線は本発明の駆動方法によるものを、また点線の曲線は第 3信号 S 1 3でィンク滴を吐出した後、そのまま放置した場合を示すものである。図において符号 P 1 1、 Ρ 12、 Ρ 13、 · · ■ · 及び Ρ 1 Γ P 12' P 13' 、 ····は、メニスカスに重畳している周期 T cのヘルムホルツ共振振動が圧力発生室 2からノズル開口 6に向かうピークの位 Sを表わしている。

上述の実施例においては P 1 Γ 、 P 12' 、 P 13' 、 '·'·の発生時点にタイミングを合わせてヘルムホルツ共振振動の周期 T cより短い時間継続する第 5信号 S 1 5を、第 1信号 S I 1の印加開始時点から T c X 2の時点、つまりピーク P 1 1 ' が発生した時点に一致するように第 4信号 S 14の時間幅 T 14を調整して印加している。これにより、圧力発生室 2が収縮してメニスカスが圧力発生室 2からノズル開口 6へ押し戻される方向のヘルムホルツ共振振動が発振し、互いのヘルムホルツ共振振動が打ち消し合って振幅のピーク P 11、 P 12、 P I 3、 ····が、従来の駆動方法による同時点のピーク P 1 Γ 、 'Ρ 12' 、 P I 3' 、 ·· …よりも圧力発生室側に位置する。

以上説明したような動作は、大略次のようにして行わせることができる。

第 1信号 S 1 1の継続時間 T 1 1をヘルムホルツ共振振動の周期 T c よりも短く、望ましくはヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 1ノ 2以下、より望ましくは圧電振動子 1 1の固有振動周期よりも短く設定することで圧電振動子 1 1に急速な収縮を生じさて圧力発生室 2を急激に膨張させ、これによりメニスカスをノズル開口 6から圧力発生室 2に急速に引き込み、メニスカスに周期 T cのヘルムホルツ共振振動を重是させる。そして第 3信号 S 1 3を印加して圧力発生室 2を収縮させることにより、メニスカスの周期丁 cのヘルムホルツ共振振動をアシストさせてィンク滴を吐出させる。この際、第 2信号 S 1 2をヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 1Z2以下に設定すると、インク滴の飛行速度を、印刷に適した速度 νθ以下には低下させることなく、第 1信号 S 1 1による圧力発生室 2の膨張量を少なくして印刷に適した速度の微小なィンク滴を発生させることができる。

また第 2信号 S 12をヘルムホルツ共捩振動の周期 T cの 1 2以下の範囲で変更すると、吐出するインク滴のインク重量が調整できるため、階調性に優れた画像を形成することができる。また、第 3信号 S 1 3は第 1信号 S 1 1で励振されたヘルムホルツ共振振動を無用に増幅させないように、その継続時間 T 1 3はヘルムホルッ共振振動の周期 T c以上、望ましくはヘルムホルツ共振振動の周期 T cと実質的に同一の値に設定されている。

さらに、第 5信号 S 1 5の印加時点は、第 1信号 S 1 1開始からの経過時間がヘルムホルツ共振振動の周期 T cの整数倍であるが、吐出ィンク滴への影響がなく、かつできるだけ早い時間でヘルムホルツ共振振動によるィンク滴吐出後の残留振動を制振させるためには、前述したように第 1信号 S 1 1の印加開始からヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 2 倍の時間が経過した時点で印加するのが望ましい。また、第 5信号 S 1 5はメニスカスに誘起されている周期 T cのヘルムホルツ共振振動と逆位相にヘルムホルツ共振振動を発振させるためのものであるから、その継続時間 T 1 5はヘルムホルツ共振振動の周期 T cより短く、具体的には第 1信号 S 1 1の継統時間 T 1 1に一致させるのが望ましく、これにより第 1信号 S 1 1による周期 T cのヘルムホルツ共振振動とほとんど同じヘルムホルツ共振振動を誘起させて、制振作用を著しく高めることができる。

さらに第 5信号 S 1 5は、その電圧変化分がヘルムホルツ共振振動の残留振動を抑制することができ、かっこの信号 S 1 5の印加によっても無用にインク滴を吐出させない大きさで、しかも第 3信号 S 1 3による圧電振動子 1 1の伸長量が印刷に適したィンク滴を発生させることができる電圧変化分を確保できる範囲内でなければならない。具体的には第 5信号 S 1 5の電圧変化分は、第 1信号 S 1 1の電圧変化分の 0 . 2倍から 0 . 8倍に設定するのが望ましい。

すなわち、第 5信号 S 1 5の駆動電圧が第 1信号 S 1 1の駆動電圧の 0 . 2倍より小さい場合にはインク滴吐出後のヘルムホルツ共振振動の残留振動を十分に抑制することができず、反対に 0 . 8倍より大きい場合は、第 3信号 S 1 3の電圧変化分が小さくなつてメニスカスを有効に後押しすることができず、インク滴を吐出させることができない。

ここで上述した駆動方法を実現するための駆動信号の代表的データを総括すると、第 1信号 S 1 1、第 2信号 S 1 2及び第 5信号 S 1 5の継続時間 T 1 1、 T 1 2、及び Τ 1 5は、それぞれヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 0 % ~ 5 0 %であり、また第 3信号 S 1 3の継統時間丁 1 3はヘルムホルツ共振振動の周期 T cより長く、望ましくは実質的にへルムホルツ共振振動の周期 T cと一致し、第 4信号 S 1 4の継続時間 Τ 1 4は、第 1信号 S 1 1の印加開始時点から第 5信号 S 1 5の印加開始時点までの経過時間がヘルムホルツ共振振動の周期 T cの整数倍、望ましくはヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 2倍となる値で、第 5信号 S 1 5の電圧変化分は第 1信号 S 1 1の電圧変化分の 2 0 %〜 8 0 %である。

なお、上述の実施例においては、圧力発生室 2を最大に膨張させた状態、つまり最大電圧に充電された圧電振動子 1 1を、中間に一定状態に保持する第 4信号 S 1 4を挟んで 2つの信号 S 1 3、 S 1 5を印加して 2回に分割して放電させ、第 5信号によるヘルムホルツ共振振動によりメニスカスに残留している振動を打ち消しているが、第 2信号 S 1 2をヘルムホルツ共振振動の周期丁 cの 1ノ 2より短く設定すれば、前述したように印刷に適したインク滴の吐出後にインクミスト等の不要なィンク滴の発生を防止できるから、第 8図に示したように望ましくは無用にメニスカスを押し出さない程度の時間勾配、つまり継続時間 Τ 1 3，で略直線的に連銃的に降下する第 3信号 S 1 3 ' により圧電振動子 1 1 の電荷を連続的に放電させても同様の作用を奏することは明らかである。第 9図は、本発明の第 2実施例を示すものであって、ノズル開口 6の先端近傍にメニスカス Mが実質的に静止している状態で（第 1 0図（I) ) 、継铳時間 T 2 1で電圧 V 0から電圧 V 9まで略直線的に変化する第 1信号 S 2 1を圧電振動子 1 1に印加して急速に収縮させると、圧力発生室 2の容積が急激に拡大し、ノズル開口近傍に静止していたメニスカス Mがノズル開口 6の内部に引き込まれ（第 1 0図（I I) ) 、これによりメニスカスは周期 T cのヘルムホルツ共振振動 H 1を誘起される（第 1 0図（III) ) 。

第 1信号 S 2 1の印加が終了した後、継続時間 T 2 2で電圧 V 9から電圧 V 1 0まで略直線的にゆつくりと電圧が変化する第 2信号 S 2 2を印加すると、圧電振動子 1 1の収縮が急速な変位速度から緩慢な変位速度の収縮に切り替わり、圧力発生室 2がゆつくりと膨張する。

—方、メニスカスに重畳された周期 T cのヘルムホルツ共振振動は、緩慢な圧力発生室 2の膨張の影響を受けることなく、メニスカス自身の周期が長い固有の振動周期 T mの振動によりノズル開口 6の方向に移動するが、緩慢な圧力発生室 2の膨張により振動の中立線 N— Nは圧力発生室側に移動される（第 1 0図（IV) ) 。そして圧力発生室 2が緩慢に膨張する過程で、メニスカスに重畳されているヘルムホルツ共振振動によりメニスカスの先端領域の一部が突出して印刷に適したィンク量の少ないインク滴として分離し（第 1 0図（V) ) 、図示しない記録媒体に向かって飛翔する。

すなわち、メニスカスがノズル開口 6の先端に向かう期間に、圧電振動子 1 1を緩慢に収縮させる第 2信号 S 2 2を印加して圧力発生室 2を膨張させているため、メニスカスに重畳されている周期 T cのヘルムホルツ共振振動自体は、圧力発生室 2の膨張による負圧の影響をほとんど受けることなく、ただメニスカスの中立線 Nだけがノズル開口 6から圧力発生室側に変位させられる。このため、従来の駆動方法と比較してノズル開口 6の先端から盛り上がるメニスカスのピークを小さく抑えることができる。したがって、メニスカスの突出量に相関するインク滴のィンク量が少なくなり、高密度でのグラフィック印刷に適したィンク滴を吐出させることができる。

さらに電圧を V 9から V 1 0まで変化させる第 2信号 S 2 2を印加して圧力発生室 2の容積をゆつくりと拡大させるため、印刷に適したインク滴として分離され、吐出した領域よりもノズル開口側に存在する速度の遅いメニスカスの後端部がノズル開口側に引き戻されてィンク滴の形状が球形に整形されるとともに、サテライトの発生も防止される（第 1 0図 (VI) ) 。

すなわち、第 1 1図に示したようにメニスカスは、インク滴 Dを形成した後、引き続き周期 T cのヘルムホルツ共振振動を継続するため、第 1信号 S 2 1の印加開始時点からヘルムホルツ共振振動の周期 T cの整数倍の時間でメニスカスの変位にノズル開口側に突出するピーク P 2 1 ' 、 P 2 2 ' 、 P 2 3 ' 、 · · · · （図中符号 Bで示す曲線）が生じ、これのピーク P 2 1 ' 、 P 2 2 ' 、 P 2 3 ' 、 · · · ·がサテライトとして吐出する。

ところがこの実施例においては、第 1信号 S 2 1によりヘルムホルツ共振振動を発振させた後も第 2信号 S 2 2により圧力発生室 2の容積拡大が継続されているため、第 1信号 S 2 1の印加開始時点からヘルムホルツ共振振動の周期 T cの整数倍の時点におけるピーク P 2 1、 P 2 2、 P 2 3、 · · ' · （図中符号 Aで示す曲線）は、このような圧力発生室 2の膨張を伴わない従来の駆動方法におけるメニスカスの振動の中立線 N ' よりも圧力発生室側に引き込まれた中立線 Nに支配されて、ノズル開口 6よりも突出した状態とはならないため、サテライト等の不要なィンク滴の発生が一層確実に防止される。第 2信号 S 2 2が終了した後、時間幅 T 2 3で電圧 V 1 0から電圧 V 0まで略直線的に変化する第 3信号 S 2 3を圧電振動子 1 1に印加して、圧電振動子 1 1をゆっくりと伸長させて圧力発生室 2の容積をゆつくりと減少させる。これによりメニスカスは、周期 T cの減衰振動を伴いながらその位置をノズル開口 6を満たす方向に移動させ、次のインク滴の吐出に適した位置に復帰する。なお、この時点ではメニスカスに重畳している周期丁 cのヘルムホルツ共振振動が十分に減衰しているから、ィンクミストが飛散する虞はない。

第 1信号 S 2 1の印加開始時点からヘルムホルツ共振振動の周期 T c 分の時間が経過した時点で、印刷に適した微小インク量のインク滴を吐出させるためには、ヘルムホルツ共振振動を大きく発振させる必要があるので、第 1信号 S 2 1の継続時間 T 2 1は、ヘルムホルツ共振振動の周期 T cより短く、望ましくは周期 T cの 1 Z 2以下、より望ましくは圧鼋振動子 1 1の固有振動周期以下に設定する。

インク滴を形成した後のメニスカスは、インクミストの発生を防止する上からも、メニスカスの変位を確実にノズル開口 6内に位置させておくことが望ましい。したがって第 1信号 S 2 1 と第 2信号 S 2 2の継続時間の和 T 2 1 + T 2 2がヘルムホルツ共振振動の周期 T c以上となるように設定するのが望ましい。

さらに第 2信号 S 2 2の印加により新たにヘルムホルツ共振振動を誘発させないためには、第 2信号 S 2 2の継続時間 T 2 2をヘルムホルツ共振振動の周期 T c以上に設定することが望ましい。特に第 2信号 S 2 2の継続時間 T 2 2をヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 2倍以上に設定すると、第 1信号 S 2 1の印加開始時点からヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 2倍の時間が経過した時点における最もィンクミストを発生しゃすいピーク P 2 1をノズル開口 6の内部に留めておくことが可能になる。

さらに、第 3信号 S 2 3の継続時間 T 2 3をヘルムホルツ共振振動の周期 T c以上の長さ、望ましくはヘルムホルツ共振振動の周期 T cと同じ値に設定すると、メニスカスにヘルムホルツ共振振動を誘起させることなく、速やかにノズル開口 6の先端に復帰させることができる。

本実施例のィンクジエツト式記録へッドは、メニスカスが周期 T mの振動に沿って、ィンク滴吐出後に速やかに次のィンク滴の吐出に適した位置に戻るように、そのインク供給口のイナ一タンス M Sが、ノズル開口 6のイナ一タンス M n ( l X 1 0 8 k g m- 4) と同一の値に設定されている。

さらに、メニスカスが初期位置に戻っていく過程でも、第 2信号 S 2 2により圧力発生室 2が膨張過程が維持されているため、第 1信号 S 2 1の印加開始時点からヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 4倍の時間経過までに生じるピーク P 2 1 ' 〜Ρ 2 3 ' をピーク Ρ 2 1、 Ρ 2 2、 Ρ 2 3のようにノズル開口 6の内部に留めることができ、インクミスト等の余分なィンク滴の発生を防止することができる。

付言するならば、ィンク滴吐出後のメニスカスが次のィンク滴吐出に備えて速やかに初期位置に戻るようにィンク供給口を設計された記録へッドを、従来の駆動方法で使用すると、ビ"ク Ρ 2 1 ' 、 Ρ 2 2 ' によりメニスカスの一部がノズル開口 6から突出してしまい、インクミストが飛散する。これを防止しょうとしてィンク供給口の流路抵抗を高めた設計を行なうと、メニスカスの初期位置への戻りが遅くなりへッドの駆動周波数応答性が低下するという新たな問題が生じる。

本実施例によれば、インク滴吐出工程で第 2信号 S 2 2により圧力発生室 2を膨張過程に持続できるため、メニスカスの復帰速度を高めるようにインク供給口が形成された記録へッドであってもインク滴吐出後に無用なィンク滴の吐出を防止でき、高い印字品質と高い駆動周波数応答性を備えたインクジット式記録装置を実現することができる。

第 1 2図は、前述したィンクジエツト式記録へッドのインク吐出特性を示す線図であって、第 1信号 S 2 1の印加によりィンク滴を吐出する限界曲線 Aより図中右下領域（矢印 C ) では、第 1信号 S 2 1を圧電振動子 1 1に印加するだけでインク滴が自然に吐出する領域を、また限界曲線 Aよりも図中左上領域（矢印 D ) は第 1信号 S 2 1の印加だけではインク滴が自然吐出しない境界領域をそれぞれ表している。

また、従来例の駆動方法、すなわちヘルムホルツ共振振動を誘起したメニスカスをノズル開口側に移動させて微小なインク滴を吐出させる際に、メニスカスの移動過程において圧力発生室を膨張させない駆動方法でィンク滴を吐出させた場合に、インクミストを発生する限界が曲線 B であり、限界曲線 Bより図中右下領域（矢印 E ) では前述のピーク P 2 1 ' 、 P 2 2 ' によりインクミストが発生し、また図中左上領域（矢印 F ) では、インクミストが発生しないものの、印刷の目的で発生させたインク滴の飛翔速度が 5 mZ S以下となる領域を表している。

本実施例では、第 2信号 S 2 2を印加することにより印刷に適したィンク滴が吐出した後のメニスカスをノズル開口 6の中に引き込む方向に負圧を作用させているため、限界曲線 Bから矢印 Eで示す領城においてもインクミストの発生は見られない。したがって微小インク量で、かつ高速度で飛行するインク滴、実験データによればインク量 2 n g、飛行速度 1 O m/ Sのインク滴を吐出させることができる。

第 1 3図は、第 1信号 S 2 1の時間勾配に対する第 2信号 S 2 2の時間勾配との比率とインク滴の飛行スピード（図中曲線 A ) 、及びインク重量（図中曲線 B ) との関係を示す線図であって、図からも明らかなように比率が 5 0 %を越えるとインク滴が吐出しないから、第 2信号 S 2 2の時間勾配は、第 1信号 S 2 1の時間勾配の多くても 5 0 %以下にする必要がある。また、第 1信号 S 2 1の時間勾配を一定とし、第 2信号 S 2 2の時間勾配だけを変更すると、ィンク滴の飛翔速度に変化を及ぼすことなくインク滴のインク量を変更することができ、階調性の優れた画像形成が可能となる。

第 1 4図は、本発明の第 3の実施例を示すものであって、この実施例においては待機状態において圧電振動子 1 1には特定の電圧 V 6 0が予め印加されており、また圧量発生室の微小膨張工程とメニスカスの復帰工程との間に圧力発生室の容積を一定に保持する工程を設けたものである。

予め電圧 V 6 0で充電された圧電振動子 1 1により圧力発生室 2がー定量の膨張状態に維持されて待機している状態で、継続時間 T 3 1で電圧 V 6 0から電圧 V 6 9まで略直線的に変化する第 1信号 S 3 1を印加すると、圧電振動子 1 1は急速に収縮し、圧力発生室 2の容積が急激に拡大する。これによりメニスカスはノズル開口 6の内部に引き込まれ、前述と同様にヘルムホルツ共振振動の周期 T cで振動を開始する。

第 1信号 S 3 1が終了した後、継続時間 T 3 2で電圧 V 6 9から電圧 V 7 0まで略直線的に電圧がゆつくりと変化する第 2信号 S 3 2を印加すると、圧電振動子 1 1の収縮が急速な変位速度から緩慢な変位速度の収縮に切り替わり、圧力発生室 2の容積変化がゆつくりとした膨張に切り替わる。

一方、メニスカスは、これに重畳されている周期 T cのヘルムホルツ共振振動は緩慢な圧力発生室 2の膨張による影響をほとんど受けることなく、メニスカス自身の周期が長い固有の振動によりノズル開口 6の方向に移動する。そしてノズル開口 6にゆっくり移動する過程で、メニスカスに重畳されている周期 T cのヘルムホルツ共振振動の先端領域が突出して印刷に適したィンク量の少ないインク滴として分離し、記録媒体に向かって飛翔する。

すなわち、メニスカスがノズル開口 6の先端に向かう期間に、圧電振動子 1 1を緩慢に収縮させる第 2信号 S 3 2を印加して圧力発生室 2を膨張させているため、メニスカスに重畳されている周期 T cのヘルムホルツ共振振動自体は、圧力発生室 2の膨張による負圧の影響を受けることなく、ただメニスカスの中立線だけがノズル開口 6から圧力発生室側に変位させられる。したがって従来の駆動方法と比較してノズル開口 6 の先端よりも内側に位置するため、メニスカスの突出量に相関するインク滴のインク量が少なくなり、高密度でのグラフィック印刷に適したィンク滴を吐出させることができる。

第 2信号 S 3 2が終了した後、継続時間 T 3 3の間、充電最終電圧 V 7 0を維持する第 3信号 S 3 3を印加して、圧電振動子 1 1を収縮したままの状態、つまり圧力発生室 2を膨張しきった状態に維持する。これにより、第 1 5図に示したように周期 T cでヘルムホルツ共振振動するメニスカスの振動の中立線 Nを、従来の駆動方法におけるメニスカスの中立線 N ' のようには押し出すことがなくなる。

第 3信号 S 3 3の継続時間が終了した段階で、時間幅 T 3 4で電圧 V 7 0から電圧 V 6 0まで略直線的に変化する第 4信号 S 3 4を圧電振動子 1 1に印加して、圧電振動子 1 1をゆつくりと伸長させて圧力発生室 2の容稹をゆつくりと減少させる。この時点では第 3信号 S 3 3によりメニスカスの振動が十分に減衰しているからィンクミストは発生しない。次に本発明の第 4の実施例を第 1 6図に基づいて説明する。

この実施例においては、停止状態では圧電振動子を若干収縮させた状態、つまり圧力発生室 2が予め若干膨張している状態におかれている。メニスカスがノズル開口 6の近傍に静止している状態で（第 1 7図 (I) ) 、第 1信号 S 4 1を印加して放電させると、収縮状態におかれている圧電振動子 1 1が伸長して、圧力発生室 2の容積を実質的に収縮させて圧力発生室 2を加圧し、メニスカスがノズル開口 6からインク滴を吐出しない程度に盛り上がる（図 1 7図（II) ) 。もとより、第 1信号 S 4 1の電圧変化が大きいとメニスカスが大きく押し出されてインク滴を発生させることになるので、第 1信号 S 4 1の電圧はインク滴を吐出させない大きさに設定されている。

第 1信号 S 4 1で若千ノズル開口面より外に押し出されたメニスカスは周期 T cのヘルムホルツ共振振動 H 1 ' が誘起され、以下第 2信号 S 4 2の印加中、大きく減衰することなく持続する。

この状態で第 3信号 S 4 3を印加して圧電振動子 1 1を収縮させると、圧力発生室 2の容積が膨張して圧力発生室 2に負圧が生じる。この急激な引き込みによりメニスカスには大きな振幅の周期 T cのヘルムホルツ共振振動 H 1が誘起されてノズル開口 6の内部に大きく引き込まれる (第 1 7図（II I) ) 。

第 3信号 S 4 3は、メニスカスに重畳されている周期 T cのヘルムホルツ共振振動がノズル開口 6から圧力発生室 2に向かう時点、つまり第 1信号 S 4 1の印加時点から第 2信号 S 4 2の印加が終了するまでの時間が、ヘルムホルツ共振振動の周期 T c分の 1 2となる時点を選択して印加すると、第 1信号 S 4 1により誘起された振動エネルギを利用できて、第 3信号 S 4 3は、電圧差が比較的小さく設定されてもメニスカスをノズル開口 6の内部に大きく引き込むことができる。

このようにして第 1信号 S 4 1および第 3信号 S 4 3によりメニスカスに生じていた周期 T cのヘルムホルツ共振振動がノズル開口 6の出口に向かう時点で、第 5信号 S 4 5を印加する。第 5信号 S 4 5は第 1信号 S 4 1 と同様にメニスカスをノズル開口 6から押し出す向きに作用して振動の中立線 Nをノズル開口 6側に押し上げる。この際、メニスカス上に誘起されている周期 T cのヘルムホルツ共振振動を、無用に増幅しないために第 5信号 S 4 5の継続時間 T 4 5は、ヘルムホルツ共振振動の周期 T c以上、望ましくは T cと実質的に同一の値に設定する。

第 5信号 S 4 5が印加されてメニスカス振動の中立線が押し上げられると、メニスカスに重畳しているヘルムホルツ共振振動がノズル開口 6 から突出する（第 1 7図（IV) ) 。この状態ではメニスカスは、ヘルムホルツ共振振動が重畳されている分だけ、その変位速度は第 1信号 S 4 1によるメニスカスの変位速度よりも大きいため、ノズル開口 6から盛り上がったメニスカスのピークだけが分離してインク滴 Dとなり吐出する（第 1 7図（V) ) 。

ィンク滴を吐出した後のメニスカスは、ノズル開口 6の奥に引き込まれた状態（第 1 7図（VI) ) となるが、第 3信号 S 4 3の電位差を比較的小さくしているため、メニスカス上のヘルムホルツ共振振動は小さくサテライトは発生しない。

このようにメニスカスの一部を分離させて、印刷に適した微小なィンク滴を吐出させるためには、メニスカスに重畳している周期 T cのヘルムホルツ共振振動がノズル開口 6の出口に向かう時点で、第 5信号 S 4 5を印加するのが望ましい。

第 1 8図（a ) は、第 1信号 S 4 1を印加したまた放置したときのメニスカスの変位を第 1信号 S 4 1の印加時点からの時間を周期丁 cを時間基準として示すものであって、第 1信号 S 4 1によりメニスカスは振動の中立線をノズル開口 6の面よりもさらに外側に押し上げられた位置 N 1で周期 T cのヘルムホルツ共捩振動を行なっている。この場合、その変位速度（勾配 α ) が小さいため、メニスカスからインク滴が分離されることはなレ、。第 1 8図（b ) は第 1信号 S 4 1の印加後に第 3信号 S 4 3を印加した場合のメニスカス変位を示すものであって、第 3信号 S 4 3の印加により圧力発生室 2が膨張することで振動の中立線が位置 N 1から圧力発生室側の位置 N 2に移動する。

第 1 8図（c ) は第 1信号 S 4 1乃至第 4信号まで印加した後、第 5 信号 S 4 5を印加した場合のメニスカスの変位を示すもので、第 5信号 S 4 5により振動の中立線が位置 N 2からノズル開口面（図中横軸）にほぼ一致する位置に押し上げられる。このとき第 3信号 S 4 3によりメニスカスに誘起された周期 T cのヘルムホルツ共振振動のピーク P 31がノズル開口面から外側に盛り上がる。そして第 3信号 S 4 3により押し上げられたメニスカスには周期 T cのヘルムホルツ共振振動が重畳しているため、その変位速度（勾配 0 ) が十分大きくなつている。したがつてメニスカス振動のピーク P 31がメニスカスから分離して微小なィンク滴 Dとなり飛行する。

インク滴を吐出した後、メニスカスは反転してしてノズル開口面から圧力発生室 2に移動する。ノズル開口面より引き込まれたメニスカスは位置 N 3に中立線を移して振動するが、メニスカスは自身の表面張力により十分な時間経過後にノズル開口面の近傍に復帰する。

第 1 8図（d ) は、第 1信号 S 4 1 と第 2信号 S 4 2を無くし、第 3 信号 S 4 3と第 5信号 S 4 5の電位差を同一に設定したとき、つまり従来の駆動方法と同一の信号（第 1 9図）を印加した場合のメニスカスの振動を示すものであって、信号 S 1で振動の中立線が圧力発生室の奥の位置 N 4に移動する。第 1信号による充電電圧を所定時間保持した後、第 3信号 S 3を印加して圧電振動子を伸長させると、振動の中立線がノズル開口面に戻り、ノズル開口面から盛り上がったメニスカス振動のピーク Ρ 3 Γ がインク滴 D ' として飛行する。インク滴を吐出した後のメニスカスはノズル開口面から奥に引き込まれた状態となり、中立線を位置 N 5として振動するが、ヘルムホルツ共振捩動の振幅が大きいためメニスカスの盛り返しピーク P 32' がノズル開口 6から突出し、かつヘルムホルツ共振振動が依然として継銃している関係上、変位速度（勾配が大きく、したがってインク滴 D ' よりも少ないインク量のインク滴が分離してサテライト Sを発生する。

これに対して、本実施例においては第 1信号 S 4 1で中立線 Nをノズル開口面から外の位置 N 1に押し上げてから、第 3信号 S 4 3により中立線 Nを引き込むため、ノズル開口面からの引き込み量 L 1力、従来の駆動方法におけるノズル開口面からの引き込み量 L 2よりも少なくなり、印刷のためのインク滴を吐出させるメニスカスの押し上げ量も少なくて済むから、メニスカスの変位速度を抑えて、印刷のためのインク量を低減することができ、さらにはィンク滴吐出後のメニスカスの残留振動の振幅を低減できてサテライトの発生防止と、残留振動の平定時間を短縮することができる。

また、本発明は第 1信号 S 4 1でメニスカスを振動させ、メニスカスの振動がノズル開口 6の内部に向かう時点で、第 3信号 S 4 3を印加するため、第 1信号 S 4 1の振動エネルギを有効に利用できて、メニスカス静止状態からメニスカスを引き込みむ従来の駆動方法と比較して、第 3信号の電圧を低滅した状態でインク滴を吐出することできるため、やはりインク滴吐出後のメニスカス残留振動の捩幅の低減ができて、サテライトの発生防止を図りつつ、印刷速度の向上を図ることができる。さらに、静止状態に置かれているメニスカスを、第 1信号 S 4 1によりノズル開口面より外側にィンク滴を吐出させない程度に押し出して、発振、変位させ、この振動に同期してメニスカスの中立線をノズル開口の奥に引き込むように第 3信号 S 4 3を同期させて印加することにより、印刷に適したインク滴を吐出させるためにメニスカスの中立線 Nをノズル開口 6の先端に押し出す第 5信号 S 2 5の電位差を第 3信号 S 4 3よりも小さくできて、サテライトの発生防止を図りつつ、印刷速度の向上を図ることができる。

ここで第 4実施例の駆動方法を実現するための駆動信号の代表的デ一タを示すと、第 1信号 S 4 1は、その電圧差がインク滴を吐出させない範囲で、かつ有効にメニスカスを加振できる範囲、たとえばインク滴を吐出させる第 3信号 S 4 3の 0 . 2倍から 0 . 5倍である。第 1信号 S 4 1の電位差が第 3信号 S 4 3の駆動電圧の 0 . 2倍より小さい場合はメニスカスに周期丁 cのヘルムホルツ共振振動を誘起させることができず、また第 5信号 S 4 5によるインク滴吐出のための振動の中立線の押し上げを無意味にしてしまう。反対に第 1信号 S 4 1 の電位差が第 3信号 S 4 3の駆動電圧の 0 . 5倍より大きい場合は、静止状態のメニスカスを大きく、かつ速い速度で押し出すことになり不用意にインク滴を吐出させることになる。

そして、第 1信号 S 4 1の継統時間 T 4 1は、ヘルムホルツ共振振動の周期 T cより短く、特に第 2信号 S 4 2との兼ね合いでヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 1 / 2より短く設定するのが望ましい。第 2信号 S 4 2の継続時間 T 4 2は、第 1信号 S 4 1の印加時点から第 2信号 S 4 2の印加が終了までの時間（T 4 1 + T 4 2 ) がヘルムホルツ共振振動の周期 T cの 1 / 2の奇数倍（ 1ノ 2 T c 、 3ノ 2 T c 、 5 / 2 T c、 • · · ) 、特に 1 / 2 T c となるように設定されている。このように第 1信号 S 4 1の印加時点から第 2信号 S 4 2の印加が終了までの時間を T c / 2に設定することにより、メニスカスの振動がノズル開口 6の内部に向かう時点で、メニスカスを積極的にノズル開口の奥に引き込む第 3信号 S 4 3が印加されることになるから、メニスカスの振動エネルギを有効に利用できて小さな電位差で引き込みを行なうことができる。第

3信号 S 4 3は、その継続時間 T 4 3がメニスカスにヘルムホルツ共振振動を大きく発振させつつノズル開口 6の内部に引き込むために、ヘルムホルツ共振振動の周期 T cより短く、具体的には周期 T cの 1 Z 2以下、さらには圧電振動子 1 1の固有振動周期以下に設定するのが望ましレ、。

メニスカス振動がノズル開口 6の外側に向かう時点で、メニスカスを押し出すように第 5信号 S 4 5を印加できるように第 4信号 S 4 4の継続時間 T 4 4を T cの 1 2以下の範囲に設定し、また第 5信号 S 4 5 は、好ましくはメニスカスに重畳されているヘルムホルツ共振振動を無用に発振させずにメニスカスの振動の中立線 Nをノズル開口面まで押し上げることができるようにヘルムホルツ共振振動の周期 T c以上、望ましくは周期 T c と同一の値に設定する。

すなわち、第 1信号 S 4 1は周期 T cの 0 %〜5 0 %、第 2信号 S 4 2はヘルムホルツ共振振動の周期丁 cの 0 %〜 5 0 %、具体的には 1 μ S〜 2 / S、第 3信号 S 4 3は周期 T cよりも短く、望ましくは丁 cの 1 / 2、第 4信号 S 4 4は周期 T cの 0 %乃至 5 0 %、第 5信号 S 4 5 は周期 T cより長く、望ましくは実質的に T cと同一に設定されている。第 5信号 S 4 5を周期 T c と実質的に同一とすると、メニスカスを発振させることがなくなりサテライトを確実に防止できる。

上述した実施例は、本発明の実施形態を説明するために周期 T cが 6 IX S、ノズル開口 6の直径が Φ 2 6 μ πιのインクジエツト式記録へッドで実験を行った代表的な例であって、これ以外にも周期 T cが 4 S〜 2 0 μ S、ノズル開口 6の直径が φ 2 0 n π！〜 ψ 4 0 μ mのィンクジェット式記録へッドでも実験を行い同様の結果を得ている。

なお、上述の実施例においては縦振動モードの圧電振動子を使用しているが、圧電材料のスパッタリング等により弾性板に形成した膜状の圧電振動子や単板の圧電振動板を貼り付けた構造のァクチユエータを用いても、静電容量が小さいため 2 μ S程度の時間で圧力発生室を膨張させてィンク滴吐出のために必要なヘルムホルツ共振振動を発生させることができる。産業上の利用可能性

圧電振動子に印加する駆動電圧を低く設定できるためメニスカスのへルムホルツ共振振動の周期 T Cの発振が必要最小限に抑えられ、さらにメニスカスのヘルムホルツ共振振動の周期 T c残留振動を制振して、サテライトの発生防止と、振動の減衰時間の短縮をはかり、もって微小なドットを高い駆動周波数で形成することができるため、写真品質で高速度印刷が可能なィンクジェット式記録装置を実現することができる。

Claims

請求の範囲

1 . ノズル開口、及びインク供給口を介してリザーバに連通し周期 T c のヘルムホルツ共振周波数を備えた圧力発生室と、該圧力発生室を膨張、収縮させる圧電振動子とからなるィンクジヱット式記録へッドの駆動方法において、

前記ヘルムホルツ共振周波数の振動を発振させることにより印刷に適したィンク滴を吐出させるィンクジ-ット式記録へッドの駆動方法。

2 . ノズル開口、及びインク供給口を介してリザーバに連通し周期 T c のヘルムホルツ共振周波数を備えた圧力発生室と、該圧力発生室を膨張、収縮させる圧電振動子とからなるインクジュット式記録へッドの駆動方法において、

前記圧力発生室を急激に膨張させることで前記ヘルムホルツ共振周波数の振動をメニスカスに励起してィンク滴を吐出させるインクジエツト式記録へッドの駆動方法。

3 . ノズル開口、及びインク供給口を介してリザ一バに連通し周期 T c のヘルムホルツ共振周波数を備えた圧力発生室と、該圧力発生室を膨張、収縮させる圧電振動子とからなるインクジエツト式記録へッドの駆動方法において、

前記圧力発生室を膨張させる第 1工程と、膨張状態をそのまま保持する第 2工程と、膨張状態にある前記圧力発生室を収縮させて前記ノズル開口からィンク滴を吐出させる第 3工程と

からなるインクジュット式記録へッドの駆動方法。

. 第 1工程の継統時間が前記周期 T c以下に設定されている特許請求の範囲の第 3項に記載のィンクジェット式記録へッドの駆動方法。

5 . 第 1工程の継続時間が前記周期 T cの 1ノ 2以下に設定されている特許請求の範囲の第 3項に記載のインクジェット式記録へッドの駆動方法。

6 . 第 1工程の継続時間が前記圧電振動子の固有振動周期よりも短く設定されている特許請求の範囲の第 3項に記載のインクジエツト式記録へッドの駆動方法。

7 . 第 2工程の継続時間が前記周期 T cの 1 / 2以下に設定されている特許請求の範囲の第 3項に記載のィンクジット式記録装置の駆動方法。 8 . 第 3工程の継続時間が前記周期 T c以上である特許請求の範囲の第 3項に記載のィンクジエツト式記録へッドの駆動方法。

9 . 第 3工程の継続時間が前記周期 T c と実質的に同一に設定されている特許請求の範囲の第 3項に記載のィンクジュット式記録へッドの駆動方法。

1 0 . ノズル開口、及びインク供給口を介してリザ一バに連通し周期 T cのヘルムホルツ共振周波数を備えた圧力発生室と、該圧力発生室を膨張、収縮させる圧鼋振動子とからなるインクジェット式記録ヘッドの駆動方法において、

前記圧力発生室を膨張させる第 1工程と、前記圧力発生室を膨張状態に維持する第 2工程と、前記圧力発生室を第 1工程における容積変化分よりも小さい容積変化で収縮させる第 3工程と、前記圧力発生室の容積を一定に保持する第 4工程と、前記圧力発生室を収縮させて元の状態に復帰させる第 5工程と

からなるインクジエツト式記録へッドの駆動方法。

1 1 . 第 1工程の継続時間が前記周期 T c以下に設定されている特許請求の範囲の第 1 0項に記載のィンクジェット式記録へッドの駆動方法。 1 2 . 第 1工程の継続時間が前記周期 T cの 1 / 2以下に設定されている特許請求の範囲の第 1 0項に記載のィンクジエツト式記録へッドの駆動方法。

1 3 . 第 1工程の継続時間が前記圧電振動子の固有周期よりも短く設定されている特許請求の範囲の第 1 0項に記載のインクジエツト式記録へッドの駆動方法。

1 4 . 第 2工程の継続時間が前記周期 T cの 1 / 2以下に設定されている特許請求の範囲の第 1 0項に記載のィンクジエツト式記録へッドの駆動方法。

1 5 . 第 3工程の継続時間が前記周期 T c以上に設定されている特許請求の範囲の第 1 0項に記載のインクジェット式記録へッドの駆動方法。 1 6 . 第 3工程の継銃時間が前記周期 T cと実質的に同一に設定されている特許請求の範囲の第 1 0項に記載のィンクジエツト式記録へッドの駆動方法。

1 7 . 第 5工程の継続時間が前記周期 T c以下に設定されている特許請求の範囲の第 1 0項に記載のィンクジヱット式記録へッドの駆動方法。 1 8 . 第 5工程の維続時間が第 1工程の継続時間と実質的に同一に設定されている特許請求の範囲の第 1 0項に記載のインクジエツト式記録へッドの駆動方法。

1 9 . 第 5工程における前記圧電振動子に印加する信号の電位差が、第 1工程における前記圧電振動子に印加する信号の電位差の 0 . 2倍乃至 0 . 8倍に設定されている特許請求の範囲の第 1 0項に記載のインクジエツト式記録へッドの駆動方法。

2 0 . 第 1工程の開始時点から第 4工程の終了時点までの時間が、前記周期 T cの整数倍に設定されている特許請求の範囲の第 1 0項に記載のインクジエツト式記録へッドの駆動方法。

2 1 . 第 1工程の開始時点から第 4工程の終了時点までの時間が、前記周期 T cの 2倍に設定されている特許請求の範囲の第 1 0項に記載のィンクジエツト式記録へッドの駆動方法。

2 2 . 第 2工程の継続時間を調整してインク滴のィンク量を変化させる特許請求の範囲の第 1 0項に記載のィンクジエツト式記録へッドの駆動方法。

2 3 . ノズル開口、及びインク供給口を介してリザーバに連通し周期 T cのヘルムホルツ共振周波数を備えた圧力発生室と、該圧力発生室を膨張、収縮させる圧電振動子を備えたインクジエツト式記録へッドの駆動方法において、

前記圧力発生室を膨張させる第 1工程と、前記圧力発生室を第 1工程よりも容積変化が小さい速度で引き続き膨張させる第 2工程と、膨張状態にある前記圧力発生室を収縮させる第 3工程と

からなるインクジエツト式記録へッドの駆動方法。

2 4 . 第 1工程の継続時間が第 2工程の継続時間よりも短く設定されている特許請求の範囲の第 2 3項に記載のインクジエツト式記録へッドの駆動方法。

2 5 . 第 1工程における前記圧電振動子に印加される信号の傾きが第 2 工程で印加される信号の傾きよりも大きくなるように設定されている特許請求の範囲の第 2 3項に記載のィンクジエツト式記録へッドの駆動方法。

2 6 . 第 1工程の継統時間と第 2工程の継続時間との和が前記周期 T c よりも長く設定されている特許請求の範囲の第 2 3項に記載のィンクジエツト式記録へッドの駆動方法。

2 7 . 第 1工程の継続時間が周期 T c以下に設定されている特許請求の範囲の第 2 3項に記載のィンクジヱット式記録へッドの駆動方法。 2 8 , 第 1工程の継続時間が周期 T cの 1 / 2以下に設定されている特許請求の範囲の第 2 3項に記載のィンクジエツト式記録へッドの駆動方法。

2 9 . 第 1工程の継続時間が前記圧電振動子の固有振動周期以下の時間に設定されている特許請求の範囲の第 2 3項に記載のインクジエツト式記録へッドの駆動方法。

3 0 . 第 2工程の継続時間が前記周期 T c以上に設定されている特許請求の範囲の第 2 3項に記載のィンクジエツト式記録へッドの駆動方法。

3 1 . 第 2工程の継続時間が前記周期 T cの 2倍に設定されている特許請求の範囲の第 2 3項に記載のィンクジエツト式記録へッドの駆動方法。

3 2 . 第 2工程における前記圧力発生室の膨張工程の速度を調整してィンク滴のィンク量を変化させる特許請求の範囲の第 2 3項に記載のィンクジェット式記録へッドの駆動方法。

3 3 . 第 3工程の継続時間が前記周期 T c以上に設定されている特許請求の範囲の第 2 3項に記載のィンクジヱット式記録へッドの駆動方法。 3 4 . 第 3工程の継続時間が前記周期 T c と実質的に同一に設定されている特許請求の範囲の第 2 3項に記載のィンクジェット式記録へッドの駆動方法。

3 5 . ノズル開口、及びインク供給口を介してリザーバに連通し周期 T cのヘルムホルツ共振周波数を備えた圧力発生室と、該圧力発生室を膨張、収縮させる圧電振動子とを備えたィンクジェット式記録へッドの駆動方法において、

前記圧力発生室を膨張させる第 1工程と、前記圧力発生室を第 1工程によりも容穆変化の少ない速度で膨張させる第 2工程と、前記圧力発生室の膨張状態を保持する第 3工程と、膨張状態にある前記圧力発生室を収縮させる第 4工程と

からなるインクジェット式記録へッドの駆動方法。

3 6 . 第 1工程の継続時間が第 2工程の継続時間よりも短く設定されている特許請求の範囲の第 3 5項に記載のインクジエツト式記録へッドの駆動方法。

3 7 . 第 1工程における前記圧電振動子に印加される信号の傾きが第 2 工程で印加される信号の傾きよりも大きくなるように設定されている特許請求の範囲の第 3 5項に記載のインクジヱット式記録へッドの駆動方法。

3 8 . 第 1工程の継続時間と第 2工程の継続時間との和が前記周期 T c よりも大きく設定されている特許請求の範囲の第 3 5項に記載のィンクジ工ット式記録へッドの駆動方法。

3 9 . 第 1工程の継続時間が前記周期 T c以下に短く設定されている特許請求の範囲の第 3 5項に記載のインクジェット式記録へッドの駆動方法。

4 0 . 第 1工程の継続時間が前記圧電振動子の固有振動周期以下に設定されている特許請求の範囲の第 3 5項に記載のィンクジエツト式記録へッドの駆動方法。

4 1 . 第 2工程の継続時間が前記周期 T c以上に設定されている特許請求の範囲の第 3 5項に記載のィンクジェット式記録へッドの駆動方法。 4 2 . 第 2工程の継続時間が前記周期 T cの 2倍に設定されている特許請求の範囲の第 3 5項に記載のインクジヱット式記録へッドの駆動方法。 4 3 . 第 3工程の継続時間が前記周期 T c以上に設定されている特許請求の範囲の第 3 5項に記載のィンクジヱット式記録へッドの駆動方法。 4 4 . 第 4工程の継続時間が前記周期 T c以上に設定されている特許請求の範囲の第 3 5項に記載のィンクジ-ット式記録へッドの駆動方法。 4 5 . 第 4工程の継続時間が前記周期 T cと実質的に同一の値に設定されている特許請求の範囲の第 3 5項に記載のィンクジヱット式記録へッドの駆動方法。

4 6 . 第 2工程における前記圧力発生室の膨張工程の速度を調整してィンク滴のィンク量を変化させる特許請求の範囲の第 3 5項に記載のィンクジエツト式記録へッドの駆動方法。

4 7 . ノズル開口、及びインク供給口を介してリザーバに連通し周期 T cのヘルムホルツ共振周波数を備えた圧力発生室と、該圧力発生室を膨張、収縮させる圧電振動子とからなるインクジエツト式記録へッドの駆動方法において、

前記圧力発生室を収縮させる第 1工程と、収縮状態を保持する第 2ェ程と、前記圧力発生室を膨張させる第 3工程と、膨張状態を保持する第 4工程と、前記圧力発生室を元の状態に収縮させる第 5工程と

からなるインクジエツト式記録へッドの駆動方法。

4 8 . 第 1工程の継続時間が前記周期 T cより短く設定されている特許請求の範囲の第 4 7項に記載のインクジエツト式記録へッドの駆動方法。

4 9 . 前記第 1工程ではインク滴が吐出しないように第 1工程を実行する特許請求の範囲の第 4 7項に記載のィンクジェット式記録へッドの駆動方法。

5 0 . 第 1工程の維続時間が前記周期 T cの 1ノ 2より短く設定されている特許請求の範囲の第 4 7項に記載のインクジェット式記録へッドの駆動方法。

5 1 . 第 1工程において前記圧電振動子に印加する信号の電位差変化が第 3工程において前記圧電振動子に印加する信号の電位差変化の 0 . 2 倍乃至 0 . 5倍である特許請求の範囲の第 4 7項に記載のィンクジェット式記録へッドの駆動方法。

5 2 . 第 3工程の継続時間が前記周期 T c以下に設定されている特許請求の範囲の第 4 7項に記載のインクジエツト式記録へッドの駆動方法。 5 3 . 第 3工程の継続時間が前記周期 T cの 1ノ 2以下に設定されている特許請求の範囲の第 4 7項に記載のィンクジエツト式記録へッドの駆動方法。

5 4 . 第 3工程の継続時間が前記圧電振動子の固有振動周期よりも短く設定されている特許請求の範囲の第 4 7項に記載のィンクジェット式記録へッドの駆動方法。

5 5 . 第 1工程と第 2工程との継続時間の和が前記周期 T cの 1 2の奇数倍に設定されている特許請求の範囲の第 4 7項に記載のィンクジェット式記録へッドの駆動方法。

5 6 . 第 3工程の継続時間が前記周 3期 T cの 1ノ2に設定されている特

6

許請求の範囲の第 4 7項に記載のィンクジエツト式記録へッドの駆動方法。

5 7 . 第 4工程の継続時間が前記周期 T cの 1 / 2以下に設定されている特許請求の範囲の第 4 7項に記載のィンクジヱット式記録へッドの駆動方法。

5 8 . 第 5工程の継続時間が前記周期 T c以上に設定されている特許請求の範囲の第 4 7項に記載のインクジエツト式記録へッドの駆動方法。

5 9 . 第 5工程の継続時間が前記周期丁 cと同一に設定されている特許請求の範囲の第 4 7項に記載のィンクジエツト式記録へッドの駆動方法。

6 0 . 第 5工程における前記圧力発生室の容積変化が第 3工程における容積変化よりも小さく設定されている特許請求の範囲の第 4 7項に記載のインクジエツト式記録へッドの駆動方法。