JPH02184449A - インクジェットヘッドの駆動装置 - 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】 ［概要］ インクジェットプリンタにおいて噴射ヘッドを駆動する
インクジェットヘッドの駆動装置に関し、 ドツトの位置精度が良くて、しがもサテライト粒子や形
くずれのない高品位の印字を行うことができることを目
的とし、 インク室の内容積を変化させるインク室内容積制御手段
が、インク室の内容積を増加させた後に元の状態に復帰
させてノズルからインクを噴出させるインク噴出動作と
、ノズルから噴出したインクがノズルから切断される以
前にインク室の内容積を再び増加させて、噴出したイン
クをノズルから切断するインク切断動作、とを行うよう
に構成する。

［産業上の利用分野］ この発明は、インクジェットプリンタにおいて噴射ヘッ
ドを駆動するインクジェットヘッドの駆動装置に関する
。

コンピュータやワードプロセッサ等の出力装置として用
いられるプリンタには、印字品位の高さと、音の静かさ
とが求められる。そこでインクジェットプリンタやレー
ザプリンタなどが用いられるが、インクジェットプリン
タの場合、一つのインク粒子による１ドツトの記録に対
して、その周辺に小粒子（いわゆるサテライト粒子）が
飛散して印字品位を低下させるのを防止する必要がある
。

［従来の燻術］ 従来のインクジェットヘッドの駆動装置としては、第１
０図に示されるように、待機状態（Ｇ）からインク室５
１の内容積を減少させることによって、ノズル５２から
インクを噴出しくＨ）、その後インク室５１を徐々に元
の容積に復元する（Ｉ）ようにし・たもの（実開昭５３
−２３２３７号公報）や、第１１図に示されるように、
待機状態（Ｊ）から、インク室５１の内容積を増加させ
（Ｋ）、その後インク室５１を元の内容積に減少させて
ノズル５２からインクを噴出する（Ｌ）ようにしたもの
（特公昭６２−２６９１２号公報）などがあった。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上述のインクジェットヘッド駆動装置のうち、
はじめにインク室の内容積を減少させるものは、第１２
図に示されるように、インク粒子の主粒子６１の後方に
サテライト粒子６２が発生して、第１３図に示されるよ
うに、ゴースト状の不要ドツトの混じった印字が行われ
、良い印字品位を得ることができない。第１２図の（Ｍ
）ないしＣＰ）は、時間の経過に従って、このときのイ
ンクの動きの変化を示したものであり、第１４図は、イ
ンク室の内容積を変化させる圧電素子への印加電圧の変
化を示す駆動波形である。

なお、主粒子６１の飛翔速度を遅くすれば、このような
サテライト粒子６２を発生させないようにすることがで
きる。しかし、飛翔速度が遅くなると、印字されるドツ
トの位置精度が低下して、やはり良い印字品位を得るこ
とはできない。

一方、はじめにインク室の内容積を増加させて、その後
、元の内容積に復元させてインク粒子を噴出させるよう
にしたものは、インク粒子の飛翔速度を速くすることが
でき、ドツトの位置精度は良好となる。しかし、第１５
図に示されるように、噴出するインク粒子７１が曳糸状
になって飛翔するため、第１６図に示されるように、細
長く形くずれしたドツトが記録用紙上に形成されてしま
う。その現象は、周波数を高くして高速印字をしたり、
通常の２〜３倍にヘッドを走査するいわゆるドラフト印
字の場合に特に顕著となり、良好な印字品位を得ること
ができない。第１５図の（Ｑ）ないしくＵ）は、時間の
経過に従って、このときのインクの動きの変化を示した
ものであり、第１７図は、インク室の内容積を変化させ
る圧電素子への印加電圧の変化を示す駆動波形である。

この発明は、上述のような従来の欠点を解消し、ドツト
の位置精度が良くて、しかもサテライト粒子や形くずれ
のない高品位の印字を行うことができるインクジェット
ヘッドの駆動装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明のインクジェット
ヘッドの駆動装置は、第１図に示されるように、インク
が収容されたインク室１と、上記インク室１の内容積を
変化させるインク室内容積制御手段２と、上記インク室
１に連通して形成され、インク室１の内容積変化によっ
てインク室１内から外方にインクを噴出するノズル３、
とを有するものにおいて、上記インク室内容積制御手段
２が、上記インク室１の内容積を増加させた後に元の状
態に復帰させて、上記ノズル３からインクを噴出させる
インク噴出動作と、上記ノズル３から噴出したインクが
ノズル３から切断される以前に、上記インク室１の内容
積を再び増加させて、噴出したインクをノズル３から切
断するインク切断動作、とを行うようにしたことを特徴
とする。

［作用］ 本発明においては、まずはじめにインク室１の内容積を
増加させ、つづいてインク室１を元の状態に復帰させる
ことによって、インクがノズル３から噴出される。そし
て、噴出されたインクがまだノズル３から切断されない
うちに、インク室１の内容積を再び増加させると、噴出
したインクが、噴出方向と逆方向に後方から強く吸引さ
れるので、噴出したインク粒子はノズル３から素早く、
短く切断される。この動作によって、飛翔するインク粒
子の全長があまり伸びないので、記録紙上には円に近い
形状のドツトが形成される。

［実施例］ 図面を参照して実施例を説明する。

第２図は、インクジェットプリンタのインク噴射ヘッド
１０（以下、単に「ヘッド１０」という）を示している
。ヘッド１０内には、インクが収容された例えば２４個
のインク室ｌが形成されており、その各々のインク室ｌ
は、図示されていない記録用紙に向ってインクを噴出す
るノズル３に連通している。ノズル３は、例えば１２個
ずつ２列に千鳥状に配列されている。

一方、各インク室１は、後方下部に配置されたインクタ
ンク１１に連通しており、インクタンク１１内のインク
は、インク室１の内容積の変化動作によって、インク室
１内へ吸い込まれるようになっている。２１は、電圧を
印加することによって変形する圧電素子であり、各イン
ク室工毎に設けられている。

第３図は、インク室ｌ付近を拡大して示している。イン
ク室１は、例えばステンレス鋼板により形成された振動
板２２によって、一方向から蓋をしたように形成されて
おり、ノズル３以外の部分は密閉されている。振動板２
２の外面に圧電素子２１が密着固定されている。圧電素
子２１は、電圧が印加されなければ、第３図に示される
ように平らであり、圧電素子２１に電圧を印加すると、
第４図に示されるように、圧電素子２１が内方に変形し
、それによって、振動板２２が同方向に変形して、イン
ク室１の内容積が減少する。

第３図において、２３は、圧電素子２１に印加する電圧
を制御する印加電圧制御回路であり、圧電素子２１、振
動板２２及びこの印加電圧制御回路２３などによって、
インク室１の内容積を変化させるインク室内容積制御手
段が形成されている。なお、本実施例においては、待機
状態のときに、圧電素子２１には例えば８０ボルトの定
電圧が常時印加されて、第４図に示されるように内方に
変形しており、インク室１の内容積が小さい状態になっ
ている。

第５図は、印加電圧制御回路２３の構成を示すブロック
図であり、第６図はその動作を示すタイムチャートであ
る。ｔｉ３ないしく亘）は各位置における信号を示して
いる。

第１のパルス幅発生回路２３１は、図示されていない印
字制御回路から、印字を指示するパルスを受けて、所定
幅のパルスを出力する（　＠　）。また、印字制御回路
からのパルスは、遅延回路２３２に入力され、そこから
出力された遅延信号が第２のパルス幅発生回路２３３に
入力する（■）。

第２のパルス幅発生回路２３３では、第１のパルス幅発
生回路２３３から出力されるパルスより短いパルスが、
第１のパルス幅発生回路２３１より所定時間遅れて出力
される（　＠　）。

次に、第１及び第２のパルス幅発生回路２３１．２３３
からの各出力パルスが、ＯＲ回路２３４で合成されて圧
電素子駆動回路２３５に入力しくｆα）、圧電素子駆動
回路２３５では、入力パルス幅に対応する電圧変化を圧
電素子２１に印加する。

このようにして、待機状態で例えば８ｏポルトの定電圧
が印加されている圧電素子２１は、印字の際には、第６
図のＹに示されるように、まずＯポルトまで放電した後
、再び８０ポルトの定電圧を印加し、一定時間（例えば
０　、１　ｍｓ）後に、例えば２０ないし４０ポルトに
低下するまで放電する。

第７図は、上述のような電圧の変化を圧電素子２１に加
えたときの、インクの動きの変化を示したものである。

待機状態においては、圧電素子２１には８０ポルトの定
電圧がかかって内方に変形していて、インク室１は、第
４図に示したように内容積が小さくなった状態で安定し
ている。このときノズル３のインク空気界面は、ノズル
３内に若干引込まれたメニスカスを作って平衡している
（Ａ）。

最初の電圧変化（Ｏポルトまで放電）によって、インク
室１の内容積が増加する。その結果、インク室ｌ内にイ
ンクタンク１１からインクが吸い込まれ、インク空気界
面はノズル３内へ引き込まれるＣＢ）。

つづいて、元の電圧（８０ポルト）に戻ると、インク室
１の内容積が減って元に戻り、インクがノズル３から外
方に噴出される（Ｃ）。

次に、最初の電圧変化から所定時間後、噴出したインク
がノズル３から切断される前に、第２回目の電圧変化に
よって印加電圧が降下する。その結果、インク室１の内
容積が再び増加して、噴出したインク粒子３１が素早く
、短くノズル３から切断され（Ｄ、Ｅ）、図示されてい
ない記録用紙に向って飛んでいく。

印加電圧を再び定電圧に戻すと、インク室ｌの内容積が
減少して元の状態に戻る（Ｆ）。

なお印加電圧を最後に定電圧に戻すのは、インク粒子３
１がノズル３から切断された後でもよいが、その次のド
ツトのインク噴出動作を安定して行うためには、インク
粒子３１がノズル３から切断される直前に印加電圧を定
電圧に戻して、メニスカスを元の状態に戻すのがよい。

このようにして、記録用紙には、第８図に示されるよう
な円形に近いドツトが形成される。

第９図は、圧電素子２１に印加される電圧の変化（駆動
波形）と、メニスカスの変位（Ｘ）及びメニスカス速度
（△Ｘ）とを示している。メニスカス変位Ｘは、第７図
（Ｃ）に示されている。

第９図の線図は、印字命令が入力して、最初にインク室
１の内容積を増加させるところからスタートしている（
Ｔ＝Ｏ）。この時、メニスカスはヘッド固有の共振周期
Ｔで振動するので、０゜５Ｔ時間後に、再び圧電素子に
電気的に充電を行って収縮させ、メニスカスの変位がノ
ズル３の外方に向って行く速度を加速して、インクを噴
出させる。

噴出したインクは、その後は慣性力で外方に飛び続ける
のに対し、メニスカス速度は、時間が０．７５Ｔ経過後
は、メニスカスをインク室１側に向わせる方向に働く。

この時点から、飛び出したインクに吸引力、即ち切断力
が働き始める。そして、時間がＴを経過したとき、吸引
力が最大となる。本実施例では、この時にインク室１の
内容積を増加させるように圧電素子２１を駆動（放電）
させている。その結果、第９図の（イ）に示されるよう
に、インク粒子に対して瞬間的にさらに大きな吸引力が
生じ、インクの切断が素早く行われて短いインク粒子が
できるのである。

［発明の効果］ 本発明のインクジェットヘッドの駆動装置によれば、ま
ずインク室の内容積を増加させた後で元に復元させてノ
ズルからインクを切断するので、インク粒子の飛翔速度
を速くしてドツトの位置精度を良くすることができ、し
かも噴出したインクがノズルから切断される以前にイン
ク室の内容積を再び増加させてインクをノズルから切断
するようにしたので、サテライト粒子もなく、且つ短く
インク粒子を切断することができる。その結果、はぼ円
形に近い美しいドツト形状が得られて、高印字品位の記
録を高速で行うことができる優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は実施例のヘッドの略示図、 第３図及び第４図は実施例のインク室の断面図、 第５図は印加電圧制御回路の構成図、 第６図は印加電圧制御回路のタイムチャート図、 第７図は、実施例のインクの動きを示す拡大図、 第８図は実施例のドツト形状を示す拡大図、第９図は実
施例の駆動波形とメニスカスの変化との関係を示す線図
、 第１０図及び第１１図は従来例のインク室の断面図、 第１２図は従来例のインクの動きを示す拡大図、 第１３図は従来例のドツト形状を示す拡大図 第１４図は従来例の駆動波形を示す線図、第１５図は従
来例のインクの動きを示す拡大図、 第１６図は従来例のドツト形状を示す拡大図、 第１７図は従来例の駆動波形を示す線図である。 図中、■・・・インク室、 ２・・・インク室内容積制御手段、 ３・・・ノズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 インクが収容されたインク室（１）と、 上記インク室（１）の内容積を変化させるインク室内容
   積制御手段（２）と、 上記インク室（１）に連通して形成され、インク室（１
   ）の内容積変化によってインク室（１）内から外方にイ
   ンクを噴出するノズル（３）、とを有するものにおいて
   、 上記インク室内容積制御手段（２）が、 上記インク室（１）の内容積を増加させた後に元の状態
   に復帰させて、上記ノズル（３）からインクを噴出させ
   るインク噴出動作と、 上記ノズル（３）から噴出したインクがノズル（３）か
   ら切断される以前に、上記インク室（１）の内容積を再
   び増加させて、噴出したインクをノズル（３）から切断
   するインク切断動作、とを行うようにしたことを 特徴とするインクジェットヘッドの駆動装 置。