JPH0524191A

JPH0524191A - 液体噴射記録ヘツドの駆動方法

Info

Publication number: JPH0524191A
Application number: JP20251191A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Nakano; 智昭中野; Hiromichi Komai; 博道駒井; Toshitaka Hirata; 俊敞平田; Toshio Inada; 俊生稲田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-07-17
Filing date: 1991-07-17
Publication date: 1993-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】安定したインク滴噴射を低コストで実現し、
高速印字や高画像品質を得る。【構成】駆動信号がヘッドドライバ回路２１へ入力さ
れると、ヘッドを駆動するために最適に初期設定された
駆動波形が該ヘッドに印加される。該ヘッドに駆動波形
が印加されると、加圧液室内のインクが加圧され、ノズ
ルよりインク滴が噴射する。この時、環境や流路構造の
変化に伴って初期設定が必ずしも最適な設定とはなら
ず、加圧液室内にはインク滴噴射後に圧力振動が残存す
る。駆動波形を印加して流路に隣接する非駆動流路２２
ｂの圧電素子に観察される残留圧力波を検出し、圧力波
振幅が最小となるように遅延時間Ｔｄ又は第２パルス幅
Ｐｗ₂を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、液体噴射記録ヘッドの駆動方法
に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、インク滴噴射装置にはパルスで電歪
振動子を駆動してその歪み現象によりインク滴噴射ヘッ
ド内のインク室の体積を変化させることによってインク
室内のインクに圧力を加えてノズルより噴射させるもの
がある。しかし、このようなインク滴噴射装置にあって
はインク室内に気泡が存在したり、インク室にインクが
充填されていない部分がある場合にはインク滴噴射効率
が著しく低下し、又インク滴噴射機能が停止することが
ある。このため例えばプリンタに用いられた場合には、
入力情報を全部プリントすることができなくなってプリ
ントミスを生じ、このプリントミスに気付かないことも
多い。

【０００３】この点を解決するために、例えば、実公昭
５９−５５７０号公報に「インク滴噴射装置」が提案さ
れている。この公報のものは、インク滴噴射のための入
力パルスの周波数より高い所定周波数の振動分を検出す
る手段と、検出された出力を整流する整流回路とを備え
たインク滴噴射装置に関するものである。

【０００４】また、特開昭６１−２６６２５５号公報に
記載されているものは、インク小滴を噴出させる圧力波
の音響反響波を抑圧できるように、前記パルスの持続時
間と形状を変える調整可能手段を有する制御回路に関す
るものである。すなわち、前記特開昭６１−２６６２５
５号公報に記載されているものは、インク滴噴射の際に
圧力室内に残存する残留振動に関するもので、この残留
振動は、インク滴の噴射速度を変動させるので、インク
滴噴射のくり返し周波数特性を不安定にし、画像品質を
著しく劣化させる。前記残留振動を低減するために、そ
の解決手段として、電圧パルスの持続時間と形状を変え
る調整可能手段を有しているものである。

【０００５】前記残留振動は、液室構造（寸法，材料，
形状）と圧電体及びインク流体の系からくる固有振動数
にインクが共振して圧力波が発生するからであると考え
られる。従って、前記特開昭６１−２６６２５５号公報
に記載されているように、設計、製造段階で電圧パルス
の持続時間と形状を調整しても、温度、湿度などの環境
変化や経時変化によって液室構造やインク物性（粘度，
表面張力，密度及び圧電体の特性）が変動し、前記残留
振動は低減しきれないという問題点がある。また、マル
チノズルを有するヘッドでは、液室構造にバラツキがあ
り、全てのノズルについて調整しようとすると、コスト
アップとなる。

【０００６】また、先に提案された特願平２−２８５５
７７号公報の「液体噴射記録ヘッドの駆動方法」は、イ
ンクの噴射状態を安定にし、駆動周波数に対するインク
の噴射速度の変動をなくすために、パルス信号の印加に
より液滴を吐出した後に、パルス幅の異なる第２パルス
信号を印加することにより、残留振動を抑制し、液滴の
速度変動を大幅に減少させるものである。しかしなが
ら、設計製造段階で駆動波形を決めても、残留圧力波は
流路構造と圧電素子及びインク流体の系からくる固有振
動によるものであり、ヘッドの使用環境（温度，湿度，
経時的な劣化）が変化すると残留圧力波も変化する。従
って、駆動波形もそれに応じて調整が必要になる。

【０００７】また、先に提案された、特願平２−４１１
４３３号公報の「インクジェット駆動装置」は、圧電素
子により残留振動を検出する検出回路と、環境変化に応
じて前記圧電素子に印加する駆動波形を前記残留振動が
低減するように制御する制御回路で構成される駆動波形
調整手段を有するもので、駆動した流路に残存する残留
圧力波を検出しているが、この場合、駆動波形と残留圧
力波形の分離が必要であり、検出回路も複雑となる。

【０００８】

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、安定したインク滴噴射を低コストで実現し、高
速印字、高画像品質を得るようにした液体噴射記録ヘッ
ドの駆動方法を提供することを目的としてなされたもの
である。

【０００９】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
流路の長手方向に対し互いに間隔をあけて配設された複
数の平行流路と、該平行流路の各々に接続されて液滴噴
射するノズルと、前記平行流路に給液する接続手段と、
前記平行流路の長手方向に垂直な方向に変位を与えて該
流路の容積を可変とする圧電素子とからなり、該圧電素
子に常時流路容積が縮小するように保持する信号を与
え、選択された流路に対して流路容積を増大する向きに
変位させた後、再び流路の容積が縮小する変位を与える
第１のパルス信号を印加して流路に対応するノズルから
液滴を噴射させ、さらにパルス幅または波高値の異なる
第２のパルス信号を印加する液体噴射記録ヘッドの駆動
方法において、任意の流路に印加する第１のパルス信号
と、第２のパルス信号の遅延時間又は第２パルス幅を隣
接する流路内の残留圧力波が最小になるように設定する
こと、更には、（２）前記残留圧力波を検出する流路の
圧電素子に印加されている保持信号をオフにして残留圧
力波を検出すること、更には、（３）前記（１）又は
（２）において、複数のダミー流路を設け、任意の流路
に第１のパルス信号と第２のパルス信号を印加し、隣接
する流路内の残留圧力波を検出すること、更には、
（４）前記（３）において、前記ダミー流路の圧電素子
の幅を他の流路の圧電素子の幅に比べて広くしたことを
特徴としたものである。以下、本発明の実施例に基づい
て説明する。

【００１０】まず、図２（ａ）,（ｂ）は、液体噴射記
録ヘッドを説明するための構成図で、図（ａ）は断面
図、図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ線矢視拡大図である。
図中、１は基板、２は圧電素子、２ａは非駆動圧電素
子、２ｂは駆動圧電素子、３は流路板、３ａはインク流
路、３ｂは壁部、４は共通液室構成部材、４ａは共通液
室、５はインク供給パイプ、６はノズルプレート、６ａ
はノズル、７は駆動用回路プリント板（ＰＢＣ）、８は
リード線、９は駆動電極、１０は充填剤、１１は保護
板、１２は流体抵抗、１３，１４は内部電極、１５は上
部隔壁である。

【００１１】集積化されたヘッドにおいて、内部電極１
３，１４を有する積層された圧電素子２は、流路３ａに
対応して、該流路３ａ方向に溝加工が施され、溝１０、
駆動圧電素子２ｂ、非駆動圧電素子２ａに区分される。
溝１０には充填剤が封入されている。溝加工が施された
圧電素子２には上部隔壁１５を介して流路板３が接合さ
れる。すなわち前記上部隔壁１５は、非駆動圧電素子２
ａと隣接する流路を隔てる壁部３ｂとで支持される。駆
動圧電素子２ａの幅は流路３ａの幅よりも僅かに狭く、
駆動用回路プリント板（ＰＣＢ）上の駆動回路により選
択された駆動圧電素子２ｂにパルス状信号電圧を印加す
ると、該駆動圧電素子２ｂは厚み方向に変位し、上部隔
壁１５を介して流路３ａの容積が変化し、その結果ノズ
ル板６のノズル６ａよりインク液滴を吐出する。

【００１２】このように、図２に示すインクジェットヘ
ッドの構造において、残留振動はパルス幅または波高値
の異なる第２のパルス信号を印加することで大幅に低減
できる。しかし、設計や製造段階で駆動波形を決めて
も、残留振動は液室構造と圧電体及びインク流体の系か
らくる固有振動数によるものであり、ヘッドの使用環境
（温度、湿度、経時的な劣化）が変化すると残留振動も
変化する。従って、駆動波形もそれに応じて調整しなけ
ればならない。

【００１３】図１は、本発明による液体噴射記録ヘッド
の駆動方法を説明するためのブロックダイヤグラムを示
す図で、図中、２１はヘッドドライバ回路、２２ａは駆
動流路、２２ｂは非駆動流路、２３は検出回路、２４は
波形制御回路である。駆動信号がヘッドドライバ回路２
１へ入力されると、ヘッドを駆動するために最適に初期
設定された駆動波形がヘッドへ印加される。ヘッドに駆
動波形が印加されると、加圧液室内のインクが加圧さ
れ、ノズルよりインク滴が噴射する。この時、環境や流
路構造の変化に伴って、初期設定が必ずしも最適な設定
とはならず、液室内はインク滴噴射後も圧力振動が残存
する。このとき、駆動流路２２の圧電素子には、残留振
動によって起電力が発生し、電圧波形として図３（ａ）
のように観察される。検出回路２３においては、図３
（ｂ）に示すように、駆動波形を印加した流路に隣接す
る非駆動流路２２ｂの圧電素子に観察される残留圧力波
を検出し、圧力波振幅が最小となるように、遅延時間Ｔ
ｄまたは第２パルス幅Ｐｗ₂を調整する波形制御回路を
有する。

【００１４】図４は、残留圧力波の検出回路の構成図
で、図中、３１は非駆動流路の圧電素子（ＰＺＴ）、３
２はフィルタ回路、３３は整流回路、３４は増幅器、３
５は可変抵抗、３６は電圧比較器、３７はツエナーダイ
オード、３８は可変抵抗、３９，４２はコンデンサ、４
０，４３は抵抗、４１はダイオードである。フィルタ回
路３２，整流回路３３，増幅器３４，電圧比較器３６を
用いて残留圧力波の振幅値を検出信号として取り出すこ
とができる。

【００１５】ツエナーダイオード３７及び可変抵抗３８
の直列回路がヘッドの圧電素子３１と並列に接続され、
可変抵抗３８の摺動子と接地点との間にコンデンサ３９
及び抵抗４０が直列に接続される。このコンデンサ３９
及び抵抗４０はフィルタ回路３２を構成するもので、そ
の接続点がダイオード４１の陽極に接続される。ダイオ
ード４１の陰極はコンデンサ４２と抵抗４３を介して接
地されると共に増幅器３４を介して電圧比較器３６の一
方の入力端子に接続され、ダイオード４１、コンデンサ
４２、抵抗４３により整流回路３３が構成される。又、
可変抵抗３５が正の直流電源と接地点との間に接続さ
れ、該可変抵抗３５の摺動子が電圧比較器３６の他方の
入力端子に接続され、ツエナーダイオード３７、可変抵
抗３８，３５、抵抗４０，４３、ダイオード４１、コン
デンサ３９，４２、電圧比較器３６により検出回路が構
成される。

【００１６】図５は、本発明による液体噴射記録ヘッド
の駆動方法を説明するための他のブロックダイヤグラム
を示す図で、図中、５１は第１パルス発生回路、５２は
第２パルス遅延時間選択回路、５３は第２パルス幅選択
回路、５４はＯＲ回路、５５は増幅回路、５６はヘッ
ド、５７は検出回路、５８は比較部である。検出回路の
出力電圧Ｖｏに応じて、第２パルス遅延時間選択回路、
あるいは第２パルス間選択回路を調整することで、遅延
時間Ｔｄ及びパルス幅Ｐｗ₂を適当に設定すれば、環境
変化や流路構造の変化に応じて最適な駆動波形が設定で
きる。さらに、非駆動流路に付設された圧電素子に印加
されている保持信号をオフにして残留圧力波を検出すれ
ば、図４に示す検出回路のフィルタ回路３２は不要とな
り、圧電素子に応力が加わっていないので、検出感度も
向上する。複数ノズルがある場合、任意の１流路を駆動
し、隣接する非駆動流路から残留圧力波を検出して全流
路に対して補正してもよい。また、駆動波形補正のため
のダミー流路を設け、吐出用全流路に対して駆動波形を
補正してもよい。ダミー流路を設ける場合、該ダミー流
路の圧電素子の幅を同じ流路構造の他の圧電素子の幅に
比べて広くすると、より検出感度を上げることができ
る。

【００１７】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。（１）検出用の流路が駆動する流路に対して隣接する非
駆動流路なので、検出すべき残留圧力波と駆動波形を分
離する必要がなく、より低コストで検出回路が構成でき
る。（２）隣接非駆動流路の圧電素子に保持信号が印加され
ていないので検出感度が高く、検出回路もさらに簡単に
構成でき、低コスト化に有利である。（３）ダミー流路を設けることで、とくに圧電素子の幅
を広くとることができるので、検出感度を上げることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液体噴射記録ヘッドの駆動方法
の一実施例を説明するための構成図である。

【図２】液体噴射記録ヘッドを説明するための構成図
である。

【図３】電圧波形を示す図である。

【図４】検出回路の構成図である。

【図５】本発明による液体噴射記録ヘッドの駆動方法
の他の実施例を示す図である。

【符号の説明】

２１…ヘッドドライバ回路、２２ａ…駆動流路、２２ｂ
…非駆動流路、２３…検出回路、２４…波形制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者稲田俊生東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流路の長手方向に対し互いに間隔をあけ
て配設された複数の平行流路と、該平行流路の各々に接
続されて液滴噴射するノズルと、前記平行流路に給液す
る接続手段と、前記平行流路の長手方向に垂直な方向に
変位を与えて該流路の容積を可変とする圧電素子とから
なり、該圧電素子に常時流路容積が縮小するように保持
する信号を与え、選択された流路に対して流路容積を増
大する向きに変位させた後、再び流路の容積が縮小する
変位を与える第１のパルス信号を印加して流路に対応す
るノズルから液滴を噴射させ、さらにパルス幅または波
高値の異なる第２のパルス信号を印加する液体噴射記録
ヘッドの駆動方法において、任意の流路に印加する第１
のパルス信号と、第２のパルス信号の遅延時間又は第２
パルス幅を隣接する流路内の残留圧力波が最小になるよ
うに設定することを特徴とする液体噴射記録ヘッドの駆
動方法。
【請求項２】前記残留圧力波を検出する流路の圧電素
子に印加されている保持信号をオフにして残留圧力波を
検出することを特徴とする請求項１記載の液体噴射記録
ヘッドの駆動方法。
【請求項３】複数のダミー流路を設け、任意の流路に
第１のパルス信号と第２のパルス信号を印加し、隣接す
る流路内の残留圧力波を検出することを特徴とする請求
項１又は２記載の液体噴射記録ヘッドの駆動方法。
【請求項４】前記ダミー流路の圧電素子の幅を他の流
路の圧電素子の幅に比べて広くしたことを特徴とする請
求項３記載の液体噴射記録ヘッドの駆動方法。