JPH06155733A - インク噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクの物性や使用環境の変化等に左右され
ることなく、常に最適な印刷を行うことが可能なインク
噴射装置を提供すること。 【構成】本発明のインク噴射装置は、駆動手段より、ピ
エゾ素子に対して駆動パルス信号を与え、ピエゾ素子を
短時間に複数回変形させることにより、インク室内のイ
ンクを徐々に噴射させてそれらのインクで１つのインク
滴を形成する。その際、検出手段は前記駆動パルス信号
の所定のパルス毎に、前記インク室内のインクの変動を
検出し、制御手段は前記検出手段の検出結果に基いて、
前記所定のパルスに後続するパルスを発生するように前
記駆動手段を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タ等に用いられるインク噴射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェットプリンタに搭載さ
れるインクジェットヘッドのインク滴を噴射する機構
は、図４に示すように、駆動回路１０より、インクを保
持する圧力室１６の上壁に固定されるピエゾ素子２２に
対して駆動電圧パルスが印加されると、前記ピエゾ素子
２２が変形し、それに伴って前記圧力室１６が破線の如
く変形して、圧力室１６内の圧力が上昇し、内部に保持
されているインク２６がノズル２０から押出され、外に
噴出されるようになっていた。その際、前記駆動回路１
０よりピエゾ素子２２に対して印加される最も単純な駆
動電圧パルス波形４２は、１つの駆動パルス４２１によ
って構成されるシングルパルス駆動波形であった。

【０００３】そして、インク２６がノズル２０から押出
され、駆動電圧が最大値に達した後にベース電圧までも
どると、前記ピエゾ素子２２および圧力室１６の上壁も
それに応じて変形前の状態にもどり、圧力室１６内の圧
力が減少して、インク２６の噴出が停止すると同時に、
インク供給通路２４を経由して図示しないインクタンク
からインクを吸い込むようになっていた。ノズル２０か
ら押出されたインク２６は、ノズル先端から連なって
て、しばらくはその慣性で前進するが、その後切れてイ
ンク滴となっていた。

【０００４】また、このようなシングルパルス駆動法を
用いて階調印刷を行うために、例えば駆動電圧パルスの
幅または電圧レベルを調整してインク滴の体積を増減さ
せる方法があるが、これらの方法は、必然的にインク滴
の飛翔速度が変化したり、サテライトが発生したりし
て、印字品質に悪影響を与えることがあった。その上、
インク滴の体積を大幅に変化させることは、シングルパ
ルス駆動方法では実現不可能であった。

【０００５】そこで、従来、インク滴の体積を広範囲で
変化させることが可能な手段として、図５に示すような
マルチパルス駆動法があった。この駆動法は、駆動電圧
波形４４において先頭の第１の駆動電圧パルス４４１に
よってインクをノズル２０から押出した後、インク２６
がまだノズル２０の先端とつながっている間に、所定の
インク滴の体積に応じた第２、第３の駆動電圧パルス４
４２、４４３を印加することによりインク滴の体積を増
加させるものであった。

【０００６】しかしながら、上記マルチパルス駆動法で
は、先頭の駆動電圧パルスによってインクを押出した
後、インク噴射過程における圧力室１６内の圧力の増減
により残留圧力変動が発生する。そのため、後続する第
２の駆動電圧パルスを印加する際に、前記残留圧力変動
がどの位相状態にあるかによって、インクの出る量や速
度などの噴射特性が変わってしまう。特に圧力変動の位
相と駆動電圧パルスの位相が逆、または逆に近い状態に
なっている場合では、第２の駆動電圧パルスによる分の
インクが全く出ないこともあり得る。また、同様に、第
３の駆動電圧パルスを印加するときは、前記第１と第２
の駆動電圧パルスの双方による残留圧力変動の影響を受
けることになる。

【０００７】それにより、従来のマルチパルス駆動法で
は、上記残留圧力変動の周期、位相、減衰率などの特性
を前もって算出または測定し、後続する駆動電圧パルス
を印加するタイミングを決めていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記残
留圧力変動の周期、位相、減衰率などの特性は、圧力室
やノズルなどの寸法、インクの物性、使用環境等に左右
されるものであり、加工上の誤差や使用環境の変化によ
って、必ずしも事前に計算されたもの、或いはサンプル
実験の結果に一致するとは限らなかった。したがって、
従来のマルチパルス駆動法では、残留圧力変動と駆動電
圧パルスの位相が合わず、所定の体積のインク滴が得る
ことができなかった。

【０００９】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、インクの物性や使用環境の変化
等に左右されることなく、常に最適な印刷を行うことが
可能なインク噴射装置を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のインク噴射装置は、駆動手段より、ピエゾ素
子に対して駆動パルス信号を与え、前記ピエゾ素子を短
時間に複数回変形させることにより、インク室内のイン
クを徐々に噴射させてそれらのインクで１つのインク滴
を形成するものであり、更には、前記駆動パルス信号の
所定のパルス毎に、前記装置内のインクの変動を検出す
る検出手段と、その検出手段の検出結果に基いて、前記
所定のパルスに後続するパルスを発生するように前記駆
動手段を制御する制御手段とを備えている。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明のインク噴射装置
は、駆動手段より、ピエゾ素子に対して駆動パルス信号
を与え、ピエゾ素子を短時間に複数回変形させることに
より、インク室内のインクを徐々に噴射させてそれらの
インクで１つのインク滴を形成する。その際、検出手段
は前記駆動パルス信号の所定のパルス毎に、前記インク
室内のインクの変動を検出し、制御手段は前記検出手段
の検出結果に基いて、前記所定のパルスに後続するパル
スを発生するように駆動手段を制御する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面を参
照して説明する。図１は、第１の実施例としてのインク
噴射装置の構成を示す図である。基本的な構成は図５に
示す従来のインク噴射装置の構成と同様であるため、同
一の要素に関しては同一番号を付し、その詳細な説明は
省略する。

【００１３】本発明のインク噴射装置は、従来の構成に
加えて更に、検出回路１２と演算回路１４とを備えてお
り、前記検出回路１２は、駆動回路１０から発生される
駆動パルス信号の所定のパルス毎に、圧力室１６内の残
留圧力変動を検出するものであり、演算手段１４は、前
記検出回路１２により検出された残留圧力変動をもとに
して、前記所定のパルスに後続するパルスを駆動回路１
０から発生させるのに最も適したタイミングを算出し、
その算出結果に基いて駆動回路１０を制御するものであ
る。

【００１４】次に、上述のインク噴射装置の動作を説明
する。駆動回路１０より第１の駆動パルス４４１がピエ
ゾ素子２２に印加されると、それによりピエゾ素子２２
が破線で示すように変形し、圧力室１６内の圧力が上が
ってインクがノズル２０から外へ噴出される。その後、
ピエゾ素子は噴射前の状態に戻り、圧力室１６内の圧力
も回復するが、噴射動作によって生じた圧力変動は圧力
室１６内に残る。一方、圧力室１６内に残った圧力変動
によってピエゾ素子は変形し、圧電効果により電圧変動
が生じる。そして、検出回路１２が第１の駆動パルスの
終了と同時に作動して、その電圧変動すなわち圧力室１
６内の圧力変動を検出し、検出結果を演算回路１４に送
る。演算回路１４はその検出結果に応じて、後続する駆
動パルスのパルス幅と、そのパルスを発生させるのに最
も適したタイミングとを算出して駆動回路１０に制御信
号を出力する。駆動回路１０は前記演算回路１４より出
力される制御信号により、後続する駆動パルス４４２を
ピエゾ素子２２に印加し、再度圧力室１６内よりインク
を押し出す。その後、同様にして、駆動パルス４４３を
ピエゾ素子２２に印加し、さらに圧力室１６内よりイン
クを押し出す。ここにおいて、先に噴出されたインクと
後で噴出されたインクが、図の２６ａに示すように一連
となって飛翔し、その後、ノズル先端から切れてインク
滴２６ｂとなる。

【００１５】尚、上記実施例では、駆動用のピエゾ素子
をそのまま圧力検出に使用したが、それらを別々にして
もよい。

【００１６】また、例えば、第２の実施例として図２に
示すように、圧力室１６をはさんで駆動用ピエゾ素子２
２と圧力変動検出用ピエゾ素子３４とを配置する方法が
ある。この場合は検出回路１２と駆動回路１０が電気的
に絶縁されているので、検出回路１２が駆動回路１０の
影響を受けずに、より正確に残留圧力変動を測定するこ
とができる。

【００１７】さらに、第３の実施例として、例えば、図
３に示すように、圧電セラミックスに直接溝加工を施し
て圧力室１６等を形成し、圧力室１６の壁面そのものに
駆動回路１０から駆動パルスを与えるよう構成すること
もできる。このように構成すれば、圧力室１６の上下両
壁面から残留圧力変動に対応する電気信号を得ることが
できるため、より正確な測定が可能となる。

【００１８】また、図示しない別の方法として、例えば
使用環境の変化によるインク物性の変化のみを問題と
し、噴射する度に残留圧力変動を測定することなく、一
定の時間間隔毎、または電源を入れる時に測定を行い、
それを基にして算出した後続する駆動パルスとそれを印
加するタイミングを、次回の測定まで有効にすれば、検
出回路と演算回路に高速性を要求することなく、より高
速の印刷印字を行うことが可能となる。更には、上記方
法を用いた場合、すべての圧力室に対する測定を行わ
ず、代表となる少なくとも１つの圧力室に対してのみ測
定を行い、得られた結果を全圧力室に対して適用するこ
ともできる。また、前記代表となる圧力室は、他の圧力
室と同一の物理特性を有し、印字に使用しないダミーの
ものであってもよい。

【００１９】尚、本発明は上述の各実施例に限定される
ものではなく、その旨を逸脱しない範囲において種々の
変更は可能である。例えば前記圧力室内のインクの変動
がかなりの減衰があるとしながらも、インク供給通路に
沿って、一定の遅れ時間をもってインクタンクにも伝わ
ってくる。したがって、インク供給通路の圧力伝播特性
がわかっていれば、前記インクタンク内のインクの変動
を測定することによって、圧力室内のインクの変動なら
びに該圧力室の特性を算出することも可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のインク噴射装置は、駆動手段より、ピエゾ素子に
対して駆動パルス信号を与え、前記ピエゾ素子を短時間
に複数回変形させることにより、インク室内のインクを
徐々に噴射させてそれらのインクで１つのインク滴を形
成するものであり、前記駆動パルス信号の所定のパルス
毎に、前記インク室内のインクの変動を検出する検出手
段と、その検出手段の検出結果に基いて、前記所定のパ
ルスに後続するパルスを前記駆動手段より発生するよう
に前記駆動手段を制御する制御手段とを備えたことによ
り、インクの物性や使用環境の変化等に左右されること
なく、常に最適な印刷を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインク噴射装置の第１の実施例を示す
図である。

【図２】本発明のインク噴射装置の第２の実施例を示す
図である。

【図３】本発明のインク噴射装置の第３の実施例を示す
図である。

【図４】従来のインク噴射装置におけるシングルパルス
駆動法を示す図である。

【図５】従来のインク噴射装置におけるマルチパルス駆
動法を示す図である。

【符号の説明】

１０ 駆動回路 １２ 検出回路 １６ 圧力室 ２０ ノズル ２２ 駆動用ピエゾ素子 ２６ インク滴 ３４ 圧力変動検出用ピエゾ素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動手段より、ピエゾ素子に対して駆動
   パルス信号を与え、前記ピエゾ素子を短時間に複数回変
   形させることにより、インク室内のインクを徐々に噴射
   させてそれらのインクで１つのインク滴を形成するイン
   ク噴射装置において、 前記駆動パルス信号の所定のパルス毎に、前記装置内の
   変動を検出する検出手段と、 その検出手段の検出結果に基いて、前記所定のパルスに
   後続するパルスを発生するように前記駆動手段を制御す
   る制御手段とを備えたことを特徴とするインク噴射装
   置。