JPH0885208A - インクジェット式記録ヘッドの駆動回路及び駆動方法 - Google Patents
インクジェット式記録ヘッドの駆動回路及び駆動方法Info
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- JPH0885208A JPH0885208A JP22322594A JP22322594A JPH0885208A JP H0885208 A JPH0885208 A JP H0885208A JP 22322594 A JP22322594 A JP 22322594A JP 22322594 A JP22322594 A JP 22322594A JP H0885208 A JPH0885208 A JP H0885208A
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Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 インク滴の飛翔速度が大きく、安定的に高い
周波数で駆動できるインクジェット式記録装置を実現す
ること。 【構成】 圧力発生室１と、この圧力発生室１に連通し
インクを吐出するノズル開口２と、前記圧力発生室１に
圧力を発生させる圧電振動子７と、この圧力振動子７に
電圧を印加する電圧印加手段とを有するインクジェット
式記録ヘッドを駆動する駆動回路であって、ヘッドの固
有振動周期Ｔｃよりやや小さい時定数でヘッドを駆動す
る。
周波数で駆動できるインクジェット式記録装置を実現す
ること。 【構成】 圧力発生室１と、この圧力発生室１に連通し
インクを吐出するノズル開口２と、前記圧力発生室１に
圧力を発生させる圧電振動子７と、この圧力振動子７に
電圧を印加する電圧印加手段とを有するインクジェット
式記録ヘッドを駆動する駆動回路であって、ヘッドの固
有振動周期Ｔｃよりやや小さい時定数でヘッドを駆動す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インク滴を飛翔させ、
記録紙等の記録媒体上にインク像を形成するインクジェ
ット式記録ヘッド、及びインクジェット式記録ヘッドの
駆動方法に関する。
記録紙等の記録媒体上にインク像を形成するインクジェ
ット式記録ヘッド、及びインクジェット式記録ヘッドの
駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】オンデマンド型インクジェット式記録ヘ
ッドは、圧電振動子や発熱素子によりインク圧を発生さ
せる複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給
する共通のリザ−バと、各圧力発生室に連通するノズル
開口を備えた記録ヘッドを備えており、印字信号に対応
するノズルの圧力発生室に駆動信号を印加してインクを
ノズル開口から記録媒体に飛翔させ、記録媒体にドット
を形成するように構成されている。
ッドは、圧電振動子や発熱素子によりインク圧を発生さ
せる複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給
する共通のリザ−バと、各圧力発生室に連通するノズル
開口を備えた記録ヘッドを備えており、印字信号に対応
するノズルの圧力発生室に駆動信号を印加してインクを
ノズル開口から記録媒体に飛翔させ、記録媒体にドット
を形成するように構成されている。
【０００３】このようなインクジェット式記録ヘッドで
は、所定のインク滴量及びインク飛翔速度を維持したま
まで、より高い連続応答が得られることが望ましい。
は、所定のインク滴量及びインク飛翔速度を維持したま
まで、より高い連続応答が得られることが望ましい。
【０００４】連続応答周波数を高める技術としては、例
えば米国特許第４,６９７,１９３号明細書で開示されて
いるものがある。この技術によれば、インクジェットヘ
ッドはヘルムホルツ固有振動周波数を持ち、これが駆動
可能な周波数の上限（上限の指標）となる。つまりヘル
ムホルツ固有振動周波数を高くすることで高い周波数で
駆動できるヘッドが得られるが、ヘルムホルツ固有振動
周波数を高くするには圧力室を小さくすることが必要と
なる。しかし、生産技術的に圧力室を小さくするには限
界があり、また、圧力室を小さくすると、十分な圧力室
の体積変化が確保できず必要なインク滴量が得られない
といった問題を生じる。
えば米国特許第４,６９７,１９３号明細書で開示されて
いるものがある。この技術によれば、インクジェットヘ
ッドはヘルムホルツ固有振動周波数を持ち、これが駆動
可能な周波数の上限（上限の指標）となる。つまりヘル
ムホルツ固有振動周波数を高くすることで高い周波数で
駆動できるヘッドが得られるが、ヘルムホルツ固有振動
周波数を高くするには圧力室を小さくすることが必要と
なる。しかし、生産技術的に圧力室を小さくするには限
界があり、また、圧力室を小さくすると、十分な圧力室
の体積変化が確保できず必要なインク滴量が得られない
といった問題を生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような課
題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは駆
動条件をヘッド固有の最適値に設定することで高周波駆
動可能なインクジェット式記録ヘッドを提供することで
ある。
題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは駆
動条件をヘッド固有の最適値に設定することで高周波駆
動可能なインクジェット式記録ヘッドを提供することで
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
式記録ヘッドの駆動回路は、インクを吐出するノズル開
口と、このノズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧
力発生室の容積を変えて圧力を発生させる圧力発生素子
とを有し、圧力発生素子に対する印加電圧の増減に従っ
て前記圧力発生室の容積が変化するインクジェット式記
録ヘッドの駆動回路であって、タイミング信号に基づい
て、容積ａの初期状態にある前記圧力発生室を容積ｂま
で時間Ｔｒをかけて拡大させる第１の信号を発生する手
段と、前記容積ｂから容積ａの初期状態まで時間Ｔｆを
かけて縮小させ、インク滴を吐出させる第２の信号を発
生する手段とを有し、前記時間Ｔｆは、圧力発生室の固
有振動周期Ｔｃで表わされる式 ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｆ ＜ Ｔｃ を満たすことを特徴とする。
式記録ヘッドの駆動回路は、インクを吐出するノズル開
口と、このノズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧
力発生室の容積を変えて圧力を発生させる圧力発生素子
とを有し、圧力発生素子に対する印加電圧の増減に従っ
て前記圧力発生室の容積が変化するインクジェット式記
録ヘッドの駆動回路であって、タイミング信号に基づい
て、容積ａの初期状態にある前記圧力発生室を容積ｂま
で時間Ｔｒをかけて拡大させる第１の信号を発生する手
段と、前記容積ｂから容積ａの初期状態まで時間Ｔｆを
かけて縮小させ、インク滴を吐出させる第２の信号を発
生する手段とを有し、前記時間Ｔｆは、圧力発生室の固
有振動周期Ｔｃで表わされる式 ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｆ ＜ Ｔｃ を満たすことを特徴とする。
【０００７】本発明のインクジェット式記録ヘッドの駆
動方法は、インクを吐出するノズル開口と、このノズル
開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の容積を
変えて圧力を発生させる圧力発生素子とを有し、圧力発
生素子に対する印加電圧の増減に従って前記圧力発生室
の容積が変化するインクジェット式記録ヘッドの駆動方
法であって、タイミング信号に基づいて、容積ａの初期
状態にある前記圧力発生室を容積ｂまで時間Ｔｒをかけ
て拡大させる第１の工程と、前記容積ｂから容積ａの初
期状態まで時間Ｔｆをかけて縮小させ、インク滴を吐出
させる第２の工程とを有し、前記時間Ｔｆは、圧力発生
室の固有振動周期Ｔｃで表わされる式 ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｆ ＜ Ｔｃ を満たすことを特徴とする。
動方法は、インクを吐出するノズル開口と、このノズル
開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の容積を
変えて圧力を発生させる圧力発生素子とを有し、圧力発
生素子に対する印加電圧の増減に従って前記圧力発生室
の容積が変化するインクジェット式記録ヘッドの駆動方
法であって、タイミング信号に基づいて、容積ａの初期
状態にある前記圧力発生室を容積ｂまで時間Ｔｒをかけ
て拡大させる第１の工程と、前記容積ｂから容積ａの初
期状態まで時間Ｔｆをかけて縮小させ、インク滴を吐出
させる第２の工程とを有し、前記時間Ｔｆは、圧力発生
室の固有振動周期Ｔｃで表わされる式 ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｆ ＜ Ｔｃ を満たすことを特徴とする。
【０００８】
【実施例】以下本発明の詳細を実施例に基づいて図示し
て説明する。
て説明する。
【０００９】図１は、本発明の駆動回路と駆動方法によ
り駆動されるインクジェット式記録ヘッドの一実施例
で、図中符号１は、圧力発生室で、ノズル開口２が形成
されたノズルプレート３と、後述の、圧力発生素子であ
る、圧電振動子の先端に当接する振動板４とをスペーサ
５を挟んで構成されており、インク供給口６により図示
しないインクタンクに接続するリザーバ１４からインク
の補給を受けるように構成されている。
り駆動されるインクジェット式記録ヘッドの一実施例
で、図中符号１は、圧力発生室で、ノズル開口２が形成
されたノズルプレート３と、後述の、圧力発生素子であ
る、圧電振動子の先端に当接する振動板４とをスペーサ
５を挟んで構成されており、インク供給口６により図示
しないインクタンクに接続するリザーバ１４からインク
の補給を受けるように構成されている。
【００１０】７は、前述の圧電振動子で、この実施例で
は圧電材料８と電極形成材料９、１０を交互にサンドイ
ッチ状に挟んで積層構造となるように構成され、電極９
しか存在しない不活性領域が固定基板１１に固定されて
いる。これら固定基板１１とスペーサ５、及び振動板４
は、基台１２を介して一体に固定されてインクジェット
式記録ヘッドとしてまとめ上げられている。
は圧電材料８と電極形成材料９、１０を交互にサンドイ
ッチ状に挟んで積層構造となるように構成され、電極９
しか存在しない不活性領域が固定基板１１に固定されて
いる。これら固定基板１１とスペーサ５、及び振動板４
は、基台１２を介して一体に固定されてインクジェット
式記録ヘッドとしてまとめ上げられている。
【００１１】このように構成されたインクジェット式記
録ヘッドは圧電振動子７の電極９、１０に電圧が印加さ
れれば、圧電振動子７が収縮し振動板４がノズルプレー
ト３から離れる。その結果、圧力室１の容積が拡大さ
れ、インクがインク供給口６を通って圧力室１に供給さ
れる。続いて、印加電圧を下げると、圧電振動子７が元
の長さまでノズルプレート３側へ伸長し、圧力発生室１
を圧縮し、圧力発生室１に存在するインクの一部がノズ
ル開口２から吐出される。
録ヘッドは圧電振動子７の電極９、１０に電圧が印加さ
れれば、圧電振動子７が収縮し振動板４がノズルプレー
ト３から離れる。その結果、圧力室１の容積が拡大さ
れ、インクがインク供給口６を通って圧力室１に供給さ
れる。続いて、印加電圧を下げると、圧電振動子７が元
の長さまでノズルプレート３側へ伸長し、圧力発生室１
を圧縮し、圧力発生室１に存在するインクの一部がノズ
ル開口２から吐出される。
【００１２】図２は上述したインクジェット式記録ヘッ
ドを駆動する駆動回路の一実施例である。
ドを駆動する駆動回路の一実施例である。
【００１３】図中符号２０は、制御信号発生回路で、図
示せぬ装置よりデータバス２２を介して送られてくる印
字データを取り込み、印字ヘッドが印字位置に達したこ
とを示す印字タイミング信号が端子２１に入力された段
階で、取り込んだ印字データを１ビットずつ信号線２４
に出力する。この信号線２４に出力された印字データ
は、カスケードに接続されシフトレジスタを構成するフ
リップフロップ２６のデータ端子に入力される。また、
信号線２５にはシフトクロック信号が出力され、このシ
フトクロック信号によってシリアル転送されたデータが
シフトされながら、フリップフロップ２６、２６、・・
・に転送される。そして、すべての圧電振動子７に対す
る印字データが転送された段階で、信号線２３にラッチ
信号が送られ、印字データがフリップフロップ２７、２
７、・・・の出力側に現われる。この信号は印字動作を
行うべき圧電振動子７に対応するトランジスタ２９をオ
ンにし、後述の駆動信号発生回路３０から送られる駆動
信号を圧電振動子に印加し作動させる。
示せぬ装置よりデータバス２２を介して送られてくる印
字データを取り込み、印字ヘッドが印字位置に達したこ
とを示す印字タイミング信号が端子２１に入力された段
階で、取り込んだ印字データを１ビットずつ信号線２４
に出力する。この信号線２４に出力された印字データ
は、カスケードに接続されシフトレジスタを構成するフ
リップフロップ２６のデータ端子に入力される。また、
信号線２５にはシフトクロック信号が出力され、このシ
フトクロック信号によってシリアル転送されたデータが
シフトされながら、フリップフロップ２６、２６、・・
・に転送される。そして、すべての圧電振動子７に対す
る印字データが転送された段階で、信号線２３にラッチ
信号が送られ、印字データがフリップフロップ２７、２
７、・・・の出力側に現われる。この信号は印字動作を
行うべき圧電振動子７に対応するトランジスタ２９をオ
ンにし、後述の駆動信号発生回路３０から送られる駆動
信号を圧電振動子に印加し作動させる。
【００１４】図３は前述の駆動信号発生回路３０の一実
施例を示す図であり、端子６０に制御信号が入力（図
４、Ｔ０）されると、トランジスタ６１、６２で構成す
るカレントミラー回路が動作を開始し、抵抗６４によっ
て決まる一定の電流値でコンデンサ６５に対して充電を
行う。このコンデンサ６５の端子電圧はトランジスタ６
６、６７によって電流増幅され、端子３１（圧電振動子
７）に出力される。充電過程でコンデンサ６５の端子電
圧が略電源電圧VHに達すると均衡状態になり電圧は略電
源電圧ＶH ボルトに維持される。時刻Ｔ１になると制御
信号６０が下がるのでトランジスタ６１、６２で構成す
るカレントミラー回路の動作は停止する。一方ワンショ
ットマルチバイブレータ７５から一定幅のパルスが出力
され、トランジスタ７６、７７で構成するカレントミラ
ー回路が動作開始し、抵抗７８で決まる一定電流値でコ
ンデンサ６５を放電させる。この様な動作が印字タイミ
ング信号２１が入力する度に繰り返される。
施例を示す図であり、端子６０に制御信号が入力（図
４、Ｔ０）されると、トランジスタ６１、６２で構成す
るカレントミラー回路が動作を開始し、抵抗６４によっ
て決まる一定の電流値でコンデンサ６５に対して充電を
行う。このコンデンサ６５の端子電圧はトランジスタ６
６、６７によって電流増幅され、端子３１（圧電振動子
７）に出力される。充電過程でコンデンサ６５の端子電
圧が略電源電圧VHに達すると均衡状態になり電圧は略電
源電圧ＶH ボルトに維持される。時刻Ｔ１になると制御
信号６０が下がるのでトランジスタ６１、６２で構成す
るカレントミラー回路の動作は停止する。一方ワンショ
ットマルチバイブレータ７５から一定幅のパルスが出力
され、トランジスタ７６、７７で構成するカレントミラ
ー回路が動作開始し、抵抗７８で決まる一定電流値でコ
ンデンサ６５を放電させる。この様な動作が印字タイミ
ング信号２１が入力する度に繰り返される。
【００１５】ところで、上述の駆動信号発生回路におい
て、コンデンサ６５の容量をＣ、抵抗６４の値をＲｒ、
抵抗７８の値をＲｆ、トランジスタ６３、７７のベース
・エミッタ間の電圧をＶｂｅ６３、Ｖｂｅ７７とする
と、前述した充放電電流Ｉｒ、Ｉｆ、及び、充放電時定
数Ｔｒ、Ｔｆは Ｉｒ＝Ｖｂｅ６３／Ｒｒ （１） Ｉｆ＝Ｖｂｅ７７／Ｒｆ （２） Ｔｒ＝Ｃ×ＶL／Ｉｒ （３） Ｔｆ＝Ｃ×ＶL／Ｉｆ （４） となる。
て、コンデンサ６５の容量をＣ、抵抗６４の値をＲｒ、
抵抗７８の値をＲｆ、トランジスタ６３、７７のベース
・エミッタ間の電圧をＶｂｅ６３、Ｖｂｅ７７とする
と、前述した充放電電流Ｉｒ、Ｉｆ、及び、充放電時定
数Ｔｒ、Ｔｆは Ｉｒ＝Ｖｂｅ６３／Ｒｒ （１） Ｉｆ＝Ｖｂｅ７７／Ｒｆ （２） Ｔｒ＝Ｃ×ＶL／Ｉｒ （３） Ｔｆ＝Ｃ×ＶL／Ｉｆ （４） となる。
【００１６】次に上述した駆動信号発生回路を用いて圧
電振動子を駆動した場合の動作タイミングについて説明
する。
電振動子を駆動した場合の動作タイミングについて説明
する。
【００１７】外部装置からタイミング信号２１が入力さ
れると、制御信号発生回路２０は、前述の様に外部装置
から印字デ−タを受けて印字すべきノズルに対応する圧
電振動子７に接続されているスイッチングトランジスタ
２９に信号を出力してこれをオンにし、続いて制御信号
６０を送出す。この制御信号６０を受けて駆動信号発生
回路３０では（３）式の時定数で定まる電圧勾配で増大
する電圧を出力し、インク滴を放出すべき圧電振動子が
充電され収縮する。これにより圧力発生室１が拡張さ
れ、メニスカスがノズル開口２から引き込まれるのと同
時にリザーバ１４からインク供給口６を通じて圧力発生
室１にインクが供給される。
れると、制御信号発生回路２０は、前述の様に外部装置
から印字デ−タを受けて印字すべきノズルに対応する圧
電振動子７に接続されているスイッチングトランジスタ
２９に信号を出力してこれをオンにし、続いて制御信号
６０を送出す。この制御信号６０を受けて駆動信号発生
回路３０では（３）式の時定数で定まる電圧勾配で増大
する電圧を出力し、インク滴を放出すべき圧電振動子が
充電され収縮する。これにより圧力発生室１が拡張さ
れ、メニスカスがノズル開口２から引き込まれるのと同
時にリザーバ１４からインク供給口６を通じて圧力発生
室１にインクが供給される。
【００１８】そして、一定時間が経過すると（例えば、
引き込まれたメニスカスがほぼもとの位置に戻ると
き）、前述したように制御信号６０が切り替わって、駆
動信号発生回路３０からは（４）式の時定数で定まる電
圧勾配で減少する電圧を出力し、圧電振動子の充電電荷
が放電されて伸長する。これにより圧力発生室１が圧縮
され、ノズル開口２からインク滴が飛翔する。この
（４）式の時定数Ｔｆを本発明の実施例では ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｆ ＜ Ｔｃ （５） を満たすように設定している。
引き込まれたメニスカスがほぼもとの位置に戻ると
き）、前述したように制御信号６０が切り替わって、駆
動信号発生回路３０からは（４）式の時定数で定まる電
圧勾配で減少する電圧を出力し、圧電振動子の充電電荷
が放電されて伸長する。これにより圧力発生室１が圧縮
され、ノズル開口２からインク滴が飛翔する。この
（４）式の時定数Ｔｆを本発明の実施例では ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｆ ＜ Ｔｃ （５） を満たすように設定している。
【００１９】次に、（５）式のもつ意味について説明す
る。
る。
【００２０】インク滴が飛翔した後、圧力発生室１には
残留振動が残るが、この残留振動が収まらないうちに次
の印字動作を開始すると、インク滴を吐出しなかった
り、インク滴の量、飛翔速度が変わったりしてしまう。
この振動の周波数は米国特許第４,６９７,１９３号明細
書で記述されているヘルムホルツ固有振動周波数ｆで、
その周期はＴｃ＝１／ｆで、振幅の減衰はインクの粘度
が低い程少なく残留振動が収まるまでに時間がかかる。
残留振動が残るが、この残留振動が収まらないうちに次
の印字動作を開始すると、インク滴を吐出しなかった
り、インク滴の量、飛翔速度が変わったりしてしまう。
この振動の周波数は米国特許第４,６９７,１９３号明細
書で記述されているヘルムホルツ固有振動周波数ｆで、
その周期はＴｃ＝１／ｆで、振幅の減衰はインクの粘度
が低い程少なく残留振動が収まるまでに時間がかかる。
【００２１】一般的に、時定数Ｔｆを小さくすると、イ
ンク滴の飛翔速度は速くなるが残留振動が大きくなり
（特に、Ｔｃ＜Ｔｆのとき）安定駆動可能な周波数は低
くなってしまうが、（５）式を満たすようにすると、安
定駆動可能な周波数は低くすることなく、インク滴の飛
翔速度を上げることができる。
ンク滴の飛翔速度は速くなるが残留振動が大きくなり
（特に、Ｔｃ＜Ｔｆのとき）安定駆動可能な周波数は低
くなってしまうが、（５）式を満たすようにすると、安
定駆動可能な周波数は低くすることなく、インク滴の飛
翔速度を上げることができる。
【００２２】次に数値シミュレーションの結果を示しな
がらその理由について説明する。図５は本実施例の圧力
発生室１内の圧力を数値シミュレーションで求めた結果
を示し、図６は比較用のものを示している。本実施例に
おける印字ヘッドのＴｃは約７．５μｓであり、図５の
場合では（５）式を満足するようにＴｆを６μｓと設定
している。図６の場合のＴｆは１０μｓであり、（５）
式が満たされていない。図５の場合、インク吐出過程で
の圧力波（時点Ａ、Ｂの間の波形）の振幅を大きくする
ことができることが分かる。残留振動に関しては残留圧
力波形（図５、６の時点Ｂ以降の波形）を比較すると分
かるように振幅がほぼ同じであり悪影響は生じていな
い。
がらその理由について説明する。図５は本実施例の圧力
発生室１内の圧力を数値シミュレーションで求めた結果
を示し、図６は比較用のものを示している。本実施例に
おける印字ヘッドのＴｃは約７．５μｓであり、図５の
場合では（５）式を満足するようにＴｆを６μｓと設定
している。図６の場合のＴｆは１０μｓであり、（５）
式が満たされていない。図５の場合、インク吐出過程で
の圧力波（時点Ａ、Ｂの間の波形）の振幅を大きくする
ことができることが分かる。残留振動に関しては残留圧
力波形（図５、６の時点Ｂ以降の波形）を比較すると分
かるように振幅がほぼ同じであり悪影響は生じていな
い。
【００２３】図５の場合のインク滴のインク量、速度、
そして、安定駆動可能な周波数はそれぞれ０．０３５μ
ｇ、１１ｍ／ｓ、１２ＫＨｚであったのに対して、図６
の場合のインク滴のインク量、速度、そして、安定駆動
可能な周波数はそれぞれ０．０３５μｇ、６．１ｍ／
ｓ、１２ＫＨｚであった。これらの特性値は実験結果と
一致している。
そして、安定駆動可能な周波数はそれぞれ０．０３５μ
ｇ、１１ｍ／ｓ、１２ＫＨｚであったのに対して、図６
の場合のインク滴のインク量、速度、そして、安定駆動
可能な周波数はそれぞれ０．０３５μｇ、６．１ｍ／
ｓ、１２ＫＨｚであった。これらの特性値は実験結果と
一致している。
【００２４】ここで残留振動が大きくならない理由につ
いて説明する。時点Ｂで圧電振動子７の伸長（コンデン
サ６５、圧電振動子７の放電）が終わるが、時点Ａ、Ｂ
間で発生した流れの慣性は圧力発生室１内の圧力を下げ
る方向に作用する。図５の場合、圧力が増大しようとす
るときに時点Ｂとなり、流れの慣性によって圧力の増大
が抑えられ、それ以降の振動が小さくなっている。図６
の場合、圧力の減少過程で時点Ｂとなり、流れの慣性に
よって圧力の減少が増幅され、残留振動が大きくなる。
いて説明する。時点Ｂで圧電振動子７の伸長（コンデン
サ６５、圧電振動子７の放電）が終わるが、時点Ａ、Ｂ
間で発生した流れの慣性は圧力発生室１内の圧力を下げ
る方向に作用する。図５の場合、圧力が増大しようとす
るときに時点Ｂとなり、流れの慣性によって圧力の増大
が抑えられ、それ以降の振動が小さくなっている。図６
の場合、圧力の減少過程で時点Ｂとなり、流れの慣性に
よって圧力の減少が増幅され、残留振動が大きくなる。
【００２５】以上の説明から（５）式の示す範囲の中で ３／４＊Ｔｃ ≦ Ｔｆ ＜ Ｔｃ （６） が満たされる範囲が効果的であることが分かる。そし
て、 ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｆ ＜ ３／４＊Ｔｃ （７） が満たされる範囲でも効果的である。これは前述の流れ
の慣性による効果が現われるまで時間がかかることがあ
るためである。
て、 ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｆ ＜ ３／４＊Ｔｃ （７） が満たされる範囲でも効果的である。これは前述の流れ
の慣性による効果が現われるまで時間がかかることがあ
るためである。
【００２６】さらに、その内 ３／４＊Ｔｃ ≦ Ｔｆ ＜ ７／８＊Ｔｃ （８） が満たされる範囲が最も効果的である。この範囲は圧力
の増加の始めの部分である。
の増加の始めの部分である。
【００２７】図７は本発明の第２の実施例の圧力発生室
１内の圧力を数値シミュレーションで求めた結果を示
し、図８は比較用のものを示す。
１内の圧力を数値シミュレーションで求めた結果を示
し、図８は比較用のものを示す。
【００２８】この実施例は上述の実施例（図５）と比較
し、充電時定数Ｔｒを小さくし、放電を始めるのを（Ａ
時点）早くしている。この駆動方法は引き打ちとして知
られており、この場合インク流の慣性を利用してインク
滴を吐出することができ、インク滴の飛翔速度を更に上
げることができる。また、駆動信号の印加時間が短く、
安定駆動可能な周波数が高くなる。
し、充電時定数Ｔｒを小さくし、放電を始めるのを（Ａ
時点）早くしている。この駆動方法は引き打ちとして知
られており、この場合インク流の慣性を利用してインク
滴を吐出することができ、インク滴の飛翔速度を更に上
げることができる。また、駆動信号の印加時間が短く、
安定駆動可能な周波数が高くなる。
【００２９】この実施例では、充電時定数Ｔｒを ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｒ ＜ Ｔｃ （９） を満たすようにし、Ｃ、Ａ間の振幅を比較例（図８）に
比べ小さくしている。この現象は上述の放電時定数Ｔｆ
と同じように理解でき、そして、 ３／４＊Ｔｃ ≦ Ｔｆ ＜ ７／８＊Ｔｃ （１０） を満たすようにするのが最も効果的であることも分か
る。
比べ小さくしている。この現象は上述の放電時定数Ｔｆ
と同じように理解でき、そして、 ３／４＊Ｔｃ ≦ Ｔｆ ＜ ７／８＊Ｔｃ （１０） を満たすようにするのが最も効果的であることも分か
る。
【００３０】ここまで、圧力発生室１の容積を拡大せた
後に縮小させインクを吐出させる、いわゆる引き打ちの
駆動回路及び駆動方法について説明してきたが次に圧力
発生室１の容積を縮小させてインクを吐出させた後にそ
の容積を拡大させ、もとの容積に戻す押し打ちの場合に
ついて説明する。
後に縮小させインクを吐出させる、いわゆる引き打ちの
駆動回路及び駆動方法について説明してきたが次に圧力
発生室１の容積を縮小させてインクを吐出させた後にそ
の容積を拡大させ、もとの容積に戻す押し打ちの場合に
ついて説明する。
【００３１】図９は押し打ちに適した駆動信号発生回路
の一実施例を示す図である。印字タイミング信号２１が
入力すると、制御信号６０が出力し、トランジスタ４
０、４１で構成するカレントミラー回路が動作し抵抗４
２によって定まる一定電流値でコンデンサ４３に対して
充電を行う。このコンデンサ４３の端子電圧はトランジ
スタ４４、４５によって電流増幅され、端子３１（圧電
振動子７）に出力される。充電が略０ボルトまで達する
とダイオード４６が導通し、それ以上充電がなされない
均衡状態になり電圧は維持される。その後時刻Ｔ１にな
るとタイミング信号が上がるのでトランジスタ４０、４
１で構成するカレントミラー回路の動作は停止する。一
方、ワンショットマルチバイブレータ４７から一定幅の
パルスが出力され、トランジスタ４９、５０で構成する
カレントミラー回路の動作が開始し、抵抗５１で定まる
一定電流値でコンデンサ４３の端子電圧が−ＶLボルト
に達するまで動作する。このような動作が印字タイミン
グ信号２１が入力する度に繰り返される。
の一実施例を示す図である。印字タイミング信号２１が
入力すると、制御信号６０が出力し、トランジスタ４
０、４１で構成するカレントミラー回路が動作し抵抗４
２によって定まる一定電流値でコンデンサ４３に対して
充電を行う。このコンデンサ４３の端子電圧はトランジ
スタ４４、４５によって電流増幅され、端子３１（圧電
振動子７）に出力される。充電が略０ボルトまで達する
とダイオード４６が導通し、それ以上充電がなされない
均衡状態になり電圧は維持される。その後時刻Ｔ１にな
るとタイミング信号が上がるのでトランジスタ４０、４
１で構成するカレントミラー回路の動作は停止する。一
方、ワンショットマルチバイブレータ４７から一定幅の
パルスが出力され、トランジスタ４９、５０で構成する
カレントミラー回路の動作が開始し、抵抗５１で定まる
一定電流値でコンデンサ４３の端子電圧が−ＶLボルト
に達するまで動作する。このような動作が印字タイミン
グ信号２１が入力する度に繰り返される。
【００３２】この駆動信号発生回路において、コンデン
サ４３の容量をＣ、抵抗４２の値をＲｒ、抵抗５１の値
をＲｆ、トランジスタ４１、４９のベース・エミッタ間
の電圧をＶｂｅ４１、Ｖｂｅ４９とすると、前述した充
放電電流Ｉｒ、Ｉｆ、及び、充放電時定数Ｔｒ、Ｔｆは Ｉｒ＝Ｖｂｅ４１／Ｒｒ （１１） Ｉｆ＝Ｖｂｅ４９／Ｒｆ （１２） Ｔｒ＝Ｃ×ＶL／Ｉｒ （１３） Ｔｆ＝Ｃ×ＶL／Ｉｆ （１４） となる。
サ４３の容量をＣ、抵抗４２の値をＲｒ、抵抗５１の値
をＲｆ、トランジスタ４１、４９のベース・エミッタ間
の電圧をＶｂｅ４１、Ｖｂｅ４９とすると、前述した充
放電電流Ｉｒ、Ｉｆ、及び、充放電時定数Ｔｒ、Ｔｆは Ｉｒ＝Ｖｂｅ４１／Ｒｒ （１１） Ｉｆ＝Ｖｂｅ４９／Ｒｆ （１２） Ｔｒ＝Ｃ×ＶL／Ｉｒ （１３） Ｔｆ＝Ｃ×ＶL／Ｉｆ （１４） となる。
【００３３】この駆動信号発生回路を用いて圧電振動子
を駆動した場合の動作は次のようになる。
を駆動した場合の動作は次のようになる。
【００３４】初期状態では端子３１の電位は−ＶLボル
トであるため、ダイオード２９（図２）を介してすべて
の圧電振動子７が充電され圧力発生室１が拡大状態にあ
る。外部装置からタイミング信号２１が入力されると、
制御信号発生回路２０は、前述のように外部装置から印
字デ−タを受けて印字すべきノズルに対応する圧電振動
子７に接続されているスイッチングトランジスタ２９に
信号を出力してこれをオンにする。
トであるため、ダイオード２９（図２）を介してすべて
の圧電振動子７が充電され圧力発生室１が拡大状態にあ
る。外部装置からタイミング信号２１が入力されると、
制御信号発生回路２０は、前述のように外部装置から印
字デ−タを受けて印字すべきノズルに対応する圧電振動
子７に接続されているスイッチングトランジスタ２９に
信号を出力してこれをオンにする。
【００３５】一方、駆動信号発生回路３０は（１３）式
の時定数で定まる電圧勾配で−ＶLボルトから０ボルト
に向かって端子３１の電位を上昇させるためオンとなっ
ているトランジスタ２９に対応する圧電振動子７は放電
して伸長し、インク滴を吐出させる。
の時定数で定まる電圧勾配で−ＶLボルトから０ボルト
に向かって端子３１の電位を上昇させるためオンとなっ
ているトランジスタ２９に対応する圧電振動子７は放電
して伸長し、インク滴を吐出させる。
【００３６】時刻Ｔ１になると、（１４）式の時定数ト
で定まる電圧勾配で略０ボルトから−ＶLボルトに向か
って電圧が下降するので全圧電振動子７は充電されて収
縮し、次の印字に備える。
で定まる電圧勾配で略０ボルトから−ＶLボルトに向か
って電圧が下降するので全圧電振動子７は充電されて収
縮し、次の印字に備える。
【００３７】この実施例ではコンデンサ４３の放電（圧
電振動子７の充電）時定数Ｔfが ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔf ＜ Ｔｃ （１５） 好ましくは ３／４＊Ｔｃ ≦ Ｔｆ ＜ ７／８＊Ｔｃ （１６） を満たすようにすると、残留振動を大きくすることな
く、インク滴吐出後の圧力発生室１の拡大速度を速くで
きる。そのため、インク滴がメニスカスから切れる時間
が短くなり、インク滴が飛翔途中で複数個に分かれるこ
とが発生しにくくなる。さらに、駆動信号を短くでき安
定駆動可能な周波数が高くなる。
電振動子７の充電）時定数Ｔfが ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔf ＜ Ｔｃ （１５） 好ましくは ３／４＊Ｔｃ ≦ Ｔｆ ＜ ７／８＊Ｔｃ （１６） を満たすようにすると、残留振動を大きくすることな
く、インク滴吐出後の圧力発生室１の拡大速度を速くで
きる。そのため、インク滴がメニスカスから切れる時間
が短くなり、インク滴が飛翔途中で複数個に分かれるこ
とが発生しにくくなる。さらに、駆動信号を短くでき安
定駆動可能な周波数が高くなる。
【００３８】またコンデンサ４３の充電（圧電振動子７
の放電）時定数Ｔｒが ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｒ ＜ Ｔｃ （１７） 好ましくは ３／４＊Ｔｃ ≦ Ｔｆ ＜ ７／８＊Ｔｃ （１８） を満たすようにすると、インク滴吐出後の振動を大きく
することなく、インク滴吐出時の圧力発生室１の縮小速
度を大きくできる。そのため、インク滴の飛翔速度を大
きくできる。
の放電）時定数Ｔｒが ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｒ ＜ Ｔｃ （１７） 好ましくは ３／４＊Ｔｃ ≦ Ｔｆ ＜ ７／８＊Ｔｃ （１８） を満たすようにすると、インク滴吐出後の振動を大きく
することなく、インク滴吐出時の圧力発生室１の縮小速
度を大きくできる。そのため、インク滴の飛翔速度を大
きくできる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、ヘッドの固有振動
周期Ｔｃよりやや小さい時定数でヘッドを駆動したとき
の残留振動は、Ｔｃよりある程度大きい時定数でヘッド
を駆動したときよりも大きくはならず、またインク滴の
飛翔速度を大きくすることができるからヘッドの周波数
特性を改善できる。
周期Ｔｃよりやや小さい時定数でヘッドを駆動したとき
の残留振動は、Ｔｃよりある程度大きい時定数でヘッド
を駆動したときよりも大きくはならず、またインク滴の
飛翔速度を大きくすることができるからヘッドの周波数
特性を改善できる。
【図１】本発明の駆動回路及び駆動方法により駆動され
るヘッドの一例を示す図である。
るヘッドの一例を示す図である。
【図２】本発明の駆動回路の一実施例を示す図である。
【図３】図２における駆動信号発生回路の一実施例を示
す図である。
す図である。
【図４】図３に示す駆動信号発生回路の動作を説明する
タイミング図である。
タイミング図である。
【図５】（ａ）は本発明の駆動で得られる圧力発生室内
部の圧力値を示す図であり、（ｂ）はその駆動電圧信号
波形を示す図である。
部の圧力値を示す図であり、（ｂ）はその駆動電圧信号
波形を示す図である。
【図６】（ａ）は従来の駆動状態で出力する圧力発生室
内部の圧力の数値を示す図であり、（ｂ）はその駆動電
圧信号波形を示す図である。
内部の圧力の数値を示す図であり、（ｂ）はその駆動電
圧信号波形を示す図である。
【図７】（ａ）は本発明の駆動で得られる圧力発生室内
部の圧力値を示す図であり、（ｂ）はその駆動電圧信号
波形を示す図である。
部の圧力値を示す図であり、（ｂ）はその駆動電圧信号
波形を示す図である。
【図８】（ａ）は従来の駆動状態で出力する圧力発生室
内部の圧力の数値を示す図であり、（ｂ）はその駆動電
圧信号波形を示す図である。
内部の圧力の数値を示す図であり、（ｂ）はその駆動電
圧信号波形を示す図である。
【図９】本発明の駆動信号発生回路の別の実施例を示す
図である。
図である。
【図１０】図９に示す駆動信号発生回路の動作を説明す
るタイミング図である。
るタイミング図である。
１ 圧力発生室 ２ ノズル開口 ７ 圧電振動子 ３０ 駆動信号発生回路
Claims (8)
- 【請求項１】 インクを吐出するノズル開口と、このノ
ズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の容
積を変えて圧力を発生させる圧力発生素子とを有し、圧
力発生素子に対する印加電圧の増減に従って前記圧力発
生室の容積が変化するインクジェット式記録ヘッドの駆
動回路であって、 タイミング信号に基づいて、容積ａの初期状態にある前
記圧力発生室を容積ｂまで時間Ｔｒをかけて拡大させる
第１の信号を発生する手段と、 前記容積ｂから容積ａの初期状態まで時間Ｔｆをかけて
縮小させ、インク滴を吐出させる第２の信号を発生する
手段とを有し、前記時間Ｔｆは、圧力発生室の固有振動
周期Ｔｃで表わされる式 ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｆ ＜ Ｔｃ を満たすことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
の駆動回路。 - 【請求項２】 インクを吐出するノズル開口と、このノ
ズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の容
積を変えて圧力を発生させる圧力発生素子とを有し、圧
力発生素子に対する印加電圧の増減に従って前記圧力発
生室の容積が変化するインクジェット式記録ヘッドの駆
動方法であって、 タイミング信号に基づいて、容積ａの初期状態にある前
記圧力発生室を容積ｂまで時間Ｔｒをかけて拡大させる
第１の工程と、 前記容積ｂから容積ａの初期状態まで時間Ｔｆをかけて
縮小させ、インク滴を吐出させる第２の工程とを有し、
前記時間Ｔｆは、圧力発生室の固有振動周期Ｔｃで表わ
される式 ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｆ ＜ Ｔｃ を満たすことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
の駆動方法。 - 【請求項３】 インクを吐出するノズル開口と、このノ
ズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の容
積を変えて圧力を発生させる圧力発生素子とを有し、圧
力発生素子に対する印加電圧の増減に従って前記圧力発
生室の容積が変化するインクジェット式記録ヘッドの駆
動回路であって、 タイミング信号に基づいて、容積ａの初期状態にある前
記圧力発生室を容積ｂまで時間Ｔｒをかけて拡大させる
第１の信号を発生する手段と、 前記容積ｂから容積ａの初期状態まで時間Ｔｆをかけて
縮小させ、インク滴を吐出させる第２の信号を発生する
手段とを有し、前記時間Ｔｒは、圧力発生室の固有振動
周期Ｔｃで表わされる式 ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｒ ＜ Ｔｃ を満たすことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
の駆動回路。 - 【請求項４】 インクを吐出するノズル開口と、このノ
ズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の容
積を変えて圧力を発生させる圧力発生素子とを有し、圧
力発生素子に対する印加電圧の増減に従って前記圧力発
生室の容積が変化するインクジェット式記録ヘッドの駆
動方法であって、 タイミング信号に基づいて、容積ａの初期状態にある前
記圧力発生室を容積ｂまで時間Ｔｒをかけて拡大させる
第１の工程と、 前記容積ｂから容積ａの初期状態まで時間Ｔｆをかけて
縮小させ、インク滴を吐出させる第２の工程とを有し、
前記時間Ｔｒは、圧力発生室の固有振動周期Ｔｃで表わ
される式 ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｒ ＜ Ｔｃ を満たすことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
の駆動方法。 - 【請求項５】 インクを吐出するノズル開口と、このノ
ズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の容
積を変えて圧力を発生させる圧力発生素子とを有し、圧
力発生素子に対する印加電圧の増減に従って前記圧力発
生室の容積が変化するインクジェット式記録ヘッドの駆
動回路であって、 タイミング信号に基づいて、容積ａの初期状態にある前
記圧力発生室を容積ｂまで時間Ｔｒをかけて縮小させ、
インク滴を吐出させる第１の信号を発生する手段と、 前記容積ｂから容積ａの初期状態まで時間Ｔｆをかけて
拡大させる第２の信号を発生する手段とを有し、前記時
間Ｔｆは、圧力発生室の固有振動周期Ｔｃで表わされる
式 ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｆ ＜ Ｔｃ を満たすことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
の駆動回路。 - 【請求項６】 インクを吐出するノズル開口と、このノ
ズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の容
積を変えて圧力を発生させる圧力発生素子とを有し、圧
力発生素子に対する印加電圧の増減に従って前記圧力発
生室の容積が変化するインクジェット式記録ヘッドの駆
動方法であって、 タイミング信号に基づいて、容積ａの初期状態にある前
記圧力発生室を容積ｂまで時間Ｔｒをかけて縮小させ、
インク滴を吐出させる第１の工程と、 前記容積ｂから容積ａの初期状態まで時間Ｔｆをかけて
拡大させる第２の工程とを有し、前記時間Ｔｆは、圧力
発生室の固有振動周期Ｔｃで表わされる式 ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｆ ＜ Ｔｃ を満たすことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
の駆動方法。 - 【請求項７】 インクを吐出するノズル開口と、このノ
ズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の容
積を変えて圧力を発生させる圧力発生素子とを有し、圧
力発生素子に対する印加電圧の増減に従って前記圧力発
生室の容積が変化するインクジェット式記録ヘッドの駆
動回路であって、 タイミング信号に基づいて、容積ａの初期状態にある前
記圧力発生室を容積ｂまで時間Ｔｒをかけて縮小させ、
インク滴を吐出させる第１の信号を発生する手段と、 前記容積ｂから容積ａの初期状態まで時間Ｔｆをかけて
拡大させる第２の信号を発生する手段とを有し、前記時
間Ｔｒは、圧力発生室の固有振動周期Ｔｃで表わされる
式 ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｒ ＜ Ｔｃ を満たすことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
の駆動回路。 - 【請求項８】 インクを吐出するノズル開口と、このノ
ズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室の容
積を変えて圧力を発生させる圧力発生素子とを有し、圧
力発生素子に対する印加電圧の増減に従って前記圧力発
生室の容積が変化するインクジェット式記録ヘッドの駆
動方法であって、 タイミング信号に基づいて、容積ａの初期状態にある前
記圧力発生室を容積ｂまで時間Ｔｒをかけて縮小させ、
インク滴を吐出させる第１の工程と、 前記容積ｂから容積ａの初期状態まで時間Ｔｆをかけて
拡大させる第２の工程とを有し、前記時間Ｔｒは、圧力
発生室の固有振動周期Ｔｃで表わされる式 ５／８＊Ｔｃ ＜ Ｔｒ ＜ Ｔｃ を満たすことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22322594A JP3329354B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | インクジェット式記録ヘッドの駆動回路及び駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22322594A JP3329354B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | インクジェット式記録ヘッドの駆動回路及び駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0885208A true JPH0885208A (ja) | 1996-04-02 |
| JP3329354B2 JP3329354B2 (ja) | 2002-09-30 |
Family
ID=16794760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22322594A Expired - Fee Related JP3329354B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | インクジェット式記録ヘッドの駆動回路及び駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3329354B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8430467B2 (en) | 2010-03-30 | 2013-04-30 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting apparatus |
-
1994
- 1994-09-19 JP JP22322594A patent/JP3329354B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8430467B2 (en) | 2010-03-30 | 2013-04-30 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3329354B2 (ja) | 2002-09-30 |
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