JPH10315462A - インクジェット印字ヘッドの駆動方式 - Google Patents
インクジェット印字ヘッドの駆動方式Info
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- JPH10315462A JPH10315462A JP12457697A JP12457697A JPH10315462A JP H10315462 A JPH10315462 A JP H10315462A JP 12457697 A JP12457697 A JP 12457697A JP 12457697 A JP12457697 A JP 12457697A JP H10315462 A JPH10315462 A JP H10315462A
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- Japan
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- ink
- print head
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- pressure generating
- drive
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/11—Embodiments of or processes related to ink-jet heads characterised by specific geometrical characteristics
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 目詰まり等のない高い信頼性を有し、駆動周
波数によるインク重量の増減をなくし安定吐出、かつ高
品質な文字、画像が得られるインクジェット式印字ヘッ
ドの駆動方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 印字ヘッドの圧電振動子６を伸縮する駆
動信号を発生する電圧発生手段である駆動信号発生回路
２３、メモリ２２より出力され、シフトレジスタ２７、
ラッチ回路２６を介して出力される印字信号２５に応じ
て圧電振動子６を選択するアナログスイッチ２９、出力
信号２５を反転するゲート回路２８から構成される。
波数によるインク重量の増減をなくし安定吐出、かつ高
品質な文字、画像が得られるインクジェット式印字ヘッ
ドの駆動方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 印字ヘッドの圧電振動子６を伸縮する駆
動信号を発生する電圧発生手段である駆動信号発生回路
２３、メモリ２２より出力され、シフトレジスタ２７、
ラッチ回路２６を介して出力される印字信号２５に応じ
て圧電振動子６を選択するアナログスイッチ２９、出力
信号２５を反転するゲート回路２８から構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を吐出す
るインクジェット印字ヘッドの駆動方式に関するもので
ある。
るインクジェット印字ヘッドの駆動方式に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、インクジェット印字ヘッドは、圧
力発生素子に電圧を印加し、圧力室を、膨張、圧縮する
ことで、ノズルよりインク滴を吐出させ、文字、画像を
形成するものであった。この圧力発生素子に印加する電
圧波形は、インク滴の速度、インク滴の重量、駆動周波
数等を向上させるため、様々な工夫がなされている。そ
のなかで、特開昭５９−１７６０５５号、または特開平
５−３３８１６５号公報に開示されているように、イン
ク滴の吐出を目的とした駆動パルス、メインパルスに先
行して、吐出しない程度の駆動パルス、補助パルスを印
加する駆動方法がある。これらの発明は、インク滴の速
度を向上、またはインク滴の重量を変調することを目的
としている。
力発生素子に電圧を印加し、圧力室を、膨張、圧縮する
ことで、ノズルよりインク滴を吐出させ、文字、画像を
形成するものであった。この圧力発生素子に印加する電
圧波形は、インク滴の速度、インク滴の重量、駆動周波
数等を向上させるため、様々な工夫がなされている。そ
のなかで、特開昭５９−１７６０５５号、または特開平
５−３３８１６５号公報に開示されているように、イン
ク滴の吐出を目的とした駆動パルス、メインパルスに先
行して、吐出しない程度の駆動パルス、補助パルスを印
加する駆動方法がある。これらの発明は、インク滴の速
度を向上、またはインク滴の重量を変調することを目的
としている。
【０００３】一方、インクジェット式印字ヘッドは、用
いるインクにより、構造、形状に工夫が必要となる。特
に圧力室内に発生、または流入する気泡を排出する、ま
たはインクの水分蒸発による詰まり等の課題（インクの
物性に寄与するところが大きい）は、飛翔曲がりによる
インク滴着弾位置ずれ、不吐出等を引き起こし、印字品
質を著しく劣化させる。この解決方法の一つとして、圧
力室内のインクの流入、及び排出しやすくする形状、つ
まり、圧力室と連通するインク供給口の断面積を大きく
し、流体抵抗を小さくする方法がある。
いるインクにより、構造、形状に工夫が必要となる。特
に圧力室内に発生、または流入する気泡を排出する、ま
たはインクの水分蒸発による詰まり等の課題（インクの
物性に寄与するところが大きい）は、飛翔曲がりによる
インク滴着弾位置ずれ、不吐出等を引き起こし、印字品
質を著しく劣化させる。この解決方法の一つとして、圧
力室内のインクの流入、及び排出しやすくする形状、つ
まり、圧力室と連通するインク供給口の断面積を大きく
し、流体抵抗を小さくする方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この圧力室と
連通するインク供給口の断面積を大きくする構造のイン
クジェット式印字ヘッドは、インク滴を吐出した後のイ
ンクの残留振動が大きく、最高駆動周波数以下の特定の
吐出周波数で、インク滴重量の減少、不安定吐出等印字
品質を劣化する課題がある。この課題については、前述
の補助パルスを用いた駆動方法を用いることにより、イ
ンク滴重量の減少を低減できるが、半面、他の駆動周波
数、特に最高駆動周波数では、残留振動を更に増長し、
インク重量の増加が大きくなる、不安定吐出等、課題が
発生する。
連通するインク供給口の断面積を大きくする構造のイン
クジェット式印字ヘッドは、インク滴を吐出した後のイ
ンクの残留振動が大きく、最高駆動周波数以下の特定の
吐出周波数で、インク滴重量の減少、不安定吐出等印字
品質を劣化する課題がある。この課題については、前述
の補助パルスを用いた駆動方法を用いることにより、イ
ンク滴重量の減少を低減できるが、半面、他の駆動周波
数、特に最高駆動周波数では、残留振動を更に増長し、
インク重量の増加が大きくなる、不安定吐出等、課題が
発生する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、ノズルと、前記ノズルに連通する圧力発
生室と、インクを貯蔵するインク室と、前記圧力発生室
と前記インク室を連結するインク供給口と、前記圧力発
生室を膨張、収縮させる圧力発生素子からなリ、前記ノ
ズルのイナータンスをＭｎ、コンプライアンスをＣｎ、
前記インク供給口のイナータンスをＭｉ、流路抵抗をＲ
ｉとし、 １／（Ｍｎ＋Ｍｉ）／Ｃｎ＞Ｒｉ２／４／（Ｍｎ＋Ｍ
ｉ）２ であるインクジェット印字ヘッドと、印字信号に同期し
て、インクが吐出しない程度の第１の駆動波形と、イン
クを吐出するための第２の駆動波形を発生する電圧発生
手段と、第１の駆動波形と、第２の駆動波形を選択的に
出力する駆動手段からなることを特徴とする。
決するために、ノズルと、前記ノズルに連通する圧力発
生室と、インクを貯蔵するインク室と、前記圧力発生室
と前記インク室を連結するインク供給口と、前記圧力発
生室を膨張、収縮させる圧力発生素子からなリ、前記ノ
ズルのイナータンスをＭｎ、コンプライアンスをＣｎ、
前記インク供給口のイナータンスをＭｉ、流路抵抗をＲ
ｉとし、 １／（Ｍｎ＋Ｍｉ）／Ｃｎ＞Ｒｉ２／４／（Ｍｎ＋Ｍ
ｉ）２ であるインクジェット印字ヘッドと、印字信号に同期し
て、インクが吐出しない程度の第１の駆動波形と、イン
クを吐出するための第２の駆動波形を発生する電圧発生
手段と、第１の駆動波形と、第２の駆動波形を選択的に
出力する駆動手段からなることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は本発明に使用するインクジ
ェット式印字ヘッドの一実施例を示すものであって、図
中符号１は、ノズル開口２が穿設されたノズルプレー
ト、３は、圧力発生室９を区画する通孔、インク供給口
１０を区画する通孔または溝、及び共通のインク室１１
を区画する通孔が設けられた流路形成板、４は、圧力発
生素子である圧電振動子６の先端に当接して弾性変形す
る振動板で、これらはノズルプレート１と振動板４とが
流路形成板３の両面に液密となるように固定されて基板
ユニット５を構成している。
ェット式印字ヘッドの一実施例を示すものであって、図
中符号１は、ノズル開口２が穿設されたノズルプレー
ト、３は、圧力発生室９を区画する通孔、インク供給口
１０を区画する通孔または溝、及び共通のインク室１１
を区画する通孔が設けられた流路形成板、４は、圧力発
生素子である圧電振動子６の先端に当接して弾性変形す
る振動板で、これらはノズルプレート１と振動板４とが
流路形成板３の両面に液密となるように固定されて基板
ユニット５を構成している。
【０００７】７は、基台で、振動可能に圧電振動子６を
収容する収容室８を備え、圧電振動子６の先端に振動板
４のアイランド部４ａが当接するように固定基板１３を
介して圧電振動子６が固定されている。
収容する収容室８を備え、圧電振動子６の先端に振動板
４のアイランド部４ａが当接するように固定基板１３を
介して圧電振動子６が固定されている。
【０００８】尚、図１の圧力発生室９を拡大した図２に
示すように、インク供給口１０の深さをＤ、紙面奥行き
方向のインク供給口１０の幅をＷ、インク供給口の長さ
をＬ、ノズル開口２の直径をｄ、ノズル開口２の長さを
ｌｎ、用いるインクの粘度、密度を各々ρ、ｖｉｓ、実
験により求められるイナータンスの補正係数をｋ、ノズ
ル開口２に形成されるインク液面のメニスカスのコンプ
ライアンスをＣｎとしたとき、インク供給口１０のイナ
ータンスＭｉ、ノズル開口２のイナータンスＭｎ、イン
ク供給口１０の流路抵抗Ｒｉは Ｍｉ＝ｋ×ρ×Ｌ／（２×Ｗ×Ｄ） Ｍｎ＝４×ｋ×ρ×ｌｉ／（π×ｄ２） Ｒｉ＝１２×ｖｉｓ×Ｌ／（Ｗ×Ｄ３） である。本実施例では、高品位な文字、画像を得るた
め、記録紙上で滲みの発生しにくい多樹脂顔料インクを
用いる。但し、このようなインクは、圧力室内に発生、
または流入する気泡による不安定吐出、インクの水分蒸
発による目詰まりが発生しやすく、この課題を解決する
ためにはインク供給口１０の流路抵抗Ｒｉをできるだけ
小さく、つまりインク供給口の幅Ｗ、または深さＤを大
きくすることが効果的であることが判明している。
示すように、インク供給口１０の深さをＤ、紙面奥行き
方向のインク供給口１０の幅をＷ、インク供給口の長さ
をＬ、ノズル開口２の直径をｄ、ノズル開口２の長さを
ｌｎ、用いるインクの粘度、密度を各々ρ、ｖｉｓ、実
験により求められるイナータンスの補正係数をｋ、ノズ
ル開口２に形成されるインク液面のメニスカスのコンプ
ライアンスをＣｎとしたとき、インク供給口１０のイナ
ータンスＭｉ、ノズル開口２のイナータンスＭｎ、イン
ク供給口１０の流路抵抗Ｒｉは Ｍｉ＝ｋ×ρ×Ｌ／（２×Ｗ×Ｄ） Ｍｎ＝４×ｋ×ρ×ｌｉ／（π×ｄ２） Ｒｉ＝１２×ｖｉｓ×Ｌ／（Ｗ×Ｄ３） である。本実施例では、高品位な文字、画像を得るた
め、記録紙上で滲みの発生しにくい多樹脂顔料インクを
用いる。但し、このようなインクは、圧力室内に発生、
または流入する気泡による不安定吐出、インクの水分蒸
発による目詰まりが発生しやすく、この課題を解決する
ためにはインク供給口１０の流路抵抗Ｒｉをできるだけ
小さく、つまりインク供給口の幅Ｗ、または深さＤを大
きくすることが効果的であることが判明している。
【０００９】つぎに、本発明の駆動方法を実現する駆動
回路の説明をする。図３は、前述の印字ヘッドを駆動す
る駆動回路の一実施例を示すブロック図で、前述した印
字ヘッドの圧電振動子６を伸縮する駆動信号を発生する
電圧発生手段である駆動信号発生回路２３、メモリ２２
より出力され、シフトレジスタ２７、ラッチ回路２６を
介して出力される印字信号２５に応じて圧電振動子６を
選択するアナログスイッチ２９、出力信号２５を反転す
るゲート回路２８から構成される。
回路の説明をする。図３は、前述の印字ヘッドを駆動す
る駆動回路の一実施例を示すブロック図で、前述した印
字ヘッドの圧電振動子６を伸縮する駆動信号を発生する
電圧発生手段である駆動信号発生回路２３、メモリ２２
より出力され、シフトレジスタ２７、ラッチ回路２６を
介して出力される印字信号２５に応じて圧電振動子６を
選択するアナログスイッチ２９、出力信号２５を反転す
るゲート回路２８から構成される。
【００１０】図４は図３の駆動信号発生回路２３の一実
施例を示す。図４の符号ＩＮ１、ＩＮ３、Ｎ５は、圧電
振動子６を縮小させる充電信号の入力端子であり、また
ＩＮ２、ＩＮ４は、縮小状態にある圧電振動子６を伸長
させる放電信号の入力端子である。
施例を示す。図４の符号ＩＮ１、ＩＮ３、Ｎ５は、圧電
振動子６を縮小させる充電信号の入力端子であり、また
ＩＮ２、ＩＮ４は、縮小状態にある圧電振動子６を伸長
させる放電信号の入力端子である。
【００１１】制御回路２１は入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、
ＩＮ３、ＩＮ４、ＩＮ５に、図５に示すように各々パル
ス幅Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５のパルス信号を出力
する。
ＩＮ３、ＩＮ４、ＩＮ５に、図５に示すように各々パル
ス幅Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５のパルス信号を出力
する。
【００１２】入力端子ＩＮ１にはレベルシフト用のトラ
ンジスタＱ１を介して第１の定電流充電回路３０が、入
力端子ＩＮ３にはレベルシフト用のトランジスタＱ４を
介して第２の定電流充電回路３１が接続されている。
ンジスタＱ１を介して第１の定電流充電回路３０が、入
力端子ＩＮ３にはレベルシフト用のトランジスタＱ４を
介して第２の定電流充電回路３１が接続されている。
【００１３】第１の定電流充電回路３０は、トランジス
タＱ２、Ｑ３と抵抗Ｒ１からなり、コンデンサＣを一定
の電流値で充電して、その端子電圧を時定数τ１で上昇
させるように構成され、第１の電圧波形を発生させる。
同様に第２の定電流充電回路３１は、トランジスタＱ
５、Ｑ６と抵抗Ｒ２からなり、コンデンサＣを一定の電
流値で充電して、その端子電圧を時定数τ３で上昇させ
るように構成され、第５の電圧波形を発生させる。同様
に第３の定電流充電回路３４は、トランジスタＱ１１、
Ｑ１２と抵抗Ｒ５からなり、コンデンサＣを一定の電流
値で充電して、その端子電圧を時定数τ５で上昇させる
ように構成され、第９の電圧波形を発生させる。
タＱ２、Ｑ３と抵抗Ｒ１からなり、コンデンサＣを一定
の電流値で充電して、その端子電圧を時定数τ１で上昇
させるように構成され、第１の電圧波形を発生させる。
同様に第２の定電流充電回路３１は、トランジスタＱ
５、Ｑ６と抵抗Ｒ２からなり、コンデンサＣを一定の電
流値で充電して、その端子電圧を時定数τ３で上昇させ
るように構成され、第５の電圧波形を発生させる。同様
に第３の定電流充電回路３４は、トランジスタＱ１１、
Ｑ１２と抵抗Ｒ５からなり、コンデンサＣを一定の電流
値で充電して、その端子電圧を時定数τ５で上昇させる
ように構成され、第９の電圧波形を発生させる。
【００１４】また、入力端子ＩＮ２には第１の定電流放
電回路３２が、入力端子ＩＮ４には第２の定電流放電回
路３３が接続されている。
電回路３２が、入力端子ＩＮ４には第２の定電流放電回
路３３が接続されている。
【００１５】第１の定電流放電回路３２は、トランジス
タＱ７、Ｑ８と抵抗Ｒ３からなり、第１の定電流充電回
路３０により充電されたコンデンサＣを一定の電流値で
放電して、その端子電圧を時定数τ２で下降させるよう
に構成され、第３の電圧波形を発生させる。同様に第２
の定電流放電回路３３は、トランジスタＱ９、Ｑ１０と
抵抗Ｒ４からなり、第２の定電流充電回路３３により充
電されたコンデンサＣを一定の電流値で放電して、その
端子電圧を時定数τ４で下降させるように構成され、第
７の電圧波形を発生させる。尚、入力端子ＩＮ２に入力
されるパルス信号Ｔ２は、第３の電圧波形の終了時の電
圧値が第９の電圧波形の終了時の電圧値と同電位になる
ように、また入力端子ＩＮ４に入力されるパルス信号Ｔ
４はコンデンサＣを完全に放電させることができる時間
幅のパルスを出力するものである。
タＱ７、Ｑ８と抵抗Ｒ３からなり、第１の定電流充電回
路３０により充電されたコンデンサＣを一定の電流値で
放電して、その端子電圧を時定数τ２で下降させるよう
に構成され、第３の電圧波形を発生させる。同様に第２
の定電流放電回路３３は、トランジスタＱ９、Ｑ１０と
抵抗Ｒ４からなり、第２の定電流充電回路３３により充
電されたコンデンサＣを一定の電流値で放電して、その
端子電圧を時定数τ４で下降させるように構成され、第
７の電圧波形を発生させる。尚、入力端子ＩＮ２に入力
されるパルス信号Ｔ２は、第３の電圧波形の終了時の電
圧値が第９の電圧波形の終了時の電圧値と同電位になる
ように、また入力端子ＩＮ４に入力されるパルス信号Ｔ
４はコンデンサＣを完全に放電させることができる時間
幅のパルスを出力するものである。
【００１６】また、第１の電圧波形から第３の電圧波形
を発生するまで所定間隔あけることにより第１の電圧波
形の終了時の電圧値を維持する、第２の電圧波形を発生
させることができる。同様に、第５の電圧波形から第７
の電圧波形を発生するまで所定間隔あけることにより第
５の電圧波形の終了時の電圧値を維持する、第６の電圧
波形を発生させることができる。
を発生するまで所定間隔あけることにより第１の電圧波
形の終了時の電圧値を維持する、第２の電圧波形を発生
させることができる。同様に、第５の電圧波形から第７
の電圧波形を発生するまで所定間隔あけることにより第
５の電圧波形の終了時の電圧値を維持する、第６の電圧
波形を発生させることができる。
【００１７】また、コンデンサＣの端子はトランジスタ
Ｑ１５、Ｑ１６、及びトランジスタＱ１３、Ｑ１４をダ
ーリントン接続してなる電流増幅回路を介して出力端子
ＯＵＴに接続され、出力端子ＯＵＴには、記録ヘッドを
構成している全ての圧電振動子６、６、６‥‥が接続さ
れている。
Ｑ１５、Ｑ１６、及びトランジスタＱ１３、Ｑ１４をダ
ーリントン接続してなる電流増幅回路を介して出力端子
ＯＵＴに接続され、出力端子ＯＵＴには、記録ヘッドを
構成している全ての圧電振動子６、６、６‥‥が接続さ
れている。
【００１８】次にこのように構成した駆動回路の動作を
図５に示した波形図を用いてさらに詳細に説明する。
図５に示した波形図を用いてさらに詳細に説明する。
【００１９】端子ＩＮ１に図４に示したパルス信号が入
力（図５（Ａ））すると、トランジスタＱ１がオンとな
り、これにより第１の定電流充電回路３０を構成してい
るトランジスタＱ３がオンとなり、これに接続されてい
るコンデンサＣに抵抗Ｒ１を介して一定電流が流れ込
む。
力（図５（Ａ））すると、トランジスタＱ１がオンとな
り、これにより第１の定電流充電回路３０を構成してい
るトランジスタＱ３がオンとなり、これに接続されてい
るコンデンサＣに抵抗Ｒ１を介して一定電流が流れ込
む。
【００２０】コンデンサＣの端子電圧は、トランジスタ
Ｑ１５、Ｑ１６で増幅されて出力端子ＯＵＴから各圧電
振動子６に印加され、当該周期直前の印字信号２５、２
５、２５‥‥をゲート回路２８、２８、２８‥‥により
反転した信号で、選択的にオンとなっているアナログス
イッチ２９、２９、２９‥‥を介して特定の圧電振動子
６、６、６‥‥だけが勾配τ１で充電されることにな
る。
Ｑ１５、Ｑ１６で増幅されて出力端子ＯＵＴから各圧電
振動子６に印加され、当該周期直前の印字信号２５、２
５、２５‥‥をゲート回路２８、２８、２８‥‥により
反転した信号で、選択的にオンとなっているアナログス
イッチ２９、２９、２９‥‥を介して特定の圧電振動子
６、６、６‥‥だけが勾配τ１で充電されることにな
る。
【００２１】これにより立ち上がり勾配τ１でもって圧
電振動子６が縮小するから、圧力発生室９が膨張して共
通のインク室１１から圧力発生室９に一定量のインクが
流れ込む。
電振動子６が縮小するから、圧力発生室９が膨張して共
通のインク室１１から圧力発生室９に一定量のインクが
流れ込む。
【００２２】端子ＩＮ１のパルス信号のパルス幅Ｔ１が
終了（図５（Ｂ））すると、トランジスタＱ１がオフと
なるから、コンデンサＣの充電が停止する。
終了（図５（Ｂ））すると、トランジスタＱ１がオフと
なるから、コンデンサＣの充電が停止する。
【００２３】所定時間が経過すると、入力端子ＩＮ２に
パルス信号が入力する。（図５（Ｃ））この（Ｂ）〜
（Ｃ）は（Ｂ）終了時の電圧値Ｖｋが維持される。
パルス信号が入力する。（図５（Ｃ））この（Ｂ）〜
（Ｃ）は（Ｂ）終了時の電圧値Ｖｋが維持される。
【００２４】次に端子ＩＮ２に図４に示したパルス信号
が入力（図５（Ｃ））すると第１の定電流放電回路３２
を構成してるトランジスタＱ８がオンとなり、コンデン
サＣの電荷を時定数τ３により放電させる。これにより
コンデンサＣの端子電圧は、立ち下がり時定数τ３で直
線的に降下する。
が入力（図５（Ｃ））すると第１の定電流放電回路３２
を構成してるトランジスタＱ８がオンとなり、コンデン
サＣの電荷を時定数τ３により放電させる。これにより
コンデンサＣの端子電圧は、立ち下がり時定数τ３で直
線的に降下する。
【００２５】この立ち下がり電圧は、トランジスタＱ１
３、Ｑ１４を介して出力端子ＯＵＴに出力され、各圧電
振動子６、６、６‥‥に印加され、立ち下がり時定数τ
３により放電し、この時定数τ３により定まる速度で伸
長する。尚、電圧値Ｖｋはインク滴を吐出しない程度の
低い電圧に設定、または時定数τ３はインク滴を吐出し
ない程度に長い時定数に設定し、インク滴が吐出しない
程度に、圧力発生室９内に振動を発生させる。
３、Ｑ１４を介して出力端子ＯＵＴに出力され、各圧電
振動子６、６、６‥‥に印加され、立ち下がり時定数τ
３により放電し、この時定数τ３により定まる速度で伸
長する。尚、電圧値Ｖｋはインク滴を吐出しない程度の
低い電圧に設定、または時定数τ３はインク滴を吐出し
ない程度に長い時定数に設定し、インク滴が吐出しない
程度に、圧力発生室９内に振動を発生させる。
【００２６】所定時間後、連続して端子ＩＮ３に図５に
示したＴ３のパルス幅を有するパルス信号が入力（図５
（Ｅ））すると、トランジスタＱ４がオンとなり、これ
により第２の定電流充電回路３１を構成しているトラン
ジスタＱ６がオンとなり、これに接続されているコンデ
ンサＣに抵抗Ｒ２を介して一定電流が流れ込む。
示したＴ３のパルス幅を有するパルス信号が入力（図５
（Ｅ））すると、トランジスタＱ４がオンとなり、これ
により第２の定電流充電回路３１を構成しているトラン
ジスタＱ６がオンとなり、これに接続されているコンデ
ンサＣに抵抗Ｒ２を介して一定電流が流れ込む。
【００２７】コンデンサＣの端子電圧は、トランジスタ
Ｑ１５、Ｑ１６で増幅されて出力端子ＯＵＴから各圧電
振動子６に印加され、今度は当該周期の印字信号２５、
２５、２５‥‥をゲート回路２８、２８、２８‥‥をス
ルーした信号により選択的にオンとなっているアナログ
スイッチ２９、２９、２９‥‥を介して特定の圧電振動
子６、６、６‥‥だけが時定数τ４で充電されることに
なる。
Ｑ１５、Ｑ１６で増幅されて出力端子ＯＵＴから各圧電
振動子６に印加され、今度は当該周期の印字信号２５、
２５、２５‥‥をゲート回路２８、２８、２８‥‥をス
ルーした信号により選択的にオンとなっているアナログ
スイッチ２９、２９、２９‥‥を介して特定の圧電振動
子６、６、６‥‥だけが時定数τ４で充電されることに
なる。
【００２８】これにより立ち上がり時定数τ４でもって
圧電振動子６が縮小するから、圧力発生室９が膨張して
共通のインク室１１から圧力発生室９に一定量のインク
が流れ込む。
圧電振動子６が縮小するから、圧力発生室９が膨張して
共通のインク室１１から圧力発生室９に一定量のインク
が流れ込む。
【００２９】端子ＩＮ３のパルス信号のパルス幅Ｔ３が
終了（図５（Ｆ））すると、トランジスタＱ４がオフと
なるから、コンデンサＣの充電が停止する。
終了（図５（Ｆ））すると、トランジスタＱ４がオフと
なるから、コンデンサＣの充電が停止する。
【００３０】所定時間が経過すると、入力端子ＩＮ４に
パルス信号を入力する。（図５（Ｇ））この（Ｆ）〜
（Ｇ）は（Ｂ）終了時の電圧値より比較的大きい（Ｆ）
終了時の電圧値が維持される。
パルス信号を入力する。（図５（Ｇ））この（Ｆ）〜
（Ｇ）は（Ｂ）終了時の電圧値より比較的大きい（Ｆ）
終了時の電圧値が維持される。
【００３１】次に端子ＩＮ４に図５に示したパルス信号
が入力（図５（Ｇ））すると第２の定電流放電回路３３
を構成してるトランジスタＱ１０がオンとなり、コンデ
ンサＣの電荷を時定数τ４により放電させる。これによ
りコンデンサＣの端子電圧は、立ち下がり時定数τ４で
直線的に降下する。
が入力（図５（Ｇ））すると第２の定電流放電回路３３
を構成してるトランジスタＱ１０がオンとなり、コンデ
ンサＣの電荷を時定数τ４により放電させる。これによ
りコンデンサＣの端子電圧は、立ち下がり時定数τ４で
直線的に降下する。
【００３２】この立ち下がり電圧は、トランジスタＱ１
３、Ｑ１４を介して出力端子ＯＵＴに出力され、各圧電
振動子６、６、６‥‥に印加されるが、ドットを形成す
べき圧電振動子６にだけが充電されているので、これら
の圧電振動子６、６、６‥‥だけがアナログスイッチ２
９、２９、２９‥‥を介して立ち下がり時定数τ４によ
り放電し、この時定数τ４により定まる速度で伸長す
る。
３、Ｑ１４を介して出力端子ＯＵＴに出力され、各圧電
振動子６、６、６‥‥に印加されるが、ドットを形成す
べき圧電振動子６にだけが充電されているので、これら
の圧電振動子６、６、６‥‥だけがアナログスイッチ２
９、２９、２９‥‥を介して立ち下がり時定数τ４によ
り放電し、この時定数τ４により定まる速度で伸長す
る。
【００３３】この圧電振動子６の伸長により圧力発生室
９は時定数τ３で定まる速度で収縮して圧力発生室内に
正圧を発生させるため、ノズル開口２からインク滴が吐
出される。
９は時定数τ３で定まる速度で収縮して圧力発生室内に
正圧を発生させるため、ノズル開口２からインク滴が吐
出される。
【００３４】次に端子ＩＮ５に図５に示したパルス信号
が入力（図５（Ｉ））すると第２の定電流充電回路３４
を構成してるトランジスタＱ１２がオンとなり、コンデ
ンサＣの電荷を時定数τ５により充電する。これにより
コンデンサＣの端子電圧は、立ち上がり時定数τ５で直
線的に上昇する。
が入力（図５（Ｉ））すると第２の定電流充電回路３４
を構成してるトランジスタＱ１２がオンとなり、コンデ
ンサＣの電荷を時定数τ５により充電する。これにより
コンデンサＣの端子電圧は、立ち上がり時定数τ５で直
線的に上昇する。
【００３５】この立ち上がり電圧は、トランジスタＱ１
３、Ｑ１４を介して出力端子ＯＵＴに出力され、各圧電
振動子６、６、６‥‥に印加されるが、ドットを形成す
べき圧電振動子６にだけが充電されているので、これら
の圧電振動子６、６、６‥‥だけがアナログスイッチ２
９、２９、２９‥‥を介して立ち下がり時定数τ５によ
り放電し、この時定数τ５により定まる速度で縮小す
る。
３、Ｑ１４を介して出力端子ＯＵＴに出力され、各圧電
振動子６、６、６‥‥に印加されるが、ドットを形成す
べき圧電振動子６にだけが充電されているので、これら
の圧電振動子６、６、６‥‥だけがアナログスイッチ２
９、２９、２９‥‥を介して立ち下がり時定数τ５によ
り放電し、この時定数τ５により定まる速度で縮小す
る。
【００３６】この圧電振動子６の収縮により圧力発生室
９は時定数τ５で定まる速度で収縮して圧力発生室内に
負圧を発生するため、インク滴吐出後のメニスカス振動
により吐出される、インク滴速度の遅いサテライトを防
止できる。
９は時定数τ５で定まる速度で収縮して圧力発生室内に
負圧を発生するため、インク滴吐出後のメニスカス振動
により吐出される、インク滴速度の遅いサテライトを防
止できる。
【００３７】以上説明した構成により、当該印字周期直
前が非吐出かつ、当該周期が吐出の場合は、電圧波形１
〜３で構成する第１の駆動信号と電圧波形５〜９で構成
される第２の駆動信号が連続して圧電素子６、６、６‥
‥に印加され（図５の非吐出−吐出印加電圧）、当該印
字周期直前が吐出かつ、当該周期が吐出の場合は、第２
の駆動信号のみ圧電素子６、６、６‥‥に印加される、
当該駆動周期以前の履歴情報による履歴制御駆動が実現
できる（図５の吐出−吐出印加電圧）。
前が非吐出かつ、当該周期が吐出の場合は、電圧波形１
〜３で構成する第１の駆動信号と電圧波形５〜９で構成
される第２の駆動信号が連続して圧電素子６、６、６‥
‥に印加され（図５の非吐出−吐出印加電圧）、当該印
字周期直前が吐出かつ、当該周期が吐出の場合は、第２
の駆動信号のみ圧電素子６、６、６‥‥に印加される、
当該駆動周期以前の履歴情報による履歴制御駆動が実現
できる（図５の吐出−吐出印加電圧）。
【００３８】つぎに、本発明の効果を図６を用いて説明
する。図６はインク滴の重量と駆動周波数の関係を示す
図である。。図中Ｉｗ０は印刷解像度にたいし、文字、
画像を形成するために最適なインク重量、Ｆｍａｘは最
大駆動周波数、５０は、図１のインクジェット印字ヘッ
ドを第２の駆動信号のみでインク滴を吐出した場合の各
駆動周波数のインク滴の重量をプロットしたグラフであ
る。グラフ５０は最大駆動周波数Ｆｍａｘの１／２の駆
動周波数Ｆ１／２でインク重量が減少する。これは駆動
時、及び駆動後のメニスカスの位置を示す図７（ｂ）に
示す用に、インク滴吐出後にメニスカスが大きく盛り上
がり、その後戻るため、駆動周波数Ｆ１／２では、メニ
スカスがノズル開口２より大きく引き込まれ、メニスカ
スが静止位置に有るときより、インク重量が減少する。
逆にＦｍａｘではメニスカスがノズル開口２より、大き
く盛り上がった状態（図８（ａ））で駆動するため、イ
ンク重量は増加する。この課題については、圧力室内の
寸法を１／（Ｍｎ＋Ｍｉ）／Ｃｎ＜Ｒｉ２／４／（Ｍｎ
＋Ｍｉ）２となるよう圧力室内を構成することにより、
解決することが判明しているが、前述したように、気泡
の排出、目詰まりのためにはＲｉを小さくすることが必
須であり、上式を満足することは困難である。
する。図６はインク滴の重量と駆動周波数の関係を示す
図である。。図中Ｉｗ０は印刷解像度にたいし、文字、
画像を形成するために最適なインク重量、Ｆｍａｘは最
大駆動周波数、５０は、図１のインクジェット印字ヘッ
ドを第２の駆動信号のみでインク滴を吐出した場合の各
駆動周波数のインク滴の重量をプロットしたグラフであ
る。グラフ５０は最大駆動周波数Ｆｍａｘの１／２の駆
動周波数Ｆ１／２でインク重量が減少する。これは駆動
時、及び駆動後のメニスカスの位置を示す図７（ｂ）に
示す用に、インク滴吐出後にメニスカスが大きく盛り上
がり、その後戻るため、駆動周波数Ｆ１／２では、メニ
スカスがノズル開口２より大きく引き込まれ、メニスカ
スが静止位置に有るときより、インク重量が減少する。
逆にＦｍａｘではメニスカスがノズル開口２より、大き
く盛り上がった状態（図８（ａ））で駆動するため、イ
ンク重量は増加する。この課題については、圧力室内の
寸法を１／（Ｍｎ＋Ｍｉ）／Ｃｎ＜Ｒｉ２／４／（Ｍｎ
＋Ｍｉ）２となるよう圧力室内を構成することにより、
解決することが判明しているが、前述したように、気泡
の排出、目詰まりのためにはＲｉを小さくすることが必
須であり、上式を満足することは困難である。
【００３９】５１は第１の駆動信号と第２の駆動信号を
連続して駆動した場合の各駆動周波数のインク滴の重量
をプロットしたグラフである。この駆動では図８（ｂ）
に示すように吐出前にメニスカスを励振することによ
り、Ｆ１／２では、インク重量は減少しない。しかし、
Ｆｍａｘにおいて盛り上がった状態で励振するため、更
に盛り上がりが増加し、インク重量が過度に増加する
（図８（ａ））。この場合、本発明者の実験では、イン
ク滴の飛翔乱れ、不吐出といった、不安定な吐出を引き
起こすことが観察されている。
連続して駆動した場合の各駆動周波数のインク滴の重量
をプロットしたグラフである。この駆動では図８（ｂ）
に示すように吐出前にメニスカスを励振することによ
り、Ｆ１／２では、インク重量は減少しない。しかし、
Ｆｍａｘにおいて盛り上がった状態で励振するため、更
に盛り上がりが増加し、インク重量が過度に増加する
（図８（ａ））。この場合、本発明者の実験では、イン
ク滴の飛翔乱れ、不吐出といった、不安定な吐出を引き
起こすことが観察されている。
【００４０】５２は前述した履歴制御駆動による各駆動
周波数のインク滴の重量をプロットしたグラフである。
これは、Ｆｍａｘにおいては第２の駆動信号のみでイン
ク滴を吐出し、Ｆ１／２の駆動周波数以下では第１の駆
動信号と第２の駆動信号を連続して駆動するため、駆動
周波数によるインク重量の増減が少なく、安定吐出でき
る。
周波数のインク滴の重量をプロットしたグラフである。
これは、Ｆｍａｘにおいては第２の駆動信号のみでイン
ク滴を吐出し、Ｆ１／２の駆動周波数以下では第１の駆
動信号と第２の駆動信号を連続して駆動するため、駆動
周波数によるインク重量の増減が少なく、安定吐出でき
る。
【００４１】尚、本実施例での具体的な数値を以下に示
す。
す。
【００４２】 インク供給口１０の深さ：６０×１０−６［ｍ］ インク供給口１０の幅：１００×１０−６［ｍ］ インク供給口１０の長さ：５００×１０−６［ｍ］ ノズル開口２の直径：３０×１０−６［ｍ］ ノズル開口２の長さ：２５×１０−６［ｍ］ インク密度：１０００［ｋｇ／ｍ２］ インク粘度：４．１［ｍＰａｓ］ ノズル開口２のコンプライアンスＣｎ：５×１０−２０
［Ｎ／ｍ５］ 尚、本発明では１個の圧力室に対し、２本のインク供給
口を備えたインクジェット印字ヘッドを用いたが、これ
は、圧力室内に発生、または流入する気泡を排出する、
またはインクの水分蒸発による目詰まりをなくすため
に、より高い効果を有するものであるが、１個の圧力室
に対し、１本のインク供給口を備えたインクジェット印
字ヘッドを用いた場合でも，本発明はその効果を損なう
ものではない。
［Ｎ／ｍ５］ 尚、本発明では１個の圧力室に対し、２本のインク供給
口を備えたインクジェット印字ヘッドを用いたが、これ
は、圧力室内に発生、または流入する気泡を排出する、
またはインクの水分蒸発による目詰まりをなくすため
に、より高い効果を有するものであるが、１個の圧力室
に対し、１本のインク供給口を備えたインクジェット印
字ヘッドを用いた場合でも，本発明はその効果を損なう
ものではない。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は圧力室内
に発生、または流入する気泡を排出する、またはインク
の水分蒸発による目詰まりをなくした高信頼性、かつ駆
動周波数によるインク重量の増減をなくし安定吐出し、
かつ高品質な文字、画像が得られるインクジェット式印
字ヘッドの駆動方式を提供することができる。
に発生、または流入する気泡を排出する、またはインク
の水分蒸発による目詰まりをなくした高信頼性、かつ駆
動周波数によるインク重量の増減をなくし安定吐出し、
かつ高品質な文字、画像が得られるインクジェット式印
字ヘッドの駆動方式を提供することができる。
【図１】本発明のインクジェット印字ヘッドの一実施例
を示す図。
を示す図。
【図２】図１の拡大図を示す図。
【図３】本発明の駆動回路の一実施例を示すブロック図
を示す図。
を示す図。
【図４】駆動信号発生回路の一例を示す図。
【図５】駆動信号発生回路のタイムチャート。
【図６】インク滴の重量と駆動周波数の関係を示す図。
【図７】第２の駆動信号のみで駆動した場合の駆動時、
及び駆動後のメニスカスの位置を示す図。
及び駆動後のメニスカスの位置を示す図。
【図８】第１の駆動信号と第２の駆動信号を連続して駆
動した場合の駆動時、及び駆動後のメニスカスの位置を
示す図。
動した場合の駆動時、及び駆動後のメニスカスの位置を
示す図。
６ 圧電振動子 ２１ 制御回路 ２３ 駆動信号発生回路 ２８ ゲート回路 ２９ アナログスイッチ
Claims (3)
- 【請求項１】 ノズルと、前記ノズルに連通する圧力発
生室と、インクを貯蔵するインク室と、前記圧力発生室
と前記インク室を連結するインク供給口と、前記圧力発
生室を膨張、収縮させる圧力発生素子からなり、 前記ノズルのイナータンスをＭｎ、コンプライアンスを
Ｃｎ、前記インク供給口のイナータンスをＭｉ、流路抵
抗をＲｉとし、 １／（Ｍｎ＋Ｍｉ）／Ｃｎ＞Ｒｉ２／４／（Ｍｎ＋Ｍ
ｉ）２ であるインクジェット印字ヘッドと、 印字信号に同期して、インクが吐出しない程度の第１の
駆動波形と、インクを吐出するための第２の駆動波形を
発生する電圧発生手段と、第１の駆動波形と、第２の駆
動波形を選択的に出力する駆動手段からなるインクジェ
ット印字ヘッドの駆動方式。 - 【請求項２】 前記インク供給口は前記圧力発生室に対
し、複数連通していることを特徴とする請求項１記載の
インクジェット印字ヘッドの駆動方式。 - 【請求項３】 前記駆動手段は、当該駆動周期以前の履
歴情報により選択することを特徴とする請求項１記載の
インクジェット印字ヘッドの駆動方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12457697A JPH10315462A (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | インクジェット印字ヘッドの駆動方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12457697A JPH10315462A (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | インクジェット印字ヘッドの駆動方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10315462A true JPH10315462A (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=14888900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12457697A Pending JPH10315462A (ja) | 1997-05-14 | 1997-05-14 | インクジェット印字ヘッドの駆動方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10315462A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1193067A3 (en) * | 2000-10-02 | 2002-07-24 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head |
| JP2007050696A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-03-01 | Fujifilm Holdings Corp | 液滴吐出方法及び装置 |
| CN111216466A (zh) * | 2018-11-23 | 2020-06-02 | 广东聚华印刷显示技术有限公司 | 喷墨打印的方法、装置以及计算机设备 |
-
1997
- 1997-05-14 JP JP12457697A patent/JPH10315462A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1193067A3 (en) * | 2000-10-02 | 2002-07-24 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head |
| JP2007050696A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-03-01 | Fujifilm Holdings Corp | 液滴吐出方法及び装置 |
| CN111216466A (zh) * | 2018-11-23 | 2020-06-02 | 广东聚华印刷显示技术有限公司 | 喷墨打印的方法、装置以及计算机设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040210 |