JPH1044405A - インクジェットヘッドの駆動方法 - Google Patents

インクジェットヘッドの駆動方法

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JPH1044405A
JPH1044405A JP20033196A JP20033196A JPH1044405A JP H1044405 A JPH1044405 A JP H1044405A JP 20033196 A JP20033196 A JP 20033196A JP 20033196 A JP20033196 A JP 20033196A JP H1044405 A JPH1044405 A JP H1044405A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動回路のコストアップを強いることなくイ
ンクジェットヘッドの吐出するインク滴の量を適量に且
つ安定した状態で制御することができるインクジェット
ヘッドの駆動方法を提供すること。 【解決手段】 記録情報に応じて圧電素子5に所定の電
気信号を印加し、圧電素子5を伸縮させて圧力室1の容
積変化を生じさせ、これによって圧力室1に連通するノ
ズル3よりインク滴13を吐出して記録紙上に記録ドッ
トを形成させる方式のインクジェットヘッドの駆動方法
であって、圧電素子5に印加する駆動パルスを台形状の
パルス波としたこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドの駆動方法、特に、記録情報に応じてノズルから吐
出するインク滴の量を変化させ、記録紙上の記録ドット
の階調制御を行うインクジェットヘッドの駆動方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のインクジェットヘッドの
駆動方法は、従来より種々の方式のものが公表されてい
る。例えば、特開昭62−25060号公報に開示され
ているものは、周波数応答性、吐出安定性、インク滴の
量の可変性に優れた記録を行うことを意図したものとな
っている。
【0003】図5は、従来のインクジェットヘッドの駆
動方法の一例を示す駆動パルス波である。この駆動パル
スは、t=0時に、V=−V1 まで変化させ、時刻t=
1まで所定の時定数により、V=−V2 まで徐々に電
圧を変化させ、t=t1 でV=+V3 まで急激に変化さ
せ、時刻t=t2 まで、その電圧を保ち、t=t2 から
t=t3 まで0[V]になる様な所定の時定数によって
電圧を変化させるようにしたものである。
【0004】ここで、インクジェットヘッドに用いられ
る円筒状ピエゾの例を示す。この図6に示す円筒ピエゾ
(インクジェットヘッド)は、正の電圧を印加すると当
該円筒ピエゾ16の圧力室11の容積が減少し、負の電
圧を印加すると逆に圧力室11の容積が増加するように
形成されている。
【0005】いま、図6においてインクジェットヘッド
に図5に示す駆動パルスを印加すると、時刻t=0で急
激に負の方向へ電圧が変化するため、それに伴って圧力
室11の容積も急激に増加を始め、ノズルのインクのメ
ニスカスの位置が後退を始める。次に、t=0〜t1
では、所定の時定数にて、電圧を正の方向へ徐々に電圧
を増加させるが、この所定の時定数により、ノズル内の
メニスカス13の位置を所定位置に保つことができる。
次に、時刻t1 にて急激に正の方向へ電圧を変化させて
圧力室11の容積を急激減少させ、圧力室11内のイン
クを加圧してノズル12からインク滴14を吐出させ
る。
【0006】このように、前述した図5のような駆動パ
ルスを用いることにより、メニスカス13がノズル12
内に後退した状態で加圧されるので、メニスカス13を
後退させない場合に比べて、より吐出するインク滴の量
を小さくすることができる。又、駆動パルスのピーク値
3 と当該ピーク値V3 から0〔V〕に至る時間t3
変化させることにより、吐出するインク滴の量を変化さ
せ且つ記録紙上の記録ドットの大きさを変化させること
ができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、メニスカスを制御してインク滴を吐出
させるために、正と負の値を有する駆動パルスを必要と
することから、電圧源も正と負の二種類必要とし、この
ため駆動回路が複雑化し原価の高騰を来すという不都合
があった。また、インク滴の量を制御するために正の電
圧の値を変化させることから駆動回路が更に複雑化す
る、という不都合があった。
【0008】
【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、とくに駆動回路のコストアップを強いること
なくインクジェットヘッドの吐出するインク滴の量を適
量に且つ安定した状態で制御することができるインクジ
ェットヘッドの駆動方法を提供することを、その目的と
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、 請求項1記載の発明では、記録情報に応じて圧電
素子に所定の電気信号(駆動パルス)を印加し、圧電素
子を伸縮させて圧力室の容積変化を生じさせ、これによ
って圧力室に連通するノズルよりインク滴を吐出して記
録紙上に記録ドットを形成させる方式のインクジェット
ヘッドの駆動方法において、前述した圧電素子に印加す
る駆動パルスを台形状のパルス波とする、という構成を
採っている。
【0010】このため、この請求項1記載の発明では、
圧電素子に電圧を印加すると、それに伴って圧電素子が
伸縮し、その結果、圧力室の容積が変化する。この圧電
素子の性質に依る圧力室の容積の変化(変化量は△Vと
表記)を利用して、ノズルからインク滴を吐出させる。
この場合、当該圧電素子伸縮用の駆動パルスとして台形
状の駆動パルスを使用したので、単一の電源(正電圧)
によりインク滴の量の制御が可能となり、このため、複
雑な回路を使用することなく,従ってコストアップを強
いることなく階調記録が可能となった。
【0011】請求項2記載の発明でも、記録情報に応じ
て圧電素子に所定の駆動パルスを印加し、圧電素子を伸
縮させて圧力室の容積変化を生じさせ、これによって圧
力室に連通するノズルよりインク滴を吐出して記録紙上
に記録ドットを形成させる方式のインクジェットヘッド
の駆動方法において、前述した圧電素子に印加する駆動
パルスを台形状のパルス波とする。更に、この台形状の
パルス波のパルス幅を調整することにより、ノズル内の
インクのメニスカスの位置を調整可能とした。
【0012】このため、この請求項2記載の発明では、
前述した請求項1記載の発明と同等に機能するほか、更
に、ノズル内のインクのメニスカスの位置を調整可能と
したので、ノズルから吐出されるインク滴の量の調整を
可能とすることができる。
【0013】請求項3記載の発明では、前述した請求項
2記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、台
形状の駆動パルスのパルス幅の調整は、当該駆動パルス
の電圧一定の部分の時間を変えることによりパルス幅を
変えるようにする、という構成を採っている。
【0014】このため、この請求項3記載の発明では、
前述した請求項2記載の発明と同等に機能するほか、更
に、ノズルから吐出されるインク滴の量の調整をより高
精度に実行することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明に一実施形態を図1
乃至図4に基づいて説明する。まず、図1において、符
号1はインクジェットヘッドのインク吐出用の圧力室1
を示す。このインク吐出用の圧力室1は、インクジェッ
トヘッドの母体を成す基板2に設けられ、一端部側にノ
ズル3を備えると共に他端部にインク導入部(図示せ
ず)を備えている。また、この圧力室1の長手方向に沿
って、圧電素子5が装備されている。更に、この圧電素
子5の厚さ方向の伸縮動作に応じて前述した圧力室1内
の容積を可変制御する振動板6が、当該圧力室1に併設
装備されている。
【0016】ここで、本実施形態において、圧力室1
は、具体的には図1における下部側壁(図1の下面側)
が基板2によって構成され、図1における上部側壁(上
面側)が振動板6によって構成されている。符号7はノ
ズルプレートを示す。このノズルプレート7に前述した
圧力室1の一部を成すノズル3が形成されている。
【0017】そして、この図1に示すインクジェットヘ
ッドでは、圧電素子5に電圧を印加すると、それに伴っ
て圧電素子5が伸縮し、その結果、圧力室1の容積が変
化する。この圧電素子5の性質に依る圧力室1の容積の
変化(変化量は△Vと表記)を利用して、ノズル3から
インク滴13を吐出させることができる。
【0018】ここで、上述した圧電素子5を駆動する駆
動パルスについて説明する。この圧電素子5を駆動する
駆動パルス(電圧パルス)は、本実施形態にあっては図
2(a)に示すように台形状のパルス波が使用されてい
る。
【0019】即ち、この図2(a)に示す駆動パルスと
しては、時刻t1 までの間「t=0〜t10」では一定の
正の傾きV/t1 をもって電圧を増加させ、時刻t1
ら(t1 +t2 )までの間「t=t10〜t20」では一定
電圧V[V]を保持し、時刻「t=t20〜t30」間では
一定の負の傾きV/t3 をもって電圧を減少させ、時刻
「t=t30(=t1 +t2 +t3 )」で0[V]となる
ような、台形状の電圧パルスが使用されている。
【0020】次に、上記実施形態の動作を、図2乃至図
3に基づいて説明する。図3に、図1に開示したインク
ジェットヘッドの吐出メカニズムを示す。まず、時刻t
=0において図3(a)の状態であるインクジェットヘ
ッドは、時刻「t=0〜t1 」間に図2(b)のように
圧力室1の容積△Vが徐々に大きくなり、その△Vの増
加は「t=t10」まで続く。
【0021】この圧力室1の容積の増加に伴い、ノズル
3に形成されるインク11のメニスカス12は、図3
(b)に示すようにノズル3内に徐々に引き込まれる。
その後、「t=t20」まで圧力室1内の容積△Vは一定
に保たれるため、ノズル3内でのインクの毛細管現象に
よって一旦ノズル3内に引き込まれたメニスカス12
は、図3(a)のメニスカス12の位置に向けて戻って
いく(図3(c))。この状態において、時刻「t=t
20〜t30」間にて圧力室6の容積を元に戻すことによっ
てインク滴13が吐出する。
【0022】ここで、注目すべき点は、時刻t=t20
30間でメニスカスの位置が変化することである。換言
すれば、図2(a)に示す台形状の駆動パルスの一定値
領域t2 を変化させることにより、吐出前のノズル3内
のメニスカス12の位置を変えることができる。その結
果、このメニスカス12の位置の差によってインク滴1
3の量を変えることができる。
【0023】図4に、駆動パルスのパルス幅t2 とイン
ク滴の量の測定結果を示す。図4よりパルス幅t2 の大
小にとってインク滴13の量を変えられることが分か
る。即ち、パルス幅t2 が大きい程、得られるインク滴
の量も多くなることが分かる。ただし、図4から明らか
のように、t2 =t, よりもt2 を大きくしてもインク
滴13の量が多くならない。これは、メニスカス12の
位置がt2 =t, では図3(a)の位置まで戻り切って
しまい、それ以上は変わらないからである。
【0024】このように、本実施形態にあっては、イン
クジェットヘッドの吐出するインク滴13の量を変える
ための駆動方法は、図2(a)に示す駆動パルスのパル
ス幅tの大小によって行い得ることが判明した。したが
って、メニスカスの位置及びインク滴13の量の制御を
単一の電圧値を出力する単一の電源により行うことがで
きる。その結果、インクジェットヘッドを制御する回路
のコストを上げることなく、記録情報に応じて記録ドッ
トの階調制御を行うことが可能となった。
【0025】
【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、圧電素子を伸縮させて圧力室の容
積変化を生じさせてノズルからインク滴を吐出すると共
に当該圧電素子伸縮用の駆動パルスとして台形状の駆動
パルスを使用したので、単一の電源(正電圧)によりイ
ンク滴の量の制御が可能となり、このため、複雑な回路
を使用することなく,従ってコストアップを強いること
なく階調記録が可能となり、更に適度のパルス幅制御を
行うことによりインク滴の量の制御ができるという従来
にない優れたインクジェットヘッドの駆動方法を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態におけるインクジェット
ヘッドの一例を示す断面図である。
【図2】図1内に開示した圧電素子の動作を示す図で、
図2(a)は印加する台形状の駆動パルスの例を示す線
図、図2(b)は台形状の駆動パルスによって駆動され
る圧力室の容積の変化を示す線図である。
【図3】図1に示すインクジェットヘッドのインク吐出
メカニズムを示す説明図で、図3(a)は圧電素子に駆
動パルスを印加する直前の状態を示す状態図、図3
(b)は駆動パルスを印加して一定値に達した時の状態
を示す状態図、図3(c)は駆動パルスを印加して一定
値に達した後に一定時間経過した時の状態を示す状態
図、図3(d)は駆動パルスの一パルスの時間が経過し
た直後の状態を示す状態図である。
【図4】図1における実施形態にあって駆動パルスとイ
ンク滴の量の相関関係を示す線図である。
【図5】従来例におけるインクジェットの圧電素子駆動
方法(駆動パルス)の例を示す線図である。
【図6】図5に開示した駆動パルスによって駆動される
インクジェットヘッドの例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
1 圧力室 2 基板 3 ノズル 5 圧電素子 6 振動板 7 ノズルプレート 11 インク 12 メニスカス 13 インク滴

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 記録情報に応じて圧電素子に所定の電気
    信号を印加し、圧電素子を伸縮させて圧力室の容積変化
    を生じさせ、これによって圧力室に連通するノズルより
    インク滴を吐出して記録紙上に記録ドットを形成させる
    方式のインクジェットヘッドの駆動方法において、 前記圧電素子に印加する駆動パルスを、台形状のパルス
    波としたことを特徴とするインクジェットヘッドの駆動
    方法。
  2. 【請求項2】 記録情報に応じて圧電素子に所定の電気
    信号を印加し、圧電素子を伸縮させて圧力室の容積変化
    を生じさせ、これによって圧力室に連通するノズルより
    インク滴を吐出して記録紙上に記録ドットを形成させる
    方式のインクジェットヘッドの駆動方法において、 前記圧電素子に印加する駆動パルスを、台形状のパルス
    波とすると共に、この台形状のパルス波のパルス幅を適
    宜調整することにより、ノズル内のインクのメニスカス
    の位置を調整する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方法。
  3. 【請求項3】 前記台形状の駆動パルスのパルス幅の調
    整は、当該駆動パルスの電圧一定の部分を対象としたこ
    とを特徴とする請求項2記載のインクジェットヘッドの
    駆動方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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LT5160B (lt) 2001-05-15 2004-09-27 Svatopluk Mackrle Suspensijos atskyrimo būdas, ypač skirtas nutekamųjų vandenų apdorojimui, ir įrenginys jo atlikimui

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LT5160B (lt) 2001-05-15 2004-09-27 Svatopluk Mackrle Suspensijos atskyrimo būdas, ypač skirtas nutekamųjų vandenų apdorojimui, ir įrenginys jo atlikimui
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