JPH11207964A - 連続式インクジェットプリンタにおけるピエゾ素子の駆動方法及び連続式インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続式のインクジェットプリンタにおいて、
低い駆動電圧で種々のピエゾ素子のブレイクポイントを
所望の位置に制御する技術を提供することを。 【課題を解決するための手段】 周波数可変装置４は、
駆動電圧発生装置２における発生電圧の周波数を制御す
るための制御信号Ｆａを、ＣＰＵ１の制御に基づいて駆
動電圧発生装置２へ出力するとともに、帯電電圧発生回
路３における帯電電圧の周波数を制御するための制御信
号Ｆｂを、ＣＰＵ１の制御に基づいて帯電電圧発生回路
３へ出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ピエゾ素子によってイ
ンクに脈動を与えるように構成された連続式インクジェ
ットプリンタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ピエゾ素子によってインクに
脈動を与えるように構成された連続式インクジェットプ
リンタにおいては、ノズルの先端から、インク滴が形成
される位置までの距離を制御するために、ピエゾ素子に
印加する電圧を制御することが行われている。

【０００３】例えば、図３に示した従来の連続式インク
ジェットプリンタにおいては、ノズル100 から噴射され
た直後のインクは粒子に分離していない連続したインク
流となっている。ただし、駆動電圧発生装置で発生させ
た所定周波数の駆動電圧が印加されたピエゾ素子101 に
よって圧力変動、即ち脈動が与えられている。その脈動
によってノズル100 からある程度離れたとき（これをブ
レイクポイントと称する。）には粒子が分離してインク
滴が形成されるようになる。このようにして分離したイ
ンク滴を、印字すべきドットパターンに応じて帯電電圧
発生回路で発生させた帯電電圧が印加される帯電電極10
2 間を通過させると、その電界によってインク滴はそれ
ぞれフォントパターンに応じて帯電する。

【０００４】このようにして帯電したインク滴を、一定
の偏向電圧が印加された偏向電極間を通過させると、イ
ンク滴の帯電電荷の高低にしたがってインク滴の飛行経
路は偏向を受けて、印字対象物の表面の所定の位置に当
たり所望の印字ドットを形成する。なお、帯電しないイ
ンク滴の場合は、飛行経路は直線となって印字対象物に
は当たらず、ガターチューブに命中して回収され再利用
される。

【０００５】インク滴に適正な帯電を与えるためには、
前記ブレイクポイントが所定の位置になるようにピエゾ
素子に印加する駆動電圧を決定する必要がある。そのた
めに、帯電電極102 の後に帯電検知電極103 と帯電検出
回路を設け、帯電したインク滴が通過するときに帯電検
知信号を得るように構成し、ＣＰＵによって、帯電電極
102 にパルス電圧が印加されてから帯電検知信号が検知
されるまでの時間（以下検出時間と称する。）を測定
し、この検出時間とインクの飛行速度とに基づいてブレ
イクポイントを算出することができる。駆動電圧を上げ
るとブレイクポイントはノズル側に近づき、下げると離
れるので、ブレイクポイントが最適の位置にくるように
駆動電圧を制御することが行われている。

【０００６】具体的な例としては、インク滴の飛行速度
を２２ｍ／ｓ，ノズルから帯電電極まで３．５ｍｍ，帯
電電極の長さを５．０ｍｍ，帯電電極から帯電検知電極
までを０．５ｍｍとした場合、図４に示したように、周
波数６４ｋＨｚのとき、帯電パルス電圧が印加されたタ
イミングをt0とし、所定の検出時間後に帯電検知信号が
得られる場合、駆動電圧が２０Ｖの場合は検出時間は２
００μｓであり、検出時間を３５０μｓにするためには
駆動電圧を６０Ｖに上げる必要があったのである。

【０００７】図４の（ｂ）に示したように検出時間が２
００μｓのときは、図４の（ｂ’）に示したようにブレ
イクポイントが帯電検知電極寄りになっており、図４の
（ｃ）に示したように同じ周波数で駆動電圧を２０Ｖか
ら６０Ｖに上げると検出時間が３５０μｓと長くなり、
図４の（ｃ’）のようにブレイクポイントがノズル側に
近づくのである。このようにして駆動電圧を変えること
によってブレイクポイントを移動させることが行われて
いたのである。

【０００８】このために、駆動電圧を可変制御するため
の駆動電圧発生回路を備えている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ピエゾ素子の
取りつけ精度や機械的な製作精度のばらつきにより、種
々のピエゾ素子に対して所望のブレイクポイントが得ら
れるような駆動電圧の制御範囲を得るためには、充分に
高い電圧まで制御可能な駆動電圧発生回路が必要であ
り、回路の耐圧特性や絶縁特性を確保するためにコスト
が高くなるという問題や、操作員の感電防止のために安
全対策が必要である等の問題がある。

【００１０】そこで、本発明は、低い駆動電圧で種々の
ピエゾ素子のブレイクポイントを所望の位置に制御可能
な連続式インクジェットプリンタを提供することを目的
としてなされたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる連続式イ
ンクジェットプリンタにおけるピエゾ素子の駆動方法
は、ブレイクポイントを所定の位置とする条件下で、駆
動電圧の周波数を変えたときの駆動電圧の変化を調査
し、駆動電圧が最低となる周波数でピエゾ素子を駆動す
ることを特徴とする特徴とするものである。

【００１２】本発明にかかる連続式インクジェットプリ
ンタにおいては、駆動電圧発生回路から出力される駆動
電圧の周波数を制御する周波数制御手段を備えるという
手段を講じた。

【００１３】発明者は、駆動電圧の周波数を変えると、
一定のブレイクポイントが得られる駆動電圧を変えるこ
とができるという現象に基づき、同じブレイクポイント
を得るという条件下で駆動電圧の周波数を変えたときの
駆動電圧の変化を調査し、駆動電圧が最低となる周波数
でピエゾ素子を駆動することによって、そのピエゾ素子
を最も低い駆動電圧で駆動できるという知見を得たので
ある。

【００１４】例えば、図４の（ｃ），（ｄ）で示したよ
うに、周波数が６４ｋＨｚの場合で駆動電圧が６０Ｖの
場合と、周波数を６１ｋＨｚにして駆動電圧を２０Ｖに
した場合と、同じブレイクポイントが得られるのであ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる連続式イ
ンクジェットプリンタを、その実施の形態を示した図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１６】図１において、１は全体を系統的に制御す
るＣＰＵ、２はＣＰＵ１によって発生電圧が制御される
駆動電圧発生装置、３はＣＰＵ１によって帯電電圧が印
字すべきドットパターンに応じて制御される帯電電圧発
生回路である。そして、４は周波数可変装置であり、駆
動電圧発生装置２における発生電圧の周波数を制御する
ための制御信号Ｆａを、ＣＰＵ１の制御に基づいて駆動
電圧発生装置２へ出力し、帯電電圧発生回路３における
帯電電圧の周波数を制御するための制御信号Ｆｂを、Ｃ
ＰＵ１の制御に基づいて帯電電圧発生回路３へ出力す
る。

【００１７】５はインク滴発生装置であり、駆動電圧発
生回路２から与えられる駆動電圧によってピエゾ素子を
振動させることにより、ノズル先端から吹き出されるイ
ンク流に脈動を与えることによって、ノズルからある程
度離れたところで、インク流は相互に分離独立したイン
ク滴が列状に飛行する状態となる。６は帯電電極であ
り、帯電電圧発生回路３から与えられるドットパターン
に応じた帯電電圧によって、飛行するインク滴をそれぞ
れ選択的に帯電させる。７は帯電検知電極であり、帯電
したインク滴が通過するときの電界の変化を検知する。
８は帯電検出回路であり、帯電検知電極７によって検知
した電界の変化に基づいて、帯電したインク滴が通過す
るタイミングを検出する。

【００１８】９は偏向電極であり、偏向回路１０からの
偏向電圧が印加されている。ドットパターンに応じてそ
れぞれ帯電されたインク滴は、その帯電電圧に応じて偏
向され、印刷対象面に所望の印字ドットを形成する。

【００１９】上記構成において、試運転時においては、
インク滴発生装置５のノズルに装着されたピエゾ素子に
最適な駆動電圧の周波数を決定する作業を、以下のよう
に行う。まず、ブレイクポイントを帯電電極近傍の所望
の位置とする条件下で、駆動電圧の周波数を変えたとき
の駆動電圧の変化を調査し、前記ブレイクポイントが得
られる最低電圧の場合の周波数を得る。

【００２０】このとき、例えば、図２に示したような駆
動電圧とその周波数との関係を示すグラフが得られる。
即ち、図２のグラフから、周波数６４ｋＨｚで約１７Ｖ
で駆動するのと、周波数６１ｋＨｚで約４Ｖで駆動する
のとでは、同じブレイクポイントが得られるということ
であり、もっとも効率のよい駆動周波数は６１ｋＨｚで
あるといえる。

【００２１】そこで、一般的な６４ｋＨｚで駆動する場
合は６０Ｖ必要であったところを、６１ｋＨｚで駆動す
れば２０Ｖで所定距離の位置をブレイクポイントに設定
することができるのである。即ち、６０Ｖの駆動電圧は
不要であって、周波数を６１ｋＨｚで駆動電圧を２０Ｖ
に制御できればよいのである。そこで、駆動電圧発生装
置２において発生する駆動電圧の周波数が６１ｋＨｚと
なるように、制御信号Ｆａを周波数可変装置４から駆動
電圧発生装置２へ出力するように設定するのである。

【００２２】このように設定して、運転を開始すると、
駆動電圧発生装置２における駆動電圧は、帯電電極６の
所定の位置がブレイクポイントとなるように帯電検出回
路８からの信号に基づいて制御されるのである。

【００２３】以上のような作用によって、従来のような
６０Ｖという駆動電圧が必要なくなり、より低い駆動電
圧でブレイクポイントを所望の位置に制御することがで
きるので、駆動電圧発生装置２の回路構成が簡略化でき
るとともに、感電等の事故の発生を防止できるのであ
る。

【００２４】なお、ピエゾ素子のばらつきが少ない場合
には、予め試験して駆動電圧の最適周波数を得ておき、
駆動電圧発生装置における周波数を設定しておくことに
より、周波数可変装置を省略することも可能である。い
ずれにしても、使用するピエゾ素子に最適な最低の駆動
電圧が得られる周波数を予め調査して、その周波数の駆
動電圧を発生するようにすればよいのである。

【００２５】

【発明の効果】本発明においては、駆動電圧発生回路か
ら出力される駆動電圧の周波数を制御するので、従来の
ように高い電圧まで発生できる駆動電圧発生回路が不要
であり、駆動電圧発生回路のコストを低減できるととも
に感電の危険性の少ない安全性の高い連続式インクジェ
ットプリンタを提供することができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる連続式インクジェットプリンタ
の実施の形態の構成を示した構成図である。

【図２】ピエゾ素子の駆動電圧と周波数との関係を示す
特性図である。

【図３】従来の連続式インクジェットプリンタの構成図
である。

【図４】帯電パルス電圧と帯電検知信号のタイミングを
説明するタイミング図である。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ ２ 駆動電圧発生装置 ３ 帯電電圧発生回路 ４ 周波数可変装置 ５ インク滴発生装置 ６ 帯電電極 ７ 帯電検知電極 ８ 帯電検出回路 ９ 偏向電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の周波数で電圧が変動する駆動電圧が
   印加されるピエゾ素子と、前記駆動電圧を発生する駆動
   電圧発生回路とを備えた連続式インクジェットプリンタ
   におけるピエゾ素子の駆動方法において、 ブレイクポイントを所定の位置とする条件下で、駆動電
   圧の周波数を変えたときの駆動電圧の変化を調査し、駆
   動電圧が最低となる周波数でピエゾ素子を駆動すること
   を特徴とする連続式インクジェットプリンタにおけるピ
   エゾ素子の駆動方法。
2. 【請求項２】所定の周波数で電圧が変動する駆動電圧が
   印加されるピエゾ素子と、前記駆動電圧を発生する駆動
   電圧発生回路とを備えた連続式インクジェットプリンタ
   において、 前記駆動電圧発生回路から出力される駆動電圧の周波数
   を制御する周波数制御手段を備えたことを特徴とする連
   続式インクジェットプリンタ。