JPH11216879A - インクジェットヘッドの回復方法及びインクジェットヘッド駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッド回復手段である空吐出の回復力を向上
させ、インク消費量の多い吸引による回復動作を減ら
し、インク消費量の少ないヘッド回復手段を実現する。 【解決手段】 インクジェットヘッド駆動回路におい
て、印字用駆動波形と空吐出用駆動波形の２種の駆動波
形を選択して出力できる駆動波形発生回路を備え、ヘッ
ドの回復動作時にヘッドの駆動波形を印字時とは異なっ
た、回復力を重視した空吐出用の駆動波形で空吐出を行
う。

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
ドの回復方法及びインクジェットヘッド駆動回路に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】まずインクジェットヘッドについて簡単
に説明する。図６はインクジェットヘッドの構造の一例
である。インク６０５が充填されている圧力室６０１が
あり、その一面はダイヤフラム６０３が接着され、また
圧力室と反対の面には電歪素子６０４が接着されてい
る。インクはノズル板６０２より吐出され、ノズル板と
反対の方向よりインクは供給される。

【０００３】電歪素子６０４に電圧を印加し充電する
と、図７ａに示すように電歪素子が伸びて、圧力室６０
１を収縮させる。この時にインク６０５がノズル板６０
２より吐出される。そして、図７ｂのように電圧の印加
を止めて電歪素子を元に戻すと、圧力室は拡大し、イン
クを注入する。

【０００４】印字待機中や放置等、ヘッドを空気中に放
置していると、時間の経過と共にインクの水分が蒸発す
るため、インクが乾燥し、図８に示すようにノズル穴近
傍のインクは粘度が大きくなりインク８０１を吐出しに
くくなる。この為、あまり粘度が大きくなると、吐出速
度の低下や着弾精度の悪化、更には不吐出の原因につな
がる。このため、ヘッドの吐出性能を回復させる手段と
して、空吐出という印字には関係なくヘッドを駆動し
て、全ノズル穴、あるいは特定のノズル穴から増粘した
インクを排出して、ノズル穴近傍はフレッシュなインク
８０２の状態にして、吐出不良を防ぐという回復処理を
実行する。また、もう一つのヘッド回復手段として、吸
引という図９に示すようにノズル板６０２にキャップ９
０１を密着し、吸引ポンプ９０２で増粘インク８０１を
ノズル穴より排出させるものがあり、空吐出手段と吸引
手段では後者の方がヘッド回復の効果があり、増粘の程
度によって選択するのが一般的である。

【０００５】ここで従来のインクジェットヘッドの回復
方法及びインクジェットヘッド駆動回路について説明す
る。図１０は従来のインクジェットヘッド駆動回路であ
る。１００１は電歪素子に印加する駆動波形を生成する
回路で、最大印字周波数で、駆動波形が発生される。駆
動波形発生回路の出力はコモン線１０２を通して、複数
のＴＧ１０３の入力端子へ接続される。それぞれのＴＧ
１０３のもう一方の端子は電歪素子１０４の電極に接続
され、駆動周波数毎にＴＧをＯＮ／ＯＦＦすることで、
電歪素子への駆動波形の印加、非印加を制御する。

【０００６】図１１に上述した駆動波形発生回路１００
１の詳細について説明する。ＤＡコンバータ２０１を備
え、基本駆動波形を発生する。駆動波形データ１１０１
はメモリ２０４に記憶されており、ヘッド駆動時にはメ
モリ制御回路２０５によって順次メモリのデータをデー
タバス２０６を通して、ＤＡコンバータへ送られる。次
にＯＰアンプ２０２で基本電圧駆動波形を電圧増幅し
て、トランジスタ２０３で電流増幅される。

【０００７】次に駆動波形発生回路１００１より発生さ
れる駆動波形について説明する。図１２に駆動波形発生
回路より出力され、電歪素子に印加する駆動波形を示す
が、まず期間ａでは始め電圧ＶＨが印加されており、電
歪素子を伸ばしておき、圧力室を収縮させておく。次に
期間ｂで印加していた電圧をさげていき、伸びていた電
歪素子を戻して、圧力室を拡大させ、インクを注入させ
る。そして期間ｃで再び電歪素子に電圧ＶＨを印加し
て、電歪素子を伸ばして、圧力室を収縮させ、インクを
ノズル穴より吐出させる。最後に期間ｄで次の吐出タイ
ミングまで電圧ＶＨを維持することで、一回の吐出シー
ケンスを終了する。ヘッドの回復手段である空吐出のヘ
ッドの駆動波形は印字時と同様で、吐出速度、液滴径等
吐出性能は同じである。基本的に紙面上に吐出するか、
インク受容体の中へ吐出するかの違いである。

【０００８】次に従来のインクジェットヘッド回復方法
について説明する。図１３は従来のインクジェットヘッ
ド回復方法を示すフローチャートである。本処理は電源
オン時に自動的に、または、ユーザーが本処理を指示す
る入力を行うことにより実行される。本処理が実行され
ると、ステップ１３０１で前回ヘッドの回復処理してか
らの経過時間ｔを調べる。次にステップ１３０２で経過
時間によって２つの回復手段へ分岐させる。つまり設定
時間Ｔ２より短い場合、ステップ１３０３に分岐し空吐
出を行い、ヘッドを回復させる。また経過時間が設定時
間Ｔ２よりも長い場合、ステップ１３０４に分岐し、吸
引を行い、ヘッドを回復させる。このような回復方法と
しては、特開平３−２３４５４３でも述べられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のインクジェットヘッド回復方法及びインクジェ
ットヘッド駆動回路では空吐出時のヘッドの駆動波形が
印字時と同じなため、増粘インクの吐出力は印字時と同
じであり、回復力が低く、少し増粘しただけでも空吐出
だけでは回復できなくなり、吸引を用いて回復させるこ
とが多い。しかし、吸引は増粘インク以外にもフレッシ
ュなインクを多く排出させてしまうので、インクタンク
内のインクを消費しやすくなり、ランニングコストが高
くなっていた。そこでなるべく空吐出で回復させるた
め、回復力の大きい空吐出手段を提供することが課題と
なる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述した課題を達成する
ために、本願の第１の発明はインクジェットヘッドの回
復方法に於いて、回復動作時にヘッドの駆動波形を印字
時とは異なった、回復力を重視した空吐出用の駆動波形
で空吐出を行うことを特徴とする。

【００１１】また本願の第２の発明は、インクジェット
ヘッド駆動回路において、印字用駆動波形と空吐出用駆
動波形の２種の駆動波形を選択して出力できる駆動波形
発生回路を備え、ヘッド回復動作時の空吐出では、回復
力を重視した空吐出用の駆動波形を、印字時では印字用
の駆動波形を発生することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるインクジェッ
トヘッド回復方法及びインクジェットヘッド駆動回路の
実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に
よるインクジェットヘッドの駆動回路の実施例を示す回
路図である。１０１は電歪素子に印加する駆動波形を生
成する回路で、最大印字周波数で、駆動波形が発生され
る。駆動波形発生回路の出力はコモン線１０２を通し
て、複数のＴＧ１０３の入力端子へ接続される。それぞ
れのＴＧ１０３のもう一方の端子は電歪素子１０５の電
極に接続され、駆動波形毎にＴＧをＯＮ／ＯＦＦするこ
とで、電歪素子への駆動波形の印加、非印加をランダム
に制御する。ＴＧの制御はＴＧ制御回路１０５によって
行われる。

【００１３】波形発生回路１０１の構成について詳細に
説明すると、図２のようにＤＡコンバータ２０１、オペ
アンプ２０２、トランジスタ２０３、駆動波形データメ
モリ２０４、メモリ制御回路２０５、データバス２０６
で構成される。駆動波形データメモリには印字時と空吐
出時の２種の波形データ２０７、２０８が記憶されてお
り、どちらのデータを読み出すかは、メモリ制御回路に
よって制御される。メモリより波形データが転送され、
ＤＡコンバータから基本駆動波形が発生される。そし
て、オペアンプによって実際の駆動電圧に電圧増幅さ
れ、トランジスタのｐｕｓｈ−ｐｕｌｌエミッタフォロ
ワ出力により、電流増幅される。従来の回路との違いは
駆動波形データメモリに２種のデータを記憶させただけ
で、部品コストは変わらない。

【００１４】駆動波形データメモリに記憶されている２
つの駆動波形２０７、２０８に於いて、印字時と空吐出
時の違いを説明すると、図３に電歪素子の駆動波形を示
すが、電歪素子に電圧を印加し充電する時間ｔが違うの
である。充電時間ｔが短かい程、急激に電歪素子を伸ば
すことになり、急激にインクを押し出すため、インクの
吐出速度が上がる。つまりインクを吐出させる力Ｆが大
きくなるわけで、増粘インクを吐出させやすくなる。

【００１５】表１に本発明でのインクジェットヘッドの
電歪素子への充電時間ｔに対してのインクの吐出速度の
関係についての一例を示す。

【表１】

【００１６】表１に示すように充電時間を短くすること
で、インクの液滴経を変えずに吐出速度を上げることが
できる。つまり吐出力を上げることができるわけであ
る。吐出力を上げることで、増粘インクを吐出し易くな
り、ヘッドの回復力を上げることができる。

【００１７】しかし、充電時間ｔを短くすれば吐出力は
大きくなるが、吐出後の液室内のインクの振動が大き
く、減衰するのに時間がかかり、印字周波数に影響を及
ぼす。インクジェット式印字装置では印字速度の高速化
が進んでおり、駆動周波数を上げることが必須であり、
駆動周期を短くするために吐出後のインクの振動を早く
収めなければならない。液室内のインクの振動周波数は
ヘッドの構成、材質、寸法等で決まる固有振動周波数で
あり、電歪素子の充電時間を固有振動周波数に合わせる
と振動の振幅が最小になることは公知である。図４に充
電時間を固有振動周期に合わせた場合ａと充電時間を短
くした場合ｂでのインクの吐出後の振動の減衰４０１の
様子を示す。振動が減衰するまでの時間Ｔがａよりもｂ
の方が長くなる。

【００１８】よって、印字時は駆動周波数を重視するた
め、吐出後のインクの振動を最小限に抑える駆動波形に
しなければならない。つまり電歪素子の充電時間を固有
振動周期に合わせる。例えば、本発明で使用したインク
ジェットヘッドの固有振動周期は６μｓであるので、充
電時間ｔは６μｓである。

【００１９】空吐出の場合の駆動周波数は印字時のそれ
と同じにする必要はなく、周波数を下げても問題はな
い。よって駆動周期を長くとることができ、インク吐出
後の振動が大きくても問題ない。よって電歪素子の充電
時間を固有振動周期よりも短くすることができ、印字時
よりも吐出力のある駆動波形を選ぶことができる。つま
り、駆動波形は印字時では、駆動周波数を重視した駆動
波形、空吐出時は吐出力を重視した駆動波形で、場合に
よって選択するわけである。

【００２０】次に上述した、本発明のインクジェットヘ
ッド駆動回路を用いた、本発明のインクジェットヘッド
回復方法について説明する。図５は本発明のインクジェ
ットヘッドの回復方法をフローチャートによって表現し
たもので、電源オン時、印字直前に自動的に、または、
ユーザーが本処理を指示する入力を行うことによって実
行される。本処理が実行されると、従来のインクジェッ
トヘッド回復方法と同じく、前回ヘッドの回復処理を行
ってなってから経過した時間が設定時間Ｔ１より長いか
短いかで、ヘッド回復方法を空吐出か吸引かを選択す
る。設定時間Ｔ１は従来の設定時間Ｔ２より長く、空吐
出を選択する回数は増加する。空吐出でのヘッドの回復
処理を行う場合、ステップ５０３で駆動波形発生回路１
０１の駆動波形データメモリ２０４から空吐出用の駆動
波形データ２０８をメモリ制御回路２０５によって読み
出され、ステップ５０４でＤＡコンバータへ転送され
る。そしてステップ５０５でＤＡコンバータより空吐出
駆動波形が出力され、ヘッドは空吐出を行う。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェット回復方法及びインクジェットヘッド駆動回路によ
れば、上記した如く従来の空吐出による回復方法に比べ
て、コストを上げずに、空吐出によるヘッドの回復力を
上げ、吸引による回復処理を減らせるので、むだなイン
ク消費量の少ないヘッド回復手段を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すインクジェットヘッドの
駆動回路である。

【図２】本発明の実施例を示すインクジェットヘッドの
駆動回路の中の波形発生回路の詳細を示すものであ
る。。

【図３】本発明の実施例を示すインクジェットヘッドの
駆動波形を示すものである。

【図４】電歪素子の充電時間に対する、インクの振動の
様子を示すものである。

【図５】本発明の実施例を示すインクジェットヘッドの
回復方法を説明するフローチャートである。

【図６】インクジェットヘッドの構造図である。

【図７】インクジェットヘッドの電歪素子の駆動に対し
てのインクの吐出及び、インクの注入の様子を示すもの
である。。

【図８】インクジェットヘッドを放置した場合のノズル
近傍のインクの増粘を示すものである。

【図９】インクジェットヘッドの回復手段である、吸引
の構成を示すものである。

【図１０】従来のインクジェットヘッドの駆動回路を示
すものである。。

【図１１】従来のインクジェットヘッドの駆動回路の中
の駆動波形発生回路の詳細を示すものである。。

【図１２】インクジェットヘッドの駆動波形を示すもの
である。

【図１３】従来のインクジェットヘッドの回復方法を説
明するフローチャートである。

【符号の説明】

１０１ 本発明の駆動回路の駆動波形発生回路 １０２ 駆動波形コモン線 １０３ ＴＧ（トランスファーゲート） １０４ 電歪素子 １０５ ＴＧ制御回路 ２０１ ＤＡコンバータ ２０２ ＯＰアンプ ２０３ 電流増幅トランジスタ ２０４ 駆動波形データメモリ ２０５ メモリ制御回路 ２０６ データバス ２０７ 印字時の駆動波形データ ２０８ 空吐出時の駆動波形データ ６０１ 圧力室 ６０２ ノズル板 ６０３ ダイヤフラム ６０４ 電歪素子 ６０５ インク ８０１ 増粘インク ８０２ フレッシュインク ９０１ 吸引キャップ ９０２ 吸引ポンプ ９０３ 廃インクタンク １００１ 従来の駆動回路の駆動波形発生回路 １１０１ 駆動波形データ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを電歪素子で押圧してノズルより
   吐出せしめ、文字、図形を形成するインクジェットヘッ
   ドの、ノズルの吐出性能を回復させるインクジェットヘ
   ッドの回復方法において、回復動作時にヘッドの駆動波
   形を印字時とは異なった、空吐出用の駆動波形で空吐出
   を行うことを特徴とするインクジェットヘッドの回復方
   法。
2. 【請求項２】 インクを電歪素子で押圧してノズルより
   吐出せしめ、文字、図形を形成するインクジェットヘッ
   ドの駆動を行うインクジェットヘッド駆動回路におい
   て、印字用駆動波形と空吐出用駆動波形の２種の駆動波
   形を選択して出力できる駆動波形発生回路を備え、ヘッ
   ド回復動作時の空吐出では、空吐出用の駆動波形を、印
   字時では印字用の駆動波形を発生することを特徴とする
   インクジェットヘッド駆動回路。