JPS5818909B2 - インクジエツトキロクソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインクジェット記録装置に関し、特に小さい駆
動電圧により十分な大きさのインク粒を噴射させるよう
にしたインクジェット記録装置を提供するものである。

インクジェット式記録機構のうち、内部に設けられてい
るインク槽またはインク室内の圧力を、加えられた電気
信号に応じて上昇させる装置を有し、かつ該装置を駆動
する電気信号のパラメータの一つまたはそれ以上を変化
させて噴出インク粒子流量を制御し、このインク粒子に
よって記録媒体上に画像あるいはモザイク文字あるいは
任意の他の像を形成するための記録装置は、特開昭４８
−９６２２号公報によって公知である。

こ、のような記録機構は構造上固有の数１０ＫＨｚの領
域における機械的共振周波数を有する。

この共振は例えば、 （１）インク室内の音波の定在波、 （２）電気−圧力変換素子或いは電気−圧力変換装置の
固有振動、 （３）装置自体の固有振動、 （４）保持機構の振動、 などに起因する。

このような共振周波数が存在すると、記録機構の駆動に
際して、駆動波形の周波数成分のうちでこの機械共振点
に近いものがあると、記録機構の寄生振動を誘引し、共
振のＱが高い場合には不要インク粒子発生の一因となる
。

本発明は、このような機械共振を積極的に利用し、機械
振動振幅の周波数特性の傾斜部を利用して駆動周波数の
変化で振動振幅をコントロールし、噴射するインク粒子
の制御を行なうようにしたインクジェット記録装置を提
供するものである。

本発明によれば、 （１）共振現象を利用するので、駆動する電圧レベルは
小さくてよい。

（２）定電圧レベル駆動でよいので、回路構成は簡単に
なる。

（３）ＦＭ変調回路が必要であるが、これは既知の回路
技術により容易に実現可能。

などの特徴がある。

以下に図面を用いて、本発明の原理および実施例につい
て説明を行なう。

第１図は特開昭４８−９６２２号公報に開示されている
インクジェット記録装置の記録機構部分の一例を示すも
ので、１はピエゾ結晶、２は金属ダイヤフラム、３はイ
ンク室である。

インク室３の先端には、結合通路４、流出通路５が接続
している。

６はインク供給管１０からのインクをインク室３内に流
入させる流入通路、７は増巾器、８゜９は電圧供給用リ
ード線、１１は信号入力端子である。

信号入力端子１１に入力信号を加え、増巾器７で増巾し
たのち、その出力信号をピエゾ結晶１に加えると、ピエ
ゾ結晶１は入力信号の振幅に応じて結晶が変位し、金属
ダイアフラム２を通じてインク室３内のインクに圧力を
印加する。

この結果インク室３内のインクが結合通路４、流出通路
５を通って外部にインク粒として押し出される。

このような構造のインクジェット記録機構においては、
前述のように数１０ＫＨｚの領域に固有の共振周波数を
有しており、たとえば一定振巾の正弦波をピエゾ結晶１
に加えたときのインク室３内の内部応力をみると、電気
信号のくり返し周波数に対して第２図のような応答をす
る。

図中２０は半値幅が数ＫＨｚの共振領域を示す。

すなわへ共振領域２０の周波数においてインク室３内の
圧力が高まり、吐出するインク粒径が増大する。

一方ピエゾ結晶１に加えられる電気信号の振巾と吐出す
るインク粒径との関係は第３図のようになる。

図中点線３０はくり返し周波数が前述した共振領域以外
の周波数である電気信号で駆動したときの関係を、実線
３１はくり返し周波数が共振領域にある周波数の電気信
号で駆動したときの関係を示す。

３２は非共振周波数においてインクが吐出するためのス
レショルド電圧である。

本発明は、第３図に見ら、れるように共振領域では低い
印加電圧でインクの吐出および粒径９制御が可能である
点に着目し、機械振動振巾の共振領域の傾斜部を利用し
て小さい印加電圧で吐出インク粒を制御するようにした
ものである。

この傾斜部の周波数幅は数１００Ｈｚ〜数ＫＨｚであり
、立上り側の方が立下り側よりややせまいのが一般的で
ある。

本発明においては立上り、立下りのいずれの傾斜部も利
用可能であるが、一般に立上り側の方が圧力差が大きく
インク粒径を大きく制御出来る。

以下の実施例では立上り側を利用した場合について説明
する。

第４図ｔこ本発明の一実施例を示す。

図中４０は周波数変調器、４１は周波数変調器４０の入
力端子、４２は増巾器、４３は記録紙、４４はインクジ
ェット記録機構である。

周波数変調器４０の出力周波数は、入力端子４１に加え
られる制御信号のレベルにより変化するよう構成する。

すなわち、出力周波数ｆ。

と制菌信号レベル■とはｆ ｏ ””’ ｇ関 であられされる。

ｇは関数系である。増巾器４２はその出力レベルが第３
図に示したスレショルド電圧３２になるようシこ増巾器
が定められる。

いま、記録すべき画素の濃度が黒から白へ変化するとき
、それに対応して、記録信号電圧がｖｌからＦ２の間で
変化するならば、周波数変調器４０に加えられる制御電
圧■もｖｌからＦ２の間で変化する。

したがって、Ｖ＝Ｖ１のときの出力周波数ｆ。

−Ｆｌ、■＝■２のときの出力周波数ｆ。−Ｆ２とすれ
ば、周波数変調器４０の出力周波数ｆ。

はＦｌからＦ２の間で変化する。

そこでＦ、を記録機構の共振周波数、Ｆ２を共振周波数
の近傍でかつ共振領域をはずされた周波数、たとえば第
２図の２１で示される周波数に選ぶと、このときの制御
電圧Ｖ、周波数ｆ。

、インク粒径の関係は第５図のようになる。

したがって、同図５０に示すような時間変化を示す信号
Ｖ（ｔ）を周波数変調器４０の入力端子に加えると、周
波数変調器４０からは関数系、９（ｖ）で定まる周波数
信号が得られる。

この周波数信号を増巾器４２で増巾し、記録機構４４に
加えると、記録紙４３に向けて吐出されるインク粒径は
第５図５１のように変化する。

この場合、インク粒径は記録機構４４に加える信号の電
圧では、なく周波数によって制御しており、しかも記録
機構４４の共振領域を利用しているため、駆動電圧は低
電圧でよい。

また、周波数変調器４０は既知の手段で容易に得られ、
増巾器４２の直線性は問題にならないので、回路構成は
非常に簡単になる。

さらに、従来の駆動方法では、いかに機械共振からのが
れてインクを吐出させるかが問題であり、したがって必
然的に記録速度に制約を加えざるを得なかったが、本発
明では、共振現象を逆に利用しているので高い周波数領
域の使用が可能であり、記録速度を高めることができる
。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来のインクジェット式記録機構の横断面図、
第２図は第１図の記録機構におけるインク室内の圧力の
周波数特性を示す図、第３図は第１図の記録機構におけ
る吐出インク粒径の駆動電圧特性図、第４図は本発明の
実施例を示す構成図、第５図は本発明による実施例の動
作説明図である。 １・・・・・・ピエゾ結晶、２・・・・・・金属ダイヤ
フラム、３・・・・・・インク室、４・・・・・・結合
通路、５・・・・・・流出通路、７・・・・・・増巾器
、１０・・・・・・インク供給管、２０・・・・・・共
振領域、４０・・・・・・周波数変周器、４２・・・・
・・増巾器、４３・・・・・・記録紙、４４・・・・・
・記録機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吐出すべきインクを貯えるインク室と、インク室内
   の圧力を加えられる電気信号の振幅に応じて上昇させる
   手段と、インク室内のインクを外部へ吐出させる通路と
   を少なくとも有するインクジェット記録機構と、前記電
   気信号を供給する増幅器と、前記増幅器への入力信号を
   発生する周波数変調器とを備え、前記周波数変調器の出
   力周波数が記録すべき画素の濃淡レベルに応じて前記記
   録機構の機械共振数の１つと、この共振周波数近傍の非
   共振周波数との間に設定されたことを特徴とするインク
   ジェット記録装置。