JPS63153149A - インクジエツト記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はインクジェット記録装置の記録動作制御方法に
関し、特に、圧電素子の駆動に、インク滴形成前のメニ
スカスを反吐出方向に後退させる第１の電圧パルスと、
インク滴を吐出させる第２の電圧パルスを印加させる記
録方法に関する。

〔従来技術〕

インクジェット記録装置は、記録ヘッドにインクを供給
し、該記録ヘッドに設けた複数のインク吐出口内のイン
クを記録情報に基いて駆動することにより、インク吐出
口から記録媒体へ向う飛翔的インク滴を形成し記録する
ものである。

インク滴を形成するエネルギー発生体としては、電気機
械変換手段である圧電素子あるいは電気熱変換体手段で
あるヒーターが使用される。

また、圧電素子を使用するインクジェット記録装置の駆
動方法として、該圧電素子に、インク滴形成前の吐出口
でのメニスカスを反吐出方向に後退させる第１の電圧パ
ルスと、該第１の電圧パルスに連続してインク滴を形成
し吐出する第２の電圧パルスを印加する方法が提案され
ている（特公昭５９−３２７２号公報）。

この種のインクジェット記録方法にあっては、圧電素子
へ第１の電圧パルスを印加することによりインク滴形成
前に吐出口のメニスカスを後退させておき、これに続い
て第２の電圧パルスを印加することにより、インク／１
１ｉ（ドツト径）の小径化または精密化あるいはインク
滴吐出速度の高速化が図られている。

すなわち、第１の電圧パルスの印加によりメニスカスが
後退している状態で第２の電圧パルスを印加してインク
吐出を行なうので、第１の電圧パルスを印加しない記録
方法に比べ、インク吐出量が少なくなり、しかも、メニ
スカス後退後のインク表面張力によるメニスカス前進力
が加わることから吐出速度が高くなる。

したがって、インク吐出用の電圧パルスを印加する前に
メニスカス後退用の電圧パルスを印加することにより、
記録液滴の小径化による記録ドツトの高密度高精度化を
図ることができる。また、比較的口径の大きい吐出口を
有する記録ヘッドが使用できるため、吐出口部分でのイ
ンク固着を低減することができる。

さらに、インクの吐出速度が高まるので、記録媒体上で
のドツト位置精度が向上するなどの利点もあった。

しかし、通常この種のインクジェット記録装置では、使
用環境温度の変化により、圧電素子の特性やインク物性
値が変化する。

一般に、圧電素子は、高温になるに従い一定電圧を印加
したときの変位量が増加する。また、・インクは高温に
なるに従い粘度が低下する。

このため、第１のメニスカス後退用電圧パルスとして温
度に関係なく一定の電圧パルスを印加すると、高温では
メニスカス後退量が増加し、低温ではメニスカス後退量
が減少することになる。

したがって、前述のような現象が顕著な場合には、高温
では大きなメニスカス後退量により外部からの気泡取り
込みが発生して吐出状態が不安定になり、低温ではメニ
スカス後退が少なくなるためインク滴の小径化および吐
出速度の高速化などの本来の利点が失われることになる
。

〔目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決でき、環
境温度が変化する場合においても、第１のメニスカスｌ
ＡｉＭ用パルスを印加する時のメニスカス後退量を一定
にでき、高温時および低温時のいずれの時にも安定した
インク吐出特性を得ることができ、メニスカス後退の効
果が大きなインクジェット記録方法を提供することであ
る。

〔目的達成のための手段〕

本発明は、インク滴を形成するエネルギー発生体として
圧電素子を使用し、該圧電素子の駆動に、インク滴形成
前のメニスカスを反吐出方向に後退させる第１の電圧パ
ルスと、該第１の電圧パルスに連続しインク滴を吐出さ
せる第２の電圧パルスを使用するインクジェット記録方
法において、前記第１の電圧パルスの波形を前記圧電素
子駆動時の環境温度の変化により制御する記録方法によ
り、上記目的を達成するものである。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第５図は本発明方法を実施するのに好適なインクジェッ
ト記録装置の記録ヘッド１の縦断面図を示す。

第５図において、記録ヘッド１は、所定レベルまでイン
ク２が溜められるサブタンク３に対し複数本（例えば１
２８１固）の液流路４が気密状態で接続されている。

各液流路４の外側突出部には、それらの周面を囲繞して
円筒形の圧電素子５が接着等で固着されており、また、
各液流路４の先端部はテーパ状のノズル６になっており
それらの先端オリフィスでインク吐出口が形成されてい
る。

前記サブタンク３には、不図示のメインタンクからイン
クを供給するためのインク供給チューブ７および不図示
の吸引ポンプに連通し該サブタユ／り内のインク液面を
所定範囲まで上昇させるためのインク吸引チューブ８が
接続されている。

第１図は本発明によるインクジェット記録方法を実施す
る際の各温度における圧電素子５駆動用の電圧パルス波
形を示す。

本発明のインクジェット記録方法は、インク滴を形成す
るエネルギー発生体として圧電素子を使用し、該圧電素
子の駆動に、インク滴形成前の、ｌニスカスを反吐出方
向へ後退させる第１の電圧パルス（第１図中のＡ）と、
該第１の電圧パルスに連続し、インク滴を吐出させる第
２の電圧パルス（第１図中のＢ）を使用するに際し、前
記第１の電圧パルスの波形を前記圧電素子駆動時の環境
温度の変化により制御する方法である。

すなわち、第１図において、記録用インク滴吐出前のメ
ニスカス後退用の第１の電圧パルスＡは、圧電素子の分
極方向と逆極性であり、圧力室（液流路４）の容積を拡
大する方向に印加され、環境温度の低下とともに振幅を
増大させる。

第１図中には４０℃、３０℃、２５℃、２０℃、１５℃
の各温度の電圧パルス波形が示されており、横軸は時間
（μＳ）を表す。

こうして第１の電圧パルスＡの電圧値（振幅）を温度制
御するので、温度低下によるインク粘度の上昇および圧
電素子５の変位量の低下があるにもかかわらず、第１の
電圧パルスＡによるメニスカス後退量を一定量に保持す
ることができる。

第２図はノズル６先端のインク吐出口のメニスカスが反
吐出方向にＸだけ後退した状態を示す。

一方、インク滴を吐出する第２の電圧パルスＢは第１図
示に示すごとく第１の電圧パルスＡに連続して印加され
る。

この第２の電圧パルスＢは、圧電素子５の分極方向と同
極性であた、圧力室（液通路４の圧電素子５で囲まれた
部分）の容積を収縮する方向に作用する。

第３図は第１の電圧パルスＡ印加によるメニスカス後退
量Ｘ（第２図）の温度変化を示し、横軸は温度（’Ｃ）
を示し、縦軸はメニスカス後退量Ｘ（μｍ）を示す。

また、第３図中の一点鎖線は第１の電圧パルスＡを従来
どおり温度制御しない場合のメニスカス後退量の温度特
性を示し、第３図中の実線は第１の電圧パルスＡの電圧
値（振幅）を本発明方法により温度制御した場合のメニ
スカス後退量の温度特性を示す。

第３図の実線で示されるごとく、第１の電圧パルスＡを
温度制御することにより、各温度（１５℃〜４０℃）で
のメニスカス後退量Ｘをほぼ一定にすることができる。

一方、温度制御を行わず従来のごとく各温度での第１の
電圧パルスを一定にした場合は、温度変化によるインク
粘度や圧電素子変位量の変化のためメニスカス後退量は
温度の上昇に伴って増加する。

第４図は第１の電圧パルスＡ印加による記録用インク滴
の吐出速度の温度変化を示し、横軸は温度（’Ｃ）を示
し、縦軸は吐出速度（ｍ／　Ｓ　）、を示す。

第４図中の一点鎖線は第１の電圧パルスを温度制御しな
い場合すなわち従来方法におけるインク吐出速度の温度
特性を示し、第４図中の実線は第１の電圧パルスの電圧
値を本発明により温度制御した場合のインク吐出速度の
温度特性を示す。

第４図から明らかなごとく、本発明により第１の電圧パ
ルスＡを温度制御する場合は、実線で示されるごとく、
インク吐出速度を温度変化に対して比較的安定した状態
にすることができるが、第１の電圧パルスＡの温度制御
がない場合は、一点鎖線で示されるごとく、インク吐出
速度が温度変化により急激に変化し不安定吐出の状態に
なる。

さらに、第１の電圧パルスＡの温度制御がない場合は、
第３図にも示したように高温時のメニスカス後退量Ｘが
大きいため、ノズル６先端のインク吐出口から気泡を取
り込み吐出不安定状態になる。

なお、第１の電圧パルスＡの温度制御に加えてインク吐
出用の第２の電圧パルスＢの波形の温度制御を行えば、
第４図に実線で示すインク吐出速度の温度変化を図示の
ものよりさらに安定化さ・仕ることができ、その他の記
録用のインク滴の大きさく粒径）等の特性も温度変化に
対し安定化させうろことは明らかである。

第６図は本発明のインクジェット記録方法の実施に使用
される圧電素子駆動回路の１例を示す。

第６図において、第１の電圧パルスＡおよび第２の電圧
パルスＢを発生させるためのトリガーパルスＰ１および
Ｐ２は、不図示の制御部から記録情報に応じて適正タイ
ミングで発生する。

第６図中のＶＨは第２の電圧パルスＢの電源電圧である
。

第１の電圧パルスＡの電圧値は、図示のように、不図示
の温度検出手段からの情報に基き■１５　（１５℃に通
切な値）からＶ２Ｏ（４０℃に適切な値）の使用範囲の
電圧を、環境温度により最適な電圧値に設定される。

以上説明した実施例によれば、記録用インクｌ商を吐出
する直前のインク吐出口でのメニスカスを後退させるた
めの第１の電圧パルスＡの波形（電圧値）を、環境温度
の変化に基いて温度制御し、各温度でのメニスカス後退
量を一定になるよう制御するので、高温時のインク吐出
の安定性を向上させるとともに、高温時および低温時で
の記録用インク滴の吐出速度の変化を低減させることが
可能となり、安定した高品位の記録を行いうるインクジ
ェット記録方法が得られた。

第７図は本発明によるインクジェット記録方法の他の実
施例における各温度での圧電素子５駆動用の電圧パルス
波形を示す。

第７図において、記録用インク滴を吐出する前に印加さ
れるメニスカス後退用の第１の電圧パルスＡは、圧電素
子５の分極方向と逆極性であり、圧力室（液流路４の圧
電素子５で囲まれた部分）の容積を拡大する方向に印加
される。

本実施例においては、この第１の電圧パルスへのパルス
中が環境温度の低下に従って拡大するよう温度制御され
る。すなわち、第１の電圧パルスＡの波形の環境温度に
よる制御は、パルス中を変化させることによって行われ
ている。

本実施例によっても、第１図の電圧値（振幅）を温度制
御する場合と同様、温度変化によって駆動波形が制御さ
れ、温度低下によるインク粘度の上昇や圧電素子変位量
の減少があるにもかかわらス１、第１の電圧パルスＡに
よるメニスカス後退量を一定に維持することができる。

第７図の実施例のその他の構成および作用は第１図〜第
６図について説明した前述の実施例の場合と実質上同じ
であり、したがって、第７図の構成によっても同様の効
果を奏することができた。

〔効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、環境
温度が変化する場合でもメニスカス後退量の温度変化を
軽減させることができ、高温時および低温時のいずれで
も正確で安定したインク吐出が得られるインクジェット
記録方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるインクジエ・ノド記録方法を実施
する際の各温度における圧電素子駆動用の電圧パルス波
形を示すグラフ、第２図は、インク吐出口でのメニスカ
スの後退を示す部分縦断面図、第３図は環境温度に対す
るメニスカス後退量を示すグラフ、第４図は環境温度に
対するインク吐出速度を示すグラフ、第５図は本発明方
法を実施するのに好適なインクジエ・ノド記録装置の記
録へ・ノドの縦断面図、第６図は本発明方法の実施に使
用される圧電素子駆動回路を示す回路図、第７図は本発
明方法の他の実施例における各温度での圧電素子駆動用
の電圧パルス波形を示すグラフである。 １−−−・−・・・記録ヘッド、２・−・−・・・−・
−インク、４−・・・−〜・液流路、５−−−−−・・
・−・圧電素子、Ａ・−・−・・−・第１の電圧パルス
、Ｂ−・・・・・・−第２の電圧パルス、Ｘ−・−・−
メニスカス後退量。 代理人　弁理士　　大　音　康　毅 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）インク滴を形成するエネルギー発生体として圧電
   素子を使用し、該圧電素子の駆動に、インク滴形成前の
   メニスカスを反吐出方向に後退させる第１の電圧パルス
   と、該第１の電圧パルスに連続しインク滴を吐出させる
   第２の電圧パルスを使用するインクジェット記録方法に
   おいて、前記第１の電圧パルスの波形を前記圧電素子駆
   動時の環境温度の変化により制御することを特徴とする
   インクジェット記録方法。