JPS63231944A - インクジエツトプリンタの駆動方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、圧電体等の圧力変化手段に電気信号を入力し
、信号に応じて微小インク液滴を吐出、停止させ、記録
紙にインク滴による画像を記録するインクジェットプリ
ンタの駆動方法に関する。

（ロ）従来の技術 実開６１−５３１４２号公報等に開示された微小インク
滴を記録紙上に噴射して記録するオン・デマンド型のイ
ンクジェットプリンタは第４図に示すような構成になっ
ている。

すなわち、インクジェットヘッド（１）の圧電振動体（
２）が記録信号に応じて振動すると、この振動がインク
ジェットヘッド（１）の圧力室（３）に充填された圧力
伝播媒体を介してダイヤフラム（４）に集中的に加えら
れ、ダイヤフラム（４）に接触するインク室（５）のイ
ンクを加圧し、これによってインク室（５）に満たされ
ているインクがインクノズル板（６）のオリフィス（７
）より噴出し、次いで空気室（８）を介してオリフィス
（７）と同軸上に配置されたエアノズル板（９）の空気
ノズルαＱより微小インク滴として飛び出し、回転ドラ
ムＩの記録紙＠上に噴射される。ここで空気室（８）に
はエアポンプ■からの空気が三方弁（１１Ｊおよび空気
供給管（至）を介して圧送され、これにより空気ノズル
（１０を通る高速空気流が形成されており、オリフィス
（７）より噴出したインク滴はこの空気流に助けられて
空気ノズルα■より高速で吐出し、高速記録に必要な十
分な飛翔速度を得ている。

また、インクジェットヘッド（１）のインク室（５）に
はインク供給管（至）を介してインクカートリッジαη
が接続されており、インクカートリッジα刀のインクが
前記エアポンプ側からの空気圧により押し出されるよう
にしてインク室（５）に供給されているつところで、上
述したインクジェットプリンタを駆動する駆動信号とし
て、第５図に示すような矩形パルスを駆動信号として用
いることが知られているが、この駆動信号では、高周波
成分を多く含むために、ヘッドの機械的共振を生じる原
因となり、インク吐出が不安定になったり、また、発生
した機械的共振が減資するまでに時間が必要な為高速印
写が困難であるなどの欠点があった。

そこで、これらの欠点を解消するために、特開昭５４−
６６８４１号公報に示されているように、高周波成分を
あまり含まない正弦パルスを駆動信号として用いている
。

しかし、正弦パルスを用いてインクジェットプリンタを
駆動した場合にも、ヘッドの構造によっては大きく分け
て次の２つの不良が発生する場合がある。

（１）　　駆動信号１パルスｔこ対して複数のインク滴
が形成されるいわゆるサテライト系不良、あるいは （―）インク滴の飛行方向が不安定で記録紙に達した際
に正確な位置にインクドツトが形成されない、いわめる
ドットプレスメント系不良、である。

一方、従来の第６図に示すような正の電位成分と負の電
位成分とのバランスのとれた駆動パルスを用いた場合、
インクヘッドの構造的な差によってインク噴出時のイン
クメニスカスの状態は異ったものになっている。

具体的には、第７図（ａ）　ｆｌ）ｌに示す空気層（８
）の間隙寸法やインク噴出ノズル（７）近傍の表面状態
の違いによって、インク噴出時のインクメニスカスの動
きは異なっている。

まず、空気層（８）の間隙寸法についてだが、インク噴
出ノズル（７）近傍でのインクと空気の圧力バランスを
考慮すれば、空気層（８）が薄くなるとインク噴出ノズ
ル（７）近傍の空気の流れが速くなり、この付近の空気
圧がドがる。従って相対的にインク圧が優った状態にな
ってインク噴出時のインクメニスカスは第７図１田のよ
うに外部へ流出する傾向が強くなり、インク滴の飛行方
向が不安定になることからドットプレイスメント系不良
が発生し易い。

逆に空気層（８）が厚くなると、空気圧は通常より上が
り、相対的に空気圧が優った状態になって、インク噴出
時のインクメニスカスは第７図（ｂ）のように内部に入
り込む傾向が強くなり、インク柱が長く伸びて、伸びき
ったインク柱が分断された時にサテライト滴が発生し易
い。

次にインク噴出ノズル（７）の形状および近傍の表面状
態の違いについてだが、インク噴出ノズル（７）のエツ
ジが明確に存在している場合にはエツジでのインクの表
面張力によって、インクは外部へ流出することなく第７
図（ｔｌ）のようにメニスカスは内部にとどまっていて
、先に述べた様にサテライト滴が発生し易い状態になる
。

逆にエツジが不明確で、いわゆるノズルエツジがダして
いる状態ではインクは外部に流出しやすく、インクメニ
スカスは第７図（囚のようになる傾向が強くなり、ドッ
トプレイスメント系不良が発生し易い。

また、インク噴出ノズル（７）の近傍の表面状態の違い
によっても、インクメニスカスの発生形態は異っており
、例えば、インク噴出ノズル板（６）の表面がインク等
で汚れてしまうと、いわゆるインクになじんだ部分が発
生してインクメニスカスは外部へ流出し易くなり、第７
図【ｏＪのような状態を発生し易くドットプレイスメン
ト系不良をおこし易くなる。

四　発明が解決しようとする問題点 上述したように、インクヘッドの構造的な違いによって
、インク噴出時のインクメニスカスの状態は、第７図（
（転）のように外部へ流出してドットプレイスメント系
不良が発生し易くなったり、第７図１ｂ）のように内部
へ入り込んでサテライト系不良が発生し易くなったりす
るが、インクヘッドの加工技術を考慮すると、インクヘ
ッドの構造上からインクメニスカスの状態をコントロー
ルするのは非常に困難である。

本発明は、インクヘッドの構造に依存するサテライト系
不良あるいはドットプレイスメント系不良を解消し、不
良印写発生を防止することを目的とする。

四　問題点を解決するための手段 本発明は、インクジェットヘッドの圧電素子に与える駆
動信号の正の電位成分と負の電位成分との比を変化させ
、不良印写発生を防止することを特徴とする。

（ホ）作用 駆動信号の正の電位成分と負の電位成分とを可変にする
ことにより、インクメニスカスをノズル内部またはノズ
ル外部の方向へ夫々変化させることができ、サテライト
系またはドットプレイスメント系の不良に応じてインク
メニスカスの状態をせ 変化さ、て、不良印写を防止することができる。

（へ）実施例　　　　　　　　　　　　　　　　ｌニー
・°［以下、本発明の駆動方法の一実施例を第１図な二
いし第９図に従い説明する。

第６図に示すような正弦パルスを圧電素子に入力した場
合のインク吐出ノズル付近でのインクの動きを第８図に
示す。第８図に示したようにパルスの正の電位成分では
インクの吸い込み工程を、負の電位成分ではインクの吐
き出し工程を行っている。従って、正の電位成分と負の
電位成分との比を変化させると第９図に示すようにイン
ク噴出時のインクメニスカスの状態は異ったものになる
。

（１１正の電位成分〉負の電位成分（第９図（ｍｌ）イ
ンク吸い込み側のエネルギーが大きい為にインクメニス
カスはノズル内部に入り込む傾向が強くなる。

ｔｇ＋　　正の電位成分〈負の電位成分（第９図（ｂｌ
　＞インク吐き出し側のエネルギーが大きい為に、イン
クメニスカスはノズル外部へ流出する傾向が強くなる。

従って、例えば、第７図ｆＱｌのようにインクメニスカ
スが外部へ流出してドットプレイスメント系不良が発生
した場合には、第９図（５）のように駆動パルスの正の
電位成分を負の電位成分より大きくとることにより、イ
ンクメニスカスを内部に引き戻して、不良を解消したり
、第７図１ｔ）ｌのようにインクメニスカスが内部に入
り込んで、サテライト系不良が発生した場合には、第９
回出）のように駆動パルスの負の電位成分を正の電位成
分より大きくとることによりインクメニスカスを外部へ
流出させて、不良を解消する事が可能となる。

次に、具体的な駆動パルス作成の一例を第２図に示す。

パルス発生回路（１００）によって発生した長・塩２種
類の方形パルスを加減算回路（１１０）を通して梯形パ
ルスを得る。

得られた梯形パルスの高周波成分をローパスフィルター
（１２０）でカットしてなだらかな駆動パルスを作成し
バッファアンプ（１３０）ヲ介シてパワーアンプによっ
てヘッド駆動に必要な電圧まで昇圧させてインクヘッド
へ入力する。第１図はインクジェットプリンターの印写
システムブロック図であり、図中の本発明に関るところ
の駆動波形作成回路の一実施例を第ｔ−図に示す。

ｊ 第１図に示したエンコーダ（１５０）からの信号を・、
Ｓニジステム制御部（１６０）を介して駆動波形作成回
路゛−へ入力すると、第２図に示すパルス発生回路（１
００）中のワンシ層ットマルチパイブレータ（１０１）
およびワンシ１ットマルチパイブレータ（１０２）にお
いて、エンコーダの信号をトリがとしてパルス幅の異な
る２種類の方形パルスが作成される。（第３図参照）　
方形パルスのパルス幅は回路中の（ＶＲｌ）詔よび（Ｖ
Ｈ２）により調節可能である。

ワンシ１ットマルチパイブレータ（１０１）で短いパル
ス幅の方形パルスを、ワンシ１ットマルチパイブレータ
（１０２）で長いパルス幅の方形パルスを作成し、これ
ら２種類の方形パルスを加減算回路を通すことにより梯
形パルスを作成し、この梯形パルスの高周波成分をロー
パスフィルターでカットすることにより駆動パルスを得
ている。

得られた駆動パルスはドライバーアンプ（１７０）にて
ヘッド駆動に必要な電圧まで昇圧されてインクヘッドへ
入力されヘッドを駆動する。

以上の様に駆動波形作成回路（１００）を用いて駆動パ
ルスを作成するが、本発明の様に正の電位と負の電位成
分との比を変更する為には、最初のバチバイブレータ（
１０１）に外付けされた可変抵抗（ＶＲ）を調節するこ
とにより、パルス幅を更に短くすると、加減算回路を通
して得られる梯形パルスは負の電位成分の大きなものに
なり、ローパスフィルター通過後の駆動パルスも正の電
位成分に比べて負の電位成分の大きなものになる。逆に
短刀形パルスのパルス幅を長くすると、得られる梯形パ
ルスの正の電位成分が大きくなり、ローパスフィルター
通過後の駆動パルスも負の電位成分に比べて正の電位成
分の大きなものになる。

（ト）発明の詳細 な説明したように、本発明法によれば、サテライト系ま
たはドットプレイスメント系の不良に応じて、インクメ
ニスカスの状態を容易に変化させることができるので、
不良印写を容易になくすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法を適用したインクジェットプリンタを
示すブロック図、第２図は駆動波形作成回路の一例を示
す回路図、第３図は第２図のタイミングチャート、第４
図はインクジェットプリンタの構成を示す概略断面図、
第５図および第６図は駆動信号の一例を示す波形図、第
７図（ａｉｍよび第７図（ｂ）はインクジェットヘッド
の要部拡大断面図、第８図は正弦パルスを圧電素子に入
力した場合のインク吐出ノズル付近でのインクの動きを
示す断面図、第９図はインクメニスカスの状態を示す断
面図である。 ＋ＩＪ・・・インクジェットヘッド、（１００）・・・
パルス発生回路、（１１０）・・・加減算回路、（１２
０）・・・ローパスフィルタ、（１３０）・・・バクフ
ァアンプ、（１７０）・・・ドライバーアンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧力変化手段が関連付けられ内部に伝播媒体が充
   填された圧力室と、この圧力室の側壁の一部に形成され
   前記圧力変化手段による圧力変化が前記伝播媒体を介し
   て集中的に印加される振動部と、この振動部の前面に保
   持されたインク層のインクを噴射するオリフィスと、前
   記インク層の前方にあつて前記オリフィスと対向する位
   置に空気ノズルを有する空気室と、を備え、前記オリフ
   ィスから噴射されたインク滴を、前記空気室の外周から
   空気ノズルに向かつて供給される空気流と共に空気ノズ
   ルから飛翔せしめるインクジェットプリンタの駆動方法
   であつて、前記圧力変化手段に与える駆動信号としての
   交番波の正の電位成分と負の電位成分との比を可変にす
   ることを特徴とするインクジェットプリンタの駆動方法
   。