JP3168699B2 - インクジェットヘッドの駆動装置及びインクジェットヘッドの駆動方法 - Google Patents

インクジェットヘッドの駆動装置及びインクジェットヘッドの駆動方法

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JP3168699B2 JP15381392A JP15381392A JP3168699B2 JP 3168699 B2 JP3168699 B2 JP 3168699B2 JP 15381392 A JP15381392 A JP 15381392A JP 15381392 A JP15381392 A JP 15381392A JP 3168699 B2 JP3168699 B2 JP 3168699B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェットの駆動装
置及びインクジェットの駆動方法に関する。さらに詳し
くは、インク液滴を選択的に記録媒体に付着させるイン
クジェットの駆動装置及びインクジェットの駆動方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年インクジェットプリンタは高速印
字、低騒音、高印字品位等の利点から、急速に発展して
いる。インクジェットプリンタに用いられるインクジェ
ットヘッドにはいくつかの方式が提案されているが、一
般的には二つの方式に分けることができる。すなわち第
一の方式は圧電材料を使用して、電気パルスにより圧電
材料を変形させ、インクチャンバーの一部を変形させ
る。そしてインクチャンバー内に圧力パルスを発生さ
せ、この圧力パルスによりノズルからインク滴を吐出さ
せる。第二の方式は発熱抵抗体を使用して、電気パルス
により発熱抵抗体を発熱させる。そしてインクチャンバ
ー内のインクを沸騰させ、蒸気バブルを発生させる。こ
の蒸気バブルにより、ノズルからインク滴を吐出させ
る。
【0003】第二の方式は、発熱抵抗体の急速な加熱冷
却を繰り返すために、容易に発熱抵抗体が劣化し、耐久
性に乏しいという課題がある。また蒸気バブルを発生で
きるインクしか使えないという課題もある。これに対し
て第一の方式は前述の課題を持たない。しかしながら第
一の方式はインク滴を吐出するノズル面のインクメニス
カスの安定に長時間を要し、インクジェットヘッド自体
の高速化が困難である。その為、広く普及するには至っ
ていない。
【0004】第一の方式の課題を解決する方法として、
特開平2−215537号公報に、インク滴を吐出せし
める電気パルスの印加後に、前記電気パルスと同電圧と
なる追加パルスを印加せしめることを特徴とするインク
ジェットヘッドの駆動方法が、提案されている。
【0005】従来例のインクジェットヘッドの駆動方法
を図3、4を基に説明する。図3は従来例の電圧波形図
である。図4は図3の電圧波形によるインク滴形成とイ
ンクメニスカスの挙動を説明する図である。図3に於て
電気パルスは第1のパルス(以下、メインパルスと呼
ぶ)と同極性の第2のパルス(以下、追加パルスと呼
ぶ)がある。メインパルス1は時刻Aより印加され、追
加パルス2は時刻Eより印加される。次にインク滴形成
とインクメニスカスの挙動を時間を追って図4を用い説
明する。インクメニスカス4は流路(図示せず)に接続
されるノズル3内の外気とのインク形状を呼ぶ。
【0006】(A時刻)インクメニスカス4はA時刻に
於て、直線形状(以下、基準状態と呼ぶ)である。
【0007】(B時刻)インクメニスカス4はB時刻に
於て、メインパルスにより流路(図示せず)に与えられ
た圧力パルスにより、凸状の形状になる。
【0008】(C時刻)インクメニスカス4はC時刻に
於て、柱状の形状に成長する。
【0009】(D時刻)インクメニスカス4はD時刻に
於て、ノズル内へ戻る成分と吐出する成分に分離し、く
びれ5が生じる。
【0010】(E時刻)E時刻に於て、くびれ5は成長
し、インク滴6が形成される。
【0011】(F時刻)インクメニスカス4はF時刻に
於て、インク滴6とインクメニスカス4に分離される。
インクメニスカス4は凹状形状となる。
【0012】(G時刻)インクメニスカス4はG時刻に
於て、凸状形状となる。インクメニスカス4の高さはA
時刻のそれよりも低い。
【0013】(H時刻)インクメニスカス4はH時刻に
於て、凹状形状となる。インクメニスカス4の高さはF
時刻のそれよりも低い。
【0014】(I時刻)インクメニスカス4はI時刻に
於て、基準状態に戻る。以降この状態を維持する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
のインクジェットヘッドの駆動方法は応答周波数が低
い。インクメニスカスは図4のE時刻に示されるインク
メニスカスの状態から、時刻Gのインクメニスカスの状
態になるまでの時間が長くかかるためである。凹状のメ
ニスカスは流路内に圧力パルスがないため、自然振動に
より凹凸の形状を繰り返し、基準状態に戻る。インク吐
出は基準状態で流路に圧力パルス発生させない状態(例
えば時刻Bの凸状のインクメニスカス、時刻Gの凹状の
インクメニスカスの状態)では、実行されない。また実
行されても不安定なインク吐出となる。従って時刻Aに
圧力パルスを印加し、時刻Eにインク滴が形成されて
も、次の圧力パルスは時刻Hまで待たなければならな
い。すなわち応答周波数を高めるためにはインクメニス
カスを速やかに基準状態に戻さなければならない。本発
明はかかる問題を解決するもので、速やかにインクメニ
スカスを基準状態に戻すことによりインクジェットヘッ
ドの応答周波数を高め、高速印字を可能とするインクジ
ェットヘッドの駆動方法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】インク流路が形成された
インクチャンバーとインク吐出のための開口部が形成さ
れたノズル面を有するインクジェットヘッドの駆動装置
において、インク滴を吐出する駆動パルスを生成する駆
動パルス生成手段と、該駆動パルス生成手段により生成
された駆動パルスによりインクチャンバーの一部を変形
させインクチャンバー内に圧力パルスを発生させる圧力
パルス生成手段と、前記インクチャンバー内に発生した
圧力パルスによりインク滴を外界へ吐出するインク滴生
成手段と、を有し、前記駆動パルスは、緩やかに電圧を
変化させインクチャンバーを膨張させることでインクメ
ニスカス表面を凹状にする第1駆動パルス部と、急激に
電圧を変化させインクチャンバーを収縮させることイン
クメニスカス表面を凸状にする第2駆動パルス部と、第
2駆動パルス部より電圧の変化量が少なく急激に電圧が
変化しインクチャンバーを収縮させることでインクメニ
スカス表面の凸状をさらに成長させインク滴を外界へ吐
出させる第3駆動パルス部と、第1駆動パルス部より電
圧の変化量が少なく緩やかに電圧が変化しインクチャン
バーを膨張させることでインクチャンバー内のインクを
補充する第4駆動パルス部とで構成されることを特徴と
するインクジェットヘッドの駆動装置であり、さらに
は、インク流路が形成されたインクチャンバーとインク
吐出のための開口部が形成されたノズル面を有するイン
クジェットヘッドの駆動方法において、緩やかに電圧を
変化させインクチャンバーを膨張させることでインクメ
ニスカス表面を凹状にする第1駆動パルスを生成するス
テップと、急激に電圧を変化させインクチャンバーを収
縮させることインクメニスカス表面を凸状にする第2駆
動パルスを生成するステップと、第2駆動パルス部より
電圧の変化量が少なく急激に電圧が変化しインクチャン
バーを収縮させることでインクメニスカス表面の凸状を
さらに成長させインク滴を外界へ吐出させる第3駆動パ
ルス部を生成するステップと、第1駆動パルス部より電
圧の変化量が少なく緩やかに電圧が変化しインクチャン
バーを膨張させることでインクチャンバー内のインクを
補充する第4駆動パルス部を生成するステップと、該駆
動パルスによりインクチャンバーの一部を変形させイン
クチャンバー内に圧力パルスを発生させるステップと、
前記インクチャンバー内に発生した圧力パルスによりイ
ンク滴を外界へ吐出するステップと、を有することを特
徴とする。
【0017】
【実施例】以下、図を用いて本発明を説明する。
【0018】図1は本発明の電圧波形図である。図2は
図1の電圧波形によるインク滴形成とインクメニスカス
の挙動を説明する図である。図1に於て、A時刻にメイ
ンパルス1が印加される。F時刻にメインパルス1と逆
極性の追加パルス2を印加する。
【0019】(A時刻)インクメニスカス4はA時刻に
於て、基準状態にある。
【0020】(B時刻)インクメニスカス4はB時刻に
於て、メインパルスにより流路(図示せず)に与えられ
た圧力パルスにより、凸状の形状になる。
【0021】(C時刻)インクメニスカス4はC時刻に
於て、柱状の形状に成長する。
【0022】(D時刻)インクメニスカス4はD時刻に
於て、ノズル内へ戻る成分と吐出する成分に分離し、く
びれ5が生じる。
【0023】(E時刻)E時刻に於て、くびれ5は成長
し、インク滴6が形成される。
【0024】(F時刻)インクメニスカス4はF時刻に
於て、インク滴6とインクメニスカス4に分離される。
インクメニスカス4は基準状態にある。
【0025】(G時刻)インクメニスカス4はG時刻に
於て、凸状形状となる。インクメニスカス4の高さはA
時刻のそれよりも低く、従来例の図4のG時刻のそれよ
りも低い。
【0026】(H時刻)インクメニスカス4はI時刻に
於て、基準状態に戻る。以降この状態を維持する。
【0027】F時刻にインクメニスカス4が基準状態と
なる理由は、逆極性の追加パルスにより、流路内にメイ
ンパルスによる圧力パルスとは逆の圧力パルスが印加さ
れる。この逆圧力パルスにより、インクメニスカス4は
基準状態に戻される。
【0028】本発明のインクジェットヘッドの駆動方法
のA時刻からH時刻までの時間(メインパルス印加から
次のメインパルスを印加できるまでの時間)と従来例の
インクジェットヘッドの駆動方法でのA時刻からI時刻
までの時間(メインパルス印加から次のメインパルスを
印加できるまでの時間)を表1に示す。いずれも同じイ
ンクジェットヘッドとインクを用いている。なお本発明
のインクジェットヘッドの駆動方法を適用できるインク
ジェットヘッドは特に限定されるものではなく、圧電材
料を使用して、電気パルスにより圧電材料を変形させ、
インクチャンバーの一部を変形させる。そしてインクチ
ャンバー内に圧力パルスを発生させ、この圧力パルスに
よりノズルからインク滴を吐出せしめるインクジェット
ヘッドであればよい。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】以上述べてきたように本発明のインクジ
ェットヘッドの駆動方法によれば、インク吐出後のイン
クメニスカスを速やかに基準状態に戻すことにより、イ
ンクジェットヘッドの応答周波数を高め、高速印字を可
能とするインクジェットヘッドを提供できるという優れ
た効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインクジェットヘッドの駆動方法の電
圧波形図。
【図2】本発明の駆動方法によるインク滴形成とインク
メニスカスの挙動を説明する図。
【図3】従来のインクジェットヘッドの駆動方法の電圧
波形図。
【図4】従来例の駆動方法によるインク滴形成とインク
メニスカスの挙動を説明する図。
【符号の説明】
1 メインパルス 2 追加パルス 3 ノズル 4 インクメニスカス 5 くびれ 6 インク滴

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】インク流路が形成されたインクチャンバー
    とインク吐出のための開口部が形成されたノズル面を有
    するインクジェットヘッドの駆動装置において、インク
    滴を吐出する駆動パルスを生成する駆動パルス生成手段
    と、 該駆動パルス生成手段により生成された駆動パルスによ
    りインクチャンバーの一部を変形させインクチャンバー
    内に圧力パルスを発生させる圧力パルス生成手段と、 前記インクチャンバー内に発生した圧力パルスによりイ
    ンク滴を外界へ吐出するインク滴生成手段と、 を有し、前記駆動パルスは、 緩やかに電圧を変化させインクチャ
    ンバーを膨張させることでインクメニスカス表面を凹状
    にする第1駆動パルス部と、急激に電圧を変化させイン
    クチャンバーを収縮させることでインクメニスカス表面
    を凸状にする第2駆動パルス部と、第2駆動パルス部よ
    り電圧の変化量が少なく急激に電圧が変化しインクチャ
    ンバーを収縮させることでインクメニスカス表面の凸状
    をさらに成長させインク滴を外界へ吐出させる第3駆動
    パルス部と、第1駆動パルス部より電圧の変化量が少な
    く緩やかに電圧が変化しインクチャンバーを膨張させる
    ことでインクチャンバー内のインクを補充する第4駆動
    パルス部とで構成されることを特徴とするインクジェッ
    トヘッドの駆動装置。
  2. 【請求項2】前記インク流路が形成されたインクチャン
    バーはその一部または全体が圧電材料により変形するこ
    とを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッドの
    駆動装置。
  3. 【請求項3】前記インク滴を吐出する駆動パルスは電気
    信号であることを特徴とする請求項2記載のインクジェ
    ットヘッドの駆動装置。
  4. 【請求項4】インク流路が形成されたインクチャンバー
    とインク吐出のための開口部が形成されたノズル面を有
    するインクジェットヘッドの駆動方法において、緩やか
    に電圧を変化させインクチャンバーを膨張させることで
    インクメニスカス表面を凹状にする第1駆動パルスを生
    成するステップと、 急激に電圧を変化させインクチャンバーを収縮させるこ
    とインクメニスカス表面を凸状にする第2駆動パルスを
    生成するステップと、 第2駆動パルス部より電圧の変化量が少なく急激に電圧
    が変化しインクチャンバーを収縮させることでインクメ
    ニスカス表面の凸状をさらに成長させインク滴を外界へ
    吐出させる第3駆動パルス部を生成するステップと、 第1駆動パルス部より電圧の変化量が少なく緩やかに電
    圧が変化しインクチャンバーを膨張させることでインク
    チャンバー内のインクを補充する第4駆動パルス部を生
    成するステップと、 該駆動パルスによりインクチャンバーの一部を変形させ
    インクチャンバー内に圧力パルスを発生させるステップ
    と、 前記インクチャンバー内に発生した圧力パルスによりイ
    ンク滴を外界へ吐出するステップと、 を有することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動
    方法。
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