JPH03293144A - 液体噴射記録装置 - 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】 艮五分互 本発明は、液体噴射記録装置に関し、例えば、インクジ
ェットプリンタに適用されるものである。

災末技権 本発明に係る従来技術を記載した公知文献としては以下
のものがある。まず、特開昭５６−８４９７５号公報に
は、ノズルの全てが連絡している中継液室に、ポリエチ
レンなどの連続空孔を有する多孔性物質からなる膜を設
け、該膜によって圧力波の吸収または伝播を阻止するこ
とが開示されている。また、特開昭５６−８４９７６号
公報には、全てのノズルに連絡している中継液室の内壁
を加工して凹凸をつけるか、あるいは樹脂フィルムなど
の凹凸のある薄片を内壁面に貼付して圧力波を乱反射さ
せることが開示されている。また、特開昭５６−９３５
６６号公報には、中継液室の内壁面に凹部を設けて、反
射圧力波を拡散させることが開示されている。さらに、
特開昭５５−９０３７３号公報には、圧電素子にノズル
からインクが噴射しない程度の大きさの電気パルスを常
に与えておき、印字のときに前記パルスの大きさを高め
てインクを噴射させることが開示されている。

ノンインパクト記録法は、記録時における騒音の発生が
無視し得る程度に極めて小さいという点において、最近
関心を集めている。その中で、高速記録が可能であり、
しかも所謂普通紙に特別の定着処理を必要とせずに記録
を行える所謂インクジェット記録法は極めて有力な記録
法である。インクジェット記録法に関しては、これまで
に様々な方式が提案されおり、改良が加えられて商品化
されたものもあれば、現在もなお実用化への努力が続け
られているものもある。

この様なインクジェット記録法は、所謂インク３ と称される記録液体の小滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）を飛翔さ
せ、記録部材に付着させて記録を行うものであって、こ
の記録液体の小滴の発生法によって幾つかの方式に大別
される。

例えば、Ｓｔｅ＋＋＋＋＋＋ｅ方式は、記録液体を吐出
する吐出口を有する記録ヘッドに付設されているピエゾ
振動素子に、電気的な記録信号を印加し、この電気的な
記録信号をピエゾ振動素子の機械的振動に変え、該機械
的振動に従って前記吐出口より記録液体の小滴を吐出飛
翔させ、記録部材に記録液体を付着させることで記録を
行うものである。

前述のような記録液体の小滴の発生法において、複数ノ
ズルを有する場合、駆動ノズルに隣接したノズルへ圧力
波が共通液室（中継液室）を介して伝播したり、あるい
は電気パルスを印加されて駆動ノズルのＰＺＴが変位す
ると、流路を形成する上板や基板、側壁を介して機械的
に振動が隣接ノズルへ伝播したりする。従って、１チャ
ネルまたは複数のチャネルの任意のノズルからインクを
噴射させる場合、非駆動ノズルのメニスカスは駆動４ ノズルからの振動（流体的や機械的な振動）の影響を受
けて、不安定状態になり、振動したり又はインクだれを
起こしてノズル表面に付着し、能動時のメニスカス切断
を不安定にし、噴射方向や噴射速度、応答周波数特性に
悪影響を及ぼす。また４地よごれの原因にもなる。

従来、上記圧力波が隣接ノズルへ伝播しないように共通
液室の内壁に多孔質膜を設けたり、内壁面を凹凸状に加
工したり、湾曲にするといったことが考案されている。

しかし、これらの方法や手段では、共通液室の構造が複
雑になり、製作工程の数が増えてしまうという欠点があ
る。又、多孔性膜を用いる場合は、ゴミの発生源になり
得ることもあり、目づまりの原因にもなる。

また、前記特開昭５５−９０３７３号公報では。

本発明と類似する電気パルス（インクが噴射しない程度
の大きさ）を利用しているが、駆動ノズルのみに関する
もので、駆動ノズルより噴射したインクの周波数特性、
スピード、安定性に関しては着目されていないのが現状
である。

ｍ−咋 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
１チャネル又は複数チャネルのノズルからインクを噴射
させる場合に、非駆動チャネルのメニスカス振動を減少
させ、ノズルからのインクだれを防止することで、地よ
ごれをなくし、安定したインク噴射特性（インク噴射速
度、メニスカス切断状態、応答周波数特性）を得ること
であり、また、低コスト、省エネルギー、高速關動、高
画像品質を得るようにした液体噴射記録装置を提供する
ことを目的としてなされたものである。

青−一虚 本発明は、上記目的を達成するために、（１）導入され
る記録液体を収容するとともに、該記録液体に圧電素子
によって圧力波を発生させるエネルギー作用部を付設し
た流路と、該流路に連絡して前記記録液体を前記作用力
によって液滴として吐出させるためのオリフィスと、前
記流路に連絡して該流路に前記記録液体を導入するため
の液室と、該液室に前記記録液体を導入する導入手段と
よりなる複数チャネルを有する液体噴射記録装置におい
て、少なくとも１チャネルに印字信号がきたときに、全
チャネル、または非駆動チャネル、または即動チャネル
に隣接する非駆動チャネルのみに、複数の波高値の異な
る正または負の補正パルスを印加すること、或いは、（
２）導入される記録液体を収容するとともに、該記録液
体に圧電素子によって圧力波を発生させるエネルギー作
用部を付設した流路と、該流路に連絡して前記記録液体
を前記作用力によって液滴として吐出させるためのオリ
フィスと、前記流路に連絡して該流路に前記記録液体を
導入するための液室と、該液室に前記記録液体を導入す
る導入手段とよりなる複数チャネルを有する液体噴射記
録装置において、少なくとも１チャネルに印字信号がき
たときに。

全チャネル、または非駆動チャネル、または能動チャネ
ルに隣接する非駆動チャネルのみに、複数のパルス幅の
異なる正または負の補正パルスを印加すること、或いは
、（３）導入される記録液体を収容するとともに、該記
録液体に圧電素子によって圧力波を発生させるエネルギ
ー作用部を付設した流路と、該流路に連絡して前記記録
液体を前記作用力によって液滴として吐出させるための
オリフィスと、前記流路に連絡して該流路に前記記録液
体を導入するための液室と、該液室に前記記録液体を導
入する導入手段とよりなる複数チャネルを有する液体噴
射記録装置において、少なくとも１チャネルに印字信号
がきたときに、全チャネル、または非駆動チャネル、ま
たは駆動チャネルに隣接する非駆動チャネルのみに、複
数の波高値あるいはパルス幅の異なる正または負の補正
パルスを印加することを特徴としたものである。以下、
本発明の実施例に基づいて説明する。

まず、第７図（ａ）〜（ｃ）は、駆動チャネル（ｃｈ）
と非駆動チャネル（ｃｈ）のメニスカス振動の様子を示
す図で、今、ｃｈｌとｃｈ３が駆動チャネルで、ｃｈ２
は非駆動チャネルである。

図（、）のように、駆動ｃｈｉとｃｈ３に隣接する非駆
動ｃｈ２は、相互干渉（機械的あるいは流体的）の影響
をうけ、メニスカスが吐出しはじめる。図（ｂ）はｃｈ
２のメニスカスが最大になったときの様子を示し、その
後、図（ｃ）のように、メニスカスは収縮していく。こ
のメニスカスの振動は、インク粘度やヘッドの構造、あ
るいはノズルピッチや駆動パルスの電気エネルギー等の
条件によってその振幅値や周期が変わり、ノズル面への
インクだれや、不必要なインクの噴射を引き起こし、延
いては駆動チャネルのインク噴射方向や噴射速度を乱し
たり、記録紙の地よごれの原因となる。

第８図（ａ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）は、印
加する駆動パルスを示している。図（ａ）は、ｃｈｉ。

ｃｈ３に印加する駆動パルスを示し、図（ｂ）はｃｈ２
のＰＺＴが相互干渉によって発生する電気波形を示した
ものである。前述のｃｈ２　（非緩区動チャネル）のメ
ニスカスの振動は周期的にくり返し発生するもので、図
（ｂ）の周期Ｔに一致し、メニスカス振動の振幅のピー
クは電圧波形の谷（１＝１□、ｔ□＋Ｔ、ｔ□＋２Ｔ、
・・・）に一致し、除々に減衰する。

本発明は、上記の電圧波形に注目し、非駆動チャネルに
発生する電圧波形（図（ｂ））を打ち消すような補正パ
ルスを印加することで、非駆動チャネルが受ける相互干
渉の影響をなくすものである。

図（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）にその補正パルスの
例を示す。図（ｄ）のように異なる波高値ＶＰＩ　＋　
ＶＰｚ　ｒ　ＶＰ３＋　ＶＰ４　（ＶＰＩ　＞　ＶＰ２
　＞　Ｖｐ３＞　ＶＰ４）の複数の補正パルスを印加し
た場合、図（ｃ）のような電圧波形、すなわち図（ｂ）
に示した電圧波形と逆位相の電圧波形を発生する。従っ
て、ｃｈｉ及びｃｈ３を駆動した場合、ｃｈ２　（非駆
動チャネル）に発生する電圧波形は、ｃｈ２に補正パル
スを印加することで見かけ上はなくなり、ｃｈ２のメニ
スカスの振動を抑えることができる。

図（ｅ）は、波高値が負電圧の例である。この場合も補
正パルスの立上りを、図（ｃ）の電圧波形の立ち上りと
タイミングを合わせることで同様な効果が得られる。

図（ｆ）は、異なるパルス幅ＰＷ１．ＰＷ２゜Ｐ　Ｗ３
１　Ｐ　ｗｑ　（Ｐ　ｗ□＞　Ｐ　Ｗ２＞　Ｐ　ｗ３＞
　Ｐ　Ｗ４）の複数の補正パルスを示す。各補正パルス
のパルス幅を変えて発生する電圧波形の振幅値を図（ｃ
）の各振幅値に合わせれば良い。

図（ｇ）は、図（ｆ）の波形値が負電圧の場合であるが
、これも前述のようにタイミングを合わせることで同様
な効果が得られる。−このとき、ＰＺＴの応答に時間差
Δｔが生じる場合は、補正パルス（図（ｄ）、（ｅ）、
（ｆ）、（ｇ））印加タイミングをΔｔだけ早くするこ
ともできる。

第９図にＰＺＴの電圧−変位特性を示す。本発明による
補正パルスの波高値、−Ｖｐ工（＋　　ＶＰｚ＋ＶＰ３
＋　　　）は、ＰＺＴの分極を反転しないように−Ｖｐ
工＞　　ＶＰＭでなければならない。また、ノズルから
インクを噴射させるために必要な最小電気エネルギーを
Ｅ　ｍｉｎとすると、補正パルスの電気エネルギーＥ□
は、Ｅｘ＜Ｅｍｉｎでなければならない。

第１図は、本発明による液体噴射記録装置の一実施例を
説明するためのヘッド駆動回路で、図中、１− ２− １は各チャネルの信号線、２はＯＲ回路、３は補正パル
ス発生回路、４は補正パルスドライバ、５は主パルス発
生回路、６は主パルスドライバ、７゜８はダイオード、
９はプルダウン抵抗、１０はヘッドである。各チャネル
の少なくとも１チャネルに印字信号がきたときに、駆動
チャネルを含む全チャネルに補正パルスを印加する場合
のヘッド駆動回路のブロックダイヤグラムを示したもの
である。

各チャネルの信号線１に印字信号がくると、主パルス発
生回路５によってパルス幅Ｐｗ、のパルスが発生され、
主パルスドライバ６によって波高値Ｖ　Ｐ　ｏに増幅さ
れた主パルスがヘッド１０に印加される。一方、信号線
１の少なくとも１チャネルに印字信号がきたときに、Ｏ
Ｒ回路２の出力はｉｔ　Ｈ１１となり、補正パルス発生
回路３によってパルス幅がＰ　Ｗｘｒ　Ｐ　Ｗｚｔ　Ｐ
　ｗ３．　Ｐ　Ｗ４　（Ｐ　ｗｔ＞ＰＷ２＞ＰＷ３＞Ｐ
Ｗ４）の複数のパルスが発生する。このパルスが補正パ
ルスドライバ４に入力されると、波高値ＶＰ１の複数の
補正パルスを発生してヘッド２０に印加される。

第２図は、本発明の他の実施例を示す図で、図中、１１
は各チャネルの信号線、１２はインバータ、１３は補正
パルス発生回路、１４は補正パルスドライバ、１５は主
パルス発生回路、１６は主パルスドライバ、１７．１８
はダイオード、１９はプルダウン抵抗、２０はヘッドで
ある。

各チャネルの少なくとも１チャネルに印字信号がきたと
きに、駆動チャネルを除く全ての非駆動チャネルに補正
パルスを印加する場合のヘッド駆動回路のブロックダイ
ヤグラムを示したものである。

各チャネルの信号線１１に印字信号がくると、主パルス
発生回路１５によってパルス幅Ｐｗｏのパルスが発生さ
れ、主パルス用ドライバ１６によって波高値Ｖ　Ｐ　ｏ
に増幅された主パルスがヘッド２０に印加される。一方
、補正パルス発生回路１３の入力は、非駆動チャネルの
み“Ｈ”となり、パルス幅がｐｗ、、　Ｐｗｚｔ　Ｐｗ
ａ＋　２ｗ４（Ｐｗ□＞　Ｐ　Ｗ２＞　Ｐ’Ｗ３＞　Ｐ
　ｗ、ｓ）の複数パルスが発生する。このパルスが補正
パルスドライバ１４に入力されると、波高値ＶＰ□の複
数の補正パルスを発生してヘッド２０に印加される。ま
た負の補正パルスを発生させるには、補正パルスドライ
バ１４を負電源とし、ダイオード１７の向きを逆にすれ
ばよい。

第３図は、第２図に示したヘッド駆動回路のタイミング
チャートである。ここでは４チャネルヘツドの場合を示
しである。図中の■〜■はＣｈ１〜ｃｈ４に与えられる
印字信号が示されており、■〜■にはｃｈｉ〜ｃｈ４に
印加される主パルスと補正パルスが示されている。すな
わち、ｃｈｌの印字信号■に対し、■のＡが主パルスで
、Ｂが補正パルスである。ｃｈ２に対しては■が、Ｃｈ
３に対しては■が、ｃｈ４に対しては■が各々対応して
いる。

第４図は、８チャネルヘツドの構成図で、図中、２１は
ノズルプレート、２２は保護板、２３は流路板、２４は
液室、２５はインク供給管、２６はＡＱ線、２７は基板
、２８はＰＺＴ、２９はＰＣＢ（Ａｕメツキ）である。

第５図は、第４図に示したヘッドの断面図であり、３０
はノズル、３１は流路、３２はＰＺＴ、３３は充填材（
エポキシ）である。ノズル３０の径は直径０．０３５ｍ
ｍ、ａは０．２５ｍｍ、ｂは０．０９ｍｍ、ｃは０．１
６ｍｍ、ｄは０．０８ｍｍ、　ｅは０．１４ｍｍ、ｆは
０．１１ｍｍである。このヘッドを上記駆動方法を用い
て駆動させたところ非駆動チャネルのメニスカス振動は
なくなり、地よごれがなく、高画像品質の印字画像が得
られた。

第６図は、本発明の更に他の実施例を示す図で、図中、
４１は各チャネルの信号線、４２はＯＲ回路、４３は補
正パルス発生回路、４４は補正パルスドライバ、４５は
主パルス発生回路、４６は主パルスドライバ、４７．４
８はダイオード、４９はプルダウン抵抗、５０はヘッド
である。

各チャネルの少なくとも１チャネルに印字信号がきたと
きに、駆動チャネルに隣接する非駆動チャネルのみに補
正パルスを印加する場合の８チャネルヘッド駆動回路の
ブロックダイヤグラムを示５ ］６ したものである。

各チャネルの信号線４１に印字信号がくると、主パルス
発生回路４５によってパルス幅Ｐｗ、のパルスが発生さ
れ、主パルス用ドライバ４６によって波高値Ｖ　Ｐ　ｏ
に増幅された主パルスがヘッド５０に印加される。一方
、補正パルス発生回路４３の入力は、ＯＲ回路４３によ
って駆動チャネルに隣接する非駆動チャネルのみ“Ｈ”
となり、パルス幅がＰＷｌのパルスが発生する。このパ
ルスが補正パルスドライバ４４に入力されると、異なる
波高値ＶＰｔ　ｌ　ＶＰ２　ｒ　ＶＰａ　＋　ＶＰ４の
複数の補正パルスを発生してヘッド５０に印加される。

また負の補正パルスを発生させるには、補正パルスドラ
イバ４４を負電源とし、ダイオード４７の向きを逆にす
ればよい。

なお、以上で説明した補正パルスはインク粘度やヘッド
構造に応じてパルス幅、パルス波高値、あるいは主パル
スに対するデイレイ時間を選ぶことができる。

また、補正パルス数は、数が多い程、メニスカスのくり
返し振動をより厳密に抑制することができるが、低コス
ト、省エネルギーで効率よく振動を抑制するには２〜１
０パルス数が好ましい。さらに、複数の各補正パルスの
パルス幅とパルス波高値を両者ともに異ならせることで
、より厳密にメニスカス振動を抑制することができる。

夏−一来 以上の説明から明らかなように、本発明によると、以下
のような効果がある。

（１）複数の波高値の異なる正または負の補正パルスを
印加するので、非駆動チャネルのメニスカス振動を厳密
に抑制することができ、高速駆動、高画像品質が得られ
る。

（２）複数のパルス幅の異なる正または負の補正パルス
を印加するので、補正パルス発生回路の構成が簡単かつ
低コストで効率良く非駆動チャネルのメニスカス振動を
抑制することができる。従って、低コストで容易に高速
駆動、高画像品質が得られる。

（３）複数のパルス幅または波高値の異なる正または負
の補正パルスを印加するので、非駆動チャネルのメニス
カス振動をより厳密に抑制することができ、高速駆動、
高画像品質が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による液体噴射記録装置の一実施例を
説明するためのヘッド駆動回路、第２図は、本発明の他
の実施例を示す図、第３図は、第２図のヘッド駆動回路
のタイミングチャート、第４図は、８チャネルヘツドの
構成図、第５図は、第４図のヘッドの断面図、第６図は
、本発明の更に他の実施例を示す図、第７図は、駆動チ
ャネルと非駆動チャネルのメニスカスの振動の様子を示
す図、第８図は、駆動パルスを示す図、第９図は、ＰＺ
Ｔの電圧−変位特性を示す図である。 １・・・各チャネルの信号線、２・・・ＯＲ回路、３・
・・補正パルス発生回路、４・・・補正パルスドライバ
、５・・・主パルス発生回路、６・・・主パルスドライ
バ、７゜８・・・ダイオード、９・・・プルダウン抵抗
、１０・・・ヘッド・ ９ ＯＯＯ■ ［相］ ■ ■ 第 ７ 図 第 図 ■） 第 図 ｗｌ Ｐｗ２　Ｐｗ３　Ｐｗ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導入される記録液体を収容するとともに、該記録液
   体に圧電素子によって圧力波を発生させるエネルギー作
   用部を付設した流路と、該流路に連絡して前記記録液体
   を前記作用力によって液滴として吐出させるためのオリ
   フィスと、前記流路に連絡して該流路に前記記録液体を
   導入するための液室と、該液室に前記記録液体を導入す
   る導入手段とよりなる複数チャネルを有する液体噴射記
   録装置において、少なくとも１チャネルに印字信号がき
   たときに、全チャネル、または非駆動チャネル、または
   駆動チャネルに隣接する非駆動チャネルのみに、複数の
   波高値の異なる正または負の補正パルスを印加すること
   を特徴とする液体噴射記録装置。 ２、導入される記録液体を収容するとともに、該記録液
   体に圧電素子によって圧力波を発生させるエネルギー作
   用部を付設した流路と、該流路に連絡して前記記録液体
   を前記作用力によって液滴として吐出させるためのオリ
   フィスと、前記流路に連絡して該流路に前記記録液体を
   導入するための液室と、該液室に記録液体を導入する導
   入手段とよりなる複数チャネルを有する液体噴射記録装
   置において、少なくとも１チャネルに印字信号がきたと
   きに、全チャネル、または非駆動チャネル、または駆動
   チャネルに隣接する非駆動チャネルのみに、複数のパル
   ス幅の異なる正または負の補正パルスを印加することを
   特徴とする液体噴射記録装置。 ３、導入される記録液体を収容するとともに、該記録液
   体に圧電素子によって圧力波を発生させるエネルギー作
   用部を付設した流路と、該流路に連絡して前記記録液体
   を前記作用力によって液滴として吐出させるためのオリ
   フィスと、前記流路に連絡して該流路に前記記録液体を
   導入するための液室と、該液室に記録液体を導入する導
   入手段とよりなる複数チャネルを有する液体噴射記録装
   置において、少なくとも１チャネルに印字信号がきたと
   きに、全チャネル、または非駆動チャネル、または駆動
   チャネルに隣接する非駆動チャネルのみに、複数の波高
   値あるいはパルス幅の異なる正または負の補正パルスを
   印加することを特徴とする液体噴射記録装置。