JPH04189144A - インクジェットヘッドの駆動装置 - 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】 ［概要］　− インク液滴を噴出するノズルとインク収容部間を連通ず
るインク室をインクで満たすと共に、インク室の内部容
積を変化してノズルよりインク液滴を噴出するインクジ
ェットヘッドの駆動装置に関し、 インク噴射量（インクドツト径）を変化して記録状態を
調整することができるインクジェットヘッドの駆動装置
を提供することを目的とし、インク室の一部側壁を変形
してインク室の内部容積を増減する電気機械変換手段と
、電気機械変換手段を制御して前記インク室の内部容積
を増加せしめた後減少せしめ、所定時間後、再びインク
室の内部容積を増加、減少せしめる電気機械変換手段駆
動部と、前記内部容積の第２の増加から第２の減少まで
の時間を変化させる時間可変手段を有するように構成さ
れる。

［産業上の利用分野コ 本発明は、インクジェットヘッドの駆動装置に係わり、
特にインク液滴を噴出するノズルとインク収容部間を連
通するインク室をインクで満たすと共に、インク室の内
部容積を変化してノズルよりインク液滴を噴出するイン
クジェットヘッドの　−駆動装置に関する。

ノンインパクト記録方法には、静電式、電解式、放電式
、感熱式、インクジェット式等があり、このうちインク
ジェット式はインク小滴を記録紙上に所定の情報パター
ンで付着させて印刷するもので、高速印字、低騒音、普
通紙使用による低ランニングコスト等の特徴を持ち、近
年注目されており、更に、高画像品質が得られる技術開
発が望まれている。

［従来の技術］ 第６図はマルチインクジェットヘッドの一例を示す一部
破断斜視図、第７図はインク通路に沿って切断した場合
の概略断面図である。図中、１はインク液滴を噴出する
ノズル、２はインク収容部、３はノズルとインク収容部
間を連通ずるインク通路（インク室）、４はインクで満
たされたインク室の内部容積を変化する圧電振動素子等
で構成される電気機械変換素子である。所定の電気機械
変換素子４を駆動して、インクで満たされた所定のイン
ク室３の内部容積を増減すると、該インク室のノズル１
よりインク液ＷＭ５を噴出することができる。

従って、記録すべき文字あるいは画像に応じて所定の電
気機械変換素子を駆動してインク液滴を噴出させると共
に、インクジェットヘッドを紙に対して相対的に水平、
垂直方向に移動させれば。

所望の画像を記録紙上に発生することができる。

インクジェットヘッドの記動方法としては、第８図に示
すように２つのパルス状電圧信号ＥＰＩ。

ＥＰ２を電気機械変換素子に入力し、インク室の容積を
２回増減してインク小過を噴出する方法が知られている
。例えば、Ｕ　Ｓ　Ｐ　４，５２３，２００及びＵＳ　
Ｐ　４，３６９，４５５を参照されたい。この駆動方法
によれば、初期時（時刻ｔ。）、ノズル液面は第９図（
ａ）に示す示す状態にあり、この状態において幅広で１
００（Ｖ）から０（Ｖ）まで漸減するパルス状電圧信号
ＥＰＩを電気機械変換素子に印加して内部容積を広げる
と液面は第９図（ａ）の点線、−点鎖線のように引っ込
む。そして、時刻ｔユにおいてパルス状電圧信号ＥＰＩ
を１００’（Ｖ）に戻して内部容積を急激に狭くすると
第９図（ｂ）に示すように、液面がノズルから押し出さ
れる。そして、時刻ｔ２において幅狭で１００（Ｖ）か
ら数十ボルト迄漸減する第２のパルスＥＰ２を印加する
と、液面が押し出された状態で内部容積が広がり、この
ため、第９図（ｃ）に示すように液面の周辺部が引っ込
み、第９図（ｄ）に示すように押し出されている部分が
中央部から切れて液滴５となって飛ばされる。尚、第２
のパルス状電圧信号ＥＰ２は時刻ｔ３において１００（
Ｖ）に戻る。

このように、２つのパルス状電圧信号を用いて２回連続
的にイン室の容積を増減すると、ノズルにおけるインク
の切れを良くすることができる。

［発明が解決しようとする課題］ インクジェット記録方法は、液体インクを記録紙に付着
し、蒸発、浸透によりインクを定着することにより行な
う。このため、記録状態、例えば記録濃度は記録紙に大
きく依存する。

しかしながら、従来の２パルス訃動法においては、記録
状態を調整できず、このため記録紙が変化しても、不満
な記録状態のまま使用せざるをえないという問題があっ
た。

又、インクジェット記録法では、温度によっても記録状
態が変化するが（例えば、低温では記録濃度は低下する
）、かかる場合にも従来の記動法では対応ができない問
題があった。

以上から、本発明の目的は、２パルス駈動法において、
インク噴射量（インクドツト径）を変化して記録状態を
調整することができるインクジェットヘッドの駆動装置
を提供することである。

本発明の別の目的は、インクジェットヘッドの固有振動
を速やかに減衰させて、記録状態の調整を容易に行える
インクジェットヘッドの駆動装置を提供することである
。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理説明図である。

１１はインクジェットヘッドであり、インク液滴を噴出
するノズルｌｌａと、インク収容部１１ｂと、これらの
間を連通ずるインク室１１ｃと、インク室の内部容積を
増減する電気機械変換素子１１ｄを有している。１２は
電気機械変換素子を駆動してインク室１１ｃの内部容積
を増減する変換素子駆動部であり、１つの指令パルスＰ
より第１、第２の２つの駆動パルスＤＰＩ、ＤＰ２を発
生する駆動パルス発生部１２ａと、第２の駆動パルスＤ
Ｐ２のパルス時間幅を制御する時間可変部１２　ｂ　ｔ
ｒｆ／＃えている。

［作用］ １ドツトの記録を行なうべく１個の指令パルスＰが入力
されると、駆動パルス発生部１２ａは電気機械変換素子
１１ｄを駆動するために幅広の第１のパルスＤＰＩと幅
狭の第２のパルスＤＰ２を発生し、該第１、第２の駆動
パルスで電気機械変換素子ｌｉｄを駆動してノズルｌｌ
ａからインク液滴を噴出させる。即ち、第１、第２の駆
動パルスＤＰＩ、ＤＰ２を用いて電気機械変換素子１１
ｄを駆動し、前記インク室の内部容積を増加せしめた後
減少し、所定時間後、再びインク室の内部容積を増加、
減少してノズルｌｌａからインク液滴を噴出させる。こ
の時、記録濃度（インク噴射量）を変化したければ１時
間可変部１２ｂにおいて、第２駆動パルスＤＰ２の時間
＠（内部容積の第２の増加から第２の減少までの時間Ｉ
ｔ＠）を調整する。第２の駆動パルスＤＰ２の時間幅を
制御すると、インク径やインク液滴の量を変化でき、記
録濃度を調整することができる。従って１紙質や室内温
度に応じて第２の駆動パルス幅を変化させれば記録状態
を良好にできる。

また、内部容積の第１の減少から第２の減少までの時間
間隔を一定１例えば固有振動周期のｌ／２にすれば、さ
らにインク室の内部容積の増減制御により生じるインク
ジェットヘッドの不要な振動を速やかに減衰でき、パル
ス輻調整による記録状態の調整を容易に行うことができ
る。

［実施例］ 第２図は本発明に係わるインクジェットヘッド駆動装置
の一実施例構成図、第３図は動作説明用の信号波形図で
ある。

全体の構成 １１はインクジェットヘッドで例えば第６図に示す従来
と同一の構成を有している。ｌｌｄはインク室の内部容
積を増減するための電気機械変換素子、例えば圧電素子
である。

１２は電気機械変換素子である圧電素子ｌｉｄを駆動し
てインク室の内部容積を増減する変換素子駆動部であり
、１つの指令パルスＰより２つの駆動パルスＤｊｌ、Ｄ
Ｐ２を有する記動パルス信号ＤＰ発生する駆動パルス発
生部１２ａと、第２の駆動パルスＤＰ２のパルス時間幅
を制御する時間可変部１２ｂと、第２駐動パルスＤＰ２
を所定時間Ｔｄ遅延する遅延回路１２ｃと、圧電素子１
１ｄに第１、第２のパルス状電圧信号ＥＰＩ、ＥＰ２を
加えて駆動するトライバ回路１２ｄを備えている。

駆動パルス　生部 駆動パルス発生部１２ａは、モノマルチ回路ＭＭＣＩ、
ＭＭＣ２とアンドゲートＡＧＴを備え、モノマルチ回路
ＭＭＣＩはパルス＠Ｔ１の幅広のパルスＤ１を発生し、
モノマルチ回路ＭＭＣ２はパルスＩＩ＠Ｔ２の幅狭のパ
ルスＤ２を発生する。パルス幅Ｔ１はコンデンサＣ１と
抵抗Ｒ１で構成したＣＲ回路の時定数により決定され、
パルス＠Ｔ２は時間可変部１２ｂにより調整される。

蘇延死聚皿 時間可変部１２ｂはコンデンサｃ２と可変抵抗Ｒ２より
なるＣＲ回路であり、可変抵抗Ｒ２の抵抗値を調整する
ことによりモノマルチ回路ＭＭＣ２から出力されるパル
スＤ２の幅を変更することができる。

遅延回路 遅延回路１２ｃは抵抗Ｒ３とコンデンサＣ３で構成され
るＣＲ回路と、インバータＩＮＶＩ、ＩＮＶ２を有し、
ＣＲ回路の時定数で定まる時間ＴｄだけパルスＤ２を遅
延する。この結果、駆動パルス発生部１２ａのアンドゲ
ートＡＧＴからは、第３図に示す２つの駆動パルスＤＰ
Ｉ、ＤＰ２を備えた駆動パルス信号ＤＰが出力される。

ドライバ回路 ドライバ回路１２ｄは３つのトランジスタＴＲ１〜ＴＲ
３、ダイオードＤＤＩ〜ＤＤ４、可変抵抗Ｒ４，Ｒ５等
により構成されている。トランジスタＴＲＩ、ＴＲ２は
通常オフしており、トランジスタＴＲ３はオンしている
。このため、通常は、＋１００ボルト電源からトランジ
スタＴＲ３、ダイオードＤＤ３、可変抵抗Ｒ４を介して
圧電素子１１ｄに＋１００（Ｖ）が印加され、コンデン
サである圧電素子１１ｄは＋１００Ｖに充電されている
。かかる状態において、駆動パルス信号ＤＰがローレベ
ルになると（第１の駆動パルスＤＰＩが発生すると）、
トランジスタＴＲ１，ＴＲ２がオン、トランジスタＴＲ
３がオフし、圧電素子１１ｄに充電された電荷は抵抗Ｒ
５、ダイオードＤＤ４、トランジスタＴＲ２を介して放
電され、第３図に示すようにその端子電圧は時定数Ｒ５
・Ｃ４（Ｃ４は圧電素子の容量）で漸減する。そして、
駆動パルスＤＰがハイレベルになれば、トランジスタＴ
ＲＩ、ＴＲ２がオフ、トランジスタＴＲ３がオンし、圧
電素子１１ｄの端子電圧は時定数Ｒ４・Ｃ４で急速に＋
１００ボルトになる。尚、駆動パルス信号ＤＰの第２の
駆動パルスＤＰ２が発生する場合も同様に動作する。

全体的動作 １ドツトの記録を行なうムく１個の指令パルスＰが入力
されると、駆動パルス発生部１２ａは圧電素子１１’ｄ
を駆動するために幅広の第１の駆動パルスＤＰＩと幅狭
の第２の駆動パルスＤＰ２を有する駆動パルス信号ＤＰ
を発生する。

第１の駆動パルスＤＰＩによりトランジスタＴＲ３がオ
フするため、＋１００ボルトに充電されている圧電素子
１１ｃｌの端子電圧は時定数Ｒ５・Ｃ４で漸減する（第
３図の電圧信号ＥＰＩ参照）。

この結果、インク室の内部容積が増大し、ノズルの液面
は引っ込み始める。そして、駆動パルスＤＰ１が消失す
るとトランジスタＴＲ３がオンするため、圧電素子１１
ｃｌの端子電圧は時定数Ｒ４・Ｃ４で急速に＋１００ボ
ルトになる。この結果、インク室の内部容積は急激に減
少し、液面がノズル先端から押し出される。

しかる後１幅狭の第２の駆動パルスＤＰ２が発生すると
、圧電素子ｌｉｄに第３図に示すパルス状電圧信号ＥＰ
２が印加され、これにより液面が押し出された状態で内
部容積が広がり、このため、液面の周辺部が引っ込み、
押し出されている液面部分が中央部から切れて液滴とな
って飛ばされる。

濃　制御　インク径制御）　　　　　　′圧電素子１１
ｄに印加する２つのパルス状電圧信号ＥＰＩ、ＥＰ２の
うち、第２のパルス状電圧信号ＥＰ２のパルス幅を変え
ると噴射インク量やインク径（記録ドツト径）が変化す
る。第４図は第２のパルス状電圧信号ＥＰ２のパルスＩ
ｔ＠（μＳ）と噴射インク量（ｐ　Ｌ）の関係図、第５
図は第２のパルス状電圧信号ＥＰ２のパルス幅（μＳ）
と記録ドツト径（μｍ）の関係図である。

以上から、時間可変部１２ｂの可変抵抗Ｒ２を調整して
、第２の駆動パルスＤＰ２のパルス幅を制御して第２の
パルス状電圧信号ＥＰ２のパルス幅を変更することによ
り、濃度を変更できる。例えば、インクジェットプリン
タの操作パネルに可変抵抗器を設けて第２の駆動パルス
ＤＰ２のパルス幅を調整可能にすれば、該可変抵抗器に
より記録紙や温度に応じて濃度あるいはドツト径を調整
し、最適な記録状態で記録できるようになる。

パルス状電圧信号ＥＰＩ、ＥＰ２の終了タイミλグ 記録指令により、第１のパルス状電圧信号ＥＰ１を発生
して圧電素子ｌｉｄを駆動すると、ヘットは所定周波数
で固有振動を生じる。この固有振動は次の記録指令パル
スによって圧電素子ｌｉｄを駐動する時には停止してい
ることが望ましい。

このため、第２のパルス状電圧信号ＥＰ２により液滴の
切れを良くすると共に、第１のパルス状電圧信号ＥＰに
生じた固有振動を減衰させることができれば好都合であ
る。すなわち、第２のパルス状電圧信号ＥＰ２により生
じる振動が、第１のパルス状電圧信号ＥＰＩによる固有
振動に逆位相で重畳できれば良い。

そこで、本発明では、第１のパルス状電圧信号ＥＰＩの
立下り時刻（換言すれば液室容積が減少を開始する時刻
）ｔｌｌと第２のパルス状電圧信号ＥＰ２の立下り時刻
ｔ□２の時間間隔Ｔを固有振動刑期の１／２としている
。この結果、第１パルス状電圧信号ＥＰＩによる内部容
積減少開始時刻から、半周期遅れた位相で第２パルス状
電圧信号ＥＰ２による内部容積の減少が開始され、各電
圧信号による内部容積の増減振動は互いに相殺されて速
やかに振動が減衰する。

本発明の他の　流側 以上では、手動により第２の駆動パルスＤＰ２のパルス
幅を調整する場合であるが、紙質や温度を検出して自動
的に記録状態を調整するように構成することもできる。

以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求
の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能
であり、本発明はこれらを排除するものではない。

［発明の効果］ 以上本発明によれば、インフジエラ１へヘットの２パル
ス睨動法において、第２駈動パルスのパルス幅を変える
ことにより、換言すれば、内部容積の第２の増加から第
２の減少までの時間を変化させることにより、インク噴
出量（インクドツト径）を調整して記録状態を制御する
ように構成したから、記録紙や温度に応じた最適な記録
を行うように調整することができる。

また、本発明によれば、内部容積の第１の減少から第２
の減少までの時間を一定（固有振動周期の１／２）にす
るように構成したから、不要な固有振動を速やかに減衰
でき、パルス幅調整による記録状態の調整を容易に行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明に係わるインクジェットヘッド駆動装置
の一実施例構成図。 第３図は動作説明用の信号波形図、 第４図は第２パルス状電圧信号ＥＰ２のパルス幅（μＳ
）と噴射インク量（ｐ　Ｌ）の関係図。 第５図は第２パルス状電圧信号ＥＰ２のパルス幅（μＳ
）と記録ドツト径（μｍ）の関係図、第６図はマルチイ
ンクジェットの一例を示す一部破断斜視図、 第７図はインク通路に沿って切断した場合の概略断面図
、 第８図はパルス状電圧信号波形図、 第９図は液滴発生のメカニズム説明図である。 １１・・インクジェットヘッド １１ｃｌ・・電気機械変換素子 １２・・変換素子鮭動部 １２ａ・・駆動パルス発生部 １２ｂ・・時間可変部 特許出願人　　　　　　　　　富士通株式会社代理人　
　　　　　　　　　　弁理士　井桁貞−０゛外２名 本発明の原理説明図 動作説明用の信号波形図 （ｌｄ）　Ｎｂ０Ｉ！１ｒｈ （山ｄ）氾州へ：４替占 マルチイラクジェットヘッドの一例　を示す一部破断斜
視図第６図 インク通路に沿って切断した場合の概略断面図第７図 パルス状電圧信も波形図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）インク液滴を噴出するノズルとインク収容部間を
   連通するインク室をインクで満たすと共に、インク室の
   内部容積を変化してノズルよりインク液滴を噴出するイ
   ンクジェットヘッドの駆動装置において、 インク室の一部側壁を変形してインク室の内部容積を増
   減する電気機械変換手段と、 前記電気機械変換手段を制御して前記インク室の内部容
   積を増加せしめた後減少せしめ、所定時間後、再びイン
   ク室の内部容積を増加、減少せしめる電気機械変換手段
   駆動部と、前記内部容積の第２の増加から第２の減少ま
   での時間を変化させる時間可変手段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装置。
2. （２）前記内部容積の第１の減少から第２の減少までの
   時間を一定とする手段を有することを特徴とする請求の
   範囲（１）記載のインクジェットヘッドの駆動装置。