JPH07164630A - インク噴射装置の駆動方法 - Google Patents
インク噴射装置の駆動方法Info
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- JPH07164630A JPH07164630A JP31631593A JP31631593A JPH07164630A JP H07164630 A JPH07164630 A JP H07164630A JP 31631593 A JP31631593 A JP 31631593A JP 31631593 A JP31631593 A JP 31631593A JP H07164630 A JPH07164630 A JP H07164630A
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- Japan
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- ink
- ink chamber
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- chamber
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- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/10—Finger type piezoelectric elements
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 単一の駆動電源で残留圧力変動を打ち消し得
ることができ、且つ良好にインクを噴射することができ
るインク噴射装置の駆動方法を提示すること。 【構成】 インク室4b1に電圧Vを印加し、インク室
4b1の隣のインク室4a1、4c1を接地して、イン
ク室4b1の容積を自然状態から増大させる。そして、
インク室4b1に印加されていた電圧Vを停止すると共
に、インク室4a1、4c1に電圧Vを印加して、イン
ク室4b1の容積を増大状態から自然状態よりも減少さ
せる。このとき、インク室4a1の電圧印加開始時点と
インク室4c1の電圧印加開始時点とのズレmを、圧力
波がインク室4を片道伝播する時間の0.3倍の時間以
内として、インク室4b1からインク滴を噴射させる。
次に、他のインク室4への電圧Vの印加を停止し、全て
のインク室4の容積を自然状態に戻して、インク室4内
の残留圧力変動を打ち消す。
ることができ、且つ良好にインクを噴射することができ
るインク噴射装置の駆動方法を提示すること。 【構成】 インク室4b1に電圧Vを印加し、インク室
4b1の隣のインク室4a1、4c1を接地して、イン
ク室4b1の容積を自然状態から増大させる。そして、
インク室4b1に印加されていた電圧Vを停止すると共
に、インク室4a1、4c1に電圧Vを印加して、イン
ク室4b1の容積を増大状態から自然状態よりも減少さ
せる。このとき、インク室4a1の電圧印加開始時点と
インク室4c1の電圧印加開始時点とのズレmを、圧力
波がインク室4を片道伝播する時間の0.3倍の時間以
内として、インク室4b1からインク滴を噴射させる。
次に、他のインク室4への電圧Vの印加を停止し、全て
のインク室4の容積を自然状態に戻して、インク室4内
の残留圧力変動を打ち消す。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ドロップ・オン・デマ
ンド型のインク噴射装置の駆動方法に関するものであ
る。
ンド型のインク噴射装置の駆動方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】今日、ノンインパクト方式の印字装置が
これまでのインパクト方式の印字装置にとって代わり、
その市場を大きく拡大しつつある。このノンインパクト
方式の印字装置のなかで、原理が最も単純で、かつ多階
調化やカラー化が容易であるものの一つは、インクジェ
ット方式の印字装置である。なかでも印字に使用するイ
ンクのみを噴射するドロップ・オン・デマンド型が噴射
効率の良さ、ランニングコストの安さなどから急速に普
及している。
これまでのインパクト方式の印字装置にとって代わり、
その市場を大きく拡大しつつある。このノンインパクト
方式の印字装置のなかで、原理が最も単純で、かつ多階
調化やカラー化が容易であるものの一つは、インクジェ
ット方式の印字装置である。なかでも印字に使用するイ
ンクのみを噴射するドロップ・オン・デマンド型が噴射
効率の良さ、ランニングコストの安さなどから急速に普
及している。
【0003】ドロップ・オン・デマンド型の代表的なも
のは、特公昭53−12138号公報に開示されている
カイザー型、あるいは特公昭61−59914号公報に
開示されているサーマルジェット型である。しかし、前
者は小型化が難しく、後者は高熱をインクに加えるため
にインクの耐熱性に対する要求が必要とされ、それぞれ
に非常に困難な問題を抱えている。
のは、特公昭53−12138号公報に開示されている
カイザー型、あるいは特公昭61−59914号公報に
開示されているサーマルジェット型である。しかし、前
者は小型化が難しく、後者は高熱をインクに加えるため
にインクの耐熱性に対する要求が必要とされ、それぞれ
に非常に困難な問題を抱えている。
【0004】以上のような欠陥を同時に解決する新たな
方式として提案されたのが、特開昭63−252750
5号公報に開示されているせん断モード型である。
方式として提案されたのが、特開昭63−252750
5号公報に開示されているせん断モード型である。
【0005】このせん断モード型のインク噴射装置は、
図18に示すように、圧電セラミックスプレート2とカ
バープレート10とノズルプレート14と基板41とか
ら構成されている。
図18に示すように、圧電セラミックスプレート2とカ
バープレート10とノズルプレート14と基板41とか
ら構成されている。
【0006】圧電セラミックスプレート2には、ダイヤ
モンドブレード等による切削加工で、複数の溝3が形成
されている。また、各溝3の側面を形成する隔壁6は矢
印5の方向に分極されている。これら溝3は同じ深さで
あり、かつ平行である。
モンドブレード等による切削加工で、複数の溝3が形成
されている。また、各溝3の側面を形成する隔壁6は矢
印5の方向に分極されている。これら溝3は同じ深さで
あり、かつ平行である。
【0007】各溝3の深さは、圧電セラミックスプレー
ト2の後端面15に近づくにつれて徐々に浅くなってお
り、後端面15付近には浅溝7が形成されている。そし
て、各溝3の両側面の上半分に金属電極8がスパッタリ
ング等によって形成されている。また、浅溝7の側面及
び底面に金属電極9がスパッタリング等によって形成さ
れている。これにより、溝3の両側面に形成された金属
電極8は浅溝7に形成された金属電極9によって互いに
電気的に接続されている。
ト2の後端面15に近づくにつれて徐々に浅くなってお
り、後端面15付近には浅溝7が形成されている。そし
て、各溝3の両側面の上半分に金属電極8がスパッタリ
ング等によって形成されている。また、浅溝7の側面及
び底面に金属電極9がスパッタリング等によって形成さ
れている。これにより、溝3の両側面に形成された金属
電極8は浅溝7に形成された金属電極9によって互いに
電気的に接続されている。
【0008】カバープレート10はセラミックス材料,
樹脂材料等から成り、切削加工などによってインク導入
口16及びマニホールド18が形成されている。そし
て、圧電セラミックスプレート2の溝3が加工された側
の面とカバープレート10のマニホールド18が加工さ
れた側の面とがエポキシ系接着剤20(図19参照)に
よって接着される。このように、溝3の上部開口が覆わ
れることにより、図19に示すように、横方向に同じ間
隔を有する複数のインク室4(図19参照)が形成され
る。各インク室4は長方形断面の細長い形状であり、全
てのインク室4内には、インクが充填される。
樹脂材料等から成り、切削加工などによってインク導入
口16及びマニホールド18が形成されている。そし
て、圧電セラミックスプレート2の溝3が加工された側
の面とカバープレート10のマニホールド18が加工さ
れた側の面とがエポキシ系接着剤20(図19参照)に
よって接着される。このように、溝3の上部開口が覆わ
れることにより、図19に示すように、横方向に同じ間
隔を有する複数のインク室4(図19参照)が形成され
る。各インク室4は長方形断面の細長い形状であり、全
てのインク室4内には、インクが充填される。
【0009】図18に示すように、圧電セラミックスプ
レート2及びカバープレート10の前端面にノズルプレ
ート14が接着されており、このノズルプレート14の
各インク室4の位置に対応した位置にノズル12が設け
られている。このノズルプレート14は、ポリエステ
ル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケ
トン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、酢酸
セルロース等のプラスチックによって形成される。
レート2及びカバープレート10の前端面にノズルプレ
ート14が接着されており、このノズルプレート14の
各インク室4の位置に対応した位置にノズル12が設け
られている。このノズルプレート14は、ポリエステ
ル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケ
トン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、酢酸
セルロース等のプラスチックによって形成される。
【0010】そして、圧電セラミックスプレート2の溝
3が加工された側とは反対側の面には、基板41がエポ
キシ系接着剤などによって接着されている。その基板4
1には各インク室4に対応して導電層のパターン42が
形成されている。その導電層のパターン42と浅溝7の
金属電極9とは、ワイヤボンディングによって導線43
で接続されている。
3が加工された側とは反対側の面には、基板41がエポ
キシ系接着剤などによって接着されている。その基板4
1には各インク室4に対応して導電層のパターン42が
形成されている。その導電層のパターン42と浅溝7の
金属電極9とは、ワイヤボンディングによって導線43
で接続されている。
【0011】次に、このインク噴射装置の動作を図1
9,図20を用いて説明する。駆動電圧が印加される前
には各隔壁6は図19の状態にある。図20において、
インク室4cからインクの噴射を行なうとすると、イン
ク室4cに、すなわち金属電極8dと8eとに正の駆動
電圧Vが印加され、金属電極8cと8fとが接地され
る。隔壁6bには矢印13bの方向の駆動電界が発生
し、隔壁6cには矢印13cの方向の駆動電界が発生す
る。すると、駆動電界方向13b及び13cと分極方向
5とが直交しているため、隔壁6b及び6cは、圧電厚
みすべり効果により、インク室4cの内側方向に急速に
変形する。この変形によってインク室4cの容積が減少
してインク圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、イ
ンク室4cに連通するノズル12(図18参照)からイ
ンクが噴射される。
9,図20を用いて説明する。駆動電圧が印加される前
には各隔壁6は図19の状態にある。図20において、
インク室4cからインクの噴射を行なうとすると、イン
ク室4cに、すなわち金属電極8dと8eとに正の駆動
電圧Vが印加され、金属電極8cと8fとが接地され
る。隔壁6bには矢印13bの方向の駆動電界が発生
し、隔壁6cには矢印13cの方向の駆動電界が発生す
る。すると、駆動電界方向13b及び13cと分極方向
5とが直交しているため、隔壁6b及び6cは、圧電厚
みすべり効果により、インク室4cの内側方向に急速に
変形する。この変形によってインク室4cの容積が減少
してインク圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、イ
ンク室4cに連通するノズル12(図18参照)からイ
ンクが噴射される。
【0012】また、駆動電圧Vの印加が停止されると、
隔壁6b及び6cが図19に示す変形前の状態に戻るた
め、インク室4c内のインク圧力が徐々に低下する。す
ると、図示しないインクタンクからインク供給口16及
びマニホールド18を通してインク室4c内へインクが
供給される。
隔壁6b及び6cが図19に示す変形前の状態に戻るた
め、インク室4c内のインク圧力が徐々に低下する。す
ると、図示しないインクタンクからインク供給口16及
びマニホールド18を通してインク室4c内へインクが
供給される。
【0013】なお、インク噴射の効率を向上させるため
に、上記分極5の方向を図21の矢印71のように反対
にし、正の電圧を印加することにより、図22に示すよ
うにまず隔壁6b及び6cをお互いに離れるように変形
させ、その後電圧の印加を停止することにより、隔壁6
b及び6cを変形前の状態に戻して、インクを噴射させ
る駆動方法が提唱されている。
に、上記分極5の方向を図21の矢印71のように反対
にし、正の電圧を印加することにより、図22に示すよ
うにまず隔壁6b及び6cをお互いに離れるように変形
させ、その後電圧の印加を停止することにより、隔壁6
b及び6cを変形前の状態に戻して、インクを噴射させ
る駆動方法が提唱されている。
【0014】このような駆動方法を用いた場合の各イン
ク室4内におけるインク噴射時の圧力波の挙動につい
て、図21,図22のインク噴射装置断面図を参照しな
がら具体的に説明する。
ク室4内におけるインク噴射時の圧力波の挙動につい
て、図21,図22のインク噴射装置断面図を参照しな
がら具体的に説明する。
【0015】ここで、隔壁6の分極方向は、矢印71で
示す下向きである。そして、図22のインク室4cから
インクを噴射するために、当該インク室4cに対する電
圧の印加を制御して電圧パルスを与える(ここで、イン
ク室に電圧を印加するとは、そのインク室に面する金属
電極に電圧を印加することである。)。すると、最初の
立ち上がりで隔壁6bと6cは互いに離れるように変形
する。インク室4cの容積が増えて、ノズル12付近を
含むインク室4c内の圧力が減少する。この状態をL/
aで表される時間だけ維持する。すると、その間マニホ
ールド18(図18)からインクが供給される。なお、
上記L/aは、インク室4内の圧力波が、インク室4の
長手方向に(マニホールド18からノズルプレート14
まで、またはその逆)伝播するに必要な時間であり、イ
ンク室4の長さLとインク中での音速aとによって決ま
る。圧力波の伝播理論によると、上記の立ち上がりから
ちょうどL/aの時間が立つとインク室4c内の圧力が
逆転し、正の圧力に転じるが、このタイミングに合わせ
てインク室4cに印加されている電圧を0Vに戻す。
示す下向きである。そして、図22のインク室4cから
インクを噴射するために、当該インク室4cに対する電
圧の印加を制御して電圧パルスを与える(ここで、イン
ク室に電圧を印加するとは、そのインク室に面する金属
電極に電圧を印加することである。)。すると、最初の
立ち上がりで隔壁6bと6cは互いに離れるように変形
する。インク室4cの容積が増えて、ノズル12付近を
含むインク室4c内の圧力が減少する。この状態をL/
aで表される時間だけ維持する。すると、その間マニホ
ールド18(図18)からインクが供給される。なお、
上記L/aは、インク室4内の圧力波が、インク室4の
長手方向に(マニホールド18からノズルプレート14
まで、またはその逆)伝播するに必要な時間であり、イ
ンク室4の長さLとインク中での音速aとによって決ま
る。圧力波の伝播理論によると、上記の立ち上がりから
ちょうどL/aの時間が立つとインク室4c内の圧力が
逆転し、正の圧力に転じるが、このタイミングに合わせ
てインク室4cに印加されている電圧を0Vに戻す。
【0016】すると、隔壁6bと6cとが変形前の状態
(図21)に戻り、インクに圧力が加えられる。その
時、前記正に転じた圧力と、隔壁6b,6cが変形前の
状態に戻ることにより発生した圧力とが加え合わされ、
比較的高い圧力がインク室4cのノズル12付近の部分
に生じて、インクがノズル12から噴出される。
(図21)に戻り、インクに圧力が加えられる。その
時、前記正に転じた圧力と、隔壁6b,6cが変形前の
状態に戻ることにより発生した圧力とが加え合わされ、
比較的高い圧力がインク室4cのノズル12付近の部分
に生じて、インクがノズル12から噴出される。
【0017】このインク噴射装置を用いて記憶媒体にイ
メージ情報を形成するに当たっては、その構造上、少な
くとも隣接するインク室4から同時にインクを噴射する
ことはできない。そのため、例えば特開平2−1503
55号公報に記載されているように、インク室4を奇数
番目のものと偶数番目のものとの2つのグループに分け
て交互に噴射させる方法が用いられる。また、このよう
な方法を用いた場合各インク室4間の相互干渉であるク
ロストークが大きいときには、その改善方法として、イ
ンク室4を、それぞれn−1個おきのインク室4を含む
n個(nは3以上)のグループ(例えばグループ数が3
の場合は、図22においてインク室4aと4dが、イン
ク室4bと4eが、インク室4cと4fがそれぞれ同一
グループのメンバーである)に分け、ローテーションに
より各グループのインク室4に順次駆動電圧を印加して
駆動することが提唱されている。
メージ情報を形成するに当たっては、その構造上、少な
くとも隣接するインク室4から同時にインクを噴射する
ことはできない。そのため、例えば特開平2−1503
55号公報に記載されているように、インク室4を奇数
番目のものと偶数番目のものとの2つのグループに分け
て交互に噴射させる方法が用いられる。また、このよう
な方法を用いた場合各インク室4間の相互干渉であるク
ロストークが大きいときには、その改善方法として、イ
ンク室4を、それぞれn−1個おきのインク室4を含む
n個(nは3以上)のグループ(例えばグループ数が3
の場合は、図22においてインク室4aと4dが、イン
ク室4bと4eが、インク室4cと4fがそれぞれ同一
グループのメンバーである)に分け、ローテーションに
より各グループのインク室4に順次駆動電圧を印加して
駆動することが提唱されている。
【0018】ところが、このように3つ以上のグループ
に分けて順次駆動する時でも次に述べるような不都合が
生じる。つまり、図22において例えばインク室4cか
らインクが噴射されるときにはインク室4cの隔壁6b
及び6cが変形するが、隔壁6bは同時にインク室4b
の隔壁でもあり、隔壁6cは同時にインク室4dの隔壁
でもあるから、インク室4b及び4d内にも圧力波が生
じる。
に分けて順次駆動する時でも次に述べるような不都合が
生じる。つまり、図22において例えばインク室4cか
らインクが噴射されるときにはインク室4cの隔壁6b
及び6cが変形するが、隔壁6bは同時にインク室4b
の隔壁でもあり、隔壁6cは同時にインク室4dの隔壁
でもあるから、インク室4b及び4d内にも圧力波が生
じる。
【0019】これらインク室4b,4c,4d内の圧力
波はインクを媒体として各インク室4内を伝播するとと
もにインク室4の端で反射され、インク室4内を何度も
往復しながら減衰していく。そのため、インク噴射後に
おいても、各インク室4内には上記圧力波に起因する圧
力変動が暫く残留する。これがいわゆる残留圧力変動で
ある。
波はインクを媒体として各インク室4内を伝播するとと
もにインク室4の端で反射され、インク室4内を何度も
往復しながら減衰していく。そのため、インク噴射後に
おいても、各インク室4内には上記圧力波に起因する圧
力変動が暫く残留する。これがいわゆる残留圧力変動で
ある。
【0020】ここで、もし次のインク噴射がインク室4
dで行われるとすると、インク室4d内では本来のイン
ク噴射用の圧力と上記の残留圧力変動が加算され、イン
クの噴射特性(例えば飛翔速度や体積)が上記残留圧力
変動がない場合とは異なる。そして、インク室4cのイ
ンク噴射による残留圧力変動は印字パターンによって異
なり、インク室4dから噴射される直前にインク室4c
から噴射されていなければ残留圧力変動は殆どない。し
たがって、この場合インク室4dのインク噴射特性が印
字パターンによって変化し、安定した噴射が行なわれな
い。また、各グループのインク室4から順次インクが噴
射されるので、インク噴射装置の両外側のインク室4
(上記グループに属しておらず、インクの噴射が行われ
ない)を除くすべてのインク室4において上記の不都合
が生じる。
dで行われるとすると、インク室4d内では本来のイン
ク噴射用の圧力と上記の残留圧力変動が加算され、イン
クの噴射特性(例えば飛翔速度や体積)が上記残留圧力
変動がない場合とは異なる。そして、インク室4cのイ
ンク噴射による残留圧力変動は印字パターンによって異
なり、インク室4dから噴射される直前にインク室4c
から噴射されていなければ残留圧力変動は殆どない。し
たがって、この場合インク室4dのインク噴射特性が印
字パターンによって変化し、安定した噴射が行なわれな
い。また、各グループのインク室4から順次インクが噴
射されるので、インク噴射装置の両外側のインク室4
(上記グループに属しておらず、インクの噴射が行われ
ない)を除くすべてのインク室4において上記の不都合
が生じる。
【0021】これに対し、例えば特開昭62−2993
43号公報等に開示されているように、インク噴射を行
うための印字パルスに続いてキャンセルパルスを印加す
ることにより、インク室4内の残留圧力変動を低減する
ことが考えられている。つまり、インク噴射から一定時
間経過後に、インク室4内の残留圧力変動と位相が逆に
なるような圧力波を発生させるキャンセルパルスを印加
するのである。この方法を用いると、インク室4cに対
し印字パルスとキャンセルパルスを印加することによっ
て、インク室4b、4cおよび4d内の残留圧力変動を
同時にキャンセルすることができる。
43号公報等に開示されているように、インク噴射を行
うための印字パルスに続いてキャンセルパルスを印加す
ることにより、インク室4内の残留圧力変動を低減する
ことが考えられている。つまり、インク噴射から一定時
間経過後に、インク室4内の残留圧力変動と位相が逆に
なるような圧力波を発生させるキャンセルパルスを印加
するのである。この方法を用いると、インク室4cに対
し印字パルスとキャンセルパルスを印加することによっ
て、インク室4b、4cおよび4d内の残留圧力変動を
同時にキャンセルすることができる。
【0022】各インク室4内におけるインク噴射時の圧
力波変動、および残留圧力変動のキャンセルについて更
に詳細に説明する。
力波変動、および残留圧力変動のキャンセルについて更
に詳細に説明する。
【0023】まず、図22のインク室4cからインクを
噴射するために、当該インク室4cに対し図23の
(a)に示すように金属電極8d,8eに正の噴射用電
圧パルスCを与える。すると、図22に示すように、パ
ルスCの立ち上がりで隔壁6bと6cはお互いに離れる
ように変形する。それによって、インク室4cの容積が
増えて、図23の(d)に示すように、インク室4cの
ノズル12付近の圧力(以下、特に断らない限りインク
室4の圧力とはノズル12付近の圧力を意味するものと
する。)が減少する。この状態を前記時間L/aだけ維
持する。すると、その間マニホールド18(図18参
照)からインクが供給される。
噴射するために、当該インク室4cに対し図23の
(a)に示すように金属電極8d,8eに正の噴射用電
圧パルスCを与える。すると、図22に示すように、パ
ルスCの立ち上がりで隔壁6bと6cはお互いに離れる
ように変形する。それによって、インク室4cの容積が
増えて、図23の(d)に示すように、インク室4cの
ノズル12付近の圧力(以下、特に断らない限りインク
室4の圧力とはノズル12付近の圧力を意味するものと
する。)が減少する。この状態を前記時間L/aだけ維
持する。すると、その間マニホールド18(図18参
照)からインクが供給される。
【0024】そして、時間L/a後、図23の(a)に
示すように、インク室4cの印加電圧を0Vに戻す。す
ると、隔壁6bおよび6cは変形前の状態に戻り、イン
クに圧力が加えられる。その時、上述したように圧力が
加算され、図23の(d)に示すような比較的高い圧力
Pcがインク室4c内のインクに与えられて、インクが
ノズル12から噴射される。
示すように、インク室4cの印加電圧を0Vに戻す。す
ると、隔壁6bおよび6cは変形前の状態に戻り、イン
クに圧力が加えられる。その時、上述したように圧力が
加算され、図23の(d)に示すような比較的高い圧力
Pcがインク室4c内のインクに与えられて、インクが
ノズル12から噴射される。
【0025】インクが噴射された後、もしインク室4c
に対して新たな電圧パルスを与えなければ、インク室4
cの圧力は図23の(d)に実線で示すように2L/a
を周期として暫く変動し続ける。これが残留圧力変動で
ある。
に対して新たな電圧パルスを与えなければ、インク室4
cの圧力は図23の(d)に実線で示すように2L/a
を周期として暫く変動し続ける。これが残留圧力変動で
ある。
【0026】一方、上記の一連の動作をインク室4cに
隣接するインク室4dから見ると、片方の隔壁6cのみ
がインク室4cから見たのと反対の変形をするので、イ
ンク室4dのノズル12付近は、図23の(e)に実線
で示すように図23の(d)とは位相が反対で、振幅が
半分の圧力変動が現れる。ただし、図23の(d)の実
線は、後述するように後半部において別の駆動波形によ
る影響を受けたものである。なお、図示は省略するが、
インク室4aについても全く同様である。
隣接するインク室4dから見ると、片方の隔壁6cのみ
がインク室4cから見たのと反対の変形をするので、イ
ンク室4dのノズル12付近は、図23の(e)に実線
で示すように図23の(d)とは位相が反対で、振幅が
半分の圧力変動が現れる。ただし、図23の(d)の実
線は、後述するように後半部において別の駆動波形によ
る影響を受けたものである。なお、図示は省略するが、
インク室4aについても全く同様である。
【0027】次に、インク室4cからインクを噴射させ
た後、例えば図23の(b)に示す噴射用電圧パルスD
をインク室4dに与えてインクを噴射させるとする。こ
のパルスDを印加する時点では、図23の(e)に示す
ようにインク室4d内には未だ残留圧力変動が存在して
いるので、図23の(e)のパルスD印加後の圧力変動
は、図23の(d)に実線で示す残留圧力変動がない場
合の圧力変動とは異なったものとなる。
た後、例えば図23の(b)に示す噴射用電圧パルスD
をインク室4dに与えてインクを噴射させるとする。こ
のパルスDを印加する時点では、図23の(e)に示す
ようにインク室4d内には未だ残留圧力変動が存在して
いるので、図23の(e)のパルスD印加後の圧力変動
は、図23の(d)に実線で示す残留圧力変動がない場
合の圧力変動とは異なったものとなる。
【0028】そこで、図23の(a)に破線で示すキャ
ンセルパルスKを噴射用パルスCの立ち下がりからL/
a後にインク室4cに印加する。キャンセルパルスKの
幅はL/aで、極性は噴射パルスCと反対の負である。
また、電圧値は残留圧力変動の振幅に応じて、その変動
をちょうど打ち消すように設定する。このキャンセルパ
ルスKを与えることによって隔壁6b及び6cはインク
噴射時と反対の変形をし、残留圧力変動と位相が反対の
圧力波を与えて、残留圧力変動を打ち消す。つまり、図
23の(d)と(e)とに破線で示すように、電圧パル
スDを印加する前にインク室4d内のインクの圧力を0
にするのである。
ンセルパルスKを噴射用パルスCの立ち下がりからL/
a後にインク室4cに印加する。キャンセルパルスKの
幅はL/aで、極性は噴射パルスCと反対の負である。
また、電圧値は残留圧力変動の振幅に応じて、その変動
をちょうど打ち消すように設定する。このキャンセルパ
ルスKを与えることによって隔壁6b及び6cはインク
噴射時と反対の変形をし、残留圧力変動と位相が反対の
圧力波を与えて、残留圧力変動を打ち消す。つまり、図
23の(d)と(e)とに破線で示すように、電圧パル
スDを印加する前にインク室4d内のインクの圧力を0
にするのである。
【0029】その後、インク室4dに印字パルスDを印
加すれば、インク室4dの圧力変動は、図23の(e)
に破線で示すように、図23の(d)に実線で示すイン
ク室4cの圧力変動(隣接するインク室から直前にイン
ク噴射が行われなかった場合の圧力変動)と同じにな
る。
加すれば、インク室4dの圧力変動は、図23の(e)
に破線で示すように、図23の(d)に実線で示すイン
ク室4cの圧力変動(隣接するインク室から直前にイン
ク噴射が行われなかった場合の圧力変動)と同じにな
る。
【0030】次に、上記残留圧力変動のキャンセルを実
現するための駆動回路を説明する。図24に示す出力信
号X、Y、Zは、それぞれインク室4の金属電極8に与
える電圧をV、O、−V/2にするための信号である。
出力信号Xがオンになると、インクを噴射するための電
圧パルス(図23中のC,D)を発生させる。また、出
力信号Zがオンになると、キャンセル用の圧力変動をお
こすための電圧パルス(図23中のK)を発生させる。
また上記以外の場合は出力信号Yがオンになり、出力電
圧を0にする。コンデンサ91はインク室4の隔壁6と
その両側に形成された金属電極8によって構成される。
現するための駆動回路を説明する。図24に示す出力信
号X、Y、Zは、それぞれインク室4の金属電極8に与
える電圧をV、O、−V/2にするための信号である。
出力信号Xがオンになると、インクを噴射するための電
圧パルス(図23中のC,D)を発生させる。また、出
力信号Zがオンになると、キャンセル用の圧力変動をお
こすための電圧パルス(図23中のK)を発生させる。
また上記以外の場合は出力信号Yがオンになり、出力電
圧を0にする。コンデンサ91はインク室4の隔壁6と
その両側に形成された金属電極8によって構成される。
【0031】駆動回路は破線で囲まれる3つのブロック
から構成され、それぞれが噴射用充電回路82、放電用
回路84及びキャンセル圧力発生用回路86である。そ
して、入力信号XがオンするときはトランジスタTcが
導通し、抵抗R12を介してコンデンサー91の電極E
に正の電源87からVの電圧を印加する。入力信号Yが
オンするときはトランジスタTgが導通し、抵抗R12
を介してコンデンサー91の電極Eをアースする。ま
た、入力信号ZがオンするときはトランジスタTsが導
通し、抵抗R12を介してコンデンサー91の電極Eに
負の電源88から−V/2の電圧を印加する。
から構成され、それぞれが噴射用充電回路82、放電用
回路84及びキャンセル圧力発生用回路86である。そ
して、入力信号XがオンするときはトランジスタTcが
導通し、抵抗R12を介してコンデンサー91の電極E
に正の電源87からVの電圧を印加する。入力信号Yが
オンするときはトランジスタTgが導通し、抵抗R12
を介してコンデンサー91の電極Eをアースする。ま
た、入力信号ZがオンするときはトランジスタTsが導
通し、抵抗R12を介してコンデンサー91の電極Eに
負の電源88から−V/2の電圧を印加する。
【0032】
【発明が解決しようとする課題】このようなキャンセル
付き駆動方法でインクを噴射させるときは、正の電圧で
あるインク噴射パルスを与えてから圧力波がインク室4
内で伝播し一往復した後に、残留圧力変動をキャンセル
するため、負の電圧であるキャンセルパルスを与えなけ
ればならない。このため、正の電源と負の電源とが必要
であり、駆動回路が複雑となり、コストが上がるという
問題があった。
付き駆動方法でインクを噴射させるときは、正の電圧で
あるインク噴射パルスを与えてから圧力波がインク室4
内で伝播し一往復した後に、残留圧力変動をキャンセル
するため、負の電圧であるキャンセルパルスを与えなけ
ればならない。このため、正の電源と負の電源とが必要
であり、駆動回路が複雑となり、コストが上がるという
問題があった。
【0033】本発明は、例えば正の電源のみで前記残留
圧力変動をキャンセルするインク噴射装置の駆動方法に
関し、更に、良好にインクが噴射できる電圧印加のタイ
ミングズレの範囲を求めるものに関する。
圧力変動をキャンセルするインク噴射装置の駆動方法に
関し、更に、良好にインクが噴射できる電圧印加のタイ
ミングズレの範囲を求めるものに関する。
【0034】本発明は、この問題を解決するためになさ
れたものであり、単一の駆動電源で残留圧力変動を打ち
消し得ることができ、且つ良好にインクを噴射すること
ができるインク噴射装置の駆動方法を提示することを目
的とする。
れたものであり、単一の駆動電源で残留圧力変動を打ち
消し得ることができ、且つ良好にインクを噴射すること
ができるインク噴射装置の駆動方法を提示することを目
的とする。
【0035】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項1では、分極された圧電素子で少なく
とも一部が形成された複数の隔壁と、前記隔壁によって
隔てられた複数のインク室と、電圧が印加されて前記圧
電素子に前記隔壁を変形させる電界を発生する電極とを
有し、駆動電源から前記複数のインク室の内の第一イン
ク室の両側の前記電極に電圧を印加して、両側の前記隔
壁を互いに離れる方向に変形させることにより前記第一
インク室の容積を自然状態から増大状態に変化させる第
一ステップと、所定時間後、前記第一インク室の前記電
極への前記駆動電源からの電圧の印加を停止して、前記
第一インク室の容積を前記増大状態から自然状態に復帰
させる第二ステップと、前記第一インク室の両側の第
二、第三インク室に、前記第一インク室の前記電極に印
加した電圧と同じ極性の電圧を前記駆動電源から印加し
て、前記第一インク室の前記両隔壁を互いに近づく方向
に変形させ、前記第一インク室の容積を自然状態から減
少状態に変化させる第三ステップと、所定時間後、前記
第二、第三インク室の前記電極への前記駆動電源からの
電圧の印加を停止して、前記第一インク室の容積を前記
減少状態から自然状態に復帰させる第四ステップとを含
むインク噴射装置の駆動方法であって、前記第三ステッ
プにおける前記第二インク室と前記第三インク室とへの
電圧印加のタイミングのズレは、インク室内のインクに
発生した圧力波が前記インク室を片道伝播する時間の
0.3倍の時間以内であることを特徴とする。
に本発明の請求項1では、分極された圧電素子で少なく
とも一部が形成された複数の隔壁と、前記隔壁によって
隔てられた複数のインク室と、電圧が印加されて前記圧
電素子に前記隔壁を変形させる電界を発生する電極とを
有し、駆動電源から前記複数のインク室の内の第一イン
ク室の両側の前記電極に電圧を印加して、両側の前記隔
壁を互いに離れる方向に変形させることにより前記第一
インク室の容積を自然状態から増大状態に変化させる第
一ステップと、所定時間後、前記第一インク室の前記電
極への前記駆動電源からの電圧の印加を停止して、前記
第一インク室の容積を前記増大状態から自然状態に復帰
させる第二ステップと、前記第一インク室の両側の第
二、第三インク室に、前記第一インク室の前記電極に印
加した電圧と同じ極性の電圧を前記駆動電源から印加し
て、前記第一インク室の前記両隔壁を互いに近づく方向
に変形させ、前記第一インク室の容積を自然状態から減
少状態に変化させる第三ステップと、所定時間後、前記
第二、第三インク室の前記電極への前記駆動電源からの
電圧の印加を停止して、前記第一インク室の容積を前記
減少状態から自然状態に復帰させる第四ステップとを含
むインク噴射装置の駆動方法であって、前記第三ステッ
プにおける前記第二インク室と前記第三インク室とへの
電圧印加のタイミングのズレは、インク室内のインクに
発生した圧力波が前記インク室を片道伝播する時間の
0.3倍の時間以内であることを特徴とする。
【0036】請求項2では、前記第一ステップと前記第
二ステップとの間の所定時間が、前記圧力波が前記イン
ク室をほぼ片道伝播する時間であることを特徴とする。
二ステップとの間の所定時間が、前記圧力波が前記イン
ク室をほぼ片道伝播する時間であることを特徴とする。
【0037】請求項3では、前記第一ステップで印加さ
れる電圧値と、前記第三ステップで印加される電圧値と
は、ほぼ同じ値であることを特徴とする。
れる電圧値と、前記第三ステップで印加される電圧値と
は、ほぼ同じ値であることを特徴とする。
【0038】請求項4では、前記第三ステップと前記第
四ステップとの間の所定時間がが、前記圧力波が前記イ
ンク室を片道伝播する時間のほぼ2倍の時間であること
を特徴とする。
四ステップとの間の所定時間がが、前記圧力波が前記イ
ンク室を片道伝播する時間のほぼ2倍の時間であること
を特徴とする。
【0039】請求項5では、前記圧力波が前記インク室
を一往復伝播した時、圧力が30%〜50%に減衰する
ことを特徴とする。
を一往復伝播した時、圧力が30%〜50%に減衰する
ことを特徴とする。
【0040】
【作用】上記の特徴を有する本発明のインク噴射装置の
駆動方法では、第一ステップで、インクを噴射するイン
ク室である第一インク室(正確には第一インク室の両側
の隔壁の電極)に駆動電源から電圧を印加して第一イン
ク室の隔壁を変形させ、第一インク室の容積を自然状態
から増大状態に変化させる。そして、第二ステップで、
第一インク室の容積を増大状態から自然状態とし、第三
ステップで、第一インク室の両側の第二,第三インク室
に第一インク室に印加した電圧と同極性の電圧を同じ駆
動電源から印加して第一インク室の両隔壁を第一ステッ
プとは反対方向に変形させ、第一インク室の容積を自然
状態から減少状態に変化させる。この第三ステップにお
ける前記第二インク室と前記第三インク室とへの電圧印
加のタイミングのズレが、インク室内のインクに発生し
た圧力波が前記インク室を片道伝播する時間の0.3倍
の時間以内とされる。さらに、第四ステップで、第一イ
ンク室の容積を自然状態にする。
駆動方法では、第一ステップで、インクを噴射するイン
ク室である第一インク室(正確には第一インク室の両側
の隔壁の電極)に駆動電源から電圧を印加して第一イン
ク室の隔壁を変形させ、第一インク室の容積を自然状態
から増大状態に変化させる。そして、第二ステップで、
第一インク室の容積を増大状態から自然状態とし、第三
ステップで、第一インク室の両側の第二,第三インク室
に第一インク室に印加した電圧と同極性の電圧を同じ駆
動電源から印加して第一インク室の両隔壁を第一ステッ
プとは反対方向に変形させ、第一インク室の容積を自然
状態から減少状態に変化させる。この第三ステップにお
ける前記第二インク室と前記第三インク室とへの電圧印
加のタイミングのズレが、インク室内のインクに発生し
た圧力波が前記インク室を片道伝播する時間の0.3倍
の時間以内とされる。さらに、第四ステップで、第一イ
ンク室の容積を自然状態にする。
【0041】このように、駆動電源からの電圧を第一イ
ンク室に印加した後、前記第二インク室と前記第三イン
ク室とへの電圧印加のタイミングのズレを、インク室内
のインクに発生した圧力波が前記インク室を片道伝播す
る時間の0.3倍の時間以内とすることにより、第一イ
ンク室からインクを噴射させるのである。
ンク室に印加した後、前記第二インク室と前記第三イン
ク室とへの電圧印加のタイミングのズレを、インク室内
のインクに発生した圧力波が前記インク室を片道伝播す
る時間の0.3倍の時間以内とすることにより、第一イ
ンク室からインクを噴射させるのである。
【0042】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【0043】本実施例のインク噴射装置は、図18に示
す従来のインク噴射装置と同様に、圧電セラミックスプ
レート2とカバープレート10とノズルプレート14と
基板41とを備えている。圧電セラミックスプレート2
には、隔壁6によって隔てられた複数の溝3が形成され
ており、それら隔壁6は図21に示す矢印71の方向に
分極されている。そして、溝3の両側面の上半分に形成
された両金属電極8は浅溝7に形成された金属電極9に
よって電気的に接続されている。
す従来のインク噴射装置と同様に、圧電セラミックスプ
レート2とカバープレート10とノズルプレート14と
基板41とを備えている。圧電セラミックスプレート2
には、隔壁6によって隔てられた複数の溝3が形成され
ており、それら隔壁6は図21に示す矢印71の方向に
分極されている。そして、溝3の両側面の上半分に形成
された両金属電極8は浅溝7に形成された金属電極9に
よって電気的に接続されている。
【0044】そして、圧電セラミックスプレート2の溝
3が加工された側の面とカバープレート10のマニホー
ルド18が加工された側の面とがエポキシ系接着剤20
(図19)によって接着されて、複数のインク室4が構
成されている。
3が加工された側の面とカバープレート10のマニホー
ルド18が加工された側の面とがエポキシ系接着剤20
(図19)によって接着されて、複数のインク室4が構
成されている。
【0045】圧電セラミックスプレート2及びカバープ
レート10の前端面に、各インク室4の位置に対応した
位置にノズル12が設けられたノズルプレート14が接
着されている。
レート10の前端面に、各インク室4の位置に対応した
位置にノズル12が設けられたノズルプレート14が接
着されている。
【0046】本インク噴射装置の具体的な寸法の一例
は、インク室4の長さLが7.5mmであり、ノズル1
2のインク噴射側の径が40μm、インク室4側の径が
72μm、長さが100μmである。また、実験に供し
たインクの粘性は5cps、表面張力は30dyn/c
mであり、このインク中における音速aと上記Lとの比
L/aは16μsecであった。
は、インク室4の長さLが7.5mmであり、ノズル1
2のインク噴射側の径が40μm、インク室4側の径が
72μm、長さが100μmである。また、実験に供し
たインクの粘性は5cps、表面張力は30dyn/c
mであり、このインク中における音速aと上記Lとの比
L/aは16μsecであった。
【0047】この種のインク噴射装置では、一般的に、
インク噴射後にインク室4のノズル12付近に残る圧
力、つまり残留圧力は、インク噴射のための圧力の30
〜50%の大きさで、反転した圧力である。したがっ
て、一般的に残留圧力係数は、−0.3〜−0.5であ
る。
インク噴射後にインク室4のノズル12付近に残る圧
力、つまり残留圧力は、インク噴射のための圧力の30
〜50%の大きさで、反転した圧力である。したがっ
て、一般的に残留圧力係数は、−0.3〜−0.5であ
る。
【0048】金属電極9は周知のワイヤボンディングに
よって導線43でパターン42と電気的に接続されてい
る。また、基板41の各パターン42は、図1に示す制
御回路100に接続されており、別の回路から入力され
るクロック信号C,印字信号P,ラッチ信号R,噴射信
号J,反転信号T等に基づいてインク室4に印加される
出力電圧がVもしくは0に制御される。
よって導線43でパターン42と電気的に接続されてい
る。また、基板41の各パターン42は、図1に示す制
御回路100に接続されており、別の回路から入力され
るクロック信号C,印字信号P,ラッチ信号R,噴射信
号J,反転信号T等に基づいてインク室4に印加される
出力電圧がVもしくは0に制御される。
【0049】制御回路100には、シリアル/パラレル
変換器106と、それぞれが各パターン42と1対1に
対応するアンドゲート107,イクスクルーシブオアゲ
ート109および駆動回路108とが備えられている。
シリアル/パラレル変換器106はパターン42の数n
と同じチャンネル数nを有しており、一般的な作動原理
によりシリアル信号をパラレル信号に変換するものであ
る。
変換器106と、それぞれが各パターン42と1対1に
対応するアンドゲート107,イクスクルーシブオアゲ
ート109および駆動回路108とが備えられている。
シリアル/パラレル変換器106はパターン42の数n
と同じチャンネル数nを有しており、一般的な作動原理
によりシリアル信号をパラレル信号に変換するものであ
る。
【0050】クロック信号Cに応じてn個のシリアル印
字信号Pがシリアル/パラレル変換器106に取り込ま
れた後、ラッチ信号Rによりラッチされ、n個の出力端
子110からパラレルに出力される状態となる。このパ
ラレルの印字信号は、印字を必要とするインク室4に対
応する出力端子110で1となり、それ以外の出力端子
110で0となって、それぞれアンドゲート107に送
られる。
字信号Pがシリアル/パラレル変換器106に取り込ま
れた後、ラッチ信号Rによりラッチされ、n個の出力端
子110からパラレルに出力される状態となる。このパ
ラレルの印字信号は、印字を必要とするインク室4に対
応する出力端子110で1となり、それ以外の出力端子
110で0となって、それぞれアンドゲート107に送
られる。
【0051】ラッチ信号Rにやや遅れてアンドゲート1
07に噴射信号Jが入力され、シリアル/パラレル変換
器106から送られる信号が1であるアンドゲート10
7の出力信号が1となる。
07に噴射信号Jが入力され、シリアル/パラレル変換
器106から送られる信号が1であるアンドゲート10
7の出力信号が1となる。
【0052】各アンドゲート107の出力信号が対応す
るイクスクルーシブオアゲート109に入力され、か
つ、噴射信号Jから一定時間遅れて反転信号Tが全ての
イクスクルーシブオアゲート109に入力される。両信
号が同じイクスクルーシブオアゲート109の出力信号
が0となり、異なるものの出力信号は1となる。
るイクスクルーシブオアゲート109に入力され、か
つ、噴射信号Jから一定時間遅れて反転信号Tが全ての
イクスクルーシブオアゲート109に入力される。両信
号が同じイクスクルーシブオアゲート109の出力信号
が0となり、異なるものの出力信号は1となる。
【0053】各イクスクルーシブオアゲート109の出
力信号は、対応する駆動回路108の入力端子112に
送られ、その出力信号が1の場合に駆動回路108の出
力端子114の電圧がVとなり、出力信号が0の場合に
0になる。
力信号は、対応する駆動回路108の入力端子112に
送られ、その出力信号が1の場合に駆動回路108の出
力端子114の電圧がVとなり、出力信号が0の場合に
0になる。
【0054】駆動回路108は、図2に示すように、入
力端子112,出力端子114,正の駆動電源116,
抵抗体R1〜R5,トランジスタTr1〜Tr4を備え
ている。この駆動回路108では、入力端子112から
入力される信号が1の場合には、トランジスタTr4が
オンし、トランジスタTr3がオフすることにより、駆
動電圧発生用のトランジスタTr1がオンして出力端子
114に駆動電源116から電圧Vが印加されるととも
に、エミッタが接地された放電用のトランジスタTr2
がオフする。
力端子112,出力端子114,正の駆動電源116,
抵抗体R1〜R5,トランジスタTr1〜Tr4を備え
ている。この駆動回路108では、入力端子112から
入力される信号が1の場合には、トランジスタTr4が
オンし、トランジスタTr3がオフすることにより、駆
動電圧発生用のトランジスタTr1がオンして出力端子
114に駆動電源116から電圧Vが印加されるととも
に、エミッタが接地された放電用のトランジスタTr2
がオフする。
【0055】一方、入力される信号が0の場合には、ト
ランジスタTr4がオフし、トランジスタTr3がオン
することにより、トランジスタTr1がオフし、トラン
ジスタTr2がオンして出力端子114が接地される。
ランジスタTr4がオフし、トランジスタTr3がオン
することにより、トランジスタTr1がオフし、トラン
ジスタTr2がオンして出力端子114が接地される。
【0056】したがって、入力端子112に入力される
信号が1になると出力端子114に電圧Vが印加され、
入力される信号が0になると出力端子114が接地され
て電圧が0になるのである。
信号が1になると出力端子114に電圧Vが印加され、
入力される信号が0になると出力端子114が接地され
て電圧が0になるのである。
【0057】制御回路100によるインク噴射装置の制
御を、図3のタイムチャートを参照しつつさらに具体的
に説明する。
御を、図3のタイムチャートを参照しつつさらに具体的
に説明する。
【0058】インク噴射装置は、3つのグループに分け
て順次駆動される。つまり、図4においてインク室4a
1と4a2、インク室4b1と4b2、インク室4c0
と4c1と4c2がそれぞれ同一グループのメンバーで
あり、インク室4a1,4a2→インク室4b1,4b
2→インク室4c0,4c1,4c2のローテーション
で駆動される。
て順次駆動される。つまり、図4においてインク室4a
1と4a2、インク室4b1と4b2、インク室4c0
と4c1と4c2がそれぞれ同一グループのメンバーで
あり、インク室4a1,4a2→インク室4b1,4b
2→インク室4c0,4c1,4c2のローテーション
で駆動される。
【0059】図3に示すように、クロック信号Cに同期
して印字信号Pが1個ずつシリアル/パラレル変換器1
06に取り込まれる。この際、印字信号Pは、ドットの
形成を指示するものである場合は1,形成を指示しない
ものである場合は0となる。図3における印字信号Pの
図示はこのことを示している。この印字信号Pの取り込
みに伴ってシリアル/パラレル変換器106の各出力端
子110の信号が1チャンネル分ずつシフトさせられ、
1または0になる。
して印字信号Pが1個ずつシリアル/パラレル変換器1
06に取り込まれる。この際、印字信号Pは、ドットの
形成を指示するものである場合は1,形成を指示しない
ものである場合は0となる。図3における印字信号Pの
図示はこのことを示している。この印字信号Pの取り込
みに伴ってシリアル/パラレル変換器106の各出力端
子110の信号が1チャンネル分ずつシフトさせられ、
1または0になる。
【0060】n個の印字信号の取り込みが完了したタイ
ミングAで、シリアル/パラレル変換器106にラッチ
信号Rが入力され、それの各出力端子110の信号が固
定される。
ミングAで、シリアル/パラレル変換器106にラッチ
信号Rが入力され、それの各出力端子110の信号が固
定される。
【0061】例えば、インク室4b1(図4)からのみ
インクの噴射が行われる場合には、インク室4b1に対
応する出力信号SP1(b1)が1となり、他のインク
室4に対応する出力信号SP1(o)は0となる。これ
らの出力信号SP1がアンドゲート107に加えられて
も、噴射信号Jは通常0であるため、全てのアンドゲー
ト107の出力信号は0のままである。
インクの噴射が行われる場合には、インク室4b1に対
応する出力信号SP1(b1)が1となり、他のインク
室4に対応する出力信号SP1(o)は0となる。これ
らの出力信号SP1がアンドゲート107に加えられて
も、噴射信号Jは通常0であるため、全てのアンドゲー
ト107の出力信号は0のままである。
【0062】しかし、タイミングBで噴射信号Jが1と
なると、出力信号SP1(b1)が入力されているアン
ドゲート107の出力信号SP2(b1)はその噴射信
号Jが1を維持している間1となる。他のアンドゲート
107の出力信号SP2(o)は0のままに保たれる。
なると、出力信号SP1(b1)が入力されているアン
ドゲート107の出力信号SP2(b1)はその噴射信
号Jが1を維持している間1となる。他のアンドゲート
107の出力信号SP2(o)は0のままに保たれる。
【0063】この出力信号SP2はイクスクルーシブオ
アゲート109に入力されるが、反転信号Tは通常0で
あるため、出力信号SP2のうち出力信号SP2(b
1)のみが反転信号Tと異なる。そのため、出力信号S
P2(b1)が入力されるイクスクルーシブオアゲート
109の出力信号SP3(b1)のみが1となり、他の
出力信号SP3(o)は0となる。したがって、インク
室4b1のみに駆動電圧印加指令信号が発生せられ、駆
動回路108の出力端子114からインク室4b1に電
圧Vが印加される。
アゲート109に入力されるが、反転信号Tは通常0で
あるため、出力信号SP2のうち出力信号SP2(b
1)のみが反転信号Tと異なる。そのため、出力信号S
P2(b1)が入力されるイクスクルーシブオアゲート
109の出力信号SP3(b1)のみが1となり、他の
出力信号SP3(o)は0となる。したがって、インク
室4b1のみに駆動電圧印加指令信号が発生せられ、駆
動回路108の出力端子114からインク室4b1に電
圧Vが印加される。
【0064】噴射信号Jが加えられてから時間L/a
(例えば16μsec)経過後のタイミングCで反転信
号Tが1とされる。すると、出力信号SP2(b1)の
みが反転信号Tと同じ信号を有することとなって、その
出力信号SP2(b1)が入力されるイクスクルーシブ
オアゲート109の出力信号SP3(b1)のみが0と
なり、他のイクスクルーシブオアゲート109の出力信
号SP3(o)は1となる。それによって、出力端子1
14からインク室4b1に印加されていた電圧が0とな
り、他のインク室4には電圧Vが印加される。
(例えば16μsec)経過後のタイミングCで反転信
号Tが1とされる。すると、出力信号SP2(b1)の
みが反転信号Tと同じ信号を有することとなって、その
出力信号SP2(b1)が入力されるイクスクルーシブ
オアゲート109の出力信号SP3(b1)のみが0と
なり、他のイクスクルーシブオアゲート109の出力信
号SP3(o)は1となる。それによって、出力端子1
14からインク室4b1に印加されていた電圧が0とな
り、他のインク室4には電圧Vが印加される。
【0065】反転信号Tが加えられてから時間2L/a
(例えば32μsec)経過後のタイミングDで噴射信
号Jと反転信号Tとが共に0とされ、アンドゲート10
7の出力信号SP2が全て0となってイクスクルーシブ
オアゲート109の出力信号SP3が0となり、他のイ
ンク室4に印加されていた駆動電圧が0となって1回の
インク噴射のための電圧供給が終了し、次のインク噴射
のタイミングが待たれる。本実施例では、インクの噴射
間隔を定める駆動周波数は5kHzである。
(例えば32μsec)経過後のタイミングDで噴射信
号Jと反転信号Tとが共に0とされ、アンドゲート10
7の出力信号SP2が全て0となってイクスクルーシブ
オアゲート109の出力信号SP3が0となり、他のイ
ンク室4に印加されていた駆動電圧が0となって1回の
インク噴射のための電圧供給が終了し、次のインク噴射
のタイミングが待たれる。本実施例では、インクの噴射
間隔を定める駆動周波数は5kHzである。
【0066】このように本実施例では、イクスクルーシ
ブオアゲート109が設けられ、そのイクスクルーシブ
オアゲート109に反転信号Tが送信されて、イクスク
ルーシブオアゲート109がアンドゲート107の出力
信号SP2と反転信号Tとの排他的論理をとって、出力
信号SP3を駆動回路108に出力するので、シリアル
/パラレル変換器106に送信されるシリアル印字信号
Pを一度送信するだけでよい。従って、シリアル印字信
号Pを送信する時間が短くてよく、インク噴射装置の高
速印字が可能となる。
ブオアゲート109が設けられ、そのイクスクルーシブ
オアゲート109に反転信号Tが送信されて、イクスク
ルーシブオアゲート109がアンドゲート107の出力
信号SP2と反転信号Tとの排他的論理をとって、出力
信号SP3を駆動回路108に出力するので、シリアル
/パラレル変換器106に送信されるシリアル印字信号
Pを一度送信するだけでよい。従って、シリアル印字信
号Pを送信する時間が短くてよく、インク噴射装置の高
速印字が可能となる。
【0067】以上詳記した制御回路100の制御に応じ
てインク噴射装置は図4〜図6に示すように作動してイ
ンク室4b1からインクを噴射する。
てインク噴射装置は図4〜図6に示すように作動してイ
ンク室4b1からインクを噴射する。
【0068】図7に示すタイミング(a)では、図4に
示すように各インク室4には電圧が印加されておらず、
隔壁6も変形していない。インク室4が自然状態にある
のである。
示すように各インク室4には電圧が印加されておらず、
隔壁6も変形していない。インク室4が自然状態にある
のである。
【0069】タイミング(b)でインク室4b1に正の
電圧Vが印加され、他のインク室4の電極8は接地され
る。それにより、図5に示すように、隔壁6a1と6b
1とが互いに離れる方向に変形して、インク室4b1の
容積を自然状態から増大させ、インク室4b1内に負の
圧力が発生し、図示しないインクタンクからインク供給
口16(図18参照)及びマニホールド18を経てイン
ク室4b1にインクが供給される。このとき、インク室
4b1の隣のインク室4a1、4c1の容積は減少し、
正の圧力が発生するが、インクを噴射させるほどの圧力
ではない。
電圧Vが印加され、他のインク室4の電極8は接地され
る。それにより、図5に示すように、隔壁6a1と6b
1とが互いに離れる方向に変形して、インク室4b1の
容積を自然状態から増大させ、インク室4b1内に負の
圧力が発生し、図示しないインクタンクからインク供給
口16(図18参照)及びマニホールド18を経てイン
ク室4b1にインクが供給される。このとき、インク室
4b1の隣のインク室4a1、4c1の容積は減少し、
正の圧力が発生するが、インクを噴射させるほどの圧力
ではない。
【0070】図7に示すL/a時間後のタイミング
(c)でインク室4b1に印加されていた電圧Vが除去
されるとともに、他のインク室4c0,4a1,4c
1,4a2,4b2,4c2に正の電圧Vが印加され
る。すると、隔壁6a1,6b1は図4に示す元の状態
を越えてインク室4b1の内側へ変形し、図6に示すよ
うにインク室4b1の容積を増大状態から自然状態を越
えて減少状態とし、インク室4b1内に正の圧力を発生
させる。したがって、タイミング(b)でインク室4b
1に発生した負の圧力が圧力伝播によりL/a時間後に
反転するとともに大きさが減少して生じる正の圧力と、
タイミング(c)でのインク室4b1の減少の結果発生
した正の圧力とが加算され、その大きな正の圧力によっ
てインクがインク室4b1のノズル12から噴射され
る。
(c)でインク室4b1に印加されていた電圧Vが除去
されるとともに、他のインク室4c0,4a1,4c
1,4a2,4b2,4c2に正の電圧Vが印加され
る。すると、隔壁6a1,6b1は図4に示す元の状態
を越えてインク室4b1の内側へ変形し、図6に示すよ
うにインク室4b1の容積を増大状態から自然状態を越
えて減少状態とし、インク室4b1内に正の圧力を発生
させる。したがって、タイミング(b)でインク室4b
1に発生した負の圧力が圧力伝播によりL/a時間後に
反転するとともに大きさが減少して生じる正の圧力と、
タイミング(c)でのインク室4b1の減少の結果発生
した正の圧力とが加算され、その大きな正の圧力によっ
てインクがインク室4b1のノズル12から噴射され
る。
【0071】この時、隔壁6a1、6b1以外の隔壁6
c0,6c1,6a2,6b2の両側の電極8には電圧
Vが印加されているので、電位差がなく、電界が発生し
ないため、隔壁6c0,6c1,6a2,6b2は変形
しない。したがって、インク室4c0,4a2,4b
2,4c2の容積は自然状態である。隔壁6a1、6b
1の変形によりインク室4a1、4c1の容積は増大し
て、負の圧力が発生する。そして、前述のようにタイミ
ング(b)でインク室4a1、4c1に発生した正の圧
力が圧力伝播によりL/a時間後に反転するとともに大
きさが減少して生じる負の圧力と、タイミング(c)で
のインク室4a1、4c1の容積増大の結果発生した負
の圧力とが加算される。
c0,6c1,6a2,6b2の両側の電極8には電圧
Vが印加されているので、電位差がなく、電界が発生し
ないため、隔壁6c0,6c1,6a2,6b2は変形
しない。したがって、インク室4c0,4a2,4b
2,4c2の容積は自然状態である。隔壁6a1、6b
1の変形によりインク室4a1、4c1の容積は増大し
て、負の圧力が発生する。そして、前述のようにタイミ
ング(b)でインク室4a1、4c1に発生した正の圧
力が圧力伝播によりL/a時間後に反転するとともに大
きさが減少して生じる負の圧力と、タイミング(c)で
のインク室4a1、4c1の容積増大の結果発生した負
の圧力とが加算される。
【0072】タイミング(c)から時間2L/a後であ
るタイミング(d)で、インク室4c0,4a1,4c
1,4a2,4b2,4c2に対応する入力端子112
の信号が0とされて、インク室4c0,4a1,4c
1,4a2,4b2,4c2に印加されていた前記正の
電圧Vが除去され、隔壁6が図4に示す元の状態に戻
り、全てのインク室4の容積は自然状態となる。
るタイミング(d)で、インク室4c0,4a1,4c
1,4a2,4b2,4c2に対応する入力端子112
の信号が0とされて、インク室4c0,4a1,4c
1,4a2,4b2,4c2に印加されていた前記正の
電圧Vが除去され、隔壁6が図4に示す元の状態に戻
り、全てのインク室4の容積は自然状態となる。
【0073】インク室4b1の容積は減少状態から自然
状態となり、負の圧力が発生し、インク室4a1,4c
1の容積は増大状態から自然状態となり、正の圧力が発
生する。
状態となり、負の圧力が発生し、インク室4a1,4c
1の容積は増大状態から自然状態となり、正の圧力が発
生する。
【0074】タイミング(c)から時間2L/a後に
は、インク室4b1,4a1,4c1の圧力は圧力伝播
により二度反転するとともに大きさが二度減少する。す
なわち、タイミング(c)から時間L/a後に圧力は反
転するとともに大きさが減少し、その後さらに時間L/
aが経過すると、圧力は再び反転するとともに大きさが
減少するのである。このため、タイミング(d)では、
インク室4b1の圧力はタイミング(c)より大きさが
減少した正の圧力となっており、インク室4a1,4c
1は、タイミング(c)より大きさが減少した負の圧力
となっている。したがって、インク室4b1内の大きさ
が減少した正の圧力が、インク室4b1の容積が減少状
態から自然状態となることにより発生する負の圧力によ
って殆ど打ち消される。また、インク室4a1,4c1
内の大きさが減少した負の圧力が、インク室4a1,4
c1の容積が増大状態から自然状態となることにより発
生する正の圧力によって殆ど打ち消される。
は、インク室4b1,4a1,4c1の圧力は圧力伝播
により二度反転するとともに大きさが二度減少する。す
なわち、タイミング(c)から時間L/a後に圧力は反
転するとともに大きさが減少し、その後さらに時間L/
aが経過すると、圧力は再び反転するとともに大きさが
減少するのである。このため、タイミング(d)では、
インク室4b1の圧力はタイミング(c)より大きさが
減少した正の圧力となっており、インク室4a1,4c
1は、タイミング(c)より大きさが減少した負の圧力
となっている。したがって、インク室4b1内の大きさ
が減少した正の圧力が、インク室4b1の容積が減少状
態から自然状態となることにより発生する負の圧力によ
って殆ど打ち消される。また、インク室4a1,4c1
内の大きさが減少した負の圧力が、インク室4a1,4
c1の容積が増大状態から自然状態となることにより発
生する正の圧力によって殆ど打ち消される。
【0075】以上説明したように、本実施例のインク噴
射装置の駆動方法では、インク室4b1に正の電圧を印
加してインク室4b1の外側へ隔壁6a1,6b1を変
形させ、両隣のインク室4a1,4c1に正の電圧を印
加して、インク室4b1の内側へ隔壁6a1,6b1を
変形させているので、駆動電源が正の電源87のみで済
み、図8に示すように幅L/aの正の電圧に続いて幅2
L/aの負の電圧を印加してインク室4b1の隔壁6a
1,6b1を同様に変形させる場合に比較して制御回路
が単純となり、コスト低減を図り得る。
射装置の駆動方法では、インク室4b1に正の電圧を印
加してインク室4b1の外側へ隔壁6a1,6b1を変
形させ、両隣のインク室4a1,4c1に正の電圧を印
加して、インク室4b1の内側へ隔壁6a1,6b1を
変形させているので、駆動電源が正の電源87のみで済
み、図8に示すように幅L/aの正の電圧に続いて幅2
L/aの負の電圧を印加してインク室4b1の隔壁6a
1,6b1を同様に変形させる場合に比較して制御回路
が単純となり、コスト低減を図り得る。
【0076】また、本実施例では、タイミング(c)
で、インク室4b1の隔壁6a1,6b1を外側へ変形
した状態から内側へ変形状態とすることによりインクの
噴射を行なっているので、インク室4b1の隔壁6a
1,6b1を外側と内側とのいずれか一方へのみ変形さ
せてインクの噴射を行う場合に比較して隔壁6の自然状
態からの変形量が小さく、熱の発生を抑制することがで
きるので、隔壁6の損傷で決まるインク噴射装置の寿命
を延ばすことができる。また、隔壁隔壁6a1,6b1
を変形させるに必要な電圧の絶対値も小さくてよい。
で、インク室4b1の隔壁6a1,6b1を外側へ変形
した状態から内側へ変形状態とすることによりインクの
噴射を行なっているので、インク室4b1の隔壁6a
1,6b1を外側と内側とのいずれか一方へのみ変形さ
せてインクの噴射を行う場合に比較して隔壁6の自然状
態からの変形量が小さく、熱の発生を抑制することがで
きるので、隔壁6の損傷で決まるインク噴射装置の寿命
を延ばすことができる。また、隔壁隔壁6a1,6b1
を変形させるに必要な電圧の絶対値も小さくてよい。
【0077】さらに、本実施例では、印字パルスの立ち
下がりから2L/a後にインク室4a1,4c1への電
圧の印加を停止して、インク室4b1,4a1,4c1
の容積を自然状態に戻しているので、インク室4b1,
4a1,4c1内の圧力伝播によって減少した残留圧力
が殆ど打ち消される。したがって、次のグループである
インク室4c1のインク噴射が良好に行われ、印字品質
がよい。
下がりから2L/a後にインク室4a1,4c1への電
圧の印加を停止して、インク室4b1,4a1,4c1
の容積を自然状態に戻しているので、インク室4b1,
4a1,4c1内の圧力伝播によって減少した残留圧力
が殆ど打ち消される。したがって、次のグループである
インク室4c1のインク噴射が良好に行われ、印字品質
がよい。
【0078】また、タイミング(c)で、噴射するイン
ク室4b1を接地し、噴射しないインク室4c0,4a
1,4c1,4a2,4b2,4c2全てに電圧Vを印
加しているので、隔壁6a1,6b1はインク室4b1
内側へ変形するが、隔壁6c0,6c1,6a2,6b
2は変形しない。このため、インク室4c0,4a2,
4b2,4c2の容積は自然状態のままであり、インク
室4c0,4a2,4b2,4c2に圧力が発生するこ
とがなく、アクシデントドロップが防止される。
ク室4b1を接地し、噴射しないインク室4c0,4a
1,4c1,4a2,4b2,4c2全てに電圧Vを印
加しているので、隔壁6a1,6b1はインク室4b1
内側へ変形するが、隔壁6c0,6c1,6a2,6b
2は変形しない。このため、インク室4c0,4a2,
4b2,4c2の容積は自然状態のままであり、インク
室4c0,4a2,4b2,4c2に圧力が発生するこ
とがなく、アクシデントドロップが防止される。
【0079】次に、インク室4b1へのパルス幅の適正
範囲を求めるために行った実験の結果を説明する。
範囲を求めるために行った実験の結果を説明する。
【0080】図9は、インク室4b1への印加パルスの
幅を変えたときの評価を示す。ただし、インク室4b1
への電圧Vの印加を停止すると同時に他のインク室4に
電圧Vを2L/aだけ印加した。
幅を変えたときの評価を示す。ただし、インク室4b1
への電圧Vの印加を停止すると同時に他のインク室4に
電圧Vを2L/aだけ印加した。
【0081】ここで、評価の二重丸は優良であり、○は
良であり、△は普通であり、×は不良である。評価は、
隣のインク室4a1から噴射が行なわれたときと、噴射
が行なわれなかったときとについて、インク室4b1か
らのインク滴の大きさ、噴射速度および印字品質を比較
することにより行い、印字品質については10人のコン
パレータの観察によった。優良である二重丸は、インク
滴の大きさ,噴射速度および印字品質のいずれもが同一
であったことを示す。良である○は、インク滴の大きさ
は同一、噴射速度はほとんど同じで、印字品質も同一で
あったことを示す。普通である△は、インク滴の大きさ
は殆ど同じ、噴射速度は少し異なり、印字品質は拡大し
て観察すれば少しドットずれがあるものの実用的には十
分な程度であったことを示す。不良である×は、インク
滴の大きさが異なり、噴射速度がかなり異なり、ドット
ずれが大きく実用上不十分であったことを示す。なお、
不良である×でも、駆動周波数を低くすると、評価が普
通となるが、印字速度が遅く、実用的でない。
良であり、△は普通であり、×は不良である。評価は、
隣のインク室4a1から噴射が行なわれたときと、噴射
が行なわれなかったときとについて、インク室4b1か
らのインク滴の大きさ、噴射速度および印字品質を比較
することにより行い、印字品質については10人のコン
パレータの観察によった。優良である二重丸は、インク
滴の大きさ,噴射速度および印字品質のいずれもが同一
であったことを示す。良である○は、インク滴の大きさ
は同一、噴射速度はほとんど同じで、印字品質も同一で
あったことを示す。普通である△は、インク滴の大きさ
は殆ど同じ、噴射速度は少し異なり、印字品質は拡大し
て観察すれば少しドットずれがあるものの実用的には十
分な程度であったことを示す。不良である×は、インク
滴の大きさが異なり、噴射速度がかなり異なり、ドット
ずれが大きく実用上不十分であったことを示す。なお、
不良である×でも、駆動周波数を低くすると、評価が普
通となるが、印字速度が遅く、実用的でない。
【0082】図9に示すように、パルス幅が8〜24μ
secのとき、印字を良好に行ない得る。この実験で
は、L/aが16μsec、駆動周波数が5kHz、残
留圧力係数が−0.5のインク噴射装置を用いたが、残
留圧力係数を−0.3,−0.4としても同様の結果と
なった。つまり、パルス幅が0.5L/a〜1.5L/
aのとき、印字を良好に行い得る。また、L/aを変え
て、同様の実験を行なったが、印字を良好に行い得る範
囲は変わらなかった。
secのとき、印字を良好に行ない得る。この実験で
は、L/aが16μsec、駆動周波数が5kHz、残
留圧力係数が−0.5のインク噴射装置を用いたが、残
留圧力係数を−0.3,−0.4としても同様の結果と
なった。つまり、パルス幅が0.5L/a〜1.5L/
aのとき、印字を良好に行い得る。また、L/aを変え
て、同様の実験を行なったが、印字を良好に行い得る範
囲は変わらなかった。
【0083】このように、噴射するインク室4b1への
パルス幅が0.5L/a〜1.5L/aであれば、印字
を良好に行い得る。
パルス幅が0.5L/a〜1.5L/aであれば、印字
を良好に行い得る。
【0084】次に、インク室4b1以外のインク室4c
0,4a1,4c1,4a2,4b2,4c2へのパル
ス幅の適正範囲を求めた。図10は、インク室4b1以
外のインク室4へのパルス幅を変えたときの評価を示
す。この評価は上述した図5の評価と同様の基準で行っ
た。ただし、インク室4b1へ幅L/aの電圧Vを印加
し、その電圧停止と同時にインク室4b1以外のインク
室4へ電圧Vを印加した。
0,4a1,4c1,4a2,4b2,4c2へのパル
ス幅の適正範囲を求めた。図10は、インク室4b1以
外のインク室4へのパルス幅を変えたときの評価を示
す。この評価は上述した図5の評価と同様の基準で行っ
た。ただし、インク室4b1へ幅L/aの電圧Vを印加
し、その電圧停止と同時にインク室4b1以外のインク
室4へ電圧Vを印加した。
【0085】図10に示すように、パルス幅が32〜3
6μsecのとき、印字を良好に行い得る。この実験で
は、L/aが16μsec、駆動周波数が5kHz、残
留圧力係数が−0.5のインク噴射装置を用いたが、残
留圧力係数を−0.3,−0.4としたときでも同様の
結果となった。つまり、パルス幅が2L/a〜2.25
L/aのときに、印字を良好に行い得る。また、L/a
を変えて、同様の実験を行なったが、印字を良好に行い
得る範囲は変わらなかった。
6μsecのとき、印字を良好に行い得る。この実験で
は、L/aが16μsec、駆動周波数が5kHz、残
留圧力係数が−0.5のインク噴射装置を用いたが、残
留圧力係数を−0.3,−0.4としたときでも同様の
結果となった。つまり、パルス幅が2L/a〜2.25
L/aのときに、印字を良好に行い得る。また、L/a
を変えて、同様の実験を行なったが、印字を良好に行い
得る範囲は変わらなかった。
【0086】このように、噴射するインク室4b1以外
へのパルス幅が2L/a〜2.25L/aであれば、印
字を良好に行い得る。
へのパルス幅が2L/a〜2.25L/aであれば、印
字を良好に行い得る。
【0087】次に、噴射するインク室4b1と他のイン
ク室4との電圧値の大きさの割合の適正範囲を求めた。
図11は、噴射のために必要な電圧差を100として、
噴射するインク室4b1への電圧値と他のインク室4c
0,4a1,4c1,4a2,4b2,4c2への電圧
値との割合を変えたときの評価を示す。この評価は上述
した図9の評価と同様の基準で行った。ただし、インク
室4b1への電圧の幅はL/aであり、他のインク室4
への電圧の幅は2L/aである。
ク室4との電圧値の大きさの割合の適正範囲を求めた。
図11は、噴射のために必要な電圧差を100として、
噴射するインク室4b1への電圧値と他のインク室4c
0,4a1,4c1,4a2,4b2,4c2への電圧
値との割合を変えたときの評価を示す。この評価は上述
した図9の評価と同様の基準で行った。ただし、インク
室4b1への電圧の幅はL/aであり、他のインク室4
への電圧の幅は2L/aである。
【0088】図11から、印字を良好に行い得る範囲
は、残留圧力係数が−0.3の場合にはインク室4b1
へ印加する電圧値の割合が30から80であり、−0.
4の場合には20から80であり、−0.5の場合には
20から70である。このような範囲に、噴射するイン
ク室4b1と他のインク室4との電圧値の大きさの割合
を設定すれば印字を良好に行い得るのである。
は、残留圧力係数が−0.3の場合にはインク室4b1
へ印加する電圧値の割合が30から80であり、−0.
4の場合には20から80であり、−0.5の場合には
20から70である。このような範囲に、噴射するイン
ク室4b1と他のインク室4との電圧値の大きさの割合
を設定すれば印字を良好に行い得るのである。
【0089】次に、図7のタイミング(c)における、
噴射するインク室4b1の電圧の立ち下がりと他のイン
ク室4に印加される電圧の立ち上がりとの合計時間の適
正範囲を求めた。
噴射するインク室4b1の電圧の立ち下がりと他のイン
ク室4に印加される電圧の立ち上がりとの合計時間の適
正範囲を求めた。
【0090】以上の説明においては、単純化のためにイ
ンク室4に印加される電圧は瞬間に立ち上がり、瞬間に
立ち下がるものとしたが、実際には、駆動回路108の
出力端子114からインク室4に印加される電圧の波形
は、図12に示すように回路構成素子の特性により異な
る傾斜を有するものとなる。この傾斜は一定限度内で任
意に調整することが可能であり、この傾斜、つまり電圧
の立ち上がり時間および立ち下がり時間は、後述の隔壁
6の応答時間より短くならない範囲でできる限り短く調
整することが望ましい。
ンク室4に印加される電圧は瞬間に立ち上がり、瞬間に
立ち下がるものとしたが、実際には、駆動回路108の
出力端子114からインク室4に印加される電圧の波形
は、図12に示すように回路構成素子の特性により異な
る傾斜を有するものとなる。この傾斜は一定限度内で任
意に調整することが可能であり、この傾斜、つまり電圧
の立ち上がり時間および立ち下がり時間は、後述の隔壁
6の応答時間より短くならない範囲でできる限り短く調
整することが望ましい。
【0091】図12における電圧の立ち上がりと立ち下
がりとの合計時間をtとする。合計時間tは、インク室
4b1の立ち下がりまたは他のインク室4の立ち上がり
にかかる時間が変化すれば変化するが、他のインク室4
の立ち上がりの開始時点が変わっても合計時間tは変わ
る。
がりとの合計時間をtとする。合計時間tは、インク室
4b1の立ち下がりまたは他のインク室4の立ち上がり
にかかる時間が変化すれば変化するが、他のインク室4
の立ち上がりの開始時点が変わっても合計時間tは変わ
る。
【0092】図13は、電圧の立ち上がりと立ち下がり
との合計時間tを変えたときのインクの噴射速度を示
す。L/aが16μsecのインク噴射装置に20Vの
電圧を印加したときに、合計時間tを変えたときのもの
を実線で示し、電圧を25Vとしたときのものを一点鎖
線で示し、L/aが20μsecのインク噴射装置に2
0Vの電圧を印加したときのものを2点鎖線で示す。
との合計時間tを変えたときのインクの噴射速度を示
す。L/aが16μsecのインク噴射装置に20Vの
電圧を印加したときに、合計時間tを変えたときのもの
を実線で示し、電圧を25Vとしたときのものを一点鎖
線で示し、L/aが20μsecのインク噴射装置に2
0Vの電圧を印加したときのものを2点鎖線で示す。
【0093】図13に実線で示すL/aが16μse
c、電圧が20Vのものでは、合計時間tが8μsec
を越えると、噴射速度が急激に遅くなる。そして、噴射
速度が急激に変化する領域では、合計時間tにバラツキ
があると噴射速度が大きく変わって印字品質が悪くな
る。合計時間tが0〜8μsecの範囲では噴射速度の
変化が余りなく、良好に印字を行い得る。つまり、0〜
0.5L/aの範囲で良好に印字を行い得るのである。
c、電圧が20Vのものでは、合計時間tが8μsec
を越えると、噴射速度が急激に遅くなる。そして、噴射
速度が急激に変化する領域では、合計時間tにバラツキ
があると噴射速度が大きく変わって印字品質が悪くな
る。合計時間tが0〜8μsecの範囲では噴射速度の
変化が余りなく、良好に印字を行い得る。つまり、0〜
0.5L/aの範囲で良好に印字を行い得るのである。
【0094】一点鎖線で示すL/aが16μsec、電
圧が25Vのものは、実線のものを上方へ平行移動した
ものとなり、合計時間tが8μsecを越えると噴射速
度が急激に遅くなる。つまり、0〜0.5L/aの範囲
で良好に印字を行い得る。なお、電圧を他の値にすると
実線のものを上方または下方へほぼ平行移動したものと
なった。したがって、電圧値を変化させても0〜0.5
L/aの範囲で良好に印字を行い得る。
圧が25Vのものは、実線のものを上方へ平行移動した
ものとなり、合計時間tが8μsecを越えると噴射速
度が急激に遅くなる。つまり、0〜0.5L/aの範囲
で良好に印字を行い得る。なお、電圧を他の値にすると
実線のものを上方または下方へほぼ平行移動したものと
なった。したがって、電圧値を変化させても0〜0.5
L/aの範囲で良好に印字を行い得る。
【0095】二点鎖線で示すL/aが20μsec、電
圧が20Vのものは、実線のものを横方向に1.25倍
したものとなり、合計時間tが10μsecを越えると
噴射速度が急激に遅くなる。よって、合計時間tが0〜
10μsecの範囲で噴射速度の変化が余りない。つま
り、0〜0.5L/aの範囲で良好に印字を行い得る。
なお、L/aを他の値Gにすると、実線のものを横方向
にG/16倍したものとなった。したがって、L/aを
変化させても、0〜0.5L/aの範囲で良好に印字を
行い得る。
圧が20Vのものは、実線のものを横方向に1.25倍
したものとなり、合計時間tが10μsecを越えると
噴射速度が急激に遅くなる。よって、合計時間tが0〜
10μsecの範囲で噴射速度の変化が余りない。つま
り、0〜0.5L/aの範囲で良好に印字を行い得る。
なお、L/aを他の値Gにすると、実線のものを横方向
にG/16倍したものとなった。したがって、L/aを
変化させても、0〜0.5L/aの範囲で良好に印字を
行い得る。
【0096】なお、この実験では、駆動周波数が5kH
z、残留圧力係数が−0.5のインク噴射装置を用いた
が、残留圧力係数を−0.3,−0.4としても同様の
結果となった。また、ノズル12のインク噴射側の径は
40μm、インク室4側の径は72μm、ノズル12の
長さは100μmであったがノズル12の形状を変えて
も同様の範囲となった。
z、残留圧力係数が−0.5のインク噴射装置を用いた
が、残留圧力係数を−0.3,−0.4としても同様の
結果となった。また、ノズル12のインク噴射側の径は
40μm、インク室4側の径は72μm、ノズル12の
長さは100μmであったがノズル12の形状を変えて
も同様の範囲となった。
【0097】隔壁6の応答時間、すなわち電圧を印加し
てから変形が終了するまでの時間は隔壁6の高さや幅に
よって変わるが、上記実験に使用したインク噴射装置は
隔壁6の高さが480μm、幅が85μmであり、応答
時間が2μsecであった。隔壁6の応答時間より速く
電圧を立ち上げたり、立ち下げたりしても隔壁6が応答
できず、熱が発生する。そして、インク噴射のタイミン
グ(c)では、隔壁6はインク室4b1の容積増大状態
から自然状態を経て減少状態まで変形するので、タイミ
ング(c)における隔壁6の変形には少なくとも4μs
ecかかる。したがって隔壁6の応答時間の2倍〜0.
5L/aの範囲でインク噴射速度が速く、印字を良好に
行い得、隔壁6が過熱しない。また、隔壁6の応答時間
が2.5L/aを越えるとインクは噴射されない。
てから変形が終了するまでの時間は隔壁6の高さや幅に
よって変わるが、上記実験に使用したインク噴射装置は
隔壁6の高さが480μm、幅が85μmであり、応答
時間が2μsecであった。隔壁6の応答時間より速く
電圧を立ち上げたり、立ち下げたりしても隔壁6が応答
できず、熱が発生する。そして、インク噴射のタイミン
グ(c)では、隔壁6はインク室4b1の容積増大状態
から自然状態を経て減少状態まで変形するので、タイミ
ング(c)における隔壁6の変形には少なくとも4μs
ecかかる。したがって隔壁6の応答時間の2倍〜0.
5L/aの範囲でインク噴射速度が速く、印字を良好に
行い得、隔壁6が過熱しない。また、隔壁6の応答時間
が2.5L/aを越えるとインクは噴射されない。
【0098】このように、合計時間tを、隔壁6の応答
時間の2倍〜0.5L/aの範囲とすれば、印字を良好
に行い得る。
時間の2倍〜0.5L/aの範囲とすれば、印字を良好
に行い得る。
【0099】また、インク室4b1に幅L/aの電圧を
印加し、他のインク室4に幅2L/a電圧を印加すると
いうことは、図14に示すように、インク室4b1での
電圧の立ち上がりの中点Aから前記合計時間tの中点B
までの時間をL/aにし、合計時間tの中点Bから他の
インク室4での立ち下がりの中点Cまでの時間を2L/
aにすることを意味するものとする。
印加し、他のインク室4に幅2L/a電圧を印加すると
いうことは、図14に示すように、インク室4b1での
電圧の立ち上がりの中点Aから前記合計時間tの中点B
までの時間をL/aにし、合計時間tの中点Bから他の
インク室4での立ち下がりの中点Cまでの時間を2L/
aにすることを意味するものとする。
【0100】このように、電圧の幅を中点間で設定する
と、インク室4b1に印加する電圧の立ち上がり開始時
点から立ち下がり終了時点までをL/aとして、他のイ
ンク室4に印加する電圧の立ち上がり開始時点から立ち
下がり終了時点までを2L/aとしたときよりも、イン
クの噴射速度が速く、残留圧力変動が良好に消去され
る。
と、インク室4b1に印加する電圧の立ち上がり開始時
点から立ち下がり終了時点までをL/aとして、他のイ
ンク室4に印加する電圧の立ち上がり開始時点から立ち
下がり終了時点までを2L/aとしたときよりも、イン
クの噴射速度が速く、残留圧力変動が良好に消去され
る。
【0101】次に、噴射するインク室4b1の隣のイン
ク室4a1とインク室4c1との電圧印加のタイミング
のズレの許容範囲を求めた。図16は、インク室4a1
の電圧印加開始時点とインク室4c1の電圧印加開始時
点とのズレm(図15参照)を変えたときのインクの噴
射速度を示している。ここでは、インク室4b1の電圧
の立ち下がり終了時点からインク室4a1へ電圧を印加
し、インク室4c1への電圧印加のタイミングを変えた
ものである。図16には、L/aが16μsecのイン
ク噴射装置に20Vの電圧を印加する場合に、電圧印加
開始ズレmを変えたときの結果を実線で示し、前記イン
ク噴射装置に電圧を25Vとした場合を一点鎖線で示
し、L/aが20μsecのインク噴射装置に20Vの
電圧を印加した場合を二点鎖線で示している。
ク室4a1とインク室4c1との電圧印加のタイミング
のズレの許容範囲を求めた。図16は、インク室4a1
の電圧印加開始時点とインク室4c1の電圧印加開始時
点とのズレm(図15参照)を変えたときのインクの噴
射速度を示している。ここでは、インク室4b1の電圧
の立ち下がり終了時点からインク室4a1へ電圧を印加
し、インク室4c1への電圧印加のタイミングを変えた
ものである。図16には、L/aが16μsecのイン
ク噴射装置に20Vの電圧を印加する場合に、電圧印加
開始ズレmを変えたときの結果を実線で示し、前記イン
ク噴射装置に電圧を25Vとした場合を一点鎖線で示
し、L/aが20μsecのインク噴射装置に20Vの
電圧を印加した場合を二点鎖線で示している。
【0102】図16に実線で示すL/aが16μse
c、電圧が20Vの場合では、電圧印加開始ズレmが
4.8μsecを越えると噴射速度が急激に遅くなる。
そして、噴射速度が急激に変化すると、電圧印加開始ズ
レmにバラツキがある場合に噴射速度が大きく変わって
印字品質が悪くなる。
c、電圧が20Vの場合では、電圧印加開始ズレmが
4.8μsecを越えると噴射速度が急激に遅くなる。
そして、噴射速度が急激に変化すると、電圧印加開始ズ
レmにバラツキがある場合に噴射速度が大きく変わって
印字品質が悪くなる。
【0103】電圧印加開始ズレmが0〜4.8μsec
の範囲では噴射速度に影響があまりなく、良好に印字を
行い得る。つまり、0〜0.3L/aの範囲で良好に印
字を行い得るのである。
の範囲では噴射速度に影響があまりなく、良好に印字を
行い得る。つまり、0〜0.3L/aの範囲で良好に印
字を行い得るのである。
【0104】一点鎖線で示すL/aが16μsec、電
圧が25Vの場合は、実線のものを上方へ平行移動した
ものとなり、電圧印加開始ズレmが4.8μsecを越
えると噴射速度が急激に遅くなる。つまり、0〜0.3
L/aの範囲で良好に印字を行い得る。なお、電圧を他
の値にすると実線のものを上方または下方へほぼ平行移
動したものとなった。したがって、電圧値を変化させて
も0〜0.3L/aの範囲で良好に印字を行い得る。
圧が25Vの場合は、実線のものを上方へ平行移動した
ものとなり、電圧印加開始ズレmが4.8μsecを越
えると噴射速度が急激に遅くなる。つまり、0〜0.3
L/aの範囲で良好に印字を行い得る。なお、電圧を他
の値にすると実線のものを上方または下方へほぼ平行移
動したものとなった。したがって、電圧値を変化させて
も0〜0.3L/aの範囲で良好に印字を行い得る。
【0105】二点鎖線で示すL/aが20μsec、電
圧が20Vの場合には、実線のものを横方向に1.25
倍したものとなり、電圧印加開始ズレmが6μsecを
越えると噴射速度が急激に遅くなる。よって、電圧印加
開始ズレmが0〜6μsecの範囲で噴射速度に影響が
あまりない。つまり、0〜0.3L/aの範囲で良好に
印字を行い得る。L/aを他の値Gにすると、実線のも
のを横方向にG/20倍したものとなった。したがっ
て、L/aを変化させても0〜0.3L/aの範囲で良
好に印字を行い得ることになる。
圧が20Vの場合には、実線のものを横方向に1.25
倍したものとなり、電圧印加開始ズレmが6μsecを
越えると噴射速度が急激に遅くなる。よって、電圧印加
開始ズレmが0〜6μsecの範囲で噴射速度に影響が
あまりない。つまり、0〜0.3L/aの範囲で良好に
印字を行い得る。L/aを他の値Gにすると、実線のも
のを横方向にG/20倍したものとなった。したがっ
て、L/aを変化させても0〜0.3L/aの範囲で良
好に印字を行い得ることになる。
【0106】なお、インク室4b1への電圧の立ち下が
り開始時点からインク室4a1へ電圧を印加し、インク
室4c1への電圧印加のタイミングを変えても同様の結
果となった。
り開始時点からインク室4a1へ電圧を印加し、インク
室4c1への電圧印加のタイミングを変えても同様の結
果となった。
【0107】また、この実験では、駆動周波数が5kH
z、残留圧力係数が−0.5のインク噴射装置を用いた
が、残留圧力係数を−0.3、−0.4としても同様の
範囲となった。また、ノズル12のインク噴射側の径は
40μm、インク室4側の径は72μm,ノズル12の
長さは100μmであったが、ノズル12の形状を変え
ても同様の範囲となった。
z、残留圧力係数が−0.5のインク噴射装置を用いた
が、残留圧力係数を−0.3、−0.4としても同様の
範囲となった。また、ノズル12のインク噴射側の径は
40μm、インク室4側の径は72μm,ノズル12の
長さは100μmであったが、ノズル12の形状を変え
ても同様の範囲となった。
【0108】したがって、インク室4a1の電圧印加開
始時点とインク室4c1の電圧印加開始時点とのズレは
0.3L/a以内とすれば、噴射速度に影響が少なく、
安定した印字を行い得る。
始時点とインク室4c1の電圧印加開始時点とのズレは
0.3L/a以内とすれば、噴射速度に影響が少なく、
安定した印字を行い得る。
【0109】以上、一実施例を詳細に説明したが、本発
明はこの実施例に限定されるものではない。
明はこの実施例に限定されるものではない。
【0110】例えば、図23に示した従来技術における
キャンセルパルスKと同じ効果を本発明にしたがって生
じさせることも可能である。インクを噴射するインク室
4の電極8に正の噴射パルスを印加した後、L/a時間
経過した時に正のキャンセルパルスを両隣のインク室4
の電極8に印加するのである。
キャンセルパルスKと同じ効果を本発明にしたがって生
じさせることも可能である。インクを噴射するインク室
4の電極8に正の噴射パルスを印加した後、L/a時間
経過した時に正のキャンセルパルスを両隣のインク室4
の電極8に印加するのである。
【0111】また、上記実施例では、正の電源87を用
いたが、分極方向を図18の矢印5で示される方向とし
て、負の電源を用いてもよい。
いたが、分極方向を図18の矢印5で示される方向とし
て、負の電源を用いてもよい。
【0112】制御回路100の構成もインク噴射時にイ
ンク室4の隔壁6を変形させる電圧を発生させ得るもの
であればよく、例えば、駆動回路108として図17に
示す回路を用いることができる。
ンク室4の隔壁6を変形させる電圧を発生させ得るもの
であればよく、例えば、駆動回路108として図17に
示す回路を用いることができる。
【0113】この駆動回路108は入力端子120を有
する噴射用電圧発生回路122と、入力端子124を有
する放電回路126とを備えており、入力端子120に
のみ入力信号1が加えられると電源128から出力端子
130に電圧が印加され、入力端子124にのみ入力信
号1が加えられると、出力端子130が接地されて電圧
が0となるようにされている。
する噴射用電圧発生回路122と、入力端子124を有
する放電回路126とを備えており、入力端子120に
のみ入力信号1が加えられると電源128から出力端子
130に電圧が印加され、入力端子124にのみ入力信
号1が加えられると、出力端子130が接地されて電圧
が0となるようにされている。
【0114】その他の構成についても、特許請求の範囲
を逸脱することなく、当業者の知識に基づいて種々の変
更、改良を施した態様で本発明を実施することができ
る。
を逸脱することなく、当業者の知識に基づいて種々の変
更、改良を施した態様で本発明を実施することができ
る。
【0115】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
インク噴射装置の製造方法によれば、インクの噴射及び
インク室の残留圧力変動を打ち消すための、第一インク
室の両側の隔壁の互いに反対方向への変形を、単一の駆
動電源で行わせることが可能である。そのため、駆動回
路が従来より単純となり、コストが低下する。ことがで
きる。また、第三ステップにおける前記第二インク室と
前記第三インク室とへの電圧印加のタイミングのズレ
が、インク室内のインクに発生した圧力波が前記インク
室を片道伝播する時間の0.3倍の時間以内であるの
で、前記第一インク室から良好にインクを噴射すること
ができる。
インク噴射装置の製造方法によれば、インクの噴射及び
インク室の残留圧力変動を打ち消すための、第一インク
室の両側の隔壁の互いに反対方向への変形を、単一の駆
動電源で行わせることが可能である。そのため、駆動回
路が従来より単純となり、コストが低下する。ことがで
きる。また、第三ステップにおける前記第二インク室と
前記第三インク室とへの電圧印加のタイミングのズレ
が、インク室内のインクに発生した圧力波が前記インク
室を片道伝播する時間の0.3倍の時間以内であるの
で、前記第一インク室から良好にインクを噴射すること
ができる。
【図1】本発明の一実施例に使用可能なインク噴射装置
の制御回路を示す回路図である。
の制御回路を示す回路図である。
【図2】図1の制御回路における駆動回路を示す回路図
である。
である。
【図3】図1の制御回路の制御タイミングを示すタイム
チャートである。
チャートである。
【図4】上記インク噴射装置の一部を示す断面図であ
る。
る。
【図5】図4のインク噴射装置の作動状態を示す図であ
る。
る。
【図6】上記インク噴射装置の別の作動状態を示す図で
ある。
ある。
【図7】上記インク噴射装置の駆動方法を示すタイミン
グチャートである。
グチャートである。
【図8】上記インク噴射装置のインク室4b1への見か
け上の駆動波形を示す図である。
け上の駆動波形を示す図である。
【図9】上記インク噴射装置のインク室4b1へのパル
ス幅を変えた実験の結果を示す図である。
ス幅を変えた実験の結果を示す図である。
【図10】上記インク噴射装置のインク室4b1以外の
インク室4へのパルス幅を変えた実験の結果を示す図で
ある。
インク室4へのパルス幅を変えた実験の結果を示す図で
ある。
【図11】上記インク噴射装置のインク室4b1と他の
インク室4との電圧値の割合を変えた実験の結果を示す
図である。
インク室4との電圧値の割合を変えた実験の結果を示す
図である。
【図12】上記インク噴射装置のインク室4b1の立ち
下がりと他のインク室4の立ち上がりとの合計時間を示
す図である。
下がりと他のインク室4の立ち上がりとの合計時間を示
す図である。
【図13】図12の合計時間を変えたときのインク噴射
速度を示す図である。
速度を示す図である。
【図14】上記インク噴射装置のインク室4b1と他の
インク室4とに印加するパルスの幅を説明するための図
である。
インク室4とに印加するパルスの幅を説明するための図
である。
【図15】上記インク噴射装置のインク室4a1とイン
ク室4c1との電圧印加開始ズレmを示す図である。
ク室4c1との電圧印加開始ズレmを示す図である。
【図16】図15の電圧印加開始ズレmを変えたときの
インク噴射速度を示す図である。
インク噴射速度を示す図である。
【図17】本発明の別の実施例に使用可能な駆動回路を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図18】従来のせん断モード型インク噴射装置を一部
断面にして示す斜視図である。
断面にして示す斜視図である。
【図19】上記せん断モード型インク噴射装置の一部の
正面断面図である。
正面断面図である。
【図20】図19のせん断モード型インク噴射装置の作
動状態を示す図である。
動状態を示す図である。
【図21】図19のせん断モード型インク噴射装置とは
別のせん断モード型インク噴射装置の一部の正面断面図
である。
別のせん断モード型インク噴射装置の一部の正面断面図
である。
【図22】図21のせん断モード型インク噴射装置の作
動状態を示す図である。
動状態を示す図である。
【図23】従来技術のせん断モード型インク噴射装置の
駆動方法を示すタイミングチャートである。
駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図24】従来のせん断モード型インク噴射装置の駆動
回路を示す回路図である。
回路を示す回路図である。
2 圧電セラミックスプレート 4 インク室 6 隔壁 8 金属電極 100 制御回路 116 駆動電源
Claims (5)
- 【請求項1】 分極された圧電素子で少なくとも一部
が形成された複数の隔壁と、前記隔壁によって隔てられ
た複数のインク室と、電圧が印加されて前記圧電素子に
前記隔壁を変形させる電界を発生する電極とを有し、駆
動電源から前記複数のインク室の内の第一インク室の両
側の前記電極に電圧を印加して、両側の前記隔壁を互い
に離れる方向に変形させることにより前記第一インク室
の容積を自然状態から増大状態に変化させる第一ステッ
プと、所定時間後、前記第一インク室の前記電極への前
記駆動電源からの電圧の印加を停止して、前記第一イン
ク室の容積を前記増大状態から自然状態に復帰させる第
二ステップと、前記第一インク室の両側の第二、第三イ
ンク室に、前記第一インク室の前記電極に印加した電圧
と同じ極性の電圧を前記駆動電源から印加して、前記第
一インク室の前記両隔壁を互いに近づく方向に変形さ
せ、前記第一インク室の容積を自然状態から減少状態に
変化させる第三ステップと、所定時間後、前記第二、第
三インク室の前記電極への前記駆動電源からの電圧の印
加を停止して、前記第一インク室の容積を前記減少状態
から自然状態に復帰させる第四ステップとを含むインク
噴射装置の駆動方法であって、 前記第三ステップにおける前記第二インク室と前記第三
インク室とへの電圧印加のタイミングのズレは、インク
室内のインクに発生した圧力波が前記インク室を片道伝
播する時間の0.3倍の時間以内であることを特徴とす
るインク噴射装置の駆動方法。 - 【請求項2】 前記第一ステップと前記第二ステップ
との間の所定時間が、前記圧力波が前記インク室をほぼ
片道伝播する時間であることを特徴とする請求項1記載
のインク噴射装置の駆動方法。 - 【請求項3】 前記第一ステップで印加される電圧値
と、前記第三ステップで印加される電圧値とは、ほぼ同
じ値であることを特徴とする請求項2記載のインク噴射
装置の駆動方法。 - 【請求項4】 前記第三ステップと前記第四ステップ
との間の所定時間がが、前記圧力波が前記インク室を片
道伝播する時間のほぼ2倍の時間であることを特徴とす
る請求項3記載のインク噴射装置の駆動方法。 - 【請求項5】 前記圧力波が前記インク室を一往復伝
播した時、圧力が30%〜50%に減衰することを特徴
とする請求項4記載のインク噴射装置の駆動方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31631593A JPH07164630A (ja) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | インク噴射装置の駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31631593A JPH07164630A (ja) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | インク噴射装置の駆動方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07164630A true JPH07164630A (ja) | 1995-06-27 |
Family
ID=18075769
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31631593A Pending JPH07164630A (ja) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | インク噴射装置の駆動方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07164630A (ja) |
-
1993
- 1993-12-16 JP JP31631593A patent/JPH07164630A/ja active Pending
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