JPH08336970A - インクジェット式記録装置 - Google Patents

インクジェット式記録装置

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JPH08336970A
JPH08336970A JP8090515A JP9051596A JPH08336970A JP H08336970 A JPH08336970 A JP H08336970A JP 8090515 A JP8090515 A JP 8090515A JP 9051596 A JP9051596 A JP 9051596A JP H08336970 A JPH08336970 A JP H08336970A
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JP8090515A
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Toshihisa Saruta
稔久 猿田
Satoshi Hosono
聡 細野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 １駆動周期内で一定の周期で複数のインク滴
を吐出させ、飛翔中に合体させてドットを形成させるこ
と。 【解決手段】 固有振動周期Ｔａを有する圧電振動子６
と、ヘルムホルツ周期Ｔｃの圧力発生室を備え、圧電振
動子６の収縮変位により圧力発生室を膨張させ共通のイ
ンク室からインクを吸引し、また伸長により圧力発生室
を収縮させてノズル開口からインク滴を吐出するの記録
ヘッドと、圧電振動子６を所定速度で収縮させる第１の
定電流回路２１と、圧電振動子６を所定速度で伸長させ
る第２の定電流回路２３と、外部からの印刷予備信号に
同期して、駆動期間を複数に分割するとともに、ヘルム
ホルツ周期Ｔｃよりも大きな周期Ｔｐのパルス信号を出
力する充電パルス発生回路２０及び放電パルス発生回路
２２と、パルス信号により第２の定電流回路２３の出力
波形を変更して、最初に吐出されたインク滴が飛翔中
に、最後に吐出されたインク滴が最初に吐出されたイン
ク滴に合体させるべくインク滴の速度を上昇させる時定
数調整回路２４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術の分野】本発明は、印刷信号に対応
して圧電振動子により圧力発生室の容積を変化させてノ
ズル開口からインク滴を吐出させ、記録用紙に文字や画
像を印刷するプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット式記録装置は、圧力発生
室の圧力を変化させてノズル開口からインク滴を吐出さ
せて、記録用紙等に画像を形成する装置である。この画
像品質を向上させるためには、小さなドットを高い密度
で記録用紙等に形成することが必要である。しかしなが
ら、１つのインク滴のインク量を調整することが困難な
ため、印刷信号により指定された濃度に対応して複数の
インク滴を吐出させてインク滴を調整することが多く提
案されているが、サテライト等により印字品質が低下す
るなどの問題がある。
【０００３】このような問題を解消するため、例えば特
開昭59-133066号公報や米国特許5,285,215号明細書に示
されたように１つのドットを形成する複数のインク滴を
途切れさすことなくノズル開口から吐出させ、飛翔中に
１つのインク滴に合体させてから記録用紙に着弾させ、
もってキャリッジの移動によるインク滴相互間での位置
ずれを無くして階調表現を可能としたものが提案されて
いる。
【０００４】この技術を具体的に説明すると、各圧力変
動の第１の部分が駆動パルスの前縁部から生み出されか
つ圧力発生室の容積の増加によって生じる圧力発生室の
圧力の減少からなり、各圧力変動の第２の部分が駆動パ
ルスの後縁都から生み出されかつインク室の容積の減少
によって生じる圧力発生室の圧力の増加からなり、この
圧力増加により圧力発生室からインク滴が噴射され、圧
力変動の第２の部分の速度は駆動パルスの後縁部の傾斜
に比例するインク滴の量を制御する方法に関するもので
ある。
【０００５】そして変換器手段に電圧印加して変換器手
段をその長手軸方向に収縮させて圧力発生室の容積を増
大させて圧力発生室内に負圧を発生させ、これによりイ
ンク供給リザーバからのインクを圧力発生室に流入させ
て圧力発生室をインクで満たす工程と、変換器手段への
電圧印加を停止して変換器手段を電圧無印加状態に戻さ
せ、圧力発生室の容積を急速に減少させてオリフィスか
らインク滴の噴射を開始する工程と、複数の連続した駆
動パルスを変換器手段に付与する工程において、駆動パ
ルスの少なくとも１つが、直前の駆動パルスの終了時か
らパルスにより噴射された直前のインク滴につながる尾
端部がオリフィスから離れるまでの時間内に加えられ、
少なくとも１つの駆動パルスが直前の駆動パルスより大
きい後緑部の傾斜を有している、複数の駆動パルスを変
換器手段に付与する工程を備え、変換器手段の駆動周期
を順次小さくしつつ繰り返し作動させて圧力発生室に所
定の各複数の連続的の圧力変動を生じさせ、所定の各複
数の連続的に順次速度の速くなるインク滴をオリフィス
から、インク滴が空中を飛翔している間に合体できる時
間内に噴射させる工程とを備えたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、変換器
の周期を順次変更する必要上、クロック信号が複雑化
し、印刷制御が困難になるという問題がある。本発明は
このような問題に鑑みてなされたものであって、その目
的とするところは印刷動作の基本タイミングを司るクロ
ック信号を一定に維持しつつ、１つのドットを複数のイ
ンク滴により形成することができる新規なインクジェッ
ト式記録装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、固有振動周期Ｔａを有する
圧電振動子と、ヘルムホルツ周期Ｔｃの圧力発生室を備
え、前記圧電振動子の収縮変位または伸長変位により圧
力発生室を膨張または収縮させて、共通のインク室から
インクを吸引し、ノズル開口からインク滴を吐出する記
録ヘッドと、前記圧電振動子を所定速度で収縮させる第
１の信号を出力する第１の駆動信号出力手段と、前記圧
電振動子を所定速度で伸長させる第２の信号を出力する
第２の駆動信号出力手段と、外部からのドット形成信号
に同期して、前記記録ヘッドの１駆動期間をｎ（ただし
ｎは２以上の整数）に分割し、かつ前記ヘルムホルツ周
期Ｔｃよりも大きな周期Ｔｐのパルス信号を出力するパ
ルス信号発生手段と、前記パルス信号により最初に吐出
されたインク滴に、最後に吐出されたインク滴が飛翔中
に合体する速度となるように前記第１の信号の時定数を
調整する回路定数調整手段とを備えるようにした。
【０００８】
【作用】１駆動期間内にヘルムホルツ周期Ｔｃよりも大
きな周期Ｔｐで、かつ周期が一定のパルス信号を複数発
生させて、記録ヘッドを一定周期で複数回駆動し、印字
信号の期間内に吐出されたインク滴を全て飛翔中に合体
させる。
【０００９】
【発明の実施の形態】そこで以下に本発明の詳細を図示
した実施例に基づいて説明する。図１は本発明に使用す
るインクジェット式記録ヘッドの一実施例を示すもので
あって、図中符号１は、ノズル開口２が穿設されたノズ
ルプレート、３は、圧力発生室９を区画する通孔、圧力
発生室９の両側と連通する２つのインク供給口１０を区
画する通孔または溝、及びこれらインク供給口１０、１
０に連通する２つの共通のインク室１１、１１を区画す
る通孔が設けられた流路形成板、４は、圧電振動子６の
先端に当接して弾性変形する振動板で、これらはノズル
プレート１と振動板４とが流路形成板３の両面に液密と
なるように固定されて基板ユニット５を構成している。
【００１０】７は、基台で、振動可能に圧電振動子６を
収容する収容室８を備え、開口１２から露出している圧
電振動子６の先端に振動板４のアイランド部４ａが当接
するように固定基板１３を介して圧電振動子６が固定さ
れている。
【００１１】この圧電振動子６には、変位の方向を軸方
向とする縦振動モードのものが選ばれていて、圧電振動
子６の先端面積が極めて小さいため、圧力発生室９をそ
の容積を極めて小さく構成することができる。
【００１２】この結果、圧力発生室９のヘルムホルツ周
期Ｔｃを圧電振動子６の固有振動周期Ｔａよりも小さく
することができる。これにより、圧電振動子６の縮小、
伸長運動の停止後に生じる残留振動を可及的に小さくす
べく、圧電振動子６をその固有振動周期Ｔａに近い周期
で駆動しても、圧力発生室９のインクが十分に追従して
流れることになる。
【００１３】また、ノズル開口２の流路インピーダンス
Ｚｎが、インク供給口１０の流路インピーダンスＺｒよ
りも１．５〜３倍程度と大きな値に設定されているた
め、インク吐出後のメニスカスの運動を急速に減衰させ
ることが可能となり、インク滴吐出周期をホストからの
印刷信号の周期に比較して格段に小さく設定することが
できる。
【００１４】図２は、前述の記録ヘッドを駆動する駆動
回路の一実施例を示すものであって、図中符号ＩＮ１
は、圧電振動子６を縮小させる印刷予備信号（図３
（ａ））の入力端子であり、またＩＮ２は、縮小状態に
ある圧電振動子６を伸長させる印刷信号（図３（ｃ））
の入力端子である。
【００１５】入力端子ＩＮ１には１駆動周期を複数の一
定周期、この実施例では図３（ｂ）に示したように３つ
に分割する周期Ｔ１の充電パルスI,II,IIIを出力する充
電パルス発生回路２０が接続されている。充電パルス発
生回路２０の出力端子にはレベルシフト用のトランジス
タＱ１を介して第１の定電流回路２１が接続されてい
る。
【００１６】ところで、充電パルスI,II,III、及び放電
パルスI',II',III'の周期Ｔ1は、ヘルムホルツ周期Ｔｃ
よりも十分に大きく、かつ一定の値となるように選択さ
れていて、インク滴吐出後の圧力発生室９の状態が安定
した時点で、充電動作、及び放電動作を実行するように
設定されている。
【００１７】第１の定電流回路２１は、トランジスタＱ
２、Ｑ３と抵抗Ｒ１からなり、コンデンサＣを一定の電
流値で充電して、その端子電圧を時定数τcで上昇させ
るように構成されている。
【００１８】図中符号２２は、放電パルス発生回路で、
印刷信号の立ち上がりに同期して駆動周期内でｎ個（だ
だし、ｎは２以上の整数）、この実施例では３つに分割
する一定周期のパルス信号出力とともに、後述する時定
数調整回路２４の最大の時定数τd1でコンデンサＣを完
全に放電させることができる時間幅のパルスを出力する
ものである。
【００１９】２３は、放電パルス発生回路２２に接続さ
れた第２の定電流回路で、トランジスタＱ４、Ｑ５、及
び抵抗値が調整できる時定数調整回路２４として構成さ
れ、コンデンサＣの電荷を時定数調整回路２４の値で決
まる時定数τd1、τd2、τd3で放電させる。
【００２０】この時定数調整回路２４は放電パルスI',I
I',III'が入力される度にその数に応じて、サイクリッ
クに抵抗値を変更、つまりこの実施例では、第１の放電
パルスI'で時定数τd1を、また第２のものII'で時定数
τd2、さらに第３のものIII'で時定数τd3を設定し、ま
た印刷信号（ｃ）の立ち下がりによりクリアされて、再
び上述の過程で時定数を順次変更するように構成されて
いる。
【００２１】コンデンサＣの端子はトランジスタＱ６、
Ｑ７、及びトランジスタＱ８、Ｑ９をダーリントン接続
してなる電流増幅回路を介して出力端子ＯＵＴに接続さ
れている。
【００２２】出力端子ＯＵＴには印刷信号を上記充電パ
ルスに同期して複数に分割した選択信号発生回路２５か
らの信号によりオンとなるトランジスタＳ、Ｓ、Ｓ‥‥
を介して記録ヘッドを構成している全ての圧電振動子
６、６、６‥‥が接続されている。
【００２３】次にこのように構成した駆動回路の動作を
図３に示した波形図を用いてさらに詳細に説明する。端
子ＩＮ１に図３に示した印刷予備信号（ａ）が入力する
と、その立ち上がりエッジに同期して一定周期Ｔ1の第
１の充電パルスIが出力する。第１の充電パルスIにより
トランジスタＱ１がオンとなり、これにより第１の定電
流回路２１を構成しているトランジスタＱ２がオンとな
り、これに接続されているコンデンサＣに抵抗Ｒ１を介
して一定電流が流れ込む。
【００２４】コンデンサＣの端子電圧は、トランジスタ
Ｑ６、Ｑ７で増幅されて出力端子ＯＵＴから各圧電振動
子６に印加され、選択信号発生回路２５からの信号によ
り選択的にオンとなっているトランジスタＳ、Ｓ、Ｓ‥
‥を介して特定の圧電振動子６、６、６‥‥だけが勾配
τcで充電されることになる。
【００２５】これにより立ち上がり勾配τcでもって圧
電振動子６が縮小するから、圧力発生室９が膨張して共
通のインク室１１から圧力発生室９に一定量のインクが
流れ込む。
【００２６】充電パルスIのパルス幅により規定される
時間が経過すると、トランジスタＱ１がオフとなるか
ら、コンデンサＣの充電が停止する。
【００２７】ホールドタイムが経過すると、印刷信号入
力端子ＩＮ２に印刷信号ｄが入力する。これにより放電
パルス発生回路２２から、この印刷信号に対する第１の
放電パルスI'が出力し、同時に時定数調整回路２４によ
り第２の定電流回路２３の時定数がτd1に設定される。
【００２８】第２の定電流回路２３を構成してるトラン
ジスタＱ４がオンとなり、コンデンサＣの電荷を時定数
τd1により放電させる。これによりコンデンサＣの端子
電圧は、立ち下がり時定数τd1で直線的に降下する。
【００２９】この立ち下がり電圧は、トランジスタＱ
8、Ｑ9を介して出力端子ＯＵＴに出力され、各圧電振動
子６、６、６‥‥に印加されるが、ドットを形成すべき
圧電振動子６にだけが充電されているので、これらの圧
電振動子６、６、６‥‥だけがダイオードＤ、Ｄ、Ｄ‥
‥を介して立ち下がり時定数τd１により放電し、この
時定数τd1により定まる速度で伸長する。
【００３０】この圧電振動子６の伸長により圧力発生室
９は、時定数τd１で定まる速度で収縮してここのイン
クを加圧してノズル開口２から速度Ｖ１を持ったインク
滴を吐出させる。
【００３１】印刷予備信号ａに同期して第２の充電パル
スIIが発生すると、再び前述の工程を繰返してドットを
形成すべき圧電振動子６、６、６‥‥だけが選択的に充
電され、共通のインク室１１から圧力発生室９にインク
が供給される。この第２の充電パルスIIも時定数τcで
あるため、第１の充電パルスIと同じ状態で圧力発生室
にインクが供給されることになる。
【００３２】第２の充電パルスIIによる充電が終了した
段階で、先に入力した印刷信号ｃに同期して第２の放電
パルスII'が出力され、同時に時定数調整回路２４によ
り放電回路２３の放電時定数がτd2に変更される。
【００３３】第２の放電パルスII'により第２の定電流
回路２３を構成しているトランジスタＱ４がオンとな
り、コンデンサＣの電荷を、前回よりも小さい放電時定
数τd2により放電させる。これにより圧電振動子６、
６、６‥‥が時定数τd2で伸長する。
【００３４】圧力発生室９は時定数τd2で定まる速度で
収縮して、前回吐出されたインク滴の速度Ｖ1よりも速
い速度Ｖ2で飛翔するインク滴を吐出する。
【００３５】このようにして第２のインク滴の吐出が終
了すると、前述と同様に印刷予備信号（ａ）に同期して
第３の充電パルスIIIを出力して、圧力発生室９を膨張
させて圧力発生室９にインクを吸引させる。
【００３６】第３の充電パルスIIIによる充電が終了し
た段階で、先に入力した印刷信号（ｃ）に同期して第３
の放電パルスIII'が出力され、同時に時定数調整回路２
４により第２の定電流回路２３の放電時定数がτd3に変
更される。
【００３７】第３の放電パルスIII'によりコンデンサの
端子電圧が時定数τd３で直線的に降下し、圧電振動子
６、６、６‥‥がこれにより定まる速度で伸長する。こ
の圧電振動子６の伸長によりノズル開口２から前回吐出
されたインク滴の速度Ｖ2程度の速度Ｖ3で飛翔するイン
ク滴が吐出される。
【００３８】ところで、これら放電時定数τd1、τd2、
τd3は、順次小さくなるとともに、その値が第１の放電
パルスIに起因するインク滴が記録用紙に到達する以前
に、第２の放電パルスIIによるインク滴が第１の放電パ
ルスIによるインク滴に追い付く速度に設定されていて
いるため、第１、第２のインク滴が飛翔の途中で合体す
る。
【００３９】２つのインク滴が合体すると、両者のイン
ク滴の速度のほぼ平均値となって第２のインク滴自身の
速度よりも低下するので、第３の放電パルスIIIによる
インク滴の速度Ｖ3を第２のインク滴の速度以上に設定
しておけば、３つのインク滴が空中で合体して１つのイ
ンク滴となって記録用紙に着弾することになる。
【００４０】この結果、１つのインク滴により形成され
たドットのインク量に比較して、ほぼ３倍のインク量で
ドットを形成することになり、インクの吸収度合が大き
な記録用紙であっても、目的のサイズのドットを形成す
ることができ、これによりキャリッジの移動方向と紙送
り方向におけるドットのサイズを、それぞれの紙質に対
応して最適な値に調整することにより、キャリッジ駆動
機構や紙送り機構の最小送り量に関わりなく、ドット間
の空白を無くして白筋の発生を防止することができる。
【００４１】そして、次の印刷信号が入力すると、時定
数調整回路２４がクリアされて、再び放電時定数がτd1
となる。
【００４２】この実施例においては１つの印刷予備信
号、及び印刷信号に対して３つのインク滴を発生させて
いるが、ホストなどにより、１つの印刷予備信号、及び
印刷信号に対するインク滴の数を、記録用紙の紙質や、
また形成すべきドットの濃度に対応して、１つ、または
２つ、４つ以上を選択することにより、紙質に対応して
印刷を行うことができ、さらには同一紙質の記録用紙に
対してはドット密度を変更することができる。
【００４３】図４は、記録ヘッドのノズル表面から記録
用紙までの距離、いわゆるプラテンギャップを１．０ｍ
ｍとした場合における、３つのインク滴が飛翔中に、同
時に記録用紙面で合体するためのインク滴の速度を、第
１のインク滴の速度Ｖ１を基準に示すものである。通
常、上述した縦振動モードの圧電振動子を使用した記録
ヘッドでは、インク滴の速度が、６乃至１０ｍ／ｓの範
囲であれば必要十分な品質で印刷が可能であるため、第
１のインク滴の速度Ｖ1を６乃至１０ｍ／ｓ程度に選定
すると、第２のインク滴、第３のインク滴を無理なく第
１のインク滴に飛翔中に合体させることができる速度Ｖ
2、Ｖ3で飛翔させることが可能となる。
【００４４】そして、このように少なくとも第２のイン
ク滴及び第３のインク滴の速度が第１のインク滴よりも
速くなるインク滴を空中で合体させていくと、たとえ第
１のインク滴の速度が小さくても、図５に示すように記
録用紙に到達する時点におけるインク滴の速度が、第
２、第３のインク滴の運動エネルギを受けて大きくな
る。
【００４５】すなわち、例えば複数ｎ（ｎ＝３発）のイ
ンク滴の速度を、Ｖ１<Ｖ２＝Ｖ３の関係で吐出させた
場合、Ｖ１が２０ｍ／ｓ以下であっても、第２のインク
滴の速度Ｖ２が２０ｍ／ｓ以上であれば、合体した時点
で増速される。これにさらに第３のインク滴を第２のイ
ンク滴と同一速度の速度Ｖ２＝Ｖ３で吐出すると、第１
と第２のインク滴が合体したインク滴は、第３のインク
滴の速度よりも小さいから、第３のインク滴が追い付い
て空中で合体する。このことから第２、第３のインク滴
の速度が２０ｍ／ｓ以上（それぞれのインク滴の吐出時
間間隔によって異なるが一例を上げるならば２４ｍ／ｓ
程度）であれば、記録用紙に到達する時点の合体したイ
ンク滴の速度Ｖｆを２０ｍ／ｓにすることができる。
【００４６】このように記録用紙への着弾時点のインク
滴の速度を高めると、インク滴が記録用紙の表面に到達
したとき、その運動エネルギに応じて四方に広がるた
め、少ないインク量で大きなサイズのドットを形成する
ことができ、特にカラー印刷等のように複数色を使用す
る印刷では、インク滴で形成されたドットの表面積を速
やかに拡大してインクの乾燥を早めて隣接するドット間
での混色を防止して印字品質を向上することができる。
【００４７】なお、上述の実施例においては、インク滴
を吐出させるための駆動周期を一定に維持しつつ、放電
時定数だけを変更することによりインク滴の吐出速度を
調整しているが、インク滴吐出時の圧電振動子６の伸長
速度を一定に維持しても、吐出させるべきインク滴を構
成するインク量を調整することによりインク滴の速度を
変えることができる。
【００４８】図６は、上述したインク量を調整すること
によりインク滴の速度を変更する場合の実施例を示すも
のであって、図中符号３０は、第１の定電流回路３１に
設けられた時定数調整回路で、充電パルス発生回路２０
からの充電パルス（図７（ｂ））により、抵抗値が順次
変更されて第１の定電流回路３１の時定数が順次小さく
なる値τc1、τc2、τc3に調整するもので、次の印刷予
備信号でクリアされるように構成されている。なお、図
中符号３２は、第２の定電流回路で、抵抗Ｒ2の抵抗値
とコンデンサＣの静電容量とで決まる一定の放電時定数
τdでコンデンサＣの電荷を放電させるものである。
【００４９】このように構成された装置の動作を図８に
基づいて説明する。端子ＩＮ１に図７に示した印刷予備
信号（ａ）が入力すると、その立ち上がりエッジに同期
して一定周期Ｔ1で第１の充電パルスIが出力する。
【００５０】これにより第１の定電流回路３１に充電時
定数τc1が設定され、同時にトランジスタＱ１がオンと
なり、第１の定電流回路２０によりコンデンサＣが時定
数τc1で充電され、大きな時定数τc1でもって圧電振動
子６が収縮するから、圧力発生室９がゆっくりと膨張し
てメニスカスの引き込み量を可及的に小さく抑えつつ
（図８のI欄のメニスカスの引き込み）、共通のインク
室１１から圧力発生室９にインクが吸引される。
【００５１】充電パルスIのパルス幅により規定される
時間が経過すると、トランジスタＱ１がオフとなるか
ら、コンデンサＣの充電が停止する。
【００５２】所定時間が経過すると、印刷信号入力端子
ＩＮ２に印刷信号（図７（ｃ））が入力する。これによ
り放電パルス発生回路３２から第１の放電パルスI’が
出力し、第２の定電流回路３２のトランジスタＱ４がオ
ンとなり、コンデンサＣの電荷を抵抗Ｒ2で決まる一定
の時定数τdにより放電させる。これによりコンデンサ
Ｃの端子電圧は、時定数τdで直線的に降下する。
【００５３】この圧電振動子６は、放電電流の時定数τ
dで定まる速度で伸長して圧力発生室９を収縮させて、
ノズル開口２から速度Ｖ１を持ったインク滴を吐出させ
る。
【００５４】この場合には、大きな時定数τc1によりメ
ニスカスの引き込みが小さいため、メニスカスの戻りが
速く（図８のI欄のメニスカスの戻り）、多い量ｍ１の
インクを吐出することになり（同インク滴の吐出）、吐
出されたインク滴の速度Ｖ１は小さい。
【００５５】印刷予備信号ａに同期して第２の充電パル
スIIが発生すると、時定数調整回路３０の時定数が、前
回の時定数τc1よりも小さなτc2に変更され、再び前述
の工程を繰返してドットを形成すべき圧電振動子６、
６、６‥‥だけが選択的に充電される。今回の場合は、
圧力発生室９が時定数τc2により若干急激に膨張するか
ら、前回よりもメニスカスの引き込み量が大きくなる
（図８のII欄のメニスカスの引き込み）。
【００５６】第２の充電パルスIIによる充電が終了した
段階で、第２の放電パルスII'が出力して、圧電振動子
６が時定数τdで定まる一定の速度で伸長して圧力発生
室９を収縮させる。
【００５７】今回の場合はメニスカスの引き込み量が若
干大きいが、すぐに第２の放電パルスII'が出力される
ので、メニスカスの戻り量が若干少なくなって（図８の
II欄のメニスカスの戻り）インク滴のインク量ｍ２は前
回の量ｍ１よりも少なくなるが、前回の速度Ｖ1よりも
速い速度Ｖ２で飛翔する（図８のII欄のインク滴の吐
出）。
【００５８】第２のインク滴の吐出が終了すると、前述
と同様に印刷予備信号ａに同期して発生した第３の充電
パルスIIIにより、時定数調整回路３０が第３の時定数
τd3となり、同時にこの時定数τc3により圧力発生室９
を膨張させて圧力発生室９にインクを吸引させる。
【００５９】この時定数τc3は、前回の時定数τc2より
も大きいため、さらにメニスカスの引き込み量が大きく
なる（図８のIIIのメニスカスの引き込み）。
【００６０】第３の充電パルスIIIによる充電が終了し
た段階で、先に入力した印刷信号ｃに同期して第３の放
電パルスIII'が出力し、ノズル開口２からインク滴が吐
出する。この場合にはメニスカスの引き込みが大きかっ
た分、メニスカスの戻りが少なく（図８のIIIのメニス
カスの戻り）、吐出するインク滴は、そのインク量ｍ３
がさらに少なくなる一方、前回のインク滴の速度Ｖ2よ
りも速い速度Ｖ3で飛翔する（図８のIIIのインク滴の吐
出）。
【００６１】したがって、第１のインク滴が記録用紙に
到達する以前に第２、第３のインク滴が次々と第１のイ
ンク滴に追い付いて、飛翔中に合体して記録用紙に着弾
することになる。
【００６２】なお、上述の実施例においては、充電終了
時の最大電圧の保持時間Ｔ２（図８におけるタイミング
ａからタイミングｂまでの期間）を一定として、同一解
像度での印刷時の階調性の調整に適するものであるが、
解像度そのものを変える場合には、充電開始からインク
滴吐出動作の開始時点（図９におけるタイミングｂ）ま
での時間Ｔ３を一定にして、連続するインク滴の量を可
及的に同一とする一方、その速度を増加させればよい。
【００６３】すなわち、第１、第２、第３の圧力発生室
の拡大の時定数τc1、τc2、τc3が順次小さくなるた
め、メニスカスの引き込み量が、図９（I）（II）、（I
II）欄のメニスカスの引き込みで示したように大きくな
る。
【００６４】一方、圧力発生室の拡大開始からインク吐
出の時期（タイミングｂ）までの時間がそれぞれＴ３で
同一であるため、図９（I）（II）、（III）欄のメニス
カスの戻りで示したようにほぼ同一の位置まで戻ってい
る。
【００６５】しかしながら、メニスカスの戻りの速度Ｖ
m1、Ｖm2、Ｖm3が順次大きいため、ノズル開口近傍のイ
ンク滴のノズル開口側への運動エネルギが大きくなって
いる。このため、同一の時定数τdにより圧力発生室を
収縮させても、インク滴の量ｍ1、ｍ2、ｍ3が順次大き
くなるばかりでなく、その速度Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3も大きく
なる。
【００６６】この結果、より大きなインク滴をより大き
な速度で吐出させて空中で合体させてから記録用紙に着
弾させることができて、同一の記録装置で解像度が大き
く異なる印刷が可能となる。
【００６７】つまり、１つのインク滴でドットを形成す
る場合には1440dpiでの印刷が、また２つのドットを空
中で合体させて１つのドットを形成する場合には720dpi
での印刷が、さらに３つのインク滴を空中で合体させて
１つのドットを形成する場合には360dpiでの印刷が可能
となる。
【００６８】なお、上述の実施例においては、放電時定
数、または充電時定数を変更することによりインク滴の
速度を調整しているが、放電時定数及び充電時定数の両
方を、後から吐出されるインク滴の速度の方が順次速く
なるように調整することにより、各インク滴の大きさを
自由に調整することができて、幅広く記録用紙の種類や
ドットサイズに対応することができる。
【００６９】また、上述の実施例においては、後で吐出
されるインク滴ほどその速度を速くするようにしている
が、前述の図５に示したように、インク滴の運動量保存
の法則を積極的に利用すると、最初のインク滴の速度だ
けを遅くし、引き続く２発目以降に吐出するインク滴の
速度を最初のインク滴よりも速くするものの、第２発目
以降のインク滴間の速度差をゼロ、つまり２番目乃至ｎ
番目のインク滴を同一の速度でかつ第１発目のインク滴
の速度よりも速く吐出させても（同図５（イ））、これ
らｎ個のインク滴を飛翔中に合体させることが可能とな
る。
【００７０】すなわち、第２発目のインク滴が最初のイ
ンク滴に合体すると、合体後のインク滴の速度Ｖ1’
は、第１番目のインク滴の速度Ｖ1よりも大きくなるも
のの、第２発目のインク滴の速度Ｖ2よりかは小さい
（同図（ロ））。そこへ第３発目のインク滴が第２発目
のインク滴と同一の速度Ｖ3＝Ｖ2で吐出されると、前方
を飛翔している第１と第２発目とが合体した飛翔中のイ
ンク滴に追い付き（同図（ハ））、最終的にはインク量
ｍ1＋ｍ2＋ｍ3で、速度Ｖｆのインク滴（同図（ニ））
が記録用紙に着弾する。
【００７１】図１０は、本発明の他の実施例を駆動波形
でもって示すものであって、この実施例においては圧力
発生室を膨張させるために圧電振動子を収縮させる充電
時定数τc4、及び圧力発生室を縮小させるために圧電振
動子を伸長させる放電時定数τd4がともに一定で、ただ
ホールドタイムＴ5、Ｔ6を異ならせた複数の駆動波形、
この実施例では第１、第２、第３の駆動波形I、II、III
を一定周期Ｔ１で印加するようにしたものである。
【００７２】これら駆動波形I、II、IIIの具体的な値
は、充電定数τc4が８μｓ、放電時定数τd4が８μｓ
で、第１の駆動波形IのホールドタイムＴ5が１２μｓ、
第２及び第３の駆動波形II,IIIのホールドタイムＴ６が
ともに８μ秒に設定されている。
【００７３】この結果、図１１に示したように第１の駆
動波形Iによるインク滴の速度は印字品質を保持できる
最低限の速度、具体的には６．５ｍ／ｓ（図１２）で
あり、また第２、第３の駆動波形II、IIIによるものは
ほぼ１３ｍ／ｓ（図１２、）となるから、第１、第
２の駆動波形I,IIにより発生したインク滴は飛行の途中
で合体する。そして合体により形成されたインク滴は、
第１、第２のインク滴の速度のほぼ平均値程度、つまり
９ｍ／ｓ程度と第２のインク滴の速度よりも低い速度で
飛翔するから、第２の駆動波形IIと同一波形である第３
の駆動波形IIIにより発生したインク滴が第１、第２の
インク滴が合体して形成されたインク滴の飛行中に合体
して、３つのインク滴が一体となって記録媒体に到達す
る。
【００７４】この実施例によれば、回路構成上、比較的
設計、調整が困難な充電時定数τc4、放電時定数τd4が
一定で、かつ各駆動波形の周期も一定ととなるから、駆
動回路の設計を簡素化することができる。
【００７５】また、上述の実施例においては、縦振動モ
ードの圧電振動子を用いた記録ヘッドに例を採って説明
したが、薄膜化により高速駆動が可能なたわみ振動モー
ドの圧電振動子を用いた記録ヘッドに適用しても同様の
作用を奏することは明らかである。
【００７６】
【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、固有振動周期Ｔａを有する圧電振動子と、ヘルムホ
ルツ周期Ｔｃの圧力発生室を備え、圧電振動子の収縮変
位または伸長変位により圧力発生室を膨張、収縮させ
て、共通のインク室からインクを吸引し、ノズル開口か
らインク滴を吐出する記録ヘッドと、圧電振動子を所定
速度で収縮させる第１の信号を出力する第１の駆動信号
出力手段と、圧電振動子を所定速度で伸長させる第２の
駆動信号を出力する第２の駆動信号出力手段と、外部か
らのドット形成信号に同期して、記録ヘッドの１駆動期
間を複数に分割し、かつヘルムホルツ周期Ｔｃよりも大
きな周期Ｔｐのパルス信号を出力するパルス信号発生手
段と、パルス信号により最初に吐出されたインク滴に、
最後に吐出されたインク滴が飛翔中に合体する速度とな
るように第１、第２の駆動信号出力手段の少なくとも一
方の回路定数を調整する回路定数調整手段とを備えたの
で、１駆動期間内にヘルムホルツ周期Ｔｃよりも大きな
周期Ｔｐのパルス信号を複数発生させて、規則的に記録
ヘッドを１印刷信号に対して一定の周期で複数回駆動
し、もって各インク滴の間の周期の変更を必要とするこ
となく、複数のインク滴を飛翔中に合体させて面積階調
を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用するインクジェット式記録ヘッド
の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図３】図（ａ）乃至（ｅ）は、それぞれ同上装置の動
作を１駆動周期について示す波形図である。
【図４】複数のインク滴が飛翔中に合体できる速度を先
頭のインク滴を基準として示す線図である。
【図５】図（イ）乃至（ニ）は、それぞれ同上装置のお
けるインク滴の合体の形態と、その速度の変化を模式的
に示す図である。
【図６】本発明の他の実施例を示すブロック図である。
【図７】図（ａ）乃至（ｅ）は、それぞれ同上装置の動
作を示す波形図である。
【図８】同上装置における各インク滴毎のメニスカスの
挙動を示す図である。
【図９】本発明の他の実施例を各インク滴毎のメニスカ
スの挙動でもって示す図である。
【図１０】本発明の他の実施例を駆動波形でもって示す
図である。
【図１１】ホールド時間とインク滴速度との関係を示す
線図である。
【図１２】連続的に吐出されるインク滴の速度とホール
ドタイムとの関係を示す線図である。
【符号の説明】
２ ノズル開口 ６ 圧電振動子 ９ 圧力発生室 １０ インク供給口 １１ 共通のインク室 ２１ 第１の定電流回路 ２３ 第２の定電流回路 ２４ 時定数調整回路

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固有振動周期Ｔａを有する圧電振動子
    と、ヘルムホルツ周期Ｔｃの圧力発生室を備え、前記圧
    電振動子の収縮変位または伸長変位により圧力発生室を
    膨張または収縮させて、共通のインク室からインクを吸
    引し、ノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッド
    と、 前記圧電振動子を所定速度で収縮させる第１の信号を出
    力する第１の駆動信号出力手段と、 前記圧電振動子を所定速度で伸長させる第２の信号を出
    力する第２の駆動信号出力手段と、 外部からのドット形成信号に同期して、前記記録ヘッド
    の１駆動期間をｎ（ただしｎは２以上の整数）に分割
    し、かつ前記ヘルムホルツ周期Ｔｃよりも大きな周期Ｔ
    ｐのパルス信号を出力するパルス信号発生手段と、 前記パルス信号により最初に吐出されたインク滴に、最
    後に吐出されたインク滴が飛翔中に合体する速度となる
    ように前記第１の信号の時定数を調整する回路定数調整
    手段とからなるインクジェット式記録装置。
  2. 【請求項２】 前記回路定数調整手段は、前記パルス信
    号により順次吐出されるインク滴の速度が順次速くなる
    ように前記第１の駆動信号出力手段の時定数を調整する
    請求項１に記載のインクジェット式記録装置。
  3. 【請求項３】 前記回路定数調整手段は、後に吐出され
    るインク滴の量が少なくなるように前記第１の駆動信号
    出力手段の時定数を調整する請求項１に記載のインクジ
    ェット式記録装置。
  4. 【請求項４】 前記回路定数調整手段は、最初に吐出さ
    れるインク滴の速度を、第２番目以降に吐出されるイン
    ク滴の速度よりも小さく、また第２番目以降に吐出され
    る複数のインク滴の速度が同一となるように前記第１の
    駆動信号出力手段の時定数を調整する請求項１に記載の
    インクジェット式記録装置。
  5. 【請求項５】 前記回路定数調整手段は、第２番目以降
    に吐出されるインク滴の量が最初に吐出されるインク滴
    の量よりも少なくなるように前記第１の駆動信号出力手
    段の時定数を調整する請求項４に記載のインクジェット
    式記録装置。
  6. 【請求項６】 前記第１、第２の駆動信号手段がコンデ
    ンサと抵抗の充放電回路からなり、また前記回路定数調
    整手段が抵抗調整回路からなる請求項１に記載のインク
    ジェット式記録装置。
  7. 【請求項７】 固有振動周期Ｔａを有する圧電振動子
    と、ヘルムホルツ周期Ｔｃの圧力発生室を備え、前記圧
    電振動子の収縮変位または伸長変位により圧力発生室を
    膨張または収縮させて、共通のインク室からインクを吸
    引し、ノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッド
    と、 前記圧電振動子を所定速度で収縮させる第１の信号を出
    力する第１の駆動信号出力手段と、 前記圧電振動子を所定速度で伸長させる第２の信号を出
    力する第２の駆動信号出力手段と、 外部からのドット形成信号に同期して、前記記録ヘッド
    の１駆動期間をｎ（ただしｎは２以上の整数）に分割
    し、かつ前記ヘルムホルツ周期Ｔｃよりも大きな周期Ｔ
    ｐのパルス信号を出力するパルス信号発生手段と、 前記パルス信号により最初に吐出されたインク滴に、最
    後に吐出されたインク滴が飛翔中に合体する速度となる
    ように前記第２の信号の時定数を調整する回路定数調整
    手段とからなるインクジェット式記録装置。
  8. 【請求項８】 前記回路定数調整手段は、前記パルス信
    号により順次吐出されるインク滴の速度が順次速くなる
    ように前記第２の駆動信号出力手段の時定数を調整する
    請求項７に記載のインクジェット式記録装置。
  9. 【請求項９】 前記回路定数調整手段は、後に吐出され
    るインク滴の量が多くなるように前記第２の駆動信号出
    力手段の時定数を調整する請求項７のインクジェット式
    記録装置。
  10. 【請求項１０】 前記回路定数調整手段は、最初に吐出
    されるインク滴の速度を、第２番目以降に吐出されるイ
    ンク滴の速度よりも小さく、また第２番目以降に吐出さ
    れる複数のインク滴の速度が同一となるように前記第２
    の駆動信号出力手段の時定数を調整する請求項７に記載
    のインクジェット式記録装置。
  11. 【請求項１１】 前記回路定数調整手段は、第２番目以
    降に吐出されるインク滴の量が最初に吐出されるインク
    滴の量よりも多くなるように前記第２の駆動信号出力手
    段の時定数を調整する請求項７に記載のインクジェット
    式記録装置。
  12. 【請求項１２】 前記第１、第２の駆動信号手段がコン
    デンサと抵抗の充放電回路からなり、また前記回路定数
    調整手段が抵抗調整回路からなる請求項７に記載のイン
    クジェット式記録装置。
  13. 【請求項１３】 固有振動周期Ｔａを有する圧電振動子
    と、ヘルムホルツ周期Ｔｃの圧力発生室を備え、前記圧
    電振動子の収縮変位、伸長変位により圧力発生室を膨
    張、収縮させて、共通のインク室からインクを吸引し、
    ノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッドと、 前記圧電振動子を所定速度で収縮させる時定数が一定な
    第１の信号を出力する第１の駆動信号出力手段と、 前記圧電振動子を所定速度で伸長させ、かつ前記第１の
    信号の時定数が同一の第２の信号を出力する第２の駆動
    信号出力手段と、 外部からのドット形成信号に同期して、前記記録ヘッド
    の１駆動期間をｎ（ただしｎは２以上の整数）に分割
    し、かつ前記ヘルムホルツ周期Ｔｃよりも大きな周期Ｔ
    ｐのパルス信号を出力するパルス信号発生手段と、 １駆動周期内に最初にインク滴を吐出させる前記第１の
    信号と第２の信号との間の時間を、１駆動周期内の他の
    第１の信号と第２の信号との間の時間よりも長くなるよ
    うに設定して、１駆動周期内で吐出されたインク滴が飛
    翔中に合体するように回路定数を調整する回路定数調整
    手段とからなるインクジェット式記録装置。
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