JPH091798A - インクジェット式印字ヘッドの駆動装置 - Google Patents
インクジェット式印字ヘッドの駆動装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 同一ノズルから異なるインク滴を吐出し、高
品質な階調画像が得られ、かつ高速に印刷可能なインク
ジェット式印字ヘッドの駆動装置を提供すること。 【解決手段】 一印刷周期内で、大きなインク滴を吐出
させる第１の駆動信号に続いて小さなインク滴を吐出さ
せる第２の駆動信号を発生させる駆動信号発生回路２３
を設け、印刷号により、どちらか一方の駆動信号を圧電
振動子６に選択的に印加するようにして、同一ノズルか
ら異なるインク滴を吐出させる。
品質な階調画像が得られ、かつ高速に印刷可能なインク
ジェット式印字ヘッドの駆動装置を提供すること。 【解決手段】 一印刷周期内で、大きなインク滴を吐出
させる第１の駆動信号に続いて小さなインク滴を吐出さ
せる第２の駆動信号を発生させる駆動信号発生回路２３
を設け、印刷号により、どちらか一方の駆動信号を圧電
振動子６に選択的に印加するようにして、同一ノズルか
ら異なるインク滴を吐出させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、記録紙等の記録媒
体上に同一ノズルから異なる重量のインク滴を吐出する
インクジェット式印字ヘッドの駆動装置に関するもので
ある。
体上に同一ノズルから異なる重量のインク滴を吐出する
インクジェット式印字ヘッドの駆動装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットプリンタは、ドットマト
リクスプリンタの一つで、２値化された画像信号に応じ
てインク滴を記録紙に着弾させ、文字或いは画像を同じ
記録ドット径の集合として表現している。このインクジ
ェットプリンタで階調のある写真並の画像を得るために
は、記録紙上の記録ドット径が大きくなると、特に低濃
度領域で粒状性が目立つので、インク滴のインク重量を
少なくして記録ドット径を小さくする必要がある。
リクスプリンタの一つで、２値化された画像信号に応じ
てインク滴を記録紙に着弾させ、文字或いは画像を同じ
記録ドット径の集合として表現している。このインクジ
ェットプリンタで階調のある写真並の画像を得るために
は、記録紙上の記録ドット径が大きくなると、特に低濃
度領域で粒状性が目立つので、インク滴のインク重量を
少なくして記録ドット径を小さくする必要がある。
【０００３】インク滴のインク重量を少なくするには、
特開昭５５−１７５８９号公報に開示されているよう
に、圧力室を膨張、収縮させる、いわゆる引き打ちを行
い、膨張、収縮する駆動力を小さくすることで実現でき
る。しかし、高濃度領域では、記録紙を隙間なくうめ尽
くす必要があるので、記録ドット径を小さくすれば、大
きなドット径で印刷する場合に比べ印刷速度が低下する
という問題が生じる。
特開昭５５−１７５８９号公報に開示されているよう
に、圧力室を膨張、収縮させる、いわゆる引き打ちを行
い、膨張、収縮する駆動力を小さくすることで実現でき
る。しかし、高濃度領域では、記録紙を隙間なくうめ尽
くす必要があるので、記録ドット径を小さくすれば、大
きなドット径で印刷する場合に比べ印刷速度が低下する
という問題が生じる。
【０００４】例えば，印刷解像度が３６０ｄｐｉと７２
０ｄｐｉでは、ベタ印字時に記録紙を埋め尽くすのに最
低、１００μｍ、５０μｍの記録ドット径が必要であ
り、印刷速度は、３６０ｄｐｉ時に比べ、７２０ｄｐｉ
は１／４程度まで遅くなる。印刷速度を低下させないた
めにはインク滴を吐出する駆動周波数を４倍にするか、
ノズル数を４倍にすればよいが、いずれも容易ではな
い。
０ｄｐｉでは、ベタ印字時に記録紙を埋め尽くすのに最
低、１００μｍ、５０μｍの記録ドット径が必要であ
り、印刷速度は、３６０ｄｐｉ時に比べ、７２０ｄｐｉ
は１／４程度まで遅くなる。印刷速度を低下させないた
めにはインク滴を吐出する駆動周波数を４倍にするか、
ノズル数を４倍にすればよいが、いずれも容易ではな
い。
【０００５】このような問題に対して、同一ノズルから
異なる重量のインク滴を吐出させ階調記録を可能とする
技術も提案されている（特公平４−１５７３５号公報、
米国特許第５,２８５,２１５号明細書）。この２つの技
術は、何れも複数のパルス信号により微小インク滴を複
数発生させ、該微小インク滴数を調整して１つ大きなイ
ンク滴にして記録紙上に着弾させるものである。
異なる重量のインク滴を吐出させ階調記録を可能とする
技術も提案されている（特公平４−１５７３５号公報、
米国特許第５,２８５,２１５号明細書）。この２つの技
術は、何れも複数のパルス信号により微小インク滴を複
数発生させ、該微小インク滴数を調整して１つ大きなイ
ンク滴にして記録紙上に着弾させるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記２つの技
術は、複数の微小インク滴を合体させて１つの大きなイ
ンク滴とするため、この技術も印刷速度が遅くなり、ま
た、記録紙上のインク滴が着弾する前に微小インク滴を
１つに合体させなければならないことから、記録ドット
径の可変範囲が狭いという問題がある。
術は、複数の微小インク滴を合体させて１つの大きなイ
ンク滴とするため、この技術も印刷速度が遅くなり、ま
た、記録紙上のインク滴が着弾する前に微小インク滴を
１つに合体させなければならないことから、記録ドット
径の可変範囲が狭いという問題がある。
【０００７】本発明はこの様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、印刷速度を落と
すことなく、同一ノズルから異なる大きさのインク滴を
吐出できるインクジェット式印字ヘッドの駆動装置を提
供するものである。
のであって、その目的とするところは、印刷速度を落と
すことなく、同一ノズルから異なる大きさのインク滴を
吐出できるインクジェット式印字ヘッドの駆動装置を提
供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明のインク
ジェット印字ヘッドの駆動装置は、圧電振動子により圧
力発生室を膨張、収縮させて圧力発生室に対向するノズ
ル開口よりインク滴を吐出させるインクジェット印字ヘ
ッドの駆動装置において、前記ノズル開口から大きなイ
ンク滴を吐出させるための第１の駆動信号と、前記第１
の駆動信号に続いて、前記ノズル開口から小さなインク
滴を吐出させるための第２の駆動信号を一印刷周期内で
発生させ、いずれか一方を印字信号により圧電振動子に
印加するようにして、一印刷周期内で異なる大きさのイ
ンク滴を吐出させるようにした。つまり、インク滴吐出
後のメニスカスの振動が次の印刷周期に及ばないよう
に、大きなインク滴から先に吐出できるようにしてい
る。
ジェット印字ヘッドの駆動装置は、圧電振動子により圧
力発生室を膨張、収縮させて圧力発生室に対向するノズ
ル開口よりインク滴を吐出させるインクジェット印字ヘ
ッドの駆動装置において、前記ノズル開口から大きなイ
ンク滴を吐出させるための第１の駆動信号と、前記第１
の駆動信号に続いて、前記ノズル開口から小さなインク
滴を吐出させるための第２の駆動信号を一印刷周期内で
発生させ、いずれか一方を印字信号により圧電振動子に
印加するようにして、一印刷周期内で異なる大きさのイ
ンク滴を吐出させるようにした。つまり、インク滴吐出
後のメニスカスの振動が次の印刷周期に及ばないよう
に、大きなインク滴から先に吐出できるようにしてい
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明に使用するインクジ
ェット式印字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で
あり、３は圧力発生室９を区画する通孔、インク供給口
１０を区画する通孔または溝、及び共通のインク室１１
を区画する通孔が設けられた流路形成板であり、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あ
る。そして、流路形成板３をノズルプレート１と振動板
４とで挟んで基板ユニット５を構成している。
ェット式印字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で
あり、３は圧力発生室９を区画する通孔、インク供給口
１０を区画する通孔または溝、及び共通のインク室１１
を区画する通孔が設けられた流路形成板であり、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あ
る。そして、流路形成板３をノズルプレート１と振動板
４とで挟んで基板ユニット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、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を固定している。
容する収容室８を備え、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を固定している。
【００１１】図２は、前述の印字ヘッドを駆動する駆動
回路の一実施例を示すブロック図である。２２は印字デ
ータを一時記憶しておくメモリ、２３は前述した印字ヘ
ッドの圧電振動子６を伸縮するための駆動信号を発生す
る駆動信号発生回路、２７はメモリ２２からシリアル転
送される印字データを記憶するシフトレジスタ、２６は
シフトレジスタ２７に記憶された印字データを一斉にラ
ッチするラッチ回路である。ラッチ回路２６の出力は、
選択回路であるトランジスタＳ，Ｓ，・・・の制御端子
に出力され、トランジスタＳ，Ｓ，・・・の導通を制御
する。また、メモリ２２、駆動信号発生回路２３、ラッ
チ回路２６、シフトレジスタ２７は、制御回路２１によ
り制御される。尚、トランジスタＳ，Ｓ，・・・のコレ
クタエミッタ間には図示するようにダイオードＤ，Ｄ，
・・・が接続されている。
回路の一実施例を示すブロック図である。２２は印字デ
ータを一時記憶しておくメモリ、２３は前述した印字ヘ
ッドの圧電振動子６を伸縮するための駆動信号を発生す
る駆動信号発生回路、２７はメモリ２２からシリアル転
送される印字データを記憶するシフトレジスタ、２６は
シフトレジスタ２７に記憶された印字データを一斉にラ
ッチするラッチ回路である。ラッチ回路２６の出力は、
選択回路であるトランジスタＳ，Ｓ，・・・の制御端子
に出力され、トランジスタＳ，Ｓ，・・・の導通を制御
する。また、メモリ２２、駆動信号発生回路２３、ラッ
チ回路２６、シフトレジスタ２７は、制御回路２１によ
り制御される。尚、トランジスタＳ，Ｓ，・・・のコレ
クタエミッタ間には図示するようにダイオードＤ，Ｄ，
・・・が接続されている。
【００１２】図３は図２の駆動信号発生回路２３の一実
施例を示している。図中符号ＩＮ１、ＩＮ３は、圧電振
動子６を縮小させる充電信号の入力端子であり、またＩ
Ｎ２、ＩＮ４は、縮小状態にある圧電振動子６を伸長さ
せる放電信号の入力端子である。この入力端子ＩＮ１、
ＩＮ２、ＩＮ３、ＩＮ４には、制御回路２１から図４に
示すように各々パルス幅Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４のパル
ス信号が入力する。ここで充電信号／放電信号という言
葉を用いているのは、容量性負荷である圧電振動子の充
電／放電に寄与する信号であることを意味している。
施例を示している。図中符号ＩＮ１、ＩＮ３は、圧電振
動子６を縮小させる充電信号の入力端子であり、またＩ
Ｎ２、ＩＮ４は、縮小状態にある圧電振動子６を伸長さ
せる放電信号の入力端子である。この入力端子ＩＮ１、
ＩＮ２、ＩＮ３、ＩＮ４には、制御回路２１から図４に
示すように各々パルス幅Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４のパル
ス信号が入力する。ここで充電信号／放電信号という言
葉を用いているのは、容量性負荷である圧電振動子の充
電／放電に寄与する信号であることを意味している。
【００１３】入力端子ＩＮ１に入力するパルス信号（Ｔ
１）はレベルシフト用のトランジスタＱ１を介してトラ
ンジスタＱ２、Ｑ３と抵抗Ｒ１よりなる第１の定電流充
電回路３０を動作させ、コンデンサＣを一定の電流値で
充電する。それにより、コンデンサＣの端子電圧は時間
τ１をかけて所定電圧まで上昇し、ほぼ同じ電圧が電流
増幅回路３４を介して出力端子ＯＵＴに出力する。この
パルス信号（Ｔ１）により発生する電圧波形を第１の電
圧波形と呼ぶ。
１）はレベルシフト用のトランジスタＱ１を介してトラ
ンジスタＱ２、Ｑ３と抵抗Ｒ１よりなる第１の定電流充
電回路３０を動作させ、コンデンサＣを一定の電流値で
充電する。それにより、コンデンサＣの端子電圧は時間
τ１をかけて所定電圧まで上昇し、ほぼ同じ電圧が電流
増幅回路３４を介して出力端子ＯＵＴに出力する。この
パルス信号（Ｔ１）により発生する電圧波形を第１の電
圧波形と呼ぶ。
【００１４】同様に、入力端子ＩＮ３に入力するパルス
信号（Ｔ３）はレベルシフト用のトランジスタＱ４を介
してトランジスタＱ５、Ｑ６と抵抗Ｒ２よりなる第２の
定電流充電回路３１を動作させ、コンデンサＣを一定の
電流値で充電する。それにより、コンデンサＣの端子電
圧は時間τ４をかけて所定電圧まで上昇し、ほぼ同じ電
圧が電流増幅回路３４を介して出力端子ＯＵＴに出力す
る。このパルス信号（Ｔ３）により発生する電圧波形を
第４の電圧波形と呼ぶ。
信号（Ｔ３）はレベルシフト用のトランジスタＱ４を介
してトランジスタＱ５、Ｑ６と抵抗Ｒ２よりなる第２の
定電流充電回路３１を動作させ、コンデンサＣを一定の
電流値で充電する。それにより、コンデンサＣの端子電
圧は時間τ４をかけて所定電圧まで上昇し、ほぼ同じ電
圧が電流増幅回路３４を介して出力端子ＯＵＴに出力す
る。このパルス信号（Ｔ３）により発生する電圧波形を
第４の電圧波形と呼ぶ。
【００１５】また、入力端子ＩＮ２に入力するパルス信
号（Ｔ２）は、トランジスタＱ７、Ｑ８と抵抗Ｒ３より
なる第１の定電流放電回路３２を作動させ、コンデンサ
Ｃを一定電流で放電する。それにより、コンデンサＣの
端子電圧は時間τ３をかけて所定電圧まで下降し、ほぼ
同電圧が電流増幅回路３４を介して出力端子ＯＵＴに出
力する。このパルス信号（Ｔ２）により発生する電圧波
形を第３の電圧波形と呼ぶ。
号（Ｔ２）は、トランジスタＱ７、Ｑ８と抵抗Ｒ３より
なる第１の定電流放電回路３２を作動させ、コンデンサ
Ｃを一定電流で放電する。それにより、コンデンサＣの
端子電圧は時間τ３をかけて所定電圧まで下降し、ほぼ
同電圧が電流増幅回路３４を介して出力端子ＯＵＴに出
力する。このパルス信号（Ｔ２）により発生する電圧波
形を第３の電圧波形と呼ぶ。
【００１６】同様に、入力端子ＩＮ４に入力するパルス
信号（Ｔ４）は、トランジスタＱ９、Ｑ１０と抵抗Ｒ４
よりなる第２の定電流放電回路３３を作動させ、コンデ
ンサＣを一定電流で放電する。それにより、コンデンサ
Ｃの端子電圧は時間τ６をかけて所定電圧まで下降し、
ほぼ同電圧が電流増幅回路３４を介して出力端子ＯＵＴ
に出力する。このパルス信号（Ｔ４）により発生する電
圧波形を第６の電圧波形と呼ぶ。
信号（Ｔ４）は、トランジスタＱ９、Ｑ１０と抵抗Ｒ４
よりなる第２の定電流放電回路３３を作動させ、コンデ
ンサＣを一定電流で放電する。それにより、コンデンサ
Ｃの端子電圧は時間τ６をかけて所定電圧まで下降し、
ほぼ同電圧が電流増幅回路３４を介して出力端子ＯＵＴ
に出力する。このパルス信号（Ｔ４）により発生する電
圧波形を第６の電圧波形と呼ぶ。
【００１７】尚、入力端子ＩＮ２、ＩＮ４に入力される
パルス信号Ｔ２、Ｔ４はコンデンサ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。
パルス信号Ｔ２、Ｔ４はコンデンサ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。
【００１８】また、第１の電圧波形の出力終了から第３
の電圧波形の出力まで所定時間間隔あけることにより、
第１の電圧波形の終了時の電圧値をそのまま維持する第
２の電圧波形を発生させる。同様に、第４の電圧波形の
出力終了から第６の電圧波形の出力まで所定時間間隔あ
けることにより、第４の電圧波形の終了時の電圧値をそ
のまま維持する第５の電圧波形を発生させる。
の電圧波形の出力まで所定時間間隔あけることにより、
第１の電圧波形の終了時の電圧値をそのまま維持する第
２の電圧波形を発生させる。同様に、第４の電圧波形の
出力終了から第６の電圧波形の出力まで所定時間間隔あ
けることにより、第４の電圧波形の終了時の電圧値をそ
のまま維持する第５の電圧波形を発生させる。
【００１９】このようにして出力端子ＯＵＴに出力した
駆動信号は、複数の圧電振動子６，６，・・・に供給さ
れる。
駆動信号は、複数の圧電振動子６，６，・・・に供給さ
れる。
【００２０】次に、この様に構成した駆動回路の動作を
図４に示した波形図を用いてさらに詳細に説明する。
図４に示した波形図を用いてさらに詳細に説明する。
【００２１】端子ＩＮ１に図４に示したパルス信号が入
力すると（図４（Ｉ））、トランジスタＱ１がオンとな
り、これにより第１の定電流充電回路３０を構成してい
るトランジスタＱ３がオンとなって、コンデンサＣに抵
抗Ｒ１を介して一定電流が流れ込む。それにより、コン
デンサＣの端子電圧が一定電圧勾配で上昇し、ほぼ同電
圧が電流増幅回路３４を介して出力端子ＯＵＴに出力す
る。この駆動信号により、印字信号２５、２５、２５‥
‥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‥
‥だけが所定電圧まで充電される。これにより圧電振動
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。
力すると（図４（Ｉ））、トランジスタＱ１がオンとな
り、これにより第１の定電流充電回路３０を構成してい
るトランジスタＱ３がオンとなって、コンデンサＣに抵
抗Ｒ１を介して一定電流が流れ込む。それにより、コン
デンサＣの端子電圧が一定電圧勾配で上昇し、ほぼ同電
圧が電流増幅回路３４を介して出力端子ＯＵＴに出力す
る。この駆動信号により、印字信号２５、２５、２５‥
‥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‥
‥だけが所定電圧まで充電される。これにより圧電振動
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。
【００２２】端子ＩＮ１のパルス信号入力が終了すると
（図４（II））、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。その後、所定時間が経
過すると、入力端子ＩＮ２にパルス信号が入力する（図
４（III））。この（II）〜（III）の期間では、充電終
了時の電圧値が維持されるので圧電振動子６，６，・・
・は収縮状態を維持する。
（図４（II））、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。その後、所定時間が経
過すると、入力端子ＩＮ２にパルス信号が入力する（図
４（III））。この（II）〜（III）の期間では、充電終
了時の電圧値が維持されるので圧電振動子６，６，・・
・は収縮状態を維持する。
【００２３】端子ＩＮ２に図４に示したパルス信号が入
力すると（図４(III）〜（IV））、第１の定電流放電回
路３２を構成してるトランジスタＱ８がオンとなり、コ
ンデンサＣの電荷を一定電流で放電するので、コンデン
サＣの端子電圧は、一定電圧勾配で下降する。それによ
り、インク滴を吐出すべく充電されている圧電振動子
６，６，・・・だけがダイオードＤ、Ｄ、Ｄ‥‥を介し
て一定電圧勾配で放電して、圧電振動子６，６，・・・
は、それに応じた速度で伸長する。
力すると（図４(III）〜（IV））、第１の定電流放電回
路３２を構成してるトランジスタＱ８がオンとなり、コ
ンデンサＣの電荷を一定電流で放電するので、コンデン
サＣの端子電圧は、一定電圧勾配で下降する。それによ
り、インク滴を吐出すべく充電されている圧電振動子
６，６，・・・だけがダイオードＤ、Ｄ、Ｄ‥‥を介し
て一定電圧勾配で放電して、圧電振動子６，６，・・・
は、それに応じた速度で伸長する。
【００２４】この圧電振動子６の伸長により、圧力発生
室９は圧電振動子６の伸長速度に応じた速度で収縮する
ので、圧力発生室９内に正圧が発生しノズル開口２から
第１のインク滴が吐出する。
室９は圧電振動子６の伸長速度に応じた速度で収縮する
ので、圧力発生室９内に正圧が発生しノズル開口２から
第１のインク滴が吐出する。
【００２５】所定時間後、連続して端子ＩＮ３に図４に
示するパルス幅Ｔ３を有するパルス信号を入力すると
（図４（Ｖ））、トランジスタＱ４がオンとなり、これ
により第２の定電流充電回路３１を構成しているトラン
ジスタＱ６がオンとなって、コンデンサＣに抵抗Ｒ２を
介して一定電流が流れ込む。この時、 Ｔ１／Ｒ１＞Ｔ３／Ｒ２ 且つ、 Ｒ１＜Ｒ２ とすることにより、第１の電圧波形よりゆるやかな勾配
を持ち、また最大電圧（図４（VI）の時点の電圧）が第
１の電圧波形の最大電圧（（図４（II）の時点の電圧）
より小さい第４の電圧波形が発生する。この第４の電圧
波形によっても印字信号２５、２５、２５‥‥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‥‥だけが所定電圧
まで充電される。これにより、圧電振動子６，６，・・
・は縮小するから、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。
示するパルス幅Ｔ３を有するパルス信号を入力すると
（図４（Ｖ））、トランジスタＱ４がオンとなり、これ
により第２の定電流充電回路３１を構成しているトラン
ジスタＱ６がオンとなって、コンデンサＣに抵抗Ｒ２を
介して一定電流が流れ込む。この時、 Ｔ１／Ｒ１＞Ｔ３／Ｒ２ 且つ、 Ｒ１＜Ｒ２ とすることにより、第１の電圧波形よりゆるやかな勾配
を持ち、また最大電圧（図４（VI）の時点の電圧）が第
１の電圧波形の最大電圧（（図４（II）の時点の電圧）
より小さい第４の電圧波形が発生する。この第４の電圧
波形によっても印字信号２５、２５、２５‥‥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‥‥だけが所定電圧
まで充電される。これにより、圧電振動子６，６，・・
・は縮小するから、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】端子ＩＮ３のパルス信号入力が終了すると
（図４（VI））、トランジスタＱ４がオフとなるから、
コンデンサＣの充電が停止する。その後、所定時間が経
過すると、入力端子ＩＮ４にパルス信号が入力する（図
４（VII））。この（VI）〜（VII）の期間では、先の充
電過程終了時（図４（II））の電圧値より小さい電圧値
が維持される。また、（VI）〜（VII）の期間は（II）
〜（III）より短くする。
（図４（VI））、トランジスタＱ４がオフとなるから、
コンデンサＣの充電が停止する。その後、所定時間が経
過すると、入力端子ＩＮ４にパルス信号が入力する（図
４（VII））。この（VI）〜（VII）の期間では、先の充
電過程終了時（図４（II））の電圧値より小さい電圧値
が維持される。また、（VI）〜（VII）の期間は（II）
〜（III）より短くする。
【００２７】端子ＩＮ４に図４に示したパルス信号が入
力すると（図４(VII)〜（VIII））、第２の定電流放電
回路３３を構成してるトランジスタＱ１０がオンとな
り、コンデンサＣの電荷を時間τ６をかけて放電するの
で、コンデンサＣの端子電圧は、一定電圧勾配で下降す
る。それにより、第１のインク滴より小さな第２のイン
ク滴を吐出すべく充電されている圧電振動子６，６，・
・・だけがダイオードＤ、Ｄ、Ｄ‥‥を介して一定電圧
勾配で放電して、それに応じた速度で圧電振動子６，
６，・・・は伸長する。
力すると（図４(VII)〜（VIII））、第２の定電流放電
回路３３を構成してるトランジスタＱ１０がオンとな
り、コンデンサＣの電荷を時間τ６をかけて放電するの
で、コンデンサＣの端子電圧は、一定電圧勾配で下降す
る。それにより、第１のインク滴より小さな第２のイン
ク滴を吐出すべく充電されている圧電振動子６，６，・
・・だけがダイオードＤ、Ｄ、Ｄ‥‥を介して一定電圧
勾配で放電して、それに応じた速度で圧電振動子６，
６，・・・は伸長する。
【００２８】この圧電振動子６の伸長により、圧力発生
室９は圧電振動子６の伸長速度に応じた速度で収縮の
で、圧力発生室９内に正圧が発生しノズル開口２から第
１のインク滴より小さな第２のインク滴が吐出する。
室９は圧電振動子６の伸長速度に応じた速度で収縮の
で、圧力発生室９内に正圧が発生しノズル開口２から第
１のインク滴より小さな第２のインク滴が吐出する。
【００２９】図５は、インク滴がノズル開口より吐出す
る様子を図示したものであり、（ａ）〜（ｅ）に第１の
インク滴が吐出する様子を、また、（ｆ）〜（ｊ）に第
２のインク滴が吐出する様子を示している。
る様子を図示したものであり、（ａ）〜（ｅ）に第１の
インク滴が吐出する様子を、また、（ｆ）〜（ｊ）に第
２のインク滴が吐出する様子を示している。
【００３０】尚、（ａ）は図４の（Ｉ）に、（ｂ）は図
４の（II）に、（ｃ）は図４の（III）に、（ｄ）は図
４の（IV）に、（ｆ）は図４の（Ｖ）に、（ｇ）は図４
の（VI）に、（ｈ）は図４の（VII）に、（ｉ）は図４
の（VIII）の時点に対応する。
４の（II）に、（ｃ）は図４の（III）に、（ｄ）は図
４の（IV）に、（ｆ）は図４の（Ｖ）に、（ｇ）は図４
の（VI）に、（ｈ）は図４の（VII）に、（ｉ）は図４
の（VIII）の時点に対応する。
【００３１】第１の駆動信号は、最大電圧値が大きいた
め、圧力発生室９が大きく膨張して共通のインク室１１
から圧力発生室９に流れ込むインク量が多く（図中
（ｂ））、また、第２の電圧波形期間を長くとり、メニ
スカス４０が充分に戻ってから（図中（ｃ））、正圧を
発生させているため、大きなインク滴を発生することが
できる（図中（ｄ），（ｅ））。
め、圧力発生室９が大きく膨張して共通のインク室１１
から圧力発生室９に流れ込むインク量が多く（図中
（ｂ））、また、第２の電圧波形期間を長くとり、メニ
スカス４０が充分に戻ってから（図中（ｃ））、正圧を
発生させているため、大きなインク滴を発生することが
できる（図中（ｄ），（ｅ））。
【００３２】一方、第２の駆動信号では、最大電圧値が
小さいため、圧力発生室９が膨張して共通のインク室１
１から圧力発生室９に流れ込むインク量が少なく（図中
（ｇ））、また、第５の電圧波形期間が短いため、メニ
スカス４０が引き込んだ状態から（図中（ｈ））、圧力
発生室９を収縮して、正圧を発生させるため、小さなイ
ンク滴を発生することができる（図中（ｉ），
（ｊ））。
小さいため、圧力発生室９が膨張して共通のインク室１
１から圧力発生室９に流れ込むインク量が少なく（図中
（ｇ））、また、第５の電圧波形期間が短いため、メニ
スカス４０が引き込んだ状態から（図中（ｈ））、圧力
発生室９を収縮して、正圧を発生させるため、小さなイ
ンク滴を発生することができる（図中（ｉ），
（ｊ））。
【００３３】メニスカス４０がいったん引き込まれてか
ら、引き込まれる前の位置に戻る時間はインクの固有周
期（ヘルムホルツ周波数）で決定される。よって、第２
の駆動信号を維持する時間はメニスカスが戻る時間以上
が望ましく、ヘルムホルツ周波数の０．９倍以上が望ま
しい。また、第５の駆動信号を維持する時間はヘルムホ
ルツ周波数の０．４倍以下が望ましい。最も望ましいの
は、第５の駆動信号を維持する時間が０（ｓｅｃ）の時
であるが、トランジスタのスイッチング遅れのため、図
３に示したトランジスタＱ１２とトランジスタＱ１４が
同時に導通し貫通電流が発生してトランジスタの破壊を
招く恐れがあるので、貫通電流が問題とならない程度に
設定するのが望ましい。
ら、引き込まれる前の位置に戻る時間はインクの固有周
期（ヘルムホルツ周波数）で決定される。よって、第２
の駆動信号を維持する時間はメニスカスが戻る時間以上
が望ましく、ヘルムホルツ周波数の０．９倍以上が望ま
しい。また、第５の駆動信号を維持する時間はヘルムホ
ルツ周波数の０．４倍以下が望ましい。最も望ましいの
は、第５の駆動信号を維持する時間が０（ｓｅｃ）の時
であるが、トランジスタのスイッチング遅れのため、図
３に示したトランジスタＱ１２とトランジスタＱ１４が
同時に導通し貫通電流が発生してトランジスタの破壊を
招く恐れがあるので、貫通電流が問題とならない程度に
設定するのが望ましい。
【００３４】本実施例では、第２の電圧波形を維持する
時間＞第５の電圧波形を維持する時間、及び第２の電圧
波形の電圧値＞第５の電圧波形の電圧値の２条件を満た
すように説明したが、各条件は単独でインク滴のインク
重量を少なくすることができる条件であり、どちらか一
方の条件を満たせば、同様の効果が得られる。また、メ
ニスカスの引き込みをゆっくり行うことによっても、イ
ンク重量を少なくすることができる。これは、メニスカ
スを引き込んだ後のインク供給口１０からノズル開口２
へ向かうインクの慣性力を小さくすることであり、慣性
力が小さければ、吐出されるインク滴のインク重量も少
なくなる。よって、τ１＜τ４の条件を満たすようにす
ることでも同様の効果が得られる。更に、前述した２条
件と組み合わせることにより格段の効果が得られる。
時間＞第５の電圧波形を維持する時間、及び第２の電圧
波形の電圧値＞第５の電圧波形の電圧値の２条件を満た
すように説明したが、各条件は単独でインク滴のインク
重量を少なくすることができる条件であり、どちらか一
方の条件を満たせば、同様の効果が得られる。また、メ
ニスカスの引き込みをゆっくり行うことによっても、イ
ンク重量を少なくすることができる。これは、メニスカ
スを引き込んだ後のインク供給口１０からノズル開口２
へ向かうインクの慣性力を小さくすることであり、慣性
力が小さければ、吐出されるインク滴のインク重量も少
なくなる。よって、τ１＜τ４の条件を満たすようにす
ることでも同様の効果が得られる。更に、前述した２条
件と組み合わせることにより格段の効果が得られる。
【００３５】本実施例では、第１のインク滴のインク重
量を、ベタ印字時に記録紙を隙間無く塗りつぶすことが
可能なドット径が得られるインク重量に設定している。
例えば、印刷解像度７２０ｄｐｉの場合は、記録紙への
着弾位置精度も加味して、第１のインク滴の記録ドット
径が７０μｍ程度になるよう設定している。
量を、ベタ印字時に記録紙を隙間無く塗りつぶすことが
可能なドット径が得られるインク重量に設定している。
例えば、印刷解像度７２０ｄｐｉの場合は、記録紙への
着弾位置精度も加味して、第１のインク滴の記録ドット
径が７０μｍ程度になるよう設定している。
【００３６】次に、第１の駆動信号、第２の駆動信号の
選択方法について説明する。
選択方法について説明する。
【００３７】メモリ２２からシフトレジスタ２７にシリ
アル転送する印字データは、第１の駆動信号を選択する
ためのデータ列と、第２の駆動信号を選択するためのデ
ータ列に分けて、図４に示すようなタイミングで事前に
転送クロックに同期させて送る。つまり、第１の駆動信
号を選択する印字データは直前の第２の駆動信号発生期
間に、また、第２の駆動信号を選択する印字データは直
前の第１の駆動信号発生期間にシフトレジスタ２７に転
送させておく。そして、第１の駆動信号または第２の駆
動信号の発生に合わせて、シフトレジスタ２７の記憶デ
ータをラッチ信号によりラッチ回路２６に記憶し、印字
信号２５，２５，・・・をトランジスタＳ，Ｓ，・・・
の制御端子に出力する。
アル転送する印字データは、第１の駆動信号を選択する
ためのデータ列と、第２の駆動信号を選択するためのデ
ータ列に分けて、図４に示すようなタイミングで事前に
転送クロックに同期させて送る。つまり、第１の駆動信
号を選択する印字データは直前の第２の駆動信号発生期
間に、また、第２の駆動信号を選択する印字データは直
前の第１の駆動信号発生期間にシフトレジスタ２７に転
送させておく。そして、第１の駆動信号または第２の駆
動信号の発生に合わせて、シフトレジスタ２７の記憶デ
ータをラッチ信号によりラッチ回路２６に記憶し、印字
信号２５，２５，・・・をトランジスタＳ，Ｓ，・・・
の制御端子に出力する。
【００３８】尚、印字データは、１駆動周期内で第１の
駆動信号と第２の駆動信号を同時に選択しないように送
る。それにより、１駆動周期内に圧電振動子６に印加さ
れる駆動信号は、図４に示すように、第１の駆動信号を
印加する場合、または第２の駆動信号を印加する場合、
または駆動信号をどちらも印加しない場合の３通りにな
る。
駆動信号と第２の駆動信号を同時に選択しないように送
る。それにより、１駆動周期内に圧電振動子６に印加さ
れる駆動信号は、図４に示すように、第１の駆動信号を
印加する場合、または第２の駆動信号を印加する場合、
または駆動信号をどちらも印加しない場合の３通りにな
る。
【００３９】第１の駆動信号発生から、次の第１の駆動
信号発生までの１周期をＤｆ０とすると、本実施例で
は、周期Ｄｆ０を吐出重量の大きな第１のインク滴を連
続的に最も早く駆動できる周期、つまり印字ヘッドの最
大駆動周期となるよう設定している。
信号発生までの１周期をＤｆ０とすると、本実施例で
は、周期Ｄｆ０を吐出重量の大きな第１のインク滴を連
続的に最も早く駆動できる周期、つまり印字ヘッドの最
大駆動周期となるよう設定している。
【００４０】ところで、本発明では、１駆動周期内で、
２つ異なるインク量のインク滴を吐出するタイミングが
あるので、連続駆動といっても、図６（ａ）、（ｂ）で
示すように、駆動周期がＤｆ０にならない場合がある。
図６（ａ）の場合は、第２の駆動信号を印加した次に第
１の駆動信号を印加するので、駆動周期はＤｆ０より短
いＤｆ１２となり、また、図６（ｂ）の場合は、第１の
駆動信号を印加した次に第２の駆動信号を印加するの
で、駆動周期はＤｆ０より長いｄｆ２１となる。
２つ異なるインク量のインク滴を吐出するタイミングが
あるので、連続駆動といっても、図６（ａ）、（ｂ）で
示すように、駆動周期がＤｆ０にならない場合がある。
図６（ａ）の場合は、第２の駆動信号を印加した次に第
１の駆動信号を印加するので、駆動周期はＤｆ０より短
いＤｆ１２となり、また、図６（ｂ）の場合は、第１の
駆動信号を印加した次に第２の駆動信号を印加するの
で、駆動周期はＤｆ０より長いｄｆ２１となる。
【００４１】特に、図６（ａ）に示す吐出タイミングで
は、最大駆動周期Ｄｆ０を越えてしまうことになるので
あるが、本実施例では、インク吐出特性に影響が生じな
い。以下この理由について説明する。
は、最大駆動周期Ｄｆ０を越えてしまうことになるので
あるが、本実施例では、インク吐出特性に影響が生じな
い。以下この理由について説明する。
【００４２】図７（ａ）は、第２の駆動信号を印加後、
第１の駆動信号を印加するまでの駆動間隔と、第１のイ
ンク滴の速度及びインク重量との関係を示したグラフで
ある。また、図７（ｂ）は、第１の駆動信号を印加後、
第２の駆動信号を印加するまでの駆動間隔と、第２のイ
ンク滴の速度及びインク重量との関係を示したグラフで
ある。図７（ａ）、（ｂ）から解るように、第２の駆動
信号を印加後、第１の駆動信号を印加する場合、駆動周
期がＤｆ０より短くても特性変動しないことがわかる。
これは、インク滴吐出後のメニスカスの残留振動が静定
するまでの時間に違いがあることに起因するものである
と考えられる。
第１の駆動信号を印加するまでの駆動間隔と、第１のイ
ンク滴の速度及びインク重量との関係を示したグラフで
ある。また、図７（ｂ）は、第１の駆動信号を印加後、
第２の駆動信号を印加するまでの駆動間隔と、第２のイ
ンク滴の速度及びインク重量との関係を示したグラフで
ある。図７（ａ）、（ｂ）から解るように、第２の駆動
信号を印加後、第１の駆動信号を印加する場合、駆動周
期がＤｆ０より短くても特性変動しないことがわかる。
これは、インク滴吐出後のメニスカスの残留振動が静定
するまでの時間に違いがあることに起因するものである
と考えられる。
【００４３】図８は、このメニスカスの残留振動を示す
グラフである。第１の駆動信号印加後の残留振動は、吐
出するインク滴の重量が大きいので、残留振動が長く続
くことを示している。一方、第２の駆動信号印加後の残
留振動は、吐出するインク滴の重量が少ないので、残留
振動は速やかに静定する。つまり、第１の駆動信号を連
続して圧電振動子６に印加した場合は、駆動周期をＤｆ
０以上に速くすることはできないが、直前に吐出したイ
ンク滴の重量が第１の駆動信号による第１のインク滴よ
り小さいものであれば、残留振動は速やかに静定するか
ら、一時的に駆動周期をＤｆ０以上にすることができ
る。
グラフである。第１の駆動信号印加後の残留振動は、吐
出するインク滴の重量が大きいので、残留振動が長く続
くことを示している。一方、第２の駆動信号印加後の残
留振動は、吐出するインク滴の重量が少ないので、残留
振動は速やかに静定する。つまり、第１の駆動信号を連
続して圧電振動子６に印加した場合は、駆動周期をＤｆ
０以上に速くすることはできないが、直前に吐出したイ
ンク滴の重量が第１の駆動信号による第１のインク滴よ
り小さいものであれば、残留振動は速やかに静定するか
ら、一時的に駆動周期をＤｆ０以上にすることができ
る。
【００４４】従って、本発明によれば、図６（ａ）に示
すように、第２の駆動信号を圧電振動子６に印加後、第
１の駆動信号を圧電振動子６に印加するまでの時間間隔
が短くでき、結果として従来の装置に比して印刷速度を
速めることができる。また、図６（ｂ）に示すように、
第１の駆動信号を圧電振動子６に印加後、第２の駆動信
号を圧電振動子６に印加するまでの時間間隔は充分長く
とれるから、小さなインク滴を安定して吐出させること
ができる。
すように、第２の駆動信号を圧電振動子６に印加後、第
１の駆動信号を圧電振動子６に印加するまでの時間間隔
が短くでき、結果として従来の装置に比して印刷速度を
速めることができる。また、図６（ｂ）に示すように、
第１の駆動信号を圧電振動子６に印加後、第２の駆動信
号を圧電振動子６に印加するまでの時間間隔は充分長く
とれるから、小さなインク滴を安定して吐出させること
ができる。
【００４５】尚、本実施例では、２種類の異なる大きさ
のインク滴を吐出させる場合を説明しているが、これに
限定されるものでなく、３種類以上の異なる大きさのイ
ンク滴を吐出させることも可能であることは明らかであ
る。この場合は、一印刷周期内で大きなインク滴から吐
出するように複数の駆動信号を順次発生させ、その内の
１つの駆動信号を圧電振動子６に印加させるようにすれ
ば良い。
のインク滴を吐出させる場合を説明しているが、これに
限定されるものでなく、３種類以上の異なる大きさのイ
ンク滴を吐出させることも可能であることは明らかであ
る。この場合は、一印刷周期内で大きなインク滴から吐
出するように複数の駆動信号を順次発生させ、その内の
１つの駆動信号を圧電振動子６に印加させるようにすれ
ば良い。
【００４６】最後に、本実施例における具体的数値を以
下に示しておく。
下に示しておく。
【００４７】インクの固有周期：８μｓ 第１の電圧波形の立ち上がり時間τ１：１４μｓ 第２の電圧波形：８μｓ 第３の電圧波形の立ち下がり時τ３：７μｓ 第１の駆動信号の最大電圧値：４０Ｖ 第４の電圧波形の立ち上がり時間τ４：１０μｓ 第５の電圧波形：２μｓ 第６の電圧波形の立ち下がり時間τ６：７μｓ 第２の駆動信号の最大電圧値：２２Ｖ 上記の条件での第１のインク滴は０．０２７μｇ、第２
のインク滴は０．００９μｇ、第１のインク滴により得
られた記録ドット径は７０μｍ、第２のインク滴により
得られた記録ドット径は４０μｍである。
のインク滴は０．００９μｇ、第１のインク滴により得
られた記録ドット径は７０μｍ、第２のインク滴により
得られた記録ドット径は４０μｍである。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１駆動周期内でインク量の多いインク滴を吐出する駆動
信号に続いて、インク量の少ないインク滴を吐出する駆
動信号を発生させ、濃度信号に応じてどちらか一方を選
択するようにしているので、駆動周波数を落とすことな
く同一ノズルからインク量が異なるインク滴を適宜吐出
させることができ、高品質の階調画像を高速に印刷する
ことができる。
１駆動周期内でインク量の多いインク滴を吐出する駆動
信号に続いて、インク量の少ないインク滴を吐出する駆
動信号を発生させ、濃度信号に応じてどちらか一方を選
択するようにしているので、駆動周波数を落とすことな
く同一ノズルからインク量が異なるインク滴を適宜吐出
させることができ、高品質の階調画像を高速に印刷する
ことができる。
【図１】本発明のインクジェット印字ヘッドの一実施例
を示す図。
を示す図。
【図２】本発明のインクジェット印字ヘッドの駆動回路
を示す図。
を示す図。
【図３】駆動信号発生回路の一例を示す図。
【図４】本発明を説明するためのタイムチャート。
【図５】インク滴が発生するまでのメニスカスの挙動を
示す図。
示す図。
【図６】駆動信号の選択例を示す図。
【図７】（ａ）は、第２の駆動信号と第１の駆動信号の
駆動間隔と、インク滴の速度及びインク重 量との関係
を示す図であり、（ｂ）は、第１の駆動信号と第２の駆
動信号の駆動間隔と、インク滴の速度及びインク重量と
の関係を示す図。
駆動間隔と、インク滴の速度及びインク重 量との関係
を示す図であり、（ｂ）は、第１の駆動信号と第２の駆
動信号の駆動間隔と、インク滴の速度及びインク重量と
の関係を示す図。
【図８】駆動信号と残留振動の関係を示す図。
６ 圧電振動子 ２１ 制御回路 ２３ 駆動信号発生回路
Claims (7)
- 【請求項１】 圧電振動子により圧力発生室を膨張、収
縮させて圧力発生室に対向するノズル開口よりインク滴
を吐出させるインクジェット式印字ヘッドの駆動装置に
おいて、 前記ノズル開口から大きなインク滴を吐出させるための
第１の駆動信号と、前記第１の駆動信号に続いて、前記
ノズル開口から小さなインク滴を吐出させるための第２
の駆動信号を一印刷周期内で出力する駆動信号発生回路
と、 前記第１の駆動信号、前記第２の駆動信号のいずれか一
方の信号を選択し、前記圧電振動子に供給する選択回路
とを具備することを特徴とするインクジェット式印字ヘ
ッドの駆動装置。 - 【請求項２】 前記第１の駆動信号は、前記圧力発生室
を膨張させる第１の電圧波形と、前記圧力発生室を膨張
状態に維持する第２の電圧波形と、前記圧力発生室を収
縮する第３の電圧波形からなり、 前記第２の駆動信号は、前記圧力発生室を膨張させる第
４の電圧波形と、前記圧力発生室を膨張状態に維持する
第５の電圧波形と、前記圧力発生室を収縮する第６の電
圧波形とからなることを特徴とする請求項１記載のイン
クジェット式印字ヘッドの駆動装置。 - 【請求項３】 前記第１の電圧波形の供給時間が、前記
第４の電圧波形の供給時間よりも短いことを特徴とする
請求項２記載のインクジェット式印字ヘッドの駆動装
置。 - 【請求項４】 前記第２の電圧波形の供給時間が、前記
第５の電圧波形の供給時間よりも長いことを特徴とする
請求項２記載のインクジェット式印字ヘッドの駆動装
置。 - 【請求項５】 前記第２の電圧波形の電圧が、前記第５
の電圧波形の電圧よりも高いことを特徴とする請求項２
記載のインクジェット式印字ヘッドの駆動装置。 - 【請求項６】 前記第２の電圧波形を維持する期間はヘ
ルムホルツ周波数の０．９倍以上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式印字ヘッドの駆動装
置。 - 【請求項７】 前記第５の電圧波形を維持する期間はヘ
ルムホルツ周波数の０．４倍以下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式印字ヘッドの駆動装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05794996A JP3156583B2 (ja) | 1995-04-19 | 1996-03-14 | インクジェット式印字ヘッドの駆動装置 |
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