JPH1110866A - インクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット記録装置

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JPH1110866A
JPH1110866A JP16285697A JP16285697A JPH1110866A JP H1110866 A JPH1110866 A JP H1110866A JP 16285697 A JP16285697 A JP 16285697A JP 16285697 A JP16285697 A JP 16285697A JP H1110866 A JPH1110866 A JP H1110866A
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JP
Japan
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piezoelectric element
circuit
driving signal
pieces
ink
Prior art date
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Pending
Application number
JP16285697A
Other languages
English (en)
Inventor
Takemi Kawaguchi
武美 川口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niigata Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Niigata Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Niigata Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd filed Critical Niigata Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
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Publication of JPH1110866A publication Critical patent/JPH1110866A/ja
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電素子の変形によりインク液滴を吐出させ
て印字を行うインクジェット記録装置において、圧電素
子を駆動する駆動信号を複数用いることなく、ノズルよ
り吐出するインク液滴の形状を制御する。 【解決手段】 積層タイプの圧電素子10を構成する任
意の圧電素子片を選択可能とし、駆動信号を印加する層
数を制御する。これにより、単一の駆動信号により印加
する圧電素子の層数に応じて圧電素子の歪量を変化さ
せ、任意の大きさのインク液滴の吐出が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置に関し、特にインクジェット記録装置の階調制御
に関する。
【0002】
【従来の技術】オンデマンド・インクジェット記録装置
において、高密度かつ高解像度である高品質の画像を得
るとともに、多段階の濃度により階調のある写真並の品
質の画像を記録紙に記録するには、インクジェットヘッ
ドのノズルから吐出されるインク液滴の大きさを必要に
応じて制御できることが望ましい。
【0003】ところで、圧電素子を用いたインクジェッ
トヘッドでは、圧電素子の駆動波形を制御し、印加電圧
および駆動波形の充放電の傾きを制御することにより、
ノズルから吐出されるインク液滴の大きさを制御可能な
ことはよく知られており、例えば、特開平9−1798
号公報や特開平8−174868号公報には、階調制御
を行うためのインク液滴の大きさの制御に関する技術が
開示されている。
【0004】前者では、インク液滴を吐出する印字周期
の間に、大きなインク液滴を吐出する駆動信号に続い
て、小さなインク液滴を吐出させる駆動信号を発生さ
せ、いずれか一方を印字信号により選択して圧電素子に
印加させるようにしている。また、後者では、異なるレ
ベルの複数の駆動電圧を周期的に出力し、必要な電圧の
駆動信号を印字信号により選択する、もしくは駆動電圧
として脈流電圧を出力し、必要な電圧レベルのタイミン
グで印字信号を出力して所望のインク液滴を得ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術で
は、階調数を増やすためには必要な階調数分の駆動波形
が必要であり、そのために必要な階調数分の駆動信号を
印字周期の間に設ける必要があり、印字周期の間に複数
のインク液滴に対応する駆動波形を有し、必然的に印字
周期が長くなり、結果として印字速度が低下する。ま
た、階調毎の駆動信号は、それぞれ電圧もしくは充放電
の傾き、または、その双方ともが異なるため、階調分の
駆動波形を生成する回路が必要となり、コストが増大す
るという問題がある。
【0006】さらに、印字周期の間に連続して駆動波形
を設けているため、階調数が多くなればなるほど、吐出
するインク液滴に応じた圧電素子を駆動する時間にずれ
が生じ、用紙上に着弾したインク液滴の位置が不揃いに
なるという欠点がある。
【0007】本発明の目的は、このような課題を解決
し、単一の駆動波形で階調制御を可能とし、かつ印字の
高速化をはかったインクジェット記録装置を提供するこ
とにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電素子の歪
みによる変形によりインク室を収縮・膨張させ、前記イ
ンク室に設けたノズルからインク液滴を吐出させるイン
クジェット記録装置であって、複数の圧電素子片を積層
してなる積層型圧電素子と、この積層型圧電素子を変形
させるための駆動信号を発生する駆動信号発生回路と、
前記積層型圧電素子に対し前記駆動信号を印加する圧電
素子片を選択する選択回路と、前記駆動信号発生回路お
よび前記選択回路の動作を制御する制御回路とを有する
ことを特徴とする。
【0009】そして、前記選択回路は、前記選択信号を
出力する複数の出力端子を備え、かつ前記積層型圧電素
子における圧電素子片の積層数は、前記ノズルから吐出
する前記インク液滴の量を制御する階調数以上であり、
かつ任意の層数の箇所と前記複数の出力端子とがそれぞ
れ対応して電気的に接続されていることを特徴とする。
【0010】また、前記選択回路の出力端子数をnとし
たとき、前記選択回路がn番目の出力端子から選択信号
を出力すると、前記積層型圧電素子のうちの少なくとも
n個の圧電素子片が選択されることを特徴とする。
【0011】一般に、圧電素子の歪量は、圧電素子に印
加する電圧により制御可能であるが、それ以外に圧電素
子の特性、すなわち、材質,寸法,積層数および製法
等、物理的な構造にも依存している。
【0012】また、積層型圧電素子は、その構成要素で
ある単体の圧電素子片のみでは歪量は微少であるため、
ある一定量の歪量を得るには、かなりの数量の圧電素子
片を積層する必要がある。従って、必要とする最大の歪
量が得られるように設計された積層型圧電素子では、そ
の層数の任意の場所に駆動信号が印加されると、その歪
量は印加された層数に応じた量に減少する。これによ
り、インク室を収縮・膨張量の制御が可能となり、イン
ク液滴の吐出量を変えることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。
【0014】図1は、本発明の一実施の形態を示す図で
あって、図1(a)は、本発明のインクジェット記録装
置に用いられるインクジェット式印字ヘッドの一実施例
を示す断面図であり、図1(b)は、同図(a)の圧電
素子10の構成を示す斜視図である。
【0015】まず、図1(a)を参照すると、インクジ
ェット式印字ヘッドは、基台50とインク液滴を吐出さ
せるノズル25を有するノズルプレート20と振動板4
0とからインク室30が形成され、振動板40には圧電
素子10が密着するように設けられている。
【0016】この振動板40は、圧電素子10の歪によ
る変形に応じて弾性変形し、インク室30の容積を圧縮
する作用によりノズルプレート20に設けられたノズル
25からインク液滴が吐出するように構成されている。
【0017】また、インクジェット式印字ヘッドは、通
常複数のノズルにより構成されるため、各ノズル25ご
とに対応するインク室30の側面は図示していないが、
隣接するインク室30の容積の変動の影響を受けないよ
うに基台50により隔てられている。さらに、各インク
室30にインクを供給するため、共通インク室35を設
けているが、各インク室30とはそれぞれ独立したイン
ク流路36により接続されている。
【0018】次に、図1(b)を参照すると、積層型圧
電素子(以下、圧電素子という)10は、複数の圧電素
子片10a,10b,10c,10dを積層して構成さ
れる(本実施例では4つの圧電素子片を用いた場合を示
す)。そして、圧電素子片10aの上面に電極a1、圧
電素子片10aと圧電素子片10bとの間に電極b2、
圧電素子片10bと圧電素子片10cとの間に電極c
3、圧電素子片10cと圧電素子片10dとの間に電極
d4をそれぞれ設けるとともに、圧電素子片10dの裏
面には共通電極v5を設けてある。そして、これらの電
極a1〜電極d4にはそれぞれ選択信号a〜選択信号d
が接続され、また、共通電極v5には駆動信号vが接続
されている。
【0019】次に、このように構成されたインクジェッ
ト式印字ヘッドの動作について説明する。
【0020】図2は、図1の圧電素子10を駆動するた
めの回路構成を示す図であって、図2(a)は、圧電素
子10の駆動回路の構成を示す図であり、2(b)は、
同図(a)の一部変更例を示す図である。また、図3
は、図2の回路の動作を説明するタイミングチャートで
ある。
【0021】図2および図3を参照すると、まず、制御
回路100は、図示されていない上位装置より送信され
る印字データに基づき、印字周期信号と印字周期信号に
同期した階調情報を含む印字データおよびラッチ信号を
出力する。
【0022】駆動信号発生回路110は、制御回路10
0より送信された印字周期信号に同期させ、駆動信号v
を発生させる。駆動信号発生回路110にて生成される
駆動信号vは、圧電素子10の共通電極v5に接続され
るが、その波形は駆動する圧電素子10の物理的特性お
よびノズル25から吐出させるインク液滴大きさ等の仕
様によりさまざまな形態がとり得る。
【0023】選択回路120は、制御回路100より送
信された階調情報を含む印字データをシフトレジスタ1
30で受信し、ラッチ信号によりラッチ回路140でデ
ータを保持し、スイッチング素子150a,スイッチン
グ素子150b,スイッチング素子150cおよびスイ
ッチング素子150dのいずれかを選択駆動する。
【0024】スイッチング素子150a,150b,1
50c,150dの出力(選択信号a,b,c,d:図
2(a)中には、符号a,符号b,符号cおよび符号d
として表示)は、圧電素子10に設けられている電極a
1,電極b2,電極c3および電極d4とそれぞれ対応
して接続されており、駆動されたスイッチング素子に応
じて圧電素子10の任意の層(圧電素子片)を駆動す
る。
【0025】具体的には、例えば、選択信号dが出力
(Hレベル)されたときは、圧電素子片10dの一層の
みに駆動信号vが印加され、また、選択信号bが出力
(Hレベル)されたときは、圧電素子片10b〜圧電素
子片10dの3層に駆動信号vが印加される。このよう
に、駆動信号vを変化させることなく圧電素子10の印
加する層を任意に選択することにより、圧電素子の歪量
の調整が可能となるため、インク室30の圧縮率の変更
が容易で、ノズル25から吐出するインク液滴を所望の
大きさに調節できる。
【0026】本実施例では、圧電素子片の積層数が4
層、かつ4階調の制御の場合について説明したが、例え
ば、必要とする階調数がnであれば、圧電素子片の積層
数はn層以上必要なのは明白である。また、積層型の圧
電素子に用いる単体の圧電素子片の歪量は微少であるた
め、圧電素子片の特性によっても異なるが、通常、圧電
素子片の積層数は数十層(40層〜60層)を積層して
形成されている。従って、例えば、階調数が16程度に
なった場合でも十分対応可能であり、また、駆動電圧を
印加する層数の選択がきめ細かく可能となる。
【0027】さらに、階調数が増加することにより選択
回路120の回路規模も階調数に比例して増大するが、
スイッチング素子150としてC−MOSデバイスを用
いれば、ゲートアレイ等の集積回路化が容易となり、コ
スト的にも大きなデメリットは発生しない。ただし、ス
イッチング素子には必ずしもC−MOSデバイスを用い
る必要はなく、トランジスタなど他のスイッチング素子
を用いた構成であっても、本発明の効果には何等影響は
ない。
【0028】また、階調数の増加にともなって制御回路
100から送信されるデータ数も増加するが、図2
(b)に示すように、ラッチ回路140の後にデコーダ
160を設けることにより、データ量が大幅に削減可能
となる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明のインクジェ
ット記録装置は、積層タイプの圧電素子を用いたインク
ジェットヘッドにおいて、駆動信号を印可する層数を任
意に選択可能とすることにより、駆動信号の電圧および
傾き等を変更することなく、圧電素子の歪量によってノ
ズルから噴射するインク液滴が制御可能となるため、印
字の際に、印字用紙に付着するインク滴径の大きさを任
意に変更でき、階調印字が容易に可能となる。
【0030】また、圧電素子を駆動する駆動信号が単一
でよく、すなわち、回路のコスト増もなく、印字周期の
高速化が可能であり、さらに、異なる大きさのインク液
滴を吐出させるタイミングも常に同一であるため、より
高品位な印字が実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施の形態を示す構成図で
ある。
【図2】図2は、図1の圧電素子10を駆動するための
回路構成を示す図である。
【図3】図3は、図2の回路の動作を説明するタイミン
グチャートである。
【符号の説明】
1 電極a 2 電極b 3 電極c 4 電極d 5 共通電極v 10 圧電素子 10a,10b,10c,10d 圧電素子片 20 ノズルプレート 25 ノズル 30 インク室 35 共通インク室 36 インク流路 40 振動板 50 基台 100 制御回路 110 駆動信号発生回路 120 選択回路 130 シフトレジスタ 140 ラッチ回路 150a,150b,150c,150d スイッチ
ング素子 160 デコーダ a,b,c,d 選択信号 v 駆動信号

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電素子の歪みによる変形によりインク
    室を収縮・膨張させ、前記インク室に設けたノズルから
    インク液滴を吐出させるインクジェット記録装置であっ
    て、複数の圧電素子片を積層してなる積層型圧電素子
    と、この積層型圧電素子を変形させるための駆動信号を
    発生する駆動信号発生回路と、前記積層型圧電素子に対
    し前記駆動信号を印加する圧電素子片を選択する選択回
    路と、前記駆動信号発生回路および前記選択回路の動作
    を制御する制御回路とを有することを特徴とするインク
    ジェット記録装置。
  2. 【請求項2】 前記選択回路は、前記選択信号を出力す
    る複数の出力端子を備え、かつ前記積層型圧電素子にお
    ける圧電素子片の積層数は、前記ノズルから吐出する前
    記インク液滴の量を制御する階調数以上であり、かつ任
    意の層数の箇所と前記複数の出力端子とがそれぞれ対応
    して電気的に接続されていることを特徴とする請求項1
    記載のインクジェット記録装置。
  3. 【請求項3】 前記選択回路の出力端子数をnとすると
    き、前記選択回路がn番目の出力端子から選択信号を出
    力すると、前記積層型圧電素子のうちの少なくともn個
    の圧電素子片が選択されることを特徴とする請求項2記
    載のインクジェット記録装置。
JP16285697A 1997-06-19 1997-06-19 インクジェット記録装置 Pending JPH1110866A (ja)

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JP16285697A JPH1110866A (ja) 1997-06-19 1997-06-19 インクジェット記録装置

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JP16285697A JPH1110866A (ja) 1997-06-19 1997-06-19 インクジェット記録装置

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JPH1110866A true JPH1110866A (ja) 1999-01-19

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JP16285697A Pending JPH1110866A (ja) 1997-06-19 1997-06-19 インクジェット記録装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6679685B2 (en) * 2000-03-07 2004-01-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and device for discharging viscous fluids
US7131555B2 (en) 2002-09-30 2006-11-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and device for discharging fluid
US8419148B2 (en) 2010-02-19 2013-04-16 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Droplet ejecting device capable of increasing number of tones efficiently

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19990406