JPH11227203A - インク滴噴射方法及びその装置 - Google Patents

インク滴噴射方法及びその装置

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JPH11227203A JP10091662A JP9166298A JPH11227203A JP H11227203 A JPH11227203 A JP H11227203A JP 10091662 A JP10091662 A JP 10091662A JP 9166298 A JP9166298 A JP 9166298A JP H11227203 A JPH11227203 A JP H11227203A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク滴噴射方法及びその装置において、駆
動電圧を変えることなく、１つのドットに対して主とな
る噴射のための駆動波形の後に、それに付随して非噴射
のパルスを２つ付加することで、小さい体積のインク液
滴を得ることができると共に、連続噴射の後の休止後の
２発目の噴射の液滴速度が遅くなることを防止する。 【解決手段】 １ドットの噴射パルス信号Ａの後に、非
噴射パルスとして、噴射パルス信号Ａよりもパルス幅が
小さく飛翔インク滴を小型化するための液滴小型化パル
スＢと、噴射を安定させるための噴射安定化パルスＣと
を印加する。これにより、高温時でインクの粘度が低い
状態にあっても、噴射の安定化が図られ、液滴速度の低
下が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット方
式によるインク滴噴射方法及びその装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来から、インクジェット方式のインク
噴射装置としては、圧電セラミックスの変形によってイ
ンク流路の容積を変化させ、その容積減少時にインク流
路内のインクをノズルから液滴として噴射し、容積増大
時にインク導入口からインク流路内にインクを導入する
ようにしたものが知られている。この種の記録ヘッドに
おいては、圧電セラミックスの隔壁によって隔てられた
複数のインク室が形成されており、これら複数のインク
室の一端にインクカートリッジ等のインク供給手段が接
続され、他端にはインク噴射ノズル（以下、ノズルとい
う）が設けられ、印字データに従った前記隔壁の変形に
よってインク室の容積を減少させることにより、記録媒
体に対して前記ノズルからインク液滴を噴射し、文字や
図形等が記録される。
【０００３】この種のインクジェット方式のインク噴射
装置において、インク滴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
などから普及している。ドロップ・オン・デマンド型と
して、特開昭６３−２４７０５１号公報に示されている
ように、圧電材料を利用したせん断モード型がある。図
１２に示すように、この種のインク滴噴射装置６００
は、底壁６０１、天壁６０２及びその間のせん断モード
アクチュエータ壁６０３からなる。そのアクチュエータ
壁６０３は、底壁６０１に接着され、かつ矢印６１１方
向に分極された下部壁６０７と、天壁６０２に接着さ
れ、かつ矢印６０９方向に分極された圧電材料製の上部
壁６０５とからなっている。アクチュエータ壁６０３は
一対となって、その間にインク室６１３を形成し、かつ
次の一対のアクチュエータ壁６０３の間には、インク室
６１３よりも狭い空間６１５を形成している。
【０００４】各インク室６１３の一端には、ノズル６１
８を有するノズルプレート６１７が固着され、他端に
は、図示しないインク供給源が接続されている。各アク
チュエータ壁６０３の両側面には電極６１９，６２１が
金属化層として設けられている。具体的にはインク室６
１３側のアクチュエータ壁６０３には電極６１９が設け
られ、空間６１５側のアクチュエータ壁６０３には電極
６２１が設けられている。なお、電極６１９の表面はイ
ンクと絶縁するための絶縁層６３０で覆われている。そ
して、空間６１５に面している電極６２１はアース６２
３に接続され、インク室６１３内に設けられている電極
６１９はアクチュエータ駆動信号を与える制御装置６２
５に接続されている。
【０００５】そして、各インク室６１３の電極６１９に
制御装置６２５が電圧を印加することによって、各アク
チュエータ壁６０３がインク室６１３の容積を増加する
方向に圧電厚みすべり変形する。例えば図１３に示すよ
うに、インク室６１３ｃの電極６１９ｃに電圧Ｅ（Ｖ）
が印加されると、アクチュエータ壁６０３ｅ、６０３ｆ
にそれぞれ矢印６３１、６３２の方向の電界が発生し、
アクチュエータ壁６０３ｅ、６０３ｆがインク室６１３
ｃの容積を増加する方向に圧電厚みすべり変形する。こ
のときノズル６１８ｃ付近を含むインク室６１３ｃ内の
圧力が減少する。この電圧Ｅ（Ｖ）の印加状態を圧力波
のインク室６１３内での片道伝播時間Ｔだけ維持する。
すると、その間インク供給源からインクが供給される。
【０００６】なお、上記片道伝播時間Ｔはインク室６１
３内の圧力波が、インク室６１３の長手方向に伝播する
のに必要な時間であり、インク室６１３の長さＬとこの
インク室６１３内部のインク中での音速ａにより、Ｔ＝
Ｌ／ａと決まる。
【０００７】圧力波の伝播理論によると、上記の電圧の
印加からＴ時間もしくはその奇数倍時間がたつとインク
室６１３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６１３ｃの電極６２１ｃ
に印加されている電圧を０（Ｖ）に戻す。すると、アク
チュエータ壁６０３ｅ、６０３ｆが変形前の状態（図１
２）に戻り、インクに圧力が加えられる。そのとき、前
記正に転じた圧力と、アクチュエータ壁６０３ｅ、６０
３ｆ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６１３ｃのノ
ズル６１８ｃ付近の部分に生じて、インク滴がノズル６
１８ｃから噴射される。なお、インク室６１３へ連通す
るインク供給路６２６が部材６２７及び部材６２８によ
り形成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来、この種のインク
滴噴射装置６００では、記録の解像度を高くするため
に、小さい体積のインク液滴を飛翔させようとして駆動
電圧を下げる等の制御を行うと、インク液滴の速度まで
低下するという問題があった。また、インク液滴の速度
を低下することなく体積の小さい液滴が得られるよう
に、噴射パルスを印加した後でインク噴射が完了する前
に、電圧レベルの低いパルスを付加することが提案され
ている。しかし、この場合、駆動パルスとして複数の電
圧が必要であり、一連のパルスの中での制御が複雑にな
り、駆動ドライバＩＣ等のコストアップにつながる。
【０００９】さらには、本出願人は、体積の小さいイン
ク液滴を得ることを目的にアクチュエータに噴射パルス
を印加した後で非噴射のパルスを付加する駆動方法を検
討したが、高温時に、連続するドット印字を行った後、
１ドット分休止し、続いてその休止後にドット印字を行
うと、その２発目のドットのインク滴速度が低下するこ
とを確認した。これは、高温時でインクの粘度が低下し
て、インクのメニスカスの振動状態が不安定となりメニ
スカスがノズルから引っ込んでいる時に付加パルスが印
加されるようなことが起り、インク滴の速度が遅くなる
ものと考えられる。そのため、インクが曲がって飛翔
し、着弾位置がずれて印字品質が落ちるといった問題が
発生する。
【００１０】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、駆動電圧を変えることなく、１
つのドットに対して主となる噴射のための駆動波形の後
に、それに付随して非噴射のパルスを２つ付加すること
で、小さい体積のインク液滴を得ることができると共
に、連続噴射の後の休止後の２発目の噴射の液滴速度が
遅くなることがなく、着弾位置がずれて印字品質が低下
するといったことを防止できるインク滴噴射方法及びそ
の装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明は、インクが充填されたインク
室の容積を変化させるためのアクチュエータに噴射パル
ス信号を印加することによりインク室内に圧力波を発生
させてインクに圧力を加え、インク滴をノズルより噴射
させるインク滴噴射方法において、１ドットの印字命令
に対して、前記噴射パルス信号を印加し、その後に付随
する非噴射パルスとして、前記噴射パルス信号による飛
翔インク滴を小型化するための第１の付加パルス信号
と、噴射を安定させるための第２の付加パルス信号を印
加することを特徴とするインク滴噴射方法にある。
【００１２】上記方法においては、１ドットの印字命令
として印加される噴射パルス信号により、インク室内の
インクはノズルより飛び出しかけ、さらにその途上で印
加される非噴射パルスである第１の付加パルス信号によ
り、ノズルより飛び出しかけているインク滴の一部が引
き戻され、噴射され飛翔するインク液滴は小さくなり、
記録解像度を高めることができる。また、高温時でイン
クの粘度が低くなってメニスカスの振動が不安定状態と
なっても、第１の付加パルス信号に続いて第２の付加パ
ルス信号が印加されることにより、次の噴射を安定化さ
せる作用が得られ、液滴速度の低下が防止される。ま
た、インク液滴の小型化のために、駆動電圧を変える必
要がないのでコストアップにならない。特に、高温時に
おいて、第１の付加パルス信号が印加されるだけで、第
２の付加パルス信号が印加されない場合は、連続ドット
の後に１ドット休止し、その後に再びドットがあるよう
なときに、後者のドット噴射の２ドット目でインク滴速
度が低下する傾向にあるが、第２の付加パルス信号が印
加されることで、その問題が解消される。
【００１３】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載のインク滴噴射方法において、前記噴射パルス信
号は、アクチュエータへの電圧印加により、インク室の
容積を増大させてインク室内に圧力波を発生させ、イン
ク室内を圧力波がほぼ片道伝播する時間Ｔもしくはその
奇数倍時間の経過後、増大状態から容積を自然状態に減
少させるパルス幅を有し、前記第１及び第２の付加パル
ス信号は、前記噴射パルス信号に対してパルス幅がほぼ
０．２Ｔ〜０．４Ｔであり、かつ、前記噴射パルス信号
の立ち下がりと第１の付加パルス信号の立ち上がりタイ
ミングとの時間差が０．４Ｔ〜０．７Ｔであり、前記第
１の付加パルス信号の立ち下がりと第２の付加パルス信
号の立ち上がりタイミングとの時間差が０．９Ｔ〜１．
３Ｔであるものである。この方法においては、高温時で
インク粘度が小さくなっていて、連続ドットの後に１ド
ット休止し、その後に再びドットがあるような場合であ
っても、後者の噴射でインク滴速度が低下することを確
実に解消することができる。
【００１４】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
又は請求項２に記載のインク滴噴射方法において、前記
噴射パルス信号と、第１及び第２の付加パルス信号の波
高値が、いずれも同じであることを特徴とするものであ
る。この方法においては、駆動電圧を変える必要がな
く、１つの電源を用いて駆動することができる。
【００１５】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
乃至請求項３のいずれかに記載のインク滴噴射方法にお
いて、前記噴射パルス信号を、２つの噴射パルス信号に
より構成したものである。この方法においては、さら
に、インク液滴の大きさを任意に変えて階調性を上げる
ことが容易となる。
【００１６】また、請求項５に記載の発明は、請求項１
乃至請求項４のいずれかに記載のインク滴噴射方法にお
いて、前記噴射パルス信号を、主たる噴射パルス信号と
従たる噴射パルス信号とに分け、前記第１の付加パルス
信号を前記主たる噴射パルス信号と従たる噴射パルス信
号との間に付加したことを特徴とするものである。この
方法においては、請求項４と同等の作用が得られる。
【００１７】また、請求項６に記載の発明は、請求項１
に記載のインク滴噴射方法において、噴射パルス信号
は、アクチュエータへの電圧印加により、前記インク室
の容積を増大させてインク室内に圧力波を発生させ、前
記インク室内を圧力波がほぼ片道伝播する時間をＴとし
たときに、ほぼ０．５Ｔ〜１．５Ｔのパルス幅を有し、
前記第１の付加パルス信号のパルス幅がほぼ０．３Ｔ〜
１．０Ｔであり、かつ、前記噴射パルス信号の立ち下が
りと第１の付加パルス信号の立ち上がりタイミングとの
時間差がほぼ０．３Ｔ〜１．０Ｔであり、前記噴射パル
ス信号の立ち下がりと第１の付加パルス信号の立ち上が
りタイミングとの時間差と、前記第１の付加パルス信号
のパルス幅との和がほぼ０．７Ｔ〜１．３Ｔであり、前
記第２の付加パルス信号のパルス幅がほぼ０．２Ｔ〜
０．４Ｔであり、前記第１の付加パルス信号の立ち下が
りと前記第２の付加パルス信号の立ち上がりタイミング
との時間差がほぼ０．７Ｔ〜１．３Ｔであるものであ
る。
【００１８】上記方法においては、噴射パルス信号に続
く第１の付加パルス信号、第２の付加パルス信号が噴射
パルス信号のパルス幅に対して、相対的に遅れなく出力
されることになり、その結果、インク噴射時にしぶきや
不良の吐出等が発生しないようにすることができ、これ
により、インク液滴の着弾が乱れなくなり、良好な印字
結果を得ることができる。
【００１９】また、請求項７に記載の発明は、インクが
充填されるインク室と、前記インク室の容積を変化させ
るアクチュエータと、前記アクチュエータに電気信号を
印加するための駆動電源と、前記アクチュエータに前記
駆動電源から噴射パルス信号を印加することにより、前
記インク室の容積を増大させてインク室内に圧力波を発
生させ、前記インク室内を圧力波がほぼ片道伝播する時
間をＴとしたときに、このＴ時間もしくはその奇数倍時
間経過後、増大状態から容積を自然状態に減少させてイ
ンク室内のインクに圧力を加えてインク滴を噴射させる
制御装置と、を備えたインク滴噴射装置において、前記
制御装置は、１ドットの印字命令に対して、前記アクチ
ュエータに、前記噴射パルス信号を前記駆動電源から印
加し、その後に付随する非噴射パルスとして、前記噴射
パルス信号による飛翔インク滴を小型化するための第１
の付加パルス信号と、噴射を安定させるための第２の付
加パルス信号を前記駆動電源から印加するものである。
この構成においては、請求項１と同等の作用が得られ
る。
【００２０】また、請求項８に記載の発明は、請求項７
に記載のインク滴噴射装置において、前記第１及び第２
の付加パルス信号が、前記噴射パルス信号と波高値が同
じであり、かつ前記第１の付加パルス信号が、前記噴射
パルス信号よりもパルス幅が小さく、前記噴射パルス信
号による飛翔インク滴の一部を引き戻すように出力され
ることを特徴とするものである。この装置によれば、１
つの駆動電源から印加するパルス信号のパルス幅を変え
ることで、飛翔インク滴の小型化を容易に実現すること
ができる。
【００２１】また、請求項９に記載の発明は、請求項８
に記載のインク滴噴射装置において、前記制御装置は、
前記噴射パルス信号を、アクチュエータへ電圧を印加し
て、前記インク室の容積を増大させてインク室内に圧力
波を発生させ、前記インク室内を圧力波がほぼ片道伝播
する時間Ｔもしくはその奇数倍時間の経過後、増大状態
から容積を自然状態に減少させるパルス幅を有するもの
とし、前記第１及び第２の付加パルス信号を、前記噴射
パルス信号に対してパルス幅がほぼ０．２Ｔ〜０．４Ｔ
であり、かつ、前記噴射パルス信号の立ち下がりと第１
の付加パルス信号の立ち上がりタイミングとの時間差が
０．４Ｔ〜０．７Ｔであり、前記第１の付加パルス信号
の立ち下がりと第２の付加パルス信号の立ち上がりタイ
ミングとの時間差が０．９Ｔ〜１．３Ｔであるものであ
る。この構成においては、請求項２と同等の作用が得ら
れる。
【００２２】また、請求項１０に記載の発明は、請求項
７に記載のインク滴噴射装置において、前記制御装置
が、温度を検出する手段を有し、その手段で検出した温
度に応じて前記第１及び第２の付加パルスを印加し、ま
たは印加しないように制御するものである。この装置に
よれば、インクの粘度が低下する温度領域において、メ
ニスガスの振動が不安定状態となっても、第１及び第２
の付加パルスの効果で、インク滴速度が低下することを
抑え、またインクの粘度が比較的高い温度領域において
は、制御装置の負荷を軽減することができる。
【００２３】また、請求項１１に記載の発明は、請求項
７に記載のインク滴噴射装置において、前記制御装置
は、前記噴射パルス信号がほぼ０．５Ｔ〜１．５Ｔのパ
ルス幅を有するものとし、前記第１の付加パルス信号の
パルス幅がほぼ０．３Ｔ〜１．０Ｔであり、かつ、前記
噴射パルス信号の立ち下がりと第１の付加パルス信号の
立ち上がりタイミングとの時間差がほぼ０．３Ｔ〜１．
０Ｔであり、前記噴射パルス信号の立ち下がりと第１の
付加パルス信号の立ち上がりタイミングとの時間差と、
前記第１の付加パルス信号のパルス幅との和がほぼ０．
７Ｔ〜１．３Ｔであり、前記第２の付加パルス信号のパ
ルス幅がほぼ０．２Ｔ〜０．４Ｔであり、前記第１の付
加パルス信号の立ち下がりと前記第２の付加パルス信号
の立ち上がりタイミングとの時間差がほぼ０．７Ｔ〜
１．３Ｔであるものである。この構成においては、請求
項６と同等の作用が得られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。本実施の形態のインク滴噴射装置
における機械的部分の構成は、上述した図１２に示すも
のと同様であるので説明を省略する。
【００２５】本インク滴噴射装置６００の具体的な寸法
の一例を述べる。インク室６１３の長さＬが７．５ｍｍ
である。ノズル６１８の寸法は、インク滴噴射側の径が
４０μｍ、インク室６１３側の径が７２μｍ、長さが１
００μｍである。また、実験に供したインクの２５℃に
おける粘度は約２ｍＰａ・ｓ、表面張力は３０ｍＮ／ｍ
である。このインク室６１３内のインク中における音速
ａと上記Ｌとの比Ｌ／ａ（＝Ｔ）は８μｓｅｃであっ
た。
【００２６】次に本発明の一実施の形態であるインク室
６１３内の電極６１９に印加する各種駆動波形を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の前提である小型液
滴とするための噴射パルス信号（駆動波形）を示す。図
１の駆動波形は、１ドット分の印字のためのパルスであ
り、インク滴を噴射するための噴射パルス信号Ａと、こ
れに続いて該噴射パルス信号Ａによりノズルより飛び出
したインク滴の一部を引き戻し得るタイミングで付加的
に印加される非噴射パルスであって、該噴射パルス信号
Ａよりもパルス幅が小さく飛翔インク滴を小型化するた
めの付加パルス信号（液滴小型化パルス）Ｂとからな
る。噴射パルス信号Ａと付加パルス信号Ｂのどちらも波
高値（電圧値）は同じ（例えば２０Ｖ）である。
【００２７】噴射パルス信号Ａの波幅は、インク室６１
３内のインク中における音速ａと上記Ｌとの比Ｌ／ａ
（＝Ｔ）に一致する値もしくはその奇数倍時間（ヘッド
固有の値）とする。噴射パルス信号Ａの立ち下がりと付
加パルス信号Ｂの立ち上がりタイミングとの時間差は、
０．５５Ｔとする。付加パルス信号Ｂの波幅は０．３５
Ｔとする。付加パルス信号Ｂはこの波幅では、インク滴
を噴射させるには至らない。なお、連続して次のドット
を印字する場合のパルスの周期は、駆動周波数を１０ｋ
Ｈｚとしたとき、１００μｓｅｃとなる。この駆動波形
では、後述するように、高温時に噴射が不安定になるこ
とがある。
【００２８】図２は本発明の実施例１による駆動波形を
示す。駆動波形は、図１に示したものと同等の、噴射パ
ルス信号Ａ及び第１の付加パルス信号（以下、液滴小型
化パルスという）Ｂに、さらに非噴射パルスであって噴
射を安定させるための第２の付加パルス信号（以下、噴
射安定化パルスという）Ｃを付加したものからなる。
【００２９】そして、噴射パルス信号Ａは、図１の同信
号Ａと同じパルス幅を有する。液滴小型化パルスＢ及び
噴射安定化パルスＣは、それぞれ噴射パルス信号Ａに対
してパルス幅を０．２Ｔ〜０．４Ｔ、好ましくはパルス
Ｂは０．３５Ｔ、パルスＣは０．３Ｔとし、かつ、噴射
パルス信号Ａの立ち下がりと液滴小型化パルスＢの立ち
上がりタイミングとの時間差を０．４Ｔ〜０．７Ｔ、好
ましくは０．５５Ｔとし、液滴小型化パルスＢの立ち下
がりと噴射安定化パルスＣの立ち上がりタイミングとの
時間差を０．９Ｔ〜１．３Ｔ、好ましくは１．１Ｔとす
る。噴射安定化パルスＣを付加したことによる作用は、
図１の駆動波形の場合と対比して後述の図１１で説明す
る。なお、これらの数値及び数値範囲は実験によって求
めたものである。
【００３０】図３は本発明の実施例２による駆動波形を
示す。この駆動波形は、上述図２のものと、噴射パルス
信号Ａが２つの噴射パルスＡ１，Ａ２とに分けられ、こ
れら噴射パルスＡ１とＡ２の間に、液滴小型化パルスＢ
を位置させた点が相違する。図２のものに比べて、噴射
パルスを２つに分けたことにより、液滴体積を任意に加
減調整することができ、階調性を上げることが可能とな
る。噴射パルスＡ１は図１の噴射パルスＡと同じパルス
幅とし、噴射パルスＡ２はパルス幅０．４Ｔ〜１．３
Ｔ、好ましくは０．５Ｔとする。噴射パルス信号Ａ１の
立ち下がりと液滴小型化パルスＢの立ち上がりタイミン
グとの時間差は、図２のものと同様に０．４Ｔ〜０．７
Ｔ、好ましくは０．５５Ｔとし、液滴小型化パルスＢの
パルス幅０．２Ｔ〜０．４Ｔ、好ましくは０．３５Ｔと
する。液滴小型化パルスＢの立ち下がりと噴射パルス信
号Ａ２の立ち上がりタイミングとの時間差は、０．２Ｔ
〜０．４Ｔ、好ましくは０．３５Ｔとする。また噴射パ
ルス信号Ａ２の立ち下がりと噴射安定化パルスＣの立ち
上がりタイミングとの時間差は、２．２５Ｔ〜２．４５
Ｔ、または１．７Ｔ〜１．９５Ｔ、好ましくは２．３５
Ｔとし、噴射安定化パルスＣのパルス幅は、０．３Ｔ〜
０．７Ｔ、または１．３Ｔ〜１．８Ｔ、好ましくは０．
５Ｔとする。この駆動波形による液滴体積は４０ｐｌ
（ピコリットル）である。
【００３１】図４は本発明の実施例３による駆動波形を
示す。この駆動波形は、上述図３のものと、噴射パルス
信号Ａの２つの噴射パルスＡ１，Ａ２の後に、液滴小型
化パルスＢ及び噴射安定化パルスＣを位置させた点が相
違する。図２のものに比べて図３と同等の作用の違いが
得られる。噴射パルス信号Ａ１の立ち下がりと噴射パル
ス信号Ａ２の立ち上がりタイミングとの時間差は、０．
５Ｔ〜１．２Ｔ、好ましくは０．８Ｔとし、噴射パルス
信号Ａ２のパルス幅は、０．５Ｔ〜１．３Ｔ、好ましく
は０．８Ｔとする。噴射パルス信号Ａ２の立ち下がりと
液滴小型化パルスＢの立ち上がりタイミングとの時間差
は、０．７Ｔ〜１．０Ｔ、好ましくは０．８５Ｔとし、
液滴小型化パルスＢのパルス幅は、０．２Ｔ〜０．４
Ｔ、好ましくは０．３５Ｔとする。また液滴小型化パル
スＢの立ち下がりと噴射安定化パルスＣの立ち上がりタ
イミングとの時間差は、１．０Ｔ〜１．２Ｔ、または
０．４５Ｔ〜０．７Ｔ、好ましくは１．１Ｔとし、噴射
安定化パルスＣのパルス幅は、０．３Ｔ〜０．７Ｔ、ま
たは１．３Ｔ〜１．８Ｔ、好ましくは０．５Ｔとする。
この駆動波形による液滴体積も４０ｐｌである。
【００３２】図５は本発明の実施例４による駆動波形を
示す。この駆動波形は基本的には図２と同じ形態を有
し、噴射パルス信号のパルス幅を上記実施例において
は、１Ｔもしくはその奇数倍としているが、本実施例の
駆動波形は、噴射パルス信号Ａのパルス幅Ｗａを０．５
Ｔから１．５Ｔの間で設定し、噴射パルス信号Ａの立ち
下がりと液滴小型化パルスＢの立ち上がりタイミングと
の時間差ｄ、及び液滴小型化パルスＢのパルス幅Ｗｂを
所定の値に設定することによって、インク噴射時にしぶ
きや不良の吐出が発生しないようにする。なお、しぶき
とは、インクが１つの液滴にならずに飛散してしまう現
象である。図６は噴射パルス信号Ａのパルス幅Ｗａを
０．５Ｔから１．５Ｔとした時で、時間差ｄ及びパルス
幅Ｗｂの値の組み合わせを変えて、実験によって求めた
ものであり、○印は着弾乱れやしぶきがなく、×印はし
ぶきや不良の吐出が生じたことを示している。これよ
り、噴射パルス信号Ａの立ち下がりと液滴小型化パルス
Ｂの立ち上がりタイミングとの時間差ｄを０．３Ｔ〜
１．０Ｔ、液滴小型化パルスＢのパルス幅Ｗｂを０．３
Ｔ〜１．０Ｔとし、時間差ｄとパルス幅Ｗｂとの和を
０．７Ｔ〜１．３Ｔに収まるようにすれば印字不良が発
生しないことが分かる。また、液滴小型化パルスＢの立
ち下がりと噴射安定化パルスＣの立ち上がりタイミング
との時間差は、０．７Ｔ〜１．３Ｔ、好ましくは０．９
Ｔとし、噴射安定化パルスＣのパルス幅は、０．２Ｔ〜
０．４Ｔ、好ましくは０．３５Ｔとする。
【００３３】図７及び図８は、本発明と対比するために
掲げるものであり、いずれも本出願人が先に提案してい
るシングルパルス及びマルチパルスによる駆動波形を示
す。図７のシングルパルス駆動波形は、噴射パルス信号
Ａと噴射安定化パルスＣとからなる。この駆動波形によ
る液滴体積は３０ｐｌである。図８のマルチパルス駆動
波形は、噴射パルスＡ１，Ａ２と噴射安定化パルスＣと
からなる。この駆動波形による液滴体積は５０ｐｌであ
る。
【００３４】次に、前記図２乃至図５のような駆動波形
を実現するための制御装置の一実施の形態を図９及び図
１０を用いて説明する。図９に示す制御装置６２５は充
電回路１８２と放電回路１８４とパルスコントロール回
路１８６から構成されている。アクチュエータ壁６０３
の圧電材料及び電極６１９、６２１は、等価的にコンデ
ンサ１９１で表される。１９１Ａと１９１Ｂはその端子
である。
【００３５】入力端子１８１と１８２は、それぞれイン
ク室６１３内の電極６１９に与える電圧をＥ（Ｖ）、０
（Ｖ）にするためのパルス信号を入力する入力端子であ
る。充電回路１８２は、抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０２、Ｒ１
０３、Ｒ１０４、Ｒ１０５、トランジスタＴＲ１０１、
ＴＲ１０２から構成されている。
【００３６】入力端子１８１にオン信号（＋５Ｖ）が入
力されると、抵抗Ｒ１０１を介して、トランジスタＴＲ
１０１が導通し、正の電源１８７から抵抗Ｒ１０３を介
して電流がトランジスタＴＲ１０１のコレクタからエミ
ッタ方向に流れる。したがって、正の電源１８７に接続
されている抵抗Ｒ１０４及びＲ１０５にかかる電圧の分
圧が上昇し、トランジスタＴＲ１０２のベースに流れる
電流が増加し、トランジスタＴＲ１０２のエミッタとコ
レクタ間が導通する。正の電源１８７からの２０（Ｖ）
の電圧がトランジスタＴＲ１０２のコレクタ及びエミッ
タ、抵抗Ｒ１２０を介してコンデンサ１９１、端子１９
１Ａに印加される。
【００３７】次に、放電用回路１８４について説明す
る。放電用回路１８４は抵抗Ｒ１０６、Ｒ１０７、トラ
ンジスタＴＲ１０３から構成される。入力端子１８２に
オン信号（＋５Ｖ）が入力されると、抵抗Ｒ１０６を介
してトランジスタＴＲ１０３が導通し、抵抗Ｒ１２０を
介してコンデンサ１９１の抵抗Ｒ１２０側端子１９１Ａ
をアースする。したがって、図１２及び図１３に示すイ
ンク室６１３のアクチュエータ壁６０３に印加されてい
た電荷は放電される。
【００３８】次に、充電回路１８２の入力端子１８１及
び放電用回路１８４の入力端子１８２に入力されるパル
ス信号を発生するパルスコントロール回路１８６につい
て説明する。パルスコントロール回路１８６には、各種
の演算処理を行うＣＰＵ１１０が設けられ、ＣＰＵ１１
０には、印字データや各種のデータを記憶するＲＡＭ１
１２とパルスコントロール回路１８６の制御プログラム
及びタイミングでオン、オフ信号を発生するシーケンス
データを記憶しているＲＯＭ１１４が接続されている、
ここで、ＲＯＭ１１４には、図１０に示すように、イン
ク滴噴射制御プログラム記憶エリア１１４Ａと、駆動波
形データ記憶エリア１１４Ｂとが設けられている。した
がって、駆動波形のシーケンスデータは、駆動波形デー
タ記憶エリア１１４Ｂに記憶されている。
【００３９】制御装置６２５は図示しないが、周囲温度
等インクに係る温度を検出する手段を備えている。制御
プログラム記憶エリア１１４Ａには、また図１４に示す
ように、ＣＰＵ１１０が、温度が所定値以上であるかを
判断し（Ｓ１）、その判断結果に基づいて、波形データ
記憶エリア１１４Ｂに記憶された第１及び第２の付加パ
ルスＢ，Ｃ（液滴小型化パルス及び安定化パルス）を噴
射パルス信号Ａに付加するかどうか（Ｓ２，Ｓ３）を決
定するプログラムが記憶されている。
【００４０】さらに、ＣＰＵ１１０は各種のデータをや
りとりするＩ／Ｏバス１１６に接続され、当該Ｉ／Ｏバ
ス１１６には、印字データ受信回路１１８とパルスジェ
ネレータ１２０及び１２２が接続されている。パルスジ
ェネレータ１２０の出力は充電回路１８２の入力端子１
８１に接続され、パルスジェネレータ１２２の出力は放
電用回路１８４の入力端子１８２に接続されている。
【００４１】ＣＰＵ１１０はＲＯＭ１１４の駆動波形デ
ータ記録エリア１１４Ｂに記憶されているシーケンスデ
ータにしたがって、パルスジェネレータ１２０及び１２
２を制御する。したがって、前記のタイミングの各種パ
ターンを予めＲＯＭ１１４内の駆動波形データ記憶エリ
ア１１４Ｂに記憶させておくことによって、図２に示す
駆動波形の駆動パルスをアクチュエータ壁６０３に与え
ることができる。
【００４２】なお、パルスジェネレータ１２０、１２２
及び充電回路１８２及び放電回路１８４はノズル数と同
じ数だけ設けられている。本実施の形態では、代表して
一つのノズルの制御について説明したが、他のノズルの
制御についても同様な制御である。
【００４３】次に、本実施の形態の図２に示した駆動波
形のパルスで駆動した場合と、図１の駆動波形のパルス
で駆動した場合の、各種温度条件下でのインク滴噴射の
テスト結果（インク滴速度；ｍ／ｓ）を図１１（ａ）
（ｂ）に示す。各図における上段の数字（１〜１０）
は、所定周波数（１６ｋＨｚ）で駆動した場合のドット
番号を示し、最左欄の数字５〜４０は温度（℃）を示
し、ここでは、５個（１〜５番）の連続ドットの後、１
ドット分休止し（６番）、その後、再び、連続する２つ
のドット（７，８番）の後、１ドット分休止し（９
番）、その後、１ドット（１０番）を噴射した。各ドッ
トに対して、図２又は図１に示した駆動波形のパルスを
印加する。温度に隣接するカッコ内の数値は、各温度に
おいて液滴を８ｍ／ｓで噴射する際に印加した電圧値で
ある。
【００４４】図１１から分かるように、温度が高くなる
につれて、連続ドット後で休止した後の、連続する２つ
のドットの２発目の液滴速度が低下する傾向を有し、特
に、図１の駆動波形のように液滴小型化パルスＢが付け
られているだけの場合、図１１（ｂ）のＤ部分では、速
度低下が著しい。これは、高温度域では、インク粘度が
下がり、メニスカス振動を抑えきれなくなるためである
と考えられる。特に、インクのメニスカスがノズルから
引っ込んでいる状態で液滴小型化パルスＢが立ち上がる
と、メニスカスはさらに引っ込もうとすることから、噴
射速度はさらに遅くなる。これにより、インクの着弾位
置がずれ、印字品質が低下する。それに対して、図２の
駆動波形のように噴射安定化パルスＣがさらに付加され
ていることにより、上記に対応する部分での速度低下は
押さえられ、上記問題は解消される。なお、図１１の測
定においては、温度に関係なく、全てのドットに対し
て、液滴小型化パルスＢ及び噴射安定化パルスＣを付加
しているが、これらは、実用上では、上記図１４に示し
たように、所定温度（例えば２５℃）以上の場合にのみ
付加するようにすればよい。図１１内の×は未測定部分
である。インク粘度が比較的高い低温度域では、付加パ
ルスＢ，Ｃがない分、制御装置６２５の負荷が軽減する
だけでなく、噴射パルスＡの間隔を小さくして高周期で
の噴射が可能になる。
【００４５】なお、図１又は図２のように、噴射パルス
信号Ａに液滴小型化パルスＢを付加したことにより液滴
の小型化が可能となる様子を説明すると、噴射パルス信
号Ａの立ち上がりにより、インク室の容積が増大して一
時的にインクのメニスカスはノズルの内方に引っ込み、
続いてインク室内を圧力波が片道伝播する時間の経過後
の噴射パルス信号Ａの立ち下がりにより、インク室の容
積が増大状態から自然状態に減少することで、インクは
ノズルより噴出されようとする。このとき、液滴小型化
パルスＢが印加されることにより、ノズルより噴出され
かけたインク滴の一部が引き戻されたメニスカスとなる
ため、ノズルから噴射されるインク液滴は小型化され
る。こうして、駆動電圧を変えることなく、したがっ
て、コストアップすることなく、主となる駆動波形の後
に非噴射パルスを付加するだけで、小さい体積のインク
液滴の噴射を得ることができる。
【００４６】以上、一実施の形態を説明したが、本発明
はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施の
形態では、主たる駆動信号である１つの噴射パルスＡに
液滴小型化パルスＢ及び噴射安定化パルスＣを常に付加
したものを示したが、当該ドットの前後にドットがない
場合は、そのドットに対しては、主たる駆動信号である
１つの噴射パルスＡのみとするものであっても構わな
い。また、インク滴噴射装置６００は、上記実施の形態
の構成に限られるものではなく、圧電材料の分極方向が
逆のものを用いてもよい。
【００４７】また、本実施の形態では、インク室６１３
の両側に空気室６１５を設けているが、空気室を設けず
に、インク室が隣接するようにしてもよい。さらに、本
実施の形態では、アクチュエータはせん断モード型のも
のを用いたが、圧電材料を積層し、その積層方向の変形
によって圧力波を発生する構成でもよく、圧電材料に限
らずインク室に圧力波を発生するものを使用可能であ
る。
【００４８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、１ドット
の印字命令として、噴射パルス信号と、非噴射パルスで
ある第１の付加パルス信号に続いて第２の付加パルス信
号が印加されることにより、噴射され飛翔するインク液
滴は小さくなり、記録解像度を高めることができ、ま
た、高温時でインクの粘度が低く、メニスカスに振動が
発生して不安定な状態にあっても、噴射を安定化する作
用が得られ、液滴速度が低下することが防止される。特
に、高温時において、第１の付加パルス信号が印加され
るだけでは、連続ドットの後に１ドット休止し、その後
に再びドットがあるようなときに、後者のドット噴射の
２ドット目でインク滴速度が低下する傾向を生じるが、
第２の付加パルス信号が印加されることで、インク滴速
度が低下することがなくなる。また、第１及び第２の付
加パルス信号の波高値を同じにして、駆動電圧を変える
必要がないので、１つの駆動電源でよく、低コストとな
る。さらに、噴射パルスのパルス幅を０．５Ｔから１．
５Ｔの範囲内とし、これに合わせて、噴射パルス信号の
立ち下がりと第１の付加パルス信号の立ち上がりタイミ
ングとの時間差、及びこの時間差と第１の付加パルス信
号のパルス幅の和の値、第２の付加パルス信号のパルス
幅、第１の付加パルス信号の立ち下がりと第２の付加パ
ルス信号の立ち上がりとの時間差を適宜調整すること
で、第１，第２の付加パルス信号が噴射パルス信号のパ
ルス幅に対して相対的に遅れなく出力されることにな
り、しぶき、不良吐出等が発生することがなくなり、良
好な印字結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の前提である小型液滴とするための噴射
パルス信号（駆動波形）を示す図である。
【図２】本発明の実施例１による駆動波形を示す図であ
る。
【図３】本発明の実施例２による駆動波形を示す図であ
る。
【図４】本発明の実施例３による駆動波形を示す図であ
る。
【図５】本発明の実施例４による駆動波形を示す図であ
る。
【図６】噴射パルス信号の立ち下がりと液滴小型化パル
スの立ち上がりタイミングとの時間差、及び液滴小型化
パルスのパルス幅の値の組み合わせを変えたときの実験
結果を示す図である。
【図７】本出願人が先に提案しているシングルパルス駆
動波形を示す図である。
【図８】本出願人が先に提案しているマルチパルス駆動
波形を示す図である。
【図９】インク滴噴射装置の駆動回路を示す図である。
【図１０】インク滴噴射装置の制御装置のＲＯＭの記憶
領域を示す図である。
【図１１】（ａ）は本実施の形態の図２に示した駆動波
形のパルスで駆動した場合の各種温度条件下でのインク
滴噴射速度を示す図、（ｂ）は図１の駆動波形のパルス
で駆動した場合の各種温度条件下でのインク滴噴射速度
を示す図である。
【図１２】（ａ）は記録ヘッドのインク噴射部分の縦断
面図、（ｂ）は同横断面図である。
【図１３】記録ヘッドのインク噴射部分の動作を示す縦
断面図である。
【図１４】本発明のインク滴噴射装置の制御装置のＲＯ
Ｍの制御内容を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
Ａ 噴射パルス信号 Ｂ 第１の付加パルス信号（液滴小型化パルス） Ｃ 第２の付加パルス信号（噴射安定化パルス） ６００ インクジェットヘッド ６０３ アクチュエータ壁 ６１３ インク室 ６２５ 制御装置

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インクが充填されたインク室の容積を変
    化させるためのアクチュエータに噴射パルス信号を印加
    することによりインク室内に圧力波を発生させてインク
    に圧力を加え、インク滴をノズルより噴射させるインク
    滴噴射方法において、 １ドットの印字命令に対して、前記噴射パルス信号を印
    加し、その後に付随する非噴射パルスとして、前記噴射
    パルス信号による飛翔インク滴を小型化するための第１
    の付加パルス信号と、噴射を安定させるための第２の付
    加パルス信号を印加することを特徴とするインク滴噴射
    方法。
  2. 【請求項２】 前記噴射パルス信号は、アクチュエータ
    への電圧印加により、前記インク室の容積を増大させて
    インク室内に圧力波を発生させ、前記インク室内を圧力
    波がほぼ片道伝播する時間Ｔもしくはその奇数倍時間の
    経過後、増大状態から容積を自然状態に減少させるパル
    ス幅を有し、 前記第１及び第２の付加パルス信号は、前記噴射パルス
    信号に対してパルス幅がほぼ０．２Ｔ〜０．４Ｔであ
    り、かつ、前記噴射パルス信号の立ち下がりと第１の付
    加パルス信号の立ち上がりタイミングとの時間差が０．
    ４Ｔ〜０．７Ｔであり、前記第１の付加パルス信号の立
    ち下がりと第２の付加パルス信号の立ち上がりタイミン
    グとの時間差が０．９Ｔ〜１．３Ｔであることを特徴と
    する請求項１に記載のインク滴噴射方法。
  3. 【請求項３】 前記噴射パルス信号と、第１及び第２の
    付加パルス信号の波高値は、いずれも同じであることを
    特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインク滴噴射
    方法。
  4. 【請求項４】 前記噴射パルス信号を、２つの噴射パル
    ス信号により構成したことを特徴とする請求項１乃至請
    求項３のいずれかに記載のインク滴噴射方法。
  5. 【請求項５】 前記噴射パルス信号を、主たる噴射パル
    ス信号と従たる噴射パルス信号とに分け、前記第１の付
    加パルス信号を前記主たる噴射パルス信号と従たる噴射
    パルス信号との間に付加したことを特徴とする請求項１
    乃至請求項４のいずれかに記載のインク滴噴射方法。
  6. 【請求項６】 前記噴射パルス信号は、アクチュエータ
    への電圧印加により、前記インク室の容積を増大させて
    インク室内に圧力波を発生させ、前記インク室内を圧力
    波がほぼ片道伝播する時間をＴとしたときに、ほぼ０．
    ５Ｔ〜１．５Ｔのパルス幅を有し、 前記第１の付加パルス信号のパルス幅がほぼ０．３Ｔ〜
    １．０Ｔであり、かつ、前記噴射パルス信号の立ち下が
    りと第１の付加パルス信号の立ち上がりタイミングとの
    時間差がほぼ０．３Ｔ〜１．０Ｔであり、 前記噴射パルス信号の立ち下がりと第１の付加パルス信
    号の立ち上がりタイミングとの時間差と、前記第１の付
    加パルス信号のパルス幅との和がほぼ０．７Ｔ〜１．３
    Ｔであり、 前記第２の付加パルス信号のパルス幅がほぼ０．２Ｔ〜
    ０．４Ｔであり、前記第１の付加パルス信号の立ち下が
    りと前記第２の付加パルス信号の立ち上がりタイミング
    との時間差がほぼ０．７Ｔ〜１．３Ｔであることを特徴
    とする請求項１に記載のインク滴噴射方法。
  7. 【請求項７】 インクが充填されるインク室と、 前記インク室の容積を変化させるアクチュエータと、 前記アクチュエータに電気信号を印加するための駆動電
    源と、 前記アクチュエータに前記駆動電源から噴射パルス信号
    を印加することにより、前記インク室の容積を増大させ
    てインク室内に圧力波を発生させ、前記インク室内を圧
    力波がほぼ片道伝播する時間をＴとしたときに、このＴ
    時間もしくはその奇数倍時間経過後、増大状態から容積
    を自然状態に減少させてインク室内のインクに圧力を加
    えてインク滴を噴射させる制御装置と、 を備えたインク滴噴射装置において、 前記制御装置は、１ドットの印字命令に対して、前記ア
    クチュエータに、前記噴射パルス信号を前記駆動電源か
    ら印加し、その後に付随する非噴射パルスとして、前記
    噴射パルス信号による飛翔インク滴を小型化するための
    第１の付加パルス信号と、噴射を安定させるための第２
    の付加パルス信号を前記駆動電源から印加するものであ
    ることを特徴とするインク滴噴射装置。
  8. 【請求項８】 前記第１及び第２の付加パルス信号は、
    前記噴射パルス信号と波高値が同じであり、かつ前記第
    １の付加パルス信号は、前記噴射パルス信号よりもパル
    ス幅が小さく、前記噴射パルス信号による飛翔インク滴
    の一部を引き戻すように出力されることを特徴とする請
    求項７に記載のインク滴噴射装置。
  9. 【請求項９】 前記制御装置は、 前記噴射パルス信号を、アクチュエータへ電圧を印加し
    て、前記インク室の容積を増大させてインク室内に圧力
    波を発生させ、前記インク室内を圧力波がほぼ片道伝播
    する時間Ｔもしくはその奇数倍時間の経過後、増大状態
    から容積を自然状態に減少させるパルス幅を有するもの
    とし、 前記第１及び第２の付加パルス信号を、前記噴射パルス
    信号に対してパルス幅がほぼ０．２Ｔ〜０．４Ｔであ
    り、かつ、前記噴射パルス信号の立ち下がりと第１の付
    加パルス信号の立ち上がりタイミングとの時間差が０．
    ４Ｔ〜０．７Ｔであり、前記第１の付加パルス信号の立
    ち下がりと第２の付加パルス信号の立ち上がりタイミン
    グとの時間差が０．９Ｔ〜１．３Ｔであることを特徴と
    する請求項８に記載のインク滴噴射装置。
  10. 【請求項１０】 前記制御装置は、温度を検出する手段
    を有し、その手段で検出した温度に応じて前記第１及び
    第２の付加パルスを印加し、または印加しないように制
    御することを特徴とする請求項７に記載のインク滴噴射
    装置。
  11. 【請求項１１】 前記制御装置は、 前記噴射パルス信号がほぼ０．５Ｔ〜１．５Ｔのパルス
    幅を有するものとし、 前記第１の付加パルス信号のパルス幅がほぼ０．３Ｔ〜
    １．０Ｔであり、かつ、前記噴射パルス信号の立ち下が
    りと第１の付加パルス信号の立ち上がりタイミングとの
    時間差がほぼ０．３Ｔ〜１．０Ｔであり、 前記噴射パルス信号の立ち下がりと第１の付加パルス信
    号の立ち上がりタイミングとの時間差と、前記第１の付
    加パルス信号のパルス幅との和がほぼ０．７Ｔ〜１．３
    Ｔであり、 前記第２の付加パルス信号のパルス幅がほぼ０．２Ｔ〜
    ０．４Ｔであり、前記第１の付加パルス信号の立ち下が
    りと前記第２の付加パルス信号の立ち上がりタイミング
    との時間差がほぼ０．７Ｔ〜１．３Ｔであることを特徴
    とする請求項７に記載のインク滴噴射装置。
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