JPH1148474A

JPH1148474A - インクジェットヘッドの駆動方法

Info

Publication number: JPH1148474A
Application number: JP21316797A
Authority: JP
Inventors: Toshio Miyazawa; 利夫宮澤; Yoriyuki Sunaga; 順之須永; Ryutaro Kusunoki; 竜太郎楠; Takashi Norikoshi; 隆乗越
Original assignee: TEC CORP
Current assignee: TEC CORP
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 1999-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動周波数を高めて高速印刷を図り、しかも、
インクの誤吐出を防止する。【解決手段】圧電部材の変位により各インク室を選択的
に変形させてインク室からインクを吐出させるインクジ
ェットヘッドに対して、インク室の容積を減少させてイ
ンク室の圧力を高める駆動電圧の印加を行ってインク滴
の吐出を行い、その後、インク室の容積を元に戻す駆動
電圧の印加に切替える駆動方法を使用し、各インク室内
の圧力波がインク吐出方向の一端から他端まで伝播する
時間をＡＬとしたとき、インク室の容積を減少させる駆
動電圧の印加時間を、ＡＬ〜３ＡＬの範囲において、Ａ
Ｌ、２ＡＬ、３ＡＬ及びその近傍を除く範囲の時間に設
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のインク室に
対応して設けた圧電部材に駆動パルス電圧を選択的に印
加してインク室を変形させてインクを吐出させるインク
ジェットヘッドの駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のインク室を設け、この各インク室
に対応して設けた圧電部材に駆動電圧を選択的に印加し
て変位させ、この圧電部材の変位によりインク室の容積
を減少させてインク室内の圧力を高め、これによりイン
ク室からインクを吐出させて印刷を行うインクジェット
ヘッドとしては、例えば、インク室内の圧力波がインク
吐出方向の一端から他端まで伝播する時間をＡＬとした
とき、インク室の容積を減少させる駆動電圧の印加時間
を２ＡＬに設定している。これは、インクをインク吐出
口から吐出させるときの吐出口液面であるメニスカス面
の圧力振動を低減し、隣接したインク室からのインクの
誤吐出を防止して安定化を図ることができるからであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インク
室の容積を減少させる駆動電圧の印加時間を２ＡＬに設
定した場合、隣接したインク室からのインクの誤吐出は
防止できるが、メニスカス面を元の位置に復帰させるに
要する時間が長くかかり、このため、メニスカス面が元
の位置に復帰してから行われる次のインク吐出動作まで
に時間がかかり、駆動周波数を高めて高速印刷を図るこ
とができないという問題があった。なお、メニスカス面
が元の位置に復帰しないうちに次のインク吐出動作を行
うと、メニスカス面が不安定の状態でインク吐出動作を
行うことになりインクの吐出体積が一定しないという問
題が生じる。

【０００４】そこで、請求項１乃至５記載の発明は、駆
動周波数を高めて高速印刷を図ることができ、しかも、
インクを誤吐出するおそれがないインクジェットヘッド
の駆動方法を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
複数のインク室を有し、この各インク室に対応して設け
た圧電部材に駆動電圧を選択的に印加して変位させ、こ
の圧電部材の変位により各インク室を選択的に変形させ
てインク室からインクを吐出させるインクジェットヘッ
ドに対して、インク室の容積を減少させてインク室の圧
力を高める駆動電圧の印加を行ってインク滴の吐出を行
い、その後、インク室の容積を元に戻す駆動電圧の印加
に切替える駆動方法において、各インク室内の圧力波が
インク吐出方向の一端から他端まで伝播する時間をＡＬ
としたとき、インク室の容積を減少させる駆動電圧の印
加時間を、ＡＬ〜３ＡＬの範囲において、ＡＬ、２Ａ
Ｌ、３ＡＬ及びその近傍を除く範囲の時間に設定したこ
とにある。

【０００６】請求項２記載の発明は、複数のインク室を
圧電部材からなる側壁で隔てて形成し、各インク室の側
壁を構成した圧電部材に駆動電圧を選択的に印加して変
位させ、この圧電部材の変位により各インク室を選択的
に変形させてインク室からインクを吐出させるインクジ
ェットヘッドに対して、インク室の容積を減少させてイ
ンク室の圧力を高める駆動電圧の印加を行ってインク滴
の吐出を行い、その後、インク室の容積を元に戻す駆動
電圧の印加に切替える駆動方法において、インクジェッ
トヘッドとして、インク吐出を行うインク室とインク吐
出を行わないダミーインク室を交互に配置したインクジ
ェットヘッドを使用し、インク吐出を行うインク室内の
圧力波がインク吐出方向の一端から他端まで伝播する時
間をＡＬとしたとき、インク室の容積を減少させる駆動
電圧の印加時間を、ＡＬの奇数倍又はその近傍の時間に
設定したことにある。

【０００７】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載のインクジェットヘッドの駆動方法において、インク
室の容積を元に戻す駆動電圧として、インク室の容積を
減少させる駆動電圧とは逆極性の電圧を印加することに
ある。

【０００８】請求項４記載の発明は、請求項１又は２記
載のインクジェットヘッドの駆動方法において、インク
室の容積を元に戻す駆動電圧として、インク室の容積を
減少させる駆動電圧とは逆極性の電圧を２ＡＬ時間だけ
印加することにある。

【０００９】請求項５記載の発明は、請求項１又は２記
載のインクジェットヘッドの駆動方法において、インク
室の容積を元に戻す駆動電圧として、インク室の容積を
減少させる駆動電圧とは逆極性の電圧を印加し、その電
圧を徐々に低下させることにある。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。（第１の実施の形態）図１はインクジェットヘッドの構
成を示す一部切欠した分解斜視図で、セラミック材から
なる基板１上の一方の側にエポキシ樹脂接着剤で接着固
定した２枚の長方形状の圧電部材２、３を同じくエポキ
シ樹脂接着剤で接着固定している。前記各圧電部材２、
３はエポキシ樹脂接着剤で接着固定した後、上側になる
圧電部材３の側から切削加工により、一定の間隔で平行
に同じ幅で、同じ深さ、同じ長さの複数の長溝４，…を
形成している。前記各長溝４，…の側面と底面には電極
５，…を形成し、さらに各長溝４，…の後端から前記圧
電部材３の後部上面に引出し電極６，…を形成してい
る。これらの電極５，…、６，…は無電解ニッケルメッ
キにより形成する。

【００１１】前記基板１上の他方の側にＰＣ板７を接着
固定し、このＰＣ板７の上に駆動回路を内蔵したドライ
ブＩＣ８を搭載するとともにこのドライブＩＣ８に接続
した導電パターン９，…を形成している。そして、前記
各導電パターン９，…と前記各引出し電極６，…をワイ
ヤボンディングにより導線１０，…で結合している。前
記圧電部材３の上には、セラミック材からなる天板１１
をエポキシ樹脂接着剤で接着固定している。また、前記
各圧電部材２、３の先端に複数のインク吐出口１２，…
を設けたノズルプレート１３を接着剤で接着固定してい
る。これにより、前記各長溝４，…は上部が前記天板１
１で覆うわれ、先端がノズルプレート１３で塞がれるこ
とになり、それぞれインク室を形成することになる。前
記天板１１に共通インク室１４を形成し、前記各長溝
４，…で形成したインク室の後端部がこの共通インク室
１４に連通している。そして、前記共通インク室１４は
インク供給部（図示せず）に連通している。

【００１２】図２は図１の構成のインクジェットヘッド
を基板１を除いてＸ1 −Ｘ1 線に沿って断面したときの
部分断面図で、前記各長溝４，…で形成したインク室１
５，…の側壁は前記各圧電部材２、３からなり、それぞ
れ図中矢印で示すように板厚方向で互いに対向する方向
に分極している。

【００１３】次に、このインクジェットヘッドの動作原
理について述べる。今、各インク室１５にインクが充填
されている状態で圧電部材２、３からなる側壁Ｐ1 ，Ｐ
2 ，Ｐ3 ，Ｐ4 で隔てられた３つのインク室１５Ａ，１
５Ｂ，１５Ｃに着目し、各インク室１５Ａ，１５Ｂ，１
５Ｃの電極５を接地電位（ＧＮＤ）にする。この状態で
は側壁Ｐ2 、Ｐ3 を挟む電極間の電位差がゼロとなるた
めその側壁Ｐ2 、Ｐ3 を構成する圧電部材２，３は何等
変形することはなく、静止状態となっている。

【００１４】この状態で、図３の(a) に示すように、中
央のインク室１５Ｂの電極５に正の電圧を印加すると、
インク室１５Ｂの両側壁Ｐ2 ，Ｐ3 は、圧電部材２，３
が板厚方向で互いに対向する方向に分極しているため、
インク室１５Ｂの容積を広げるように互いに外側に急激
に変形する。この変形により、共通インク室１４からイ
ンク室１５Ｂにインクの供給が行われる。

【００１５】この状態で今度は、図３の(b) に示すよう
に、両隣のインク室１５Ａ、１５Ｃの電極５を接地電位
にしたまま中央のインク室１５Ｂの電極５に負の電圧を
印加すると、インク室１５Ｂの両側壁Ｐ2 、Ｐ3 は、イ
ンク室１５Ｂの容積を狭めるように互いに内側に急激に
変形する。この変形によりインク室１５Ｂのインクはイ
ンク吐出口１２から吐出する。そして、所定時間後に、
インク室１５Ｂの電極５に印加する電圧を接地電位に戻
すと、側壁Ｐ2 ，Ｐ3 は急激に最初の静止状態に復帰す
る。

【００１６】次に、このインクジェットヘッドの駆動方
法について述べる。例えば、各インク室１５として、長
溝４の長さ１２ｍｍ、深さ２７０μｍ、幅７０μｍ、イ
ンク吐出口１２の径３０μｍ、インク吐出口１２の厚さ
４０μｍ、インク吐出口１２のテーパ１５度のものを使
用し、インクとして粘度６ｃｏｓのものを使用し、イン
ク供給圧−１３１６Ｐａ、駆動電圧±７Ｖで駆動を行っ
た場合について述べる。

【００１７】図４の(a) に示す駆動電圧をインク室１５
Ｂの電極５に印加すると、最初の駆動電圧＋７Ｖではイ
ンク室１５Ｂの容積が広がって共通インク室１４からの
インク供給が行われ、ＡＬ時間経過後に駆動電圧を−７
Ｖに急激に反転させると、インク室１５Ｂの容積が急激
に狭められてインク室１５Ｂ内には図４の(b) に実線の
波形ａで示す圧力振動波が発生する。なお、ＡＬ時間は
インク室内の圧力振動波がインク吐出方向の一端から他
端まで伝播するに要する時間で、ここではＡＬ＝１３μ
ｓｅｃになる。そして、ＡＬ時間経過後に駆動電圧を急
激に０Ｖに戻すと、図４の(b) に点線の波形ｂで示す同
位相の圧力波が生じる。従って、圧力波ａと圧力波ｂが
互いに強め合い、図４の(b) に実線の波形ｃで示す振幅
の大きな圧力振動波が発生する。

【００１８】また、駆動電圧として、図５の(a) に示す
ように、−７Ｖの駆動電圧の印加時間を２ＡＬ＝２６μ
ｓｅｃにすると、２ＡＬ時間経過後に駆動電圧を急激に
０Ｖに戻したとき、図５の(b) に点線の波形ｂ1 で示す
ように−７Ｖの駆動電圧を印加している時間に発生する
圧力振動波ａ1 とは逆位相の圧力波が生じる。従って、
圧力波ａ1 とｂ1 は互いに弱め合い、図５の(b) に実線
の波形ｃ1 で示すように圧力振動波の振幅は小さくな
る。

【００１９】図６は、インク室１５の容積を急激に狭め
る−７Ｖの駆動電圧の印加時間とインク吐出口１２のメ
ニスカスが元の位置に復帰するに要する時間との関係を
測定により得た結果を示すグラフで、メニスカスの測定
はストロボカメラで観察して行った。また、この結果を
表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】この結果から、−７Ｖの駆動電圧の印加時
間とインク吐出口１２のメニスカスが元の位置に復帰す
るに要する時間には一定の関係があり、印加時間がＡＬ
及びその近傍でメニスカスが元の位置に復帰するに要す
る時間が小さく、印加時間が２ＡＬ及びその近傍でメニ
スカスが元の位置に復帰するに要する時間が大きく、Ａ
Ｌから２ＡＬの間においては印加時間の大きさに略比例
して復帰に要する時間が大きくなる。また、印加時間が
３ＡＬ及びその近傍ではＡＬ及びその近傍のときと同様
にメニスカスが元の位置に復帰するに要する時間が小さ
くなる。従って、印加時間が２ＡＬから３ＡＬの間にお
いては印加時間の大きさに略逆比例して復帰に要する時
間が小さくなる。

【００２２】一方、印加時間がＡＬ及びその近傍、３Ａ
Ｌ及びその近傍では、図４の(b) に示すように、−７Ｖ
の駆動電圧の印加により発生する圧力波ａと駆動電圧を
急激に０Ｖに戻したときに発生する圧力波ｂが互いに強
め合い、振幅の大きな圧力振動波ｃが発生するので、こ
の圧力振動波ｃにより隣接したインク室からインクが誤
吐出するというおそれがある。

【００２３】この結果、インク室１５の容積を急激に狭
める−７Ｖの駆動電圧の印加時間をＡＬ、２ＡＬ、３Ａ
Ｌ及びその近傍を除く時間に設定することにより、イン
ク吐出後のインク吐出口のメニスカスの復帰が比較的早
くなり、これにより駆動周波数を高めて高速印刷を図る
ことができ、しかも隣接したインク室からインクが誤吐
出するおそれがなく安定した印刷動作ができることにな
る。例えば、表１においては印加時間を１２〜１４μｓ
ｅｃの範囲及び２４〜３０μｓｅｃの範囲を除いて設定
すればよい。

【００２４】なお、この実施の形態では駆動電圧として
最初に正の駆動電圧を印加し、次に負の駆動電圧を印加
して０Ｖに戻す駆動電圧を使用したが必ずしもこれに限
定するものではなく、負の駆動電圧を印加した後にさら
に正の駆動電圧を印加してから０Ｖに戻す駆動電圧を使
用してもよい。この場合、最後の正の駆動電圧としては
一定電圧を２ＡＬ時間印加しても、徐々に０Ｖに低下す
る電圧であってもよい。

【００２５】（第２の実施の形態）図７に示すように、
セラミック材からなる基板１上の一方の側にエポキシ樹
脂接着剤で接着固定した２枚の長方形状の圧電部材２、
３を同じくエポキシ樹脂接着剤で接着固定している。前
記各圧電部材２、３はエポキシ樹脂接着剤で接着固定し
た後、上側になる圧電部材３の側から切削加工により、
一定の間隔で平行に同じ幅で、同じ深さ、同じ長さの複
数の長溝４，…を形成し、その各長溝４，…の側面と底
面に電極５，…を形成し、さらに各長溝４，…の後端か
ら前記圧電部材３の後部上面に引出し電極６，…を形成
している。これらの電極５，…、６，…は無電解ニッケ
ルメッキにより形成する。

【００２６】前記基板１上の他方の側にＰＣ板７を接着
固定し、このＰＣ板７の上に駆動回路を内蔵したドライ
ブＩＣ８を搭載するとともにこのドライブＩＣ８に接続
した導電パターン９，…を形成している。そして、前記
各導電パターン９，…と前記各引出し電極６，…をワイ
ヤボンディングにより導線１０，…で結合している。前
記圧電部材３の上には、分離部材１６を介してセラミッ
ク材からなる天板１１を接着固定し、前記各長溝４の天
部を塞いでいる。前記分離部材１６及び天板１１の接着
固定には、例えば、エポキシ樹脂接着剤を使用してい
る。前記分離部材１６には、前記各長溝４の後端部に位
置して長溝の１つおきにインク流入孔１７，１７，…を
設け、かつ、このインク流入孔１７が位置する前記天板
１１内に共通インク室１４を形成している。前記分離部
材１６は電極５の端部と接触することから絶縁性の部材
が使用される。絶縁性部材としては、ガラスやセラミッ
クが好ましく、インク流入孔１７の幅が略１００μｍと
微細なため、例えば、感光性ガラス等をフォトエッチン
グで形成したものを使用する。

【００２７】また、前記各圧電部材２、３の先端に前記
インク流入孔１７を設けた長溝４に位置して複数のイン
ク吐出口１８，…を設けたノズルプレート１９を接着剤
で接着固定している。これにより、前記各長溝４，…は
上部が前記分離部材１６と天板１１の層で覆うわれ、先
端が前記ノズルプレート１９で塞がれることになり、そ
れぞれインク吐出口１８を設けたインク室とインク吐出
口の無いダミーインク室を交互に形成している。そし
て、前記共通インク室１４はインク供給部（図示せず）
に連通している。

【００２８】図８は図７の構成のインクジェットヘッド
を基板１を除いてＸ2 −Ｘ2 線に沿って断面したときの
部分断面図で、前記各長溝４，…で形成したインク室２
０，…及びダミーインク室２１，…の側壁は前記各圧電
部材２、３からなり、それぞれ図中矢印で示すように板
厚方向で互いに対向する方向に分極している。

【００２９】図９はインク吐出を行うインク室２０の縦
断面図で、インク室２０はインク流入孔１７を介して共
通インク室１４に連通し、この共通インク室１４からイ
ンクの供給を受け、インク吐出口１８からインク吐出を
行うようになっている。図１０はインク吐出を行わない
ダミーインク室２１の縦断面図で、このダミーインク室
２１は分離部材１６により共通インク室１４とは遮断さ
れており、単なる空気室になっている。

【００３０】次に、このインクジェットヘッドの動作原
理について述べる。今、インク室２０にインクが充填さ
れている状態でインク室２０の電極５及び両隣りのダミ
ーインク室２１，２１の電極５を接地電位（ＧＮＤ）に
すると、インク室２０の電極５と両隣りのダミーインク
室２１，２１の電極５との間の電位差はゼロであるか
ら、図１１の(a) に示すように、インク室２０と両隣り
のダミーインク室２１，２１との間の隔壁は何等変形す
ることはない。すなわち、静止状態となっている。

【００３１】この状態で、図１１の(b) に示すように、
インク室２０の電極５に正の電圧を印加すると、インク
室２０の両側壁は、圧電部材２，３が板厚方向で互いに
対向する方向に分極しているため、インク室２０の容積
を広げるように互いに外側に急激に変形する。この変形
により、共通インク室１４からインク流入口１７を介し
てインク室２０にインクの供給が行われる。

【００３２】この状態で、今度は、図１１の(c) に示す
ように、インク室２０の電極５に負の電圧を印加する
と、インク室２０の両側壁は、インク室２０の容積を狭
めるように互いに内側に急激に変形する。この変形によ
りインク室２０のインクはインク吐出口１８から吐出す
る。そして、所定時間後に、インク室２０の電極５に印
加する電圧を接地電位に戻すと、インク室２０の両側壁
は急激に図１１の(a) に示す元の静止状態に復帰する。

【００３３】次に、このインクジェットヘッドの駆動方
法について述べる。例えば、各インク室２０，２１とし
て、長溝４の長さ１３ｍｍ、深さ４１０μｍ、幅８０μ
ｍ、インク吐出口１８の径４０μｍ、インク吐出口１８
の厚さ４０μｍ、インク吐出口１８のテーパ１５度のも
のを使用し、インクとして粘度６ｃｏｓのものを使用
し、インク供給圧−１３１６Ｐａ、駆動電圧±１６Ｖで
駆動を行った場合について述べる。

【００３４】図１２の(a) はインク室２０の電極５に、
最初にプリパルスと呼ばれる＋１６Ｖの正電圧がＡＬ時
間継続し、その後−１６Ｖの負電圧に急激に反転して２
ＡＬ時間継続し、その後急激に０Ｖに戻る駆動電圧ｑ1
を印加したときの圧力振動波の発生状態を示している。
なお、ＡＬ時間はインク室内の圧力振動波がインク吐出
方向の一端から他端まで伝播するに要する時間である。

【００３５】最初の駆動電圧＋１６Ｖではインク室２０
の容積が広がって共通インク室１４からのインク供給が
行われインク室２０内には負の圧力振動波ｒ11が発生す
る。そして、ＡＬ時間経過後に駆動電圧を−１６Ｖに急
激に反転させると、インク室２０の容積が急激に狭めら
れてインク室２０内には正の圧力振動波が発生し、しか
も、ＡＬ時間は一方向の圧力伝播時間に相当するので、
２つの圧力振動波が合成されて圧力振動波ｒ12として伝
播する。

【００３６】さらに、２ＡＬ時間経過後に駆動電圧を急
激に０Ｖに戻すと、負の圧力振動波が発生し、しかも、
２ＡＬ時間は往復の圧力伝播時間に相当するので、この
負の圧力振動波と先に発生している圧力振動波ｒ12とは
位相が逆になり、従って、互いに打ち消しあって合成し
た圧力振動波ｒ13は急激に減少する。

【００３７】このときの圧力振動波ｒ13の減衰とインク
吐出口１８でのメニスカス振動、すなわち、メニスカス
面の位置変化との関係を示すと、図１４の(a) に実線で
示す波形（圧力振動波ｒ13）と点線で示す波形（メニス
カス振動）の関係になり、メニスカス振動振幅は小さい
がメニスカス振動が終焉するまでの復帰時間が約７００
μｓｅｃと長くなる。

【００３８】また、図１２の(b) はインク室２０の電極
５に、最初にプリパルスと呼ばれる＋１６Ｖの正電圧が
ＡＬ時間継続し、その後−１６Ｖの負電圧に急激に反転
してＡＬ時間継続し、その後急激に０Ｖに戻る駆動電圧
ｑ2 を印加したときの圧力振動波の発生状態を示してい
る。

【００３９】最初の駆動電圧＋１６Ｖではインク室２０
の容積が広がって共通インク室１４からのインク供給が
行われインク室２０内には負の圧力振動波ｒ21が発生す
る。そして、ＡＬ時間経過後に駆動電圧を−１６Ｖに急
激に反転させると、インク室２０の容積が急激に狭めら
れてインク室２０内には正の圧力振動波が発生し、しか
も、ＡＬ時間は一方向の圧力伝播時間に相当するので、
２つの圧力振動波が合成されて圧力振動波ｒ22として伝
播する。

【００４０】さらに、ＡＬ時間経過後に駆動電圧を急激
に０Ｖに戻すと、負の圧力振動波が発生し、しかも、Ａ
Ｌ時間は一方向の圧力伝播時間に相当するので、この負
の圧力振動波と先に発生している圧力振動波ｒ22とは同
位相になり、従って、合成した圧力振動波ｒ23は大きく
なる。

【００４１】このときの圧力振動波ｒ23の減衰とインク
吐出口１８でのメニスカスの振動との関係を示すと、図
１４の(b) に実線で示す波形（圧力振動波ｒ23）と点線
で示す波形（メニスカス振動）の関係になり、メニスカ
ス振動振幅は大きいがメニスカス振動が終焉するまでの
復帰時間が約４５０μｓｅｃと短くなる。また、メニス
カス振動振幅が大きくても隣接するインク室がダミーイ
ンク室２１になっているので隣接したインク室からイン
クが誤吐出するという問題は全く生じない。

【００４２】また、図１２の(c) はインク室２０の電極
５に、最初にプリパルスと呼ばれる＋１６Ｖの正電圧が
ＡＬ時間継続し、その後−１６Ｖの負電圧に急激に反転
してＡＬ時間継続し、その後急激に＋１６Ｖに反転した
後電圧を０Ｖに徐々に戻す駆動電圧ｑ3 を印加したとき
の圧力振動波の発生状態を示している。

【００４３】最初の駆動電圧＋１６Ｖではインク室２０
の容積が広がって共通インク室１４からのインク供給が
行われインク室２０内には負の圧力振動波ｒ31が発生す
る。そして、ＡＬ時間経過後に駆動電圧を−１６Ｖに急
激に反転させると、インク室２０の容積が急激に狭めら
れてインク室２０内には正の圧力振動波が発生し、しか
も、ＡＬ時間は一方向の圧力伝播時間に相当するので、
２つの圧力振動波が合成されて圧力振動波ｒ32として伝
播する。

【００４４】さらに、ＡＬ時間経過後に駆動電圧を急激
に＋１６Ｖに反転し徐々に０Ｖに戻すと、大きな負の圧
力振動波が発生し、しかも、ＡＬ時間は一方向の圧力伝
播時間に相当するので、この負の圧力振動波と先に発生
している圧力振動波ｒ32とは同位相になり、従って、合
成した圧力振動波ｒ33はかなり大きくなる。

【００４５】このときの圧力振動波ｒ33の減衰とインク
吐出口１８でのメニスカスの振動との関係を示すと、図
１４の(c) に実線で示す波形（圧力振動波ｒ33）と点線
で示す波形（メニスカス振動）の関係になり、メニスカ
ス振動振幅はかなり大きくなるがメニスカス振動が終焉
するまでの復帰時間が約４００μｓｅｃとさらに短くな
る。また、メニスカス振動振幅が大きくても隣接するイ
ンク室がダミーインク室２１になっているので隣接した
インク室からインクが誤吐出するという問題は全く生じ
ない。

【００４６】また、図１３の(a) はインク室２０の電極
５に、最初にプリパルスと呼ばれる＋１６Ｖの正電圧が
ＡＬ時間継続し、その後−１６Ｖの負電圧に急激に反転
してＡＬ時間継続し、その後急激に正電圧に反転した電
圧を２ＡＬ時間だけ印加する駆動電圧ｑ4 を印加したと
きの圧力振動波の発生状態を示している。

【００４７】最初の駆動電圧＋１６Ｖではインク室２０
の容積が広がって共通インク室１４からのインク供給が
行われインク室２０内には負の圧力振動波ｒ41が発生す
る。そして、ＡＬ時間経過後に駆動電圧を−１６Ｖに急
激に反転させると、インク室２０の容積が急激に狭めら
れてインク室２０内には正の圧力振動波が発生し、しか
も、ＡＬ時間は一方向の圧力伝播時間に相当するので、
２つの圧力振動波が合成されて圧力振動波ｒ42として伝
播する。

【００４８】さらに、ＡＬ時間経過後に駆動電圧を急激
に＋１６Ｖに反転すると、大きな負の圧力振動波が発生
し、しかも、ＡＬ時間は一方向の圧力伝播時間に相当す
るので、この負の圧力振動波と先に発生している圧力振
動波ｒ42とは同位相になり、従って、合成した圧力振動
波ｒ43は大きくなる。しかし、２ＡＬ時間経過後に駆動
電圧を急激に０Ｖに戻すので、正の圧力振動波が発生
し、しかも、２ＡＬ時間は往復の圧力伝播時間に相当す
るので、この正の圧力振動波と先に発生している圧力振
動波ｒ43とは位相が逆になり、従って、互いに打ち消し
あって合成した圧力振動波ｒ44は急激に減少する。

【００４９】このときの圧力振動波ｒ43，ｒ44の減衰と
インク吐出口１８でのメニスカスの振動との関係を示す
と、図１４の(d) に実線で示す波形（圧力振動波ｒ43，
ｒ44）と点線で示す波形（メニスカス振動）の関係にな
り、メニスカス振動振幅は大きくなるがメニスカス振動
が終焉するまでの復帰時間が約３００μｓｅｃとさらに
短くなる。また、メニスカス振動振幅が大きくても隣接
するインク室がダミーインク室２１になっているので隣
接したインク室からインクが誤吐出するという問題は全
く生じない。

【００５０】さらにまた、図１３の(b) はインク室２０
の電極５に、最初にプリパルスと呼ばれる＋１６Ｖの正
電圧がＡＬ時間継続し、その後−１６Ｖの負電圧に急激
に反転して３ＡＬ時間継続し、その後急激に正電圧に反
転した電圧を２ＡＬ時間だけ印加する駆動電圧ｑ5 を印
加したときの圧力振動波の発生状態を示している。

【００５１】最初の駆動電圧＋１６Ｖではインク室２０
の容積が広がって共通インク室１４からのインク供給が
行われインク室２０内には負の圧力振動波ｒ51が発生す
る。そして、ＡＬ時間経過後に駆動電圧を−１６Ｖに急
激に反転させると、インク室２０の容積が急激に狭めら
れてインク室２０内には正の圧力振動波が発生し、しか
も、ＡＬ時間は一方向の圧力伝播時間に相当するので、
２つの圧力振動波が合成されて圧力振動波ｒ52として伝
播する。

【００５２】さらに、３ＡＬ時間経過後に駆動電圧を急
激に＋１６Ｖに反転すると、大きな負の圧力振動波が発
生し、しかも、３ＡＬ時間は一方向の圧力伝播時間の３
倍に相当するので、この負の圧力振動波と先に発生して
いる圧力振動波ｒ52とは同位相になり、従って、合成し
た圧力振動波ｒ53は大きくなる。しかし、２ＡＬ時間経
過後に駆動電圧を急激に０Ｖに戻すので、正の圧力振動
波が発生し、しかも、２ＡＬ時間は往復の圧力伝播時間
に相当するので、この正の圧力振動波と先に発生してい
る圧力振動波ｒ53とは位相が逆になり、従って、互いに
打ち消しあって合成した圧力振動波ｒ54は急激に減少す
る。従って、この場合には−１６Ｖの印加時間が３ＡＬ
と多少長くなるがインク吐出後の圧力振動波の復帰時間
は図１３の(a) のときと同様に短くなる。

【００５３】このように、インクの吐出を行うインク室
２０とインクの吐出を行わないダミーインク室２１を交
互に配置したヘッドにおいては、大きな圧力振動波が発
生しても隣接したダミーインク室２１からインクが誤吐
出することはないので、インク室の容積を減少させてイ
ンク吐出を行うときの駆動電圧の印加時間をメニスカス
振動が最も短時間で終焉するＡＬや３ＡＬなどＡＬの奇
数倍の時間又はその近傍の時間に設定することができ
る。そして、この時間に設定することでメニスカスの復
帰時間を短くでき、これにより、次のインク吐出動作を
早くすることができ、従って、駆動周波数を高めて高速
印刷を図ることができる。しかも、隣接したインク室は
ダミーインク室２１になっているので、隣接したインク
室からのインクの誤吐出という問題は発生しない。

【００５４】

【発明の効果】請求項１乃至５記載の発明によれば、駆
動周波数を高めて高速印刷を図ることができ、しかも、
インクの誤吐出を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示すインクジェッ
トヘッドの一部切欠した分解斜視図。

【図２】図１のインクジェットヘッドを基板を除いてＸ
1 −Ｘ1 線に沿って断面したときの部分断面図。

【図３】同実施の形態におけるインクジェットヘッドの
インク吐出動作を説明するための図。

【図４】同実施の形態におけるインクジェットヘッドを
駆動する場合の駆動電圧波形とインク室内の圧力振動波
形の一例を示す図。

【図５】同実施の形態におけるインクジェットヘッドを
駆動する場合の駆動電圧波形とインク室内の圧力振動波
形の他の例を示す図。

【図６】同実施の形態におけるインク室の容積を急激に
狭める駆動電圧の印加時間とインク吐出口のメニスカス
の復帰時間との関係の一例を示すグラフ。

【図７】本発明の第２の実施の形態を示すインクジェッ
トヘッドの一部切欠した分解斜視図。

【図８】図７のインクジェットヘッドを基板を除いてＸ
2 −Ｘ2 線に沿って断面したときの部分断面図。

【図９】同実施の形態におけるインクジェットヘッドの
インク室の構成を示す縦断面図。

【図１０】同実施の形態におけるインクジェットヘッド
のダミーインク室の構成を示す縦断面図。

【図１１】同実施の形態におけるインクジェットヘッド
のインク吐出動作を説明するための図。

【図１２】同実施の形態におけるインクジェットヘッド
を駆動する場合の駆動電圧波形とインク室内の圧力振動
波形の各例を示す図。

【図１３】同実施の形態におけるインクジェットヘッド
を駆動する場合の駆動電圧波形とインク室内の圧力振動
波形の各例を示す図。

【図１４】図１２及び図１３の各例におけるインク吐出
後の圧力振動波の減衰とメニスカス振動を示す波形図。

【符号の説明】

２，３…圧電部材５…電極１２…インク吐出口１５…インク室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者乗越隆静岡県三島市南町６番78号株式会社テック技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のインク室を有し、この各インク室
に対応して設けた圧電部材に駆動電圧を選択的に印加し
て変位させ、この圧電部材の変位により前記各インク室
を選択的に変形させてインク室からインクを吐出させる
インクジェットヘッドに対して、インク室の容積を減少
させてインク室の圧力を高める駆動電圧の印加を行って
インク滴の吐出を行い、その後、インク室の容積を元に
戻す駆動電圧の印加に切替える駆動方法において、前記各インク室内の圧力波がインク吐出方向の一端から
他端まで伝播する時間をＡＬとしたとき、インク室の容
積を減少させる駆動電圧の印加時間を、ＡＬ〜３ＡＬの
範囲において、ＡＬ、２ＡＬ、３ＡＬ及びその近傍を除
く範囲の時間に設定したことを特徴とするインクジェッ
トヘッドの駆動方法。
【請求項２】複数のインク室を圧電部材からなる側壁
で隔てて形成し、前記各インク室の側壁を構成した圧電
部材に駆動電圧を選択的に印加して変位させ、この圧電
部材の変位により前記各インク室を選択的に変形させて
インク室からインクを吐出させるインクジェットヘッド
に対して、インク室の容積を減少させてインク室の圧力
を高める駆動電圧の印加を行ってインク滴の吐出を行
い、その後、インク室の容積を元に戻す駆動電圧の印加
に切替える駆動方法において、前記インクジェットヘッドとして、インク吐出を行うイ
ンク室とインク吐出を行わないダミーインク室を交互に
配置したインクジェットヘッドを使用し、前記インク吐出を行うインク室内の圧力波がインク吐出
方向の一端から他端まで伝播する時間をＡＬとしたと
き、インク室の容積を減少させる駆動電圧の印加時間
を、ＡＬの奇数倍又はその近傍の時間に設定したことを
特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項３】インク室の容積を元に戻す駆動電圧とし
て、インク室の容積を減少させる駆動電圧とは逆極性の
電圧を印加することを特徴とする請求項１又は２記載の
インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項４】インク室の容積を元に戻す駆動電圧とし
て、インク室の容積を減少させる駆動電圧とは逆極性の
電圧を２ＡＬ時間だけ印加することを特徴とする請求項
１又は２記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項５】インク室の容積を元に戻す駆動電圧とし
て、インク室の容積を減少させる駆動電圧とは逆極性の
電圧を印加し、その電圧を徐々に低下させることを特徴
とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッドの駆
動方法。