(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴を吐出するための圧力室を有するキャビティプレートと、前記圧力室内の圧力を変動せしめるアクチュエータとを備えたインク噴射装置の前記アクチュエータに対して駆動パルスを供給する駆動装置であって、
前記インクの温度が低温領域、中温領域、高温領域のうち低温領域から中温領域である場合、１ドットを複数のインク滴で形成するために前記駆動パルスを複数個連続して出力する際に、その駆動パルスの出力周期は、前記圧力室内の圧力変動の周期をＴとする時、２ＡＬ＝Ｔで表される値ＡＬの５倍となるように設定されている、
ことを特徴とするインク噴射装置の駆動装置。
【請求項２】
前記ＡＬの５倍となる駆動パルスの出力周期が用いられる場合には、インク滴を吐出しない安定化パルスの出力は省略されることを特徴とする請求項１記載のインク噴射装置の駆動装置。
【請求項３】
前記インクの温度が高温領域である場合には、前記ＡＬの３倍以下となる駆動パルスの出力周期が用いられると共に、インク滴を吐出しない安定化パルスがその駆動パルスに連続して付加されることを特徴とする請求項１または２記載のインク噴射装置の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク噴射装置の駆動装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電式インクジェットプリンタにおけるインクジェットプリンタヘッドは、圧力室を備えたキャビティと、このキャビティの圧力室に隣接して設けられたアクチュエータとしての圧電素子とを備えて構成されている。そして、この圧電素子に所定の駆動パルスを供給することで、インク室の容積を小さくし、インクをオリフィスから吐出させる。更に、一度に複数個の駆動パルスを供給することにより、所望の濃度のドットを形成している。
【０００３】
例えば、駆動パルスとして２パルスを供給する場合には、前記圧力室内の圧力変動の周期をＴとし、Ｔ／２に相当する値、即ち圧力室内における圧力波の片道伝播時間をＡＬとする時、第１のパルスを供給してから、第２のパルスを供給するまでのパルス周期が３ＡＬとなるように設定される。このようなパルス周期でパルスを供給することにより、圧力変動を利用して効率良く２発目のインクを吐出することができる。
【０００４】
ところが、このように複数のパルスを供給した場合には、インクの吐出の際、本来吐出されるべきインク滴以外に、サテライトと呼ばれる余分なインク滴が発生することがある。これは、複数のパルスにより連続してインクを吐出した後などにおいて、本来のインク滴の吐出後もキャビティ内の圧力変動が十分に収まらず、残存圧力によってインクが飛び出してしまうのが主な原因である。このようなサテライトが発生すると、形成された文字等の画像品質が低下してしまう。
【０００５】
そこで、従来は、以上のような余分なインク滴の発生を防ぐために、駆動波形にキャンセルパルスを加えることが行われている。例えば、上述したように２パルスを供給する場合には、第２の吐出パルスの供給後、３ＡＬ以内にキャンセルパルスを供給するか、あるいは第１の吐出パルスの供給後から３ＡＬ以内に第１のキャンセルパルスを供給すると共に、更に第１のキャンセルパルスの供給後から３ＡＬ以内に第２の吐出パルスを供給し、第２の吐出パルスの供給後から３ＡＬ以内に第２のキャンセルパルスを供給する等の方法が採られていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のようにキャンセルパルスを供給した場合には、インクジェットヘッドのばらつきによっては、前記サテライトが激しく発生したり、形成されたドットがいびつになるという問題があった。
【０００７】
これは、供給されるパルス数が増加する結果、圧力室内の圧力波の振動が複雑になり、残留圧力が減少し難くなる場合があるためであると考えられる。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題を解決し、サテライトの発生を防止して画像の品質を向上させることのできるインク噴射装置の駆動装置を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のインク噴射装置の駆動装置は、前記課題を解決するために、インク滴を吐出するための圧力室を有するキャビティプレートと、前記圧力室内の圧力を変動せしめるアクチュエータとを備えたインク噴射装置の前記アクチュエータに対して駆動パルスを供給する駆動装置であって、前記インクの温度が低温領域、中温領域、高温領域のうち低温領域から中温領域である場合、１ドットを複数のインク滴で形成するために前記駆動パルスを複数個連続して出力する際に、その駆動パルスの出力周期は、前記圧力室内の圧力変動の周期をＴとする時、２ＡＬ＝Ｔで表される値ＡＬの５倍となるように設定されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１記載のインク噴射装置の駆動装置によれば、インクの温度が低温領域、中温領域、高温領域のうち低温領域から中温領域である場合、１ドットを複数のインク滴で形成するために前記駆動パルスを複数個連続して出力する際には、その駆動パルスの出力周期を、前記圧力室内の圧力変動の周期をＴとする時、２ＡＬ＝Ｔで表される値ＡＬの５倍となるように設定するので、従来のように３ＡＬのパルス周期で入力した場合に比べて、残留圧力が減少し、適当に減少した残留圧力にのって２発目のインクが安定に吐出する。従って、連続吐出した場合であっても、安定化パルス（キャンセルパルス）を供給することなく、安定した吐出が可能である。
【００１１】
請求項２記載のインク噴射装置の駆動装置は、前記課題を解決するために、請求項１記載のインク噴射装置の駆動装置において、前記ＡＬの５倍となる駆動パルスの出力周期が用いられる場合には、インク滴を吐出しない安定化パルスの出力は省略されることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載のインク噴射装置の駆動装置によれば、前記ＡＬの５倍となる駆動パルスの出力周期が用いられる場合には、インク滴を吐出しない安定化パルスの出力を省略する。従って、従来に比べてパルス数を減少させることが出来るので、圧力室の残留圧力が減少し易くなる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
請求項３記載のインク噴射装置の駆動装置は、前記課題を解決するために、請求項１または２記載のインク噴射装置の駆動装置において、前記インクの温度が高温領域である場合には、前記ＡＬの３倍以下となる駆動パルスの出力周期が用いられると共に、インク滴を吐出しない安定化パルスがその駆動パルスに連続して付加されることを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載のインク噴射装置の駆動装置によれば、前記インクの温度が高温領域である場合には、前記ＡＬの３倍以下となる駆動パルスの出力周期が用いられると共に、インク滴を吐出しない安定化パルスをその駆動パルスに連続して付加する。高温領域では、インクの粘度が低下し、圧力室内の残留圧力が大きくなるが、安定化パルスを供給することにより、この残留圧力を減少することが出来る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。以下の説明は、圧電式インクジェットヘッドに対して本発明を適用した場合の実施形態である。
【００１８】
図１は、本実施形態におけるインクジェットヘッド１及び駆動装置３０を示す概略図である。
【００１９】
図１に示すように、インクジェットヘッド１は、キャビティプレート１０と、圧電アクチュエータ２０とから構成されている。
【００２０】
また、キャビティプレート１０には、インク供給源と接続するインク供給口１１、マニホールド１２、絞り部１３、圧力室１４、ディセンダ孔１５、及びノズル１６が形成されている。
【００２１】
このキャビティプレート１０は、例えば４２％ニッケル合金鋼板（４２合金）製で、５０μｍ〜１５０μｍ程度の厚さを有する金属板を複数枚形成し、それぞれを接着剤にて重ね接合して積層した構造となっている。但し、金属に限らず、例えば、樹脂により形成してもよい。
【００２２】
圧電アクチュエータ２０は、例えば、圧電シート、絶縁シート、及び駆動電極等が積層された構成となっており、前記キャビティプレート１０の圧力室１４の上部に取り付けられている。
【００２３】
駆動装置３０は、予め記憶した駆動パルスをクロック信号にのせて、圧電アクチュエータ２０に供給する。この駆動パルスの詳細については後述する。
【００２４】
このような構成において、圧電アクチュエータ２０における駆動電極に、駆動装置３０により駆動パルスを供給すると、圧電効果による積層方向の歪みが発生する。そして、この歪みによる圧力にて、圧力室１４の内容積が縮小されることにより、この圧力室１４内のインクが、ノズル１６から液滴状に吐出して、所定の印字が行われる。
【００２５】
この時のインクの流路は、上流から、インク供給口１１、マニホールド１２、絞り部１３、圧力室１４、ディセンダ孔１５、及びノズル１６により構成される。
【００２６】
そして、このような経路でインクが吐出される際、圧力室１４内において発生した圧力波は、圧力室１４の端部によって反射し、所定の周期で変動することになる。従って、１ドットに対して連続して複数個の駆動パルスを供給することにより、所望の濃度のドットを形成する場合には、圧力室内の圧力波の振動が複雑になり、残留圧力が減少し難くなる場合がある。
【００２７】
そこで、本実施形態においては、駆動装置３０により、以下のように駆動パルスを供給するように構成している。特に、本実施形態においては、ヘッドの周囲温度によって、入力パルスの構成を変えている。
【００２８】
まず、低温、中温領域では次のように構成する。駆動パルスとして２パルスを供給する場合には、前記圧力室１４内の圧力変動の周期をＴとし、Ｔ／２に相当する値、即ち圧力室１４内における圧力波の片道伝播時間をＡＬとする時、第１のパルスを供給してから、第２のパルスを供給するまでのパルス周期が図２（Ａ）に示すように５ＡＬとなるように設定する。
【００２９】
このような５ＡＬのパルス周期でパルスを供給することにより、図４（Ａ）に示すような従来の３ＡＬのパルス周期で入力した場合に比べて、残留圧力が減少し、適当に減少した残留圧力にのって２発目のインクが安定に吐出する。従って、連続吐出した場合であっても、安定化パルス（キャンセルパルス）を供給することなく、安定した吐出が可能である。このことは実験においても確かめられた。特に、ヘッドの周囲温度が、低温または中温の場合には、インクの粘度が比較的高いために、残留圧力は減少する傾向にある。従って、パルス周期を５ＡＬとする本実施形態の構成が有効となる。また、本実施形態のように構成することにより、パルス数が少なくなり、ヘッドのばらつきによる変動に対して強くなり、印字されたドットの形状も円に近いものになった。
【００３０】
次に、高温領域では、圧力室内の残留圧力が大きいため、図２（Ｂ）に示すように、安定化パルス（キャンセルパルス）を供給する。安定化パルスは、残留圧力の変動をほぼ相殺するタイミングで供給し、それ自体ではインクを吐出しない。つまり、図４（Ｂ）に示す従来の場合と同様の構成となる。
【００３１】
また、低温、中温領域の場合であって、１ドットの吐出を３パルスで構成する場合には、図２（Ｃ）に示すように、第１の吐出パルスを供給してから、第２の吐出パルスを供給するまでのパルス周期、及び第２の吐出パルスを供給してから、第３の吐出パルスを供給するまでのパルス周期を５ＡＬのパルス周期とする。
【００３２】
３パルスで構成する場合でも、このような５ＡＬのパルス周期でパルスを供給することにより、図４（Ｃ）に示すような従来の３ＡＬのパルス周期で入力した場合に比べて、残留圧力が減少する。従って、連続吐出した場合であっても、安定化パルス（キャンセルパルス）を供給することなく、安定した吐出が可能である。また、本実施形態のように構成することにより、パルス数が少なくなり、ヘッドのばらつきによる変動に対して強くなり、印字されたドットの形状も円に近いものになった。
【００３３】
一方、高温領域では、圧力室内の残留圧力が大きいため、図２（Ｄ）に示すように、安定化パルス（キャンセルパルス）を供給する。つまり、図４（Ｄ）に示す従来の場合と同様の構成となる。
【００３４】
以上のような本実施形態におけるヘッドの周囲温度に応じた駆動パルスの構成を図３にまとめて示す。
【００３５】
本実施形態の構成によれば、低温、中温領域での印字品質を向上させることができ、且つ、吐出安定性を向上させることができた。
【００３６】
これに対し、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示す従来の構成によれば、サテライトが発生したり、印字されたドットがいびつになる場合があった。
【００３７】
また、本実施形態では、一例として、ヘッドの周辺温度の分類を低温、中温、及び高温の３分類としたが、更に細かく分類しても良い。
【００３８】
更に、本実施形態では、アクチュエータとして圧電素子を用いたが、圧力室１４内の圧力を変動させることが出来れば、他のものでも良い。また、本実施形態では、圧力室１４がアクチュエータで覆われたインクジェットヘッド１を用いた場合について説明したが、圧力室１４を形成するキャビティプレート１０の壁面をアクチュエータで構成する等、他の構成のインクジェットヘッドにも本発明は適用可能である。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１記載のインク噴射装置の駆動装置によれば、インクの温度が低温領域、中温領域、高温領域のうち低温領域から中温領域である場合、１ドットを複数のインク滴で形成するために前記駆動パルスを複数個連続して出力する際には、その駆動パルスの出力周期を、前記圧力室内の圧力変動の周期をＴとする時、２ＡＬ＝Ｔで表される値ＡＬの５倍となるように設定するので、従来のように３ＡＬのパルス周期で入力した場合に比べて、残留圧力を減少させ、かつ適当に減少した残留圧力にのって２発目のインクを安定に吐出することができる。従って、連続吐出した場合であっても、安定化パルス（キャンセルパルス）を供給することなく、安定した吐出を行うことができる。また、パルス数が少なくなるので、ヘッドのばらつきによる変動に対して強くなり、印字されたドットの形状を円に近いものにすることができる。
【００４０】
請求項２記載のインク噴射装置の駆動装置によれば、前記ＡＬの５倍となる駆動パルスの出力周期が用いられる場合には、インク滴を吐出しない安定化パルスの出力を省略するので、従来に比べてパルス数を減少させることができ、圧力室の残留圧力を減少し易くすることができる。
【００４１】
【００４２】
請求項３記載のインク噴射装置の駆動装置によれば、前記インクの温度が高温領域である場合には、前記ＡＬの３倍以下となる駆動パルスの出力周期が用いられると共に、インク滴を吐出しない安定化パルスをその駆動パルスに連続して付加するので、インクの粘度が低下し、圧力室内の残留圧力が大きくなる状態においても、残留圧力を減少させることが出来る。
【００４３】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態における圧電式インクジェットヘッド及び駆動装置を示す図である。
【図２】  図１の駆動装置により供給される駆動パルスの例を示す図であり、（Ａ）はヘッドの周辺温度が低温または中温の場合に１ドットに対して２パルスを供給する例、（Ｂ）はヘッドの周辺温度が高温の場合に１ドットに対して２パルスを供給する例、（Ｃ）はヘッドの周辺温度が低温または中温の場合に１ドットに対して３パルスを供給する例、（Ｄ）はヘッドの周辺温度が高温の場合に１ドットに対して３パルスを供給する例をそれぞれ示す図である。
【図３】  図２に示すヘッドの周辺温度と駆動パルスの関係をまとめて示す図である。
【図４】  従来の駆動パルスの例を示す図であり、（Ａ）は安定化パルスを用いることなく１ドットに対して２パルスを供給する例、（Ｂ）は１ドットに対して２パルスを供給すると共に安定化パルスを用いる例、（Ｃ）は安定化パルスを用いることなく１ドットに対して３パルスを供給する例、（Ｄ）は１ドットに対して３パルスを供給すると共に安定化パルスを用いる例をそれぞれ示す図である。
【符号の説明】
１  インクジェットヘッド
１０  キャビティプレート
１１  インク供給口
１２  マニホールド
１３  絞り部
１４  圧力室
１５  ディセンダ
１６  ノズル
２０  圧電アクチュエータ
３０  駆動装置
【図１】
0003818065.tif 000002
【図２】
0003818065.tif 000003
【図３】
0003818065.tif 000004
【図４】
0003818065.tif 000005