JP4158310B2 - インク噴射装置の駆動方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【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噴射装置の駆動方法およ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、圧電セラミックス等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供給源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。その一例の断面図を図６に示す。インク噴射装置６００は、紙面厚み方向に延びる細長い溝形状のインク流路６１３とインクの入らない空間６１５とを側壁６１７を挟んで複数配列したアクチュエータ基板６０１と、カバープレート６０２からなる。その側壁６１７は、下半分は矢印Ｐ１方向に分極された下部壁６１１と、上半分は矢印Ｐ２方向に分極された上部壁６０９とからなっている。各インク流路６１３の一端には、ノズル６１８を有し、他端にはインクを供給するマニホールドを有する。空間６１５の前記マニホールド側の端部はインクが浸入しないように閉鎖されている。各側壁６１７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。具体的にはインク流路６１３側の側壁６１７には流路内電極６１９が設けられ、全ての流路内電極６１９は接地されている。空間６１５側の側壁６１７には空間内電極６２１が設けられている。同一の空間６１５内で隣接する空間内電極６２１は、互いに絶縁され、アクチュエータ駆動信号を与える図８に示す制御装置６２５にそれぞれ接続されている。
【０００３】
インク流路６１３内の流路内電極６１９と、該インク流路６１３を挟んで隣接する両空間内電極６２１との間の電圧を印加することによって、側壁６１７がインク流路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７に示すようにインク流路６１３ｂを駆動する場合には、流路内電極６１９を接地した状態で該インク流路６１３ｂを挟んで隣接する空間電極６２１ｃ、ｄに電圧Ｅ（Ｖ）を印加すると、側壁６１７ｃ、ｄに矢印Ｅ方向の電界が発生し、側壁６１７ｃ、ｄがインク流路６１３ｂ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６１８ｂ付近を含むインク流路６１３ｂ内の圧力が減少する。この状態を圧力波のインク流路６１３内での片道伝播時間Ｔだけ維持する。すると、その間図示しないマニホールドからインクが供給される。
【０００４】
なお、上記片道伝播時間Ｔはインク流路６１３内の圧力波が、インク流路６１３の長手方向に伝播するのに必要な時間であり、インク流路６１３の長さＬとこのインク流路６１３内部のインク中での音速ａによりＴ＝Ｌ／ａと決まる。
【０００５】
圧力波の伝播理論によると、上記の電圧の印加からちょうどＴ時間がたつとインク流路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空間電極６２１ｃ、ｄに印加されている電圧を０（Ｖ）に戻す。
【０００６】
すると、側壁６１７ｃ、ｄが変形前の状態（図６）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、側壁６１７ｃ、ｄ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流路６１３ｂのノズル６１８ｂ付近の部分に生じて、インク液滴がノズル６１８ｂから噴射される。
【０００７】
さらに詳しく説明すると、上記の電圧の印加から電圧を０（Ｖ）に戻すまでの時間が前記片道伝播時間Ｔからずれると、インク液滴を噴射するためエネルギー効率が低下し、前記片道伝播時間Ｔのほぼ偶数倍となったときには全く噴射が行われなくなるので、通常、エネルギー効率を高くしたい場合、例えばなるべく低い電圧で駆動したい場合には上記の電圧の印加から電圧を０（Ｖ）に戻すまでの時間は、前記片道伝播時間Ｔにほぼ一致させるか、少なくともほぼ奇数倍とすることが望ましい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来、この種のインク液滴噴射装置６００において、印字命令によりインク液滴を噴射した後、ノズル内に張っているインクのメニスカスに振動が残り、駆動周波数によっては、次の印字命令によるインク液滴の噴射に対し影響を与えてしまい、インク噴射方向が曲ったり、不必要なインク液滴を噴射してしまうという問題があった。特に、できる限り高速で印字するために駆動周波数を高くした場合、図４に示すように、印字命令が連続であるパターンでは安定に噴射できるのに、印字命令と非印字命令が交互に繰り返されるパターン、すなわちちょうど１／２の駆動周波数の場合には、ノズル内インクのメニスカスの振動の影響が増幅され、インク噴射方向が曲ったり、不必要なインク液滴を噴射してしまうという現象が発生しやすいという問題があった。
【０００９】
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、当該ドットの印字のための駆動波形を、その直前または直後に印字命令がない場合に噴射液滴数を変化させることにより、インクを安定に確実に噴射することを可能とし、印字品質が良好であるインク噴射装置の駆動方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【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流路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流路内に圧力波を発生させてインクに圧力を加え、インク液滴をノズルより噴射させるインク液滴噴射方法において、 １つのドットの印字命令の直前および直後ともに印字命令がある場合には、当該１つのドットに対して、４つの噴射パルスにより４つのインク液滴を順次噴射し、その４つのインク液滴を噴射するに際して前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと３番目の噴射パルスとの間、および４番目の噴射パルスの後で、それぞれ噴射をすることのない噴射安定化パルスにより前記インク流路の残留圧力波振動を減少させ、前記１つのドットの印字命令の直前および直後ともに印字命令がない場合には、当該１つのドットに対して、前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと４番目のパルスとに対応する位置にある３つの噴射パルスにより３つのインク液滴を順次噴射し、その３つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと最後の噴射パルスとの間、および最後の噴射パルスの後で、それぞれ噴射をすることのない噴射安定化パルスにより前記インク流路の残留圧力波振動を減少させることを特徴とするインク噴射装置の駆動方法である。
【００１１】
この方法においては、１つのドットの印字命令の直前および直後ともに印字命令がある場合、４つのインク液滴を噴射する。１つのドットの印字命令の直前および直後ともに印字命令がない場合には、前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと４番目のパルスとに対応する位置で３つのインク液滴を噴射し、その３つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと最後の噴射パルスとの間、および最後の噴射パルスの後で、それぞれ噴射をすることのない噴射安定化パルスによりインク流路の残留圧力波振動を減少させるので、インク液滴を安定に噴射できる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明では、上記３つのインク液滴の噴射に代えて、前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスに対応する位置で２つのインク液滴を噴射し、その２つの噴射パルスの後で、噴射をすることのない噴射安定化パルスによりインク流路の残留圧力波振動を減少させる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、上記３つのインク液滴の噴射に代えて、前記４つの噴射パルスのうち２番目の噴射パルスに対応する位置にある１つの噴射パルスにより１つのインク液滴を噴射し、その１つの噴射パルスの後で、噴射をすることのない噴射安定化パルスによりインク流路の残留圧力波振動を減少させる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明では、１つのドットの印字命令に対して４つのインク液滴を順次噴射する４つの噴射パルスと、その４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと３番目の噴射パルスとの間、および４番目の噴射パルスの後で、それぞれ噴射をすることなく前記インク流路の残留圧力波振動を減少させる噴射安定化パルスとからなる第１の駆動波形、および１つのドットに対して３つのインク液滴を順次噴射する、前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと４番目のパルスとに対応する位置にある３つの噴射パルスと、その３つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと３番目の 噴射パルスとの間、および最後の噴射パルスの後で、それぞれ噴射することなく前記インク流路の残留圧力波振動を減少させる噴射安定化パルスとからなる第２の駆動波形を記憶する記憶装置と、１つのドットの直前または直後の印字命令の有無にもとづいて、当該１つのドットの印字命令の直前および直後ともに印字命令がある場合には、前記第１の駆動波形を、直前および直後ともに印字命令がない場合には、前記第２の駆動波形を選択して前記アクチュエータを駆動する手段とから駆動装置を構成することで、上記作用を実現することができる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明では、上記第２の駆動波形を、上記３つのインク噴射パルスと２つの噴射安定化パルスに代えて、前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスに対応する位置にある２つの噴射パルスと、その２つの噴射パルスの後で、噴射をすることなくインク流路の残留圧力波振動を減少させる噴射安定化パルスとから構成する。請求項６に記載の発明では、上記第２の駆動波形を、上記３つのインク噴射パルスと２つの噴射安定化パルスに代えて、前記４つの噴射パルスのうち２番目の噴射パルスに対応する位置にある１つの噴射パルスと、その噴射パルスの後で、噴射をすることなく前記インク流路の残留圧力波振動を減少させる噴射安定化パルスとから構成する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。本実施の形態のインク液滴噴射装置における機械的部分の構成は、上述した図６に示すものと同様であるので説明を省略する。
【００１７】
本インク液滴噴射装置６００の具体的な寸法の一例を述べる。インク流路６１３の長さＬが６．０ｍｍである。ノズル６１８の寸法は、インク液滴噴射側の径が２６μｍ、インク流路６１３側の径が４０μｍ、長さが７５μｍ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。このインク流路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９．０μｓｅｃであった。
【００１８】
本実施の形態として、１つのドットの印字命令に対し、通常４つのインク液滴を噴射する場合の例を説明する。
【００１９】
図１は１つのドットの印字命令に対して複数のインク液滴を噴射するための駆動波形を示す。
図１（ａ）に示した駆動波形１は、１つのドットの印字命令に対して４つのインク液滴を噴射するための駆動波形であり、付した数字は、上記インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔに対する時間の長さの割合である。インク液滴を噴射するための噴射パルスＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４と、噴射をすることなく前記インク流路６１３内の残留圧力波振動を減少させるための噴射安定化パルスＳ１、Ｓ２とからなり、全てのパルスの波高値（電圧値）はＥ（Ｖ）（例えば２５℃で１６（Ｖ））である。噴射パルスＦ１の幅は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔの０．５倍に一致し、すなわち４．５μｓｅｃである。噴射パルスＦ２の幅はインク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔに一致し、すなわち９μｓｅｃである。また、噴射パルスＦ１と噴射パルスＦ２の間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔに一致し、すなわち９．０μｓｅｃである。噴射安定化パルスＳ１の幅は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の０．５倍、すなわち４．５μｓｅｃであり、前記噴射パルスＦ２との間の時間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の２．１５倍、すなわち１９．３５μｓｅｃである。噴射安定化パルスＳ１と噴射パルスＦ３の間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔの１．５倍に一致し、すなわち１３．５μｓｅｃである。噴射パルスＦ３の幅は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔの０．５倍に一致し、すなわち４．５μｓｅｃであり、噴射パルスＦ４の幅はインク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔに一致し、すなわち９．０μｓｅｃである。また、噴射パルスＦ３と噴射パルスＦ４の間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔに一致し、すなわち９．０μｓｅｃである。噴射安定化パルスＳ２の幅は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の０．５倍、すなわち４．５μｓｅｃであり、前記噴射パルスＦ４との間の時間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の２．１５倍、すなわち１９．３５μｓｅｃである。
【００２０】
これらのタイミングやパルス幅でインク液滴の体積や安定性を制御することが可能となるのであるが、図１（ａ）の駆動波形１の場合、２つのインク液滴を連続して噴射し、その後の噴射安定化パルスによりインク流路６１３内の残留圧力波振動を抑制し、再び２つのインク液滴を連続して噴射し、またその後の噴射安定化パルスによりノズル６１８付近のインクの振動を抑制して、１ドット当たりの印字命令に対して、計４つのインク液滴を噴射することで、３００ｘ３００dpi程度の解像度の場合に必要とされる約６０pl（ピコ
リットル）の液滴体積を達成している。これらの別々に噴射された４つのインク液滴は、記録媒体面などに到達してドットを形成する際には、結合してインク噴射装置６００の走査方向にやや伸びた楕円状の１つのドットになる。それぞれのタイミングやパルス幅は、低温５℃から高温４５℃まで５〜８．５ｋＨｚの周波数において、飛沫状噴射などをせずに安定に噴射するように、実験の結果求めたものである。
【００２１】
しかしながら、図４に示すように、直前直後の印字命令の有無に拘わらず、全ての条件下で駆動動波形１のみで印字を行った場合、図５に示すように連続印字では、安定に記録媒体面上に着弾するが、印字命令のあるときと印字命令のないときが交互に連続する場合では、インクの噴射方向が曲って着弾位置がずれたり、余分なインク液滴の噴射が起ってしまうなどの現象がみられる。これは、連続噴射の場合よりも、印字命令のあるときと印字命令のないときが交互に連続する場合の方が、インクを噴射した後の、前記インク流路６１３内の残留圧力振動が大きくなっているためであると考えられる。
【００２２】
図１（ｂ）に示した駆動波形２は、前述した駆動波形１よりも、インク液滴数が減少するように構成された駆動波形であり、噴射前の前記インク流路６１３内の残留圧力波振動の影響を受けても、インク液滴が安定に噴射できるように工夫したものである。噴射するインク液滴が少なければ少ない方が、インク液滴の噴射安定性は向上するのであるが、あまり少なくすると、駆動波形１とのインク液滴体積差が大きくなり過ぎるので、本実施の形態の駆動波形２は、前記駆動波形１よりも噴射液滴数を１つ減らす例である。
【００２３】
駆動波形２は、インク液滴を噴射するための噴射パルスＦ５、Ｆ６、Ｆ７と、噴射をすることなく前記インク流路６１３内の残留圧力波振動を減少させるための噴射安定化パルスＳ３、Ｓ４とからなり、全てのパルスの波高値（電圧値）はＥ（Ｖ）（例えば２５℃で１６（Ｖ））である。噴射パルスＦ５の幅は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔの０．５倍に一致し、すなわち４．５μｓｅｃである。噴射パルスＦ６の幅はインク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔに一致し、すなわち９μｓｅｃである。また、噴射パルスＦ５と噴射パルスＦ６の間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔに一致し、すなわち９μｓｅｃである。噴射安定化パルスＳ３の幅は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の０．５倍、すなわち４．５μｓｅｃであり、前記噴射パルスＦ６との間の時間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の２．１５倍、すなわち１９．３５μｓｅｃである。噴射パルスＦ７の幅は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔの１．０倍に一致し、すなわち９．０μｓｅｃである。また、噴射パルスＦ７と前記噴射安定化パルスＳ３との間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の３．０倍に一致し、すなわち２７．０μｓｅｃである。噴射安定化パルスＳ４の幅は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の０．５倍、すなわち４．５μｓｅｃであり、前記噴射パルスＦ７との間の時間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の２．１５倍、すなわち１９．３５μｓｅｃである。
【００２４】
これらのタイミングやパルス幅でインク液滴の体積や安定性を制御することが可能となるのであるが、図１（ｂ）の駆動波形２の場合、２つのインク液滴を連続して噴射し、その後の噴射安定化パルスによりインク流路６１３内の残留圧力波振動を抑制し、再び１つのインク液滴を連続して噴射し、またその後の噴射安定化パルスによりノズル６１８付近のインクの振動を抑制して、１ドット当たりの印字命令に対して、計３つのインク液滴を噴射することで、約４５plの液滴体積を達成している。それぞれのタイミングやパルス幅は、低温５℃から高温４５℃まで２．５〜８．５ｋＨｚの周波数において、飛沫状噴射などをせずに安定に噴射するように、実験の結果求めたものである。
【００２５】
図２は、インク液滴を噴射する場合に、直前直後の印字命令の有無に応じて、前記駆動波形１、２のうちいずれを選ぶべきかの実施例を示す。 図２（ａ）は、通常、１ドット
当たりに４つのインク液滴を噴射する駆動波形１を使い、直前および直後ともに印字命令がない場合に、１ドット当たりの噴射液滴数が少ない、前記駆動波形２を選択する。
【００２６】
これにより、前述した駆動波形１を用いると、インクの噴射方向が曲って着弾位置がずれたり、余分なインク液滴の噴射が起ってしまう問題が発生した条件、すなわち印字命令のあるときと印字命令のないときが交互に連続する場合に、より安定性の高い駆動波形２を用いるため、全ての条件下で安定な印字を行うことができる。印字した結果は、図３（ａ）に示す。連続印字時には、駆動波形１を用いることで、記録媒体面を塗りつぶすのに必要なインク液滴量のドットを印字でき、印字命令のあるときと印字命令のないときが交互に連続する場合などには、駆動波形２を用いることで、ややインク液滴量が減少するものの、着弾位置ずれや余分なインク液滴の噴射が起きない良好な印字が得られる。
【００２７】
図２（ｂ）は、インク噴射装置６００の周辺温度が高くインクの粘度が下がっているときなどの、インク液滴噴射がより不安定になりやすい場合の、駆動波形の選択条件の例であるが、直前および直後ともに印字命令がある場合に、1ドット当たりに４つのインク液
滴を噴射する駆動波形を使い、直前および直後のいずれかが非印字の場合には、１ドット当たりの噴射液滴数が少ない、前記駆動波形２を選択する。これにより、前述した駆動波形１を用いると、インクの噴射方向が曲って着弾位置がずれたり、余分なインク液滴の噴射が起ってしまう問題が発生した条件、すなわち印字命令のあるときと印字命令のないときが交互に連続する場合に、より安定性の高い駆動波形２を用いるため、全ての条件下で安定な印字を行うことができる。印字した結果は、図３（ｂ）に示す。連続印字時には、両端を除く中間位置にて駆動波形１を用いることで、記録媒体面を塗りつぶすのに必要なインク液滴量のドットを印字でき、印字命令のあるときと印字命令のないときが交互に連続する場合や、直前または直後のいずれかに印字命令がない場合に、駆動波形２を用いることで、ややインク液滴量が減少するものの、着弾位置ずれや余分なインク液滴の噴射が起きないより良好な印字が得られる。
【００２８】
駆動波形２は、1ドット当たり３つのインク液滴を噴射する波形を定義したが、例えば
、図１（ｂ）の噴射パルスＦ５、Ｆ６と噴射安定化パルスＳ３のみから構成した、1ドッ
ト当たり２つのインク液滴を噴射する波形としても、駆動波形１よりも噴射液滴体積が小さくはなるが、良好な印字は得られる。同様にさらに体積を小さくした例えば図１（ｂ）の噴射パルスＦ６と噴射安定化パルスＳ３のみから構成した、1ドット当たり１つのイン
ク液滴を噴射する波形としても、駆動波形１よりもさらに噴射液滴体積が小さくはなるが、良好な印字は得られる。駆動波形１との体積の差を最小限に抑えて印字品質の向上をさせるには、上記実施の形態で示したように、1ドット当たりのインク液滴の噴射数を１つ減らすだけの方が好ましいといえる。
【００２９】
以上詳述した、直前または直後、あるいはその両方において印字命令がない場合に、1
ドット当たり噴射するインク液滴数を減らすことで、インク液滴を安定に印字することができ、印字品質を向上することができるのである。
【００３０】
次に、前記のような各種の駆動波形を実現するための駆動装置の一実施の形態を図８及び図１０を用いて説明する。図８に示す駆動装置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。側壁６１７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。
入力端子１８１と１８３は、それぞれ空間６１５内の電極６２１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、Ｒ１０３、Ｒ１０４、Ｒ１０５、トランジスタＴＲ１０１、ＴＲ１０２から構成されている。
【００３１】
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ＴＲ１０１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からの例えば１６（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１９１Ａに印加される。
【００３２】
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１８３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６及び図７に示す側壁６１７に印加されていた電荷は放電される。
【００３３】
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１８３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ＣＰＵ２１０が設けられ、ＣＰＵ２１０には、印字データや各種のデータを記憶するＲＡＭ２１２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ＲＯＭ２１４が接続されている。ここで、ＲＯＭ２１４には、図９に示すように、インク液滴噴射制御プログラム記憶エリア２１４Ａと、駆動波形データ記憶エリア２１４Ｂ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２１４Ｂに記憶されている。
【００３４】
さらに、ＣＰＵ２１０は各種のデータをやりとりするＩ／Ｏバス２１６に接続され、当該Ｉ／Ｏバス２１６には、周囲温度を検出する温度検出手段１１９、印字データ受信回路２１８、およびパルスジェネレータ２２０及び２２２が接続されている。パルスジェネレータ２２０の出力は充電回路１８２の入力端子１８１に接続され、パルスジェネレータ２２２の出力は放電用回路１８４の入力端子１８３に接続されている。
【００３５】
ＣＰＵ２１０はＲＯＭ２１４の駆動波形データ記録エリア２１４Ｂ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２２０及び２２２を制御する。したがって、前記駆動波形１、２を予めＲＯＭ２１４内の駆動波形データ記憶エリア２１４Ｂに記憶させておくことによって、駆動波形１、２の駆動パルスを選択的にアクチュエータ壁６０３に与えることができる。また、温度検出手段１１９が検出した温度にもとづいて、記憶エリア２１４Ｂに記憶されているシーケンスデータにしたがって駆動波形データの選択をすることもできる。
【００３６】
なお、パルスジェネレータ２２０、２２２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。
【００３７】
図１０（ａ）（ｂ）は、上記駆動装置６２５の機能ブロック図であり、印字命令の信号の流れを示している。同図（ａ）においては、印字命令は、パーソナルコンピュータ内のドライバソフトウェアから制御信号として駆動装置内のドライバ回路に与えられる。それに基づいてドライバ回路はＲＯＭ２１４に格納された各種データを読み出し、駆動信号を生成してアクチュエータを駆動する。ここに、ドライバ回路は、各ドットの前に印字命令があったか否か、および液滴噴射に用いた駆動波形の種類を記憶しておき、それと次に印字命令があるか否か、および液滴噴射に用いた駆動波形の種類に応じてＲＯＭ２１４から読み出す駆動波形を上述のように変化させる。
【００３８】
同図（ｂ）は他の実施の形態を示すもので、駆動波形および該駆動波形を選択するためのプログラムはパーソナルコンピュータ内のドライバソフトウェアにテーブルとして格納されている。印字命令は、ドライバソフトウェアにてテーブルを参照して制御信号に変換され、その制御信号はドライバ回路に与えられ、ドライバ回路にて駆動信号とされ、それによりアクチュエータを駆動する。この例では、ドライバソフトウェアが、テーブルのデータを基に、上記と同様に駆動波形を変化させる。このドライバソフトウェアは記憶媒体に格納して提供される。
【００３９】
以上、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、駆動波形を構成する噴射パルス、液滴安定化パルス、液滴小型化パルスの波幅、数、組み合わせなどは、自由に変形可能である。また、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流路に圧力波を発生するものであれば使用可能である。
【００４０】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、１つの当該ドットの印字のための４つのインク液滴を噴射する４つの噴射パルスと残留圧力波振動を減少させる噴射安定化パルスとからなる駆動波形から、その直前および直後ともに印字命令がない場合にパルス数を減らし、１ドット当たりに噴射するインク液滴数を減らすことにより、印字命令と非印字命令が交互に繰り返されるときなどのインクのメニスカス振動の影響を受けやすいに場合であっても、インク液滴の着弾位置がずれたり、余分なインク液滴を噴射してしまうことなどが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の駆動波形を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態の駆動波形を選択する条件を示す図である。
【図３】 本発明の実施の形態の駆動波形で印字した結果を示す図である。
【図４】 従来例の駆動波形を選択する条件を図である。
【図５】 従来例の駆動波形で印字した結果を示す図である。
【図６】 本発明に係るインク噴射装置を示す図である。
【図７】 本発明に係るインク噴射装置の動作を説明する図である。
【図８】 本発明の実施例のインク噴射装置の制御回路を示す図である。
【図９】 本発明のインク噴射装置の駆動装置のＲＯＭの記憶領域を示す図である。
【図１０】 （ａ）（ｂ）は駆動装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１ 駆動波形（通常時使用）
２ 駆動波形（所定時使用）
６００ インク噴射装置
６１３ インク流路
６２５ 制御装置
【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噴射装置の駆動方法およ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、圧電セラミックス等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供給源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。その一例の断面図を図６に示す。インク噴射装置６００は、紙面厚み方向に延びる細長い溝形状のインク流路６１３とインクの入らない空間６１５とを側壁６１７を挟んで複数配列したアクチュエータ基板６０１と、カバープレート６０２からなる。その側壁６１７は、下半分は矢印Ｐ１方向に分極された下部壁６１１と、上半分は矢印Ｐ２方向に分極された上部壁６０９とからなっている。各インク流路６１３の一端には、ノズル６１８を有し、他端にはインクを供給するマニホールドを有する。空間６１５の前記マニホールド側の端部はインクが浸入しないように閉鎖されている。各側壁６１７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。具体的にはインク流路６１３側の側壁６１７には流路内電極６１９が設けられ、全ての流路内電極６１９は接地されている。空間６１５側の側壁６１７には空間内電極６２１が設けられている。同一の空間６１５内で隣接する空間内電極６２１は、互いに絶縁され、アクチュエータ駆動信号を与える図８に示す制御装置６２５にそれぞれ接続されている。
【０００３】
インク流路６１３内の流路内電極６１９と、該インク流路６１３を挟んで隣接する両空間内電極６２１との間の電圧を印加することによって、側壁６１７がインク流路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７に示すようにインク流路６１３ｂを駆動する場合には、流路内電極６１９を接地した状態で該インク流路６１３ｂを挟んで隣接する空間電極６２１ｃ、ｄに電圧Ｅ（Ｖ）を印加すると、側壁６１７ｃ、ｄに矢印Ｅ方向の電界が発生し、側壁６１７ｃ、ｄがインク流路６１３ｂ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６１８ｂ付近を含むインク流路６１３ｂ内の圧力が減少する。この状態を圧力波のインク流路６１３内での片道伝播時間Ｔだけ維持する。すると、その間図示しないマニホールドからインクが供給される。
【０００４】
なお、上記片道伝播時間Ｔはインク流路６１３内の圧力波が、インク流路６１３の長手方向に伝播するのに必要な時間であり、インク流路６１３の長さＬとこのインク流路６１３内部のインク中での音速ａによりＴ＝Ｌ／ａと決まる。
【０００５】
圧力波の伝播理論によると、上記の電圧の印加からちょうどＴ時間がたつとインク流路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空間電極６２１ｃ、ｄに印加されている電圧を０（Ｖ）に戻す。
【０００６】
すると、側壁６１７ｃ、ｄが変形前の状態（図６）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、側壁６１７ｃ、ｄ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流路６１３ｂのノズル６１８ｂ付近の部分に生じて、インク液滴がノズル６１８ｂから噴射される。
【０００７】
さらに詳しく説明すると、上記の電圧の印加から電圧を０（Ｖ）に戻すまでの時間が前記片道伝播時間Ｔからずれると、インク液滴を噴射するためエネルギー効率が低下し、前記片道伝播時間Ｔのほぼ偶数倍となったときには全く噴射が行われなくなるので、通常、エネルギー効率を高くしたい場合、例えばなるべく低い電圧で駆動したい場合には上記の電圧の印加から電圧を０（Ｖ）に戻すまでの時間は、前記片道伝播時間Ｔにほぼ一致させるか、少なくともほぼ奇数倍とすることが望ましい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来、この種のインク液滴噴射装置６００において、印字命令によりインク液滴を噴射した後、ノズル内に張っているインクのメニスカスに振動が残り、駆動周波数によっては、次の印字命令によるインク液滴の噴射に対し影響を与えてしまい、インク噴射方向が曲ったり、不必要なインク液滴を噴射してしまうという問題があった。特に、できる限り高速で印字するために駆動周波数を高くした場合、図４に示すように、印字命令が連続であるパターンでは安定に噴射できるのに、印字命令と非印字命令が交互に繰り返されるパターン、すなわちちょうど１／２の駆動周波数の場合には、ノズル内インクのメニスカスの振動の影響が増幅され、インク噴射方向が曲ったり、不必要なインク液滴を噴射してしまうという現象が発生しやすいという問題があった。
【０００９】
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、当該ドットの印字のための駆動波形を、その直前または直後に印字命令がない場合に噴射液滴数を変化させることにより、インクを安定に確実に噴射することを可能とし、印字品質が良好であるインク噴射装置の駆動方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【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流路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流路内に圧力波を発生させてインクに圧力を加え、インク液滴をノズルより噴射させるインク液滴噴射方法において、 １つのドットの印字命令の直前および直後ともに印字命令がある場合には、当該１つのドットに対して、４つの噴射パルスにより４つのインク液滴を順次噴射し、その４つのインク液滴を噴射するに際して前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと３番目の噴射パルスとの間、および４番目の噴射パルスの後で、それぞれ噴射をすることのない噴射安定化パルスにより前記インク流路の残留圧力波振動を減少させ、前記１つのドットの印字命令の直前および直後ともに印字命令がない場合には、当該１つのドットに対して、前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと４番目のパルスとに対応する位置にある３つの噴射パルスにより３つのインク液滴を順次噴射し、その３つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと最後の噴射パルスとの間、および最後の噴射パルスの後で、それぞれ噴射をすることのない噴射安定化パルスにより前記インク流路の残留圧力波振動を減少させることを特徴とするインク噴射装置の駆動方法である。
【００１１】
この方法においては、１つのドットの印字命令の直前および直後ともに印字命令がある場合、４つのインク液滴を噴射する。１つのドットの印字命令の直前および直後ともに印字命令がない場合には、前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと４番目のパルスとに対応する位置で３つのインク液滴を噴射し、その３つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと最後の噴射パルスとの間、および最後の噴射パルスの後で、それぞれ噴射をすることのない噴射安定化パルスによりインク流路の残留圧力波振動を減少させるので、インク液滴を安定に噴射できる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明では、上記３つのインク液滴の噴射に代えて、前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスに対応する位置で２つのインク液滴を噴射し、その２つの噴射パルスの後で、噴射をすることのない噴射安定化パルスによりインク流路の残留圧力波振動を減少させる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、上記３つのインク液滴の噴射に代えて、前記４つの噴射パルスのうち２番目の噴射パルスに対応する位置にある１つの噴射パルスにより１つのインク液滴を噴射し、その１つの噴射パルスの後で、噴射をすることのない噴射安定化パルスによりインク流路の残留圧力波振動を減少させる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明では、１つのドットの印字命令に対して４つのインク液滴を順次噴射する４つの噴射パルスと、その４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと３番目の噴射パルスとの間、および４番目の噴射パルスの後で、それぞれ噴射をすることなく前記インク流路の残留圧力波振動を減少させる噴射安定化パルスとからなる第１の駆動波形、および１つのドットに対して３つのインク液滴を順次噴射する、前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと４番目のパルスとに対応する位置にある３つの噴射パルスと、その３つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと３番目の 噴射パルスとの間、および最後の噴射パルスの後で、それぞれ噴射することなく前記インク流路の残留圧力波振動を減少させる噴射安定化パルスとからなる第２の駆動波形を記憶する記憶装置と、１つのドットの直前または直後の印字命令の有無にもとづいて、当該１つのドットの印字命令の直前および直後ともに印字命令がある場合には、前記第１の駆動波形を、直前および直後ともに印字命令がない場合には、前記第２の駆動波形を選択して前記アクチュエータを駆動する手段とから駆動装置を構成することで、上記作用を実現することができる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明では、上記第２の駆動波形を、上記３つのインク噴射パルスと２つの噴射安定化パルスに代えて、前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスに対応する位置にある２つの噴射パルスと、その２つの噴射パルスの後で、噴射をすることなくインク流路の残留圧力波振動を減少させる噴射安定化パルスとから構成する。請求項６に記載の発明では、上記第２の駆動波形を、上記３つのインク噴射パルスと２つの噴射安定化パルスに代えて、前記４つの噴射パルスのうち２番目の噴射パルスに対応する位置にある１つの噴射パルスと、その噴射パルスの後で、噴射をすることなく前記インク流路の残留圧力波振動を減少させる噴射安定化パルスとから構成する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。本実施の形態のインク液滴噴射装置における機械的部分の構成は、上述した図６に示すものと同様であるので説明を省略する。
【００１７】
本インク液滴噴射装置６００の具体的な寸法の一例を述べる。インク流路６１３の長さＬが６．０ｍｍである。ノズル６１８の寸法は、インク液滴噴射側の径が２６μｍ、インク流路６１３側の径が４０μｍ、長さが７５μｍ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。このインク流路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９．０μｓｅｃであった。
【００１８】
本実施の形態として、１つのドットの印字命令に対し、通常４つのインク液滴を噴射する場合の例を説明する。
【００１９】
図１は１つのドットの印字命令に対して複数のインク液滴を噴射するための駆動波形を示す。
図１（ａ）に示した駆動波形１は、１つのドットの印字命令に対して４つのインク液滴を噴射するための駆動波形であり、付した数字は、上記インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔに対する時間の長さの割合である。インク液滴を噴射するための噴射パルスＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４と、噴射をすることなく前記インク流路６１３内の残留圧力波振動を減少させるための噴射安定化パルスＳ１、Ｓ２とからなり、全てのパルスの波高値（電圧値）はＥ（Ｖ）（例えば２５℃で１６（Ｖ））である。噴射パルスＦ１の幅は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔの０．５倍に一致し、すなわち４．５μｓｅｃである。噴射パルスＦ２の幅はインク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔに一致し、すなわち９μｓｅｃである。また、噴射パルスＦ１と噴射パルスＦ２の間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔに一致し、すなわち９．０μｓｅｃである。噴射安定化パルスＳ１の幅は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の０．５倍、すなわち４．５μｓｅｃであり、前記噴射パルスＦ２との間の時間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の２．１５倍、すなわち１９．３５μｓｅｃである。噴射安定化パルスＳ１と噴射パルスＦ３の間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔの１．５倍に一致し、すなわち１３．５μｓｅｃである。噴射パルスＦ３の幅は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔの０．５倍に一致し、すなわち４．５μｓｅｃであり、噴射パルスＦ４の幅はインク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔに一致し、すなわち９．０μｓｅｃである。また、噴射パルスＦ３と噴射パルスＦ４の間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔに一致し、すなわち９．０μｓｅｃである。噴射安定化パルスＳ２の幅は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の０．５倍、すなわち４．５μｓｅｃであり、前記噴射パルスＦ４との間の時間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の２．１５倍、すなわち１９．３５μｓｅｃである。
【００２０】
これらのタイミングやパルス幅でインク液滴の体積や安定性を制御することが可能となるのであるが、図１（ａ）の駆動波形１の場合、２つのインク液滴を連続して噴射し、その後の噴射安定化パルスによりインク流路６１３内の残留圧力波振動を抑制し、再び２つのインク液滴を連続して噴射し、またその後の噴射安定化パルスによりノズル６１８付近のインクの振動を抑制して、１ドット当たりの印字命令に対して、計４つのインク液滴を噴射することで、３００ｘ３００dpi程度の解像度の場合に必要とされる約６０pl（ピコ
リットル）の液滴体積を達成している。これらの別々に噴射された４つのインク液滴は、記録媒体面などに到達してドットを形成する際には、結合してインク噴射装置６００の走査方向にやや伸びた楕円状の１つのドットになる。それぞれのタイミングやパルス幅は、低温５℃から高温４５℃まで５〜８．５ｋＨｚの周波数において、飛沫状噴射などをせずに安定に噴射するように、実験の結果求めたものである。
【００２１】
しかしながら、図４に示すように、直前直後の印字命令の有無に拘わらず、全ての条件下で駆動動波形１のみで印字を行った場合、図５に示すように連続印字では、安定に記録媒体面上に着弾するが、印字命令のあるときと印字命令のないときが交互に連続する場合では、インクの噴射方向が曲って着弾位置がずれたり、余分なインク液滴の噴射が起ってしまうなどの現象がみられる。これは、連続噴射の場合よりも、印字命令のあるときと印字命令のないときが交互に連続する場合の方が、インクを噴射した後の、前記インク流路６１３内の残留圧力振動が大きくなっているためであると考えられる。
【００２２】
図１（ｂ）に示した駆動波形２は、前述した駆動波形１よりも、インク液滴数が減少するように構成された駆動波形であり、噴射前の前記インク流路６１３内の残留圧力波振動の影響を受けても、インク液滴が安定に噴射できるように工夫したものである。噴射するインク液滴が少なければ少ない方が、インク液滴の噴射安定性は向上するのであるが、あまり少なくすると、駆動波形１とのインク液滴体積差が大きくなり過ぎるので、本実施の形態の駆動波形２は、前記駆動波形１よりも噴射液滴数を１つ減らす例である。
【００２３】
駆動波形２は、インク液滴を噴射するための噴射パルスＦ５、Ｆ６、Ｆ７と、噴射をすることなく前記インク流路６１３内の残留圧力波振動を減少させるための噴射安定化パルスＳ３、Ｓ４とからなり、全てのパルスの波高値（電圧値）はＥ（Ｖ）（例えば２５℃で１６（Ｖ））である。噴射パルスＦ５の幅は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔの０．５倍に一致し、すなわち４．５μｓｅｃである。噴射パルスＦ６の幅はインク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔに一致し、すなわち９μｓｅｃである。また、噴射パルスＦ５と噴射パルスＦ６の間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔに一致し、すなわち９μｓｅｃである。噴射安定化パルスＳ３の幅は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の０．５倍、すなわち４．５μｓｅｃであり、前記噴射パルスＦ６との間の時間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の２．１５倍、すなわち１９．３５μｓｅｃである。噴射パルスＦ７の幅は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔの１．０倍に一致し、すなわち９．０μｓｅｃである。また、噴射パルスＦ７と前記噴射安定化パルスＳ３との間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の３．０倍に一致し、すなわち２７．０μｓｅｃである。噴射安定化パルスＳ４の幅は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の０．５倍、すなわち４．５μｓｅｃであり、前記噴射パルスＦ７との間の時間は、インク流路６１３内の圧力波の片道伝播時間Ｔ（Ｌ／ａ）の２．１５倍、すなわち１９．３５μｓｅｃである。
【００２４】
これらのタイミングやパルス幅でインク液滴の体積や安定性を制御することが可能となるのであるが、図１（ｂ）の駆動波形２の場合、２つのインク液滴を連続して噴射し、その後の噴射安定化パルスによりインク流路６１３内の残留圧力波振動を抑制し、再び１つのインク液滴を連続して噴射し、またその後の噴射安定化パルスによりノズル６１８付近のインクの振動を抑制して、１ドット当たりの印字命令に対して、計３つのインク液滴を噴射することで、約４５plの液滴体積を達成している。それぞれのタイミングやパルス幅は、低温５℃から高温４５℃まで２．５〜８．５ｋＨｚの周波数において、飛沫状噴射などをせずに安定に噴射するように、実験の結果求めたものである。
【００２５】
図２は、インク液滴を噴射する場合に、直前直後の印字命令の有無に応じて、前記駆動波形１、２のうちいずれを選ぶべきかの実施例を示す。 図２（ａ）は、通常、１ドット
当たりに４つのインク液滴を噴射する駆動波形１を使い、直前および直後ともに印字命令がない場合に、１ドット当たりの噴射液滴数が少ない、前記駆動波形２を選択する。
【００２６】
これにより、前述した駆動波形１を用いると、インクの噴射方向が曲って着弾位置がずれたり、余分なインク液滴の噴射が起ってしまう問題が発生した条件、すなわち印字命令のあるときと印字命令のないときが交互に連続する場合に、より安定性の高い駆動波形２を用いるため、全ての条件下で安定な印字を行うことができる。印字した結果は、図３（ａ）に示す。連続印字時には、駆動波形１を用いることで、記録媒体面を塗りつぶすのに必要なインク液滴量のドットを印字でき、印字命令のあるときと印字命令のないときが交互に連続する場合などには、駆動波形２を用いることで、ややインク液滴量が減少するものの、着弾位置ずれや余分なインク液滴の噴射が起きない良好な印字が得られる。
【００２７】
図２（ｂ）は、インク噴射装置６００の周辺温度が高くインクの粘度が下がっているときなどの、インク液滴噴射がより不安定になりやすい場合の、駆動波形の選択条件の例であるが、直前および直後ともに印字命令がある場合に、1ドット当たりに４つのインク液
滴を噴射する駆動波形を使い、直前および直後のいずれかが非印字の場合には、１ドット当たりの噴射液滴数が少ない、前記駆動波形２を選択する。これにより、前述した駆動波形１を用いると、インクの噴射方向が曲って着弾位置がずれたり、余分なインク液滴の噴射が起ってしまう問題が発生した条件、すなわち印字命令のあるときと印字命令のないときが交互に連続する場合に、より安定性の高い駆動波形２を用いるため、全ての条件下で安定な印字を行うことができる。印字した結果は、図３（ｂ）に示す。連続印字時には、両端を除く中間位置にて駆動波形１を用いることで、記録媒体面を塗りつぶすのに必要なインク液滴量のドットを印字でき、印字命令のあるときと印字命令のないときが交互に連続する場合や、直前または直後のいずれかに印字命令がない場合に、駆動波形２を用いることで、ややインク液滴量が減少するものの、着弾位置ずれや余分なインク液滴の噴射が起きないより良好な印字が得られる。
【００２８】
駆動波形２は、1ドット当たり３つのインク液滴を噴射する波形を定義したが、例えば
、図１（ｂ）の噴射パルスＦ５、Ｆ６と噴射安定化パルスＳ３のみから構成した、1ドッ
ト当たり２つのインク液滴を噴射する波形としても、駆動波形１よりも噴射液滴体積が小さくはなるが、良好な印字は得られる。同様にさらに体積を小さくした例えば図１（ｂ）の噴射パルスＦ６と噴射安定化パルスＳ３のみから構成した、1ドット当たり１つのイン
ク液滴を噴射する波形としても、駆動波形１よりもさらに噴射液滴体積が小さくはなるが、良好な印字は得られる。駆動波形１との体積の差を最小限に抑えて印字品質の向上をさせるには、上記実施の形態で示したように、1ドット当たりのインク液滴の噴射数を１つ減らすだけの方が好ましいといえる。
【００２９】
以上詳述した、直前または直後、あるいはその両方において印字命令がない場合に、1
ドット当たり噴射するインク液滴数を減らすことで、インク液滴を安定に印字することができ、印字品質を向上することができるのである。
【００３０】
次に、前記のような各種の駆動波形を実現するための駆動装置の一実施の形態を図８及び図１０を用いて説明する。図８に示す駆動装置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。側壁６１７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。
入力端子１８１と１８３は、それぞれ空間６１５内の電極６２１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、Ｒ１０３、Ｒ１０４、Ｒ１０５、トランジスタＴＲ１０１、ＴＲ１０２から構成されている。
【００３１】
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ＴＲ１０１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からの例えば１６（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１９１Ａに印加される。
【００３２】
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１８３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６及び図７に示す側壁６１７に印加されていた電荷は放電される。
【００３３】
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１８３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ＣＰＵ２１０が設けられ、ＣＰＵ２１０には、印字データや各種のデータを記憶するＲＡＭ２１２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ＲＯＭ２１４が接続されている。ここで、ＲＯＭ２１４には、図９に示すように、インク液滴噴射制御プログラム記憶エリア２１４Ａと、駆動波形データ記憶エリア２１４Ｂ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２１４Ｂに記憶されている。
【００３４】
さらに、ＣＰＵ２１０は各種のデータをやりとりするＩ／Ｏバス２１６に接続され、当該Ｉ／Ｏバス２１６には、周囲温度を検出する温度検出手段１１９、印字データ受信回路２１８、およびパルスジェネレータ２２０及び２２２が接続されている。パルスジェネレータ２２０の出力は充電回路１８２の入力端子１８１に接続され、パルスジェネレータ２２２の出力は放電用回路１８４の入力端子１８３に接続されている。
【００３５】
ＣＰＵ２１０はＲＯＭ２１４の駆動波形データ記録エリア２１４Ｂ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２２０及び２２２を制御する。したがって、前記駆動波形１、２を予めＲＯＭ２１４内の駆動波形データ記憶エリア２１４Ｂに記憶させておくことによって、駆動波形１、２の駆動パルスを選択的にアクチュエータ壁６０３に与えることができる。また、温度検出手段１１９が検出した温度にもとづいて、記憶エリア２１４Ｂに記憶されているシーケンスデータにしたがって駆動波形データの選択をすることもできる。
【００３６】
なお、パルスジェネレータ２２０、２２２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。
【００３７】
図１０（ａ）（ｂ）は、上記駆動装置６２５の機能ブロック図であり、印字命令の信号の流れを示している。同図（ａ）においては、印字命令は、パーソナルコンピュータ内のドライバソフトウェアから制御信号として駆動装置内のドライバ回路に与えられる。それに基づいてドライバ回路はＲＯＭ２１４に格納された各種データを読み出し、駆動信号を生成してアクチュエータを駆動する。ここに、ドライバ回路は、各ドットの前に印字命令があったか否か、および液滴噴射に用いた駆動波形の種類を記憶しておき、それと次に印字命令があるか否か、および液滴噴射に用いた駆動波形の種類に応じてＲＯＭ２１４から読み出す駆動波形を上述のように変化させる。
【００３８】
同図（ｂ）は他の実施の形態を示すもので、駆動波形および該駆動波形を選択するためのプログラムはパーソナルコンピュータ内のドライバソフトウェアにテーブルとして格納されている。印字命令は、ドライバソフトウェアにてテーブルを参照して制御信号に変換され、その制御信号はドライバ回路に与えられ、ドライバ回路にて駆動信号とされ、それによりアクチュエータを駆動する。この例では、ドライバソフトウェアが、テーブルのデータを基に、上記と同様に駆動波形を変化させる。このドライバソフトウェアは記憶媒体に格納して提供される。
【００３９】
以上、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、駆動波形を構成する噴射パルス、液滴安定化パルス、液滴小型化パルスの波幅、数、組み合わせなどは、自由に変形可能である。また、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流路に圧力波を発生するものであれば使用可能である。
【００４０】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、１つの当該ドットの印字のための４つのインク液滴を噴射する４つの噴射パルスと残留圧力波振動を減少させる噴射安定化パルスとからなる駆動波形から、その直前および直後ともに印字命令がない場合にパルス数を減らし、１ドット当たりに噴射するインク液滴数を減らすことにより、印字命令と非印字命令が交互に繰り返されるときなどのインクのメニスカス振動の影響を受けやすいに場合であっても、インク液滴の着弾位置がずれたり、余分なインク液滴を噴射してしまうことなどが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の駆動波形を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態の駆動波形を選択する条件を示す図である。
【図３】 本発明の実施の形態の駆動波形で印字した結果を示す図である。
【図４】 従来例の駆動波形を選択する条件を図である。
【図５】 従来例の駆動波形で印字した結果を示す図である。
【図６】 本発明に係るインク噴射装置を示す図である。
【図７】 本発明に係るインク噴射装置の動作を説明する図である。
【図８】 本発明の実施例のインク噴射装置の制御回路を示す図である。
【図９】 本発明のインク噴射装置の駆動装置のＲＯＭの記憶領域を示す図である。
【図１０】 （ａ）（ｂ）は駆動装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１ 駆動波形（通常時使用）
２ 駆動波形（所定時使用）
６００ インク噴射装置
６１３ インク流路
６２５ 制御装置
Claims (6)
- インクが充填されたインク流路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流路内に圧力波を発生させてインクに圧力を加え、インク液滴をノズルより噴射させるインク液滴噴射方法において、
１つのドットの印字命令の直前および直後ともに印字命令がある場合には、当該１つのドットに対して、４つの噴射パルスにより４つのインク液滴を順次噴射し、その４つのインク液滴を噴射するに際して前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと３番目の噴射パルスとの間、および４番目の噴射パルスの後で、それぞれ噴射をすることのない噴射安定化パルスにより前記インク流路の残留圧力波振動を減少させ、
前記１つのドットの印字命令の直前および直後ともに印字命令がない場合には、当該１つのドットに対して、前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと４番目のパルスとに対応する位置にある３つの噴射パルスにより３つのインク液滴を順次噴射し、その３つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと最後の噴射パルスとの間、および最後の噴射パルスの後で、それぞれ噴射をすることのない噴射安定化パルスにより前記インク流路の残留圧力波振動を減少させることを特徴とするインク噴射装置の駆動方法。 - インクが充填されたインク流路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流路内に圧力波を発生させてインクに圧力を加え、インク液滴をノズルより噴射させるインク液滴噴射方法において、
１つのドットの印字命令の直前および直後ともに印字命令がある場合には、当該１つのドットに対して、４つの噴射パルスにより４つのインク液滴を順次噴射し、その４つのインク液滴を噴射するに際して前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと３番目の噴射パルスとの間、および４番目の噴射パルスの後で、それぞれ噴射をすることのない噴射安定化パルスにより前記インク流路の残留圧力波振動を減少させ、
前記１つのドットの印字命令の直前および直後ともに印字命令がない場合には、当該１つのドットに対して、前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスに対応する位置にある２つの噴射パルスにより２つのインク液滴を噴射し、その２つの噴射パルスの後で、噴射をすることのない噴射安定化パルスにより前記インク流路の残留圧力波振動を減少させることを特徴とするインク噴射装置の駆動方法。 - インクが充填されたインク流路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流路内に圧力波を発生させてインクに圧力を加え、インク液滴をノズルより噴射させるインク液滴噴射方法において、
１つのドットの印字命令の直前および直後ともに印字命令がある場合には、当該１つのドットに対して、４つの噴射パルスにより４つのインク液滴を順次噴射し、その４つのインク液滴を噴射するに際して前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと３番目の噴射パルスとの間、および４番目の噴射パルスの後で、それぞれ噴射をすることのない噴射安定化パルスにより前記インク流路の残留圧力波振動を減少させ、
前記１つのドットの印字命令の直前および直後ともに印字命令がない場合には、当該１つのドットに対して、前記４つの噴射パルスのうち２番目の噴射パルスに対応する位置にある１つの噴射パルスにより１つのインク液滴を噴射し、その１つの噴射パルスの後で、噴射をすることのない噴射安定化パルスにより前記インク流路の残留圧力波振動を減少させることを特徴とするインク噴射装置の駆動方法。 - インクが充填されたインク流路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流路内に圧力波を発生させてインクに圧力を加え、インク液滴をノズルより噴射させるインク噴射装置の駆動装置において、
１つのドットの印字命令に対して４つのインク液滴を順次噴射する４つの噴射パルスと、その４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと３番目の噴射パルスとの間、および４番目の噴射パルスの後で、それぞれ噴射をすることなく前記インク流路の残留圧力波振動を減少させる噴射安定化パルスとからなる第１の駆動波形、および前記１つのド ットに対して３つのインク液滴を順次噴射する、前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと４番目の噴射パルスとに対応する位置にある３つの噴射パルスと、その３つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと３番目の噴射パルスとの間、および最後の噴射パルスの後で、それぞれ噴射することなく前記インク流路の残留圧力波振動を減少させる噴射安定化パルスとからなる第２の駆動波形を記憶する記憶装置と、
１つのドットの直前または直後の印字命令の有無にもとづいて、当該１つのドットの直前および直後ともに印字命令がある場合には、前記第１の駆動波形を、直前および直後ともに印字命令がない場合には、前記第２の駆動波形を選択して前記アクチュエータを駆動する手段とからなる駆動装置。 - インクが充填されたインク流路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流路内に圧力波を発生させてインクに圧力を加え、インク液滴をノズルより噴射させるインク噴射装置の駆動装置において、
１つのドットの印字命令に対して４つのインク液滴を順次噴射する４つの噴射パルスと、その４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと３番目の噴射パルスとの間、および４番目の噴射パルスの後で、それぞれ噴射をすることなく前記インク流路の残留圧力波振動を減少させる噴射安定化パルスとからなる第１の駆動波形、および前記１つのドットに対して２つのインク液滴を順次噴射する、前記４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスに対応する位置にある２つの噴射パルスと、その２つの噴射パルスの後で、噴射をすることなく前記インク流路の残留圧力波振動を減少させる噴射安定化パルスとからなる第２の駆動波形とを記憶する記憶装置と、
１つのドットの直前または直後の印字命令の有無にもとづいて、当該１つのドットの直前および直後ともに印字命令がある場合には、前記第１の駆動波形を、直前および直後ともに印字命令が無い場合には、前記第２の駆動波形を選択して前記アクチュエータを駆動する手段とからなる駆動装置。 - インクが充填されたインク流路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流路内に圧力波を発生させてインクに圧力を加え、インク液滴をノズルより噴射させるインク噴射装置の駆動装置において、
１つのドットの印字命令に対して４つのインク液滴を順次噴射する４つの噴射パルスと、その４つの噴射パルスのうち先行する２つの噴射パルスと３番目の噴射パルスとの間、および４番目の噴射パルスの後で、それぞれ噴射をすることなく前記インク流路の残留圧力波振動を減少させる噴射安定化パルスとからなる第１の駆動波形、および前記１つのドットに対して１つのインク液滴を噴射する、前記４つの噴射パルスのうち２番目の噴射パルスに対応する位置にある１つの噴射パルスと、その噴射パルスの後で、噴射をすることなく前記インク流路の残留圧力波振動を減少させる噴射安定化パルスとからなる第２の駆動波形とを記憶する記憶装置と、
１つのドットの直前または直後の印字命令の有無にもとづいて、当該１つのドットの直前および直後ともに印字命令がある場合には、前記第１の駆動波形を、直前および直後ともに印字命令がない場合には、前記第２の駆動波形を選択して前記アクチュエータを駆動する手段とからなる駆動装置。
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