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JPH11216880A - インクジェットプリンタヘッドの駆動方法 - Google Patents

インクジェットプリンタヘッドの駆動方法

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JPH11216880A
JPH11216880A JP10020675A JP2067598A JPH11216880A JP H11216880 A JPH11216880 A JP H11216880A JP 10020675 A JP10020675 A JP 10020675A JP 2067598 A JP2067598 A JP 2067598A JP H11216880 A JPH11216880 A JP H11216880A
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ink
printing
time
pressure
ink chamber
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JP10020675A
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Takashi Norikoshi
隆 乗越
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Toshiba TEC Corp
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】マルチドロップ駆動方式により階調印字を行う
インクジェットプリンタヘッドにおいて、非階調の２値
印字を行う場合に印字速度の高速化を図る。 【解決手段】非階調２値印字を行う場合には、通電波形
数を階調印字時の最大階調である７階調の通電波形数７
と同数に設定するとともに各通電波形からなる全体の通
電波形ｇ３をインク室の圧力を一旦低めてから高める制
御を連続して繰返すパルス波形に設定し、かつ、各通電
波形の時間幅を階調印字時の時間幅よりも短く設定す
る。このように設定した通電波形を供給することにより
インク室の圧力ｇ４を徐々に増幅させてインク吐出を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マルチドロップ駆
動方式のインクジェットプリンタヘッドの駆動方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットプリンタを使用して階調
印字を行う場合、ディザ方式のようにインク滴の大きさ
を変えずに複数のドットでマトリックスを組んで１ピク
セルとし、ピクセル内のドット数の違いで階調を表現す
る面積階調方式やインク滴の大きさを可変することで１
ドットの濃度を変える濃度階調方式があり、さらには、
インク滴の大きさを変えずに１ドットに対して打ち込む
インク滴の数を可変して濃度階調を行うマルチドロップ
駆動方式を使用した階調印字が知られている。これらに
はそれぞれ一長一短があり、用途に応じて適した印字方
式が使用される。
【０００３】ところで、あまり高画質な印字が要求され
ないテキスト印字や簡単なグラフ、表、絵などの印字で
はむしろ印字の高速性が要求される。このような印字で
は階調印字は必ずしも必要とされず、同じ解像度であれ
ば非階調の２値印字で十分である。そして、２値印字に
おいてはべた印字した場合にドット間に隙間が生じない
ようにドット径を大きく設定する必要があり、階調印字
を行うインクジェットプリンタを使用して２値印字する
場合には最大階調時のドット印字が要求されることにな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような２値印字
を、例えばマルチドロップ駆動方式のインクジェットプ
リンタで実現しようとすると、１ドットを最大階調時の
インク吐出数、すなわち、インクドロップ数で印字を行
うことになる。ところで、マルチドロップ駆動方式で
は、インク室の圧力変化を繰返し行って複数のインク滴
をインク吐出口から順次吐出させる制御を行うが、この
ために駆動部に供給する全体の通電波形は時間的に長く
なる。
【０００５】従って、２値印字を最大階調時のインクド
ロップ数で行うと、印字速度は階調印字時と同じ印字速
度になり、２値印字時の高速化を図ることができないと
いう問題が生じる。そこで、各請求項記載の発明は、マ
ルチドロップ駆動方式により階調印字を行うインクジェ
ットプリンタヘッドにおいて、非階調の２値印字を行う
場合に印字速度ノ高速化を図ることができるインクジェ
ットプリンタヘッドの駆動方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
通電波形に応動してインク室に圧力変化を与える駆動部
を備え、この駆動部に供給する通電波形数を制御するこ
とでインク室から吐出させるインク滴の数を可変して階
調印字を行うマルチドロップ駆動方式のインクジェット
プリンタヘッドにおいて、非階調２値印字を行う場合に
は、駆動部に供給する各通電波形の時間幅を階調印字時
の時間幅よりも短く設定し、この設定した各通電波形を
前記駆動部に供給することによりインク室の圧力を徐々
に増幅させてインク吐出を行うことにある。
【０００７】請求項２記載の発明は、通電波形に応動し
てインク室に圧力変化を与える駆動部を備え、この駆動
部に供給する通電波形数を制御することでインク室から
吐出させるインク滴の数を可変して階調印字を行うマル
チドロップ駆動方式のインクジェットプリンタヘッドに
おいて、非階調２値印字を行う場合には、駆動部に供給
する各通電波形からなる全体の通電波形をインク室の圧
力を一旦低めてから高める制御を連続して繰返すパルス
波形に設定し、かつ、各通電波形の時間幅を階調印字時
の時間幅よりも短く設定し、この設定した各通電波形を
駆動部に供給することにより前記インク室の圧力を徐々
に増幅させてインク吐出を行うことにある。
【０００８】請求項３記載の発明は、請求項２記載のイ
ンクジェットプリンタヘッドの駆動方法において、非階
調２値印字時に供給する通電波形は、インク室の圧力を
低めるためのパルス時間幅及びインク室の圧力を高める
ためのパルス時間幅を、インク室内の圧力波がインク室
の一端から他端まで伝播する圧力伝播時間に設定したこ
とにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、この実施の形態は本発明を
インク室を圧電部材で形成したシェアモードタイプのイ
ンクジェットラインプリンタヘッドに適用したものにつ
いて述べる。
【００１０】図１乃至図３に示すように、図中矢印で示
すように板厚方向で互いに対向方向とは逆方向に分極し
た２枚の圧電部材１，２を、圧電部材１を下、圧電部材
２を上にして張り合わせ、この張り合わせた圧電部材
１，２に対して上側から切削加工により先端が開口し、
後端が上方に斜傾する長尺な多数の溝３を一定の間隔で
かつ平行に形成している。前記各溝３の側壁及び底面に
無電解メッキにより電極４を形成し、前記各溝３の上部
を共通インク室５を内側後方に形成した天板６で塞ぐと
ともに前記各溝３の先端をオリフィスプレート７で塞
ぎ、かつこのオリフィスプレート７の各溝３の位置にイ
ンク吐出口８を開けている。そして、前記天板６及びオ
リフィスプレート７で囲まれた各溝３でインク吐出を行
うインク室を形成し、これを基板９に上に接着固定して
いる。なお、基板９としては、圧電部材のような誘電体
でもよく、また、非誘電体でもよい。
【００１１】前記各溝３の後端から前記圧電部材２の後
部上面に前記電極４から延出した引出し電極１０を無電
解ニッケルメッキにより形成している。そして、前記基
板９上の後方側にＰＣ板１１を接着固定し、このＰＣ板
１１の上にヘッド駆動部を内蔵したドライブＩＣ１２を
搭載するとともにこのドライブＩＣ１２に接続した導電
パターン１３を形成し、前記各導電パターン１３と前記
各引出し電極１０をワイヤボンディングにより導線１４
で結合している。
【００１２】次に、このような構成のインクジェットラ
インプリンタヘッドの駆動原理について述べる。図４の
(a) に示すように、インク室１５ａ及びこれに隣接した
両隣りのインク室１５ｂ，１５ｃの電極４を接地電位に
している状態ではインク室１５ａと１５ｂ及びインク室
１５ａと１５ｃとで挟まれた圧電部材１，２からなる側
壁１６ａ，１６ｂは何ら歪み作用を受けないのでインク
室１５ａは定常状態にある。
【００１３】この状態で図４の(b) に示すように、イン
ク室１５ｂ，１５ｃの電極４を接地電位にしたままイン
ク室１５ａに電圧−Ｖを時間Ｔ1 だけ印加すると、各側
壁１６ａ，１６ｂには圧電部材１，２の分極方向と直交
する方向に電界が作用し、これにより各側壁１６ａ，１
６ｂはインク室１５ａの容積を拡大するようにそれぞれ
外側に変形する。この変形によりインク室１５ａ内の圧
力が低下し、共通インク室５からインクを取込む。
【００１４】続いて、図４の(c) に示すように、インク
室１５ｂ，１５ｃの電極４を接地電位にしたままインク
室１５ａに電圧＋Ｖを時間Ｔ2 だけ印加すると、各側壁
１６ａ，１６ｂには圧電部材１，２の分極方向と直交す
る方向でかつ前とは逆方向に電界が作用し、これにより
各側壁１６ａ，１６ｂはインク室１５ａの容積を縮小す
るようにそれぞれ内側に変形する。この変形によりイン
ク室１５ａ内の圧力が増大し、インク室１５ａのインク
吐出口８からインク滴を吐出させる。そして、図４の
(d) に示すように、インク室１５ａの電極４を接地電位
に戻してインク室１５ａを元の定常状態に戻す。
【００１５】このような駆動を行う通電波形を示すと、
図５に示すようになる。図中(a) 〜(d) の電位はそれぞ
れ前述した図４の(a) 〜(d) に対応している。そして、
このような通電波形をヘッド駆動回路に対して複数回連
続的に繰返し供給することにより、インク室１５ａのイ
ンク吐出口８から複数回のインク吐出が行われ、いわゆ
るマルチドロップの印字が行われることになる。
【００１６】次に階調印字におけるマルチドロップ駆動
方式について述べる。図６は最大階調である７階調目の
印字を行う場合の通電波形を示し、ｎグループのインク
室とｎ＋１グループのインク室とｎ＋２グループのイン
ク室とで３分割駆動する場合を示している。すなわち、
シェアモードタイプのインクジェットラインプリンタヘ
ッドにおいては、あるインク室からイン吐出を行わせる
場合、両隣りのインク室は側壁を共有するため同時にイ
ンク吐出を行わせることはできない。従って、あるイン
ク室がｎ＋１グループであれば、一方の隣接インク室は
ｎグループとし、他方の隣接インク室はｎ＋２グループ
としてそれぞれタイミングをずらして３分割駆動するこ
とになる。
【００１７】図７は１回のインク吐出に使用する通電波
形を示している。この通電波形は−Ｖ電圧をＴ1 時間印
加した後、電圧を＋Ｖ電圧に切換えてＴ2 時間印加し、
その後、０Ｖ電圧をＴ3 時間印加する通電波形になって
いる。すなわち、１つの通電波形の時間幅Ｔｔは、Ｔt
＝Ｔ1 ＋Ｔ2 ＋Ｔ3 となる。そして、最大階調の印字の
ときにはこの通電波形を７回繰返し供給することにな
る。各グループ間のディレイ時間をＴd とすると、３分
割駆動に要するサイクルタイムＴc は、Ｔc ＝（Ｔ1 ＋
Ｔ2 ＋Ｔ3 ）×７×３＋Ｔd ×３＝Ｔt ×７×３＋Ｔd
×３となり、駆動周波数はその逆数になる。
【００１８】図８及び図９は、マルチドロップ駆動のと
きにインク吐出口８から吐出するインク滴１６とこのイ
ンク滴１７が記録用紙１８の上に到達して浸透したドッ
ト１９の状態を示している。図８の(a) は１階調印字の
場合を示し、図８の(b) は２階調印字の場合を示し、図
８の(c) は３階調印字の場合を示し、図９は最大階調の
７階調印字の場合を示している。
【００１９】１階調印字の場合は吐出するインク滴１７
の数も１個であり、記録用紙１８に浸透するインクの量
は少ない。すなわち、最も小さいドット１９が形成され
る。２階調印字の場合は吐出するインク滴１７の数が２
個となり、記録用紙１８に浸透するインクの量も１階調
のときの略２倍となり、ドット径も大きくなる。３階調
の場合はさらに吐出するインク滴１７が１個増加して３
個となり、記録用紙１８に印字されるドット径はさらに
大きくなる。そして、最大階調の場合は吐出するインク
滴１７の数が７個となり、記録用紙１８上には最大径の
ドット１９が印字されることになる。なお、４階調印字
から６階調印字については図示していないがインク滴の
数が階調数に応じて増加し、記録用紙１８に浸透するイ
ンクの量もそれに応じて増加する点は同じある。マルチ
ドロップ駆動では、吐出するインク滴の数と印字濃度と
の関係は直線的に変化する。従って、通電波形により吐
出するインク滴の数を制御することで良好な階調印字が
実現できる。
【００２０】図１０は、通電波形における時間Ｔ1 ＝
２．５μｓ、時間Ｔ2 ＝４．６μｓ、時間Ｔ3 ＝５．７
μｓとした時の７階調印字での、通電波形ｇ１とインク
室内の平均圧力変化ｇ２との関係を示した図で、インク
滴の吐出時の圧力を丸で囲んだように、１ドロツプ目を
除いて２ドロップ目から７ドロップ目までは略同じ圧力
状態になっている。なお、１ドロップ目の圧力状態が少
し大きい値になっているのは、１ドロップ目のインク滴
の吐出速度が少し小さくなるのでこれを考慮して圧力を
少し高めているためである。
【００２１】このようにマルチドロップ駆動方式で階調
印字を行う場合は、最大階調の印字を行う場合でも１ド
ロップ目から７ドロップ目までインク滴の吐出速度及び
量は略同じになり、これによりドロップ数とドット濃度
との関係に直線性を持たせ、良好な階調印字ができるよ
うになっている。
【００２２】これに対し、非階調の２値印字を行う時に
は最大階調時と同じような７ドロップのインク吐出動作
を行うが、通電波形が異なっている。図１１はｎ、ｎ＋
１、ｎ＋２の各グループ毎にタイミングを異ならせて駆
動する３分割駆動の全体の通電波形を示し、図１２は１
つの通電波形を示している。
【００２３】図１２に示すように通電波形は、時間Ｔ1
だけ−Ｖ電圧を印加した後、時間Ｔ2 だけ＋Ｖ電圧を印
加する波形で、これを図１１に示すように各グループの
インク室の駆動時に７回連続して繰返し印加する駆動を
行う。このような通電波形を使用してインク室を駆動し
た場合、階調印字のときのように１ドロップ毎にインク
滴が分離して飛翔するすることはなく、例えば、図１３
に示すように１つのインク滴２０となって飛翔し、記録
用紙１８の上にドット１９を形成する。なお、ここでは
１つのインク滴２０になって飛翔する例を示したが、時
間Ｔ1 、Ｔ2 の値や温度によるインクの物性変化などで
２つや３つに分離して飛翔する場合もある。
【００２４】ここで時間Ｔ1 及びＴ2 を、側壁の変形に
よりインク室内に生じた圧力波がインク室の一端、すな
わち、共通インク室５側の端からインク室の他端、すな
わち、インク吐出口８側の端まで伝播する時間ＡＬに設
定することで、インク室内の圧力振動を徐々に振幅が増
大するように圧力の増幅ができる。これにより、より少
ないエネルギーで大きなインク滴を吐出させることが可
能になる。
【００２５】図１４は、通電波形において、Ｔ1 ＝Ｔ2
＝ＡＬ＝２．５μｓとした時の非階調２値印字での、通
電波形ｇ３とインク室内の平均圧力変化ｇ４との関係を
示した図で、インク滴の吐出時の圧力を丸で囲んだよう
に徐々に増幅する圧力状態になっている。この場合、最
初の１ドロップ目の動作では圧力が小さくインク吐出は
行われないが、２ドロップ目、３ドロップ目と動作が進
行するに従って圧力が大きくなり、インク吐出口８から
吐出されるインク滴が１つの大きな塊となって飛翔し記
録用紙１８上に到達することになる。
【００２６】このように非階調２値調印字を行う場合
は、階調印字時の通電波形に比べて時間Ｔ3 がゼロとな
り、また、時間Ｔ2 も短く、さらに時間Ｔ1 は同等もし
くは短くできるので、全体の通電波形の時間幅は大幅に
短くなり、従って、１ドット当たりの駆動周波数が大き
くなり、印字速度の高速化を図ることができる。
【００２７】すなわち、図１０の７階調印字の場合、１
つの通電波形におけるＴ1 、Ｔ2 、Ｔ3 がそれぞれ２．
５μｓ、４．６μｓ、５．７μｓとなっているので、１
つの通電波形の時間幅Ｔt は、Ｔt ＝（２．５＋４．６
＋５．７）×７＝８９．６μｓとなる。各グループ間の
ディレイ時間Ｔd を３０μｓとすると、３分割駆動に要
するサイクルタイムＴc は、Ｔc ＝（８９．６＋３０）
×３＝３５８．８μｓとなり、１ドット当たりの駆動周
波数Ｆは、Ｆ＝１／Ｔc ＝２７８７Ｈｚとなる。
【００２８】これに対して図１４に示す非階調２値印字
の場合は、１つの通電波形においてＴ1 ＝Ｔ2 ＝ＡＬ＝
２．５μｓとなっているので、１つの通電波形の時間幅
Ｔtは、Ｔt ＝（２．５＋２．５）×７＝３５μｓとな
る。各グループ間のディレイ時間Ｔd を３０μｓとする
と、３分割駆動に要するサイクルタイムＴc は、Ｔc＝
（３５＋３０）×３＝１９５μｓとなり、１ドット当た
りの駆動周波数Ｆは、Ｆ＝１／Ｔc ＝５１２８Ｈｚとな
り、階調印字の場合に比べて大幅に大きくなる。
【００２９】なお、上記においては、非階調２値印字時
に供給する全体の通電波形を、時間Ｔ1 だけ−Ｖ電圧を
印加した後、時間Ｔ2 だけ＋Ｖ電圧を印加する１つの通
電波形を７回連続して繰返す波形としたが必ずしもこれ
に限定するものではなく、階調印字時と同じ形状の通電
波形であってよい。但し、この場合は、時間Ｔ1 、Ｔ2
、Ｔ3 をインク室内の圧力が徐々に増幅する時間に設
定する必要がある。
【００３０】例えば、図１５に示すように、Ｔ1 ＝１．
２５μｓ、Ｔ2 ＝２．５μｓ、Ｔ3＝１．２５μｓとし
た時の非階調２値印字での、通電波形ｇ５とインク室内
の平均圧力変化ｇ６との関係を示した図で、このように
階調印字時と同じ形状の通電波形を使用してもインク滴
の吐出時の圧力は図中丸で囲んだように徐々に増幅する
圧力状態になる。このときの３分割駆動に要するサイク
ルタイムＴc は、前述した実施の形態と同様、Ｔc ＝
（３５＋３０）×３＝１９５μｓとなり、１ドット当た
りの駆動周波数Ｆは、Ｆ＝１／Ｔc ＝５１２８Ｈｚとな
り、階調印字の場合に比べて大幅に大きくなる。
【００３１】このように階調印字時と同じ形状の通電波
形を使用してもインク室内の圧力が徐々に増幅する通電
波形に設定すれば、前述した実施の形態と同様、１ドッ
ト当たりの駆動周波数を高めることができ、印字速度の
高速化を図ることができる。
【００３２】なお、前述した実施の形態は本発明をシェ
アモードタイプのインクジェットラインプリンタヘッド
に適用したものについて述べたが必ずしもこれに限定す
るものではなく、圧電部材をインク室の上下の一方又は
両方に配置したタイプのインクジェットラインプリンタ
ヘッドやその他圧電部材を使用しないタイプのインクジ
ェットラインプリンタヘッドにも適用でき、また、ライ
ンプリンタのみでなくシリアルプリンタにも適用でき、
要は、通電波形に応動してインク室に圧力変化を与える
駆動部を備え、この駆動部に供給する通電波形数を制御
することでインク室から吐出させるインク滴の数を可変
して階調印字を行うマルチドロップ駆動方式のインクジ
ェットプリンタヘッドに適用できるものである。
【００３３】
【発明の効果】各請求項記載の発明によれば、マルチド
ロップ駆動方式により階調印字を行うインクジェットプ
リンタヘッドにおいて、非階調の２値印字を行う場合に
印字速度の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるインクジェットラ
インプリンタヘッドの構成を示す部分分解斜視図。
【図２】同実施の形態におけるインクジェットラインプ
リンタヘッドの部分横断面図。
【図３】同実施の形態におけるインクジェットラインプ
リンタヘッドの部分縦断面図。
【図４】同実施の形態におけるインクジェットラインプ
リンタヘッドの駆動原理を説明するための図。
【図５】図４の駆動を行う通電波形を示す図。
【図６】同実施の形態におけるマルチドロップ駆動によ
る最大階調印字を行うときの通電波形を示す図。
【図７】図６のマルチドロップ駆動に使用する１つの通
電波形を示す図。
【図８】同実施の形態におけるマルチドロップ駆動によ
る階調印字を説明するための図。
【図９】同実施の形態におけるマルチドロップ駆動によ
る最大階調印字を説明するための図。
【図１０】同実施の形態におけるマルチドロップ駆動に
よる最大階調印字時の通電波形とインク室内の平均圧力
変化との関係の一例を示した図。
【図１１】同実施の形態におけるマルチドロップ駆動に
よる非階調２値印字を行うときの通電波形を示す図。
【図１２】図１１のマルチドロップ駆動に使用する１つ
の通電波形を示す図。
【図１３】同実施の形態におけるマルチドロップ駆動に
よる非階調２値印字を説明するための図。
【図１４】同実施の形態におけるマルチドロップ駆動に
よる非階調２値印字時の通電波形とインク室内の平均圧
力変化との関係の一例を示した図。
【図１５】同実施の形態におけるマルチドロップ駆動に
よる非階調２値印字時の通電波形とインク室内の平均圧
力変化との関係の他の例を示した図。
【符号の説明】
１，２…圧電部材 ８…インク吐出口

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 通電波形に応動してインク室に圧力変化
    を与える駆動部を備え、この駆動部に供給する通電波形
    数を制御することで前記インク室から吐出させるインク
    滴の数を可変して階調印字を行うマルチドロップ駆動方
    式のインクジェットプリンタヘッドにおいて、 非階調２値印字を行う場合には、前記駆動部に供給する
    各通電波形の時間幅を階調印字時の時間幅よりも短く設
    定し、この設定した各通電波形を前記駆動部に供給する
    ことにより前記インク室の圧力を徐々に増幅させてイン
    ク吐出を行うことを特徴とするインクジェットプリンタ
    ヘッドの駆動方法。
  2. 【請求項２】 通電波形に応動してインク室に圧力変化
    を与える駆動部を備え、この駆動部に供給する通電波形
    数を制御することで前記インク室から吐出させるインク
    滴の数を可変して階調印字を行うマルチドロップ駆動方
    式のインクジェットプリンタヘッドにおいて、 非階調２値印字を行う場合には、前記駆動部に供給する
    各通電波形からなる全体の通電波形を前記インク室の圧
    力を一旦低めてから高める制御を連続して繰返すパルス
    波形に設定し、かつ、各通電波形の時間幅を階調印字時
    の時間幅よりも短く設定し、この設定した各通電波形を
    前記駆動部に供給することにより前記インク室の圧力を
    徐々に増幅させてインク吐出を行うことを特徴とするイ
    ンクジェットプリンタヘッドの駆動方法。
  3. 【請求項３】 非階調２値印字時に供給する通電波形
    は、インク室の圧力を低めるためのパルス時間幅及び前
    記インク室の圧力を高めるためのパルス時間幅を、前記
    インク室内の圧力波が前記インク室の一端から他端まで
    伝播する圧力伝播時間に設定したことを特徴とする請求
    項２記載のインクジェットプリンタヘッドの駆動方法。
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