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JPH0250867B2 - - Google Patents
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JPH0250867B2 - - Google Patents

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JPH0250867B2
JPH0250867B2 JP826481A JP826481A JPH0250867B2 JP H0250867 B2 JPH0250867 B2 JP H0250867B2 JP 826481 A JP826481 A JP 826481A JP 826481 A JP826481 A JP 826481A JP H0250867 B2 JPH0250867 B2 JP H0250867B2
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JP
Japan
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resistor
switching element
piezoelectric element
pressure chamber
turned
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JP826481A
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Hiroshi Takeda
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04541Specific driving circuit
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04581Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on piezoelectric elements

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、オンデマンド型のインクジエツトヘ
ツドの駆動方法に関し、詳しくは電気機械変換手
段として圧電素子を用い、予め圧電素子に電荷を
与えておいて、圧力室の壁を内方へ変位させ、圧
力室の容積を減少させた状態に維持しておき、イ
ンク滴の噴出を要する時は圧電素子に与えた電荷
を除去することにより、圧力室の壁を外方へ変位
させインク溜りよりインクを圧力室へ吸入し、所
定時間経過後、圧電素子に再び電荷を急激に与え
ることにより、圧力室の容積を急激に減少させノ
ズルより液滴を噴射させることを目的とするオン
デマンド型インクジエツトヘツドの駆動方法に関
する。
従来のオンデマンド型のインクジエツトの駆動
方法において、特開昭52−56928により公知の駆
動方法では、圧力室の容積が拡大するように圧力
室の壁を圧電素子の分極電圧と反対方向の電圧印
加によつて所定時間維持し、さらに圧電素子への
電圧の極性を反転させ圧力室の容積を拡大された
状態から縮小する状態へ移行させ、液滴の噴出を
行つている。この電圧の極性の反転には電圧変換
器が用いられ、その2次側インダクタンスは圧電
素子の容量と共に振動回路を形成している。また
上記振動回路の共振周波数はインク柱の共振周波
数に等しく、1次側の電流衝撃の長さを上記した
共振周波数の半周期の長さに等しくしている。
このような駆動方法では1つのノズルに対して
1つの電圧変換器と制御回路が必要であり、特に
マルチノズルの場合、ノズルの数だけ電圧変換器
と制御回路の組合せが必要となつて極めて費用が
嵩む。
さらに圧力室の容積を拡大させるために、圧電
素子に対して分極電圧と反対方向の電圧を印加す
るので、圧電素子の減極を招く惧れがある。
別の従来のインクジエツトヘツド駆動回路の例
を第1図及び第2図に示す。まず第1図の従来例
について述べる。先に述べた如く、非インク噴射
時においては、圧電素子2に常に電圧VHが印加
されているようにスイツチング素子1はオン状態
にある。インク噴射を要する時は、まずスイツチ
ング素子1をオフ状態にすることによつて、圧電
素子2に蓄積された電荷を取り除く。この時、圧
電素子2に蓄積された電荷は抵抗素子3、および
4によつて放電させられる。次に再びスイツチン
グ素子1をオン状態にすることによつて圧電素子
2に電荷を蓄積させる。このときに電荷を蓄積さ
せる速度を早くするために抵抗4の抵抗値は、抵
抗3の抵抗値の数分の1から数十分の1程度に選
ばれる。しかるに、非インク噴射時においては、
スイツチング素子1が常にオン状態にあるため
に、スイツチング素子1がオフした時に圧電素子
2に蓄積された電荷を放電させるための抵抗3に
は常に電流が流れていることになる。圧電素子は
第2図に示した如き等価回路を持つ素子でありそ
の等価並列抵抗Rはほぼ、数十MΩの抵抗値とな
り、純容量性素子に近いものである。したがつて
第1図において、圧電素子2に電流が流れるの
は、スイツチング素子1の状態変化時のみであ
り、その平均電流は数十μA程度と非常に小さな
値である。一方先に述べた如く抵抗月には、平均
して数mA程度の電流が流れ、インク噴出に要す
る電力消費よりも著しく大きい電力を消費するこ
とになり、電圧VHを供給するための電源も大型
化し、費用が嵩む。またマルチノズルの場合は、
ノズルの数だけ抵抗3での電力消費が増加するの
でさらに費用が嵩むことになる。
本発明の目的は、これらの点を鑑みて低消費電
力で安価な駆動方法を提供し、且つ電気機械変換
手段としての圧電素子に分極電圧と同方向の電圧
を加えることができるオンデマンド型インクジエ
ツトヘツドの駆動方法を提供することにある。
以下、本発明の一具体例を第3図、第4図、お
よび第5図の実施例に基づいて説明する。
第3図は、1個の圧電素子を持つオンデマンド
型インクジエツトヘツドの駆動回路の実施例であ
り、第5図は、複数個の圧電素子を用いる、マル
チノズル・オンデマンド型インクジエツトヘツド
の駆動方法の実施例である。
まず第3図に示す実施例について第4図を用い
て説明する。第3図の実施例によるインクジエツ
トヘツド駆動回路を用いてインク滴をノズルより
噴出させるためには第4図a,bに示したタイミ
ングチヤートに従い、第3図のスイツチング素子
7、及びスイツチング素子5をオン、オフするこ
とによつて可能となる。
第4図aは、第3図スイツチング素子7のオ
ン、オフ状態を示す図であり、時刻t1から時刻t2
までスイツチング素子7をオン状態に保持し他の
時刻においては、オフ状態であることを示し、第
4図bは、第3図スイツチング素子5のオン・オ
フ状態を示す図であり、時刻t2から時刻t3まで、
スイツチング素子5をオン状態に保持し、他の時
刻においては、オフ状態であることを示す。第3
図に於ける、圧電素子2の並列等価抵抗値をRP
抵抗8の抵抗値をR8、抵抗4の抵抗値をR4、抵
抗3の抵抗値をR3であるとすると、抵抗値の大
小関係はRP≫R8≫R3≫R4の如く構成される。ま
た圧電素子2の静電容量をCとするとR4C≪R3C
でなければならない。これは、第3図のインクジ
エツトヘツド駆動回路を用いてインクジエツトヘ
ツドを駆動させるための条件である。
第4図aで示される時刻t1以前においては全て
のスイツチング素子はオフ状態にあり抵抗8およ
び抵抗4によつて、圧電素子2はほぼ電圧VH
充電されている。この状態が本発明のインクジエ
ツトヘツド駆動回路およびそれに結ばれたインク
ジエツトヘツドが、待機状態にある場合である。
さて第4図aに示す如く、時刻t1に第3図スイツ
チング素子7がオン状態となる。このとき他のス
イツチング素子は依然としてオフ状態のままであ
る。こののとき圧電素子2に蓄積されている電荷
は抵抗3を介して徐々に放電されてゆき、第4図
cに示す如く圧電素子2の両和の電圧は徐々に下
降してゆく、所定時間T1が経過した後、時刻t2
おいてスイツチング素子7をオフ状態にすると共
にスイツチング素子5をオン状態とすると、スイ
ツチング素子6は、これに連動してオンとなり、
抵抗3に比べその抵抗値が先に述べた如く十分に
小さい抵抗4を介して圧電素子2を急速に充電す
る。このとき圧力室(図示せず)の容積が急激に
減少しノズル(図示せず)よりインク滴が噴出す
る。一方スイツチング素子5は、R4×Cで定ま
る時定数の数倍の時間T2経過後、時刻t3でオフ状
態となり、スイツチング素子6もこれに連動して
オフ状態となる。このとき圧電素子2は、再びほ
ぼVHまで充電されていることは、T2>R4×Cよ
り明らかである。時刻t3より後の時刻において
は、再び全てのスイツチング素子がオフ状態とな
り待機状態に入る。この待機状態においてもし、
抵抗8が付加されていないとすると、圧電素子2
は第2図で示した如く等価並列抵抗Rを持つてい
るので自己放電し、その端子電圧が減少したり、
またスイツチング素子5,6,7のオフ状態が理
想的でないために生じる漏れ電流、圧電素子2の
端子間の環境条件等によつて圧電素子2の端子間
電圧は変化減少する。ここでスイツチング素子7
をオン状態にしているのでインクジエツトヘツド
を駆動するのに必要な電圧VRの変化が得られな
くなる。したがつて抵抗8を挿入した効果は非常
に大きい。また第3図の実施例において前記待機
状態における電力消費は、圧電素子2の等価並列
抵抗Rおよび圧電素子2の環境条件によつて変化
するが、圧電素子2に印加される電圧200V以
下においては、高々数mW程度であり従来例を用
いたインクジエツトヘツド駆動回路に比べ極端に
少ないものとなる。またインクジエツトヘツドの
駆動条件、すなわち第4図における時間T1,T2
電圧VH、電圧VR等が変化しても、電圧変換器の
巻線仕様等を変える必要も生じない。
本発明の他の実施例を第5図に示す。この実施
例は、いわゆるマルチノズル・インクオンデマン
ド型インクジエツトヘツドに最適のインクジエツ
トヘツド駆動回路である。圧電素子を複数個用
い、それに対応した複数個のノズルよりインク滴
を噴射可能にしたマルチノズル・インクオンデマ
ンドヘツドの駆動回路としては本発明の先の実施
例に示した回路を圧電素子の数と同じく使用する
ことによつても可能であるがダイオードマトリク
スを用いて駆動回路を構成することにより、スイ
ツチング素子数を減らし、より安価な駆動回路と
なる。このインクジエツトヘツド駆動回路を第5
図を用いて説明する。圧電素子2−1……2−n
は、待機状態においては前記実施例と同様に、そ
れぞれ抵抗8−1……8−nおよび抵抗4−1…
…4−nを介してVH付近の電圧まで充電されて
いる。インク噴射を必要とする時は、インク噴射
を必要とするノズルに対応した圧電素子の電荷を
放電させるべく、スイツチング素子7−1……7
−ηを適宜オン状態にする。このときインク噴射
を必要としないノズルに対応する圧電素子の電荷
の放電を防ぐためにダイオード9−1……9−n
を用いる。ダイオード9−1……9−nの極性
は、電圧VHの極性によつて適当な極性方向に選
ばれなければならない。第5図の方向では電圧
VHがGNDに対して正の場合に有効な方向であ
る。必要な圧電素子のみの電荷を放電させ、所定
時間(第4図aの時間T1)経過後オン状態にあ
るスイツチング素子はオフ状態になり、同時にス
イツチング素子6をオン状態にする。すると適宜
選択され放電させられた圧電素子にのみ、充電が
行なわれ、連動したノズルよりインク滴が噴射す
る。第5図の実施例においても、先の実施例と同
様に抵抗8−1……8−nは、インクジエツトヘ
ツド駆動回路の待機時における、圧電素子2−1
……2−nの端子間電圧の変化を補うように動作
する。また同待機時における、電力消費も極めて
少ないマルチノズル・インクオンデマンド型イン
クジエツトヘツド駆動方法を容易、かつ安価に実
現し得るものである。
以上本発明によれば、抵消費電力で安価な駆動
回路を提供し、且つ電気機械変換手段としての圧
電素子の分極方向と同方向の電圧を加えることが
できるオンデマンド型インクジエツトヘツドの駆
動方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、従来の例であり、第3
図、第4図、第5図は本発明の実施例である。 2,2−1……2−nは圧電素子、8,8−1
……8−nは抵抗素子である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 インク溜り及びノズルを連通した圧力室に対
    応して圧電素子を備え、前記圧電素子の充放電に
    より前記圧力室に適当な圧力を与え、前記ノズル
    から液滴を噴射するオンデイマンド型のインクジ
    エツトヘツドの駆動方法において、一対の電源端
    子間に第1の抵抗と、第2の抵抗と、第3の抵抗
    と、第1のスイツチング素子と、第2のスイツチ
    ング素子を備え、 前記第1のスイツチング素子と前記第3の抵抗
    と前記第2の抵抗と前記第2のスイツチング素子
    を前記一対の電源端子間に直列に接続し、 前記圧電素子を前記第2の抵抗と前記第2のス
    イツチング素子の直列回路に並列接続し、 前記第1の抵抗を前記第1のスイツチング素子
    に並列で、前記第2のスイツチング素子に対して
    は直列となるよう前記電源端子間に挿入し、 前記第3の抵抗より前記第2の抵抗の抵抗値が
    充分大きく、前記第2の抵抗より前記第1の抵抗
    の抵抗値が充分大きくなるようにするよう構成し
    た前記インクジエツトヘツドの駆動回路を使用
    し、待機状態においては前記第1及び第2のスイ
    ツチング素子をオフ状態にして少なくとも前記第
    1の抵抗を介して前記圧電素子を充電し前記圧力
    室の壁を内方へ変位させ、 液滴噴射時においては前記第2のスイツチング
    素子をオンして前記圧電素子に充電した電荷を前
    記第2の抵抗を介して放電し前記圧力室の壁を外
    方へ変位させた後、 前記第2のスイツチング素子をオフ、前記第1
    のスイツチング素子をオンし前記第3の抵抗を介
    して前記圧電素子を充電し前記圧力室の壁を内方
    へ変位させて前記圧力室の容積を急激に減少させ
    ることにより、前記ノズルから前記液滴を噴射さ
    せることを特徴とするオンデイマンド型のインク
    ジエツトヘツドの駆動方法。
JP826481A 1981-01-22 1981-01-22 Ink jet head driving circuit Granted JPS57121773A (en)

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