JPS6137435A - 液体噴射記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は液体噴射記録装置に関し、さらに詳しくは駆動
パルスの印加により吐出エネルギー発生素子が駆動され
て記録用液体の液滴を吐出する液吐出部を有し、前記液
吐出部に液体を供給する液流路にフィルタが設けられた
液体噴射記録装置に関する。

〔従来技術〕

この種のいわゆるオンデマンド型インクジェット記録装
置の従来の構成および動作を第１図〜第５図を参照して
説明する。

第１図は上記装置の記録ヘッドの構成を示すものである
。

同図に示すように記録ヘッドのインク吐出部は、ガラス
細管１の先端を絞って直径数１０μｍの吐出口２ａを有
するノズル部２を形成し、ノズル部２側のガラス細管１
の外周上に上述の吐出エネルギー発生素子で円筒形の圧
電素子３を嵌合、固定して構成されている。圧電素子３
はリード線Ｌ１１Ｌ、を介して印加される駆動電圧で駆
動されて収縮し、この加圧力によりノズル部２の吐出口
２ａからインク液滴りが吐出される。

一方ガラス細管１の後端にはガラス細管１にインクを供
給するだめのチューブ４が連結され、このチューブ４の
後端は記録ヘッドに設けられたインク貯蔵用のサブイン
クタンク５内のインク６中に浸漬されておシ、このチュ
ーブ４の後端にはフィルタ７が嵌合されている。

このジイルタフは気泡やゴミがガ２ス細管１に入るのを
阻止し、かつ圧電素子３の駆動時にガラス細管１内に発
生する圧力波を阻止する働きを有しておシ、例えば粒径
５０〜１００μｍ前後のポリエチレン粒子をフィルタの
形状に焼結した後、各種の親水処理を施したものが広く
用いられている。

またサブインクタンク５はインク供給チューブ８を介し
て不図示のメインインクタンクに連結されている。

以上の構成からなる記録ヘッドは不図示のキャリッジ上
に搭載され、キャリッジの駆動と不図示の記録用紙の送
りによって記録用紙を走査する。

この走査時に圧電素子３の駆動でインク液滴りが。

ノズル部２の吐出口２ａから吐出されることにより記録
用紙上にドツト記録が行なわれる。

次に第２図は第１図における圧電素子３を駆動する為の
駆動回路図である。ここで圧電素子６はコンデンサとし
て構成されている。同図のトランジスタＴｒのペースに
駆動パルスＰが入力されると、圧電素子３はコンデンサ
としてＴｒ　、　Ｒ１を通して電圧ＶＮＮ迄急速に充電
される。Ｒ１は制限抵抗であ！１１１００Ａ前後である
。駆動パルスＰが途切れると、通常数千ピコファラッド
の容量を持つ圧電素子６に蓄えられた電荷は、抵抗Ｒ１
，Ｒ２を通じて放電される。この放電動作をリード線Ｌ
２と共通アース間の電圧■。の波形で示したのが第３図
である。

この様な駆動回路で記録を行う場合、第４図（イ）に示
す様なタイミング信号ｔを基にして、第４図の）に示す
様な圧電素子における駆動電圧■。の波形が得られる。

ここで第４図の）においてａの部分が素子駆動の最高周
波数部分子ｍａｘであシ、ｂの部分がｆｍａｘ　／　２
である。

この様に駆動周波数は、ｆｍａｘ及びその１／２゜１／
３　、１／４へととびとびの周波数で圧電素子３が駆動
されるが、記録密度が上がるか、キャリッジの走査速度
が速くなって第４図囚（Ｂ）において駆動すべき周期Ｔ
が小さくなり、ｆｍａ　ｘ値が大きくなると、第５図に
図示しだ様にノズル部２内のインクのメニスカスの位置
が変化する。

即ち、駆動周波数が比較的低い間はメニスカスは９の位
置にあシ、駆動周波数が上って来ると９ではなく少し内
側の１０の位置に後退してくる。

これはインク６のメニスカスの復帰がインクの表面張力
の力によってのみ行なわれインクの噴射が頻繁になって
来るとメニスカスが９迄復帰しない内に再度インクの噴
射が行なわれる為である。

また前述した圧電素子３の駆動によりガラス細管１内に
発生する圧力波をフィルタ７が有効に阻止していない場
合も、上記のメニスカスの位置変化の一因となる。

このようにメニスカスの位置が変化した状況で連続噴射
が続行されると、ノズルからのインク噴射後ノズル内に
外部より気泡を取り込み易くなる。

又メニスカスの位置が安定していない所で駆動される為
に、インクの噴射量が変化し、又インク液滴の飛翔速度
も変化して正確な着弾が阻害され易くなる。

従って適正に記録を行なうだめには、単にｆｍａｘを高
く設定して記録速度を上げることは困難であり、上記し
た様な理由のため従来ではｆｍａｘは３）Ｇ（ｚ程度が
限度であった。

一方上記の様にｆｍａｘを高く設定できない他の理由と
して従来のフィルタ７の特性が不安定であるということ
がある。

すなわち前述したようにポリエチレン粒子を焼結した様
な従来のフィルタではインクの通液性等のフィルタの特
性を数値的に管理するのが極めて困難である。そこでマ
ージンを大きくする為に一般に通液抵抗を大きめに設定
してやる傾向にある。

しかしながら、このことによって、液滴吐出エネルギー
が有効に使用されなくなる場合が生じていた。まだフィ
ルタ内に気泡が取シ込まれた場合。

その気泡によってフィルタの特性が変化するが、従来の
フィルタでは一度気泡を取り込んでしまうとその除去は
極めて困難で高圧で押し出す等の特別な方法によらない
と除去できない。

このように従来のフィルタでは、フィルタの特性自身が
充分でないばかりかその特性が不安定であるためノズル
部２へのインク供給量も不安定となり、ｆｍａｘのだめ
の最適値を保つことが困難となるので、安全策のために
ｆｍａｘを低めに設定している。

以上の問題点は上述の従来例に限らず最初に述べた種類
の液体噴射記録装置の全てに共通する。

〔目　的〕

本発明は以上のような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、上述の種類の液体噴射記録装置において簡単で安
価な構成により記録ヘッドの吐出エネルギー発生素子を
駆動する駆動パルスの最高周波数を高め、より高速に記
録を行なえる液体噴射記録装置を提供することを目的と
している０すゐ導溺嘴刈日婢弥縦例染−、−、 ［発明の概要］ 以上の目的を達成するために本発明では、駆動パルスの
印加により吐出エネルギー発生素子が駆動されて記録用
液体の液適を吐出する液吐出部を有し、前記液吐出部に
液体を供給する液流路にフィルタが設けられた液体噴射
記録装置において、前記駆動パルスの最高周波数での前
記発生素子の駆動電圧を実効的に低くする駆動手段を具
備するとともに、前記フィルタとして軸方向に貫通する
微細な孔を有するフィルタを用いた構成を採用した。

［実施例］ 以下、先述の従来例で説明したインクジェットプリンタ
に本発明を適用した実施例を第６図以下を参照して説明
する。なお本実施例は以下に説明する部分のみが従来例
と異なり、従来と同様の他の部分の説明は省略する。

まず本実施例では先述のインクジェットプリンタの構成
において記録ヘッドの吐出部にインクを供給するチュー
ブ４に設けられるフィルタ７として第６図（ト）、■）
に示すフィルタ７を用いた。ここで第６図（４）はフィ
ルタ７全体の斜視図、第６図（Ｊ３）は第６図（ト）中
の上面の一部の拡大平面図である。

両図に示すように本実施例ではフィルタ７の形状構造を
、レンコン状に軸方向に沿ってほぼ真直ぐに全体を貫通
する微細な孔７ａを多数有した円柱形状に形成し、全体
をセラミックから形成した。

フィルター７の直径は例えば１顛程度であシ、フィルタ
ー７に設けられた孔７ａの数は数十〜数百とされている
ものを本実施例では使用したがもちろんこれ等の値は、
各装置の設計等によって最適な大きさ、孔の数が選ばれ
る。

このようにフィルタ７は元来親水性の高いセラミックか
らレンコン状に形成されているので、気泡がフィルタ７
内に取シ込まれた場合にフィルタ口内：に滞留しにくく
、気泡の除去が容易である。

またフィルタ７の通液性等の特性をフ、イルタフの長さ
及び孔の径と数の設定によ多数値的に自在に設計し管理
することができる。

従ってフィルタ７の特性を、先述のｆｍａｘを高くした
場合の条件に合わせて適切に設定でき、この分子ｍａｘ
に対するマージン幅を小さく設定できるので充分子ｍａ
　ｘを高くすることができる。

また本実施例のフィルタ７によれば、フィルタ７の製造
時に親水化処理を省略できる。またチューブ４への嵌合
、固定時に従来と異なり嵌合部の角部等が破壊されるこ
とが少なく、その破片を記録ヘッド内から除去する工程
も省略できるので記録ヘッドの製造コストの低下を図れ
る。

次に本実施例では、前述の吐出エネルギー発生体である
圧電素子３の駆動電圧を、駆動パルスの周波数が最高で
ある時に実効的に低くする構成を採用した。この構成を
第７図（４）、■）および第８図を参照して説明する。

第７図（イ）、ω）は本実施例の記録タイミング信号ｔ
と駆動電圧Ｖ。の波形との関係を示す。これを従来例の
第４図（Ａ）　、　（Ｂ）と比較して見ると分かる様に
、駆動電圧Ｖ。′の放電降下曲線がヌース電位に戻らな
い内に次の記録タイミングとなる。　−また本実施では
、ｆｍａｘの連続駆動時においてタイミングパルス１つ
分の間が開くと、前の駆動電圧は元に戻る様定められて
いる。

このようにするために本実施例では、第２図における駆
動回路の放電抵抗Ｒ２を通常の２倍〜４倍の値にとる事
によって、圧電素子３の持つキャパシタンス成分とで構
成されるＣＲ時定数を太きくし、これにより最大周波数
の時だけ次の記録タイミング迄電圧を零に戻らない様に
して、次の圧電素子に対する実効的な駆動電圧値が低く
なる様にしている。

この様に最高周波数の時だけ実効的な駆動電圧が低くな
る様にすると、メニスカスが少しノズル先端よシ引っ込
んだ時に噴射されるインク量が減少し、噴射後に外部よ
り気泡がとり込まれる心配がない。

また第８図は圧電素子６の駆動電圧が高い場合と低い場
合での、圧電素子乙の駆動パルスの周波数とインク液滴
の噴射速度の関係を示すもので、同図において、曲線Ｖ
Ｈが高い駆動電圧での特性を示し、曲線ＶＬ、が低い駆
動電圧での特性を示している。図に示される様に、駆動
電圧が高い方が高周波数になるにつれて噴射速度の変動
が太きくなる。

そして一般に駆動周波数が上がるにつれてメニスカスの
位置が変動してインク液滴の噴射速度が変動する様にな
るが、実効電圧が下がるとその程度も低下する。従って
ｆｍａｘ時だけ実効電圧を下げる事によってこの変動幅
を小さくする事も出来る。

実効電圧の低下量は、必要に応じて適宜決定されるが好
ましくは最高周波数駆動時に約１割程度とされる。

このように圧電素子６の駆動電圧を駆動ノくルスの周波
数が最高である時に実効的に低くすることにより、最高
周波数ｆｍａｘでの駆動時に気泡の取り込みおよび噴射
速度の変動を防止でき、最高周波数ｆｍａｘを高く設定
できる。

しかもこの構成は、先述したように圧電素子３の駆動回
路の放電抵抗Ｒ２の抵抗値を変更するというような極め
て簡単で安価な方法に実現できる。

またこの構成によれば圧電素子乙の駆動電力を低減させ
ることができる。

以上のように本実施例によれば、上記の圧電素子６の駆
動電圧に関する駆動手段の構成とフィルタ７に関する構
成の相乗作用により最高周波数ｆｍａｘを従来よシ著し
く高くできる。

ちなみに本実施例の装置で実際に試験したところ、ｆｍ
ａｘを従来の２倍の６１Ｇ−１ｚとしても適正に記録を
行なえることが確認された。

なお以上のフィルタ７と吐出エネルギー発生素子の駆動
電圧に関する本発明の構成は実施例の装置に限らず、最
初に述べた種類の液体噴射記録装置の全てに適用できる
。

〔効　果〕

以上の説明から明らかなように本発明の液体噴射記録装
置によれば、吐出エネルギー発生素子を駆動する駆動パ
ルスの周波数が最高である時に前記素子の駆動電圧を実
効的に低くする手段を設けるとともに、液吐出部に記録
用液体を供給する液流路中に設けられるフィルタとして
、軸方向に貫通する微細な孔を多数有するセラミックフ
ィルタを用いたので、極めて簡単で安価な構成により上
記の最高周波数を高く設定し、高速記録が行なえるとい
う優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は従来のインクジェット記録装置を説明
するもので、第１図はインクジェット記録装置の記録ヘ
ッドの構造を示す断面図、第２図は圧電素子の駆動回路
図、第３図は第２図の圧電素子における駆動電圧の波形
図、第４図囚、（Ｂ）はそれぞれタイミング信号及び圧
電素子の駆動信号の波形図、第５図はメニスカスの状態
を説明する説明図、第６図以下は本発明の詳細な説明す
るもので、第６図（５）はフィルタの全体斜視図、第６
図（Ｂ）は第６図（４）の上面の一部拡大平面図、第７
図（４）、（Ｂ）はそれぞれタイミング信号及び圧電素
子の駆動信号の波形図、第８図は圧電素子に加える駆動
電圧を変えた時の駆動周波数と液滴噴射速度の関係を説
明する線図である。 １・・・ガラス細管　　　２・・・ノズル部６・・・圧
電素子　　　　４・・・チューブ５・・・サブインクタ
ンク　　６・・・インク７・・・フィルタ　　　　Ｒ２
・・・放電抵抗特許出願人　　キ　ヤ　ノ　ン　株式会
社第１図 第２図 第３図 第４図（Ａ） 第４図（Ｂ） Ｏ 第５図 第６図（Ａ）　　　　第６図（Ｂ） 第７図（Ａ） を 第７図（Ｂ） 第８図 ／Ｓ１ 珈勤＠偉拉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 駆動パルスの印加により吐出エネルギー発生素子が駆動
   されて記録用液体の液滴を吐出する液吐出部を有し、前
   記液吐出部に液体を供給する液流路にフィルタが設けら
   れた液体噴射記録装置において、前記駆動パルスの最高
   周波数での前記発生素子の駆動電圧を実効的に低くする
   駆動手段を具備するとともに、前記フィルタとして軸方
   向に貫通する微細な孔を有するフィルタを用いたことを
   特徴とする液体噴射記録装置。