JP2000117969A - インクジェット記録ヘッドの駆動方法 - Google Patents

インクジェット記録ヘッドの駆動方法

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JP2000117969A JP10318443A JP31844398A JP2000117969A JP 2000117969 A JP2000117969 A JP 2000117969A JP 10318443 A JP10318443 A JP 10318443A JP 31844398 A JP31844398 A JP 31844398A JP 2000117969 A JP2000117969 A JP 2000117969A
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    • B41J2/04593—Dot-size modulation by changing the size of the drop

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズル径よりも小さな径の微小インク滴を、
高い駆動周波数でも安定に吐出できるようにする。 【解決手段】 開示される発明は、圧電アクチュエータ
４に駆動電圧を印加し、圧力発生室２内に圧力変化を生
じさせることで、圧力発生室２に連通されるノズル７か
らインク滴１を吐出させるインクジェット記録ヘッドの
駆動方法に係り、駆動電圧波形を、圧力発生室２を膨張
させる方向に、電圧を印加する第１の電圧変化プロセス
と、次いで、圧力発生室２を圧縮する方向に、電圧を印
加する第２の電圧変化プロセスと、圧力発生室２を再び
膨張させる方向に、電圧を印加する第３の電圧変化プロ
セスとから構成し、かつ、第２、第３の電圧変化プロセ
スにおける電圧変化時間ｔ2，ｔ3を、圧力発生室２内に
発生する圧力波の固有周期Ｔcに対して、０＜ｔ2＜Ｔc
／２，０＜ｔ3＜Ｔc／２の長さに設定した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ノズルから微小
なインク滴を吐出して文字や画像の記録を行うインクジ
ェット記録ヘッドの駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、この種の記録ヘッドの１つと
して、印字情報に応じてノズルからインク滴を吐出す
る、いわゆるオンデマンド型インクジェット記録ヘッド
が広く知られている（例えば、特公昭５３−１２１３８
号公報参照）。図１５は、オンデマンド型インクジェッ
ト記録ヘッドのうち、カイザー型と呼ばれるインクジェ
ット記録ヘッドの基本構成を概略示す断面図である。こ
のカイザー型記録ヘッドにおいては、同図に示すよう
に、インクの上流側で、圧力発生室９１と共通インク室
９２とがインク供給孔（インク供給路）９３を介して連
結され、また、インクの下流側で圧力発生室９１とノズ
ル９４とが連結されている。また、圧力発生室９１の図
中底板部が、振動板９５によって構成され、この振動板
９５の裏面には、圧電アクチュエータ９６が設けられて
いる。
【０００３】このような構成において、印字動作時に
は、印字情報に応じて圧電アクチュエータ９６を駆動し
て振動板９５を変位させ、これにより、圧力発生室９１
の体積を急激に変化させて圧力発生室９１に圧力波を発
生させる。この圧力波によって、圧力発生室内９１に充
填されているインクの一部がノズル９４を通って外部に
噴射され、インク滴９７となって吐出する。吐出したイ
ンク滴９８は、記録紙等の記録媒体上に着弾し、記録ド
ットを形成する。このような記録ドットの形成を印字情
報に基づいて繰り返し行うことにより、記録媒体上に文
字や画像が記録されることになる。
【０００４】ここで、インク滴吐出動作について、さら
に言及すれば、このオンデマンド型インクジェット記録
方式では、圧電アクチュエータ９６に所定の駆動電圧を
印加する度に、インク滴１滴が吐出するのであるが、従
来では、インク滴１滴を吐出させる際には、台形状の駆
動電圧波形を、圧電アクチュエータ９６に印加すること
が一般に行われている。この台形状の駆動電圧波形は、
図１６に示すように、圧力発生室９１を圧縮してインク
滴９７を吐出させるために、圧電アクチュエータ９６へ
の印加電圧Ｖを基準電圧から所定の高さＶ1まで直線的
に増加させる第１の電圧変化プロセス５１と、所定の高
さＶ1に達した印加電圧Ｖを暫時（ｔ1'時間）保持する
電圧保持プロセス５２と、この後、圧縮状態の圧力発生
室９１を元に戻すために、印加電圧Ｖ1を基準電圧に戻
す第２の電圧変化プロセス５３とからなっている。な
お、駆動電圧の増減による圧電アクチュエータの動き
は、圧電アクチュエータ９６の構造や分極の向きに依存
するので、上記した圧電アクチュエータの動きとは逆向
きに動く圧電アクチュエータも存在するが、この逆動作
の圧電アクチュエータに対しては、駆動電圧も逆向きに
すれば、上記したと同様の吐出動作をするので、この明
細書の「発明の詳細な説明」の欄では、以下の説明を簡
単にするため、印加電圧が増加すると、圧力発生室を圧
縮する向きに働き、反対に、印加電圧が減少すると、圧
力発生室を膨張させる向きに働く圧電アクチュエータを
代表させて説明する。
【０００５】ところで、この種のインクジェット記録ヘ
ッドにおいては、インク滴９７が記録紙の上に着弾して
記録ドットが形成されることによって、１画素が形成さ
れるため、記録ドットの径が大きければ、粒状感が現れ
て高画質が得られない、という問題がある。そこで、粒
状感の少ない滑らかな画像（高画質）を得るためのドッ
ト径条件は、経験上、４０μｍ以下であるとされ、ドッ
ト径が２５μｍ以下であれば大変好ましいと考えられて
いる。小さなドット径を得るには、吐出するインク滴９
７の径を小さくすれば良いことは明かである。インク滴
径とドット径の関係は、インク滴９７の飛翔速度（滴
速）、インク物性（粘度、表面張力）、記録紙種類等に
依存するが、通常ドット径はインク滴径の２倍程度とな
る。したがって、４０μｍのドット径を得るには、イン
ク滴径を２０μｍとしなければならず、さらに小さなド
ット径、例えば２５μｍ以下のドット径を得るには、イ
ンク滴径を１２．５μｍ以下にすることが必要となる。
一方、理論的考察により、圧力波によって、ノズル９４
からインク滴９７を吐出させる場合、吐出されるインク
滴９７の体積ｑは、式（１）に示すように、ノズル９
４の開口面積Ａn、インク滴９７の速度（滴速）Ｖd、
圧力発生室９１内の圧力波（音響的基本振動モード）
の固有周期Ｔc等に比例することがわかっている。した
がって、インク滴９７を小型化するには、その分、ノズ
ル開口径、滴速Ｖd及び圧力波の固有周期Ｔcを小さくす
れば良いと考えられる。
【０００６】
【数１】
【０００７】そこで、まず、圧力波の固有周期Ｔcにつ
いて論じる。圧力波の固有周期Ｔcは、圧力発生室９１
の体積を減少させることによって、あるいは圧力発生室
壁の剛性を上げ、圧力発生室９１の音響容量を小さくす
ることによって、短くなる。しかしながら、圧力波の固
有周期Ｔcを例えば数μｓのオーダにまで極端に短くす
ると、リフィルの円滑性が損なわれ、この結果、吐出効
率や最高駆動周波数等の面で悪影響を生じるため、実際
上、圧力波の固有周期Ｔcは、１０〜２０μｓ程度が最
小限界である。次に、インク滴９７の滴速Ｖdについて
述べる。滴速Ｖdは、インク滴９７の着弾位置精度を左
右し、滴速が遅いと、インク滴９７が空気の流れの影響
を受けて、インク滴９７の着弾位置精度は悪くなる。し
たがって、滴径を小さくすることだけを求めて、滴速Ｖ
dを極端に小さくすることはできず、結局、高い画像品
質を得るためには、インク滴９７の滴速Ｖdについて
も、一定以上の値（通常は４〜１０ｍ／ｓ程度）が必要
である。
【０００８】次に、ノズル開口径について述べる。上記
した事情により、インクが充填された圧力発生室９１内
の圧力波の固有周期Ｔcを１０〜２０μｓ程度に、イン
ク滴９７の滴速Ｖdを４〜１０ｍ／ｓ程度に設定し、か
つ、図１６に示す駆動電圧波形で、圧電アクチュエータ
９６を駆動した場合、得られる最小インク滴径は、ノズ
ル径９７と同等程度の大きさが限界であることが、経験
上わかっている。したがって、２０μｍのインク滴径を
得るには、ノズル径を２０μｍとし、２０μｍよりもさ
らに小さなインク滴径を得るには、２０μｍよりもさら
に小さなノズル径とすることが要求される。しかし、２
０μｍよりも小さなノズル径を形成することは、製造面
で多くの困難が伴うと共に、ノズルの目詰まりの発生確
率が増加するため、ヘッドの信頼性及び耐久性確保が著
しく損なわれることとなる。このため、実際には、２５
〜３０μｍ程度がノズル径の当面の下限であり、したが
って、上述の条件では、得られる最小滴径は２５〜３０
μｍ程度が限界である。なお、目詰まりの問題が将来解
決すれば、ノズル径の下限は、２０μｍ程度にまで伸び
ることが予想される。
【０００９】このような問題を打開する手段として、例
えば、特開昭５５−１７５８９号公報等に記載されてい
るように、逆台形状の駆動電圧波形を圧電アクチュエー
タ９６に印加して、「引き打ち」を行うことで、ノズル
径よりも小さなインク滴を吐出させるようにしたインク
ジェット駆動方法が提供されている。この駆動電圧波形
は、図１７に示すように、圧力発生室９１を膨張させる
ために、基準電圧Ｖ1（＞０Ｖ）に設定されている圧電
アクチュエータ９６の印加電圧Ｖを例えば０Ｖにまで減
少させる第１の電圧変化プロセス５４と、０Ｖにまで減
少した印加電圧Ｖを暫時（ｔ1'時間）保持する電圧保持
プロセス５５と、この後、圧力発生室９１を圧縮してイ
ンク滴９７を吐出させると共に、次の吐出動作に備えさ
せるために、圧電アクチュエータ９６の印加電圧Ｖを元
の電圧Ｖ1の高さにまで増加させる第２の電圧変化プロ
セス５６とからなっている。このように、吐出直前に圧
力発生室を膨張させると、ノズル開口面にあったメニス
カスがノズル内部に引き込まれ、メニスカスの形状が凹
となった状態から吐出が行われるので、この駆動方法
は、「メニスカス制御」、「引き打ち」等と呼ばれる。
この「メニスカス制御（引き打ち）」の駆動方法によれ
ば、吐出直前にメニスカスがノズル内部に引き込まれ
て、ノズル内部のインク量が減少する上、吐出時におけ
る液滴形成状態が変化する等に起因して、ノズル径より
も小さな径のインク滴が形成されるので、高画質記録を
得ることができるのである。これに加えて、吐出するイ
ンク滴が、ノズル開口面の濡れの影響も受け難くなるた
め、吐出安定性も向上する。
【００１０】また、特開昭５９−１４３６５５号公報に
は、吐出直前におけるメニスカスの後退量を可変とし
て、同じノズルから異なった径のインク滴を吐出させる
ことで、メニスカス制御を滴径変調に利用する手段が提
案されている。また、メニスカス制御を行う場合の駆動
電圧の電圧波形についてもいくつか提案がなされてお
り、例えば特開昭５９−２１８８６６号公報には、微小
滴が得られ易くなる条件として、第１の電圧変化プロセ
ス５４と第２の電圧変化プロセス５６の時間間隔（タイ
ミング）を規定している。また、特開平２−１９２９４
７号公報には、第１及び第２の電圧変化プロセス５４，
５６の電圧変化時間を圧力波の固有周期Ｔcの整数倍に
設定することにより、インク滴吐出後における圧力波の
残響の発生を防止し、これにより、サテライトの発生を
防止する駆動方法が開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載のメニスカス制御（引き打ち）の駆動方法（図１
７）にあっても、インク滴径を小さくできるのは、実験
によれば、せいぜい、ノズル径の約９０％程度までであ
り、したがって、２０μｍ以下の微小インク滴を得て、
高画質記録を実現することは、実際上困難である。すな
わち、この出願に係る発明者達が、ノズル径＝３０μ
ｍ、圧力波の固有周期Ｔc＝１４μｓ、滴速Ｖd＝６ｍ／
ｓの条件下で、かつ、図１７に示す駆動電圧波形で吐出
実験を行った結果によれば、基準電圧Ｖ1、第１の電圧
変化プロセス５４における電圧変化時間（立ち下げ時
間）ｔ1、電圧保持プロセス５５における電圧保持時間
ｔ1'、第２の電圧変化プロセス５６における電圧変化時
間（立ち上げ時間）ｔ2の値を様々に変え、かつ、組み
合わせても、得られる滴径（サテライトを含む吐出イン
ク総量から算出した相当径）は２８μｍが下限であっ
た。
【００１２】また、図１７に示す逆台形状の電圧波形で
高速駆動した場合、インク滴吐出後に大きな圧力波の残
響が生じ、この結果、低速のサテライトが発生したり、
吐出不良が発生する等、吐出安定性が欠如する、という
不都合もある。この発明者達が行った実験では、駆動周
波数が８ｋＨｚを越えると、ノズル内への気泡の巻き込
みや、ノズル周辺へのサテライト滴の付着等が発生し、
これに起因して、滴速Ｖdの低下や吐出不良が観測され
た。この実験で使用したヘッドは、図１６に示す台形状
の駆動電圧波形では、１０ｋＨｚ以上の駆動が可能なヘ
ッドであることが確認されているため、吐出不良の発生
は、図１７に示す逆台形状の駆動電圧波形によって生じ
る圧力波の残響に起因していることは明かである。
【００１３】一方、特開平２−１９２９４７号公報に記
載されているように、図１７に示す駆動電圧波形におい
て、立ち下げ時間ｔ1及び立ち上げ時間ｔ2を固有周期Ｔ
cの整数倍に設定した場合、吐出安定性は確保できるも
のの、今度は、微小滴を得ることが困難になってしま
う。すなわち、この発明者等の実験結果によると、立ち
上げ／立ち下げ時間（ｔ1／ｔ2）を固有周期Ｔcと一致
させた場合、３０μｍのノズル径では、得られる微小滴
は３５μｍであり、ノズル径以下の滴径を得ることは困
難であることがわかった。
【００１４】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、ノズル径よりも小径（例えば２０μｍレベル）
の微小インク滴を、高い駆動周波数でも安定に吐出でき
るインクジェット記録ヘッドの駆動方法を提供すること
を目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、電気機械変換器に駆動電圧
を印加し、当該電気機械変換器を変形させて、インクが
充填された圧力発生室内に圧力変化を生じさせること
で、上記圧力発生室に連通されるノズルからインク滴を
吐出させるインクジェット記録ヘッドの駆動方法に係
り、上記駆動電圧の電圧波形を、上記圧力発生室の体積
を増加させる方向に、電圧を印加する第１の電圧変化プ
ロセスと、次いで、上記圧力発生室の体積を減少させる
方向に、電圧を印加する第２の電圧変化プロセスと、上
記圧力発生室の体積を再び増加させる方向に、電圧を印
加する第３の電圧変化プロセスとを少なくとも有して構
成すると共に、上記第２、第３の電圧変化プロセスにお
ける電圧変化時間ｔ2，ｔ3を、上記圧力発生室内に発生
する圧力波の固有周期Ｔcに対して、 ０＜ｔ2＜Ｔc／２ ０＜ｔ3＜Ｔc／２ の長さに設定したことを特徴としている。
【００１６】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法に係り、上記
第３の電圧変化プロセスの開始時刻を、上記第２の電圧
変化プロセスの終了時刻と一致させたことを特徴として
いる。
【００１７】また、請求項３記載の発明は、請求項１又
は２記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法に係
り、上記駆動電圧の電圧波形に、上記第１の電圧変化プ
ロセス、上記第２の電圧変化プロセス及び上記第３の電
圧変化プロセスに次いで、上記圧力発生室の体積を減少
させる方向に、電圧を印加する第４の電圧変化プロセス
を含ませることを特徴としている。
【００１８】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法に係り、上記
第４の電圧変化プロセスにおける電圧変化時間ｔ4を、
上記圧力発生室内に発生する圧力波の固有周期Ｔcに対
し、 ０＜ｔ4＜Ｔc／２ の長さに設定したことを特徴としている。
【００１９】請求項５記載の発明は、請求項３又は４記
載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法に係り、上記
第２の電圧変化プロセスの開始時刻から、上記第４の電
圧変化プロセスの開始時刻までの時間間隔を、上記圧力
発生室内に発生する圧力波の固有周期Ｔcに対して、略
１／２の長さに設定したことを特徴としている。
【００２０】また、請求項６記載の発明は、請求項１乃
至５のいずれか１に記載のインクジェット記録ヘッドの
駆動方法に係り、上記電気機械変換器が圧電アクチュエ
ータであることを特徴としている。
【００２１】また、請求項７記載の発明は、請求項１乃
至５のいずれか１に記載のインクジェット記録ヘッドの
駆動方法に係り、開口径が２０〜４０μｍの上記ノズル
を備えるインクジェット記録ヘッドを駆動して、滴径５
〜２５μｍのインク滴を吐出させることを特徴としてい
る。
【００２２】
【発明の理論的妥当性】集中定数系等価回路モデルを用
いて、この発明の妥当性の理論的根拠について説明す
る。図１２（ａ）は、図１に示すインクジェット記録ヘ
ッドのインク充填状態における等価電気回路図である。
同図において、ｍ0は、圧電アクチュエータ４と振動板
３とから構成される振動系のイナータンス（音響質量）
［ｋｇ／ｍ4］、ｍ2は、インク供給孔６のイナータン
ス、ｍ3はノズル７のイナータンス、ｒ2はインク供給孔
６の音響抵抗［Ｎｓ／ｍ5］、ｒ3はノズル７の音響抵
抗、ｃ0は振動系の音響容量［ｍ5／Ｎ］、ｃ1は圧力発
生室２の音響容量、ｃ2はインク供給孔６の音響容量、
ｃ3はノズル７の音響容量、ψはインクに与えられる圧
力［Ｐａ］を表している。ここで、圧電アクチュエータ
４に高剛性の積層型圧電アクチュエータを使用するとす
れば、振動系のイナータンスｍ0及び音響容量ｃ0は無視
できるため、同図（ａ）の等価回路は、近似的に、同図
（ｂ）の等価回路で表される。また、インク供給孔６と
ノズル７のイナータンスｍ2，ｍ3との間で、ｍ2＝ｋｍ3
の関係式が、インク供給孔６とノズル７の音響抵抗
ｒ2，ｒ3との間で、ｒ2＝ｋｒ3の関係式がそれぞれ成り
立つと仮定して、図１３（ａ）に示すように、立ち上が
り角度θを持つ駆動電圧波形を入力した場合について回
路解析を行うと、０≦ｔ≦ｔ1の立ち上がり時間内にお
けるノズル部７における体積速度ｕ3'［ｍ3／ｓ］は、
式（２）で与えられる。
【００２３】
【数２】
【００２４】次に、図１３（ｂ）に示すような、複雑な
形状（台形状）の駆動電圧波形を用いた場合の体積速度
は、駆動電圧波形の節部（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各点）で発
生する圧力波を重ね合わせてゆくことによって求めるこ
とができる。すなわち、同図（ｂ）の駆動電圧波形で発
生する、ノズル部７における体積速度ｕ3［ｍ3／ｓ］
は、式（３）で与えられる。
【００２５】
【数３】
【００２６】ところで、同図（ａ）の駆動電圧波形に対
し、実際に式（３）を用いて体積速度ｕ3を求めてみる
と、体積速度ｕ3の時間的変化の様子が、立ち上げ時間
ｔ1によって大きく変化することがわかる。その一例を
図１４に示す。ｔ1＜Ｔc（Ｔc：圧力波の固有周期）の
領域では、立ち上げ時間ｔ1の減少（同図（ａ）→
（ｂ）→（ｃ））に伴って、体積速度ｕ3が０となる時
間（ｔ''）が早くなる。なお、図中の粒子速度は、ノズ
ル部７における体積速度ｕ3'／ノズル開口面積と定義さ
れる。このように、駆動電圧波形によって、ノズル部７
での体積速度波形が大きく変化するため、これを微小滴
吐出原理として利用できる。何故なら、吐出する滴体積
ｑは、式（４）で表されることから明かなように、図１
４の斜線部面積に略比例するためである。
【００２７】
【数４】
【００２８】すなわち、立ち上げ時間ｔ1を小さく設定
すれば、斜線部面積が小さくなるため、小さな滴体積
（滴径）ｑが得られる。特に、立ち上げ時間ｔ1を圧力
波の固有周期Ｔcの半分以下に設定することによって、
微小滴の吐出が可能となる（立ち下げ時間ｔ2について
も、同様である）。
【００２９】なお、図１７に示す駆動電圧波形を用い
て、メニスカス制御（引き打ち）を行う場合に、立ち上
げ時間ｔ2を圧力波の固有周期Ｔcの半分以下に設定する
ことは、微小滴吐出を行う上で特に好ましい。何故な
ら、本来のメニスカス制御による滴径減少効果に加え
て、上記した体積速度波形の変化（斜線部面積減少）の
効果が作用するため、インク滴を一段と小粒にできるか
らである。
【００３０】ただし、図１７に示す逆台形状の駆動電圧
波形の立ち上げ時間ｔ2を小さく設定するだけでは、２
０μｍレベルの微小滴を得るのは未だ困難である。そこ
で、図４（ａ）に示すように、駆動電圧波形を立ち上げ
た直後に、圧力発生室２の体積を急激に増加させる第３
の電圧変化プロセス（電圧立ち下げのプロセス）を圧電
アクチュエータ４に加えるようにすれば、図５（ａ）に
示すように、斜線部面積がさらに減少し、インク滴をさ
らに一段と小粒にできる。また、立ち下げによる滴径短
小の効果は、立ち上げと立ち下げの時間間隔に依存し、
図４（ｂ）に示すように、立ち下げのタイミングを立ち
上げ直後に設定すれば、つまり、第３の電圧変化プロセ
スの開始時刻を、第２の電圧変化プロセスの終了時刻と
一致させるように設定すれば、図５（ｂ）に示すよう
に、最も微小な滴径が得られる。
【００３１】また、上記したように、急激な立ち上げ／
立ち下げ時間を有する駆動電圧波形を用いると、吐出後
に大きな圧力波の残響が発生し、サテライトの発生や高
速駆動時の安定性低下等の問題が生じ易くなる。そこ
で、請求項３，４及び５記載の発明では、第３の電圧変
化プロセスの後、残響を抑制させるための圧力波を発生
させる第４の電圧変化プロセス（電圧立ち上げのプロセ
ス）を加える。これにより、それ以前に発生した圧力波
が相殺されることにより、残響の発生が抑えられ、吐出
安定性を大幅に増加できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。 ◇第１実施例 図１（ａ）は、この発明の第１実施例であるインクジェ
ット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドの
構成を示す断面図、同図（ｂ）は、同インクジェット記
録ヘッドを分解して示す分解断面図、図２は、同インク
ジェット記録ヘッドを駆動する滴径非変調型駆動回路の
電気的構成を示すブロック図、図３は、同インクジェッ
ト記録ヘッドを駆動する滴径変調型駆動回路の電気的構
成を示すブロック図、図４は、同インクジェット記録ヘ
ッドの駆動方法に採用される駆動電圧波形の構成を示す
波形図、図５は、同駆動電圧波形によって、ノズル部に
生じるインクの体積速度波形を示す波形図（既述）、ま
た、図６及び図７は、この例の効果を説明するための図
である。
【００３３】この例のインクジェット記録ヘッドは、図
１（ａ）に示すように、必要に応じてインク滴１を吐出
させて、記録紙上に文字や画像を印字するオンデマンド
・カイザー型マルチノズル式記録ヘッドに係り、図１に
示すように、細長立方体形状にそれぞれ形成され、か
つ、図中紙面垂直方向に並べられた複数の圧力発生室２
と、各圧力発生室２の図中底面を構成する振動板３と、
この振動板３の裏面に、かつ、各圧力発生室２に対応し
て並設された、積層型圧電セラミックスからなる複数の
圧電アクチュエータ４と、図示せぬインクタンクと連結
されて、各圧力発生室２にインクを供給するための共通
インク室（インクプール）５と、この共通インク室５と
各圧力発生室２とを１対１に連通させるための複数のイ
ンク供給孔（連通孔）６と、各圧力発生室２と１対１に
設けられ、各圧力発生室２の屈曲上方に突起した先端部
からインク滴１を吐出させる複数のノズル７とから概略
構成されている。ここで、共通インク室５、インク供給
路６、圧力発生室２及びノズル７によって、インクがこ
の順に移動する流路系が形成され、圧電アクチュエータ
４と振動板３とから、圧力発生室２内のインクに圧力波
を加える振動系が構成され、流路系と振動系との接点
が、圧力発生室２の底面（すなわち、振動板３の図中上
面）となっている。
【００３４】この実施例のヘッド製造工程では、図１
（ｂ）に示すように、精密プレス加工で円形に穿孔され
ることで、複数のノズル７が列状に又は千鳥状に配列さ
れたノズルプレート７ａと、共通インク室５の空間部が
形成されたプールプレート５ａと、インク供給孔６が穿
孔された供給孔プレート６ａと、複数の圧力発生室２の
空間部が形成された圧力発生室プレート２ａと、複数の
振動板３を構成する振動プレート３ａとを予め用意した
後、これらのプレート２ａ，３ａ，５ａ〜７ａを厚さ約
２０μｍの図示せぬエポキシ系接着剤層を用いて接着接
合して積層プレートを作成し、次に、作成された積層プ
レートと圧電アクチュエータ４とをエポキシ系接着剤層
を用いて接合することで、上記構成のインクジェット記
録ヘッドを製造することが行われる。なお、この例で
は、振動プレート３ａには、電鋳（エレクトロフォーミ
ング）で成形された厚さ５０〜７５μｍのニッケル板が
用いられるのに対し、他のプレート２ａ，５ａ〜７ａに
は、厚さ５０〜７５μｍのステンレス板が用いられる。
また、この例のノズル７は、開口径略３０μｍ、裾径略
６５μｍ、長さ略７５μｍとされ、圧力発生室２側に向
かって径が徐々に増加するテーパ形状に形成されてい
る。また、インク供給孔６も、ノズル７と同一形状に形
成されている。
【００３５】次に、図２及び図３を参照して、この例の
インクジェット記録装置を構成して、上記構成のインク
ジェット記録ヘッドを駆動する駆動回路の電気的構成に
ついて説明する。この例のインクジェット記録装置は、
図示せぬＣＰＵ（中央処理装置）やＲＯＭやＲＡＭ等の
メモリを有している。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプ
ログラムを実行して、ＲＡＭに確保された各種レジスタ
やフラグを用いて、インターフェイスを介してパーソナ
ル・コンピュータ等の上位装置から供給された印字情報
に基づいて、記録紙上に文字や画像を印刷するために、
装置各部を制御する。
【００３６】まず、図２の駆動回路は、図４（ａ）に対
応する駆動電圧波形信号を発生して電力増幅した後、印
字情報に対応する所定の圧電アクチュエータ４，４，…
に供給して駆動することにより、滴径が常に略同じイン
ク滴１を吐出させて、記録紙上に文字や画像を印字させ
るもので、波形発生回路２１と、電力増幅回路２２と、
圧電アクチュエータ４，４，…と１対１に接続された複
数個のスイッチング回路２３，２３，…とから概略構成
されている。
【００３７】波形発生回路２１は、デジタル・アナログ
変換回路と積分回路とから構成され、ＣＰＵによりＲＯ
Ｍの所定の記憶エリアから読み出された駆動電圧波形デ
ータをアナログ変換した後、積分処理して図４（ａ）に
対応する示す駆動電圧波形信号を生成する。電力増幅回
路２２は、波形発生回路２１から供給された駆動電圧波
形信号を電力増幅して、図４（ａ）に示す増幅駆動電圧
波形信号として出力する。スイッチング回路２３は、入
力端が電力増幅回路２２の出力端に接続され、出力端が
対応する圧電アクチュエータ４の一端に接続され、制御
端に、図示せぬ駆動制御回路から出力される印字情報に
対応する制御信号が入力されると、スイッチオンとなっ
て、対応する電力増幅回路２２から出力される増幅駆動
電圧波形信号（図４（ａ））を圧電アクチュエータ４に
印加する。圧電アクチュエータ４は、このとき、印加さ
れる増幅駆動電圧波形信号に応じた変位を振動板３に与
え、振動板３の変位により、圧力発生室２に体積変化を
生じさせて、インクが充填された圧力発生室２に所定の
圧力波を発生させ、この圧力波によってノズル７から所
定の滴径のインク滴１を吐出させる。なお、この実施例
の記録ヘッドでは、インクが充填された圧力発生室２内
における圧力波の固有周期Ｔcは、１４μｓである。吐
出したインク滴は、記録紙等の記録媒体上に着弾し、記
録ドットを形成する。このような記録ドットの形成を印
字情報に基づいて繰り返し行うことにより、記録紙上に
文字や画像が２値記録される。
【００３８】次に、図３の駆動回路は、ノズルから吐出
するインク滴の径を多段階（この例では、滴径４０μｍ
程度の大滴、３０μｍ程度の中滴、２０μｍ程度の小滴
の３段階）に切り替えて、多階調で記録紙上に文字や画
像を印字させる、いわゆる滴径変調型の駆動回路であ
り、滴径に応じた３種類の波形発生回路３１ａ，３１
ｂ，３１ｃと、これらの波形発生回路３１ａ，３１ｂ，
３１ｃと１対１に接続された電力増幅回路３２ａ，３２
ｂ，３２ｃと、圧電アクチュエータ４，４，…と１対１
に接続された複数個のスイッチング回路３３，３３，…
とから概略構成されている。
【００３９】波形発生回路３１ａ〜３１ｃは、いずれ
も、デジタル・アナログ変換回路と積分回路とから構成
され、これらの波形発生回路３１ａ〜３１ｃのうち、波
形発生回路３１ａは、ＣＰＵによりＲＯＭの所定の記憶
エリアから読み出された大滴吐出用の駆動電圧波形デー
タをアナログ変換した後、積分処理して大滴吐出用の駆
動電圧波形信号を生成する。波形発生回路３１ｂは、Ｃ
ＰＵによりＲＯＭの所定の記憶エリアから読み出された
中滴吐出用の駆動電圧波形データをアナログ変換した
後、積分処理して中滴吐出用の駆動電圧波形信号を生成
する。また、波形発生回路３１ｃは、ＣＰＵによりＲＯ
Ｍの所定の記憶エリアから読み出された小滴吐出用の駆
動電圧波形データをアナログ変換した後、積分処理して
図４（ａ）に対応する小滴吐出用の駆動電圧波形信号を
生成する。電力増幅回路３２ａは、波形発生回路３１ａ
から供給された大滴吐出用の駆動電圧波形信号を電力増
幅して大滴吐出用の増幅駆動電圧波形信号として出力す
る。電力増幅回路３２ｂは、波形発生回路３１ｂから供
給された中滴吐出用の駆動電圧波形信号を電力増幅して
中滴吐出用の増幅駆動電圧波形信号として出力する。ま
た、電力増幅回路３２ｃは、波形発生回路３１ｃから供
給された小滴吐出用の駆動電圧波形信号を電力増幅して
小滴吐出用の増幅駆動電圧波形信号（図４（ａ））とし
て出力する。
【００４０】また、スイッチング回路３３は、図示せぬ
第１，第２，第３のトランスファ・ゲートから構成さ
れ、第１のトランスファ・ゲートの入力端が電力増幅回
路３２ａの出力端に接続され、第２のトランスファ・ゲ
ートの入力端が電力増幅回路３２ｂの出力端に接続さ
れ、第３のトランスファ・ゲートの入力端が電力増幅回
路３２ｃの出力端に接続され、第１，第２，第３のトラ
ンスファ・ゲートの出力端が対応する共通の圧電アクチ
ュエータ４の一端に接続されている。そして、図示せぬ
駆動制御回路から出力される印字情報に対応する階調制
御信号が第１のトランスファ・ゲートの制御端に入力さ
れると、第１のトランスファ・ゲートがオンとなって電
力増幅回路３２ａから出力される大滴吐出用の増幅駆動
電圧波形信号を圧電アクチュエータ４に印加する。
【００４１】圧電アクチュエータ４は、このとき、印加
される増幅駆動電圧波形信号に応じた変位を振動板３に
与え、この振動板３の変位により、圧力発生室２を急激
に体積変化（増加・減少）させて、インクが充填された
圧力発生室２に所定の圧力波を発生させ、この圧力波に
よってノズル７から大滴のインク滴１を吐出させる。駆
動制御回路から出力される印字情報に対応する階調制御
信号が第２のトランスファ・ゲートの制御端に入力され
ると、第２のトランスファ・ゲートがオンとなって電力
増幅回路３２ｂから出力される中滴吐出用の増幅駆動電
圧波形信号を圧電アクチュエータ４に印加する。圧電ア
クチュエータ４は、このとき、印加される増幅駆動電圧
波形信号に応じた変位を振動板３に与え、振動板３の変
位により、圧力発生室２を体積変化させて、インクが充
填された圧力発生室２に所定の圧力波を発生させ、この
圧力波によってノズル７から中滴のインク滴１を吐出さ
せる。また、駆動制御回路から出力される印字情報に対
応する階調制御信号が第３のトランスファ・ゲートの制
御端に入力されると、第３のトランスファ・ゲートがオ
ンとなって電力増幅回路３２ｃから出力される小滴吐出
用の増幅駆動電圧波形信号（図４（ａ））を圧電アクチ
ュエータ４に印加する。圧電アクチュエータ４は、この
とき、印加される増幅駆動電圧波形信号に応じた変位を
振動板３に与え、振動板３の変位により、圧力発生室２
に体積変化を生じさせて、インクが充填された圧力発生
室２内に所定の圧力波を発生させ、この圧力波によって
ノズル７から小滴のインク滴１を吐出させる。吐出した
インク滴は、記録紙等の記録媒体上に着弾し、記録ドッ
トを形成する。このような記録ドットの形成を印字情報
に基づいて繰り返し行うことにより、記録紙上に文字や
画像が多階調記録される。この実施例では、２値記録専
用のインクジェット記録装置には、図２の駆動回路が組
み込まれ、階調記録も行うインクジェット記録装置に
は、図３の駆動回路が組みまれる。
【００４２】上記した増幅駆動電圧波形信号は、図４
（ａ）に示すように、圧力発生室２を膨張させてメニス
カスを後退させるために、圧電アクチュエータ４への印
加電圧Ｖを立ち下げる（Ｖ1→０）第１の電圧変化プロ
セス４１と、立ち下げられた印加電圧Ｖを暫時（ｔ1'時
間）保持する（０→０）第１の電圧保持プロセス４２
と、圧力発生室２を圧縮してインク滴１を吐出させるた
めに、電圧を立ち上げる（０→Ｖ2）第２の電圧変化プ
ロセス４３と、立ち上げられた印加電圧Ｖを暫時（ｔ2'
時間）保持する（Ｖ2→Ｖ2）第２の電圧保持プロセス４
４と、圧力発生室２を再び膨張させるために、電圧を立
ち下げる（Ｖ2→０）第３の電圧変化プロセス４５とか
ら構成され、第２、第３の電圧変化プロセス４３，４５
における電圧変化時間ｔ2，ｔ3を、圧力発生室２内に発
生する圧力波の固有周期Ｔcに対して、 ０＜ｔ2＜Ｔc／２ ０＜ｔ3＜Ｔc／２ の長さに設定されている。
【００４３】次に、この例のインクジェット駆動方法に
ついて、以下の駆動電圧波形条件で吐出実験を行った。
すなわち、 基準電圧Ｖ1＝１０Ｖ 第１の電圧変化プロセス４１での電圧変化時間ｔ1＝３
μｓ 第１の電圧保持プロセス４２での電圧保持時間ｔ1'＝４
μｓ 第２の電圧変化プロセス４３での電圧変化時間ｔ2＝２
μｓ 第３の電圧変化プロセス４５での電圧変化時間ｔ3＝２
μｓ にそれぞれ設定し、第２の電圧保持プロセス４４での電
圧保持時間ｔ2'を変化させて、滴径の変化を調べた。な
お、吐出時、すなわち、第２の電圧変化プロセス４３で
の電圧変化量Ｖ2は、常に、滴速が６ｍ／ｓとなるよう
に調整した。図６は、第２の電圧保持プロセス４４での
電圧保持時間ｔ2'とインクの滴径との関係を示す特性図
で、実線は、上述の条件の下で得られた実測値、破線
は、式（３）に基づいて、ノズル部７における体積速度
ｕ3を算出し、この算出結果を式（４）に代入して、滴
体積ｑを算出し、算出された滴体積ｑから求められた滴
径の推算値である。図６からわかるように、絶対値に多
少の差があるものの、理論値と実験値との間で良い一致
が得られた。
【００４４】図６からわかるように、第３の電圧変化プ
ロセス４５を加えることにより、インク滴を著しく小粒
にすることが可能となり、特に、図４（ｂ）に示すよう
に、第２の電圧変化プロセス４３の終了時刻と第３の電
圧変化プロセス４５の開始時刻とを一致させた場合、つ
まり、第２の電圧保持プロセス４４での電圧保持時間ｔ
2'を０μｓとした場合に、最も小さな滴径（１９μｍ）
のインク滴が得られ、２０μｍレベルの微小滴吐出が可
能になることが確認された。
【００４５】次に、第２の電圧保持プロセス４４での電
圧保持時間ｔ2'＝０μｓの条件の下で、第２の電圧変化
プロセス４３の電圧変化時間（立ち上げ時間ｔ2）と、
第３の電圧変化プロセス４５の電圧変化時間（立ち下げ
時間ｔ3）とを変化させて、インクの滴径の変化を実測
した。図７は、立ち上げ時間ｔ2／立ち下げ時間ｔ3とイ
ンクの滴径との関係を示すグラフである。立ち上げ時間
ｔ2及び立ち上げ時間ｔ3を、圧力波の固有周期Ｔcの１
／２以下に設定すれば、微小滴吐出が有効に行われるこ
とが、図７からわかる。
【００４６】なお、吐出されるインクの滴径は、式
（１）より明かなように、圧力波の固有周期Ｔcやノズ
ル径に依存するため、第２の電圧変化プロセス４３／第
３の電圧変化プロセス４５における立ち上げ時間ｔ2／
立ち下げ時間ｔ3を、固有周期Ｔcの１／２以下に設定し
ても、必ずしも２０μｍレベルの微小滴が得られるとは
限らない。すなわち、立ち上げ時間ｔ2／立ち下げ時間
ｔ3を、固有周期Ｔcの１／２以下に設定することは、２
０μｍレベルの微小滴を得る上での十分条件ではなく、
必要条件である。
【００４７】次に、従来技術との比較のため、図１７に
示す従来駆動電圧波形によって、吐出実験を行った。す
なわち、 基準電圧Ｖ1＝１０Ｖ 第１の電圧変化プロセス５４での電圧変化時間ｔ1＝３
μｓ 電圧保持プロセス５での電圧保持時間ｔ1'＝４μｓ にそれぞれ設定し、吐出時、すなわち、第２の電圧変化
プロセス５６での立ち上げ時間ｔ3を変化させて吐出さ
れるインクの滴径の変化を調べた。なお、吐出時の電圧
変化量Ｖ2は、常に、滴速が６ｍ／ｓとなるように調整
した。図８は、第２の電圧保持プロセス５６での立ち上
がり時間ｔ2とインクの滴径との関係を示す特性図で、
実線は、上述の条件の下で得られた実測値、破線は、式
（３）及び式（４）に基づいて求められた滴径の推算値
である。図８からわかるように、絶対値に多少の差があ
るものの、理論値と実験値との間で良い一致が得られ
た。図８から明らかなように、ｔ3＜Ｔc（Ｔc：圧力波
の固有周期）の範囲では、立ち上げ時間ｔ3の減少に伴
って滴径が直線的に減少する。したがって、図１７に示
すような従来の「メニスカス制御（引き打ち）」波形を
用いる場合にも、立ち上げ時間ｔ3は、できるだけ小さ
く設定した方が微小滴吐出に有利となる。しかし、立ち
上げ時間ｔ3を仮に０μｓに設定できたとしても、図８
から予測される滴径は約２８μｍであり、２０μｍレベ
ルの微小滴を得ることは困難である。
【００４８】◇第２実施例 図９は、この発明の第２実施例であるインクジェット記
録ヘッドの駆動方法に採用される駆動電圧波形の構成を
示す波形図である。この第２実施例では、増幅駆動電圧
波形信号が、同図に示すように、圧力発生室２を膨張さ
せてメニスカスを後退させるために、圧電アクチュエー
タ４への印加電圧Ｖを立ち下げる（Ｖ1→０）第１の電
圧変化プロセス９１と、立ち下げられた印加電圧Ｖを暫
時（ｔ1'時間）保持する（０→０）第１の電圧保持プロ
セス９２と、圧力発生室２を圧縮してインク滴１を吐出
させるために、電圧を立ち上げる（０→Ｖ2）第２の電
圧変化プロセス９３と、立ち上げられた印加電圧Ｖを暫
時（ｔ2'時間）保持する（Ｖ2→Ｖ2）第２の電圧保持プ
ロセス９４と、圧力発生室２を再び膨張させるために、
電圧を立ち下げる（Ｖ2→０）第３の電圧変化プロセス
９５と、立ち下げられた印加電圧Ｖを暫時（ｔ3'時間）
保持する（０→０）第３の電圧保持プロセス９６と、残
響抑制用の圧力波を発生させるために、電圧を再び立ち
上げる（０→Ｖ1）第４の電圧変化プロセス９７とから
構成され、第２、第３の電圧変化プロセス９３，９５に
おける電圧変化時間ｔ2，ｔ3を、圧力発生室２内に発生
する圧力波の固有周期Ｔcに対して、 ０＜ｔ2＜Ｔc／２ ０＜ｔ3＜Ｔc／２ の長さに設定されている。なお、圧力波の残響を効率良
く打ち消すためには、第４の電圧変化プロセス９７にお
ける電圧変化時間ｔ4を、圧力発生室２内に発生する圧
力波の固有周期Ｔcに対し、 ０＜ｔ4＜Ｔc／２ の長さに設定するのが好ましい。つまり、第４の電圧変
化プロセス９７及びこれに伴う第３の電圧保持プロセス
９６を設けた点以外は、上述の第１実施例の構成と略同
様である。
【００４９】次に、この第２実施例のインクジェット駆
動方法について、以下の駆動電圧波形条件で吐出実験を
行った。すなわち、 基準電圧Ｖ1＝１０Ｖ 吐出時、すなわち、第２の電圧変化プロセス９３での電
圧変化量Ｖ2＝８Ｖ 第１の電圧変化プロセス９１での電圧変化時間ｔ1＝３
μｓ 第１の電圧保持プロセス９２での電圧保持時間ｔ1'＝４
μｓ 第２の電圧変化プロセス９３での電圧変化時間ｔ2＝２
μｓ 第２の電圧保持プロセス９４での電圧保持時間ｔ2'＝０
μｓ 第３の電圧変化プロセス９５での電圧変化時間ｔ3＝２
μｓ 第３の電圧保持プロセス９６での電圧保持時間ｔ3'＝２
μｓ 第４の電圧変化プロセス９７での電圧変化時間ｔ4＝３
μｓ の電圧条件で、図９の駆動電圧波形で駆動した場合に生
じる、ノズル部７におけるインクの体積速度変化を式
（３）及び式（４）を用いて算出した。この算出結果を
図１０（ｂ）に粒子速度として示す。
【００５０】次に、第１実施例との比較のため、図４に
示す従来駆動電圧波形によって、吐出実験を行った。す
なわち、 基準電圧Ｖ1＝１０Ｖ 吐出時、すなわち、第２の電圧変化プロセス９３での電
圧変化量Ｖ2＝８Ｖ 第１の電圧変化プロセス９１での電圧変化時間ｔ1＝３
μｓ 第１の電圧保持プロセス９２での電圧保持時間ｔ1'＝４
μｓ 第２の電圧変化プロセス９３での電圧変化時間ｔ2＝２
μｓ 第２の電圧保持プロセス９４での電圧保持時間ｔ2'＝０
μｓ 第３の電圧変化プロセス９５での電圧変化時間ｔ3＝２
μｓ の電圧条件で、図４の駆動電圧波形で駆動した場合に生
じる、ノズル部７におけるインクの体積速度変化を式
（３）及び式（４）を用いて算出した。この算出結果を
図１０（ａ）に粒子速度として示す。
【００５１】第１実施例の駆動電圧波形（図４）で駆動
した場合、第１〜第３の電圧変化プロセス４１，４３，
４５の作用により、ノズル径よりも小さなインク滴の吐
出が可能となる反面、良好な吐出安定性を得られない場
合がある。これは、図１０（ａ）からわかるように、第
１実施例の駆動電圧波形（図４）で駆動した場合、吐出
後にも、言い換えれば、インク滴の吐出に関与する第１
波の後にも、大きな圧力波の残響が発生し、これが吐出
安定性を悪化させるからである。発明者等の実験による
と、このように大きな圧力波残響が発生した状態では、
サテライトの発生状態が不安定になり易い上、特に、高
い駆動周波数で吐出不良が発生し易いことが明かになっ
ている。
【００５２】これに対して、第２実施例の駆動電圧波形
（図９）で駆動した場合、第１から第３の電圧変化プロ
セス９１，９３，９５に引き続いて、第４の電圧変化プ
ロセス９７が加えられることで、発生する圧力波残響と
相殺する圧力波が発生するので、図１０（ｂ）からわか
るように、第一波以降で体積速度の振幅が大きく減衰す
る。したがって、吐出後における圧力波残響の発生が有
効に抑制されることがわかる。それゆえ、この第２実施
例の駆動方法によれば、高い駆動周波数でも微小滴を安
定に吐出できる。
【００５３】図１１は、残響抑制の有無による吐出状態
の変化を写す写真である。図１１の写真から明らかなよ
うに、第１実施例（残響抑制なし）の場合には、８ｋＨ
ｚ以上の駆動周波数でインク滴の尾が曲がったり、サテ
ライトの飛翔状態が不安定化するのに対し（同図の写真
（ａ））、第２実施例（残響抑制あり）の場合には、１
０ｋＨｚでも吐出状態がほとんど変化しないことが確認
された（同図の写真（ｂ））。
【００５４】なお、この第２実施例において、効率良く
圧力波残響を抑制するには、第４の電圧変化プロセス９
７の電圧変化時間ｔ4を圧力波の固有周期Ｔcの半分以下
に設定することが望ましい。また、第２の電圧変化プロ
セス９３の開始時刻と、第４の電圧変化プロセス９７の
開始時刻との時間間隔（ｔ2＋ｔ2'＋ｔ3＋ｔ3'）が、圧
力発生室２内の圧力波の固有周期Ｔcに対し、略１／２
に設定することによって最も効率的に圧力波の残響を抑
制できる。これは、第２の電圧変化プロセス９３によっ
て発生された圧力波に対して、位相が逆の圧力波が発生
されることにより、圧力波が効率的に打ち消されるため
である。
【００５５】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、ノズルや
インク供給孔の形状は、テーパ形状に限らない。同様
に、開口形状は、円形形状に限らず、長方形や三角形や
その他の形状でも良い。また、ノズル、圧力発生室、イ
ンク供給孔のそれぞれの位置関係も、この実施例で示し
た構造に限定されるものではなく、例えば、ノズルを圧
力発生室の中央部等に配置しても勿論良い。
【００５６】また、上述の第１実施例では、第１の電圧
変化プロセス終了時の電圧（０Ｖ）と、第３の電圧変化
プロセス終了時の電圧（０Ｖ）とを一致させているが、
これに限定されず、互いに、異なった電圧に設定しても
良い。また、上述の第２実施例では、第２〜第４の電圧
変化プロセス９３，９５，９７の電圧変化時間ｔ2，
ｔ3，ｔ4を一致させているが、これに限らず、それぞれ
の電圧変化時間を別個に設定しても良い。また、上述の
第２実施例では、第４の電圧変化プロセス終了時の電圧
を基準電圧に一致させるようにしたが、これに限定され
ず、異なった電圧に設定しても良い。また、上述の実施
例では、基準電圧を０Ｖからオフセットさせているが、
これに限らず、基準電圧を任意に設定して良い。
【００５７】また、上述の実施例では、圧力波の固有周
期Ｔcが１４μｓである記録ヘッドについての実験結果
を示したが、固有周期Ｔcがこれと異なる場合において
も、上述の実施例で述べたと略同様の効果が得られるこ
とが適用可能であることが確認されている。ただし、２
０μｍレベルの微小滴吐出を行う場合には、固有周期は
２０μｓ以下に設定することが望ましい。
【００５８】また、上述の実施例では、ノズル径３０μ
ｍの記録ヘッドを用いたが、これに限らず、開口径が２
０〜４０μｍのノズルを備えるインクジェット記録ヘッ
ドを駆動して、滴径５〜２５μｍのインク滴を吐出させ
ることができる。なお、目詰まりの問題が将来解決すれ
ば、ノズル径の実用上の下限が、２０μｍ程度にまで伸
びることが予想される。また、上述の実施例では、カイ
ザー型インクジェット記録ヘッドを用いたが、カイザー
型に限定されない。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、ノズル径よりも小さな径の微小インク滴を、高
い駆動周波数でも安定に吐出できる。具体的には、ノズ
ル径が３０μｍでも２０μｍレベルの微小インク滴を、
高い駆動周波数でも安定に吐出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、この発明の第１実施例であるインク
ジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッ
ドの構成を示す断面図、（ｂ）は、同インクジェット記
録ヘッドを分解して示す分解断面図である。
【図２】同インクジェット記録ヘッドを駆動する滴径非
変調型駆動回路の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】同インクジェット記録ヘッドを駆動する滴径変
調型駆動回路の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】同インクジェット記録ヘッドの駆動方法に採用
される駆動電圧波形の構成を示す波形図である。
【図５】同駆動電圧波形によって、ノズル部に生じるイ
ンクの体積速度波形を示す波形図である。
【図６】同実施例の効果を説明するための図である。
【図７】同実施例の効果を説明するための図である。
【図８】同実施例の効果を説明するための図である。
【図９】この発明の第２実施例であるインクジェット記
録ヘッドの駆動方法に採用される駆動電圧波形の構成を
示す波形図である。
【図１０】同実施例の効果を説明するための図である。
【図１１】同実施例の効果を説明するための図で、残響
抑制の有無による吐出状態の変化を写す写真である。
【図１２】この発明に適用されるインクジェット記録ヘ
ッドのインク充填状態における等価電気回路図である。
【図１３】同インクジェット記録ヘッドの駆動方法を説
明するための波形図である。
【図１４】同インクジェット記録ヘッドの駆動方法を説
明するための波形図である。
【図１５】従来技術を説明するための図で、オンデマン
ド型インクジェット記録ヘッドのうち、カイザー型と呼
ばれるインクジェット記録ヘッドの基本構成を概略示す
断面図である。
【図１６】従来におけるインクジェット記録ヘッドの駆
動方法に採用される駆動電圧波形の構成を示す波形図で
ある。
【図１７】従来における別のインクジェット記録ヘッド
の駆動方法に採用される駆動電圧波形の構成を示す波形
図である。
【符号の説明】
１ インク滴 ２ 圧力発生室 ３ 振動板 ４ 圧電アクチュエータ（電気機械変換器） ７ ノズル ４１，９１ 第１の電圧変化プロセス ４３，９３ 第２の電圧変化プロセス ４５，９５ 第２の電圧変化プロセス Ｖ９７ 第４の電圧変化プロセス

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気機械変換器に駆動電圧を印加し、当
    該電気機械変換器を変形させて、インクが充填された圧
    力発生室内に圧力変化を生じさせることで、前記圧力発
    生室に連通されるノズルからインク滴を吐出させるイン
    クジェット記録ヘッドの駆動方法であって、 前記駆動電圧の電圧波形を、 前記圧力発生室の体積を増加させる方向に、電圧を印加
    する第１の電圧変化プロセスと、 次いで、前記圧力発生室の体積を減少させる方向に、電
    圧を印加する第２の電圧変化プロセスと、 前記圧力発生室の体積を再び増加させる方向に、電圧を
    印加する第３の電圧変化プロセスとを少なくとも有して
    構成すると共に、 前記第２、第３の電圧変化プロセスにおける電圧変化時
    間ｔ2，ｔ3を、前記圧力発生室内に発生する圧力波の固
    有周期Ｔcに対して、 ０＜ｔ2＜Ｔc／２ ０＜ｔ3＜Ｔc／２ の長さに設定したことを特徴とするインクジェット記録
    ヘッドの駆動方法。
  2. 【請求項２】 前記第３の電圧変化プロセスの開始時刻
    を、前記第２の電圧変化プロセスの終了時刻と一致させ
    たことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録
    ヘッドの駆動方法。
  3. 【請求項３】 前記駆動電圧の電圧波形に、前記第１の
    電圧変化プロセス、前記第２の電圧変化プロセス及び前
    記第３の電圧変化プロセスに次いで、前記圧力発生室の
    体積を減少させる方向に、電圧を印加する第４の電圧変
    化プロセスを含ませることを特徴とする請求項１又は２
    記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
  4. 【請求項４】 前記第４の電圧変化プロセスにおける電
    圧変化時間ｔ4を、前記圧力発生室内に発生する圧力波
    の固有周期Ｔcに対し、 ０＜ｔ4＜Ｔc／２ の長さに設定したことを特徴とする請求項３記載のイン
    クジェット記録ヘッドの駆動方法。
  5. 【請求項５】 前記第２の電圧変化プロセスの開始時刻
    から、前記第４の電圧変化プロセスの開始時刻までの時
    間間隔を、前記圧力発生室内に発生する圧力波の固有周
    期Ｔcに対して、略１／２の長さに設定したことを特徴
    とする請求項３又は４記載のインクジェット記録ヘッド
    の駆動方法。
  6. 【請求項６】 前記電気機械変換器が圧電アクチュエー
    タであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１
    に記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
  7. 【請求項７】 開口径が２０〜４０μｍの前記ノズルを
    備えるインクジェット記録ヘッドを駆動して、滴径５〜
    ２５μｍのインク滴を吐出させることを特徴とする請求
    項１乃至５のいずれか１に記載のインクジェット記録ヘ
    ッドの駆動方法。
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