JP2002019105A - インクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２ｐｌ以下の最小液滴量が吐出できかつ吐出
した複数のインク滴を合体させて単一つの大液滴を吐出
し、吐出量のダイナミックレンジが広いインクジェット
ヘッド及びインクジェット式記録装置を提供することに
ある。 【解決手段】 アクチュエータの駆動手段は、小液滴を
吐出する場合は、アクチュエ−タが最大変位から零変位
に戻る途中にアクチュエ−タの復帰動作を一時的に抑制
することにより、ノズル端から突出したインクを途中で
分断させ、微小なインク滴を吐出し、又、大液滴を吐出
する場合は、圧電素子に供給される駆動パルスの間隔を
アクチュエータの固有周期に近づけることとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッド及びインクジェット式記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧電素子の圧電効果によって
インクを吐出するインクジェットヘッドが知られてい
る。通常、この種のインクジェットヘッドは、インクを
収容する複数の圧力室と各圧力室にそれぞれ連通する複
数のノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電効果によ
って上記各圧力室内のインクに圧力を付与してノズルか
らインクを吐出させるアクチュエータと、アクチュエー
タに駆動信号を供給する駆動回路とを備えている。

【０００３】そして、インク吐出の制御のため、アクチ
ュエータに供給する駆動信号として、種々の信号が提案
されている。例えば、特開昭５３−２３２３７号公報に
は、図１６（ａ）に示すように、いわゆる押し引き波形
からなる駆動信号が提案されている。すなわち、はじめ
に圧力室を加圧する側（圧力室の内容積を減少させる
側）にアクチュエータを駆動してインク滴を吐出させ
（信号Ｐ１０１参照）、その後、圧力室を減圧させる側
（圧力室の内容積を増加させる側）にアクチュエータを
駆動して圧力室内にインクを補給する（信号Ｐ１０２参
照）ような信号が提案されている。

【０００４】また、特公昭６２−２６９１２号公報に
は、図１６（ｂ）に示すように、いわゆる引き押し波形
からなる駆動信号が提案されている。すなわち、はじめ
に圧力室を減圧する側（圧力室の内容積を増加させる
側）にアクチュエータを駆動して圧力室内にインクを導
入し（信号Ｐ１０３参照）、次に、圧力室を基準状態に
復帰させるようにアクチュエータを駆動してインクを吐
出させる（信号Ｐ１０４参照）ような信号が提案されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、記録の高画
質化を図るにはインクドットを微細化する必要があり、
そのためには、ノズルから吐出するインク滴を従来以上
に微小なものにしなければならない。そこで、インク滴
を微細化する手段として、ノズルを小径化することが考
えられる。しかし、ノズルを小径化すると、目詰まりが
発生しやすくなり、信頼性が低下するおそれがある。ま
た、ノズルの形成に際して高度な穴開け加工が必要とな
り、製造コストの上昇を招く結果となる。そこで、ノズ
ル径を小さくするのではなく、駆動信号に工夫を加える
ことにより、インク滴を微細化する技術が望まれてい
る。

【０００６】しかし、上記の押し引き波形では、アクチ
ュエータを押し切ったとき（アクチュエータの変位が最
大のとき）にインク滴が吐出されるため、ノズル端から
のインク突出量は必然的に大きくなり、微小液滴の吐出
は困難であった。また、上記の引き押し波形において
も、アクチュエータが基準状態に戻りきったとき（アク
チュエータの変位が最大変位から零変位に戻ったとき）
にインク滴が吐出されるため、上記と同様にノズル端か
らのインク吐出量は大きくなり、微小液滴の吐出は困難
であった。又、高速化を図るために大液滴の吐出が必要
である。従って、高画質印字と高速印字を両立するため
に、１つのノズルから２ｐｌ以下の最小液滴量が吐出で
き、かつ吐出量のダイナミックレンジ（＝最大液滴量／
最小液滴量）が広くとれる新たな制御方法が待ち望まれ
ていた。

【０００７】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、薄膜の圧電素子を有
し、同一ノズルから、２ｐｌ以下の最小液滴量が吐出で
きかつ吐出した複数のインク滴を合体させて単一の大液
滴を吐出して記録媒体に着弾させるインクジェットヘッ
ド及びインクジェット式記録装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、小液滴を吐出する場合は、アクチュエ−
タが最大変位から零変位に戻る途中にアクチュエ−タの
復帰動作を一時的に抑制することにより、ノズル端から
突出したインクを途中で分断させ、微小なインク滴を吐
出し、又大液滴を吐出する場合は、圧電素子に供給され
る駆動パルスの間隔がアクチュエータの固有周期に近い
ほどインクの吐出速度は大きくなることに着目し、駆動
パルスの間隔を徐々にアクチュエータの固有周期に近づ
けることとした。

【０００９】具体的には、第１の発明に係るインクジェ
ットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連
通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を
有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のイ
ンクに圧力を付与するアクチュエータと、上記１つのノ
ズルから小液滴と大液滴を吐出する駆動手段とを備え、
上記小液滴を吐出する駆動手段は、圧力室を減圧する側
にアクチュエータを駆動する主パルス信号を供給した
後、該アクチュエータが基準状態に復帰する前にノズル
から吐出したインクの一部が分断されてインク滴として
吐出するように、該アクチュエータの復帰を一時的に抑
制する補助パルス信号を供給し、かつ上記大液滴を吐出
する駆動手段は、所定の一印字周期内に、複数の駆動パ
ルスをこれら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アク
チュエータの固有周期に近づけるように供給するように
構成して、小液滴と大液滴の両方を上記ノズルの１つか
ら吐出することとしたものである。

【００１０】なお、ここでいうアクチュエータの固有周
期とは、音響要素（具体的にはインク）を含む振動系全
体の固有周期をいう。また、最大液滴量とは、１つのノ
ズルから吐出する複数の液滴が、記録媒体に着弾する前
または着弾と同時に合体して単一のドットになるときの
そのドットの液滴量の最大値のことである。

【００１１】上記第１の発明により、小液滴を吐出する
場合、アクチュエ−タが最大変位から零変位に戻る途中
にアクチュエ−タの復帰動作を一時的に抑制して、ノズ
ル端から突出したインクを途中で分断させて、微小なイ
ンク滴(小液滴)を吐出させ、又、大液滴を吐出する場合
は、圧電素子に供給される駆動パルスの間隔がアクチュ
エータの固有周期に近いほどインクの吐出速度は大きく
なることに着目し、駆動パルスの間隔を徐々にアクチュ
エータの固有周期に近づけて、後から吐出されたインク
滴を前に吐出されたインク滴に追いつかせて、両インク
滴を記録媒体に着弾する前または着弾と同時に合体させ
て、大液滴を形成して着弾位置づれのない均一なドット
を形成して、吐出量のダイナミックレンジが広い階調印
字特性をもつインクジェットヘッドを提供することが可
能となる。

【００１２】第２の発明に係るインクジェットヘッド
は、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズ
ルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧
電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力
を付与するアクチュエータと、上記１つのノズルから小
液滴と大液滴を吐出する駆動手段とを備え、上記小液滴
を吐出する駆動手段は、所定の基準電位から該基準電位
との電位差が所定値Ｖ１であり且つ圧力室を減圧する側
にアクチュエータを駆動するための第１電位にまで下降
する電位降下波形と、該第１電位を維持する電位維持波
形と、該第１電位から該基準電位にまで上昇する電位上
昇波形とからなる主パルス信号と、上記主パルス信号の
後に供給され、上記加圧電位から上記基準電位との電位
差が所定値Ｖ２であり且つ圧力室を減圧する側にアクチ
ュエータを駆動するための第２電位にまで下降する電位
降下波形と、該第２電位を維持する電位維持波形と、該
第２電位から該基準電位にまで上昇する電位上昇波形と
からなる補助パルス信号とを供給するように構成し、上
記主パルス信号の電位上昇波形の電位上昇開始時から上
記補助パルス信号の電位降下波形の電位降下開始時まで
の時間ｔ２と、上記補助パルス信号の電位上昇波形の電
位上昇開始時から電位上昇終了時までの時間ｔ４と、上
記補助パルス信号の電位降下波形の電位降下開始時から
電位降下終了時までの時間ｔ５とは、それぞれアクチュ
エータの固有周期Ｔに対して、下記（数５）に設定し、

【００１３】

【数５】

【００１４】かつ大液滴を吐出する上記駆動手段は、所
定の一印字周期内に、複数の駆動パルスをこれら駆動パ
ルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周
期に近づけるように供給して大液滴を吐出するように構
成し、小液滴と大液滴の両方を上記ノズルの１つから吐
出するインクジェットヘッドである。

【００１５】上記第２の発明により、引き押し駆動の小
液滴吐出について、主パルス信号の電位上昇波形の電位
上昇開始時から上記補助パルス信号の電位降下波形の電
位降下開始時までの時間ｔ２が、アクチュエータの固有
周期Ｔに対してｔ２＜０．５Ｔに設定され、補助パルス
信号の電位降下波形の電位降下開始時から電位降下終了
時までの時間ｔ５がｔ５＜０．５Ｔに設定されているこ
とから、補助パルス信号は、アクチュエータが基準状態
に復帰する前に供給されることになる。従って、アクチ
ュエータが基準状態に復帰する前にその復帰動作は一時
的に抑制され、ノズル端から突出したインクの一部は分
断され、微小なインク滴となって吐出されることにな
る。また、補助パルス信号の電位上昇波形の電位上昇開
始時から電位上昇終了時までの時間ｔ４がｔ４＞（Ｖ２
／Ｖ１）Ｔに設定されていることから、一時的に復帰が
抑制されたアクチュエータが復帰動作を再開する際に、
その復帰動作は比較的緩慢に行われることになる。その
ため、アクチュエータが急激に復帰することによってイ
ンク滴が再度吐出されることが防止される。また、イン
ク吐出後のアクチュエータの振動が抑制され、次回のイ
ンク滴吐出の際に、アクチュエータの動作が不安定にな
ることがない。

【００１６】第３の発明に係るインクジェットヘッド
は、引き押し引きの駆動の小液滴吐出について、インク
を収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成
されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧
電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与する
アクチュエータと、上記１つのノズルから小液滴と大液
滴を吐出する駆動手段とを備え、上記小液滴を吐出する
駆動手段は、所定の基準電位から該基準電位との電位差
が所定値Ｖ１であり且つ圧力室を減圧する側にアクチュ
エータを駆動するための第１電位にまで下降する電位降
下波形と、該第１電位を維持する電位維持波形と、該第
１電位から圧力室を加圧する側にアクチュエ−タを駆動
するための加圧電位にまで上昇する電位上昇波形とから
なる主パルス信号と、上記主パルス信号の後に供給さ
れ、上記加圧電位から上記基準電位との電位差が所定値
Ｖ２であり且つ圧力室を減圧する側にアクチュエータを
駆動するための第２電位にまで下降する電位降下波形
と、該第２電位を維持する電位維持波形と、該第２電位
から該基準電位にまで上昇する電位上昇波形とからなる
補助パルス信号とを供給するように構成し、上記主パル
ス信号の電位上昇波形の電位上昇開始時から上記補助パ
ルス信号の電位降下波形の電位降下開始時までの時間ｔ
２ａと、上記補助パルス信号の電位上昇波形の電位上昇
開始時から電位上昇終了時までの時間ｔ４ａと、上記補
助パルス信号の電位降下波形の電位降下開始時から電位
降下終了時までの時間ｔ５ａとは、それぞれアクチュエ
ータの固有周期Ｔに対して、下記（数６）に設定し、

【００１７】

【数６】

【００１８】かつ大液滴を吐出する上記駆動手段は、所
定の一印字周期内に、複数の駆動パルスをこれら駆動パ
ルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周
期に近づけるように供給して大液滴を吐出するように構
成して、小液滴と大液滴の両方を上記ノズルの１つから
吐出するインクジェットヘッドである。

【００１９】上記第３の発明により、引き押し引きの駆
動の小液滴吐出に対応したもので、前記第２の発明と同
様の効果が得られる。

【００２０】第４の発明に係るインクジェットヘッド
は、引き押しの駆動の小液滴吐出について、インクを収
容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成され
たヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効
果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアク
チュエータと、上記１つのノズルから小液滴と大液滴を
吐出する駆動手段とを備え、上記小液滴を吐出する駆動
手段は、所定の基準電位から該基準電位との電位差が所
定値Ｖ１であり且つ圧力室を減圧する側にアクチュエー
タを駆動するための第１電位にまで下降する電位降下波
形と、該第１電位を維持する電位維持波形と、該第１電
位から該基準電位にまで上昇する電位上昇波形とからな
る主パルス信号と、上記主パルス信号の後に供給され、
上記加圧電位から上記基準電位との電位差が所定値Ｖ２
であり且つ圧力室を減圧する側にアクチュエータを駆動
するための第２電位にまで下降する電位降下波形と、該
第２電位を維持する電位維持波形と、該第２電位から該
基準電位にまで上昇する電位上昇波形とからなる補助パ
ルス信号とを供給するように構成し、上記主パルス信号
の電位上昇波形の電位上昇開始時から上記補助パルス信
号の電位降下波形の電位降下開始時までの時間ｔ２と、
上記補助パルス信号の電位降下波形の電位降下開始時か
ら電位上昇波形の電位上昇終了時までの時間ｔ３とは、
それぞれアクチュエータの固有周期Ｔに対して、下記
（数７）に設定し、

【００２１】

【数７】

【００２２】かつ大液滴を吐出する上記駆動手段は、所
定の一印字周期内に、複数の駆動パルスをこれら駆動パ
ルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周
期に近づけるように供給して大液滴を吐出するように構
成し、小液滴と大液滴の両方を上記ノズルの１つから吐
出するインクジェットヘッドである。

【００２３】上記第４の発明により、引き押し駆動の小
液滴吐出について対応した場合で、主パルス信号の電位
上昇波形の電位上昇開始時から上記補助パルス信号の電
位降下波形の電位降下開始時までの時間ｔ２が、アクチ
ュエータの固有周期Ｔに対してｔ２＜０．５Ｔに設定さ
れているので、アクチュエータが基準状態に復帰する前
に補助パルス信号が供給され、ノズル端から突出したイ
ンクの一部は分断されて微小なインク滴となって吐出さ
れることになる。また、補助パルス信号の電位降下波形
の電位降下開始時から電位上昇波形の電位上昇終了時ま
での時間ｔ３が、（１／１６）Ｔ＜ｔ３＜（３／８）Ｔ
に設定されているので、補助パルス信号はわずかの時間
しか供給されず、補助パルス信号によって意図しないイ
ンク滴の吐出が起こるようなことはない。また、主パル
ス信号及び補助パルス信号の合計の供給時間が短くなる
ので、駆動周波数の向上が図られる。

【００２４】第５の発明に係るインクジェットヘッド
は、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズ
ルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧
電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力
を付与するアクチュエータと、上記１つのノズルから小
液滴と大液滴を吐出する駆動手段とを備え、上記小液滴
を吐出する駆動手段は、所定の基準電位から該基準電位
との電位差が所定値Ｖ１であり且つ圧力室を減圧する側
にアクチュエータを駆動するための第１電位にまで下降
する電位降下波形と、該第１電位を維持する電位維持波
形と、該第１電位から圧力室を加圧する側にアクチュエ
−タを駆動するための加圧電位にまで上昇する電位上昇
波形とからなる主パルス信号と、上記主パルス信号の後
に供給され、上記加圧電位から上記基準電位との電位差
が所定値Ｖ２であり且つ圧力室を減圧する側にアクチュ
エータを駆動するための第２電位にまで下降する電位降
下波形と、該第２電位を維持する電位維持波形と、該第
２電位から該基準電位にまで上昇する電位上昇波形とか
らなる補助パルス信号とを供給するように構成し、上記
主パルス信号の電位上昇波形の電位上昇開始時から上記
補助パルス信号の電位降下波形の電位降下開始時までの
時間ｔ２ａと、上記補助パルス信号の電位降下波形の電
位降下開始時から電位上昇波形の電位上昇終了時までの
時間ｔ３ａとは、それぞれアクチュエータの固有周期Ｔ
に対して、下記（数８）に設定し、

【００２５】

【数８】

【００２６】かつ大液滴を吐出する上記駆動手段は、所
定の一印字周期内に、複数の駆動パルスをこれら駆動パ
ルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周
期に近づけるように供給して大液滴を吐出するように構
成して、小液滴と大液滴の両方を上記ノズルの１つから
吐出するインクジェットヘッドである。

【００２７】上記第５の発明により、引き押し引きの駆
動の小液滴吐出に対応したもので、前記第４の発明と同
様の効果が得られる。

【００２８】第６の発明に係るインクジェットヘッド
は、請求項１〜５のいずれか一の発明において、大液滴
を吐出する駆動手段が、圧力室内を減圧する側に上記ア
クチュエータを駆動するための最小電位と、該圧力室内
を加圧する側に該アクチュエータを駆動する最大電位と
を含む駆動電圧信号とを備え、上記大液滴を吐出する駆
動手段は、所定の一印字周期内に、所定の最小電位と最
大電位との間の基準電位から該最小電位まで下降する電
位降下波形と、該最小電位を維持する最小電位維持波形
と、該最小電位から上記最大電位まで上昇する電位上昇
波形とからなる初期駆動パルスと、最大電位を維持する
最大電位維持波形と、該最大電位から最小電位まで下降
する電位降下波形と、該最小電位を維持する最小電位維
持波形と、該最小電位から最大電位まで上昇する電位上
昇波形とからなる第Ｍ後続駆動パルス(Ｍは自然数)を順
に供給するように構成され、上記初期駆動パルスの電位
降下波形の電位降下開始時から電位上昇波形の電位上昇
終了時までの第１時間ｔ０ｂと、上記第１後続駆動パル
スにおける最大電位維持波形の電位維持開始時から電位
上昇波形の電位上昇終了時までの第２時間ｔ１ｂと、上
記第Ｍ後続駆動パルスにおける最大電位維持波形の電位
維持開始時から電位上昇波形の電位上昇終了時までの第
Ｍ時間ｔＭｂとは、アクチュエータの固有周期Ｔに対し
て、 ｔ０ｂ≦ｔ１ｂ＜ｔＭｂ≦Ｔ に設定し、かつ一印字周期内の初期駆動パルスの電位降
下波形の電位降下開始時から最後の後続駆動パルスの電
位上昇波形の電位上昇終了時までの時間Ｔ１は、最小印
字周期Ｔ２に対して、 Ｔ１／Ｔ２≦０．５ に設定したものである。

【００２９】上記第６の発明により、ｔ０ｂ≦ｔ１ｂ＜
ｔＭｂ≦Ｔに設定することで記録媒体に着弾する前また
は着弾と同時に合体して大液滴の単一ドットが形成で
き、かつＴ１／Ｔ２≦０．５に設定することで、圧力室
内のインクが静定するので、吐出の繰り返しが安定に行
うことができる。また、高速印字が可能となる。

【００３０】第７の発明に係るインクジェットヘッド
は、請求項１〜６のいずれか一の発明において、ダイナ
ミックレンジが５倍以上の小液滴と大液滴の両方を上記
ノズルの１つから吐出するものである。

【００３１】上記第７の発明により、吐出量のダイナミ
ックレンジが５倍以上の小液滴と大液滴の両方を上記ノ
ズルの１つから吐出することができる。

【００３２】第８の発明に係るインクジェットヘッド
は、請求項１〜７のいずれか一の発明において、Ｍが２
以上の後続駆動パルスを供給して大液滴の吐出を行うも
のである。

【００３３】上記第８の発明により、液滴量のダイナミ
ックレンジが５倍以上の小液滴と大液滴の両方を上記ノ
ズルの１つから吐出することができる。

【００３４】第９の発明に係るインクジェットヘッド
は、請求項１〜８のいずれか一の発明において、最小液
滴量が２ｐｌ以下である。

【００３５】上記第９の発明により、液滴量のダイナミ
ックレンジが５倍以上の小液滴と大液滴の両方を上記ノ
ズルの１つから吐出することができ、高速化と高画質化
を両立できる。

【００３６】第１０の発明は、インクジェット式記録装
置であって、上記第１〜９のいずれか一の発明に係るイ
ンクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドのイ
ンク吐出時に該インクジェットヘッドと記録媒体とを相
対的に移動させる移動手段とを備えているものである。

【００３７】このことにより、液滴量のダイナミックレ
ンジが５倍以上の小液滴と大液滴の両方を上記ノズルの
１つから吐出することができ、高速化と高画質化を両立
できるインクジェット式記録装置が得られる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００３９】＜実施形態１＞図１は、実施形態１に係る
インクジェット式記録装置の概略構成を示す。このイン
クジェット式記録装置は、キャリッジ１６に支持固定さ
れたインクジェットヘッド１を備えている。キャリッジ
１６には、図１では図示を省略するキャリッジモータ２
８（図６参照）が設けられ、このキャリッジモータ２８
によりキャリッジ１６が主走査方向（図１及び図２に示
すＸ方向）に延びるキャリッジ軸１７にガイドされ、そ
の方向に往復移動するようになっている。なお、このキ
ャリッジ１６、キャリッジ軸１７及びキャリッジモータ
２８により、インクジェットヘッド１と記録紙４１とを
相対移動させる移動手段が構成されている。

【００４０】記録紙４１は、図１では図示を省略する搬
送モータ２６（図６参照）によって回転駆動される２つ
の搬送ローラ４２に挟まれていて、この搬送モータ２６
及び各搬送ローラ４２により、上記主走査方向と直交す
る副走査方向（図１及び図２に示すＹ方向）に搬送され
るようになっている。

【００４１】インクジェットヘッド１は、図２〜図５に
示すように、インクを収容する複数の圧力室４と各圧力
室４にそれぞれ連通する複数のノズル２とが形成された
ヘッド本体４０と、各圧力室４内のインクに圧力を付加
して各ノズル２からインク滴をそれぞれ吐出させる複数
のアクチュエータ１０とを有している。アクチュエータ
１０は、後述の如く、いわゆるたわみ振動型の圧電素子
１３を用いたものであって、圧力室４の収縮（加圧）及
び膨張（減圧）に伴う圧力室４内の圧力変化によって、
ノズル２からインク滴を吐出しかつ圧力室４にインクを
導入するようになっている。

【００４２】図２に示すように、各圧力室４は、インク
ジェットヘッド１の内部に主走査方向Ｘに延びるように
長溝状に形成されており、圧力室４同士は、副走査方向
Ｙに互いに所定間隔をあけて配設されている。この圧力
室４の一端部（図２では右側の端部）には、ノズル２が
設けられている。圧力室４の他端部（図２では左側の端
部）にはインク供給路５の一端部がそれぞれ接続され、
この各インク供給路５の他端部は、副走査方向Ｙに延び
るように設けられたインク供給室３に接続されている。

【００４３】図３に示すように、インクジェットヘッド
１は、ノズル２が形成されたノズルプレート６と、圧力
室４及びインク供給路５を区画形成する区画壁７と、ア
クチュエータ１０とが順に積層されて構成されている。
このノズルプレート６は厚さ２０μｍのポリイミド板か
らなり、ノズル径は１０μｍ〜３５μｍで、本実施例で
は２０μｍに設定している。又、区画壁７は厚さ２８０
μｍのステンレス製ラミネート板で構成されている。

【００４４】アクチュエータ１０は、図４及び図５に誇
張して示すように、圧力室４に臨設された振動板１１
と、振動板１１を振動させる薄膜の圧電素子１３と、個
別電極１４とが順に積層されて構成されている。アクチ
ュエ−タの全体の厚さは、アクチュエ−タを高密度に配
置するために、８μｍ以下が好ましい。本実施例では、
振動板１１は、厚さ２μｍのクロム板からなっており、
各圧電素子１３に個別電極１４と共に電圧を印加するた
めの共通電極としての機能をも有している。圧電素子１
３は、圧力室４に対応して設けられていて、厚さ３μｍ
のＰＺＴ（ジルコル酸チタン酸鉛）からなる超薄型のも
のである。個別電極１４は厚さ０．１μｍの白金板から
なっており、アクチュエータ１０の全体の厚さは約５μ
ｍとなっている。なお、互いに隣接する圧電素子１３
（個別電極１４）の間には、ポリイミドからなる絶縁板
１５が設けられている。

【００４５】次に、図６のブロック図を参照しながら、
インクジェット式記録装置の制御回路２０を説明する。
制御回路２０は、ＣＰＵからなる主制御部２１と、各種
データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ２２
と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ２３と、搬送モー
タ２６及びキャリッジモータ２８をそれぞれ駆動制御す
るためのドライバ回路２５，２７及びモータ制御回路２
４と、印刷データを受信するデータ受信回路２９と、駆
動信号生成回路３０と、複数の選択回路３１，３１，…
とを備えている。各選択回路３１には、アクチュエータ
１０が接続されている。駆動信号生成回路３０は、後述
する駆動信号を生成する回路である。選択回路３１は、
インクジェットヘッド１がキャリッジ１６と共に主走査
方向Ｘに移動しているときに、駆動信号生成回路３０か
らの駆動信号をアクチュエータ１０に選択的に入力させ
る回路である。具体的には、選択回路３１は、駆動信号
生成回路３０からアクチュエータ１０への信号供給をＯ
Ｎ／ＯＦＦするスイッチング回路により構成されてい
る。

【００４６】次に、インクジェット式記録装置の動作に
ついて説明する。まず、データ受信回路２９が画像デー
タを受信すると、主制御部２１はＲＯＭ２２に記憶され
た処理ルーチンに基づいて、モータ制御回路２４及びド
ライバ回路２５，２７を介して搬送モータ２６及びキャ
リッジモータ２８をそれぞれ制御し、駆動信号生成回路
３０は駆動信号を生成する。さらに、主制御部２１は、
上記画像データに基づいて、インク滴の吐出に関する情
報を各選択回路３１に出力する。そして、選択回路３１
は、上記情報に基づいて、インク滴を吐出すべきときに
はＯＮ状態となってアクチュエータ１０に駆動信号を供
給する一方、インク滴を吐出すべきでないときにはＯＦ
Ｆ状態となって駆動信号を遮断する。これにより、記録
紙４１上に所望の画像が形成される。

【００４７】−駆動信号の波形− 図７を参照しながら、駆動信号について説明する。本実
施形態の駆動信号は、周期Ｔ２ａの小液滴を吐出するパ
ルス信号(Ｐ１ａ、Ｐ２ａ)と周期Ｔ２ｂの大液滴を吐出
するパルス信号(Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ３ｂ)とからなる。

【００４８】−小液滴吐出の説明− (Ａ)小液滴を吐出するパルス信号について、図８（ａ）
を参照しながら説明する。

【００４９】本実施形態の駆動信号は、一印字周期中
に、主パルス信号Ｐ１ａ及び補助パルス信号Ｐ２ａの２
つのパルス信号を含んでいる。

【００５０】主パルス信号Ｐ１ａは、所定の基準電位と
第１電位Ｖ１ａとを有する信号である。ここで、第１電
位Ｖ１ａは、基準電位との電位差がＶ１ａであって、圧
力室４を減圧する側（圧力室４の内容積を増加させる
側）にアクチュエータ１０を変形させるための電位であ
る。詳しくは、主パルス信号Ｐ１ａは、基準電位から第
１電位Ｖ１ａにまで下降する第１電位降下波形Ｓ１ａ
と、第１電位Ｖ１ａを維持する第１電位維持波形Ｓ２ａ
と、第１電位Ｖ１ａから基準電位にまで上昇する第１電
位上昇波形Ｓ３ａとにより構成されており、いわゆる引
き押し波形の信号である。

【００５１】一方、補助パルス信号Ｐ２ａは、基準電位
と第２電位Ｖ２ａとを有する信号である。ここで、第２
電位Ｖ２ａは、基準電位との電位差がＶ２ａであって、
圧力室４を減圧する側にアクチュエータ１０を変形させ
るための電位である。なお、本実施形態では第２電位Ｖ
２ａは第１電位Ｖ１ａよりも小さいが、第２電位Ｖ２ａ
は第１電位Ｖ１ａと等しくてもよく、第１電位Ｖ１ａよ
りも大きくてもよい。補助パルス信号Ｐ２ａは、詳しく
は、主パルス信号Ｐ１ａの後の基準電位維持波形Ｓ４ａ
に続き、基準電位から第２電位Ｖ２ａにまで下降する第
２電位降下波形Ｓ５ａと、第２電位Ｖ２ａを維持する第
２電位維持波形Ｓ６ａと、第２電位Ｖ２ａから基準電位
にまで上昇する第２電位上昇波形Ｓ７ａとにより構成さ
れている。従って、補助パルス信号Ｐ２ａも、いわゆる
引き押し波形の信号である。

【００５２】ここで、主パルス信号Ｐ１ａの第１電位降
下波形Ｓ１ａの電位降下開始時から第１電位上昇波形Ｓ
３ａの電位上昇開始時までの時間をｔ１ａとすると、ｔ
１ａはアクチュエータ１０の固有周期Ｔに対して、 （１／４）Ｔ＜ｔ１ａ＜（３／４）Ｔ −−−（１） に設定されている。詳しくは、本例では、時間ｔ１ａは
４μｓに設定されている。なお、ここでいうアクチュエ
ータ１０の固有周期とは、圧力室４の内部のインクの影
響をも含めた振動系全体の固有周期のことであり、本例
では８μｓである。このような固有周期は、例えば米国
特許第４，６９７，１９３号明細書に記載されているヘ
ルムホルツ固有振動数ｆの逆数で表される。

【００５３】主パルス信号Ｐ１ａの第１電位上昇波形Ｓ
３ａの電位上昇開始時から補助パルス信号Ｐ２ａの電位
降下波形Ｓ５ａの電位降下開始時までの時間をｔ２ａと
すると、ｔ２ａは、 ｔ２ａ＜０．５Ｔ −−−（２） に設定されている。なお、時間ｔ２ａが短すぎると、後
述の補助パルス信号Ｐ２ａの付加によるインク吐出が困
難となるので、時間ｔ２ａは、 （１／１６）Ｔ＜ｔ２ａ＜０．５Ｔ −−−（２ａ） に設定されていることが好ましい。本例では、時間ｔ２
ａは１．５μｓに設定されている。

【００５４】補助パルス信号Ｐ２ａの第２電位降下波形
Ｓ５ａの電位降下開始時から電位降下終了時までの時間
をｔ５ａとすると、ｔ５ａは、 ｔ５ａ＜０．５Ｔ −−−（３） に設定されている。なお、時間ｔ５ａが短いほど、後述
の補助パルス信号Ｐ２ａの付加によるインク吐出が容易
になるので、時間ｔ５ａは、 ｔ５ａ＜０．２５Ｔ −−−（３ａ） に設定されていることが好ましい。本例では、時間ｔ５
ａは０．５μｓに設定されている。

【００５５】補助パルス信号Ｐ２ａの第２電位上昇波形
Ｓ７ａの電位上昇開始時から電位上昇終了時までの時間
をｔ４ａとすると、ｔ４ａは、 ｔ４ａ＞（Ｖ２ａ／Ｖ１ａ）Ｔ −−−（４） に設定されている。

【００５６】−インクの吐出動作− 次に、アクチュエータ１０の中央部の変位を表す図８
（ｂ）と、ノズル２のインクの挙動を表す図９とを参照
しながら、インク滴の吐出動作について説明する。な
お、図９では、圧力室４等は模式的に表されており、こ
れらは実際の形状とは異なる。また、アクチュエータ１
０の変形は誇張して示している。

【００５７】まず、図９（ａ）に示す基準状態（初期状
態）のアクチュエータ１０に対し、主パルス信号Ｐ１ａ
が供給される。これにより、図８（ｂ）の変位曲線Ｃ１
及び図９（ｂ）に示すように、アクチュエータ１０は圧
力室４を減圧する側に変形し、いわゆる引き動作を行
う。これにより、インク供給室３から圧力室４にインク
が導入される。

【００５８】その後、図８（ｂ）の変位曲線Ｃ２及び図
９（ｃ）に示すように、アクチュエータ１０は基準状態
に向けて徐々に復帰し、圧力室４はアクチュエータ１０
によって加圧される。つまり、いわゆる押し動作が行わ
れる。これにより、ノズル２からインクが徐々に突出す
る。

【００５９】次に、図８（ｂ）の変位曲線Ｃ３及び図９
（ｄ）に示すように、アクチュエータ１０が基準状態に
復帰する前に補助パルス信号Ｐ２ａが供給され、アクチ
ュエータ１０の復帰動作は一時的に抑制される。なお、
図８（ｂ）に示すように、本実施形態では、補助パルス
信号Ｐ２ａの付加によってアクチュエータ１０は一時的
に圧力室４を減圧する側に変形しているが、補助パルス
信号Ｐ２ａは、アクチュエータ１０の復帰動作を急激に
減速させるものであればよく、アクチュエータ１０を必
ずしも減圧側に変形させる必要はない。このように、ア
クチュエータ１０の復帰動作が不連続になることによ
り、ノズル２から押し出されたインクは、その慣性力に
よって先端側の一部が分断され、微小なインク滴ＤＰと
なって飛翔する。

【００６０】その後、図８（ｂ）の変位曲線Ｃ４及び図
９（ｅ）に示すように、アクチュエータ１０は再び復帰
動作に戻り、いわゆる押し動作を再開する。この際、イ
ンク滴ＤＰが吐出された分だけ、ノズル２からのインク
の吐出量は少なくなるので、アクチュエータ１０が基準
状態に復帰したとしても、ノズル２からインク滴が再度
吐出されることはない。

【００６１】なお、本実施形態では、補助パルス信号Ｐ
２ａの第２電位上昇波形Ｓ７ａの電位上昇開始時から電
位上昇終了時までの時間ｔ４ａはｔ４ａ＞（Ｖ２ａ／Ｖ
１ａ）Ｔに設定されており、インク吐出後のアクチュエ
ータ１０の振動抑制にとって十分に長い時間であるの
で、次のインク滴を吐出する前に、アクチュエータ１０
の状態は十分に安定する。すなわち、駆動信号を供給す
る際に、アクチュエータ１０は常に所定の基準状態（初
期状態）から駆動されることになり、所定量のインク滴
が安定して吐出されることになる。従って、印字品質の
ばらつきがなくなり、良好な記録が可能となる。

【００６２】以上のように、本実施形態によれば、主パ
ルス信号Ｐ１ａの供給により圧力室４を減圧する側にア
クチュエータ１０を駆動した後、アクチュエータ１０が
基準状態に復帰する前に、その復帰を一時的に抑制する
補助パルス信号Ｐ２ａを供給することとしたので、ノズ
ル端から押し出したインクの一部を分断させ、微小なイ
ンク滴として吐出することができる。従って、ノズルを
小径化することなく微小なインク滴を吐出することが可
能となる。

【００６３】主パルス信号Ｐ１ａの電位上昇波形Ｓ３ａ
の電位上昇開始時から上記補助パルス信号Ｐ２ａの電位
降下波形Ｓ５ａの電位降下開始時までの時間ｔ２ａを、
アクチュエータ１０の固有周期Ｔに対してｔ２ａ＜０．
５Ｔに設定し、補助パルス信号Ｐ２ａの電位降下波形Ｓ
５ａの電位降下開始時から電位降下終了時までの時間ｔ
５ａをｔ５ａ＜０．５Ｔに設定していることから、アク
チュエータ１０が基準状態に復帰する前に補助パルス信
号Ｐ２ａを確実に供給することができ、微小なインク滴
を安定して吐出することができる。

【００６４】補助パルス信号Ｐ２ａの第２電位上昇波形
Ｓ７ａの電位上昇開始時から電位上昇終了時までの時間
ｔ４ａをｔ４ａ＞（Ｖ２ａ／Ｖ１ａ）Ｔに設定すること
としたので、インク滴を吐出した後のアクチュエータ１
０の振動が次回のインク滴の吐出時に残存することがな
く、インク滴の吐出動作は常に安定して行われる。従っ
て、印字品質が安定する。

【００６５】主パルス信号Ｐ１ａの電位降下波形Ｓ１ａ
の電位降下開始時から電位上昇波形Ｓ３ａの電位上昇開
始時までの時間ｔ１ａを、アクチュエータの固有周期Ｔ
に対して、（１／４）Ｔ＜ｔ１ａ＜（３／４）Ｔに設定
しているので、アクチュエータ１０の共振を利用するこ
とができ、アクチュエータ１０の駆動に必要なエネルギ
ーを抑制することができる。

【００６６】−大液滴の説明− (Ｂ)大液滴を吐出するパルス信号について、図１２及び
図７を参照しながら説明する。

【００６７】図１２は、一印字周期内にノズル２から３
つのインク滴を吐出する際の動作図である。一印字周期
Ｔ２ｂ内にアクチュエータ１０に供給される駆動信号
は、３つの台形波状パルスＰ１ｂ〜Ｐ３ｂ、すなわち初
期パルスＰ１ｂと第１の後続パルスＰ２ｂと第２の後続
パルスＰ３ｂとを含んでいる。各パルスＰ１ｂ〜Ｐ３ｂ
は、アクチュエータ１０に引き押し動作（いわゆるプル
プッシュ動作）を行わせることによってインク滴を吐出
するための駆動信号である。

【００６８】図１２に示すように、初期パルスＰ１ｂ
は、基準電位Ｖ０から圧力室４内を減圧する側にアクチ
ュエータ１０を駆動するための最小電位Ｖ１ｂまで下降
する電位降下波形Ｓ１ｂと、最小電位Ｖ１ｂを維持する
最小電位維持波形とＳ２ｂと、最小電位Ｖ１ｂから圧力
室４内を加圧する側にアクチュエータ１０を駆動するた
めの最大電位Ｖ２ｂまで上昇する電位上昇波形Ｓ３ｂと
から構成されている。第１後続パルスＰ２ｂは、最大電
位Ｖ２ｂを維持する最大電位維持波形Ｓ４ｂと、最大電
位Ｖ２ｂから最小電位Ｖ１ｂまで下降する電位降下波形
Ｓ５ｂと、最小電位Ｖ１ｂを維持する最小電位維持波形
Ｓ６ｂと、最小電位Ｖ１ｂから最大電位Ｖ２ｂまで上昇
する電位上昇波形Ｓ７ｂとから構成されている。第２後
続パルスＰ３ｂは、第１後続パルスと同様のパルスであ
り、最大電位Ｖ２ｂを維持する最大電位維持波形Ｓ８ｂ
と、最大電位Ｖ２ｂから最小電位Ｖ１ｂまで下降する電
位降下波形Ｓ９ｂと、最小電位Ｖ１ｂを維持する最小電
位維持波形Ｓ１０ｂと、最小電位Ｖ１ｂから最大電位Ｖ
２ｂまで上昇する電位上昇波形Ｓ１１ｂとから構成され
ている。第２後続パルスＰ３ｂの後には、最大電位Ｖ２
ｂを維持する最大電位維持波形Ｓ１２ｂと、最大電位Ｖ
２ｂから基準電位Ｖ０まで下降する電位降下波形Ｓ１３
ｂと、基準電位Ｖ０を維持する基準電位維持波形Ｓ１４
ｂとが続いている。なお、基準電位Ｖ０、最小電位Ｖ１
ｂ及び最大電位Ｖ２ｂは、−１００Ｖ〜１００Ｖ程度の
電位が好ましく、例えば、最小電位Ｖ１ｂ、基準電位Ｖ
０、最大電位Ｖ２ｂを、それぞれ０Ｖ、２０Ｖ、５０Ｖ
としてもよい。

【００６９】本駆動信号に含まれる駆動パルスは、パル
ス間の時間間隔が徐々にアクチュエータ１０の固有周期
に近づくように長くなっている。具体的には、初期パル
スＰ１ｂにおける電位降下波形Ｓ１ｂの電位降下開始時
から電位上昇波形Ｓ３ｂの電位上昇終了時までの第１時
間ｔ１ｂと、第１後続パルスＰ２ｂにおける最大電位維
持波形Ｓ４ｂの電位維持開始時から電位上昇波形Ｓ７ｂ
の電位上昇終了時までの第２時間ｔ２ｂと、第２後続パ
ルスＰ３における最大電位維持波形Ｓ８ｂの電位維持開
始時から電位上昇波形Ｓ１１ｂの電位上昇終了時までの
第３時間ｔ３ｂとは、アクチュエータ１０の固有周期Ｔ
に対して、ｔ１ｂ≦ｔ２ｂ＜ｔ３ｂ≦Ｔとなるように設
定されている。例えば、アクチュエータ１０の固有周期
Ｔが８μｓの場合に、ｔ１ｂ、ｔ２ｂ、ｔ３ｂをそれぞ
れ５．５μｓ、７μｓ、８μｓとしてもよい。

【００７０】各パルスＰ１ｂ〜Ｐ３ｂのパルス幅は、ア
クチュエータ１０の固有周期以下に設定されている。ま
た、一般に、固有周期の長い薄膜の圧電素子１３では、
パルスの最大電位または最小電位の維持時間（ピークホ
ール時間）がインク滴の吐出速度に与える影響は小さ
い。そのため、パルスＰ１ｂ〜Ｐ３ｂの電位降下波形の
立ち下がり時間及び電位上昇波形の立ち上がり時間を相
対的に長くするよう、ピークホールド時間を短くするこ
とができる。本実施形態では、パルスＰ１ｂ〜Ｐ３ｂの
各電位維持波形Ｓ２ｂ、Ｓ４ｂ、Ｓ６ｂ、Ｓ８ｂ、Ｓ１
０ｂ及びＳ１２ｂの電位維持時間（ピークホールド時
間）は、それぞれアクチュエータ１０の固有周期の１／
４以下に設定されている。

【００７１】また、一つの印字周期のインク吐出終了か
ら次の印字周期のインク吐出開始までの間に圧力室４内
及びノズル２内のインクを十分に静定させるために、第
２後続パルスを供給した後の波形Ｓ１２ｂ〜Ｓ１４ｂ
は、十分な長さに設定されている。具体的には、初期パ
ルスＰ１ｂの電位降下波形Ｓ１ｂの電位降下開始時から
第２後続パルスＰ３ｂの電位上昇波形Ｓ１１ｂの電位上
昇終了時までの時間Ｔ１ｂは、最小印字周期Ｔ２ｂの半
分以下に設定されている。つまり、Ｔ１ｂ／Ｔ２ｂ≦
０．５となっており、例えば、Ｔ１ｂ＝２０．５μｓ、
Ｔ２ｂ＝５０μｓとしてもよい。なお、時間Ｔ１ｂは、
インクを良好に吐出できる範囲に設定すればよく、固有
周期以上または（Ｔ２ｂ）／８以上（つまり１／８≦Ｔ
１ｂ／Ｔ２ｂ）が特に好ましい。

【００７２】このように、本実施形態では、パルス間の
時間間隔ｔ１ｂ、ｔ２ｂ、ｔ３ｂが徐々にアクチュエー
タ１０の固有周期に近づくようになっているので、図１
２（ａ）に示すように、初期パルスＰ１ｂによって吐出
される第１インク滴Ｑ１、第１後続パルスＰ２ｂによっ
て吐出される第２インク滴Ｑ２、第２後続パルスＰ３ｂ
によって吐出される第３インク滴Ｑ３は、段階的に速度
が上昇するように吐出される。言い換えると、第１イン
ク滴Ｑ１、第２インク滴Ｑ２、第３インク滴Ｑ３の吐出
速度をそれぞれｖ１、ｖ２、ｖ３とすると、ｖ１≦ｖ２
＜ｖ３となる。なお、第３インク滴Ｑ３の吐出速度ｖ３
は、第１インク滴Ｑ１と第２インク滴Ｑ２とが合体して
第１合体インク滴Ｑ１２となった後に第３インク滴Ｑ３
が当該第１合体インク滴Ｑ１２に更に合体するように、
第１合体インク滴Ｑ１２の吐出速度ｖ１２よりも大きく
設定されていてもよい。あるいは、例えばｖ１＝ｖ２の
場合のように、第３インク滴Ｑ３と第２インク滴Ｑ２と
が合体して第２合体インク滴となった後に当該第２合体
インク滴が更に第１インク滴Ｑ１に合体するように設定
されていてもよい。これにより、第１、第２及び第３イ
ンク滴Ｑ１〜Ｑ３は、記録紙４１に着弾する前に合体
し、一つのインク滴Ｑ１２３となって記録紙４１に着弾
して単一のドットを形成することになる。

【００７３】以上のように、本実施形態によれば、パル
スＰ１ｂ〜Ｐ３ｂの時間間隔ｔ１ｂ〜ｔ３ｂを、徐々に
アクチュエータ１０の固有周期に近づくように変化させ
ることとしたので、複数のインク滴の吐出速度を徐々に
増加させることができる。従って、第１〜第３のインク
滴Ｑ１〜Ｑ３を着弾前に合体させることができ、たとえ
インクジェットヘッド１のキャリッジ速度が速い場合で
あっても、記録紙４１に良好なインクドットを形成する
ことができる。従って、多階調記録を高速に行うことが
可能となる。

【００７４】また、パルスＰ１ｂ〜Ｐ３ｂの時間間隔ｔ
１ｂ〜ｔ３ｂを徐々に長くしたので、それらがアクチュ
エータ１０の固有周期に近づくように徐々に短くなる場
合に比べて、全体の時間間隔Ｔ１＝ｔ１ｂ＋ｔ２ｂ＋ｔ
３ｂを短くすることができる。従って、印字速度が向上
する。

【００７５】また、パルスＰ１ｂ〜Ｐ３ｂのピークホー
ルド時間が短いので、その分だけ電位の立ち下がり時間
や立ち上がり時間を長くすることができ、電位の立ち上
がり時間及び立ち下がり時間を十分に確保することがで
きる。従って、エキストラドットのない安定したインク
滴を吐出することができ、良質な印字を得ることができ
る。

【００７６】また、一印字周期内の最後のパルスである
第２後続パルスＰ３ｂから次の印字周期の初期パルスＰ
１ｂまでの時間が長いので、第３インク滴Ｑ３を吐出し
た後の圧力室４及びノズル２内のインクの脈動やメニス
カス振動は、次の印字周期の第１インク滴Ｑ１を吐出す
るまでの間に、十分に低減する。従って、第１インク滴
Ｑ１の吐出時には、圧力室４及びノズル２内のインクは
十分に静定する。そのため、第１インク滴Ｑ１を安定し
て吐出することができる。

【００７７】なお、アクチュエータ１０の振動を抑制し
てインクを更に静定させるために、図１３に示すよう
に、第２後続パルスＰ３ｂの後の電位降下波形Ｓ１３の
傾斜をより穏やかにしてもよく、当該電位降下波形Ｓ１
３ｂの後に次の印字周期の初期パルスの電位降下波形Ｓ
１ｂを連続させてもよい。

【００７８】＜実施形態２＞実施形態１の小液滴吐出で
は、インク吐出前のアクチュエータ１０の状態を安定さ
せるために、補助パルス信号Ｐ２ａの第２電位上昇波形
Ｓ７ａの電位上昇開始時から電位上昇終了時までの時間
ｔ４ａを長めに設定したが、インク吐出の間隔が短い高
速印刷が必要な場合もある。実施形態２は、駆動周波数
を向上させて高速印刷を可能とすべく、実施形態１にお
ける駆動信号を図１０に示すような駆動信号に置き換え
たものである。

【００７９】具体的には、本実施形態では、補助パルス
信号Ｐ２ａの電位降下波形Ｓ５ａの電位降下開始時から
電位上昇波形Ｓ７ａの電位上昇終了時までの時間ｔ３ａ
は、アクチュエータ１０の固有周期Ｔに対して、（１／
１６）Ｔ＜ｔ３ａ＜（３／８）Ｔに設定されている。こ
のように、補助パルス信号Ｐ２ａの印加時間ｔ３ａを短
めに設定することにより、主パルス信号Ｐ１ａ及び補助
パルス信号Ｐ２ａからなる駆動信号の全体の周期を短く
することができる。従って、駆動周波数を向上させるこ
とができる。

【００８０】なお、時間ｔ３ａに上限を設けた理由は、
時間ｔ３ａが長くなりすぎると、補助パルス信号Ｐ２ａ
を加えることにより余分なインク滴が吐出されるおそれ
があるからである。

【００８１】（表１）に、本発明の実施例の性能比較表
を示す。なお、実施例１〜４及び比較例では、Ｖ１ａ＝
Ｖ２ａ＝２３[Ｖ]とした。

【００８２】

【表１】

【００８３】（表１）に示すように、実施例１〜４によ
れば、従来の引き押し波形の駆動信号に比べて、インク
の吐出量が少なくなっていることが分かる。つまり、実
施例１〜４においては、従来よりも微小なインク滴が吐
出されている。なお、比較例のように時間ｔ３ａが長す
ぎると、補助パルス信号Ｐ２ａの供給により余分なイン
ク滴が吐出され、インクの吐出量は、逆に従来例よりも
増加する結果となる。

【００８４】＜実施形態３＞実施形態１及び２の小液滴
吐出では、駆動信号の波形は基準電位と２つの電位Ｖ１
ａ，Ｖ２ａとを有する信号波形であり、アクチュエータ
１０にいわゆる引き押し動作を行わせる引き押し波形で
あった。しかし、本発明の駆動信号の波形は、引き押し
波形に限定されるものではなく、図１１（ａ）及び
（ｂ）に示すように、アクチュエータ１０を基準状態か
らいったん圧力室４を減圧する側に駆動した後、圧力室
４を加圧する側に駆動し、再び減圧側に駆動してから基
準状態に復帰させる波形であってもよい。つまり、アク
チュエータ１０にいわゆる引き押し引き動作を行わせる
引き押し引き波形であってもよい。

【００８５】＜実施形態４＞実施形態４は、大液滴吐出
を行うために、アクチュエータ１０に対して一印字周期
内に複数の矩形状パルスを供給するものである。

【００８６】図１４に示すように、本実施形態に係る駆
動パルス群は、一印字周期内に第１〜第３の矩形パルス
Ｐ１’〜Ｐ３’を含んでいる。第１〜第３パルスＰ１’
〜Ｐ３’の波形はそれぞれ異なっていてもよいが、本実
施形態では、第１〜第３パルスＰ１’〜Ｐ３’を同一波
形の矩形パルスで構成することとした。つまり、第１〜
第３パルスＰ１’〜Ｐ３’のパルス高さ及びパルス幅は
それぞれ等しい。基準電位Ｖ０及び最大電位Ｖ２ｂは、
−１００Ｖ〜１００Ｖ程度の電位が好ましく、例えば基
準電位Ｖ０を０Ｖ、最大電位Ｖ２ｂを５０Ｖとすること
ができる。

【００８７】第１パルスＰ１’の電位上昇終了時から第
２パルスＰ２’の電位上昇終了時までの第１時間ｔ１ｂ
と、第２パルスＰ２’の電位上昇終了時から第３パルス
Ｐ３’の電位上昇終了時までの第２時間ｔ２ｂとは、ア
クチュエータ１０の固有周期Ｔに対して、ｔ１ｂ＜ｔ２
ｂ≦Ｔに設定されている。従って、実施形態１と同様、
第１〜第３インク滴Ｑ１〜Ｑ３を段階的に吐出速度が速
くなるように吐出することができるので、これらインク
滴Ｑ１〜Ｑ３を記録紙４１に着弾する前あるいは着弾と
同時に合体させることができる。

【００８８】第１パルスＰ１’の電位上昇開始時と第３
パルスＰ３’の電位上昇開始時との間の時間Ｔ１ｂは、
印字周期Ｔ２ｂに対して、Ｔ１ｂ／Ｔ２ｂ≦０．５に設
定されている。従って、実施形態１と同様、第１インク
滴Ｑ１の吐出時には、圧力室４及びノズル２内のインク
は十分に静定しているので、第１インク滴Ｑ１を安定し
て吐出することができる。

【００８９】更に、本実施形態によれば、駆動パルス群
を矩形状のパルスのみによって構成しているので、駆動
パルス群を容易に形成することができる。矩形状のパル
スは台形波状のパルスよりも容易に形成することができ
るからである。

【００９０】＜実施形態５＞図１５は、大液滴を吐出し
た後に、小液滴を吐出する駆動パルスである。階調印字
を行う場合、この大液滴を吐出した後に、小液滴を吐出
する場合が一番厳しい条件となる(吐出後のインクが激
しく揺動するため)。実施形態４では大液滴を吐出する
ために、初期パルスＰ１ｂ、第１後続パルスＰ２ｂ、第
２後続パルスＰ３ｂの３つのパルスを加えて合体させた
が、本実施例ではさらに多くのパルスを合体させたもの
である。

【００９１】（表２）は、小液滴吐出を実施形態２の実
施例２の条件で固定(1.5pl吐出)し、大液滴の吐出を初
期パルスＰ０ｂの印加後に、２つ以上の後続パルスＰ１
ｂ、Ｐ２ｂ・・・ＰＭｂを加えたときの吐出量と吐出量
のダイナミックレンジを示した表である。初期駆動パル
スＰ０ｂの電位降下波形の電位降下開始時から最後の後
続パルスの電位上昇波形の電位上昇終了時までの時間Ｔ
１ｂは、最小印字周期Ｔ２ｂに対して、Ｔ１ｂ／Ｔ２ｂ
≦０．５になるように設定した。又、比較としてエプソ
ン社製のPM-800Cのデ−タを記載した。ここで、吐出量
のダイナミックレンジとは、１つのノズルから吐出でき
る最大液滴量と最小液滴量の比率(=最大液滴量/最小液
滴量)のことである。又、最大液滴量とは、複数のパル
スにより吐出した液滴が、記録紙４１に着弾する前ある
いは着弾と同時に合体してできる最大の液滴量のことで
ある。

【００９２】

【表２】

【００９３】（表２）のいずれの実施例も、最小液滴の
１．５ｐｌを周期Ｔ２ａ＝２５μｓ、最大液滴量を周期
Ｔ２ｂ＝５０μｓで安定に繰り返して吐出できた。

【００９４】ここで、高画質化と高速化の両立について
説明する。ブラック、イエロ、マゼンダ、シアンの４色
のインクで写真のような高画質の画像を得るためには、
１ノズルから吐出する最小液滴量を2pl以下にする必要
がある。しかし、この小液滴のみで画像や文字を作成す
る場合、時間がかかる。一方、高速のために大液滴が必
要である。例えば、720dpiで記録する場合、隣接ドット
を隙間無く印字するのに必要な液滴量は11plである。し
かし、この大液滴のみでは、画像の粒状性が悪く、画像
がざらついてみえる。そこで、１つのノズルから小液滴
と大液滴を両方と吐出できる吐出量のダイナミックレン
ジが広いヘッドが必要である。

【００９５】比較例の場合、吐出量のダイナミックレン
ジは、2.8倍である。又、720dpiの階調記録を行う場合
の吐出量のダイナミックレンジは、5.5倍(=11/2)が必要
となる。

【００９６】本発明では、表２の実施例７の時(後続パ
ルス数が３の時)に1.5〜11plの吐出ができ、吐出量のダ
イナミックレンジは、7.3倍となる。さらに、実施例８
では、吐出量のダイナミックレンジは、9倍となる。こ
のように、ブラック、イエロ、マゼンダ、シアンの４色
の小液滴のインクで写真のような高画質の画像を得るこ
とができ、さらに大液滴を吐出できるので、高画質化と
高速化の両立を図ることができる。

【００９７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、小液滴
を吐出する場合、主パルス信号を供給することによって
アクチュエータをいったん圧力室を減圧する側に駆動し
た後、アクチュエータが基準状態に復帰する前に補助パ
ルス信号を供給し、その復帰を一時的に抑制するように
したので、アクチュエータの復帰に伴ってノズル端から
押し出されたインクの一部を分断させ、２ｐｌ以下の微
小なインク滴として吐出することができる。従って、ノ
ズルを小径化しなくてもインク滴を微細化することがで
き、高画質の記録が可能となる。また、大液滴を吐出す
る場合、アクチュエータに対して複数の駆動パルスをパ
ルス間の時間間隔を徐々にアクチュエータの固有周期に
近づけるように供給することとしたので、複数のインク
滴をそれらの吐出速度が徐々に速くなるように吐出する
ことができる。そのため、複数のインク滴を記録媒体に
着弾する前に合体させ、一つのインク滴として記録媒体
に着弾させることができる。従って、複数のインク滴に
より、記録媒体上に良好な単一ドットを形成することが
できる。その結果、印字品質や印字速度の向上を図るこ
とができる。

【００９８】駆動パルスの時間間隔を徐々にアクチュエ
ータの固有周期に近づけるように長くすることにより、
一印字周期の時間を短くすることができ、印字の高速化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るインクジェット式記録装置の概
略構成図

【図２】インクジェットヘッドの部分平面図

【図３】図２のＡ−Ａ断面図

【図４】アクチュエータ近傍の部分断面図

【図５】図２のＢ−Ｂ断面図

【図６】制御回路のブロック図

【図７】小液滴吐出と大液滴吐出の駆動信号の波形図

【図８】（ａ）は実施形態１に係る駆動信号の波形図
（ｂ）はアクチュエ−タの変位曲線図

【図９】（ａ）〜（ｅ）はアクチュエ−タの変形とイン
クの挙動を示す模式図

【図１０】実施形態２に係る駆動信号の波形図

【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、実施形態３に係わる駆
動信号の波形図

【図１２】（ａ）はインク滴の合体させる模式図（ｂ）
はその駆動信号の波形図

【図１３】大液滴吐出の変形例の駆動信号の波形図

【図１４】実施形態４に係る駆動信号の波形図

【図１５】実施形態５に係る駆動信号の波形図

【図１６】従来例の駆動信号の波形図

【符号の説明】

１ インクジェットヘッド ２ ノズル ４ 圧力室 １０ アクチュエータ １１ 振動板 １３ 圧電素子 １４ 個別電極 ３２ 駆動信号供給手段 ４０ ヘッド本体 ４１ 記録紙 Ｐ１ａ 主パルス信号 Ｐ２ａ 補助パルス信号 Ｐ１ｂ 初期パルス Ｐ２ｂ 第１後続パルス Ｐ３ｂ 第２後続パルス

フロントページの続き (72)発明者 松尾 幸治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF01 AF39 AG44 AM21 AM22 BA03 BA14 CA01

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを収容する圧力室と該圧力室に連
   通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を
   有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のイ
   ンクに圧力を付与するアクチュエータと、上記１つのノ
   ズルから小液滴と大液滴を吐出する駆動手段とを備え、 上記小液滴を吐出する駆動手段は、圧力室を減圧する側
   にアクチュエータを駆動する主パルス信号を供給した
   後、該アクチュエータが基準状態に復帰する前にノズル
   から吐出したインクの一部が分断されてインク滴として
   吐出するように、該アクチュエータの復帰を一時的に抑
   制する補助パルス信号を供給し、かつ上記大液滴を吐出
   する駆動手段は、所定の一印字周期内に、複数の駆動パ
   ルスをこれら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アク
   チュエータの固有周期に近づけるように供給するように
   構成して、小液滴と大液滴の両方を上記ノズルの１つか
   ら吐出するインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 インクを収容する圧力室と該圧力室に連
   通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を
   有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のイ
   ンクに圧力を付与するアクチュエータと、上記１つのノ
   ズルから小液滴と大液滴を吐出する駆動手段とを備え、 上記小液滴を吐出する駆動手段は、所定の基準電位から
   該基準電位との電位差が所定値Ｖ１であり且つ圧力室を
   減圧する側にアクチュエータを駆動するための第１電位
   にまで下降する電位降下波形と、該第１電位を維持する
   電位維持波形と、該第１電位から該基準電位にまで上昇
   する電位上昇波形とからなる主パルス信号と、上記主パ
   ルス信号の後に供給され、上記加圧電位から上記基準電
   位との電位差が所定値Ｖ２であり且つ圧力室を減圧する
   側にアクチュエータを駆動するための第２電位にまで下
   降する電位降下波形と、該第２電位を維持する電位維持
   波形と、該第２電位から該基準電位にまで上昇する電位
   上昇波形とからなる補助パルス信号とを供給するように
   構成し、 上記主パルス信号の電位上昇波形の電位上昇開始時から
   上記補助パルス信号の電位降下波形の電位降下開始時ま
   での時間ｔ２ａと、上記補助パルス信号の電位上昇波形
   の電位上昇開始時から電位上昇終了時までの時間ｔ４ａ
   と、上記補助パルス信号の電位降下波形の電位降下開始
   時から電位降下終了時までの時間ｔ５ａとは、それぞれ
   アクチュエータの固有周期Ｔに対して、下記（数１）に
   設定し、 【数１】 かつ大液滴を吐出する上記駆動手段は、所定の一印字周
   期内に、複数の駆動パルスをこれら駆動パルス間の時間
   間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づける
   ように供給して大液滴を吐出するように構成して、小液
   滴と大液滴の両方を上記ノズルの１つから吐出するイン
   クジェットヘッド。
3. 【請求項３】 インクを収容する圧力室と該圧力室に連
   通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を
   有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のイ
   ンクに圧力を付与するアクチュエータと、上記１つのノ
   ズルから小液滴と大液滴を吐出する駆動手段とを備え、 上記小液滴を吐出する駆動手段は、所定の基準電位から
   該基準電位との電位差が所定値Ｖ１であり且つ圧力室を
   減圧する側にアクチュエータを駆動するための第１電位
   にまで下降する電位降下波形と、該第１電位を維持する
   電位維持波形と、該第１電位から圧力室を加圧する側に
   アクチュエ−タを駆動するための加圧電位にまで上昇す
   る電位上昇波形とからなる主パルス信号と、 上記主パルス信号の後に供給され、上記加圧電位から上
   記基準電位との電位差が所定値Ｖ２であり且つ圧力室を
   減圧する側にアクチュエータを駆動するための第２電位
   にまで下降する電位降下波形と、該第２電位を維持する
   電位維持波形と、該第２電位から該基準電位にまで上昇
   する電位上昇波形とからなる補助パルス信号とを供給す
   るように構成し、 上記主パルス信号の電位上昇波形の電位上昇開始時から
   上記補助パルス信号の電位降下波形の電位降下開始時ま
   での時間ｔ２ａと、上記補助パルス信号の電位上昇波形
   の電位上昇開始時から電位上昇終了時までの時間ｔ４ａ
   と、上記補助パルス信号の電位降下波形の電位降下開始
   時から電位降下終了時までの時間ｔ５ａとは、それぞれ
   アクチュエータの固有周期Ｔに対して、下記（数２）に
   設定し、 【数２】 かつ大液滴を吐出する上記駆動手段は、所定の一印字周
   期内に、複数の駆動パルスをこれら駆動パルス間の時間
   間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づける
   ように供給して大液滴を吐出するように構成して、小液
   滴と大液滴の両方を上記ノズルの１つから吐出するイン
   クジェットヘッド。
4. 【請求項４】 インクを収容する圧力室と該圧力室に連
   通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を
   有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のイ
   ンクに圧力を付与するアクチュエータと、上記１つのノ
   ズルから小液滴と大液滴を吐出する駆動手段とを備え、 上記小液滴を吐出する駆動手段は、所定の基準電位から
   該基準電位との電位差が所定値Ｖ１であり且つ圧力室を
   減圧する側にアクチュエータを駆動するための第１電位
   にまで下降する電位降下波形と、該第１電位を維持する
   電位維持波形と、該第１電位から該基準電位にまで上昇
   する電位上昇波形とからなる主パルス信号と、上記主パ
   ルス信号の後に供給され、上記加圧電位から上記基準電
   位との電位差が所定値Ｖ２であり且つ圧力室を減圧する
   側にアクチュエータを駆動するための第２電位にまで下
   降する電位降下波形と、該第２電位を維持する電位維持
   波形と、該第２電位から該基準電位にまで上昇する電位
   上昇波形とからなる補助パルス信号とを供給するように
   構成し、 上記主パルス信号の電位上昇波形の電位上昇開始時から
   上記補助パルス信号の電位降下波形の電位降下開始時ま
   での時間ｔ２ａと、上記補助パルス信号の電位降下波形
   の電位降下開始時から電位上昇波形の電位上昇終了時ま
   での時間ｔ３ａとは、それぞれアクチュエータの固有周
   期Ｔに対して、下記（数１）に設定し、 【数３】 かつ大液滴を吐出する上記駆動手段は、所定の一印字周
   期内に、複数の駆動パルスをこれら駆動パルス間の時間
   間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づける
   ように供給して大液滴を吐出するように構成して、小液
   滴と大液滴の両方を上記ノズルの１つから吐出するイン
   クジェットヘッド。
5. 【請求項５】 インクを収容する圧力室と該圧力室に連
   通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を
   有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のイ
   ンクに圧力を付与するアクチュエータと、上記１つのノ
   ズルから小液滴と大液滴を吐出する駆動手段とを備え、 上記小液滴を吐出する駆動手段は、所定の基準電位から
   該基準電位との電位差が所定値Ｖ１であり且つ圧力室を
   減圧する側にアクチュエータを駆動するための第１電位
   にまで下降する電位降下波形と、該第１電位を維持する
   電位維持波形と、 該第１電位から圧力室を加圧する側にアクチュエ−タを
   駆動するための加圧電位にまで上昇する電位上昇波形と
   からなる主パルス信号と、上記主パルス信号の後に供給
   され、上記加圧電位から上記基準電位との電位差が所定
   値Ｖ２であり且つ圧力室を減圧する側にアクチュエータ
   を駆動するための第２電位にまで下降する電位降下波形
   と、該第２電位を維持する電位維持波形と、該第２電位
   から該基準電位にまで上昇する電位上昇波形とからなる
   補助パルス信号とを供給するように構成し、 上記主パルス信号の電位上昇波形の電位上昇開始時から
   上記補助パルス信号の電位降下波形の電位降下開始時ま
   での時間ｔ２ａと、上記補助パルス信号の電位降下波形
   の電位降下開始時から電位上昇波形の電位上昇終了時ま
   での時間ｔ３ａとは、それぞれアクチュエータの固有周
   期Ｔに対して、下記（数４）に設定し、 【数４】 かつ大液滴を吐出する上記駆動手段は、所定の一印字周
   期内に、複数の駆動パルスをこれら駆動パルス間の時間
   間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づける
   ように供給して大液滴を吐出するように構成して、小液
   滴と大液滴の両方を上記ノズルの１つから吐出するイン
   クジェットヘッド。
6. 【請求項６】 大液滴を吐出する駆動手段が、圧力室内
   を減圧する側に上記アクチュエータを駆動するための最
   小電位と、該圧力室内を加圧する側に該アクチュエータ
   を駆動する最大電位とを含む駆動電圧信号とを備え、 上記大液滴を吐出する駆動手段は、所定の一印字周期内
   に、所定の最小電位と最大電位との間の基準電位から該
   最小電位まで下降する電位降下波形と、該最小電位を維
   持する最小電位維持波形と、該最小電位から上記最大電
   位まで上昇する電位上昇波形とからなる初期駆動パルス
   と、最大電位を維持する最大電位維持波形と、該最大電
   位から最小電位まで下降する電位降下波形と、該最小電
   位を維持する最小電位維持波形と、該最小電位から最大
   電位まで上昇する電位上昇波形とからなる第Ｍ後続駆動
   パルス(Ｍは自然数)を順に供給するように構成され、 上記初期駆動パルスの電位降下波形の電位降下開始時か
   ら電位上昇波形の電位上昇終了時までの第１時間ｔ０ｂ
   と、 上記第１後続駆動パルスにおける最大電位維持波形の電
   位維持開始時から電位上昇波形の電位上昇終了時までの
   第２時間ｔ１ｂと、 上記第Ｍ後続駆動パルスにおける最大電位維持波形の電
   位維持開始時から電位上昇波形の電位上昇終了時までの
   第Ｍ時間ｔＭｂとは、アクチュエータの固有周期Ｔに対
   して、 ｔ０ｂ≦ｔ１ｂ＜ｔＭｂ≦Ｔ に設定し、 かつ一印字周期内の初期駆動パルスの電位降下波形の電
   位降下開始時から最後の後続駆動パルスの電位上昇波形
   の電位上昇終了時までの時間Ｔ１は、最小印字周期Ｔ２
   に対して、 Ｔ１／Ｔ２≦０．５ に設定している請求項１〜５のいづれか一つに記載のイ
   ンクジェットヘッド。
7. 【請求項７】 吐出量のダイナミックレンジ（＝最大液
   滴量／最小液滴量）が５倍以上の小液滴と大液滴の両方
   を上記ノズルの１つから吐出する請求項１〜６のいづれ
   か一つに記載のインクジェットヘッド。
8. 【請求項８】 Ｍが２以上の後続駆動パルスを供給して
   大液滴の吐出を行う請求項１〜７のいづれか一つに記載
   のインクジェットヘッド。
9. 【請求項９】 最小液滴量が２ｐｌ以下である請求項１
   〜８のいづれか一つに記載のインクジェットヘッド。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいづれか一つに記載の
    インクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドの
    インク吐出時に該インクジェットヘッドと記録媒体とを
    相対的に移動させる移動手段とを備えているインクジェ
    ット式記録装置。