JP2002096466A - インクジェット記録装置、ヘッド駆動制御装置及びヘッド駆動制御方法並びにインクジェットヘッド - Google Patents

インクジェット記録装置、ヘッド駆動制御装置及びヘッド駆動制御方法並びにインクジェットヘッド

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JP2002096466A JP2000289727A JP2000289727A JP2002096466A JP 2002096466 A JP2002096466 A JP 2002096466A JP 2000289727 A JP2000289727 A JP 2000289727A JP 2000289727 A JP2000289727 A JP 2000289727A JP 2002096466 A JP2002096466 A JP 2002096466A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小滴の吐出ができない。 【解決手段】 インク滴を吐出させるための第1駆動信
号P1を印加し、所定時間Td経過後、振動板50の変
形を抑制する第2駆動信号P2を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録装
置、ヘッド駆動制御装置及びヘッド駆動制御方法並びに
インクジェットヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プ
ロッタ等の画像記録装置(画像形成装置)として用いる
インクジェット記録装置において使用するインクジェッ
トヘッドとして、インク滴を吐出するノズルと、このノ
ズルが連通するインク流路(吐出室、圧力室、加圧液
室、液室等とも称される。)と、このインク流路内の壁
面の一部を形成する振動板と、この振動板に対向する電
極とを有し、振動板を静電気力で変形変位させてインク
流路内インクを加圧してノズルからインク滴を吐出させ
る静電型インクジェットヘッドがある。
【0003】静電型インクジェットヘッドは、静電気力
を用いるために、同じ体積に蓄えるエネルギーが小さ
く、アクチュエータ手段としてピエゾ素子や発熱抵抗体
を用いる他の形式のインクジェットヘッドに比べて、低
消費電力化、多数ノズルの同時駆動による高速化を図る
ことできる。すなわち、静電型以外のヘッドでは、イン
ク滴の運動エネルギーよりも数桁大きいエネルギーを使
用してインク滴を吐出させるために、余分なエネルギー
はヘッド或いはドライバIC(駆動回路)で発熱するこ
とになり、蓄熱等の影響で同時に駆動できるノズル数や
駆動周波数に限界がある。
【0004】ところで、インクジェット記録装置におい
ては、画質の高品位化、記録速度の高速化が求められて
いるので、より微小なインク滴をより高周波で吐出させ
る必要があるが、吐出周波数の限界から、微小滴だけで
は高速記録は難しく、1つのノズルからインク滴量の異
なるインク滴を吐出させる多値化が求められている。
【0005】この場合、静電型インクジェットヘッドに
おいては、振動板を電極側に引く引力だけしか発生でき
ない静電力の力の方向性、振動板と電極との間の距離の
2乗に反比例する静電力の非線形性が原因となって、イ
ンク滴吐出力の制御性が他の方式に比べて難しいことか
ら、多値化駆動方式が確立できていない。
【0006】また、微小なインク滴を吐出させるために
ノズルを小径化する傾向にあるが、ノズルの小径化は他
方でノズルの目詰まりが発生し易くなるという問題を伴
なうことから、ノズル径に対して相当の大きさのインク
滴と、より微小なインク滴とを吐出できることが望まれ
る。
【0007】そこで、従来の静電型インクジェットヘッ
ドとして、特開平8−72240号公報に開示されて
いるように、1つの振動板に対向する複数のインク滴吐
出用の電極を備え、階調信号に応じて駆動する電極数を
変化させて、階調信号に応じた滴量のインク滴を吐出さ
せるようにしたものがある。
【0008】また、特開平9−39235号公報に開
示されているように、振動板に対向する電極を階段状に
形成して、振動板との間で大きな隙間、中間の隙間、小
さい隙間を形成し、振動板をいずれの段階まで変形させ
るかによって振動板の変形量を変化させることで、イン
ク滴吐出量を可変としたものがある。
【0009】さらに、特開平9−254381号公報
に開示されているように、第1駆動電圧を印加し、この
第1駆動電圧で変形変位した振動板が電極側に近づいた
タイミングで第1駆動電圧より低い第2駆動電圧(補助
電圧)を印加して振動板を強制的に電極側に当接させる
ことで、振動板の変位を拘束して、高周波駆動を可能に
するとともに、インク系の固有振動数を短くすることで
微小なインク滴が吐出されるようにしたものもある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように1つの振動板に対向する複数のインク滴吐出
用の電極を備えることは、電極を独立して駆動しなけれ
ばならないので、配線数、ドライバの数が増加して構成
が複雑になり、装置の大型化、高コストを招くことにな
る。
【0011】また、振動板に対向する電極を階段状に
形成して、振動板との間で大きな隙間、中間の隙間、小
さい隙間を形成することは、ヘッド構成が複雑となり、
製造工程も複雑になって、コストが高くなる。また、こ
のようなヘッドを駆動するには、駆動電圧値を変化させ
る複雑な駆動波形を印加しなければならないので、駆動
回路の構成も複雑になって高コスト化を招くことにな
る。
【0012】さらに、第1駆動電圧を印加し、この第
1駆動電圧で変形変位した振動板が電極側に近づいたタ
イミングで第1駆動電圧より低い第2駆動電圧(補助電
圧)を印加して振動板を強制的に電極側に当接させるこ
とで、インク系の固有振動数を短くするものにあって
は、固有振動数が短くなるほど微小滴を吐出できるとい
うことについて技術的説明ができず、また、実際には滴
速度を確保しながら微小滴を吐出することは不可能であ
る。
【0013】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、単純な構成で微小滴を吐出できるインクジェッ
ト記録装置、単純な構成で微小滴を吐出させることがで
きるヘッド駆動制御装置及びヘッド駆動制御方法、単純
な構成で微小滴を吐出させることが可能なインクジェッ
トヘッドを提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るインクジェット記録装置は、インクジ
ェットヘッドに対してノズルからインク滴を吐出させる
第1駆動信号と、この第1駆動信号から所定時間経過後
に振動板の変位を抑制する第2駆動信号を印加する手段
を備えた構成としたものである。
【0015】ここで、第2駆動信号は電極に印加するこ
とができるし、或いは、第2駆動信号を電極とは電気的
に分離され、振動板に対向する第3電極に印加すること
もできるし、若しくは電極を設ける基板に印加すること
もできる。
【0016】また、第2駆動信号は振動板が平衡位置を
通過するタイミングから電極から最も離れるタイミング
の間のいずれかのタイミングで印加することが好まし
い。さらに、振動板が電極に当接する前のタイミングで
第2駆動信号の印加を停止することが好ましい。この場
合、振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に第2
駆動信号の印加を停止することがより好ましい。
【0017】さらに、第2駆動信号は矩形状パルスであ
ることが好ましい。また、第2駆動信号の立下り変化速
度は第1駆動信号の立下り変化速度よりも緩やかとする
こともできる。さらに、第2駆動信号の波高値が第1駆
動信号の波高値よりも高いことが好ましい。さらにま
た、第2駆動信号の波高値を変化できることが好まし
い。
【0018】また、第2駆動信号は、第1駆動信号及び
第2駆動信号の波高値が略同一としたとき、第2駆動信
号を印加したときのインク滴最後尾の速度が第1駆動信
号のみを印加したときのインク滴最後尾の速度と略同一
になるタイミングで印加することが好ましい。なお、
「インク滴最後尾」とは、サテライトがある場合はサテ
ライトを意味するものとする。さらに、第2駆動信号の
印加時間は、インク滴のパルス幅特性のピーク時間に対
して1/4以上3/4未満の時間であることが好まし
い。
【0019】さらに、第1駆動信号及び第2駆動信号を
印加する場合と、第1駆動信号のみを印加する場合とを
選択できることが好ましい。また、第1駆動信号と第2
駆動信号とを印加する場合の第1駆動信号の波高値を第
1駆動信号のみを印加する場合の第1駆動信号の波高値
よりも小さくすることができる。
【0020】さらにまた、第2駆動信号は第1駆動信号
に対して逆極性とすることができる。また、駆動周期又
は所定回数毎に第1駆動信号及び第2駆動信号の両方の
極性を反転させることができる。
【0021】本発明に係るヘッド駆動制御装置は、ノズ
ルからインク滴を吐出させる第1駆動信号と、この第1
駆動信号から所定時間経過後に振動板の変位を抑制する
第2駆動信号とを生成する手段を備えている構成とした
ものである。
【0022】ここで、第1駆動信号と第2駆動信号とを
時系列で生成する手段を備えていることが好ましい。ま
た、第1駆動信号から第2駆動信号までの所定時間は、
インクジェットヘッドに印加したときに振動板が平衡位
置を通過するタイミングから電極から最も離れるタイミ
ングの間に含まれる時間であることが好ましい。さら
に、第2駆動信号はインクジェットヘッドに印加したと
きに振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に立ち
下がる信号であることが好ましい。なお、本命最初にお
いて、「立ち下がる」とは「絶対値が小さくなる:0に
なる」ことを意味するものとして用いる。
【0023】また、第1駆動信号及び第2駆動信号は矩
形状パルス信号であることが好ましい。さらに、第2駆
動信号の波高値は第1駆動信号の波高値よりも高いこと
が好ましい。
【0024】さらに、第2駆動信号は第1駆動信号に対
して逆極性の信号とすることができる。また、駆動周期
又は所定回数毎に第1駆動信号及び第2駆動信号の両方
の極性を反転させることができる。
【0025】本発明に係るヘッド駆動制御法方法は、ノ
ズルからインク滴を吐出させる第1駆動信号を印加した
後所定時間経過後に振動板の変位を抑制する第2駆動信
号を印加する構成としたものである。
【0026】ここで、第1駆動信号を印加した後、この
第1駆動信号で変形した振動板が平衡位置を通過するタ
イミングから電極から最も離れるタイミングまでの間に
第2駆動信号を印加することが好ましい。また、第2駆
動信号を印加した後、第1駆動信号で変形した振動板が
平衡位置を電極の方向に通過する前に第2駆動信号の印
加を停止することが好ましい。
【0027】また、第1駆動信号及び第2駆動信号は矩
形状パルス信号であることが好ましい。さらに、第2駆
動信号の波高値は第1駆動信号の波高値よりも高いこと
が好ましい。さらにまた、第2駆動信号の波高値を記録
画像に応じて変化させることが好ましい。
【0028】本発明に係るインクジェット記録装置は、
インクジェットヘッドに対して振動板を電極側に当接さ
せる第1駆動信号を印加し、この第1駆動信号の印加を
停止することで復元する振動板が平衡位置に達する前に
第1駆動信号よりも波高値の高い第2駆動信号を印加す
る手段を備えている構成としたものである。
【0029】ここで、第2駆動信号の印加開始タイミン
グを変化させる手段を備えていることが好ましい。
【0030】本発明に係るヘッド駆動制御装置は、イン
クジェットヘッドの振動板を電極側に当接させる第1駆
動信号と、この第1駆動信号の印加を停止することで復
元する振動板が平衡位置に達する前に出力される第1駆
動信号よりも波高値の高い第2駆動信号とを生成する手
段を備えている構成としたものである。
【0031】本発明に係るインクジェットヘッドは、ノ
ズルからインク滴を吐出させる第1駆動信号が印加され
る手段とは別に、第1駆動信号から所定時間経過後に振
動板の変位を抑制する第2駆動信号が印加される第3電
極を有する構成としたものである。
【0032】ここで、第3電極は前記電極を設ける電極
基板とすることができる。また、第3電極はノズル周辺
に対応する部分でのみ振動板に対向していることが好ま
しい。
【0033】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図1は本発明に係るインクジ
ェット記録装置の機構部の概略斜視説明図、図2は同機
構部の側面説明図である。
【0034】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体1の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キ
ャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録
ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカート
リッジ等で構成される印字機構部2等を収納し、給紙カ
セット4或いは手差しトレイ5から給送される用紙3を
取り込み、印字機構部2によって所要の画像を記録した
後、後面側に装着された排紙トレイ6に排紙する。
【0035】印字機構部2は、図示しない左右の側板に
横架したガイド部材である主ガイドロッド11と従ガイ
ドロッド12とでキャリッジ13を主走査方向(図2で
紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、このキャリッジ1
3にはイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ
(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する
インクジェットヘッドからなるヘッド14をインク滴吐
出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ13の上側に
はヘッド14に各色のインクを供給するための各インク
タンク(インクカートリッジ)15を交換可能に装着し
ている。
【0036】ここで、キャリッジ13は後方側(用紙搬
送方向下流側)を主ガイドロッド11に摺動自在に嵌装
し、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッド1
2に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ
13を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ1
7で回転駆動される駆動プーリ18と従動プーリ19と
の間にタイミングベルト20を張装し、このタイミング
ベルト20をキャリッジ13に固定している。
【0037】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド14を用いているが、各色のインク滴を吐出するノ
ズルを有する1個のヘッドでもよい。さらに、ヘッド1
4としては、後述するように、インク流路の壁面の少な
くとも一部を形成する振動板とこれに対向する電極とを
備え、静電力で振動板を変形変位させてインクを加圧す
る静電型インクジェットヘッドを用いている。
【0038】一方、給紙カセット4にセットした用紙3
をヘッド14の下方側に搬送するために、給紙カセット
4から用紙3を分離給装する給紙ローラ21及びフリク
ションパッド22と、用紙3を案内するガイド部材23
と、給紙された用紙3を反転させて搬送する搬送ローラ
24と、この搬送ローラ24の周面に押し付けられる搬
送コロ25及び搬送ローラ24からの用紙3の送り出し
角度を規定する先端コロ26とを設けている。搬送ロー
ラ24は副走査モータ27によってギヤ列を介して回転
駆動される。
【0039】そして、キャリッジ13の主走査方向の移
動範囲に対応して搬送ローラ24から送り出された用紙
3を記録ヘッド14の下方側で案内する用紙ガイド部材
である印写受け部材29を設けている。この印写受け部
材29の用紙搬送方向下流側には、用紙3を排紙方向へ
送り出すために回転駆動される搬送コロ31、拍車32
を設け、さらに用紙3を排紙トレイ6に送り出す排紙ロ
ーラ33及び拍車34と、排紙経路を形成するガイド部
材35,36とを配設している。
【0040】また、キャリッジ13の移動方向右端側に
はヘッド14の信頼性を維持、回復するための信頼性維
持回復機構(以下「サブシステム」という。)37を配
置している。キャリッジ13は印字待機中にはこのサブ
システム37側に移動されてキャッピング手段などでヘ
ッド14をキャッピングされる。
【0041】次に、このインクジェット記録装置のヘッ
ド14を構成するインクジェットヘッドについて図3乃
至図6を参照して説明する。なお、図3はインクジェッ
トヘッドの分解斜視説明図、図4は同ヘッドの振動板長
手方向に沿う断面説明図、図5は同ヘッドの振動板長手
方向に沿う要部拡大断面説明図、図6は同ヘッドの振動
板短手方向に沿う要部拡大断面図である。
【0042】インクジェットヘッド40は、単結晶シリ
コン基板、多結晶シリコン基板、SOI基板などのシリ
コン基板等を用いた第一基板である流路基板41と、こ
の流路基板41の下側に設けたシリコン基板、パイレッ
クス(登録商標)ガラス基板、セラミックス基板等を用
いた第二基板である電極基板42と、流路基板41の上
側に設けた第三基板であるノズル板43とを備え、複数
のインク滴を吐出するノズル44、各ノズル44が連通
するインク流路である加圧室46、各加圧室46にイン
ク供給路を兼ねた流体抵抗部47を介して連通する共通
液室流路48などを形成している。
【0043】流路基板41には加圧室46及びこの加圧
室46の壁面である底部をなす第1電極を兼ねた振動板
50を形成する凹部を形成し、ノズル板43には流体抵
抗部47を形成する溝を形成し、また流路基板41と電
極基板42には共通液室流路48を形成する貫通部を形
成している。
【0044】ここで、流路基板41は、例えば単結晶シ
リコン基板を用いた場合、予め振動板厚さにボロンを注
入してエッチングストップ層となる高濃度ボロン層を形
成し、電極基板42と接合した後、加圧室46となる凹
部をKOH水溶液などのエッチング液を用いて異方性エ
ッチングすることにより、このとき高濃度ボロン層がエ
ッチングストップ層となって振動板50が高精度に形成
される。また、多結晶シリコン基板で振動板50を形成
する場合は、液室基板上に振動板となる多結晶シリコン
薄膜を形成する方法、または、予め電極基板42を犠牲
材料で平坦化し、その上に多結晶シリコン薄膜を成膜し
た後、犠牲材料を除去することで形成できる。
【0045】なお、振動板50に別途電極膜を形成して
もよいが、上述したように不純物の拡散などによって振
動板が電極を兼ねるようにしている。また、振動板50
の電極基板42側の面に絶縁膜を形成することもでき
る。この絶縁膜としてはSiO2等の酸化膜系絶縁膜、S
i34等の窒化膜系絶縁膜などを用いることができる。
絶縁膜の成膜は、振動板表面を熱酸化して酸化膜を形成
したり、成膜手法を用いたりすることができる。
【0046】また、電極基板42には酸化膜層42aを
形成し、この酸化膜層42aの部分に凹部54を形成し
て、この凹部54底面に振動板50に対向する第2電極
である電極15を設け、振動板50と電極55との間に
ギャップ56を形成し、これらの振動板50と電極55
とによってアクチュエータ部を構成している。なお、電
極55表面にはSiO2膜などの酸化膜系絶縁膜、Si3
4膜などの窒化膜系絶縁膜からなる電極保護膜57を成
膜しているが、電極表面55に電極保護膜57を形成し
ないで、振動板50側に絶縁膜を形成することもでき
る。
【0047】この電極基板42として単結晶シリコン基
板を用いる場合には通常のシリコンウエハーを用いるこ
とができる。その厚さはシリコンウエハーの直径で異な
るが、直径4インチのシリコンウエハーであれば厚さが
500μm程度、直径6インチのシリコンウエハーであ
れば厚さは600μm程度であることが多い。シリコン
ウエハー以外の材料を選択する場合には、流路基板のシ
リコンと熱膨張係数の差が小さい方が振動板と接合する
場合に信頼性を向上できる。
【0048】これらの流路基板41と電極基板42との
接合は、接着剤による接合も可能であるが、より信頼性
の高い物理的な接合、例えば電極基板42がシリコンで
形成される場合、酸化膜を介した直接接合法を用いるこ
とができる。この直接接合は1000℃程度の高温化で
実施する。また、電極基板42がガラスの場合、陽極接
合を行うことができる。電極基板42をシリコンで形成
して、陽極接合を行う場合には、電極基板42と流路基
板41との間にパイレックスガラスを成膜し、この膜を
介して陽極接合を行うこともできる。さらに、流路基板
41と電極基板42にシリコン基板を使用して金等のバ
インダーを接合面に介在させた共晶接合で接合すること
もできる。
【0049】また、電極基板42の電極55としては、
通常半導体素子の形成プロセスで一般的に用いられるA
l、Cr、Ni等の金属材料や、Ti、TiN、W等の
高融点金属、または不純物により低抵抗化した多結晶シ
リコン材料などを用いることができる。電極基板42を
シリコンウエハで形成する場合には、電極基板42と電
極55との間には絶縁層(上述した酸化膜層42a)を
形成する必要がある。電極基板42にガラス等の絶縁性
材料を用いる場合には電極55との間に絶縁層を形成す
る必要はない。
【0050】また、電極基板42にシリコン基板を用い
る場合、電極55としては、不純物拡散領域を用いるこ
とができる。この場合、拡散に用いる不純物は基板シリ
コンの導電型と反対の導電型を示す不純物を用い、拡散
領域周辺にpn接合を形成し、電極55と電極基板42
とを電気的に絶縁する。
【0051】ノズル板43は多数のノズル44を二列配
置して形成したものであり、吐出面には撥水処理を施し
ている。ここでは、このノズル板43はNi電鋳工法で
製作しているが、この他、例えば樹脂と金属層の複層構
造のものなども用いることができる。このノズル板43
は流路基板41に接着剤にて接合している。
【0052】このインクジェットヘッド40ではノズル
44を二列配置し、この各ノズル44に対応して加圧室
46、振動板50、電極55なども二列配置し、各ノズ
ル列の中央部に共通液室流路48を配置して、左右の加
圧室46にインクを供給する構成を採用している。これ
により、簡単なヘッド構成で多数のノズルを有するマル
チノズルヘッドを構成することができる。
【0053】そして、インクジェットヘッド40の電極
55は外部に延設して接続部(電極パッド部)55aと
し、これにヘッド駆動回路であるドライバIC60を搭
載したFPCケーブル61を異方性導電膜などを介して
接続している。このとき、電極基板42とノズル板43
との間は図4に示すようにエポキシ樹脂等の接着剤を用
いたギャップ封止剤62にて気密封止している。
【0054】さらに、インクジェットヘッド40全体を
フレーム部材65上に接着剤で接合している。このフレ
ーム部材65にはインクジェットヘッド40の共通液室
流路48に外部からインクを供給するためのインク供給
穴66を形成しており、またFPCケーブル61等はフ
レーム部材65に形成した穴部67に収納される。
【0055】このフレーム部材65とノズル板43との
間は図4に示すようにエポキシ樹脂等の接着剤を用いた
ギャップ封止剤68にて封止し、撥水性を有するノズル
板43表面のインクが電極基板42やFPCケーブル6
1等に回り込むことを防止している。
【0056】そして、このヘッド14のフレーム部材6
5にはインクカートリッジ15とのジョイント部材70
が連結されて、フィルタ71を介してインクカートリッ
ジ15からインク供給穴66を通じて共通液室流路48
にインクが供給される。
【0057】このインクジェットヘッド40において
は、振動板50を共通電極とし、電極55を個別電極と
して、振動板50と電極55との間に駆動電圧を印加す
ることによって、振動板50と電極55との間に発生す
る静電力によって振動板50が電極55側に変形変位
し、この状態から振動板50と電極55間の電荷を放電
させることによって振動板50が復帰変形して、加圧室
46の内容積(体積)/圧力が変化することによって、
ノズル44からインク滴が吐出される。
【0058】すなわち、個別電極とする電極55にパル
ス電圧を印加すると、共通電極となる振動板50との間
に電位差が生じて、個別電極55と振動板50の間に静
電力が生じる。この結果、振動板50は印加した電圧の
大きさに応じて変位する。その後、印加したパルス電圧
を立ち下げることで、振動板50の変位が復元して、そ
の復元力により加圧室46内の圧力が高くなり、ノズル
44からインク滴が吐出される。この場合、振動板50
を電極55(実際には絶縁保護膜57表面)に当接する
まで変位させる方式を当接駆動方式、振動板50を電極
55に当接させない位置まで変位させる方式を非当接駆
動方式と称する。
【0059】次に、このインクジェット記録装置の制御
部の概要について図7を参照して説明する。この制御部
は、この記録装置全体の制御を司るマイクロコンピュー
タ(以下、「CPU」と称する。)80と、プログラ
ム、駆動信号の電圧値データなどの所要の固定情報を格
納したROM81と、ワーキングメモリ等として使用す
るRAM82と、ホスト側から転送される画像データを
処理したデータを格納する画像メモリ83と、パラレル
入出力(PIO)ポート84と、入力バッファ85と、
パラレル入出力(PIO)ポート86と、波形生成回路
87と、ヘッド駆動回路88及びドライバ89等を備え
ている。
【0060】ここで、PIOポート84にはホスト側か
ら画像データなどの各種情報、図示しない操作パネルか
らの信頼性回復指示情報等の各種指示情報、用紙の始
端、終端を検知する紙有無センサからの検知信号、キャ
リッジ13のホームポジション(基準位置)を検知する
ホームポジションセンサ等の各種センサからの信号等が
入力され、またこのPIOポート84を介してホスト側
や操作パネル側に対して所要の情報が送出される。
【0061】また、波形生成回路87は、インクジェッ
トヘッド40の振動板50と電極55との間にインク滴
を吐出させるエネルギーを発生する、つまり、振動板5
0をインク滴が吐出するだけの変位量、タイミングで電
極55側に変位させるインク滴を吐出するための第1駆
動信号P1と、この第1駆動信号P1から所定時間Td
経過後に振動板50の変形を抑制する第2駆動信号P2
とを時系列で生成して出力する。
【0062】ヘッド駆動回路88は、PIOポート86
を介して与えられる各種データ及び信号に基づいて、ヘ
ッド14の各ノズル44に対応するエネルギー発生手段
(振動板50と電極55)に対して駆動波形等を印加す
る。さらに、ドライバ89は、PIOポート86を介し
て与えられる駆動データに応じて主走査モータ17及び
副走査モータ27を各々駆動制御することで、キャリッ
ジ13を主走査方向に移動走査し、搬送ローラ24を回
転させて用紙3を所定量搬送させる。
【0063】次に、この制御部における本発明に係るヘ
ッド駆動制御装置としてのヘッド駆動制御部に係わる部
分について図8を参照して説明する。このヘッド駆動制
御部は、前述したCPU80、ROM81、RAM82
及び周辺回路等を含む主制御部91と、波形生成回路8
7と、アンプ92と、駆動回路(ドライバIC)93等
とを備えている。
【0064】主制御部91は、波形生成回路87に対し
て第1駆動信号P1と第2駆動信号P2を生成するため
のデータを与え、ドライバIC93に対して印字信号
(シリアルデータである)SD、シフトクロックCL
K、ラッチ信号LATなどを与える。
【0065】波形生成回路87は、前述したようにイン
クジェットヘッド40のアクチュエータ部に対してノズ
ル44からインク滴を吐出させるエネルギーを発生させ
る矩形状パルスである第1駆動信号P1と、この第1駆
動信号から所定時間Td経過後に第1駆動信号P1が印
加されなくなることで復元する振動板50の変形を抑制
する矩形状パルスである第2駆動信号P2とを1駆動周
期内で時系列で発生する。
【0066】この波形生成回路87にはD/A変換器を
用いて主制御部91から与えられる電圧データをD/A
変換することにより第1駆動信号P1及び第2駆動信号
P2を時系列で生成出力するようにしている。主制御部
91のROM81には各駆動信号P1、P2及び所定時
間Tdを一体とするデータを格納しており、このROM
81と波形生成回路87で第1駆動信号P1と第2駆動
信号P2を時系列で生成出力する手段を構成している。
【0067】ドライバIC93は、印字信号に応じて波
形生成回路87から与えられる第1駆動信号及び第2駆
動信号をヘッド14を構成するインクジェットヘッド4
0の各個別電極55に与える。
【0068】すなわち、ドライバIC93は、主制御部
91からのシリアルクロックCLK及び印字信号である
シリアルデータSDを入力するシフトレジスタ95と、
シフトレジスタ95のレジスト値を主制御部91からの
ラッチ信号LATでラッチするラッチ回路96と、ラッ
チ回路96の出力値をレベル変化するレベル変換回路9
7と、このレベル変換回路97でオン/オフが制御され
るアナログスイッチアレイ98とからなる。アナログス
イッチアレイ98は、インクジェットヘッド40のm個
(ノズル数をm個とする。)の個別電極55に接続した
アナログスイッチAS1〜ASmからなる。なお、イン
クジェットヘッド40の共通電極となる振動板50は接
地している。
【0069】 そして、このシフトレジスタ95にシフ
トクロックに応じてシリアルデータ(印字信号)SDを
取込み、ラッチ回路96でラッチ信号LATによってシ
フトレジスタ回路95に取り込んだシリアルデータSD
をラッチしてレベル変換回路98に入力する。このレベ
ル変換回路98は、データの内容に応じて各アクチュエ
ータ部の個別電極55に接続しているアナログスイッチ
ASm(m=1〜m)をオン/オフする。
【0070】このアナログスイッチASm(m=1〜
m)には波形生成回路87からアンプ92を介して駆動
波形Pv(第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2)を
与えているので、アナログスイッチASm(m=1〜
m)がオンしたときに駆動波形Pvが個別電極55に与
えられる。
【0071】このヘッド駆動制御部による駆動波形印加
の作用について図9を参照して簡単に説明する。まず、
上述したように、波形生成回路92からは、同図(a)
に示すように、1駆動周期毎に、いずれも矩形状パルス
である第1駆動信号P1と第2駆動信号P2とが所定時
間Tdの間隔で時系列で生成出力され、これがドライバ
IC93のアナログスイッチAS1〜ASmに与えられ
ている。
【0072】そこで、主制御部91から印字信号を与え
ることによって、例えば同図(b)に示すように、ドラ
イバIC93のアナログスイッチASn(n=1〜mの
いずれか)がオン又はオフし、アナログスイッチASn
がオンしている間に入力される第1駆動信号P1及び第
2駆動信号P2が選択されて、同図(c)に示すように
インクジェットヘッド40の個別電極55に与えられ
る。
【0073】同図(c)は1つのノズルに対応する個別
電極55に印加されるパルスを示しているものであり、
このノズルは、図示している最初の駆動周期では印字
(駆動)であるので、第1駆動信号P1及び第2駆動信
号P2を順次印加して微小なインク滴を吐出させ、次の
駆動周期では非印字(非駆動)であるので第1駆動信号
P1及び第2駆動信号P2のいずれも印加せず、次の駆
動周期では印字であるので同様に第1駆動信号P1及び
第2駆動信号P2を順次印加して微小なインク滴を吐出
させる。
【0074】この動作から分かるように、アナログスイ
ッチASnのオン時間/オフ時間を印字信号に応じて変
化させることで、駆動波形Pvの選択を行うことができ
るので、例えば、同図(c)に破線で示すように、第1
駆動信号P1を印加した後アナログスイッチASnをオ
フ状態にすることで、同じ印字でも、第1駆動信号P1
のみによるインク滴吐出を行わせることができる。すな
わち、第1駆動信号P1のみによる通常の大きさのイン
ク滴の吐出と、第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2
による微小なインク滴の吐出とを選択的に行うことがで
き、多値記録を行うことができる。
【0075】そこで、このヘッド駆動制御装置で生成出
力する駆動波形Pvを構成する第1駆動信号P1及び第
2駆動信号P2について図10以降をも参照して説明す
る。まず、インクジェットヘッドにおけるインク滴吐出
特性(インク滴吐出速度Vj及びインク滴体積Mj)の
駆動波形(駆動信号)のパルス幅Pwに対する依存性に
ついて図10を参照して説明する。
【0076】インクジェットヘッドの電極55に矩形状
パルス電圧が印加されて振動板50が電極55側に引き
付けられるときには、加圧室46内には負圧が生じてい
る。圧力は加圧室46の固有振動数で振動するので、パ
ルス立ち下げ時の圧力は、パルス立ち上げ時の残留圧力
振動と、振動板50の復元による圧力の重ね合せにな
る。
【0077】したがって、静電型インクジェットヘッド
においては、印加するパルス電圧のパルス幅Pwによっ
てインク滴吐出特性に差が生じる。すなわち、例えば、
図10に示すように、吐出特性(吐出滴速度Vj、吐出
滴体積Mj)は、パルス幅Pwによる圧力の重ね合せの
タイミングによって変動する。なお、同図の例は、加圧
室46の長さを800μm、振動板50の厚さを2μ
m、ノズル径を22μmとするヘッド構成とした場合で
ある。
【0078】ここで、このインクジェット記録装置にお
いては、波形生成回路87から図9に示すように、イン
ク滴を吐出させるための第1駆動信号P1(電圧値Vp
1、パルス幅Pw1)と振動板50の変位を抑制するた
めの第2駆動信号P2(電圧値Vp2、パルス幅Pw
2)とを時系列で生成して出力し、第1駆動信号P1の
印加を停止した後(立下り後)所定時間Tdを経過した
時に第2駆動信号P2の印加を開始する。
【0079】このようにインク滴を吐出させるための第
1駆動信号P1(電圧値Vp1、パルス幅Pw1)と振
動板50の変位を抑制するための第2駆動信号P2(電
圧値Vp2、パルス幅Pw1)を印加したときの振動板
50の変形動作の一例について図11を参照して説明す
る。
【0080】先ず、駆動波形を印加しない状態では、同
図(a)に示すように振動板50は平衡位置(初期位
置)にあり、この状態で第1駆動信号P1を印加する
と、電極55との間に発生する静電力によって振動板5
0は電極55側に変形して、同図(b)に示すように電
極55側(保護膜57表面)に当接する。
【0081】ここで、第1駆動信号P1を立ち下げて印
加を停止することによって、振動板50が開放されて平
衡位置に復帰しようと加圧室46内のインクに圧力を加
えて、インク滴が吐出するエネルギーを与える。ただ
し、同図(a)から(b)の間に、加圧室46内では負
圧が生じ、圧力は加圧室46の固有振動数で振動しよう
とするので、前述したように吐出力は残留圧力振動と振
動板50の復元力の重ね合わせになる。
【0082】その後、振動板50は、加圧室46の圧力
振動と慣性により平衡位置を中心として振動しようとす
る。したがって、同図(c)に示すように、平衡位置を
通過した振動板50は同図(d)に示すように更に電極
55から離れる方向に変形変位しようとする。
【0083】ここで、第1駆動信号P1から所定時間T
d経過した時に第2駆動信号P2を印加すると、振動板
50と電極55との間に再び静電吸引力が発生するの
で、同図(d)に示すように、電極55から最も離れた
破線位置まで変形変位しようとする振動板50の変形変
位が抑制され、振動板50は実線図示の位置で変形が停
止し、電極55側に向けて変位を開始し、同図(e)に
示すように平衡位置に復帰する。この場合、第2駆動信
号P2を立ち下げて印加を停止することで、振動板50
は略平衡位置で停止し、電極55側には再度当接しな
い。
【0084】このように、第1駆動信号P1でインク滴
の吐出を開始して所定時間経過後Td経過後に第2駆動
信号P2を印加することにより、第1駆動信号P1によ
ってノズル44のインクメニスカス面から外方に向かっ
て形成されるインク柱に余分なインクが追従することを
抑えることができ、細いインク柱を形成できるととも
に、インク柱後端の液切れ早くして、吐出インク量を微
小化することができる。そして、微小滴を吐出すること
で粒状感を抑えた良好な画質得ることができるようにな
る。
【0085】そこで、このインクジェット記録装置で用
いる駆動波形Pvの詳細、すなわち、駆動波形Pvを構
成する第1駆動信号P1と第2駆動信号P2のパルス幅
Pw1,Pw2、電圧値(波高値)Vp1,Vp2、第
1駆動信号P1と第2駆動信号P2との間隔(所定時
間:第2駆動信号P2の印加開始タイミング)Tdなど
の詳細について図12以降をも参照して説明する。
【0086】先ず、第2駆動信号P2の印加開始タイミ
ングTdについて図12及び図13を参照して説明す
る。図12に示すように、第1駆動信号P1及び第2駆
動信号P2からなる駆動波形Pvにおいて、第1駆動信
号P1と第2駆動信号P2の間の所定時間Td(第2駆
動信号P2の印加開始タイミング)を変化させて電極5
5に印加した場合の吐出特性(吐出滴速度Vj、吐出滴
体積Mj)を測定した。
【0087】このとき、図13の測定結果に示すよう
に、印加開始タイミングTdに対して吐出滴速度Vjは
破線で示すように変化し、印加開始タイミングTdに対
して吐出滴体積(適量)Mjは実線で示すように変化し
た。また、第1駆動信号P1のみを印加して駆動した場
合のインク滴(これを「通常のインク滴」という。)の
吐出滴速度Vjは同図に線で示す値に、同じく吐出滴
体積Mjは線で示す値になった。
【0088】なお、各特性を測定するときの駆動波形
は、所定時間Tdを含めて第1駆動信号P1と第2駆動
信号P2とを一纏めにしてROM71に書き込み、所定
時間Tdを変えるときには別の駆動波形を読み出すよう
にした。また、第1駆動信号P1は、図10を参考にし
て、吐出効率の良いパルス幅Pw1=6μs、電圧値V
p1=34Vとし、第2駆動信号P2はパルス幅Pw2
=3μs、電圧値Vp2(=Vp1)=34Vとした。
【0089】この測定結果から分かるように、第2駆動
信号P2の印加開始タイミングTdを選択することで、
通常のインク滴よりも滴量の小さな微小インク滴を吐出
することができる。ただし、この場合、微小インク滴が
吐出する印加開始タイミングTd(Td<2.5μs)
では、滴速度Vjも同時に小さくなる。したがって、滴
速度Vjを確保できる印加開始タイミングTd(Td>
2.5μs)では滴体積Mjの変化量としては大きく取
ることができず、図13の例では、滴体積Mjは7.5
pl〜8.6plの範囲で、10数%しか変化させるこ
とができない。
【0090】したがって、印加開始タイミングTdを制
御するだけでは、滴速度Vjの遅い微小滴しか吐出でき
ない。用紙とヘッドとの間で確保しなければならない距
離、インク滴の着弾位置精度などを考慮すると、通常の
インク滴の吐出速度Vjで微小滴を吐出できることが好
ましい。
【0091】このように、所定時間(印加開始タイミン
グ)Tdが短いと、インクに吐出するための十分なエネ
ルギー伝わる前に振動板50の動きが抑制されるので、
滴体積Mjは少なくなるが、滴速度Vjも小さくなる。
したがって、十分な滴速度Vjを確保するためには、第
1駆動信号P1を立ち下げて振動板50が復元して平衡
位置(図11(c))を通り過ぎるまで、第2駆動信号P
2の印加開始タイミングTdを遅らせることが好まし
い。
【0092】また逆に、図11(d)に破線で示すよう
に、振動板50が電極55から最も離れた状態に達した
後に第2駆動信号P2を印加した場合、インクを引き戻
す速度が速くなるのでインク滴量(滴体積)Mjを若干
少なくすることはできるが、滴体積Mjの変化量を大き
くすることができないことが分かった。
【0093】これらの点から、第2駆動信号P2の印加
開始タイミング(第1駆動信号P1と第2駆動信号P2
との間の所定時間)Tdは、振動板50が平衡位置(初
期状態)を通過するタイミングから電極55から最も離
れるタイミングの間とすることが好ましい。
【0094】これにより、吐出するインク滴には十分な
吐出エネルギーが伝達され、十分なインク滴吐出速度V
jが確保できると共に、また、第2駆動信号P2が、加
圧室46の圧力振動および振動板55の慣性により振動
板55が動くことを抑制することができ、余分なインク
の追従を抑えて細いインク柱を形成すると共に、インク
柱後端の液切れを早くして、吐出インク量(滴体積M
j)を微小化することができるようになる。
【0095】次に、第2駆動信号P2の印加時間(パル
ス幅Pw)について図14及び図15を参照して説明す
る。図14に示すように、第1駆動信号P1及び第2駆
動信号P2からなる駆動波形において、第2駆動信号P
2のパルス幅Pw2(第2駆動電圧Vp2の印加時間)
を変化させて電極55に印加した場合の吐出特性(吐出
滴速度Vj、吐出滴体積Mj)を測定した。
【0096】このとき、図15の測定結果に示すよう
に、印加時間に対して吐出滴速度Vjは破線で示すよう
に変化し、印加時間に対して吐出滴体積Mjは実線で示
すように変化した。また、第1駆動信号P1のみを印加
して駆動した場合の通常のインク滴の吐出滴速度Vjは
同図に線で示す値に、同じく吐出滴体積Mjは線で
示す値になった。
【0097】なお、ここでも、各特性を測定するときの
駆動波形は、所定時間Tdを含めて第1駆動信号P1と
第2駆動信号P2とを一纏めにしてROM71に書き込
み、パルス幅Pwを変えるときには別の駆動波形を読み
出すようにした。また、第1駆動信号P1は、図10を
参考にして、吐出効率の良いパルス幅Pw1=6μs、
電圧値Vp1=34Vとし、第2駆動信号P2は電圧値
Vp2(=Vp1)=34Vとし、印加開始タイミング
Td=3μsとした。
【0098】この場合、第2駆動信号P2のパルス幅P
w2>6μsの領域では、第2駆動信号P2でインク滴
が非常に遅い速度で吐出され、或いは、液垂れでノズル
面を濡らすことを確認した。ただし、第2駆動信号P2
の立下りを緩やかにするなど、第2駆動信号P2でイン
ク滴を吐出させない手段はあるので、第2駆動信号Pw
2に対する制限は微小滴を吐出するための制限ではな
い。
【0099】そして、この測定結果から分かるように、
第2駆動信号P2のパルス幅Pw2≦6μsの範囲にお
いては、通常のインク滴の滴体積Mjよりも微小なイン
ク滴を吐出させることはできるが、パルス幅Pw2を変
化させることによる滴体積Mjの変化量は大きく取れな
い。
【0100】このように、第2駆動信号P2のパルス幅
Pw2(印加時間)の長さは、インク滴の微小化には直
接関係しないので、第2駆動信号P2によって振動板5
5を再び電極55側に当接させることは、インク滴を微
小化するには関係ない。
【0101】しかしながら、振動板50が電極55側に
当接した状態から第2駆動信号P2を立ち下げる(印加
を停止する)ことによって振動板50を開放したとき、
振動板50は復元力によって平衡位置に戻ろうとするた
め、インク滴が吐出される可能性が高くなる。したがっ
て、第2駆動信号P2によって生じる静電力では振動板
50が再び電極55側に当接しない方が好ましい。
【0102】そのため、第2駆動信号P2のパルス幅P
w2(印加時間)は、インク滴吐出後、振動板55が電
極55に最も接近する前に第2駆動信号P2が立ち下が
る(第2駆動信号P2の印加が停止される)パルス幅に
設定することで、振動板50が再び電極55側に当接す
ることを防止して、第2駆動信号P2によるインク滴吐
出や液垂れを防止することができる。
【0103】この場合、第2駆動信号P2のパルス幅P
w2(印加時間)は、振動板50が平衡位置(初期位
置)を電極55方向に通過する前に、第2駆動信号P2
が立ち下げる(第2駆動信号P2の印加が停止される)
パルス幅に設定することで、より確実に第2駆動信号P
2によるインク滴の吐出或いはインク垂れを防止するこ
とができるようになる。
【0104】特に、本実施形態のように第2駆動信号と
して矩形状パルスである第2駆動信号P2を用いる場合
には、パルス幅Pw2(印加時間)を振動板50が平衡
位置(初期位置)を電極55方向に通過する前に立ち下
がるパルス幅に設定することが好ましい。
【0105】すなわち、静電型インクジェットヘッドの
場合、電圧波形に対して振動板50の動きに適当な遅れ
があるため、矩形状パルスで駆動しても圧電体のように
破壊することはなく、回路として可能な限り速い立ち上
がり、立ち下がりに設定することができ、立ち上がり、
立ち下がりの時定数を設定するために、抵抗値などを管
理する必要がない。駆動回路としては、「時定数Δt以
下」の回路構成の方が「時定数t0±Δt」の回路構成
よりも簡単である。したがって、駆動波形としては矩形
状パルスを用いることが好ましい。
【0106】したがって、本実施形態のように記憶手段
(ここではROMとD/A変換回路)を使わなくても、
駆動信号発生手段としてはスイッチ等で容易に構成する
ことができる。また、特開平9−254381号公報に
開示されている駆動回路を用いることもできる。
【0107】ただし、矩形状パルスを用いた場合、第2
駆動信号(第2駆動信号)の立ち下げで振動板50は急
に開放されるので、第2駆動信号で振動板50が電極5
5側に当接していると、それだけ第2駆動信号によるイ
ンク滴吐出が生じ易くなる。そのためには、上述したよ
うに、振動板50が対向電極55に最も接近する前に、
より好ましくは、振動板55が平衡位置(初期位置)を
対向電極55方向に通過する前に、第2駆動信号を立ち
下げる。
【0108】次に、第2駆動信号P2の波高値Vp2と
第1駆動信号P1の波高値Vp1との関係について図1
6及び図17を参照して説明する。図16に示すよう
に、第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2からなる駆
動波形において、第2駆動信号P2の波高値(電圧値)
Vp2を変化させて電極55に印加した場合の吐出特性
(吐出滴速度Vj、吐出滴体積Mj)を測定した。
【0109】このとき、図17の測定結果に示すよう
に、波高値Vp2に対して吐出滴速度Vjは破線で示す
ように変化し、波高値Vp2に対して吐出滴体積Mjは
実線で示すように変化した。また、第1駆動信号P1の
みを印加して駆動した場合の通常のインク滴の吐出滴速
度Vjは同図に線で示す値に、同じく吐出滴体積Mj
は線で示す値になった。さらに、第2駆動信号P2の
波高値Vp2を高くすると、サテライト滴が発生し、こ
のサテライト滴の吐出速度Vjは同図に二点鎖線で示す
ように変化した。
【0110】なお、ここでも、各特性を測定するときの
駆動波形は、所定時間Tdを含めて第1駆動信号P1と
第2駆動信号P2とを一纏めにしてROM71に書き込
み、波高値Vp2を変えるときには別の駆動波形を読み
出すようにした。また、第1駆動信号P1は、図10を
参考にして、吐出効率の良いパルス幅Pw1=6μs、
電圧値Vp1=34Vとし、第2駆動信号P2はパルス
幅Pw2=3μsとし、印加開始タイミングTd=3μ
sとした。
【0111】この測定結果から分かるように、第2駆動
信号P2の波高値(電圧値)Vp2を高くするに従って
インク滴体積Mjが小さく、滴速度Vjが大きくなる。
図では示していないが、電圧値Vp2を34Vから小さ
くしていくと、インク滴体積Mjは第1駆動信号P1の
みで駆動した場合のMj=8.6plに近づくので、こ
こでは、インク滴体積Mjの変化量は8.6pl〜4.
7plの45%となり、幅広い変化量が得られる。
【0112】このように、第2駆動信号P2の波高値V
p2を通常のインク滴を吐出させる第1駆動信号P1の
波高値Vp1よりも高くすることで、滴速度Vjを確保
しつつ、通常のインク滴に対して大きな変化量の微小滴
を吐出させることができる。つまり、第2駆動信号(第
2駆動信号P2)によってインク滴を吐出させてはいけ
ないので、第2駆動信号(第2駆動信号P2)の波高値
をインク滴吐出用の第1駆動信号の波高値よりも小さく
するというのが技術的常識であるが、本発明は、静電型
インクジェットヘッド特有の構成に着目して、敢えてこ
の技術的常識を覆して、第2駆動信号の波高値を第1駆
動信号の波高値より高く設定するものである。
【0113】これは、前述したように、第2駆動信号P
2の印加開始タイミングTdを、振動板50が平衡位置
(初期状態)を通過するタイミングから電極55から最
も離れるタイミングまでの間に設定すると、振動板50
と電極55とのギャップは振動板50が平衡位置にある
ときよりも広がった状態になるので、振動板50が電極
55から遠ざかる方向に慣性を持って移動している状態
になっている。
【0114】この場合、振動板50と電極55との間に
発生する静電力は、ギャップ長の2乗に反比例するの
で、ギャップが広がった位置にある振動板50の動きを
十分に抑制するために、第2駆動信号P2の波高値Vp
2を第1駆動信号P1の波高値Vp1より高く設定して
所望の静電力を発生させるのである。
【0115】なお、前述した図17に示すように、第2
駆動信号P2の波高値Vp2=48Vにしたときに、第
2駆動信号P2でインク滴が吐出しているが、これは、
振動板50が第2駆動信号P2で電極55側に当接した
ためで、第2駆動信号P2の波高値Vp2によっては、
前述したように、印加時間(パルス幅Pw2)を短くす
るなど当接させないようにするか、当接しても吐出しな
いように立ち下げを緩やかにするなど駆動波形を制御す
ることが好ましい。
【0116】次に、第2駆動信号P2の波高値Vp2を
可変する例について前述した図13及び図17のほか、
図18及び図19をも参照して説明する。図18に示す
ように、第1駆動信号P1と第2駆動信号P2との間の
所定時間Tdを図16に示したTd=3μsからTd=
2.5μsに変更して、第2駆動信号P2の波高値(電
圧値)Vp2を変化させて電極55に印加した場合の吐
出特性(吐出滴速度Vj、吐出滴体積Mj)を測定し
た。
【0117】このとき、図18の測定結果に示すよう
に、波高値Vp2に対して吐出滴速度Vjは破線で示す
ように変化し、波高値Vp2に対して吐出滴体積Mjは
実線で示すように変化した。また、第1駆動信号P1の
みを印加して駆動した場合の通常のインク滴の吐出滴速
度Vjは同図に線で示す値に、同じく吐出滴体積Mj
は線で示す値になった。さらに、同図に示すS線はサ
テライト滴の滴速度Vjである。なお、図中で通常のイ
ンク滴の吐出速度Vjとサテライト滴の吐出速度Vj
(S)が交差しているのは、滴の大きさが入れ替わった
ことを表している。ここでは、複数の滴が吐出した場
合、一番大きい滴を主滴としている。
【0118】なお、ここでも、各特性を測定するときの
駆動波形は、所定時間Tdを含めて第1駆動信号P1と
第2駆動信号P2とを一纏めにしてROM71に書き込
み、波高値Vp2を変えるときには別の駆動波形を読み
出すようにした。また、第1駆動信号P1は、前述した
ように、吐出効率の良いパルス幅Pw1=6μs、電圧
値Vp1=34Vとし、第2駆動信号P2はパルス幅P
w2=3μsとし、印加開始タイミングTd=2.5μ
sとした。
【0119】この図19に示す測定結果と前述した図1
7に示す測定結果とを対比すると分かるように、所定時
間Tdを短く設定すると、第2駆動信号Vp2の波高値
Vp2に対するインク滴体積Mjの変化率は大きくなる
が、サテライト滴が発生し、波高値Vp2に従って主滴
とサテライト滴の時間差が広がる。
【0120】これは、十分な吐出エネルギーがインク滴
に伝わる前に、振動板50の動きを抑制してしまうた
め、インク滴の後端速度(サテライトのある場合はサテ
ライトの速度)が波高値Vp2とともに低くなるためで
あり、サテライト滴の発生や主滴とサテライト滴の時間
差の拡大はドット形状、画像品質上は好ましくない。
【0121】このことから、所定時間Tdは、インク滴
量Mjとは別に、インク滴の後端速度(サテライトのあ
る場合はサテライトの速度)が確保できるタイミングに
設定する方が良いことが分かる。
【0122】そこで、第2駆動信号P2の波高値Vp2
を可変にすることでインク滴量Mjを制御することによ
って、吐出させるインク滴量Mjに関わらず、インク滴
の後端速度(サテライトのある場合はサテライト)を確
保できるタイミングで第2駆動信号P2の印加を行うこ
とができる。なお、波高値Vp2を可変にするために
は、前述したように所要範囲の各波高値Vp2を含む駆
動波形のデータを格納して読み出すようにすればよい。
【0123】次に、第2駆動信号P2の印加開始タイミ
ング(所定時間)Tdの設定についての他の例を説明す
る。この例は、第2駆動信号P2の印加を開始するタイ
ミングである所定時間Tdを図13の測定結果から設定
するものである。すなわち、駆動条件を設定する際、振
動板50の動きを測定しながら決定するのは実際は難し
い。しかし、図19で説明したように、所定時間Tdの
設定を誤ると、印字品質に多大な影響が生じることにな
り、一方、製造工程ではヘッドのでき上がりにバラツキ
があるため、所定時間Tdを既定値に設定しては問題が
生じる場合もある。
【0124】そこで、ここでは、第1駆動信号P1と第
2駆動信号P2とが略同一の電圧値(Vp1=Vp2)
としたとき、インク滴最後尾(サテライトがある場合は
サテライト)の速度が、第1駆動信号P1のみを印加し
た場合のインク滴最後尾(サテライトがある場合はサテ
ライト)の速度と略同一になる時間(タイミング)に所
定時間Tdを設定すると、第2駆動信号P2の波高値V
p2を大きくしても、滴速度Vjが確保できることを見
出した(図17参照)。
【0125】これにより、振動板の動きを直接観測する
ことなく、製造バラツキによる各ヘッドの個体差を補正
し、最適な所定時間(第2駆動信号の印加開始タイミン
グ)Tdを設定することができる。したがって、サテラ
イトなどの飛び散りの少ないきれいなドットを形成で
き、画像品質が向上する。
【0126】次に、第2駆動信号の印加時間(パルスの
場合はパルス幅Pw2)の設定の他の例について説明す
る。この例では、第2駆動信号の印加時間(パルスの場
合はパルス幅Pw2)をインク滴のパルス幅特性のピー
クの時間に対して1/4以上〜3/4未満の範囲内の時
間に設定している。
【0127】前述した図10に示すパルス幅特性には、
第1駆動信号の立ち上がり(静電気による振動板の引き
込み)と立ち下がり(振動板の開放)の圧力振動の重ね
合わせが反映されている。つまり、同図の山谷を生じる
圧力振動はインク液室(加圧室46)の固有振動周期に
関連する。
【0128】第2駆動信号の電圧Vp2の大きさで若干
周期の短い方向にシフトするが、振動板50の基本振動
周期はインク液室(加圧室6)の固有振動周期、即ち、
図10のパルス幅特性の山谷から推測できる。ここで、
第2駆動信号で再び振動板を当接させないためには、パ
ルス幅特性のピークの時間に対して1/4以上〜3/4
未満の時間に設定する。
【0129】これにより、振動板の動きを直接観測する
ことなく、製造バラツキによる各ヘッドの個体差を補正
し、最適な第2駆動信号の印加時間(パルス幅Pw2)
を容易に設定できる。
【0130】次に、インクジェットヘッドに与える駆動
波形の他の異なる例について図20乃至図23をも参照
して説明する。図20に示す駆動波形は、同図(a)に
示すように第1駆動信号P1のみでインク滴を吐出させ
るときには、波高値Vp1、パルス幅Pw1の駆動波形
とし、同図(b)に示すように第1駆動信号P1及び第
2駆動信号P2で微小滴を吐出させるときには、第1駆
動波形P1を波高値Vp1’(Vp1’<Vp1)、パ
ルス幅Pw1としている。
【0131】すなわち、図17に示したように、第2駆
動信号P2の波高値Vp2を大きくしていくと、インク
滴量Mjはより小さく、インク滴速度Vjはより大きく
なる。これは、インク滴量Mjが小さくなることで、第
1駆動信号P1で与えられた運動エネルギーが、速度に
反映されるからである。
【0132】ここで、インク滴速度Vjは、一定値であ
ることが着弾位置精度などの点から好ましいので、第1
駆動信号P1及び第2駆動信号P2を印加して微小滴を
吐出させるときの第1駆動信号P1の波高値Vp1’
を、第1駆動信号P1のみを印加する場合の波高値Vp
1より小さくする(Vp1>Vp1’)。
【0133】これにより、インク滴量Mjが更に微少化
するので、より小さなドットが形成できる。また、粒状
感が少なくなり、印刷画像の画質を向上させることがで
きる。なお、インク滴速度Vjが多少速い分にはドット
径、画像品質に与える影響は少ないので、無理にインク
滴速度Vjを下げる必要はない。
【0134】次に、図21に示す駆動波形は、第2駆動
信号P2の立下り変化速度を緩やかにした(立ち下がり
時定数tfを大きくした)ものである。
【0135】すなわち、第2駆動信号P2の波高値Vp
2により更なる微小滴化を行うためには、波高値Vp2
を更に高くする必要があるが、前述した図17の例で
は、既に第2駆動信号P2の波高値Vp2=48Vで、
インク滴の吐出が開始している。これは、振動板50が
第2駆動信号P2で電極55側に当接したためで、更な
る微小滴化には、当接しても吐出しない第2駆動信号P
2を形成する必要がある。
【0136】また、振動板50が当接しないまでも、吐
出周波数が高くなった時に、圧力振動が重畳され、液垂
れの原因になる。したがって、第2駆動信号P2による
インク液室内圧力振動はできるだけ小さくすることが好
ましい。
【0137】そこで、第2駆動信号P2の立ち下がりの
変化速度を緩やかにすることで、インク室(加圧室4
6)の圧力振動がより小さくなり、高周波で駆動したと
きにも、第2駆動信号P2でのインク滴の吐出、液垂れ
を抑えることができる。また、インク滴の吐出、液垂れ
のおそれが少ないので、第2駆動信号P2の波高値Vp
2をより高く設定することができるようになり、より微
小量のインク滴を吐出することができる。これにより、
粒状感が少なくなり、印刷画像の画質を向上させること
ができる。
【0138】次に、図22に示す駆動波形は、第1駆動
信号P1に対して第2駆動信号P2を逆極性の電圧信号
としたものである。
【0139】すなわち、静電型アクチュエータの場合、
保護層57に残留電荷が蓄積する場合がある。残留電荷
が蓄積すると、実効的な電界強度が弱まり、インク滴の
安定吐出ができなくなる。なお、残留電荷は、保護層5
7の残留分極や、電界放出、トンネル効果による帯電が
原因と言われている。
【0140】そこで、第2駆動信号P2を第1駆動信号
P1に対して逆極性にすることで、残留電荷の蓄積を防
止し、微少インク滴を安定して吐出することができるよ
うになる。この場合、1駆動周期毎に同じ波形を使用で
きるので、駆動制御が容易である。
【0141】次に、図23に示す駆動波形は、第1駆動
信号P1と第2駆動信号P2の両方の極性を駆動周期毎
に反転させている。なお、ここでは、1駆動周期毎に極
性を反転させているが、駆動周期の所定回数毎に極性を
反転させても良い。
【0142】これにより、上記の例と同様に保護層57
の残留電荷蓄積を防止する効果がある。ここで、残留電
荷の蓄積の仕方は、当接/非当接の状態、非当接でも振
動板50と保護層57の距離により変化し、また、非当
接の場合、環境温度によるインク粘度変化などの要因
で、振動板50と保護層57の距離は変化することが考
えられる。したがって、第2駆動信号P2により振動板
50を当接させない場合は、当接させる第1駆動信号P
1を含んで波形全体の極性を反転させた方が、安定して
残留電荷を消去できる。
【0143】本発明は、第2駆動信号P2による振動板
50の当接をできるだけ避ける方向なので、前記のよう
に第2駆動信号P2のみ極性を反転させる場合に比べ
て、残留電荷をより確実に防止することができる。
【0144】次に、本発明の他の実施形態について図2
4及び図25をも参照して説明する。なお、図24は同
実施形態の要部平面説明図、図25は同実施形態におけ
るインクジェットヘッドの振動板長手方向に沿う断面説
明図である。なお、前記実施形態におけるインクジェッ
トヘッド40と対応する部分には同一符号を付して説明
を省略する。
【0145】この実施形態におけるインクジェットヘッ
ド100は、各振動板50にそれぞれ対向し、第2駆動
信号が印加される第3電極101を、電極55と同一平
面に設け、すべての第3電極101は共通部102に接
続している。
【0146】そして、この実施形態では、このインクジ
ェットヘッド100の各電極55に対しては第1駆動信
号生成部103から第1駆動信号PV1を前述したドラ
イバIC93を介して印加するようにし、各第3電極1
01には第2駆動信号生成部104から第2駆動信号P
V2を印加するようにしている。
【0147】この第1駆動信号生成部103は、図26
(a)に示すように、波高値Vp1、パルス幅Pw1の
第1駆動信号PV1を生成して出力する。また、第2駆
動信号生成部104は、同図(b)に示すように、第1
駆動信号PV1に対して所定時間Td遅れたタイミング
で波高値Vp2、パルス幅Pw2の第2駆動信号PV2
を生成して出力する。
【0148】このように構成したので、インク滴を吐出
させるときに第1駆動信号PV1を電極55に印加して
振動板50との間に静電力を発生させ、振動板50の動
きを抑制する第2駆動信号PV2を第3電極101に印
加することで、振動板50と第3電極101との間に静
電力を発生させる。
【0149】このように、第1駆動信号と第2駆動信号
を別の経路で印加するようにした場合、第1駆動信号と
第2駆動信号との間の短い所定時間Tdに、放電と充電
を完了させる必要がなくなる。したがって、第1駆動信
号によるインク吐出に影響が少ない範囲で、ドライバI
CのON抵抗を高くしても良く、ドライバICのコスト
を下げることができる。また、各信号を別々に発生する
(同期は必要)ので、駆動信号発生手段が簡単な回路で
構成できる。なお、第2駆動信号により振動板の動きを
抑制することで、微小なインク滴を吐出することが可能
になることは前記実施形態と同様である。
【0150】この実施形態の他の例について図27を参
照して説明する。この例は、第2駆動信号が印加される
第3電極としてシリコン基板からなる電極基板42を用
いて、インク滴を吐出させる第1駆動信は電極55に印
加し、振動板50の動きを抑制する第2駆動信号を電極
基板42に印加している。
【0151】このように、第3電極として電極基板を使
用することで、特別の電極パターンを構成する必要がな
いため、ヘッド構成が簡略化する。また、振動板の全面
積に静電力が作用するので、インク滴に作用する効果も
大きくなる。ただし、電極基板から振動板までの距離が
電極から振動板までの距離より長いため、電極或いは電
極と同一平面の第3電極を用いる場合よりは第2駆動信
号の電圧値を高くする必要がある。
【0152】次に、この実施形態の更に他の例について
図28及び図29を参照して説明する。この例における
インクジェットヘッド110は、各振動板50にそれぞ
れ対向し、第2駆動信号が印加される第3電極111
を、電極55と同一平面で、かつ、ノズル44側に設
け、電極55と同様に外部に引き出している。複数の第
3電極111は、電極引き出し用のFPC上にパターン
ニングされた配線により、ひとつに接続している。
【0153】なお、このインクジェットヘッド110の
各電極55に対しては第1駆動信号生成部103から第
1駆動信号PV1を前述したドライバIC93を介して
印加するようにし、各第3電極111には第2駆動信号
生成部104から第2駆動信号PV2を印加するように
している。
【0154】この第1駆動信号生成部103は、前述し
た図26(a)に示すように、波高値Vp1、パルス幅
Pw1の第1駆動信号PV1を生成して出力する。ま
た、第2駆動信号生成部104は、同図(b)に示すよ
うに、第1駆動信号P1に対して所定時間Td遅れたタ
イミングで波高値Vp2、パルス幅Pw2の第2駆動信
号PV2を生成して出力する。
【0155】このように、第3電極を部分的に設ける場
合には、ノズル44の周辺に対応する部分のみで振動板
50に対向する領域に、言いかえれば、ノズル44によ
り近い部分に設けることにより、ノズル44に近い部分
で振動板50の変形を効果的に抑制でき、インク滴の切
れが速くなり、より微少なインク滴を吐出できる。
【0156】次に、本発明の更に他の実施形態について
図30乃至図32を参照して説明する。なお、図30は
同実施形態における振動板の動作を説明する説明図、図
31は同実施形態における駆動波形を説明する説明図、
図32は同実施形態の説明に供する印加開始タイミング
とインク滴吐出特性の関係を示す説明図である。なお、
前記実施形態と同一部分には同一符号を用いる。
【0157】この実施形態は、第1駆動信号P1で振動
板50を電極55側に当接させるとともに、第1駆動信
号P1と第2駆動信号P2との間の所定時間Tdを短く
し、第1駆動信号P1の印加停止で振動板50が初期位
置に復帰する前のタイミングで第2駆動信号P2を印加
することによって、主敵の前にサテライト滴を吐出させ
ることで微小なインク滴を吐出するようにしたものであ
る。
【0158】すなわち、図30に示すように、駆動波形
を印加しない状態では、同図(a)に示すように振動板
50は平衡位置(初期位置)にあり、この状態で第1駆
動信号P1を印加すると、電極55との間に発生する静
電力によって振動板50は電極55側に変形して、同図
(b)に示すように電極55側(保護膜57表面)に当
接する。このとき、駆動電圧を高くしていくと、振動板
50が当接する面積が増えて、蓄えられるエネルギーが
大きくなる。
【0159】ここで、第1駆動信号P1を立ち下げて印
加を停止し、振動板50を開放すると、同図(c)に示
すように、振動板50は変形曲率の大きな部分、すなわ
ち、当接している部分の両端部から急激に復元を開始す
る。この急激な振動板50の復元変形によって圧力波が
発生し、振動板50が平衡位置に戻る前に、すなわち主
滴の前にサテライト滴(主滴より速度が大きいので、
「前サテライト滴」という。)を吐出するエネルギーが
生じ、ノズル44から主滴に比べて微小な前サテライト
滴が吐出される。
【0160】その後、同図(d)に示すように振動板5
0は大きな変形部分がなくなって平衡位置に復帰しよう
とするので、このタイミングで第2駆動信号P2を印加
することにより、振動板50の復元力が弱まり、同図
(e)に示すように、緩やかに平衡位置に復帰するの
で、インク滴(主滴)を吐出するだけのエネルギーがな
くなり、ノズル44からは主滴が吐出されない。この場
合、第2駆動信号P2の波高値Vp2は第1駆動信号P
1の波高値Vp1よりも大きくする。
【0161】このように、当接している振動板50の初
期復元開始圧力を利用して前サテライト滴を吐出させて
微小滴とする場合、前サテライトは、十分な速度を有す
るので、ドット位置ずれも少なく、また、主滴に対して
かなり小さいので、粒状感を抑えることができる。
【0162】この場合の第1駆動信号P1及び第2駆動
信号P2並びに所定時間Tdについて図31及び図32
を参照して説明する。図31に示すように、第1駆動信
号P1及び第2駆動信号P2からなる駆動波形につい
て、第1駆動信号P1と第2駆動信号P2の間の所定時
間Td(第2駆動信号P2の印加開始タイミング)Td
を0.5μs〜2.0μsの間で変化させて電極55に
印加した場合の吐出特性(吐出滴速度Vj、吐出滴体積
Mj)を測定した。
【0163】このとき、図32の測定結果に示すよう
に、印加開始タイミングTdに対して吐出滴速度Vjは
実線で示すように変化し、印加開始タイミングTdに対
して吐出滴体積Mjは破線で示すように変化し、前サテ
ライト滴の吐出速度Vjは二点鎖線Sで示すように変化
した。また、第1駆動信号P1のみを印加して駆動した
場合、主滴の吐出滴速度Vjは同図に線で示す値に、
同じく主滴の吐出滴体積Mjは線で示す値、サテライ
ト滴の吐出速度Vjは同図に線で示す値になった。
【0164】なお、各特性を測定するときの駆動波形
は、所定時間Tdを含めて第1駆動信号P1と第2駆動
信号P2とを一纏めにしてROM71に書き込み、所定
時間Tdを変えるときには別の駆動波形を読み出すよう
にした。また、第1駆動信号P1は、図10を参考にし
て、吐出効率の良いパルス幅Pw1=6μs、電圧値V
p1とし、第2駆動信号P2はパルス幅Pw2=3μ
s、電圧値Vp2(>Vp1)とした。
【0165】また、ヘッド構成については、前記実施形
態における構成において、加圧液室長800μm、振動
板厚さ2μm、ノズル径20μmとして、流体抵抗を少
し大きくした。これは、ノズル径を小さくして流体抵抗
を大きくすると、インクが流れ難くなるので、インクの
追従が遅くなり、前サテライトが発生し易くなるためで
ある。
【0166】この測定結果から分かるように、第1駆動
信号P1による振動板50の開放から極めて短い所定時
間Tdで第2駆動信号P2を印加することによって、前
サテライト滴のみを吐出させることができる。
【0167】この場合、第1駆動信号印加時のインク液
室の残留圧力及び振動板開放時に発生したインクと振動
板の運動エネルギーがあるので、振動板を緩やかに復帰
させる(インク滴を吐出させない)ためには、第2駆動
信号は、第1駆動信号より波高値を高くする。これによ
り、主滴を吐出させることなく、先行した微小滴(前サ
テライト)だけを吐出させることができる。
【0168】また、振動板50が平衡位置に戻る前に第
2駆動信号を印加する場合は、図32に示したように所
定時間(印加開始タイミングTd)を変化させることに
よって階調を制御することが好ましい。これにより、安
定してドット径を制御することができるようになる。
【0169】なお、上記各実施形態においては、静電型
インクジェットヘッドの振動板と電極の平面形状を矩形
とした例で説明したが、平面形状を台形、三角形とする
こともできる。また、上記各実施形態ではインクジェッ
トヘッドは振動板と液室とを流路基板として同一部材か
ら形成しているが、振動板と液室形成部材とを別部材で
形成して接合することもできる。
【0170】また、本発明で駆動制御するインクジェッ
トヘッドは流路基板中に形成したノズル、加圧室、流体
抵抗部、共通流路液室の形状、配置、形成方法は適切に
変更することができる。例えば、上記実施形態において
は、ノズルは振動板の変位方向にインク滴が吐出するよ
うに形成したサイドシュータ方式のインクジェットヘッ
ドであるが、ノズルを振動板の変位方向と交差する方向
にインク滴が吐出するように形成したエッジシュータ方
式のインクジェットヘッドでもよい。
【0171】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
クジェット記録装置によれば、インクジェットヘッドに
対してノズルからインク滴を吐出させる第1駆動信号
と、この第1駆動信号から所定時間経過後に振動板の変
位を抑制する第2駆動信号を印加する手段を備えている
ので、微小インク滴を吐出することが可能になる。
【0172】ここで、第2駆動信号を電極に印加するこ
とで、電極構成を簡略化することができる。また、第2
駆動信号を電極とは電気的に分離され、振動板に対向す
る第3電極に印加することで、駆動回路の構成を簡略化
できる。さらに、第2駆動信号を電極を設ける基板に印
加することで、電極構成及び駆動回路構成を簡略化でき
る。
【0173】また、第2駆動信号は振動板が平衡位置を
通過するタイミングから電極から最も離れるタイミング
の間のいずれかのタイミングで印加することで、十分な
インク滴吐出速度を確保しつつ、微小滴を吐出できる。
さらに、振動板が電極に当接する前のタイミングで第2
駆動信号の印加を停止することで、第2駆動信号による
インク滴吐出やインク垂れを防止できる。この場合、振
動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に第2駆動信
号の印加を停止することで、より確実に第2駆動信号に
よるインク滴吐出やインク垂れを防止できる。
【0174】さらに、第2駆動信号は矩形状パルスとす
ることで、駆動回路構成を簡単にでき、コストも廉価に
なる。また、第2駆動信号の立下り変化速度は第1駆動
信号の立下り変化速度よりも緩やかであるものとするこ
とができ、加圧室内での圧力変動が小さくなり、高周波
駆動における第2駆動信号によるインク滴吐出やインク
垂れを防止できる。
【0175】さらにまた、第2駆動信号の波高値が第1
駆動信号の波高値よりも高くすることで、より確実に振
動板の変形を抑制することができる。また、第2駆動信
号の波高値を変化できるようにすることで、吐出する微
小滴の滴量を制御することができ、印加タイミングを制
御するよりもインク滴吐出速度を確保しつつ制御幅を広
くすることができる。
【0176】また、第2駆動信号は、第1駆動信号及び
第2駆動信号の波高値が略同一としたとき、第2駆動信
号を印加したときのインク滴最後尾の速度が第1駆動信
号のみを印加したときのインク滴最後尾の速度と略同一
になるタイミングで印加することで、振動板の動きを直
接観測することなくタイミング設定が可能になり、製造
バラツキによるヘッドの個体差を補正して最適な所定時
間を設定することができる。
【0177】さらに、第2駆動信号の印加時間は、イン
ク滴のパルス幅特性のピーク時間に対して1/4以上3
/4未満の時間とすることで、振動板の動きを直接観測
することなく最適な第2駆動信号の印加時間を容易に設
定することができる。
【0178】さらにまた、第1駆動信号と第2駆動信号
とを印加する場合と、第1駆動信号のみを印加する場合
とを選択できることで、多値化記録を行うことができ
る。この場合、
【0179】また、第1駆動信号と第2駆動信号とを印
加する場合の第1駆動信号の波高値を第1駆動信号のみ
を印加するときの波高値よりも小さくすることで、より
微少量のインク滴を吐出することができ、粒状感が少な
くなって画質が向上する。
【0180】さらに、第2駆動信号を第1駆動信号に対
して逆極性とすることで、残留電荷の蓄積を抑えて、静
電力のばらつきを低減することができ、微小なインク滴
を安定して吐出することができて、粒状感が少なくなっ
て画質が向上する。また、駆動周期又は所定回数毎に第
1駆動信号及び第2駆動信号の両方の極性を反転させる
ことで、残留電荷の蓄積を抑えて、静電力のばらつきを
低減することができ、微小なインク滴を安定して吐出す
ることができて、粒状感が少なくなって画質が向上す
る。
【0181】本発明に係るヘッド駆動制御装置によれ
ば、ノズルからインク滴を吐出させる第1駆動信号と、
この第1駆動信号から所定時間経過後に振動板の変位を
抑制する第2駆動信号とを生成する手段を備えているの
で、微小滴を吐出させることが可能になる。
【0182】ここで、第1駆動信号と第2駆動信号とを
時系列で生成する手段を備えることで、簡単な構成で、
第1駆動信号のみ及び第1駆動信号と第2駆動信号の選
択を行うことができるようになる。また、第1駆動信号
から第2駆動信号までの所定時間は、インクジェットヘ
ッドに印加したときに振動板が平衡位置を通過するタイ
ミングから電極から最も離れるタイミングの間に含まれ
る時間とすることで、滴速度を確保しつつ微小滴を吐出
させることができるようになる。
【0183】また、第2駆動信号は、インクジェットヘ
ッドに印加したときに振動板が平衡位置を電極の方向に
通過する前に立ち下がる信号とすることで、第2駆動信
号によってインク滴が吐出したり、液垂れを生じること
を防止できる。さらに、第1駆動信号及び第2駆動信号
は矩形状パルス信号とすることで、回路構成が簡単にな
る。
【0184】さらに、第2駆動信号の波高値は第1駆動
信号の波高値よりも高くすることで、振動板をより確実
に抑制することができるようになる。また、第2駆動信
号は第1駆動信号に対して逆極性の信号とすることで、
残留電荷を低減することができるようになる。さらに、
駆動周期又は所定回数毎に前記第1駆動信号及び第2駆
動信号の両方の極性を反転させることでも、残留電荷を
低減することができるようになる。
【0185】本発明に係るヘッド駆動制御方法によれ
ば、ノズルからインク滴を吐出させる第1駆動信号を印
加した後所定時間経過後に振動板の変位を抑制する第2
駆動信号を印加するので、微小滴を吐出させることがで
きる。
【0186】ここで、第1駆動信号を印加した後、この
第1駆動信号で変形した振動板が平衡位置を通過するタ
イミングから電極から最も離れるタイミングまでの間に
第2駆動信号を印加することで、インク滴吐出速度を確
保しつつ微小滴を吐出させることができる。また、第2
駆動信号を印加した後、第1駆動信号で変形した振動板
が平衡位置を電極の方向に通過する前に第2駆動信号の
印加を停止することで、第2駆動信号によるインク滴の
吐出や液垂れを防止することができる。
【0187】また、第1駆動信号及び第2駆動信号は矩
形状パルス信号とすることで、駆動回路の構成が簡単に
なる。さらに、第2駆動信号の波高値は第1駆動信号の
波高値よりも高くすることで、確実に振動板を抑制する
ことができる。さらにまた、第2駆動信号の波高値を記
録画像に応じて変化させることで、微小滴の適量を変化
させることができる。
【0188】本発明に係るインクジェット記録装置によ
れば、インクジェットヘッドに対して振動板を電極側に
当接させる第1駆動信号を印加し、この第1駆動信号の
印加を停止することで復元する振動板が平衡位置に達す
る前に第1駆動信号よりも波高値の高い第2駆動信号を
印加する手段を備えることで、より小さな微小滴を吐出
することができる。
【0189】ここで、第2駆動信号の印加開始タイミン
グを変化させる手段を備えることで、安定してドット径
を変化させることができる。
【0190】本発明に係るヘッド駆動制御装置によれ
ば、インクジェットヘッドの振動板を電極側に当接させ
る第1駆動信号と、この第1駆動信号の印加を停止する
ことで復元する振動板が平衡位置に達する前に出力され
る第1駆動信号よりも波高値の高い第2駆動信号とを生
成する手段を備えているので、より小さな微小滴を吐出
させることができるようになる。
【0191】本発明に係るインクジェットヘッドによれ
ば、ノズルからインク滴を吐出させる第1駆動信号から
印加される手段とは別に、第1駆動信号から所定時間経
過後に振動板の変位を抑制する第2駆動信号が印加され
る第3電極を有するので、第2駆動信号を印加するため
の回路構成が簡単になる。
【0192】ここで、第3電極は電極を設ける電極基板
とすることで、電極構成を複雑化することなく、第2駆
動信号を印加するための回路構成が簡単になる。また、
第3電極はノズル周辺部に対応する部分でのみ振動板に
対向している構成とすることで、より効果的に振動板を
抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部
の概略斜視説明図
【図2】同機構部の側面説明図
【図3】同記録装置のヘッドの分解斜視説明図
【図4】同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図
【図5】図4の要部拡大説明図
【図6】同ヘッドの振動板短手方向の要部拡大断面説明
【図7】同記録装置の制御部の一例を示すブロック図
【図8】同制御部の本発明に係るヘッド駆動制御装置部
分のブロック説明図
【図9】同ヘッド駆動制御装置の作用説明に供する説明
【図10】同ヘッドの駆動波形のパルス幅と吐出滴速度
及び吐出滴体積の関係の一例を説明する説明図
【図11】本発明の第1実施形態の説明に供する説明図
【図12】同実施形態における駆動波形の説明に供する
説明図
【図13】図11の駆動波形を印加したときの印加開始
タイミングと吐出滴速度及び吐出滴体積の関係を説明す
る説明図
【図14】同実施形態における駆動波形の説明に供する
説明図
【図15】図14の駆動波形を印加したときの印加時間
と吐出滴速度及び吐出滴体積の関係を説明する説明図
【図16】同実施形態における駆動波形の説明に供する
説明図
【図17】図16の駆動波形を印加したときの電圧値と
吐出滴速度及び吐出滴体積の関係を説明する説明図
【図18】同実施形態における駆動波形の説明に供する
説明図
【図19】図18の駆動波形を印加したときの電圧値と
吐出滴速度及び吐出滴体積の関係を説明する説明図
【図20】同実施形態における駆動波形の他の例の説明
に供する説明図
【図21】同実施形態における駆動波形の他の例の説明
に供する説明図
【図22】同実施形態における駆動波形の他の例の説明
に供する説明図
【図23】同実施形態における駆動波形の他の例の説明
に供する説明図
【図24】本発明の他の実施形態の説明に供する説明図
【図25】同実施形態における本発明に係るインクジェ
ットヘッドの振動板長手方向の断面説明図
【図26】同実施形態における駆動波形の説明に供する
説明図
【図27】同実施形態の他の例の説明に供する説明図
【図28】同実施形態の更に他の例の説明に供する説明
【図29】同例における本発明に係るインクジェットヘ
ッドの振動板長手方向の模式的断面説明図
【図30】本発明の更に他の実施形態の説明に供する説
明図
【図31】同実施形態における駆動波形の説明に供する
説明図
【図32】図30の駆動波形を印加したときの印加開始
タイミングと吐出滴速度及び吐出滴体積の関係の説明に
供する説明図
【符号の説明】
13…キャリッジ、14…ヘッド、24…搬送ローラ、
33…排紙ローラ、40…インクジェットヘッド、41
…流路基板、42…電極基板、43…ノズル板、44…
ノズル、46…加圧室、47…流体抵抗部、48…共通
流路液室、50…振動板、55…電極、56…ギャッ
プ、87…波形生成回路、91…主制御部、93…ドラ
イバIC、95…シフトレジスタ、96…ラッチ回路、
97…レベル変換回路、98…アナログスイッチアレ
イ、101…第3電極。

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インク滴を吐出するノズルと、このノズ
    ルが連通するインク流路と、このインク流路の一部の壁
    面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを
    有し、前記振動板を静電気力により変形させて前記ノズ
    ルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドを搭
    載したインクジェット記録装置において、前記インクジ
    ェットヘッドに対して前記ノズルからインク滴を吐出さ
    せる第1駆動信号と、この第1駆動信号から所定時間経
    過後に前記振動板の変位を抑制する第2駆動信号を印加
    する手段を備えていることを特徴とするインクジェット
    記録装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のインクジェット記録装
    置において、前記第2駆動信号を前記電極に印加するこ
    とを特徴とするインクジェット記録装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のインクジェット記録装
    置において、前記第2駆動信号を前記電極とは電気的に
    分離され、前記振動板に対向する第3電極に印加するこ
    とを特徴とするインクジェット記録装置。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載のインクジェット記録装
    置において、前記第2駆動信号を前記電極を設けた基板
    に印加することを特徴とするインクジェット記録装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載のイン
    クジェット記録装置において、前記第2駆動信号は前記
    振動板が平衡位置を通過するタイミングから前記電極か
    ら最も離れるタイミングの間のいずれかのタイミングで
    印加することを特徴とするインクジェット記録装置。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載のイン
    クジェット記録装置において、前記振動板が前記電極に
    当接する前のタイミングで前記第2駆動信号の印加を停
    止することを特徴とするインクジェット記録装置。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載のインクジェット記録装
    置において、前記振動板が平衡位置を前記電極の方向に
    通過する前に前記第2駆動信号の印加を停止することを
    特徴とするインクジェット記録装置。
  8. 【請求項8】 請求項1乃至7のいずれかに記載のイン
    クジェット記録装置において、前記第2駆動信号は矩形
    状パルスであることを特徴とするインクジェット記録装
    置。
  9. 【請求項9】 請求項1乃至7のいずれかに記載のイン
    クジェット記録装置において、前記第2駆動信号の立下
    り変化速度は第1駆動信号の立下り変化速度よりも緩や
    かであることを特徴とするインクジェット記録装置。
  10. 【請求項10】 請求項1乃至9のいずれかに記載のイ
    ンクジェット記録装置において、前記第2駆動信号の波
    高値が前記第1駆動信号の波高値よりも高いことを特徴
    とするインクジェット記録装置。
  11. 【請求項11】 請求項1乃至10のいずれかに記載の
    インクジェット記録装置において、前記第2駆動信号の
    波高値を変化できることを特徴とするインクジェット記
    録装置。
  12. 【請求項12】 請求項1乃至11のいずれかに記載の
    インクジェット記録装置において、前記第2駆動信号
    は、前記第1駆動信号及び第2駆動信号の波高値が略同
    一としたとき、第2駆動信号を印加したときのインク滴
    最後尾の速度が第1駆動信号のみを印加したときのイン
    ク滴最後尾の速度と略同一になるタイミングで印加する
    ことを特徴とするインクジェット記録装置。
  13. 【請求項13】 請求項1乃至12のいずれかに記載の
    インクジェット記録装置において、前記第2駆動信号の
    印加時間は、インク滴のパルス幅特性のピーク時間に対
    して1/4以上3/4未満の時間であることを特徴とす
    るインクジェット記録装置。
  14. 【請求項14】 請求項1乃至13のいずれかに記載の
    インクジェット記録装置において、前記第1駆動信号及
    び第2駆動信号を印加する場合と、第1駆動信号のみを
    印加する場合とを選択できることを特徴とするインクジ
    ェット記録装置。
  15. 【請求項15】 請求項1乃至14のいずれかに記載の
    インクジェット記録装置において、前記第1駆動信号及
    び第2駆動信号を印加する場合の第1駆動信号の波高値
    が第1駆動信号のみを印加する場合の第1駆動信号の第
    1波高値よりも小さいことを特徴とするインクジェット
    記録装置。
  16. 【請求項16】 請求項1乃至15のいずれかに記載の
    インクジェット記録装置において、前記第2駆動信号は
    第1駆動信号に対して逆極性の信号であることを特徴と
    するインクジェット記録装置。
  17. 【請求項17】 請求項1乃至15のいずれかに記載の
    インクジェット記録装置において、駆動周期又は所定回
    数毎に前記第1駆動信号及び第2駆動信号の両方の極性
    を反転させることを特徴とするインクジェット記録装
    置。
  18. 【請求項18】 インク滴を吐出するノズルと、このノ
    ズルが連通するインク流路と、このインク流路の一部の
    壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極と
    を有し、前記振動板を静電気力により変形させて前記ノ
    ズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドを
    駆動制御するヘッド駆動制御装置において、前記ノズル
    からインク滴を吐出させる第1駆動信号と、この第1駆
    動信号から所定時間経過後に前記振動板の変位を抑制す
    る第2駆動信号とを生成する手段を備えていることを特
    徴とするヘッド駆動制御装置。
  19. 【請求項19】 請求項18に記載のヘッド駆動制御装
    置において、前記第1駆動信号と第2駆動信号とを時系
    列で生成する手段を備えていることを特徴とするヘッド
    駆動制御装置。
  20. 【請求項20】 請求項18又は19に記載のヘッド駆
    動制御装置において、前記第1駆動信号から第2駆動信
    号までの所定時間は、前記インクジェットヘッドに印加
    したときに振動板が平衡位置を通過するタイミングから
    電極から最も離れるタイミングの間に含まれる時間であ
    ることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
  21. 【請求項21】 請求項18乃至20のいずれかに記載
    のヘッド駆動制御装置において、前記第2駆動信号は、
    前記インクジェットヘッドに印加したときに振動板が平
    衡位置を電極の方向に通過する前に立ち下がる信号であ
    ることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
  22. 【請求項22】 請求項18乃至21のいずれかに記載
    のヘッド駆動制御装置において、前記第1駆動信号及び
    第2駆動信号は矩形状パルス信号であることを特徴とす
    るヘッド駆動制御装置。
  23. 【請求項23】 請求項18乃至22のいずれかに記載
    のヘッド駆動制御装置において、前記第2駆動信号の波
    高値は前記第1駆動信号の波高値よりも高いことを特徴
    とするヘッド駆動制御装置。
  24. 【請求項24】 請求項18乃至23のいずれかに記載
    のヘッド駆動制御装置において、前記第2駆動信号は第
    1駆動信号に対して逆極性の信号であることを特徴とす
    るヘッド駆動制御装置。
  25. 【請求項25】 請求項18乃至23のいずれかに記載
    のヘッド駆動制御装置において、駆動周期又は所定回数
    毎に前記第1駆動信号及び第2駆動信号の両方の極性が
    反転することを特徴とするヘッド駆動制御装置。
  26. 【請求項26】 インク滴を吐出するノズルと、このノ
    ズルが連通するインク流路と、このインク流路の一部の
    壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極と
    を有し、前記振動板を静電気力により変形させて前記ノ
    ズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドを
    駆動制御するヘッド駆動制御方法において、前記ノズル
    からインク滴を吐出させる第1駆動信号を印加した後所
    定時間経過後に前記振動板の変位を抑制する第2駆動信
    号を印加することを特徴とするヘッド駆動制御方法。
  27. 【請求項27】 請求項26に記載のヘッド駆動制御方
    法において、前記第1駆動信号を印加した後、この第1
    駆動信号で変形した振動板が平衡位置を通過するタイミ
    ングから電極から最も離れるタイミングまでの間に前記
    第2駆動信号を印加することを特徴とするヘッド駆動制
    御方法。
  28. 【請求項28】 請求項26又は27に記載のヘッド駆
    動制御装置において、前記第2駆動信号を印加した後、
    前記第1駆動信号で変形した振動板が平衡位置を電極の
    方向に通過する前に前記第2駆動信号の印加を停止する
    ことを特徴とするヘッド駆動制御方法。
  29. 【請求項29】 請求項26乃至28のいずれかに記載
    のヘッド駆動制御方法において、前記第1駆動信号及び
    第2駆動信号は矩形状パルス信号であることを特徴とす
    るヘッド駆動制御方法。
  30. 【請求項30】 請求項26乃至29のいずれかに記載
    のヘッド駆動制御方法において、前記第2駆動信号の波
    高値は前記第1駆動信号の波高値よりも高いことを特徴
    とするヘッド駆動制御方法。
  31. 【請求項31】 請求項26乃至30のいずれかに記載
    のヘッド駆動制御方法において、前記第2駆動信号の波
    高値を記録画像に応じて変化させることを特徴とするヘ
    ッド駆動制御方法。
  32. 【請求項32】 インク滴を吐出するノズルと、このノ
    ズルが連通するインク流路と、このインク流路の一部の
    壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極と
    を有し、前記振動板を静電気力により変形させて前記ノ
    ズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドを
    搭載したインクジェット記録装置において、前記インク
    ジェットヘッドに対して前記振動板を前記電極側に当接
    させる第1駆動信号を印加し、この第1駆動信号の印加
    を停止することで復元する前記振動板が平衡位置に達す
    る前に前記第1駆動信号よりも波高値の高い第2駆動信
    号を印加する手段を備えていることを特徴とするインク
    ジェット記録装置。
  33. 【請求項33】 請求項32に記載のインクジェット記
    録装置において、前記第2駆動信号の印加開始タイミン
    グを変化させる手段を備えていることを特徴とするイン
    クジェット記録装置。
  34. 【請求項34】 インク滴を吐出するノズルと、このノ
    ズルが連通するインク流路と、このインク流路の一部の
    壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極と
    を有し、前記振動板を静電気力により変形させて前記ノ
    ズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドを
    駆動制御するヘッド駆動制御装置において、前記インク
    ジェットヘッドの振動板を前記電極側に当接させる第1
    駆動信号と、この第1駆動信号の印加を停止することで
    復元する前記振動板が平衡位置に達する前に出力される
    前記第1駆動信号よりも波高値の高い第2駆動信号とを
    生成する手段を備えていることを特徴とするヘッド駆動
    制御装置。
  35. 【請求項35】 インク滴を吐出するノズルと、このノ
    ズルが連通するインク流路と、このインク流路の一部の
    壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極と
    を有し、前記振動板を静電気力により変形させて前記ノ
    ズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドに
    おいて、前記ノズルからインク滴を吐出させる第1駆動
    信号が印加される手段とは別に、前記第1駆動信号から
    所定時間経過後に前記振動板の変位を抑制する第2駆動
    信号が印加される第3電極を有することを特徴とするイ
    ンクジェットヘッド。
  36. 【請求項36】 請求項35に記載のインクジェットヘ
    ッドにおいて、前記第3電極は前記電極を設ける電極基
    板であることを特徴とするインクジェットヘッド。
  37. 【請求項37】 請求項36に記載のインクジェットヘ
    ッドにおいて、前記第3電極は前記ノズル周辺に対応す
    る部分でのみ前記振動板に対向していることを特徴とす
    るインクジェットヘッド。
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