JP2002254632A - インクジェット式記録ヘッドの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 印加電圧を低くした場合でも充分なインク滴
吐出速度が得られ、また、発生する圧力波の固有周期と
電圧変化時間との関係等を高い精度で維持できる駆動パ
ルス信号を用いたインクジェット式記録ヘッドの駆動方
法を提供する。 【解決手段】 駆動パルス信号が、圧力発生室１１を膨
張させる第１期間Ｔ１と、圧力発生室１１の膨張状態を
保持する第２期間Ｔ２と、圧力発生室１１を収縮させる
第３期間Ｔ３とを連続して備え、圧力発生室１１の固有
周期をＴｃとすると、第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２
が、次式 ３Ｔｃ／８≦Ｔ１＋Ｔ２≦５Ｔｃ／８ を満たしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
記録ヘッドの駆動方法に関し、特に、印加電圧を低くし
ても充分なインク滴吐出速度を得ることができるインク
ジェット式記録ヘッドの駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子等の電気機械変換器を用いて、
インクが充填された圧力発生室に圧力波（音響波）を発
生させることで、圧力発生室に連通するノズルからイン
ク滴を吐出するドロップオンデマンド型インクジェット
方式が知られている。該方式を採用したインクジェット
式記録ヘッドの駆動方法が、特開平6−171080号公報
（第１従来例）及び特開2000−117969号公報（第２従来
例）に記載されている。

【０００３】図７は、第１従来例におけるインクジェッ
ト式記録ヘッドの要部を示す断面図である。インクジェ
ット式記録ヘッドでは、積層圧電素子３１の個別電極３
２と共通電極３３との間に外部の駆動回路から駆動パル
ス信号が印加されると、積層圧電素子３１の活性部が長
手方向で収縮し、圧力発生室３５の底板を成す振動板３
６を下方に撓ませる。これにより、圧力発生室３５内の
容積が増大し、インクが共通インク室３７から供給流路
３９を経由して圧力発生室３５内に供給される。

【０００４】次いで、個別電極３２と共通電極３３との
間の電圧印加が解除されると、積層圧電素子３１の活性
部が復元して圧力発生室３５の容積を縮小させ、このと
き発生する圧力で、圧力発生室３５内のインクの一部
が、圧力発生室３５に連通するノズル４０からインク滴
として吐出される。なお、図中の４１は弾性板、４２は
弾性板の厚肉部、及び４３はヘッドフレームである。

【０００５】図８は、上記駆動パルス波形等を示す図で
あり、（ａ）は駆動パルス信号の波形を、（ｂ）は圧電
素子先端の変位の様子を、（ｃ）は圧電素子の変位に伴
うノズル開口内のインク滴によるメニスカス（以下、イ
ンクメニスカスとも呼ぶ）の変位を夫々示す。図８
（ａ）に示すように、駆動パルス信号は、時間ｔ１を要
する第１期間Ｔ１で、圧力発生室３５内の容積を増大さ
せる方向に印加電圧を変化させ、時間ｔ２を要する第２
期間Ｔ２で、印加電圧を一定に保持し、時間ｔ３を要す
る第３期間Ｔ３で、圧電素子３１の変位で圧力発生室３
５内の容積を縮小させる方向に印加電圧を変化させる。
このような電圧変化によって、圧力発生室３５では圧力
波（音響波）による振動が発生する。

【０００６】図８（ｂ）では、電圧パルス立上がりの時
間ｔ１が、振動子で決まる第１固有周期に比して充分に
長く設定されていることにより、時刻０と時刻（Ｔ１）
とにおける不連続な電圧変化で励起される振動が小さ
く、圧電素子３１はほぼ電圧パルスの変化に従って応答
している。また、電圧パルス立下がりの時間ｔ３が、第
１固有周期と同程度の時間に設定されていることによ
り、時刻（Ｔ２）での不連続な電圧変化により、第１固
有周期で振動するオーバーシュートが見られる。図８
（ｃ）では、第１期間Ｔ１が、圧力発生室３５の音響容
量に支配されるインク流路系の第２固有周期、及び、電
圧を一定に保持する第２期間Ｔ２の夫々に比して充分に
長くされることにより、インク滴吐出後のインクメニス
カスの復元を待ってから第３期間Ｔ３の電圧変化でイン
ク滴を吐出している。

【０００７】図９は、第２従来例のインクジェット記録
ヘッドで用いられる駆動パルス信号の波形を示す図であ
る。この駆動パルス信号は、第１電圧変化行程４５、第
１電圧保持行程４６、第２電圧変化行程４７、第２電圧
保持行程４９、第３電圧変化行程５０、第３電圧保持行
程５１、及び第４電圧変化行程５２を連続して備えてい
る。

【０００８】第１電圧変化行程４５では、圧電素子への
印加電圧Ｖを時間ｔ1で立ち下げ（Ｖ1→０）、第１電圧
保持行程４６では、立ち下げた印加電圧Ｖを時間ｔ1ａ
だけ保持し、第２電圧変化行程４７では、圧力発生室を
収縮させてインク滴を吐出するために、時間ｔ2で電圧
を立ち上げる（０→Ｖ2）。また、第２電圧保持行程４
９では、立ち上げた印加電圧Ｖを時間ｔ2ａだけ保持
し、第３電圧変化行程５０では、圧力発生室を再び膨張
させるために、時間ｔ3で電圧を立ち下げ（Ｖ２→
０）、第３電圧保持行程５１では、立ち下げた印加電圧
Ｖを時間ｔ３ａだけ保持し、第４電圧変化行程５２で
は、残響抑制用の圧力波を発生させるために、時間ｔ4
で電圧を再び立ち上げる（０→Ｖ１）。

【０００９】第２従来例における駆動パルス信号は、第
１電圧変化行程４５で圧力発生室の容積を増大させ、第
２電圧変化行程４７で圧力発生室の容積を縮小させ、第
３電圧変化行程５０で圧力発生室の容積を再び増大させ
る。また、駆動パルス信号に応答して圧力発生室で発生
する圧力波が一連の変位を終了するのに要する時間（固
有周期）をＴｃとすると、第２及び第３電圧変化行程４
７、５０の電圧変化期間ｔ２、ｔ３が夫々、固有周期Ｔ
ｃに対して次式 ０＜ｔ２＜Ｔｃ／２、 ０＜ｔ３＜Ｔｃ／２ の関係を有している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】第１従来例では、吐出
インク滴のインク量が印加電圧のみで規定されるので、
より小さなインク滴を吐出させるには印加電圧を低くす
る必要がある。しかし、印加電圧を低くすると、インク
滴を吐出させる第３期間Ｔ３での電圧変化が小さくなる
ので、充分なインク滴吐出速度（以下、滴速とも呼ぶ）
が得られない不都合を招く。その場合には、記録媒体へ
の着弾位置がずれて画像品質の低下を招き、また、イン
ク吐出そのものが行われない等の問題が発生する。

【００１１】第２従来例では、微小インク滴を高い駆動
周波数で安定に吐出する駆動パルス信号を得るために、
第２及び第３電圧変化行程４７、５０での電圧変化期間
ｔ２、ｔ３を規定している。このような高い駆動周波数
で記録を行うには、駆動パルス信号の波形全体の短縮が
必要であり、各電圧変化行程で発生する圧力波が相互に
影響し合うことから、各電圧変化行程に要する時間、各
行程相互の時間間隔、及び、発生する圧力波の固有周期
と時間との関係を高い精度で維持しなければならない。
しかし、第２従来例では、第１電圧変化行程４５での電
圧変化期間ｔ１や、第１及び第２電圧変化行程４５、４
７間の時間ｔ１ａに関して明確に規定されていない。

【００１２】本発明は、上記に鑑み、印加電圧を低くし
た場合でも充分なインク滴吐出速度を得ることができ、
また、発生する圧力波の固有周期と電圧変化時間との関
係等を高い精度で維持できる駆動パルス信号を用いたイ
ンクジェット式記録ヘッドの駆動方法を提供することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のインクジェット式記録ヘッドの駆動方法
は、インクが充填されたインク室に連通する複数の圧力
発生室と、各圧力発生室に対応して配設された圧電素子
とを備え、印加される駆動パルス信号に応答した圧力発
生室に連通するノズルからインク滴を吐出するインクジ
ェット式記録ヘッドの駆動方法において、前記駆動パル
ス信号が、前記圧力発生室を膨張させる第１期間Ｔ１
と、前記圧力発生室の膨張状態を保持する第２期間Ｔ２
と、前記圧力発生室を収縮させる第３期間Ｔ３とを連続
して備え、前記圧力発生室の固有周期をＴｃとすると、
前記第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２が、次式 ３Ｔｃ／８≦Ｔ１＋Ｔ２≦５Ｔｃ／８ を満たすことを特徴とする。

【００１４】本発明のインクジェット式記録ヘッドの駆
動方法では、第１及び第２期間双方の和Ｔ１＋Ｔ２と固
有周期Ｔｃとの関係を、３Ｔｃ／８≦Ｔ１＋Ｔ２≦５Ｔ
ｃ／８に設定したので、駆動パルス信号による膨張時と
収縮時とでメニスカス変位の位相をほぼ一致させること
ができ、圧力発生室で発生する圧力波を、膨張行程及び
圧縮行程による双方の波形を重ね合わせた波形として得
ることができる。これにより、従来に比して低い電圧の
駆動パルス信号が印加された際でも、充分なインク滴吐
出速度が実現できる。ここで、第１及び第２期間の和Ｔ
１＋Ｔ２を３Ｔｃ／８〜５Ｔｃ／８の範囲に設定したこ
とにより、駆動パルス信号の印加で得られるインク滴吐
出速度を、最大速度を含む適正な範囲の速度値とするこ
とができる。これにより、例えば、部品寸法等のバラツ
キによる固有周期の変動や、環境変化等の外乱がある場
合でも、その影響を軽減することができ、常に安定した
インク滴吐出特性を実現することができる。

【００１５】本発明でいう「固有周期Ｔｃ」は、圧力発
生室内で生ずる圧力波が一往復するのに要する時間を意
味するもので、ノズルにおいてメニスカスの振動周期と
して観察される。言い換えると、固有周期Ｔｃとは、音
響容量に支配されるインク流路系の固有の周期であっ
て、圧力発生室で発生する圧力波がノズルとインク供給
孔との間で減衰しながら往復を繰り返す際の周期を意味
する。

【００１６】ここで、前記第１期間Ｔ１と第２期間Ｔ２
との加算値が、７Ｔｃ／１６〜９Ｔｃ／１６の範囲内に
あることが好ましく、この場合、より安定したインク滴
吐出特性を得ることができる。

【００１７】本発明の好ましいインクジェット式記録ヘ
ッドの駆動方法では、第１期間での電圧変化を第３期間
での電圧変化よりも小さく設定することができる。この
場合、第３期間における圧力発生室の収縮状態を保持し
た後に、圧力発生室の容積を段階的に膨張できるので、
インク滴吐出特性がより安定する。

【００１８】また、前記第１期間に先立って、前記圧力
発生室を予め膨張させる予備膨張期間と、該予備膨張期
間で膨張した前記圧力発生室の膨張状態を保持しつつ前
記第１期間に移行する予備膨張保持期間とを更に備える
ことも好ましい態様である。この場合、前回の膨張行程
で大きく後退したインクメニスカスを、予備膨張保持期
間を経過させることで充分に復元させた後に、第１期間
による膨張行程を実施することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施形態例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１
は、本発明の第１実施形態例に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部構成を示す断面図であり、（ａ）は組み
立てた状態で、（ｂ）は展開した状態で記録ヘッドを夫
々示している。

【００２０】図１（ａ）に示すように、インクジェット
式記録ヘッド１０は、複数枚のプレートが相互に密着固
定された基板内に、複数の圧力発生室１１と、各圧力発
生室１１に夫々連通するノズル１２と、各圧力発生室１
１に対応するインク供給孔１３を介して全圧力発生室１
１に共通に連通する共通インク室１５と、各圧力発生室
１１の底板１６に固定された圧電素子１７と、各圧電素
子１７に駆動パルス信号を個別に出力する制御部１９と
を備える。

【００２１】制御部１９は、マイクロコンピュータ等で
構成されるもので、駆動パルス信号を出力して圧電素子
１７夫々の作動を制御し、インク供給孔１３を経由して
共通インク室１５から供給されるインクを、音響波で圧
力発生室１１内に発生する圧力によってノズル１２から
インク滴２０として吐出する。

【００２２】また、図１（ｂ）に示すように、分解状態
のインクジェット式記録ヘッド１０は、圧電素子１７上
に、底部１６を構成する振動板２１、圧力プレート２
２、供給プレート２３、インク室プレート２５、及び吐
出プレート２６を順次に備える。

【００２３】供給プレート２３及び振動板２１で上下を
閉塞された圧力プレート２２の圧力発生室１１は、イン
ク供給孔１３を介して共通インク室１５に連通する。共
通インク室１５には、インクカートリッジ（図示せず）
からインクが逐次供給される。共通インク室１５に充填
されたインクは、インク供給孔１３を経由して圧力発生
室１１に供給され、更に、供給プレート２３に形成され
た貫通孔２７と、インク室プレート２５に形成された貫
通孔２９とを経由してノズル１２に到達する。

【００２４】上記構成のインクジェット式記録ヘッド１
０では、制御部１９から駆動パルス信号が出力される
と、対応する圧電素子１７の作動によって振動板２１の
底部１６が振動し、圧力発生室１１内の容積を変化させ
る。これにより、圧力発生室１１内に圧力波（音響波）
が発生する。更に、この圧力波によって、圧力発生室１
１内に充填されているインクの一部がノズル１２から吐
出され、所定サイズのインク滴２０となって飛翔する。
飛翔したインク滴２０は、ノズル１２から僅かな間隔を
あけて位置する記録用紙等の記録媒体に付着してドット
を形成する。このようなドットの形成が、与えられた画
像データに基づいて繰り返し行われることにより、記録
媒体上に文字や画像が記録される。

【００２５】図２は、本インクジェット式記録ヘッド１
０の駆動パルス信号の波形の一例を示す図である。この
駆動パルス信号は、制御部１９から圧電素子１７に出力
されるもので、圧力発生室１１の膨張に要する第１期間
Ｔ１と、第１期間Ｔ１で膨張した圧力発生室１１の膨張
状態を保持する第２期間Ｔ２と、第２期間Ｔ２経過後の
圧力発生室１１の収縮に要する第３期間Ｔ３とを連続し
て備える。

【００２６】駆動パルス信号は更に、第３期間Ｔ３で収
縮させた圧力発生室１１の収縮状態を保持する第４期間
Ｔ４と、第４期間Ｔ４経過後の圧力発生室１１の膨張に
要する第５期間Ｔ５と、第５期間Ｔ５で膨張した圧力発
生室１１の膨張状態を保持する第６期間Ｔ６と、第６期
間Ｔ６経過後の圧力発生室１１の収縮に要する第７期間
Ｔ７とを連続して備える。

【００２７】本実施形態例に係る駆動パルス信号は、圧
力発生室１１を膨張させる第１期間Ｔ１と、圧力発生室
１１の膨張状態を保持する第２期間Ｔ２と、圧力発生室
１１を収縮させる第３期間Ｔ３とを連続して備え、圧力
発生室１１の固有周期をＴｃとすると、第１期間Ｔ１及
び第２期間Ｔ２が、次式 ３Ｔｃ／８≦Ｔ１＋Ｔ２≦５Ｔｃ／８ を満たすように設定されている。

【００２８】固有周期Ｔｃは、ノズル１２の開口部にお
けるメニスカスの振動周期として観察することができ
る。図３は、メニスカス速度と時間との関係を示すグラ
フ図であり、（ａ）は、第１期間の膨張波を印加した際
のメニスカスの振動の様子を示し、（ｂ）は、第３期間
の圧縮波を印加した際のメニスカスの振動の様子を示
す。双方のグラフにおける横軸は時間［μs］を、縦軸
はメニスカス変位時の無次元速度（各時間におけるメニ
スカス速度をその最大速度で除したもの）を夫々示す。

【００２９】図３（ａ）には、第１期間Ｔ１の膨張波を
１パルスのみ圧電素子１７に印加してから第２期間Ｔ２
で圧力発生室１１の膨張状態を保持したときに、メニス
カスが自身の復元力で振動して減衰するまでの変位を、
印加開始から固有周期Ｔｃの２区間分抜き出して示して
いる。同図から分かるように、図２の駆動パルス信号の
膨張波（Ｔ１）が圧電素子１７に印加されると、０〜Ｔ
ｃ／４［μs］の間ではメニスカスがノズル開口から大
きく後退しメニスカス速度がマイナスの最大速度−１と
なった後、Ｔｃ／４〜Ｔｃ／２［μs］の間で、第２期
間Ｔ２で圧力発生室１１の膨張状態を保持されながら
も、メニスカス自身の復元力でノズル開口に向かって復
帰する。この復帰時の慣性により、Ｔｃ／２〜３Ｔｃ／
４［μs］の区間では、メニスカスがノズル開口から突
出しメニスカス速度が最大となり、更に３Ｔｃ／４〜Ｔ
ｃ［μs］の間で、メニスカス自身の復元力でノズル開
口に復帰する。引き続き、メニスカスが、時間Ｔｃから
上記と同様の変位を減衰するまで繰り返す。

【００３０】また、図３（ｂ）には、第２期間Ｔ２で圧
力発生室１１の膨張状態を保持したときにメニスカスが
復元するタイミングに合わせて、第３期間Ｔ３の圧縮波
を１パルスのみ印加してから、メニスカスが自身の復元
力で振動し減衰するまでの変位を、固有周期Ｔｃの２区
間分抜き出して示している。同図から分かるように、図
２に示した駆動パルス信号の圧縮波（Ｔ３）が、圧力発
生室１１の膨張状態を保持したときに復元するメニスカ
スのタイミングに合わせてＴｃ／２［μs］遅れて印加
されると、Ｔｃ／２〜３Ｔｃ／４［μs］の区間では、
メニスカスが圧縮波によってノズル開口から突出し最大
の吐出速度となり、３Ｔｃ／４〜Ｔｃ［μs］の区間
で、メニスカス自身の復元力でノズル開口に復帰する。
この復帰時の慣性により、Ｔｃ〜５Ｔｃ／４［μs］の
区間では、メニスカスがノズル開口から後退しマイナス
の最大速度となり、更に、５Ｔｃ／４〜３Ｔｃ／２［μ
s］の区間で、メニスカス自身の復元力でノズル開口に
復帰する。引き続き、メニスカスが、３Ｔｃ／２から上
記と同様の変位を減衰するまで繰り返す。

【００３１】つまり、本実施形態例における駆動パルス
信号が圧電素子１７に印加されると、圧力発生室１１が
０〜Ｔｃ／４の区間（Ｔ１）で膨張し、この膨張が保持
されたＴｃ／４〜Ｔｃ／２の区間（Ｔ２）でメニスカス
がノズル開口に向かって復帰するが、このときメニスカ
スが慣性でノズル開口から突出するタイミングに合わ
せ、Ｔｃ／２〜３Ｔｃ／４の区間（Ｔ３）で圧縮波によ
って圧力発生室１１を収縮させる。このように、固有周
期Ｔｃの１／２のタイミングで波形を反転させること
で、第２期間Ｔ２の経過後にノズル開口からメニスカス
を突出させる波形と、第３期間Ｔ３で圧縮されてメニス
カスをノズル開口から突出させる波形とを重ね合わせる
ことができるので、印加電圧が低くされた場合でも充分
なインク滴吐出速度を実現する圧力波が得られる。

【００３２】つまり、本実施形態例では、圧力発生室１
１の膨張に要する第１期間Ｔ１と、膨張状態の保持に要
する第２期間Ｔ２との和Ｔ１＋Ｔ２が Ｔ１＋Ｔ２＝Ｔｃ／２ に設定されることにより、膨張波及び圧縮波による各メ
ニスカス変位の位相を相互にほぼ一致させることができ
る。このため、上述のように、駆動パルス信号を比較的
低い電圧で構成しても、圧力発生室１１内に発生する圧
力波を、膨張行程及び圧縮行程による双方の突出波形を
重ね合わせたものとし、充分なインク滴吐出速度が実現
できる。この際に、膨張行程及び圧縮行程による双方の
波形の各ピークをほぼ一致できるので、部品寸法等のバ
ラツキによる固有周期Ｔｃの変動や、環境変化等の外乱
が発生してもその影響を軽減でき、効率的で充分なイン
ク滴吐出速度を得ることができる。

【００３３】ところで、固有周期Ｔｃが相互に異なる記
録ヘッドについて、実験的に第１期間Ｔ１の長さを一定
にして第２期間Ｔ２の長さを変化させた際の滴速を測定
したところ、図４に示すような結果が得られた。同図
は、第１及び第２期間Ｔ１、Ｔ２の和［μs］と、イン
ク滴吐出速度［m/s］との関係を示すグラフ図であり、
振動波形の相違によるインク滴吐出速度の変動を示す。
横軸の時間は０〜８［μs］として示している。●は固
有周期Ｔｃが8.05μsの例、▲は固有周期Ｔｃが8.05μs
の例、■は固有周期Ｔｃが8.45μsの例、◆は固有周期
Ｔｃが7.65μsの例における変動を夫々示す。

【００３４】上記のようなインク滴吐出速度の変動は、
メニスカスの振動速度に比例するので、インク滴吐出速
度を測定することにより、圧力発生室１１内で発生する
圧力波の強さを判定することができる。グラフに示すよ
うに、第１及び第２期間の和Ｔ１＋Ｔ２がほぼＴｃ／
２、つまり、４μsとされる時点では、各例における滴
速がピークを示した。また、各例におけるピ−クの前後
１／８Ｔｃ（3.5μs、4.5μs）の時点では、滴速の減衰
量がピーク時の２０％を超えないように抑えられてい
る。

【００３５】これに対し、各ピ−クの前後１／８Ｔｃを
越える時点（０〜3.5μs、4.5〜８μs）では、各例で滴
速が極端に低下している。つまり、圧力発生室１１の固
有周期Ｔｃが8.05μsである●の例、固有周期Ｔｃが7.6
5μsである◆の例、及び、固有周期Ｔｃが8.05μsであ
る▲の例では、夫々、各ピ−クの前後１／８Ｔｃ〜２／
８Ｔｃの時点で吐出不能になっている。また、固有周期
Ｔｃが8.45μsである■の例では、ピ−ク前の時点では
吐出不能にならないが、ピ−ク後の１／８Ｔｃ〜２／８
Ｔｃの時点で吐出不能になる。

【００３６】このように、膨張及び収縮によって圧力発
生室１１に作用するエネルギが同程度であっても、その
タイミング、つまり、膨張及び収縮双方の期間を加算し
たＴ１＋Ｔ２の時間を適宜変更すれば、図３を参照して
説明した波形の重なり状態を変えて、滴速を変更できる
ことが分かる。このように、第１及び第２期間Ｔ１、Ｔ
２での圧力波形を相互に打ち消し合わせ、或いは高め合
わせることでインク吐出時の効率を変化させ、インク滴
吐出速度を適宜設定することができる。このようなイン
ク滴吐出速度の違いは、図４における何れか１本のグラ
フ線を横軸方向に見ると理解できる。

【００３７】また、固有周期Ｔｃが異なる圧力発生室１
１に同じ駆動パルス信号を印加した場合、或る圧力発生
室１１では、タイミングがずれた状態で波形が入力され
ることになり、圧力波形の重ね合わせ状態が、適正な駆
動パルス信号の印加時とは異なりインク滴吐出速度に違
いが出る。この違いは、図４における複数のグラフ線を
縦軸方向に見ると理解できる。なお、各グラフ線におけ
るピーク時の滴速が必ずしも一致しないのは、駆動波形
や固有周期以外のバラツキが要因となっている。

【００３８】以上により、圧力発生室１１の膨張に要す
る第１期間Ｔ１と膨張状態の保持に要する第２期間Ｔ２
との和Ｔ１＋Ｔ２を Ｔ１＋Ｔ２＝Ｔｃ／２ とした条件を更に、 ３Ｔｃ／８≦Ｔ１＋Ｔ２≦５Ｔｃ／８ として、Ｔ１＋Ｔ２の範囲を適正に設定する。これによ
り、より効率的な吐出効果が得られる駆動パルス信号を
実現することができる。

【００３９】このように、第１及び第２期間双方の和Ｔ
１＋Ｔ２と固有周期Ｔｃとの関係を３Ｔｃ／８≦Ｔ１＋
Ｔ２≦５Ｔｃ／８に設定することにより、膨張波及び圧
縮波による各メニスカス変位の位相をほぼ一致させ、圧
力発生室１１内で発生する圧力波を膨張及び圧縮による
双方の突出波形を重ね合わせた波形として得ることがで
きる。例えば、図７及び図８で説明した従来の駆動方法
では、第１期間Ｔ１による圧力波を利用せずに、単に第
３期間Ｔ３の圧縮行程のみでインク滴を吐出していた
が、本実施形態例では、膨張波と圧縮波とを重畳させて
インク滴吐出速度を得ることができる。このため、従来
に比して低い電圧の駆動パルス信号が印加された際で
も、実際に印加された電圧以上の充分なインク滴吐出速
度を得ることができる。

【００４０】また、図４で説明したように、第１期間と
第２期間との加算値Ｔ１＋Ｔ２が３Ｔｃ／８〜５Ｔｃ／
８の範囲に設定されることにより、駆動パルス信号の印
加で得られるインク滴吐出速度を、最大値（ピーク）〜
最大値の８０％までの値として得ることができる。これ
により、部品寸法等のバラツキによる固有周期Ｔｃの変
動や、環境変化等の外乱がある場合でも、それらの影響
が軽減でき、常に安定したインク吐出特性が実現でき
る。また、図４から分かるように、第１期間と第２期間
との加算値Ｔ１＋Ｔ２が７Ｔｃ／１６〜９Ｔｃ／１６の
範囲にある場合に、より良好なインク滴吐出速度を得る
ことができる。

【００４１】図５は、本発明の第２実施形態例に係る駆
動パルス信号の波形を示す図である。本実施形態例の駆
動パルス信号は、第１実施形態例と同様の基本波形を有
するが、図５で印加開始時の信号電位を０Ｖとすると
き、第３期間Ｔ３では、縦軸のマイナス側での膨張の割
合よりもプラス側での収縮の割合の方が大きく、波形全
体が横軸方向に比較的長くされている。これにより、図
２に示した駆動パルス信号を印加した際のインク滴吐出
量よりも多くの量のインク滴を吐出することが可能にな
る。

【００４２】図６は、本発明の第３実施形態例に係る駆
動パルス信号の波形を示す図である。本実施形態例の駆
動パルス信号は、図５に示した駆動パルス信号に変形を
加えたもので、第１及び第２実施形態例と同様に、第１
期間〜第３期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を連続して備えてお
り、第１及び第３期間Ｔ１、Ｔ３の前後に、他のどのよ
うな行程（期間）を備えても本発明の効果を得ることが
できる。

【００４３】電位差を確保してインク滴量を増大させる
ために、グラフ中の縦軸のマイナス側の電位を大きくす
る手法が考えられるが、圧力発生室１１で一度に大量の
膨張を行った直後では、ノズル１２開口部のメニスカス
が大きく後退する。このため、その状態で収縮を行って
も、吐出するインク量は増大しないという不具合が生じ
る。本実施形態例では、このような不具合を回避するた
めに、図５の駆動パルス信号の前段に、圧力発生室１１
の予備膨張を行うための予備膨張期間Ｔ１ａと、予備膨
張期間Ｔ１ａで膨張した圧力発生室１１の膨張状態を保
持する予備膨張保持期間Ｔ２ａとを有している。

【００４４】これにより、前回の膨張行程で大きく後退
したインクメニスカスを、予備膨張保持期間Ｔ２ａを経
過させることで充分に復元させ、その後に、第１期間Ｔ
１による膨張行程を実施することができる。

【００４５】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明のインクジェット式記録ヘッ
ドの駆動方法は、上記実施形態例の構成にのみ限定され
るものではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正
及び変更を施したインクジェット式記録ヘッドの駆動方
法も、本発明の範囲に含まれる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
印加電圧を低くした場合でも充分なインク滴吐出速度を
得ることができ、また、発生する圧力波の固有周期と電
圧変化時間との関係等を高い精度で維持できる駆動パル
ス信号を用いたインクジェット式記録ヘッドの駆動方法
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態例に係るインクジェット
式記録ヘッドの要部構成を示す断面図であり、（ａ）は
組み立てた状態で、（ｂ）は展開した状態で記録ヘッド
を夫々示している。

【図２】本実施形態例に係るインクジェット式記録ヘッ
ドの駆動パルス信号の波形の一例を示す図である。

【図３】メニスカス速度と時間との関係を示すグラフ図
であり、（ａ）は、第１期間の膨張波形を印加した際の
メニスカスの振動の様子を示し、（ｂ）は、第３期間の
圧縮波形を印加した際のメニスカスの振動の様子を示
す。

【図４】第１及び第２期間の加算時間とインク滴吐出速
度との関係を示すグラフ図である。

【図５】本発明の第２実施形態例に係る駆動パルス信号
の波形を示す図である。

【図６】本発明の第２実施形態例に係る駆動パルス信号
の波形を示す図である。

【図７】従来のインクジェット式記録ヘッドの要部を示
す断面図である。

【図８】駆動パルス波形等を示す図であり、（ａ）は駆
動パルス波形を、（ｂ）は圧電素子先端の変位の様子
を、（ｃ）は圧電素子の変位に伴うノズル開口内のイン
ク滴によるメニスカスの変位を夫々示す。

【図９】従来のインクジェット記録ヘッドの別の駆動方
法における駆動パルス波形の電圧変化を示す図である。

【符号の説明】

１０：インクジェット式記録ヘッド １１：圧力発生室 １２：ノズル １３：インク供給孔 １５：共通インク室 １６：底板 １７：圧電素子 １９：制御部 ２０：インク滴 ２１：振動板 ２２：圧力プレート ２３：供給プレート ２５：インク室プレート ２６：吐出プレート ２７、２９：貫通孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクが充填されたインク室に連通する
   複数の圧力発生室と、各圧力発生室に対応して配設され
   た圧電素子とを備え、印加される駆動パルス信号に応答
   した圧力発生室に連通するノズルからインク滴を吐出す
   るインクジェット式記録ヘッドの駆動方法において、 前記駆動パルス信号が、前記圧力発生室を膨張させる第
   １期間Ｔ１と、前記圧力発生室の膨張状態を保持する第
   ２期間Ｔ２と、前記圧力発生室を収縮させる第３期間Ｔ
   ３とを連続して備え、 前記圧力発生室の固有周期をＴｃとすると、前記第１期
   間Ｔ１及び第２期間Ｔ２が、次式 ３Ｔｃ／８≦Ｔ１＋Ｔ２≦５Ｔｃ／８ を満たすことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
   の駆動方法。
2. 【請求項２】 前記第１期間Ｔ１と第２期間Ｔ２との加
   算値が、７Ｔｃ／１６〜９Ｔｃ／１６の範囲内にあるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録
   ヘッドの駆動方法。
3. 【請求項３】 前記第１期間に先立って、前記圧力発生
   室を予め膨張させる予備膨張期間と、該予備膨張期間で
   膨張した前記圧力発生室の膨張状態を保持しつつ前記第
   １期間に移行する予備膨張保持期間とを更に備えること
   を特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット式
   記録ヘッドの駆動方法。