JP2003260794A - インクジェット画像形成装置及びインクジェット画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク室を構成する隔壁の最後の駆動により
残るヒステリシスの存在の有無によってインク滴の吐出
の状態が異なってしまい、これによって画質の劣化を招
くことを回避する。 【解決手段】 インク吐出制御対象のインク室６からの
インク滴の吐出動作に先立って、このインク室６を構成
する両隔壁２２，２２を内向きにヒステリシスが残る状
態に整える補正パルス電圧を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴の吐出に
より記録媒体（記録用紙）上に画像形成を行うインクジ
ェット画像形成装置及びこの画像形成装置において実行
されるインクジェット画像形成方法に係る。特に、本発
明は、電歪素子を用いてインク滴の吐出圧を得る方式に
よって画像形成を行う場合の高画質化を図るための対策
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、インクジェット方式の画像形成
装置（以下、インクジェットプリンタと称す）では、給
紙される記録用紙の表面にインク滴が吐出されて画像形
成が行われる。つまり、形成しようとする画像に対して
２以上の多値化を行い、その処理によって得られたドッ
トのオン・オフの信号に基づいてインクジェットヘッド
の各ノズルからのインク滴の吐出制御を行って記録用紙
上に所定のドットを形成するようになっている。

【０００３】また、このインク滴を吐出するための機構
としては種々の方式が提案されている。その一つとし
て、例えば特開昭６３−２４７０５１号公報に開示され
ているように、電歪素子を用いてインク滴の吐出圧を得
るようにした方式がある。具体的には、図１４に示すよ
うに、圧電材料より成るベースプレートａに複数の溝
ｂ，ｂ，…を形成すると共に、各溝ｂ，ｂ，…を仕切っ
ている隔壁ｃ，ｃ，…を、溝ｂの内部空間であるインク
室ｄの深さ方向に分極し、この隔壁ｃの所定領域（例え
ば上側半分）に駆動電極ｅを形成する。また、この溝ｂ
の上部を閉塞するようにベースプレートａ上にカバープ
レートｆを取り付ける。尚、上記各溝ｂ，ｂ，…はダイ
ヤモンドブレード等による切削加工により形成されてい
る。また、駆動電極ｅはスパッタリング等によって形成
されている。

【０００４】そして、画像信号に応じたパルス電圧を各
駆動電極ｅ，ｅ，…に個別に印加することで、各駆動電
極ｅ，ｅ，…間に電位差を与え、これによって上記分極
方向に直交する電界を生じさせる。このときに生じる圧
電剪断歪み効果により、各隔壁ｃ，ｃ，…が剪断変形す
る。この変形により、インク室ｄ内に圧力波が発生し、
その圧力によりインク滴の吐出動作が行われるようにな
っている。

【０００５】この各壁部ｃ，ｃ，…の剪断変形動作とし
ては、一般には、インク室ｄが拡張する方向に隔壁ｃが
作動するように所定の駆動電極ｅに吐出パルス電圧を与
えた後に、インク室ｄが収縮する方向に隔壁ｃが作動す
るように所定の駆動電極ｅに非吐出パルス電圧を与え
る。これにより、インク室ｄ内のインクに圧力波動を作
用させ、このインク室ｄから図示しないインクノズルを
経てインク滴を吐出するようになっている。

【０００６】また、この種のインク滴吐出方式では、隣
接する２つのインク室ｄ，ｄから同時にインク滴を吐出
することができない。何故なら、互いに隣接するインク
室ｄ，ｄ同士が１つの隔壁ｃを共有しており、この隔壁
ｃの変形動作は、互いに隣接するインク室ｄ，ｄのうち
一方のみからインク滴を吐出するように作動するからで
ある。

【０００７】そのため、この種のインクジェットヘッド
では、一般には、所定数おき（例えば２つおき）に配置
された複数のインク室ｄ，ｄ，…を１つの相とする複数
のインク室相を構成しておき、各相に対してインク滴の
吐出制御を順次行うようにしている。以下、各相におけ
るインクの吐出動作について具体的に説明する。

【０００８】今、図１５に示すように、２つおきに配置
された複数のインク室同士を同一の相として構成して、
Ａ，Ｂ，Ｃの３つの相によりインク滴の吐出制御を行う
場合について考える。図１５においては、個々の相は、
第１，第２，第３の３つのインク室１Ａ〜３Ｃから成っ
ている。この図１５では、Ａ相における第１インク室に
符号１Ａを、第２インク室に符号２Ａを、第３インク室
に符号３Ａをそれぞれ付している。また、Ｂ相における
第１インク室に符号１Ｂを、第２インク室に符号２Ｂ
を、第３インク室に符号３Ｂをそれぞれ付している。Ｃ
相についても同様の符号を付している。

【０００９】今、インク滴の吐出制御対象相がＢ相であ
って、このＢ相の第２インク室２Ｂ及び第３インク室３
Ｂからインク滴を吐出する場合を考える。この際、先
ず、これら各インク室２Ｂ，３Ｂの両側に隣接するイン
ク室２Ａ，２Ｃ、３Ａ，３Ｃの駆動電極ｅ１，ｅ１，…
をローレベルとし、第２インク室２Ｂ及び第３インク室
３Ｂの駆動電極ｅ２，ｅ２，…にハイレベルの電圧（上
記吐出パルス電圧）を印加する。これにより、この第２
インク室２Ｂ及び第３インク室３Ｂの駆動電極ｅ２，ｅ
２，…と、それぞれに隣り合う駆動電極ｅ１，ｅ１，…
との間に電位差が生じ、その際に発生する電界の作用に
よって第２インク室２Ｂ及び第３インク室３Ｂを構成し
ている各隔壁ｃ，ｃ，…は剪断変形してこれらインク室
２Ｂ，３Ｂの内部を拡大させる（図１５（ｂ）参照）。
その後、Ｂ相の第２インク室２Ｂ及び第３インク室３Ｂ
の駆動電極ｅ２，ｅ２，…へのハイレベルの電圧印加を
解除すると共に、これらインク室２Ｂ，３Ｂの両側に位
置するインク室２Ａ，２Ｃ、３Ａ，３Ｃの駆動電極ｅ
１，ｅ１，…にハイレベルの電圧（上記非吐出パルス電
圧）を印加する。これにより、インク室２Ｂ，３Ｂの駆
動電極ｅ２，ｅ２，…と、それぞれに隣り合う駆動電極
ｅ１，ｅ１，…との間に上記とは逆方向の電界が作用
し、これによって第２インク室２Ｂ及び第３インク室３
Ｂを構成している隔壁ｃ，ｃ，…は剪断変形して、これ
らインク室２Ｂ，３Ｂの内部を縮小させる（図１５
（ｃ）参照）。これにより、インク室２Ｂ，３Ｂ内に所
定の吐出圧力（波動）が発生し、ノズルからインク滴が
吐出される。図１６は、上記吐出パルス電圧及び非吐出
パルス電圧の印加タイミングを示すパルス波形である。
このように、吐出パルス電圧の印加解除と同時に非吐出
パルス電圧を印加することで、インク室２Ｂ，３Ｂの拡
大、縮小を連続して行わせてインク滴吐出動作が行われ
る。

【００１０】一方、上記インク滴吐出動作の場合、Ｂ相
の第１インク室１Ｂはインク滴を吐出しないため、この
第１インク室１Ｂの駆動電極ｅ３，ｅ３へは、この第１
インク室１Ｂの両側に位置するインク室１Ａ，１Ｃの駆
動電極ｅ４，ｅ４，…と同一の電圧が同タイミングで印
加され、電極間に電位差を生じさせないことで上記剪断
変形が起こらないようにしている。

【００１１】以上のようなＢ相に対するインク滴の吐出
制御動作が行われた後、次に、Ｃ相の各インク室１Ｃ，
２Ｃ，３Ｃに対するインク滴の吐出制御動作が行われ
る。このようにして、駆動パルス電圧の制御をＡ，Ｂ，
Ｃの各相に対して順に遷移させていくことにより、全て
のインク室１Ａ〜３Ｃを有効に利用しながら連続的なイ
ンク吐出動作が行われるようになっている。

【００１２】更に、この種のインクジェットプリンタに
おいて、各ノズルから吐出されるインク滴の大きさを変
えることなしに、記録用紙上の１ドットに対して打ち込
むインク滴の数を可変にして濃度階調を行うマルチドロ
ップ方式の画像形成動作も一般に知られている（例えば
特開平１１−１７０５２１号公報参照）。この方式にお
いても、上述したような各駆動電極への印加電圧制御に
よってインク室からのインク滴の吐出制御を行うように
なっている。

【００１３】図１７は、このマルチドロップ方式におけ
る各駆動パルス電圧の印加タイミングを示すパルス波形
であって、単位時間（インク滴の吐出制御対象である相
の制御時間）当たりに、駆動パルス電圧を印加するため
の７つのパルス波形を生成し、それぞれのパルス波形を
制御することによって、１つのドットを形成するインク
滴の数を設定する場合を示している。このように、非吐
出期間にあるインク室（インク滴の吐出制御対象でない
相のインク室であって、上述したインク滴吐出動作にあ
ってはＡ相とＣ相の各インク室）にあっては非吐出パル
ス電圧が継続的に印加される（図１７（ｂ）参照）。一
方、吐出期間にあるインク室（インク滴の吐出制御対象
である相のインク室であって、上述したインク滴吐出動
作にあってはＢ相の各インク室）にあっては所定期間だ
け吐出パルス電圧を印加することで、この吐出パルス電
圧のパルス数だけインク滴が連続して吐出されて、これ
らインク滴により記録用紙上の１ドットを形成するよう
になっている。図１７（ｃ）は、この際の電極間の電位
差を示している。尚、この図１７に示すパルス波形で
は、吐出期間にあるインク室の７つのパルス波形のうち
前側の４波形を吐出パルス波形とすることで４発のイン
ク滴が連続して吐出される。また、後側の３波形は、非
吐出パルス波形と同一の波形としている。このため、こ
の後側の３波形のパルス電圧が印加されている期間は、
電極間に電位差が生じず、上記剪断変形が起こらないた
め、インク滴は吐出されない。このように、吐出パルス
電圧のパルス数を制御することにより８階調（パルス数
０〜７）の濃度でドットを形成することができるように
なっている。

【００１４】以下、このマルチドロップ方式において各
相を順に制御していく駆動パルス電圧の印加タイミング
について図１８を用いて具体的に説明する。この図１８
における（ａ）はＡ相の吐出期間を、（ｂ）はＢ相の吐
出期間を、（ｃ）はＣ相の吐出期間をそれぞれ示してい
る。

【００１５】図１８（ａ）のＡ相の吐出期間において、
グループ２（図中２Ａのパルス波形参照）では２個のイ
ンク滴を吐出しているのに対し、グループ３（図中３Ａ
のパルス波形参照）では５個のインク滴を吐出してい
る。この場合、グループ３（インク室３Ａから吐出され
たインク滴により形成されるドット）の方がグループ２
（インク室２Ａから吐出されたインク滴により形成され
るドット）よりも階調の濃い印字を行うことになる。

【００１６】また、この図１８に示すように、非吐出パ
ルスから吐出パルスに移行する間には休止期間（図１７
におけるＲＴ）が存在している。これは、インクを吐出
するノズルの先端に形成されたメニスカスの振動や、イ
ンク室（チャンネル）内のインクを吐出させたことによ
り発生した流動波などを静止させるためである。

【００１７】更に、この種の駆動方式では、吐出パルス
の波形は全てが同じ波形となっている。同様に、非吐出
パルスの波形も全てが同じ波形となっている。これは、
各チャンネルの吐出条件を同じにすることにより、チャ
ンネルより吐出されるインク滴の体積を同じにするため
である。即ち、同じ階調で表現された印字媒体の各印字
ポイントにおいて、同じ色の濃淡にするためである。更
に、各休止期間も全て同じ幅（時間）となっている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の如く
パルス電圧を印加して隔壁を剪断変形させる際、この隔
壁には最後に駆動した電位の方向にヒステリシスとし
て、隔壁に変形状態が残る。具体的には、あるインク室
に対し、その両隣のインク室からの吐出駆動がないと
き、及び階調吐出２個目以降の場合には、このインク室
における前の駆動において、その両壁が内向きのヒステ
リシスを持った状態（前のインク吐出動作においてイン
ク室が収縮する方向に隔壁が作動した状態）となってお
り、この状態から上記のインク吐出動作が開始されるこ
とになる。このため、その開始と共に両壁は外向きへの
剪断変形となる。

【００１９】一方、あるインク室においてインク吐出動
作を開始する際、その前に隣のインク室からのインク吐
出駆動があったときには、その隣のインク室との間の壁
が外向きのヒステリシスを持った状態（隣のインク室か
らのインク吐出動作に伴ってインク室が拡大する方向
（隣のインク室では収縮する方向）に隔壁が作動した状
態）から、インク吐出動作の開始と共に両壁は外向きへ
の剪断変形となる。つまり、両隣にインク吐出動作があ
った後には、両方の壁が外向きのヒステリシスを持った
状態からインク吐出動作の開始に伴って外向きへの剪断
変形となる。

【００２０】このように、ヒステリシスにより隔壁に微
小の変形が残っている場合、反対方向に変形する場合
と、同方向に変形する場合との変形量に差が生じること
になり、この差が原因となって、インク滴の吐出状態が
異なってしまうといった現象が生じていることを本発明
の発明者らは見出した。

【００２１】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、上記ヒステリシスの
存在の有無によってインク滴の吐出の状態が異なってし
まい、これによって画質の劣化を招くことを回避するこ
とにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】−発明の概要− 上記の目的を達成するために、本発明は、インク吐出制
御対象のインク室からのインク滴の吐出動作に先立っ
て、このインク室を構成する両隔壁を所定の方向、特に
内向きにヒステリシスが残る状態に整えるようにしてい
る。

【００２３】−解決手段− 具体的には、少なくとも一部が圧電部材で構成され所定
方向に分極された隔壁と、この隔壁によって隔てられた
複数のインク室と、上記隔壁に設けられた駆動電極とを
備え、この駆動電極に所定の駆動パルス電圧を印加する
ことにより隔壁に電界を作用させて隔壁に剪断変形を生
じさせ、インク室からインク滴を吐出するインクジェッ
ト画像形成装置を前提とする。このインクジェット画像
形成装置に対し、インク吐出制御対象のインク室からの
インク滴の吐出動作に先立って、このインク室を構成し
ている両隔壁を共にインク室内側方向またはインク室外
側方向に剪断変形させるための補正パルス電圧を印加す
る駆動パルス発生手段を備えさせている。

【００２４】例えば、チャンネル「ｎ」にインクの連続
吐出が実行された場合、１個目のインク吐出動作が終了
した際のこのチャンネル「ｎ」の両隔壁は共に内向きと
なっている。そして、連続吐出の２回目以降またはその
両側のチャンネルが駆動していないときには、その状態
から次のインク吐出動作が行われる。一方、チャンネル
「ｎ＋１」のみにおいてインク吐出動作が行われた場
合、チャンネル「ｎ」のインク吐出動作の開始時には、
チャンネル「ｎ−１」とチャンネル「ｎ」との間の隔壁
はチャンネル「ｎ」側に変形しており、チャンネル
「ｎ」とチャンネル「ｎ＋１」との間の隔壁はチャンネ
ル「ｎ＋１」側に変形している。また、チャンネル「ｎ
−１」及びチャンネル「ｎ＋１」の双方においてインク
吐出動作が行われた場合、チャンネル「ｎ」のインク吐
出動作の開始時には、チャンネル「ｎ−１」とチャンネ
ル「ｎ」との間の隔壁はチャンネル「ｎ−１」側に変形
しており、チャンネル「ｎ」とチャンネル「ｎ＋１」と
の間の隔壁はチャンネル「ｎ＋１」側に変形している。
このように、隣のチャンネルの駆動の有無によってチャ
ンネル「ｎ」の吐出前の両隔壁のヒステリシスの状態は
異なっており、インク吐出動作にバラツキが生じること
になる。

【００２５】本解決手段では、隣のチャンネルが如何な
る駆動状態であっても、チャンネル「ｎ」からのインク
滴の吐出動作に先立って、このインク室を構成している
両隔壁をインク室の所定方向、つまり、両隔壁を共にイ
ンク室内側方向またはインク室外側方向に剪断変形させ
るための補正パルス電圧を印加し、ヒステリシスの状態
を常に一定に維持している。このため、ヒステリシスの
状態がインク吐出動作にバラツキを生じさせるといった
ことがなくなり、常に安定したインク吐出動作を行うこ
とができる。

【００２６】具体的な補正パルス電圧の印加状態として
は、インク吐出制御対象のインク室からのインク滴の吐
出動作に先立って、このインク室を構成している両隔壁
を共にインク室内側方向に剪断変形させるための補正パ
ルス電圧を印加するようにしている。

【００２７】また、インク吐出制御対象のインク室が拡
張する方向に隔壁を変形させるように駆動電極に吐出パ
ルス電圧を与えた後に、このインク室が収縮する方向に
隔壁を変形させるように駆動電極に非吐出パルス電圧を
与えることによりインク吐出制御対象のインク室からイ
ンク滴を吐出するようにした場合において、インク吐出
制御対象のインク室からのインク滴の吐出動作に先立っ
て、隔壁に作用する電界方向がインク吐出制御対象のイ
ンク室の吐出時の上記非吐出パルス電圧印加時と同じと
なる補正パルス電圧を駆動電極に印加するようにしてい
る。

【００２８】これらの特定事項により、インク吐出制御
対象のインク室からインク吐出を行うための吐出パルス
電圧の印加前には必ず両隣からインク吐出制御対象のイ
ンク室へ向かうヒステリシスを生じさせることができ
る。

【００２９】また、所定数おきに配置された複数のイン
ク室同士を同一の相とする複数のインク室相を構成して
おき、各相に対してインク滴の吐出制御を順次行うよう
に構成されていると共に、インク吐出制御対象のインク
室が拡張する方向に隔壁を変形させるように駆動電極に
吐出パルス電圧を与えた後に、このインク室が収縮する
方向に隔壁を変形させるように駆動電極に非吐出パルス
電圧を与えることによりインク吐出制御対象のインク室
からインク滴を吐出するようになっている場合におい
て、インク吐出制御対象のインク室相のインク室からの
インク滴の吐出動作が終了した際、次のインク吐出制御
対象のインク室相のインク室からのインク滴の吐出動作
に先立って、上記吐出動作が終了したインク室相のイン
ク室の隔壁に作用する電界方向がそのインク室の吐出時
の上記吐出パルス電圧印加時と同じとなる補正パルス電
圧を駆動電極に印加するようにしている。これにより、
比較的簡単な補正パルス電圧印加動作によって、両隣か
らインク吐出制御対象のインク室へ向かうヒステリシス
を生じさせることが可能となる。

【００３０】また、補正パルス電圧の電圧値を、インク
吐出制御対象のインク室に印加される吐出パルス電圧及
び非吐出パルス電圧の電圧値と同一値としている。これ
により、駆動回路で発生させる電圧値の数を減らすこと
が可能となり、駆動回路の簡素化を図ることができる。

【００３１】更に、インク吐出制御対象のインク室相が
切り換わる際の休止期間中に補正パルス電圧を印加する
よう構成しておき、この休止期間を、補正パルス電圧を
印加するための時間よりも長い時間で且つ一定の時間に
設定している。このため、常に同じタイミングで補正パ
ルス電圧を印加する手法が容易に制御可能となる。

【００３２】上記補正パルス電圧の印加時間は、５０ｎ
ｓ〜１μｓの時間幅に設定されている。補正パルス電圧
を印加することでインク室内に大きな圧力波が発生する
ことは、次のインク吐出動作に影響を及ぼすことになる
ため、この影響度はできるだけ少ない方が好ましい。ま
た、時間的にも長い補正パルス電圧を印加することは、
ヘッド駆動に長い時間が必要となるため駆動の周波数が
遅くなる。このため、隔壁が必要最小限だけ変形するの
が最も好ましく、上記期間によりそれを実現することが
可能になる。

【００３３】また、指定されたインク滴数の吐出パルス
電圧の印加後、両隣のインク室に臨む駆動電極と同等の
吐出パルス電圧を印加することにより電極間を同電位と
して隔壁に剪断変形を生じさせない駆動方式（所謂マル
チドロップ方式）である場合にヒステリシスを解除する
手法として以下のものが掲げられる。つまり、インク吐
出制御対象のインク室に臨む駆動電極に印加される駆動
パルス電圧の１個、複数個または全数に対して、両隣の
インク室に臨む駆動電極に印加される駆動パルス電圧よ
りも遅れたタイミングで駆動パルス電圧の印加を終了す
るようにしている（図１２参照）。この方式によって
も、上記補正パルス電圧を印加する場合と同様に、ヒス
テリシスの状態を常に一定に維持し、ヒステリシスの状
態がインク吐出動作にバラツキを生じさせるといったこ
とがなくなり、常に安定したインク吐出動作を行うこと
ができる。

【００３４】この場合において、インク吐出が全階調数
で行われる状況にあっては、両隣のインク室に臨む駆動
電極に印加される駆動パルス電圧の印加時間に一部分が
短時間だけ重なる補正パルス電圧を印加するようにして
いる（図１３参照）。インク吐出が全階調数で行われる
場合は、そうでない場合に比べて上記パルス印加時間だ
け長くなる。そのため、できるだけ短い時間で同等の効
果を得る必要がある。本解決手段はこれを実現するもの
である。

【００３５】この場合に、駆動パルス電圧の遅れ時間は
５０ｎｓ〜１μｓの時間幅に設定されている。上記駆動
パルス電圧を印加することでインク室内に大きな圧力波
が発生することは、次のインク吐出動作に影響を及ぼす
ことになるため、この影響度はできるだけ少ない方が好
ましい。このため、隔壁が必要最小限だけ変形するのが
最も好ましく、上記期間によりそれを実現することが可
能になる。

【００３６】また、上記各手段のインクジェット画像形
成装置において実行されるインクジェット画像形成方法
も本発明の技術的思想の範疇である。

【００３７】

【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。

【００３８】−インクジェットヘッドの構成説明− 先ず、本形態に係るインクジェットプリンタに搭載され
たインクジェットヘッドの基本構成について説明する。
図１はインクジェットヘッド１の外観を示す斜視図であ
る。図２はインクジェットヘッド１の分解斜視図であ
る。これら図に示すように、インクジェットヘッド１
は、ベースプレート２、カバープレート３、ノズルプレ
ート４及びインクインレット５を備えている。

【００３９】ベースプレート２は、図３にも示すよう
に、底壁２１と、この底壁２１の上面に配置された複数
の隔壁２２，２２，…とを備えている。これら隔壁２
２，２２，…同士は所定間隔を存して平行に配置されて
いる。これにより、各隔壁２２，２２，…同士の間には
後述するインク室６を構成するための複数の溝２３，２
３，…が形成されている。また、上記ベースプレート２
の隔壁２２は、その高さ方向（図３に矢印で示す方向）
に分極されている。

【００４０】カバープレート３は、上記ベースプレート
２の上部に一体的に組み付けられて、各溝２３，２３，
…の上部を閉鎖している。具体的には、図４（図３にお
けるIV-IV線に沿った断面図）にも示すように、このカ
バープレート３は、ベースプレート２の上部に組み付け
られ、これにより、ベースプレート２の底壁２１及び隔
壁２２と、カバープレート３とによって囲まれた空間が
インク室６として構成され、このインク室６が隔壁２２
を挟んで水平方向に複数配置されている。

【００４１】上記ベースプレート２の内側には、駆動電
極７が形成されている。この駆動電極７は、図３に示す
ように、ベースプレート２の各隔壁２２の側面のうち上
側約半分に形成されている。更に、これら駆動電極７
は、同一のインク室６内に配設されているもの同士が、
カバープレート３に設けられた接続電極７３（図５参
照）によって接続されている。また、接続電極７３には
外部取り出し電極７１が接続されている。この外部取り
出し電極７１にパルス電圧発生器７２からのパルス電圧
の印加により、インク室６内で対面する両駆動電極７，
７には同パルス電圧が印加される構成となっている。ま
た、図１に示すように、上記外部取り出し電極７１に
は、フレキシブル回路基板１１を介してドライバＩＣ１
２が接続されている。

【００４２】ノズルプレート４は、ベースプレート２及
びカバープレート３の前面側（図２における手前側）に
取り付けられて、インク室６を閉鎖していると共に、各
インク室６，６，…に対応してノズル４１，４１，…が
形成されている。つまり、インク室６内にインク吐出用
の圧力が発生した場合、このインク室６に臨むノズル４
１から所定量のインク滴が水平方向（図２の矢印参照）
に吐出されるようになっている。

【００４３】インクインレット５は、インク導入開口と
なるインク室６の後端面を覆うように取り付けられてお
り、図示しないインクタンクからインク室６，６，…へ
供給されるインクを濾過するフィルタ材５１が設けられ
ている。

【００４４】具体的に、本形態に係るインクジェットヘ
ッド１では、上記各インク室６は、高さ寸法が３００μ
ｍ、幅寸法が７１μｍであり、隔壁２２の幅寸法が７０
μｍであり、インク室６のピッチが１８０dpiとなって
いる。また、駆動電極７は隔壁２２の上端から１５０μ
ｍの位置まで斜め真空蒸着法により形成されたＡｌ膜で
成っている。この駆動電極７の形成動作としては、上記
斜め真空蒸着によって隔壁２２の側面の略上側半分及び
上面に亘って付着したＡｌ膜のうち上面の膜を研磨によ
り削除することで隔壁２２の各側面のＡｌ膜を分離した
後、インク室６内で対向するＡｌ膜同士を電気的に接続
するようにしている。また、カバープレート３は隔壁２
２の上面に接着剤によって接着されており、この接着層
（図示省略）の厚さ寸法は１μｍ以下に設定されてい
る。更に、ノズルプレート４に形成されたノズル４１の
吐出側の径は２０μｍとなっている。このノズルプレー
ト４は、ポリイミドフィルムに撥水膜を塗布した後、エ
キシマレーザによりスルーホールで成る複数のノズル４
１，４１，…を形成することにより得られる。このノズ
ル４１，４１，…のピッチは上記インク室６，６，…の
ピッチと同じく１８０dpiである。尚、上記各寸法及び
製造方法はこれに限られるものではない。

【００４５】そして、本インクジェットヘッド１におけ
るインク滴吐出の基本動作としては、上記図１５及び図
１６を用いて説明した場合と同様に、所定数おき（例え
ば２つおき）に配置された複数のインク室６，６，…同
士を１つのインク室相とする複数の相を構成しておき、
各相に対してインク滴の吐出制御を順次行うようにして
いる。具体的には、図１５に示すように、２つおきに配
置された複数のインク室同士を１つの相として構成し
て、Ａ，Ｂ，Ｃの３つの相によりインク滴の吐出制御を
行う。

【００４６】図６は、インク室ＮＡ，ＮＢ，ＮＣを構成
する隔壁の変形状態を示し、インク室ＮＢからインクの
吐出を行う場合である。図６（ａ）は全てのチャンネル
に駆動パルス電圧を印加していない状態である。この状
態を休止期間という。図６（ｂ）はチャンネルＮＢを拡
張させることにより、このチャンネルＮＢにインクが吸
引されている状態を示す。図６（ｃ）はチャンネルＮＢ
を収縮させることにより、このチャンネルＮＢのノズル
からインクを吐出する状態を示す。

【００４７】また、図７（ａ）は、チャンネルＮＢのノ
ズルからインクを吐出させるための駆動パルス電圧の波
形を示している。図７（ｂ）は、何れのチャンネルのノ
ズルからもインクを吐出させないための駆動パルス電圧
の波形を示している。図７（ｃ）は、何れのチャンネル
にも駆動パルス電圧を印加しない上記休止期間の波形を
示している。ここで、図６（ｂ）に示すチャンネルＮＢ
の拡張時、及び図６（ｃ）に示すチャンネルＮＢの収縮
時のパルス波形は図７（ａ）に示すものである。このパ
ルス波形の電圧印加によるインクの吐出動作は上述した
場合と同様であるのでここでの説明は省略する。

【００４８】また、本インクジェットヘッド１は、各ノ
ズル４１，４１，…から吐出されるインク滴の大きさを
変えることなしに、記録用紙上の１ドットに対して打ち
込むインク滴の数を可変にして濃度階調を行うマルチド
ロップ方式が採用されている。つまり、上記図１７を用
いて説明した場合と同様に、所定の駆動電極７に吐出パ
ルス電圧を与えてインク室６が拡張する方向に隔壁２２
を作動させた後に、所定の駆動電極７に非吐出パルス電
圧を与えてインク室６が収縮する方向に隔壁２２を作動
させるインク滴吐出動作を、１ドットに対して打ち込む
インク滴の数に応じて繰り返すことにより、必要滴数の
インク滴が連続してノズル４１から吐出されるようにな
っている。このようにして吐出された複数のインク液
は、飛翔中に合体するかまたは記録用紙への着弾と同時
に合体して１ドットを形成するべく記録用紙上に付与さ
れる。

【００４９】尚、駆動電極７に吐出パルス電圧を与えて
インク室６が拡張する方向に隔壁２２を作動させた際、
この吐出パルス電圧の印加維持時間（吐出パルスのパル
ス幅）は、インク室６内の圧力波がインク室６の長手方
向を片道伝播する時間Ｌ／ａ（Ｌはインク室６の長さ寸
法、ａはインク中の音速）である場合に、最も有効に圧
力変動を増大させることができ、吐出効率の向上を図る
ことができて、インク滴の吐出速度を高く得ることがで
きる。本形態では、各駆動パルス電圧の印加時間として
は、インク滴吐出用の圧力波がインク室の後端部から先
端のインク吐出部へ伝播する時間をＡＬとしたとき、吐
出パルス電圧の印加時間がＡＬ、非吐出パルス電圧の印
加時間が２ＡＬ、インク滴の吐出周期が３．５ＡＬにそ
れぞれ設定されている。また、各駆動パルス電圧の電圧
値は互いに同一に設定されており、電源の共有化が図ら
れている。

【００５０】−駆動パルス発生手段の構成説明− 本インクジェットヘッド１は、上述した吐出パルス電圧
及び非吐出パルス電圧を発生させるための駆動パルスコ
ントローラ８１を備えている（図５参照）。そして、こ
の駆動パルスコントローラ８１の特徴としては、上記各
パルス電圧発生器７２，７２，…に対して、吐出パルス
電圧及び非吐出パルス電圧を発生させる制御信号を送信
するだけでなく、各インク室６，６，…のインク吐出動
作において最後に駆動した電位の方向にヒステリシスと
して隔壁２２に残っている変形を解除するための補正パ
ルス電圧を各パルス電圧発生器７２，７２，…に発生さ
せるための制御信号を送信するよう構成されていること
にある。これにより、上記駆動パルスコントローラ８１
及び各パルス電圧発生器７２，７２，…によって本発明
でいう駆動パルス発生手段８が構成されている。

【００５１】このヒステリシスを解除するための補正パ
ルス電圧は、インク吐出制御対象のインク室６からのイ
ンク滴の吐出動作に先立って、このインク室６を構成し
ている両隔壁２２，２２をインク室６内側に剪断変形さ
せるためのものである。具体的には、インク吐出制御対
象のインク室６からのインク滴の吐出動作に先立って、
このインク室６に臨む駆動電極７にLOW、その隣の駆動
電極７にHIGHとなる補正パルス電圧を印加するようにな
っている。具体的な印加動作については後述する。

【００５２】−ヒステリシス解除動作の説明− 次に、ヒステリシス解除動作について説明する。先ず、
１ドットの１相のみの駆動（図８ａ）、１ドットの２相
のみの駆動（図８ｂ）、１ドットの３相全ての駆動（図
８ｃ）、これらの駆動電圧とインク吐出速度との関係
（図９）について説明する。

【００５３】上述したように、駆動前のヒステリシス発
生状況として、図８（ａ）では両隔壁共に内向き、図８
（ｂ）では片方の隔壁のみが内向き、図８（ｃ）では両
隔壁共に外向きとなっている。図９に示すように、これ
ら駆動電圧に対するインク吐出速度は異なっている。本
形態では、この駆動前にヒステリシスを合わせるための
制御動作が行われる。

【００５４】図１０に示す駆動パルス電圧波形によれ
ば、インク吐出動作を開始する前の休止期間中に、イン
ク吐出制御対象のチャンネルの両隣のチャンネルに比較
的短い時間幅をもった補正パルス電圧（隔壁に作用する
電界方向がインク吐出制御対象のインク室の吐出時の上
記非吐出パルス電圧印加時と同じとなる補正パルス電
圧）を印加している。これにより、インク吐出制御対象
のチャンネルを駆動する前にヒステリシスがそのチャン
ネルのインク室６の内向きになるように整えている。

【００５５】このように補正パルス電圧を印加すること
により、隣のチャンネルが如何なる駆動状態でインク吐
出動作を終了したとしても、制御対象であるチャンネル
の両隔壁のヒステリシスの状態を常に一定に維持するこ
とができる。このため、ヒステリシスの状態がインク吐
出動作にバラツキを生じさせるといったことがなくな
り、常に安定したインク吐出動作を行うことができる。

【００５６】また、他の例として、図１１に示す駆動パ
ルス電圧波形によれば、あるチャンネルを駆動した後、
次のチャンネルに駆動が切り換わる前の休止期間中に、
この駆動が終了したチャンネルのみに対してヒステリシ
スが外側に向くようにパルス電圧（吐出動作が終了した
インク室相のインク室の隔壁に作用する電界方向がその
インク室の吐出時の上記吐出パルス電圧印加時と同じと
なる補正パルス電圧）を印加している。これにより、次
のチャンネル（インク吐出制御対象となるチャンネル）
が駆動する前に、そのチャンネルの両側の隔壁２２，２
２が内向きのヒステリシスの状態になる。従って、この
場合にも常に安定したインク吐出動作を行うことができ
る。

【００５７】また、上述した図１０及び図１１の駆動パ
ルス電圧波形を印加する場合において、最後のパルス電
圧の印加から次の相における最初のパルス電圧の印加ま
での間に、ヒステリシスを整えるための補正パルス電圧
を印加するために、図中ＲＴで示す休止期間が従来の時
間よりも、この補正パルス電圧を印加する時間分だけ長
く必要になる。

【００５８】また、この補正パルス電圧の印加により隔
壁２２が変形し、ヒステリシスの方向が変わるが、隔壁
２２の変形によって圧力波が発生するとインク吐出に悪
影響が及んでしまう可能性がある。そのため、隔壁２２
の変形によって圧力波が発生する前に隔壁２２が戻るく
らいの短いパルスが望ましい。最適なものとしては、ヒ
ステリシスを解消する量だけ隔壁２２が変形するような
パルス幅に設定する。

【００５９】隔壁２２の厚さ寸法が７０μｍである場
合、その隔壁２２に形成されている駆動電極７に電圧を
印加してから隔壁２２の変形が終了するまでの時間は２
００ｎｓである。従って、この２００ｎｓの補正パルス
電圧を印加すれば、隔壁２２が変形後に直ちに戻るた
め、圧力波への影響は殆どなくなる。

【００６０】また、他の方法として図１２に示す駆動パ
ルス電圧波形を印加するものが掲げられる。つまり、吐
出が終了したチャンネルの駆動は両隣のチャンネルと同
等のＮＯＮＡＣＴパルスを印加することで、隔壁の両面
の電位差をなくし、隔壁の変形をなくしている。

【００６１】そのため、選択されているチャンネルの信
号のみパルス幅を長くすることで上記の場合と同様にヒ
ステリシスの方向を揃えることが可能である。図１２で
は、このパルス幅が延長された部分をＬＴで示してい
る。

【００６２】また、全階調数のインク滴を吐出したとき
には、図１３に示すように、ＮＯＮＡＣＴパルスの立ち
下がるタイミングで上記補正パルス電圧を印加し、両隣
のＮＯＮＡＣＴパルスを延長する（延長幅ＬＴ’）。ま
た、それより５０ｎｓから１μｓの時間だけ遅れてパル
スＡを立ち下げる方法を採用することが望ましい。

【００６３】このとき、両隣のＮＯＮＡＣＴパルスを延
長しない方法も考えられる。ところが、この場合、両壁
面の変形が内方向から一気に外方向になってしまう。こ
れに対し、図１３のパルス波形を採用すれば、壁面２２
の両側に電圧を印加することで電位差が生じず、壁面の
中立状態をつくり、その後に、外方向に変形させること
になり、圧力波の発生が少なくなるため好ましい。

【００６４】−その他の実施形態− 上記実施形態では、単位時間当たりに第１〜第７の７つ
のパルス波形を制御することによって連続吐出するイン
ク滴の数を設定し、このインク滴によって１つのドット
を形成する場合について説明した。つまり、８階調の濃
度でドットを形成できるように構成されたインクジェッ
トヘッド１に本発明を適用した場合について説明した。
本発明は、これに限らず、６つ以下のパルス波形を制御
することでインク滴の数を設定したり、８つ以上のパル
ス波形を制御することでインク滴の数を設定するインク
ジェットヘッドに対しても適用可能である。

【００６５】また、上記実施形態では、インク室両側の
隔壁２２，２２のヒステリシスがインク室６の内向きに
なるように整えていたが、本発明はこれに限らず、イン
ク室両側の隔壁２２，２２のヒステリシスをインク室６
の外向きになるように整えてもよい。

【００６６】

【発明の効果】以上のように、本発明では、インク吐出
制御対象のインク室からのインク滴の吐出動作に先立っ
て、このインク室を構成する両隔壁を共に内向きまたは
外向きにヒステリシスが残る状態に整えるようにしてい
る。このため、ヒステリシスの状態がインク吐出動作に
バラツキを生じさせるといったことがなくなり、常に安
定したインク吐出動作を行うことができ、その結果、形
成される画像の高画質化を図ることができる。

【００６７】また、指定された吐出ドットの吐出パルス
電圧の印加後、両隣のインク室に臨む駆動電極と同等の
吐出パルス電圧を印加することにより電極間を同電位と
して隔壁に剪断変形を生じさせない駆動方式である場合
に、インク吐出制御対象のインク室に臨む駆動電極に印
加される駆動パルス電圧の１個、複数個または全数にお
いて、両隣のインク室に臨む駆動電極に印加される駆動
パルス電圧よりも遅れたタイミングで駆動パルス電圧の
印加を終了するようにしている。この場合にも、上記補
正パルス電圧を印加する場合と同様に、ヒステリシスの
状態を常に一定に維持し、ヒステリシスの状態がインク
吐出動作にバラツキを生じさせるといったことがなくな
り、常に安定したインク吐出動作を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るインクジェットヘッドの外観を
示す斜視図である。

【図２】インクジェットヘッドの分解斜視図である。

【図３】インクジェットヘッドをインク吐出方向から見
た断面図である。

【図４】図３におけるIV-IV線に沿った断面図である。

【図５】駆動電極に対して電圧を印加するための制御ブ
ロック図である。

【図６】インク室を構成する隔壁の変形動作を説明する
ための図である。

【図７】各チャンネルに対する駆動パルス電圧及び電極
間の電位差の変化を説明するための図である。

【図８】ヒステリシスの発生状態を説明するための各駆
動パルス電圧の印加タイミングを示す図である。

【図９】駆動電圧とインク吐出速度との関係を示す図で
ある。

【図１０】ヒステリシス解除動作を説明するための各駆
動パルス電圧波形の一例を示す図である。

【図１１】ヒステリシス解除動作を説明するための各駆
動パルス電圧波形の他の一例を示す図である。

【図１２】ヒステリシス解除動作を説明するための各駆
動パルス電圧波形の他の一例を示す図である。

【図１３】ヒステリシス解除動作を説明するための各駆
動パルス電圧波形の他の一例を示す図である。

【図１４】従来例における図３相当図である。

【図１５】各インク室相のインク滴吐出制御動作を説明
するための図３相当図である。

【図１６】吐出パルス電圧及び非吐出パルス電圧の印加
タイミングを示す図である。

【図１７】従来のマルチドロップ方式における各駆動パ
ルス電圧の印加タイミングを示す図である。

【図１８】従来のマルチドロップ方式における各相の吐
出期間における駆動パルス電圧の印加タイミングの一例
を示す図である。

【符号の説明】

１ インクジェットヘッド ２２ 隔壁 ６ インク室 ７ 駆動電極 ８ 駆動パルス発生手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 家根田 剛士 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 平田 進 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF21 AG45 AM21 AM22 AR08 AR16 BA03 BA14

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一部が圧電部材で構成され所
   定方向に分極された隔壁と、この隔壁によって隔てられ
   た複数のインク室と、上記隔壁に設けられた駆動電極と
   を備え、この駆動電極に所定の駆動パルス電圧を印加す
   ることにより隔壁に電界を作用させて隔壁に剪断変形を
   生じさせ、インク室からインク滴を吐出するインクジェ
   ット画像形成装置において、 インク吐出制御対象のインク室からのインク滴の吐出動
   作に先立って、このインク室を構成している両隔壁を共
   にインク室内側方向またはインク室外側方向に剪断変形
   させるための補正パルス電圧を印加する駆動パルス発生
   手段を備えていることを特徴とするインクジェット画像
   形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のインクジェット画像形成
   装置において、 駆動パルス発生手段は、インク吐出制御対象のインク室
   からのインク滴の吐出動作に先立って、このインク室を
   構成している両隔壁を共にインク室内側方向に剪断変形
   させるための補正パルス電圧を印加するよう構成されて
   いることを特徴とするインクジェット画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のインクジェット画像形成
   装置において、 インク吐出制御対象のインク室が拡張する方向に隔壁を
   変形させるように駆動電極に吐出パルス電圧を与えた後
   に、このインク室が収縮する方向に隔壁を変形させるよ
   うに駆動電極に非吐出パルス電圧を与えることによりイ
   ンク吐出制御対象のインク室からインク滴を吐出するよ
   うになっており、 駆動パルス発生手段は、インク吐出制御対象のインク室
   からのインク滴の吐出動作に先立って、隔壁に作用する
   電界方向がインク吐出制御対象のインク室の吐出時の上
   記非吐出パルス電圧印加時と同じとなる補正パルス電圧
   を駆動電極に印加するよう構成されていることを特徴と
   するインクジェット画像形成装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載のインクジェット画像形成
   装置において、 所定数おきに配置された複数のインク室同士を同一の相
   とする複数のインク室相を構成しておき、各相に対して
   インク滴の吐出制御を順次行うように構成されていると
   共に、インク吐出制御対象のインク室が拡張する方向に
   隔壁を変形させるように駆動電極に吐出パルス電圧を与
   えた後に、このインク室が収縮する方向に隔壁を変形さ
   せるように駆動電極に非吐出パルス電圧を与えることに
   よりインク吐出制御対象のインク室からインク滴を吐出
   するようになっている一方、 駆動パルス発生手段は、インク吐出制御対象のインク室
   相のインク室からのインク滴の吐出動作が終了した際、
   次のインク吐出制御対象のインク室相のインク室からの
   インク滴の吐出動作に先立って、上記吐出動作が終了し
   たインク室相のインク室の隔壁に作用する電界方向がそ
   のインク室の吐出時の上記吐出パルス電圧印加時と同じ
   となる補正パルス電圧を駆動電極に印加するよう構成さ
   れていることを特徴とするインクジェット画像形成装
   置。
5. 【請求項５】 請求項３または４記載のインクジェット
   画像形成装置において、 補正パルス電圧の電圧値は、インク吐出制御対象のイン
   ク室に印加される吐出パルス電圧及び非吐出パルス電圧
   の電圧値と同一値となるよう構成されていることを特徴
   とするインクジェット画像形成装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載のインクジェット画像形成
   装置において、 駆動パルス発生手段は、インク吐出制御対象のインク室
   相が切り換わる際の休止期間中に補正パルス電圧を印加
   するよう構成されており、この休止期間は補正パルス電
   圧を印加するための時間よりも長い時間で且つ一定の時
   間に設定されていることを特徴とするインクジェット画
   像形成装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のうち何れか一つに記載の
   インクジェット画像形成装置において、 駆動パルス発生手段による補正パルス電圧の印加時間
   は、５０ｎｓ〜１μｓの時間幅に設定されていることを
   特徴とするインクジェット画像形成装置。
8. 【請求項８】 少なくとも一部が圧電部材で構成され所
   定方向に分極された隔壁と、この隔壁によって隔てられ
   た複数のインク室と、上記隔壁に設けられた駆動電極と
   を備え、この駆動電極に所定の駆動パルス電圧を印加す
   ることにより隔壁に電界を作用させて隔壁に剪断変形を
   生じさせ、駆動パルス電圧のパルス数に応じてインク室
   から吐出するインク滴の数を制御してドット径を調整可
   能とするインクジェット画像形成装置において、 指定されたインク滴数の吐出パルス電圧の印加後、両隣
   のインク室に臨む駆動電極と同等の吐出パルス電圧を印
   加することにより電極間を同電位として隔壁に剪断変形
   を生じさせない駆動方式となっており、 インク吐出制御対象のインク室に臨む駆動電極に印加さ
   れる駆動パルス電圧の１個、複数個または全数に対し
   て、両隣のインク室に臨む駆動電極に印加される駆動パ
   ルス電圧よりも遅れたタイミングで駆動パルス電圧の印
   加を終了するよう構成されていることを特徴とするイン
   クジェット画像形成装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載のインクジェット画像形成
   装置において、 インク吐出が全階調数で行われる場合、両隣のインク室
   に臨む駆動電極に印加される駆動パルス電圧の印加時間
   に一部分が短時間だけ重なる補正パルス電圧を印加する
   よう構成されていることを特徴とするインクジェット画
   像形成装置。
10. 【請求項１０】 請求項８記載のインクジェット画像形
    成装置において、 駆動パルス電圧の遅れ時間は、５０ｎｓ〜１μｓの時間
    幅に設定されていることを特徴とするインクジェット画
    像形成装置。
11. 【請求項１１】 上記請求項１〜１０のうち何れか一つ
    に記載のインクジェット画像形成装置において実行され
    るインクジェット画像形成方法。