JP2004188932A - インクジェットヘッドの駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】インク滴がメニスカスから離れる瞬間に着目して、そのメニスカス状態を制御することにより、インク滴を常に適正な方向に噴射することができるインクジェットヘッドの駆動方法を提供する。
【解決手段】互いに隣り合う３つのインクチャンネルを一組として各組の３つのインクチャンネルを順次駆動して記録ドットとなるインク滴を噴射させ、ある特定のインクチャンネルから噴射されるインク滴がメニスカスから離れる前に、前記インクチャンネル内に正の圧力波を発生させるための第３の駆動パルスを印加して、前記インクチャンネルから前記インク滴が離脱する際に、前記メニスカスを、前記インクチャンネルの内側方向に引き込ませるように動作させる。
【選択図】 図１
【解決手段】互いに隣り合う３つのインクチャンネルを一組として各組の３つのインクチャンネルを順次駆動して記録ドットとなるインク滴を噴射させ、ある特定のインクチャンネルから噴射されるインク滴がメニスカスから離れる前に、前記インクチャンネル内に正の圧力波を発生させるための第３の駆動パルスを印加して、前記インクチャンネルから前記インク滴が離脱する際に、前記メニスカスを、前記インクチャンネルの内側方向に引き込ませるように動作させる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクチャンネル内に電極が設けられ、インクチャンネル内に圧力振動を生じさせてインクを吐出させるインクジェットヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、インパクト印字装置に代わり、カラー化、多階調化に適したインクジェット方式等のノンインパクト印字装置が急速に普及している。なかでも、印字時のみに必要なインクを吐出させるドロップ・オン・デマンド型が、印字効率の良さ、低コスト化、低ランニングコスト化に有利であるなどの点から注目されており、圧電素子を用いたカイザー方式（例えば、特許文献１参照）や、サーマルジェット方式（例えば、特許文献２参照）が主流となっている。
【０００３】
しかしながら、カイザー方式は、小型化が難しく、高密度化には適さないという欠点を有していた。また、サーマルジェット方式は、高密度化には適しているものの、ヒーターを加熱することで、インク内にバブル（泡）を生じさせて、そのバブルのエネルギーを吐出に使用するため、インクの耐久性に対する要求が厳しく、また、ヒーターの長寿命化を図ることが困難であり、さらに、消費電力も大きくなるという問題を有していた。
【０００４】
このような欠点を解決するものとして、圧電材料のシェアモードを利用したインクジェット方式が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この方式は、圧電材料からなるインクチャンネル壁に形成した電極により、圧電材料の分極方向と直交する方向に電界を加え、チャンネル壁をシェアモードで変形させて、その際に生じる圧力波変動を利用してインク滴を吐出させるものであり、ノズルの高密度化、低消費電力化、高駆動周波数化に適している。
【０００５】
このようなシェアモードを利用したインクジェトヘッドの構造について図１２により説明する。この場合、インクジェットヘッドは、同図の白抜き矢印で示す上下方向の一方向（下向き）に分極処理を施した圧電材料に複数条の溝が形成されたベース部材１と、インク供給口２１及び共通インク室２２が形成されたカバー部材２と、ノズル孔１０が開けられたノズル板９と、を貼り合わせることで、溝４内にインク室を形成したインクチャンネルが形成され、そのチャンネル壁３の上半部には、電界を印加するための電極５が形成されている。
【０００６】
インクチャンネルの後端部は、溝加工時に使用されるダイシングブレードの直径に対応した円弧状（Ｒ形状）に加工されており、さらに、外部との通電のための電極引き出し部としての浅溝部６０が同じくダイシングブレードにより加工されている。浅溝部６０に形成された電極は、浅溝部６０の後端部で例えばＦＰＣ基板のようなフレキシブル基板に形成された外部の電極８とワイヤーボンディング７により接続されている。
【０００７】
図１３は、この様な構成のインクジェットヘッドの駆動原理を説明するための断面図で、図示のように、上下方向の一方向に分極処理がなされた圧電材料であるチャンネル壁３の両側面の上半分には電極５が形成されている。なお、図１３（ａ）は、電極５による電界が印加されていない状態を示し、白抜き矢印は分極の向きを示している。
【０００８】
この電極５を用いて、チャンネル壁３に、分極方向と直交する方向に電界を印加すると、チャンネル壁３の上半分は、図１３の（ｂ）、（ｃ）で示すように、シェアモードにより変形する。すなわち、チャンネル壁３は、電極５の下端部で折れ曲がるように変形し、電極５より印加される電界の向きにより、チャンネル溝４の容積を、図示のように、任意に増減させることができる。このようなシェアモード変形を利用したインクジェットヘッドにおいて、インク滴の噴射を効率良く行うための駆動方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００９】
これらのインクジェットヘッドの駆動方法は、インクチャンネル内に発生する圧力波の伝播を利用し、第１の駆動パルスとしてインクチャンネルの容積を拡げるパルスを印加し、続いて、第２の駆動パルスとしてインクチャンネルの容積を狭めるパルスを印加する。その際に、第１及び第２の駆動パルスを圧力波の周期に合わせて印加すれば良く、具体的には、第１の駆動パルスの幅を、インクチャンネル内で発生する圧力波の周期の半分（以下ＡＰとする）の長さにし、第２の駆動パルスの幅をＡＰの２倍にすれば、効率良くインク滴を噴射することができる。
【００１０】
図１４は、このような従来のインクジェットヘッドの駆動方法を示したものであり、図１５は、図１４に示した駆動パルスに対応したチャンネル壁の変形の状態を示している。図１５（ａ）は、第１の駆動パルスが印加されている状態、図１５（ｂ）は、第２の駆動パルスが印加されている状態、図１５（ｃ）は、第２の駆動パルスの印加が終了した状態である。
【００１１】
図１４及び図１５で、インクチャンネル内で発生する圧力波の周期の半分（ＡＰ）は２．２５μｓであり、インク滴を射出するために、第１の駆動パルスとしてパルス幅２．２５μｓ（ＡＰ）を印加して、インクチャンネルの容積を拡げる。続いて、第２の駆動パルスとしてパルス幅４．５μｓ（２ＡＰ）を、インクチャンネルの容積を狭めるように印加する。
【００１２】
また、図１６は、インク滴の噴射の様子を駆動パルスと対応させて模式図的に示したものである。図１６で、第１の駆動パルスによって、インクチャンネル内には負の圧力が発生し、インクチャンネルの前面に形成されたインクのメニスカスがインクチャンネル内に引き込まれる（同図（ａ）乃至同図（ｂ））。その後、２．２５μｓ（ＡＰ）経過後に第２の駆動パルスを印加することで、インクチャンネル内の圧力を効率良く正圧に変化させて、インク滴を噴射させる。
【００１３】
第２の駆動パルスの幅を２ＡＰに設定することで、インクチャンネル内に残る正圧を打ち消している。また、インク滴噴射のための駆動周波数を高くするために、第１の駆動パルスの幅あるいはその周期をＡＰの整数倍からずらすように設定する方法や、メニスカスが復帰する前に、駆動パルスを印加して次の噴射を行う方法が提案されている（例えば、特許文献５、６参照。）。
【００１４】
また、隣接チャンネルからのクロストークがインク滴の噴射速度、インク滴の体積に及ぼす影響を、噴射するチャンネル数によらずに一定にする駆動方法も提案されている（例えば、特許文献７参照）。あるいは、マルチドロップでのインク滴の噴射を行う際に、最後のインク滴を噴射させるための駆動パルスを印加した後、所定時間後にインク室の容積を減少させる方向にダンピングパルスを印加して、インクチャンネルに残留している圧力波の振幅を弱める駆動方法も提案されている（例えば、特許文献８参照）。
【００１５】
【特許文献１】
特公昭５３−１２１３８号公報（第１図、明細書３頁右欄下から１１行
〜４頁左欄下から７行）
【特許文献２】
特公昭６１−５９９１４号公報（第１図、明細書４頁左欄下から８行〜同頁右欄下から３行）
【特許文献３】
特開昭６３−２４７０５１号公報（図９（ａ）（ｂ）、明細書１１頁右上欄７行〜１２頁右上欄３行）
【特許文献４】
特許第２９６９５７０号公報（図５（ａ）（ｂ）、明細書９頁左欄１１行〜１０頁４行）
【特許文献５】
特開２００１−３１５３３０号公報（図７、段落「００４４」「００４５」）
【特許文献６】
特開２００１−３１５３３１号公報（表１、図５、段落「００１４」〜「００１６」）
【特許文献７】
特開２０００−２５５０５５号公報（図６、段落「００１５」「００１６」）
【特許文献８】
特開２０００−１５８０３号公報（図６、段落「００３３」「００３４」）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェット法により高精細な画像や文字を印刷するためには、噴射効率を高くして消費電力を低く抑えることはもちろん、インク滴の噴射速度、体積も高精度に制御しなければならない。加えて、インク滴の噴射方向も高精度に制御しなければならない。インク滴は、駆動パルスを圧力波の周期に合わせて効率良く印加することで、ノズルより噴射され、例えば、図１６に示すように、メニスカスからインク滴の尾が切れるのは、第１、第２の駆動パルスの印加が終了した後である。
【００１７】
しかしながら、本発明者らは、インク滴がメニスカスから離脱する瞬間をストロボを発光させながら詳細に観察した結果、インク滴は従来考えられていた以上に長い尾を引くことが判明し、尾の長さは１００μｍ以上になることが分かった。そして、インク滴の噴射方向と、インク滴の尾が切れる場所とに相関があることが判明した。
【００１８】
図１７は、このような従来の問題を模式図的に示したもので、同図（ａ）は、インク滴の尾がメニスカスの中心部でメニスカスから切り離された状態を示し、インク滴は、真っ直ぐ噴射されているが、同図（ｂ）に示すように、インク滴が、メニスカスの中心部からずれて切り離されて噴射する場合、噴射方向が曲がってしまう。
【００１９】
このように、従来では、インク滴がメニスカスから離れる瞬間に着目して、そのメニスカス状態を制御することを行っていなかったので、その時点でのメニスカスの状態により、インク滴の噴射方向が大きな影響を受ける結果、インク滴の噴射方向がばらついてしまい、高精細な画像や文字を印刷することができないことがあった。
【００２０】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、インク滴がメニスカスから離脱する瞬間に着目して、そのメニスカス状態を制御することにより、インク滴を常に適正な方向に噴射することができるインクジェットヘッドの駆動方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を、以下のように構成している。
【００２２】
（１）少なくとも一部が圧電材料であるチャンネル壁により分離された複数の溝と前記チャンネル壁の側面の少なくとも一部に設けられた電極を有するベース部材と、前記ベース部材の前記複数の溝を覆うように設けられてインクチャンネルおよびインク供給のマニホールドを形成するカバー部材と、前記インクチャンネルに連通するノズル孔を有するノズルプレートと、を備え、前記電極に駆動パルスを印加して前記チャンネル壁をシェアモードで変形させることにより、前記インクチャンネルの容積を拡縮して、ノズル孔に形成されたインクのメニスカスからインク滴を離脱させて記録ドットを形成するインクジェットヘッドの駆動方法において、
前記インクチャンネルの容積を拡げて前記インクチャンネル内に負の圧力波を発生させる第１の駆動パルスと、前記第１の駆動パルスに続いて前記インクチャンネルの容積を狭めて正の圧力波を発生させる第２の駆動パルスと、を組み合わせてインク滴噴射のための圧力波を発生させ、かつ、互いに隣り合う３つのインクチャンネルを一組として各組の３つのインクチャンネルを順次駆動させて記録ドットとなるインク滴を噴射させ、ある特定のインクチャンネルから噴射されるインク滴が前記メニスカスから離脱する前に、前記インクチャンネル内に正の圧力波を発生させるための第３の駆動パルスを印加して、前記インクチャンネルから前記インク滴が離脱する際に、前記メニスカスを、前記インクチャンネルの内側方向に引き込ませるように動作させることを特徴とする。
【００２３】
この駆動方法においては、インク滴がメニスカスから離れる際に、メニスカスがインクチャンネルの内側方向に引き込まれる動作をするので、ノズルより噴射されるインク滴が急速にくびれてメニスカスより離脱させることができる。つまり、インク滴のメニスカスからの離脱動作が俊敏となる。その結果、インク滴がメニスカスから離れる直前のメニスカスとの接触部分の場所が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００２４】
（２）前記インク滴が前記インクチャンネルから離間する際に、前記メニスカスが、前記インクチャンネルの内側方向に引き込まれる動作は、加速動作であることを特徴とする。
【００２５】
この駆動方法においては、インク滴がメニスカスから離れる時に、メニスカスがインクチャンネルの内側方向に引き込まれる動作が加速動作となるので、ノズルより噴射されるインク滴をより一層急速にくびれさせてメニスカスより離脱させることができる。つまり、インク滴のメニスカスからの離脱動作がより一層俊敏となる。その結果、インク滴がメニスカスから離れる直前のメニスカスとの接触部分の場所が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００２６】
（３）前記第３の駆動パルスによって、隣接するインクチャンネルからインク滴は噴射されないことを特徴とする。
【００２７】
この駆動方法においては、第３の駆動パルスにより、隣接のインクチャンネルからインク滴が噴射されないので、駆動周波数が低い場合に、不必要なインク滴を噴射することなしに、本来の噴射インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００２８】
（４）前記第３の駆動パルスは、前記第１及び第２の駆動パルスが印加されたチャンネル壁のどちらか一方に印加され、隣接するインクチャンネルからインク滴を噴射させるための第１の駆動パルスを兼ねることを特徴とする。
【００２９】
この駆動方法においては、第３の駆動パルスが、隣接するインクチャンネルからインク滴を噴射する動作の時の第1の駆動パルスを兼ねるので、メニスカスの動きを制御するための第３の駆動パルスを有効に使うことができるの、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができるだけでなく、高い駆動周波数でのインク滴の噴射が可能となる。
【００３０】
（５）前記第３の駆動パルスは、前記第１及び第２の駆動パルスが印加されたチャンネル壁の両方に印加されることを特徴とする。
【００３１】
この駆動方法においては、第３の駆動パルスが、第１及び第２の駆動パルスが印加されたチャンネル壁の両方に印加されるので、メニスカスを効率良く制御することができ、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００３２】
（６）前記第３の駆動パルスは、前記第２の駆動パルスが終了してから印加されるまでの時間が、前記インクチャンネル内に発生した圧力波の周期の半分(ＡＰ)の１．５倍より短いことを特徴とする。
【００３３】
この駆動方法においては、第３の駆動パルスを第２の駆動パルスの印加が終了してから１．５ＡＰまでの間に印加するので、インク滴の噴射周波数を低下させること無しに、第３の駆動パルスを印加することができ、インク滴がメニスカスから離れる時のメニスカスの状態を、メニスカスがインクチャンネル内の方向に引き込まれる動作をするように、あるいは、その動作が加速動作であるように制御することができる。
【００３４】
その結果、ノズルより噴射されるインク滴が急速にくびれてメニスカスより離すことができ、インク滴がメニスカスから離れる直前のメニスカスとの接触部分の場所が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００３５】
（７）前記第３の駆動パルスの印加時間は、前記圧力波の周期の半分（ＡＰ）の０．７倍から１．３倍の範囲にあることを特徴とする。
【００３６】
この駆動方法においては、第３の駆動パルスの印加時間が、０．７ＡＰ〜１．３ＡＰの範囲であるので、第３の駆動パルスによって、インク滴がメニスカスから離れる時のメニスカスの状態を、メニスカスがインクチャンネル内の方向に引き込まれる動作をするように、あるいは、その動作が加速動作であるように制御することができる。
【００３７】
その結果、ノズルより噴射されるインク滴が急速にくびれてメニスカスより離すことができ、インク滴がメニスカスから離れる直前のメニスカスとの接触部分の場所が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッドの駆動方法について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３９】
《実施の形態１》
図１は、インクジェットヘッドの駆動方法における駆動波形を示す。図２は、図１の駆動方法に基づくインクジェットヘッドの駆動の状態を示し、インク滴を噴射すべきチャンネルは、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２とする。なお、本実施の形態におけるインクジェットヘッドの駆動方法を適用できるインクジェットヘッドの構成は、例えば、図１２，図１３に示され、これらの図面に使用されている符号を、本実施の形態における図面にも準用する。
【００４０】
図１及び図２を参照して、先ず、第１の駆動パルスとして、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２の容積を拡げるように、電圧Ｖを時間２．２５μｓ（ＡＰ）印加する（図２（ａ））。続いて、第２の駆動パルスとして、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２の容積を狭めるように、第１の駆動パルスとは逆向きの電圧Ｖを時間２ＡＰ印加する（図２（ｂ））。さらに、第２の駆動パルスの印加が終了してから、０．５ＡＰ時間経過の後、第３の駆動パルスとして、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２の容積を狭めるように電圧Ｖを時間ＡＰ印加する（図３（ｄ））。
【００４１】
このような駆動方法では、インク滴は、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２から、第１の駆動パルスの印加開始から、１１μｓ程度（時間Ｔ＝５ＡＰ程度）経過した時にメニスカスから離れており、第３の駆動パルスを印加しても、第１の駆動パルスと第２の駆動パルスによりチャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２からは、それぞれ１ドロップのみ噴射され、隣接するＡ、Ｃのチャンネルからはインク滴は噴射されない。尚、本実施の形態では、ＡＰの長さは、２．２５μsとしたが、この値は、インクジェットヘッドの構造、インクの粘度等に依存し、また、それらから決まるインクチャンネル内の圧力波の伝播速度より求めることができる。
【００４２】
図３は、このような駆動波形でインクジェットヘッドを駆動したときのインク滴の噴射の状態を示しており、また、図４（a）は、インク滴が噴射するチャンネルでのインクチャンネル内の圧力と駆動波形、図４（ｂ）は、メニスカスの速度、図４（ｃ）は、メニスカスの位置を、それぞれ示している。尚、メニスカスの速度及び位置は、ノズルから噴射する方向がプラスである。
【００４３】
図３及び図４より、インク滴は、ノズルより盛り上がり、時間Ｔ＝ＡＰ〜２ＡＰの時にくびれが生じはじめ、時間の経過とともにくびれが大きくなって、時間Ｔ＝５ＡＰ付近で、メニスカスから離れて噴射している。そして、インク滴が、メニスカスから離れる時のメニスカスの動きを見ると、負の速度、即ち、インクチャンネル内の方に引き込む動きをしていることが分かる。
【００４４】
このように、本実施の形態で示すところの駆動方法では、第３の駆動パルスを印加することで、インク滴がメニスカスから離れる時に、メニスカスがインクチャンネル内に引き込まれる動作をしているので、インク滴が急速に引きちぎられるように噴射する。つまり、インク滴のメニスカスからの離脱動作が俊敏となる。その結果、メニスカスとインク滴が離れる位置が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを小さくすることができる。
【００４５】
図５は、第３の駆動パルスの印加時間を１．２ＡＰにした場合のメニスカスの速度を示す。同図より、インク滴がメニスカスから離れるまでの時間Ｔ＝５ＡＰの間に、メニスカスがインクチャンネル内に加速度を持って引き込まれる動作をしているので、インク滴がさらに急速に、メニスカスから引きちぎられるように離脱する。つまり、インク滴のメニスカスからの離脱動作がより一層俊敏となる。その結果、メニスカスとインク滴が離れる位置が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきをさらに小さくすることができる。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１は、第３の駆動パルスの印加時間（Ｗ）とインク滴の噴射方向との関係を示す。印加時間（Ｗ）が１．０μｓ〜３．２５μｓ（０．４４ＡＰ〜１．４４ＡＰ）の場合に、インク滴の噴射方向をほぼ真っ直ぐにすることができ、より好ましくは、印加時間（Ｗ）を、０．７ＡＰ≦Ｗ≦１．３ＡＰの範囲に設定することで、さらに噴射方向の真直度を向上させることができる。
【００４８】
【表２】
【００４９】
表２は、第２の駆動パルスが終了してから、第３の駆動パルスが印加されるまでの時間（Ｉ）とインク滴の噴射方向との関係を示す。時間（Ｉ）が４．８７５μｓ（２．１７ＡＰ）以下の範囲で、インク滴の噴射方向をほぼ真っ直ぐにすることができ、より好ましくは、時間（Ｉ）を、Ｉ≦１．５ＡＰに設定することで、さらに噴射方向の真直度を向上させることができる。
【００５０】
尚、本実施の形態では、第３の駆動パルスの大きさを第１、第２と同じ大きさにしたが、第３の駆動パルスによってインク滴が噴射しない範囲であれば、第３の駆動パルスの大きさを変更しても、本発明の駆動方法を効果的に用いることができ、特定のチャンネルからインク滴を噴射するための駆動パルス（第１及び第２）の印加が終了してから、隣接するチャンネルにインク滴を噴射するための駆動パルスを印加するまでの間に第３の駆動パルスを印加すればよいので、インク滴の噴射の周波数が低いときに、好適に用いることができる。また、本実施の形態では、インク滴を噴射させたチャンネルの両方のチャンネル壁に第３の駆動パルスを印加することができるので、インク滴を噴射させたインクチャンネルのメニスカスの動きを効率よく制御することができる。
【００５１】
《比較例》
図６は、比較例としての（従来の）インクジェットヘッドの駆動方法における駆動波形を示す。図７は、図６の駆動方法に基づくインクジェットヘッドの駆動の状態を示している。本比較例では、実施の形態１における第３の駆動パルスを使用しない場合について説明する。インク滴を噴射すべきチャンネルは、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２である。
【００５２】
図６及び図７を参照して、先ず、第１の駆動パルスとして、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２の容積を拡げるように、電圧Ｖを時間２．２５μｓ（ＡＰ）印加する。続いて、第２の駆動パルスとして、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２の容積を狭めるように、第１の駆動パルスとは逆向きの電圧Ｖを時間２ＡＰ印加する。このような駆動方法では、インク滴は、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２から、第１の駆動パルスの印加開始から、１１μｓ程度（Ｔ＝５ＡＰ程度）経過した時にメニスカスから離れている。
【００５３】
図８は、このような駆動波形でインクジェットヘッドを駆動したときのインク滴の噴射の状態を示し、図９（ａ）は、インク滴が噴射するチャンネルでのインクチャンネル内の圧力と駆動波形、図９（ｂ）は、メニスカスの速度、図９（ｃ）は、メニスカスの位置を示している。尚、メニスカスの速度及び位置は、ノズルから噴射する方向がプラスである。
【００５４】
図８及び図９より、インク滴は、ノズルより盛り上がり、Ｔ＝ＡＰ〜２ＡＰの時にくびれが生じはじめ、時間の経過とともにくびれが大きくなって、Ｔ＝５ＡＰ付近で、メニスカスから離れて噴射している。そして、インク滴が、メニスカスから離れる時のメニスカスの動きを見ると、実施の形態１で示したようなインクチャンネル内に引き込まれる動作をせずに、ほぼ停止していることが分かる。
【００５５】
このように、本比較例で示す駆動方法では、第３の駆動パルスが印加されていないので、インク滴がメニスカスから離れる時に、メニスカスがインクチャンネル内に引き込まれる動作をしない。その結果、インク滴が急速に引きちぎられるように噴射されることがなく、図１７に示したように、メニスカスとインク滴が離れる位置が不安定となるため、インク滴の噴射方向のばらつきが大きくなってしまう。
【００５６】
尚、図９（ａ）で示す本比較例での駆動方法でのインクチャンネル内の圧力と、実施の形態１で示す駆動方法でのインクチャンネル内の圧力（図４（ａ））とを比較すると、本比較例の方が、圧力の変動は早く収まっている。しかしながら、実施の形態１で示した駆動方法の方が、結果として、インク滴の噴射方向におけるばらつきは小さくなっている。このことから、本発明の駆動方法は、圧力変動を抑える本比較例の駆動方法とは全く異なった技術的思想により、所期の目的を達成していることが分かる。
【００５７】
《実施の形態２》
図１０は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの駆動方法における駆動波形を示し、この場合、第３の駆動パルスが、隣接するチャンネルからインク滴を噴射するための第１の駆動パルスを兼ねており、図１１は、図１０の駆動方法に基づくインクジェットヘッドの駆動の状態を示している。この場合のインク滴を噴射すべきチャンネルは、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２である。なお、本実施の形態におけるインクジェットヘッドの駆動方法を適用できるインクジェットヘッドの構成は、例えば、図１２，図１３に示され、これらの図面に使用されている符号を、本実施の形態における図面にも準用している。
【００５８】
図１０及び図１１を参照して、先ず、第１の駆動パルスとして、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２の容積を拡げるように、電圧Ｖを時間２．２５μｓ（ＡＰ）印加する。続いて、第２の駆動パルスとして、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２の容積を狭めるように、第１の駆動パルスとは逆向きの電圧Ｖを時間２ＡＰ印加する。さらに、第２の駆動パルスの印加が終了してから、０．５ＡＰ時間経過の後、第３の駆動パルスとして、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２の容積を狭めるように電圧Ｖを時間ＡＰ印加する。
【００５９】
この第３の駆動パルスは、隣接するチャンネルＣ０、Ｃ１、Ｃ２の容積を拡げる第１の駆動パルスを兼ねており、チャンネルＣ０、Ｃ１、Ｃ２には、第３の駆動パルスに続いて、第４の駆動パルスが時間２ＡＰ印加される。この第４の駆動パルスは、チャンネルＣ０、Ｃ１、Ｃ２に対しての第２の駆動パルスとなり、チャンネルＣ０、Ｃ１、Ｃ２からは、第３及び第４の駆動パルスを印加することでインク滴が噴射する。
【００６０】
本実施の形態で示したように、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２は、第３の駆動パルスを印加することにより、インク滴がメニスカスから離脱する時にメニスカスがインクチャンネル内の方向に引き込まれる動きをするので、メニスカスから引きちぎられるようにインク滴が噴射される。その結果、メニスカスとインク滴が離れる位置が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきをさらに小さくすることができる。
【００６１】
また、本実施の形態では、第３の駆動パルスが隣接するチャンネルＣ０、Ｃ１、Ｃ２インク滴を噴射させるための第１の駆動パルスを兼ねているので、第３の駆動パルスにより、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２から噴射するインク滴の方向をばらつかせないだけでなく、隣接する各チャンネルから、連続的にインク滴を噴射させることができる。
【００６２】
さらに、連続してインク滴を噴射させる場合には、第５の駆動パルスを、チャンネルＣ０、Ｃ１、Ｃ２を吐出させた第３及び第４の駆動パルスの印加が終了してから、０．５ＡＰ時間経過の後、第５の駆動パルスとして、チャンネルＣ０、Ｃ１、Ｃ２の容積を狭めるように電圧Ｖを時間ＡＰ印加する。
【００６３】
この時、第５の駆動パルスが、隣接するチャンネルＡ０、Ａ１、Ａ２の容積を拡げる第１の駆動パルスを兼ねるようにし、チャンネルＡ０、Ａ１、Ａ２には、第５の駆動パルスに続いて、第６の駆動パルスを時間２ＡＰ印加すればよい。チャンネルＣ０、Ｃ１、Ｃ２からインク滴が噴射する際のインク滴がメニスカスから離脱するときには、第５の駆動パルスにより、メニスカスがインクチャンネル内に引き込まれる動作をするので、インク滴の方向をばらつかせないだけでなく、隣接する各チャンネルから、連続的にインク滴を噴射させることができる。
【００６４】
このように、本実施の形態で示した駆動方法では、第３の駆動パルスが、インク滴が噴射したチャンネルのどちらか一方のチャンネル壁が変形するように印加され、しかも、隣接するチャンネルの第１の駆動パルスを兼ねているので、インク滴がメニスカスから離れる時のメニスカスの状態を制御することができてインク滴の噴射方向のばらつきを少なくできるだけでなく、連続的に高い周波数でインク滴を噴射することができる。
【００６５】
なお、本発明のインクジェットヘッドの駆動方法を適用できるインクジェットヘッドの構成は、図１２，図１３に限定されるものではなく、少なくとも一部が圧電材料であるチャンネル壁により分離された複数の溝と前記チャンネル壁の側面の少なくとも一部に電極が設けられたベース部材と、前記ベース部材の前記複数の溝を覆うように設けられてインクチャンネルおよびインク供給のマニホールドを形成するカバー部材と、前記インクチャンネルに連通するノズルとを備え、チャンネル壁をシェアモードで変形させることでノズルよりインク滴を噴射して記録ドットを形成するようにしたインクジェットヘッドであれば、その形式や構成の如何を問わない。また、上述の実施の形態は、好ましい例を示すものであり、本発明の方法は、これに限定されることなく、発明の方法の趣旨を逸脱しない限りにおいて、適宜、必要に応じて、変更、改良等は自由であるのは言うまでもない。
【００６６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
【００６７】
（１）インク滴がメニスカスから離れる際に、メニスカスがインクチャンネルの内側方向に引き込まれる動作をするので、ノズルより噴射されるインク滴が急速にくびれてメニスカスから離脱し、インク滴のメニスカスからの離脱動作が俊敏となる。その結果、インク滴がメニスカスから離脱する直前のメニスカスとの接触部分の場所が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００６８】
（２）インク滴がメニスカスから離れる時におけるメニスカスがインクチャンネルの内側方向に引き込まれる動作が加速動作となるので、ノズルより噴射されるインク滴をより一層急速にくびれさせてメニスカスより離脱させることができる。つまり、インク滴のメニスカスからの離脱動作がより一層俊敏となり、その結果、インク滴がメニスカスから離れる直前のメニスカスとの接触部分の場所が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００６９】
（３）第３の駆動パルスにより、隣接のインクチャンネルからインク滴が噴射されないので、駆動周波数が低い場合に、不必要なインク滴を噴射することなしに、本来の噴射インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００７０】
（４）第３の駆動パルスが、隣接するインクチャンネルからインク滴を噴射する動作の時の第1の駆動パルスを兼ねるので、メニスカスの動きを制御するための第３の駆動パルスを有効に使うことができるため、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができるだけでなく、高い駆動周波数でのインク滴の噴射が可能となる。
【００７１】
（５）第３の駆動パルスが、第１及び第２の駆動パルスが印加されたチャンネル壁の両方に印加されるので、メニスカスを効率良く制御することができ、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００７２】
（６）第３の駆動パルスを第２の駆動パルスの印加が終了してから１．５ＡＰまでの間に印加するので、インク滴の噴射周波数を低下させること無しに、第３の駆動パルスを印加することができ、インク滴がメニスカスから離れる時のメニスカスの状態を、メニスカスがインクチャンネル内の方向に引き込まれる動作をするように、あるいは、その動作が加速動作であるように制御することができる。
【００７３】
その結果、ノズルより噴射されるインク滴が急速にくびれてメニスカスより離脱させることができ、インク滴がメニスカスから離れる直前のメニスカスとの接触部分の場所が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００７４】
（７）第３の駆動パルスの印加時間が、０．７ＡＰ〜１．３ＡＰの範囲であるので、第３の駆動パルスによって、インク滴がメニスカスから離れる時のメニスカスの状態を、メニスカスがインクチャンネル内の方向に引き込まれる動作をするように、あるいは、その動作が加速動作であるように制御することができる。
【００７５】
その結果、ノズルより噴射されるインク滴が急速にくびれてメニスカスより離脱させることができ、インク滴がメニスカスから離れる直前のメニスカスとの接触部分の場所が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の実施の実施に係るインクジェットヘッドの駆動波形図である。
【図２】同インクジェットヘッドの駆動状態の断面図である。
【図３】同インク滴の噴射状態の段階的な説明図である。
【図４】同インクチャンネル内の圧力と駆動波形、メニスカスの速度及びメニスカスの位置を示す図である。
【図５】同メニスカスの速度を示す図である。
【図６】本発明の方法の比較例を示すインクジェットヘッドの駆動波形図である。
【図７】同インクジェットヘッドの駆動状態の説明図である。
【図８】同インク滴の噴射状態の段階的な説明図である。
【図９】同インクチャンネル内の圧力と駆動波形、メニスカスの速度及びメニスカスの位置を示す図である。
【図１０】本発明の方法の別の実施の形態係るインクジェットヘッドの駆動波形図である。
【図１１】同インクジェットヘッドの駆動状態の説明図である。
【図１２】従来のインクジェットヘッドの構造を示す斜視図である。
【図１３】同インクジェットヘッドの駆動状態を示す説明図である。
【図１４】同インクジェットヘッドの駆動波形図である。
【図１５】同インクジェットヘッドの駆動状態の説明図である。
【図１６】同インク滴の噴射状態の段階的な説明図である。
【図１７】同インク滴の噴射状態の説明図である。
【記号の説明】
３−チャンネル壁
４−溝
５−電極
１０−ノズル孔
Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２−インクチャンネル
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクチャンネル内に電極が設けられ、インクチャンネル内に圧力振動を生じさせてインクを吐出させるインクジェットヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、インパクト印字装置に代わり、カラー化、多階調化に適したインクジェット方式等のノンインパクト印字装置が急速に普及している。なかでも、印字時のみに必要なインクを吐出させるドロップ・オン・デマンド型が、印字効率の良さ、低コスト化、低ランニングコスト化に有利であるなどの点から注目されており、圧電素子を用いたカイザー方式（例えば、特許文献１参照）や、サーマルジェット方式（例えば、特許文献２参照）が主流となっている。
【０００３】
しかしながら、カイザー方式は、小型化が難しく、高密度化には適さないという欠点を有していた。また、サーマルジェット方式は、高密度化には適しているものの、ヒーターを加熱することで、インク内にバブル（泡）を生じさせて、そのバブルのエネルギーを吐出に使用するため、インクの耐久性に対する要求が厳しく、また、ヒーターの長寿命化を図ることが困難であり、さらに、消費電力も大きくなるという問題を有していた。
【０００４】
このような欠点を解決するものとして、圧電材料のシェアモードを利用したインクジェット方式が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この方式は、圧電材料からなるインクチャンネル壁に形成した電極により、圧電材料の分極方向と直交する方向に電界を加え、チャンネル壁をシェアモードで変形させて、その際に生じる圧力波変動を利用してインク滴を吐出させるものであり、ノズルの高密度化、低消費電力化、高駆動周波数化に適している。
【０００５】
このようなシェアモードを利用したインクジェトヘッドの構造について図１２により説明する。この場合、インクジェットヘッドは、同図の白抜き矢印で示す上下方向の一方向（下向き）に分極処理を施した圧電材料に複数条の溝が形成されたベース部材１と、インク供給口２１及び共通インク室２２が形成されたカバー部材２と、ノズル孔１０が開けられたノズル板９と、を貼り合わせることで、溝４内にインク室を形成したインクチャンネルが形成され、そのチャンネル壁３の上半部には、電界を印加するための電極５が形成されている。
【０００６】
インクチャンネルの後端部は、溝加工時に使用されるダイシングブレードの直径に対応した円弧状（Ｒ形状）に加工されており、さらに、外部との通電のための電極引き出し部としての浅溝部６０が同じくダイシングブレードにより加工されている。浅溝部６０に形成された電極は、浅溝部６０の後端部で例えばＦＰＣ基板のようなフレキシブル基板に形成された外部の電極８とワイヤーボンディング７により接続されている。
【０００７】
図１３は、この様な構成のインクジェットヘッドの駆動原理を説明するための断面図で、図示のように、上下方向の一方向に分極処理がなされた圧電材料であるチャンネル壁３の両側面の上半分には電極５が形成されている。なお、図１３（ａ）は、電極５による電界が印加されていない状態を示し、白抜き矢印は分極の向きを示している。
【０００８】
この電極５を用いて、チャンネル壁３に、分極方向と直交する方向に電界を印加すると、チャンネル壁３の上半分は、図１３の（ｂ）、（ｃ）で示すように、シェアモードにより変形する。すなわち、チャンネル壁３は、電極５の下端部で折れ曲がるように変形し、電極５より印加される電界の向きにより、チャンネル溝４の容積を、図示のように、任意に増減させることができる。このようなシェアモード変形を利用したインクジェットヘッドにおいて、インク滴の噴射を効率良く行うための駆動方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００９】
これらのインクジェットヘッドの駆動方法は、インクチャンネル内に発生する圧力波の伝播を利用し、第１の駆動パルスとしてインクチャンネルの容積を拡げるパルスを印加し、続いて、第２の駆動パルスとしてインクチャンネルの容積を狭めるパルスを印加する。その際に、第１及び第２の駆動パルスを圧力波の周期に合わせて印加すれば良く、具体的には、第１の駆動パルスの幅を、インクチャンネル内で発生する圧力波の周期の半分（以下ＡＰとする）の長さにし、第２の駆動パルスの幅をＡＰの２倍にすれば、効率良くインク滴を噴射することができる。
【００１０】
図１４は、このような従来のインクジェットヘッドの駆動方法を示したものであり、図１５は、図１４に示した駆動パルスに対応したチャンネル壁の変形の状態を示している。図１５（ａ）は、第１の駆動パルスが印加されている状態、図１５（ｂ）は、第２の駆動パルスが印加されている状態、図１５（ｃ）は、第２の駆動パルスの印加が終了した状態である。
【００１１】
図１４及び図１５で、インクチャンネル内で発生する圧力波の周期の半分（ＡＰ）は２．２５μｓであり、インク滴を射出するために、第１の駆動パルスとしてパルス幅２．２５μｓ（ＡＰ）を印加して、インクチャンネルの容積を拡げる。続いて、第２の駆動パルスとしてパルス幅４．５μｓ（２ＡＰ）を、インクチャンネルの容積を狭めるように印加する。
【００１２】
また、図１６は、インク滴の噴射の様子を駆動パルスと対応させて模式図的に示したものである。図１６で、第１の駆動パルスによって、インクチャンネル内には負の圧力が発生し、インクチャンネルの前面に形成されたインクのメニスカスがインクチャンネル内に引き込まれる（同図（ａ）乃至同図（ｂ））。その後、２．２５μｓ（ＡＰ）経過後に第２の駆動パルスを印加することで、インクチャンネル内の圧力を効率良く正圧に変化させて、インク滴を噴射させる。
【００１３】
第２の駆動パルスの幅を２ＡＰに設定することで、インクチャンネル内に残る正圧を打ち消している。また、インク滴噴射のための駆動周波数を高くするために、第１の駆動パルスの幅あるいはその周期をＡＰの整数倍からずらすように設定する方法や、メニスカスが復帰する前に、駆動パルスを印加して次の噴射を行う方法が提案されている（例えば、特許文献５、６参照。）。
【００１４】
また、隣接チャンネルからのクロストークがインク滴の噴射速度、インク滴の体積に及ぼす影響を、噴射するチャンネル数によらずに一定にする駆動方法も提案されている（例えば、特許文献７参照）。あるいは、マルチドロップでのインク滴の噴射を行う際に、最後のインク滴を噴射させるための駆動パルスを印加した後、所定時間後にインク室の容積を減少させる方向にダンピングパルスを印加して、インクチャンネルに残留している圧力波の振幅を弱める駆動方法も提案されている（例えば、特許文献８参照）。
【００１５】
【特許文献１】
特公昭５３−１２１３８号公報（第１図、明細書３頁右欄下から１１行
〜４頁左欄下から７行）
【特許文献２】
特公昭６１−５９９１４号公報（第１図、明細書４頁左欄下から８行〜同頁右欄下から３行）
【特許文献３】
特開昭６３−２４７０５１号公報（図９（ａ）（ｂ）、明細書１１頁右上欄７行〜１２頁右上欄３行）
【特許文献４】
特許第２９６９５７０号公報（図５（ａ）（ｂ）、明細書９頁左欄１１行〜１０頁４行）
【特許文献５】
特開２００１−３１５３３０号公報（図７、段落「００４４」「００４５」）
【特許文献６】
特開２００１−３１５３３１号公報（表１、図５、段落「００１４」〜「００１６」）
【特許文献７】
特開２０００−２５５０５５号公報（図６、段落「００１５」「００１６」）
【特許文献８】
特開２０００−１５８０３号公報（図６、段落「００３３」「００３４」）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェット法により高精細な画像や文字を印刷するためには、噴射効率を高くして消費電力を低く抑えることはもちろん、インク滴の噴射速度、体積も高精度に制御しなければならない。加えて、インク滴の噴射方向も高精度に制御しなければならない。インク滴は、駆動パルスを圧力波の周期に合わせて効率良く印加することで、ノズルより噴射され、例えば、図１６に示すように、メニスカスからインク滴の尾が切れるのは、第１、第２の駆動パルスの印加が終了した後である。
【００１７】
しかしながら、本発明者らは、インク滴がメニスカスから離脱する瞬間をストロボを発光させながら詳細に観察した結果、インク滴は従来考えられていた以上に長い尾を引くことが判明し、尾の長さは１００μｍ以上になることが分かった。そして、インク滴の噴射方向と、インク滴の尾が切れる場所とに相関があることが判明した。
【００１８】
図１７は、このような従来の問題を模式図的に示したもので、同図（ａ）は、インク滴の尾がメニスカスの中心部でメニスカスから切り離された状態を示し、インク滴は、真っ直ぐ噴射されているが、同図（ｂ）に示すように、インク滴が、メニスカスの中心部からずれて切り離されて噴射する場合、噴射方向が曲がってしまう。
【００１９】
このように、従来では、インク滴がメニスカスから離れる瞬間に着目して、そのメニスカス状態を制御することを行っていなかったので、その時点でのメニスカスの状態により、インク滴の噴射方向が大きな影響を受ける結果、インク滴の噴射方向がばらついてしまい、高精細な画像や文字を印刷することができないことがあった。
【００２０】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、インク滴がメニスカスから離脱する瞬間に着目して、そのメニスカス状態を制御することにより、インク滴を常に適正な方向に噴射することができるインクジェットヘッドの駆動方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を、以下のように構成している。
【００２２】
（１）少なくとも一部が圧電材料であるチャンネル壁により分離された複数の溝と前記チャンネル壁の側面の少なくとも一部に設けられた電極を有するベース部材と、前記ベース部材の前記複数の溝を覆うように設けられてインクチャンネルおよびインク供給のマニホールドを形成するカバー部材と、前記インクチャンネルに連通するノズル孔を有するノズルプレートと、を備え、前記電極に駆動パルスを印加して前記チャンネル壁をシェアモードで変形させることにより、前記インクチャンネルの容積を拡縮して、ノズル孔に形成されたインクのメニスカスからインク滴を離脱させて記録ドットを形成するインクジェットヘッドの駆動方法において、
前記インクチャンネルの容積を拡げて前記インクチャンネル内に負の圧力波を発生させる第１の駆動パルスと、前記第１の駆動パルスに続いて前記インクチャンネルの容積を狭めて正の圧力波を発生させる第２の駆動パルスと、を組み合わせてインク滴噴射のための圧力波を発生させ、かつ、互いに隣り合う３つのインクチャンネルを一組として各組の３つのインクチャンネルを順次駆動させて記録ドットとなるインク滴を噴射させ、ある特定のインクチャンネルから噴射されるインク滴が前記メニスカスから離脱する前に、前記インクチャンネル内に正の圧力波を発生させるための第３の駆動パルスを印加して、前記インクチャンネルから前記インク滴が離脱する際に、前記メニスカスを、前記インクチャンネルの内側方向に引き込ませるように動作させることを特徴とする。
【００２３】
この駆動方法においては、インク滴がメニスカスから離れる際に、メニスカスがインクチャンネルの内側方向に引き込まれる動作をするので、ノズルより噴射されるインク滴が急速にくびれてメニスカスより離脱させることができる。つまり、インク滴のメニスカスからの離脱動作が俊敏となる。その結果、インク滴がメニスカスから離れる直前のメニスカスとの接触部分の場所が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００２４】
（２）前記インク滴が前記インクチャンネルから離間する際に、前記メニスカスが、前記インクチャンネルの内側方向に引き込まれる動作は、加速動作であることを特徴とする。
【００２５】
この駆動方法においては、インク滴がメニスカスから離れる時に、メニスカスがインクチャンネルの内側方向に引き込まれる動作が加速動作となるので、ノズルより噴射されるインク滴をより一層急速にくびれさせてメニスカスより離脱させることができる。つまり、インク滴のメニスカスからの離脱動作がより一層俊敏となる。その結果、インク滴がメニスカスから離れる直前のメニスカスとの接触部分の場所が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００２６】
（３）前記第３の駆動パルスによって、隣接するインクチャンネルからインク滴は噴射されないことを特徴とする。
【００２７】
この駆動方法においては、第３の駆動パルスにより、隣接のインクチャンネルからインク滴が噴射されないので、駆動周波数が低い場合に、不必要なインク滴を噴射することなしに、本来の噴射インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００２８】
（４）前記第３の駆動パルスは、前記第１及び第２の駆動パルスが印加されたチャンネル壁のどちらか一方に印加され、隣接するインクチャンネルからインク滴を噴射させるための第１の駆動パルスを兼ねることを特徴とする。
【００２９】
この駆動方法においては、第３の駆動パルスが、隣接するインクチャンネルからインク滴を噴射する動作の時の第1の駆動パルスを兼ねるので、メニスカスの動きを制御するための第３の駆動パルスを有効に使うことができるの、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができるだけでなく、高い駆動周波数でのインク滴の噴射が可能となる。
【００３０】
（５）前記第３の駆動パルスは、前記第１及び第２の駆動パルスが印加されたチャンネル壁の両方に印加されることを特徴とする。
【００３１】
この駆動方法においては、第３の駆動パルスが、第１及び第２の駆動パルスが印加されたチャンネル壁の両方に印加されるので、メニスカスを効率良く制御することができ、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００３２】
（６）前記第３の駆動パルスは、前記第２の駆動パルスが終了してから印加されるまでの時間が、前記インクチャンネル内に発生した圧力波の周期の半分(ＡＰ)の１．５倍より短いことを特徴とする。
【００３３】
この駆動方法においては、第３の駆動パルスを第２の駆動パルスの印加が終了してから１．５ＡＰまでの間に印加するので、インク滴の噴射周波数を低下させること無しに、第３の駆動パルスを印加することができ、インク滴がメニスカスから離れる時のメニスカスの状態を、メニスカスがインクチャンネル内の方向に引き込まれる動作をするように、あるいは、その動作が加速動作であるように制御することができる。
【００３４】
その結果、ノズルより噴射されるインク滴が急速にくびれてメニスカスより離すことができ、インク滴がメニスカスから離れる直前のメニスカスとの接触部分の場所が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００３５】
（７）前記第３の駆動パルスの印加時間は、前記圧力波の周期の半分（ＡＰ）の０．７倍から１．３倍の範囲にあることを特徴とする。
【００３６】
この駆動方法においては、第３の駆動パルスの印加時間が、０．７ＡＰ〜１．３ＡＰの範囲であるので、第３の駆動パルスによって、インク滴がメニスカスから離れる時のメニスカスの状態を、メニスカスがインクチャンネル内の方向に引き込まれる動作をするように、あるいは、その動作が加速動作であるように制御することができる。
【００３７】
その結果、ノズルより噴射されるインク滴が急速にくびれてメニスカスより離すことができ、インク滴がメニスカスから離れる直前のメニスカスとの接触部分の場所が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッドの駆動方法について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３９】
《実施の形態１》
図１は、インクジェットヘッドの駆動方法における駆動波形を示す。図２は、図１の駆動方法に基づくインクジェットヘッドの駆動の状態を示し、インク滴を噴射すべきチャンネルは、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２とする。なお、本実施の形態におけるインクジェットヘッドの駆動方法を適用できるインクジェットヘッドの構成は、例えば、図１２，図１３に示され、これらの図面に使用されている符号を、本実施の形態における図面にも準用する。
【００４０】
図１及び図２を参照して、先ず、第１の駆動パルスとして、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２の容積を拡げるように、電圧Ｖを時間２．２５μｓ（ＡＰ）印加する（図２（ａ））。続いて、第２の駆動パルスとして、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２の容積を狭めるように、第１の駆動パルスとは逆向きの電圧Ｖを時間２ＡＰ印加する（図２（ｂ））。さらに、第２の駆動パルスの印加が終了してから、０．５ＡＰ時間経過の後、第３の駆動パルスとして、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２の容積を狭めるように電圧Ｖを時間ＡＰ印加する（図３（ｄ））。
【００４１】
このような駆動方法では、インク滴は、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２から、第１の駆動パルスの印加開始から、１１μｓ程度（時間Ｔ＝５ＡＰ程度）経過した時にメニスカスから離れており、第３の駆動パルスを印加しても、第１の駆動パルスと第２の駆動パルスによりチャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２からは、それぞれ１ドロップのみ噴射され、隣接するＡ、Ｃのチャンネルからはインク滴は噴射されない。尚、本実施の形態では、ＡＰの長さは、２．２５μsとしたが、この値は、インクジェットヘッドの構造、インクの粘度等に依存し、また、それらから決まるインクチャンネル内の圧力波の伝播速度より求めることができる。
【００４２】
図３は、このような駆動波形でインクジェットヘッドを駆動したときのインク滴の噴射の状態を示しており、また、図４（a）は、インク滴が噴射するチャンネルでのインクチャンネル内の圧力と駆動波形、図４（ｂ）は、メニスカスの速度、図４（ｃ）は、メニスカスの位置を、それぞれ示している。尚、メニスカスの速度及び位置は、ノズルから噴射する方向がプラスである。
【００４３】
図３及び図４より、インク滴は、ノズルより盛り上がり、時間Ｔ＝ＡＰ〜２ＡＰの時にくびれが生じはじめ、時間の経過とともにくびれが大きくなって、時間Ｔ＝５ＡＰ付近で、メニスカスから離れて噴射している。そして、インク滴が、メニスカスから離れる時のメニスカスの動きを見ると、負の速度、即ち、インクチャンネル内の方に引き込む動きをしていることが分かる。
【００４４】
このように、本実施の形態で示すところの駆動方法では、第３の駆動パルスを印加することで、インク滴がメニスカスから離れる時に、メニスカスがインクチャンネル内に引き込まれる動作をしているので、インク滴が急速に引きちぎられるように噴射する。つまり、インク滴のメニスカスからの離脱動作が俊敏となる。その結果、メニスカスとインク滴が離れる位置が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを小さくすることができる。
【００４５】
図５は、第３の駆動パルスの印加時間を１．２ＡＰにした場合のメニスカスの速度を示す。同図より、インク滴がメニスカスから離れるまでの時間Ｔ＝５ＡＰの間に、メニスカスがインクチャンネル内に加速度を持って引き込まれる動作をしているので、インク滴がさらに急速に、メニスカスから引きちぎられるように離脱する。つまり、インク滴のメニスカスからの離脱動作がより一層俊敏となる。その結果、メニスカスとインク滴が離れる位置が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきをさらに小さくすることができる。
【００４６】
【表１】
表１は、第３の駆動パルスの印加時間（Ｗ）とインク滴の噴射方向との関係を示す。印加時間（Ｗ）が１．０μｓ〜３．２５μｓ（０．４４ＡＰ〜１．４４ＡＰ）の場合に、インク滴の噴射方向をほぼ真っ直ぐにすることができ、より好ましくは、印加時間（Ｗ）を、０．７ＡＰ≦Ｗ≦１．３ＡＰの範囲に設定することで、さらに噴射方向の真直度を向上させることができる。
【００４８】
【表２】
表２は、第２の駆動パルスが終了してから、第３の駆動パルスが印加されるまでの時間（Ｉ）とインク滴の噴射方向との関係を示す。時間（Ｉ）が４．８７５μｓ（２．１７ＡＰ）以下の範囲で、インク滴の噴射方向をほぼ真っ直ぐにすることができ、より好ましくは、時間（Ｉ）を、Ｉ≦１．５ＡＰに設定することで、さらに噴射方向の真直度を向上させることができる。
【００５０】
尚、本実施の形態では、第３の駆動パルスの大きさを第１、第２と同じ大きさにしたが、第３の駆動パルスによってインク滴が噴射しない範囲であれば、第３の駆動パルスの大きさを変更しても、本発明の駆動方法を効果的に用いることができ、特定のチャンネルからインク滴を噴射するための駆動パルス（第１及び第２）の印加が終了してから、隣接するチャンネルにインク滴を噴射するための駆動パルスを印加するまでの間に第３の駆動パルスを印加すればよいので、インク滴の噴射の周波数が低いときに、好適に用いることができる。また、本実施の形態では、インク滴を噴射させたチャンネルの両方のチャンネル壁に第３の駆動パルスを印加することができるので、インク滴を噴射させたインクチャンネルのメニスカスの動きを効率よく制御することができる。
【００５１】
《比較例》
図６は、比較例としての（従来の）インクジェットヘッドの駆動方法における駆動波形を示す。図７は、図６の駆動方法に基づくインクジェットヘッドの駆動の状態を示している。本比較例では、実施の形態１における第３の駆動パルスを使用しない場合について説明する。インク滴を噴射すべきチャンネルは、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２である。
【００５２】
図６及び図７を参照して、先ず、第１の駆動パルスとして、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２の容積を拡げるように、電圧Ｖを時間２．２５μｓ（ＡＰ）印加する。続いて、第２の駆動パルスとして、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２の容積を狭めるように、第１の駆動パルスとは逆向きの電圧Ｖを時間２ＡＰ印加する。このような駆動方法では、インク滴は、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２から、第１の駆動パルスの印加開始から、１１μｓ程度（Ｔ＝５ＡＰ程度）経過した時にメニスカスから離れている。
【００５３】
図８は、このような駆動波形でインクジェットヘッドを駆動したときのインク滴の噴射の状態を示し、図９（ａ）は、インク滴が噴射するチャンネルでのインクチャンネル内の圧力と駆動波形、図９（ｂ）は、メニスカスの速度、図９（ｃ）は、メニスカスの位置を示している。尚、メニスカスの速度及び位置は、ノズルから噴射する方向がプラスである。
【００５４】
図８及び図９より、インク滴は、ノズルより盛り上がり、Ｔ＝ＡＰ〜２ＡＰの時にくびれが生じはじめ、時間の経過とともにくびれが大きくなって、Ｔ＝５ＡＰ付近で、メニスカスから離れて噴射している。そして、インク滴が、メニスカスから離れる時のメニスカスの動きを見ると、実施の形態１で示したようなインクチャンネル内に引き込まれる動作をせずに、ほぼ停止していることが分かる。
【００５５】
このように、本比較例で示す駆動方法では、第３の駆動パルスが印加されていないので、インク滴がメニスカスから離れる時に、メニスカスがインクチャンネル内に引き込まれる動作をしない。その結果、インク滴が急速に引きちぎられるように噴射されることがなく、図１７に示したように、メニスカスとインク滴が離れる位置が不安定となるため、インク滴の噴射方向のばらつきが大きくなってしまう。
【００５６】
尚、図９（ａ）で示す本比較例での駆動方法でのインクチャンネル内の圧力と、実施の形態１で示す駆動方法でのインクチャンネル内の圧力（図４（ａ））とを比較すると、本比較例の方が、圧力の変動は早く収まっている。しかしながら、実施の形態１で示した駆動方法の方が、結果として、インク滴の噴射方向におけるばらつきは小さくなっている。このことから、本発明の駆動方法は、圧力変動を抑える本比較例の駆動方法とは全く異なった技術的思想により、所期の目的を達成していることが分かる。
【００５７】
《実施の形態２》
図１０は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの駆動方法における駆動波形を示し、この場合、第３の駆動パルスが、隣接するチャンネルからインク滴を噴射するための第１の駆動パルスを兼ねており、図１１は、図１０の駆動方法に基づくインクジェットヘッドの駆動の状態を示している。この場合のインク滴を噴射すべきチャンネルは、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２である。なお、本実施の形態におけるインクジェットヘッドの駆動方法を適用できるインクジェットヘッドの構成は、例えば、図１２，図１３に示され、これらの図面に使用されている符号を、本実施の形態における図面にも準用している。
【００５８】
図１０及び図１１を参照して、先ず、第１の駆動パルスとして、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２の容積を拡げるように、電圧Ｖを時間２．２５μｓ（ＡＰ）印加する。続いて、第２の駆動パルスとして、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２の容積を狭めるように、第１の駆動パルスとは逆向きの電圧Ｖを時間２ＡＰ印加する。さらに、第２の駆動パルスの印加が終了してから、０．５ＡＰ時間経過の後、第３の駆動パルスとして、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２の容積を狭めるように電圧Ｖを時間ＡＰ印加する。
【００５９】
この第３の駆動パルスは、隣接するチャンネルＣ０、Ｃ１、Ｃ２の容積を拡げる第１の駆動パルスを兼ねており、チャンネルＣ０、Ｃ１、Ｃ２には、第３の駆動パルスに続いて、第４の駆動パルスが時間２ＡＰ印加される。この第４の駆動パルスは、チャンネルＣ０、Ｃ１、Ｃ２に対しての第２の駆動パルスとなり、チャンネルＣ０、Ｃ１、Ｃ２からは、第３及び第４の駆動パルスを印加することでインク滴が噴射する。
【００６０】
本実施の形態で示したように、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２は、第３の駆動パルスを印加することにより、インク滴がメニスカスから離脱する時にメニスカスがインクチャンネル内の方向に引き込まれる動きをするので、メニスカスから引きちぎられるようにインク滴が噴射される。その結果、メニスカスとインク滴が離れる位置が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきをさらに小さくすることができる。
【００６１】
また、本実施の形態では、第３の駆動パルスが隣接するチャンネルＣ０、Ｃ１、Ｃ２インク滴を噴射させるための第１の駆動パルスを兼ねているので、第３の駆動パルスにより、チャンネルＢ０、Ｂ１、Ｂ２から噴射するインク滴の方向をばらつかせないだけでなく、隣接する各チャンネルから、連続的にインク滴を噴射させることができる。
【００６２】
さらに、連続してインク滴を噴射させる場合には、第５の駆動パルスを、チャンネルＣ０、Ｃ１、Ｃ２を吐出させた第３及び第４の駆動パルスの印加が終了してから、０．５ＡＰ時間経過の後、第５の駆動パルスとして、チャンネルＣ０、Ｃ１、Ｃ２の容積を狭めるように電圧Ｖを時間ＡＰ印加する。
【００６３】
この時、第５の駆動パルスが、隣接するチャンネルＡ０、Ａ１、Ａ２の容積を拡げる第１の駆動パルスを兼ねるようにし、チャンネルＡ０、Ａ１、Ａ２には、第５の駆動パルスに続いて、第６の駆動パルスを時間２ＡＰ印加すればよい。チャンネルＣ０、Ｃ１、Ｃ２からインク滴が噴射する際のインク滴がメニスカスから離脱するときには、第５の駆動パルスにより、メニスカスがインクチャンネル内に引き込まれる動作をするので、インク滴の方向をばらつかせないだけでなく、隣接する各チャンネルから、連続的にインク滴を噴射させることができる。
【００６４】
このように、本実施の形態で示した駆動方法では、第３の駆動パルスが、インク滴が噴射したチャンネルのどちらか一方のチャンネル壁が変形するように印加され、しかも、隣接するチャンネルの第１の駆動パルスを兼ねているので、インク滴がメニスカスから離れる時のメニスカスの状態を制御することができてインク滴の噴射方向のばらつきを少なくできるだけでなく、連続的に高い周波数でインク滴を噴射することができる。
【００６５】
なお、本発明のインクジェットヘッドの駆動方法を適用できるインクジェットヘッドの構成は、図１２，図１３に限定されるものではなく、少なくとも一部が圧電材料であるチャンネル壁により分離された複数の溝と前記チャンネル壁の側面の少なくとも一部に電極が設けられたベース部材と、前記ベース部材の前記複数の溝を覆うように設けられてインクチャンネルおよびインク供給のマニホールドを形成するカバー部材と、前記インクチャンネルに連通するノズルとを備え、チャンネル壁をシェアモードで変形させることでノズルよりインク滴を噴射して記録ドットを形成するようにしたインクジェットヘッドであれば、その形式や構成の如何を問わない。また、上述の実施の形態は、好ましい例を示すものであり、本発明の方法は、これに限定されることなく、発明の方法の趣旨を逸脱しない限りにおいて、適宜、必要に応じて、変更、改良等は自由であるのは言うまでもない。
【００６６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
【００６７】
（１）インク滴がメニスカスから離れる際に、メニスカスがインクチャンネルの内側方向に引き込まれる動作をするので、ノズルより噴射されるインク滴が急速にくびれてメニスカスから離脱し、インク滴のメニスカスからの離脱動作が俊敏となる。その結果、インク滴がメニスカスから離脱する直前のメニスカスとの接触部分の場所が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００６８】
（２）インク滴がメニスカスから離れる時におけるメニスカスがインクチャンネルの内側方向に引き込まれる動作が加速動作となるので、ノズルより噴射されるインク滴をより一層急速にくびれさせてメニスカスより離脱させることができる。つまり、インク滴のメニスカスからの離脱動作がより一層俊敏となり、その結果、インク滴がメニスカスから離れる直前のメニスカスとの接触部分の場所が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００６９】
（３）第３の駆動パルスにより、隣接のインクチャンネルからインク滴が噴射されないので、駆動周波数が低い場合に、不必要なインク滴を噴射することなしに、本来の噴射インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００７０】
（４）第３の駆動パルスが、隣接するインクチャンネルからインク滴を噴射する動作の時の第1の駆動パルスを兼ねるので、メニスカスの動きを制御するための第３の駆動パルスを有効に使うことができるため、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができるだけでなく、高い駆動周波数でのインク滴の噴射が可能となる。
【００７１】
（５）第３の駆動パルスが、第１及び第２の駆動パルスが印加されたチャンネル壁の両方に印加されるので、メニスカスを効率良く制御することができ、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００７２】
（６）第３の駆動パルスを第２の駆動パルスの印加が終了してから１．５ＡＰまでの間に印加するので、インク滴の噴射周波数を低下させること無しに、第３の駆動パルスを印加することができ、インク滴がメニスカスから離れる時のメニスカスの状態を、メニスカスがインクチャンネル内の方向に引き込まれる動作をするように、あるいは、その動作が加速動作であるように制御することができる。
【００７３】
その結果、ノズルより噴射されるインク滴が急速にくびれてメニスカスより離脱させることができ、インク滴がメニスカスから離れる直前のメニスカスとの接触部分の場所が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【００７４】
（７）第３の駆動パルスの印加時間が、０．７ＡＰ〜１．３ＡＰの範囲であるので、第３の駆動パルスによって、インク滴がメニスカスから離れる時のメニスカスの状態を、メニスカスがインクチャンネル内の方向に引き込まれる動作をするように、あるいは、その動作が加速動作であるように制御することができる。
【００７５】
その結果、ノズルより噴射されるインク滴が急速にくびれてメニスカスより離脱させることができ、インク滴がメニスカスから離れる直前のメニスカスとの接触部分の場所が一定となり、インク滴の噴射方向のばらつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の実施の実施に係るインクジェットヘッドの駆動波形図である。
【図２】同インクジェットヘッドの駆動状態の断面図である。
【図３】同インク滴の噴射状態の段階的な説明図である。
【図４】同インクチャンネル内の圧力と駆動波形、メニスカスの速度及びメニスカスの位置を示す図である。
【図５】同メニスカスの速度を示す図である。
【図６】本発明の方法の比較例を示すインクジェットヘッドの駆動波形図である。
【図７】同インクジェットヘッドの駆動状態の説明図である。
【図８】同インク滴の噴射状態の段階的な説明図である。
【図９】同インクチャンネル内の圧力と駆動波形、メニスカスの速度及びメニスカスの位置を示す図である。
【図１０】本発明の方法の別の実施の形態係るインクジェットヘッドの駆動波形図である。
【図１１】同インクジェットヘッドの駆動状態の説明図である。
【図１２】従来のインクジェットヘッドの構造を示す斜視図である。
【図１３】同インクジェットヘッドの駆動状態を示す説明図である。
【図１４】同インクジェットヘッドの駆動波形図である。
【図１５】同インクジェットヘッドの駆動状態の説明図である。
【図１６】同インク滴の噴射状態の段階的な説明図である。
【図１７】同インク滴の噴射状態の説明図である。
【記号の説明】
３−チャンネル壁
４−溝
５−電極
１０−ノズル孔
Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２−インクチャンネル
Claims (7)
- 少なくとも一部が圧電材料であるチャンネル壁により分離された複数の溝と前記チャンネル壁の側面の少なくとも一部に設けられた電極を有するベース部材と、前記ベース部材の前記複数の溝を覆うように設けられてインクチャンネルおよびインク供給のマニホールドを形成するカバー部材と、前記インクチャンネルに連通するノズル孔を有するノズルプレートと、を備え、前記電極に駆動パルスを印加して前記チャンネル壁をシェアモードで変形させることにより、前記インクチャンネルの容積を拡縮して、ノズル孔に形成されたインクのメニスカスからインク滴を離脱させて記録ドットを形成するインクジェットヘッドの駆動方法において、
前記インクチャンネルの容積を拡げて前記インクチャンネル内に負の圧力波を発生させる第１の駆動パルスと、前記第１の駆動パルスに続いて前記インクチャンネルの容積を狭めて正の圧力波を発生させる第２の駆動パルスと、を組み合わせてインク滴噴射のための圧力波を発生させ、かつ、
互いに隣り合う３つのインクチャンネルを一組として各組の３つのインクチャンネルを順次駆動させて記録ドットとなるインク滴を噴射させ、ある特定のインクチャンネルから噴射されるインク滴が前記メニスカスから離脱する前に、前記インクチャンネル内に正の圧力波を発生させるための第３の駆動パルスを印加して、前記インクチャンネルから前記インク滴が離脱する際に、前記メニスカスを、前記インクチャンネルの内側方向に引き込ませるように動作させることを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。 - 前記インク滴が前記インクチャンネルから離間する際に、前記メニスカスが、前記インクチャンネルの内側方向に引き込まれる動作は、加速動作で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ヘッドの駆動方法。
- 前記第３の駆動パルスによって、隣接するインクチャンネルからインク滴は噴射されないことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
- 前記第３の駆動パルスは、前記第１及び第２の駆動パルスが印加されたチャンネル壁のどちらか一方に印加され、隣接するインクチャンネルからインク滴を噴射させるための第１の駆動パルスを兼ねることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
- 前記第３の駆動パルスは、前記第１及び第２の駆動パルスが印加されたチャンネル壁の両方に印加されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
- 前記第３の駆動パルスは、前記第２の駆動パルスが終了してから印加されるまでの時間が、前記インクチャンネル内に発生した圧力波の周期の半分(ＡＰ)の１．５倍より短いことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
- 前記第３の駆動パルスの印加時間は、前記圧力波の周期の半分（ＡＰ）の０．７倍から１．３倍の範囲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ヘッドの駆動方法。
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