JP2006088484A - 液滴吐出ヘッドの駆動方法、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヘッド内の各ノズルからの吐出ばらつきを安価に抑制すると共に、画質劣化を抑制することを目的とする。
【解決手段】 波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃによって、ヘッド１０の固有周期のばらつき（吐出特性のばらつき）に応じた複数の駆動波形を発生し、規則的または任意に各イジェクタ１２に印加する。これによって、ヘッド１０の固有周期が適合した駆動波形が印加された場合には、正常な吐出を行うことができる。一方、ヘッド１０の固有周期が適合しない駆動波形が印加された場合には、最適な吐出状態にはならないが、このように吐出特性が不適合な駆動波形が印加されてもその後、吐出特性に適合した駆動波形が印加されるので、不吐出などの深刻な吐出不良に至ることがなく、吐出ばらつきを抑制することができる。そして、吐出特性に不適合な駆動波形は規則的または任意にイジェクタ１２に印加されることにより、連続して画質に悪影響を及ぼすことがないので、画質劣化を抑制することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドの駆動方法、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置にかかり、特に、圧電素子等のアクチュエータを用いて液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの駆動方法、液滴吐出ヘッド及び該駆動方法を用いた液滴吐出装置に関する。

ピエゾアクチュエータ（圧電素子）等の電気機械変換素子を用いた液滴吐出ヘッドでは、電気機械変換素子に駆動波形を印加することによってノズル部にメニスカス動作を高精度に制御することができ、これによって高周波吐出、微小滴吐出、サテライト／ミスト制御などが可能となる。ヘッドに印加される駆動波形は、ヘッドの吐出効率、液滴吐出ヘッドの構造等によって定まる圧力波の固有周期（Ｔｃ）、及びノズル形状等の流路の３条件に対して最適に設定する必要がある。

しかし、実際のインクジェット記録ヘッド等の液滴吐出ヘッドでは、製造ばらつきに起因して、上述の３条件のばらつきが、液滴を吐出するノズルに対応する各イジェクタ間に発生してしまう。そのため、ある一定の駆動波形を液滴吐出ヘッドに印加した場合、駆動波形がイジェクタの特性に適合せずに、吐出状態が不良となってしまうイジェクタが存在してしまう。

特に、上記圧力波の固有周期（Ｔｃ）は、滴速や滴体積だけではなく、高周波吐出性やサテライト／ミストの発生状態に大きく影響するため、固有周期（Ｔｃ）が駆動波形と適合しないイジェクタが液滴吐出ヘッド内に存在すると、固有周期（Ｔｃ）が駆動波形と適合しないイジェクタの高周波での吐出状態が悪化し、画質や信頼性の低下を招いてしまうという問題がある。

そこで、上述のような問題を解決方法として、例えば、特許文献１や特許文献２に記載の技術のように、各イジェクタに対してそれぞれ最適な駆動波形を印加できるような駆動回路を用いることで上記問題を解決することができる。
特開平１０−２３５８５９号公報 特公平０６−０７７９９２号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の技術では、各イジェクタに対してそれぞれ別々の駆動波形を印加する駆動回路を用いているが、このような駆動回路はコストが大幅に増加してしまう、という問題がある。

一方、ヘッド内におけるイジェクタ特性のばらつきを低減させれば、上述のような問題が発生しないが、ヘッド内のイジェクタ特性のばらつきの低減はヘッドの製造コストを大幅に増加させるため現実的ではない。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、ヘッド内の各ノズルからの吐出ばらつきを安価に抑制すると共に、画質劣化を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法は、液滴を吐出させるためのノズル及びアクチュエータを備えたイジェクタを複数具備する液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、それぞれ異なる前記イジェクタの吐出特性に対応した複数の駆動波形を用意し、前記複数の駆動波形を前記駆動信号として規則的または任意に前記アクチュエータに印加することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、それぞれ異なるイジェクタの吐出特性に対応した複数の駆動波形を用意する。例えば、液滴吐出ヘッドの固有周期のばらつきに対応した複数の駆動波形、吐出効率のばらつきに対応した複数の駆動波形、液滴吐出ヘッドの流路のばらつきに対応した複数の駆動波形などを用意する。ここで、複数の駆動波形としては、請求項２に記載の発明のように、イジェクタの基準値（例えば、設計値）の吐出特性を含むようにしてもよい。

そして、用意した複数の駆動波形を、規則的または任意にアクチュエータに印加する。すなわち、アクチュエータには、吐出特性が適合した駆動波形が規則的または任意に印加されると共に、逆に吐出特性が不適合な駆動波形が規則的または任意に印加される。

吐出特性が適合した駆動波形がアクチュエータに印加された時には、正常な吐出を行うことができ、滴体積、滴速、サテライト／ミストの発生状態が正常となる。従って、ミストの発生やノズル表面の濡れなどの問題は発生しない。

一方、吐出特性が不適合な駆動波形がアクチュエータに印加された時には、滴体積や滴速が目標値から若干ずれると共に、サテライト／ミストの発生状態も最適な状態ではなくなってしまう。また、場合によってはミストやノズル表面の濡れなども多少発生する。しかしながら、このような吐出特性が不適合な駆動波形が印加されても、連続的に特性が不適合な駆動波形が印加されるのではなく、規則的または任意に印加されるので、吐出特性が不適合な駆動波形が印加された後に吐出特性が適合する駆動波形が印加されるので、ノズル表面の濡れなどは回復され、不吐出などの深刻な吐出不良に至ることはなく、吐出ばらつきを抑制することができる。そして、吐出特性に不適合な駆動波形は規則的または任意にアクチュエータに印加されるので、連続して画質に悪影響を及ぼすことがなく、画質劣化も抑制される。

すなわち、本発明は、液滴吐出ヘッドにおいて不吐出等の深刻な吐出不良が発生するのはイジェクタの吐出特性に適合しない駆動波形が連続的に印加された場合であり、定期的に適合する駆動波形を印加すれば、そうした深刻な吐出不良の発生を防止するできることを実験的に見出したことに基づいている。

また、ヘッド内の構成部品のばらつきの低減を必要以上に行う必要がないので、ヘッド内の各ノズルからの吐出ばらつきを安価に抑制することができる。

従って、ヘッド内の各ノズルからの吐出ばらつきを安価に抑制すると共に、画質劣化を抑制することができる。

例えば、アクチュエータとして電気機械変換素子を適用した場合には、請求項１に記載の発明は、電気機械変換素子に駆動信号を印加して当該電気機械変換素子を変形させることで圧力室に圧力変化を生じさせ、圧力室内に充填された液体を圧力室と連通するノズルから液滴として吐出する液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、前記液滴吐出ヘッドの基準値の吐出特性を含むと共に、それぞれ異なる前記液滴吐出ヘッドの吐出特性に対応した複数の駆動波形を用意し、前記複数の駆動波形を規則的または任意に前記電気機械変換素子に印加することを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動方法とすることが可能である。

なお、複数の駆動波形は、請求項３に記載の発明のように、イジェクタの基準値の吐出特性に対して、電圧方向に伸縮した駆動波形としてもよい。電圧軸方向に収縮した駆動波形とすることによって、液滴吐出ヘッドの吐出効率のばらつきに対応した駆動波形とすることができ、液滴吐出ヘッドの吐出効率のばらつきを抑制することができる。

また、この時複数の駆動波形は、請求項４に記載の発明のように、イジェクタの基準値の吐出特性に対して、時間軸方向に収縮した駆動波形としてもよい。このようにすることによって、液滴吐出ヘッドの固有周期のばらつきに対応した駆動波形とすることができ、液滴吐出ヘッドの固有周期のばらつきによる吐出ばらつきを抑制することができる。

また、複数の駆動波形は、請求項５に記載の発明のように、イジェクタの基準値の吐出特性に対して、駆動波形における残響を抑制するための残響抑制部を変化させた駆動波形としてもよい。残響抑制部を変化させた駆動波形とすることによって、液滴吐出ヘッドの流路のばらつきに対応した駆動波形とすることができ、液滴吐出ヘッドの流路の特性ばらつき（圧力波の減衰速度など）による吐出ばらつきを抑制することができる。

複数の駆動波形は、請求項６に記載の発明のように、それぞれ個別の波形発生回路によって発生し、スイッチングによって印加する駆動波形を切り換えるようにしてもよいし、請求項７に記載の発明のように、単独の波形発生回路によって時系列で発生し、時分割で印加する駆動波形を切り換えるようにしてもよい。

なお、複数の駆動波形は、請求項８に記載の発明のように、異なる滴体積の液滴を吐出するための駆動信号毎にそれぞれ用意するようにしてもよい。

また、上記アクチュエータとしては、請求項９に記載の発明のように、圧電素子を適用することができる。

請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドは、液体が充填される圧力室と、前記圧力室と連通するノズルと、駆動信号が印加されることにより、前記圧力室に充填された液体を前記ノズルから液滴として吐出させるアクチュエータと、前記アクチュエータを請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法で駆動信号を印加する駆動回路と、を含むことを特徴としている。

請求項１０に記載の発明によれば、アクチュエータに駆動信号を印加することで、圧力室に充填された液体がノズルから液滴として吐出される。

この時、アクチュエータは、駆動回路によって、請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法で駆動信号が印加されるので、上述したように、ヘッド内の各ノズルからの吐出ばらつきを安価に抑制すると共に、画質劣化を抑制することができる。

請求項１１に記載の液滴吐出装置は、請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴としている。

請求項１１に記載の発明によれば、請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドを備えているので、請求項１０に記載の発明と同様に、ヘッド内の各ノズルからの吐出ばらつきを安価に抑制すると共に、画質劣化を抑制することができる。

以上説明したように本発明によれば、それぞれ異なるイジェクタの吐出特性に対応した複数の駆動波形を用意して、該複数の駆動波形を、規則的または任意にアクチュエータに印加することによって、ヘッド内の各ノズルからの吐出ばらつきを安価に抑制すると共に、画質劣化を抑制することができる、という効果がある。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。なお、本実施の形態は、液滴吐出装置としてインクジェット記録装置に本発明を適用したものである。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係わるインクジェット記録装置を示す図である。

本発明の第１実施形態に係わるインクジェット記録装置は、図１に示すように、本発明の液滴吐出ヘッドとしてのヘッド１０（図３参照）を搭載するキャリッジ３８、キャリッジ３８の主走査方向Ｘに走査するための主走査機構４０、記録媒体としての記録用紙Ｐを副走査方向Ｙに搬送するための副走査機構４２を含んで構成されている。

ヘッド１０は、ノズル面から記録用紙Ｐと対向するようにキャリッジ３８上に搭載され、主走査方向Ｘに搬送されながら記録用紙Ｐに対して液滴としてインク滴を吐出することにより、一定のバンド領域Ｂに対して記録を行う。

次いで、記録用紙Ｐを副走査方向Ｙに搬送し、再びキャリッジ３８を主走査方向Ｘに搬送しながら次のバンド領域を記録し、以上の動作を繰り返すことによって、記録紙Ｐ全面に画像を記録する。

図２は、本発明の第１実施形態に係わるインクジェット記録装置におけるヘッドの１ノズルあたりのイジェクタ構造を示す図である。

ヘッド１０は、インクタンク１８、供給路１３、圧力室１６、ノズル１８、及び電気機械変換素子としての圧電素子１１を有するイジェクタ１２を複数有している。

インクタンク１８には、インクが蓄えられ、インタンク１８に蓄えられたインクは、供給路１３を介して圧力室１６に充填され、圧力室１６に連通したノズル１８にインクが供給される。

圧力室１６の壁面の一部は振動板１６Ａからなり、該振動板１６Ａにピエゾ素子等の圧電素子１１が設けられており、圧電素子１１によって振動板１６Ａを変形させて振動させることで、圧力室１６内に圧力波が発生する。すなわち、圧電素子１１の振動によって発生する圧力波によって、圧力室１６内に蓄えられたインクがノズル１８から吐出され、圧力室１６には供給路１３を介してインクタンク１８からインクが補給されるようになっている。

なお、ノズル１８は、例えば、記録紙幅方向に複数配列した記録ヘッドするようにしてもよい。この場合には、記録紙幅方向の画像を記録し、記録紙と記録ヘッドとを相対的に移動することで記録紙に画像を記録することができる。

図３は、本発明の第１実施形態に係わるインクジェット記録装置のヘッドを駆動する駆動回路を示す図である。

図３に示すように、本実施形態に係わるヘッド１０の駆動回路３０は、複数のイジェクタ１２が配列されて構成されており、各イジェクタ１２（圧電素子１１）は、それぞれ３つのスイッチング素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの一端が接続されている。

スイッチング素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの他端には、イジェクタ１２を駆動するためのそれぞれ異なる駆動波形を発生する波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが接続されている。

なお、各スイッチング素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは、制御信号によってオンオフが制御されるようになっている。

すなわち、制御信号によって各スイッチング素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃをオンオフすることによって、イジェクタ１２に印加する駆動波形を切り換えるようになっており、駆動波形がイジェクタ１２に印加されることによって、圧電素子１１が振動してインク滴が吐出されるようになっている。この時、制御信号によって３つのスイッチング素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの何れかをオンするときには、３つのスイッチング素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを規則的または任意にオンオフするようになっており、例えば、各スイッチング素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが順番にオンオフが制御されたり、各スイッチング素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃがランダムにオンオフが制御されるような制御信号が、スイッチング素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに印加される。

ここで、３つの波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが発生する波形について詳細に説明する。図４は、本発明の第１実施形態の波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが発生する波形の一例を示す図である。

図４（Ａ）は波形発生回路２０Ａが発生する駆動波形を示し、図４（Ｂ）は波形発生回路２０Ｂが発生する駆動波形を示し、図４（Ｃ）は波形発生回路２０Ｃが発生する駆動波形を示す。

各波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが発生する駆動波形は、図４では、全て滴体積が約２ｐｌである微小滴を吐出するための駆動波形を発生し、図４（Ａ）はヘッド１０の固有周期が９μｓのイジェクタ１２に適合するように設計された駆動波形を示し、図４（Ｂ）はヘッド１０の固有周期が１０μｓのイジェクタ１２に適合するように設計された駆動波形を示し、図４（Ｃ）はヘッド１０の固有周期が１１μｓのイジェクタ１２に適合するように設計された駆動波形を示す。

本実施の形態では、ヘッド１０は、ヘッド１０の固有周期の中心値が１０μｓに設計されたものを用いるが、製造ばらつきによって９〜１１μｓのばらつきが存在する。すなわち、各波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが発生する駆動波形は、設計値の固有周期を含むばらつきに対応した駆動波形を発生するようになっている。

詳細には、各波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、ヘッド１０の固有周期のばらつきに応じた駆動波形とするために、図４（Ｂ）の駆動波形（設計値）を中心値として、時間軸方向及び電圧軸方向に駆動波形を伸縮したものである。

続いて、上述のように構成された本発明の第１実施形態に係わるインクジェット記録装置の作用について説明する。

上述したように、本発明の第１実施形態に係わるインクジェット記録装置の駆動回路３０では、３つの波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを備えており、ヘッド１０の固有周期のばらつきに応じた駆動波形を発生する。各波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃによって発生された駆動波形は、画像を記録する際に制御信号によって規則的または任意に各イジェクタ１２に印加される。

ここで、ヘッド１０の固有周期が中心値（１０μｓ）であるイジェクタ１２に注目する。このイジェクタ１２では、図４（Ａ）〜（Ｃ）の駆動波形が規則的または任意に印加されるが、例えば、図４（Ｂ）に示す駆動波形が印加された時には、ヘッド１０の固有周期に適合しているため、正常な吐出を行うことができ、滴体積、滴速、サテライト／ミストの発生状態が正常となる。従って、ミストの発生やノズル方面の濡れなど発生しない。

一方、図４（Ａ）や図４（Ｂ）に示す駆動波形が印加された時には、滴体積や滴速が目標値から若干ずれると共に、サテライト／ミストの発生状態も最適な状態ではなくなってしまう。また、場合によってはミストやノズル表面の濡れなども多少発生する。しかしながら、このような特性に不適合な駆動波形が印加されても、連続的に不適合な駆動波形が印加されるのではなく、不適合な駆動波形が印加されてもその後に、特性に適合した図４（Ｂ）の駆動波形が印加されるため、ノズル表面の濡れなどは回復され、不吐出などの深刻な吐出不良に至ることはなく、吐出ばらつきを抑制することができる。そして、吐出特性に不適合な駆動波形は規則的または任意にイジェクタ１２に印加されることにより、連続して画質に悪影響を及ぼすことがないので、画質劣化も抑制することができる。

次に、ヘッド１０の固有周期が９μｓと、中心値からずれているイジェクタについて着目する。このイジェクタ１２では、図４（Ｂ）や図４（Ｃ）の駆動波形が印加された時には、吐出状態が悪くなるが、特性に適合した図４（Ａ）の駆動波形が上記同様に印加されるため、深刻な吐出不良に至ることはなく、吐出ばらつきを抑制することができる。そして、吐出特性に不適合な駆動波形は規則的または任意にイジェクタ１２に印加されることにより、連続して画質に悪影響を及ぼすことがないので、画質劣化も抑制することができる。

すなわち、従来では、固有周期のばらつきが発生した場合には、固有周期の中心値に対応した駆動波形のみが印加されるので、中心値から外れたイジェクタでは、常に吐出不良となり、不吐出などの深刻な吐出不良を招くが、本実施形態では、特性に適合しない波形だけではなく、特性に適合する駆動波形も定期的または任意にに印加されるので、不吐出などの深刻な吐出不良を防止することができる。

従って、このように、ヘッド１０内の固有周期のばらつきに対応して、複数の駆動波形を用意し、これを各イジェクタ１２に規則的または任意に印加することによって、深刻な吐出不良の発生を防止して、吐出ばらつきを抑制することができ、画質や信頼性を大幅に改善することができる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係わるインクジェット記録装置について説明する。なお、インクジェット記録装置の構成及びイジェクタ構造については第１実施形態と同一であるため説明を省略する。

第１実施形態では、複数の波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを備えて、各波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが発生する駆動波形を定期的または任意に制御信号によって切り換えてイジェクタ１２に印加するようにしたが、第２実施形態では、１つの波形発生回路で上述の複数の駆動波形を時系列で発生させて、時分割で各イジェクタ１２に印加するようにしたものである。すなわち、駆動回路が異なるのみであり、インクジェット記録装置の構成及びヘッドのイジェクタ構造等は第１実施形態と同一であるため説明を省略する。

図５は、本発明の第２実施形態に係わるインクジェット記録装置のヘッドを駆動する駆動回路を示す図である。

図５に示すように、第２実施形態に係わるヘッド１０の駆動回路３２は、複数のイジェクタ１２が配列されて構成されており、各イジェクタ１２（圧電素子１１）は、それぞれスイッチング素子２２の一端が接続されている。

スイッチング素子２２の他端には、イジェクタ１２を駆動するための駆動波形を発生する波形発生回路２０が接続されている。

なお、スイッチング素子２２は、制御信号によってオンオフが制御されるようになっている。

すなわち、制御信号によってスイッチング素子２２をオンオフすることによって、波形発生回路２０によって発生した駆動波形が各イジェクタ１２に印加されることによって、圧電素子１１が振動してインク滴が吐出されるようになっている。この時、スイッチング素子２２をオンオフするタイミングに応じてイジェクタ１２に印加される駆動波形が切り換えられ、各駆動波形が規則的または任意に印加されるようになっている。

ここで、本実施形態の波形発生回路２０で発生する波形について詳細に説明する。図６は、本発明の第２実施形態の波形発生回路２０が発生する波形の一例を示す図である。

本実施形態の波形発生回路２０では、第１実施形態の図４（Ａ）〜（Ｃ）で説明したヘッド１０の固有周期のばらつきに対応した各駆動波形を、図６に示すように、時系列で発生して１つの駆動波形として発生するようになっている。

図６の例では、本実施形態の波形発生回路２０では、始めに図４（Ａ）の駆動波形を発生し、次に図４（Ｂ）に示す駆動波形を発生し、続いて図４（Ｃ）に示す駆動波形を順番に発生するようになっている。

すなわち、時分割でスイッチング素子２２を切り換えることによって、印加する駆動波形を切り換えることが可能となり、第１実施形態と同様に、定期的または任意に複数の駆動波形を各イジェクタ１２に印加することができる。

なお、本実施形態では、イジェクタ１２に印加する駆動波形を時分割で切り換えるため、記録タイミングがずれて着弾位置がずれる可能性があるが、不吐出ノズルが発生するのに比べたら実害のないレベルである。

続いて、上述のように構成された本発明の第２実施形態に係わるインクジェット記録装置の作用について説明する。

本発明の第２実施形態に係わるインクジェット記録装置の駆動回路３２では、波形発生回路２０によって、ヘッド１０の固有周期のばらつきに対応した駆動波形が時系列で発生される。

そして、波形発生回路２０によって発生された駆動波形は、制御信号によって規則的または任意に各イジェクタ１２に印加される。この時、駆動波形は、波形発生回路２０によって時系列で複数種類の駆動波形が発生されるので、複数の駆動波形のうちの何れかが時分割でイジェクタ１２に印加される。

ここで、ヘッド１０の固有周期が中心値（１０μｓ）であるイジェクタ１２に注目する。このイジェクタ１２では、図６の（Ｂ）のタイミングでスイッチング素子２２がオンされると、ヘッド１０の固有周期に適合した駆動波形が印加されることになるので、正常な吐出を行うことができ、滴体積、滴速、サテライト／ミストの発生状態が正常となる。従って、ミストの発生やノズル方面の濡れなど発生しない。

また、図６（Ａ）や図６（Ｂ）のタイミングでスイッチング素子２２がオンされると、ヘッド１０の固有周期からずれた駆動波形が印加され、滴体積や滴速が目標値から若干ずれると共に、サテライト／ミストの発生状態も最適な状態ではなくなってしまう。また、場合によっってはミストやノズル表面の濡れなども多少発生する。しかしながら、このような特性に不適合な駆動波形が印加されても、第１実施形態と同様に、その直後に特性に適合した図６（Ｂ）のタイミングの駆動波形が印加されるので、ノズル表面の濡れなどは回復され、不吐出などの深刻な吐出不良に至ることはなく、吐出ばらつきを抑制することができる。そして、吐出特性に不適合な駆動波形は規則的または任意にイジェクタ１２に印加されることにより、連続して画質に悪影響を及ぼすことがないので、画質劣化も抑制することができる。

従って、本実施形態では、ヘッド１０の固有周期のばらつきに対応した複数の駆動波形を時間軸方向に並べた駆動波形を発生し、時分割駆動によって図６（Ａ）〜（Ｃ）のタイミングの駆動波形が規則的または任意に印加されるので、第１実施形態と同様に、ヘッド１０内のイジェクタ１２に９〜１１μｓの固有周期のばらつきが存在する場合でも、適合する駆動波形が全てのイジェクタ１２に規則的または任意に印加されるため、深刻な吐出不良を防止して、吐出ばらつきを抑制することができ、安定した吐出を実現することができる。

なお、第１実施形態の複数の波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが発生する波形、及び第２実施形態の波形発生回路２０で時系列で発生する駆動波形は、ヘッド１０の固有周期のばらつきに対応する駆動波形の例を説明したが、これに限るものではなく、例えば、図７に示すように、吐出効率のばらつきに対応した駆動波形を適用するようにしてもよいし、図８に示すように、イジェクタ１２の流路のばらつきに対応した駆動波形を適用するようにしてもよい。

例えば、図７では、吐出効率のばらつきに対応するために、図７（Ａ）〜（Ｃ）では電圧軸方向のみを収縮した駆動波形としており、図８では、イジェクタ１２の流路のばらつきに対応するために、図８（Ａ）〜（Ｃ）で駆動波形の中の残響抑制に影響のある残響抑制部を可変した駆動波形としている。第１実施形態では、このような駆動波形を各波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃで発生し、第２実施形態では、このような駆動波形を時系列で波形発生回路２０で発生することで、吐出効率のばらつきやイジェクタ１２の流路のばらつきにも対応することが可能となる。

さらには、第１及び第２実施形態では、ヘッド１０の固有周期のばらつきに対応するための駆動波形を用意するようにしたが、これに限るものではなく、ヘッド１０の固有周期のばらつき、吐出ばらつき、及び流路ばらつきの各ばらつきを組み合わせて対応した駆動波形を用いるようにしてもよい。
［第３実施形態］
続いて、本発明の第３実施形態に係わるインクジェット記録装置について説明する。なお、インクジェット記録装置の構成及びイジェクタ構造については第１実施形態と同一であるため説明を省略する。

第１及び第２実施形態では、１種類の滴径を吐出する場合を説明したが、第３実施形態では、３種類の滴径を吐出する場合を説明する。

第３実施形態の駆動回路は、第１実施形態の駆動回路と基本的には同一構成であるため、第１実施形態の駆動回路（図３）を参照して説明する。

第３実施形態の駆動回路は、第１実施形態の駆動回路における各波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが、第２実施形態の波形発生回路２０のように、複数の駆動波形を時系列で発生するようになっており、かつ各波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃで発生する駆動波形が異なる滴体積の液滴を吐出するための駆動波形とされている。詳細には、波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、それぞれ「大滴」、「中滴」、「小滴」を吐出するための駆動波形を発生する。

具体的には、各波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが発生する駆動波形は、図９に示すように、ヘッド１０の固有周期のばらつきに対応した複数の駆動波形を時系列で発生するようになっている。

図９（Ａ）は、ヘッド１０の固有周期が９μｓのイジェクタ１２に適合するように設計された「大滴」を吐出するための駆動波形、ヘッド１０の固有周期が１０μｓのイジェクタ１２に適合するように設計された「大滴」を吐出するための駆動波形、ヘッド１０の固有周期が１１μｓのイジェクタ１２に適合するように設計された「大滴」を吐出するための駆動波形の順に複数の駆動波形が時系列で発生される例を示し、図９（Ｂ）は、ヘッド１０の固有周期が９μｓのイジェクタ１２に適合するように設計された「中滴」を吐出するための駆動波形、ヘッド１０の固有周期が１０μｓのイジェクタ１２に適合するように設計された「中滴」を吐出するための駆動波形、ヘッド１０の固有周期が１１μｓのイジェクタ１２に適合するように設計された「中滴」を吐出するための駆動波形の順に複数の駆動波形が時系列で発生される例を示し、図９（Ｃ）は、ヘッド１０の固有周期が９μｓのイジェクタ１２に適合するように設計された「小滴」を吐出するための駆動波形、ヘッド１０の固有周期が１０μｓのイジェクタ１２に適合するように設計された「小滴」を吐出するための駆動波形、ヘッド１０の固有周期が１１μｓのイジェクタ１２に適合するように設計された「小滴」を吐出するための駆動波形の順に複数の駆動波形が時系列で発生される例を示す。

続いて、このように構成された本発明の第３実施形態に係わるインクジェット記録装置の作用について説明する。

第３実施形態に係わるインクジェット記録装置では、３つの波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを備えており、各波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃで発生される駆動波形を選択することで、滴径変調を行うことができる。また、各波形発生回路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、第２実施形態の波形発生回路２０と同様に、ヘッド１０の固有周期のばらつきに対応する複数の駆動波形が時系列で発生される。

すなわち、スイッチング素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃのうちオンするスイッチング素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを制御信号によって選択することで、吐出する液滴の滴径を変更することができる。

また、スイッチング素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃのうちの何れかをオンするタイミングを、時系列で発生される複数の駆動波形の何れかに合うように制御信号を調整することで、第２実施形態と同様に、ヘッド１０の固有周期のばらつきに対応した駆動波形を規則的または任意に時分割で各イジェクタ１２に印加することができる。

従って、第１及び第２実施形態と同様に、ヘッド１０内のイジェクタ１２に９〜１１μｓの固有周期のばらつきが存在する場合でも、ヘッド１０の特性に適合する駆動波形が全てのイジェクタ１２に規則的または任意に印加されるため、深刻な吐出不良を防止して、吐出ばらつきを抑制することができ、安定した吐出を実現することができる。

なお、第３実施形態についても、図７に示したように、吐出効率のばらつきに対応した駆動波形を適用したり、図８に示したように、イジェクタ１２の流路のばらつきに対応した駆動波形を適用するようにしてもよいし、ヘッド１０の固有周期のばらつき、吐出効率のばらつき、イジェクタ１２の流路のばらつきを組み合わせて対応した駆動波形を用いるようにしてもよい。

また、上記の実施の形態では、液滴としてのインク滴を吐出するためのアクチュエータとして圧電素子を用いた例を説明したが、これに限るものではなく、その他のアクチュエータを適用するようにしてもよい。例えば、静電力や磁力を利用した電気機械変換素子や、沸騰現象を利用して圧力を発生させるための電気熱変換素子など、他の圧力発生手段を用いてもかまわない。また、圧電アクチュエータとしても、本実施の形態で使用した単板型の圧電アクチュエータの他に、縦振動タイプの積層型圧電アクチュエータなど、別の形態のアクチュエータを用いてもかまわない。

また、上記の実施の形態では、記録紙上に着色インクを吐出して文字や画像などの記録を行うインクジェット記録装置を例にとったが、本明細書におけるインクジェット記録装置とは、記録紙上への文字や画像の記録に限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるわけではなく、また、吐出する液体も着色インクに限定されるもわけではない。例えば、高分子フィルムやガラス上に着色インクを吐出してディスプレイ用のカラーフィルタを作製したり、溶融状態のハンダを基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりするなど、工業的に用いられる液滴噴射装置一般に対して、本発明を利用することも可能である。

本発明の第１実施形態に係わるインクジェット記録装置を示す図である。 本発明の第１実施形態に係わるインクジェット記録装置におけるヘッドの１ノズルあたりのイジェクタ構造を示す図である。 本発明の第１実施形態に係わるインクジェット記録装置のヘッドを駆動する駆動回路を示す図である。 本発明の第１実施形態の波形発生回路が発生する、ヘッドの固有周期のばらつきに対応するための駆動波形の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係わるインクジェット記録装置のヘッドを駆動する駆動回路を示す図である。 本発明の第２実施形態の波形発生回路が発生する波形の一例を示す図である。 吐出効率のばらつきに対応するための駆動波形の一例を示す図である。 イジェクタの流路のばらつきに対応するための駆動波形の一例を示す図である。 本発明の第３実施形態の波形発生回路が発生する駆動波形の一例を示す図である。

符号の説明

１０ ヘッド
１１ 圧電素子
１２ イジェクタ
１６ 圧力室
１８ ノズル
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 波形発生回路
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ スイッチング素子
３０、３２ 駆動回路

Claims (11)

1. 液滴を吐出させるためのノズル及びアクチュエータを備えたイジェクタを複数具備する液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、
   それぞれ異なる前記イジェクタの吐出特性に対応した複数の駆動波形を用意し、
   前記複数の駆動波形を前記駆動信号として規則的または任意に前記アクチュエータに印加することを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動方法。
2. 前記複数の駆動波形が前記イジェクタの基準値の吐出特性に対応した駆動波形を含むことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
3. 前記複数の駆動波形は、前記イジェクタの基準値の吐出特性に対して、電圧方向に伸縮した駆動波形であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
4. 前記複数の駆動波形は、前記イジェクタの基準値の吐出特性に対して、時間軸方向に伸縮した駆動波形であることを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
5. 前記複数の駆動波形は、前記イジェクタの基準値の吐出特性に対して、駆動波形における残響を抑制するための残響抑制部を変化させた駆動波形であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
6. 前記複数の駆動波形は、それぞれ個別の波形発生回路によって発生し、スイッチングによって印加する駆動波形を切り換えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
7. 前記複数の駆動波形は、単独の波形発生回路によって時系列で発生し、時分割で印加する駆動波形を切り換えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
8. 前記複数の駆動波形は、異なる滴体積の液滴を吐出するための駆動信号毎にそれぞれ用意することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
9. 前記アクチュエータが、圧電素子からなることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法
10. 液体が充填される圧力室と、
    前記圧力室と連通するノズルと、
    駆動信号が印加されることにより、前記圧力室に充填された液体を前記ノズルから液滴として吐出させるアクチュエータと、
    前記アクチュエータを請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法で駆動信号を印加する駆動回路と、
    を含む液滴吐出ヘッド。
11. 請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置。

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