JP2010143020A - 液滴吐出装置、液滴吐出方法および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動パルス数による着弾位置ずれを改善する。
【解決手段】１印刷周期内に、同じパルス形状の複数の駆動パルスを出力し、ノズル開口10から流体抵抗部までの液体流路によって決まる固有振動数の周期をＴｃ、１印刷周期内の最大駆動パルス数をｎ、連続するnの駆動パルス列の第ｍ駆動パルスをＰｍ、第ｍ駆動パルス開始から第ｍ＋１駆動パルス開始までのパルス間隔をＴｍ、ｉを自然数とすると、各パルス間隔と固有振動数周期Ｔｃの自然数倍の差の絶対値は、０．５×Ｔｃ≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ１｜≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ２｜≧・・・・≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ（ｎ−１）｜≧０であり、かつ、駆動パルスの選択は、駆動パルス数が１の場合はＰ1を選択し、駆動パルス数が２の場合はＰ1以外の連続する２パルスを選択し、駆動パルス数がｄ（２≦ｄ＜ｎ）の場合はＰ１以外の連続するｄパルスを選択し、駆動パルス数がｎの場合は、Ｐ1、Ｐ２、・・Ｐｎを選択する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液滴吐出装置、液滴吐出方法および画像形成装置に係り、具体的には例えばインクジェットヘッドをキャリッジに搭載して往復移動しながら印刷するシリアル方式の印刷装置、インクジェットヘッドをライン上に設置した状態で印刷するラインヘッド方式の印刷装置などに用いて画像を形成するドロップオンデマンド型の液滴吐出装置、または液晶ディスプレイのカラーフィルタに用いられる色材液や、有機ＥＬディスプレイ等の電極膜形成に用いられる電極材料液などの特殊な液体を吐出する液滴吐出装置などに関するものである。

近年のドロップオンデマンド式インクジェットヘッドを用いた印刷装置は、写真画像に匹敵するほどの高精細な画像を高速で出力できる。これはノズル開口から吐出されるインク滴の微細化が進み、１ピコリットルから３０ピコリットルの範囲で小さなインク滴を記録媒体上に選択的に噴射して画像を形成している。

この種の技術に関しては、種々の提案がなされている。例えば特開２００２−８６７６５号公報では、各インク滴の速度関係を規定しており、例えば３パルスのときＶ２≦Ｖ１＜Ｖ３というように、各インク滴の速度を順次上げるのではなく、合体インク滴の速度がＶ１よりも大きくなりうる条件を示している。

また特開２００７−６２３２６号公報では、駆動パルスの全幅ＰＷを流路の固有周期Ｔｃ×ｎ（ｎは自然数）未満、かつ連続する駆動パルスの総周期はＴｃ×ｎ近傍の範囲としている。
さらに特開２００８−９３９５０号公報では、各階調における駆動パルスの吐出タイミングは、最終駆動パルスのタイミングが一致するようにしている。
特開２００２−８６７６５号公報 特開２００７−６２３２６号公報 特開２００８−９３９５０号公報

前述の各種提案において特開２００２−８６７６５号公報に関しては、各インク滴の速度を順次上げていく場合に比べれば、駆動パルス数に対する液滴速度の増加を抑えられる。しかし、必ず第1番目の駆動パルスでインク滴を吐出し、第２番目以降の駆動パルスによるインク滴が第１番目の駆動パルスによるインク滴に衝突することにより合体するので、必ず速度が増加してしまい、そのためにインク滴の着弾位置がずれて、品質の低下を招く。また、駆動パルス数によってパルス間隔を変えなければ合体できない可能性も高く、その場合は、駆動パルス数ごとに異なるパルス間隔条件を用意するという複雑な制御を行う必要がある。

また特開特開２００７−６２３２６号公報に関しては、流路の固有振動周期を利用したものであり、確実に合体させることができるが、合体させることによる速度増加は、駆動パルス数とともに確実に大きくなってしまう。

さらに特開特開２００８−９３９５０号公報に関しては、各階調の最終駆動パルスのタイミングを合わせているので、1つ前の印刷サイクルによる残留振動の影響が最も小さくなっており、残留振動によるインク滴速度変動を防ぐことができる。しかし、駆動パルス数の増加とともに1発目の吐出タイミングは早くなり、しかも合体させるために後続のインク滴の衝突による加速が加わるので、駆動パルス数に対するインク滴速度の増加はかなり大きなものとなる。

本発明はこのような問題を鑑みてなされたもので、その第１の目的は、被着媒体上での液滴着弾位置のずれが少ないか、あるいはずれが殆どない、信頼性の高い液滴吐出装置ならびに液滴吐出方法を提供することにある。
第２の目的は、高精細なドット諧調記録が可能な画像形成装置を提供することにある。

前記第１の目的を達成するため、本発明の第１の手段は、
液滴を吐出させるノズル開口と、そのノズル開口に連通した圧力室と、その圧力室の容積を変化させる圧力発生手段と、前記圧力室に液体を供給する流体流路の途中に設けられた流体抵抗部を有する液滴吐出ヘッドと、
前記圧力室の容積を変化させる駆動パルスを前記圧力発生手段に印加する駆動制御部を備え、
１印刷周期内に複数の駆動パルスを前記駆動制御部から前記圧力発生手段に印加して、前記ノズル開口から前記駆動パルスの数に応じて吐出された液滴が、被着媒体に到達する前にほぼ１つの液滴に合体してから前記被着媒体に着弾する液滴吐出装置において、
前記駆動制御部は、
同じパルス形状の駆動パルスを出力し、
前記ノズル開口から流体抵抗部までの液体流路によって決まる固有振動数の周期をＴｃ、１印刷周期内の最大駆動パルス数をｎ、連続するnの駆動パルス列の第ｍ駆動パルスをＰｍ、第ｍ駆動パルス開始から第ｍ＋１駆動パルス開始までのパルス間隔をＴｍ、ｉを自然数とすると、各パルス間隔と固有振動数周期Ｔｃの自然数倍の差の絶対値は、
０．５×Ｔｃ≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ１｜≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ２｜≧・・・・≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ（ｎ−１）｜≧０であり、
かつ、駆動パルスの選択は、駆動パルス数が１の場合はＰ1を選択し、駆動パルス数が２の場合はＰ1以外の連続する２パルスを選択し、駆動パルス数がｄ（２≦ｄ＜ｎ）の場合はＰ１以外の連続するｄパルスを選択し、駆動パルス数がｎの場合は、Ｐ1、Ｐ２、・・・、Ｐｎを選択することを特徴とするものである。

前記第１の目的を達成するため、本発明の第２の手段は、
液滴を吐出させるノズル開口と、そのノズル開口に連通した圧力室と、その圧力室の容積を変化させる圧力発生手段と、前記圧力室に液体を供給する流体流路の途中に設けられた流体抵抗部を有する液滴吐出ヘッドと、
前記圧力室の容積を変化させる駆動パルスを前記圧力発生手段に印加する駆動制御部を備え、
１印刷周期内に複数の駆動パルスを前記駆動制御部から前記圧力発生手段に印加して、前記ノズル開口から前記駆動パルスの数に応じて吐出された液滴が、被着媒体に到達する前にほぼ１つの液滴に合体してから前記被着媒体に着弾する液滴吐出装置において、
前記駆動制御部は、
同じパルス形状の駆動パルスを出力し、
前記ノズル開口から流体抵抗部までの液体流路によって決まる固有振動数の周期をＴｃ、１印刷周期内の最大駆動パルス数をｎ、連続するnの駆動パルス列の第ｍ駆動パルスをＰｍ、第ｍ駆動パルス開始から第ｍ＋１駆動パルス開始までのパルス間隔をＴｍ、ｉを自然数とすると、各パルス間隔と固有振動数周期Ｔｃの自然数倍の差の絶対値は、
０．５×Ｔｃ≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ１｜≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ２｜≧・・・・≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ（ｎ−１）｜≧０であり、
かつ、駆動パルスの選択は、駆動パルス数が１の場合はＰ1を選択し、駆動パルス数が２の場合はＰnとＰ(n−１)を選択し、駆動パルス数がｄ（２≦ｄ≦ｎ)の場合はＰn、Ｐ(n−１)、・・・、Ｐ(n−ｄ＋１)を選択することを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は、前記第１の手段または第２の手段において、
前記ノズル開口から被着媒体までの距離をＧ、駆動パルス数が１の場合のインク滴速度をＶ1とし、駆動パルス数が２の場合において、駆動パルスはＰ(ｓ−１)とＰsを選択し（３≦ｓ≦ｎ）、駆動パルスＰsのインク滴速度をＶsとした場合、前記インク滴速度Ｖsは、下式を満足するように、駆動パルス数１におけるパルス間隔とインク滴速度の相関関係から、Ｔ（ｓ-1)を選択することを特徴とするものである。

Ｖs≒｛Ｖ１×（Ｔ１＋・・・＋Ｔ（Ｓ−２）) ＋Ｇ｝／｛Ｇ／Ｖ１−(Ｔ１＋・・・＋Ｔ（Ｓ−２）＋Ｔ（Ｓ−１）)｝
前記第１の目的を達成するため、本発明の第４の手段は、
液滴を吐出させるノズル開口と、そのノズル開口に連通した圧力室と、その圧力室の容積を変化させる圧力発生手段と、前記圧力室に液体を供給する流体流路の途中に設けられた流体抵抗部を有する液滴吐出ヘッドを備え、
１印刷周期内に複数の駆動パルスを前記圧力発生手段に印加して、前記ノズル開口から前記駆動パルスの数に応じて吐出された液滴が、被着媒体に到達する前にほぼ１つの液滴に合体してから前記被着媒体に着弾する液滴吐出方法において、
同じパルス形状の駆動パルスを出力し、
前記ノズル開口から流体抵抗部までの液体流路によって決まる固有振動数の周期をＴｃ、１印刷周期内の最大駆動パルス数をｎ、連続するnの駆動パルス列の第ｍ駆動パルスをＰｍ、第ｍ駆動パルス開始から第ｍ＋１駆動パルス開始までのパルス間隔をＴｍ、ｉを自然数とすると、各パルス間隔と固有振動数周期Ｔｃの自然数倍の差の絶対値は、
０．５×Ｔｃ≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ１｜≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ２｜≧・・・・≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ（ｎ−１）｜≧０であり、
かつ、駆動パルスの選択は、駆動パルス数が１の場合はＰ1を選択し、駆動パルス数が２の場合はＰ1以外の連続する２パルスを選択し、駆動パルス数がｄ（２≦ｄ＜ｎ）の場合はＰ１以外の連続するｄパルスを選択し、駆動パルス数がｎの場合は、Ｐ1、Ｐ２、・・・、Ｐｎを選択することを特徴とするものである。

前記第１の目的を達成するため、本発明の第５の手段は、
液滴を吐出させるノズル開口と、そのノズル開口に連通した圧力室と、その圧力室の容積を変化させる圧力発生手段と、前記圧力室に液体を供給する流体流路の途中に設けられた流体抵抗部を有する液滴吐出ヘッドを備え、
１印刷周期内に複数の駆動パルスを前記圧力発生手段に印加して、前記ノズル開口から前記駆動パルスの数に応じて吐出された液滴が、被着媒体に到達する前にほぼ１つの液滴に合体してから前記被着媒体に着弾する液滴吐出方法において、
同じパルス形状の駆動パルスを出力し、
前記ノズル開口から流体抵抗部までの液体流路によって決まる固有振動数の周期をＴｃ、１印刷周期内の最大駆動パルス数をｎ、連続するnの駆動パルス列の第ｍ駆動パルスをＰｍ、第ｍ駆動パルス開始から第ｍ＋１駆動パルス開始までのパルス間隔をＴｍ、ｉを自然数とすると、各パルス間隔と固有振動数周期Ｔｃの自然数倍の差の絶対値は、
０．５×Ｔｃ≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ１｜≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ２｜≧・・・・≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ（ｎ−１）｜≧０であり、
かつ、駆動パルスの選択は、駆動パルス数が１の場合はＰ1を選択し、駆動パルス数が２の場合はＰnとＰ(n−１)を選択し、駆動パルス数がｄ（２≦ｄ≦ｎ)の場合はＰn、Ｐ(n−１)、・・・、Ｐ(n−ｄ＋１)を選択することを特徴とする
本発明の第６の手段は、前記第４の手段または第５の手段において、
前記ノズル開口から被着媒体までの距離をＧ、駆動パルス数が１の場合のインク滴速度をＶ1とし、駆動パルス数が２の場合において、駆動パルスはＰ(ｓ−１)とＰsを選択し（３≦ｓ≦ｎ）、駆動パルスＰsのインク滴速度をＶsとした場合、前記インク滴速度Ｖsは、下式を満足するように、駆動パルス数１におけるパルス間隔とインク滴速度の相関関係から、Ｔ（ｓ-1)を選択することを特徴とするものである。

Ｖs≒｛Ｖ１×（Ｔ１＋・・・＋Ｔ（Ｓ−２）) ＋Ｇ｝／｛Ｇ／Ｖ１−(Ｔ１＋・・・＋Ｔ（Ｓ−２）＋Ｔ（Ｓ−１）)｝
前記第２の目的を達成するため、本発明の第７の手段は、
画像形成装置において、前記液体がインクであって、前記被着体が記録媒体であって、前記第１ないし第３の手段の液滴吐出装置を備えたことを特徴とするものである。

本発明の第８の手段は前記第７の手段において、
例えばシアン、マゼンダ、イエロー、黒などの色の異なるインクをそれぞれ装填した複数の液滴吐出ヘッドが設けられていることを特徴とするものである。

本発明は前述のような構成になっており、被着媒体上での液滴着弾位置のずれが少ないか、あるいはずれが殆どない、信頼性の高い液滴吐出装置ならびに液滴吐出方法を提供することができる。
またこのような液滴吐出装置を用いることにより、高精細なドット諧調記録が可能な画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の代表的な例としてインクジェット記録装置について説明する。図２は、本発明の各実施例で用いられる積層型圧電振動子を使用したオンデマンド型インクジェットヘッドの断面図である。

このインクジェットヘッド１は、流路基板５と圧電アクチュエータ６０と高剛性プレート７０から主に構成されている。

前記流路基板５は、ノズル開口穴１０を紙面に対して直交する方向に多数個有するノズルプレート１１と、ノズル開口穴１０へ連通する圧力発生室２０を形成するチャンバープレートＡ２１、チャンバープレートＢ２２と、圧力発生室２０と液流入量を制御するリストリクタ（流体抵抗部）３０を兼ねた開口穴を有するリストリクタプレート３１と、圧電アクチュエータ６０の圧力を効率よく圧力発生室２０に伝達するための振動板４０と共通インク室５０からリストリクタ３０に流入するインク中のゴミなどを除くフィルタ４５が形成されたダイアフラムプレート４１から構成されている。

前記高剛性プレート７０は、流路基板５を保持し、かつ外部からのインクを導入して貯留する共通インク室５０を有し、その開口部が前記フィルタ４５に面している。

前記圧電アクチュエータ６０は、導電材料と圧電材料が交互に積層された圧電振動子６１の一端が支持部材６３に固着され、圧電振動子６１の他端は接着剤によりダイアフラムプレート４１に接着されている。図中の６２は、圧電振動子６１の積層方向に配置された内部電極であり、駆動制御部１００に接続されている。

インクは図示しないインク供給管あるいはヘッド接続管から供給され、前記共通インク室５０に入り、フィルタ４５を通過して、リストリクタ３０、圧力発生室２０、ノズル開口穴１０へと順に流れる。

前記駆動制御部１００から内部電極６２間に所定の駆動パルスを印加することにより圧電振動子６１が伸縮し、駆動パルスの印加を止めると圧電振動子６１は伸縮前の状態に戻る。このような圧電振動子６１の変形により圧力発生室２０内のインクに瞬間的に圧力が加わり、ノズル開口穴１０からインクが液滴となって記録媒体（図示せず）上に着弾する。

以上のように構成されたインクジェットヘッドは、ノズル開口穴１０からリストリクタ３０までのノズル開口穴１０、圧力発生室２０、リストリクタ３０の形状などにより決まるコンプライアンスやイナータンスに支配される固有振動周期Ｔｃ、いわゆるヘルムホルツ周期を有している。

図３（ａ）は、1印字周期に駆動パルスを１つ印加する場合について、駆動パルスの印加を開始してから次の駆動パルスの印加を開始するまでの時間であるパルス周期（横軸）と、インク滴速度（縦軸）の関係を示した特性図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）のパルス周期０〜２５μｓｅｃ（マイクロ秒）部分を拡大した特性図である。

図３（ａ）に示すように、インク滴のパルス周期によりインク滴速度は変動する。本実施例に用いたインクジェットヘッドのヘルムホルツ周期Ｔｃはほぼ７．５μｓｅｃであり、ヘルムホルツ周期の整数倍付近でインク滴速度のピークを示す。ここで複数のサイズのインク滴を吐出させるには、１印字周期内に所望サイズに対応した数の駆動パルスを所定の間隔で印加し、駆動パルス数に対応したインク滴を飛翔させればよい。ところが図３に示すように、駆動パルスの間隔に応じて、各駆動パルスによって吐出されたインク滴の速度は変化する。

例えば、１印刷周期内の駆動パルスを、図３（ｃ）に示すような駆動パルス数５の波形とした場合、Ｐ１は、図３（ａ）に示すインク滴速度Ｖ１で飛翔する。Ｐ２は、Ｐ１の印加開始からＰ２の印加開始までの時間であるＴ１をパルス周期として図３（ｂ）の特性図にあてはめた場合のインク滴速度で飛翔する。同様に、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５も、1つ前の駆動パルスの印加開始から該当パルスの印加開始までの時間をパルス周期として図３（ｂ）の特性図にあてはめた場合のインク滴速度で飛翔する。

そこで、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４≧Ｔｃというように、後から吐出する駆動パルスほど1つ前の駆動パルスとの時間間隔をヘルムホルツ周期に近づけることにより、後から吐出する駆動パルスほどインク滴速度を速くすることができ、前のインク滴に合体して一つのインク滴にしてから記録媒体に着弾させることができる。

図４は、先に検討した複数サイズのインク滴を吐出させるための波形選択方法を説明するための図である。

１印刷周期内の最大駆動パルス数をｎ、連続するｎ個の駆動パルス列の第ｍ駆動パルスをＰｍ、第ｍ駆動パルス開始から第ｍ＋１駆動パルス開始までの時間であるパルス間隔をＴｍとし、図４（ａ）に示したようにｎ＝５、Ｔ１＝９．３μｓ、Ｔ２＝８．５μｓ、Ｔ３＝８．２μuｓ、Ｔ４＝７．５μｓとした。また、このインクジェットヘッドのヘルムホルツ周期はＴｃ＝７．５μｓ、ノズル開口から記録媒体までの距離は1ｍｍである。以後の各実施例においても、ノズル開口から記録媒体までの距離も全て１ｍｍで行った。

図４（ａ）に示した駆動信号に対し、印字信号により図４（ｂ）に示すように階調に応じた駆動パルスを選択する。例えば駆動パルス数２の場合は、駆動パルスＰ１とＰ２を選択し、Ｔ１＝９．３μｓとすることにより、駆動パルスＰ１の印加によって吐出したインク滴と駆動パルスＰ２の印加によって吐出したインク滴が記録媒体に着弾する前に合体する。駆動パルス数３の場合は、駆動パルスＰ１とＰ２とＰ３を選択し、Ｔ２＝８．５μｓとＴ１（＝９．３μｓ）よりも小さくすることにより、駆動パルスＰ３の印加によって吐出したインク滴が駆動パルスＰ１、Ｐ２の印加によって吐出したインク滴に追いつき、これらのインク滴が記録媒体に着弾する前に合体する。同様に、駆動パルス数４、５の場合も、Ｔｍ＞Ｔｍ+１とすることにより、後ろの駆動パルスによるインク滴が前のインク滴に追いつき、着弾前に合体させることができる。但し、インク滴速度が最大となるのは、ヘルムホルツ周期の場合なので、Ｔｍ≧Ｔｃを満たしている必要がある。

図４の場合は、Ｔ５はヘルムホルツ周期としている（Ｔ５＝Ｔｃ＝７．５μｓ）。この条件によりインク滴を吐出した際の、駆動パルス数とインク滴速度の関係を図４（ｃ）に示す。後発の駆動パルスによって吐出したインク滴が前のインク滴に衝突して加速されるので、駆動パルス数とともにインク滴速度が大きくなり、そのために記録媒体上での着弾位置がずれて、印字品質を低下するという問題がある。

図１は、本発明の実施例1における複数サイズのインク滴を吐出させるための波形選択方法を説明するための図である。同図（ａ）は駆動パルス波形図、（ｂ）は階調に応じた駆動パルスの選択を説明するための図、（ｃ）は駆動パルス数とインク滴速度の関係を示す特性図である。

図４と同様に１印刷周期内の最大駆動パルス数は５（ｎ＝５）であり、図４と同じ構成のインクジェットヘッドを用い、ヘルムホルツ周期はＴｃ＝７．５μｓである。駆動パルス間隔は図４の場合と異なり、図１（ａ）に示すようにＴ１＝１０．９μｓ、Ｔ２＝９．５μｓ、Ｔ３＝９．３μuｓ、Ｔ４＝８．３μｓとした。これは図１（ｂ）に示すように、駆動パルス数に対する駆動パルスの選択が異なるためである。

図１（ｂ）に示すように、駆動パルス数２の場合は、駆動パルスＰ３とＰ４を選択する。このことにより、先に吐出させたインク滴は、合体させるために加速されたとしても、駆動パルス数１（駆動パルスＰ１を選択）におけるインク滴より遅いタイミングで吐出されているので、着弾位置ズレのない吐出が可能となる。

駆動パルス数３の場合は、駆動パルスＰ３、Ｐ４、Ｐ５を選択する。駆動パルスＰ５の印加によって吐出されたインク滴の速度は加速されるが、図４に比べれば速度の増加を小さくすることができる。

駆動パルス数５の場合は、図４(ｂ)の場合と同様に、Ｐ１も選択することになるので、駆動パルス数１の場合より速度が大きくなるが、図１(ｂ)の波形選択方法をとれば、各駆動パルス間隔は、図４（ａ）の場合よりヘルムホルツ周期から離れた数値を取れるので、加速の度合いを遥かに小さくできる。

図１（ａ）の条件により吐出を行った際の、駆動パルス数とインク滴速度の相関を図１（ｃ）に示す。駆動パルス数２以上は、駆動パルス数１よりも速度が大きくなる条件にして行った結果であるが、図４（ｃ）では駆動パルス数１に対して最大５０％程度速度が増加してしまうのに対し、図１（ｃ）では最大１５％程度に抑えることができた。

図１の実施例は、１．５×Ｔｃ≧Ｔ１≧Ｔ２≧Ｔ３≧Ｔ４≧Ｔｃの場合、つまり、０．５×Ｔｃ≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ１｜≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ２｜≧｜ｉ×Ｔｃ− Ｔ３｜≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ４｜≧０で、ｉ＝１について述べたものであるが、駆動パルス間隔がさらに広い場合においても、パルス間隔の増加に伴うインク滴の吐出開始タイミングの遅れを加味したインク滴速度が得られる条件が、パルス間隔とインク滴速度の特性図から得られれば可能である。例えば、最大駆動パルス数が３ならば、図３（ｂ）の特性図において、パルス周期ａのエリア、ｉ＝２のエリアでも実施可能である。各パルス周期とヘルムホルツ周期の差の絶対値の関係は、パルス周期ａのエリアを使用した場合、
０．５×Ｔｃ≧｜２×Ｔｃ−Ｔ１｜≧｜２×Ｔｃ− Ｔ２｜≧０ であり
ｉ＝２のエリアを使用した場合、
０． ５×Ｔｃ≧｜２×Ｔｃ−Ｔ１｜≧｜２×Ｔｃ− Ｔ２｜≧０ である。

図５に示す実施例２は、図１と同じインクジェットヘッドを用い、ヘルムホルツ周期Ｔｃ＝７．５μｓ、図１と同様に１印刷周期内の最大駆動パルス数は５、駆動パルス間隔も図１の場合と同様に、Ｔ１＝１０．９μｓ、Ｔ２＝９．５μｓ、Ｔ３＝９．３μuｓ、Ｔ４＝８．３μｓとし、駆動パルスの選択方法を若干変更したものである。

駆動パルスの選択は、図５(ｂ)に示すように駆動パルス数２以上の場合は、後ろのパルスから選択していくようにした。つまり、駆動パルス数２の場合は、Ｐ４とＰ５を選択する。このことによりインク滴速度としては、図１の場合より遅くできる。駆動パルス１の場合に対する駆動パルス数２における速度増加率を比較すると、図１の場合は１５％であるが、図５の場合は１１％となり、速度の増加をさらに低減させることができる。

図６は、インク滴の吐出開始から着弾までの経過を示している。（ａ）から（ｃ）は駆動パルス数が１の場合、（ｄ）から（ｈ）は駆動パルス数が２の場合を示す。ここで、Ｇはノズル開口穴１０から記録媒体８０までの距離、Ｌ１は駆動パルス数が２の時のノズル開口穴１０からインク滴が合体する位置までの距離、Ｌ２はインク滴合体位置から記録媒体までの距離、Ｖ１は先頭（駆動パルス数１の場合のＰ１、駆動パルス数２の場合のＰ（Ｓ−１）のインク滴速度、Ｖｓは駆動パルス数２におけるＰｓのインク滴速度を示している。まず、駆動パルス数が１の場合、（ａ）の吐出開始時間をｔａ＝０とすると、着弾時の時間ｔｃ＝Ｇ／Ｖ１となる。駆動パルス数が２の場合は、Ｐ（Ｓ−１）の吐出開始時間はｔｄ＝Ｔ１＋・・・＋Ｔ（Ｓ−２）、Ｐｓの吐出開始時間はｔｅ＝Ｔ１＋・・・＋Ｔ（Ｓ−２）+Ｔ（Ｓ−１） である。Ｐ（Ｓ−１）吐出開始から合体までの時間をＴｘ、合体から記録媒体着弾までの時間をＴｙとすると、駆動パルス数１と駆動パルス数２の着弾タイミングが同じとなる条件は、
Ｇ／Ｖ１＝Ｔ１＋・・・＋Ｔ（Ｓ−２）＋Ｔｘ＋Ｔｙ・・・（１）式
また、Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ
Ｌ１＝Ｖ１×Ｔｘ＝Ｖｓ×（Ｔｘ−Ｔ（Ｓ−１））・・・（２）式
Ｌ２＝（Ｖ１＋Ｖｓ）×Ｔｙ／２・・・（３）式
と表すことができ、（２）、（３）式とＬ１＋Ｌ２＝Ｇの関係を用いれば、（１）式のＴｘ、Ｔｙを消去することができ、
Ｇ／Ｖ１＝Ｔ１＋・・・＋Ｔ（Ｓ−２）＋２×Ｇ／（Ｖｓ＋Ｖ１）＋Ｖｓ×Ｔ（Ｓ−１）／（Ｖｓ＋Ｖ１）・・・（４）式
となる。従って、
Ｖｓ≒｛Ｖ１×（Ｔ１＋・・・＋Ｔ（Ｓ−２）) ＋Ｇ｝／｛Ｇ／Ｖ１−(Ｔ１＋・・・＋Ｔ（Ｓ−２）＋Ｔ（Ｓ−１）)｝・・・（５）式
よって、（５）式を満足するＶｓに対し、図３からパルス間隔を決定することにより、駆動パルス数1と駆動パルス数２の着弾タイミングを揃えることができる。

本実施例では、最大駆動パルス数５、駆動パルス数２におけるパルス選択をＰ４、Ｐ５とし、Ｇ＝１ｍｍ、Ｖ１＝６.８ｍ／ｓ、Ｔ１＝１０．６μｓ、Ｔ２＝９．５μｓ、Ｔ３＝９．３μuｓ、Ｔ４＝８．６μｓとすることにより、（５）式より、Ｖｎ＝１１.５ｍ／ｓであり、これは図３においてパルス周期８．６μｓに対し、インク滴速度１１.５ｍ／ｓを満足している。

前記実施例で述べたインクジェットヘッド1を４台並べて設置し、各インクジェットヘッド1に別々にシアン、マゼンダ、イエロー、黒のインクを供給して吐出させ、記録媒体絵で各色を重ね合わせてカラー画像を形成することができる。

前記実施例ではインクジェット記録装置の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、液晶ディスプレイのカラーフィルタに用いられる色材液や、有機ＥＬディスプレイ等の電極膜形成に用いられる電極材料液などの特殊な液体を吐出する液滴吐出装置にも適用可能である。

本発明の実施例１に係るもので、（ａ）は駆動パルス波形図、（ｂ）は階調に応じた駆動パルスの選択を説明するための図、（ｃ）は駆動パルス数とインク滴速度の関係を示す特性図である。 本発明の各実施例で用いられる積層型圧電振動子を使用したオンデマンド型インクジェットヘッドの断面図である。 （ａ）は駆動パルスのパルス周期とインク滴速度の関係を示した特性図、（ｂ）は（ａ）のパルス周期０〜２５μｓｅｃ部分を拡大した特性図、（ｃ）は駆動パルス波形図である。 先に検討したもので、（ａ）は駆動パルス波形図、（ｂ）は階調に応じた駆動パルスの選択を説明するための図、（ｃ）は駆動パルス数とインク滴速度の関係を示す特性図である。 本発明の実施例２に係るもので、（ａ）は駆動パルス波形図、（ｂ）は階調に応じた駆動パルスの選択を説明するための図、（ｃ）は駆動パルス数とインク滴速度の関係を示す特性図である。 インク滴の吐出開始から着弾までの経過を示した図で、（ａ）〜（ｃ）は駆動パルス数が１の場合、（ｄ）〜（ｈ）は駆動パルス数が２の場合を示している。

符号の説明

１：インクジェットヘッド、５：流路基板、１０：ノズル開口穴、１１：ノズルプレート、２０：圧力発生室、２１：チャンバープレートＡ、２２：チャンバープレートＢ、３０：リストリクタ、３１：リストリクタプレート、４０：振動板、４１：ダイヤフラムプレート、４５：フィルタ、５０：共通インク室、６０：圧電アクチュエータ、６１：圧電振動子、６２：内部電極、６３：支持部材、７０：高剛性プレート、８０：記録媒体、９０：インク滴、１００：駆動制御部。

Claims (8)

1. 液滴を吐出させるノズル開口と、そのノズル開口に連通した圧力室と、その圧力室の容積を変化させる圧力発生手段と、前記圧力室に液体を供給する流体流路の途中に設けられた流体抵抗部を有する液滴吐出ヘッドと、
   前記圧力室の容積を変化させる駆動パルスを前記圧力発生手段に印加する駆動制御部を備え、
   １印刷周期内に複数の駆動パルスを前記駆動制御部から前記圧力発生手段に印加して、前記ノズル開口から前記駆動パルスの数に応じて吐出された液滴が、被着媒体に到達する前にほぼ１つの液滴に合体してから前記被着媒体に着弾する液滴吐出装置において、
   前記駆動制御部は、
   同じパルス形状の駆動パルスを出力し、
   前記ノズル開口から流体抵抗部までの液体流路によって決まる固有振動数の周期をＴｃ、１印刷周期内の最大駆動パルス数をｎ、連続するnの駆動パルス列の第ｍ駆動パルスをＰｍ、第ｍ駆動パルス開始から第ｍ＋１駆動パルス開始までのパルス間隔をＴｍ、ｉを自然数とすると、各パルス間隔と固有振動数周期Ｔｃの自然数倍の差の絶対値は、
   ０．５×Ｔｃ≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ１｜≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ２｜≧・・・・≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ（ｎ−１）｜≧０であり、
   かつ、駆動パルスの選択は、駆動パルス数が１の場合はＰ1を選択し、駆動パルス数が２の場合はＰ1以外の連続する２パルスを選択し、駆動パルス数がｄ（２≦ｄ＜ｎ）の場合はＰ１以外の連続するｄパルスを選択し、駆動パルス数がｎの場合は、Ｐ1、Ｐ２、・・・、Ｐｎを選択することを特徴とする液滴吐出装置。
2. 液滴を吐出させるノズル開口と、そのノズル開口に連通した圧力室と、その圧力室の容積を変化させる圧力発生手段と、前記圧力室に液体を供給する流体流路の途中に設けられた流体抵抗部を有する液滴吐出ヘッドと、
   前記圧力室の容積を変化させる駆動パルスを前記圧力発生手段に印加する駆動制御部を備え、
   １印刷周期内に複数の駆動パルスを前記駆動制御部から前記圧力発生手段に印加して、前記ノズル開口から前記駆動パルスの数に応じて吐出された液滴が、被着媒体に到達する前にほぼ１つの液滴に合体してから前記被着媒体に着弾する液滴吐出装置において、
   前記駆動制御部は、
   同じパルス形状の駆動パルスを出力し、
   前記ノズル開口から流体抵抗部までの液体流路によって決まる固有振動数の周期をＴｃ、１印刷周期内の最大駆動パルス数をｎ、連続するnの駆動パルス列の第ｍ駆動パルスをＰｍ、第ｍ駆動パルス開始から第ｍ＋１駆動パルス開始までのパルス間隔をＴｍ、ｉを自然数とすると、各パルス間隔と固有振動数周期Ｔｃの自然数倍の差の絶対値は、
   ０．５×Ｔｃ≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ１｜≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ２｜≧・・・・≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ（ｎ−１）｜≧０であり、
   かつ、駆動パルスの選択は、駆動パルス数が１の場合はＰ1を選択し、駆動パルス数が２の場合はＰnとＰ(n−１)を選択し、駆動パルス数がｄ（２≦ｄ≦ｎ)の場合はＰn、Ｐ(n−１)、・・・、Ｐ(n−ｄ＋１)を選択することを特徴とする液滴吐出装置。
3. 請求項１または２に記載の液滴吐出装置において、
   前記ノズル開口から被着媒体までの距離をＧ、駆動パルス数が１の場合のインク滴速度をＶ1とし、駆動パルス数が２の場合において、駆動パルスはＰ(ｓ−１)とＰsを選択し（３≦ｓ≦ｎ）、駆動パルスＰsのインク滴速度をＶsとした場合、前記インク滴速度Ｖsは、下式を満足するように、駆動パルス数１におけるパルス間隔とインク滴速度の相関関係から、Ｔ（ｓ-1)を選択することを特徴とする液滴吐出装置。
   Ｖs≒｛Ｖ１×（Ｔ１＋・・・＋Ｔ（Ｓ−２）) ＋Ｇ｝／｛Ｇ／Ｖ１−(Ｔ１＋・・・＋Ｔ（Ｓ−２）＋Ｔ（Ｓ−１）)｝
4. 液滴を吐出させるノズル開口と、そのノズル開口に連通した圧力室と、その圧力室の容積を変化させる圧力発生手段と、前記圧力室に液体を供給する流体流路の途中に設けられた流体抵抗部を有する液滴吐出ヘッドを備え、
   １印刷周期内に複数の駆動パルスを前記圧力発生手段に印加して、前記ノズル開口から前記駆動パルスの数に応じて吐出された液滴が、被着媒体に到達する前にほぼ１つの液滴に合体してから前記被着媒体に着弾する液滴吐出方法において、
   同じパルス形状の駆動パルスを出力し、
   前記ノズル開口から流体抵抗部までの液体流路によって決まる固有振動数の周期をＴｃ、１印刷周期内の最大駆動パルス数をｎ、連続するnの駆動パルス列の第ｍ駆動パルスをＰｍ、第ｍ駆動パルス開始から第ｍ＋１駆動パルス開始までのパルス間隔をＴｍ、ｉを自然数とすると、各パルス間隔と固有振動数周期Ｔｃの自然数倍の差の絶対値は、
   ０．５×Ｔｃ≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ１｜≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ２｜≧・・・・≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ（ｎ−１）｜≧０であり、
   かつ、駆動パルスの選択は、駆動パルス数が１の場合はＰ1を選択し、駆動パルス数が２の場合はＰ1以外の連続する２パルスを選択し、駆動パルス数がｄ（２≦ｄ＜ｎ）の場合はＰ１以外の連続するｄパルスを選択し、駆動パルス数がｎの場合は、Ｐ1、Ｐ２、・・・、Ｐｎを選択することを特徴とする液滴吐出方法。
5. 液滴を吐出させるノズル開口と、そのノズル開口に連通した圧力室と、その圧力室の容積を変化させる圧力発生手段と、前記圧力室に液体を供給する流体流路の途中に設けられた流体抵抗部を有する液滴吐出ヘッドを備え、
   １印刷周期内に複数の駆動パルスを前記圧力発生手段に印加して、前記ノズル開口から前記駆動パルスの数に応じて吐出された液滴が、被着媒体に到達する前にほぼ１つの液滴に合体してから前記被着媒体に着弾する液滴吐出方法において、
   同じパルス形状の駆動パルスを出力し、
   前記ノズル開口から流体抵抗部までの液体流路によって決まる固有振動数の周期をＴｃ、１印刷周期内の最大駆動パルス数をｎ、連続するnの駆動パルス列の第ｍ駆動パルスをＰｍ、第ｍ駆動パルス開始から第ｍ＋１駆動パルス開始までのパルス間隔をＴｍ、ｉを自然数とすると、各パルス間隔と固有振動数周期Ｔｃの自然数倍の差の絶対値は、
   ０．５×Ｔｃ≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ１｜≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ２｜≧・・・・≧｜ｉ×Ｔｃ−Ｔ（ｎ−１）｜≧０であり、
   かつ、駆動パルスの選択は、駆動パルス数が１の場合はＰ1を選択し、駆動パルス数が２の場合はＰnとＰ(n−１)を選択し、駆動パルス数がｄ（２≦ｄ≦ｎ)の場合はＰn、Ｐ(n−１)、・・・、Ｐ(n−ｄ＋１)を選択することを特徴とする液滴吐出方法。
6. 請求項４または５に記載の液滴吐出方法において、
   前記ノズル開口から被着媒体までの距離をＧ、駆動パルス数が１の場合のインク滴速度をＶ1とし、駆動パルス数が２の場合において、駆動パルスはＰ(ｓ−１)とＰsを選択し（３≦ｓ≦ｎ）、駆動パルスＰsのインク滴速度をＶsとした場合、前記インク滴速度Ｖsは、下式を満足するように、駆動パルス数１におけるパルス間隔とインク滴速度の相関関係から、Ｔ（ｓ-1)を選択することを特徴とする液滴吐出方法。
   Ｖs≒｛Ｖ１×（Ｔ１＋・・・＋Ｔ（Ｓ−２）) ＋Ｇ｝／｛Ｇ／Ｖ１−(Ｔ１＋・・・＋Ｔ（Ｓ−２）＋Ｔ（Ｓ−１）)｝
7. 前記液体がインクであって、前記被着体が記録媒体であって、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液滴吐出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置において、色の異なるインクをそれぞれ装填した複数の前記液滴吐出ヘッドが設けられていることを特徴とする画像形成装置。

Images