JP3785058B2 - インクジェット装置およびインクジェットヘッドの駆動方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッドを備えるインクジェット装置およびインクジェットヘッドの駆動方法に関するものである。なお、本明細書では、「インクジェット装置」とは、インクジェットヘッドに必要な制御装置を加えたものをいうものとする。
【０００２】
【従来の技術】
今日、インクジェットプリンタは、簡単に鮮やかな色彩の印刷物が得られること、そして安価なことから、世間一般に広く普及している。インクジェットプリンタとは、インクジェットヘッドから紙面に向けてインクを吐出して印刷するプリンタである。そのインクジェットヘッドの方式のひとつとして、サーマルジェット型がある。しかし、このサーマルジェット型は、ヒータの発熱によってインクを吐出させるものであるため、必然的にエネルギー効率が悪く、消費電力が大きいという欠点がある。
【０００３】
一方、インクジェットプリンタのもうひとつの方式として、特開昭６３−２４７０５１号公報に開示されているようなせん断モード型がある。せん断モード型は、インクチャンネルの壁のせん断歪みによって形成される圧力波によって液滴を吐出するもので、サーマルジェット型に比べてエネルギー効率がよい。以下、せん断モード型のインクジェットヘッドについて説明する。
【０００４】
図６に示すように、インクジェットヘッドは、圧電部材２と、カバープレート１と、ノズルプレート６とを備えた構成となっている。圧電部材２は、ＰＺＴ（lead zirconate titanate：元素記号 Pb,Zr,Ti）などの圧電材料からなり、図７に示すように、ダイヤモンドブレードなどを用いた切削加工によってチャンネル溝１２が複数形成されている。チャンネル溝１２同士の間は、チャンネル壁１１となっている。チャンネル溝１２とカバープレート１とによって囲まれてできる空間を「インク室」と呼ぶ。１つのインク室とこれを囲むチャンネル壁１１とを含めて１つのインク噴出装置としてとらえた場合、これらひとまとまりを「インクチャンネル」と呼ぶ。
【０００５】
寸法の一例を示すと、各インク室の高さは３００μｍ、幅は７１μｍ、チャンネル壁１１の幅は７０μｍである。このプリンタの解像度は、１８０ｄｐｉ（dot per inch）であるので、インクチャンネルのピッチは１４１μｍである。
【０００６】
チャンネル壁１１の高さ方向の上半分１５０μｍの部分には、電極３が形成されている。電極３は、カバープレート１の接着前に圧電部材２に対して斜め真空蒸着を施して形成されたアルミニウム電極である。圧電部材に対して斜め真空蒸着を施した後にチャンネル壁１１の上面に付着したアルミニウムを研磨によって除去してあるので、チャンネル壁１１の両面の電極３は電気的に分離されている。一方、各インク室の内面で互いに対向する電極３同士は電気的に接続されている。インク室のノズルプレート６と反対側の端に接するように共通インク室５があり、インク室に対して円滑にインクを供給する。ノズルプレート６には、φ１５〜５０μｍ程度のノズル孔４が形成されている。ノズルプレート６は、ポリイミドフィルムからなり、撥水膜を塗布した後、エキシマレーザで貫通孔を形成することでノズル孔４を形成したものである。
【０００７】
圧電部材２は、図７に示す矢印の向きに分極処理されている。したがって、チャンネル壁１１の両面の電極３間に電位差を与えることによって、分極方向と垂直に磁界が発生する。その結果、チャンネル壁１１が変形し、インクが吐出される。たとえば、図７に示す３つのインクチャンネルのうち中央のものからインクを吐出させたい場合、まず、チャンネル壁１１を図８に示すように変形させることで、共通インク室５から中央のインクチャンネルにインクが取り込まれ、次に、図９に示すように変形させることで、中央のインクチャンネルからノズル孔４を通じてインクが吐出される。
【０００８】
（バイナリ方式）
次に、バイナリ方式、すなわち、インクを１滴ずつ吐出する方式の吐出原理を説明する。せん断モード型のインクジェットヘッドは構造上、互いに隣接する２つのインクチャンネルからは同時にインクを吐出することができない。互いに隣接する２つのインクチャンネルは、間にあるチャンネル壁１１を共有しており、両方のインクチャンネルで同時にインクを吐出しようとするとクロストークが発生するからである。そこで、インクチャンネルを３つ以上のグループに分け、順次各グループのインクチャンネルを駆動する方法が提唱されている。
【０００９】
たとえば、インクチャンネルをＡ，Ｂ，Ｃの３つのグループに分け、Ｂグループが駆動グループとして選択されている場合のチャンネル壁１１の動作を説明する。ただ、Ｂグループが駆動グループとして選択されている場合であってもＢグループに属するすべてのインクチャンネルが吐出するわけではなく、印刷したい文字や図形の形状によってこの中から実際に駆動するインクチャンネルがさらに選択される。Ｂグループのインクチャンネル１Ｂ，２Ｂ，３Ｂのうち、いまインク吐出が求められるのは、インクチャンネル２Ｂ，３Ｂのみであるとする。その場合、インクチャンネル２Ｂ，３Ｂに対して、図１０（ａ）に示す第１駆動パルスが与えられる。インクを吐出しないインクチャンネル１Ｂと非駆動グループであるＡ，Ｃグループのインクチャンネルに対しては図１０（ｂ）に示す第３駆動パルスが与えられる。すると、インク吐出を行なうインクチャンネル２Ｂ，３Ｂの各々について注目すると、あるひとつのインクチャンネルの内面の電極３が、両隣のインクチャンネルの内面の電極３に対して有する相対的な電位差は、図１０（ｃ）に示すような変化をたどることになる。
【００１０】
図１０（ｃ）に示すように、あるインクチャンネルの両隣のチャンネル壁に対して印加される電位差によって、インクチャンネル２Ｂ，３Ｂのチャンネル壁１１は変形し、そのインク室の容積を変化させる。すなわち、図１０（ｃ）の縦軸の正の側にある間はインク室は膨張し、負の側にある間はチャンネル壁１１が変形することで内部のインク室を圧縮する動作をする。その結果、インク滴が１滴吐出される。このうち膨張している状態を維持する時間を膨張維持時間ＡＰという。膨張維持時間ＡＰの長さは、第１駆動パルスの幅で決まる。
【００１１】
インク室内に生じる圧力波がインク室の長手方向を片道伝播する時間（以下、「圧力波伝播時間」という。）をＡＬ、インク室の長さをＬ、インク中の音速をａとすると、ＡＬ＝Ｌ／ａと表せる。膨張維持時間ＡＰは、圧力波伝播時間ＡＬの１〜２倍で最も有効に圧力変動を増大することができ、吐出効率が上がる。言いかえれば、高い吐出速度が得られる。したがって、好ましいＡＰは、ＡＰ＝ｋ・ＡＬ（ｋ＝１〜２）と表せる。この係数ｋは、ノズル孔４の近傍でのメニスカスの挙動に依存する。ｋは、通常１〜２程度であるが、バイナリ方式の場合、インク室の長さは長く、メニスカスの動きが速くなるが、その場合、係数ｋは１となる。インク室の長さが４ｍｍのとき、ＡＰ＝ＡＬ＝４μｓ程度となる。一方、第３駆動パルスは、インク室内の圧力波を打ち消すために与えられるパルスで、そのパルス幅は第１駆動パルス幅の２倍が最適である。１滴のインク滴を吐出するために要する時間（以下、「１液滴吐出周期」という。）は、ＡＰ×（１＋２＋０．５）＝３．５ＡＰである。したがって、たとえば、ＡＰ＝４μｓのとき、１液滴吐出周期は、４×３．５＝１４μｓ程度である。
【００１２】
なお、この説明では、駆動グループをＢグループとしたが、駆動グループは１つのグループに固定されている必要はない。駆動グループをＡ→Ｂ→Ｃ→Ａ→Ｂ→Ｃ→‥‥と遷移させて、それぞれ膨張および圧縮を繰り返すことによって、インクを連続的に吐出することができる。
【００１３】
（マルチドロップ方式）
次に、マルチドロップ方式、すなわち、１つのインクチャンネルから複数滴を連続吐出する方式の吐出原理を説明する。以下、ひとまとまりの連続吐出に含まれる１滴１滴を特に「ドロップ」と呼ぶものとする。ここでは、最大７ドロップを連続吐出するインクジェットヘッドの例を示す。最大７ドロップを連続吐出できるということは、紙面に１ドットを表現するために吐出するインク滴を、０〜７ドロップのうちから使い分けることで８階調を表現できるということである。
【００１４】
図１１に示すように、インクチャンネルが、１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，‥‥とＡ，Ｂ，Ｃグループの順に繰返し並んでいるものとする。いま、このうちＢグループが駆動グループであるとし、さらにＢグループのうちでも、インクチャンネル２Ｂ，３Ｂのみで吐出するものとする。すなわち、１ドロップを吐出する度に、チャンネル壁１１は、図１２、図１３に示すように動くことになる。
【００１５】
１ドットのための吐出として７ドロップ分与えられている吐出周期（以下、「１ドット吐出周期」という。）のうち４ドロップだけインクを吐出する場合の電圧パルスを、図１４（ａ）〜（ｃ）に示す。図１４（ａ）は、インクチャンネル２Ｂ，３Ｂの内面の電極３に印加する電圧パルスを示し、図１４（ｂ）は、それ以外のインクチャンネルに印加する電圧パルスを示す。図１４（ｃ）は、インクチャンネル２Ｂ，３Ｂの各インク室を取り囲むチャンネル壁１１の内側と外側の電位差を示す。
【００１６】
インクを吐出するインクチャンネル２Ｂ，３Ｂの内面の電極３については、図１４（ａ）に示すように、第１駆動パルスが４回印加される。そして、吐出しない残り３回分の時間には、第１駆動パルスに代えて第３駆動パルスが印加される。一方、インクを吐出しないインクチャンネル１Ｂや、Ａ，Ｃグループのインクチャンネルについては、第３駆動パルスの印加が７回繰り返される。したがって、最初の４回分の時間については、図１４（ｃ）に示すようにインクチャンネル２Ｂ，３Ｂのチャンネル壁１１の内外に電位差が発生することとなり、結局、バイナリ方式の動作を４回繰り返しているのと同じである。インクチャンネル２Ｂ，３Ｂの吐出しない後ろ３回分の時間および、他のインクチャンネルの７回分の時間については、チャンネル壁１１の内外には電位差は発生しないため、チャンネル壁１１は変形せず、インクは吐出されない。
【００１７】
マルチドロップ方式の場合、１ドットとしてたとえば最大７ドロップ吐出するとすると、１ドット吐出周期として、３．５ＡＬ×７＝２４．５ＡＬの時間を必要とする。そのため、インクジェットヘッドの駆動周波数は小さくなってしまう。そこで、バイナリ方式の場合よりもインク室の長さＬを短くすることで、圧力波伝播時間ＡＬ（＝Ｌ／ａ）を小さくし、駆動周波数を大きくしている。たとえば、インク室の長さが１ｍｍのとき、圧力波伝播時間ＡＬ＝１μｓとなるようにして、膨張維持時間ＡＰ＝ｋ・ＡＬ＝２ＡＬ＝２μｓとしている。１ドット吐出周期は、２４．５ＡＬ＝２４．５μｓとなる。係数ｋが２になるのは、ＡＬがメニスカスの動きに比べて速くなるためである。
【００１８】
圧電部材２の材質として用いられるＰＺＴは、電界が加えられると、その誘電損失により発熱する。具体的には、チャンネル壁１１の表裏での電位差が変化したときに発熱する。すなわち、図１４（ｃ）に示すグラフで増減が生じたときに誘電損失により発熱する。
【００１９】
上述のマルチドロップ方式の場合、たとえば、１ドット吐出周期の中で５〜７ドロップ吐出するようなインクチャンネルと、０〜３ドロップ程度しか吐出しないインクチャンネルとでは、前者では電位差が数多く上下変動するのに対して、後者では、電位差が変動する機会が少ないということになり、誘電損失による発熱の回数に大きな差が生じる。その結果、インクチャンネル間の温度差が生じる。この温度差は、インクチャンネル間に吐出速度のばらつきをもたらし、最悪の場合、印字に悪影響を及ぼす。これは、チャンネル壁における電位差の変動を、短時間できわめて多く起こさざるを得ないマルチドロップ方式特有の問題である。
【００２０】
この問題を回避するために、特表平１１−５１１４１０では、吐出滴数が異なることによるインクチャンネル間の速度ばらつきを解消することを目的として、改善策を提案している。図１５（ａ）は、駆動グループの吐出するインクチャンネル２Ｂ，３Ｂの内面の電極３に印加する電圧パルスを示し、図１５（ｂ）は、駆動グループのインクチャンネルのうち吐出しないインクチャンネル１Ｂの内面の電極３に印加する電圧パルスを示し、図１５（ｃ）は、非駆動グループであるＡ，Ｃグループのインクチャンネルの内面の電極３に印加する電圧パルスを示す。すなわち、インクチャンネル１Ｂに印加する電圧パルスをＡ，Ｃグループのインクチャンネルと同じ第３駆動パルスではなく、第３駆動パルスをわずかにずらしたものとしている。この例では０．５μｓずらしている。
【００２１】
このようにすることで、吐出しないインクチャンネルであっても、電位差の変動を生じさせ、誘電損失による発熱を起こさせることによって、インクチャンネル間の温度差発生を抑えている。インクチャンネル２Ｂ，３Ｂであっても１ドット吐出周期の中でインクを吐出しないときには、同様である。
【００２２】
１ドット吐出周期に渡っての、各インクチャンネルに印加される電圧パルスの変化を、図１６（ａ）〜（ｆ）に示す。図１６（ａ）〜（ｃ）は、駆動グループの吐出するインクチャンネル２Ｂ，３Ｂに関するものであり、図１６（ｄ）〜（ｆ）は、駆動グループのインクチャンネルのうち吐出しないインクチャンネル１Ｂに関するものである。図１６（ａ），（ｄ）は、当該インクチャンネル自体の内面の電極に印加される電圧パルス、図１６（ｂ），（ｅ）は、当該インクチャンネルに隣接する非駆動グループのインクチャンネルの内面の電極に印加される電圧パルス、図１６（ｃ），（ｆ）は、当該インクチャンネルのインク室を取り囲むチャンネル壁の内面と外面との間で生じる電位差を示す。駆動グループのインクチャンネルのうち吐出しないインクチャンネル１Ｂにも０．５μｓ遅れで第３駆動パルスと同じ大きさの電圧パルスを印加しているため、図１６（ｆ）に示すようにインクチャンネル１Ｂのインク室を取り囲むチャンネル壁の内面と外面との間にも電位差の増減が生じ、図１６（ｃ）に示すインクチャンネル２Ｂ，３Ｂと同じ条件で発熱する。しかし、図１６（ｆ）に示す電位差の変化は、パルス幅が０．５μｓと小さく、これは、上述の圧力波伝播時間ＡＬよりも短いため、インクを吐出するまでには至らず、ただ、単に、インクチャンネル１Ｂにおいても、ＰＺＴのヒステリシスによって発熱するのみである。これは、駆動グループの内部で、吐出するインクチャンネル２Ｂ，３Ｂと吐出しないインクチャンネル１Ｂとの温度差を均一化することに貢献する。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような駆動方法で印刷を行なうと、駆動グループのインクチャンネルのうち吐出しないインクチャンネルの壁にも、吐出するインクチャンネルと同じように、毎回電位差の増減が与えられ、電界が加わるため、ＰＺＴの発熱量が全体としては大きくなる。その結果、インクジェットヘッド全体が、高温になりすぎて、印刷品質が低下する場合がある。最悪の場合は、インクジェットヘッドが破壊したり燃焼したりするという問題がある。
【００２４】
そこで、本発明は、上述のような問題点を解決し、マルチドロップ方式において、インクジェットヘッドの発熱を抑え、かつ、インクチャンネル間の温度差による吐出速度のばらつきを減少させられるインクジェット装置および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。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に基づくインクジェット装置は、表裏両面に電極が配置されたチャンネル壁によって区分され、吐出すべきインクを内部に貯え、上記電極に電圧パルスを印加することで上記チャンネル壁を変形させることによって容積を変化させることができる複数のインクチャンネルと、上記インクチャンネルにおいて連続して吐出すべきインク滴の数である連続吐出数の情報を受け入れる、インク吐出数入力手段と、上記インク吐出数入力手段によって入力された上記連続吐出数が２以上である場合に、上記インクチャンネルによって上記連続吐出数だけ繰り返して行なわれる一連のインク滴吐出のうち、少なくとも第１に行なわれる吐出については、上記電圧パルスとして上記インクチャンネルを膨張させてから収縮させる膨張圧縮パルスを印加し、第２に行なわれる吐出から最後の吐出までのうち少なくとも１つの吐出については、上記電圧パルスとして上記インクチャンネルを収縮させる作用のみを及ぼす非膨張圧縮パルスを印加する、連続パルス印加手段とを備える。
【００２６】
上記構成を採用することにより、第２に行なわれる吐出から最後の吐出までのうち１以上の吐出については、非膨張圧縮パルスを印加することとなるので、チャンネル壁の内面と外面との電位差の変動の回数を抑えることができ、発熱量を低減することができる。その結果、各ドットの階調差による発熱の差が小さくなり、階調差による動作速度のばらつきが小さくなる。
【００２７】
上記発明において好ましくは、印刷すべき階調数と上記非膨張圧縮パルスの数との対応関係情報を保持するデータ保持手段を備え、上記連続パルス印加手段は、上記一連のインク滴の吐出のうち、上記非膨張圧縮パルスを印加する吐出をどれにするかを、上記対応関係情報に基づいて決定するパルスパターン決定手段を含む。この構成を採用することにより、階調数が異なることによってドロップ数が異なっていても、そのドロップ数に対応した最適なパルスパターンを迅速に決定し、発熱量を抑えたインク滴の吐出を行なうことができる。
【００２８】
上記発明において好ましくは、温度を測定する温度測定手段を備え、上記データ保持手段が保持する上記対応関係情報は、上記温度と印刷すべき階調数と上記非膨張圧縮パルスの数との対応関係の情報を含む。この構成を採用することにより、実際の環境温度に適切に対応して、インクチャンネルごとの温度のばらつきを抑えることができる。その結果、より良好な印刷を行なうことが可能となる。
【００２９】
上記発明において好ましくは、上記温度測定手段は、上記インクチャンネルを構成する素子に設置されている。この構成を採用することにより、インクチャンネルの環境温度をより直接的に検出することができ、より的確に最適なパルスパターンを決定することができる。その結果、より良好な印刷を行なうことが可能となる。
【００３０】
上記目的を達成するため、本発明に基づくインクジェットヘッドの駆動方法は、表裏両面に電極が配置されたチャンネル壁によって区分され、上記電極に電圧パルスを印加することで上記チャンネル壁を変形させることによって容積を変化させることができる複数のインクチャンネルに対して、連続的に上記電圧パルスを印加して、所望の回数だけインク滴を吐出させるインクジェットヘッドの駆動方法であって、上記インクチャンネルによって連続して吐出させたい上記インク滴の数としての連続吐出数が２以上である場合には、上記インクチャンネルによって上記連続吐出数だけ繰り返して行なわれる一連のインク滴吐出のうち、少なくとも第１に行なわれる吐出については、上記電圧パルスとして上記インクチャンネルを膨張させてから収縮させる膨張圧縮パルスを印加し、第２に行なわれる吐出から最後の吐出までのうち少なくとも１つの吐出については、上記電圧パルスとして上記インクチャンネルを収縮させる作用のみを及ぼす非膨張圧縮パルスを印加する。
【００３１】
上記方法を採用することにより、第２に行なわれる吐出から最後の吐出までのうち１以上の吐出については、非膨張圧縮パルスを印加することとなるので、チャンネル壁の内面と外面との電位差の変動の回数を抑えることができ、発熱量を低減することができる。その結果、各ドットの階調差による発熱の差が小さくなり、階調差による動作速度のばらつきが小さくなる。
【００３２】
上記発明において好ましくは、印刷すべき階調数と上記非膨張圧縮パルスの数との対応関係情報を予め保持し、上記一連のインク滴吐出のうち、上記非膨張圧縮パルスを印加する吐出をどれにするかを、上記対応関係情報に基づいて決定する。この方法を採用することにより、階調数が異なることによってドロップ数が異なっていても、そのドロップ数に対応した最適なパルスパターンを迅速に決定し、発熱量を抑えたインク滴の吐出を行なうことができる。
【００３３】
上記発明において好ましくは、温度と印刷すべき階調数と上記非膨張圧縮パルスの数との対応関係情報を予め保持し、温度測定を行ない、測定された上記温度に基づいて、上記一連のインク滴吐出のうち、上記非膨張圧縮パルスを印加する吐出をどれにするかを、上記対応関係情報に基づいて決定する。この方法を採用することにより、実際の環境温度に適切に対応して、インクチャンネルごとの温度のばらつきを抑えることができる。その結果、より良好な印刷を行なうことが可能となる。
【００３４】
上記発明において好ましくは、上記温度測定は、上記インクチャンネルを構成する素子に温度センサを設置して行なう。この方法を採用することにより、インクチャンネルの環境温度をより直接的に検出することができ、より的確に最適なパルスパターンを決定することができる。その結果、より良好な印刷を行なうことが可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
（構成）
図１を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるインクジェット装置について説明する。このインクジェット装置は、図１に示すように、インクチャンネル５４を多数含むインクジェットヘッド５３と、このインクジェットヘッド５３に指示を送る連続パルス印加部５２と、インク吐出数入力部５１とを備える。インク吐出数入力部５１は、各インクチャンネル５４において連続して吐出すべきインク滴の数である連続吐出数の情報を受け入れるためのものである。連続パルス印加部５２は、インクジェットヘッド５３の各インクチャンネル５４が所望の動作をするように、信号を送る。詳しい動作を次に述べる。
【００３６】
（動作）
このインクジェット装置の動作について説明する。このインクジェット装置の備えるインクジェットヘッド５３は、マルチドロップ方式であり、ここでは、最大７ドロップを連続吐出するインクジェットヘッドの例を示す。インクチャンネル５４は、従来技術の欄で説明したように、Ａ，Ｂ，Ｃグループの順に繰返し並んでいるものとする。いま、このうちＢグループが駆動グループであるとし、さらにＢグループのうちでも、インクチャンネル２Ｂ，３Ｂのみで吐出するものとする。
【００３７】
１ドット吐出周期として７ドロップ分の時間が与えられているとする。１ドット吐出周期のうち４ドロップだけインクを吐出する場合の電圧パルスを、図２（ａ）〜（ｆ）に示す。図２（ａ）は、駆動グループの吐出するインクチャンネル２Ｂ，３Ｂの内面の電極３に印加する電圧パルスを示し、図２（ｂ）は、非駆動グループであるＡ，Ｃグループの各インクチャンネルに印加する電圧パルスを示す。図２（ｃ）は、インクチャンネル２Ｂ，３Ｂの各インク室を取り囲むチャンネル壁１１の内側と外側の電位差を示す。図２（ｄ）は、駆動グループの吐出しないインクチャンネル１Ｂの内面の電極３に印加する電圧パルスを示し、図２（ｅ）は、非駆動グループの各インクチャンネルに印加する電圧パルスを示す。図２（ｆ）は、インクチャンネル１Ｂのインク室を取り囲むチャンネル壁１１の内側と外側の電位差を示す。
【００３８】
図２（ｂ），（ｄ），（ｅ）に示すように、従来と同じく、非駆動グループのインクチャンネルには毎回、第３駆動パルスが印加される。インクチャンネル１Ｂには、毎回、非駆動グループのインクチャンネルの０．５μｓ遅れで第３駆動パルスと同じ波形のパルスが印加される。したがって、インクチャンネル１Ｂのインク室を挟むチャンネル壁に生じる電位差は、図２（ｆ）に示すようになり、これは従来と同様である。
【００３９】
しかし、インクチャンネル２Ｂ，３Ｂについて注目すると、図２（ａ）に示すように、１，３，４ドロップ目は、第１駆動パルスが印加されるが、２ドロップ目には何も印加されない。インクチャンネル２Ｂ，３Ｂは、非駆動グループのインクチャンネルに挟まれているので、インクチャンネル２Ｂ，３Ｂの各インク室を取り囲むチャンネル壁には、図２（ｃ）に示すように電位差が生じる。その結果、１，３，４ドロップ目においては、この電位差がインクチャンネル２Ｂ，３Ｂのインク室を膨張させてから圧縮するように作用する。一方、２ドロップ目においては、各インク室を取り囲むチャンネル壁に生じる電位差は、図２（ｃ）に示すように負の側のみとなっている。すなわち、２ドロップ目については、インク室を圧縮する作用のみを及ぼす。ただし、実際には、２ドロップ目もインクは吐出する。
【００４０】
この原理について、図３（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は、インクチャンネルの出口であるノズル孔４（図６参照）の近傍を拡大した図である。まず、図３（ａ）に１ドロップ目の吐出開始前の定常状態を示す。１ドロップ目のためのパルス印加によってインク室を取り囲むチャンネル壁の内面と外面との電位差が正になると、インク室は膨張し、図３（ｂ）に示すように、インク７は奥に引っ込んだ形になる。さらに、パルス印加によってインク室を取り囲むチャンネル壁の内面と外面との電位差が負になると、インク室は圧縮され、図３（ｃ）に示すように、インク７は外部に押し出された形になる。そして、そのまま、図３（ｄ）に示すようにインク滴８が吐出される。これが１ドロップ目の吐出である。インク滴８を吐出した直後は、インク７は図３（ｄ）に示すようにノズル孔４の出口で振動している。この振動を「残留振動」という。図３（ｄ）と図３（ｂ）とを比較すればわかるように、インク滴吐出直後の残留振動のある瞬間においては、ノズル孔４の出口におけるインク７の状態は、図３（ｂ）に示したようにインク室を膨張させた状態に近くなる。この状態では、インク室を膨張させなくても、インク室を圧縮するためのパルスを与えるだけで、再び、図３（ｃ），（ｄ）に示すようにインク滴８を吐出する。これが２ドロップ目の吐出となる。
【００４１】
２ドロップ目を圧縮のみで吐出する場合、２ドロップ目の圧縮を行なうためにチャンネル壁に加える電位差のパルス幅は、約４μｓである。これは、図２（ｆ）に示したように温度のばらつきを減少するために加えられるパルス幅（０．５μｓ）より十分長い。
【００４２】
（作用・効果）
上述のように、インク室の膨張および圧縮を行なうのではなく、残留振動を利用して圧縮のみで吐出することとすると、発熱量は、膨張および圧縮によった場合の１／２に抑えられる。なぜなら、発熱は、チャンネル壁の内面と外面との電位差に変動が生じたときにその変化分に応じて起こるものであり、膨張および圧縮の場合の、「増加→減少→減少→増加」という変動に比べて、圧縮のみであれば、「減少→増加」という変動のみで済むからである。
【００４３】
実際、全インク室数が４３であるインクジェットヘッドにおいて、１ドット吐出周期の７ドロップ分すべてを吐出させることとして、インクジェットヘッドの温度上昇の程度を比較した。まず、７ドロップすべてを従来通り膨張および圧縮によって吐出させた場合、印加電圧が３５Ｖで４４℃上昇した。これに対して、７ドロップ中４ドロップを従来通りの膨張および圧縮によって吐出させ、３ドロップを圧縮のみによって吐出させた場合、印加電圧が３５Ｖで３０℃上昇した。この結果からも、本発明の適用によって、インクジェットヘッドの発熱を抑えられることがわかる。
【００４４】
このように、本発明を適用して、一部の吐出を圧縮のみで行なうことで、インクジェットの発熱が全体的に抑えられるため、各ドットの階調差による発熱の差が小さくなり、階調差による動作速度のばらつきが小さくなる。その結果、このインクジェットヘッドを備えたインクジェット装置では、良好な印刷が行なえるようになる。
【００４５】
なお、上の例では、吐出させるべき４ドロップのうち２ドロップ目のみを圧縮のみで吐出させることとしたが、図４（ａ）〜（ｆ）に示すように、吐出させるべき４ドロップのうち複数、すなわち、３ドロップ目と４ドロップ目を圧縮のみで吐出させることとしてもよい。図４（ａ）〜（ｆ）の見方は、図２（ａ）〜（ｆ）と同様である。ここでは、圧縮のみで吐出させる吐出が、３ドロップ目、４ドロップ目と、２回分連続することとなるが、１ドロップ目、２ドロップ目で発生した残留振動が十分残っていれば、このように圧縮のみの吐出を連続して行なうことも可能である。１ドット吐出周期の中で圧縮のみの吐出の比率を増すことで、インクジェットヘッドの発熱は、それだけ小さく抑えることができる。
【００４６】
（実施の形態２）
（構成）
図５を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるインクジェット装置について説明する。このインクジェット装置は、実施の形態１（図１参照）で説明した各構成要素に加えて、データ保持部５５と、パルスパターン決定部５６とを備えている。
【００４７】
【表１】

【００４８】
データ保持部５５は、表１に示すように、階調数と圧縮のみで吐出するドロップの数との対応関係をデータとして保持している。このインクジェット装置では、データ保持部５５のデータを参照して、パルスパターン決定部５６において、連続するドロップのうちいずれを圧縮のみで吐出するかを決定し、連続パルス印加部５２によって、インクジェットヘッド５３に必要なパルスを印加する。
【００４９】
（作用・効果）
このようにすることで、階調が異なることによってドロップ数が異なっても、発熱のばらつきを抑えることができ、良好な印刷が行なえる。
【００５０】
【表２】

【００５１】
【表３】

【００５２】
さらに、データ保持部５５では、表１のようなデータの代わりに、表２または表３に示すようなデータを保持しておいてもよい。すなわち、階調数に応じて、圧縮のみで吐出するドロップの数だけでなく、一連のドロップの連続の中でいずれの順番のドロップを圧縮のみで吐出するかの情報も保持している。１ドット吐出周期の中で圧縮のみで吐出するドロップの占める順番は、表２に示すように１つずつ離れた順番であってもよいし、表３に示すように、連続していてもよい。
【００５３】
このように、詳しく決めておくことで、温度のばらつきによりきめ細かく対処することができ、より良好な印刷を行なうことができる。
【００５４】
【表４】

【００５５】
なお、温度測定手段として、温度センサ（図示省略）を設け、データ保持部５５では、表４に示すようなデータを保持し、計測された温度によって、圧縮のみで吐出するドロップの数を変えるようにしてもよい。このようにすれば、環境温度に適切に対応して、インクチャンネルごとの温度のばらつきを抑えることができる。この温度センサは、インクジェットヘッド５３に直接取り付けることが好ましい。このようにすれば、より直接的にインクジェットヘッドの温度を管理することができ、適切なパルスの選択ができる。その結果、より良好な印刷を行なうことができる。
【００５６】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、一連のインク滴吐出のうち第２に行なわれる吐出から最後の吐出までのうち１以上の吐出については、非膨張圧縮パルスを印加することとなるので、チャンネル壁の内面と外面との電位差の変動の回数を抑えることができ、発熱量を低減することができる。その結果、各ドットの階調差による発熱の差が小さくなり、階調差による動作速度のばらつきが小さくなる。したがって、より良好な印刷を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基づく実施の形態１におけるインクジェット装置の概念図である。
【図２】 （ａ）〜（ｆ）は、本発明に基づく実施の形態１におけるインクジェット装置で、７ドロップ分与えられた１ドット吐出周期のうち４ドロップだけインクを吐出する場合の電圧パルスの一つの例の説明図である。
【図３】 （ａ）〜（ｄ）は、インクチャンネルからインク滴が吐出される原理を説明するための説明図である。
【図４】 （ａ）〜（ｆ）は、本発明に基づく実施の形態１におけるインクジェット装置で、７ドロップ分与えられた１ドット吐出周期のうち４ドロップだけインクを吐出する場合の電圧パルスの他の例の説明図である。
【図５】 本発明に基づく実施の形態２におけるインクジェット装置の概念図である。
【図６】 従来技術に基づくインクジェットヘッドの縦断面図である。
【図７】 従来技術に基づくインクジェットヘッドの横断面図である。
【図８】 従来技術に基づくインクジェットヘッドにおけるチャンネル壁の動きの第１の説明図である。
【図９】 従来技術に基づくインクジェットヘッドにおけるチャンネル壁の動きの第２の説明図である。
【図１０】 （ａ）〜（ｃ）は、従来技術に基づくインクジェット装置においてインクチャンネルに印加される駆動パルスの説明図である。
【図１１】 従来技術に基づくインクジェット装置におけるマルチドロップ方式の第１の動作説明図である。
【図１２】 従来技術に基づくインクジェット装置におけるマルチドロップ方式の第２の動作説明図である。
【図１３】 従来技術に基づくインクジェット装置におけるマルチドロップ方式の第３の動作説明図である。
【図１４】 （ａ）〜（ｃ）は、従来技術に基づくマルチドロップ方式のインクジェット装置においてインクチャンネルに印加される駆動パルスの説明図である。
【図１５】 （ａ）〜（ｃ）は、従来技術に基づくマルチドロップ方式のインクジェット装置において、温度差発生を抑えようとしたときにインクチャンネルに印加される駆動パルスの説明図である。
【図１６】 （ａ）〜（ｆ）は、従来技術に基づくマルチドロップ方式のインクジェット装置で、７ドロップ分与えられた１ドット吐出周期のうち４ドロップだけインクを吐出する場合の電圧パルスの説明図である。
【符号の説明】
１ カバープレート、２ 圧電部材、３ 電極、４ ノズル孔、５ 共通インク室、６ ノズルプレート、７ インク、８ インク滴、１１ チャンネル壁、１２ チャンネル溝、５１ インク吐出数入力部、５２ 連続パルス印加部、５３ インクジェットヘッド、５４ インクチャンネル、５５ データ保持部、 ５６ パルスパターン決定部。

Claims (8)

1. 表裏両面に電極が配置されたチャンネル壁によって区分され、吐出すべきインクを内部に貯え、前記電極に電圧パルスを印加することで前記チャンネル壁を変形させることによって容積を変化させることができる複数のインクチャンネルと、
   前記インクチャンネルにおいて連続して吐出すべきインク滴の数である連続吐出数の情報を受け入れる、インク吐出数入力手段と、
   前記インク吐出数入力手段によって入力された前記連続吐出数が２以上である場合に、前記インクチャンネルによって前記連続吐出数だけ繰り返して行なわれる一連のインク滴吐出のうち、少なくとも第１に行なわれる吐出については、前記電圧パルスとして前記インクチャンネルを膨張させてから収縮させる膨張圧縮パルスを印加し、第２に行なわれる吐出から最後の吐出までのうち少なくとも１つの吐出については、前記電圧パルスとして前記インクチャンネルを膨張させずに収縮させる作用のみを及ぼす非膨張圧縮パルスを印加する、連続パルス印加手段とを備えるインクジェット装置。
2. 印刷すべき階調数と前記非膨張圧縮パルスの数との対応関係情報を保持するデータ保持手段を備え、
   前記連続パルス印加手段は、前記一連のインク滴の吐出のうち、前記非膨張圧縮パルスを印加する吐出をどれにするかを、前記対応関係情報に基づいて決定するパルスパターン決定手段を含む、請求項１に記載のインクジェット装置。
3. 温度を測定する温度測定手段を備え、
   前記データ保持手段が保持する前記対応関係情報は、前記温度と印刷すべき階調数と前記非膨張圧縮パルスの数との対応関係の情報を含む、請求項２に記載のインクジェット装置。
4. 前記温度測定手段は、前記インクチャンネルを構成する素子に設置されている、請求項３に記載のインクジェット装置。
5. 表裏両面に電極が配置されたチャンネル壁によって区分され、前記電極に電圧パルスを印加することで前記チャンネル壁を変形させることによって容積を変化させることができる複数のインクチャンネルに対して、連続的に前記電圧パルスを印加して、所望の回数だけインク滴を吐出させるインクジェットヘッドの駆動方法であって、
   前記インクチャンネルによって連続して吐出させたい前記インク滴の数としての連続吐出数が２以上である場合には、前記インクチャンネルによって前記連続吐出数だけ繰り返して行なわれる一連のインク滴吐出のうち、少なくとも第１に行なわれる吐出については、前記電圧パルスとして前記インクチャンネルを膨張させてから収縮させる膨張圧縮パルスを印加し、第２に行なわれる吐出から最後の吐出までのうち少なくとも１つの吐出については、前記電圧パルスとして前記インクチャンネルを膨張させずに収縮させる作用のみを及ぼす非膨張圧縮パルスを印加する、インクジェットヘッドの駆動方法。
6. 印刷すべき階調数と前記非膨張圧縮パルスの数との対応関係情報を予め保持し、
   前記一連のインク滴吐出のうち、前記非膨張圧縮パルスを印加する吐出をどれにするかを、前記対応関係情報に基づいて決定する、請求項５に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
7. 温度と印刷すべき階調数と前記非膨張圧縮パルスの数との対応関係情報を予め保持し、温度測定を行ない、測定された前記温度に基づいて、前記一連のインク滴吐出のうち、前記非膨張圧縮パルスを印加する吐出をどれにするかを、前記対応関係情報に基づいて決定する、請求項５に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
8. 前記温度測定は、前記インクチャンネルを構成する素子に温度センサを設置して行なう、請求項７に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。

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