JP4243340B2 - インクジェット記録装置及び画像形成装置、ヘッド駆動制御装置及びヘッド駆動制御方法並びにインクジェットヘッド - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明はインクジェット記録装置及び画像形成装置、ヘッド駆動制御装置及びヘッド駆動制御方法並びにインクジェットヘッドに関する
【0002】
【従来の技術】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置(画像形成装置)として用いるインクジェット記録装置において使用するインクジェットヘッドとして、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク流路(吐出室、圧力室、加圧液室、液室等とも称される。)と、このインク流路内の壁面の一部を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、振動板を静電気力で変形変位させてインク流路内インクを加圧してノズルからインク滴を吐出させる静電型インクジェットヘッドがある。
【0003】
静電型インクジェットヘッドは、静電気力を用いるために、同じ体積に蓄えるエネルギーが小さく、アクチュエータ手段としてピエゾ素子や発熱抵抗体を用いる他の形式のインクジェットヘッドに比べて、低消費電力化、多数ノズルの同時駆動による高速化を図ることできる。すなわち、静電型以外のヘッドでは、インク滴の運動エネルギーよりも数桁大きいエネルギーを使用してインク滴を吐出させるために、余分なエネルギーはヘッド或いはドライバIC(駆動回路)で発熱することになり、蓄熱等の影響で同時に駆動できるノズル数や駆動周波数に限界がある。
【0004】
ところで、インクジェット記録装置においては、画質の高品位化、記録速度の高速化が求められているので、より微小なインク滴をより高周波で吐出させる必要があるが、吐出周波数の限界から、微小滴だけでは高速記録は難しく、1つのノズルからインク滴量の異なるインク滴を吐出させる多値化が求められている。
【0005】
この場合、静電型インクジェットヘッドにおいては、振動板を電極側に引く引力だけしか発生できない静電力の力の方向性、振動板と電極との間の距離の2乗に反比例する静電力の非線形性が原因となって、インク滴吐出力の制御性が他の方式に比べて難しいことから、多値化駆動方式が確立できていない。
【0006】
また、微小なインク滴を吐出させるためにノズルを小径化する傾向にあるが、ノズルの小径化は他方でノズルの目詰まりが発生し易くなるという問題を伴なうことから、ノズル径に対して相当の大きさのインク滴と、より微小なインク滴とを吐出できることが望まれる。
【0007】
そこで、従来の静電型インクジェットヘッドとして、▲1▼特開平8−72240号公報に開示されているように、1つの振動板に対向する複数のインク滴吐出用の電極を備え、階調信号に応じて駆動する電極数を変化させて、階調信号に応じた滴量のインク滴を吐出させるようにしたものがある。
【0008】
また、▲2▼特開平9−39235号公報に開示されているように、振動板に対向する電極を階段状に形成して、振動板との間で大きな隙間、中間の隙間、小さい隙間を形成し、振動板をいずれの段階まで変形させるかによって振動板の変形量を変化させることで、インク滴吐出量を可変としたものがある。
【0009】
さらに、▲3▼特開平9−254381号公報に開示されているように、第1駆動電圧を印加し、この第1駆動電圧で変形変位した振動板が電極側に近づいたタイミングで第1駆動電圧より低い第2駆動電圧(補助電圧)を印加して振動板を強制的に電極側に当接させることで、振動板の変位を拘束して、高周波駆動を可能にするとともに、インク系の固有振動数を短くすることで微小なインク滴が吐出されるようにしたものもある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように▲1▼1つの振動板に対向する複数のインク滴吐出用の電極を備えることは、電極を独立して駆動しなければならないので、配線数、ドライバの数が増加して構成が複雑になり、装置の大型化、高コストを招くことになる。
【0011】
また、▲2▼振動板に対向する電極を階段状に形成して、振動板との間で大きな隙間、中間の隙間、小さい隙間を形成することは、ヘッド構成が複雑となり、製造工程も複雑になって、コストが高くなる。また、このようなヘッドを駆動するには、駆動電圧値を変化させる複雑な駆動波形を印加しなければならないので、駆動回路の構成も複雑になって高コスト化を招くことになる。
【0012】
さらに、▲3▼第1駆動電圧を印加し、この第1駆動電圧で変形変位した振動板が電極側に近づいたタイミングで第1駆動電圧より低い第2駆動電圧(補助電圧)を印加して振動板を強制的に電極側に当接させることで、インク系の固有振動数を短くするものにあっては、固有振動数が短くなるほど微小滴を吐出できるということについて技術的説明ができず、また、実際には滴速度を確保しながら微小滴を吐出することは不可能である。
【0013】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、単純な構成で微小滴を吐出できるインクジェット記録装置及び画像形成装置、単純な構成で微小滴を吐出させることができるヘッド駆動制御装置及びヘッド駆動制御方法、単純な構成で微小滴を吐出させることが可能なインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係るインクジェット記録装置及び画像形成装置は、インクジェットヘッドの振動板側と電極との間に、ノズルからインク滴を吐出させる第1駆動信号を印加した後、電極側に変位した振動板が平衡位置を通過して電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに振動板を平衡位置に向けて変位させる第2駆動信号を印加する手段を備えた構成としたものである。
【0015】
ここで、第2駆動信号は電極に印加することができるし、或いは、第2駆動信号を電極とは電気的に分離され、振動板に対向する第3電極に印加することもできるし、若しくは電極を設ける基板に印加することもできる。
【0016】
また、振動板が電極に当接する前のタイミングで第2駆動信号の印加を停止することが好ましい。この場合、振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に第2駆動信号の印加を停止することがより好ましい。
【0017】
さらに、第2駆動信号は矩形状パルスであることが好ましい。また、第2駆動信号の立下り変化速度は第1駆動信号の立下り変化速度よりも緩やかとすることもできる。さらに、第2駆動信号の波高値が第1駆動信号の波高値よりも高いことが好ましい。さらにまた、第2駆動信号の波高値を変化できることが好ましい。
【0018】
また、第2駆動信号は、第1駆動信号及び第2駆動信号の波高値が略同一としたとき、第2駆動信号を印加したときのインク滴最後尾の速度が第1駆動信号のみを印加したときのインク滴最後尾の速度と略同一になるタイミングで印加することが好ましい。なお、「インク滴最後尾」とは、サテライトがある場合はサテライトを意味するものとする。さらに、第2駆動信号の印加時間は、インク滴のパルス幅特性のピーク時間に対して1/4以上3/4未満の時間であることが好ましい。
【0019】
さらに、第1駆動信号及び第2駆動信号を印加する場合と、第1駆動信号のみを印加する場合とを選択できることが好ましい。また、第1駆動信号と第2駆動信号とを印加する場合の第1駆動信号の波高値を第1駆動信号のみを印加する場合の第1駆動信号の波高値よりも小さくすることができる。
【0020】
さらにまた、第2駆動信号は第1駆動信号に対して逆極性とすることができる。また、駆動周期又は所定回数毎に第1駆動信号及び第2駆動信号の両方の極性を反転させることができる。
【0021】
本発明に係るヘッド駆動制御装置は、インクジェットヘッドの振動板側と電極との間に、ノズルからインク滴を吐出させる第1駆動信号を印加した後、電極側に変位した振動板が平衡位置を通過して電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに振動板を平衡位置に向けて変位させる第2駆動信号を印加する手段を備えている構成としたものである。
【0022】
ここで、第1駆動信号と第2駆動信号とを時系列で生成する手段を備えていることが好ましい。さらに、第2駆動信号はインクジェットヘッドに印加したときに振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に立ち下がる信号であることが好ましい。なお、本明細書において、「立ち下がる」とは「絶対値が小さくなる:0になる」ことを意味するものとして用いる。
【0023】
また、第1駆動信号及び第2駆動信号は矩形状パルス信号であることが好ましい。さらに、第2駆動信号の波高値は第1駆動信号の波高値よりも高いことが好ましい。
【0024】
さらに、第2駆動信号は第1駆動信号に対して逆極性の信号とすることができる。また、駆動周期又は所定回数毎に第1駆動信号及び第2駆動信号の両方の極性を反転させることができる。
【0025】
本発明に係るヘッド駆動制御方法は、インクジェットヘッドの振動板側と電極との間に、ノズルからインク滴を吐出させる第1駆動信号を印加した後、電極側に変位した振動板が平衡位置を通過して電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに振動板を平衡位置に向けて変位させる第2駆動信号を印加する構成としたものである。
【0026】
ここで、第2駆動信号を印加した後、第1駆動信号で変形した振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に第2駆動信号の印加を停止することが好ましい。
【0027】
また、第1駆動信号及び第2駆動信号は矩形状パルス信号であることが好ましい。さらに、第2駆動信号の波高値は第1駆動信号の波高値よりも高いことが好ましい。さらにまた、第2駆動信号の波高値を記録画像に応じて変化させることが好ましい。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図1は本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の機構部の概略斜視説明図、図2は同機構部の側面説明図である。
【0034】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体1の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部2等を収納し、給紙カセット4或いは手差しトレイ5から給送される用紙3を取り込み、印字機構部2によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ6に排紙する。
【0035】
印字機構部2は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド11と従ガイドロッド12とでキャリッジ13を主走査方向(図2で紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、このキャリッジ13にはイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドからなるヘッド14をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ13の上側にはヘッド14に各色のインクを供給するための各インクタンク(インクカートリッジ)15を交換可能に装着している。
【0036】
ここで、キャリッジ13は後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド11に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッド12に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ13を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ17で回転駆動される駆動プーリ18と従動プーリ19との間にタイミングベルト20を張装し、このタイミングベルト20をキャリッジ13に固定している。
【0037】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド14を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個のヘッドでもよい。さらに、ヘッド14としては、後述するように、インク流路の壁面の少なくとも一部を形成する振動板とこれに対向する電極とを備え、静電力で振動板を変形変位させてインクを加圧する静電型インクジェットヘッドを用いている。
【0038】
一方、給紙カセット4にセットした用紙3をヘッド14の下方側に搬送するために、給紙カセット4から用紙3を分離給装する給紙ローラ21及びフリクションパッド22と、用紙3を案内するガイド部材23と、給紙された用紙3を反転させて搬送する搬送ローラ24と、この搬送ローラ24の周面に押し付けられる搬送コロ25及び搬送ローラ24からの用紙3の送り出し角度を規定する先端コロ26とを設けている。搬送ローラ24は副走査モータ27によってギヤ列を介して回転駆動される。
【0039】
そして、キャリッジ13の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ24から送り出された用紙3を記録ヘッド14の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材29を設けている。この印写受け部材29の用紙搬送方向下流側には、用紙3を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ31、拍車32を設け、さらに用紙3を排紙トレイ6に送り出す排紙ローラ33及び拍車34と、排紙経路を形成するガイド部材35,36とを配設している。
【0040】
また、キャリッジ13の移動方向右端側にはヘッド14の信頼性を維持、回復するための信頼性維持回復機構(以下「サブシステム」という。)37を配置している。キャリッジ13は印字待機中にはこのサブシステム37側に移動されてキャッピング手段などでヘッド14をキャッピングされる。
【0041】
次に、このインクジェット記録装置のヘッド14を構成するインクジェットヘッドについて図3乃至図6を参照して説明する。なお、図3はインクジェットヘッドの分解斜視説明図、図4は同ヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図、図5は同ヘッドの振動板長手方向に沿う要部拡大断面説明図、図6は同ヘッドの振動板短手方向に沿う要部拡大断面図である。
【0042】
インクジェットヘッド40は、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板、SOI基板などのシリコン基板等を用いた第一基板である流路基板41と、この流路基板41の下側に設けたシリコン基板、パイレックスガラス基板、セラミックス基板等を用いた第二基板である電極基板42と、流路基板41の上側に設けた第三基板であるノズル板43とを備え、複数のインク滴を吐出するノズル44、各ノズル44が連通するインク流路である加圧室46、各加圧室46にインク供給路を兼ねた流体抵抗部47を介して連通する共通液室流路48などを形成している。
【0043】
流路基板41には加圧室46及びこの加圧室46の壁面である底部をなす第1電極を兼ねた振動板50を形成する凹部を形成し、ノズル板43には流体抵抗部47を形成する溝を形成し、また流路基板41と電極基板42には共通液室流路48を形成する貫通部を形成している。
【0044】
ここで、流路基板41は、例えば単結晶シリコン基板を用いた場合、予め振動板厚さにボロンを注入してエッチングストップ層となる高濃度ボロン層を形成し、電極基板42と接合した後、加圧室46となる凹部をKOH水溶液などのエッチング液を用いて異方性エッチングすることにより、このとき高濃度ボロン層がエッチングストップ層となって振動板50が高精度に形成される。また、多結晶シリコン基板で振動板50を形成する場合は、液室基板上に振動板となる多結晶シリコン薄膜を形成する方法、または、予め電極基板42を犠牲材料で平坦化し、その上に多結晶シリコン薄膜を成膜した後、犠牲材料を除去することで形成できる。
【0045】
なお、振動板50に別途電極膜を形成してもよいが、上述したように不純物の拡散などによって振動板が電極を兼ねるようにしている。また、振動板50の電極基板42側の面に絶縁膜を形成することもできる。この絶縁膜としてはSiO2等の酸化膜系絶縁膜、Si3N4等の窒化膜系絶縁膜などを用いることができる。絶縁膜の成膜は、振動板表面を熱酸化して酸化膜を形成したり、成膜手法を用いたりすることができる。
【0046】
また、電極基板42には酸化膜層42aを形成し、この酸化膜層42aの部分に凹部54を形成して、この凹部54底面に振動板50に対向する第2電極である電極15を設け、振動板50と電極55との間にギャップ56を形成し、これらの振動板50と電極55とによってアクチュエータ部を構成している。なお、電極55表面にはSiO2膜などの酸化膜系絶縁膜、Si3N4膜などの窒化膜系絶縁膜からなる電極保護膜57を成膜しているが、電極表面55に電極保護膜57を形成しないで、振動板50側に絶縁膜を形成することもできる。
【0047】
この電極基板42として単結晶シリコン基板を用いる場合には通常のシリコンウエハーを用いることができる。その厚さはシリコンウエハーの直径で異なるが、直径4インチのシリコンウエハーであれば厚さが500μm程度、直径6インチのシリコンウエハーであれば厚さは600μm程度であることが多い。シリコンウエハー以外の材料を選択する場合には、流路基板のシリコンと熱膨張係数の差が小さい方が振動板と接合する場合に信頼性を向上できる。
【0048】
これらの流路基板41と電極基板42との接合は、接着剤による接合も可能であるが、より信頼性の高い物理的な接合、例えば電極基板42がシリコンで形成される場合、酸化膜を介した直接接合法を用いることができる。この直接接合は1000℃程度の高温化で実施する。また、電極基板42がガラスの場合、陽極接合を行うことができる。電極基板42をシリコンで形成して、陽極接合を行う場合には、電極基板42と流路基板41との間にパイレックスガラスを成膜し、この膜を介して陽極接合を行うこともできる。さらに、流路基板41と電極基板42にシリコン基板を使用して金等のバインダーを接合面に介在させた共晶接合で接合することもできる。
【0049】
また、電極基板42の電極55としては、通常半導体素子の形成プロセスで一般的に用いられるAl、Cr、Ni等の金属材料や、Ti、TiN、W等の高融点金属、または不純物により低抵抗化した多結晶シリコン材料などを用いることができる。電極基板42をシリコンウエハで形成する場合には、電極基板42と電極55との間には絶縁層(上述した酸化膜層42a)を形成する必要がある。電極基板42にガラス等の絶縁性材料を用いる場合には電極55との間に絶縁層を形成する必要はない。
【0050】
また、電極基板42にシリコン基板を用いる場合、電極55としては、不純物拡散領域を用いることができる。この場合、拡散に用いる不純物は基板シリコンの導電型と反対の導電型を示す不純物を用い、拡散領域周辺にpn接合を形成し、電極55と電極基板42とを電気的に絶縁する。
【0051】
ノズル板43は多数のノズル44を二列配置して形成したものであり、吐出面には撥水処理を施している。ここでは、このノズル板43はNi電鋳工法で製作しているが、この他、例えば樹脂と金属層の複層構造のものなども用いることができる。このノズル板43は流路基板41に接着剤にて接合している。
【0052】
このインクジェットヘッド40ではノズル44を二列配置し、この各ノズル44に対応して加圧室46、振動板50、電極55なども二列配置し、各ノズル列の中央部に共通液室流路48を配置して、左右の加圧室46にインクを供給する構成を採用している。これにより、簡単なヘッド構成で多数のノズルを有するマルチノズルヘッドを構成することができる。
【0053】
そして、インクジェットヘッド40の電極55は外部に延設して接続部(電極パッド部)55aとし、これにヘッド駆動回路であるドライバIC60を搭載したFPCケーブル61を異方性導電膜などを介して接続している。このとき、電極基板42とノズル板43との間は図4に示すようにエポキシ樹脂等の接着剤を用いたギャップ封止剤62にて気密封止している。
【0054】
さらに、インクジェットヘッド40全体をフレーム部材65上に接着剤で接合している。このフレーム部材65にはインクジェットヘッド40の共通液室流路48に外部からインクを供給するためのインク供給穴66を形成しており、またFPCケーブル61等はフレーム部材65に形成した穴部67に収納される。
【0055】
このフレーム部材65とノズル板43との間は図4に示すようにエポキシ樹脂等の接着剤を用いたギャップ封止剤68にて封止し、撥水性を有するノズル板43表面のインクが電極基板42やFPCケーブル61等に回り込むことを防止している。
【0056】
そして、このヘッド14のフレーム部材65にはインクカートリッジ15とのジョイント部材70が連結されて、フィルタ71を介してインクカートリッジ15からインク供給穴66を通じて共通液室流路48にインクが供給される。
【0057】
このインクジェットヘッド40においては、振動板50を共通電極とし、電極55を個別電極として、振動板50と電極55との間に駆動電圧を印加することによって、振動板50と電極55との間に発生する静電力によって振動板50が電極55側に変形変位し、この状態から振動板50と電極55間の電荷を放電させることによって振動板50が復帰変形して、加圧室46の内容積(体積)/圧力が変化することによって、ノズル44からインク滴が吐出される。
【0058】
すなわち、個別電極とする電極55にパルス電圧を印加すると、共通電極となる振動板50との間に電位差が生じて、個別電極55と振動板50の間に静電力が生じる。この結果、振動板50は印加した電圧の大きさに応じて変位する。その後、印加したパルス電圧を立ち下げることで、振動板50の変位が復元して、その復元力により加圧室46内の圧力が高くなり、ノズル44からインク滴が吐出される。この場合、振動板50を電極55(実際には絶縁保護膜57表面)に当接するまで変位させる方式を当接駆動方式、振動板50を電極55に当接させない位置まで変位させる方式を非当接駆動方式と称する。
【0059】
次に、このインクジェット記録装置の制御部の概要について図7を参照して説明する。
この制御部は、この記録装置全体の制御を司るマイクロコンピュータ(以下、「CPU」と称する。)80と、プログラム、駆動信号の電圧値データなどの所要の固定情報を格納したROM81と、ワーキングメモリ等として使用するRAM82と、ホスト側から転送される画像データを処理したデータを格納する画像メモリ83と、パラレル入出力(PIO)ポート84と、入力バッファ85と、パラレル入出力(PIO)ポート86と、波形生成回路87と、ヘッド駆動回路88及びドライバ89等を備えている。
【0060】
ここで、PIOポート84にはホスト側から画像データなどの各種情報、図示しない操作パネルからの信頼性回復指示情報等の各種指示情報、用紙の始端、終端を検知する紙有無センサからの検知信号、キャリッジ13のホームポジション(基準位置)を検知するホームポジションセンサ等の各種センサからの信号等が入力され、またこのPIOポート84を介してホスト側や操作パネル側に対して所要の情報が送出される。
【0061】
また、波形生成回路87は、インクジェットヘッド40の振動板50と電極55との間にインク滴を吐出させるエネルギーを発生する、つまり、振動板50をインク滴が吐出するだけの変位量、タイミングで電極55側に変位させるインク滴を吐出するための第1駆動信号P1と、この第1駆動信号P1から所定時間Td経過後に振動板50の変形を抑制する第2駆動信号P2とを時系列で生成して出力する。
【0062】
ヘッド駆動回路88は、PIOポート86を介して与えられる各種データ及び信号に基づいて、ヘッド14の各ノズル44に対応するエネルギー発生手段(振動板50と電極55)に対して駆動波形等を印加する。さらに、ドライバ89は、PIOポート86を介して与えられる駆動データに応じて主走査モータ17及び副走査モータ27を各々駆動制御することで、キャリッジ13を主走査方向に移動走査し、搬送ローラ24を回転させて用紙3を所定量搬送させる。
【0063】
次に、この制御部における本発明に係るヘッド駆動制御装置としてのヘッド駆動制御部に係わる部分について図8を参照して説明する。
このヘッド駆動制御部は、前述したCPU80、ROM81、RAM82及び周辺回路等を含む主制御部91と、波形生成回路87と、アンプ92と、駆動回路(ドライバIC)93等とを備えている。
【0064】
主制御部91は、波形生成回路87に対して第1駆動信号P1と第2駆動信号P2を生成するためのデータを与え、ドライバIC93に対して印字信号(シリアルデータである)SD、シフトクロックCLK、ラッチ信号LATなどを与える。
【0065】
波形生成回路87は、前述したようにインクジェットヘッド40のアクチュエータ部に対してノズル44からインク滴を吐出させるエネルギーを発生させる矩形状パルスである第1駆動信号P1と、この第1駆動信号から所定時間Td経過後に第1駆動信号P1が印加されなくなることで復元する振動板50の変形を抑制する矩形状パルスである第2駆動信号P2とを1駆動周期内で時系列で発生する。
【0066】
この波形生成回路87にはD/A変換器を用いて主制御部91から与えられる電圧データをD/A変換することにより第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2を時系列で生成出力するようにしている。主制御部91のROM81には各駆動信号P1、P2及び所定時間Tdを一体とするデータを格納しており、このROM81と波形生成回路87で第1駆動信号P1と第2駆動信号P2を時系列で生成出力する手段を構成している。
【0067】
ドライバIC93は、印字信号に応じて波形生成回路87から与えられる第1駆動信号及び第2駆動信号をヘッド14を構成するインクジェットヘッド40の各個別電極55に与える。
【0068】
すなわち、ドライバIC93は、主制御部91からのシリアルクロックCLK及び印字信号であるシリアルデータSDを入力するシフトレジスタ95と、シフトレジスタ95のレジスト値を主制御部91からのラッチ信号LATでラッチするラッチ回路96と、ラッチ回路96の出力値をレベル変化するレベル変換回路97と、このレベル変換回路97でオン/オフが制御されるアナログスイッチアレイ98とからなる。アナログスイッチアレイ98は、インクジェットヘッド40のm個(ノズル数をm個とする。)の個別電極55に接続したアナログスイッチAS1〜ASmからなる。なお、インクジェットヘッド40の共通電極となる振動板50は接地している。
【0069】
そして、このシフトレジスタ95にシフトクロックに応じてシリアルデータ(印字信号)SDを取込み、ラッチ回路96でラッチ信号LATによってシフトレジスタ回路95に取り込んだシリアルデータSDをラッチしてレベル変換回路98に入力する。このレベル変換回路98は、データの内容に応じて各アクチュエータ部の個別電極55に接続しているアナログスイッチASm(m=1〜m)をオン/オフする。
【0070】
このアナログスイッチASm(m=1〜m)には波形生成回路87からアンプ92を介して駆動波形Pv(第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2)を与えているので、アナログスイッチASm(m=1〜m)がオンしたときに駆動波形Pvが個別電極55に与えられる。
【0071】
このヘッド駆動制御部による駆動波形印加の作用について図9を参照して簡単に説明する。
まず、上述したように、波形生成回路92からは、同図(a)に示すように、1駆動周期毎に、いずれも矩形状パルスである第1駆動信号P1と第2駆動信号P2とが所定時間Tdの間隔で時系列で生成出力され、これがドライバIC93のアナログスイッチAS1〜ASmに与えられている。
【0072】
そこで、主制御部91から印字信号を与えることによって、例えば同図(b)に示すように、ドライバIC93のアナログスイッチASn(n=1〜mのいずれか)がオン又はオフし、アナログスイッチASnがオンしている間に入力される第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2が選択されて、同図(c)に示すようにインクジェットヘッド40の個別電極55に与えられる。
【0073】
同図(c)は1つのノズルに対応する個別電極55に印加されるパルスを示しているものであり、このノズルは、図示している最初の駆動周期では印字(駆動)であるので、第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2を順次印加して微小なインク滴を吐出させ、次の駆動周期では非印字(非駆動)であるので第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2のいずれも印加せず、次の駆動周期では印字であるので同様に第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2を順次印加して微小なインク滴を吐出させる。
【0074】
この動作から分かるように、アナログスイッチASnのオン時間/オフ時間を印字信号に応じて変化させることで、駆動波形Pvの選択を行うことができるので、例えば、同図(c)に破線で示すように、第1駆動信号P1を印加した後アナログスイッチASnをオフ状態にすることで、同じ印字でも、第1駆動信号P1のみによるインク滴吐出を行わせることができる。すなわち、第1駆動信号P1のみによる通常の大きさのインク滴の吐出と、第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2による微小なインク滴の吐出とを選択的に行うことができ、多値記録を行うことができる。
【0075】
そこで、このヘッド駆動制御装置で生成出力する駆動波形Pvを構成する第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2について図10以降をも参照して説明する。まず、インクジェットヘッドにおけるインク滴吐出特性(インク滴吐出速度Vj及びインク滴体積Mj)の駆動波形(駆動信号)のパルス幅Pwに対する依存性について図10を参照して説明する。
【0076】
インクジェットヘッドの電極55に矩形状パルス電圧が印加されて振動板50が電極55側に引き付けられるときには、加圧室46内には負圧が生じている。圧力は加圧室46の固有振動数で振動するので、パルス立ち下げ時の圧力は、パルス立ち上げ時の残留圧力振動と、振動板50の復元による圧力の重ね合せになる。
【0077】
したがって、静電型インクジェットヘッドにおいては、印加するパルス電圧のパルス幅Pwによってインク滴吐出特性に差が生じる。すなわち、例えば、図10に示すように、吐出特性(吐出滴速度Vj、吐出滴体積Mj)は、パルス幅Pwによる圧力の重ね合せのタイミングによって変動する。なお、同図の例は、加圧室46の長さを800μm、振動板50の厚さを2μm、ノズル径を22μmとするヘッド構成とした場合である。
【0078】
ここで、このインクジェット記録装置においては、波形生成回路87から図9に示すように、インク滴を吐出させるための第1駆動信号P1(電圧値Vp1、パルス幅Pw1)と振動板50の変位を抑制するための第2駆動信号P2(電圧値Vp2、パルス幅Pw2)とを時系列で生成して出力し、第1駆動信号P1の印加を停止した後(立下り後)所定時間Tdを経過した時に第2駆動信号P2の印加を開始する。
【0079】
このようにインク滴を吐出させるための第1駆動信号P1(電圧値Vp1、パルス幅Pw1)と振動板50の変位を抑制するための第2駆動信号P2(電圧値Vp2、パルス幅Pw1)を印加したときの振動板50の変形動作の一例について図11を参照して説明する。
【0080】
先ず、駆動波形を印加しない状態では、同図(a)に示すように振動板50は平衡位置(初期位置)にあり、この状態で第1駆動信号P1を印加すると、電極55との間に発生する静電力によって振動板50は電極55側に変形して、同図(b)に示すように電極55側(保護膜57表面)に当接する。
【0081】
ここで、第1駆動信号P1を立ち下げて印加を停止することによって、振動板50が開放されて平衡位置に復帰しようと加圧室46内のインクに圧力を加えて、インク滴が吐出するエネルギーを与える。ただし、同図(a)から(b)の間に、加圧室46内では負圧が生じ、圧力は加圧室46の固有振動数で振動しようとするので、前述したように吐出力は残留圧力振動と振動板50の復元力の重ね合わせになる。
【0082】
その後、振動板50は、加圧室46の圧力振動と慣性により平衡位置を中心として振動しようとする。したがって、同図(c)に示すように、平衡位置を通過した振動板50は同図(d)に示すように更に電極55から離れる方向に変形変位しようとする。
【0083】
ここで、第1駆動信号P1から所定時間Td経過した時に第2駆動信号P2を印加すると、振動板50と電極55との間に再び静電吸引力が発生するので、同図(d)に示すように、電極55から最も離れた破線位置まで変形変位しようとする振動板50の変形変位が抑制され、振動板50は実線図示の位置で変形が停止し、電極55側に向けて変位を開始し、同図(e)に示すように平衡位置に復帰する。この場合、第2駆動信号P2を立ち下げて印加を停止することで、振動板50は略平衡位置で停止し、電極55側には再度当接しない。
【0084】
このように、第1駆動信号P1でインク滴の吐出を開始して所定時間経過後Td経過後に第2駆動信号P2を印加することにより、第1駆動信号P1によってノズル44のインクメニスカス面から外方に向かって形成されるインク柱に余分なインクが追従することを抑えることができ、細いインク柱を形成できるとともに、インク柱後端の液切れ早くして、吐出インク量を微小化することができる。そして、微小滴を吐出することで粒状感を抑えた良好な画質得ることができるようになる。
【0085】
そこで、このインクジェット記録装置で用いる駆動波形Pvの詳細、すなわち、駆動波形Pvを構成する第1駆動信号P1と第2駆動信号P2のパルス幅Pw1,Pw2、電圧値(波高値)Vp1,Vp2、第1駆動信号P1と第2駆動信号P2との間隔(所定時間:第2駆動信号P2の印加開始タイミング)Tdなどの詳細について図12以降をも参照して説明する。
【0086】
先ず、第2駆動信号P2の印加開始タイミングTdについて図12及び図13を参照して説明する。
図12に示すように、第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2からなる駆動波形Pvにおいて、第1駆動信号P1と第2駆動信号P2の間の所定時間Td(第2駆動信号P2の印加開始タイミング)を変化させて電極55に印加した場合の吐出特性(吐出滴速度Vj、吐出滴体積Mj)を測定した。
【0087】
このとき、図13の測定結果に示すように、印加開始タイミングTdに対して吐出滴速度Vjは破線で示すように変化し、印加開始タイミングTdに対して吐出滴体積(適量)Mjは実線で示すように変化した。また、第1駆動信号P1のみを印加して駆動した場合のインク滴(これを「通常のインク滴」という。)の吐出滴速度Vjは同図に▲1▼線で示す値に、同じく吐出滴体積Mjは▲2▼線で示す値になった。
【0088】
なお、各特性を測定するときの駆動波形は、所定時間Tdを含めて第1駆動信号P1と第2駆動信号P2とを一纏めにしてROM71に書き込み、所定時間Tdを変えるときには別の駆動波形を読み出すようにした。また、第1駆動信号P1は、図10を参考にして、吐出効率の良いパルス幅Pw1=6μs、電圧値Vp1=34Vとし、第2駆動信号P2はパルス幅Pw2=3μs、電圧値Vp2(=Vp1)=34Vとした。
【0089】
この測定結果から分かるように、第2駆動信号P2の印加開始タイミングTdを選択することで、通常のインク滴よりも滴量の小さな微小インク滴を吐出することができる。ただし、この場合、微小インク滴が吐出する印加開始タイミングTd(Td<2.5μs)では、滴速度Vjも同時に小さくなる。したがって、滴速度Vjを確保できる印加開始タイミングTd(Td>2.5μs)では滴体積Mjの変化量としては大きく取ることができず、図13の例では、滴体積Mjは7.5pl〜8.6plの範囲で、10数%しか変化させることができない。
【0090】
したがって、印加開始タイミングTdを制御するだけでは、滴速度Vjの遅い微小滴しか吐出できない。用紙とヘッドとの間で確保しなければならない距離、インク滴の着弾位置精度などを考慮すると、通常のインク滴の吐出速度Vjで微小滴を吐出できることが好ましい。
【0091】
このように、所定時間(印加開始タイミング)Tdが短いと、インクに吐出するための十分なエネルギー伝わる前に振動板50の動きが抑制されるので、滴体積Mjは少なくなるが、滴速度Vjも小さくなる。したがって、十分な滴速度Vjを確保するためには、第1駆動信号P1を立ち下げて振動板50が復元して平衡位置(図11(c))を通り過ぎるまで、第2駆動信号P2の印加開始タイミングTdを遅らせることが好ましい。
【0092】
また逆に、図11(d)に破線で示すように、振動板50が電極55から最も離れた状態に達した後に第2駆動信号P2を印加した場合、インクを引き戻す速度が速くなるのでインク滴量(滴体積)Mjを若干少なくすることはできるが、滴体積Mjの変化量を大きくすることができないことが分かった。
【0093】
これらの点から、第2駆動信号P2の印加開始タイミング(第1駆動信号P1と第2駆動信号P2との間の所定時間)Tdは、振動板50が平衡位置(初期状態)を通過するタイミングから電極55から最も離れるタイミングの間とすることが好ましい。
【0094】
これにより、吐出するインク滴には十分な吐出エネルギーが伝達され、十分なインク滴吐出速度Vjが確保できると共に、また、第2駆動信号P2が、加圧室46の圧力振動および振動板55の慣性により振動板55が動くことを抑制することができ、余分なインクの追従を抑えて細いインク柱を形成すると共に、インク柱後端の液切れを早くして、吐出インク量(滴体積Mj)を微小化することができるようになる。
【0095】
次に、第2駆動信号P2の印加時間(パルス幅Pw)について図14及び図15を参照して説明する。
図14に示すように、第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2からなる駆動波形において、第2駆動信号P2のパルス幅Pw2(第2駆動電圧Vp2の印加時間)を変化させて電極55に印加した場合の吐出特性(吐出滴速度Vj、吐出滴体積Mj)を測定した。
【0096】
このとき、図15の測定結果に示すように、印加時間に対して吐出滴速度Vjは破線で示すように変化し、印加時間に対して吐出滴体積Mjは実線で示すように変化した。また、第1駆動信号P1のみを印加して駆動した場合の通常のインク滴の吐出滴速度Vjは同図に▲1▼線で示す値に、同じく吐出滴体積Mjは▲2▼線で示す値になった。
【0097】
なお、ここでも、各特性を測定するときの駆動波形は、所定時間Tdを含めて第1駆動信号P1と第2駆動信号P2とを一纏めにしてROM71に書き込み、パルス幅Pwを変えるときには別の駆動波形を読み出すようにした。また、第1駆動信号P1は、図10を参考にして、吐出効率の良いパルス幅Pw1=6μs、電圧値Vp1=34Vとし、第2駆動信号P2は電圧値Vp2(=Vp1)=34Vとし、印加開始タイミングTd=3μsとした。
【0098】
この場合、第2駆動信号P2のパルス幅Pw2>6μsの領域では、第2駆動信号P2でインク滴が非常に遅い速度で吐出され、或いは、液垂れでノズル面を濡らすことを確認した。ただし、第2駆動信号P2の立下りを緩やかにするなど、第2駆動信号P2でインク滴を吐出させない手段はあるので、第2駆動信号Pw2に対する制限は微小滴を吐出するための制限ではない。
【0099】
そして、この測定結果から分かるように、第2駆動信号P2のパルス幅Pw2≦6μsの範囲においては、通常のインク滴の滴体積Mjよりも微小なインク滴を吐出させることはできるが、パルス幅Pw2を変化させることによる滴体積Mjの変化量は大きく取れない。
【0100】
このように、第2駆動信号P2のパルス幅Pw2(印加時間)の長さは、インク滴の微小化には直接関係しないので、第2駆動信号P2によって振動板55を再び電極55側に当接させることは、インク滴を微小化するには関係ない。
【0101】
しかしながら、振動板50が電極55側に当接した状態から第2駆動信号P2を立ち下げる(印加を停止する)ことによって振動板50を開放したとき、振動板50は復元力によって平衡位置に戻ろうとするため、インク滴が吐出される可能性が高くなる。したがって、第2駆動信号P2によって生じる静電力では振動板50が再び電極55側に当接しない方が好ましい。
【0102】
そのため、第2駆動信号P2のパルス幅Pw2(印加時間)は、インク滴吐出後、振動板55が電極55に最も接近する前に第2駆動信号P2が立ち下がる(第2駆動信号P2の印加が停止される)パルス幅に設定することで、振動板50が再び電極55側に当接することを防止して、第2駆動信号P2によるインク滴吐出や液垂れを防止することができる。
【0103】
この場合、第2駆動信号P2のパルス幅Pw2(印加時間)は、振動板50が平衡位置(初期位置)を電極55方向に通過する前に、第2駆動信号P2が立ち下げる(第2駆動信号P2の印加が停止される)パルス幅に設定することで、より確実に第2駆動信号P2によるインク滴の吐出或いはインク垂れを防止することができるようになる。
【0104】
特に、本実施形態のように第2駆動信号として矩形状パルスである第2駆動信号P2を用いる場合には、パルス幅Pw2(印加時間)を振動板50が平衡位置(初期位置)を電極55方向に通過する前に立ち下がるパルス幅に設定することが好ましい。
【0105】
すなわち、静電型インクジェットヘッドの場合、電圧波形に対して振動板50の動きに適当な遅れがあるため、矩形状パルスで駆動しても圧電体のように破壊することはなく、回路として可能な限り速い立ち上がり、立ち下がりに設定することができ、立ち上がり、立ち下がりの時定数を設定するために、抵抗値などを管理する必要がない。駆動回路としては、「時定数Δt以下」の回路構成の方が「時定数t0±Δt」の回路構成よりも簡単である。したがって、駆動波形としては矩形状パルスを用いることが好ましい。
【0106】
したがって、本実施形態のように記憶手段(ここではROMとD/A変換回路)を使わなくても、駆動信号発生手段としてはスイッチ等で容易に構成することができる。また、特開平9−254381号公報に開示されている駆動回路を用いることもできる。
【0107】
ただし、矩形状パルスを用いた場合、第2駆動信号(第2駆動信号)の立ち下げで振動板50は急に開放されるので、第2駆動信号で振動板50が電極55側に当接していると、それだけ第2駆動信号によるインク滴吐出が生じ易くなる。そのためには、上述したように、振動板50が対向電極55に最も接近する前に、より好ましくは、振動板55が平衡位置(初期位置)を対向電極55方向に通過する前に、第2駆動信号を立ち下げる。
【0108】
次に、第2駆動信号P2の波高値Vp2と第1駆動信号P1の波高値Vp1との関係について図16及び図17を参照して説明する。
図16に示すように、第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2からなる駆動波形において、第2駆動信号P2の波高値(電圧値)Vp2を変化させて電極55に印加した場合の吐出特性(吐出滴速度Vj、吐出滴体積Mj)を測定した。
【0109】
このとき、図17の測定結果に示すように、波高値Vp2に対して吐出滴速度Vjは破線で示すように変化し、波高値Vp2に対して吐出滴体積Mjは実線で示すように変化した。また、第1駆動信号P1のみを印加して駆動した場合の通常のインク滴の吐出滴速度Vjは同図に▲1▼線で示す値に、同じく吐出滴体積Mjは▲2▼線で示す値になった。さらに、第2駆動信号P2の波高値Vp2を高くすると、サテライト滴が発生し、このサテライト滴の吐出速度Vjは同図に二点鎖線で示すように変化した。
【0110】
なお、ここでも、各特性を測定するときの駆動波形は、所定時間Tdを含めて第1駆動信号P1と第2駆動信号P2とを一纏めにしてROM71に書き込み、波高値Vp2を変えるときには別の駆動波形を読み出すようにした。また、第1駆動信号P1は、図10を参考にして、吐出効率の良いパルス幅Pw1=6μs、電圧値Vp1=34Vとし、第2駆動信号P2はパルス幅Pw2=3μsとし、印加開始タイミングTd=3μsとした。
【0111】
この測定結果から分かるように、第2駆動信号P2の波高値(電圧値)Vp2を高くするに従ってインク滴体積Mjが小さく、滴速度Vjが大きくなる。図では示していないが、電圧値Vp2を34Vから小さくしていくと、インク滴体積Mjは第1駆動信号P1のみで駆動した場合のMj=8.6plに近づくので、ここでは、インク滴体積Mjの変化量は8.6pl〜4.7plの45%となり、幅広い変化量が得られる。
【0112】
このように、第2駆動信号P2の波高値Vp2を通常のインク滴を吐出させる第1駆動信号P1の波高値Vp1よりも高くすることで、滴速度Vjを確保しつつ、通常のインク滴に対して大きな変化量の微小滴を吐出させることができる。つまり、第2駆動信号(第2駆動信号P2)によってインク滴を吐出させてはいけないので、第2駆動信号(第2駆動信号P2)の波高値をインク滴吐出用の第1駆動信号の波高値よりも小さくするというのが技術的常識であるが、本発明は、静電型インクジェットヘッド特有の構成に着目して、敢えてこの技術的常識を覆して、第2駆動信号の波高値を第1駆動信号の波高値より高く設定するものである。
【0113】
これは、前述したように、第2駆動信号P2の印加開始タイミングTdを、振動板50が平衡位置(初期状態)を通過するタイミングから電極55から最も離れるタイミングまでの間に設定すると、振動板50と電極55とのギャップは振動板50が平衡位置にあるときよりも広がった状態になるので、振動板50が電極55から遠ざかる方向に慣性を持って移動している状態になっている。
【0114】
この場合、振動板50と電極55との間に発生する静電力は、ギャップ長の2乗に反比例するので、ギャップが広がった位置にある振動板50の動きを十分に抑制するために、第2駆動信号P2の波高値Vp2を第1駆動信号P1の波高値Vp1より高く設定して所望の静電力を発生させるのである。
【0115】
なお、前述した図17に示すように、第2駆動信号P2の波高値Vp2=48Vにしたときに、第2駆動信号P2でインク滴が吐出しているが、これは、振動板50が第2駆動信号P2で電極55側に当接したためで、第2駆動信号P2の波高値Vp2によっては、前述したように、印加時間(パルス幅Pw2)を短くするなど当接させないようにするか、当接しても吐出しないように立ち下げを緩やかにするなど駆動波形を制御することが好ましい。
【0116】
次に、第2駆動信号P2の波高値Vp2を可変する例について前述した図13及び図17のほか、図18及び図19をも参照して説明する。
図18に示すように、第1駆動信号P1と第2駆動信号P2との間の所定時間Tdを図16に示したTd=3μsからTd=2.5μsに変更して、第2駆動信号P2の波高値(電圧値)Vp2を変化させて電極55に印加した場合の吐出特性(吐出滴速度Vj、吐出滴体積Mj)を測定した。
【0117】
このとき、図18の測定結果に示すように、波高値Vp2に対して吐出滴速度Vjは破線で示すように変化し、波高値Vp2に対して吐出滴体積Mjは実線で示すように変化した。また、第1駆動信号P1のみを印加して駆動した場合の通常のインク滴の吐出滴速度Vjは同図に▲1▼線で示す値に、同じく吐出滴体積Mjは▲2▼線で示す値になった。さらに、同図に示すS線はサテライト滴の滴速度Vjである。なお、図中で通常のインク滴の吐出速度Vjとサテライト滴の吐出速度Vj(S)が交差しているのは、滴の大きさが入れ替わったことを表している。ここでは、複数の滴が吐出した場合、一番大きい滴を主滴としている。
【0118】
なお、ここでも、各特性を測定するときの駆動波形は、所定時間Tdを含めて第1駆動信号P1と第2駆動信号P2とを一纏めにしてROM71に書き込み、波高値Vp2を変えるときには別の駆動波形を読み出すようにした。また、第1駆動信号P1は、前述したように、吐出効率の良いパルス幅Pw1=6μs、電圧値Vp1=34Vとし、第2駆動信号P2はパルス幅Pw2=3μsとし、印加開始タイミングTd=2.5μsとした。
【0119】
この図19に示す測定結果と前述した図17に示す測定結果とを対比すると分かるように、所定時間Tdを短く設定すると、第2駆動信号Vp2の波高値Vp2に対するインク滴体積Mjの変化率は大きくなるが、サテライト滴が発生し、波高値Vp2に従って主滴とサテライト滴の時間差が広がる。
【0120】
これは、十分な吐出エネルギーがインク滴に伝わる前に、振動板50の動きを抑制してしまうため、インク滴の後端速度(サテライトのある場合はサテライトの速度)が波高値Vp2とともに低くなるためであり、サテライト滴の発生や主滴とサテライト滴の時間差の拡大はドット形状、画像品質上は好ましくない。
【0121】
このことから、所定時間Tdは、インク滴量Mjとは別に、インク滴の後端速度(サテライトのある場合はサテライトの速度)が確保できるタイミングに設定する方が良いことが分かる。
【0122】
そこで、第2駆動信号P2の波高値Vp2を可変にすることでインク滴量Mjを制御することによって、吐出させるインク滴量Mjに関わらず、インク滴の後端速度(サテライトのある場合はサテライト)を確保できるタイミングで第2駆動信号P2の印加を行うことができる。なお、波高値Vp2を可変にするためには、前述したように所要範囲の各波高値Vp2を含む駆動波形のデータを格納して読み出すようにすればよい。
【0123】
次に、第2駆動信号P2の印加開始タイミング(所定時間)Tdの設定についての他の例を説明する。
この例は、第2駆動信号P2の印加を開始するタイミングである所定時間Tdを図13の測定結果から設定するものである。すなわち、駆動条件を設定する際、振動板50の動きを測定しながら決定するのは実際は難しい。しかし、図19で説明したように、所定時間Tdの設定を誤ると、印字品質に多大な影響が生じることになり、一方、製造工程ではヘッドのでき上がりにバラツキがあるため、所定時間Tdを既定値に設定しては問題が生じる場合もある。
【0124】
そこで、ここでは、第1駆動信号P1と第2駆動信号P2とが略同一の電圧値(Vp1=Vp2)としたとき、インク滴最後尾(サテライトがある場合はサテライト)の速度が、第1駆動信号P1のみを印加した場合のインク滴最後尾(サテライトがある場合はサテライト)の速度と略同一になる時間(タイミング)に所定時間Tdを設定すると、第2駆動信号P2の波高値Vp2を大きくしても、滴速度Vjが確保できることを見出した(図17参照)。
【0125】
これにより、振動板の動きを直接観測することなく、製造バラツキによる各ヘッドの個体差を補正し、最適な所定時間(第2駆動信号の印加開始タイミング)Tdを設定することができる。したがって、サテライトなどの飛び散りの少ないきれいなドットを形成でき、画像品質が向上する。
【0126】
次に、第2駆動信号の印加時間(パルスの場合はパルス幅Pw2)の設定の他の例について説明する。
この例では、第2駆動信号の印加時間(パルスの場合はパルス幅Pw2)をインク滴のパルス幅特性のピークの時間に対して1/4以上〜3/4未満の範囲内の時間に設定している。
【0127】
前述した図10に示すパルス幅特性には、第1駆動信号の立ち上がり(静電気による振動板の引き込み)と立ち下がり(振動板の開放)の圧力振動の重ね合わせが反映されている。つまり、同図の山谷を生じる圧力振動はインク液室(加圧室46)の固有振動周期に関連する。
【0128】
第2駆動信号の電圧Vp2の大きさで若干周期の短い方向にシフトするが、振動板50の基本振動周期はインク液室(加圧室6)の固有振動周期、即ち、図10のパルス幅特性の山谷から推測できる。ここで、第2駆動信号で再び振動板を当接させないためには、パルス幅特性のピークの時間に対して1/4以上〜3/4未満の時間に設定する。
【0129】
これにより、振動板の動きを直接観測することなく、製造バラツキによる各ヘッドの個体差を補正し、最適な第2駆動信号の印加時間(パルス幅Pw2)を容易に設定できる。
【0130】
次に、インクジェットヘッドに与える駆動波形の他の異なる例について図20乃至図23をも参照して説明する。
図20に示す駆動波形は、同図(a)に示すように第1駆動信号P1のみでインク滴を吐出させるときには、波高値Vp1、パルス幅Pw1の駆動波形とし、同図(b)に示すように第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2で微小滴を吐出させるときには、第1駆動波形P1を波高値Vp1’(Vp1’<Vp1)、パルス幅Pw1としている。
【0131】
すなわち、図17に示したように、第2駆動信号P2の波高値Vp2を大きくしていくと、インク滴量Mjはより小さく、インク滴速度Vjはより大きくなる。これは、インク滴量Mjが小さくなることで、第1駆動信号P1で与えられた運動エネルギーが、速度に反映されるからである。
【0132】
ここで、インク滴速度Vjは、一定値であることが着弾位置精度などの点から好ましいので、第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2を印加して微小滴を吐出させるときの第1駆動信号P1の波高値Vp1’を、第1駆動信号P1のみを印加する場合の波高値Vp1より小さくする(Vp1>Vp1’)。
【0133】
これにより、インク滴量Mjが更に微少化するので、より小さなドットが形成できる。また、粒状感が少なくなり、印刷画像の画質を向上させることができる。なお、インク滴速度Vjが多少速い分にはドット径、画像品質に与える影響は少ないので、無理にインク滴速度Vjを下げる必要はない。
【0134】
次に、図21に示す駆動波形は、第2駆動信号P2の立下り変化速度を緩やかにした(立ち下がり時定数tfを大きくした)ものである。
【0135】
すなわち、第2駆動信号P2の波高値Vp2により更なる微小滴化を行うためには、波高値Vp2を更に高くする必要があるが、前述した図17の例では、既に第2駆動信号P2の波高値Vp2=48Vで、インク滴の吐出が開始している。これは、振動板50が第2駆動信号P2で電極55側に当接したためで、更なる微小滴化には、当接しても吐出しない第2駆動信号P2を形成する必要がある。
【0136】
また、振動板50が当接しないまでも、吐出周波数が高くなった時に、圧力振動が重畳され、液垂れの原因になる。したがって、第2駆動信号P2によるインク液室内圧力振動はできるだけ小さくすることが好ましい。
【0137】
そこで、第2駆動信号P2の立ち下がりの変化速度を緩やかにすることで、インク室(加圧室46)の圧力振動がより小さくなり、高周波で駆動したときにも、第2駆動信号P2でのインク滴の吐出、液垂れを抑えることができる。また、インク滴の吐出、液垂れのおそれが少ないので、第2駆動信号P2の波高値Vp2をより高く設定することができるようになり、より微小量のインク滴を吐出することができる。これにより、粒状感が少なくなり、印刷画像の画質を向上させることができる。
【0138】
次に、図22に示す駆動波形は、第1駆動信号P1に対して第2駆動信号P2を逆極性の電圧信号としたものである。
【0139】
すなわち、静電型アクチュエータの場合、保護層57に残留電荷が蓄積する場合がある。残留電荷が蓄積すると、実効的な電界強度が弱まり、インク滴の安定吐出ができなくなる。なお、残留電荷は、保護層57の残留分極や、電界放出、トンネル効果による帯電が原因と言われている。
【0140】
そこで、第2駆動信号P2を第1駆動信号P1に対して逆極性にすることで、残留電荷の蓄積を防止し、微少インク滴を安定して吐出することができるようになる。この場合、1駆動周期毎に同じ波形を使用できるので、駆動制御が容易である。
【0141】
次に、図23に示す駆動波形は、第1駆動信号P1と第2駆動信号P2の両方の極性を駆動周期毎に反転させている。なお、ここでは、1駆動周期毎に極性を反転させているが、駆動周期の所定回数毎に極性を反転させても良い。
【0142】
これにより、上記の例と同様に保護層57の残留電荷蓄積を防止する効果がある。ここで、残留電荷の蓄積の仕方は、当接/非当接の状態、非当接でも振動板50と保護層57の距離により変化し、また、非当接の場合、環境温度によるインク粘度変化などの要因で、振動板50と保護層57の距離は変化することが考えられる。したがって、第2駆動信号P2により振動板50を当接させない場合は、当接させる第1駆動信号P1を含んで波形全体の極性を反転させた方が、安定して残留電荷を消去できる。
【0143】
本発明は、第2駆動信号P2による振動板50の当接をできるだけ避ける方向なので、前記のように第2駆動信号P2のみ極性を反転させる場合に比べて、残留電荷をより確実に防止することができる。
【0144】
次に、本発明の他の実施形態について図24及び図25をも参照して説明する。なお、図24は同実施形態の要部平面説明図、図25は同実施形態におけるインクジェットヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図である。なお、前記実施形態におけるインクジェットヘッド40と対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
【0145】
この実施形態におけるインクジェットヘッド100は、各振動板50にそれぞれ対向し、第2駆動信号が印加される第3電極101を、電極55と同一平面に設け、すべての第3電極101は共通部102に接続している。
【0146】
そして、この実施形態では、このインクジェットヘッド100の各電極55に対しては第1駆動信号生成部103から第1駆動信号PV1を前述したドライバIC93を介して印加するようにし、各第3電極101には第2駆動信号生成部104から第2駆動信号PV2を印加するようにしている。
【0147】
この第1駆動信号生成部103は、図26(a)に示すように、波高値Vp1、パルス幅Pw1の第1駆動信号PV1を生成して出力する。また、第2駆動信号生成部104は、同図(b)に示すように、第1駆動信号PV1に対して所定時間Td遅れたタイミングで波高値Vp2、パルス幅Pw2の第2駆動信号PV2を生成して出力する。
【0148】
このように構成したので、インク滴を吐出させるときに第1駆動信号PV1を電極55に印加して振動板50との間に静電力を発生させ、振動板50の動きを抑制する第2駆動信号PV2を第3電極101に印加することで、振動板50と第3電極101との間に静電力を発生させる。
【0149】
このように、第1駆動信号と第2駆動信号を別の経路で印加するようにした場合、第1駆動信号と第2駆動信号との間の短い所定時間Tdに、放電と充電を完了させる必要がなくなる。したがって、第1駆動信号によるインク吐出に影響が少ない範囲で、ドライバICのON抵抗を高くしても良く、ドライバICのコストを下げることができる。また、各信号を別々に発生する(同期は必要)ので、駆動信号発生手段が簡単な回路で構成できる。なお、第2駆動信号により振動板の動きを抑制することで、微小なインク滴を吐出することが可能になることは前記実施形態と同様である。
【0150】
この実施形態の他の例について図27を参照して説明する。この例は、第2駆動信号が印加される第3電極としてシリコン基板からなる電極基板42を用いて、インク滴を吐出させる第1駆動信は電極55に印加し、振動板50の動きを抑制する第2駆動信号を電極基板42に印加している。
【0151】
このように、第3電極として電極基板を使用することで、特別の電極パターンを構成する必要がないため、ヘッド構成が簡略化する。また、振動板の全面積に静電力が作用するので、インク滴に作用する効果も大きくなる。ただし、電極基板から振動板までの距離が電極から振動板までの距離より長いため、電極或いは電極と同一平面の第3電極を用いる場合よりは第2駆動信号の電圧値を高くする必要がある。
【0152】
次に、この実施形態の更に他の例について図28及び図29を参照して説明する。この例におけるインクジェットヘッド110は、各振動板50にそれぞれ対向し、第2駆動信号が印加される第3電極111を、電極55と同一平面で、かつ、ノズル44側に設け、電極55と同様に外部に引き出している。複数の第3電極111は、電極引き出し用のFPC上にパターンニングされた配線により、ひとつに接続している。
【0153】
なお、このインクジェットヘッド110の各電極55に対しては第1駆動信号生成部103から第1駆動信号PV1を前述したドライバIC93を介して印加するようにし、各第3電極111には第2駆動信号生成部104から第2駆動信号PV2を印加するようにしている。
【0154】
この第1駆動信号生成部103は、前述した図26(a)に示すように、波高値Vp1、パルス幅Pw1の第1駆動信号PV1を生成して出力する。また、第2駆動信号生成部104は、同図(b)に示すように、第1駆動信号P1に対して所定時間Td遅れたタイミングで波高値Vp2、パルス幅Pw2の第2駆動信号PV2を生成して出力する。
【0155】
このように、第3電極を部分的に設ける場合には、ノズル44の周辺に対応する部分のみで振動板50に対向する領域に、言いかえれば、ノズル44により近い部分に設けることにより、ノズル44に近い部分で振動板50の変形を効果的に抑制でき、インク滴の切れが速くなり、より微少なインク滴を吐出できる。
【0156】
次に、本発明の更に他の実施形態について図30乃至図32を参照して説明する。なお、図30は同実施形態における振動板の動作を説明する説明図、図31は同実施形態における駆動波形を説明する説明図、図32は同実施形態の説明に供する印加開始タイミングとインク滴吐出特性の関係を示す説明図である。なお、前記実施形態と同一部分には同一符号を用いる。
【0157】
この実施形態は、第1駆動信号P1で振動板50を電極55側に当接させるとともに、第1駆動信号P1と第2駆動信号P2との間の所定時間Tdを短くし、第1駆動信号P1の印加停止で振動板50が初期位置に復帰する前のタイミングで第2駆動信号P2を印加することによって、主敵の前にサテライト滴を吐出させることで微小なインク滴を吐出するようにしたものである。
【0158】
すなわち、図30に示すように、駆動波形を印加しない状態では、同図(a)に示すように振動板50は平衡位置(初期位置)にあり、この状態で第1駆動信号P1を印加すると、電極55との間に発生する静電力によって振動板50は電極55側に変形して、同図(b)に示すように電極55側(保護膜57表面)に当接する。このとき、駆動電圧を高くしていくと、振動板50が当接する面積が増えて、蓄えられるエネルギーが大きくなる。
【0159】
ここで、第1駆動信号P1を立ち下げて印加を停止し、振動板50を開放すると、同図(c)に示すように、振動板50は変形曲率の大きな部分、すなわち、当接している部分の両端部から急激に復元を開始する。この急激な振動板50の復元変形によって圧力波が発生し、振動板50が平衡位置に戻る前に、すなわち主滴の前にサテライト滴(主滴より速度が大きいので、「前サテライト滴」という。)を吐出するエネルギーが生じ、ノズル44から主滴に比べて微小な前サテライト滴が吐出される。
【0160】
その後、同図(d)に示すように振動板50は大きな変形部分がなくなって平衡位置に復帰しようとするので、このタイミングで第2駆動信号P2を印加することにより、振動板50の復元力が弱まり、同図(e)に示すように、緩やかに平衡位置に復帰するので、インク滴(主滴)を吐出するだけのエネルギーがなくなり、ノズル44からは主滴が吐出されない。この場合、第2駆動信号P2の波高値Vp2は第1駆動信号P1の波高値Vp1よりも大きくする。
【0161】
このように、当接している振動板50の初期復元開始圧力を利用して前サテライト滴を吐出させて微小滴とする場合、前サテライトは、十分な速度を有するので、ドット位置ずれも少なく、また、主滴に対してかなり小さいので、粒状感を抑えることができる。
【0162】
この場合の第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2並びに所定時間Tdについて図31及び図32を参照して説明する。
図31に示すように、第1駆動信号P1及び第2駆動信号P2からなる駆動波形について、第1駆動信号P1と第2駆動信号P2の間の所定時間Td(第2駆動信号P2の印加開始タイミング)Tdを0.5μs〜2.0μsの間で変化させて電極55に印加した場合の吐出特性(吐出滴速度Vj、吐出滴体積Mj)を測定した。
【0163】
このとき、図32の測定結果に示すように、印加開始タイミングTdに対して吐出滴速度Vjは実線で示すように変化し、印加開始タイミングTdに対して吐出滴体積Mjは破線で示すように変化し、前サテライト滴の吐出速度Vjは二点鎖線Sで示すように変化した。また、第1駆動信号P1のみを印加して駆動した場合、主滴の吐出滴速度Vjは同図に▲1▼線で示す値に、同じく主滴の吐出滴体積Mjは▲2▼線で示す値、サテライト滴の吐出速度Vjは同図に▲3▼線で示す値になった。
【0164】
なお、各特性を測定するときの駆動波形は、所定時間Tdを含めて第1駆動信号P1と第2駆動信号P2とを一纏めにしてROM71に書き込み、所定時間Tdを変えるときには別の駆動波形を読み出すようにした。また、第1駆動信号P1は、図10を参考にして、吐出効率の良いパルス幅Pw1=6μs、電圧値Vp1とし、第2駆動信号P2はパルス幅Pw2=3μs、電圧値Vp2(>Vp1)とした。
【0165】
また、ヘッド構成については、前記実施形態における構成において、加圧液室長800μm、振動板厚さ2μm、ノズル径20μmとして、流体抵抗を少し大きくした。これは、ノズル径を小さくして流体抵抗を大きくすると、インクが流れ難くなるので、インクの追従が遅くなり、前サテライトが発生し易くなるためである。
【0166】
この測定結果から分かるように、第1駆動信号P1による振動板50の開放から極めて短い所定時間Tdで第2駆動信号P2を印加することによって、前サテライト滴のみを吐出させることができる。
【0167】
この場合、第1駆動信号印加時のインク液室の残留圧力及び振動板開放時に発生したインクと振動板の運動エネルギーがあるので、振動板を緩やかに復帰させる(インク滴を吐出させない)ためには、第2駆動信号は、第1駆動信号より波高値を高くする。これにより、主滴を吐出させることなく、先行した微小滴(前サテライト)だけを吐出させることができる。
【0168】
また、振動板50が平衡位置に戻る前に第2駆動信号を印加する場合は、図32に示したように所定時間(印加開始タイミングTd)を変化させることによって階調を制御することが好ましい。これにより、安定してドット径を制御することができるようになる。
【0169】
なお、上記各実施形態においては、静電型インクジェットヘッドの振動板と電極の平面形状を矩形とした例で説明したが、平面形状を台形、三角形とすることもできる。また、上記各実施形態ではインクジェットヘッドは振動板と液室とを流路基板として同一部材から形成しているが、振動板と液室形成部材とを別部材で形成して接合することもできる。
【0170】
また、本発明で駆動制御するインクジェットヘッドは流路基板中に形成したノズル、加圧室、流体抵抗部、共通流路液室の形状、配置、形成方法は適切に変更することができる。例えば、上記実施形態においては、ノズルは振動板の変位方向にインク滴が吐出するように形成したサイドシュータ方式のインクジェットヘッドであるが、ノズルを振動板の変位方向と交差する方向にインク滴が吐出するように形成したエッジシュータ方式のインクジェットヘッドでもよい。また、前述したようにプリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置及び液滴を吐出する装置にも本発明を適用することができる。
【0171】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るインクジェット記録装置及び画像形成装置によれば、インクジェットヘッドの振動板側と電極との間に、ノズルからインク滴を吐出させる第1駆動信号を印加した後、電極側に変位した振動板が平衡位置を通過して電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに振動板を平衡位置に向けて変位させる第2駆動信号を印加する手段を備えているので、微小インク滴を吐出することが可能になる。
【0172】
ここで、第2駆動信号を電極に印加することで、電極構成を簡略化することができる。また、第2駆動信号を電極とは電気的に分離され、振動板に対向する第3電極に印加することで、駆動回路の構成を簡略化できる。さらに、第2駆動信号を電極を設ける基板に印加することで、電極構成及び駆動回路構成を簡略化できる。
【0173】
また、振動板が電極に当接する前のタイミングで第2駆動信号の印加を停止することで、第2駆動信号によるインク滴吐出やインク垂れを防止できる。この場合、振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に第2駆動信号の印加を停止することで、より確実に第2駆動信号によるインク滴吐出やインク垂れを防止できる。
【0174】
さらに、第2駆動信号は矩形状パルスとすることで、駆動回路構成を簡単にでき、コストも廉価になる。また、第2駆動信号の立下り変化速度は第1駆動信号の立下り変化速度よりも緩やかであるものとすることができ、加圧室内での圧力変動が小さくなり、高周波駆動における第2駆動信号によるインク滴吐出やインク垂れを防止できる。
【0175】
さらにまた、第2駆動信号の波高値が第1駆動信号の波高値よりも高くすることで、より確実に振動板の変形を抑制することができる。また、第2駆動信号の波高値を変化できるようにすることで、吐出する微小滴の滴量を制御することができ、印加タイミングを制御するよりもインク滴吐出速度を確保しつつ制御幅を広くすることができる。
【0176】
また、第2駆動信号は、第1駆動信号及び第2駆動信号の波高値が略同一としたとき、第2駆動信号を印加したときのインク滴最後尾の速度が第1駆動信号のみを印加したときのインク滴最後尾の速度と略同一になるタイミングで印加することで、振動板の動きを直接観測することなくタイミング設定が可能になり、製造バラツキによるヘッドの個体差を補正して最適な所定時間を設定することができる。
【0177】
さらに、第2駆動信号の印加時間は、インク滴のパルス幅特性のピーク時間に対して1/4以上3/4未満の時間とすることで、振動板の動きを直接観測することなく最適な第2駆動信号の印加時間を容易に設定することができる。
【0178】
さらにまた、第1駆動信号と第2駆動信号とを印加する場合と、第1駆動信号のみを印加する場合とを選択できることで、多値化記録を行うことができる。
【0179】
また、第1駆動信号と第2駆動信号とを印加する場合の第1駆動信号の波高値を第1駆動信号のみを印加するときの波高値よりも小さくすることで、より微少量のインク滴を吐出することができ、粒状感が少なくなって画質が向上する。
【0180】
さらに、第2駆動信号を第1駆動信号に対して逆極性とすることで、残留電荷の蓄積を抑えて、静電力のばらつきを低減することができ、微小なインク滴を安定して吐出することができて、粒状感が少なくなって画質が向上する。また、駆動周期又は所定回数毎に第1駆動信号及び第2駆動信号の両方の極性を反転させることで、残留電荷の蓄積を抑えて、静電力のばらつきを低減することができ、微小なインク滴を安定して吐出することができて、粒状感が少なくなって画質が向上する。
【0181】
本発明に係るヘッド駆動制御装置によれば、インクジェットヘッドの振動板側と電極との間に、ノズルからインク滴を吐出させる第1駆動信号を印加した後、電極側に変位した振動板が平衡位置を通過して電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに振動板を平衡位置に向けて変位させる第2駆動信号を印加する手段を備えているので、微小滴を吐出させることが可能になる。
【0182】
ここで、第1駆動信号と第2駆動信号とを時系列で生成する手段を備えることで、簡単な構成で、第1駆動信号のみ及び第1駆動信号と第2駆動信号の選択を行うことができるようになる。
【0183】
また、第2駆動信号は、インクジェットヘッドに印加したときに振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に立ち下がる信号とすることで、第2駆動信号によってインク滴が吐出したり、液垂れを生じることを防止できる。さらに、第1駆動信号及び第2駆動信号は矩形状パルス信号とすることで、回路構成が簡単になる。
【0184】
さらに、第2駆動信号の波高値は第1駆動信号の波高値よりも高くすることで、振動板をより確実に抑制することができるようになる。また、第2駆動信号は第1駆動信号に対して逆極性の信号とすることで、残留電荷を低減することができるようになる。さらに、駆動周期又は所定回数毎に前記第1駆動信号及び第2駆動信号の両方の極性を反転させることでも、残留電荷を低減することができるようになる。
【0185】
本発明に係るヘッド駆動制御方法によれば、インクジェットヘッドの振動板側と電極との間に、ノズルからインク滴を吐出させる第1駆動信号を印加した後、電極側に変位した振動板が平衡位置を通過して電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに振動板を平衡位置に向けて変位させる第2駆動信号を印加するので、微小滴を吐出させることができる。
【0186】
ここで、第2駆動信号を印加した後、第1駆動信号で変形した振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に第2駆動信号の印加を停止することで、第2駆動信号によるインク滴の吐出や液垂れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部の概略斜視説明図
【図2】同機構部の側面説明図
【図3】同記録装置のヘッドの分解斜視説明図
【図4】同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図
【図5】図4の要部拡大説明図
【図6】同ヘッドの振動板短手方向の要部拡大断面説明図
【図7】同記録装置の制御部の一例を示すブロック図
【図8】同制御部の本発明に係るヘッド駆動制御装置部分のブロック説明図
【図9】同ヘッド駆動制御装置の作用説明に供する説明図
【図10】同ヘッドの駆動波形のパルス幅と吐出滴速度及び吐出滴体積の関係の一例を説明する説明図
【図11】本発明の第1実施形態の説明に供する説明図
【図12】同実施形態における駆動波形の説明に供する説明図
【図13】図11の駆動波形を印加したときの印加開始タイミングと吐出滴速度及び吐出滴体積の関係を説明する説明図
【図14】同実施形態における駆動波形の説明に供する説明図
【図15】図14の駆動波形を印加したときの印加時間と吐出滴速度及び吐出滴体積の関係を説明する説明図
【図16】同実施形態における駆動波形の説明に供する説明図
【図17】図16の駆動波形を印加したときの電圧値と吐出滴速度及び吐出滴体積の関係を説明する説明図
【図18】同実施形態における駆動波形の説明に供する説明図
【図19】図18の駆動波形を印加したときの電圧値と吐出滴速度及び吐出滴体積の関係を説明する説明図
【図20】同実施形態における駆動波形の他の例の説明に供する説明図
【図21】同実施形態における駆動波形の他の例の説明に供する説明図
【図22】同実施形態における駆動波形の他の例の説明に供する説明図
【図23】同実施形態における駆動波形の他の例の説明に供する説明図
【図24】本発明の他の実施形態の説明に供する説明図
【図25】同実施形態における本発明に係るインクジェットヘッドの振動板長手方向の断面説明図
【図26】同実施形態における駆動波形の説明に供する説明図
【図27】同実施形態の他の例の説明に供する説明図
【図28】同実施形態の更に他の例の説明に供する説明図
【図29】同例における本発明に係るインクジェットヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図
【図30】本発明の更に他の実施形態の説明に供する説明図
【図31】同実施形態における駆動波形の説明に供する説明図
【図32】図30の駆動波形を印加したときの印加開始タイミングと吐出滴速度及び吐出滴体積の関係の説明に供する説明図
【符号の説明】
13…キャリッジ、14…ヘッド、24…搬送ローラ、33…排紙ローラ、40…インクジェットヘッド、41…流路基板、42…電極基板、43…ノズル板、44…ノズル、46…加圧室、47…流体抵抗部、48…共通流路液室、50…振動板、55…電極、56…ギャップ、87…波形生成回路、91…主制御部、93…ドライバIC、95…シフトレジスタ、96…ラッチ回路、97…レベル変換回路、98…アナログスイッチアレイ、101…第3電極。
Claims (29)
- インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク流路と、このインク流路の一部の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記振動板を静電気力により変形させて前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置において、
前記インクジェットヘッドの前記振動板側と電極との間に、前記ノズルからインク滴を吐出させる第1駆動信号を印加した後、前記電極側に変位した前記振動板が平衡位置を通過して前記電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに前記振動板を前記平衡位置に向けて変位させる第2駆動信号を印加する手段を備えている
ことを特徴とするインクジェット記録装置。 - 請求項1に記載のインクジェット記録装置において、前記第2駆動信号を前記電極に印加することを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1に記載のインクジェット記録装置において、前記第2駆動信号を前記電極とは電気的に分離され、前記振動板に対向する第3電極に印加することを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1に記載のインクジェット記録装置において、前記第2駆動信号を前記電極を設けた基板に印加することを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記振動板が前記電極に当接する前のタイミングで前記第2駆動信号の印加を停止することを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項5に記載のインクジェット記録装置において、前記振動板が平衡位置を前記電極の方向に通過する前に前記第2駆動信号の印加を停止することを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第2駆動信号は矩形状パルスであることを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第2駆動信号の立下り変化速度は第1駆動信号の立下り変化速度よりも緩やかであることを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1乃至9のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第2駆動信号の波高値が前記第1駆動信号の波高値よりも高いことを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1乃至9のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第2駆動信号の波高値を変化できることを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1乃至10のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第2駆動信号は、前記第1駆動信号及び第2駆動信号の波高値が略同一としたとき、第2駆動信号を印加したときのインク滴最後尾の速度が第1駆動信号のみを印加したときのインク滴最後尾の速度と略同一になるタイミングで印加することを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1乃至11のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第2駆動信号の印加時間は、インク滴のパルス幅特性のピーク時間に対して1/4以上3/4未満の時間であることを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1乃至12のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第1駆動信号及び第2駆動信号を印加する場合と、第1駆動信号のみを印加する場合とを選択できることを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1乃至13のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第1駆動信号及び第2駆動信号を印加する場合の第1駆動信号の波高値が第1駆動信号のみを印加する場合の第1駆動信号の第1波高値よりも小さいことを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1乃至14のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第2駆動信号は第1駆動信号に対して逆極性の信号であることを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項1乃至14のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、駆動周期又は所定回数毎に前記第1駆動信号及び第2駆動信号の両方の極性を反転させることを特徴とするインクジェット記録装置。
- インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク流路と、このインク流路の一部の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記振動板を静電気力により変形させて前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドを駆動制御するヘッド駆動制御装置において、
前記インクジェットヘッドの前記振動板側と電極との間に、前記ノズルからインク滴を吐出させる第1駆動信号を印加した後、前記電極側に変位した前記振動板が平衡位置を通過して前記電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに前記振動板を前記平衡位置に向けて変位させる第2駆動信号を印加する手段を備えている
ことを特徴とするヘッド駆動制御装置。 - 請求項17に記載のヘッド駆動制御装置において、前記第1駆動信号と第2駆動信号とを時系列で生成する手段を備えていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
- 請求項18に記載のヘッド駆動制御装置において、前記第2駆動信号は、前記インクジェットヘッドに印加したときに振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に立ち下がる信号であることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
- 請求項18又は19に記載のヘッド駆動制御装置において、前記第1駆動信号及び第2駆動信号は矩形状パルス信号であることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
- 請求項18乃至20のいずれかに記載のヘッド駆動制御装置において、前記第2駆動信号の波高値は前記第1駆動信号の波高値よりも高いことを特徴とするヘッド駆動制御装置。
- 請求項18乃至21のいずれかに記載のヘッド駆動制御装置において、前記第2駆動信号は第1駆動信号に対して逆極性の信号であることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
- 請求項18乃至22のいずれかに記載のヘッド駆動制御装置において、駆動周期又は所定回数毎に前記第1駆動信号及び第2駆動信号の両方の極性が反転することを特徴とするヘッド駆動制御装置。
- インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク流路と、このインク流路の一部の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記振動板を静電気力により変形させて前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドを駆動制御するヘッド駆動制御方法において、
前記インクジェットヘッドの前記振動板側と電極との間に、前記ノズルからインク滴を吐出させる第1駆動信号を印加した後、前記電極側に変位した前記振動板が平衡位置を通過して前記電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに前記振動板を前記平衡位置に向けて変位させる第2駆動信号を印加することを特徴とするヘッド駆動制御方法。 - 請求項24に記載のヘッド駆動制御装置において、前記第2駆動信号を印加した後、前記第1駆動信号で変形した振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に前記第2駆動信号の印加を停止することを特徴とするヘッド駆動制御方法。
- 請求項24又は25に記載のヘッド駆動制御方法において、前記第1駆動信号及び第2駆動信号は矩形状パルス信号であることを特徴とするヘッド駆動制御方法。
- 請求項24乃至26のいずれかに記載のヘッド駆動制御方法において、前記第2駆動信号の波高値は前記第1駆動信号の波高値よりも高いことを特徴とするヘッド駆動制御方法。
- 請求項24乃至27のいずれかに記載のヘッド駆動制御方法において、前記第2駆動信号の波高値を記録画像に応じて変化させることを特徴とするヘッド駆動制御方法。
- インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク流路と、このインク流路の一部の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記振動板を静電気力により変形させて前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドを搭載した画像形成装置において、
前記インクジェットヘッドの前記振動板側と電極との間に、前記ノズルからインク滴を吐出させる第1駆動信号を印加した後、前記電極側に変位した前記振動板が平衡位置を通過して前記電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに前記振動板を前記平衡位置に向けて変位させる第2駆動信号を印加する手段を備えている
ことを特徴とする画像形成装置。
インクジェット記録装置。
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