JP4342781B2 - インクジェット記録装置、画像形成装置、液滴を吐出する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はインクジェット記録装置、画像形成装置、液滴を吐出する装置に関する。
【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は、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、加圧室、液室、加圧室等とも称される。）と、このインク流路内のインクを加圧する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドを搭載したものである。
【０００３】
インクジェットヘッドとしては、インク流路内のインクを加圧する圧力発生手段として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの、或いは、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のものなどが知られている。
【０００４】
このようなインクジェットヘッドの中には、振動板を加圧室側に押し込み、加圧室内の容積を小さくすることでインク滴を吐出させる押し打ち法で駆動するものと、振動板をインク室の外側方向の力で変形させインク室内の内容積を広げた状態から元の容積になるように振動板の変位を元に戻すことでインク滴を吐出させる引き打ち法で駆動するものとがある。
【０００５】
ここで、引き打ち法タイプの駆動方法としては、例えば特開２００１−２７００９２号後方に開示されているような駆動信号を用いるものが知られている。これを図２２を参照して説明すると、この駆動信号は、中間電位Ｖｍから膨張電位まで上昇して圧力室を膨張させる膨張要素２０１と、膨張状態を保持する第１ホールド要素２０２と、膨張電位から収縮電位まで下降して膨張状態の圧力室を収縮させてインク滴を吐出させる吐出要素２０３と、収縮状態を保持する第２ホールド要素２０４と、収縮状態の圧力室を状態の膨張状態に復帰させる制振要素２０５とからなり、吐出要素２０３と第２ホールド要素２０４の印加時間を圧力室の固有振動周期Ｔｃに合わせた、すなわち、吐出要素２０３の発生タイミングから制振要素２０５の発生タイミングまでの時間間隔を固有振動周期Ｔｃとしたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の駆動信号にあっては、加圧室の残留振動をすぐに抑制することが難しく、特に小さなインク滴を吐出させるときに残留振動による噴射曲がりやミストの発生、縞状画像の画質異常などが起きることがあるという課題がある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、残留振動を抑制して滴吐出特性を適切な値に保ちながら液滴を安定して吐出することで画像品質の低下を防止するインクジェット記録装置、画像形成装置、液滴を安定して吐出することができる液滴を吐出する装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、画像形成装置、液滴を吐出する装置は、ヘッドの圧力発生手段に対して印加する駆動信号は、加圧室を収縮させてインク滴を吐出させる第１の波形要素と、この第１の波形要素より後に発生されて加圧室の容積をさらに収縮させて滴吐出後の残留振動を抑制する第２の波形要素とを含み、第１、第２の波形要素の各発生タイミングの時間間隔Ｔ１と加圧室の固有振動周期Ｔｃとが、Ｔｃ／４≦Ｔ１≦３・Ｔｃ／４の関係にある構成としたものである。
【０００９】
ここで、第１の波形要素で収縮された加圧室の収縮状態を保持する第３の波形要素を含むことが好ましい。
【００１０】
さらに、第１の波形要素に先立ち加圧室を膨張させる第４の波形要素を含み、第４、第１の各波形要素の発生タイミングの時間間隔Ｔ２と加圧室の固有振動周期Ｔｃとが、Ｔｃ／４≦Ｔ２≦３・Ｔｃ／４の関係にあることが好ましい。
【００１１】
この場合、第４、第２の各波形要素の発生タイミングの時間間隔Ｔ３と加圧室の固有振動周期Ｔｃとが、３・Ｔｃ／４≦Ｔ３≦５・Ｔｃ／４の関係にあることが好ましい。また、第１の波形要素の期間が加圧室の固有振動周期Ｔｃの１／２以下であることが好ましい。さらに、第２の波形要素の変化電位は第１の波形要素の変化電位の１／４〜３／４の範囲内であることが好ましい。
【００１２】
また、第２の波形要素の後に発生されて加圧室を膨張させる第５の波形要素を含み、第２、第５の各波形要素の発生タイミングの時間間隔Ｔ５が加圧室の固有振動周期Ｔｃの１／２であることが好ましい。また、第２の波形要素の後に発生されて加圧室を収縮させる第６の波形要素を含み、第２、第６の各波形要素の発生タイミングの時間間隔Ｔ６が加圧室の固有振動周期Ｔｃであることが好ましい。
【００１３】
【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は本発明に係る液滴を吐出する装置を含む、画像形成装置（画像記録装置）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。
【００１４】
このインクジェット記録装置装置は、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。
【００１５】
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。
【００１６】
インクカートリッジ１５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッド１４へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッド１４へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。このインクカートリッジ１５からインクをヘッド１４内に供給する。
【００１７】
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に固定しており、主走査モータ１７の正逆回転によりキャリッジ１３が往復駆動される。
【００１８】
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、この振動板を圧電素子で変形させるピエゾ型インクジェットヘッドを用いている。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
記録時には、キャリッジ１３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１４を駆動することにより、停止している用紙３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙３を排紙する。
【００２２】
また、キャリッジ１３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド１４の吐出不良を回復するための回復装置３７を配置している。回復装置３７は、キャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１３は印字待機中にはこの回復装置３７側に移動されてキャッピング手段でヘッド１４をキャッピングされ、吐出口部（ノズル孔）を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する（パージする）ことにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００２３】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド１４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００２４】
次に、このインクジェット記録装置の記録ヘッド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５を参照して説明する。なお、図３は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図４は同ヘッドの液室短手方向に沿う断面説明図、図５は同ヘッドの要部平面説明図である。
【００２５】
このインクジェットヘッドは、単結晶シリコン基板で形成した流路板４１と、この流路板４１の下面に接合した振動板４２と、流路板４１の上面に接合したノズル板４３とを有し、これらによって液滴であるインク滴を吐出するノズル４５がノズル連通路４５ａを介して連通するインク流路である加圧室４６、加圧室４６にインクを供給するための共通液室４８にインク供給口４９を介して連通する流体抵抗部となるインク供給路４７を形成している。
【００２６】
そして、振動板４２の外面側（液室と反対面側）に各加圧室４６に対応して加圧室４６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子としての積層型圧電素子５２を接合し、この圧電素子５２をベース基板５３に接合している。また、圧電素子５２の間には加圧室４６、４６間の隔壁部４１ａに対応して支柱部５４を設けている。ここでは、圧電素子部材にハーフカットのダイシングによるスリット加工を施すことで櫛歯状に分割して、１つ毎に圧電素子５２と支柱部５４して形成している。支柱部５４も構成は圧電素子５１と同じであるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。
【００２７】
さらに、振動板４２の外周部はフレーム部材４４にギャップ材を含む接着剤５０にて接合している。このフレーム部材４４には、共通液室４８となる凹部、この共通液室４８に外部からインクを供給するための図示しないインク供給穴を形成している。このフレーム部材４４は、例えばエポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成している。
【００２８】
ここで、流路板４１は、例えば結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、ノズル連通路４５ａ、加圧室４６、インク供給路４７となる凹部や穴部を形成したものであるが、単結晶シリコン基板に限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。
【００２９】
振動板４２は、ニッケルの金属プレートから形成したもので、例えばエレクトロフォーミング法（電鋳法）で作製しているが、この他の金属板や樹脂板或いは金属と樹脂板との接合部材などを用いることもできる。この振動板４２は加圧室４６に対応する部分に変形を容易にするための薄肉部（ダイアフラム部）５５及び圧電素子５２と接合するための厚肉部（島状凸部）５６を形成するとともに、支柱部５４に対応する部分及びフレーム部材４４との接合部にも厚肉部５７を形成し、平坦面側を流路板４１に接着剤接合し、島状凸部５６を圧電素子５２に接着剤接合し、更に厚肉部５７を支柱部５４及びフレーム部材４４に接着剤５０で接合している。なお、ここでは、振動板４２を２層構造のニッケル電鋳で形成している。この場合、ダイアフラム部５５の厚みは３μｍ、幅は３５μｍ（片側）としている。
【００３０】
ノズル板４３は各加圧室４６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４５を形成し、流路板４１に接着剤接合している。このノズル板４３としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂との組み合せ、、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。ここでは、電鋳工法によるＮｉメッキ膜等で形成している。また、ノズル４３の内部形状（内側形状）は、ホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。）に形成し、このノズル４５の穴径はインク滴出口側の直径で約２０〜３５μｍとしている。さらに、各列のノズルピッチは１５０ｄｐｉとした。
【００３１】
また、ノズル板４３のノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。撥水処理層としては、例えば、ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。
【００３２】
圧電素子５２は、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層６１と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡgＰd）からなる内部電極層６２とを交互に積層したものであり、内部電極６２を交互に端面の端面電極（外部電極）である個別電極６３、共通電極６４に電気的に接続したものである。この圧電常数がｄ３３である圧電素子５２の伸縮により加圧室４６を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子５２に駆動信号が印加され充電が行われると伸長し、また圧電素子５２に充電された電荷が放電すると反対方向に収縮するようになっている。
【００３３】
なお、圧電素子部材の一端面の端面電極はハーフカットによるダイシング加工で分割されて個別電極６３となり、他端面の端面電極は切り欠き等の加工による制限で分割されずにすべての圧電素子５２で導通した共通電極６４となる。
【００３４】
そして、圧電素子５２の個別電極６３には駆動信号を与えるために半田接合又はＡＣＦ（異方導電性膜）接合若しくはワイヤボンディングでＦＰＣケーブル６５を接続し、このＦＰＣケーブル６５には各圧電素子５２に選択的に駆動波形を印加するための駆動回路（ドライバＩＣ）を接続している。また、共通電極６４は、圧電素子の端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣケーブル６５のグラウンド（ＧＮＤ）電極に接続している。
【００３５】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、例えば、記録信号に応じて圧電素子５２に駆動波形（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによって、圧電素子５２に積層方向の変位が生起し、振動板４２を介して加圧室４６内のインクが加圧されて圧力が上昇し、ノズル４５からインク滴が吐出される。
【００３６】
その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧室４６内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧室４６内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、図示しないインクタンクから供給されたインクは共通液室４８に流入し、共通液室４７からインク供給口４９を経て流体抵抗部４７を通り、加圧室４６内に充填される。
【００３７】
なお、流体抵抗部４７は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による最充填（リフィル）に対して抵抗になる。流体抵抗部４７の流体抵抗値を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。
【００３８】
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６及び図７を参照して説明する。なお、図６は同制御部の全体ブロック図、図７は本発明の第１実施形態に係る同制御部のヘッド駆動制御に係わる部分のブロック説明図である。
【００３９】
この制御部は、プリンタコントローラ７０と、主走査モータ１７及び副走査モータ１８を駆動するためのモータドライバ８１と、記録ヘッド１４（インクジェットヘッド）を駆動するためのヘッドドライバ（ヘッド駆動回路、ドライバＩＣで構成）８２等を備えている。
【００４０】
プリンタコントローラ７０は、ホストコンピュータ等からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介して受信するインターフェース（以下「Ｉ／Ｆ」という）７２と、ＣＰＵ等からなる主制御部７３と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ７４と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ７５と、発振回路７６と、インクジェットヘッド１４への駆動波形を発生させる駆動波形発生手段としての駆動信号発生回路７７と、ドットパターンデータ（ビットマップデータ）に展開された印字データ及び駆動波形等をヘッドドライバ８２に送信するためのＩ／Ｆ７８、モータ駆動データをモータドライバ８１に送信するためのＩ／Ｆ７９等とを備えている。
【００４１】
ＲＡＭ７４は各種バッファ及びワークメモリ等として用いる。ＲＯＭ７５は主制御部７３によって実行する各種制御ルーチンとフォントデータ及びグラフィック関数、各種手続き等を記憶している。
【００４２】
主制御部７３は、Ｉ／Ｆ７２に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して中間コードに変換し、この中間コードデータをＲＡＭ７４の所定のエリアで構成した中間バッファに記憶し、読み出した中間コードデータをＲＯＭ７５に格納したフォントデータを用いてドットパターンデータに展開し、ＲＡＭ７４の異なる所定のエリアに再び記憶する。なお、ホスト側のプリンタドライバで印刷データをビットマップデータに展開してこの記録装置に転送する場合には、単にＲＡＭ７４に受信したビットマップの印刷データを格納する。
【００４３】
そして、主制御部７３は、記録ヘッド１４の１行分に相当するドットパターンデータが得られると、図７に示すように、この１行分のドットパターンデータを、発振回路７６からのクロック信号ＣＬＫに同期して、Ｉ／Ｆ７８を介してヘッドドライバ８２にシリアルデータＳＤで送出し、また所定のタイミングでラッチ信号ＬＴＡをヘッドドライバ８２に送出する。
【００４４】
駆動信号発生回路７７は、図７に示すように、駆動波形（駆動信号）Ｐｖのパターンデータを格納したＲＯＭ（ＲＯＭ７５で構成することもできる。）と、このＲＯＭから読み出される駆動波形のデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器を含む波形生成回路９１と、アンプ９２とで構成している。
【００４５】
ヘッド駆動回路８２は、主制御部７３からのクロック信号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７３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（レベルシフタ）９７と、このレベルシフタ９７でオン／オフが制御されるアナログスイッチアレイ（スイッチ手段）９８とからなる。
【００４６】
このスイッチ回路９８には、駆動信号発生回路７７からの駆動波形Ｐｖを入力するスイッチＡＳ１〜ＡＳｎのアレイからなり、各スイッチＡＳ１〜ＡＳｎは記録ヘッド（インクジェットヘッド）１４の各ノズルに対応する圧電素子５２にそれぞれ接続されている。
【００４７】
そして、シフトレジスタ９５にシリアル転送された印字データＳＤは、一旦、ラッチ回路９６によってラッチされる。ラッチされた印字データはレベルシフタ９７によってスイッチ回路９８のスイッチを駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の所定の電圧値まで昇圧されてスイッチ手段としてのスイッチ回路９８に与えられる。
【００４８】
このスイッチ回路９８の入力側には駆動信号発生回路７７からの駆動波形（駆動信号）Ｐｖが印加されており、スイッチ回路９８の出力側には圧力発生手段としての圧電素子５２が接続されている。したがって、例えば、スイッチ回路９８に加わる印字データが「１」である期間中は、駆動波形Ｐｖから得られる駆動パルスが圧電素子５２に印加され、この駆動パルスに応じて圧電素子５２は伸縮を行う。一方、スイッチ回路９８に加わる印字データが「０」の期間中は、圧電素子５２への駆動パルスの供給が遮断される。
【００４９】
なお、シフトレジスタ９５及びラッチ回路９６はロジック回路で組んであり、レベル変換回路９７及びスイッチ回路９８はアナログ回路で組んである。
【００５０】
次に、このように構成したインクジェット記録装置において駆動信号発生回路７７から発生する圧電素子５２に印加する駆動波形（駆動信号）の異なる例について図７以降をも参照して説明する。
先ず、駆動信号の第１例を図８を参照説明する。この駆動信号は、基準電位Ｖrefから電位Ｖａまで立ち上がり加圧室６を収縮させてインク滴を吐出させる第１の波形要素（吐出要素）１０１と、電位Ｖａを維持することで第１の波形要素１０１の印加で収縮した加圧室６の収縮状態を保持する第３の波形要素１０３と、第３の波形要素１０３による保持状態の後電位Ｖｂまで立ち上がり加圧室６を収縮させてインク滴吐出後のメニスカスの残留振動を抑制するための第２の波形要素１０２と、電位Ｖｂを維持することで第２の波形要素１０２の印加で収縮した加圧室６の収縮状態を保持する第５の波形要素１０５と、この第５の波形要素１０５の保持状態の後基準電位Ｖrefまで立ち下げて加圧室６を膨張させる第６の波形要素１０６とを含んでいる。
【００５１】
ここで、第１の波形要素１０１の発生タイミングｔ１と第２の波形要素ｔ２の発生タイミングとの間の時間間隔Ｔ１と加圧室６の固有振動周期Ｔｃとは、Ｔ１＜Ｔｃの関係に設定している。これにより、加圧室６の固有振動によるインクメニスカスの残留振動をいち早く抑制することができ、滴吐出後のミストの発生や噴射曲がりを低減することができて、画像品質が向上する。
【００５２】
この場合、より好ましくは、第１の波形要素１０１の発生タイミングｔ１と第２の波形要素ｔ２の発生タイミングとの間の時間間隔Ｔ１と加圧室６の固有振動周期Ｔｃとを、Ｔｃ／４≦Ｔ１≦３・Ｔｃ／４の関係に設定する。
【００５３】
第１の波形要素１０１の発生タイミングｔ１と第２の波形要素ｔ２の発生タイミングとの間の時間間隔Ｔ１と加圧室６の固有振動周期Ｔｃとを、Ｔ１＝Ｔｃ／２の関係に設定した場合のインク滴吐出後の状態を撮影した結果を模式的に表した図９（ａ）に示している。また、前記従来例の駆動信号を用いた場合のインク滴吐出後の状態を撮影した結果を模式的に表した同図（ｂ）に示している。
【００５４】
これによれば、従来例の駆動信号ではノズルからのメニスカスの突出量が大きくなりメニスカスの残留振動をうまく抑制できない場合が生じることが分かる。なお、Ｔｃ／４≦Ｔ１≦３・Ｔｃ／４の関係に設定した場合にも、Ｔ１＝Ｔｃ／２に設定した場合と同様の効果が確認された。
【００５５】
次に、駆動信号の第２例を図１０を参照説明する。この駆動信号は、第１の波形要素１０１に先立ち基準電位Ｖrefから電位Ｖｃまで立下り加圧室６を膨張させてメニスカスを引き込む第４の波形要素１０４と、電位Ｖｃを維持することで第４の波形要素１０４の印加で膨張した加圧室６の膨張状態を維持する第８の波形要素１０８と、電位Ｖｃから電位Ｖｄまで立ち上がり加圧室６を収縮させてインク滴を吐出させる第１の波形要素（吐出要素）１０１と、電位Ｖｄを維持することで第１の波形要素１０１の印加で収縮した加圧室６の収縮状態を保持する第３の波形要素１０３と、第３の波形要素１０３による保持状態の後基準電位Ｖrefまで立ち上がり加圧室６を収縮させてインク滴吐出後のメニスカスの残留振動を抑制するための第２の波形要素１０２とを含んでいる。
【００５６】
ここで、第４の波形要素１０１の発生タイミングｔ０と第１の波形要素１０１の発生タイミングｔ１との間の時間間隔Ｔ２と加圧室６の固有振動周期Ｔｃとは、Ｔｃ／４≦Ｔ２≦３・Ｔｃ／４の関係に設定している。これにより、加圧室６の固有振動によるインクメニスカスの残留振動をいち早く抑制することができ、滴吐出後のミストの発生や噴射曲がりを低減することができるとともに、インク滴のバラツキを低減することができ、より画像品質が向上する。
【００５９】
次に、駆動信号の第３例を図１２を参照説明する。この駆動信号は、前記第２例の駆動信号において、第４の波形要素１０１の発生タイミングｔ０と第２の波形要素１０２の発生タイミングｔ２との間の時間間隔Ｔ３と加圧室６の固有振動周期Ｔｃとは、３・Ｔｃ／４≦Ｔ３≦５・Ｔｃ／４の関係に設定している。これにより、前記第２例の駆動信号の作用効果に加えて、吐出させたくないインク滴を吐出させないようにすることができ、より画像品質が向上する。
【００６０】
ここで、Ｔｃ／２で加圧室６を膨張させ、その膨張を保持する時間を変化させたときのインク滴速度Ｖｊの変化を示すものである。第４の波形要素１０１の発生タイミングｔ０と第２の波形要素１０２の発生タイミングｔ２との間の時間間隔Ｔ３と加圧室６の固有振動周期ＴｃとをＴ３＝Ｔｃ／２の関係にすると、同図のＡの部分で第２の波形要素１０２が印加されることになり、吐出させたくないインク滴を吐出させないようにすることができる。
【００６１】
次に、駆動信号の第４例を図１４を参照説明する。この駆動信号は、前記第２例又は第３例の駆動信号において、第１の波形要素１０１の期間（印加時間）Ｔ４と加圧室６の固有振動周期Ｔｃとは、Ｔ４≦Ｔｃ／２の関係に設定している。これにより前記第２例又は第３例の駆動信号の作用効果に加えて、インク滴のバラツキが低減して、より画像品質が向上する。
【００６２】
第１の波形要素１０１の印加時間Ｔ４と加圧室６の固有振動周期Ｔｃとを、Ｔ４＝Ｔｃ／２の関係に設定した場合のインク滴速度Ｖｊのバラツキを図１５（ａ）に示している。また、第１の波形要素１０１の印加時間Ｔ４と加圧室６の固有振動周期Ｔｃとを、Ｔ４＝２・Ｔｃ／３の関係に設定した駆動信号を用いた場合のインク滴速度Ｖｊバラツキを同図（ｂ）に示している。これによれば、Ｔ４＝２・Ｔｃ／３の関係の駆動信号ではインク滴速度Ｖｊのバラツキが大きくなることが分かる。
【００６３】
次に、駆動信号の第５例を図１６を参照説明する。この駆動信号は、前記第２例ないし第４例の駆動信号において、第２の波形要素１０２の変化電圧Ｖｐｂを第４波形要素１０４の変化電圧Ｖｐａに対して１／４〜３／４の範囲内に設定したものである。これにより前記第２例ないし第４例の駆動信号の作用効果に加えて、ドットが大きくなることが低減して、より画像品質が向上する。
【００６４】
第２の波形要素１０２の変化電圧Ｖｐｂを第４波形要素１０４の変化電圧Ｖｐａに対して２／４に設定した場合の印字結果を図１７（ａ）に、従来例の駆動信号を用いた場合の印字結果を同図（ｂ）に示している。これにより、従来例の駆動信号ではメニスカスの残留振動によりドットが大きくなる場合があることが分かる。
【００６５】
次に、駆動信号の第６例を図１８を参照説明する。この駆動信号は、前記第２例の駆動信号と波形要素は略同様であるが、第１の波形要素１０１に先立ち基準電位Ｖrefから電位Ｖｆまで立下り加圧室６を膨張させてメニスカスを引き込む第４の波形要素１０４と、電位Ｖｆを維持することで第４の波形要素１０４の印加で膨張した加圧室６の膨張状態を維持する第８の波形要素１０８と、電位Ｖｆから電位Ｖｇまで立ち上がり加圧室６を収縮させてインク滴を吐出させる第１の波形要素（吐出要素）１０１と、電位Ｖｇを維持することで第１の波形要素１０１の印加で収縮した加圧室６の収縮状態を保持する第３の波形要素１０３と、第３の波形要素１０３による保持状態の後電位Ｖｈまで立ち上がり加圧室６を収縮させてインク滴吐出後のメニスカスの残留振動を抑制するための第２の波形要素１０２と、電位Ｖｈを維持することで第２の波形要素１０２の印加で収縮した加圧室６の収縮状態を保持する第５の波形要素１０５と、電位Ｖｈから基準電位Ｖrefまで立ち下がり加圧室６を膨張させる第６の波形要素１０６とを含んでいる。
【００６６】
ここで、第２の波形要素１０２の発生タイミングｔ２と第６の波形要素１０６の発生タイミングｔ６との時間間隔Ｔ５は、Ｔ５＝Ｔｃ／２に設定している。これにより、残留振動を確実に抑制して基準電位に戻すことができる。なお、その他の時間間隔や印加時間については前記第２例ないし第４例と同様に設定している。
【００６７】
第２の波形要素１０２、第５の波形要素１０５、第６の波形要素１０６を用いて第２の波形要素１０２の発生タイミングｔ２と第６の波形要素１０６の発生タイミングｔ６との時間間隔Ｔ５をＴ５＝Ｔｃ／２に設定した場合のインク滴吐出後の状態を図１９（ａ）に、図１８に仮想線で示すように第３の波形要素１０３から基準電位Ｖrefに戻した場合のインク滴吐出後の状態を図１９（ｂ）に示している。これより、第３の波形要素１０３から基準電位Ｖrefに戻した場合にはメニスカスの残留振動によってドットが大きくなる場合があることが分かる。
【００６８】
次に、駆動信号の第７例を図２０を参照説明する。この駆動信号は、前記第５例の駆動信号と波形要素は略同様であるが、第１の波形要素１０１に先立ち基準電位Ｖrefから電位Ｖｃまで立下り加圧室６を膨張させてメニスカスを引き込む第４の波形要素１０４と、電位Ｖｃを維持することで第４の波形要素１０４の印加で膨張した加圧室６の膨張状態を維持する第８の波形要素１０８と、電位Ｖｃから電位Ｖｄまで立ち上がり加圧室６を収縮させてインク滴を吐出させる第１の波形要素（吐出要素）１０１と、電位Ｖｄを維持することで第１の波形要素１０１の印加で収縮した加圧室６の収縮状態を保持する第３の波形要素１０３と、第３の波形要素１０３による保持状態の後電位Ｖｅまで立ち上がり加圧室６を収縮させてインク滴吐出後のメニスカスの残留振動を抑制するための第２の波形要素１０２と、電位Ｖｅを維持することで第２の波形要素１０２の印加で収縮した加圧室６の収縮状態を保持する第５の波形要素１０５と、電位Ｖｅから基準電位Ｖrefまで立ち上がり加圧室６を収縮させる第７の波形要素１０７とを含んでいる。
【００６９】
ここで、第２の波形要素１０２の発生タイミングｔ２と第７の波形要素１０７の発生タイミングｔ４との時間間隔Ｔ６は、Ｔ６＝Ｔｃ／２に設定している。これにより、低い電圧で基準電位に戻すことができるため、インク滴が吐出することを防止できる。なお、その他の時間間隔や印加時間については前記第２例ないし第４例と同様に設定している。
【００７０】
第２の波形要素１０２、第５の波形要素１０５、第７の波形要素１０７を用いて第２の波形要素１０２の発生タイミングｔ２と第７の波形要素１０７の発生タイミングｔ７との時間間隔Ｔ６をＴ６＝Ｔｃ／２に設定した場合の印字結果を図２１（ａ）に、図２０に仮想線で示すように第３の波形要素１０３から電位ＶＣに立ち下げた後基準電位Ｖrefに戻した場合の印字結果を図２１（ｂ）に示している。これより、第３の波形要素１０３の後電位Ｖｄからたち下げ、ホールドした後基準電位Ｖrefに戻した場合にはインク滴が吐出される場合があることが分かる。
【００７１】
なお、上記実施形態においては、圧電素子はｄ３３方向変位のＰＺＴを前提にしたが、たわみ振動型のＰＺＴでもよい。しかし、ｄ３３方向変位のＰＺＴを用いた方が、素子の信頼性が高い。また、本発明に係るインクジェット記録装置はインク滴を吐出する液滴吐出ヘッドを搭載したものであるが、本発明は、インク以外の液体の滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッド、遺伝子分析試料を吐出する液滴吐出ヘッドなどを搭載する画像記録装置にも適用することできる。また、前述したようにプリンタ、ファクシミリ、複写装置、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。
【００７２】
【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、画像形成装置、液滴を吐出する装置によれば、ヘッドの圧力発生手段に対して印加する駆動信号は、加圧室を収縮させてインク滴を吐出させる第１の波形要素と、この第１の波形要素より後に発生されて加圧室の容積をさらに収縮させて滴吐出後の残留振動を抑制する第２の波形要素とを含み、第１、第２の波形要素の各発生タイミングの時間間隔Ｔ１と加圧室の固有振動周期Ｔｃとが、Ｔｃ／４≦Ｔ１≦３・Ｔｃ／４の関係にある構成としたので、加圧室の固有振動によるインクメニスカスの残留振動をいち早く抑制することができ、滴吐出後のミストの発生や噴射曲がりを低減することができて、画像品質が向上する。
【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一例を示す斜視説明図
【図２】同記録装置の機構部の側断面説明図
【図３】同記録装置の記録ヘッドを構成するインクジェットヘッドの一例を説明するヘッドの液室長辺方向に沿う断面説明図
【図４】同ヘッドの液室短辺方向に沿う断面説明図
【図５】同ヘッドの要部平面説明図
【図６】同記録装置の制御部の概要を説明するブロック図
【図７】同制御部のヘッド駆動制御に係わる部分のブロック図
【図８】駆動信号の第１例を説明する説明図
【図９】同駆動信号の作用効果の説明に供する説明図
【図１０】駆動信号の第２例を説明する説明図
【図１１】同駆動信号の作用効果の説明に供する説明図
【図１２】駆動信号の第３例を説明する説明図
【図１３】同駆動信号の作用効果の説明に供する説明図
【図１４】駆動信号の第４例を説明する説明図
【図１５】同駆動信号の作用効果の説明に供する説明図
【図１６】駆動信号の第５例を説明する説明図
【図１７】同駆動信号の作用効果の説明に供する説明図
【図１８】駆動信号の第６例を説明する説明図
【図１９】同駆動信号の作用効果の説明に供する説明図
【図２０】駆動信号の第７例を説明する説明図
【図２１】同駆動信号の作用効果の説明に供する説明図
【図２２】従来の駆動信号を説明する説明図
【符号の説明】
１３…キャリッジ、１４…記録ヘッド、４１…流路板、４２…振動板、４３…ノズル板、４５…ノズル、４６…加圧室、４７…流体抵抗部、４８…共通液室、５２…圧電素子、７７…駆動信号発生回路。

Claims (9)

1. インク滴を吐出するノズルが連通する加圧室の容積を収縮、膨張させる圧力発生手段を有するヘッドを搭載するインクジェット記録装置において、
   前記ヘッドの圧力発生手段に対して印加する駆動信号を発生する手段を備え、
   前記駆動信号は、前記加圧室を収縮させてインク滴を吐出させる第１の波形要素と、この第１の波形要素より後に発生されて前記加圧室の容積をさらに収縮させて滴吐出後の残留振動を抑制する第２の波形要素とを含み、前記第１、第２の波形要素の各発生タイミングの時間間隔Ｔ１と前記加圧室の固有振動周期Ｔｃとが、Ｔｃ／４≦Ｔ１≦３・Ｔｃ／４の関係にある
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 請求項１に記載のインクジェット記録装置において、前記駆動信号は、前記第１の波形要素で収縮された前記加圧室の収縮状態を保持する第３の波形要素を含むことを特徴するインクジェット記録装置。
3. 請求項１又は２のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記駆動信号は、前記第１の波形要素に先立ち前記加圧室を膨張させる第４の波形要素を含み、前記第４、第１の各波形要素の発生タイミングの時間間隔Ｔ２と前記加圧室の固有振動周期Ｔｃとが、Ｔｃ／４≦Ｔ２≦３・Ｔｃ／４の関係にあることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
4. 請求項３に記載のインクジェット記録装置において、前記第１の波形要素の期間Ｔ４が加圧室の固有振動周期Ｔｃの１／２以下であることを特徴とするインクジェット記録装置。
5. 請求項３又は４に記載のインクジェット記録装置において、前記第２の波形要素の変化電位は第４の波形要素の変化電位の１／４〜３／４の範囲内であることを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 請求項３ないし５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の波形要素の後に発生されて前記加圧室を膨張させる第５の波形要素を含み、前記第２、第５の各波形要素の発生タイミングの時間間隔Ｔ５が加圧室の固有振動周期Ｔｃの１／２であることを特徴とするインクジェット記録装置。
7. 請求項３ないし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の波形要素の後に発生されて前記加圧室を収縮させる第６の波形要素を含み、前記第２、第６の各波形要素の発生タイミングの時間間隔Ｔ６が加圧室の固有振動周期Ｔｃであることを特徴とするインクジェット記録装置。
8. 液滴を吐出するノズルが連通する加圧室の容積を収縮、膨張させる圧力発生手段を有するヘッドを搭載する画像形成装置において、
   前記ヘッドの圧力発生手段に対して印加する駆動信号を発生する手段を備え、
   前記駆動信号は、前記加圧室を収縮させてインク滴を吐出させる第１の波形要素と、この第１の波形要素より後に発生されて前記加圧室の容積をさらに収縮させて滴吐出後の残留振動を抑制する第２の波形要素とを含み、前記第１、第２の波形要素の各発生タイミングの時間間隔Ｔ１と前記加圧室の固有振動周期Ｔｃとが、Ｔｃ／４≦Ｔ１≦３・Ｔｃ／４の関係にある
   ことを特徴とする画像形成装置。
9. 液滴を吐出するノズルが連通する加圧室の容積を収縮、膨張させる圧力発生手段を有するヘッドを搭載して液滴を吐出する装置において、
   前記ヘッドの圧力発生手段に対して印加する駆動信号を発生する手段を備え、
   前記駆動信号は、前記加圧室を収縮させてインク滴を吐出させる第１の波形要素と、この第１の波形要素より後に発生されて前記加圧室の容積をさらに収縮させて滴吐出後の残留振動を抑制する第２の波形要素とを含み、前記第１、第２の波形要素の各発生タイミングの時間間隔Ｔ１と前記加圧室の固有振動周期Ｔｃとが、Ｔｃ／４≦Ｔ１≦３・Ｔｃ／４の関係にある
   ことを特徴とする液滴を吐出する装置。

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