JP4748895B2 - インクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置 - Google Patents
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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及びインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば特開平１０−８１０１２号公報に開示されているように、記録紙に１つのドットを形成するための一印字周期中に、インクジェットヘッドの同一のノズルから複数のインク滴を吐出し、これら複数のインク滴によって１つのドットを形成するインクジェット式記録装置が提案されている。
【０００３】
この種のインクジェット式記録装置は、インクを収容する圧力室と圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子の圧電効果によって上記ノズルからインク滴を吐出させるように圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、アクチュエータに駆動信号を供給する駆動信号供給手段とを有するインクジェットヘッドと、このインクジェットヘッドと記録紙とを相対移動させる相対移動手段とを備えている。そして、上記相対移動手段によりインクジェットヘッドと記録紙とが相対移動しているときに、上記駆動信号供給手段は、一印字周期中に１または２以上の駆動パルスを含む駆動信号を供給する。アクチュエータは駆動信号を受けて作動し、ノズルから１または２以上のインク滴を吐出させる。吐出されたインク滴は記録紙上に着弾し、インクドットを形成する。この際、複数の駆動パルスの供給によって吐出された複数のインク滴は、記録紙上に吐出順に着弾して一つのインクドットを形成する。このようなインクドットが記録紙上に多数集合することにより、当該記録紙に所定の画像が形成される。そして、一印字周期中に吐出するインク滴の個数を調整することにより、ドットの濃淡や大きさが調整され、いわゆる多階調印刷が行われる。
【０００４】
しかし、高速の印刷を行う場合には、インクジェットヘッドと記録紙との相対移動の移動速度が大きいため、同じノズルから吐出された複数のインク滴は記録紙上の互いにずれた位置に着弾しやすくなる。その結果、インクドットが長円になってしまい、印字品質は低下しやすい。そのため、上記装置では高速印字が困難であった。
【０００５】
そこで、例えば米国特許第５，２８５，２１５号や特公平７−１０８５６８号公報に開示されているように、後から吐出するインク滴の吐出速度を最初に吐出するインク滴の吐出速度よりも速くすることで、同じノズルから吐出された２つのインク滴同士を記録紙に着弾する前に合体させ、一つのインク滴にしてから着弾させるようにすることが提案されている。
【０００６】
ところで、駆動信号の供給手法に何らの工夫も施さず、単にインク滴の吐出数に応じた数の駆動パルスを供給するだけでは、複数のインク滴を着弾前に合体させることはできない。そこで、上記特公平７−１０８５６８号公報等に開示されている装置では、駆動パルスの後縁部の傾斜角度を変えることによって、インク滴の吐出速度の変更を可能にしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、後縁部の傾斜角度の異なる複数の駆動パルスを含むような駆動信号をアクチュエータに供給することは、駆動信号供給手段の複雑化やコストアップを招く要因となっていた。そのような背景から、簡単な波形の駆動信号によって複数のインク滴を着弾前に合体させるような新たな技術が待ち望まれていた。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な駆動信号を用いて、同一ノズルから吐出した複数のインク滴を合体させてから記録媒体に着弾させるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、アクチュエータに供給される駆動パルスの間隔がアクチュエータの固有周期に近いほどインクの吐出速度が速くなることに着目し、駆動パルスの間隔をアクチュエータの固有周期またはほぼ固有周期に等しい時間に徐々に近づけていくこととした。
【００１１】
なお、ここでいうアクチュエータの固有周期とは、音響要素（具体的にはインク）を含む振動系全体の固有周期をいう。
【００１４】
具体的には、本発明に係るインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記圧力室内を減圧する側に上記アクチュエータを駆動するための負圧電位と、該圧力室内を加圧する側に該アクチュエータを駆動する正圧電位とを含む駆動電圧信号を上記圧電素子に供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の負圧電位と正圧電位との間の基準電位から該負圧電位にまで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から上記正圧電位にまで上昇する電位上昇波形とからなる初期駆動パルスと、正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から負圧電位にまで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から正圧電位にまで上昇する電位上昇波形とからなる１または２以上の後続駆動パルスとを、これら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように、かつ、最後の駆動パルス間の時間間隔が上記固有周期に等しくなるように供給するものである。
【００１５】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、複数の駆動パルスをこれら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように、かつ、最後の駆動パルス間の時間間隔が上記固有周期よりも長い時間となるように供給するものである。
【００１６】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記圧力室内を減圧する側に上記アクチュエータを駆動するための負圧電位と、該圧力室内を加圧する側に該アクチュエータを駆動する正圧電位とを含む駆動電圧信号を上記圧電素子に供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の負圧電位と正圧電位との間の基準電位から該負圧電位にまで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から上記正圧電位にまで上昇する電位上昇波形とからなる初期駆動パルスと、正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から負圧電位にまで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から正圧電位にまで上昇する電位上昇波形とからなる１または２以上の後続駆動パルスとを、これら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように、かつ、最後の駆動パルス間の時間間隔が上記固有周期よりも長い時間となるように供給するものである。
【００１７】
前記初期駆動パルスの正圧電位と各後続駆動パルスの正圧電位とは、それぞれ等しく、初期駆動パルスの負圧電位と各後続駆動パルスの負圧電位とは、それぞれ等しくてもよい。
【００１８】
一印字周期内の初期駆動パルスの電位降下波形の電位降下開始時から最後の後続駆動パルスの電位上昇波形の電位上昇終了時までの時間Ｔ１は、最小印字周期Ｔ２に対して、Ｔ１／Ｔ２≦０．５に設定されていてもよい。
【００１９】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の基準電位から上記圧力室内を加圧する側に上記アクチュエータを駆動するための正圧電位にまで上昇する電位上昇波形と、該正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から所定の基準電位にまで下降する電位降下波形とからなる３以上の矩形状駆動パルスを、これら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように、かつ、最後の駆動パルス間の時間間隔が上記固有周期に等しくなるように供給するものである。
【００２０】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の基準電位から上記圧力室内を加圧する側に上記アクチュエータを駆動するための正圧電位にまで上昇する電位上昇波形と、該正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から所定の基準電位にまで下降する電位降下波形とからなる３以上の矩形状駆動パルスを、これら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように、かつ、最後の駆動パルス間の時間間隔が上記固有周期よりも長い時間となるように供給するものである。
【００２１】
前記矩形状駆動パルスの正圧電位及び基準電位は、それぞれ等しくてもよい。
【００２２】
一印字周期内の最初の駆動パルスの電位上昇開始時と最後の駆動パルスの電位上昇開始時との間の時間Ｔ１が、最小印字周期Ｔ２に対して、Ｔ１／Ｔ２≦０．５に設定されていてもよい。
【００２３】
前記駆動信号供給手段は、最後の駆動パルス間の時間間隔がアクチュエータの固有周期よりも若干長い時間になるように複数の駆動パルスを供給してもよい。
【００２８】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に複数の駆動パルスを供給するように構成され、上記駆動パルス間の時間間隔は、後から吐出されるインク滴の方が先に吐出されるインク滴よりも吐出速度が速くなるように、上記アクチュエータの固有周期よりも若干長い所定時間に近づくように徐々に長くなっていることとしたものである。
【００２９】
複数の駆動パルスが短時間の間に連続して供給されると、先の駆動パルスによるアクチュエータの振動またはインクの脈動の影響が残存し、後の駆動パルスによるアクチュエータの作動に影響を及ぼすことがある。その結果、駆動パルス間の時間間隔をアクチュエータの固有周期と一致させるよりも、当該固有周期よりも若干長い所定時間に一致させた方が、インクの吐出速度が速くなる場合もある。そこで、そのような場合には、上記事項のように駆動パルス間の時間間隔を上記固有周期よりも若干長い所定時間に近づけるように徐々に長くすることにより、インク滴の吐出速度を吐出順に大きくすることができ、それらインク滴を着弾前に合体させることができる。
【００３０】
前記圧電素子の厚みが０．５μｍ〜５μｍに設定されていてもよい。
【００３１】
本発明に係るインクジェット式記録装置は、前記のいずれか一のインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドのインク吐出時に、該インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段とを備えているものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、アクチュエータに対して複数の駆動パルスを供給し、それらパルス間の時間間隔を徐々にアクチュエータの固有周期または固有周期よりも若干長い所定時間に近づけるようにしたので、複数のインク滴を吐出速度が徐々に速くなるように吐出することができる。そのため、複数のインク滴を記録媒体に着弾する前に合体させ、一つのインク滴として記録媒体に着弾させることができる。従って、複数のインク滴により、記録媒体上に良好な単一ドットを形成することができる。その結果、印字品質や印字速度の向上を図ることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３４】
＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略構成を示す。このインクジェット式記録装置は、キャリッジ１６に支持固定されたインクジェットヘッド１を備えている。キャリッジ１６には、図１では図示を省略するキャリッジモータ２８（図６参照）が設けられ、このキャリッジモータ２８によりインクジェットヘッド１及びキャリッジ１６が主走査方向（図１及び図２に示すＸ方向）に延びるキャリッジ軸１７にガイドされ、その方向に往復移動するようになっている。なお、このキャリッジ１６、キャリッジ軸１７及びキャリッジモータ２８により、インクジェットヘッド１と記録紙４１とを相対移動させる相対移動手段が構成されている。
【００３５】
記録紙４１は、図１では図示を省略する搬送モータ２６（図６参照）によって回転駆動される２つの搬送ローラ４２に挟まれていて、この搬送モータ２６及び各搬送ローラ４２により、上記主走査方向と垂直な副走査方向（図１及び図２に示すＹ方向）に搬送されるようになっている。
【００３６】
インクジェットヘッド１は、図２〜図５に示すように、インクを収容する複数の圧力室４と各圧力室４にそれぞれ連通する複数のノズル２とが形成されたヘッド本体４０と、各圧力室４内のインクに圧力を付加して各ノズル２からインク滴をそれぞれ吐出させる複数のアクチュエータ１０とを有している。アクチュエータ１０は、後述の如く、いわゆるたわみ振動型の圧電素子１３を用いたものであって、圧力室４の収縮及び膨張に伴う圧力室４内の圧力変化によって、ノズル２からインク滴を吐出しかつ圧力室４にインクを充填するようになっている。
【００３７】
圧力室４は、図２に示すように、インクジェットヘッド１の内部に主走査方向Ｘに延びるように長溝状に形成されていて、副走査方向に互いに所定間隔をあけて配設されている。この圧力室４の一端部（図２では右側の端部）には、ノズル２がインクジェットヘッド１の下面において副走査方向Ｙに互いに所定間隔をあけて開口するように設けられている。圧力室４の他端部（図２では左側の端部）にはインク供給路５の一端部がそれぞれ接続され、この各インク供給路５の他端部は、副走査方向Ｙに延びるように設けられたインク供給室３に接続されている。
【００３８】
また、インクジェットヘッド１は、図３に示すように、ノズル２が形成されたノズルプレート６と、圧力室４及びインク供給路５を区画形成する区画壁７と、アクチュエータ１０とが順に積層されて構成されている。このノズルプレート６は厚さ２０μｍのポリイミド板からなり、区画壁７は厚さ２８０μｍのステンレス製ラミネート板からなっている。
【００３９】
アクチュエータ１０は、図４及び図５に誇張して示すように、圧力室４に臨設された振動板１１と、振動板１１を振動させる薄膜の圧電素子１３と、個別電極１４とが順に積層されて構成されている。振動板１１は、厚さ２μｍのクロム板からなっていて、個別電極１４と共に圧電素子１３に電圧を印加するための共通電極としての機能をも有している。圧電素子１３は、圧力室４に対応して設けられていて、厚さ３μｍのＰＺＴ（ジルコル酸チタン酸鉛）からなる超薄型のものである。個別電極１４は厚さ０．１μｍの白金板からなっており、アクチュエータ１０の全体の厚さは約５μｍとなっている。なお、互いに隣接する圧電素子１３及び個別電極１４の間には、ポリイミドからなる絶縁板１５が設けられている。
【００４０】
次に、図６のブロック図を参照しながら、インクジェット式記録装置の制御回路２０を説明する。制御回路２０は、ＣＰＵからなる主制御部２１と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ２２と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ２３と、搬送モータ２６及びキャリッジモータ２８をそれぞれ駆動制御するためのドライバ回路２５，２７及びモータ制御回路２４と、印刷データを受信するデータ受信回路２９と、駆動信号発生回路３０と、選択回路３１とを備えている。選択回路３１には、アクチュエータ１０が接続されている。駆動信号発生回路３０は、一印字周期内に複数の駆動パルスを有する駆動信号を発生する。選択回路３１は、インクジェットヘッド１がキャリッジ１６と共に主走査方向Ｘに移動しているときに、上記駆動信号に含まれる１または２以上の駆動パルスをアクチュエータ１０に選択的に入力させる。これら駆動信号発生回路３０及び選択回路３１により、アクチュエータ１０に所定の駆動信号を供給する駆動信号供給手段３２が構成されている。
【００４１】
次に、インクジェット式記録装置の動作について説明する。まず、データ受信回路２９が画像データを受信すると、主制御部２１がＲＯＭ２２に記憶された処理ルーチンに基づいて、モータ制御回路２４及びドライバ回路２５，２７を介して搬送モータ２６及びキャリッジモータ２８をそれぞれ制御すると共に、駆動信号発生回路３０に複数の駆動パルスを有する駆動信号を発生させる。さらに、主制御部２１は、上記画像データに基づいて、選択回路３１に選択すべき駆動パルスの情報を出力する。そして、選択回路３１は、上記情報に基づいて、複数の駆動パルスのうちから所定の１または２以上の駆動パルスを選択してアクチュエータ１０に供給する。これにより、インクジェットヘッド１のノズル２から、一印字周期内に１または２以上のインク滴が吐出可能になっている。
【００４２】
次に、一例として、図７及び図８を参照しながら、一印字周期内にノズル２から３つのインク滴を吐出する際の動作を説明する。一印字周期Ｔ２内にアクチュエータ１０に供給される駆動信号は、３つの台形波状パルスＰ１〜Ｐ３、すなわち初期パルスＰ１と第１後続パルスＰ２と第２後続パルスＰ３とを含んでいる。各パルスＰ１〜Ｐ３は、アクチュエータ１０に引き押し動作（いわゆるプルプッシュ動作）を行わせることによってインク滴を吐出するための駆動信号である。
【００４３】
図７に示すように、初期パルスＰ１は、基準電位Ｖ０から圧力室４内を減圧する側にアクチュエータ１０を駆動するための最小電位Ｖ１にまで下降する電位降下波形Ｓ１と、最小電位Ｖ１を維持する最小電位維持波形Ｓ２と、最小電位Ｖ１から圧力室４内を加圧する側にアクチュエータ１０を駆動するための最大電位Ｖ２にまで上昇する電位上昇波形Ｓ３とから構成されている。第１後続パルスＰ２は、最大電位Ｖ２を維持する最大電位維持波形Ｓ４と、最大電位Ｖ２から最小電位Ｖ１にまで下降する電位降下波形Ｓ５と、最小電位Ｖ１を維持する最小電位維持波形Ｓ６と、最小電位Ｖ１から最大電位Ｖ２にまで上昇する電位上昇波形Ｓ７とから構成されている。第２後続パルスＰ３は、最大電位Ｖ２を維持する最大電位維持波形Ｓ８と、最大電位Ｖ２から最小電位Ｖ１にまで下降する電位降下波形Ｓ９と、最小電位Ｖ１を維持する最小電位維持波形Ｓ１０と、最小電位Ｖ１から最大電位Ｖ２にまで上昇する電位上昇波形Ｓ１１とから構成されている。第２後続パルスＰ３の後には、最大電位Ｖ２を維持する最大電位維持波形Ｓ１２と、最大電位Ｖ２から基準電位Ｖ０にまで下降する電位降下波形Ｓ１３と、基準電位Ｖ０を維持する基準電位維持波形Ｓ１４とが続いている。なお、基準電位Ｖ０、最小電位Ｖ１及び最大電位Ｖ２は、−１００Ｖ〜１００Ｖ程度の電位が好ましく、例えば、最小電位Ｖ１、基準電位Ｖ０、最大電位Ｖ２を、それぞれ０Ｖ、２０Ｖ、５０Ｖとしてもよい。
【００４４】
本駆動信号に含まれる駆動パルスは、パルス間の時間間隔が徐々にアクチュエータ１０の固有周期に近づくように長くなっている。なお、ここでいう固有周期は、圧力室４内のインクの影響をも含めた振動系全体の固有周期であり、例えば米国特許第４，６９７，１９３号明細書に記載されているヘルムホルツ固有振動周波数ｆの逆数で表される。具体的には、初期パルスＰ１における電位降下波形Ｓ１の電位降下開始時から電位上昇波形Ｓ３の電位上昇終了時までの第１時間ｔ１と、第１後続パルスＰ２における最大電位維持波形Ｓ４の電位維持開始時から電位上昇波形Ｓ７の電位上昇終了時までの第２時間ｔ２と、第２後続パルスＰ３における最大電位維持波形Ｓ８の電位維持開始時から電位上昇波形Ｓ１１の電位上昇終了時までの第３時間ｔ３とは、アクチュエータ１０の固有周期ｔ０に対して、ｔ１≦ｔ２＜ｔ３≦ｔ０となるように設定されている。例えば、アクチュエータ１０の固有周期が８μｓの場合に、ｔ１、ｔ２、ｔ３をそれぞれ５．５μｓ、７μｓ、８μｓとすることができる。
【００４５】
各パルスＰ１〜Ｐ３のパルス幅は、アクチュエータ１０の固有周期以下に設定されている。また、一般に、固有周期の長い薄膜の圧電素子１３では、パルスの最大電位または最小電位の維持時間（ピークホールド時間）がインク滴の吐出速度に与える影響は小さい。そのため、パルスＰ１〜Ｐ３の電位降下波形の立ち下がり時間及び電位上昇波形の立ち上がり時間を相対的に長くするよう、ピークホールド時間を短くすることができる。本実施形態では、パルスＰ１〜Ｐ３の各電位維持波形Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ１０及びＳ１２の電位維持時間（ピークホールド時間）は、それぞれアクチュエータ１０の固有周期の１／４以下に設定されている。
【００４６】
また、一つの印字周期のインク吐出終了から次の印字周期のインク吐出開始までの間に圧力室４内及びノズル２内のインクを十分に静定させるために、第２後続パルスを供給した後の波形Ｓ１２〜Ｓ１４は、十分な長さに設定されている。具体的には、初期パルスＰ１の電位降下波形Ｓ１の電位降下開始時から第２後続パルスＰ３の電位上昇波形Ｓ１１の電位上昇終了時までの時間Ｔ１は、最小印字周期Ｔ２の半分以下に設定されている。つまり、Ｔ１／Ｔ２≦０．５となっており、例えば、Ｔ１＝２０．５μｓ、Ｔ２＝５０μｓとしてもよい。なお、時間Ｔ１は、インクを良好に吐出できる範囲に設定すればよく、固有周期以上または（Ｔ２）／８以上（つまり１／８≦Ｔ１／Ｔ２）が特に好ましい。
【００４７】
このように、本実施形態では、パルス間の時間間隔ｔ１、ｔ２、ｔ３が徐々にアクチュエータ１０の固有周期に近づくようになっているので、図７（ａ）に示すように、初期パルスＰ１によって吐出される第１インク滴Ｑ１、第１後続パルスＰ２によって吐出される第２インク滴Ｑ２、第２後続パルスＰ３によって吐出される第３インク滴Ｑ３は、段階的に速度が速くなるように吐出される。言い換えると、第１インク滴Ｑ１、第２インク滴Ｑ２、第３インク滴Ｑ３の吐出速度をそれぞれｖ１、ｖ２、ｖ３とすると、ｖ１≦ｖ２＜ｖ３となる。なお、第３インク滴Ｑ３の吐出速度ｖ３は、第１インク滴Ｑ１と第２インク滴Ｑ２とが合体して第１合体インク滴Ｑ１２となった後に第３インク滴Ｑ３が当該第１合体インク滴Ｑ１２に更に合体するように、第１合体インク滴Ｑ１２の吐出速度ｖ１２よりも大きく設定されていてもよい。あるいは、例えばｖ１＝ｖ２の場合のように、第３インク滴Ｑ３と第２インク滴Ｑ２とが合体して第２合体インク滴となった後に当該第２合体インク滴が更に第１インク滴Ｑ１に合体するように設定されていてもよい。これにより、第１、第２及び第３インク滴Ｑ１〜Ｑ３は、記録紙４１に着弾する前に合体し、一つのインク滴Ｑ１２３となって記録紙４１に着弾して単一のドットを形成することになる。
【００４８】
以上のように、本実施形態によれば、パルスＰ１〜Ｐ３の時間間隔ｔ１〜ｔ３を、徐々にアクチュエータ１０の固有周期に近づくように変化させることとしたので、複数のインク滴の吐出速度を徐々に増加させることができる。従って、第１〜第３のインク滴Ｑ１〜Ｑ３を着弾前に合体させることができ、たとえインクジェットヘッド１のキャリッジ速度が速い場合であっても、記録紙４１に良好なインクドットを形成することができる。従って、多階調記録を高速に行うことが可能となる。
【００４９】
また、パルスＰ１〜Ｐ３の時間間隔ｔ１〜ｔ３を徐々に長くしたので、それらがアクチュエータ１０の固有周期に近づくように徐々に短くなる場合に比べて、全体の時間間隔Ｔ１＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３を短くすることができる。従って、印字速度が向上する。
【００５０】
また、パルスＰ１〜Ｐ３のピークホールド時間が短いので、その分だけ電位の立ち下がり時間や立ち上がり時間を長くすることができ、電位の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を十分に確保することができる。従って、エキストラドットのない安定したインク滴を吐出することができ、良質な印字を得ることができる。
【００５１】
また、一印字周期内の最後のパルスである第２後続パルスＰ３から次の印字周期の初期パルスＰ１までの時間が長いので、第３インク滴Ｑ３を吐出した後の圧力室４及びノズル２内のインクの脈動やメニスカス振動は、次の印字周期の第１インク滴Ｑ１を吐出するまでの間に、十分に低減する。従って、第１インク滴Ｑ１の吐出時には、圧力室４及びノズル２内のインクは十分に静定する。そのため、第１インク滴Ｑ１を安定して吐出することができる。
【００５２】
なお、アクチュエータ１０の振動を抑制してインクを更に静定させるために、図９に示すように、第２後続パルスＰ３の後の電位降下波形Ｓ１３の傾斜をより穏やかにしてもよく、当該電位降下波形Ｓ１３の後に次の印字周期の初期パルスの電位降下波形Ｓ１を連続させてもよい。
【００５３】
＜実施形態２＞
実施形態２は、アクチュエータ１０に対して一印字周期内に複数の矩形状パルスを供給するものである。
【００５４】
図１０に示すように、本実施形態に係る駆動パルス群は、一印字周期内に第１〜第３の矩形パルスＰ１’〜Ｐ３’を含んでいる。第１〜第３パルスＰ１’〜Ｐ３’の波形はそれぞれ異なっていてもよいが、本実施形態では、第１〜第３パルスＰ１’〜Ｐ３’を同一波形の矩形パルスで構成することとした。つまり、第１〜第３パルスＰ１’〜Ｐ３’のパルス高さ及びパルス幅はそれぞれ等しい。基準電位Ｖ０及び最大電位Ｖ２は、−１００Ｖ〜１００Ｖ程度の電位が好ましく、例えば基準電位Ｖ０を０Ｖ、最大電位Ｖ２を５０Ｖとすることができる。基準電位Ｖ０と最大電位Ｖ２をこのように設定することにより、駆動信号発生回路３０において予め駆動信号を生成しておく必要がなくなり、選択回路３１を基準電位Ｖ０と最大電位Ｖ２との間でＯＮ／ＯＦＦさせるだけで駆動パルスを生成することができる。つまり、選択回路３１のスイッチング動作（ＯＮ／ＯＦＦ）のみで駆動パルスを生成することができる。従って、駆動信号発生回路３０を省略することが可能となり、制御回路２０の構成を簡単化することができる。
【００５５】
第１パルスＰ１’の電位上昇終了時から第２パルスＰ２’の電位上昇終了時までの第１時間ｔ１と、第２パルスＰ２’の電位上昇終了時から第３パルスＰ３’の電位上昇終了時までの第２時間ｔ２とは、アクチュエータ１０の固有周期ｔ０に対して、ｔ１＜ｔ２≦ｔ０に設定されている。従って、実施形態１と同様、第１〜第３インク滴Ｑ１〜Ｑ３を段階的に吐出速度が速くなるように吐出することができ、これらインク滴Ｑ１〜Ｑ３を記録紙４１に着弾する前に合体させることができる。
【００５６】
第１パルスＰ１’の電位上昇開始時と第３パルスＰ３’の電位上昇開始時との間の時間Ｔ１は、印字周期Ｔ２に対して、Ｔ１／Ｔ２≦０．５に設定されている。従って、実施形態１と同様、次の第１インク滴Ｑ１の吐出時には、圧力室４及びノズル２内のインクは十分に静定しているので、第１インク滴Ｑ１を安定して吐出することができる。
【００５７】
更に、本実施形態によれば、駆動パルス群を矩形状のパルスのみによって構成しているので、駆動パルス群を容易に形成することができる。矩形状のパルスは台形波状のパルスよりも容易に形成することができるからである。従って、駆動信号の波形を簡単化することができる。また、上述したように、上記矩形状のパルスは選択回路３１のＯＮ／ＯＦＦ動作のみで形成することができるので、駆動信号発生回路３０を省略することが可能となる。
【００５８】
＜実施形態３＞
ところで、インクの粘度、圧力室４の容積、アクチュエータ１０の剛性、または駆動パルス間の間隔等によっては、先の駆動パルスによるアクチュエータ１０の振動またはインクのメニスカス振動などの影響が残存し、後の駆動パルスによるアクチュエータ１０の作動に影響を及ぼすことがある。本発明者は、先の駆動パルスの影響が比較的大きい場合には、インク滴の吐出速度を最大にする駆動パルス間の時間間隔は、実際には固有周期よりも若干長い時間になることを見い出した。つまり、インク滴の吐出速度を最大にする駆動パルス間の時間間隔は、固有周期に等しい時間からずれる場合があることを発見した。実施形態３は、そのような先の駆動パルスの影響を考慮に入れ、実施形態１に改良を施したものである。
【００５９】
具体的には、本実施形態では、インク滴の吐出速度を最大にする時間間隔をｔｍとした場合に、第１時間ｔ１、第２時間ｔ２及び第３時間ｔ３を、ｔ１≦ｔ２＜ｔ０＜ｔ３≦ｔｍに設定した。
【００６０】
なお、上記時間間隔ｔｍは、インクの粘度やアクチュエータ１０の剛性等に依存する時間であり、実験等によって特定することができる。
【００６１】
＜参考形態１＞
参考形態１は、駆動パルスのパルス幅を、徐々にアクチュエータ１０の固有周期ｔ０の半分の時間またはほぼ半分の時間に近づけるようにしたものである。図１１に示すように、本参考形態に係る駆動信号は、一印字周期内に第１〜第４パルスＰ１１〜Ｐ１４と補助パルスＰ１５とを含んでいる。第１〜第４パルスＰ１１〜Ｐ１４は、インク滴を吐出させるための駆動パルスである。一方、補助パルスＰ１５はインク滴を吐出させるための駆動パルスではなく、先の印字周期におけるアクチュエータ１０の減衰振動等が後の印字周期に影響を及ぼさないように、第１〜第４パルスＰ１１〜Ｐ１４によるアクチュエータの残留振動やインクメニスカス振動を抑制するためのものである。
【００６２】
駆動パルスのパルス幅は、立ち下がり半値点から立ち上がり半値点までの時間、または立ち下がり開始点から立ち上がり終了点までの時間によって規定してもよいが、ここでは、立ち下がり開始点から立ち上がり開始点までの時間とした。第１パルスＰ１１のパルス幅をｔ１１、第２パルスＰ１２のパルス幅をｔ１２、第３パルスＰ１３のパルス幅をｔ１３、第４パルスＰ１４のパルス幅をｔ１４、アクチュエータ１０の固有周期をｔ０、インク滴の吐出速度を最大にするパルス幅をｔｎとすると、本参考形態では、０．５×ｔ０＜ｔｎであって、ｔ１１〜ｔ１４はｔ１１＜ｔ１２＜ｔ１３＜ｔ１４＜ｔｎに設定されている。なお、時間ｔｎは、インクの粘度やアクチュエータ１０の剛性等に依存するが、実験等によって特定することができる時間である。例えば、アクチュエータの固有周期ｔ０が８μｓの場合に、ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３、ｔ１４をそれぞれ３．５μｓ、４μｓ、４．５μｓ、５．５μｓとすることができる。なお、先の駆動パルスが後の駆動パルスに与える影響を無視することのできる場合には、インクの吐出速度を最大にするパルス幅は固有周期の半分の時間（＝０．５×ｔ０）に一致すると考えられるので、ｔ１１＜ｔ１２＜ｔ１３＜ｔ１４＜０．５×ｔ０としてもよい。
【００６３】
アクチュエータ１０に対してこのような駆動信号を供給することにより、第１〜第４インク滴は順に吐出速度が速くなるように吐出され、記録紙４１に着弾する前に合体し、一つのインク滴となって着弾する。
【００６４】
なお、駆動パルスは台形波状のパルスに限定されるものではなく、実施形態２のような矩形状パルスであってもよい。矩形状パルスは選択回路３１のＯＮ／ＯＦＦ動作によって容易に生成することができるので、実施形態２と同様、駆動信号発生回路３０を省略することができ、制御回路２０の構成を簡単化することができる。
【００６５】
＜その他の実施形態＞
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、複数の駆動パルスをこれら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように長くしながら供給することとしたものである。
【００６６】
このことにより、上記と同様に、複数の駆動パルスの時間間隔が徐々にアクチュエータの固有周期に近づくので、ノズルから吐出される複数のインク滴の吐出速度は、徐々に速くなる。従って、複数のインク滴は合体して一つのインク滴になってから記録媒体に着弾し、記録媒体に良好な単一ドットが形成される。また、駆動パルスの時間間隔はアクチュエータの固有周期に近づくように徐々に長くなるので、徐々に当該固有周期に近づくように短くなる場合に比べて、駆動パルスの全体の時間間隔は短くなる。従って、一つの印字周期をより短くすることができ、より高速の印字が可能となる。
【００６７】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記圧力室内を減圧する側に上記アクチュエータを駆動するための負圧電位と、該圧力室内を加圧する側に該アクチュエータを駆動する正圧電位とを含む駆動電圧信号を上記圧電素子に供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の負圧電位と正圧電位との間の基準電位から該負圧電位まで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から上記正圧電位まで上昇する電位上昇波形とからなる初期駆動パルスと、正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から負圧電位まで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から正圧電位まで上昇する電位上昇波形とからなる１または２以上の後続駆動パルスとを、これら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように長くしながら供給することとしたものである。
【００６８】
このことにより、アクチュエータをいったん減圧側に駆動してから加圧側に駆動してインクを吐出するいわゆるプルプッシュ方式のインク吐出が行われ、一印字周期内に複数のインク滴が吐出される。駆動パルス間の時間間隔は徐々にアクチュエータの固有周期に近づくように長くなるので、複数のインク滴は記録媒体に着弾する前に合体し、一つのインク滴となって記録媒体に着弾する。従って、記録媒体上には、良好な単一ドットが形成される。また、高速印字が可能となる。
【００６９】
上記駆動信号供給手段は、一印字周期内に少なくとも初期駆動パルス、第１後続駆動パルス及び第２後続駆動パルスを順に供給するように構成され、上記初期駆動パルスの電位降下波形の電位降下開始時から電位上昇波形の電位上昇終了時までの第１時間ｔ１と、上記第１後続駆動パルスにおける正圧電位維持波形の電位維持開始時から電位上昇波形の電位上昇終了時までの第２時間ｔ２と、上記第２後続駆動パルスにおける正圧電位維持波形の電位維持開始時から電位上昇波形の電位上昇終了時までの第３時間ｔ３とは、アクチュエータの固有周期ｔ０に対して、ｔ１≦ｔ２＜ｔ３≦ｔ０に設定されていてもよい。
【００７０】
このことにより、初期駆動パルスによって吐出された第１インク滴と、第１後続駆動パルスによって吐出された第２インク滴と、第２後続駆動パルスによって吐出された第３インク滴とは、記録媒体に着弾する前に合体し、記録媒体に単一のドットを形成することになる。その結果、記録媒体に良好な単一ドットが形成され、また、高速印字が可能となる。
【００７１】
上記初期駆動パルスの正圧電位と各後続駆動パルスの正圧電位とは、それぞれ等しく、初期駆動パルスの負圧電位と各後続駆動パルスの負圧電位とは、それぞれ等しくてもよい。
【００７２】
このことにより、所定の正圧電位と基準電位と負圧電位との３段階の電位により、複数の駆動パルスが形成される。従って、駆動パルスの形成が容易になる。
【００７３】
一印字周期内の初期駆動パルスの電位降下波形の電位降下開始時から最後の後続駆動パルスの電位上昇波形の電位上昇終了時までの時間Ｔ１は、最小印字周期Ｔ２に対して、Ｔ１／Ｔ２≦０．５に設定されていることが好ましい。
【００７４】
このことにより、最後の後続駆動パルスを供給してから次の印字周期の初期駆動パルスを供給するまでの間に、圧力室内のインクが静定するための十分な時間が確保される。従って、インクの吐出が安定する。
【００７５】
ところで、固有周期の比較的長いアクチュエータでは、駆動パルスの電位維持波形の波形維持時間がインクの吐出速度に与える影響は比較的小さい。従って、電位維持波形を短くすることにより、その分電位上昇波形または電位降下波形を長くすることができる。
【００７６】
そこで、各駆動パルスのパルス幅は、アクチュエータの固有周期以下に設定され、各駆動パルスの電位維持波形の波形維持時間は、アクチュエータの固有周期の１／４以下に設定されていることが好ましい。
【００７７】
このことにより、電位上昇波形の立ち上がり時間または電位降下波形の立ち下がり時間が十分に確保され、エキストラドットのない安定したインク吐出が行われる。なお、上記波形維持時間は零でもよい。つまり、上記波形維持時間は、上記固有周期の０〜１／４倍であってもよい。
【００７８】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の基準電位から上記圧力室内を加圧する側に上記アクチュエータを駆動するための正圧電位まで上昇する電位上昇波形と、該正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から所定の基準電位まで下降する電位降下波形とからなる３以上の矩形状駆動パルスを、これら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように長くしながら供給することとしたものである。
【００７９】
このことにより、一印字周期内にアクチュエータに３以上の矩形状駆動パルスが供給され、ノズルから３以上のインク滴が徐々に吐出速度が速くなるように吐出される。その結果、これらインク滴は記録媒体に着弾する前に合体し、１つのインク滴となって記録媒体に着弾する。従って、記録媒体に良好な単一ドットが形成され、また、高速印字が可能となる。
【００８０】
上記駆動信号供給手段は、一印字周期内に少なくとも第１、第２及び第３の矩形状駆動パルスを順に供給するように構成され、上記第１駆動パルスの電位上昇終了時から上記第２駆動パルスの電位上昇終了時までの第１時間ｔ１と、上記第２駆動パルスの電位上昇終了時から上記第３駆動パルスの電位上昇終了時までの第２時間ｔ２とは、アクチュエータの固有周期ｔ０に対して、ｔ１＜ｔ２≦ｔ０に設定されていてもよい。
【００８１】
このことにより、第１駆動パルスによって吐出された第１インク滴と、第２駆動パルスによって吐出された第２インク滴と、第３駆動パルスによって吐出された第３インク滴とは、記録媒体に着弾する前に合体し、記録媒体に単一のドットを形成することになる。
【００８２】
上記矩形状駆動パルスの正圧電位及び基準電位は、それぞれ等しくてもよい。
このことにより、駆動パルスは２つの電位のみで形成されるので、駆動パルスの形成は容易になる。
【００８３】
一印字周期内の最初の駆動パルスの電位上昇開始時と最後の駆動パルスの電位上昇開始時との間の時間Ｔ１が、最小印字周期Ｔ２に対して、Ｔ１／Ｔ２≦０．５に設定されていることが好ましい。
【００８４】
このことにより、最後の駆動パルスを供給してから次の印字周期の最初の駆動パルスを供給するまでの間に、圧力室内のインクが静定するための十分な時間が確保される。従って、インクの吐出が安定する。
【００８５】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に複数の駆動パルスを供給するように構成され、上記駆動パルス間の時間間隔は、後から吐出されるインク滴の方が先に吐出されるインク滴よりも吐出速度が速くなるように、上記アクチュエータの固有周期よりも若干長い所定時間に近づくように徐々に長くなっていることとしたものである。
【００８６】
複数の駆動パルスが短時間の間に連続して供給されると、先の駆動パルスによるアクチュエータの振動またはインクの脈動の影響が残存し、後の駆動パルスによるアクチュエータの作動に影響を及ぼすことがある。その結果、駆動パルス間の時間間隔をアクチュエータの固有周期と一致させるよりも、当該固有周期よりも若干長い所定時間に一致させた方が、インクの吐出速度が速くなる場合もある。そこで、そのような場合には、上記事項のように駆動パルス間の時間間隔を上記固有周期よりも若干長い所定時間に近づけるように徐々に長くすることにより、インク滴の吐出速度を吐出順に大きくすることができ、それらインク滴を着弾前に合体させることができる。
【００８７】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に複数の駆動パルスを供給するように構成され、上記駆動パルスは、後から吐出されるインク滴の方が先に吐出されるインク滴よりも吐出速度が速くなるように、パルス幅が上記アクチュエータの固有周期の半分の時間またはほぼ半分の時間に徐々に近づくような順序で供給されることとしたものである。
【００８８】
このことにより、一印字周期内に、アクチュエータの圧電素子に対し複数の駆動パルスが供給され、同一ノズルから複数のインク滴が吐出される。ここで、駆動パルスのパルス幅は、アクチュエータの固有周期の半分の時間またはほぼ半分の時間に徐々に近づいていくので、ノズルから吐出されるインク滴の吐出速度は吐出順に徐々に速くなる。従って、後から吐出されたインク滴は前に吐出されたインク滴に追いつき、インク滴は記録媒体に着弾する前に合体する。その結果、複数のインク滴は合体して一つのインク滴になってから記録媒体に着弾し、記録媒体に良好な単一ドットが形成される。
【００８９】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記圧力室内を減圧する側に上記アクチュエータを駆動するための負圧電位と、該圧力室内を加圧する側に該アクチュエータを駆動する正圧電位とを含む駆動電圧信号を上記圧電素子に供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の負圧電位と正圧電位との間の基準電位から該負圧電位まで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から上記正圧電位まで上昇する電位上昇波形とからなる初期駆動パルスと、正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から負圧電位まで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から正圧電位まで上昇する電位上昇波形とからなる１または２以上の後続駆動パルスとを供給するように構成され、上記駆動パルスは、後から吐出されるインク滴の方が先に吐出されるインク滴よりも吐出速度が速くなるように、パルス幅が上記アクチュエータの固有周期の半分の時間またはほぼ半分の時間に徐々に近づくような順序で供給されることとしたものである。
【００９０】
また、本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、所定の基準電位と、上記圧力室を減圧する側に上記アクチュエータを駆動するための負圧電位とを含む駆動電圧信号を上記圧電素子に供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、基準電位から負圧電位にまで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から基準電位にまで上昇する電位上昇波形とからなる３以上の駆動パルスを供給するように構成され、上記駆動パルスは、後から吐出されるインク滴の方が先に吐出されるインク滴よりも吐出速度が速くなるように、パルス幅が上記アクチュエータの固有周期の半分の時間またはほぼ半分の時間に徐々に近づくような順序で供給されることとしたものである。
【００９１】
このことにより、いわゆるプルプッシュ（引き押し）方式のインク吐出が行われ、一印字周期内に複数のインク滴が吐出される。駆動パルスのパルス幅はアクチュエータの固有周期の半分の時間またはほぼ半分の時間に徐々に近づくので、複数のインク滴は着弾前に合体し、一つのインク滴となってから記録媒体に着弾する。
【００９２】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の基準電位から上記圧力室内を加圧する側に上記アクチュエータを駆動するための正圧電位にまで上昇する電位上昇波形と、該正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から該基準電位にまで下降する電位降下波形とからなる３以上の矩形状駆動パルスを供給するように構成され、上記矩形状駆動パルスは、後から吐出されるインク滴の方が先に吐出されるインク滴よりも吐出速度が速くなるように、パルス幅が上記アクチュエータの固有周期の半分の時間またはほぼ半分の時間に徐々に近づくような順序で供給されることとしたものである。
【００９３】
このことにより、一印字周期内にアクチュエータに３以上の矩形状駆動パルスが供給され、ノズルから３以上のインク滴が徐々に吐出速度が速くなるように吐出される。その結果、これらインク滴は記録媒体に着弾する前に合体し、１つのインク滴となって記録媒体に着弾する。
【００９４】
上記駆動パルスは、パルス幅が徐々に長くなるような順序で供給されることが好ましい。
【００９５】
このことにより、駆動パルスのパルス幅が固有周期の半分またはほぼ半分の時間に近づくように徐々に長くなるので、それらに近づくように徐々に短くなる場合に比べて、駆動パルスのパルス幅の合計の時間は短くなる。従って、一つの印字周期をより短くすることができ、より高速の印字が可能となる。
【００９６】
上記インクジェットヘッドは、圧電素子の厚みが０．５μｍ〜５μｍに設定されていてもよい。このように圧電素子が薄膜化されている場合であっても、複数のインク滴は合体してから記録媒体に着弾し、記録媒体に良好な単一ドットが形成される。
【００９７】
本発明に係るインクジェット式記録装置は、上記インクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドのインク吐出時に、該インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段とを備えていることとしたものである。
【００９８】
このことにより、同一ノズルから吐出した複数のインク滴を記録媒体に着弾する前に合体させることのできる高速かつ高品質の記録装置が得られる。
【００９９】
駆動パルスの時間間隔を徐々に長くすることにより、一印字周期の時間を短くすることができ、印字の高速化を図ることができる。
【０１００】
また、アクチュエータに対して複数の駆動パルスを供給し、それらのパルス幅をアクチュエータの固有周期の半分の時間またはほぼ半分の時間に徐々に近づけるようにしたので、複数のインク滴をそれらの吐出速度が徐々に速くなるように吐出することができる。そのため、複数のインク滴を合体させ、一つのインク滴として記録媒体に着弾させることができ、印字品質や印字速度の向上を図ることができる。
【０１０１】
その際、駆動パルスのパルス幅を徐々に長くすることにより、一印字周期の時間を短くすることができ、印字の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略構成図である。
【図２】インクジェットヘッドの部分平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】アクチュエータ近傍の部分断面図である。
【図５】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】制御回路のブロック図である。
【図７】（ａ）はインク滴の吐出を示す模式図であり、（ｂ）は実施形態１に係る駆動信号の波形図である。
【図８】実施形態１に係る駆動信号の波形図である。
【図９】駆動信号の変形例の波形図である。
【図１０】実施形態２に係る駆動信号の波形図である。
【図１１】参考形態１に係る駆動信号の波形図である。
【符号の説明】
１ インクジェットヘッド
２ ノズル
４ 圧力室
１０ アクチュエータ
１１ 振動板
１３ 圧電素子
１４ 個別電極
３２ 駆動信号供給手段
４０ ヘッド本体
４１ 記録紙
Ｐ１ 初期パルス
Ｐ２ 第１後続パルス
Ｐ３ 第２後続パルス
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば特開平１０−８１０１２号公報に開示されているように、記録紙に１つのドットを形成するための一印字周期中に、インクジェットヘッドの同一のノズルから複数のインク滴を吐出し、これら複数のインク滴によって１つのドットを形成するインクジェット式記録装置が提案されている。
【０００３】
この種のインクジェット式記録装置は、インクを収容する圧力室と圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子の圧電効果によって上記ノズルからインク滴を吐出させるように圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、アクチュエータに駆動信号を供給する駆動信号供給手段とを有するインクジェットヘッドと、このインクジェットヘッドと記録紙とを相対移動させる相対移動手段とを備えている。そして、上記相対移動手段によりインクジェットヘッドと記録紙とが相対移動しているときに、上記駆動信号供給手段は、一印字周期中に１または２以上の駆動パルスを含む駆動信号を供給する。アクチュエータは駆動信号を受けて作動し、ノズルから１または２以上のインク滴を吐出させる。吐出されたインク滴は記録紙上に着弾し、インクドットを形成する。この際、複数の駆動パルスの供給によって吐出された複数のインク滴は、記録紙上に吐出順に着弾して一つのインクドットを形成する。このようなインクドットが記録紙上に多数集合することにより、当該記録紙に所定の画像が形成される。そして、一印字周期中に吐出するインク滴の個数を調整することにより、ドットの濃淡や大きさが調整され、いわゆる多階調印刷が行われる。
【０００４】
しかし、高速の印刷を行う場合には、インクジェットヘッドと記録紙との相対移動の移動速度が大きいため、同じノズルから吐出された複数のインク滴は記録紙上の互いにずれた位置に着弾しやすくなる。その結果、インクドットが長円になってしまい、印字品質は低下しやすい。そのため、上記装置では高速印字が困難であった。
【０００５】
そこで、例えば米国特許第５，２８５，２１５号や特公平７−１０８５６８号公報に開示されているように、後から吐出するインク滴の吐出速度を最初に吐出するインク滴の吐出速度よりも速くすることで、同じノズルから吐出された２つのインク滴同士を記録紙に着弾する前に合体させ、一つのインク滴にしてから着弾させるようにすることが提案されている。
【０００６】
ところで、駆動信号の供給手法に何らの工夫も施さず、単にインク滴の吐出数に応じた数の駆動パルスを供給するだけでは、複数のインク滴を着弾前に合体させることはできない。そこで、上記特公平７−１０８５６８号公報等に開示されている装置では、駆動パルスの後縁部の傾斜角度を変えることによって、インク滴の吐出速度の変更を可能にしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、後縁部の傾斜角度の異なる複数の駆動パルスを含むような駆動信号をアクチュエータに供給することは、駆動信号供給手段の複雑化やコストアップを招く要因となっていた。そのような背景から、簡単な波形の駆動信号によって複数のインク滴を着弾前に合体させるような新たな技術が待ち望まれていた。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な駆動信号を用いて、同一ノズルから吐出した複数のインク滴を合体させてから記録媒体に着弾させるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、アクチュエータに供給される駆動パルスの間隔がアクチュエータの固有周期に近いほどインクの吐出速度が速くなることに着目し、駆動パルスの間隔をアクチュエータの固有周期またはほぼ固有周期に等しい時間に徐々に近づけていくこととした。
【００１１】
なお、ここでいうアクチュエータの固有周期とは、音響要素（具体的にはインク）を含む振動系全体の固有周期をいう。
【００１４】
具体的には、本発明に係るインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記圧力室内を減圧する側に上記アクチュエータを駆動するための負圧電位と、該圧力室内を加圧する側に該アクチュエータを駆動する正圧電位とを含む駆動電圧信号を上記圧電素子に供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の負圧電位と正圧電位との間の基準電位から該負圧電位にまで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から上記正圧電位にまで上昇する電位上昇波形とからなる初期駆動パルスと、正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から負圧電位にまで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から正圧電位にまで上昇する電位上昇波形とからなる１または２以上の後続駆動パルスとを、これら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように、かつ、最後の駆動パルス間の時間間隔が上記固有周期に等しくなるように供給するものである。
【００１５】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、複数の駆動パルスをこれら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように、かつ、最後の駆動パルス間の時間間隔が上記固有周期よりも長い時間となるように供給するものである。
【００１６】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記圧力室内を減圧する側に上記アクチュエータを駆動するための負圧電位と、該圧力室内を加圧する側に該アクチュエータを駆動する正圧電位とを含む駆動電圧信号を上記圧電素子に供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の負圧電位と正圧電位との間の基準電位から該負圧電位にまで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から上記正圧電位にまで上昇する電位上昇波形とからなる初期駆動パルスと、正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から負圧電位にまで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から正圧電位にまで上昇する電位上昇波形とからなる１または２以上の後続駆動パルスとを、これら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように、かつ、最後の駆動パルス間の時間間隔が上記固有周期よりも長い時間となるように供給するものである。
【００１７】
前記初期駆動パルスの正圧電位と各後続駆動パルスの正圧電位とは、それぞれ等しく、初期駆動パルスの負圧電位と各後続駆動パルスの負圧電位とは、それぞれ等しくてもよい。
【００１８】
一印字周期内の初期駆動パルスの電位降下波形の電位降下開始時から最後の後続駆動パルスの電位上昇波形の電位上昇終了時までの時間Ｔ１は、最小印字周期Ｔ２に対して、Ｔ１／Ｔ２≦０．５に設定されていてもよい。
【００１９】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の基準電位から上記圧力室内を加圧する側に上記アクチュエータを駆動するための正圧電位にまで上昇する電位上昇波形と、該正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から所定の基準電位にまで下降する電位降下波形とからなる３以上の矩形状駆動パルスを、これら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように、かつ、最後の駆動パルス間の時間間隔が上記固有周期に等しくなるように供給するものである。
【００２０】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の基準電位から上記圧力室内を加圧する側に上記アクチュエータを駆動するための正圧電位にまで上昇する電位上昇波形と、該正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から所定の基準電位にまで下降する電位降下波形とからなる３以上の矩形状駆動パルスを、これら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように、かつ、最後の駆動パルス間の時間間隔が上記固有周期よりも長い時間となるように供給するものである。
【００２１】
前記矩形状駆動パルスの正圧電位及び基準電位は、それぞれ等しくてもよい。
【００２２】
一印字周期内の最初の駆動パルスの電位上昇開始時と最後の駆動パルスの電位上昇開始時との間の時間Ｔ１が、最小印字周期Ｔ２に対して、Ｔ１／Ｔ２≦０．５に設定されていてもよい。
【００２３】
前記駆動信号供給手段は、最後の駆動パルス間の時間間隔がアクチュエータの固有周期よりも若干長い時間になるように複数の駆動パルスを供給してもよい。
【００２８】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に複数の駆動パルスを供給するように構成され、上記駆動パルス間の時間間隔は、後から吐出されるインク滴の方が先に吐出されるインク滴よりも吐出速度が速くなるように、上記アクチュエータの固有周期よりも若干長い所定時間に近づくように徐々に長くなっていることとしたものである。
【００２９】
複数の駆動パルスが短時間の間に連続して供給されると、先の駆動パルスによるアクチュエータの振動またはインクの脈動の影響が残存し、後の駆動パルスによるアクチュエータの作動に影響を及ぼすことがある。その結果、駆動パルス間の時間間隔をアクチュエータの固有周期と一致させるよりも、当該固有周期よりも若干長い所定時間に一致させた方が、インクの吐出速度が速くなる場合もある。そこで、そのような場合には、上記事項のように駆動パルス間の時間間隔を上記固有周期よりも若干長い所定時間に近づけるように徐々に長くすることにより、インク滴の吐出速度を吐出順に大きくすることができ、それらインク滴を着弾前に合体させることができる。
【００３０】
前記圧電素子の厚みが０．５μｍ〜５μｍに設定されていてもよい。
【００３１】
本発明に係るインクジェット式記録装置は、前記のいずれか一のインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドのインク吐出時に、該インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段とを備えているものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、アクチュエータに対して複数の駆動パルスを供給し、それらパルス間の時間間隔を徐々にアクチュエータの固有周期または固有周期よりも若干長い所定時間に近づけるようにしたので、複数のインク滴を吐出速度が徐々に速くなるように吐出することができる。そのため、複数のインク滴を記録媒体に着弾する前に合体させ、一つのインク滴として記録媒体に着弾させることができる。従って、複数のインク滴により、記録媒体上に良好な単一ドットを形成することができる。その結果、印字品質や印字速度の向上を図ることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３４】
＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略構成を示す。このインクジェット式記録装置は、キャリッジ１６に支持固定されたインクジェットヘッド１を備えている。キャリッジ１６には、図１では図示を省略するキャリッジモータ２８（図６参照）が設けられ、このキャリッジモータ２８によりインクジェットヘッド１及びキャリッジ１６が主走査方向（図１及び図２に示すＸ方向）に延びるキャリッジ軸１７にガイドされ、その方向に往復移動するようになっている。なお、このキャリッジ１６、キャリッジ軸１７及びキャリッジモータ２８により、インクジェットヘッド１と記録紙４１とを相対移動させる相対移動手段が構成されている。
【００３５】
記録紙４１は、図１では図示を省略する搬送モータ２６（図６参照）によって回転駆動される２つの搬送ローラ４２に挟まれていて、この搬送モータ２６及び各搬送ローラ４２により、上記主走査方向と垂直な副走査方向（図１及び図２に示すＹ方向）に搬送されるようになっている。
【００３６】
インクジェットヘッド１は、図２〜図５に示すように、インクを収容する複数の圧力室４と各圧力室４にそれぞれ連通する複数のノズル２とが形成されたヘッド本体４０と、各圧力室４内のインクに圧力を付加して各ノズル２からインク滴をそれぞれ吐出させる複数のアクチュエータ１０とを有している。アクチュエータ１０は、後述の如く、いわゆるたわみ振動型の圧電素子１３を用いたものであって、圧力室４の収縮及び膨張に伴う圧力室４内の圧力変化によって、ノズル２からインク滴を吐出しかつ圧力室４にインクを充填するようになっている。
【００３７】
圧力室４は、図２に示すように、インクジェットヘッド１の内部に主走査方向Ｘに延びるように長溝状に形成されていて、副走査方向に互いに所定間隔をあけて配設されている。この圧力室４の一端部（図２では右側の端部）には、ノズル２がインクジェットヘッド１の下面において副走査方向Ｙに互いに所定間隔をあけて開口するように設けられている。圧力室４の他端部（図２では左側の端部）にはインク供給路５の一端部がそれぞれ接続され、この各インク供給路５の他端部は、副走査方向Ｙに延びるように設けられたインク供給室３に接続されている。
【００３８】
また、インクジェットヘッド１は、図３に示すように、ノズル２が形成されたノズルプレート６と、圧力室４及びインク供給路５を区画形成する区画壁７と、アクチュエータ１０とが順に積層されて構成されている。このノズルプレート６は厚さ２０μｍのポリイミド板からなり、区画壁７は厚さ２８０μｍのステンレス製ラミネート板からなっている。
【００３９】
アクチュエータ１０は、図４及び図５に誇張して示すように、圧力室４に臨設された振動板１１と、振動板１１を振動させる薄膜の圧電素子１３と、個別電極１４とが順に積層されて構成されている。振動板１１は、厚さ２μｍのクロム板からなっていて、個別電極１４と共に圧電素子１３に電圧を印加するための共通電極としての機能をも有している。圧電素子１３は、圧力室４に対応して設けられていて、厚さ３μｍのＰＺＴ（ジルコル酸チタン酸鉛）からなる超薄型のものである。個別電極１４は厚さ０．１μｍの白金板からなっており、アクチュエータ１０の全体の厚さは約５μｍとなっている。なお、互いに隣接する圧電素子１３及び個別電極１４の間には、ポリイミドからなる絶縁板１５が設けられている。
【００４０】
次に、図６のブロック図を参照しながら、インクジェット式記録装置の制御回路２０を説明する。制御回路２０は、ＣＰＵからなる主制御部２１と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ２２と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ２３と、搬送モータ２６及びキャリッジモータ２８をそれぞれ駆動制御するためのドライバ回路２５，２７及びモータ制御回路２４と、印刷データを受信するデータ受信回路２９と、駆動信号発生回路３０と、選択回路３１とを備えている。選択回路３１には、アクチュエータ１０が接続されている。駆動信号発生回路３０は、一印字周期内に複数の駆動パルスを有する駆動信号を発生する。選択回路３１は、インクジェットヘッド１がキャリッジ１６と共に主走査方向Ｘに移動しているときに、上記駆動信号に含まれる１または２以上の駆動パルスをアクチュエータ１０に選択的に入力させる。これら駆動信号発生回路３０及び選択回路３１により、アクチュエータ１０に所定の駆動信号を供給する駆動信号供給手段３２が構成されている。
【００４１】
次に、インクジェット式記録装置の動作について説明する。まず、データ受信回路２９が画像データを受信すると、主制御部２１がＲＯＭ２２に記憶された処理ルーチンに基づいて、モータ制御回路２４及びドライバ回路２５，２７を介して搬送モータ２６及びキャリッジモータ２８をそれぞれ制御すると共に、駆動信号発生回路３０に複数の駆動パルスを有する駆動信号を発生させる。さらに、主制御部２１は、上記画像データに基づいて、選択回路３１に選択すべき駆動パルスの情報を出力する。そして、選択回路３１は、上記情報に基づいて、複数の駆動パルスのうちから所定の１または２以上の駆動パルスを選択してアクチュエータ１０に供給する。これにより、インクジェットヘッド１のノズル２から、一印字周期内に１または２以上のインク滴が吐出可能になっている。
【００４２】
次に、一例として、図７及び図８を参照しながら、一印字周期内にノズル２から３つのインク滴を吐出する際の動作を説明する。一印字周期Ｔ２内にアクチュエータ１０に供給される駆動信号は、３つの台形波状パルスＰ１〜Ｐ３、すなわち初期パルスＰ１と第１後続パルスＰ２と第２後続パルスＰ３とを含んでいる。各パルスＰ１〜Ｐ３は、アクチュエータ１０に引き押し動作（いわゆるプルプッシュ動作）を行わせることによってインク滴を吐出するための駆動信号である。
【００４３】
図７に示すように、初期パルスＰ１は、基準電位Ｖ０から圧力室４内を減圧する側にアクチュエータ１０を駆動するための最小電位Ｖ１にまで下降する電位降下波形Ｓ１と、最小電位Ｖ１を維持する最小電位維持波形Ｓ２と、最小電位Ｖ１から圧力室４内を加圧する側にアクチュエータ１０を駆動するための最大電位Ｖ２にまで上昇する電位上昇波形Ｓ３とから構成されている。第１後続パルスＰ２は、最大電位Ｖ２を維持する最大電位維持波形Ｓ４と、最大電位Ｖ２から最小電位Ｖ１にまで下降する電位降下波形Ｓ５と、最小電位Ｖ１を維持する最小電位維持波形Ｓ６と、最小電位Ｖ１から最大電位Ｖ２にまで上昇する電位上昇波形Ｓ７とから構成されている。第２後続パルスＰ３は、最大電位Ｖ２を維持する最大電位維持波形Ｓ８と、最大電位Ｖ２から最小電位Ｖ１にまで下降する電位降下波形Ｓ９と、最小電位Ｖ１を維持する最小電位維持波形Ｓ１０と、最小電位Ｖ１から最大電位Ｖ２にまで上昇する電位上昇波形Ｓ１１とから構成されている。第２後続パルスＰ３の後には、最大電位Ｖ２を維持する最大電位維持波形Ｓ１２と、最大電位Ｖ２から基準電位Ｖ０にまで下降する電位降下波形Ｓ１３と、基準電位Ｖ０を維持する基準電位維持波形Ｓ１４とが続いている。なお、基準電位Ｖ０、最小電位Ｖ１及び最大電位Ｖ２は、−１００Ｖ〜１００Ｖ程度の電位が好ましく、例えば、最小電位Ｖ１、基準電位Ｖ０、最大電位Ｖ２を、それぞれ０Ｖ、２０Ｖ、５０Ｖとしてもよい。
【００４４】
本駆動信号に含まれる駆動パルスは、パルス間の時間間隔が徐々にアクチュエータ１０の固有周期に近づくように長くなっている。なお、ここでいう固有周期は、圧力室４内のインクの影響をも含めた振動系全体の固有周期であり、例えば米国特許第４，６９７，１９３号明細書に記載されているヘルムホルツ固有振動周波数ｆの逆数で表される。具体的には、初期パルスＰ１における電位降下波形Ｓ１の電位降下開始時から電位上昇波形Ｓ３の電位上昇終了時までの第１時間ｔ１と、第１後続パルスＰ２における最大電位維持波形Ｓ４の電位維持開始時から電位上昇波形Ｓ７の電位上昇終了時までの第２時間ｔ２と、第２後続パルスＰ３における最大電位維持波形Ｓ８の電位維持開始時から電位上昇波形Ｓ１１の電位上昇終了時までの第３時間ｔ３とは、アクチュエータ１０の固有周期ｔ０に対して、ｔ１≦ｔ２＜ｔ３≦ｔ０となるように設定されている。例えば、アクチュエータ１０の固有周期が８μｓの場合に、ｔ１、ｔ２、ｔ３をそれぞれ５．５μｓ、７μｓ、８μｓとすることができる。
【００４５】
各パルスＰ１〜Ｐ３のパルス幅は、アクチュエータ１０の固有周期以下に設定されている。また、一般に、固有周期の長い薄膜の圧電素子１３では、パルスの最大電位または最小電位の維持時間（ピークホールド時間）がインク滴の吐出速度に与える影響は小さい。そのため、パルスＰ１〜Ｐ３の電位降下波形の立ち下がり時間及び電位上昇波形の立ち上がり時間を相対的に長くするよう、ピークホールド時間を短くすることができる。本実施形態では、パルスＰ１〜Ｐ３の各電位維持波形Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ１０及びＳ１２の電位維持時間（ピークホールド時間）は、それぞれアクチュエータ１０の固有周期の１／４以下に設定されている。
【００４６】
また、一つの印字周期のインク吐出終了から次の印字周期のインク吐出開始までの間に圧力室４内及びノズル２内のインクを十分に静定させるために、第２後続パルスを供給した後の波形Ｓ１２〜Ｓ１４は、十分な長さに設定されている。具体的には、初期パルスＰ１の電位降下波形Ｓ１の電位降下開始時から第２後続パルスＰ３の電位上昇波形Ｓ１１の電位上昇終了時までの時間Ｔ１は、最小印字周期Ｔ２の半分以下に設定されている。つまり、Ｔ１／Ｔ２≦０．５となっており、例えば、Ｔ１＝２０．５μｓ、Ｔ２＝５０μｓとしてもよい。なお、時間Ｔ１は、インクを良好に吐出できる範囲に設定すればよく、固有周期以上または（Ｔ２）／８以上（つまり１／８≦Ｔ１／Ｔ２）が特に好ましい。
【００４７】
このように、本実施形態では、パルス間の時間間隔ｔ１、ｔ２、ｔ３が徐々にアクチュエータ１０の固有周期に近づくようになっているので、図７（ａ）に示すように、初期パルスＰ１によって吐出される第１インク滴Ｑ１、第１後続パルスＰ２によって吐出される第２インク滴Ｑ２、第２後続パルスＰ３によって吐出される第３インク滴Ｑ３は、段階的に速度が速くなるように吐出される。言い換えると、第１インク滴Ｑ１、第２インク滴Ｑ２、第３インク滴Ｑ３の吐出速度をそれぞれｖ１、ｖ２、ｖ３とすると、ｖ１≦ｖ２＜ｖ３となる。なお、第３インク滴Ｑ３の吐出速度ｖ３は、第１インク滴Ｑ１と第２インク滴Ｑ２とが合体して第１合体インク滴Ｑ１２となった後に第３インク滴Ｑ３が当該第１合体インク滴Ｑ１２に更に合体するように、第１合体インク滴Ｑ１２の吐出速度ｖ１２よりも大きく設定されていてもよい。あるいは、例えばｖ１＝ｖ２の場合のように、第３インク滴Ｑ３と第２インク滴Ｑ２とが合体して第２合体インク滴となった後に当該第２合体インク滴が更に第１インク滴Ｑ１に合体するように設定されていてもよい。これにより、第１、第２及び第３インク滴Ｑ１〜Ｑ３は、記録紙４１に着弾する前に合体し、一つのインク滴Ｑ１２３となって記録紙４１に着弾して単一のドットを形成することになる。
【００４８】
以上のように、本実施形態によれば、パルスＰ１〜Ｐ３の時間間隔ｔ１〜ｔ３を、徐々にアクチュエータ１０の固有周期に近づくように変化させることとしたので、複数のインク滴の吐出速度を徐々に増加させることができる。従って、第１〜第３のインク滴Ｑ１〜Ｑ３を着弾前に合体させることができ、たとえインクジェットヘッド１のキャリッジ速度が速い場合であっても、記録紙４１に良好なインクドットを形成することができる。従って、多階調記録を高速に行うことが可能となる。
【００４９】
また、パルスＰ１〜Ｐ３の時間間隔ｔ１〜ｔ３を徐々に長くしたので、それらがアクチュエータ１０の固有周期に近づくように徐々に短くなる場合に比べて、全体の時間間隔Ｔ１＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３を短くすることができる。従って、印字速度が向上する。
【００５０】
また、パルスＰ１〜Ｐ３のピークホールド時間が短いので、その分だけ電位の立ち下がり時間や立ち上がり時間を長くすることができ、電位の立ち上がり時間及び立ち下がり時間を十分に確保することができる。従って、エキストラドットのない安定したインク滴を吐出することができ、良質な印字を得ることができる。
【００５１】
また、一印字周期内の最後のパルスである第２後続パルスＰ３から次の印字周期の初期パルスＰ１までの時間が長いので、第３インク滴Ｑ３を吐出した後の圧力室４及びノズル２内のインクの脈動やメニスカス振動は、次の印字周期の第１インク滴Ｑ１を吐出するまでの間に、十分に低減する。従って、第１インク滴Ｑ１の吐出時には、圧力室４及びノズル２内のインクは十分に静定する。そのため、第１インク滴Ｑ１を安定して吐出することができる。
【００５２】
なお、アクチュエータ１０の振動を抑制してインクを更に静定させるために、図９に示すように、第２後続パルスＰ３の後の電位降下波形Ｓ１３の傾斜をより穏やかにしてもよく、当該電位降下波形Ｓ１３の後に次の印字周期の初期パルスの電位降下波形Ｓ１を連続させてもよい。
【００５３】
＜実施形態２＞
実施形態２は、アクチュエータ１０に対して一印字周期内に複数の矩形状パルスを供給するものである。
【００５４】
図１０に示すように、本実施形態に係る駆動パルス群は、一印字周期内に第１〜第３の矩形パルスＰ１’〜Ｐ３’を含んでいる。第１〜第３パルスＰ１’〜Ｐ３’の波形はそれぞれ異なっていてもよいが、本実施形態では、第１〜第３パルスＰ１’〜Ｐ３’を同一波形の矩形パルスで構成することとした。つまり、第１〜第３パルスＰ１’〜Ｐ３’のパルス高さ及びパルス幅はそれぞれ等しい。基準電位Ｖ０及び最大電位Ｖ２は、−１００Ｖ〜１００Ｖ程度の電位が好ましく、例えば基準電位Ｖ０を０Ｖ、最大電位Ｖ２を５０Ｖとすることができる。基準電位Ｖ０と最大電位Ｖ２をこのように設定することにより、駆動信号発生回路３０において予め駆動信号を生成しておく必要がなくなり、選択回路３１を基準電位Ｖ０と最大電位Ｖ２との間でＯＮ／ＯＦＦさせるだけで駆動パルスを生成することができる。つまり、選択回路３１のスイッチング動作（ＯＮ／ＯＦＦ）のみで駆動パルスを生成することができる。従って、駆動信号発生回路３０を省略することが可能となり、制御回路２０の構成を簡単化することができる。
【００５５】
第１パルスＰ１’の電位上昇終了時から第２パルスＰ２’の電位上昇終了時までの第１時間ｔ１と、第２パルスＰ２’の電位上昇終了時から第３パルスＰ３’の電位上昇終了時までの第２時間ｔ２とは、アクチュエータ１０の固有周期ｔ０に対して、ｔ１＜ｔ２≦ｔ０に設定されている。従って、実施形態１と同様、第１〜第３インク滴Ｑ１〜Ｑ３を段階的に吐出速度が速くなるように吐出することができ、これらインク滴Ｑ１〜Ｑ３を記録紙４１に着弾する前に合体させることができる。
【００５６】
第１パルスＰ１’の電位上昇開始時と第３パルスＰ３’の電位上昇開始時との間の時間Ｔ１は、印字周期Ｔ２に対して、Ｔ１／Ｔ２≦０．５に設定されている。従って、実施形態１と同様、次の第１インク滴Ｑ１の吐出時には、圧力室４及びノズル２内のインクは十分に静定しているので、第１インク滴Ｑ１を安定して吐出することができる。
【００５７】
更に、本実施形態によれば、駆動パルス群を矩形状のパルスのみによって構成しているので、駆動パルス群を容易に形成することができる。矩形状のパルスは台形波状のパルスよりも容易に形成することができるからである。従って、駆動信号の波形を簡単化することができる。また、上述したように、上記矩形状のパルスは選択回路３１のＯＮ／ＯＦＦ動作のみで形成することができるので、駆動信号発生回路３０を省略することが可能となる。
【００５８】
＜実施形態３＞
ところで、インクの粘度、圧力室４の容積、アクチュエータ１０の剛性、または駆動パルス間の間隔等によっては、先の駆動パルスによるアクチュエータ１０の振動またはインクのメニスカス振動などの影響が残存し、後の駆動パルスによるアクチュエータ１０の作動に影響を及ぼすことがある。本発明者は、先の駆動パルスの影響が比較的大きい場合には、インク滴の吐出速度を最大にする駆動パルス間の時間間隔は、実際には固有周期よりも若干長い時間になることを見い出した。つまり、インク滴の吐出速度を最大にする駆動パルス間の時間間隔は、固有周期に等しい時間からずれる場合があることを発見した。実施形態３は、そのような先の駆動パルスの影響を考慮に入れ、実施形態１に改良を施したものである。
【００５９】
具体的には、本実施形態では、インク滴の吐出速度を最大にする時間間隔をｔｍとした場合に、第１時間ｔ１、第２時間ｔ２及び第３時間ｔ３を、ｔ１≦ｔ２＜ｔ０＜ｔ３≦ｔｍに設定した。
【００６０】
なお、上記時間間隔ｔｍは、インクの粘度やアクチュエータ１０の剛性等に依存する時間であり、実験等によって特定することができる。
【００６１】
＜参考形態１＞
参考形態１は、駆動パルスのパルス幅を、徐々にアクチュエータ１０の固有周期ｔ０の半分の時間またはほぼ半分の時間に近づけるようにしたものである。図１１に示すように、本参考形態に係る駆動信号は、一印字周期内に第１〜第４パルスＰ１１〜Ｐ１４と補助パルスＰ１５とを含んでいる。第１〜第４パルスＰ１１〜Ｐ１４は、インク滴を吐出させるための駆動パルスである。一方、補助パルスＰ１５はインク滴を吐出させるための駆動パルスではなく、先の印字周期におけるアクチュエータ１０の減衰振動等が後の印字周期に影響を及ぼさないように、第１〜第４パルスＰ１１〜Ｐ１４によるアクチュエータの残留振動やインクメニスカス振動を抑制するためのものである。
【００６２】
駆動パルスのパルス幅は、立ち下がり半値点から立ち上がり半値点までの時間、または立ち下がり開始点から立ち上がり終了点までの時間によって規定してもよいが、ここでは、立ち下がり開始点から立ち上がり開始点までの時間とした。第１パルスＰ１１のパルス幅をｔ１１、第２パルスＰ１２のパルス幅をｔ１２、第３パルスＰ１３のパルス幅をｔ１３、第４パルスＰ１４のパルス幅をｔ１４、アクチュエータ１０の固有周期をｔ０、インク滴の吐出速度を最大にするパルス幅をｔｎとすると、本参考形態では、０．５×ｔ０＜ｔｎであって、ｔ１１〜ｔ１４はｔ１１＜ｔ１２＜ｔ１３＜ｔ１４＜ｔｎに設定されている。なお、時間ｔｎは、インクの粘度やアクチュエータ１０の剛性等に依存するが、実験等によって特定することができる時間である。例えば、アクチュエータの固有周期ｔ０が８μｓの場合に、ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３、ｔ１４をそれぞれ３．５μｓ、４μｓ、４．５μｓ、５．５μｓとすることができる。なお、先の駆動パルスが後の駆動パルスに与える影響を無視することのできる場合には、インクの吐出速度を最大にするパルス幅は固有周期の半分の時間（＝０．５×ｔ０）に一致すると考えられるので、ｔ１１＜ｔ１２＜ｔ１３＜ｔ１４＜０．５×ｔ０としてもよい。
【００６３】
アクチュエータ１０に対してこのような駆動信号を供給することにより、第１〜第４インク滴は順に吐出速度が速くなるように吐出され、記録紙４１に着弾する前に合体し、一つのインク滴となって着弾する。
【００６４】
なお、駆動パルスは台形波状のパルスに限定されるものではなく、実施形態２のような矩形状パルスであってもよい。矩形状パルスは選択回路３１のＯＮ／ＯＦＦ動作によって容易に生成することができるので、実施形態２と同様、駆動信号発生回路３０を省略することができ、制御回路２０の構成を簡単化することができる。
【００６５】
＜その他の実施形態＞
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、複数の駆動パルスをこれら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように長くしながら供給することとしたものである。
【００６６】
このことにより、上記と同様に、複数の駆動パルスの時間間隔が徐々にアクチュエータの固有周期に近づくので、ノズルから吐出される複数のインク滴の吐出速度は、徐々に速くなる。従って、複数のインク滴は合体して一つのインク滴になってから記録媒体に着弾し、記録媒体に良好な単一ドットが形成される。また、駆動パルスの時間間隔はアクチュエータの固有周期に近づくように徐々に長くなるので、徐々に当該固有周期に近づくように短くなる場合に比べて、駆動パルスの全体の時間間隔は短くなる。従って、一つの印字周期をより短くすることができ、より高速の印字が可能となる。
【００６７】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記圧力室内を減圧する側に上記アクチュエータを駆動するための負圧電位と、該圧力室内を加圧する側に該アクチュエータを駆動する正圧電位とを含む駆動電圧信号を上記圧電素子に供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の負圧電位と正圧電位との間の基準電位から該負圧電位まで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から上記正圧電位まで上昇する電位上昇波形とからなる初期駆動パルスと、正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から負圧電位まで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から正圧電位まで上昇する電位上昇波形とからなる１または２以上の後続駆動パルスとを、これら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように長くしながら供給することとしたものである。
【００６８】
このことにより、アクチュエータをいったん減圧側に駆動してから加圧側に駆動してインクを吐出するいわゆるプルプッシュ方式のインク吐出が行われ、一印字周期内に複数のインク滴が吐出される。駆動パルス間の時間間隔は徐々にアクチュエータの固有周期に近づくように長くなるので、複数のインク滴は記録媒体に着弾する前に合体し、一つのインク滴となって記録媒体に着弾する。従って、記録媒体上には、良好な単一ドットが形成される。また、高速印字が可能となる。
【００６９】
上記駆動信号供給手段は、一印字周期内に少なくとも初期駆動パルス、第１後続駆動パルス及び第２後続駆動パルスを順に供給するように構成され、上記初期駆動パルスの電位降下波形の電位降下開始時から電位上昇波形の電位上昇終了時までの第１時間ｔ１と、上記第１後続駆動パルスにおける正圧電位維持波形の電位維持開始時から電位上昇波形の電位上昇終了時までの第２時間ｔ２と、上記第２後続駆動パルスにおける正圧電位維持波形の電位維持開始時から電位上昇波形の電位上昇終了時までの第３時間ｔ３とは、アクチュエータの固有周期ｔ０に対して、ｔ１≦ｔ２＜ｔ３≦ｔ０に設定されていてもよい。
【００７０】
このことにより、初期駆動パルスによって吐出された第１インク滴と、第１後続駆動パルスによって吐出された第２インク滴と、第２後続駆動パルスによって吐出された第３インク滴とは、記録媒体に着弾する前に合体し、記録媒体に単一のドットを形成することになる。その結果、記録媒体に良好な単一ドットが形成され、また、高速印字が可能となる。
【００７１】
上記初期駆動パルスの正圧電位と各後続駆動パルスの正圧電位とは、それぞれ等しく、初期駆動パルスの負圧電位と各後続駆動パルスの負圧電位とは、それぞれ等しくてもよい。
【００７２】
このことにより、所定の正圧電位と基準電位と負圧電位との３段階の電位により、複数の駆動パルスが形成される。従って、駆動パルスの形成が容易になる。
【００７３】
一印字周期内の初期駆動パルスの電位降下波形の電位降下開始時から最後の後続駆動パルスの電位上昇波形の電位上昇終了時までの時間Ｔ１は、最小印字周期Ｔ２に対して、Ｔ１／Ｔ２≦０．５に設定されていることが好ましい。
【００７４】
このことにより、最後の後続駆動パルスを供給してから次の印字周期の初期駆動パルスを供給するまでの間に、圧力室内のインクが静定するための十分な時間が確保される。従って、インクの吐出が安定する。
【００７５】
ところで、固有周期の比較的長いアクチュエータでは、駆動パルスの電位維持波形の波形維持時間がインクの吐出速度に与える影響は比較的小さい。従って、電位維持波形を短くすることにより、その分電位上昇波形または電位降下波形を長くすることができる。
【００７６】
そこで、各駆動パルスのパルス幅は、アクチュエータの固有周期以下に設定され、各駆動パルスの電位維持波形の波形維持時間は、アクチュエータの固有周期の１／４以下に設定されていることが好ましい。
【００７７】
このことにより、電位上昇波形の立ち上がり時間または電位降下波形の立ち下がり時間が十分に確保され、エキストラドットのない安定したインク吐出が行われる。なお、上記波形維持時間は零でもよい。つまり、上記波形維持時間は、上記固有周期の０〜１／４倍であってもよい。
【００７８】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の基準電位から上記圧力室内を加圧する側に上記アクチュエータを駆動するための正圧電位まで上昇する電位上昇波形と、該正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から所定の基準電位まで下降する電位降下波形とからなる３以上の矩形状駆動パルスを、これら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように長くしながら供給することとしたものである。
【００７９】
このことにより、一印字周期内にアクチュエータに３以上の矩形状駆動パルスが供給され、ノズルから３以上のインク滴が徐々に吐出速度が速くなるように吐出される。その結果、これらインク滴は記録媒体に着弾する前に合体し、１つのインク滴となって記録媒体に着弾する。従って、記録媒体に良好な単一ドットが形成され、また、高速印字が可能となる。
【００８０】
上記駆動信号供給手段は、一印字周期内に少なくとも第１、第２及び第３の矩形状駆動パルスを順に供給するように構成され、上記第１駆動パルスの電位上昇終了時から上記第２駆動パルスの電位上昇終了時までの第１時間ｔ１と、上記第２駆動パルスの電位上昇終了時から上記第３駆動パルスの電位上昇終了時までの第２時間ｔ２とは、アクチュエータの固有周期ｔ０に対して、ｔ１＜ｔ２≦ｔ０に設定されていてもよい。
【００８１】
このことにより、第１駆動パルスによって吐出された第１インク滴と、第２駆動パルスによって吐出された第２インク滴と、第３駆動パルスによって吐出された第３インク滴とは、記録媒体に着弾する前に合体し、記録媒体に単一のドットを形成することになる。
【００８２】
上記矩形状駆動パルスの正圧電位及び基準電位は、それぞれ等しくてもよい。
このことにより、駆動パルスは２つの電位のみで形成されるので、駆動パルスの形成は容易になる。
【００８３】
一印字周期内の最初の駆動パルスの電位上昇開始時と最後の駆動パルスの電位上昇開始時との間の時間Ｔ１が、最小印字周期Ｔ２に対して、Ｔ１／Ｔ２≦０．５に設定されていることが好ましい。
【００８４】
このことにより、最後の駆動パルスを供給してから次の印字周期の最初の駆動パルスを供給するまでの間に、圧力室内のインクが静定するための十分な時間が確保される。従って、インクの吐出が安定する。
【００８５】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に複数の駆動パルスを供給するように構成され、上記駆動パルス間の時間間隔は、後から吐出されるインク滴の方が先に吐出されるインク滴よりも吐出速度が速くなるように、上記アクチュエータの固有周期よりも若干長い所定時間に近づくように徐々に長くなっていることとしたものである。
【００８６】
複数の駆動パルスが短時間の間に連続して供給されると、先の駆動パルスによるアクチュエータの振動またはインクの脈動の影響が残存し、後の駆動パルスによるアクチュエータの作動に影響を及ぼすことがある。その結果、駆動パルス間の時間間隔をアクチュエータの固有周期と一致させるよりも、当該固有周期よりも若干長い所定時間に一致させた方が、インクの吐出速度が速くなる場合もある。そこで、そのような場合には、上記事項のように駆動パルス間の時間間隔を上記固有周期よりも若干長い所定時間に近づけるように徐々に長くすることにより、インク滴の吐出速度を吐出順に大きくすることができ、それらインク滴を着弾前に合体させることができる。
【００８７】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に複数の駆動パルスを供給するように構成され、上記駆動パルスは、後から吐出されるインク滴の方が先に吐出されるインク滴よりも吐出速度が速くなるように、パルス幅が上記アクチュエータの固有周期の半分の時間またはほぼ半分の時間に徐々に近づくような順序で供給されることとしたものである。
【００８８】
このことにより、一印字周期内に、アクチュエータの圧電素子に対し複数の駆動パルスが供給され、同一ノズルから複数のインク滴が吐出される。ここで、駆動パルスのパルス幅は、アクチュエータの固有周期の半分の時間またはほぼ半分の時間に徐々に近づいていくので、ノズルから吐出されるインク滴の吐出速度は吐出順に徐々に速くなる。従って、後から吐出されたインク滴は前に吐出されたインク滴に追いつき、インク滴は記録媒体に着弾する前に合体する。その結果、複数のインク滴は合体して一つのインク滴になってから記録媒体に着弾し、記録媒体に良好な単一ドットが形成される。
【００８９】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記圧力室内を減圧する側に上記アクチュエータを駆動するための負圧電位と、該圧力室内を加圧する側に該アクチュエータを駆動する正圧電位とを含む駆動電圧信号を上記圧電素子に供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の負圧電位と正圧電位との間の基準電位から該負圧電位まで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から上記正圧電位まで上昇する電位上昇波形とからなる初期駆動パルスと、正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から負圧電位まで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から正圧電位まで上昇する電位上昇波形とからなる１または２以上の後続駆動パルスとを供給するように構成され、上記駆動パルスは、後から吐出されるインク滴の方が先に吐出されるインク滴よりも吐出速度が速くなるように、パルス幅が上記アクチュエータの固有周期の半分の時間またはほぼ半分の時間に徐々に近づくような順序で供給されることとしたものである。
【００９０】
また、本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、所定の基準電位と、上記圧力室を減圧する側に上記アクチュエータを駆動するための負圧電位とを含む駆動電圧信号を上記圧電素子に供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、基準電位から負圧電位にまで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から基準電位にまで上昇する電位上昇波形とからなる３以上の駆動パルスを供給するように構成され、上記駆動パルスは、後から吐出されるインク滴の方が先に吐出されるインク滴よりも吐出速度が速くなるように、パルス幅が上記アクチュエータの固有周期の半分の時間またはほぼ半分の時間に徐々に近づくような順序で供給されることとしたものである。
【００９１】
このことにより、いわゆるプルプッシュ（引き押し）方式のインク吐出が行われ、一印字周期内に複数のインク滴が吐出される。駆動パルスのパルス幅はアクチュエータの固有周期の半分の時間またはほぼ半分の時間に徐々に近づくので、複数のインク滴は着弾前に合体し、一つのインク滴となってから記録媒体に着弾する。
【００９２】
本発明に係る他のインクジェットヘッドは、インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の基準電位から上記圧力室内を加圧する側に上記アクチュエータを駆動するための正圧電位にまで上昇する電位上昇波形と、該正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から該基準電位にまで下降する電位降下波形とからなる３以上の矩形状駆動パルスを供給するように構成され、上記矩形状駆動パルスは、後から吐出されるインク滴の方が先に吐出されるインク滴よりも吐出速度が速くなるように、パルス幅が上記アクチュエータの固有周期の半分の時間またはほぼ半分の時間に徐々に近づくような順序で供給されることとしたものである。
【００９３】
このことにより、一印字周期内にアクチュエータに３以上の矩形状駆動パルスが供給され、ノズルから３以上のインク滴が徐々に吐出速度が速くなるように吐出される。その結果、これらインク滴は記録媒体に着弾する前に合体し、１つのインク滴となって記録媒体に着弾する。
【００９４】
上記駆動パルスは、パルス幅が徐々に長くなるような順序で供給されることが好ましい。
【００９５】
このことにより、駆動パルスのパルス幅が固有周期の半分またはほぼ半分の時間に近づくように徐々に長くなるので、それらに近づくように徐々に短くなる場合に比べて、駆動パルスのパルス幅の合計の時間は短くなる。従って、一つの印字周期をより短くすることができ、より高速の印字が可能となる。
【００９６】
上記インクジェットヘッドは、圧電素子の厚みが０．５μｍ〜５μｍに設定されていてもよい。このように圧電素子が薄膜化されている場合であっても、複数のインク滴は合体してから記録媒体に着弾し、記録媒体に良好な単一ドットが形成される。
【００９７】
本発明に係るインクジェット式記録装置は、上記インクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドのインク吐出時に、該インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段とを備えていることとしたものである。
【００９８】
このことにより、同一ノズルから吐出した複数のインク滴を記録媒体に着弾する前に合体させることのできる高速かつ高品質の記録装置が得られる。
【００９９】
駆動パルスの時間間隔を徐々に長くすることにより、一印字周期の時間を短くすることができ、印字の高速化を図ることができる。
【０１００】
また、アクチュエータに対して複数の駆動パルスを供給し、それらのパルス幅をアクチュエータの固有周期の半分の時間またはほぼ半分の時間に徐々に近づけるようにしたので、複数のインク滴をそれらの吐出速度が徐々に速くなるように吐出することができる。そのため、複数のインク滴を合体させ、一つのインク滴として記録媒体に着弾させることができ、印字品質や印字速度の向上を図ることができる。
【０１０１】
その際、駆動パルスのパルス幅を徐々に長くすることにより、一印字周期の時間を短くすることができ、印字の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略構成図である。
【図２】インクジェットヘッドの部分平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】アクチュエータ近傍の部分断面図である。
【図５】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】制御回路のブロック図である。
【図７】（ａ）はインク滴の吐出を示す模式図であり、（ｂ）は実施形態１に係る駆動信号の波形図である。
【図８】実施形態１に係る駆動信号の波形図である。
【図９】駆動信号の変形例の波形図である。
【図１０】実施形態２に係る駆動信号の波形図である。
【図１１】参考形態１に係る駆動信号の波形図である。
【符号の説明】
１ インクジェットヘッド
２ ノズル
４ 圧力室
１０ アクチュエータ
１１ 振動板
１３ 圧電素子
１４ 個別電極
３２ 駆動信号供給手段
４０ ヘッド本体
４１ 記録紙
Ｐ１ 初期パルス
Ｐ２ 第１後続パルス
Ｐ３ 第２後続パルス
Claims (13)
- インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、
圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、
上記圧力室内を減圧する側に上記アクチュエータを駆動するための負圧電位と、該圧力室内を加圧する側に該アクチュエータを駆動する正圧電位とを含む駆動電圧信号を上記圧電素子に供給する駆動信号供給手段とを備え、
上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、
所定の負圧電位と正圧電位との間の基準電位から該負圧電位にまで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から上記正圧電位にまで上昇する電位上昇波形とからなる初期駆動パルスと、
正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から負圧電位にまで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から正圧電位にまで上昇する電位上昇波形とからなる１または２以上の後続駆動パルスとを、
これら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように、かつ、最後の駆動パルス間の時間間隔が上記固有周期に等しくなるように供給するインクジェットヘッド。 - インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、
圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、
上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、
上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、複数の駆動パルスをこれら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように、かつ、最後の駆動パルス間の時間間隔が上記固有周期よりも長い時間となるように供給するインクジェットヘッド。 - インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、
圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、
上記圧力室内を減圧する側に上記アクチュエータを駆動するための負圧電位と、該圧力室内を加圧する側に該アクチュエータを駆動する正圧電位とを含む駆動電圧信号を上記圧電素子に供給する駆動信号供給手段とを備え、
上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、
所定の負圧電位と正圧電位との間の基準電位から該負圧電位にまで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から上記正圧電位にまで上昇する電位上昇波形とからなる初期駆動パルスと、
正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から負圧電位にまで下降する電位降下波形と、該負圧電位を維持する負圧電位維持波形と、該負圧電位から正圧電位にまで上昇する電位上昇波形とからなる１または２以上の後続駆動パルスとを、
これら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように、かつ、最後の駆動パルス間の時間間隔が上記固有周期よりも長い時間となるように供給するインクジェットヘッド。 - 請求項１または３に記載のインクジェットヘッドであって、
初期駆動パルスの正圧電位と各後続駆動パルスの正圧電位とは、それぞれ等しく、
初期駆動パルスの負圧電位と各後続駆動パルスの負圧電位とは、それぞれ等しいインクジェットヘッド。 - 請求項１、３及び４のいずれか一つに記載のインクジェットヘッドであって、
一印字周期内の初期駆動パルスの電位降下波形の電位降下開始時から最後の後続駆動パルスの電位上昇波形の電位上昇終了時までの時間Ｔ１は、最小印字周期Ｔ２に対して、
Ｔ１／Ｔ２≦０．５
に設定されているインクジェットヘッド。 - インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、
圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、
上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、
上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の基準電位から上記圧力室内を加圧する側に上記アクチュエータを駆動するための正圧電位にまで上昇する電位上昇波形と、該正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から所定の基準電位にまで下降する電位降下波形とからなる３以上の矩形状駆動パルスを、これら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように、かつ、最後の駆動パルス間の時間間隔が上記固有周期に等しくなるように供給するインクジェットヘッド。 - インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、
圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、
上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、
上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に、所定の基準電位から上記圧力室内を加圧する側に上記アクチュエータを駆動するための正圧電位にまで上昇する電位上昇波形と、該正圧電位を維持する正圧電位維持波形と、該正圧電位から所定の基準電位にまで下降する電位降下波形とからなる３以上の矩形状駆動パルスを、これら駆動パルス間の時間間隔を徐々に上記アクチュエータの固有周期に近づけるように、かつ、最後の駆動パルス間の時間間隔が上記固有周期よりも長い時間となるように供給するインクジェットヘッド。 - 請求項６または７に記載のインクジェットヘッドであって、
矩形状駆動パルスの正圧電位及び基準電位は、それぞれ等しいインクジェットヘッド。 - 請求項６〜８のいずれか一つに記載のインクジェットヘッドであって、
一印字周期内の最初の駆動パルスの電位上昇開始時と最後の駆動パルスの電位上昇開始時との間の時間Ｔ１が、最小印字周期Ｔ２に対して、
Ｔ１／Ｔ２≦０．５
に設定されているインクジェットヘッド。 - 請求項２、３及び７のいずれか一つに記載のインクジェットヘッドであって、
駆動信号供給手段は、最後の駆動パルス間の時間間隔がアクチュエータの固有周期よりも若干長い時間になるように複数の駆動パルスを供給するインクジェットヘッド。 - インクを収容する圧力室と該圧力室に連通するノズルとが形成されたヘッド本体と、
圧電素子を有し、該圧電素子の圧電効果によって上記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータと、
上記アクチュエータの圧電素子に駆動電圧信号を供給する駆動信号供給手段とを備え、
上記駆動信号供給手段は、所定の一印字周期内に複数の駆動パルスを供給するように構成され、
上記駆動パルス間の時間間隔は、後から吐出されるインク滴の方が先に吐出されるインク滴よりも吐出速度が速くなるように、上記アクチュエータの固有周期よりも若干長い所定時間に近づくように徐々に長くなっているインクジェットヘッド。 - 請求項１〜１１のいずれか一つに記載のインクジェットヘッドであって、
圧電素子の厚みが０．５μｍ〜５μｍに設定されているインクジェットヘッド。 - 請求項１〜１２のいずれか一つに記載のインクジェットヘッドと、
上記インクジェットヘッドのインク吐出時に、該インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段と
を備えているインクジェット式記録装置。
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