JP5871851B2 - インクジェットヘッドの駆動方法及び駆動装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、インクジェット方式のプリンタ等に用いられるインクジェットヘッドの駆動方法及び駆動装置に関する。

インクジェットヘッドは、インクを収容する複数の圧力室と、各圧力室にそれぞれ対応して設けられた複数の圧電アクチュエータと、各圧力室の一端側に設けられたノズルプレートとを備える。ノズルプレートには、各圧力室にそれぞれ連通してインク液滴を吐出するためのノズルが複数形成されている。各圧電プレートは、対応する圧力室に振動板を介して振動を与える。

このようなインクジェットヘッドの駆動装置は、圧電アクチュエータに対して駆動パルス信号を印加する。この駆動パルス信号により圧力室に振動が生じて圧力室内部の体積が変化し、この圧力室に連通するノズルからインク液滴が吐出される。

ところで、圧力室に生じた振動は、インク液滴が吐出された後も残留する。この残留振動は、その後のインク液滴の安定吐出の妨げとなる。

特開２０１１−２３５６３８号公報

本発明が解決しようとする課題は、圧力室の残留振動を確実に消去することにある。

一実施形態において、インクジェットヘッドの駆動方法は、インクが収容される圧力室に対応して設けられるアクチュエータに、駆動パルスとして、圧力室の容積を拡張させた後に元に戻す第１のパルスを印加し、続いて、圧力室の容積を収縮させた後に元に戻す第２のパルスを印加して、アクチュエータで対応する圧力室に圧力振動を与える。この駆動方法において、前記第２のパルスは、当該第２のパルスがオンしたことによって、前記第１のパルスがオンしたときに前記圧力室に生じる前記圧力振動の振幅と同じ振幅が第２の時点で引き起こされる第１の時点でオンする。前記第２の時点は、前記第１の時点の後で前記圧力室内のノズル近傍のインクの流速がゼロとなる時点である。前記第２のパルスは、前記第２の時点でオフする。

インクジェットヘッドの斜視図。 インクジェットヘッドの要部を断面で示す構成図。 図２の矢印Ａ−Ａの方向から見たインクジェットヘッドの断面図。 駆動信号発生部の構成を示すブロック図。 駆動信号発生部から出力される駆動パルス信号の波形例を示すタイミング図。 ＤＲＰ波形の説明図。 インクジェットヘッドの圧力室に相当する等価回路図。 ＤＲＰ波形の駆動パルス波形と圧力室の圧力波形及び流速波形を示すタイミング図。 図８のＤＲＰ波形において、ダンピングパルスがオフしない場合のタイミング図。 図９のＤＲＰ波形において、ダンピングパルスのオンタイミンクが遅い場合のタイミング図。 図１０のＤＲＰ波形において、ダンピングパルスがオフした場合のタイミング図。 図１１のＤＲＰ波形において、ダンピングパルスのオンタイミンクが早い場合のタイミング図。 図１２のＤＲＰ波形において、ダンピングパルスがオフした場合のタイミング図。 ＤＲＣＲＰ波形の説明図。 ＤＲＣＲＰ波形において、ダンピングパルスを省略した場合の駆動パルス波形と圧力室の圧力波形及び流速波形を示すタイミング図。 図１５のＤＲＣＲＰ波形において、ダンピングパルスがオンした場合の駆動パルス波形と圧力室の圧力波形及び流速波形を示すタイミング図。 図１５のＤＲＣＲＰ波形において、ダンピングパルスがオフした場合の駆動パルス波形と圧力室の圧力波形及び流速波形を示すタイミング図。

以下、インクジェットヘッドの駆動方法及び駆動装置の実施形態について、図面を用いて説明する。はじめに、本実施形態で使用するインクジェットヘッド１について、図１〜図３を用いて説明する。

図１はインクジェットヘッド１の斜視図、図２はインクジェットヘッド１の要部を断面で示す構成図、図３は図２の矢印Ａ−Ａの方向から見たインクジェットヘッド１の断面図である。

インクジェットヘッド１は、駆動装置２と、ヘッド基板３と、マニホールド４とを備える。マニホールド４は、インクの供給管５と排出管６とを備える。インクジェットヘッド１は、インク供給手段（不図示）から供給管５を経て供給されるインクを、駆動装置２からの駆動信号に応じて、各ノズル１３ａから吐出する。供給管５からマニホールド４内に供給されたインクのうち、各ノズル１３ａから吐出されなかったインクは、排出管６からインク供給手段へ排出される。

ヘッド基板３には、各ノズル１３ａにそれぞれ対応して複数の圧力室１１が並設される。各圧力室１１の底面（図２では底面、図１では上面）側には、複数のノズル１３ａが穿設されたノズルプレート１３が接着される。各圧力室１１は、隔壁１２によって仕切られており、それぞれインクを収容する。各ノズル１３ａは、ノズルプレート１３の長手方向に複数列（図１では２列）で整列するようにノズルプレート１３に穿設される。各ノズル１３ａは、圧力室１１側である裏面側からインク吐出側である表面（図２では表面＝底面、図１では表面＝上面）側に向けて先細りの形状になっている。

インクジェットヘッド１には、各圧力室１１の天面側に振動板１４が接着される。インクジェットヘッド１には、振動板１４の上面側に、各圧力室１１にそれぞれ対応して設けられる複数の圧電部材１５の一端が固着される。インクジェットヘッド１は、各圧電部材１５の他端を保持部材１６で保持する。各圧電部材１５は、それぞれ圧電層１５ａと電極層１５ｂとを交互に複数積層したものである。インクジェットヘッド１には、各電極層１５ｂを挟むように一対の電極１７が配置される。両電極１７には駆動装置２が電気的に接続される。

インクジェットヘッド１は、ヘッド基板３に共通液室１８を形成する。共通液室１８には、供給管５を経由してインクが注入される。共通液室１８は、各圧力室１１に連通しており、注入されたインクは、各圧力室１１と、この圧力室１１に対応したノズル１３ａとに充填される。圧力室１１とノズル１３ａとにインクが充填されることで、ノズル１３ａ内にインクのメニスカスが形成される。

かかる構成のインクジェットヘッド１において、駆動装置２から電極１７を介して圧電部材１５に駆動信号が印加されると、圧電部材１５が膨張または収縮する。この圧電部材１５の膨張または収縮に伴い振動板１４が変形して、圧力室１１に振動を与える。この振動により圧力室１１の容積が変化して圧力室１１内に圧力波が発生し、ノズル１３ａからインク液滴が吐出される。ここに、振動板１４と圧電部材１５とは、圧力室１１に振動を与えるためのアクチュエータとして機能する。すなわちインクジェットヘッド１は、ノズル１３ａの数だけ、アクチュエータを備えている。

次に、駆動装置２について説明する。駆動装置２は、通信部２１と、演算部２２と、駆動信号発生部２３とを備える。通信部２１は、例えばインクジェットプリンタを制御するためのホストコンピュータから印刷画像の階調データを受信する。演算部２２は、上記階調データに基づいてノズル１３ａ毎に駆動パルス列の数を算出する。駆動信号発生部２３は、演算部２２にてノズル１３ａ毎に算出された数の駆動パルス列を有する駆動パルス信号を、各ノズル１３ａに対応した圧電部材１５に供給する。

駆動パルス信号のパルス電圧が圧電部材１５に印加されることにより、この圧電部材１５に対応した圧力室１１のノズル１３ａから、パルス列の数に相当するドロップ数のインク液滴が吐出される。インクジェットヘッド１と駆動装置２とからなるインクジェット記録装置は、インク液滴のドロップ数を画素単位に変化させて画素の濃度を調整することで階調印字を行う方式、いわゆるマルチドロップ方式で画像を印刷する。

図４は、駆動信号発生部２３の構成を示すブロック図である。駆動信号発生部２３は、基準駆動波形生成部２３１と、ノズル１３ａ別の通過区間選択回路２３２-1〜２３２-nとを含む。基準駆動波形生成部２３１は、最大階調値Ｇの画素を形成するのに必要なドロップ数のインク液滴をノズル１３ａから連続して吐出させるための駆動パルス信号を生成する。この駆動パルス信号を、本実施形態では、基準パルス信号と称する。各通過区間選択回路２３２-1〜２３２-nは、上記基準パルス信号を、選択信号により選択されるドロップ数０〜ｋの駆動パルス信号に代えて出力する。

図５は、最大階調値Ｇが“４”のときに、通過区間選択回路２３２-1〜２３２-nから出力される駆動パルス信号ＰＡ４，ＰＡ３，ＰＡ２，ＰＡ１の波形例である。駆動パルス信号ＰＡ４は、区間ｔ０〜ｔ１のＤＲＰ波形と、区間ｔ１〜ｔ２のＤＲＰ波形と、区間ｔ２〜ｔ３のＤＲＰ波形と、区間ｔ３〜ｔ４のＤＲＣＲＰ波形とから構成される。ＤＲＰ波形とＤＲＣＲＰ波形は、それぞれ駆動パルス列である。４個の駆動パルス列からなる駆動パルス信号ＰＡ４は、基準駆動波形生成部２３１で生成される基準パルス信号と一致する。

４ドロップを選択する選択信号が通過区間選択回路２３２-1〜２３２-nに入力されたとき、当該選択回路２３２-1〜２３２-nは、基準パルス信号の区間ｔ０〜ｔ４を全て通過区間として選択する。その結果、駆動パルス信号ＰＡ４が出力される。上記駆動パルス信号ＰＡ４が圧電部材１５に印加された場合、この圧電部材１５に対応するノズル１３ａからは４ドロップのインク液滴が吐出される。

駆動パルス信号ＰＡ３は、駆動パルス信号（基準パルス信号）ＰＡ４から区間ｔ０〜ｔ１のＤＲＰ波形を除いた信号である。３ドロップを選択する選択信号が通過区間選択回路２３２-1〜２３２-nに入力されたとき、当該選択回路２３２-1〜２３２-nは、基準パルス信号の区間ｔ１〜ｔ４を通過区間として選択する。その結果、駆動パルス信号ＰＡ３が出力される。上記駆動パルス信号ＰＡ３が圧電部材１５に印加された場合、この圧電部材１５に対応するノズル１３ａからは３ドロップのインク液滴が吐出される。

駆動パルス信号ＰＡ２は、駆動パルス信号（基準パルス信号）ＰＡ４から区間ｔ０〜ｔ２の２つのＤＲＰ波形を除いた信号である。２ドロップを選択する選択信号が通過区間選択回路２３２-1〜２３２-nに入力されたとき、当該選択回路２３２-1〜２３２-nは、基準パルス信号の区間ｔ２〜ｔ４を通過区間として選択する。その結果、駆動パルス信号ＰＡ２が出力される。上記駆動パルス信号ＰＡ２が圧電部材１５に印加された場合、この圧電部材１５に対応するノズル１３ａからは２ドロップのインク液滴が吐出される。

駆動パルス信号ＰＡ１は、駆動パルス信号（基準パルス信号）ＰＡ４から区間ｔ０〜ｔ３の３つのＤＲＰ波形を除いた信号である。１ドロップを選択する選択信号が通過区間選択回路２３２-1〜２３２-nに入力されたとき、当該選択回路２３２-1〜２３２-nは、基準パルス信号の区間ｔ３〜ｔ４を通過区間として選択する。その結果、駆動パルス信号ＰＡ１が出力される。上記駆動パルス信号ＰＡ１が圧電部材１５に印加された場合、この圧電部材１５に対応するノズル１３ａからは１ドロップのインク液滴が吐出される。

図６は、ＤＲＰ波形の説明図である。図６に示すように、ＤＲＰ波形は、第１のパルスである吐出パルスＳＰと、第２のパルスであるダンピングパルスＤＰとを含む。吐出パルスＳＰは、基準電圧Ｖｍよりも低い電圧−Ｖ１に変化するパルスであり、パルス幅がＴｓに設定されている。ダンピングパルスＤＰは、基準電圧Ｖｍよりも高い電圧Ｖ１に変化するパルスであり、パルス幅がＴｄに設定されている。ダンピングパルスＤＰは、吐出パルスＳＰの立ち上がりから時間Ｔｗ１だけ遅れて発生する。なお、基準電圧Ｖｍは、インク液滴を吐出しない通常状態のノズル１３ａに対応した圧電部材１５に印加される電圧である。

吐出パルスＳＰの立ち下がり（負電圧パルスオン）は、圧電部材１５に印加される電圧をＶｍから−Ｖ１に変化させる。吐出パルスＳＰが立ち下がる時点ｔ１１では、圧電部材１５が通常状態よりも収縮する。この収縮に伴い、圧電部材１５に固着した振動板１４が、圧力室１１の容積を拡張させるように変形する。圧力室１１の容積が拡張したことに応じて、圧力室１１内に負の圧力が瞬間的に発生する。

圧力室１１の拡張状態は、吐出パルスＳＰのパルス幅Ｔｓに相当する時間だけ継続する。吐出パルスＳＰのパルス幅Ｔｓは、圧力室１１の固有振動周期の１／２に設定される。本実施例では、固有振動周期が４．６ｕｓ、パルス幅Ｔｓは２．３ｕｍである。Ｔｓの間に、共通液室１８から圧力室１１内にインクが流入する。また、ノズル１３ａの先端のメニスカスが圧力室１１側に後退する。圧力室１１内の圧力は、負圧から正圧に反転する。

吐出パルスＳＰの立ち上がり（負電圧パルスオフ）は、圧電部材１５に印加される電圧を−Ｖ１からＶｍに戻す。吐出パルスＳＰが立ち上がる時点ｔ１２では、圧電部材１５が通常状態に復帰する。この復帰に伴い、圧力室１１内の容積が通常の状態に戻る。このとき、圧力室１１内に正の圧力が瞬間的に発生する。この圧力により、ノズル１３ａ内のメニスカスが前進を始める。

メニスカスの前進は、吐出パルスＳＰが立ち上がってから固有振動周期の１／２の時間（例えば２．３μｓ）が経過するまで継続する。その間に、圧力室１１内の圧力は、再度、正圧から負圧に変化する。その後、インク液滴がノズル内のインクと分離して、インク液滴が吐出される。そして、ダンピングパルスＤＰの立ち上がり（正電圧パルスオン）により圧電部材１５に印加される電圧がＶｍからＶ１に変化した時点ｔ１３では、圧電部材１５の容積が膨張する。この膨張に伴い、圧電部材１５に固着した振動板１４が、圧力室１１の容積を収縮させるように変形する。圧力室１１の容積が収縮したことに応じて、圧力室１１内に正の圧力が瞬間的に発生する。

圧力室１１の収縮状態は、ダンピングパルスＤＰのパルス幅Ｔｄ（例えば０．９μｓ）に相当する時間だけ継続する。そして、ダンピングパルスＤＰの立ち下がり（正電圧パルスオフ）により圧電部材１５に印加される電圧がＶ１からＶｍに戻った時点ｔ１４では、圧電部材１５が通常状態に復帰する。正電圧パルスオフは、Ｖ１に充電されていた圧電部材の充電状態をＶｍに戻す。この復帰に伴い、圧力室１１内の正の圧力がゼロに戻る。その結果、圧力室１１の残留振動がキャンセルされる。

次に、ダンピングパルスＤＰの出力タイミングについて説明する。この説明にあたっては、図７の等価回路３０を使用する。

等価回路３０は、電圧源３１に、抵抗ＲとキャパシタＣとインダクタＬとの直列回路（以下、ＬＣＲ回路３２と称する）を接続したものである。抵抗Ｒは０．１８Ωであり、キャパシタＣは、０．６９μＦであり、インダクタＬは０．７３６μＨである。等価回路３０は、インクジェットヘッド１の圧力室１１を示す。電圧源３１の両端電圧は、アクチュエータの変位量に相当する。この電圧は、アクチュエータに印加される駆動電圧とみなしてもよい。インダクタＬの両端電圧は、圧力室１１内のノズル１３ａ周辺の圧力に相当する。回路電流は、圧力室１１内のノズル１３ａの周辺で、ノズルへ向かうインクの流速に相当する。等価回路３０は、電圧源３１に対して並列に電圧計Ｖを接続し、電圧源３１と抵抗Ｒとの間に電流計（流速計）Ｓを接続し、インダクタＬに対して並列に電圧計（圧力計）Ｐを接続する。共通液室１８から圧力室１１へ向う圧力室１１の入口の流速は、ノズル１３ａの周辺と逆向きである。例えば図６のｔ１１のタイミングで圧力室１１を広げたとき、ノズル１３ａの周辺のインクは、圧力室１１側に後退し、同時に、共通液室１８から圧力室１１へ向うインクの流れが生じる。この方向のインクの流れは電流計Ｓが負の値になることに相当する。

電圧源３１からＬＣＲ回路３２に、図８に示すＤＲＰ波形のパルス信号４１を印加する。パルス信号４１は、吐出パルスＳＰのパルス幅Ｔｓが２．３μｓであり、ダンピングパルスＤＰのパルス幅が０．９μｓであり、吐出パルスＳＰとダンピングパルスＤＰとの間隔Ｔｗ１が３．０μｓである。ＬＣＲ回路３２にパルス信号４１を印加したときのインダクタＬの両端電圧の変化、すなわち圧力変化を図８の波形４２で示し、回路電流の変化、すなわち流速の変化を図８の波形４３で示す。

吐出パルスＳＰの立下り時点から６．２μｓ経過後のダンピングパルスＤＰが立ち下がる時点では、インダクタＬの両端電圧（圧力）がＶ１となる。回路電流（流速）はゼロとなる。電圧（圧力）Ｖ１は、吐出パルスＳＰが立ち下がった時点でインダクタＬの両端に生じる電圧（圧力）と逆極で振幅が等しい。このとき、ダンピングパルスＤＰが立ち下がると、以後、インダクタＬの両端電圧（圧力）はゼロとなる。また、回路電流（流速）もゼロとなる。すなわち、圧力室１１の残留振動がキャンセルされる。

要するに、インダクタＬの両端電圧（圧力）がＶ１となり、かつ、回路電流（流速）がゼロとなるタイミングでダンピングパルスＤＰを立ち下げることにより、圧力室１１の残留振動を確実にキャンセルできる。換言すれば、インダクタＬの両端電圧（圧力）がＶ１となり、かつ、回路電流（流速）がゼロとなるタイミングが生じないと、圧力室１１の残留振動をキャンセルすることはできない。

インダクタＬの両端電圧（圧力）の振幅は、ダンピングパルスＤＰの立ち上がりのタイミングを調整することで変化する。等価回路３０の場合、図９に示すように、吐出パルスＳＰの立下り時点から５．３μｓ経過後にダンピングパルスＤＰを立ち上げると、その後の６．２μｓ経過後にインダクタＬの両端電圧（圧力）がＶ１となり、かつ、回路電流（流速）がゼロとなる。このとき、ダンピングパルスＤＰを立ち下げると（図８を参照）、圧力室１１の残留振動が図８に示されるようにキャンセルされる。

図１０は、吐出パルスＳＰの立下り時点から５．３μｓ経過後よりも遅れてダンピングパルスＤＰを立ち上げた場合である。この場合、回路電流（流速）がゼロとなる６．２４μｓ経過後の時点では、インダクタＬの両端電圧（圧力）がＶ１より大きい。したがって、図１１に示すように、回路電流（流速）がゼロとなる時点でダンピングパルスＤＰを立ち下げても、圧力室１１の残留振動は残る。

図１２は、吐出パルスＳＰの立下り時点から５．３μｓ経過後よりも早くダンピングパルスＤＰを立ち上げた場合である。この場合、回路電流（流速）がゼロとなる６．１７μｓ経過後の時点では、インダクタＬの両端電圧（圧力）がＶ１より小さい。したがって、図１３に示すように、回路電流（流速）がゼロとなる時点でダンピングパルスＤＰを立ち下げても、圧力室１１の残留振動は残る。

ダンピングパルスＤＰは、圧力室１１の残留振動をキャンセルすることを目的として、駆動パルス信号に含まれる。図１０〜図１３を用いて説明したように、ダンピングパルスＤＰの出力タイミングがずれている場合には、残留振動をキャンセルすることができない。

このため、ＤＲＰ波形におけるダンピングパルスＤＰは、図９に示したように、当該ダンピングパルスＤＰの立ち上げ後にインダクタＬの両端電圧（圧力）がＶ１となり、かつ、回路電流（流速）がゼロとなる時点が発生するタイミングで立ち上げる（正電圧パルスオン）。そして図８に示したように、インダクタＬの両端電圧（圧力）がＶ１となり、かつ、回路電流（流速）がゼロとなる時点で、ダンピングパルスＤＰは立ち下げる（正電圧パルスオフ）。基準駆動波形生成部２３１は、このようなＤＲＰ波形を有する基準パルス信号を生成する。

図１４は、ＤＲＣＲＰ波形の説明図である。図１４に示すように、ＤＲＣＲＰ波形は、ＤＲＰ波形の吐出パルスＳＰとダンピングパルスＤＰとの間に、第３のパルスであるサテライト除去パルスＣＰがある。サテライト除去パルスＣＰは、基準電圧Ｖｍよりも高い電圧Ｖ１に変化するパルスであり、パルス幅がＴｃに設定されている。サテライト除去パルスＣＰは、吐出パルスＳＰの立ち上がりから時間Ｔｗ２だけ遅れて発生する。ダンピングパルスＤＰは、サテライト除去パルスＣＰの立ち下がりから時間Ｔｗ３だけ遅れて発生する。

サテライト除去パルスＣＰの「サテライト」とは、サテライトドロップを指す。インク液滴がノズル１３ａから吐出される際、通常、インク液滴は尾を引いた状態でノズル１３ａから吐出される。そして、インク液滴がノズル１３ａ内のインクと分離する際に、この尾を引いた部分、いわゆる液柱が、球形状のサテライトドロップとなって、メインのインク液滴に続いて飛翔する。サテライトドロップは、飛翔速度が遅いため、メインの液滴から離れて記録媒体上に着弾する。その結果、サテライトドロップは、濃度ムラやゴーストといった印字品質の低下を招く。サテライト除去パルスＣＰは、サテライトドロップの発生を防止する。

時点ｔ２１から時点ｔ２２までの吐出パルスＳＰの立ち下がりから立ち上がりまでは、ＤＲＰ波形と同様に作用する。すなわち、吐出パルスＳＰの立ち上がりにより圧電部材１５に印加される電圧が−Ｖ１からＶｍに戻った時点ｔ２２で、ノズル１３ａ内のメニスカスが前進を始める。

メニスカスの前進は、吐出パルスＳＰが立ち上がってから固有振動周期の１／２の時間（例えば２．３μｓ）が経過するまで継続する。そして、時間Ｔｗ２（例えば３．２５μｓ）が経過したとき、インクの液柱がノズル１３ａから分離される直前となる。このとき、サテライト除去パルスＣＰを立ち上げる（正電圧パルスオン）。サテライト除去パルスＣＰの立ち上がりにより圧電部材１５に印加される電圧がＶｍからＶ１に変化した時点ｔ２３では、圧電部材１５の容積が膨張する。この膨張に伴い、圧電部材１５に固着した振動板１４が、圧力室１１の容積を収縮させるように変形する。圧力室１１の容積が収縮したことに応じて、圧力室１１内に正の圧力が瞬間的に発生する。この圧力により、圧力室１１では、インクの液柱を押し出す作用が働く。その結果、液柱がインク液滴とともにノズル内のインクと分離して、ノズル１３ａから吐出される。したがって、サテライトドロップは形成されない。

圧力室１１の収縮状態は、サテライト除去パルスＣＰのパルス幅Ｔｃ（例えば１．８５μｓ）に相当する時間だけ継続する。Ｔｃは、液柱がノズル内のインクと分離してノズル１３ａから吐出し終えるのに要する時間である。そして、サテライト除去パルスＣＰの立ち下がり（正電圧パルスオフ）により圧電部材１５に印加される電圧がＶ１からＶｍに戻る時点ｔ２４では、圧電部材１５が通常状態に復帰する。この復帰に伴い、圧力室１１内の容積が通常の状態に戻る。この状態は、時間Ｔｗ３（例えば１．３μｓ）が経過するまで継続する。そして、ダンピングパルスＤＰの立ち上がりにより圧電部材１５に印加される電圧がＶｍからＶ１に変化した時点ｔ２５では、圧電部材１５の容積が再び膨張する。この膨張に伴い、圧電部材１５に固着した振動板１４が、圧力室１１の容積を収縮させるように変形する。圧力室が収縮したことに応じて圧力室１１内に正の圧力が瞬間的に発生する。

圧力室１１の収縮状態は、ダンピングパルスＤＰのパルス幅Ｔｄ（例えば０．９５μｓ）に相当する時間だけ継続する。そして、ダンピングパルスＤＰの立ち下がりにより圧電部材１５に印加される電圧がＶ１からＶｍに戻った時点ｔ２６では、圧電部材１５が再び通常状態に復帰する。この復帰に伴い、圧力室１１内の正の圧力がゼロに戻る。その結果、圧力室１１の残留振動がキャンセルされる。

次に、サテライト除去パルスＣＰの出力タイミングについて説明する。この説明にあたっては、図７の等価回路３０を使用する。
電圧源３１からＬＣＲ回路３０に、図１５に示すＤＲＣ波形のパルス信号５１を印加する。因みに、ＤＲＣ波形は、ＤＲＣＲＰ波形から第２のパルスであるダンピングパルスＤＰを省略した波形である。パルス信号５１は、吐出パルスＳＰのパルス幅Ｔｓが２．３μｓであり、サテライト除去パルスＣＰのパルス幅が１．８５μｓであり、吐出パルスＳＰとサテライト除去パルスＣＰとの間隔Ｔｗ１が３．２５μｓである。ＬＣＲ回路３２にパルス信号５１を印加したときのインダクタＬの両端電圧の変化、すなわち圧力変化を図１５の波形５２で示し、回路電流の変化、すなわち流速変化を図１５の波形５３で示す。

吐出パルスＳＰの立下り時点から５．５５μｓ経過後の時点は、インクの液滴がノズル１３ａから分離する直前である。このときインダクタＬの両端電圧(圧力)はほぼ“０”となっている。ここでサテライト除去パルスＣＰを立ち上げる。すると、圧力室１１の容積が収縮し、インクの液柱を押し出す。その後、吐出パルスＳＰの立下り時点から７．４μｓ経過した時点で液柱がノズル１３ａから吐出し終える。このときインダクタＬの両端電圧(圧力)は再びほぼ“０”となっている。ここでサテライト除去パルスを立ち下げると圧力室１１内の容積が通常の状態に戻り、圧力室１１内の圧力は急速に低下してノズル付近に残っている吐出しなかったインクを圧力室へ引き戻す。こうして液柱がノズル内のインクと分離し、サテライトドロップの発生を抑えることができる。

しかし、図１５に示すように、ＤＲＣ波形では圧力室の振動をキャンセルすることはできない。そのため、ＤＲＣ波形を連続して与えてインクを吐出させると、吐出が不安定になる。そこで図１６に示すように、サテライト除去パルスＣＰを立ち下げた後、ダンピングパルスＤＰを与えて圧力振動をキャンセルする。ダンピングパルスＤＰは、立ち上げ後にインダクタＬの両端電圧（圧力）がＶ１となり、かつ、回路電流（流速）がゼロとなる時点が発生するタイミングで立ち上げる。そして図１７に示すように、インダクタＬの両端電圧（圧力）がＶ１となり、かつ、回路電流（流速）がゼロとなる時点で立ち下げる。このようなＤＲＣＲＰ波形の駆動パルス信号をインクジェットヘッド１に印加することによって、サテライトドロップの発生防止と圧力室１１の残留振動キャンセルとの両立をさせることができる。

さて、マルチドロップ方式の場合、最後のインク液滴の吐出時以外は、サテライトが生じても問題はない。その理由は後続する液滴がサテライトと合体するからである。そこで本実施形態では、図５に示すように、最後のインク液滴の吐出時だけはＤＲＣＲＰ波形を使用し、それ以前はＤＲＰ波形を使用する。ＤＲＣＲＰ波形はＤＲＰ波形と比較すると一つの駆動パルス列により多くの時間を要する。このため、全てのインク液滴の吐出に関してＤＲＣＲＰ波形を用いた場合には、印刷速度が低下する。本実施形態では、最後のインク液滴の吐出時だけはＤＲＣＲＰ波形を使用し、それ以前はＤＲＰ波形を使用するので、高速印刷が可能となる。

また、本実施形態では、図５で示すように、駆動パルス信号の区間ｔ４のＤＲＣＲＰ波形のタイミングは、各アクチュータ間で共通にしている。そして、この後ろ詰めされるＤＲＣＲＰ波形を基準としてＤＲＰ波形は設定される。すなわち、階調値（ドロップ数）にかかわらず、駆動パルス信号の図５の区間ｔ３、ｔ２、ｔ１のＤＲＰ波形のタイミングが共通である。これによって、図４に示すように駆動信号発生部２３の基準駆動波形生成部２３１を各アクチュータに対して共通にすることができ、駆動信号発生部２３の構成が容易になる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。
例えば前記実施形態は、図１〜図３に示す構造のインクジェットヘッド１に対する駆動装置及び駆動方法として説明したが、他の構造のインクジェットヘッドに対する駆動装置及び駆動方法としても同様に適用できるものである。例えば、本実施形態は、各ノズルを時分割で駆動するインクジェットヘッドに対しても適用可能である。

この他、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…インクジェットヘッド、２…駆動装置、２１…通信部、２２…演算部、２３…駆動信号発生部、２３１…基準駆動波形生成部、２３２-1〜２３２-n…通過区間選択回路。

Claims (13)

1. インクが収容される圧力室に対応して設けられるアクチュエータに、駆動パルスとして、前記圧力室の容積を拡張させた後に元に戻す第１のパルスを印加し、続いて、前記圧力室の容積を収縮させた後に元に戻す第２のパルスを印加して、前記アクチュエータで対応する前記圧力室に圧力振動を与え、前記圧力室に連通するノズルからインク液滴を吐出させるインクジェットヘッドの駆動方法において、
   前記第２のパルスは、当該第２のパルスがオンしたことによって、前記第１のパルスがオンしたときに前記圧力室に生じる前記圧力振動の振幅と同じ振幅が第２の時点で引き起こされる第１の時点でオンし、
   前記第２の時点は、前記第１の時点の後で前記圧力室内のノズル近傍のインクの流速がゼロとなる時点であり、前記第２のパルスは、前記第２の時点でオフすることを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
2. 前記駆動パルスとして、前記第１のパルスと前記第２のパルスとの間に、前記圧力室の容積を収縮させた後に元に戻す第３のパルスを印加することを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
3. 前記第３のパルスを、前記圧力室の圧力がゼロとなるタイミンクでオンし、その後の再びゼロとなるタイミングでオフすることを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
4. 前記第３のパルスを、インクの液柱がノズルから分離する直前のタイミングでオンし、その後インクの液柱がノズルから分離し終えたタイミングでオフすることを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
5. インクが収容される圧力室に対応して設けられるアクチュエータに、駆動パルスとして、前記圧力室の容積を拡張させた後に元に戻す第１のパルスを印加し、続いて、前記圧力室の容積を収縮させた後に元に戻す第２のパルスを印加して、前記アクチュエータで対応する前記圧力室に圧力振動を与え、前記圧力室に連通するノズルからインク液滴を吐出させるインクジェットヘッドの前記ノズルから吐出するインク液滴の数を前記駆動パルスの数で変化させることで階調印字を行うインクジェットヘッドの駆動方法において、
   前記駆動パルスは、
   前記第１のパルスと前記第２のパルスとを順に組み合わせたＤＲＰ波形と、前記第１のパルスと前記第２のパルスとの間に前記圧力室の容積を収縮させた後に元に戻す第３のパルスを印加することで前記第１のパルスと前記第３のパルスと前記第２のパルスとを順に組合せたＤＲＣＲＰ波形と、で構成され、
   最終のインク液滴を吐出させるための駆動パルスは、前記ＤＲＣＲＰ波形であることを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
6. 前記インクジェットヘッドが、複数の圧力室にそれぞれ対応して複数のアクチュエータを設けたマルチノズルインクジェットヘッドである場合、少なくとも前記最終のインク液滴を吐出させるための駆動パルスのオン，オフのタイミングを前記アクチュエータ間で一致させることを特徴とする請求項５記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
7. 前記インクジェットヘッドが、複数の圧力室にそれぞれ対応して複数のアクチュエータを設けたマルチノズルインクジェットヘッドである場合、前記各アクチュエータにそれぞれ印加される前記駆動パルスのオン，オフのタイミングを前記アクチュエータ間で一致させることを特徴とする請求項５記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
8. インクが収容される圧力室に対応して設けられるアクチュエータに、駆動パルスとして、前記圧力室の容積を拡張させた後に元に戻す第１のパルスを印加し、続いて、前記圧力室の容積を収縮させた後に元に戻す第２のパルスを印加して、前記アクチュエータで対応する前記圧力室に圧力振動を与える駆動信号発生部を備え、前記圧力室に連通するノズルからインク液滴を吐出させるインクジェットヘッドの駆動装置において、
   前記駆動信号発生部は、前記第２のパルスを、当該第２のパルスがオンしたことによって、前記第１のパルスがオンしたときに前記圧力室に生じる前記圧力振動の振幅と同じ振幅が第２の時点で引き起こされる第１の時点でオンし、前記第２の時点は、前記第１の時点の後で前記圧力室内のノズル近傍のインクの流速がゼロとなる時点であり、前記駆動信号発生部は、前記第２のパルスを、前記第２の時点でオフすることを特徴とするインクジェットヘッドの駆動装置。
9. 前記駆動信号発生部は、
   前記駆動パルスとして、前記第１のパルスと前記第２のパルスとの間に、前記圧力室の容積を収縮させた後に元に戻す第３のパルスを印加することを特徴とする請求項８記載のインクジェットヘッドの駆動装置。
10. 前記駆動信号発生部は、
    前記第３のパルスを、前記圧力室の圧力がゼロとなるタイミンクでオンし、その後の再びゼロとなるタイミングでオフすることを特徴とする請求項９記載のインクジェットヘッドの駆動装置。
11. 前記駆動信号発生部は、
    前記第３のパルスを、インクの液柱がノズルから分離する直前のタイミングでオンし、その後インクの液柱がノズルから分離し終えたタイミングでオフすることを特徴とする請求項９記載のインクジェットヘッドの駆動装置。
12. 前記駆動信号発生部は、
    前記ノズルから吐出するインク液滴の数を変化させることで階調印字を行う場合、最終のインク液滴を吐出させるための駆動パルス以外は、前記第１のパルスと前記第２のパルスとを順に組み合わせた駆動パルスを印加し、前記最終のインク液滴を吐出させるための駆動パルスは、前記第１のパルスと前記第３のパルスと前記第２のパルスとを順に組合せた駆動パルスを印加することを特徴とする請求項９乃至１１のうちいずれか１記載のインクジェットヘッドの駆動装置。
13. 前記駆動信号発生部は、
    最大階調値の画素を形成するための駆動パルスとして、最終のインク液滴を吐出させるための駆動パルス以外を前記第１のパルスと前記第２のパルスとを順に組み合わせた駆動パルスとし、前記最終のインク液滴を吐出させるための駆動パルスを前記第１のパルスと前記第３のパルスと前記第２のパルスとを順に組合せた駆動パルスとする基準駆動波形生成部と、
    前記ノズルから吐出するインク液滴の数に応じて、前記基準駆動波形生成部で生成される駆動パルスの通過区間を選択する通過区間選択回路と、
    を備えたことを特徴とする請求項１２記載のインクジェットヘッドの駆動装置。

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