JPH06297708A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェットヘッドからの吐出インク量を
補正するためのすぐれた補正技術を提案した。 【構成】 インクジェットヘッドは、底壁と天壁および
対向する二つの側壁に囲まれた複数の圧力室と該各々の
圧力室に連通したインク吐出口を有し、隣接する圧力室
は共通の一つの側壁を境として配置されており、各側壁
の少なくとも一部は壁に垂直に電界を印加して電界方向
にせん断変形する圧電材から成り、駆動手段は、前記対
向する二つの側壁の圧電材に電界を印加して圧力室を拡
大した後、電界を除去して圧力室を元に復帰させる第１
の電圧波形と、続けて前記電界と逆極性の電界を該圧電
材に印加して圧力室を縮小させる第２の電圧波形とによ
り、前記ノズルからインク滴を吐出せしめる駆動回路と
吐出インク量補正手段と、該吐出インク量補正手段に接
続されて前記第２の電圧波形の電圧値を制御する制御手
段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインク滴の吐出によって
記録を行うインクジェット記録装置に関し、特に圧力室
の側壁を圧電材で形成したインクジェットヘッドの吐出
インク量補正技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧力室の側壁を圧電材から成るせん断モ
ードアクチュエータで形成したインクジェットヘッドは
特開昭６３−２５２７５０号公報に詳しく開示されてお
り、本発明の記録装置に用いるヘッドはその基本構造を
同一とする。

【０００３】前記公報ではヘッドの構造や吐出原理が説
明され、また種々の特長が述べられている。特に、その
シンプルな構造とノズル配置の高密度化の可能性には優
れたものがある。

【０００４】また、インクジェットヘッドの駆動方法と
して、特開昭５７−５９７７４号公報や米国特許第４６
９７１９３号明細書に詳しく示された駆動方法がある。
この駆動方法はこれら公報に詳しいように、高吐出応答
性、高吐出速度など非常に優れた特長を持っている。そ
のため側壁にせん断モードアクチュエータを用いた本発
明のインクジェットヘッドにおいても、この駆動方法を
採用するのが好ましい。

【０００５】一方、インクジェットヘッドは流路の寸法
や圧電材料の特性においてばらつきをもち、同一ヘッド
内では各ノズルからの吐出インク量が揃うものの、ヘッ
ド間ではインク量を補正する必要がでてくる。すなわち
ヘッドに合わせて駆動条件を補正した上で記録装置を出
荷する必要がある。

【０００６】さらに、室温で吐出インク量を適正化した
ものであっても、吐出インク量はインク粘度の影響を受
けて、動作温度によって変動する。動作温度によらず吐
出特性を一定化させて印字品質を保つ方法が、例えば米
国特許第４３５２１１４号明細書に記載されている。こ
れは動作温度に応じて駆動電圧を変えるもので、低温域
では室温より駆動電圧をアップさせ、高温域でダウンさ
せる。

【０００７】以上に従来技術について記したが、記録装
置として実施例に後記したような記録ヘッドを使用し、
また従来例として引用した先の駆動方法を採用すると
き、インク量の補正方法として、単にパルスの電圧を加
減するだけでは以下のような問題がある。

【０００８】一般的に、電圧に比例して圧力室の体積変
化量が増減するが、吐出インク量も同様にほぼ比例して
増減すると考えられている。しかし、該駆動方法を採用
するとき、インク量を増補正するために駆動電圧をアッ
プさせても、電圧アップがノズルに形成されたメニスカ
スの引き込み量をも増大させるため、電圧に比例しては
インク量が増えないことが確認される。逆に言えば、イ
ンク量の増補正には電圧を必要以上に大きくアップさせ
る必要がでてくる。

【０００９】一方、電圧を上げれば、メニスカス引き込
み量とその移動速度が大きくなり、吐出インク滴速度は
ほぼ電圧に比例してアップする。

【００１０】以上のような現象から推察できるように、
インク量適正化のために、あるいは動作温度によらない
インク量の均一化のために、電圧補正を実施したとき、
インク量の増加が少なく、速度が大きくアップしたり、
逆にインク量がわずかに減るのみで、速度は大きくダウ
ンしてしまうことになる。

【００１１】通常、印字品質を確保するには吐出インク
量を常に適正値に保つことが大事である一方、速度の過
度な増大は圧力室内の正負インク圧力の増大を意味し、
著しく吐出安定性を悪化させる。また速度の大きな低下
はインク滴飛行の直進性を妨げる。

【００１２】さらに次の重要な問題がある。ここで使用
するヘッドは、隣接する圧力室間で圧電材からなる側壁
を共有する。したがって、ある圧力室を駆動するとき、
隣接する非駆動圧力室からインク小滴が吐出することが
あり、クロストークの問題としてこの種ヘッドの重要な
課題となっている。インク量補正のために、電圧を上げ
ることは圧力室内の正負インク圧力を増大させ、ますま
すこの種のクロストークの課題解決を困難とする。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術の問
題を要約すると、小幅のインク量の補正に対し駆動電圧
を大幅に補正する必要があること、それによって吐出速
度が大きく変わること、逆に言えば、予め駆動条件を設
定した後にあっては、電圧や速度、クロストーク等の制
約によって、インク量を補正しきれない、ことである。

【００１４】動作温度に関していえば、インク量をある
一定範囲に保とうとするとき、低温域で電圧、速度共大
きくなり、高温域で電圧、速度共小さくなってしまう。
逆に、電源電圧やクロストークの制約があると、低温域
でインク量を確保できない場合がでる。

【００１５】特に、本発明の記録装置は、圧力室の側壁
の少なくとも一部が圧電材で形成されたヘッドを用いて
おり、低温域での駆動電圧のアップはクロストークを悪
化させる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した課題の
解決に向けて、駆動方法に着目して開発したものであ
り、本発明のインクジェット記録装置においては、圧力
室を拡大した後、圧力室を元に復帰させてインク滴を吐
出する、優れた駆動方法を基本駆動方法として採用する
と共に、さらに圧力室を縮小する第２の駆動電圧波形を
印加するよう構成し、インク量の補正を第２の電圧波形
を制御することによって行う。すなわち、本発明による
インクジェット記録装置では、インクジェットヘッド
は、底壁と天壁および対向する二つの側壁に囲まれた複
数の圧力室と該各々の圧力室に連通したインク吐出口を
有し、隣接する圧力室は共通の一つの側壁を境として配
置されており、各側壁の少なくとも一部は壁に垂直に電
界を印加して電界方向にせん断変形する圧電材から成
り、駆動手段は、前記対向する二つの側壁の圧電材に電
界を印加して圧力室を拡大した後、電界を除去して圧力
室を元に復帰させる第１の電圧波形と、続けて前記電界
と逆極性の電界を該圧電材に印加して圧力室を縮小させ
る第２の電圧波形とにより、前記ノズルからインク滴を
吐出せしめる駆動回路と吐出インク量補正手段と、該吐
出インク量補正手段に接続されて前記第２の電圧波形の
電圧値を制御する制御手段とを備える。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の実施例に沿って詳細に説明す
る。

【００１８】図１は本発明の記録装置に用いるインクジ
ェットヘッドの斜視図で、一部を破断してその内部をも
示したものである。図２は圧力室に垂直に切断したとき
の断面図を拡大して示したものである。

【００１９】図１において圧力室１は平行に多数配置さ
れ、その一端は端部に付設されたノズルプレート４のノ
ズル２に連通する。圧力室１は底壁４５と天壁４４およ
び対向する側壁５に囲まれた長方形断面の長い流路であ
る。

【００２０】インクは図示していないインクカートリッ
ジから天壁４４上に設けた供給部６４と天壁４４に設け
た穴を通じて圧力室１の他端部に補給される。符号６０
は引出し電極であって、図示していない駆動回路から引
出し電極６０を通じて、駆動信号が印加される。

【００２１】図２において、側壁２０〜２８は圧電材で
作られた上部側壁、下部側壁からなり、上部側壁、下部
側壁は矢印４６のように互いに逆方向に分極されてい
る。側壁および底壁４５上には引出し電極６０に通じる
薄い電極膜３０〜３８が付設されている。

【００２２】側壁２０〜２８を挟む電極に対し、たとえ
ば電極３３、３５を接地し、電極３４を正電圧として電
界を与えると、上部側壁、下部側壁は破線で示すように
くの字形に圧力室外に向かってせん断変形する。逆に、
電極３４を接地し、電極３３、３５を正電圧として電界
を与えると鎖線のようにくの字形に圧力室内方にせん断
変形する。

【００２３】駆動原理上隣接した圧力室は同時に駆動で
きないので、互いに隣接しない圧力室を一つのグループ
として二つのグループに、あるいは三つ以上のグループ
に分けて駆動する。すなわち、同時駆動できる圧力室
を、例えば、図２においては圧力室１０、１２、１４・
・のグループと圧力室１１、１３、１５・・のグループ
に分けて交互に駆動（２相駆動）するか、圧力室１０、
１３、１６・・と１１、１４、１７・・と１２、１５、
１８・・の三つのグループに分けて駆動する（３相駆
動）、などである。

【００２４】図３に２相駆動の場合を例とした電圧波形
を示した。符号７は、たとえば圧力室１４の電極３４に
加える電圧波形、符号８は、たとえば圧力室１４に隣接
する圧力室１５の電極３５に加える電圧波形、また符号
９は、圧力室１４に隣接する圧力室１３の電極３３に加
える波形、符号６は、圧力室１５に隣接する圧力室１６
の電極３６に加える波形を表す。

【００２５】インク滴の吐出は、一組の第１の電圧波形
５０と隣接する両圧力室の電極に印加される第２の電圧
波形５１よって行われる。すなわち、圧力室１４からイ
ンク滴を吐出させる場合、圧力室１４に付設された電極
３４に第１の電圧波形５０を、続いてその両隣圧力室内
の電極１３、１５に第２の電圧波形５１を加える。この
ように、圧電材を挟む電極間に電界を印加して（時間Ｔ
ｃｍで）圧電素子を充電して側壁を圧力室外方へ変形さ
せ（このとき、圧力室内に負圧が発生し、インクタンク
からインクが供給されると共にノズルではメニスカスが
後退する）、次にＴｄｍ時間で放電して元に戻る（この
ときインクは加圧されてインク滴が吐出される）。Ｔｅ
ｍは充電終了から放電開始までの時間である。さらに放
電終了から極短いｔ時間後（ｔは通常ー数μｓ〜＋数μ
ｓである）、Ｔｃｓ時間逆電界を印加して充電させ（す
なわち吐出圧力室の両側圧力室の電極を正電圧として電
界を印加する）、側壁を内方へ変形させ（これで加圧が
さらに継続され、インク滴が吐出される）、次のＴｄｓ
時間の放電後、待機状態に戻る。Ｔは繰り返し周期であ
る。

【００２６】なお、当実施例では、ある印字タイミング
において、印字データが無い場合は第１の電圧波形はも
ちろん、第２の電圧波形も圧電材に印可されない。

【００２７】図４は駆動方法の他の実施例であって、イ
ンク滴の吐出は一組の第１の電圧波形１５０と第２の電
圧波形１５１によって行われることは先の説明と同様で
あるが、ここでは印字データがない場合にも、全電極に
は印字タイミングに同期して常に第２の電圧波形１５１
が印可される。すなわち、吐出時、吐出圧力室の電極に
は第１の電圧波形１５０が印可され、他の非吐出の圧力
室の電極には第２の電圧波形１５１が印加され、印字デ
ータが無い場合は、印字タイミング毎、常に第２の電圧
波形１５１が各電極に印加される。

【００２８】なお、第２の電圧波形が印加されても、側
壁の両側に同時に印加される限り、圧電材には電界を生
ぜず、変形は起こらない。

【００２９】図５は本発明の記録装置に適用される駆動
回路の一実施例を示すものであって、図中上段は第１の
電圧波形発生部で、符号ＩＮ５は印字タイミング信号入
力端子、４０は印字タイミング信号に基づいて各種パル
スを発生するパルス発生回路である。このようなパルス
発生回路はマルチバイブレータ等の回路を使用すること
で構成できる。ＩＮ１は充電信号出力端子、ＩＮ２は放
電信号出力端子で、図６に示したように、パルス状の信
号がそれぞれ出力される。符号Ｑ１は、レベル調整用ト
ランジスタで、これのコレクタ電極には第１のスイッチ
ングトランジスタＱ２のベース電極が接続されている。
第１のスイッチングトランジスタＱ２は、そのエミッタ
電極を時定数設定用抵抗Ｒ１を介して端子ＶＨを介して
電源に接続され、またコレクタ電極が時定数設定用コン
デンサＣ１を介して接地されている。Ｑ３は、定電流ト
ランジスタで、エミッタ電極が電源端子ＶＨに、またコ
レクタ電極がレベル調整用トランジスタＱ１のコレクタ
電極に接続され、さらにベース電極が時定数設定用抵抗
Ｒ１を介して電源端子ＶＨに接続されている。

【００３０】出力端子ＩＮ２には第２のスイッチングト
ランジスタＱ４のベース電極が接続され、コレクタ電極
が時定数設定用コンデンサＣ１に、エミッタ電極は第２
の時定数設定用抵抗Ｒ３を介して接地されている。

【００３１】Ｑ６、Ｑ７、Ｑ８、Ｑ９は、それぞれコン
デンサＣ１の充電時および放電時の電流を増幅する電流
バッファを構成するトランジスタで、記録ヘッドの駆動
が可能な電流容量を備えている。

【００３２】図中下段部は第２の電圧波形発生回路部で
あって、上述の第１の電圧波形発生回路と同様の構成を
とっている。ＩＮ３は第２充電信号出力端子、ＩＮ４は
第２放電信号出力端子である。

【００３３】７０は、スイッチング回路で、電流バッフ
ァの出力端子ＯＵＴ１とＯＵＴ２に接続され、印刷信号
によりオンオフして電流バッファを構成するトランジス
タからの電流を圧電部材に選択的に供給できるよう構成
されている。

【００３４】このスイッチング回路７０は、スイッチン
グ素子だけの軽量、小型であり、電圧波形発生回路から
切りはなして、ケーブルを介して記録ヘッドまたは記録
ヘッド搭載のキャリッジに載せることができる。

【００３５】次に上述の電圧波形発生回路の動作を図６
に示した波形図に基づいて説明する。

【００３６】印字タイミング信号が入ると、これに同期
して充電時間に相当して定められたパルス幅Ｔｃｍの充
電信号が端子ＩＮ１に発生する。この信号が入ると、レ
ベル調整用トランジスタＱ１がオンとなるから、トラン
ジスタＱ２もオンとなる。これにより、電圧ＶＨの電源
電圧が時定数設定用抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１に
印可され、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１で決まる時定数で
もってコンデンサＣ１が充電される。

【００３７】時定数設定用抵抗Ｒ１は、その両端に定電
流用トランジスタＱ３が接続されていて、その端子電圧
がトランジスタＱ３のベースーエミッタ電極間電位にほ
ぼ等しい値に維持されるから、コンデンサＣ１に流れ込
む電流は時間的に変動せず一定値となる。この結果、コ
ンデンサＣ１の端子電圧の立ち上がり勾配ｔ１は抵抗Ｒ
１の抵抗値Ｒ１とコンデンサＣ１の容量Ｃ１と定電流ト
ランジスタＱ３のベースーエミッタ電極間電圧をＶｂｅ
１とすると、 ｔ１＝ＡＢＳ（Ｖｂｅ１）／（Ｒ１・Ｃ１） となる。ここでＡＢＳは絶対値を表す。

【００３８】このようにして充電信号のパルス幅Ｔｃｍ
に相当する時間経過すると、コンデンサＣ１の端子電圧
はＶｍまで上昇する。そしてこの時点で充電信号がＬｏ
ｗレベルに切り替わるからレベルシフト用トランジスタ
Ｑ１がオフとなって第１のスイッチングトランジスタＱ
２がオフとなる。この結果、コンデンサＣ１は、電圧Ｖ
ｍを維持することになる。

【００３９】充電信号がオフとなってから所定時間Ｔｅ
ｍが経過した時点で、端子ＩＮ２に放電信号が出力す
る。この放電信号は、コンデンサＣ１の電荷をほぼゼロ
電位にまで放電させることができるパルス幅Ｔｄｍを有
していて第２のスイッチングトランジスタＱ４をオンと
する。この結果、コンデンサＣ１に蓄積された電荷を時
定数設定用抵抗Ｒ３を介して放電する。同時に定電流用
トランジスタＱ５がＯＮとなるので、前述した定電流用
トランジスタＱ３の作用と同様の作用により第２の時定
数設定用抵抗Ｒ３の端子電圧がトランジスタＱ５のベー
スーエミッタ電極間電圧Ｖｂｅ２となる。これにより、
コンデンサＣ１の端子電圧は一定の勾配で直線的に低下
する。

【００４０】すなわち、立ち下がりの勾配ｔ２は、第２
の時定数設定用抵抗Ｒ３の抵抗値Ｒ３とコンデンサＣ１
の容量Ｃ１と定電流用トランジスタＱ５のベースーエミ
ッタ電極間の電圧をＶｂｅ２とすると、 ｔ２＝−ＡＢＳ（Ｖｂｅ２）／（Ｒ２・Ｃ１） となる。

【００４１】時間Ｔｄｍが経過して放電信号がオフにな
ると、第２のスイッチングトランジスタＱ４がオフとな
り、コンデンサＣ１の端子電圧の変化が停止する。

【００４２】このように時定数設定用抵抗Ｒ１、Ｒ３、
およびコンデンサＣ１により所定の立ち上がり速度、お
よび立ち下がり速度で変化する電圧は、電流バッファを
構成するトランジスタＱ６、Ｑ７、およびＱ８、Ｑ９に
より増幅され、スイッチング回路７０を介して記録ヘッ
ドの圧電材に選択的に印加される。

【００４３】第２の電圧波形発生回路の動作も上述と同
様である。４１は記録ヘッドのインク量補正器で、補正
信号に対応したパルス幅Ｔｃｓをもつ第２充電信号を端
子ＩＮ３に出力するよう構成される。波形の立ち上がり
の勾配は、第１の波形の立ち下がり勾配とほぼ同一に設
定される。

【００４４】時定数設定用抵抗Ｒ１１、Ｒ３３、および
コンデンサＣ１１により所定の立ち上がり、および立ち
下がり速度で変化する電圧は、電流バッファを構成する
トランジスタＱ６６、Ｑ７７、Ｑ８８、Ｑ９９により増
幅され、スイッチング回路７０を介して記録ヘッドの圧
電材に選択的に印加される。

【００４５】以上の説明のように、駆動電圧波形発生回
路からの電圧波形信号を、印刷信号に合わせてスイッチ
ング回路７０のスイッチング素子をオンオフすることに
より、同一の電圧波形を複数の圧電材に選択的に印加す
ることができる。なお、これら充電信号のパルス幅Ｔｃ
ｍ、Ｔｃｓおよび放電信号のパルス幅Ｔｄｍ、Ｔｄｓは
対象となる記録ヘッドの構造やインクの物性に左右され
て設定される。

【００４６】本発明による駆動回路によれば、従来の駆
動回路のように一定電圧に維持された電源回路を必要と
せず、たとえば比較的電圧変動が大きなパルスモーター
駆動用直流電源を電力を用いても、パルス幅Ｔｃｍ、Ｔ
ｃｓを設定することにより駆動電圧を設定できるから、
記録ヘッド駆動用電源と、パルスモーター等の駆動用電
源との共通化が可能となって、記録装置の小型化とコス
トの引き下げを図ることができる。

【００４７】ところで、同一ヘッドのノズル間のインク
吐出特性は揃うものの、記録ヘッド間では圧力室の誤差
などにより吐出特性に差異が生じる場合が往往にしてあ
る。このようなヘッド間の吐出特性の補正には、上述し
た駆動回路によれば時定数設定用抵抗Ｒ１、Ｒ３、Ｒ１
１、Ｒ３３により補正することができるが、また、コン
デンサＣ１の最終到達電圧は、充電時間に依存するの
で、充電信号のパルス幅Ｔｃｍ、Ｔｃｓを変更すること
で調整できる。

【００４８】しかし、本発明による記録装置では特に、
充電信号Ｔｃｓによって吐出インク量を補正する。先述
した説明からわかるように、補正器４１を調整すること
によって第２充電信号のパルス幅Ｔｃｓを増すと第２の
電圧波形の電圧値Ｖｓが上昇し、パルス幅Ｔｃｓを短縮
するとＶｓは低下する（図７）。

【００４９】インクの粘度が低温度域で高く、高温度域
で低下するため、インク滴吐出特性も温度によって大き
く左右される。そこで、記録装置が動作温度にかかわら
ず高印字品質を保つためには、動作温度に応じた補正を
実施するのがよく、図８に本発明の記録装置に適用され
る駆動回路の他の実施例を示す。図中符号４２は温度検
出器であるサーミスタであって、サーミスタ４２の抵抗
値に基づいて第２の充電信号のパルス幅Ｔｃｓを温度に
応じて可変とするものである。

【００５０】駆動条件は、まず第１の電圧波形を中心と
するから、通常Ｖｍ＞Ｖｓであり、ヘッド間吐出特性の
差や動作温度による吐出特性の差を解消するために、パ
ルス幅ＴｃｓによってＶｓを補正しても、最大電圧はＶ
ｍで決まり、電源電圧やパルスモータの電圧を高めなく
てよい。

【００５１】さらに重要なことは、第２の電圧波形を印
加するよう構成し、且つ第２電圧波形のＶｓを制御する
本補正方法はインク滴吐出特性にとって非常に効果的で
ある。以下に駆動電圧波形と吐出特性について詳しく説
明する。

【００５２】充電信号の印可により圧電部材が剪断変形
し、圧力室が拡大すると、インクタンク側から圧力室へ
インクの供給が行われる、と同時にノズルに形成された
メニスカスは圧力室方向へ後退する。次に圧力室を縮小
してインク滴を吐出するわけだが、圧力室内に引き起こ
された圧力波の振動の大きさ、および圧力室の縮小タイ
ミングとインク滴吐出速度との間にはきわめて大きな相
関があることがわかっており、したがって、前述した電
圧波形の立ち上がり勾配ｔ１、および圧力室を縮小させ
るタイミング（すなわち放電信号の印加タイミング）
は、吐出速度が最大となるよう設定されねばならない。

【００５３】図９は、Ｖｍ＝一定の条件下で、横軸に放
電信号の印加タイミング（ここでは図３のＴｅ）をと
り、充電信号のパルス幅Ｔｃｍ３種について（すなわ
ち、立ち上がり勾配３種について）、インク滴吐出速度
をプロットした実施例であるが、Ｔｅとしては最大速度
が得られる１０μｓ付近に設定される。また、Ｔｃｍは
小さいほど吐出速度が上昇するため、後述するクロスト
ークを回避できる範囲で、できるだけ小さく設定する。

【００５４】このようにして、第１の電圧波形による駆
動方法がもつ高吐出速度、高応答性の特長を最大限生か
すよう、第１の電圧波形を設定することができる。

【００５５】図１０（ａ）（ｂ）は駆動電圧と吐出速
度、吐出インク量の関係をみたもので、予め駆動電圧波
形をほぼ最適に設定し、そのときの第１および第２の電
圧波形の電圧値をそれぞれＶｍｏ、Ｖｓｏとする。次
に、Ｖｓ＝Ｖｓｏ（一定値）のもと、電圧Ｖｍを増減し
たときの、吐出速度と吐出インク量を示したのが同図
（ａ）であり、Ｖｍ＝Ｖｍｏ（一定値）のもと、電圧Ｖ
ｓを増減したときの吐出速度と吐出インク量を示したの
が同図（ｂ）である。

【００５６】図からわかるようにあるインク量ＤＷをＶ
ｍ値によって補正を行なうとすれば、ＶｍはＤＶｍ変更
する必要が生じ、そのときの速度変動幅はＤｈｍであ
る。一方、Ｖｓ値によって補正を行なうとすれば、Ｖｓ
はＤＶｓ変更する必要が生じ、そのときの速度変動幅は
Ｄｈｓである。

【００５７】すなわち、ＤＶｍ＞ＤＶｓ、Ｄｈｍ＞Ｄｈ
ｓであって、インク量を補正するとき、Ｖｓを制御した
ほうが効果的であり、且つ吐出速度が適正値から大きく
離れないことがわかる。このように、Ｖｓで補正すれば
電圧の補正幅が小さく、速度の変動も小さくできる。

【００５８】動作温度に伴う補正に関して言えば、サー
ミスタの抵抗変化を検知して、低温域でＶｓを上昇さ
せ、高温域でＶｓを低下させるよう構成することによ
り、効果的にインク量を補正可能とし、しかも吐出速度
は低温域から高温域にかけて大きく変動しないようにで
きる。

【００５９】これら現象は、Ｖｍを大きくしたとき、吐
出開始時（放電信号入力タイミング時）のノズル内のメ
ニスカスの引き込み量が増大するため、インク量の上昇
幅が小さくなり、しかし圧力室内インクの圧力振幅は大
きくなって速度は上昇するためと推察できる。一方、Ｖ
ｓ値は、吐出開始時（放電信号入力タイミング時）のメ
ニスカス位置に影響しないため、Ｖｓに対応した圧力室
の容積変化量がそのまま比例して吐出インク量の増減に
結び付き、速度もそれに応じた増減にとどまるものと推
察できる。

【００６０】次にクロストークと駆動条件との関係につ
いて説明する。本発明に使用する記録ヘッドは隣接する
圧力室間で圧電材をもつ側壁を共有するため、前述した
ように、クロストーク対策が最重要課題となっている。
たとえば、図２において、圧力室１３、１５を同時に駆
動し、それらの間に位置する圧力室１４の駆動を中止す
るとき、駆動中止の圧力室１４に連通するノズルからイ
ンク小滴が発生することがある。

【００６１】図１１はこのインク小滴の発生有無とＶ
ｍ、Ｔｃｍとの関係を調査した結果を示したもので、横
軸はＶｍを、縦軸はＴｃｍを表し、非駆動圧力室からの
インク小滴の発生限界および発生範囲を表したもので、
斜線部が発生範囲である。

【００６２】前にも触れたように、吐出速度の増大に
は、Ｖｍを大きく、Ｔｃｍを小さくすることが好ましい
が、図１１からわかるように、ＶｍとＴｃｍはクロスト
ークの上から制限される。したがって、インク量補正に
際しても、Ｖｍを増大させることには限界があり（特に
補正量によっては大きなＶｍの上昇があり得る）、電圧
波形をまず最適化しておき、インク量の補正はＶｓによ
って行なうべきことが、このクロストーク問題からも理
解されよう。なお、Ｖｓの増大は非吐出圧力室にとって
は圧力室の拡大を意味し、問題のインク小滴の発生を招
くことはない。

【００６３】動作温度と電圧波形に関しては、室温時、
クロストークを発生しない範囲で、且つ最大特性と安定
吐出が得られる第１の電圧波形を設定し、動作温度に応
じてＶｓをコントロールするよう構成することによっ
て、室温において最大特性が発揮できるよう設定できる
とともに、且つ動作温度に応じてクロストークを起こす
ことなくインク量を補正できる。

【００６４】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によるイン
クジェット記録装置によれば、インクジェットヘッド
は、底壁と天壁および対向する二つの側壁に囲まれた複
数の圧力室と該各々の圧力室に連通したインク吐出口を
有し、隣接する圧力室は共通の一つの側壁を境として配
置されており、各側壁の少なくとも一部は壁に垂直に電
界を印加して電界方向にせん断変形する圧電材から成
り、駆動手段は、前記対向する二つの側壁の圧電材に電
界を印加して圧力室を拡大した後、電界を除去して圧力
室を元に復帰させる第１の電圧波形と、続けて前記電界
と逆極性の電界を該圧電材に印加して圧力室を縮小させ
る第２の電圧波形とにより、前記ノズルからインク滴を
吐出せしめる駆動回路と吐出インク量補正手段と、該吐
出インク量補正手段に接続されて前記第２の電圧波形を
制御する制御手段とを備えたものであり、第１の電圧波
形を設定すると共に、第２の電圧波形を印加可能に構成
し、同時にインク量の補正をその第２の電圧波形の電圧
値を制御することで可能としたものである。

【００６５】このことによって、すでにに説明したよう
に、ヘッド間吐出インク量のばらつきや動作温度に基づ
く吐出インク量の変動を、電源電圧の上昇や吐出速度の
変動幅の拡大、さらには、クロストークの発生などの副
作用を起こすことなく、補正できる。そして結果とし
て、高いインク滴吐出安定性と高印字品質のインクジェ
ット記録装置を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いるインクジェットヘッドの実施例
の斜視図。

【図２】本発明に用いるインクジェットヘッドの圧力室
部分の断面図。

【図３】本発明に用いるインクジェットヘッドの駆動電
圧波形の実施例を示す図。

【図４】本発明に用いるインクジェットヘッドの駆動電
圧波形の他の実施例を示す図。

【図５】本発明に用いる駆動回路の実施例を示す図。

【図６】上記駆動回路の動作説明のための波形図。

【図７】第２充電信号による電圧値変化の説明図。

【図８】本発明に用いる駆動回路の他の実施例を示す
図。

【図９】第１電圧波形とインク滴吐出速度との関係を示
す図。

【図１０】電圧値と吐出速度および吐出インク量との関
係例を示す図。

【図１１】駆動条件とクロストーク発生範囲の説明図。

【符号の説明】

１ 圧力室 ２ ノズル ４ ノズルプレート １０〜１８ 圧力室 ２０〜２８ 側壁 ３０〜３８ 電極 ４１ 吐出インク量補正器 ４２ 温度検出素子 ４４ 天壁プレート ４５ 底壁プレート ４６ 分極方向 ５０ 第１の電圧波形 ５１ 第２の電圧波形 ６０ 引出し電極 ７０ スイッチング回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェットヘッドと該ヘッドの駆動
   手段を備えたインクジェット記録装置において、 インクジェットヘッドは、底壁と天壁および対向する二
   つの側壁に囲まれた複数の圧力室と該各々の圧力室に連
   通したインク吐出口を有し、隣接する圧力室は共通の一
   つの側壁を境として配置されており、各側壁の少なくと
   も一部は壁に垂直に電界を印加して電界方向にせん断変
   形する圧電材から成り、 駆動手段は、前記対向する二つの側壁の圧電材に電界を
   印加して圧力室を拡大した後、電界を除去して圧力室を
   元に復帰させる第１の電圧波形と、続けて前記電界と逆
   極性の電界を該圧電材に印加して圧力室を縮小させる第
   ２の電圧波形とにより、前記ノズルからインク滴を吐出
   せしめる駆動回路と、 吐出インク量補正手段と、該吐出インク量補正手段に接
   続されて前記第２の電圧波形の電圧値を制御する制御手
   段とを備えることを特徴とするインクジェット記録装
   置。
2. 【請求項２】 前記吐出インク量補正手段として少なく
   とも温度検出手段を有することを特徴とする請求項１記
   載のインクジェット記録装置。