JPWO2014051073A1 - インクジェットヘッドの駆動方法、インクジェットヘッドの駆動装置及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

非吐出の駆動周期の次の駆動周期に駆動信号が印加される際、非吐出の駆動周期にも駆動信号が印加された場合と同等の残響圧力波が発生するようにし、当該次の駆動周期に駆動信号が印加された際の液滴速度を安定化させ、液滴速度変動を低減することを目的とし、圧力付与手段に印加する駆動信号Paは、圧力発生室の容積を膨張させ、一定期間膨張状態を維持した後に元の容積へ戻す膨張パルスを含み、該膨張パルスの膨張維持期間は0.8Tc〜1.2Tc（Tcは圧力発生室で生じる圧力振動周期の1/2）であり、吐出が行われる駆動周期の少なくとも直前に吐出が行われない駆動周期が存在する場合に、該吐出が行われない駆動周期の開始から0.8Tc〜1.2Tc後に、圧力発生室の容積を収縮させ、一定期間収縮状態を維持した後に元の容積へ戻す収縮パルスからなり、且つ、収縮維持期間が0.8Tc〜1.2Tcである、インクを吐出しない調整パルスPbを印加する。

Description

本発明はインクジェットヘッドの駆動方法、インクジェットヘッドの駆動装置及びインクジェット記録装置に関し、詳しくは、液滴吐出後の圧力残響振動に起因する次の液滴吐出時の速度変動を抑制できるようにしたインクジェットヘッドの駆動方法、インクジェットヘッドの駆動装置及びインクジェット記録装置に関する。

インクジェットヘッドは、圧電素子等によって形成される圧力付与手段に所定の駆動信号を印加し、該圧力付与手段を機械的に変形動作させることによってインクが貯留される圧力発生室の容積を膨張又は収縮させ、それによって生じる圧力変化によってインクをノズルから微小液滴状に吐出させる。このようにインクジェットヘッドは、圧力付与手段の機械的な変形動作によってノズルから液滴を吐出させるため、液滴吐出後でも圧力発生室内に周期的に正圧と負圧を繰り返す圧力振動が残る。以下、この圧力発生室内に残る圧力振動を残響圧力波という。

このような残響圧力波は液滴吐出後に次第に減衰してやがて消失するが、近年、高速駆動を行うために駆動周期（圧力付与手段に対して駆動信号が印加可能な周期）を短くする傾向にあり、液滴吐出によって発生した残響圧力波が完全に消失せず、次の駆動周期にも影響することがある。このため、同一のノズルから液滴を吐出する際に、この残響圧力波が原因となって液滴速度の変動が発生する場合があることが問題となっている。

このような同一のノズル（同一の圧力発生室）における残響圧力波の影響は、通常、駆動周期を適切に設定し、各駆動周期での駆動信号印加時の残響圧力波の条件、すなわち残響圧力波が正圧か負圧かの条件が同一になるようにすることで実質的に無視することができ、各駆動周期において液滴速度を安定させることができる。

例えば図１６（ａ）は、同一のノズルにおいて、連続する３つの駆動周期Ａ１〜Ａ３の各々に駆動信号を印加した場合の駆動信号と圧力発生室内に発生する圧力との関係を示している。ここでは、圧力発生室の容積を膨張させる膨張パルスのみからなる駆動信号Ｐａ（図３（ａ）参照）を使用している。駆動信号を実線で示し、圧力を破線で示している。

各駆動周期Ａ１〜Ａ３の継続期間は５Ｔｃである。同図に示すように、膨張パルスからなる駆動信号Ｐａの印加により、圧力発生室内の圧力は負圧となるが、その後、負から正へ、正から負へと１Ｔｃ毎に反転を繰り返す。なお、Ｔｃとは、詳細には後述するが、圧力発生室で生じる圧力振動周期の１／２の時間のことである。１Ｔｃ後に圧力が正圧に反転したタイミングで駆動信号Ｐａが０電位に戻されると、圧力発生室内のインクに高い圧力が掛かり、ノズルから液滴が吐出される。このときに発生した残響圧力波は次の駆動周期にもかかり、次の駆動信号Ｐａを印加する時点では正圧に反転している。しかし、このタイミングで駆動信号Ｐａが印加されることにより、この正圧の残響圧力波は負圧に反転され、残響圧力波の条件は駆動周期Ａ１における駆動信号印加時と同等となる。従って、駆動周期Ａ１〜Ａ３の各々において吐出される液滴の速度は安定している。

ところが、各駆動周期Ａ１〜Ａ３において常に液滴吐出が行われるとは限らない。例えば図１６（ｂ）に示されるように、駆動周期Ａ２が非吐出である場合、先の駆動周期Ａ１における駆動信号Ｐａの印加から次の駆動周期Ａ３における駆動信号Ｐａの印加までの間の休止期間が１０Ｔｃとなって長くなる。このため、駆動周期Ａ１とＡ３とで駆動信号印加時の残響圧力波の条件が同一にならない。駆動周期Ａ３に駆動信号Ｐａが印加された時点では、圧力発生室内の圧力は負圧に転じており、膨張パルスからなる駆動信号Ｐａの印加によって、圧力発生室内の負の圧力はより増強されて強い負圧状態となる。その結果、駆動信号Ｐａの立下りによって圧力発生室内には通常よりも強い圧力が付与され、液滴速度が増大してしまう。

このように、同一のノズルにおける連続する駆動周期において、駆動信号が印加されない非吐出の駆動周期が含まれる場合、非吐出の駆動周期の次の駆動周期に駆動信号が印加された際に液滴速度が変動し、着弾位置ずれや液滴量の変動が発生することによって画質を劣化させる問題があった。

特許文献１には、駆動信号の周波数を、圧力発生室内を圧力波が片道伝播する時間の整数＋０．５倍の逆数とすることにより、連続する複数ドットの２発目以降の液滴速度や体積の変動を防止することが記載されている。

しかし、圧力波が伝播する時間は圧力発生室の形状によって異なってくるため、駆動信号の周波数を設定するだけでは、ヘッド製造時の圧力発生室形状のばらつきによって液滴速度が大きく変動してしまい、実施が困難である。しかも、特許文献１には、駆動信号が印加された駆動周期の後、非吐出の駆動周期を挟んで次に駆動信号が印加される場合の残響圧力波の影響については全く言及されていない。

一方、特許文献２には、インクを吐出しない非吐出の圧力発生室に、インクを吐出する隣接する圧力発生室に印加される吐出パルスの立下りと同時に立下がるダミーパルスを印加することで、クロストークと残響圧力波とを低減することが記載されている。

また、特許文献３には、吐出パルスの直前に２ＡＬ（＝２Ｔｃ）以上の収縮パルスからなる予備パルスと１ＡＬ（＝１Ｔｃ）の収縮パルスからなる第２パルスのいずれか一方又は両方を印加することが記載されている。

特開平１１−１７０５２１号公報 特開２０００−２５５０５５号公報 特開２０１０−１３１９８８号公報

特許文献２の方法では、隣接する圧力発生室にも吐出パルスが印加されない場合、ダミーパルスが印加されないため、隣接する圧力発生室同士がいずれも非吐出である場合は、次の駆動信号の印加時における残響圧力波の影響を防止することができず、液滴速度の変動を抑制することができない。

また、特許文献３は小液滴化やメニスカスの微振動が目的であり、残響圧力波に起因する液滴速度変動を抑制するものではない。残響圧力波の影響を防止するには、適切なパルス幅のパルス信号を適切なタイミングで印加することが必要であると考えられるが、特許文献３に開示されるような吐出パルスの直前に印加されるパルス信号では、本発明が問題とする非吐出の駆動周期の次の駆動周期に駆動信号が印加される際の残響圧力波の影響による液滴速度変動を抑制する上では十分ではなかった。

そこで、本発明は、非吐出の駆動周期の次の駆動周期に駆動信号が印加される際、非吐出の駆動周期にも駆動信号が印加された場合と同等の残響圧力波が発生するようにすることで、当該次の駆動周期に駆動信号が印加された際の液滴速度を安定化させ、液滴速度変動を低減することができるインクジェットヘッドの駆動方法、インクジェットヘッドの駆動装置及びインクジェット記録装置を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

１．駆動信号の印加により動作する圧力付与手段と、前記圧力付与手段の動作によって容積が膨張又は収縮する圧力発生室と、前記圧力発生室に連通したノズルとを有するインクジェットヘッドの前記圧力付与手段に、画像データに応じて所定の駆動周期で前記駆動信号を印加し、前記圧力発生室の容積を膨張又は収縮させることによって該圧力発生室内のインクを前記ノズルから吐出させるインクジェットヘッドの駆動方法であって、
前記駆動信号は、前記圧力発生室の容積を膨張させ、一定期間膨張状態を維持した後に元の容積へ戻す膨張パルスを含み、該膨張パルスの膨張維持期間は０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃ（Ｔｃは圧力発生室で生じる圧力振動周期の１／２）であり、
吐出が行われる駆動周期の少なくとも直前に吐出が行われない駆動周期が存在する場合に、該吐出が行われない駆動周期の開始から０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃ後に、前記圧力発生室の容積を収縮させ、一定期間収縮状態を維持した後に元の容積へ戻す収縮パルスからなり、且つ、収縮維持期間が０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃである、インクを吐出しない調整パルスを印加するインクジェットヘッドの駆動方法。

２．前記膨張パルスの駆動電圧（Ｖｏｎ）と、前記調整パルスの駆動電圧（Ｖｏｆｆ）が、｜Ｖｏｎ｜／｜Ｖｏｆｆ｜＝１／０．３〜１／０．７である前記１記載のインクジェットヘッドの駆動方法。

３．吐出が行われない駆動周期が複数連続する場合に、その後に最初に吐出が行われる駆動周期の直前の吐出が行われない駆動周期のみに前記調整パルスを印加する前記１又は２記載のインクジェットヘッドの駆動方法。

４．連続する複数の駆動周期内で前記駆動信号を前記圧力付与手段に選択的に印加することによって１画素を記録する多階調駆動を行う際、該１画素を記録するための複数の駆動周期内で吐出が行われない駆動周期が存在し、該吐出が行われない駆動周期の後に、次の１画素を記録するための吐出が行われる駆動周期が存在する場合に、当該吐出が行われる駆動周期の少なくとも直前の吐出が行われない駆動周期に前記調整パルスを印加する前記１、２又は３記載のインクジェットヘッドの駆動方法。

５．前記駆動信号は、前記膨張パルスに続いて、前記圧力発生室の容積を収縮させ、一定期間収縮状態を維持した後に元の容積に戻す収縮パルスを含み、該収縮パルスの収縮維持期間が１．８Ｔｃ〜２．２Ｔｃである前記１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッドの駆動方法。

６．前記駆動信号は、前記膨張パルスの立下りから０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃ経過後に、前記圧力発生室の容積を収縮させ、一定期間収縮状態を維持した後に元の容積に戻す収縮パルスを含み、該収縮パルスの収縮維持期間が０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃである前記１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッドの駆動方法。

７．駆動信号を発生する駆動信号発生手段を備え、駆動信号の印加により動作する圧力付与手段と、前記圧力付与手段の動作によって容積が膨張又は収縮する圧力発生室と、前記圧力発生室に連通したノズルとを有するインクジェットヘッドの前記圧力付与手段に、前記駆動信号発生手段から画像データに応じて所定の駆動周期で前記駆動信号を印加し、前記圧力発生室の容積を膨張又は収縮させることによって該圧力発生室内のインクを前記ノズルから吐出させるインクジェットヘッドの駆動装置であって、
前記駆動信号は、前記圧力発生室の容積を膨張させ、一定期間膨張状態を維持した後に元の容積へ戻す膨張パルスを含み、該膨張パルスの膨張維持期間は０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃ（Ｔｃは圧力発生室で生じる圧力振動周期の１／２）であり、
前記駆動信号発生手段は、吐出が行われる駆動周期の少なくとも直前に吐出が行われない駆動周期が存在する場合に、該吐出が行われない駆動周期の開始から０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃ後に、前記圧力発生室の容積を収縮させ、一定期間収縮状態を維持した後に元の容積へ戻す収縮パルスからなり、且つ、収縮維持期間が０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃである、インクを吐出しない調整パルスを印加するインクジェットヘッドの駆動装置。

８．前記膨張パルスの駆動電圧（Ｖｏｎ）と、前記調整パルスの駆動電圧（Ｖｏｆｆ）が、｜Ｖｏｎ｜／｜Ｖｏｆｆ｜＝１／０．３〜１／０．７である前記７記載のインクジェットヘッドの駆動装置。

９．前記駆動信号発生手段は、吐出が行われない駆動周期が連続する場合に、その後に最初に吐出が行われる駆動周期の直前の吐出が行われない駆動周期のみに前記調整パルスを印加する前記７又は８記載のインクジェットヘッドの駆動装置。

１０．前記駆動信号発生手段は、連続する複数の駆動周期内で前記駆動信号を前記圧力付与手段に選択的に印加することによって１画素を記録する多階調駆動を行う際、該１画素を記録するための複数の駆動周期内で吐出が行われない駆動周期が存在し、該吐出が行われない駆動周期の後に、次の１画素を記録するための吐出が行われる駆動周期が存在する場合に、当該吐出が行われる駆動周期の少なくとも直前の吐出が行われない駆動周期に前記調整パルスを印加する前記７、８又は９記載のインクジェットヘッドの駆動装置。

１１．前記駆動信号は、前記膨張パルスに続いて、前記圧力発生室の容積を収縮させ、一定期間収縮状態を維持した後に元の容積に戻す収縮パルスを含み、該収縮パルスの収縮維持期間が１．８Ｔｃ〜２．２Ｔｃである前記７〜１０のいずれかに記載のインクジェットヘッドの駆動装置。

１２．前記駆動信号は、前記膨張パルスの立下りから０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃ経過後に、前記圧力発生室の容積を収縮させ、一定期間収縮状態を維持した後に元の容積に戻す収縮パルスを含み、該収縮パルスの収縮維持期間が０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃである前記７〜１０のいずれかに記載のインクジェットヘッドの駆動装置。

１３．駆動信号の印加により動作する圧力付与手段と、前記圧力付与手段の動作によって容積が膨張又は収縮する圧力発生室と、前記圧力発生室に連通したノズルとを有するインクジェットヘッドと、
前記７〜１２のいずれかに記載のインクジェットヘッドの駆動装置とを備えるインクジェット記録装置。

インクジェット記録装置の概略構成を示す図 インクジェットヘッドの一例を示しており、（ａ）はその一部を断面で示す斜視図、（ｂ）は側面から見た断面図 本発明に使用される駆動信号の例を示す信号波形図であり、（ａ）はＤＲ波形、（ｂ）はＤＲＲ波形、（ｃ）はＤＲＣ波形を示す図 駆動信号による隔壁の変形動作を説明する図 本発明における調整パルスの一例を示す信号波形図 本発明における調整パルスを印加した場合の駆動信号及び調整パルスと圧力発生室内に発生する圧力との関係を示す図 駆動信号としてＤＲＲ波形を使用した場合の駆動信号及び調整パルスと圧力発生室内に発生する圧力との関係を示す図 駆動信号としてＤＲＣ波形を使用した場合の駆動信号及び調整パルスと圧力発生室内に発生する圧力との関係を示す図 駆動周期を図６と異ならせた場合の駆動信号及び調整パルスと圧力発生室内に発生する圧力との関係を示す図 非吐出の駆動周期が複数連続する場合に調整パルスを印加する態様を説明するタイミングチャート 非吐出の駆動周期が複数連続する場合に調整パルスを印加する別の態様を説明するタイミングチャート 多階調駆動を行う場合に調整パルスを印加する態様を説明するタイミングチャート 多階調駆動を行う場合に調整パルスを印加する別の態様を説明するタイミングチャート （ａ）は連続する駆動周期の全てで駆動信号を印加する参考例を示すタイミングチャート、（ｂ）は非吐出の駆動周期に調整パルスを印加する実施例を示すタイミングチャート、（ｃ）は１つおきの駆動周期を非吐出とした比較例を示すタイミングチャート 図１４において吐出された液滴の液滴速度を示すグラフ （ａ）は全ての駆動周期で駆動信号が印加された場合の駆動信号と圧力発生室内に発生する圧力との関係を示す図、（ｂ）は非吐出の駆動周期を含む場合の駆動信号と圧力発生室内に発生する圧力との関係を示す図

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明に係るインクジェット記録装置の一例を示す概略構成図である。

インクジェット記録装置１において、記録媒体１００は、搬送機構２の搬送ローラー対２２に挟持され、更に、搬送モーター２３によって回転駆動される搬送ローラー２１により図示Ｙ方向（副走査方向）に搬送されるようになっている。

搬送ローラー２１と搬送ローラー対２２の間には、記録媒体１００の記録面１０１と対向するように、図２に示したインクジェットヘッド３が設けられている。このインクジェットヘッド３は、ノズル面側が記録媒体１００の記録面１０１と対向するように配置されてキャリッジ５に搭載され、ＦＰＣ６を介して駆動装置７と電気的に接続されている。キャリッジ５は、記録媒体１００の幅方向に亘って掛け渡されたガイドレール４に沿って、不図示の駆動手段によって、記録媒体１００の搬送方向（副走査方向）と略直交する図示Ｘ−Ｘ’方向（主走査方向）に沿って往復移動可能に設けられている。

インクジェットヘッド３は、キャリッジ５の主走査方向の移動に伴って記録媒体１００の記録面１０１を図示Ｘ−Ｘ’方向に走査移動し、この走査移動の過程でノズルから液滴を吐出することによって所望のインクジェット画像を記録する。

図２はインクジェットヘッド３の一例を示しており、（ａ）はその一部を断面で示す斜視図、（ｂ）は側面から見た断面図である。

インクジェットヘッド３において、３０はチャネル基板である。チャネル基板３０には、圧力発生室である細溝状の多数のチャネル３１と、圧力付与手段である隔壁３２とが交互となるように並設されている。チャネル基板３０の上面には、全てのチャネル３１の上方を塞ぐようにカバー基板３３が設けられている。チャネル基板３０とカバー基板３３の端面にはノズルプレート３４が接合され、このノズルプレート３４の表面によってノズル面が形成される。各チャネル３１の一端は、このノズルプレート３４に形成されたノズル３４ａを介して外部と連通している。

各チャネル３１の他端は、チャネル基板３０に対して徐々に浅溝となり、カバー基板３３に開口形成された各チャネル３１に共通の共通流路３３ａに連通している。共通流路３３ａは更にプレート３５によって閉塞され、該プレート３５に形成されたインク供給口３５ａを介して、インク供給管３５ｂから共通流路３３ａ及び各チャネル３１内にインクが供給される。

各隔壁３２は、電気・機械変換手段であるＰＺＴ等の圧電素子からなる。ここでは上壁部３２ａと下壁部３２ｂが共に分極処理された圧電素子によって形成され、上壁部３２ａと下壁部３２ｂとで分極方向（図２（ｂ）中の矢印で示す。）を互いに反対方向としたものを例示しているが、分極処理された圧電素子によって形成される部分は例えば符号３２ａの部分のみであってもよく、隔壁３２の少なくとも一部にあればよい。隔壁３２はチャネル３１と交互に並設されている。従って、一つの隔壁３２はその両隣のチャネル３１、３１で共用される。

各チャネル３１内には、両隔壁３２の壁面からチャネル３１の底面に亘って、それぞれ駆動電極３６（図４参照）が形成されている。この駆動電極３６に、駆動装置７に設けられた駆動信号発生手段である駆動信号発生部７１から所定電圧の駆動信号が印加されると、隔壁３２は上壁部３２ａと下壁部３２ｂとの接合面を境にしてくの字状にせん断変形する。この隔壁３２の変形によってチャネル３１内に圧力波が発生し、チャネル３１内のインクにノズル３４ａから吐出するための圧力が付与される。

駆動装置７は、図４に示すように各チャネル３１内の駆動電極３６に印加するための駆動信号を発生させる駆動信号発生部７１を有している。液滴吐出時に、この駆動信号発生部７１からインクジェットヘッド３の駆動電極３６に与えられる駆動信号Ｐａの例を図３（ａ）〜（ｃ）に示す。また、各駆動信号Ｐａを印加した時の隔壁３２の動作について図４を用いて説明する。

図３（ａ）に示す駆動信号Ｐａは、チャネル３１の容積を膨張させ、一定期間膨張状態を維持した後に元の容積へ戻す矩形波からなる膨張パルスのみによって構成されている。

この駆動信号Ｐａが、駆動信号発生部７１から図４（ａ）に示す隔壁３２が中立状態にある中央のチャネル３１Ｂの駆動電極３６Ｂに印加され、その両隣のチャネル３１Ａ、３１Ｃの各駆動電極３６Ａ、３６Ｃが接地されると、図４（ｂ）に示すように、チャネル３１Ｂの両側の隔壁３２Ｂ、３２Ｃを形成する圧電素子の分極方向（図中矢印で示す。）に直角な方向の電界が生じ、両隔壁３２Ｂ、３２Ｃが互いに外側に向けてくの字状にせん断変形し、チャネル３１Ｂの容積を膨張させる。この隔壁３２Ｂ、３２Ｃの変形によりチャネル３１Ｂ内に共通流路３３ａからインクが流れ込む。この膨張状態をＷ１だけ維持した後、０電位に戻すと、隔壁３２Ｂ、３２Ｃは図４（ａ）の中立状態に復帰する。これによりチャネル３１Ｂ内のインクに高い圧力が掛かり、ノズル３４ａから液滴が吐出される。以下、この図３（ａ）に示す駆動信号ＰａをＤＲ波形という。

このように隔壁３２の外側に向けた変形によって生じたチャネル３１内の圧力は、負から正へ、正から負へと１Ｔｃ毎に反転を繰り返す。このため、効率良く液滴を吐出するため、駆動信号Ｐａの膨張パルスの膨張維持期間Ｗ１は、チャネル３１内の圧力が負から正に転じる１Ｔｃ近傍であることが好ましく、具体的には０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃの範囲とされる。

ここでＴｃとは、圧力発生室であるチャネル３１で生じる圧力振動周期の１／２の時間をいう。Ｔｃは、駆動電極３６に矩形波の駆動信号を印加した際に吐出される液滴の速度を測定し、矩形波の電圧値を一定にして矩形波のパルス幅を変化させたときに、液滴速度が最大になるパルス幅として求められる。

また、パルスとは、一定電圧波高値の矩形波であり、０Ｖを０％、波高値電圧を１００％とした場合に、パルス幅とは、電圧の０Ｖからの立ち上がり１０％と波高値電圧からの立ち下がり１０％との間の時間として定義する。

更に、矩形波とは、電圧の１０％と９０％との間の立ち上がり時間、立ち下がり時間のいずれもがＴｃの１／２以内、好ましくは１／４以内であるような波形を指す。

図３（ｂ）に示す駆動信号Ｐａは、同じく膨張維持期間Ｗ１の膨張パルスに続いて、一定期間チャネル３１の容積を収縮させてから元に戻すことによって正の圧力を発生させる矩形波からなる収縮パルスを有する。この収縮パルスの収縮継続期間Ｗ２は、液滴を効率良く吐出させる観点から１．８Ｔｃ〜２．２Ｔｃとすることが好ましい。

この駆動信号Ｐａが、駆動信号発生部７１から図４（ａ）に示す隔壁３２が中立状態にある中央のチャネル３１Ｂの駆動電極３６Ｂに印加され、その両隣のチャネル３１Ａ、３１Ｃの各駆動電極３６Ａ、３６Ｃが接地されると、ＤＲ波形の場合と同様に、膨張パルスによって図４（ｂ）に示すように両隔壁３２Ｂ、３２Ｃが互いに外側に向けてくの字状にせん断変形し、チャネル３１Ｂの容積を膨張させる。この隔壁３２Ｂ、３２Ｃの変形によりチャネル３１Ｂ内に共通流路３３ａからインクが流れ込む。この膨張状態がＷ１だけ維持された後、引き続いて中央のチャネル３１Ｂの駆動電極３６Ｂに収縮パルスが印加される。すると、図４（ｃ）に示すように、両隔壁３２Ｂ、３２Ｃが互いに内側に向けてくの字状にせん断変形し、チャネル３１Ｂの容積を収縮させる。このときチャネル３１Ｂ内のインクには更に高い圧力が掛かり、ノズル３４ａから液滴が吐出される。収縮パルスはＷ２だけ維持された後、０電位に戻されると、隔壁３２Ｂ、３２Ｃは図４（ａ）に示す中立状態に復帰する。以下、この図３（ｂ）に示す駆動信号ＰａをＤＲＲ波形という。

図３（ｃ）に示す駆動信号Ｐａは、同じく膨張維持期間Ｗ１の膨張パルスの後、休止期間（０電位期間）Ｗ３を経て、一定期間チャネル３１の容積を収縮させてから元に戻すことによって正の圧力を発生させる矩形波からなる収縮パルスを有する。同様に液滴を効率良く吐出させる観点から、この休止期間Ｗ３の継続期間は０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃ、収縮パルスの収縮継続期間Ｗ４は０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃとすることが好ましい。

この駆動信号Ｐａが、駆動信号発生部７１から図４（ａ）に示す隔壁３２が中立状態にある中央のチャネル３１Ｂの駆動電極３６Ｂに印加されると、ＤＲ波形の場合と同様に、膨張パルスによって図４（ｂ）に示すように両隔壁３２Ｂ、３２Ｃが互いに外側に向けてくの字状にせん断変形し、チャネル３１Ｂの容積を膨張させる。この隔壁３２Ｂ、３２Ｃの変形によりチャネル３１Ｂ内に共通流路３３ａからインクが流れ込む。この膨張状態が０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃ維持された後、０電位に戻されると、隔壁３２Ｂ、３２Ｃは中立状態に復帰すると共にチャネル３１Ｂ内のインクに圧力が掛かり、ノズル３４ａから液滴が吐出される。この中立状態が０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃ維持された後、中央のチャネル３１Ｂの駆動電極３６Ｂに収縮パルスが印加されると、図４（ｃ）に示すように、両隔壁３２Ｂ、３２Ｃが互いに内側に向けてくの字状にせん断変形し、チャネル３１Ｂの容積を収縮させる。これによりチャネル３１Ｂ内に残留する圧力波がキャンセルされる。但し、この収縮パルスによってチャネル３１内に残留する圧力波は完全にキャンセルされるわけではなく、僅かに残響圧力波として次の駆動周期に影響を及ぼすおそれがある。以下、この図３（ｃ）に示す駆動信号ＰａをＤＲＣ波形という。

以上の各駆動信号Ｐａにおける膨張パルスの駆動電圧（Ｖｏｎ）と収縮パルスの駆動電圧（Ｖｏｆｆ）は、液滴を効率良く吐出させる観点から、｜Ｖｏｎ｜＞｜Ｖｏｆｆ｜とすることが好ましい。

次に、液滴吐出後に当該液滴を吐出したチャネル３１内の残響圧力波による影響を低減するために、駆動信号発生部７１からインクジェットヘッド３に対して駆動信号を印加する方法について説明する。

図５は、本発明において残響圧力波の影響を低減するために用いられる調整パルスＰｂを示している。この調整パルスＰｂは、チャネル３１の容積を収縮させ、一定期間収縮状態を維持した後に元の容積に戻す矩形波の収縮パルスからなるが、インク（インクの液滴）を吐出させるものではない。この収縮維持期間Ｗ５は０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃとされている。

図６は、ＤＲ波形を用いて図１６と同様に駆動周期Ａ＝５Ｔｃで、連続する３つの駆動周期Ａ１〜Ａ３でそれぞれ吐出、非吐出、吐出となる場合に、このうちの非吐出の駆動周期Ａ２に調整パルスＰｂを印加した場合の駆動信号及び調整パルスとチャネル３１内に発生する圧力との関係を示している。駆動信号Ｐａは、吐出を行う駆動周期Ａ１、Ａ３の周期開始と同時に膨張パルスが立ち上がるように印加される。

ここで調整パルスＰｂは、吐出が行われる駆動周期Ａ３の直前の吐出が行われない駆動周期Ａ２に、当該駆動周期Ａ２の開始から一定の休止期間Ｗ０を経たタイミングで印加される。この休止期間Ｗ０は０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃとされる。

その結果、非吐出の駆動周期Ａ２の開始時に正圧に転じた圧力が１Ｔｃ後に負圧に転じる時期とほぼ同じくして、収縮パルスからなる調整パルスＰｂが印加されることで、圧力は正圧に反転する。その後は１Ｔｃ毎に正から負へ、負から正へと反転を繰り返し、駆動周期Ａ３の開始時は、駆動周期Ａ１の開始時と同様に圧力が正圧に転じた状態で駆動信号Ｐａが印加されることになる。これにより、駆動周期Ａ１とＡ３とで駆動信号印加時のチャネル３１内の残響圧力波は同一条件となる。従って、駆動信号Ｐａによる液滴吐出時の圧力は駆動周期Ａ１の場合と同等となり、液滴速度の変動は抑えられ、安定化される。

駆動信号Ｐａの膨張パルスの駆動電圧（Ｖｏｎ）と、この調整パルスＰｂの駆動電圧（Ｖｏｆｆ）とは、｜Ｖｏｎ｜／｜Ｖｏｆｆ｜＝１／０．３〜１／０．７の範囲となるように調整パルスＰｂの駆動電圧が設定されていることが好ましい。非吐出の駆動周期内に差し掛かった残響圧力波は減衰しているため、調整パルスＰｂの駆動電圧は、駆動信号Ｐａの駆動電圧よりも低い電圧とすることで、液滴を吐出させることなく、次の駆動周期における駆動信号印加時の残響圧力波の条件を、先の駆動周期における駆動信号印加時とほぼ同等にすることができる。

図６では、駆動信号Ｐａとして図３（ａ）に示すＤＲ波形を用いたが、調整パルスＰｂは駆動信号Ｐａとして他の駆動信号が使用された場合でも同様に機能する。

図７は、駆動信号Ｐａとして図３（ｂ）に示すＤＲＲ波形を用いた例を示している。駆動周期Ａ＝５Ｔｃであり、図６の例と同一である。駆動信号Ｐａは、吐出を行う駆動周期Ａ１、Ａ３の周期開始と同時に膨張パルスが立ち上がるように印加される。

図７（ａ）に示すように、各駆動周期Ａ１〜Ａ３の各々に駆動信号Ｐａが印加される場合、各駆動信号印加時の残響圧力波の条件は同等となっている。また、図７（ｂ）に示すように、駆動周期Ａ２のみ非吐出である場合でも、この駆動周期Ａ２の開始から０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃの休止期間Ｗ０が経過した後に調整パルスＰｂを印加すると、次の駆動周期Ａ３における駆動信号印加時の残響圧力波の条件を駆動周期Ａ１の駆動信号印加時と同等にすることができる。その結果、駆動信号Ｐａによる液滴吐出時の圧力は駆動周期Ａ１の場合と同等となり、駆動周期Ａ３における液滴速度の変動は抑制され、安定化される。

図８は、駆動信号Ｐａとして図３（ｃ）に示すＤＲＣ波形を用いた例を示している。駆動周期Ａ＝５Ｔｃであり、図６の例と同一である。駆動信号Ｐａは、吐出を行う駆動周期Ａ１、Ａ３の周期開始と同時に膨張パルスが立ち上がるように印加される。

図８（ａ）に示すように、各駆動周期Ａ１〜Ａ３の各々に駆動信号Ｐａが印加される場合、各駆動信号印加時の残響圧力波の条件は同等となっている。また、図８（ｂ）に示すように、駆動周期Ａ２のみ非吐出である場合でも、この駆動周期Ａ２の開始から０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃの休止期間Ｗ０が経過した後に調整パルスＰｂを印加すると、次の駆動周期Ａ３における駆動信号印加時の残響圧力波の条件を駆動周期Ａ１の駆動信号印加時と同等にすることができる。その結果、駆動信号Ｐａによる液滴吐出時の圧力は駆動周期Ａ１の場合と同等となり、駆動周期Ａ３における液滴速度の変動は抑制され、安定化される。

また、以上の説明では、いずれも駆動周期Ａ＝５Ｔｃとしたが、駆動周期が様々に変化しても、吐出が行われる駆動周期の直前の非吐出の駆動周期の開始から０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃ後に調整パルスＰｂを印加することで、同様に駆動信号印加時の残響圧力波の条件を同等にすることができる。

図９は駆動周期Ａ＝６Ｔｃの場合を示している。（ａ）は各駆動周期Ａ１〜Ａ３のいずれも液滴を吐出する場合、（ｂ）は駆動周期Ａ２のみ非吐出である場合を示している。このように、駆動周期が６Ｔｃであっても、各駆動周期Ａ１〜Ａ３にそれぞれ駆動信号Ｐａが印加される限り、各駆動信号印加時の残響圧力波の条件は同等となる。また、駆動周期Ａ２が非吐出の場合に、この駆動周期Ａ２の開始から０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃの休止期間Ｗ０が経過した後に調整パルスＰｂを印加することによって、次の駆動周期Ａ３における駆動信号印加時の残響圧力波の条件を駆動周期Ａ１の駆動信号印加時と同等にすることができる。その結果、駆動周期Ａ３における液滴速度の変動は抑制され、安定化される。

図１０は、非吐出の駆動周期が複数連続する場合のタイミングチャートを示している。ここでは図３（ｂ）に示すＤＲＲ波形が用いられている。ここでは全ての非吐出の駆動周期Ａ３〜Ａ６にそれぞれ調整パルスＰｂを印加している。これによって、次に駆動信号Ｐａが印加される駆動周期Ａ７における液滴吐出時の液滴速度変動を抑制し、安定化させることができる。

このように複数の連続する非吐出の駆動周期Ａ３〜Ａ６の各々に調整パルスＰｂを印加する場合、各調整パルスＰｂの印加タイミングは、いずれも各駆動周期Ａ３〜Ａ６の開始から０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃ後とされるが、液滴速度の変動を効果的に抑制する観点から、この０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃの範囲内で各々同一の印加タイミングに設定することが好ましい。

また、このように非吐出の駆動周期が複数連続する場合、必ずしも全ての駆動周期Ａ３〜Ａ６に調整パルスＰｂを印加する必要はなく、図１１に示すように、複数連続する非吐出の駆動周期Ａ３〜Ａ６の後に最初に吐出が行われる駆動周期Ａ７の直前の非吐出の駆動周期Ａ６のみに調整パルスＰｂが印加されるだけでもよい。これにより調整パルスＰｂの印加数が抑えられるので、それだけ電力消費を低減でき、インクジェットヘッド３の発熱も抑制することができる。

インクジェットヘッド３では、連続する複数の駆動周期内で駆動信号Ｐａを選択的に印加することによって１画素を記録する多階調駆動を行う場合がある。例えば、図１２は連続する４つの駆動周期Ａ１〜Ａ４で１画素周期とする例を示している。この場合、全ての駆動周期Ａ１〜Ａ４を非吐出として１画素を記録するものから全ての駆動周期Ａ１〜Ａ４で吐出を行って１画素を記録するものまでの５階調の記録を行うことができる。

図１２では、最初の画素周期Ａａにおいて１番目の駆動周期Ａ１のみに駆動信号Ｐａが印加され、次の画素周期Ａｂにおいて１番目と２番目の駆動周期Ａ１、Ａ２のみに駆動信号Ｐａが印加されている。このとき、画素周期Ａａにおいて非吐出となる各駆動周期Ａ２〜Ａ４、及び画素周期Ａａにおいて非吐出となる各駆動周期Ａ３、Ａ４にそれぞれ調整パルスＰｂを印加することができる。

また、最初の画素周期Ａａにおける最後の非吐出の駆動周期Ａ４の次が、画素周期Ａｂにおける吐出を行う駆動周期Ａ１であるため、図１３に示すように、当該画素周期Ａｂの最初の駆動周期Ａ１の直前の非吐出の駆動周期Ａ４のみに調整パルスＰｂを印加するだけであってもよい。これによって図１１の場合と同様、調整パルスＰｂの印加数が抑えられ、それだけ電力消費を低減でき、インクジェットヘッド３の発熱も抑制することができる。

以上の説明では、インクジェットヘッドとして、隣接するチャネル３１間の隔壁３２を圧力付与手段として変形駆動させるタイプのインクジェットヘッド３を例示した。このようなインクジェットヘッド３は、チャネル３１の容積を膨張又は収縮させるための隔壁３２が隣り合うチャネル３１で共用され、隔壁３２の変形動作は隣接するチャネル３１にも及ぶため、隣接するチャネル３１同士で同時に吐出を行うことができない。このため本発明においては、このようなインクジェットヘッド３を用いる場合、調整パルスの印加によって隣接するチャネルの吐出動作に影響を与えないようにするため、インク吐出を行うための吐出チャネルとインク吐出を行わないダミーチャネルとを交互に配置した独立駆動タイプのインクジェットヘッドを用いることが好ましい。

但し、本発明において使用することができるインクジェットヘッドは、駆動信号の印加によって圧力発生室の容積が膨張又は収縮することによって該圧力発生室内のインクをノズルから吐出せるものであればよく、チャネル間の隔壁を変形動作させることによって液滴を吐出するものに限定されない。従って、例えば圧力発生室の一壁面を振動板とし、この振動板の外面にＰＺＴ等の圧電素子を積層して、駆動信号の印加による圧電素子の機械的変位によって振動板を振動させ、圧力発生室の容積を膨張又は収縮させるタイプのインクジェットヘッドであってもよい。

また、駆動信号の信号波形は、以上説明したＤＲ波形、ＤＲＲ波形、ＤＲＣ波形に限定されるものではなく、圧力発生室の構造に応じて、液滴吐出時に該圧力発生室の容積を膨張又は収縮させるような信号波形であればよい。

更に、本発明におけるインクジェット記録装置は、以上説明したように、インクジェットヘッド３を記録媒体１００の幅方向（主走査方向）に亘って走査移動させる過程で液滴を吐出して記録を行うものに限らず、インクジェットヘッド３が記録媒体１００の幅方向に亘って固定されたライン状のインクジェットヘッドによって構成され、記録媒体１００を図１中のＹ方向に沿って移動させる過程でノズル３４ａから液滴を吐出して記録を行うものであってもよい。

以下、本発明の効果を実施例によって例証する。

（参考例）
図２に示すインクジェットヘッドを用い、そのうちの一つのチャネルに着目して、図１４（ａ）に示すように連続する複数の駆動周期Ａ１〜Ａ１０の各々において駆動信号Ｐａを印加し、連続して液滴吐出を行った。各駆動周期Ａ＝５Ｔｃであり、駆動信号Ｐａは図３（ｂ）に示すＤＲＲ波形を使用した。ＤＲＲ波形の膨張パルスの膨張維持期間は１Ｔｃ、収縮パルスの収縮維持期間は２Ｔｃとした。

このときのそれぞれの液滴速度は、図１５に示すように、いずれの駆動周期Ａ１〜Ａ１０もおよそ７ｍ／ｓとなり、安定していた。

（実施例）
参考例と同一のインクジェットヘッドにおいて、図１４（ｂ）に示すように連続する複数の駆動周期Ａ１〜Ａ１０を、１駆動周期おきに駆動信号Ｐａを印加せずに非吐出とし、非吐出の駆動周期Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８において、それぞれの駆動周期の開始から１Ｔｃ後に、収縮維持期間が１Ｔｃからなる調整パルスＰｂを印加し、駆動周期Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９において吐出された液滴速度を測定した。

その結果、図１５に示すように、駆動周期Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９における液滴速度は、７ｍ／ｓを僅かに下回るものの、いずれも調整パルスＰｂを印加しない場合に比べて液滴速度の変動は大きく抑えられた。

（比較例）
図１４（ｃ）に示すように、１駆動周期おきに駆動信号Ｐａを印加せずに非吐出とした各駆動周期Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８において調整パルスを印加しなかった場合、その後の駆動周期Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９における液滴速度は、図１５に示すように、いずれも８〜９ｍ／ｓとなって大きく変動した。

以上より、吐出が行われる駆動周期の直前の非吐出の駆動周期に本発明に係る調整パルスを印加することにより、連続駆動する場合と同様に液滴速度が安定した液滴吐出を行うことが可能となった。

１：インクジェットヘッド
２：搬送機構
２１：搬送ローラー
２２：搬送ローラー対
２３：搬送モーター
３：インクジェットヘッド
３０：チャネル基板
３１：チャネル（圧力発生室）
３２：隔壁（圧力付与手段）
３２ａ：上壁部
３２ｂ：下壁部
３３：カバー基板
３３ａ：共通流路
３４：ノズルプレート
３４ａ：ノズル
３５： プレート
３５ａ：インク供給口
３５ｂ：インク供給管
３６：駆動電極
４：ガイドレール
５：キャリッジ
６：ＦＰＣ
７：駆動装置
７１：駆動信号発生部（駆動信号発生手段）
Ｐａ：駆動信号
Ｐｂ：調整パルス

Claims (13)

1. 駆動信号の印加により動作する圧力付与手段と、前記圧力付与手段の動作によって容積が膨張又は収縮する圧力発生室と、前記圧力発生室に連通したノズルとを有するインクジェットヘッドの前記圧力付与手段に、画像データに応じて所定の駆動周期で前記駆動信号を印加し、前記圧力発生室の容積を膨張又は収縮させることによって該圧力発生室内のインクを前記ノズルから吐出させるインクジェットヘッドの駆動方法であって、
   前記駆動信号は、前記圧力発生室の容積を膨張させ、一定期間膨張状態を維持した後に元の容積へ戻す膨張パルスを含み、該膨張パルスの膨張維持期間は０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃ（Ｔｃは圧力発生室で生じる圧力振動周期の１／２）であり、
   吐出が行われる駆動周期の少なくとも直前に吐出が行われない駆動周期が存在する場合に、該吐出が行われない駆動周期の開始から０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃ後に、前記圧力発生室の容積を収縮させ、一定期間収縮状態を維持した後に元の容積へ戻す収縮パルスからなり、且つ、収縮維持期間が０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃである、インクを吐出しない調整パルスを印加するインクジェットヘッドの駆動方法。
2. 前記膨張パルスの駆動電圧（Ｖｏｎ）と、前記調整パルスの駆動電圧（Ｖｏｆｆ）が、｜Ｖｏｎ｜／｜Ｖｏｆｆ｜＝１／０．３〜１／０．７である請求項１記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
3. 吐出が行われない駆動周期が複数連続する場合に、その後に最初に吐出が行われる駆動周期の直前の吐出が行われない駆動周期のみに前記調整パルスを印加する請求項１又は２記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
4. 連続する複数の駆動周期内で前記駆動信号を前記圧力付与手段に選択的に印加することによって１画素を記録する多階調駆動を行う際、該１画素を記録するための複数の駆動周期内で吐出が行われない駆動周期が存在し、該吐出が行われない駆動周期の後に、次の１画素を記録するための吐出が行われる駆動周期が存在する場合に、当該吐出が行われる駆動周期の少なくとも直前の吐出が行われない駆動周期に前記調整パルスを印加する請求項１、２又は３記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
5. 前記駆動信号は、前記膨張パルスに続いて、前記圧力発生室の容積を収縮させ、一定期間収縮状態を維持した後に元の容積に戻す収縮パルスを含み、該収縮パルスの収縮維持期間が１．８Ｔｃ〜２．２Ｔｃである請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
6. 前記駆動信号は、前記膨張パルスの立下りから０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃ経過後に、前記圧力発生室の容積を収縮させ、一定期間収縮状態を維持した後に元の容積に戻す収縮パルスを含み、該収縮パルスの収縮維持期間が０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃである請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
7. 駆動信号を発生する駆動信号発生手段を備え、駆動信号の印加により動作する圧力付与手段と、前記圧力付与手段の動作によって容積が膨張又は収縮する圧力発生室と、前記圧力発生室に連通したノズルとを有するインクジェットヘッドの前記圧力付与手段に、前記駆動信号発生手段から画像データに応じて所定の駆動周期で前記駆動信号を印加し、前記圧力発生室の容積を膨張又は収縮させることによって該圧力発生室内のインクを前記ノズルから吐出させるインクジェットヘッドの駆動装置であって、
   前記駆動信号は、前記圧力発生室の容積を膨張させ、一定期間膨張状態を維持した後に元の容積へ戻す膨張パルスを含み、該膨張パルスの膨張維持期間は０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃ（Ｔｃは圧力発生室で生じる圧力振動周期の１／２）であり、
   前記駆動信号発生手段は、吐出が行われる駆動周期の少なくとも直前に吐出が行われない駆動周期が存在する場合に、該吐出が行われない駆動周期の開始から０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃ後に、前記圧力発生室の容積を収縮させ、一定期間収縮状態を維持した後に元の容積へ戻す収縮パルスからなり、且つ、収縮維持期間が０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃである、インクを吐出しない調整パルスを印加するインクジェットヘッドの駆動装置。
8. 前記膨張パルスの駆動電圧（Ｖｏｎ）と、前記調整パルスの駆動電圧（Ｖｏｆｆ）が、｜Ｖｏｎ｜／｜Ｖｏｆｆ｜＝１／０．３〜１／０．７である請求項７記載のインクジェットヘッドの駆動装置。
9. 前記駆動信号発生手段は、吐出が行われない駆動周期が連続する場合に、その後に最初に吐出が行われる駆動周期の直前の吐出が行われない駆動周期のみに前記調整パルスを印加する請求項７又は８記載のインクジェットヘッドの駆動装置。
10. 前記駆動信号発生手段は、連続する複数の駆動周期内で前記駆動信号を前記圧力付与手段に選択的に印加することによって１画素を記録する多階調駆動を行う際、該１画素を記録するための複数の駆動周期内で吐出が行われない駆動周期が存在し、該吐出が行われない駆動周期の後に、次の１画素を記録するための吐出が行われる駆動周期が存在する場合に、当該吐出が行われる駆動周期の少なくとも直前の吐出が行われない駆動周期に前記調整パルスを印加する請求項７、８又は９記載のインクジェットヘッドの駆動装置。
11. 前記駆動信号は、前記膨張パルスに続いて、前記圧力発生室の容積を収縮させ、一定期間収縮状態を維持した後に元の容積に戻す収縮パルスを含み、該収縮パルスの収縮維持期間が１．８Ｔｃ〜２．２Ｔｃである請求項７〜１０のいずれかに記載のインクジェットヘッドの駆動装置。
12. 前記駆動信号は、前記膨張パルスの立下りから０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃ経過後に、前記圧力発生室の容積を収縮させ、一定期間収縮状態を維持した後に元の容積に戻す収縮パルスを含み、該収縮パルスの収縮維持期間が０．８Ｔｃ〜１．２Ｔｃである請求項７〜１０のいずれかに記載のインクジェットヘッドの駆動装置。
13. 駆動信号の印加により動作する圧力付与手段と、前記圧力付与手段の動作によって容積が膨張又は収縮する圧力発生室と、前記圧力発生室に連通したノズルとを有するインクジェットヘッドと、
    請求項７〜１２のいずれかに記載のインクジェットヘッドの駆動装置とを備えるインクジェット記録装置。
    

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