JP5304498B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関する。

マルチドロップ駆動のインクジェット記録装置では、１印刷周期中の吐出インク滴の数を変動させることで１画素を構成するインクドットの濃淡等が調整でき、これにより印刷の多階調性を可能ならしめている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、膨張パルスのみからなる駆動パルスを複数回印加してマルチドロップ駆動を行うインクジェット記録装置が開示されており、１つの駆動パルスに要する時間は短いため高速駆動が容易になるとされている。

また、特許文献１には、膨張パルスと、該膨張パルスから所定時間後に印加される収縮パルスからなる駆動パルスを時間間隔を置かずに連続的に印加する条件で駆動を行うマルチドロップ駆動方法も提案されている。

特開２００６−２５６０９４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された、膨張パルスのみからなる駆動パルスを複数回印加してマルチドロップ駆動を行う方法は、１つの駆動パルスに要する時間は短いため高速駆動は容易だが、圧力波振動が大きく発生するため安定性が大きく低下する。また、安定性を得るためには１つの液滴射出後もしくは１つのチャネルが吐出を終了し、隣接チャネルに駆動パルスを印加するまでに駆動パルスを印加しない長い休止時間を設けなくてはならず、結果として高速駆動は難しい。

また、膨張パルスと、該膨張パルスから所定時間後に印加される収縮パルスからなる駆動パルスを時間間隔を置かずに連続的に印加してマルチドロップ駆動を行う方法も同様に圧力波振動の影響が大きくなり安定に射出することは難しい。

特許文献１のマルチドロップ駆動方法は、高速駆動において吐出が不安定になり、着弾ずれによる印字品質の低下等の問題がある。

マルチドロップ駆動においては、直前に吐出したインク滴の圧力振動の影響より吐出が不安定になり、着弾ずれなどによる印字品質の低下を招いてしまう。したがって圧力波振動やメニスカス位置の変動を制御し安定に吐出する必要がある。しかし、吐出後すぐに次の吐出のための駆動を行う高速駆動においては圧力波振動を完全にキャンセルすることは難しい。

本発明は、上記問題点を解決して、高速のマルチドロップ駆動においても安定射出でき、マルチドロップの着弾位置ずれを抑えることが可能なインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

本発明の目的は、以下に示す発明によって達成される。

１．インク滴を吐出するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室の容積を変化させる圧力発生手段を有する記録ヘッドと、インク滴をそれぞれ吐出させるための複数の駆動パルスを一印刷周期内に連続的に印加する駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを備え、前記駆動信号を印加することによって、前記圧力発生手段を作動させて前記ノズルからインク滴を吐出させるようにしたインクジェット記録装置において、
一印刷周期内の各駆動パルスは、前記圧力室の容積を膨張させる膨張パルスと、該膨張パルスから所定時間後に前記圧力室の容積を収縮させる収縮パルスとを有し、これらの駆動パルス間の時間間隔が０．３ＡＬ（ＡＬは圧力室の音響的共振周期の１／２）以上１．０ＡＬ以下であり、
前記一印刷周期内の最初の駆動パルスにより吐出されるインク滴の体積をＶ１、ｎ個（ｎは２以上の整数）の駆動パルスにより吐出されるｎ個のインク滴の総体積をＶｎとしたとき、Ｖ１≦（Ｖｎ）／ｎであることを特徴とするインクジェット記録装置。

２．前記膨張パルスの駆動電圧をＶｏｎ（Ｖ）、前記収縮パルスの駆動電圧をＶｏｆｆ（Ｖ）としたとき、
各駆動パルスにおける膨張パルスの駆動電圧Ｖｏｎ（Ｖ）は互いに実質的に等しく、かつ、収縮パルスの駆動電圧Ｖｏｆｆ（Ｖ）は互いに実質的に等しいことを特徴とする前記１に記載のインクジェット記録装置。

３．前記膨張パルスのパルス幅と前記所定時間と前記収縮パルスのパルス幅とがともに１ＡＬであることを特徴とする前記１または２に記載のインクジェット記録装置。

４．前記一印刷周期内の各駆動パルスにより吐出される各インク滴の速度が、±２０％以内の範囲内にあることを特徴とする前記１乃至３の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。

５．前記膨張パルスの駆動電圧をＶｏｎ（Ｖ）、前記収縮パルスの駆動電圧をＶｏｆｆ（Ｖ）としたとき、
｜Ｖｏｆｆ｜／｜Ｖｏｎ｜＜１であることを特徴とする前記１乃至４の何れか１項に記載の液滴吐出装置。

６．｜Ｖｏｆｆ｜／｜Ｖｏｎ｜＝１／２であることを特徴とする前記５に記載の液滴吐出装置。

７．各駆動パルスは矩形波からなるパルスであることを特徴とする前記１乃至６の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。

８．前記圧力発生手段は、電気・機械変換手段であることを特徴とする前記１乃至７の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。

９．前記電気・機械変換手段は、隣接する圧力室間の隔壁の少なくとも一部を形成し、且つ駆動パルスを印加することによりせん断モードで変形する圧電材料により構成されることを特徴とする前記８に記載のインクジェット記録装置。

１０．各駆動パルスは、所定の基準状態から前記圧力室の容積を膨張させた後、前記基準状態に戻す膨張パルスと、前記基準状態が保持される所定時間と、前記圧力室の容積を収縮させた後、前記基準状態に戻す収縮パルスとを有し、これらの駆動パルス間においては前記基準状態が保持されることを特徴とする前記１乃至９の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。

本発明により、高速のマルチドロップ駆動においても安定射出でき、マルチドロップの着弾位置ずれを抑えることが可能なインクジェット記録装置を提供することができる。

インクジェット記録装置の概略構成を示す図である。 液滴吐出ヘッドの一態様であるせん断モード（シェアモード）タイプのインクジェット記録ヘッドの概略構成を示す図であり、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）はインク供給部を備えた状態の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は記録ヘッドの動作を示す図である。 本発明に係る実施形態のインクジェット記録装置を実現するための駆動信号を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は記録ヘッドの時分割動作の説明図である。 Ａ、Ｂ、Ｃの各組の圧力室の電極に印加される駆動信号のタイミングチャートである。 正電圧のみを用いた場合の駆動信号のタイミングチャートである。

以下に本発明に関する実施の形態の例を示すが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。

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。ここでは、電気・機械変換手段が、隣接する圧力室同士の隔壁を形成し、この隔壁を駆動することにより圧力室内のインクを吐出するせん断モードタイプの記録ヘッドを用い、これに矩形波からなる駆動パルスを印加する例を挙げて説明する。

図１は、本発明に係るインクジェット記録装置の概略構成を示す図である。インクジェット記録装置１において、記録媒体Ｐは、搬送機構３の搬送ローラ対３２に挟持され、更に、搬送モータ３３によって回転駆動される搬送ローラ３１により図示Ｙ方向に搬送されるようになっている。

搬送ローラ３１と搬送ローラ対３２の間には、記録媒体Ｐの記録面ＰＳと対向するように記録ヘッド２が設けられている。この記録ヘッド２は、記録媒体Ｐ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、上記記録媒体Ｐ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たキャリッジ５に、ノズル面側が記録媒体Ｐの記録面ＰＳと対向するように配置されて搭載されており、フレキシケーブル６を介して、駆動信号を生成するための回路が設けられる駆動信号生成手段１００（図３参照）に電気的に接続されている。

かかる記録ヘッド２は、キャリッジ５の移動に伴って記録媒体Ｐの記録面ＰＳを図示Ｘ−Ｘ’方向に移動し、この移動過程でインク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ようになっている。

なお、図中、７はインク受け器であり、記録ヘッド２が非記録時のホームポジション等の待機位置に設けられている。記録ヘッド２がこの待機位置にある時、このインク受け器７に向けてインク滴を少量はき捨てるようにする。記録ヘッド２がこの待機位置において長期間作動停止している時は、図示しないが、記録ヘッド２のノズル面にキャップを被せることにより保護するようになっている。また、８は記録媒体Ｐを挟んで上記インク受け器７の反対位置に設けられたインク受け器であり、往復両方向で記録するとき、往動から復動に切り替えるときに、上記同様にはき捨てられたインク滴を受け入れる。

図２は、記録ヘッドの一態様であるせん断モードタイプの記録ヘッドの概略構成を示す図であり、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）はインク供給部を備えた状態の断面図である。図３（ａ）〜（ｃ）はその動作を示す図である。

図２及び図３において１００は駆動信号生成手段、２は記録ヘッド、２１はインクチューブ、２２はノズル形成部材、２３はノズル、２４はカバープレート、２５はインク供給口、２６は基板、２７は隔壁、Ｌは圧力室の長さ、Ｄは圧力室の深さ、Ｗは圧力室の幅である。そして、圧力室２８が隔壁２７、カバープレート２４及び基板２６によって形成されている。

図１（ｂ）には１個のノズル２３を有する圧力室２８の断面図が示されているが、実際のせん断モードで動作する記録ヘッド２では、図３に示すように、カバープレート２４と基板２６の間に、複数の電気・機械変換手段としての隔壁２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄ・・・で隔てられた圧力室２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ・・・が多数並設されている。

圧力室２８の一端（以下、これをノズル端という場合がある）はノズル形成部材２２に形成されたノズル２３につながり、他端（以下、これをマニホールド端という場合がある）はマニホールド７７、インク供給口２５を経て、インクチューブ２１によって図示されていないインクタンクに接続されている。

また、圧力室２８は、圧力室２８の出口側（図２における左側）の深溝部２８ａと、該深溝部２８ａから圧力室２８の入口側（図２における右側）に行くに従って徐々に浅くなる浅溝部２８ｂとを有している。

各隔壁２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄ・・・は、図３の矢印で示すように分極方向が異なる２枚の圧電材料からなる隔壁２７ａ、２７ｂから構成されており、各隔壁２７表面には両隔壁２７の上方から基板２６の底面に亘って繋がる電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃが密着形成され、各電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃは、異方導電性フィルム７８とフレキシブルケーブル６を介して、駆動信号生成手段１００に接続している。

各隔壁２７は、ここでは図３の矢印で示すように分極方向が異なる２枚の隔壁２７ａ、２７ｂによって構成されているが、圧電材料は例えば符号２７ａの部分のみであってもよく、隔壁２７の少なくとも一部にあればよい。

駆動信号生成手段１００は、複数の駆動パルスを連続的に印加する一連の駆動信号を一画素周期毎（一印刷周期毎）に発生する駆動信号発生回路と、各圧力室毎に前記駆動信号発生回路から供給された駆動信号の中から各画素の画像データに応じて駆動パルスを選択して各圧力室に供給する駆動パルス選択回路とからなり、各画素の画像データに応じて電気・機械変換手段としての隔壁２７を駆動するための駆動パルスを供給する。一画素周期内の各駆動パルスは、圧力室の容積を膨張させる膨張パルスと、膨張パルスから所定時間後に圧力室の容積を収縮させる収縮パルスとを有し、これらの駆動パルス間の時間間隔が０．３ＡＬ（ＡＬは圧力室の音響的共振周期の１／２）以上１．０ＡＬ以下に設定されている。

駆動パルス間の時間間隔とは直前の駆動パルスの印加終了時点から次の駆動パルスの印加開始時点までの時間間隔をさす。また、所定時間とは、膨張パルスの印加終了時点から収縮パルスの印加開始時点までの時間間隔をさす。

画像データを受信すると、制御部（図示せず）が搬送ローラのモータ及びキャリッジモータをそれぞれ制御すると共に、駆動信号発生回路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、制御部は、上記画像データに基づいて、駆動パルス選択回路に選択すべき駆動パルスの情報を出力する。そして、駆動パルス選択回路は、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隔壁２７に供給する。これにより、記録ヘッド２のノズル２３から、一画素周期内に１または２以上のインク滴が吐出可能になっている。

かかる記録ヘッド２においては、各隔壁２７表面に密着形成された電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃに駆動信号生成手段１００の制御により駆動パルスが印加されると、以下に例示する動作によって圧力室２８内のインクをインク滴としてノズル２３から吐出する。なお、図３ではノズルは省略してある。

電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃのいずれにも駆動パルスが印加されない時は、隔壁２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃのいずれも変形しないが、図３（ａ）に示す状態において、電極２９Ａ及び２９Ｃを接地すると共に電極２９Ｂに膨張パルスを印加すると、隔壁２７Ｂ、２７Ｃを構成する圧電材料の分極方向に直角な方向の電界が生じ、各隔壁２７Ｂ、２７Ｃ共に、それぞれ隔壁２７ａ、２７ｂの接合面にズリ変形を生じ、図３（ｂ）に示すように隔壁２７Ｂ、２７Ｃは互いに外側に向けて変形し、圧力室２８Ｂの容積を膨張して圧力室２８Ｂ内に負の圧力が生じてインクが流れ込む。

更に、この状態を所定時間保持した後、電位を０に戻すと、隔壁２７Ｂ、２７Ｃは図３（ｂ）に示す膨張位置から図３（ａ）に示す中立位置に戻り、圧力室２８Ｂ内のインクに高い圧力が掛かる。これにより圧力室２８Ｂを満たしているインクの一部によるノズル内のインクメニスカスがノズルから押し出される方向に変化する。この正の圧力がインク滴をノズルから吐出する程に大きくなると、インク滴はノズルから吐出する。

中立位置に戻った状態を所定時間保持した後、図３（ｃ）に示すように、隔壁２７Ｂ、２７Ｃを互いに逆方向に変形するように収縮パルス（キャンセルパルス）を印加して、圧力室２８Ｂの容積を収縮させると、圧力室２８Ｂ内に正の圧力が生じ、残留する圧力波の一部がキャンセルされる。

この状態を所定時間保持した後、電位を０に戻し、隔壁２７Ｂ、２７Ｃを収縮位置から中立位置に戻すと、残留する圧力波の一部がキャンセルされる。他の各圧力室も駆動パルスの印加によって上記と同様に動作する。

上記のようにインク滴は飛翔して画像を形成するが、階調画像や高濃度の画像を詳細に形成するために、前述のように同一画素周期内に、画像データに応じて圧力発生手段に連続して一連の駆動パルスを複数回印加し、複数のインク滴を飛翔させ、該複数のインク滴で一つの画素（ドット）を形成することができる。このことにより、画素を埋めるドットを拡大したり、１画素に複数のインク滴を着弾させることにより、階調や高濃度の画素を形成することによって、高画質な画像を形成することができる。

前記複数のインク滴が合体して一つの画素を形成する場合、該複数の個々のインク滴をサブドロップＳＤ、合体したものをスーパードロップと記すことにする。

複数のサブドロップＳＤを１画素内に着弾させてスーパードロップを形成するには、基本的に各サブドロップＳＤが飛翔する速度のばらつきを小さくする必要がある。各サブドロップＳＤが飛翔する速度のばらつきが大きいとサブドロップＳＤの着弾位置の精度の低下により印字品質の低下を招いてしまう。

また、マルチドロップ駆動においては、ＳＤ吐出毎の残留圧力波を適宜キャンセルする必要がある。残留圧力波が大きすぎると、ＳＤ間で速度がばらつき、１画素を形成する複数のＳＤ（インク滴）が互いに離れて着弾し、画素が乱れたり、メニスカス位置の変動から安定吐出できないという問題が発生する。

本発明における駆動信号は、インク滴をそれぞれ吐出させるための複数の駆動パルスを一印刷周期内に連続的に印加する駆動信号であって、一印刷周期内の各駆動パルスは、前記圧力室の容積を膨張させる膨張パルスと、該膨張パルスから所定時間後に前記圧力室の容積を収縮させる収縮パルスとを有し、これらの駆動パルス間の時間間隔が０．３ＡＬ以上１．０ＡＬ以下であることを特徴とする。

なお、ＡＬ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｌｅｎｇｔｈ）とは、圧力室の音響的共振周期の１／２である。またパルス幅とは、電圧の立ち上がり始めから１０％と立ち下がり始めから１０％との間の時間と定義する。このＡＬは、電気・機械変換手段である隔壁２７に矩形波の電圧パルスを印加して吐出するインク滴の速度を測定し、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、インク滴の飛翔速度が最大になるパルス幅として求められる。さらにここで矩形波は、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ＡＬの１／２以内、好ましくは１／４以内であるような波形である。

図４は、本実施形態において、インク滴を吐出するために駆動信号生成回路１００から隔壁２７に印加される駆動信号を示している。図４は、本実施形態におけるスーパードロップを形成し、飛翔させる駆動パルスの波形を示した図であり、横軸に時間をとり、縦軸には駆動パルスの電圧をとってある。

本実施の形態においては、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のサブドロップＳＤ_１、ＳＤ_２、・・・ＳＤ_Ｎ−１、ＳＤ_Ｎによって１個のスーパードロップＵＤを形成する場合に、図４に示すように、サブドロップＳＤ_１、ＳＤ_２・・・ＳＤ_Ｎ−１、ＳＤ_Ｎをそれぞれ吐出するための駆動パルスＰ_１、Ｐ_２、・・・Ｐ_Ｎ−１、Ｐ_Ｎの駆動周期を短くして高速駆動しても、後の説明から明らかなように、安定してスーパードロップＵＤを形成することができる。

図４において、Ｂ_１、Ｂ_２、・・・Ｂ_Ｎ−１、Ｂ_Ｎは各膨張パルスのパルス幅、Ｃ_１、Ｃ_２、・・・Ｃ_Ｎ−１、Ｃ_Ｎは各収縮パルス（キャンセルパルス）のパルス幅、Ｋ_１、Ｋ_２、・・・Ｋ_Ｎ−１、Ｋ_Ｎは各膨張パルスと収縮パルスの時間間隔、Ｙ_１、Ｙ_２、・・・Ｙ_Ｎ−１は各駆動パルス間の時間間隔、Ｙ_Ｎは最後の駆動パルスと次の画素の最初の駆動パルスとの時間間隔、ｔ_１、ｔ_２、・・・ｔ_Ｎ−１、ｔ_Ｎは各駆動パルスの周期をそれぞれ示している。

そして、本実施形態においては、一印刷周期内の各駆動パルスは、圧力室の容積を膨張させる膨張パルスと、該膨張パルスから所定時間後に前記圧力室の容積を収縮させる収縮パルス（キャンセルパルス）からなり、各駆動パルス間の時間間隔であるＹ_１、Ｙ_２、・・・Ｙ_Ｎ−１は０．３ＡＬ以上１．０ＡＬ以下に設定されている。

このように駆動パルスを上記構成とし、各駆動パルス間の時間間隔を０．３ＡＬ以上１．０ＡＬ以下の値に設定することにより、１発ごとの液滴の射出時の残留圧力波振動をキャンセルでき、残留圧力波振動が大きく抑えられるため、１発ごとの駆動周期を短くすることができ、高速駆動が可能になる。また、残留振動が少ないので、安定に射出することも可能になり、各サブドロップが画素に着弾する位置のばらつきを小さく抑えることができ、印字品質の向上を図ることができる。

即ち、収縮パルス（キャンセルパルス）により、１発ごとの液滴の射出時の残留圧力波振動を抑えているが、０には抑えきれず、一部が残る。駆動パルス間の時間間隔を０．３ＡＬ以上１．０ＡＬ以下の値に設定することで、この残り部分の圧力波と次の駆動パルスの印加開始時のパルスエッジで発生する圧力波との圧力波の重畳が抑えられ、安定に射出することが可能になるものと推測される。

また、各膨張パルスのパルス幅と、各収縮パルスのパルス幅と、各膨張パルスと各収縮パルスの時間間隔とがともに１ＡＬに設定することが好ましい。

このように１ＡＬに設定することにより、圧力波振動のキャンセル効果を高めることができ、ＳＤ射出の、さらなる安定化を図ることができる。

また、各膨張パルスの駆動電圧をＶｏｎ（Ｖ）、前記収縮パルスの駆動電圧をＶｏｆｆ（Ｖ）としたとき、｜Ｖｏｆｆ｜／｜Ｖｏｎ｜＜１に設定することが好ましく、さらに好ましくは、｜Ｖｏｆｆ｜／｜Ｖｏｎ｜＝１／２に設定する。

このように｜Ｖｏｆｆ｜／｜Ｖｏｎ｜＜１に設定することにより、圧力波振動のキャンセル効果を高めることができ、さらなる射出の安定化を図ることができる。

また、一画素周期内の最初の駆動パルスにより吐出されるインク滴の体積をＶ_１、ｎ個（ｎは２以上の整数）の駆動パルスにより吐出されるｎ個のインク滴の総体積をＶ_ｎとしたとき、Ｖ_１≦（Ｖ_ｎ）／ｎであることが好ましい。

このようにＶ_１≦（Ｖ_ｎ）／ｎとなるような条件で駆動することにより、直前の駆動パルスにより振動が引き起こされたノズル開口のメニスカスが圧力室の方向に引き込まれている時点で次の駆動パルスによるＳＤのインク吐出を開始するようになるため、さらなる射出の安定化を図ることができる。

図４の駆動信号では、最大Ｎ個のインク滴を吐出し、０階調からＮ階調までの印字ができる。

例えば、Ｎ＝３とした場合には、０ドロップ（０階調）、一画素周期内の最初の駆動パルスにより吐出されるサブドロップＳＤ_１の１ドロップ（１階調）、ＳＤ_１と一画素周期内の２番目の駆動パルスにより吐出されるＳＤ_２の２ドロップ（２階調）、ＳＤ_１とＳＤ_２と一画素周期内の３番目（最後）の駆動パルスにより吐出されるＳＤ_３の３ドロップ（３階調）のそれぞれで０階調から３階調までの印字ができる。

ここで、サブドロップＳＤ_１の体積をＶ_１、サブドロップＳＤ_２の体積をＶ_２、サブドロップＳＤ_３の体積をＶ_３としたとき、前述のＶ_１≦（Ｖ_ｎ）／ｎを満足するためには、以下の関係を満足するればよい。

Ｖ_１≦（Ｖ_１＋Ｖ_２）／２
Ｖ_１≦（Ｖ_１＋Ｖ_２＋Ｖ_３）／３
また、一画素周期内の各駆動パルスにより吐出される各インク滴の速度が、±２０％以内の範囲内にあることが好ましい。

このような条件で駆動することにより、各サブドロップ間の速度のばらつきが少なくなるので、各サブドロップが画素に着弾する位置のばらつきを小さく抑えることができ、印字品質のさらなる向上を図ることができる。

また、ＳＤ_Ｎのサブドロップを吐出する最後の駆動パルスＰ_Ｎと次の画素の最初の駆動パルスＰ_１との時間間隔は０．３ＡＬ以上１．０ＡＬ以下に設定することが好ましい（後述する３サイクル駆動では、直前のサイクルで駆動する組の最後の駆動パルス次のサイクルで駆動する組の最初の駆動パルスとの時間間隔に相当）。

このように０．３ＡＬ以上１．０ＡＬ以下に設定することにより、最後の駆動パルスＰ_Ｎによる圧力波振動のキャンセル効果を高めることができ、次の画素の１発目のＳＤ射出の安定化を図ることができる。

また、一画素周期内の各駆動パルス各駆動パルスにおける膨張パルスの駆動電圧Ｖｏｎは互いに実質的に等しく、かつ、収縮パルスの駆動電圧Ｖｏｆｆは互いに実質的に等しいことが好ましい。ここで実質的に等しいとは、各駆動パルスにおける膨張パルス（収縮パルス）の駆動電圧が±０．５Ｖの範囲にあることをいう。また、電圧とはパルスの最大電圧を指す。

このように各駆動パルスの駆動電圧は実質的に等しくすることにより、駆動回路を簡略化でき、コスト低減を図ることができる。

なお、駆動パルスの電圧Ｖｏｎと電圧Ｖｏｆｆの基準電圧は０とは限らない。この電圧Ｖｏｎと電圧Ｖｏｆｆは、それぞれ基準電圧からの差分の電圧である。なお、本実施形態では基準電圧をＧＮＤレベルとしているため、低電圧化が可能であり、駆動電圧の低減化により、圧電材料（ＰＺＴ）の劣化を抑えることができると共に、低い駆動電圧でありながら、圧力室内に大きな圧力変動を与えることが可能である。

また、この基準電圧に保持された状態を基準状態としたとき、各駆動パルスは、所定の基準状態から前記圧力室の容積を膨張させた後、前記基準状態に戻す膨張パルスと、前記基準状態が保持される所定時間と、前記圧力室の容積を収縮させた後、前記基準状態に戻す収縮パルスとを有し、これらの駆動パルス間においては前記基準状態が保持されることが好ましい。各駆動パルスの始点と終点の電圧（基準電圧）を等しくさせることができるので、駆動パルスを連続的に発生させる際に電圧を戻すための不要な信号を付加する必要が無くなる。

また、基準状態における圧力室は膨張状態でも収縮状態でもない基準容積の状態にあることが好ましい。

各駆動パルスは、同一波形の駆動パルスで構成することが好ましい。駆動信号生成回路の構成を簡略化できる。本実施形態においては、立ち上がり時間と立ち下がり時間がともにほぼ０に近い矩形波パルスを用いている。矩形波からなるパルスを用いることにより、駆動効率が向上するとともにパルス幅の設定が容易になる。

シェアモードタイプの記録ヘッド２では、前記のようにインク滴を吐出させる圧力室２８Ｂの側壁２７Ｂ及び２７Ｃが変形の動作をすると、隣の圧力室２８Ａ、２８Ｃが影響を受けるため、隣接する圧力室２８Ａ、２８Ｃからは同時にインク滴の吐出ができない。このため、通常、通常、複数の圧力室２８のうち、互いに１本以上の圧力室２８を挟んで離れている圧力室２８をまとめて１つの組となすようにして、２つ以上の組に分割し、各組毎にインク吐出動作を時分割で順次行うように駆動制御される。例えば、全圧力室２８を２つおきに選んで３相に分けて吐出する、いわゆる３サイクル吐出法が行われる。しかし、一つの圧力室からインク滴を吐出すると、吐出した圧力室の振動が隣接する圧力室にも伝わるので、これらの振動がある程度収まってから次の吐出が可能となる。また、別のチャネル構成として、圧力室と該圧力室の少なくとも両隣にインクを含まない、即ちインクの出射を行わない空気室（ダミーチャネル）を交互に設けて、インク滴を吐出した圧力室の影響が、その隣の圧力室に伝わらないようにする方法がある。この場合、各圧力室は同じタイミングでインク滴の吐出を行うことができる。本発明は上記いずれの方法にも適用可能であるが、特に後者の場合、マルチドロップのインク滴をより安定して吐出可能となるために好ましい。

かかる３サイクル吐出動作について図５を用いて更に説明する。図５に示す例では、記録ヘッドは圧力室がＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ａ３、Ｂ３、Ｃ３の９つの圧力室２８で構成されているものとし、図４の駆動信号を基本として、１画素周期に７発（Ｎ＝７）のインク滴を吐出する例に挙げて説明する。また、このときのＡ、Ｂ、Ｃの各組の圧力室２８の電極に印加される駆動信号のタイミングチャートを図６に示す。

最初のサブドロップＳＤ_１を吐出するために、パルス幅がＢ_１の膨張パルス、それから所定時間Ｋ_１後にパルス幅がＣ_１の収縮パルスからなる駆動パルスＰ_１を印加し、その後に所定の時間間隔Ｙ_１（０．３ＡＬ以上１．０ＡＬ以下）を設ける。

次にサブドロップＳＤ_２を吐出するために、パルス幅がＢ_２の膨張パルス、それから所定時間Ｋ_２後にパルス幅がＣ_２の収縮パルスからなる駆動パルスＰ_２を印加し、その後に所定の時間間隔Ｙ_２（０．３ＡＬ以上１．０ＡＬ以下）を設ける。

同様にして、ＳＤ_３〜ＳＤ_７のサブドロップを吐出する駆動パルスを所定の時間間隔Ｙ（０．３ＡＬ以上１．０ＡＬ以下）で印加する。また、ＳＤ_７のサブドロップを吐出する最後の駆動パルスＰ_７と次のサイクルで駆動する組の最初の駆動パルスＰ_１との時間間隔は０．３ＡＬ以上１．０ＡＬ以下に設定する。

ＳＤ_１〜ＳＤ_７の７滴によるスーパードロップを形成する期間を画素周期とする。

図６に示す駆動パルスによりスーパードロップを形成し飛翔させた場合に、高速駆動で、かつ、サブドロップＳＤ_１〜ＳＤ_７を安定して射出できる。

インク吐出時には、まずＡ組（Ａ１、Ａ２、Ａ３）の各圧力室２８の電極に前記ＳＤ_１〜ＳＤ_７を吐出する１連の駆動パルス電圧を掛け、その両隣の圧力室の電極を接地し、Ａ組のノズルからＳＤ_１〜ＳＤ_７のインク滴を吐出させる。

続いてＢ組（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）の各圧力室２８、更に続いてＣ組（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の各圧力室２８へと上記同様に動作する。

以上は、ベタ画像（フル駆動）の場合であるが、実際は、各画素の印字データに応じて、ＳＤ_１〜ＳＤ_７のうちの吐出するインク滴の数を変化させる。

かかるせん断モードタイプのインクジェット記録ヘッドでは、隔壁２７の変形は壁の両側に設けられる電極に掛かる電圧差で起こるので、インク吐出を行う圧力室の電極に負電圧を掛ける代わりに、図７に示すように、インク吐出を行う圧力室の電極を接地して、その両隣の圧力室の電極に正電圧を掛けるようにしても同様に動作させることができる。この後者の方法によれば、図６の駆動信号を印加した場合と全く同一の効果を奏することができる上に、正電圧のみによって回路構成が可能であるため、回路設計上有利である。

以上の実施形態では、圧力発生手段（隔壁）が圧電素子により構成されるものを示した。本発明のインクジェット記録装置は、このように圧力発生手段が圧電素子により構成されるものである場合に、圧力室の容積を膨張させる制御が容易にできるために好ましい。

また、上記実施形態では、ＡＬに比べて十分に短い立ち上がり時間及び立ち下がり時間を持った矩形波の駆動パルスを圧電素子に印加している。矩形波を用いることで、圧力波の音響的共振をより有効に利用した駆動を行なうことができる。台形波を使用する方法に比べてインク滴を吐出させる効率が良く、低い駆動電圧で駆動することができる上に、簡単なデジタル回路で駆動回路を設計できる効果がある。また、パルス幅の設定が容易になるという利点を有する。

また、上記実施形態例では、圧力発生手段として電界を印加することによりせん断モードで変形するせん断モード型の圧電素子を用いた。せん断モード型の圧電素子では、矩形波の駆動パルスをより効果的に利用することができ、駆動電圧が下げられ、より効率的な駆動が可能となるため好ましい。

また、本発明のインクジェット記録装置は、圧力発生手段がせん断モード型の圧電素子である場合に、顕著な効果を発揮する。せん断モード型の圧電素子では、圧力波の共振を利用して駆動するので、圧力振動が残留しやすく、これにより、マルチドロップで高速駆動を行った場合、吐出が不安定になりやすいからである。

但し、本発明は、必ずしも記録ヘッドの圧力室の容積を電気・機械変換手段からなる隔壁を駆動させることによってノズルよりインク滴を吐出させるものに限らない。例えば、圧力室内の容積を圧力室の外側に設けた圧電材料からなる電気・機械変換手段によって変化させることによってノズルよりインク滴を吐出させるタイプの記録ヘッドや、圧力室内にヒータを配置し、このヒータを熱源として圧力室内のインクを加熱させ、加熱時に発生する気泡のエネルギーを利用してインク滴を吐出させるタイプの記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置であってもよい。

以下、本発明の効果を実施例に基づいて例証するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
《画像形成と評価１》
（実施例１〜８）
図２に示すシェアモードタイプの記録ヘッドＡ（ノズルピッチ：１８０ｄｐｉ、ノズル数：２５６、ノズル径：２３μｍ、ＡＬ：２．５μｓ、インク滴量：４ｐｌ）を２つ用意し、各ヘッドのノズル列が、相互に１／２ピッチずらされ、千鳥状に配置するように貼り合わせた。これにより、各ヘッドのそれぞれが１８０ｄｐｉのヘッドであるので、ノズルのピッチを互いに１／２ずらせることで、３６０ｄｐｉの記録ヘッドとして使用することが可能となり、ノズル数を増やし、高密度の記録ヘッドとすることができる。

この２列ヘッド（ノズルピッチ：３６０ｄｐｉ、ノズル数：５１２）を備えた図１に記載の構成からなるインクジェット記録装置に、インクを装填し、下記の条件で吐出した。

インク：アクリル系紫外線硬化インク（粘度１０ｃｐ（５０℃における測定値）、表面張力３０ｍＮ／ｍ（２５℃における測定値））。

この２列ヘッド（ノズルピッチ：３６０ｄｐｉ、ノズル数：５１２）の各列の圧力室を図６に示したＳＤ_１〜ＳＤ_７のサブドロップをそれぞれ吐出させる３つの駆動パルスＰ_１〜Ｐ_７を１画素周期毎に含む駆動信号を基本として、３群に分け、３サイクル駆動を行った。

各駆動パルスは、各膨張パルスの駆動電圧Ｖｏｎと各収縮パルスの駆動電圧Ｖｏｆｆの比（｜Ｖｏｆｆ｜／｜Ｖｏｎ｜）は１／２とした。

また、各膨張パルスのパルス幅（Ｂ_１〜Ｂ_７）を１ＡＬ、各収縮パルスのパルス幅（Ｃ_１〜Ｃ_７）を１ＡＬ、各膨張パルスと各収縮パルスの時間間隔（Ｋ_１〜Ｋ_７）を１ＡＬとした。

各駆動パルス間の時間間隔（Ｙ_１〜Ｙ_６）を表１に示す８通りに変化させた。なお、Ｙ_１〜Ｙ_６は同一の時間間隔とした。

また、直前のサイクルで駆動する組の最後のＳＤ_７のサブドロップを吐出する駆動パルスＰ_７と次のサイクルで駆動する組の最初の駆動パルスＰ_１との時間間隔Ｙ_７は、上記各駆動パルスの時間間隔（Ｙ_１〜Ｙ_６）と同一に設定した。即ち、例えば、表１の実施例２では、Ｙ_１〜Ｙ_７がすべて０．５μｓに設定され、実施例３では、Ｙ_１〜Ｙ_７がすべて０．７５μｓに設定されている。

尚、インクを吐出する際はインクタンクからヘッド部分まで断熱して５０℃の加温を行った。また、記録ヘッド２の両側（キャリッジ上）に光照射手段である、照度（光量）：１００ｍＷ／ｃｍ^２のＬＥＤ（日亜化学社製（特注品）、ピーク波長：３６５ｎｍ）を設置し、インク着弾後０．１秒後に紫外線が照射されてインクを硬化した。

記録媒体は、上質紙を使用した。なお、印字中は、記録媒体を裏面から加温して、画像記録時の記録媒体の表面温度が４５℃になるようにヒーター温度を設定した。記録媒体の表面温度は、非接触温度計（ＩＴ−５３０Ｎ形（株）堀場製作所社製）を用いて測定した。

このときの出射安定性及び画素形状を下記の方法で測定した結果を表１に示す。いずれも△以上の性能を許容レベルとした。
〔出射安定性の測定方法〕
それぞれの駆動パルス印加条件において、駆動電位Ｖｏｎ、Ｖｏｆｆを変化させることによりインク滴の飛翔速度を上げていき、飛翔状態を観察した。吐出方向の曲がりやサテライトの飛散などが起こらない飛翔速度の上限を安定出射速度上限と定めた。ＳＤ_１〜ＳＤ_７の平均値で評価した。
出射安定性の評価基準
○：８．５ｍ／ｓ≦安定出射速度上限
△：８ｍ／ｓ≦安定出射速度上限＜８．５ｍ／ｓ
×：安定出射速度上限＜８ｍ／ｓ
〔画素形状の評価〕
各駆動パルスは、各膨張パルスの駆動電圧Ｖｏｎを１６Ｖ、各収縮パルスの駆動電圧Ｖｏｆｆを８Ｖとし、上質紙に形成した画像について、１画素に打ち込まれた７滴のインク滴による１ドットの形状をルーペで拡大観察し、下記の評価基準に則りドット形状の評価を行った。
○：１画素を形成する７つのＳＤ（インク滴）がほぼ同一位置に着弾し、ドット形状の乱れがほぼない。
△：１画素を形成する７つのＳＤ（インク滴）が互いに若干離れて着弾し、ドット形状もやや乱れているが、許容の範囲である。
×：１画素を形成する７つのＳＤ（インク滴）が互いに離れて着弾し、画素が乱れ、ドット形状が悪く、実用上問題となるレベル。

（実施例９〜２０）
圧力室の長さＬを長くしてＡＬ：５．０μｓとした以外は、上記記録ヘッドＡと同様にして記録ヘッドＢを作製し、各駆動パルスの時間間隔（Ｙ_１〜Ｙ_６）を表１に示す１２通りに変化させた以外は、同様にして評価した。

表１より、ＡＬの値が異なる記録ヘッドＡ、Ｂのいずれにおいても、駆動パルス間の時間間隔が０．３ＡＬ以上１．０ＡＬ以下の条件を満たす本発明のインクジェット記録装置は、満たさない比較例のインクジェット記録装置に比べて、出射安定性が良好であり、ＳＤ_１〜ＳＤ_７の各インク滴により形成した１ドットの画素形状に優れることが確認できた。
《画像形成と評価２》
（実施例２１〜３０）
評価１と同様の記録ヘッドを用いて、表１の実施例５または実施例１５と同一の条件で、各膨張パルスのパルス幅Ｂ（Ｂ_１〜Ｂ_７）を１ＡＬで固定し、各収縮パルスのパルス幅Ｃ（Ｃ_１〜Ｃ_７）、各膨張パルスと各収縮パルスの時間間隔Ｋ（Ｋ_１〜Ｋ_７）を表２に示す通りに変化させた以外は、同様にして評価した。評価結果を表２に示す。

表２から、ＡＬの値が異なる記録ヘッドＡ、Ｂのいずれにおいても、各膨張パルスのパルス幅Ｂ（Ｂ_１〜Ｂ_７）、各収縮パルスのパルス幅Ｃ（Ｃ_１〜Ｃ_７）、各膨張パルスと各収縮パルスの時間間隔Ｋ（Ｋ_１〜Ｋ_７）がともに１ＡＬである条件を満たす実施例２３，２８のインクジェット記録装置は、満たさない実施例２１、２２，２４〜２７，２９．３０のインクジェット記録装置に比べて、出射安定性が良好であり、ＳＤ_１〜ＳＤ_７の各インク滴により形成した１ドットの画素形状に優れることが確認できた。
《画像形成と評価３》
（実施例３１〜４０）
評価１と同様の記録ヘッドを用いて、表１の実施例５または実施例１５と同一の条件で、各膨張パルスの駆動電圧Ｖｏｎと各収縮パルスの駆動電圧Ｖｏｆｆの比（｜Ｖｏｆｆ｜／｜Ｖｏｎ｜）を表３に示す通りに変化させた以外は、同様にして評価した。評価結果を表３に示す。

表３から、ＡＬの値が異なる記録ヘッドＡ、Ｂのいずれにおいても、｜Ｖｏｆｆ｜／｜Ｖｏｎ｜が１／２である条件を満たす実施例３３，３８のインクジェット記録装置は、満たさない実施例３１，３２，３４〜３７、３９，４０のインクジェット記録装置に比べて、出射安定性が良好であり、ＳＤ_１〜ＳＤ_７の各インク滴により形成した１ドットの画素形状に優れることが確認できた。

１ インクジェット記録装置
２ 記録ヘッド
２１ インクチューブ
２２ ノズル形成部材
２３ ノズル
２４ カバープレート
２５ インク供給口
２６ 基板
２７ 隔壁
２８ 圧力室
３ 搬送機構
３１ 搬送ローラ
３２ 搬送ローラ対
３３ 搬送モータ
４ ガイドレール
５ キャリッジ
６ フレキシケーブル
７、８ インク受け器
１００ 駆動信号生成手段
Ｐ 記録媒体
ＰＳ 記録面

Claims (10)

1. インク滴を吐出するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室の容積を変化させる圧力発生手段を有する記録ヘッドと、インク滴をそれぞれ吐出させるための複数の駆動パルスを一印刷周期内に連続的に印加する駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを備え、前記駆動信号を印加することによって、前記圧力発生手段を作動させて前記ノズルからインク滴を吐出させるようにしたインクジェット記録装置において、
   一印刷周期内の各駆動パルスは、前記圧力室の容積を膨張させる膨張パルスと、該膨張パルスから所定時間後に前記圧力室の容積を収縮させる収縮パルスとを有し、これらの駆動パルス間の時間間隔が０．３ＡＬ（ＡＬは圧力室の音響的共振周期の１／２）以上１．０ＡＬ以下であり、
   前記一印刷周期内の最初の駆動パルスにより吐出されるインク滴の体積をＶ１、ｎ個（ｎは２以上の整数）の駆動パルスにより吐出されるｎ個のインク滴の総体積をＶｎとしたとき、Ｖ１≦（Ｖｎ）／ｎであることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記膨張パルスの駆動電圧をＶｏｎ（Ｖ）、前記収縮パルスの駆動電圧をＶｏｆｆ（Ｖ）としたとき、
   各駆動パルスにおける膨張パルスの駆動電圧Ｖｏｎ（Ｖ）は互いに実質的に等しく、かつ、収縮パルスの駆動電圧Ｖｏｆｆ（Ｖ）は互いに実質的に等しいことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記膨張パルスのパルス幅と前記所定時間と前記収縮パルスのパルス幅とがともに１ＡＬであることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記一印刷周期内の各駆動パルスにより吐出される各インク滴の速度が、±２０％以内の範囲内にあることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記膨張パルスの駆動電圧をＶｏｎ（Ｖ）、前記収縮パルスの駆動電圧をＶｏｆｆ（Ｖ）としたとき、
   ｜Ｖｏｆｆ｜／｜Ｖｏｎ｜＜１であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の液滴吐出装置。
6. ｜Ｖｏｆｆ｜／｜Ｖｏｎ｜＝１／２であることを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出装置。
7. 各駆動パルスは矩形波からなるパルスであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記圧力発生手段は、電気・機械変換手段であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記電気・機械変換手段は、隣接する圧力室間の隔壁の少なくとも一部を形成し、且つ駆動パルスを印加することによりせん断モードで変形する圧電材料により構成されることを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録装置。
10. 各駆動パルスは、所定の基準状態から前記圧力室の容積を膨張させた後、前記基準状態に戻す膨張パルスと、前記基準状態が保持される所定時間と、前記圧力室の容積を収縮させた後、前記基準状態に戻す収縮パルスとを有し、これらの駆動パルス間においては前記基準状態が保持されることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。

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