JP4828889B2 - インクジェットヘッド駆動方法、インクジェットヘッドおよび、インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、プリンタ、ファックスなどに適用されるインクジェット記録装置と、それに用いられるインクジェットヘッド、およびそのインクジェットヘッドの駆動方法に関する。

従来、分極した圧電部材で形成したインク室を複数並べて設け、この各インク室の両壁内面に電極をそれぞれ配設し、この各電極に駆動パルス信号を選択的に入力することで圧電部材を変形させ、インク室に連通した複数のノズルからインクを吐出させるインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット記録装置が知られている。かかるインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドが搭載されたキャリッジを被記録媒体に対して主走査方向に移動させながらインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出して所定領域にドットのパターンを印刷し、一回の主走査が終わると被記録媒体を副走査方向に所定量移動させ、これらの動作を繰り返すことによって所望の全ての領域の印刷を行うものである。

このようなインクジェットヘッドは、隣接するインク室同士で側壁を共有するため、周辺のインク室の駆動状態が、当該インク室のインク吐出に影響を与える。また、駆動によりインク室内の圧力が変動しているため、直前の駆動の有無も当該インク室のインク吐出に影響を与える。

ここで、仮にインクジェットヘッドを左から右に移動させながらインクジェットヘッドの連続した所定部分のノズル（吐出部）からインクを吐出することにより直線を印刷しようとした場合、図１０に示すように端の曲がった直線が印刷されてしまう問題がある。図１０の（ａ）はこの時着弾したインクの様子を示し、（ｂ）はこの直線を印刷したノズルプレートの模式図である。このように端の曲がった直線となる原因は、インクを吐出していない非吐出部に近いノズルほど、インクの吐出速度が遅く、吐出狙い位置でインク滴が着弾しないことに原因がある。つまりこの吐出速度のずれが、被記録媒体へのインク滴の着弾時間のずれ、すなわちドット位置のずれとなり印刷品質が悪くなる原因となっている。具体的には、並設された吐出部ノズル開口２８のうち、最も非吐出部に近い位置にあるノズル開口２８ａからのインクのインク吐出速度は、吐出部の真中にあるノズル開口２８ｘからのインクのインク吐出速度の７割から８割となっている。

このように、非吐出部に近いノズルからのインク吐出速度が遅くなる要因としては、そのノズルに対応するインク室内の圧力変動が小さいことが考えられる。すなわち、この種のインクジェットヘッドチップは一枚の圧電セラミックプレートを削ることによって側壁を共有し並設したインク室を作成していることから、隣接するインク室内部の圧力振動が当該インク室に伝わり、当該インク室の内部圧力振動に影響を与える。そして、周辺のインク室がすべて駆動している場合に比べて、片方の隣接インク室しか駆動していない場合には当該インク室内の圧力変動が小さくなってしまうと考えられる。このような傾向は、それまでにインク室の駆動がなくて、印刷を開始した直後の印刷に顕著に見られ、罫線や文字の印字をした場合にはその直線の曲がりが目だってしまう。

そこで、このようなインク室からのインク滴の吐出速度のずれを補正するために、特許文献１で示すように、今回駆動するまでの間に隣接する両インク室が駆動したか否かを判定し、判定結果によって異なった駆動パルスの波形を印加するインクジェット記録ヘッドの駆動方法が提案されている。
特開平１０−１６２１２号公報

しかしながら、特許文献１のようにインクの吐出ごとに当該インク室に隣接する両インク室がそれまでに駆動したかどうかを判定するためには、特別な専用回路や制御が必要となりコスト高になってしまう。

そこで、本発明はこのような事情に鑑み、簡単な制御で、吐出するノズル列からのインクの吐出速度の誤差を無くすことを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第一の態様は、インク吐出をさせる第一の駆動パルス信号を、外部回路からの記録データに基づいて被記録媒体の印刷領域に対向するインク室に設けられた、インク室の容積を個別に変化させるアクチュエータに入力する工程と、インク吐出をさせない程度の電圧又はパルス幅の第二の駆動パルス信号を、すくなくとも、被記録媒体の印刷領域に隣接した非印刷領域に対向するインク吐出可能なインク室に設けられたインク室の容積を個別に変化させるアクチュエータに入力する工程と、からなるインクジェットヘッド駆動方法にある。このようにインク吐出するインク室に隣接するがインクの吐出を行わないインク室にも、弱い振動を与えることにより、インク吐出ノズル同士のインク吐出速度を一定にすることが出来る。

また、本発明の第二の態様は、第一の駆動パルス信号が、インク室の容積を一時的に増大させる予備駆動パルス信号と、予備駆動パルス信号に連続してインク室内の容積を一時的に減少させる吐出駆動パルス信号とからなり、第二の駆動パルス信号が予備駆動パルス信号に対応して発生されるインクジェットヘッド駆動方法にある。これにより、側壁に与える負荷を小さくしつつ、効果的にインク吐出速度をそろえることが出来る。

また、本発明の第三の態様は、第二の駆動パルスが、予備駆動パルス信号と同時に入力されるインクジェットヘッド駆動方法にある。これにより、インク室内の圧力振動の位相を合わせインクの吐出安定性を確保することが出来る。

また、本発明の第四と第五の態様は、第二の駆動パルス信号のパルス幅が予備駆動パルス信号のパルス幅の30％から60％であり、電圧値が予備駆動パルス信号と同じであるインクジェットヘッド駆動方法にある。入力する駆動パルス信号を所定のパルス幅にすることにより、余計なインク吐出がなく、効果的にインク吐出速度の安定性が確保される。

また、本発明の第六の態様は、第一の駆動パルス信号入力前に、被記録媒体の印刷領域に対向するインク室に、インク吐出をさせない程度の電圧又はパルス幅の第三の駆動パルス信号を入力するインクジェットヘッド駆動方法にある。これにより、インク吐出開始直後から最適速度のインク吐出を実現することが出来る。

また、本発明の第七の態様は、第三の駆動パルス信号が、第二の駆動パルス信号と同じ波形であるインクジェットヘッド駆動方法にある。これによって、従来の駆動回路を変更することなく、駆動波形の設定を変更するのみで、インクを吐出する際の各インク室の状態を均一にすることが出来る。

また、本発明の第八の態様は、インク室が、両側にそれぞれ電極が設けられた側壁によって分離され複数並列的に並んだインク室であるインクジェットヘッド駆動方法にある。シェアドウォール型のインクジェットヘッドに本発明の駆動方法を適用することにより、効果的にインク吐出速度の安定を実現することが出来る。

また、本発明の第九の態様は、インク供給部から供給されたインクを収容する複数のインク室とインク室の容積を変化させるアクチュエータとから成るインクジェットヘッドチップと、インク吐出をさせる第一の駆動パルス信号を、外部回路からの記録データに基づいて被記録媒体の印刷領域に対向するインク室に設けられたアクチュエータに入力し、インク吐出をさせない程度の電圧またはパルス幅の第二の駆動パルス信号を、すくなくとも、被記録媒体の印刷領域に隣接した非印刷領域に対向するインク吐出可能なインク室に設けられたアクチュエータに入力する駆動手段と、からなるインクジェットヘッドにある。

また、本発明の第十の態様は、第九の態様のインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給部と、インクジェットヘッドからインクが吐出される被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段と、からなるインクジェット記録装置にある。これにより、印刷品質の優れた被記録媒体を提供することが出来る。

上述したように本発明のインクジェット記録装置およびインクジェットヘッド駆動方法は、簡単な制御でインク吐出速度のズレを無くしインクの吐出安定性を高め、画質の改良を可能とするものである。また、インクの吐出前にも予め弱い駆動を与えておくことにより、印刷開始直後から全ノズルについて最適速度のインク吐出を行うことが出来る。これにより、被記録媒体に対する印刷スピード、印刷品質等の信頼性を向上させることが出来る。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１はインクジェット記録装置の概略斜視図である。図示するように、色毎に設けられた複数のインクジェットヘッド１０と、このインクジェットヘッド１０が主走査方向に複数並設されて搭載されたキャリッジ１１０と、フレキシブルチューブからなるインク供給管１０１を介してインクを供給するインクカートリッジ１１１とを具備し、キャリッジ１１０は、一対のガイドレール１１２ａ、１１２ｂの長軸方向に移動自在に搭載されている。また、ガイドレール１１２ａ、１１２ｂの一端側には駆動モータ１１３が設けられており、この駆動モータ１１３による駆動力が、当該駆動モータ１１３に連結されたプーリ１１４ａと、ガイドレール１１２ａ、１１２ｂの他端側に設けられたプーリ１１４ｂとの間に掛け渡されたタイミングベルト１１５に伝わり、これによりタイミングベルト１１５の所定の位置に固定されたキャリッジ１１０が搬送されるようになっている。

また、キャリッジ１１０の搬送方向と直交する方向で、破線で示すケースの両端側には搬送手段として、ガイドレール１１２ａ、１１２ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ１１６、１１７が設けられている。これらの搬送ローラ１１６、１１７は、キャリッジ１１０の下方に当該キャリッジ１１０の搬送方向とは直交する方向に被記録媒体Sを搬送するものである。
そして、これらの搬送ローラ１１６、１１７によって被記録媒体Sを送りつつキャリッジ１１０をその方向とは直交する方向に走査することにより、インクジェットヘッド１０によって被記録媒体S上に文字および画像等が記録される。

ここで、インクを吐出させるインクジェットヘッドの一例について説明する。なお、図２は本実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図であり、図３はインクジェットヘッドチップの分解斜視図である。

図示するように、本実施形態のインクジェットヘッド１０は、インクジェットヘッドチップ２０と、この一方面側に設けられる流路基板３０と、インクジェットヘッドチップ２０を駆動するための駆動回路４２等が搭載された配線基板４０とを有す。これらの各部材は、それぞれアルミニウム等で出来たヘッド支持部材であるベースプレート５０に固定されている。また、これらの部材同士は、熱伝導性の良い接着剤や両面テープ等で結合されている。

インクジェットヘッドチップ２０を構成する圧電セラミックプレート２１は、PZT（チタン酸ジルコン酸鉛）などで出来ており、ノズル開口２８に連通する複数のインク室２２が並設され、各インク室２２は、側壁２３で隔離されている。各インク室２２の長手方向の一端部は圧電セラミックプレート２１の一端部まで延設されており、他端部は、他端面まで延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各インク室２２の幅方向両側の側壁２３には、インク室２２の開口側に長手方向に亘って、インク室２２ごとに独立した駆動信号が出力される電極２４が形成されている。

圧電セラミックプレート２１に形成される各インク室２２は、例えば円盤状のダイスカッターにより形成され、深さが徐々に浅くなった部分は、ダイスカッターの形状により形成されている。また、各インク室２２内に形成される電極２４は、例えば公知の斜め方向からの蒸着により形成される。このように、本発明のインクジェットヘッドチップ２０は、ＰＺＴで出来た側壁２３に挟まれ、その容積を変動させるためのアクチュエータを有する複数のインク室が側壁を共有しながら並んでいる（シェアドウォール）構造となっている。ただしここで言うアクチュエータは、側壁２３とそれに設けられた電極２４を指している。

また、圧電セラミックプレート２１のインク室２２の開口側には、インク室プレート２５が接合されている。インク室プレート２５には、貫通して形成された共通インク室２６が並設されたインク室２２全体に亘って設けられている。

また、圧電セラミックプレート２１とインク室プレート２５との接合体の一端部は、ノズルプレート２７が接合されており、ノズルプレート２７の各インク室２２に対向する位置にはノズル開口２８が形成されている。このノズルプレート２７は、ポリイミドフィルムなどに、例えば、エキシマレーザ装置を用いてノズル開口２８を形成したものである。また、ノズルプレート２７の被記録媒体に対向する面には、インクの付着等を防止するための撥水性を有する撥水膜が塗布されている。

なお、本実施形態では、圧電セラミックプレート２１とインク室プレート２５との接合体の一端面の周囲には、ノズル支持プレート２９が配置されている。そしてインクジェットヘッドチップ２０は、ノズルプレート２７の外側面および圧電セラミックプレート２１とインク室プレート２５との接合体にノズル支持プレート２９を嵌合接着することにより形成されている。

また、インク室プレート２５の一方面（図３における上面）には、流路基板３０が接合され、共通インク室２６の一方面は、この流路基板３０によって封止されている。具体的には、この流路基板３０はインク室プレート２５の一方面に接着され、図示しないねじ部材等によってベースプレート５０に固定されている。

また、流路基板３０の上面には連結部３１が設けられ、圧力調整部６０に設けられたインク連通管１００とＯリング等を介して接合されている。この圧力調整部の他端側はインクカートリッジ等のインクタンクにインク供給管１０１を介して接続されており、所定量のインクを一時的に貯留する役割を果たしている。

また、配線基板４０の表面には、駆動回路４２やその他の制御回路等が配設されており、ICチップである駆動回路４２の各端子とインクジェットヘッドチップ２０の各電極２４に接続する駆動線４３とが電気的に導通するように、例えばワイヤボンディング又はワイヤレスボンディング等を介して接続されている。

ここで、各インク室２２内の側壁２３に設けられた一対の電極２４に駆動信号を出力する駆動手段について説明する。なお、図４は駆動回路とインクジェットヘッドチップとの配線の接続状態を示す概略図である。

インクジェットヘッド１０上の配線基板４０に設けられた駆動回路４２には、外部からの電源と記録データ等の外部信号とが外部回路４１からの外部配線４４を通じて入力される。また、駆動回路４２は駆動線４３を介して各インク室２２内の側壁２３に設けられた一対の電極２４にそれぞれ接続されている。これにより、駆動回路４２に入力された外部信号は、各インク室２２内の電極２４に駆動パルス信号としてそれぞれ入力されることになる。

次に、通常のインク吐出時およびインク非吐出時の、インク室に与える駆動パルス信号とその時の圧電セラミックプレートの断面の様子について説明する。図５はこの通常のインクジェットヘッドの駆動方法を示した図である。

ここで、外部回路４１からの記録データに基づいて、今から印刷が行われる被記録媒体上の領域を「印刷領域」と呼び、印刷が行われない領域を「非印刷領域」と呼ぶことにする。そして、今からこの印刷領域にインク吐出を行うインク室は「印刷領域に対向するインク室」ということになり、インク吐出のサイクルとしてはインク吐出可能であるが、非印刷領域であるためにインク吐出を行わないインク室は「非印刷領域に対向するインク室」ということになる。また、「印刷領域に対向するインク室」からのインクを吐出するノズル開口２８は「吐出部」と呼び、「非印刷領域に対向するインク室」からのインクを吐出する（実際には吐出しない）ノズル開口を「非吐出部」と呼ぶことにする。もちろん、記録データの内容に沿って印刷領域と非印刷領域は刻々と移動する。本実施例では、現時点でインク吐出可能なインク室２２ｂと２２ｅのうち、インク室２２ｂからインク吐出を行い、インク室２２ｅからはインクの吐出を行わないという信号が入力されたとする。

インク吐出の前は、図５（Ａ）で示すように駆動電圧を電極２４ａ〜２４ｆに印加していないので、側壁２３ａ〜２３ｆの変形はない。従ってインクは吐出されない。次に、図５（Ｂ）で示すように、インク室２２ｂの電極２４ｂに正の駆動電圧を印加し、その他の電極には駆動電圧を印加しない。すると、側壁２３ａはインク室２２ａ側に、側壁２３ｂはインク室２２ｃ側に突出するように変形してインク室２２ｂの容積を増加させ、インクの吐出準備を行う。これは、ＰＺＴから成る側壁２３が上下方向に分極されており、電圧を印加すると歪むためである。

次に、図５（Ｃ）において電極２４ａ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆに正の駆動電圧を印加し、電極２４ｂには駆動電圧を印加しない。すると側壁２３ａと２３ｂがインク室２２ｂ側に突出するように変形してインク室２２ｂの容積を減少させ、インク室内の圧力を増加させることにより、ノズル開口２８からインクが吐出される。

そして、インクが吐出された後は、図５（Ｄ）に示すように電極２４ａ〜２４ｆに駆動電圧を印加しないので、側壁２３ａ〜２３ｆは図５（Ａ）に示すように基の形に戻る。

この後印刷を続ける場合には、再び図５（Ａ）〜図５（Ｄ）の駆動を連続して順に隣のインク室２２に与えることにより、インクの吐出を続けることができる。これらの、駆動電圧の印加時間は、インクジェットヘッドのアクチュエータ各部の寸法やインクの特性で決まるが、一般的なパルス幅は数μｓから数十μｓである。

また、例えば図５（Ｂ）の時点で、インク室２２ｃの容積は減少するが、この変化量はインク吐出時の容積変化量の四分の一程度となっているため、インクは吐出しない。このためにも、インクを吐出させるインク室２２の隣のインク室の側壁（この例では側壁２３ｃ）を変形させてはならない。したがって、本インクジェットヘッド１０の吐出は、全ノズルを同時に行うことはできず、３ノズルサイクルで行っていく必要がある。つまり、シェアドウォール型の本インクジェットヘッド１０は、全ノズルからインクを吐出させるために３回に分けて吐出を行う（スリーサイクル）。

また、図５のインク室２４ｄ〜２４ｆに与えた駆動パルス信号からもわかるように、インクを吐出しない場合には、当該インク室（２２ｅ）およびその両隣のインク室（２２ｄ、２２ｆ）に同じ駆動パルス信号を入力する。従って、側壁２３に歪みは起こらず、インク室２２ｅ内の圧力変化も起こらないため、ノズル開口２８からのインク吐出はない。

しかし、このようなインクジェットヘッドの駆動を行うと、図１０で先に示したようにインク室２２ａの左隣にもインク吐出を行うインク室が並設されている場合、これらのインク室２２に対応するノズル開口２８から吐出されるインクよりも、インク室２２ａに対応するノズル開口２８から吐出されるインクの方が速度が遅くなってしまう。

これに対して以下に、本発明のインクジェットヘッドの駆動方法について詳細に説明する。

図６は本発明に係る第一の実施形態のインクジェットヘッドの駆動方法であり、印刷領域に対向するインク室（２２ｂ）に与える駆動パルス信号と、印刷領域に隣接する非印刷領域に対向するインク室（２２ｅ）に与える駆動パルス信号とインク室の様子について説明する。

ここで、外部回路４１の記録データである外部信号から、現時点でインク吐出可能なインク室２２ｂと２２ｅのうち、インク室２２ｂからインク吐出を行い、インク室２２ｅからはインクの吐出を行わないという信号が入力されたとする。また、インク室２２ａの左隣にも同じようにインク吐出を行うインク室が連続して並設されており、インク室２２ｆの右隣にはインク吐出を行わないインク室が連続して並設されているとする。言い換えると、インク室２２ｃより左に並ぶインク室は、被記録媒体の印刷領域に対向し、インク室２２ｄより右に並ぶインク室は、被記録媒体の非印刷領域に対向していることとなる。

インク吐出の前は従来のインクジェットヘッド駆動方法と同様、図６（Ａ）で示すように駆動電圧を電極２４ａ〜２４ｆに印加していないので、側壁２３ａ〜２３ｆの変形はない。従ってインクは吐出されない。次に、図６（Ｂ）で示すように、インク吐出を行うインク室２２ｂの電極２４ｂに正の駆動電圧を印加する（予備駆動パルス信号）。また、インク吐出可能であるがインク吐出を行わないインク室２２ｅの電極２４ｅにも正の駆動電圧を印加する（第二の駆動パルス信号）。そして、その他の電極には駆動電圧を印加しない。すると、側壁２３ａはインク室２２ａ側に、側壁２３ｂはインク室２２ｃ側に突出するように変形してインク室２２ｂの容積を増加させ、インクの吐出準備を行う。また、側壁２３ｄはインク室２２ｄ側に、側壁２３ｅはインク室２２ｆ側に突出するように変形する。

次に、図６（Ｃ）において電極２４ａ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆに正の駆動電圧を印加し、電極２４ｂには駆動電圧を印加しない（吐出駆動パルス信号）。すると側壁２３ａと２３ｂがインク室２２ｂ側に突出するように変形してインク室２２ｂの容積を減少させ、インク室内の圧力を増加させることにより、インク室２２ｂに対応するノズル開口２８からインクが吐出される。この予備駆動パルス信号と吐出駆動パルス信号を合わせて、第一の駆動パルス信号と呼ぶ。

これに対して、インク室２２ｅの容積は元の状態に戻るのみで減少しないので、インク室２２ｅに対応するノズル開口２８からはインクの吐出が行われない。しかし、側壁２３ｄ、２３ｅにも第二の駆動パルス信号が与えられていることから振動が生じている。このように、インク吐出時に、印刷領域に隣接した非印刷領域に対向したインク吐出を行わないインク室に対しても第二の駆動パルス信号を入力することにより、インク吐出を行うインク室と行わないインク室との内部の振動エネルギー差を小さくすることが出来る。この結果、インク吐出を行うノズル列（吐出部）の端に位置するノズル開口からでも、真ん中に位置するノズル開口からと同じ速度でインク吐出を行うことが出来るようになる。

またこの際、印刷領域に隣接しない非印刷領域に対向するインク室２２には、図５のインク室２２ｅに与えたのと同様に、両隣のインク室２２と同じ駆動パルス信号を入力し、側壁２３の歪みを生じさせない。このように、印刷領域に隣接する非印刷領域に対向するインク室のみに第二の駆動パルス信号を入力することにより、その他の部分の側壁２３に余計な歪みを与えることがないため信頼性の向上につながり、消費電力の削減にもなる。

またインク吐出時に、実際にインク吐出を行うインク室２２ｂの電極２４ｂに駆動電圧（駆動パルス信号）が印加されているのではなく、両隣のインク室に設けられた電極（２４ａ、２４ｃ）に駆動電圧を印加することによって、インク室２２ｂの容積を変化させている。このことからも分かるように、本発明で言う「駆動パルス信号」は必ずしも容積変化を起こさせるインク室２２自身に設けられた電極２４に入力されるものではなく、容積変化を起こさせるインク室２２の両隣のインク室に設けられた電極２４に入力して、当該インク室の容積を変化させることも含むものである。

ここで、インク吐出を行うインク室２２に印加する正の駆動電圧である予備駆動パルス信号と、インク吐出可能であるがインク吐出させないインク室２２に印加する正の駆動電圧である第二の駆動パルス信号とについて詳細に説明する。

第二の駆動パルス信号は、第一の駆動パルス信号のうちの予備駆動パルス信号と同時に入力される。このように、インク吐出を行うインク室に与える駆動パルス信号と位相を合わせることにより、吐出の安定性を確保することが出来る。また、第二の駆動パルス信号の電圧値は、予備駆動パルス信号の電圧値と同じであることが望ましい。また第二の駆動パルス信号のパルス幅は、予備駆動パルス信号のパルス幅の３０％から６０％であることが望ましい。つまり図７で示すように、予備駆動パルス信号及び第二の駆動パルス信号の入力開始時刻をｔ１、第二の駆動パルス信号の入力終了時刻をｔ２、予備駆動パルス信号の入力終了時刻をｔ３とすると、０．３（ｔ３−ｔ１）≦ｔ２−ｔ１≦０．６（ｔ３−ｔ１）となることが望ましい。

図８は、本実施形態に係る駆動パルス信号のパルス幅の割合に対するインク吐出速度の
割合の推移を示したグラフであり、横軸に予備駆動パルスのパルス幅に対する第二の駆動パルス信号のパルス幅の割合を示している。縦軸は、印刷領域に対向するインク室のうち、中央部に位置するインク室に対応するノズル開口（図１０の２８ｘ）からのインク吐出速度に対する、最も非吐出部に近い位置のノズル開口（図１０の２８ａ）からのインク吐出速度の割合を示している。

パルス幅の割合が０％のときは、第二の駆動パルス信号が入力されていないため、最も非吐出部に隣接する位置のノズル開口からのインク吐出速度は、中央部のノズル開口からのインク吐出速度に比べて７割から８割となっている。これに対して、パルス幅の割合を大きくしていくと、インク吐出速度の割合も増加し、やがて両者のインク吐出速度が同じ（１００％）になる。具体的には、パルス幅の割合が３０％より少ない場合にはインク吐出速度改善に対して十分な効果が得られない。（図８のＰ領域）。これに対してパルス幅の割合が６０％を超えると、インク吐出速度の割合は１００％となるが、第二の駆動パルス信号が入力されたインク室に対応する非吐出部のノズル開口からもインクの吐出が起きてしまう（図８のＲ領域）。従って、本発明のインクジェット駆動方法では、予備駆動パルス信号のパルス幅に対して第二の駆動パルス信号のパルス幅が３０％から６０％のときに効果が発揮される（図８のＱ領域）。

なお、この第二の駆動パルス信号は、被記録媒体の印刷領域に対向してインク吐出するインク室のすぐ隣の、非印刷領域に対向してインク吐出しないインク室一つに入力されることに限らず、印刷領域に隣接する非印刷領域に対向する複数のインク室に入力されることでより効果的にインク吐出を行うことが出来る。具体的には、印刷領域に隣接する非印刷領域に対向するインク室のうち、６インク室程度に第二の駆動パルス信号を入力することにより、印刷領域に対向するインク室すべてから同じ速度のインク吐出を行うことが出来る。

また本発明のインクジェットヘッド駆動方法の第二の実施形態として、図９（Ａ´）（Ｂ´）（Ｃ´）で示すように、被記録媒体の印刷領域に対向するか非印刷領域に対向するかに係わらず、インク吐出開始直前のすべてのインク室２２に第三の駆動パルス信号を入力することも可能である。ただし、図９の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）のサイクルでインク吐出可能なインク室はインク室２２ｂとインク室２２ｅであったが、図９（Ａ´）（Ｂ´）（Ｃ´）のサイクルでインク吐出なインク室は、インク室２２ａとインク室２２ｄであるため、ここに入力するインク吐出しない程度の電圧またはパルス幅の駆動パルス信号を第三の駆動パルス信号とする。このように、予めすべてのインク室２２に弱い振動を与えておくことにより、インク吐出開始直後から最適のインク吐出速度で印刷を行うことが出来る。このようにインク吐出前に入力する、インク吐出しない程度の第三の駆動パルス信号のパルス幅は、インクジェットヘッド自体の仕様やインクの特性などによって適切な値に設定される。

また、インクジェットヘッド１０の消費電力を考慮して、印刷領域に対向するインク室２２にのみ、インク吐出直前に第三の駆動パルス信号を入力することでも一定の効果を発揮できる。

もちろん、第三の駆動パルス信号の波形を、第二の駆動パルス信号の波形と同じものにすることも可能である。

このように、インク吐出開始前のインク室２２と、インク吐出稼動中に印刷領域に隣接する非印刷領域に対向するインク室２２とに、インク吐出しない程度の第二の駆動パルス信号を与えることによって、印刷開始直後から全てのインク室から最適なインク吐出速度を実現することが出来、印刷スピードの高速化や印刷品質の安定につながる。

また、本発明の第一の実施形態または第二の実施形態においては、インク吐出直前のインク室と印刷領域に隣接した非印刷領域に対向するインク室に第二の駆動パルス信号を入力したが、吐出サイクルとしてはインク吐出可能であるがインク吐出していないインク室２２すべてに第二の駆動パルス信号を印加することも可能である。すると、通常は非印刷領域に対向するインク室であるので、両隣のインク室２２と同じ波形の駆動パルス信号を入力し、側壁にひずみを与えないようにしていたインク室２２各々に、第二の駆動パルス信号を入力することになり、従来の駆動回路を変更することなく駆動波形の設定を変更することのみで、連続吐出部の両端のインク室から吐出されるインクの速度低下を改善し、画質の改良を可能とすることが出来る。

また、上述の実施形態では、各インク室２２内の側壁２３に一対の電極を設けたインクジェットヘッドを例示して説明したが、本発明のインクジェットヘッド駆動方法およびインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドはこれに限定されるものではない。例えば、インクの充填されるインク室のそれぞれの間にインクの充填されないダミーインク室が設けられたタイプのインクジェットヘッドであってもよい。インク室内に設けた電極に駆動パルス信号を入力して、インク室内の容積を変化させるタイプのインクジェットヘッドであれば、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本発明はインクジェットヘッドが主走査方向に移動するシリアル型のインクジェット記録装置を例示して説明したが、インクジェットヘッドが固定されたライン式のインクジェット記録装置等、特に限定されない。

インクジェット記録装置の概略斜視図 インクジェットヘッドの斜視図 インクジェットヘッドチップの分解斜視図 駆動回路とインクジェットヘッドチップとの配線の接続状態を示す概略図 通常のインクジェットヘッドの駆動方法 本発明に係る第一の実施形態のインクジェットヘッドの駆動方法 本発明に係る駆動パルス信号 本発明に係る駆動パルス信号のパルス幅の割合に対するインク吐出速度の割合 の推移を示したグラフ 本発明に係る第二の実施形態によるインクジェットヘッド駆動方法 従来のインクジェットヘッドの駆動方法により印刷した直線の様子

符号の説明

１０ インクジェットヘッド
２０ インクジェットヘッドチップ
２１ 圧電セラミックプレート
２２ インク室
２３ 側壁（アクチュエータ）
２４ 電極（アクチュエータ）
２８ ノズル開口
３０ 流路基板
４０ 配線基板
４１ 外部回路
４２ 駆動回路
４３ 駆動線
４４ 外部配線
５０ ベースプレート
６０ 負圧調整部
１０１ インク供給管
１１０ キャリッジ
１１１ インクカートリッジ（インク供給部）
１１６ 搬送ローラ（被記録媒体搬送手段）
１１７ 搬送ローラ（被記録媒体搬送手段）
Ｓ 被記録媒体

Claims (8)

1. インク吐出をさせる第一の駆動パルス信号を、外部回路からの記録データに基づいて、ノズル列方向に沿った被記録媒体の印刷領域に対向するインク室に設けられた、前記インク室の容積を個別に変化させるアクチュエータに入力する工程と、インク吐出をさせない程度の電圧又はパルス幅の第二の駆動パルス信号を、すくなくとも、前記ノズル列方向において前記被記録媒体の印刷領域に隣接した非印刷領域に対向するインク吐出可能なインク室に設けられた前記アクチュエータに入力する工程と、からなるインクジェットヘッド駆動方法であって、
   前記第一の駆動パルス信号が、印刷領域に対向する前記インク室の容積を一時的に増大させる予備駆動パルス信号と、前記予備駆動パルス信号に連続して印刷領域に対向する前記インク室内の容積を一時的に減少させる吐出駆動パルス信号とからなり、前記第二の駆動パルス信号が前記予備駆動パルス信号に対応して発生され、
   前記第二の駆動パルス信号のパルス幅が前記予備駆動パルス信号のパルス幅の３０％から６０％であるとともに、
   前記印刷領域に対向するインク室のうち、前記印刷領域の略中央に対向するインク室から吐出されるインクの速度と、前記非印刷領域に隣接する前記印刷領域の端部に対向するインク室から吐出されるインクの速度が等しいことを特徴とするインクジェットヘッド駆動方法。
2. 前記第二の駆動パルス信号が、前記予備駆動パルス信号と同時に入力される請求項１記載のインクジェットヘッド駆動方法。
3. 前記第二の駆動パルス信号の電圧値が前記第一の駆動パルス信号の電圧値と同じである請求項１または２記載のインクジェットヘッド駆動方法。
4. 前記第一の駆動パルス信号入力前に、前記被記録媒体の印刷領域に対向するインク室に、インク吐出をさせない程度の電圧又はパルス幅の第三の駆動パルス信号を入力する請求項１から３のいずれか１項記載のインクジェットヘッド駆動方法。
5. 前記第三の駆動パルス信号が、前記第二の駆動パルス信号と同じ波形である請求項４記載のインクジェットヘッド駆動方法。
6. 非印刷領域及び印刷領域に対向する前記インク室が、両側にそれぞれ電極が設けられた側壁によって分離され複数並列的に並んだインク室である請求項１から５のいずれか１項記載のインクジェットヘッド駆動方法。
7. インク供給部から供給されたインクを収容する複数のインク室と前記インク室の容積を個別に変化させるアクチュエータとから成るインクジェットヘッドチップと、インク吐出をさせる第一の駆動パルス信号を、外部回路からの記録データに基づいて、ノズル列方向に沿った被記録媒体の印刷領域に対向する前記インク室に設けられた前記アクチュエータに入力し、インク吐出をさせない程度の電圧またはパルス幅の第二の駆動パルス信号を、すくなくとも、前記ノズル列方向において前記被記録媒体の印刷領域に隣接した非印刷領域に対向するインク吐出可能な前記インク室に設けられた前記アクチュエータに入力する駆動手段と、からなるインクジェットヘッドであって、
   前記第一の駆動パルス信号が、印刷領域に対向する前記インク室の容積を一時的に増大させる予備駆動パルス信号と、前記予備駆動パルス信号に連続して印刷領域に対向する前記インク室内の容積を一時的に減少させる吐出駆動パルス信号とからなり、前記第二の駆動パルス信号が前記予備駆動パルス信号に対応して発生され、
   前記第二の駆動パルス信号のパルス幅が前記予備駆動パルス信号のパルス幅の３０％から６０％であるとともに、
   前記印刷領域に対向するインク室のうち、前記印刷領域の略中央に対向するインク室から吐出されるインクの速度と、前記非印刷領域に隣接する前記印刷領域の端部に対向するインク室から吐出されるインクの速度が等しいことを特徴とするインクジェットヘッド。
8. 請求項７記載のインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給部と、
   前記インクジェットヘッドからインクが吐出される被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段と、
   からなるインクジェット記録装置。

Images