(57)【要約】【課題】  同一ノズルから複数のインク滴サイズを吐出させる際に生じる記録媒体への着弾位置ズレを解消することにより、記録品位を向上させる。【解決手段】  駆動パルス数に応じたサイズのインク滴を吐出させるにあたり、２つ以上の前記駆動パルスを印加する場合には、前記駆動パルスを印加する前にインク滴が吐出しない予備駆動パルスを印加する。ヘルムホルツ周期（Ｔｃ）と、前記予備駆動パルスと前記駆動パルスの間隔（Ｔ０）、前記駆動パルスと前記駆動パルスの間隔（Ｔ１、Ｔ２、…Ｔｎ−２、Ｔｎ−１）は、以下の関係である。Ｔｃ  ≦  Ｔ１、Ｔ２、…Ｔｎ−２、Ｔｎ−１  ＜  Ｔ０【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク吐出のためのノズルと、前記ノズルに連通した圧力室と、前記圧力室の容積を変化させる圧力発生素子を有するインクジェットヘッドに、インク滴を吐出させる駆動パルスを前記圧力発生素子に印加することにより前記ノズルからインク滴をさせるにあたり、同じ波形の前記駆動パルスを所定の間隔で印加することにより、前記駆動パルス数に応じたインク滴を飛翔中に合体させて一つのインク滴にしてから記録媒体に着弾するように吐出させるインクジェット記録装置において、
２つ以上の駆動パルスを印加する場合には、前記駆動パルスを印加する前にインク滴が吐出しない予備駆動パルスを印加することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
請求項１記載のインクジェット記録装置において、
予備駆動パルスと前記駆動パルスの間隔Ｔ０、インクジェットヘッドのヘルムホルツ周期をＴｃ、駆動パルス同士の間隔をＴ１、Ｔ２、…Ｔｎ−２、Ｔｎ−１（ｎは整数）とすると、
Ｔｃ  ≦  Ｔ１、Ｔ２、…Ｔｎ−２、Ｔｎ−１  ＜  Ｔ０
を満たしていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置に関し、特に一つのノズルから複数のサイズのインク滴を吐出させる場合の着弾位置調整に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクを液滴化し、画像記録媒体上に飛翔させることによってドットを形成し、画像を記録する装置は、インクジェットプリンタとして実用化されている。近年、このインクジェット記録装置の記録品位に対する要求は高まっており、今後益々高画質、高解像度、高速等の様々な印字性能が求められ、これらのために、多階調性が必要となってきている。
【０００３】
一般に、階調制御の方法としては、記録するドットを間引くことにより、つまりドットの記録密度を下げることにより濃淡を表現する面積変調や、同一部分に複数回液滴を噴射させてドット径を制御する方法や、濃淡の異なる複数のインクを用いる方法などがある。
【０００４】
ここで、面積変調は、記録するドットを間引くことにより、つまりドットの記録密度を下げることにより濃淡を表現する方法であるので、多階調印刷を行う場合、印刷の解像度を低下させるといった問題がある。また、同一部分に複数回液滴を噴射する方法では、階調数を増やすために同一位置に複数回印刷動作を行うため、印刷速度の低下を招くといった問題がある。また、複数のインクを用いる方法は、コストの上昇、装置の大型化等を招くといった問題がある。
【０００５】
これらの問題を解決して多階調印刷を実現する手法として、ドット変調方式がある。ドット変調は、インクの噴射量を変えることにより濃淡を表現する方法である。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、インク滴を吐出するノズルと、前記ノズルが連通する圧力発生室と、前記圧力発生室内のインクを加圧するエネルギーを発生するアクチュエータ手段とを備えており、前記アクチュエータ手段に、階調に応じたインク滴サイズを吐出させるための駆動パルスを供給することにより、サイズの異なるインク滴を吐出させることができる。
【０００６】
ところで、インク滴滴サイズを変える方法として、駆動パルスの印加電圧を変える等を用いると、インク滴サイズが大きいものほど吐出速度が大きくなってしまい、インク滴サイズによって記録媒体への着弾位置がばらついてしまう。
【０００７】
そこで、インク滴サイズを可変としながらも着弾位置を揃える方法として、特許文献１では、駆動パルスは、ノズルから吐出された複数のインク滴が飛翔中に合体するように設定され、前期駆動パルスの一つである最終の駆動パルスは、前記最終の駆動パルスにより吐出されたインク滴の吐出速度が他の駆動パルスにより吐出されたインク滴の吐出速度よりも遅くなるように、かつ必要なインク滴の体積を蓄積するように設定している。
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１４４６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、最終の駆動パルスにより吐出させるインク滴に所望の特性をもたせるため、特別な波形を生成する必要があり、回路の複雑化を招いてしまう。
【００１０】
本発明の目的は、複数のサイズのインク滴を吐出した場合においても、記録媒体への着地位置精度を揃えることができるインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、インク吐出のためのノズルと、前記ノズルに連通した圧力室と、前記圧力室の容積を変化させる圧力発生素子を有するインクジェットヘッドに、インク滴を吐出させる駆動パルスを前記圧力発生素子に印加することにより前記ノズルからインク滴を吐出させるにあたり、同じ波形の前記駆動パルスを所定の間隔で印加することにより、前記駆動パルス数に応じたインク滴を飛翔中に合体させて一つのインク滴にしてから記録媒体に着弾するように吐出させるインクジェット記録装置において、２つ以上の駆動パルスを印加する場合には、前記駆動パルスを印加する前にインク滴が吐出しない予備駆動パルスを印加することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、予備駆動パルスと前記駆動パルスの間隔Ｔ０、インクジェットヘッドのヘルムホルツ周期をＴｃ、駆動パルス同士の間隔をＴ１、Ｔ２、…Ｔｎ−２、Ｔｎ−１（ｎは整数）とした場合に、Ｔｃ  ≦  Ｔ１、Ｔ２、…Ｔｎ−２、Ｔｎ−１  ＜  Ｔ０を満たしていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は前述のような構成になっており、複数のサイズのインク滴を吐出した場合においても、記録媒体への着地位置精度を揃えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、本実施形態に用いたインクジェットヘッドの構造について説明する。
【００１５】
図２ないし図４はオンデマンド型ヘッド部の詳細を示す図で、図２はヘッド部の分解斜視図、図３はヘッド部の組立後の断面図、図4は図３Ａ−Ａ線上の断面図である。
【００１６】
これらの図において符号１はオリフィス、２はオリフィスプレート、３は圧力室、４は圧力室プレート、５はリストリクタ、６はリストリクタプレート、７はダイヤフラム、８はフィルタ、９はダイヤフレームプレート、１０は穴部、１１はサポートプレート、１２は共通液通路、１３はハウジング、２０は接着剤、２１は圧電アクチュエータ、２２は圧電振動子、２３は外部電極、２４は導電性接着剤、２５は支持基板、２６は個別電極、２７は共通電極、２８はスルーホール、２９は液導入パイプである。
【００１７】
このオンデマンド型のヘッド部は図２に示すように、オリフィスプレート２、圧力室プレート４、リストリクタプレート６、ダイヤフレームプレート９、サポートプレート１１、ハウジング１３、圧電アクチュエータ２１などから構成されている。
【００１８】
一列に多数のオリフィス１を形成したオリフィスプレート２は、ニッケル材の電鋳加工法、ステンレス鋼材などの精密プレス加工法またはレーザ加工法などによって製作される。圧力室プレート１４には、前記オリフィス１に対応した個数の圧力室３が形成され、前記オリフィス１と連通している。リストリクタプレート６は図３に示すように共通液通路１２と前記圧力室３を連通し、圧力室３への液流入量を制御するリストリクタ５が形成されている。圧力室プレート４とリストリクタプレート６は、ステンレス鋼材のエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法などによって製作される。
【００１９】
ダイヤフレームプレート９には圧電振動子２２の圧力を効率良く圧力室３に伝達するためのダイヤフラム７と、共通液通路１２からリストリクタ５に流入する液中のゴミなどを除くフィルタ８が形成されている。ダイヤフレームプレート９は、ステンレス鋼材のエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法などによって製作される。
【００２０】
サポートプレート１１はダイヤフラム７と圧電振動子２２を接着剤２０で固定するとき、ダイヤフラム７の振動系固定端の位置を規制し、かつ接着個所からはみ出した接着剤がダイヤフラム７の上で広がるのを規制する穴部１０が形成されている。サポートプレート１１は、ステンレス鋼材のエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法などによって製作される。金属または合成樹脂で製作されるハウジング１３には共通液通路１２が設けられており、この共通液通路１２に図示しないインク供給管あるいはヘッド接続管が接続されている。
【００２１】
インク供給管あるいはヘッド接続管から供給されたインクは、ヘッドの共通液通路１２の途中でフィルタ８を通過して、リストリクタ５、圧力室３、オリフィス１へと順に流れる。個別電極２６と共通電極２７との間に所定の駆動パルスを印加することにより圧電振動子２２が伸縮し、駆動パルスの印加を止めると圧電振動子２２は伸縮前の状態に戻る。このような圧電振動子２２の変形により圧力室３内のインクに瞬間的に圧力が加わり、オリフィス１からインクが液滴となって記録媒体上に着弾する。
【００２２】
以上のように構成されたインクジェットヘッドは、ノズル開口やインク供給口、及び圧力発生室の形状により決まるコンプライアンスやイナータンスに支配されるヘルムホルツ共振周期を有している。
【００２３】
図５は、1印字周期に駆動パルスを１つ印加する場合における印字周期とインク滴速度の関係を示した特性図であるが、図に示すようにインク滴の吐出周期によりインク滴速度が変動する。本実施例に用いたインクジェットヘッドのヘルムホルツ周期はほぼ7.6ｕｓであり、ヘルムホルツ周期の整数倍付近でインク滴速度のピークを示す。
【００２４】
ここで、複数のサイズのインク滴を吐出させるには、１印字周期内に、所望サイズに対応した数の駆動パルスを所定の間隔で印加し、駆動パルス数に対応したインク滴を飛翔させるのであるが、駆動パルスの間隔をヘルムホルツ周期に近い数値とすることにより、インク滴を飛翔中に合体させて一つのインク滴にしてから記録媒体に着弾させることができる。
【００２５】
上記方法によりインク滴を飛翔中に合体させる場合における、駆動パルス数とインク滴重量の関係を図６に、駆動パルス数とインク滴速度の関係を図７に示す。図６に示すように、駆動パルスを増やすことにより、ほぼ正比例的にインク滴重量を増加させることができる。しかしながら、飛翔中に、先に吐出したインク滴に衝突させる必要があるため、駆動パルス数２の場合は１発目に対して２発目の速度は大きく、合体により駆動パルス数１の場合よりインク滴速度が大きくなる。駆動パルス数３の場合は３発目のインク滴速度はさらに大きいので、合体により駆動パルス数２の場合よりインク滴速度が大きくなる。よって、図７に示すように駆動パルス数の増加とともに、インク滴速度が増加してしまう。
【００２６】
上記問題の対策として、本発明では、図１に示す印字信号と駆動信号を用いている。駆動信号は、予備駆動パルスＰ０と、駆動パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を有し、波形はＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は同じ台形波、Ｐ０は電圧のみ異なっている。予備駆動パルスＰ０はノズルのインクメニスカスを制御するための波形であるため、インクが吐出しない電圧にする必要がある。本実施形態では、電圧Ｖ０は、Ｖ１の１／２倍で行った。
【００２７】
印字信号は、印字情報により駆動信号中の駆動パルスを選択する信号であり、駆動パルスを１つ選択する印字信号Ｓ１は駆動パルスＰ１のみを選択し、駆動パルスを２つ選択する印字信号Ｓ２は予備駆動パルスＰ０と駆動パルスＰ１とＰ２、駆動パルスを３つ選択する印字信号Ｓ３は予備駆動パルスＰ０と駆動パルスＰ１とＰ２とＰ３、駆動パルスを４つ選択する印字信号Ｓ４は予備駆動パルスＰ０と駆動パルスＰ１とＰ２とＰ３とＰ４を選択する。予備駆動パルスＰ０と駆動パルスＰ１の間隔Ｔ０は、２発目のインク滴が１発目のインク滴に衝突しても、駆動パルスＰ１のみで吐出させたときのインク滴速度と同じになるように駆動パルスＰ１の液滴速度を遅くしてやるため、ヘルムホルツ周期の３／２倍程度にする。本実施形態では、１２.0ｕｓとした。また、各駆動パルス間隔は、先に吐出したインク滴に追いつき、かつ、インク滴速度の上昇を極力抑えるため、本実施形態では、Ｔ０よりはヘルムホルツ周期に近いがヘルムホルツ周期よりは大きく、Ｔ１＝９.１ｕｓ、Ｔ２＝９.７ｕｓ、Ｔ３＝９.５ｕｓとした。すなわち、予備駆動パルスと前記駆動パルスの間隔Ｔ０、インクジェットヘッドのヘルムホルツ周期をＴｃ、駆動パルス同士の間隔をＴ１、Ｔ２、…Ｔｎ−２、Ｔｎ−１（ｎは整数）とすると、
Ｔｃ  ≦  Ｔ１、Ｔ２、…Ｔｎ−２、Ｔｎ−１  ＜  Ｔ０
を満たすような条件に設定するとよい。
【００２８】
以上の条件によってインク滴を飛翔中に合体させた場合における、駆動パルス数とインク滴重量の関係を図８に、駆動パルス数とインク滴速度の関係を図９に示す。図８に示すように、予備駆動パルスが無い場合と同様、駆動パルスを増やすことにより、ほぼ正比例的にインク滴重量を増加させることができる。さらに、予備駆動パルスを追加したことにより、図９に示すように、駆動パルス数とともにインク滴速度が増加するという不具合を解消することが可能となった。
【００２９】
なお、前記実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、前記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係る駆動信号及び印字信号を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図３】そのインクジェットヘッドの断面図である。
【図４】図３Ａ−Ａ線上の断面図である。
【図５】印字周期とインク滴速度の関係を示す特性図である。
【図６】従来例である予備駆動パルスを用いない場合における，駆動パルス数とインク滴重量の関係を示す特性図である。
【図７】従来例である予備駆動パルスを用いない場合における，駆動パルス数とインク滴速度の関係を示す特性図である。
【図８】本発明の実施形態に係る駆動パルス数とインク滴重量の関係を示す特性図である。
【図９】本発明の実施形態に係る駆動パルス数とインク滴速度の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：オリフィス、２：オリフィスプレート、３：圧力室、４：圧力室プレート、５：リストリクタ、６：リストリクタプレート、７：ダイヤフラム、８：フィルタ、９：ダイヤフレームプレート、１０：穴、１１：サポートプレート、１２：共通液通路、１３：ハウジング、２０：接着剤、２１：圧電アクチュエータ、２２：圧電振動子、２３：外部電極、２４：導電性接着剤、２５：支持基板、２６：個別電極、２７：共通電極、２８：スルーホール、２９：液導入パイプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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