(57)【要約】【課題】  サテライトを低減し、安定に液滴を吐出することのできる液滴吐出装置の提供。【解決手段】  駆動信号による圧力付与手段の動作によって膨張または収縮する圧力発生室、及び圧力発生室に連通したノズルを含む液滴吐出ヘッドを備え、駆動信号を圧力付与手段に印加することにより圧力発生室を膨張または収縮させ、ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出装置であって、駆動信号は、圧力発生室を膨張させる膨張パルスと、膨張パルスに続いて圧力発生室を収縮させる収縮パルスとを有し、膨張パルスのパルス幅は、０．７ＡＬ〜１．３ＡＬ（ＡＬは圧力発生室の音響的共振周期の１／２）であり、収縮パルスのパルス幅は、０．３ＡＬ〜１．５ＡＬであることを特徴とする液滴吐出装置。【選択図】        図４
2006159817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号の印加により動作する圧力付与手段と、圧力付与手段の動作によって容積が膨張または収縮する圧力発生室と、圧力発生室に連通したノズルとを有する液滴吐出ヘッドと、駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを備え、駆動信号を圧力付与手段に印加することにより圧力発生室の容積を膨張または収縮させ、ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出装置であって、
駆動信号は、圧力発生室の容積を膨張させる第１の膨張パルスと、第１の膨張パルスに続いて圧力発生室の容積を収縮させる収縮パルスとを有し、
第１の膨張パルスのパルス幅は、０．７ＡＬ〜１．３ＡＬ（ＡＬは圧力発生室の音響的共振周期の１／２）であり、
収縮パルスのパルス幅は、０．３ＡＬ〜１．５ＡＬであることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
駆動信号の印加により動作する圧力付与手段と、圧力付与手段の動作によって容積が膨張または収縮する圧力発生室と、圧力発生室に連通したノズルとを有する液滴吐出ヘッドと、駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを備え、駆動信号を圧力付与手段に印加することにより圧力発生室の容積を膨張または収縮させ、ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出装置であって、
駆動信号は、圧力発生室の容積を膨張させる第１の膨張パルスと、第１の膨張パルスに続いて圧力発生室の容積を収縮させる収縮パルスとを有し、
第１の膨張パルスのパルス幅は、０．７ＡＬ〜１．３ＡＬ（ＡＬは圧力発生室の音響的共振周期の１／２）であり、
収縮パルスのパルス幅は、２．５ＡＬ〜３．５ＡＬであることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項３】
前記駆動信号は、前記収縮パルスに続いて前記圧力発生室の容積を膨張させる第２の膨張パルスを有することを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記第１の膨張パルスの駆動電圧をＶｏｎ（Ｖ）、前記第２の膨張パルスの駆動電圧をＶ２ｏｎ（Ｖ）としたとき、｜Ｖｏｎ｜≧｜Ｖ２ｏｎ｜であることを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
駆動信号の印加により動作する圧力付与手段と、圧力付与手段の動作によって容積が膨張または収縮する圧力発生室と、圧力発生室に連通したノズルとを有する液滴吐出ヘッドの圧力付与手段に駆動信号を印加することにより、圧力発生室の容積を膨張または収縮させ、ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、
駆動信号は、圧力発生室の容積を膨張させる第１の膨張パルスと、第１の膨張パルスに続いて圧力発生室の容積を収縮させる収縮パルスとを有し、
第１の膨張パルスのパルス幅は、０．７ＡＬ〜１．３ＡＬ（ＡＬは圧力発生室の音響的共振周期の１／２）であり、
収縮パルスのパルス幅は、０．３ＡＬ〜１．５ＡＬであることを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項６】
駆動信号の印加により動作する圧力付与手段と、圧力付与手段の動作によって容積が膨張または収縮する圧力発生室と、圧力発生室に連通したノズルとを有する液滴吐出ヘッドの圧力付与手段に駆動信号を印加することにより、圧力発生室の容積を膨張または収縮させ、ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、
駆動信号は、圧力発生室の容積を膨張させる第１の膨張パルスと、第１の膨張パルスに続いて圧力発生室の容積を収縮させる収縮パルスとを有し、
第１の膨張パルスのパルス幅は、０．７ＡＬ〜１．３ＡＬ（ＡＬは圧力発生室の音響的共振周期の１／２）であり、
収縮パルスのパルス幅は、２．５ＡＬ〜３．５ＡＬであることを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微小なインク滴を用いて画像を記録するためのインクジェット記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという場合がある）のようにノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドでは、圧力発生室内に圧力を付与することでノズルから液滴を吐出させ、記録紙等の記録媒体上に着弾させる。
【０００３】
圧力発生室内に圧力を付与する圧力付与手段は様々であるが、その一つとして、例えば特許文献１に開示されているように、圧電素子を用いてインク滴の吐出圧を得るようにした方式がある。
【０００４】
このインクジェット記録ヘッドの断面図を図１２に示す。具体的には、図１２に示すように、圧電材料より成るベースプレートａに複数の溝ｂ，ｂ，…を形成すると共に、各溝ｂ，ｂ，…を仕切っている隔壁ｃ，ｃ，…を、溝ｂの内部空間である圧力発生室（インクチャネル）ｄの深さ方向に分極し、この隔壁ｃの所定領域（例えば上側半分）に駆動電極ｅを形成する。また、この溝ｂの上部を閉塞するようにベースプレートａ上にカバープレートｆを取り付ける。尚、上記各溝ｂ，ｂ，…はダイヤモンドブレード等による切削加工により形成されている。また、駆動電極ｅはスパッタリング等によって形成されている。
【０００５】
そして、画像信号に応じたパルス電圧を各駆動電極ｅ，ｅ，…に個別に印加することで、各駆動電極ｅ，ｅ，…間に電位差を与え、これによって上記分極方向に直交する電界を生じさせる。このときに生じる圧電剪断歪み効果により、各隔壁ｃ，ｃ，…が剪断変形する。この変形により、圧力発生室ｄ内に圧力波が発生し、その圧力によりインク滴の吐出動作が行われるようになっている。
【０００６】
この各壁部ｃ，ｃ，…の剪断変形動作としては、圧力発生室ｄが拡張する方向に隔壁ｃが動作するように所定の駆動電極ｅに膨張パルス電圧を与えた後に、インク室ｄが収縮する方向に隔壁ｃが動作するように所定の駆動電極ｅに収縮パルス電圧を与える。これにより、圧力発生室ｄ内のインクに圧力波を作用させ、この圧力発生室ｄから図示しないインクノズルを経てインク滴を吐出するようになっている。また、膨張パルス電圧と収縮パルス電圧は、同一の電圧値に設定されている。
【０００７】
ここで、膨張パルス電圧のパルス幅はインク滴の吐出力に大きく影響し、ＡＬ（ＡＬは、圧力発生室ｄの音響的共振周期の１／２）にこのパルス幅が一致したときにインク滴吐出力（吐出速度）は最大となる。また、収縮パルス電圧は、膨張パルス電圧の印加解除時、つまり、時間ＡＬの経過後に印加される。このため、上述の如く膨張パルス電圧のパルス幅を設定することにより、上記膨張パルス電圧の印加時に発生したインク流入に伴う圧力波が、圧力発生室を片道伝播してインク吐出部付近で最大の正圧となり、これと同時に、収縮パルス電圧の印加による圧力発生室の急激な変化（圧力発生室の収縮）により発生した正圧と相俟って最も効率の良い吐出力が得られることが開示されている。（特許文献１参照）。
【０００８】
また、収縮パルス電圧のパルス幅としては、インク吐出時の正圧の圧力波が圧力発生室内を往復伝播してノズル付近で最大となった時に電圧解除を行うことでインク吐出後の圧力波を効率的にキャンセルできるので、時間２ＡＬが最も適していることが開示されている。（特許文献１参照）。
【０００９】
また、特許文献２にも、収縮パルス電圧のパルス幅は、２ＡＬに一致させることが一般的であることが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１３７３９０号公報
【特許文献２】特開２００３−１１３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の駆動方法のように、収縮パルス電圧のパルス幅を２ＡＬとすると、圧力発生室内の圧力波はキャンセルされる。従って、圧力発生室の圧力波によるメニスカスの振動は、この時点で大きく減衰し、この後に次のインク滴の吐出動作に入ることができる。
【００１１】
従来の駆動方法によるノズルにおけるメニスカス及び液滴吐出の様子を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）において、２３はノズル、１０２はインク柱、１０１はインク滴、１１は主滴、１２はサテライト滴、Ｍはメニスカスを示している。なお図６について詳細な説明は、後述する。
【００１２】
図６（ｂ）において、発明者らの知見によると、上記従来技術のように収縮パルスのパルス幅を２ＡＬとして、圧力波をキャンセルした場合、キャンセルを掛けた時点では、インク柱１０２はメニスカスＭから分離していない（図６（ｂ）の（５））。この状態でインク柱１０２がノズル２３から離れる方向に伸びていくと、インク柱１０２にはインクの表面張力が作用するだけなので、インク柱１０２の切れは非常に悪く、主滴部分の速度に引っ張られてインク柱が長く伸びてしまう。その後、分離したインク滴１０１の長さも長くなり、先頭と後尾との速度差が大きくなる。このことにより、飛翔途中で、合体しようとする表面張力に打ち勝った時点で、インク滴１０１が所定の体積と吐出速度とを有する主滴１１と、主滴１１に比べて小さい体積と吐出速度とを有するサテライト滴１２に分離しやすくなり、サテライト滴１２が増加することが判明した。（図６（ｂ）の（９）、（１０）参照）。
【００１３】
このような現象は、表面張力が低いインクや粘度が高いインクを吐出させた場合により顕著に現れる。
【００１４】
また、上記の駆動方法では、吐出するインク滴の速度が高速になると、インク柱の吐出速度も大きくなるので、インク柱１０２が伸びやすくなる。従って、上記の様な駆動方法で吐出するインク滴の速度を高めると、インク滴１０１が長くなるので分裂し易くなり、サテライト滴１２が増加する。
【００１５】
このようなサテライト滴１２が、主滴１１の着弾位置に対してずれて着弾することで、画像品質を低下させる問題が生じる。
【００１６】
また、上述したインクジェット記録ヘッドでは、ノズル形成部材の吐出側の面のノズル付近に付着物があると、吐出するインクがこの付着物に接触して曲った方向に飛翔したり、付着物に引きずられて飛翔しなくなってノズル付近にインクだれが生じたりすることがある。サテライト滴１２が記録ヘッド近傍を浮遊して、吐出側の面のノズル付近に付着し、上述の吐出不良を引き起こすことがあるという問題点がある。
【００１７】
また、サテライト滴１２の量が増すと、結果として装置内のミストが増え、装置内の汚れの問題、最悪の場合は電気的接触部にミストが付着し、記録装置の動作不良を引き起こすという問題を派生する。
【００１８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、サテライト滴を低減し、安定に液滴を吐出することのできる液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の目的は、以下のような構成により達成される。
【００２０】
（請求項１）
駆動信号の印加により動作する圧力付与手段と、圧力付与手段の動作によって容積が膨張または収縮する圧力発生室と、圧力発生室に連通したノズルとを有する液滴吐出ヘッドと、駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを備え、駆動信号を圧力付与手段に印加することにより圧力発生室の容積を膨張または収縮させ、ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出装置であって、駆動信号は、圧力発生室の容積を膨張させる第１の膨張パルスと、第１の膨張パルスに続いて圧力発生室の容積を収縮させる収縮パルスとを有し、第１の膨張パルスのパルス幅は、０．７ＡＬ〜１．３ＡＬ（ＡＬは圧力発生室の音響的共振周期の１／２）であり、収縮パルスのパルス幅は、０．３ＡＬ〜１．５ＡＬであることを特徴とする液滴吐出装置。
【００２１】
（請求項２）
駆動信号の印加により動作する圧力付与手段と、圧力付与手段の動作によって容積が膨張または収縮する圧力発生室と、圧力発生室に連通したノズルとを有する液滴吐出ヘッドと、駆動信号を発生する駆動信号発生手段とを備え、駆動信号を圧力付与手段に印加することにより圧力発生室の容積を膨張または収縮させ、ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出装置であって、駆動信号は、圧力発生室の容積を膨張させる第１の膨張パルスと、第１の膨張パルスに続いて圧力発生室の容積を収縮させる収縮パルスとを有し、第１の膨張パルスのパルス幅は、０．７ＡＬ〜１．３ＡＬ（ＡＬは圧力発生室の音響的共振周期の１／２）であり、収縮パルスのパルス幅は、２．５ＡＬ〜３．５ＡＬであることを特徴とする液滴吐出装置。
【００２２】
（請求項３）
前記駆動信号は、前記収縮パルスに続いて前記圧力発生室の容積を膨張させる第２の膨張パルスを有することを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
【００２３】
（請求項４）
前記第１の膨張パルスの駆動電圧をＶｏｎ（Ｖ）、前記第２の膨張パルスの駆動電圧をＶ２ｏｎ（Ｖ）としたとき、｜Ｖｏｎ｜≧｜Ｖ２ｏｎ｜であることを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出装置。
【００２４】
（請求項５）
駆動信号の印加により動作する圧力付与手段と、圧力付与手段の動作によって容積が膨張または収縮する圧力発生室と、圧力発生室に連通したノズルとを有する液滴吐出ヘッドの圧力付与手段に駆動信号を印加することにより、圧力発生室の容積を膨張または収縮させ、ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、駆動信号は、圧力発生室の容積を膨張させる第１の膨張パルスと、第１の膨張パルスに続いて圧力発生室の容積を収縮させる収縮パルスとを有し、第１の膨張パルスのパルス幅は、０．７ＡＬ〜１．３ＡＬ（ＡＬは圧力発生室の音響的共振周期の１／２）であり、収縮パルスのパルス幅は、０．３ＡＬ〜１．５ＡＬであることを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【００２５】
（請求項６）
駆動信号の印加により動作する圧力付与手段と、圧力付与手段の動作によって容積が膨張または収縮する圧力発生室と、圧力発生室に連通したノズルとを有する液滴吐出ヘッドの圧力付与手段に駆動信号を印加することにより、圧力発生室の容積を膨張または収縮させ、ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、駆動信号は、圧力発生室の容積を膨張させる第１の膨張パルスと、第１の膨張パルスに続いて圧力発生室の容積を収縮させる収縮パルスとを有し、第１の膨張パルスのパルス幅は、０．７ＡＬ〜１．３ＡＬ（ＡＬは圧力発生室の音響的共振周期の１／２）であり、収縮パルスのパルス幅は、２．５ＡＬ〜３．５ＡＬであることを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１に記載の発明によれば、以下の作用効果を奏する。第１の膨張パルスのパルス幅を、１ＡＬの近傍である０．７ＡＬ〜１．３ＡＬとし、引き続いて収縮パルスを印加することにより、第１の膨張パルスの印加開始時の圧力発生室の膨張による負の圧力波が１ＡＬで反転し、正の圧力になったとき、収縮による正の圧力波を足し合わせた形で加えるので、液滴の吐出圧力（吐出速度）が高まり、最も効率の良い吐出力が得られる。
【００２７】
この状態から１ＡＬを経過すると圧力波が反転して圧力発生室内が負圧になり、更に１ＡＬを経過すると圧力波が反転して圧力発生室内が正圧になる。以降、１ＡＬを経過する毎に圧力が反転しながら圧力波が減衰していく。収縮パルスの印加開始時から１ＡＬを経過して圧力波が反転して圧力発生室内が負圧になると、吐出されたメニスカスを引き戻す力が働いて押し出された液柱をくびれさせて細くする作用が働く。これに前後して、収縮パルスのパルス幅を、０．３ＡＬ〜１．５ＡＬとして、収縮パルスの印加を終了すると圧力発生室が膨張して、更にメニスカスを引き戻す力が働いて液柱を更に細らせ、メニスカスから液柱が早期に分離され、サテライト滴が生じにくくなる。すなわち、液柱の尾が長く伸びることが抑制されて、サテライトを低減できる。
【００２８】
請求項２に記載の発明によれば、以下の作用効果を奏する。第１の膨張パルスのパルス幅を、１ＡＬの近傍である０．７ＡＬ〜１．３ＡＬとし、引き続いて収縮パルスを印加することにより、第１の膨張パルスの印加開始時の圧力発生室の膨張による負の圧力波が１ＡＬで反転し、正の圧力になったとき、収縮による正の圧力波を足し合わせた形で加えるので、液滴の吐出圧力（吐出速度）が高まり、最も効率の良い吐出力が得られる。
【００２９】
この状態から１ＡＬを経過すると圧力波が反転して圧力発生室内が負圧になり、更に１ＡＬを経過すると圧力波が反転して圧力発生室内が正圧になる。以降、１ＡＬを経過する毎に圧力が反転しながら圧力波が減衰していく。収縮パルスの印加開始時から３ＡＬを経過して圧力波が反転して圧力発生室内が負圧になると、吐出されたメニスカスを引き戻す力が働いて押し出された液柱をくびれさせて細くする作用が働く。これに前後して、収縮パルスのパルス幅を、２．５ＡＬ〜３．５ＡＬとして、収縮パルスの印加を終了すると圧力発生室が膨張して、更にメニスカスを引き戻す力が働いて液柱を更に細らせ、メニスカスから液柱が早期に分離され、サテライト滴が生じにくくなる。すなわち、液柱の尾が長く伸びることが抑制されて、サテライトを低減できる。
【００３０】
請求項３に記載の発明によれば、以下の作用効果を奏する。収縮パルスに続いて圧力発生室の容積を膨張させる第２の膨張パルスを有するので、第２の膨張パルスの印加開始時の負の圧力がさらに付加されることにより、より振幅の大きい圧力波を発生させることができる。このことにより、サテライト滴の低減効果を高めることができる。
【００３１】
請求項４に記載の発明によれば、以下の作用効果を奏する。サテライト低減の観点からは、圧力波の振幅は大きいほど好ましい。しかし、第１の膨張パルスの駆動電圧をＶｏｎ（Ｖ）、第２の膨張パルスの駆動電圧をＶ２ｏｎ（Ｖ）としたとき、｜Ｖｏｎ｜＜｜Ｖ２ｏｎ｜とすると、Ｖ２ｏｎが過度に大きくなりすぎてしまい、誤吐出や射出不安定を起こしやすくなる。｜Ｖｏｎ｜≧｜Ｖ２ｏｎ｜とすることにより、サテライト滴の低減と射出安定性の両立を図ることができる。
【００３２】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様に、最も効率の良い吐出力が得られ、かつ、サテライト滴を低減できる。
【００３３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様に、最も効率の良い吐出力が得られ、かつ、サテライト滴を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
図１は、本発明に係る液滴吐出装置が適用され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。
【００３７】
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発生手段１００（図３参照）に電気的に接続されている。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
本発明に係る駆動方法は、液滴を吐出するためのノズルの開口と、このノズルの開口に連通する圧力発生室と、この圧力発生室内の圧力を変化させる圧力付与手段とを備えた液滴吐出ヘッドであれば、どのようなタイプの液滴吐出ヘッドにも適用でき、また、圧力発生室内に満たされる液体はどのような液体であっても良い。以下の説明では、圧力発生室内の容積を膨張又は収縮させることによって圧力を変化させる圧力付与手段を備え、圧力発生室内に満たされる液体としてインクを使用した液滴吐出ヘッド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２を用いて説明する。
【００４１】
せん断モードタイプの記録ヘッドでは、圧力発生室の隔壁を圧力付与手段である圧電素子により構成し、この圧電素子を変形することによりノズルからインク滴を吐出する。
【００４２】
図２は、液滴吐出ヘッドの一態様であるせん断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。
【００４３】
なお、以下、圧力発生室に関する構成は、全圧力発生室で共通なので、個々の圧力発生室に関する構成を表示するアルファベットの添え字は省略して、総括的に表記する場合がある。
【００４４】
図３（ａ）〜（ｃ）はその動作を示す図である。
【００４５】
図２及び図３において１００は駆動信号発生手段、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は圧力発生室の長さ、Ｄは圧力発生室の深さ、Ｗは圧力発生室の幅である。そして、インクチャネルである圧力発生室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。
【００４６】
記録ヘッド２は、図３に示すように、カバープレート２４と基板２６の間に、電気・機械変換手段であるＰＺＴ等の圧電材料からなる複数の隔壁２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄで隔てられた圧力発生室２８が多数並設されたせん断モードタイプの記録ヘッドである。図３では多数の圧力発生室２８の一部である３本（２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ）が示されている。圧力発生室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。そして、各圧力発生室２８内の隔壁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は駆動信号発生手段１００に接続している。
【００４７】
次に、記録ヘッド２の製造方法と構成材料について説明する。
【００４８】
基板２６上に互いに分極方向が異なる２枚の圧電材料２７ａ、２７ｂを接着剤を介して上下に貼り合わせ、その上側の圧電材料２７ａからダイヤモンドブレード等により、圧力発生室２８となる複数の溝が全て同じ形状で平行に切削加工される。これにより隣接する圧力発生室２８は、矢印の方向に分極された側壁２７によって区画される。また、圧力発生室２８は、圧力発生室２８の出口側（図２における左側）の深溝部２８ａと、該深溝部２８ａから圧力発生室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。
【００４９】
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枚の圧電材料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。
【００５０】
圧電材料２７ａ，２７ｂに使用される圧電材料としては、電圧を加えることにより変形を生じるものであれば特に限定されず、公知のものが用いられ、有機材料からなる基板であっても良いが、圧電性非金属材料からなる基板が好ましく、この圧電性非金属材料からなる基板として、例えば成形、焼成等の工程を経て形成されるセラミックス基板、又は塗布や積層の工程を経て形成される基板等がある。有機材料としては、有機ポリマー、有機ポリマーと無機物とのハイブリッド材料が挙げられる。
【００５１】
セラミックス基板としては、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3）、第三成分添加ＰＺＴがあり、第三成分としてはＰｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3、Ｐｂ（Ｍｎ1/3Ｓｂ2/3）Ｏ3、Ｐｂ（Ｃｏ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3等があり、さらにＢａＴｉＯ3、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3等を用いて形成することができる。
【００５２】
また、塗布や積層の工程を経て形成される基板として、例えば、ゾルーゲル法、積層基板コーティング等で形成することができる。
【００５３】
圧電材料２７ａの上面には、全圧力発生室２８に亘って深溝部２８ａ上を覆うようにカバープレート２４が接着剤を介して接着されると共に、各圧力発生室２８の浅溝部２８ｂ上に、圧力発生室２８内へのインク流入口７７が形成されている。
【００５４】
カバープレート２４の接着後、ノズル２３が開設された１枚のノズル形成部材２２が接着剤を介して接着される。
【００５５】
カバープレート２４及び基板２６の材料は、特に限定されず、有機材料からなる基板であっても良いが、非圧電性非金属材料からなる基板が好ましく、この非圧電性非金属材料からなる基板として、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英、分極されていないＰＺＴの少なくとも１つから選ばれることが好ましい。有機材料としては、有機ポリマー、有機ポリマーと有機物とのハイブリッド材料が挙げられる。
【００５６】
また、ノズル形成部材２３の材料としては、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリマー、アロマティックポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリサルフォン樹脂等の合成樹脂のほか、ステンレス等の金属材料を用いることもできる。
【００５７】
各圧力発生室２８内には、その両側面から底面にかけて金属電極２９が形成されており、この金属電極２９は、浅溝部２８ｂを通って圧電材料２７ａの後部側表面まで延びている。各金属電極２９には、この後部側表面において異方導電性フィルム７８を介してフレキシブルケーブル６が接着されており、駆動信号発生手段１００から各金属電極２９に駆動信号を印加することにより側壁２７をせん断変形させ、その変形時の圧力により圧力発生室２８内のインクをノズルプレート２２に形成されたノズル２３から吐出するようになっている。
【００５８】
金属電極２９に用いられる金属としては、白金、金、銀、銅、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、タンタル、チタンを用いることができ、特に、電気的特性、加工性の点から、金、アルミニウム、銅、ニッケルが好ましく、めっき、蒸着、スパッタで形成される。
【００５９】
せん断モードタイプの記録ヘッド２は、以上のように圧電材料２７ａ，２７ｂに圧力発生室２８を形成して、その側壁２７に金属電極２９を形成するだけで、ヘッドの主要部分を構成できるので、製造が簡単で、多数の圧力発生室２８を高密度に配置できるために、高精細な画像記録を行う上で好ましい態様である。
【００６０】
次に、吐出動作について説明する。
【００６１】
各隔壁２７表面に密着形成された電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃに駆動信号発生手段１００から駆動信号が印加されると、以下に例示する動作によってインク滴をノズル２３から吐出する。なお、図３ではノズルは省略してある。
【００６２】
なお、かかる記録ヘッド２では、以上のように、隔壁２７の変形によって圧力発生室２８内のインクに正負の圧力が付与されるものであり、この隔壁２７は圧力付与手段を構成している。
【００６３】
（第１の実施の形態）
図４（ａ）は、本発明に係る第１の実施の形態の駆動方法を実現するための駆動信号及び駆動信号によって圧力発生室２８内のインクに付与される圧力を示している。また、図４（ｂ）は、本発明に係る第１の実施の形態の駆動方法によるノズルにおけるメニスカス及び液滴吐出の様子を示している。図４（ａ）〜（ｂ）及び以下の説明中の括弧内の数字は、それぞれ時間的に対応している。
【００６４】
図４（ａ）において、横軸はＡＬ時間、縦軸は駆動電圧を表す。また、Ｌ１と点線は駆動信号、Ｌ２と実線は圧力を表す。
【００６５】
図４（ｂ）において、１０２はインク柱、１０１はインク滴、Ｍはメニスカスを示している。
【００６６】
なお、本明細書において、「インク柱」とは、先端がノズル２３の開口から突出しているが、後端はノズル２３内のメニスカスＭと繋がっていて、未だメニスカスＭから分離していない状態のインクを指し、「インク滴」とは、後端がノズル２３内のメニスカスから完全に分離している状態のインクを指す。
【００６７】
（１）かかる記録ヘッド２は、図３（ａ）に示す状態において、電極２９Ａ及び２９Ｃをアースに接続すると共に電極２９Ｂに、矩形波からなる第１の膨張パルス（正電圧）を印加すると、まず、パルスの最初の立ち上がり（Ｐ１）によって、隔壁２７Ｂ、２７Ｃを構成する圧電材料２７ａ、２７ｂの分極方向に直角な方向の電界が生じ、２７ａ、２７ｂともに隔壁の接合面にズリ変形を生じ、図３（ｂ）に示すように隔壁２７Ｂ及び隔壁２７Ｃは互いに外側に向けて変形し、圧力発生室２８Ｂの容積が膨張する。これにより圧力発生室２８Ｂ内のインクに負の圧力が生じてインクが流れ込む（Ｄｒａｗ）。
【００６８】
なお、ＡＬ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｌｅｎｇｔｈ）とは、上述したように、圧力発生室の音響的共振周期の１／２である。このＡＬは、電気・機械変換手段である隔壁２７に矩形波の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。本実施形態の記録ヘッド２のＡＬは２．４（μｓ）であるが、この値は、ヘッドの構造やインクの密度等に依存して決まるものである。
【００６９】
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からの電圧の立ち上がり始め又は立ち下がり始めの１０％から波高値電圧からの立ち下がり始め又は立ち上がり始めの１０％との間の時間として定義する。更に、ここで矩形波とは、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ＡＬ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。
【００７０】
（２）圧力発生室２８Ｂ内の圧力波は、１ＡＬ時間毎に反転を繰り返すので、この最初のＰ１の印加から１ＡＬ時間経過後に電位を０に戻す（Ｐ２）と、隔壁２７Ｂ，２７Ｃは膨張位置から図３（ａ）に示す中立位置に戻り、圧力発生室２８Ｂ内のインクに高い圧力が掛かる。
【００７１】
引き続いて、矩形波からなる収縮パルス（負電圧）を印加する。まず収縮パルスの立ち下がり（Ｐ３）によって、図３（ｃ）に示すように、隔壁２７Ｂ及び２７Ｃは互いに逆方向に変形し、圧力発生室２８Ｂの容積が収縮する。この収縮により圧力発生室２８Ｂ内のインクに更に高い圧力を掛け（Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅ）、ノズル２３の開口からインク柱１０２を突出させる。
【００７２】
（３）１ＡＬ時間経過すると、圧力発生室２８Ｂ内のインクの圧力波は負圧に反転しているので、突出されたインク柱１０２の根元に、図４（ｂ）中に矢視するようにくびれを生じる。この時点で、電位を０に戻し（Ｐ４）、隔壁２７Ｂ、２７Ｃを収縮位置から中立位置に戻すと、圧力発生室２８Ｂの容積が膨張することで圧力発生室２８Ｂ内のインクに高い負の圧力が掛かる。これにより、メニスカスＭが引き込まれ、突出されたインク柱１０２の後端が引き戻され、インク柱の径が細くなる。また、この膨張による負圧により発生した圧力波と前記反転した負圧の圧力波は、位相が同じで、重なり合って強め合うため、圧力発生室２８Ｂ内に振幅の大きな圧力波が生じる。
【００７３】
（５）更に１ＡＬ時間が経過すると、圧力波が反転して正圧となる。
【００７４】
（６）更に１ＡＬ時間が経過すると、インクの圧力波が反転して負圧になる。
【００７５】
（６．５）；上記（２）でインクに高い圧力を掛けてからおよそ３．５ＡＬ時間経過後、負圧が大きくなり、ノズル２３の開口から突出しているインク柱１０２を強く引いてインク柱を細くし、しかる後にメニスカスＭから分離させ、液滴１０１としてノズル２３から吐出させる。
【００７６】
このような駆動方法は、いわゆるＤＲＲ（ＤｒａｗーＲｅｌｅａｓｅーＲｅｉｎｆｏｒｃｅ）方式による駆動方法であり、第１の膨張パルスのパルス幅はインク滴の吐出力に大きく影響し、１ＡＬにこのパルス幅が一致したときにインク滴吐出力（吐出速度）は最大となる。また、収縮パルスは、第１の膨張パルスの立ち下がり時（Ｐ２）、つまり、１ＡＬの経過後に印加される。このため、上述の如く第１の膨張パルスのパルス幅を１ＡＬに設定することにより、膨張パルスの立ち上がり時（Ｐ１）に発生した負の圧力波が、圧力発生室を伝播して正圧に反転すると同時に、膨張パルスの立ち下がり（Ｐ２）及び収縮パルスの立ち下がり（Ｐ３）による圧力発生室の収縮により発生した正圧が加わり、これらが相俟って最も効率の良い吐出力が得られる。よって、インク滴の吐出速度が速くなるという利点を有する。
【００７７】
また、収縮パルスのパルス幅を１ＡＬとしているので、収縮パルスの印加を終了して電圧を０に戻すと圧力発生室が膨張して、この膨張により発生した負圧の圧力波は、前記第１の膨張パルス及び収縮パルスの印加開始時に発生した圧力波が反転して生ずる負圧の圧力波と重なり合って、メニスカスを引き戻す力が働いてインク柱を細らせ、早期に、インク柱１０２が短い状態でメニスカスＭから分離してインク滴１０１として飛翔する。よって、主滴とサテライト滴の分裂が発生しにくくなり、サテライト量を低減できる。
【００７８】
この収縮パルスのパルス幅は、上記の実施形態では１ＡＬとしたが、０．３ＡＬ〜１．５ＡＬまたは２．５ＡＬ〜３．５ＡＬ時間の範囲内に設定すればよい。この範囲内に設定することにより、この収縮パルスの印加終了時に発生する負圧の圧力波を第１の膨張パルス及び収縮パルスの印加開始時に発生した圧力波と強め合うようにすることができ、サテライトが低減できる。特に、収縮パルスのパルス幅を０．３ＡＬ〜１．５ＡＬに設定することにより早期に収縮パルスの印加終了時（Ｐ４）の大きな負の圧力を発生させる事ができるので、早期に、インク柱１０２が短い状態でメニスカスＭから分離してインク滴１０１として飛翔させ、サテライト量を低減することができる。
【００７９】
収縮パルスのパルス幅を０．３ＡＬより短くすると、ＡＬよりもかなり短いため、液滴吐出力が小さくなり、駆動効率が低下する（駆動電圧の上昇）。また、収縮パルスのパルス幅を４ＡＬとした場合は、早期にメニスカスを引き戻す効果を利用できず、サテライト量を低減する効果が小さくなる。
【００８０】
また、第１の膨張パルスのパルス幅は、上記の実施形態では１ＡＬとしたが、０．７ＡＬ〜１．３ＡＬの範囲内に設定すればよい。この範囲を外れると圧力波による吐出効率が下がり、駆動電圧が大きく上昇する。
【００８１】
また、図４（ａ）の駆動信号では、第１の膨張パルスの駆動電圧Ｖｏｎ（Ｖ）と収縮パルスの駆動電圧Ｖｏｆｆ（Ｖ）の比を｜Ｖｏｎ｜／｜Ｖｏｆｆ｜＝２としている。このように｜Ｖｏｎ｜＞｜Ｖｏｆｆ｜の関係とすると、圧力発生室内へのインクの供給を促進する効果があり、特に、高粘度インクで高周波駆動を行う場合に好ましい。なお、この電圧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、それぞれ差分の電圧である。
【００８２】
また、｜Ｖｏｎ｜／｜Ｖｏｆｆ｜＝２とすることがより好ましい。
【００８３】
（第２の実施の形態）
図５（ａ）は、本発明に係る第２の実施の形態の駆動方法を実現するための駆動信号及び駆動信号によって圧力発生室２８内のインクに付与される圧力を示している。また、図５（ｂ）は、本発明に係る第２の実施の形態の駆動方法によるノズルにおけるメニスカス及び液滴吐出の様子を示している。図５（ａ）〜（ｂ）及び以下の説明中の括弧内の数字は、それぞれ時間的に対応している。第２の実施形態の駆動信号は、第１の実施形態の駆動信号に第２の膨張パルスを付加したものである。
【００８４】
図５（ａ）において、横軸はＡＬ時間、縦軸は駆動電圧を表す。また、Ｌ１と点線は駆動信号、Ｌ２と実線は圧力を表す。
【００８５】
（１）かかる記録ヘッド２は、図３（ａ）に示す状態において、電極２９Ａ及び２９Ｃをアースに接続すると共に電極２９Ｂに、矩形波からなる第１の膨張パルス（正電圧）を印加すると、まず、パルスの最初の立ち上がり（Ｐ１）によって、隔壁２７Ｂ、２７Ｃを構成する圧電材料２７ａ、２７ｂの分極方向に直角な方向の電界が生じ、２７ａ、２７ｂともに隔壁の接合面にズリ変形を生じ、図３（ｂ）に示すように隔壁２７Ｂ及び隔壁２７Ｃは互いに外側に向けて変形し、圧力発生室２８Ｂの容積が膨張する。これにより圧力発生室２８Ｂ内のインクに負の圧力が生じてインクが流れ込む（Ｄｒａｗ）。
【００８６】
（２）圧力発生室２８Ｂ内の圧力波は、１ＡＬ時間経過毎に反転を繰り返すので、この最初のＰ１の印加から１ＡＬ時間経過後に電位を０に戻す（Ｐ２）と、隔壁２７Ｂ，２７Ｃは膨張位置から図３（ａ）に示す中立位置に戻り、圧力発生室２８Ｂ内のインクに高い圧力が掛かる。
【００８７】
引き続いて、矩形波からなる収縮パルス（負電圧）を印加する。まず収縮パルスの立ち下がり（Ｐ３）によって、図３（ｃ）に示すように、隔壁２７Ｂ及び２７Ｃは互いに逆方向に変形し、圧力発生室２８Ｂの容積が収縮する。この収縮により、圧力発生室２８Ｂ内のインクに更に高い圧力を掛け、ノズル２３の開口からインク柱１０２を突出させる。
【００８８】
（３）１ＡＬ時間経過すると、圧力発生室２８Ｂ内のインクの圧力波は負圧に反転しているので、突出されたインク柱１０２の根元に、図５（ｂ）中に矢視するようにくびれを生じる。この時点で、電位を０に戻し（Ｐ４）、隔壁２７Ｂ、２７Ｃを収縮位置から中立位置に戻すと、圧力発生室２８Ｂの容積が膨張することで圧力発生室２８Ｂ内のインクに高い負の圧力が掛かる。
【００８９】
引き続いて、矩形波からなる第２の膨張パルス（正電圧）を印加する。まず第２の膨張パルスの立ち上がり（Ｐ５）によって、図３（ｂ）のようにインクチャネル２８Ｂの容積を膨張させ、インクに更に高い負の圧力を掛ける。これにより、メニスカスＭが引き込まれ、突出されたインク柱１０２の後端が強く引き戻される。
【００９０】
この膨張による負圧の圧力波がさらに付加されることにより、より振幅の大きな圧力波を発生させることができ、インク柱の径が大きく細められる。
【００９１】
（５）更に１ＡＬ時間経過すると、圧力波が反転して正圧となる。
【００９２】
（６）更に１ＡＬ時間が経過すると、インクの圧力波が反転して負圧になる。この時点で、電位を０に戻し（Ｐ６）、隔壁２７Ｂ、２７Ｃを膨張位置から中立位置に戻すと、圧力発生室２８Ｂの容積が収縮することで圧力発生室２８Ｂ内のインクに高い正の圧力をかけ、圧力波をキャンセルする。しかる後にメニスカスＭから分離させ、液滴１０１としてノズル２３から吐出させる。
【００９３】
第２の実施形態では、収縮パルスに続いて圧力発生室の容積を膨張させる第２の膨張パルスを有するので、第２の膨張パルスの印加開始時の負の圧力がさらに付加されることにより、振幅の大きな圧力波を発生させることができる。メニスカスＭは、この圧力波の振動を受けることにより、より早期にインク柱１０２が短い状態でメニスカスＭから分離してインク滴１０１として飛翔する。よって、主滴とサテライト滴の分裂が発生しにくくなり、サテライト量をさらに低減できる。
【００９４】
また、図５（ａ）の駆動信号では、第１の膨張パルスの駆動電圧Ｖｏｎ（Ｖ）と第２の膨張パルスの駆動電圧Ｖ２ｏｎ（Ｖ）の比を｜Ｖｏｎ｜／｜Ｖ２ｏｎ｜＝３．３としている。このように｜Ｖｏｎ｜≧｜Ｖ２ｏｎ｜とすることにより、第２の膨張パルスの立ち上がりの工程（Ｐ５）における過度の圧力波による誤吐出、射出不安定化を防止し、サテライト滴の低減と安定射出の両立を図ることができる。
【００９５】
上記の実施形態では、第２の膨張パルスのパルス幅を略２ＡＬとし、収縮パルスの印加開始（Ｐ３）から第２の膨張パルスの印加終了（Ｐ６）までの時間が、略３ＡＬとなっている。このようにＡＬの奇数倍とすることにより、圧力波をキャンセルし、短周期での安定射出を図ることができる。高周波駆動に対して好ましい態様である。
【００９６】
（従来技術の駆動方法）
次に、比較のため、従来技術の駆動方法を適用した場合について説明する。
【００９７】
図６（ａ）は、従来技術に係る駆動方法を実現するための駆動信号及び駆動信号によって圧力発生室２８内のインクに付与される圧力を示している。
【００９８】
図６（ｂ）は、従来技術の駆動方法によるノズルにおけるメニスカス及び液滴吐出の様子を示している。図６（ａ）〜（ｂ）及び以下の説明中の括弧内の数字は、それぞれ時間的に対応している。
【００９９】
図６（ａ）において、横軸はＡＬ時間、縦軸は駆動電圧を表す。また、Ｌ１と点線は駆動信号、Ｌ２と実線は圧力を表す。
【０１００】
図６（ｂ）において、１１は主滴、１２はサテライト滴、ＳＬはサテライト長さを示している。
【０１０１】
（１）かかる記録ヘッド２は、図３（ａ）に示す状態において、電極２９Ａ及び２９Ｃをアースに接続すると共に電極２９Ｂに、第１の膨張パルス（正電圧）を印加すると、まず、パルスの最初の立ち上がり（Ｐ１）によって、隔壁２７Ｂ、２７Ｃを構成する圧電材料２７ａ、２７ｂの分極方向に直角な方向の電界が生じ、２７ａ、２７ｂともに隔壁の接合面にズリ変形を生じ、図３（ｂ）に示すように隔壁２７Ｂ及び隔壁２７Ｃは互いに外側に向けて変形し、圧力発生室２８Ｂの容積が膨張する。これにより圧力発生室２８Ｂ内のインクに負の圧力が生じてインクが流れ込む（Ｄｒａｗ）。
【０１０２】
（２）圧力発生室２８Ｂ内の圧力波は、１ＡＬ時間経過毎に反転を繰り返すので、この最初のＰ１の印加から１ＡＬ時間経過後に電位を０に戻す（Ｐ２）と、隔壁２７Ｂ，２７Ｃは膨張位置から図３（ａ）に示す中立位置に戻り、圧力発生室２８Ｂ内のインクに高い圧力が掛かる。
【０１０３】
引き続いて、収縮パルス（負電圧）を印加する。まず収縮パルスの立ち下がり（Ｐ３）によって、図３（ｃ）に示すように、隔壁２７Ｂ及び２７Ｃは互いに逆方向に変形し、圧力発生室２８Ｂの容積が収縮する。この収縮により、インクに更に高い圧力を掛け、ノズル２３の開口からインク柱１０２を突出させる。
【０１０４】
（３）１ＡＬ時間経過すると、圧力発生室２８Ｂ内のインクの圧力波は負圧に反転しているので、突出されたインク柱１０２の根元に、図６（ｂ）に矢視するようにくびれを生じる。
【０１０５】
（５）更に１ＡＬ時間経過すると、圧力波が反転して正圧となるので、電位を０に戻し（Ｐ４）、隔壁２７Ｂ、２７Ｃを収縮位置から中立位置に戻すと、圧力発生室２８Ｂの容積が膨張することでメニスカスＭが引き込まれ、突出されたインク柱１０２の後端が引き戻される。この膨張の負圧による圧力波と前記正圧の圧力波は、位相が１８０°ずれているので、相殺してキャンセルし合い、圧力波は早期に減衰することになる。この時点でインク柱１０２はメニスカスＭから分離していない。
【０１０６】
（６）、（７）その後、インク柱１０２は、圧力波によるメニスカスの振動がほとんどない状態で伸び続ける。
【０１０７】
（８）インクの表面張力により、自然にインク柱１０２が、メニスカスＭから分離して長く尾の引いたインク滴１０１として飛翔する。
【０１０８】
（９）（１０）インク滴１０１が、主滴１１とサテライト滴１２に分離する。
【０１０９】
従来技術のように収縮パルスのパルス幅を２ＡＬとした場合では、圧力発生室内の正圧の圧力波と収縮パルスの印加終了時に発生する負圧の圧力波とが相殺し合い、メニスカスを引き戻す作用が働かないため、その後のメニスカスＭからのインク柱１０２の分離は、圧力波によるメニスカスの振動が小さい状態で行われることとなり、きわめて遅くなる。このことによりインク柱１０２が伸び、サテライト量が多くなってしまう。図６中のＳＬはサテライト長さであり、この長さが長いほどサテライト量は多くなる。
【０１１０】
次に、本発明の実施形態に係わる駆動方法の１例である時分割駆動について説明する。
【０１１１】
前述のような少なくとも一部が圧電材料で構成された隔壁２７によって隔てられた複数の圧力発生室２８を有する記録ヘッド２を駆動する場合、一つの圧力発生室２８の隔壁が吐出の動作をすると、隣の圧力発生室２８が影響を受けるため、通常、複数の圧力発生室２８のうち、互いに１本以上の圧力発生室２８を挟んで離れている圧力発生室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、全圧力発生室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。
【０１１２】
かかる３サイクル吐出動作について図７を用いて更に説明する。図７に示す例では、記録ヘッドは圧力発生室がＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ａ３、Ｂ３、Ｃ３の９つの圧力発生室２８で構成されているとし、図４の駆動信号を例に挙げて説明する。また、このときのＡ、Ｂ、Ｃの各組の圧力発生室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８に示す。
【０１１３】
インク吐出時には、まずＡ組（Ａ１、Ａ２、Ａ３）の各圧力発生室２８の電極に電圧を掛け、その両隣の圧力発生室の電極を接地する。Ａ組の圧力発生室に矩形波からなる第１の膨張パルス（正電圧）を掛けると、吐出したいＡ組の隔壁が外側に変形し、その圧力発生室２８内に負圧が発生する。この負圧により、Ａ組の圧力発生室２８にインクが供給される。
【０１１４】
この状態を１ＡＬの間保つと、圧力波が正圧に反転するので、このタイミングで電極を接地すると、隔壁の変形が元に戻り、高い圧力がＡ組の圧力発生室２８内のインクに掛かる。更に、同じタイミングでＡ組の各圧力発生室の電極に矩形波からなる収縮パルス（負電圧）を掛けると、隔壁が内側に変形し、更に高い圧力がインクに掛かり、ノズルからインク柱が押し出される。１ＡＬ時間後、圧力波が反転して圧力発生室２８内が負圧になる。このタイミングで電極を接地すると、隔壁の変形が元に戻り、強い圧力波が発生する。
【０１１５】
続いてＢ組（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）の各圧力発生室２８、更に続いてＣ組（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の各圧力発生室２８へと上記同様に動作する。
【０１１６】
マルチドロップ吐出を行う場合には、吐出したいインク滴数分だけ、第１の膨張パルスと収縮パルスからなる吐出パルスを繰り返す。駆動信号発生手段１００は、１つの画素周期内にインク滴を複数回連続して吐出させる駆動信号を出力する。
【０１１７】
ここで、同一の圧力発生室のノズルから連続してインク滴を吐出する際の、吐出パルスの間隔（前の吐出の収縮パルスの印加終了から次の吐出の第１膨張パルスの印加開始までの時間）は、ＡＬの奇数倍とすることが好ましい。その理由は、本発明の駆動方法では、圧力波のキャンセルがされないため、前の吐出パルスの奇数ＡＬ後に次の吐出パルスを印加すると、前の吐出パルスの圧力波と次の吐出パルスによる圧力波とが逆位相となり、圧力波が後のインク吐出に与える影響を最小にすることができるためである。
【０１１８】
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発生室の電極に負電圧を掛ける代わりに、図９に示すように、インク吐出を行う圧力発生室の電極を接地して、その両隣の圧力発生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、正電圧だけで駆動できるため、電源コストの点で好ましい態様である。
【０１１９】
なお、本発明の駆動方法は、吐出時のインク温度におけるインクの粘度が５ｃｐ以上１５ｃｐ以下である場合に顕著な効果を発揮する。このようなインクは粘度が高く、流体抵抗が大きくなるので、インク柱がメニスカスから分離しにくくなる。従って、インク柱が長く伸びやすく、サテライトが発生しやすくなるからである。
【０１２０】
また、粘度が高すぎると、ノズルからインクを円滑に吐出させることができず、駆動電圧が上昇してしまうため、インク粘度は１５ｃｐ以下が好ましい。
【０１２１】
粘度の測定は、振動式粘度計Ｍｏｄｅｌ  ＶＭ−１Ａ−Ｌ（山一電機工業株式会社）を用いて測定できる。また、密度計Ｍｏｄｅｌ  ＤＡ−１１０（京都エレクトロニクス）を用いて密度を測定し、振動式粘度計の読みとり値を密度で除算し、粘度とした。
【０１２２】
また、本発明の駆動方法は、２５℃におけるインクの表面張力が２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上３０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下である場合に顕著な効果を発揮する。このような表面張力が低いインクは、高粘度インクと同様にインク柱がメニスカスから分離しにくくなり、サテライトが発生しやすくなるからである。
【０１２３】
また、インクの表面張力が低すぎると、ノズル形成部材２２に対する濡れ性が高くなるので、吐出側の面のノズル２３付近にインクが付着し易くなり、インク吐出が影響を受けやすい。吐出面のノズル２３付近に付着物があると、吐出するインクがこの付着物に接触して曲った方向に飛翔してしまう。このため、インクの表面張力が２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上が好ましい。
【０１２４】
表面張力は、表面張力計ＣＢＶＰ式Ａ−３型（協和科学株式会社）を用いて測定できる。
【０１２５】
このようなインクとしては、油系インクや紫外線硬化インクが挙げられる。油系インクとは、炭素数１５〜１８の飽和炭化水素、または、炭素数１５〜１８の単価アルコール、もしくは、それらの誘導体を溶媒として、８０質量％以上含有するインクを指す。油系インクは、耐水性の良好な画像が得られる利点がある。
【０１２６】
紫外線硬化インクとしては、カチオン重合性のインク、ラジカル重合性のインクを各々単独で使用することが可能であるが、両者を混合し、ハイブリッドインクとして使用することも可能である。
【０１２７】
紫外線硬化インクは、下記に示すようなエポキシ化合物、エポキシ化油、オキセタン化合物、非プロトン性溶媒、ラジカル重合性モノマー、色材、その他添加剤等を構成成分として含むことが好ましい。
【０１２８】
カチオン重合性の化合物としては、エポキシ化合物、エポキシ化油、オキセタン化合物等を用いることが出来る。また、ラジカル重合性化合物としては、ラジカル重合性モノマーを用いることが出来る。ラジカル重合性モノマーとしては、各種（メタ）アクリレートモノマーが使用出来る。例えば、イソアミルアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、オクチルアクリレート、デシルアクリレート、イソミルスチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、２−エチルヘキシル−ジグリコールアクリレート、２−ヒドロキシブチルアクリレート、２−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、ブトキシエチルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシプロピレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−アクリロイキシエチルコハク酸、２−アクリロイキシエチルフタル酸、２−アクリロイキシエチル−２−ヒドロキシエチル−フタル酸、ラクトン変性可とう性アクリレート、ｔ−ブチルシクロヘキシルアクリレート等の単官能モノマー、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート、ビスフェノールＡのＥＯ付加物ジアクリレート、ビスフェノールＡのＰＯ付加物ジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート等の二官能モノマー、トリメチロールプロパントリアクリレート、ＥＯ変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート、カウプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、カプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の三官能以上の多官能モノマーが挙げられる。
【０１２９】
画像記録に紫外線硬化インクを用いると、画像記録後に紫外線を照射すれば紫外線硬化インクは硬化するので、長期間にわたって画像を消えずに維持することができ、インクジェットプリンタによる画像の品質を高めることができる。さらに、紫外線硬化インクを画像記録に用いれば、記録媒体がインク吸収性のよい記録媒体（例えば、紙など）でなくとも、インク吸収性のない記録媒体、あるいはインク吸収性の低い記録媒体であっても画像記録を行なうことができる。
【０１３０】
特に、紫外線硬化インクの場合、サテライトがノズル近傍などに付着した後、紫外線の漏れ光が照射されて、硬化してしまうと除去が困難になるので、サテライトを低減することは特に重要である。
【０１３１】
以上の実施形態では、圧力付与手段（隔壁Ｓ）が圧電素子により構成されるものを示した。本発明の駆動方法は、このように圧力付与手段が圧電素子により構成されるものである場合に、圧力発生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。
【０１３２】
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させ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。
【０１３３】
また、上記実施形態例では、圧力付与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、圧力発生室であるインクチャネルが隔壁を隔てて連続しているヘッドの例を示したが、インクチャネルとダミーチャネルとを交互に配列して、インクチャネルが１つおきに配置されており、インクチャネルからインクを吐出するようにしたダミーチャネル型ヘッドにも本発明は適用できる。この場合、インクチャネルの隔壁がせん断変形しても、隣接した他のインクチャネルに影響することがなく、インクチャネルの駆動が容易である。
【０１３４】
但し、本発明はこれらに限られるものではなく、例えば、圧電素子を単板型の圧電アクチュエータや縦振動タイプの積層型圧電素子等、別の形態の圧電素子を用いてもかまわない。また、静電力や磁力を利用した電気機械変換素子や、沸騰現象を利用して圧力を付与させるための電気熱変換素子等、他の圧力付与手段を用いてもかまわない。
【０１３５】
また、以上の説明では、液滴吐出装置としてインクジェット記録装置の適用例を示し、液滴吐出ヘッドとして画像記録を行うためのインクジェット記録ヘッドを用いたが、本発明は、これに限定されるものではなく、液滴を吐出するためのノズルと、このノズルに連通する圧力発生室と、この圧力発生室内の圧力を変化させる圧力付与手段とを備え、圧力発生室内の液体を液滴としてノズルから吐出させる液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの駆動方法として広く適用可能である。特に、液晶用カラーフィルターの作製用途など、サテライト付着のない高精細な印字を必要とする産業用途において有効である。
【実施例】
【０１３６】
（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（ノズルピッチ：１８０ｄｐｉ、ノズル数：２５６、ノズル径：２３μｍ、ＡＬ：２．４μｓ、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。
【０１３７】
この２列ヘッド（ノズルピッチ：３６０ｄｐｉ、ノズル数：５１２）の各列のチャネルを図９に示した駆動信号を基本として、３群に分け、以下の条件で３サイクル駆動を行った。インクは、アクリル系紫外線硬化インクを用いて、５０℃に加熱して吐出させた。
【０１３８】
駆動パルスは、第１の膨張パルスの駆動電圧Ｖｏｎと収縮パルスの駆動電圧Ｖｏｆｆの比（｜Ｖｏｎ｜／｜Ｖｏｆｆ｜）を２とし、第１の膨張パルスのパルス幅を１ＡＬに設定し、収縮パルスのパルス幅を以下に示す８通りに変化させた。
【０１３９】
条件。
【０１４０】
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２８ｄｙｎｅ／ｃｍ（２５℃における測定値））。
【０１４１】
第１の膨張パルスと収縮パルスの駆動電圧比：｜Ｖｏｎ｜／｜Ｖｏｆｆ｜＝２。
【０１４２】
第１の膨張パルスのパルス幅：１ＡＬ。
【０１４３】
収縮パルスのパルス幅：０．３ＡＬ（実施例１）、０．５ＡＬ（実施例２）、１．０ＡＬ（実施例３）、１．２５ＡＬ（実施例４）、１．５ＡＬ（実施例５）、２．５ＡＬ（実施例６）、３．０ＡＬ（実施例７）、３．５ＡＬ（実施例８）。
【０１４４】
駆動周期：５５．２μｓ。
【０１４５】
任意の１ノズルについて、駆動電圧（Ｖｏｎ、Ｖｏｆｆ）を変化させながら（｜Ｖｏｎ｜／｜Ｖｏｆｆ｜＝２に固定）、インク滴の飛翔速度、サテライト長さ及び駆動電圧を下記の方法を用いて評価した。
【０１４６】
なお、インク滴は、連続して２０発のインク滴を吐出させ、２０発目のインク滴について評価した。
【０１４７】
飛翔速度、サテライト長さ測定：ＣＣＤカメラを用いたストロボ測定により、インク滴がノズル開口から約１ｍｍ飛翔した時点でのインク滴速度とサテライトの長さＳＬを測定した。サテライト長さＳＬが長いほどサテライト量は多くなる。
【０１４８】
駆動電圧評価：インク滴速度が６ｍ／ｓになるときの駆動電圧（Ｖｏｎ）を評価。
（比較例１〜２）
収縮パルスのパルス幅を以下に示す通りとした以外は実施例１〜８と同一とした。
【０１４９】
収縮パルスのパルス幅：０．１ＡＬ（比較例１）、２．０ＡＬ（比較例２）の２通り。
【０１５０】
実施例１〜８及び比較例２について、２０発目のインク滴速度とサテライト長さの関係を図１０に示す。比較例１では、インク滴速度が非常に遅く、不安定となるため、除外している。
【０１５１】
図１０において、横軸はインク滴速度（ｍ／ｓ）、縦軸はサテライト長さ（μｍ）を表す。図中の◇で表された点及び線Ｌ１は実施例１、図中の○で表された点及び線Ｌ２は実施例２、図中の▲で表された点及び線Ｌ３は実施例３、図中の■で表された点及び線Ｌ４は実施例４、図中の△で表された点及び線Ｌ５は実施例５、図中の◆で表された点及び線Ｌ６は比較例２、図中の＋で表された点及び線Ｌ７は実施例６、図中の●で表された点及び線Ｌ８は実施例７、図中のЖで表された点及び線Ｌ９は実施例８にそれぞれ対応している。
【０１５２】
図１０の実施例１〜８に示す通り、収縮パルスの印加終了時に発生する負圧の圧力波と第１の膨張パルス及び収縮パルスの印加開始時に発生した圧力波とが強め合うように収縮パルスのパルス幅を設定するとサテライトの低減に効果があることが確認された。特に、パルス幅が１ＡＬ付近に設定された実施例３と実施例４では、サテライト長さは、最も短くなっていた。比較例２では、圧力波を利用してメニスカスを引き戻す効果が得られないため、サテライト長さが長くなることが確認された。
【０１５３】
図１１において、横軸は収縮パルスのパルス幅（ＡＬ）、縦軸はインク滴速度が６ｍ／ｓになるときの駆動電圧（Ｖ）を表す。図１１の実施例２〜５に示す通り、収縮パルスのパルス幅を０．５ＡＬ〜１．５ＡＬに設定することで、駆動効率向上（駆動電圧の低下）の効果が得られることが確認された。以上を総合して、０．５ＡＬ〜１．５ＡＬに設定すれば、サテライトの低減と記録ヘッドの消費電力低減の両者を双方とも実現できる点で最も好ましいといえる。
【０１５４】
また、実施例１〜８の駆動信号について、図５に示したような第２の膨張パルス（第２の膨張パルスのパルス幅は、２ＡＬと４ＡＬの２通りとした）を付加した駆動信号で同様な評価を行ったところ、図１０の第２の膨張パルスがない場合に比べて、サテライト長さが、約５％ほど短くなり、サテライト低減効果が大きくなることが確認できた。
【０１５５】
また、第２の膨張パルスの印加終了時のキャンセル効果により、短周期で駆動した際の吐出安定性が向上した。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】インクジェット記録装置の概略構成を示す図である。
【図２】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。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は記録ヘッドの動作を示す図である。
【図４】（ａ）は本発明に係る第１の実施形態の駆動方法を実現するための駆動信号及び駆動信号によって圧力発生室内のインクに付与される圧力を示す図、（ｂ）は第１の実施形態の駆動方法によるノズルにおけるメニスカス及び液滴吐出の様子を示す図である。
【図５】（ａ）は本発明に係る第２の実施形態の駆動方法を実現するための駆動信号及び駆動信号によって圧力発生室内のインクに付与される圧力を示す図、（ｂ）は第２の実施形態の駆動方法によるノズルにおけるメニスカス及び液滴吐出の様子を示す図である。
【図６】（ａ）は従来の駆動方法を実現するための駆動信号及び駆動信号によって圧力発生室内のインクに付与される圧力を示す図、（ｂ）は従来の駆動方法によるノズルにおけるメニスカス及び液滴吐出の様子を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は記録ヘッドの時分割動作の説明図である。
【図８】Ａ、Ｂ、Ｃの各組の圧力発生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。
【図９】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。
【図１０】本発明の駆動方法に係るインク滴速度とサテライト長さを対比した実験データを示すグラフである。
【図１１】本発明の駆動方法に係る収縮パルスのパルス幅と駆動電圧を対比した実験データを示すグラフである。
【図１２】従来技術の駆動方法を説明するためのインクジェット記録ヘッドの断面図である。
【符号の説明】
【０１５７】
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  圧力発生室
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  駆動信号発生手段
Ｐ  記録媒体
ＰＳ  記録面
１０１  インク滴
１０２  インク柱
１１  主滴
１２  サテライト滴
Ｍ  インクメニスカス
ＳＬ  サテライト長さ
【図１】
2006159817.tif 000003
【図２】
2006159817.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006159817.tif 000006
【図５】
2006159817.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2006159817.tif 000010
【図９】
2006159817.tif 000011
【図１０】
2006159817.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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