(57)【要約】【課題】  シェアモードインクジェットヘッドのチャンネルからのインク吐出において、連続的にインクが吐出されるチャンネルのインク吐出速度に比べ、単発あるいは断続的にインクが吐出されるチャンネルのインク吐出速度の方がおそく、印字品質が悪くなってしまう。【解決手段】  単発あるいは断続的にインクが吐出されるチャンネルの非吐出時に、インクが吐出されるチャンネルのインク室の収縮から復元するタイミングに合わせて、インクが吐出しない程度の短いパルスを印加する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料の壁に仕切られたインク室を有する多数のチャンネルに、該チャンネルの壁に駆動用の電極が設けられ、該電極にインク室を膨張させる第１の駆動パルスとインク室を収縮させる第２の駆動パルスを付加することにより壁を変形させインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、
前記第２の駆動パルスの終端の前後０．２から０．８μｓｅｃの範囲でインク室を膨張させるパルスが付加される、インクを吐出しないインク室を有することを特徴とするインクジェットヘッド
【請求項２】
圧電材料の壁に仕切られたインク室を有する多数のチャンネルに、該チャンネルの壁に駆動用の電極が設けられ、該電極にインク室を膨張させる第１の駆動パルスとインク室を収縮させる第２の駆動パルスを付加することにより壁を変形させインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、
前記第２の駆動パルスの終端の前後０．２から０．８μｓｅｃの範囲でインク室を収縮させるパルスが付加される、インクを吐出しないインク室を有することを特徴とするインクジェットヘッド
【請求項３】
圧電材料の壁に仕切られたインク室を有する多数のチャンネルに、該チャンネルの壁に駆動用の電極が設けられ、該電極にインク室を膨張させる第１の駆動パルスとインク室を収縮させる第２の駆動パルスを付加することにより壁を変形させインクを吐出させるインクジェットヘッド駆動方法において、
インクを吐出しないインク室に対して、前記第２の駆動パルスの終端の前後０．２から０．８μｓｅｃの範囲でインク室を膨張させるパルスが付加されることを特徴とするインクジェットヘッド駆動方法
【請求項４】
圧電材料の壁に仕切られたインク室を有する多数のチャンネルに、該チャンネルの壁に駆動用の電極が設けられ、該電極にインク室を膨張させる第１の駆動パルスとインク室を収縮させる第２の駆動パルスを付加することにより壁を変形させインクを吐出させるインクジェットヘッド駆動方法において、
インクを吐出しないインク室に対して、前記第２の駆動パルスの終端の前後０．２から０．８μｓｅｃの範囲でインク室を収縮させるパルスが付加されることを特徴とするインクジェットヘッド駆動方法
【請求項５】
前記多数のチャンネルが、連続する３チャンネルを一つのグループとし、各グループ内の3チャンネルが順を追ってインクを吐出することを特徴とする請求項３又は４記載のインクジェットヘッド駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子により構成されたインク吐出チャンネルを有するインクジェットヘッドの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドには、様々の方式によりインクを吐出する構造を有するものがあるが、シェアモードインクジェットの例を図５と図６に示す。インクジェットヘッドは、上下方向の一方向に分極処理された圧電材料に複数条の溝が形成されたベース部材１と、インク供給口２１を有するカバー部材２と、ノズル穴を有するノズル板４とから構成されたインク室２２が形成され、チャンネル壁３の上部には電界を印加するための電極５が形成されている。
【０００３】
図７は、シェアモードインクジェットヘッドの駆動原理を説明するための断面図である。図示のように、上下方向の一方向に分極処理がなされた圧電材料であるチャネル壁３の両側面の上部には電極５が形成されている。図７は電極５による電界が印加されていない状態を示し、図８は、この電極５を用いて、インク室２２Bの両側のチャンネル壁３に、分極方向と直交する方向の電界を印加して、インク室２２Bの容積が増加する方向にチャネル壁３が変形している状態を、図９は、図８と電界の向きが逆であり、インク室２２Bの容積が減少する方向にチャンネル壁３が変形している状態を示している。
【０００４】
これらのインクジェットヘッドの駆動方法は、第1の駆動として、図８のようにインク室２２の容積を膨張させるように、チャンネルBのインク室２２に発生する圧力波の半分となるパルス（APという）を印加して、第２の駆動として、図９のようにインク室２２の容積を減少させるようにチャンネルBのインク室２２に２APのパルスを印加すると、効率的にインクがノズル穴１０より吐出される。
【０００５】
このようなインクジェットヘッドの駆動方法においては、吐出チャンネル毎のインク吐出頻度が異なることにより、インク吐出速度にばらつきが発生するが、この改善策として、特開２００２―３３７３３５や、特表平１１−５１１４１０で提案されている。これらの提案は、吐出インク室毎のインク吐出頻度が異なることによる、各インク室のインク温度が生じることを解消することを目的として、吐出しないチャンネルのチャンネル壁にノズル穴から吐出しない程度の電位差の変動を生じさせ、誘電損失による発熱を起こさせようとするものである。
【特許文献１】特開２００２―３３７３３５  図１
【特許文献２】特表平１１−５１１４１０  図１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなシェアモードインクジェットヘッドのインク室の容積を増加せせる第１の駆動とインク室の容積を減少させる第２の駆動の組み合わせによる駆動方法では、ひとつのチャンネルにおいて、連続的にノズル穴よりインク吐出させた場合よりも、単発にあるいは断続的にノズル穴よりインク吐出させた場合の方が、インク吐出速度が遅くなり、印字品質の劣化を招くことになる。図１２に従来の駆動方法による各チャンネルのインク室の動作状態を示す。シェアモードインクジェットヘッドでは、隣り合うチャンネルのインクを同時に吐出することができないため、Ａ，Ｂ，Ｃチャンネルを１サイクルとするグループ、Ａ'，Ｂ'，Ｃ'チャンネルを１サイクルとするグループと、３チャンネルずつを１サイクルとするグループとして、２ａのタイミングでは、Ａｃｈ，Ａ'ｃｈと２チャンネルおきのチャンネルがパルス付加の対象に、２ｂのタイミングでは、Ｂｃｈ，Ｂ'ｃｈと次の２チャンネルおきのチャンネルがパルス付加の対象に、２ｃのタイミングでは、Ｃｃｈ，Ｃ'ｃｈと次の２チャンネルおきのチャンネルがパルス付加の対象となる。このサイクルがインクジェットヘッド中の多数のチャンネルにおいて繰り返される。図１２の場合では、連続的にインクが吐出されるＡｃｈ，Ｂｃｈ，Ｃｃｈの２ａ，２ｂ，２ｃのサイクルでのインク吐出速度は、断続的にインクが吐出されるＡ'ｃｈ，Ｂ'ｃｈ，Ｃ'ｃｈの２ａ，２ｂ，２ｃのサイクルでのインク吐出速度に比べ速くなり、インク吐出速度が、チャンネル毎の連続インク吐出や断続インク吐出に応じて変化し、印字品質が悪くなってしまう。
【０００７】
また、ヘッドにヒーターを取り付け各インク室の温度を一定に保つようにしても、同様に、連続的にノズル穴よりインク吐出させる場合より、断続的にノズル穴よりインク吐出させる場合の方が、インク吐出速度が遅くなり、印字品質を悪くする。
【０００８】
このように、連続的に同チャンネルからインクが吐出される場合は、前のインクが吐出した時に発生したインク室のインクの振動が、次のインクが吐出するタイミングまで残っており、この振動に同期して、次のインクが効率よく吐出されるため、インクの吐出速度が速くなる。一方、断続的にインクが吐出される場合は、前にインクが吐出されてから次にインクが吐出されるまでの時間に長い間隔が空くため、前のインクが吐出した時に発生したインク室のインクの振動は減衰してしまい、次のインクの吐出には影響を及ぼさず、インクの吐出速度が速くならない。このように、チャンネル毎のインク吐出頻度が異なると、チャンネル毎のインクの吐出速度にばらつきが生じ、印字品質が悪くなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のインクジェットヘッドの駆動方法は、電界の付加によりチャンネル壁を変形させインクを吐出させるシェアモードインクジェットヘッドであり、隣り合うチャンネルが同時に吐出しないように、３つの連続するチャンネルを１グループとして、一定のサイクルを持つ駆動方法において、各チャンネルがインクの吐出タイミングの対象となる時に、そのチャンネルが非吐出の状態である場合、そのチャンネルにインクが吐出しないが、インクに適度な振動が加わるようなパルスを付加する。
【００１０】
このような非吐出の状態で、インクが吐出しないが適度な振動がインクに加わるパルスは、そのタイミングとパルスの長さが、インク吐出の安定性とチャンネル毎のインク吐出速度の均一化に重要となる。すなわち、インク室２２の容積を膨張させる第１の駆動とインク室２２の容積を収縮させる第２の駆動を有する駆動の場合、第２の駆動のインク室２２を収縮させる方向に変形したチャンネル壁が復元するタイミングに合わせて、インク室２２を収縮させるパルスあるいは、インク室２２を膨張させるパルスを付加し、そのパルスの長さを、インク室のインクを振動させる程度に長く、吐出の安定性を損なわない程度に短くしなければならない。
【発明の効果】
【００１１】
上述したように本発明の駆動方法は、シェアモードインクジェットヘッドにおいて、チャンネル毎のインク吐出頻度に変動があっても、吐出安定性を悪化させずに、吐出速度の均一化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の駆動方法による各チャンネルのインク室の動作状態を表す図である。縦のＡ，Ｂ，Ｃ，Ａ'，Ｂ'，Ｃ'は、図５および図６で示したインクジェットヘッドの断面図におけるインク室２２の各チャンネルを表し、インクジェットヘッド内の多数のチャンネルから隣り合う３チャンネルを１グループとする２グループの６チャンネルを抜き出したものである。横の１a，１b，１cは、３チャンネルを１グループとした１サイクル目の駆動を表しており、１aは１サイクル目のａ駆動を、１ｂは１サイクル目のｂ駆動を、１ｃは１サイクル目のｃ駆動を表す。２ａ，２ｂ，２ｃは、２サイクル目のａ駆動，ｂ駆動，ｃ駆動を表す。以降、同様に３サイクル、４サイクルと順にサイクルが繰り返される。図１の右側に示した膨張，収縮について説明する。図７は電界がチャネル壁に付加されていない状態を表す図であり、インク室２２を構成するチャンネル壁３は変形していない。図８はＢチャンネルのインク室２２の容積が増大する様子を表す図であり、Ｂチャンネルの両側のチャンネル壁３に分極方向とは垂直に電界が付加されることにより、チャンネル壁３がインク室２２の容積を増大させる方向に変形する。この状態を、膨張と表す。図９はＢチャンネルのインク室２２の容積が減少する様子を表す図であり、Ｂチャンネルの両側のチャンネル壁３に電界が図８とは逆方向に付加されることにより、チャンネル壁３がインク室２２の容積を減少させる方向に変形する。この状態を、収縮と表す。
【００１４】
図１において、Ａチャンネル，Ｂチャンネル，Ｃチャンネルは、ａ，ｂ，ｃの順に各サイクルで連続的にインク室２２が膨張する第１の駆動とその後に続くインク室２２が収縮する第２の駆動と続き、各サイクル毎にインクがノズル穴１０より連続的に吐出される。一方、Ａ'チャンネル，Ｂ'チャンネル，Ｃ'チャンネルは、２サイクル目に、インク室２２が膨張する第１の駆動とその後に続くインク室２２が収縮する第２の駆動がチャンネルに与えられ、インクがノズル穴１０より吐出する。一方、１サイクル目と３サイクル目には、インク室２２が膨張する第１の駆動とその後に続くインク室２２が収縮する第２の駆動となる第２駆動の収縮が復元するタイミングに合わせて、短いパルスによりインク室２２の膨張となる駆動が与えられており、インクがノズル穴１０より吐出しない程度の振動がインク室２２に与えられる。
【００１５】
図１のインク室の状態に対応して、図２は、各チャンネルに付加されるパルスを表す図である。ここでは、ＢチャンネルとＢ'チャンネルのみを抜き出している。Ｂ（ａ）は、Ｂチャンネルの両側のチャンネル壁３の電極５に付加されるパルスを表し、Ｂ（ｂ）はＢチャンネルの両側のチャンネルにおけるチャンネル壁３の電極５に付加されるパルスを表す。Ｂ'（ａ）は、Ｂ'チャンネルの両側のチャンネル壁３の電極５に付加されるパルスを表し、Ｂ'（ｂ）はＢ'チャンネルの両側のチャンネルにおけるチャンネル壁３の電極５に付加されるパルスを表す。Ｂチャンネルは、１ｂ，２ｂ，３ｂ時点において、Ｂチャンネルの両側のチャンネル壁３の電極５にパルスが付加されチャンネル壁３に電界が発生することにより、Ｂチャンネルのインク室２２の容積が膨張し、引き続き、ＡチャンネルとＣチャンネルのＢチャンネル側のチャンネル壁３の電極５にパルスが付加され、Ｂチャンネルの両側の壁に逆方向の電界が発生し、Ｂチャンネルのインク室２２の容積が収縮する。このインク室の状態を表したものが、図１のＢチャンネルの１ｂ，２ｂ，３ｂ時点となる。Ｂ'（ａ）は、Ｂ'チャンネルの両側のチャンネル壁３の電極５に付加されるパルスを表し、Ｂ'（ｂ）はＢ'チャンネルの両側のチャンネルにおけるチャンネル壁３の電極５に付加されるパルスを表す。Ｂ'チャンネルは、２ｂ時点でＢチャンネルと同様のパルスが付加されるが、１ｂ，３ｂ時点では、１ｂのＢ（ｂ）に合わせて、Ｂ'（ａ）においてＢ'チャンネルの両側の電極５にパルスが付加され、Ｂ'（ｂ）においてＢ'チャンネルの両隣であるＡ'チャンネルとＣ'チャンネルのＢ'チャンネル側の電極５に、Ｂ'（ａ）で付加されるより短いパルスが、立ち上げ時をＢ'（ａ）と同時に付加される。したがって、Ｂ'チャンネルのインク室は、１ｂ，３ｂ時点では、Ｂチャンネルのインク室の容積の収縮からの復元に合わせて、インク室の容積が増大する。これらのパルス付加によるインク室の状態を表したものが、図１のＢ'チャンネルの１ｂ，２ｂ，３ｂ時点となる。
【００１６】
図３は、別の本発明の駆動方法による各チャンネルのインク室の状態を表す図である。ノズル穴１０からのインク吐出のチャンネルとタイミングは、図１の場合と同様である。図１と異なる点は、Ａ'チャンネル，Ｂ'チャンネル，Ｃ'チャンネルの非吐出状態である１サイクル目と３サイクル目において、Ａチャンネル，Ｂチャンネル，Ｃチャンネルのインク室２２の容積を収縮の復元に合わせて、インクがノズル穴１０から吐出しない程度の短いパルスを付加し、Ａ'チャンネル，Ｂ'チャンネル，Ｃ'チャンネルのインク室２２の容積が収縮されることである。図３のインク室の状態に対応して、図４は、各チャンネルに付加されるパルスを表す図である。この場合も、ＢチャンネルとＢ'チャンネルを代表として抜き出して表現している。図２と異なる点は、Ｂ'チャンネルの１Ｂと３Ｂ時点であり、１ｂのＢ（ｂ）に合わせて、Ｂ'（ａ）においてはＢ'チャンネルの両側の電極５にＢチャンネルと同パルスが付加され、Ｂ'（ｂ）においてはＢ'チャンネルの両隣であるＡ'チャンネルとＣ'チャンネルのＢ'チャンネル側の電極５に、Ｂ'（ａ）で付加されるより長いパルスが、立ち上げ時をＢ（ｂ）と同時に付加される。したがって、Ｂ'チャンネルのインク室は、１Ｂ，３Ｂ時点では、Ｂチャンネルのインク室の容積の収縮からの復元に合わせて、インク室の容積が収縮する。
【００１７】
図１２は、従来の駆動方法による各チャンネルのインク室の動作状態を表す図である。ノズル穴１０からのインク吐出のチャンネルとタイミングは、図１の場合と同様である。この場合、非吐出となるＡ'チャンネル，Ｂ'チャンネル，Ｃ'チャンネルの非吐出状態である１サイクル目と３サイクル目においては、インク室２２の容積は変化しない。図１２のインク室の状態に対応して、図６は、各チャンネルに付加されるパルスを表す図である。この場合も、ＢチャンネルとＢ'チャンネルを代表として抜き出して表現している。図２と異なる点は、Ｂ'チャンネルの１ｂと３ｂ時点であり、１ｂのＢ（ｂ）に合わせて、Ｂ'（ａ）においてはＢ'チャンネルの両側の電極５にＢチャンネルと同じパルスが付加され、Ｂ'（ｂ）においてもＢ'チャンネルの両隣であるＡ'チャンネルとＣ'チャンネルのＢ'チャンネル側の電極に、Ｂ'（ａ）で付加されると同じパルスが、立ち上げ時をＢ'（ａ）と同時に付加される。したがって、Ｂ'チャンネルのインク室は、１Ｂ，３Ｂ時点では、容積が変化しない。
【００１８】
以下に、従来の吐出方法と、本発明の図１による非吐出状態のチャンネルにインク室２２を膨張させるパルスを付加した場合と、本発明の図３による非吐出状態のチャンネルにインク室２２を収縮させるパルスを付加した場合において、連続的にインク滴を吐出させた場合と、断続的にインク滴を吐出させた場合の、インク滴の吐出速度と吐出安定性について示す。
【００１９】
図１０は、非吐出状態時に付加するパルス長さと吐出時のインク吐出速度の関係を示す図である。図中のインク室膨張領域は、図１の非吐出時にインク室２２を膨張させるパルスが付加された状態であり、そのパルスの長さをプラスで表現している。図中のインク室収縮領域は、図３の非吐出時にインク室２２を収縮させるパルスが付加された状態であり、その長さをマイナスで表現している。吐出時の状態は、インク室２２を膨張させる第1の駆動でのパルス長さは６μｓｅｃであり、インク室２２を収縮させる第２の駆動でのパルスは１２μｓｅｃである。縦軸は、断続的に吐出する場合のインク滴の吐出速度と、連続的に吐出する場合のインク滴の吐出速度との差と、連続的に吐出する場合のインク滴の吐出速度に対する比率を表す。すなわち、マイナスの比率の場合、連続的に吐出させる場合のインク滴の吐出速度より、断続的に吐出させる場合のインク滴の吐出速度より遅いことを示し、その絶対値が小さいほど連続的なインク滴の吐出速度に近いことを表す。従来の駆動方法の場合では、非吐出状態において、インク室２２の容積の変化はなく、断続的なインク滴の吐出速度は、連続的なインク滴の吐出速度に比較して、１５％も遅くなる。一方、非吐出状態で吐出チャンネルのインク室２２の容積の収縮から復元するタイミングに合わせて、インク室２２の容積を膨張させるパルスを０．２μｓｅｃ〜０．８μｓｅｃ付加すると、断続的なインク滴の吐出速度と連続的なインク滴の吐出速度の差は、４％程度と少なくなる。また、非吐出状態で吐出チャンネルのインク室２２の容積の収縮から復元するタイミングに合わせて、インク室２２の容積を収縮させるパルスを０．２μｓｅｃ〜０．８μｓｅｃ付加する場合でも、断続的なインク滴の吐出速度と連続的なインク滴の吐出速度の差は、７％程度と少なくなる。これらのことは、断続的なインク吐出においても、非吐出状態のチャンネルのインク室に、吐出状態のチャンネルのインク室のパルスに合わせて、微小なパルスを付加することにより、吐出状態のチャンネルでのインク室の振動に同期した振動を、非吐出状態のチャンネルのインク室に付与できたためである。
【００２０】
図１１は、図１０の駆動方法に対応したインク吐出の安定性を表す。非吐出状態で付加するパルスが、０．８μｓｅｃ以上になると、インク室に与えるパルスが大きすぎてインク吐出がやや不安定になるが、０．８μｓｅｃ未満では、インク吐出は安定なままである。また、逆にパルスが０．２μｓｅｃ以下になると、インク室に振動を与えていないのと同じになり、インク吐出速度が遅くなり印字品質の劣化を招く恐れがある。
【００２１】
次に、非吐出状態のチャンネルに付加するパルスのタイミングを、吐出状態にあるチャンネルの第２の駆動のインク室２２が収縮を開始するタイミングに合わせたり、インク室２２が収縮している中間のタイミングに合わせたりする場合は、断続的なインク滴の吐出速度と連続的なインク滴の吐出差が大きく、また、インク吐出の安定性も悪くなる。これは、断続的なインク吐出において、非吐出状態のチャンネルのインク室に、微小なパルスを付加しても、吐出状態のチャンネルでのインク室の振動とは同期した振動を、非吐出状態のチャンネルのインク室に付与できなかったためである。
【００２２】
以上説明したように、非吐出状態にあるチャンネルのインク室を、吐出状態にあるチャンネルの第２の駆動のインク室を収縮から復元するタイミングに合わせて、０．２μsec以上、０．８μｓｅｃ未満の長さのパルスを、インク室を膨張させる方向あるいは収縮させる方向に付加することにより、インク滴の吐出安定性を悪化させずに、断続的なインク吐出においても、連続的なインク吐出によるインク滴の吐出速度に近い吐出速度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の駆動方法によるインク室の動作状態を表す図
【図２】本発明のチャンネルに付加されるパルスを表す図
【図３】本発明の駆動方法によるインク室の動作状態を表す別の図
【図４】本発明のチャンネルに付加されるパルスを表す別の図
【図５】インクジェットヘッドのノズル穴と平行方向の断面図
【図６】インクジェットヘッドのノズル穴と垂直方向の断面図
【図７】インクジェットヘッドの無付加状態を表す図
【図８】インクジェットヘッドのインク室を膨張させた状態を表す図
【図９】インクジェットヘッドのインク室を収縮させた状態を表す図
【図１０】非吐出時に付加するパルス長さとインク吐出速度を表す図
【図１１】非吐出時に付加するパルス長さとインク吐出安定性を表す図
【図１２】従来の駆動方法によるインク室の動作状態を表す図
【図１３】従来のチャンネルに付加されるパルスを表す図
【符号の説明】
【００２４】
１・・・  ベース部材
２・・・  カバー部材
３・・・  チャンネル壁
４・・・  ノズル板
５・・・  電極
１０・・・  ノズル穴
２１・・・  インク供給口
２２・・・  インク室
【図１】
2006224545.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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