(57)【要約】【課題】低コストで、且つインク吐出特性の低下を防止して、キャビテーションを防止することができるインクジェット式記録方法を提供する。【解決手段】基板に設けられたチャンバの容積を圧電セラミックの変位により収縮膨張させて当該チャンバに連通するノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録方法において、前記圧電セラミックを駆動する駆動信号が、前記チャンバの容積を通常状態から膨張状態まで変形させる立ち上がり部６１を有する膨張パルス６０ｂ及び前記チャンバを収縮状態から通常状態まで変形させる立ち下がり部６４を有する収縮パルス６０ａ及び６０ｃの何れか一方又はその両方を具備し、前記膨張パルス６０ｂの前記立ち上がり部６１近傍及び前記収縮パルス６０ａ及び６０ｃの前記立ち下がり部６４近傍の何れか一方又はその両方に、当該膨張パルス６０ｂ又は前記収縮パルス６０ａ及び６０ｃと同等の電圧を有する少なくとも一つの短駆動パルス６５と短休止期間６６とを挿入する。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に設けられたチャンバの容積を圧電セラミックの変位により収縮膨張させて当該チャンバに連通するノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録方法において、
前記圧電セラミックを駆動する駆動信号が、前記チャンバの容積を通常状態から膨張状態まで変形させる立ち上がり部を有する膨張パルス及び前記チャンバを収縮状態から通常状態まで変形させる立ち下がり部を有する収縮パルスの何れか一方又はその両方を具備し、前記膨張パルスの前記立ち上がり部近傍及び前記収縮パルスの前記立ち下がり部近傍の何れか一方又はその両方に、当該膨張パルス又は前記収縮パルスと同等の電圧を有する少なくとも一つの短駆動パルスと短休止期間とを挿入するようにしたことを特徴とするインクジェット式記録方法。
【請求項２】
請求項１において、前記圧電セラミックにより形成された側壁が並設されることにより当該側壁の間に前記チャンバが画成されていると共に、前記側壁には電極が設けられ、該電極に前記駆動信号を印加することを特徴とするインクジェット式記録方法。
【請求項３】
請求項２において、前記駆動信号が、前記膨張パルスとこれに連続した前記収縮パルスとを具備し、インク滴を吐出するチャンバの両側の側壁のそれぞれ両面に設けられた前記電極の内、前記膨張パルスを前記インク滴を吐出するチャンバ内の前記電極及び当該チャンバ外の前記電極の何れか一方に印加すると共に、他方の前記電極に前記収縮パルスを印加することを特徴とするインクジェット式記録方法。
【請求項４】
請求項２又は３において、前記短駆動パルス及び前記短休止期間を、前記膨張パルスの前記立ち上がり部近傍及び前記収縮パルスの前記立ち下がり部近傍の何れか一方又は両方に挿入するようにしたことを特徴とするインクジェット式記録方法。
【請求項５】
請求項２において、前記駆動信号が、前記膨張パルスのみを具備し、インク滴を吐出するチャンバの両側の側壁のそれぞれ両面に設けられた前記電極の内、前記膨張パルスを前記インク滴を吐出するチャンバ内の前記電極又は前記チャンバ外の前記電極に印加することを特徴とするインクジェット式記録方法。
【請求項６】
請求項５において、前記短駆動パルス及び前記短休止期間を前記膨張パルスの前記立ち上がり部近傍に挿入するようにしたことを特徴とするインクジェット式記録方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかにおいて、前記短駆動パルス及び前記短休止期間が印加される時間が、前記膨張パルスの時間又は前記収縮パルスの時間内に含まれることを特徴とするインクジェット式記録方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかにおいて、前記短駆動パルス及び前記短休止期間の時間が、前記圧電セラミックに電圧の印加が開始されてから当該圧電セラミックの変形が完了するまでの時間の１０〜９０％であることを特徴とするインクジェット式記録方法。
【請求項９】
請求項８において、前記短駆動パルス及び前記短休止期間の夫々の時間が、前記圧電セラミックに電圧の印加が開始されてから当該圧電セラミックの変形が完了するまでの時間の５０％であることを特徴とするインクジェット式記録方法。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかにおいて、前記短駆動パルスと前記短休止期間とが、前記膨張パルスの前記立ち上がり部近傍に複数設けられている場合には、前記複数の短駆動パルスの時間が徐々に広くなり、且つ前記複数の短休止期間の時間が徐々に狭くなることを特徴とするインクジェット式記録方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかにおいて、前記短駆動パルスと前記短休止期間とが、前記収縮パルスの立ち下がり部近傍に複数設けられている場合には、前記複数の短駆動パルスの時間が徐々に狭くなり、且つ前記短休止期間の時間が徐々に広くなることを特徴とするインクジェット式記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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式記録装置に搭載されるインクジェットヘッドのインクジェット式記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数のノズルからインクを吐出す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式記録装置が知られている。かかるインクジェット式記録装置では、被記録媒体に対向するインクジェットヘッドはヘッドホルダに固定され、ヘッドホルダがキャリッジに搭載されて被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に走査される。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドとしては、例えば、圧電セラミックプレートにノズル開口と連通する溝状のチャンバを設け、このチャンバの両側の側壁に電極を形成して、側壁に電界を印加することで、チャンバの容積を変化させてノズル開口からインク滴を吐出させるヘッドチップが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、このようなインクジェットヘッドでは、側壁に高速の立ち上がり部及び立ち下がり部を有する矩形波の駆動電圧が印加され、これに応じて側壁が高速に変形し、チャンバ内に急激な負圧及び正圧を繰り返し発生させることによってインク滴を短い周期で吐出することを可能としている。
【０００５】
しかしながら、このように側壁を高速かつ短い周期で駆動する場合、側壁が開く瞬間に発生する急激な負圧によって、チャンバ内のインクに溶存する気体が気泡として出現し、この気泡がインクの吐出を妨げるという現象、すなわちキャビテーションによって吐出不良を発生するという問題がある。
【０００６】
また、この気泡の発生度合いは、使用するインクの気体溶存度や吐出周期によって著しく左右されるため、インクの種類によって印刷速度に制約を受けるという問題がある。
【０００７】
このようなキャビテーションを防止するために、様々な方法が提案されている。
【０００８】
キャビテーションを防止する方法として、インク吐出ヘッドとインクタンクとの間に、インク中の溶存気体を気体透過性のある膜を介して透過及び除去する脱気ユニットを設け、この脱気ユニットによってインク吐出ヘッドに供給されるインクの脱気を行い、インク内の溶存気体を除去することでキャビテーションの発生を防止したインクジェット記録用インクの脱気方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
また、他の方法としては、水性染料に、界面活性剤及びジアルキルエーテル類を調合した水性インクを用いることで、キャビテーションの発生を防止するインクジェット捺染用水性インクが提案されている（例えば、特許文献３参照）
さらに、他の方法としては、インク液室を形成する側壁の表面に、側壁を構成する圧電材料よりも弾性係数の低い材料の薄層を形成し、インク液室に負圧が発生した際に、薄層が変形することにより負圧の瞬間的なピークを減衰させてキャビテーションの発生を防止したインク噴射装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１−２６５３３４号公報（第４〜６頁、第１〜４図）
【００１１】
【特許文献２】
特開平５−１７７１２号公報（第２頁、第２図）
【００１２】
【特許文献３】
特開２００１−１１３４６号公報（第４〜８頁、第１図）
【００１３】
【特許文献４】
特開平０７−３０４６７１号公報（第４〜５頁、第１〜４図）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したインクを脱気してキャビテーションを防止するインクジェット式記録用インクの脱気方法では、インクジェット式記録装置に脱気ユニットが必要となり、高コストとなると共に小型化が困難であるという問題がある。
【００１５】
また、このインクジェット式記録用インクの脱気方法では、気体透過性の膜及びインクの脱気工程が必要となると共に、気体透過性の膜は時間経過によってインクの脱気効果が低下してしまいキャビテーションの防止を維持するのが困難であるという問題がある。
【００１６】
さらに、インクに界面活性剤を含有させてキャビテーションを防止するインクジェット捺染用水性インクでは、使用できるインクが限定されてしまうと共に、インクの経年変化等に対して信頼性が低いという問題がある。
【００１７】
また、チャンバ内側面に薄層を設けてキャビテーションを防止するインク噴射装置では、アクチュエータの製造工程が複雑化すると共に、インク吐出速度等のインク吐出特性が低下してしまうという問題がある。
【００１８】
本発明はこのような事情に鑑み、低コストで、且つインク吐出特性の低下を防止して、キャビテーションを防止することができるインクジェット式記録方法を提供することを課題とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、基板に設けられたチャンバの容積を圧電セラミックの変位により収縮膨張させて当該チャンバに連通するノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録方法において、前記圧電セラミックを駆動する駆動信号が、前記チャンバの容積を通常状態から膨張状態まで変形させる立ち上がり部を有する膨張パルス及び前記チャンバを収縮状態から通常状態まで変形させる立ち下がり部を有する収縮パルスの何れか一方又はその両方を具備し、前記膨張パルスの前記立ち上がり部近傍及び前記収縮パルスの前記立ち下がり部近傍の何れか一方又はその両方に、当該膨張パルス又は前記収縮パルスと同等の電圧を有する少なくとも一つの短駆動パルスと短休止期間とを挿入するようにしたことを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００２０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記圧電セラミックにより形成された側壁が並設されることにより当該側壁の間に前記チャンバが画成されていると共に、前記側壁には電極が設けられ、該電極に前記駆動信号を印加することを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００２１】
本発明の第３の態様は、第２の態様において、前記駆動信号が、前記膨張パルスとこれに連続した前記収縮パルスとを具備し、インク滴を吐出するチャンバの両側の側壁のそれぞれ両面に設けられた前記電極の内、前記膨張パルスを前記インク滴を吐出するチャンバ内の前記電極及び当該チャンバ外の前記電極の何れか一方に印加すると共に、他方の前記電極に前記収縮パルスを印加することを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００２２】
本発明の第４の態様は、第２又は３の態様において、前記短駆動パルス及び前記短休止期間を、前記膨張パルスの前記立ち上がり部近傍及び前記収縮パルスの前記立ち下がり部近傍の何れか一方又は両方に挿入するようにしたことを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００２３】
本発明の第５の態様は、第２の態様において、前記駆動信号が、前記膨張パルスのみを具備し、インク滴を吐出するチャンバの両側の側壁のそれぞれ両面に設けられた前記電極の内、前記膨張パルスを前記インク滴を吐出するチャンバ内の前記電極又は前記チャンバ外の前記電極に印加することを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００２４】
本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記短駆動パルス及び前記短休止期間を前記膨張パルスの前記立ち上がり部近傍に挿入するようにしたことを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００２５】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様において、前記短駆動パルス及び前記短休止期間が印加される時間が、前記膨張パルスの時間又は前記収縮パルスの時間内に含まれることを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００２６】
本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様において、前記短駆動パルス及び前記短休止期間の時間が、前記圧電セラミックに電圧の印加が開始されてから当該圧電セラミックの変形が完了するまでの時間の１０〜９０％であることを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００２７】
本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記短駆動パルス及び前記短休止期間の夫々の時間が、前記圧電セラミックに電圧の印加が開始されてから当該圧電セラミックの変形が完了するまでの時間の５０％であることを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００２８】
本発明の第１０の態様は、第１〜９の何れかの態様において、前記短駆動パルスと前記短休止期間とが、前記膨張パルスの前記立ち上がり部近傍に複数設けられている場合には、前記複数の短駆動パルスの時間が徐々に広くなり、且つ前記複数の短休止期間の時間が徐々に狭くなることを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００２９】
本発明の第１１の態様は、第１〜１０の何れかの態様において、前記短駆動パルスと前記短休止期間とが、前記収縮パルスの立ち下がり部近傍に複数設けられている場合には、前記複数の短駆動パルスの時間が徐々に狭くなり、且つ前記短休止期間の時間が徐々に広くなることを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００３０】
かかる本発明では、チャンバを膨張させる際に、短駆動パルス及び短休止期間を設けることで、チャンバの容積を段階的に膨張させることができるため、膨張時の急激な負圧の発生を防止することができ、キャビテーションを防止することができる。また、駆動パルスを変形して膨張パルス又は収縮パルスと同等の電圧の短駆動パルスと短休止期間とを設けるため、従来と異なる駆動ＩＣを作成する必要がなくコストを低減することができる。さらに、キャビテーションを防止する特殊なインクを用いる必要がなく、また、製造工程が複雑化することがない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【００３３】
図１に示すように、本実施形態のインクジェット式記録装置１０は、ヘッドが走査されるシリアル方式のインクジェット式記録装置であり、インクを吐出させるインクジェットヘッド２０が設けられたヘッドユニット１００を具備する。このヘッドユニット１００はキャリッジ１１上に固定されており、キャリッジ１１は一対のガイドレール１２ａ、１２ｂ上に軸方向に移動自在に搭載されている。
【００３４】
また、ガイドレール１２ａ、１２ｂの一端側には駆動モータ１３が設けられており、この駆動モータ１３による駆動力が、当該駆動モータ１３に連結されたプーリ１４ａと、ガイドレール１２ａ、１２ｂの他端側に設けられたプーリ１４ｂとの間に掛け渡されたタイミングベルト１５に沿って移動されるようになっている。
【００３５】
さらに、キャリッジ１１の搬送方向と直交する方向の両端部側には、ガイドレール１２ａ、１２ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ１６、１７が設けられている。これらの搬送ローラ１６、１７は、キャリッジ１１の下方に当該キャリッジ１１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。
【００３６】
そして、これら搬送ローラ１６、１７によって被記録媒体Ｓを送りつつキャリッジ１１をその送り方向とは直交方向に走査することにより、インクジェットヘッド２０によって被記録媒体Ｓ上に文字及び画像等が記録される。
【００３７】
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、本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの分解斜視図であり、図３は、ヘッドチップの分解斜視図であり、図４は、インクジェットヘッドの組立工程を示す概略斜視図である。
【００３８】
図２に示すように、本実施形態のインクジェットヘッド２０は、ヘッドチップ２１と、このヘッドチップ２１の一方面側に設けられるベースプレート２２と、ヘッドチップ２１の他方面側に設けられるヘッドカバー２３と、ヘッドチップ２１を駆動するための駆動回路２４が搭載された配線基板２５とを有する。
【００３９】
まず、ヘッドチップ２１について詳しく説明する。図３及び図４に示すように、ヘッドチップ２１を構成する圧電セラミックプレート２６には、ノズル開口２７に連通してインクを吐出させるチャンバ２８が複数並設され、各チャンバ２８は、側壁２９で分離されている。
【００４０】
各チャンバ２８の長手方向一端部は、圧電セラミックプレート２６の一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。なお、各チャンバ２８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を利用して形成される。
【００４１】
また、各チャンバ２８内の両側の側壁２９の開口側表面には、長手方向に亘って、チャンバ２８毎に独立した駆動信号が出力される一対の電極３０がそれぞれ形成されている。この一対の電極３０は、例えば、公知の斜め方向からの蒸着によって各チャンバ２８内の各側壁２９にそれぞれ形成される。
【００４２】
さらに、圧電セラミックプレート２６のチャンバ２８の開口側には、インク室プレート３１が接合されている。このインク室プレート３１には、各チャンバ２８の浅くなった他端部のみと連通する凹部となるインク室３２と、このインク室３２の底部からチャンバ２８とは反対方向に貫通するインク供給口３３とが設けられている。
【００４３】
ここで、本実施形態では、各チャンバ２８は、ブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のインクに対応したグループに分かれており、インク室３２及びインク供給口３３は、それぞれ４つずつ設けられている。
【００４４】
なお、インク室プレート３１は、例えば、セラミックプレート、金属プレート等で形成することができるが、圧電セラミックプレート２６との接合後の変形等を考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用いるのが好ましい。
【００４５】
また、圧電セラミックプレート２６とインク室プレート３１の接合体とのチャンバ２８が開口している端面には、ノズルプレート３４が接合されている。このノズルプレート３４の各チャンバ２８に対向する位置にはノズル開口２７が形成されている。
【００４６】
さらに、ノズルプレート３４は、圧電セラミックプレート２６とインク室プレート３１との接合体のチャンバ２８が開口している端面の面積よりも大きくなっている。このノズルプレート３４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２７を形成したものである。また、図示しないが、ノズルプレート３４の被印刷物に対向する面には、インクの付着等を防止するために撥水性を有する撥水膜が設けられている。
【００４７】
なお、本実施形態では、圧電セラミックプレート２６とインク室プレート３１との接合体のチャンバ２８が開口している端部の周囲には、ノズル支持プレート３５が配置されている。このノズル支持プレート３５は、ノズルプレート３４の接合体端面の外側と接合されて、ノズルプレート３４を安定して保持するためのものである。
【００４８】
ここで、このようなヘッドチップ２１を具備するインクジェットヘッド２０について詳細に説明する。
【００４９】
図２及び図４に示すように、インクジェットヘッド２０は、ヘッドチップ２１を構成する圧電セラミックプレート２６のノズル開口２７側とは反対側の端部に、例えば、ボンディングワイヤ等を介して一対の電極３０に接続される図示しない配線パターンが形成されている。
【００５０】
また、圧電セラミックプレート２６とインク室プレート３１との接合体のノズル支持プレート３５の後端側には、圧電セラミックプレート２６側のアルミニウム製のベースプレート２２と、インク室プレート３１側のヘッドカバー２３とが組み付けられる。このヘッドカバー２３には、インク室プレート３１のインク供給口３３のそれぞれに連通するインク導入路３６が設けられている。
【００５１】
そして、ベースプレート２２及びヘッドカバー２３は、ベースプレート２２の係止孔２２ａにヘッドカバー２３の係止シャフト２３ａを係合することにより固定され、両者で圧電セラミックプレート２６とインク室プレート３１との接合体を挟持する。
【００５２】
また、図４（ａ）に示すように、圧電セラミックプレート２６の後端側に突出したベースプレート２２上には配線基板２５が固着されている。この配線基板２５上には、ヘッドチップ２１を駆動するための駆動ＩＣを有する駆動回路２４が搭載され、後述する駆動回路２４とフレキシブルケーブルとが異方性導電膜３７を介して接続される。これにより、図４（ｂ）のインクジェットヘッド２０が完成する。
【００５３】
さらに、上述したインクジェットヘッド２０は、インクカートリッジを保持するタンクホルダ４０に組み付けられてヘッドユニット１００が形成される。
【００５４】
ここで、インクジェットヘッド２０を組み付けるタンクホルダ４０の一例について図５を参照して説明する。なお、図５は、本実施形態に係るタンクホルダの一例を示す概略斜視図である。
【００５５】
図５に示すように、タンクホルダ４０は、一方面が開口した略箱形形状を有し、インクカートリッジが着脱自在に保持可能なものである。
【００５６】
また、タンクホルダ４０の底壁上面には、インクカートリッジの底部に形成された開口部と、インク導入路３６とを連結させる連結部４１が設けられている。この連結部４１は、例えば、ブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のインク毎に設けられている。
【００５７】
さらに、連結部４１内には図示しないインク流路が形成され、その開口となる連結部４１の先端には、フィルタ４２が設けられている。
【００５８】
この連結部４１内に形成されたインク流路は、底壁の裏面側まで連通して形成されており、各インク流路は、タンクホルダ４０の裏面側に設けられた流路基板４３の側壁に開口するヘッド連結口４４に連通している。
【００５９】
また、タンクホルダ４０の側面には、上述したインクジェットヘッド２０を保持固定するヘッド保持部４５が設けられている。
【００６０】
このようなヘッド保持部４５には、配線基板２５上に設けられた駆動回路２４を包囲する略コ字状に立設された包囲壁４６と、この包囲壁４６内にあってインクジェットヘッド２０のベースプレート２２及び配線基板２５に設けられた係止孔２２ｂと係合する係合シャフト４７が立設されている。
【００６１】
そして、上述したタンクホルダ４０のヘッド保持部４５にインクジェットヘッド２０が搭載されることでヘッドユニット１００が完成する。このとき、ヘッドカバー２３に形成されたインク導入路３６は、流路基板４３のヘッド連結口４４に連結されている。
【００６２】
ここで、各チャンバ２８内の側壁２９に設けられた一対の電極３０に駆動信号を出力する駆動手段を駆動回路２４に表して詳細に説明する。なお、図６は、駆動回路とヘッドチップとの配線の接続状態を示す概略図である。
【００６３】
図６に示すように、駆動回路２４には、外部からの電源と、印刷信号等の外部信号とが出力される外部回路５０が外部配線５１を介して接続されている。これにより、外部回路５０から出力された外部信号が外部配線５１を介して駆動回路２４に入力される。
【００６４】
また、駆動回路２４は、フレキシブルケーブル３８を介して各チャンバ２８ａ〜２８ｆ内の側壁２９ａ〜２９ｅに設けられた一対の電極３０ａ〜３０ｆにそれぞれ接続されている。これにより、駆動回路２４に入力された外部信号は、各チャンバ２８ａ〜２８ｆ内の一対の電極３０ａ〜３０ｆに駆動信号としてそれぞれ出力されることになる。
【００６５】
ここで、駆動回路２４は、側壁２９ａ〜２９ｅに設けられた一対の電極３０ａ〜３０ｆのそれぞれと接続された複数のスイッチ２４ａ〜２４ｆを有するものであり、例えば、側壁２９ａの両側のチャンバ２８ａ及び２８ｂ内の電極３０ａ及び３０ｂに接続されたスイッチ２４ａ及び２４ｂが示すように、スイッチ２４ａ及び２４ｂが基準電圧（ＧＮＤ）に接続されていると側壁２９ａには電界が印加されず、側壁２９ａは変形しない。
【００６６】
また、チャンバ２８ｃ内の電極３０ｃに接続されたスイッチ２４ｃが駆動電圧（Ｖｄｄ）に接続され、且つチャンバ２８ｃの両側のチャンバ２８ｂ及び２８ｄ内の電極３０ｂ及び３０ｄに接続されたスイッチ２４ｂ及び２４ｄが基準電圧（ＧＮＤ）に接続されると、側壁２９ｂ及び２９ｃには、電位差により電界が印加され、側壁２９ｂ及び２９ｃはチャンバ２８ｃを膨張させる方向に変形する。
【００６７】
すなわち、このような一対の電極３０ａ〜３０ｆに接続された駆動回路２４内のスイッチ２４ａ〜２４ｆが基準電圧（ＧＮＤ）又は駆動電圧（Ｖｄｄ）に切り替えられることで、所望の側壁２９ａ〜２９ｅに電界を印加して所望の側壁２９ａ〜２９ｅを変形させるようになっている。
【００６８】
このように駆動回路２４は、スイッチ２４ａ〜２４ｆを切り替えることによって、外部配線５１を介して外部回路５０から入力された外部信号から詳しくは後述する駆動パルスを生成する。ここで、駆動パルスとは、実際に側壁２９ａ〜２９ｃの電極３０ａ〜３０ｆに印加される印加パルスのことである。
【００６９】
なお、本実施形態では、各チャンバ２８ａ〜２８ｆの側壁２９ａ〜２９ｅを形成する圧電セラミックプレート２６の分極方向は、チャンバ２８ａ〜２８ｆの底部からインク室プレート３１側に向かって各側壁２９が突出する方向と同一方向である。
【００７０】
ここで、インクジェット式記録装置１０の駆動方法について詳細に説明する。なお、図７は、一対の電極に付与される駆動パルスとチャンバ内の圧力変化を示す図であり、図８は、駆動パルスによる側壁の変形量を示す図である。
【００７１】
図７に示す駆動パルス６０ａ〜６０ｃは、例えば、図６に示すチャンバ２８ａ〜２８ｃ内の一対の電極３０ａ〜３０ｃに駆動回路２４のスイッチ２４ａ〜２４ｃの切り替えによってそれぞれ印加される駆動電圧を示し、この駆動パルス６０ａ〜６０ｃによってチャンバ２８ｂ（ノズル開口２７）からインク滴を吐出させるようになっている。
【００７２】
また、駆動パルス６０ａ〜６０ｃの内、駆動パルス６０ｂは、チャンバ２８ｂの容積を通常状態から膨張状態まで変形させる膨張パルスであり、駆動パルス６０ａ及び６０ｃは、チャンバ２８ｂを収縮状態から通常状態まで変形させる収縮パルスである。
【００７３】
ここで、膨張パルスである駆動パルス６０ｂには、図７に示す時間ｔ１でチャンバ２８ｂを通常状態から膨張状態まで変形させる膨張用立ち上がり部６１と、時間ｔ２でチャンバ２８ｂを膨張状態から通常状態まで変形させる膨張用立ち下がり部６２とを具備する。
【００７４】
また、収縮パルスである駆動パルス６０ａ及び６０ｃには、図７に示す時間ｔ２でチャンバ２８ｂを通常状態から収縮状態まで変形させる収縮用立ち上がり部６３と、時間ｔ４でチャンバ２８ｂを収縮状態から通常状態まで変形させる収縮用立ち下がり部６４とを具備する。
【００７５】
そして、膨張パルスである駆動パルス６０ｂに連続して、収縮パルスである駆動パルス６０ａ及び６０ｃを印加することで、チャンバ２８ｂ（ノズル開口２７）からインク滴を吐出させるようになっている。
【００７６】
なお、このような駆動パルス６０ａ〜６０ｃの膨張用立ち上がり部６１、膨張用立ち下がり部６２、収縮用立ち上がり部６３及び収縮用立ち下がり部６４は、上述したように駆動回路２４の各スイッチ２４ａ〜２４ｃが基準電圧（ＧＮＤ）と駆動電圧（Ｖｄｄ）とを切り替えることで生成される。
【００７７】
このような駆動パルス６０ａ〜６０ｃでは、チャンバ２８ｂの容積を増大させる領域、本実施形態では、駆動パルス６０ｂの膨張用立ち上がり部６１と、駆動パルス６０ａ及び６０ｃの収縮用立ち下がり部６４とであり、この両者でチャンバ２８ｂ内に急激な負圧が生じキャビテーションが発生する。このため、本発明では、急激にチャンバ２８ｂ内を負圧にする領域近傍、すなわち、膨張用立ち上がり部６１の前と収縮用立ち下がり部６４の後とに、膨張用立ち上がり部６１及び収縮用立ち上がり部６３と同等の電圧の短駆動パルス６５及び短休止期間６６を挿入した。これにより、チャンバ２８ｂの両側の側壁２９ａ及び２９ｃを段階的に変形させて、チャンバ２８ｂを膨張状態又は通常状態に変形する容積変化を段階的に行わせるようにした。
【００７８】
詳しくは、図８に示すように、短駆動パルス６５として時間ｔ１ａ〜ｔ１ｂだけ駆動電圧（Ｖｄｄ）を印加することで、チャンバ２８ｂの容積を通常状態と膨張状態との間、すなわち低膨張状態まで変形させる。そして、駆動電圧（Ｖｄｄ）から基準電圧（ＧＮＤ）に戻す時間ｔ１ｂ〜ｔ１ｃの短休止期間６６を設けることで、チャンバ２８ｂの容積を低膨張状態で維持する。
【００７９】
次に、膨張用立ち上がり部６１で駆動電圧（Ｖｄｄ）を印加することにより、時間ｔ１ｃ〜ｔ１ｄで、チャンバ２８ｂの容積を低膨張状態から膨張状態まで変形させる。このとき、図７に示すように、チャンバ２８ｂ内の圧力変化は、Ｖ１に示すような緩やかな負圧への変化となる。
【００８０】
このようにチャンバ２８ｂの容積を膨張状態とした後、膨張用立ち下がり部６２と収縮用立ち上がり部６３とによってチャンバ２８ｂの容積を膨張状態から収縮状態まで変形させて、チャンバ２８ｂ内のインクをノズル開口２７からインク滴として吐出させる。このとき、図７に示すように、チャンバ２８ｂ内の圧力変化は、インク滴の吐出を正常に行わせるため、Ｖ２に示すような急激な正圧への変化となる。
【００８１】
このようにインク滴の吐出でチャンバ２８ｂの容積を収縮状態とした後、収縮用立ち下がり部６４の直後に時間ｔ４ａ〜ｔ４ｂの短休止期間６６を設けることで、チャンバ２８ｂの容積を通常状態と収縮状態との間、すなわち低収縮状態に変形させる。そして、短駆動パルス６５を時間ｔ４ｂ〜ｔ４ｃだけ印加することで、チャンバ２８ｂの容積を低膨張状態で維持する。そして、短駆動パルス６５の印加が終わると、時間ｔ４ｃ〜ｔ４ｄでチャンバ２８ｂの容積は、低膨張状態から通常状態まで戻るようになっている。このとき、図７に示すように、チャンバ２８ｂ内の圧力変化は、Ｖ３に示すような緩やかな負圧への変化となる。
【００８２】
このように、膨張パルスの立ち上がり部である膨張用立ち上がり部６１近傍と、収縮パルスの立ち下がり部である収縮用立ち下がり部６４近傍とに短駆動パルス６５及び短休止期間６６を挿入することによって、チャンバ２８ｂの容積を膨張状態又は通常状態までの増大方向への変形を段階的に行わせることができる。これにより、チャンバ２８ｂ内に発生する負圧を段階的に変化させて、負圧に急激に変化することで生じるキャビテーションを防止することができる。
【００８３】
このような、各駆動パルス６０ａ〜６０ｃに挿入される短駆動パルス６５及び短休止期間６６は、膨張パルス及び収縮パルスなどの駆動パルス６０ａ〜６０ｃと同等の電圧であるため、特別な回路を必要とせず、駆動回路２４のスイッチ２４ａ〜２４ｃを基準電圧（ＧＮＤ）と駆動電圧（Ｖｄｄ）とに切り替えるだけで所定の位置に挿入することができる。このため、本発明の短駆動パルス６５及び短休止期間６６によるキャビテーションの防止では、従来と異なる駆動回路を作成する必要がなくコストを低減することができる。
【００８４】
また、本発明では、短駆動パルス６５及び短休止期間６６を設けるだけでキャビテーションを防止するため、キャビテーションを防止する特殊なインクを用いる必要がなく、また、製造工程が複雑化することがない。
【００８５】
なお、このような短駆動パルス６５及び短休止期間６６は、側壁２９ａ及び２９ｂに電界が印加され変形が開始してから完了するまでの時間を適宜分割するように挿入すればよく、この時間の１０〜９０％が好適である。
【００８６】
また、短駆動パルス６５及び短休止期間６６は、膨張パルス及び収縮パルスの時間内に含めて設けることが好ましい。これは、膨張パルス及び収縮パルスの時間が主にチャンバ形状及びインク物性から定まる最適値を持つため、短駆動パルス６５及び短休止期間６６をこれら従来の駆動パルスの時間内に含めるように配置することによって、従来のインク吐出特性を低下させることなくキャビテーションの発生を防止することができるからである。
【００８７】
また、短駆動パルス６５を印加する時間ｔ１ａ〜ｔ１ｂは、駆動パルス６０ａ〜６０ｃにより通常状態から膨張状態まで、又は収縮状態から通常状態まで変形する変形量の５０％の変形をチャンバ２９ｂに行わせる時間とするのが好ましく、短休止期間６６の時間ｔ１ｂ〜ｔ１ｃは、短駆動パルス６５によるチャンバ２９ｂの変形の５０％逆方向に変形させる時間とするのが好ましい。
【００８８】
さらに、本実施形態では、駆動パルス６０ａ〜６０ｃのチャンバ２８ｂの容積を膨張状態又は通常状態まで増大させるように変形する膨張用立ち上がり部６１及び収縮用立ち下がり部６４の両方に短駆動パルス６５及び短休止期間６６を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、膨張用立ち上がり部６１及び収縮用立ち下がり部６４の何れか一方に短駆動パルス６５及び短休止期間６６を設けるようにしてもよい。短駆動パルス６５及び短休止期間６６を何れか一方に設けた場合にも、キャビテーションを防止することができる。
【００８９】
（実施例１）
実施例１のインクジェット式記録方法では、上述した実施形態１のインクジェット式記録装置を用いて、インク滴を吐出可能な全チャンバからインク滴を吐出させる際に、膨張パルスの立ち上がり部に０．２μｓの短駆動パルスと、０．２μｓの短休止期間とを設け、膨張パルスを５．６μｓとした。また、収縮パルスとして１１．６μｓ印加した。
【００９０】
（比較例１）
図９は、比較例１の一対の電極に付与される駆動パルスとチャンバ内の圧力変化を示す図であり、図１０は、駆動パルスによる側壁の変形量及び側壁の変形状態を示す図である。
【００９１】
比較例１のインクジェット式記録方法では、実施例１と同一のインクジェット式記録装置を用いて、図９に示すように、インク滴を吐出させる際に、短駆動パルス及び短休止期間を設けていない膨張パルスである駆動パルス１６０ｂと、収縮パルスである駆動パルス１６０ａ及び１６０ｃとを印加するようにした。
【００９２】
詳しくは、図１０に示すように、駆動パルス１６０ｂの膨張用立ち上がり部１６１で、駆動電圧（Ｖｄｄ）を印加することにより、時間ｔ１ａ〜ｔ１ｃでチャンバ２８ｂの容積を通常状態から膨張状態まで変形させる。このとき、図９に示すように、チャンバ２８ｂ内の圧力変化は、Ｖ１０に示すような急激な負圧への変化となる。
【００９３】
このようにチャンバ２８ｂの容積を膨張状態とした後、膨張用立ち下がり部１６２と収縮用立ち上がり部１６３とによってチャンバ２８ｂの容積を膨張状態から収縮状態まで変形させて、チャンバ２８ｂ内のインクをノズル開口２７からインク滴として吐出させる。このとき、図１０に示すように、チャンバ２８ｂ内の圧力変化は、インク滴の吐出を正常に行わせるため、Ｖ１１に示すような急激な正圧への変化となる。
【００９４】
このようにインク滴の吐出でチャンバ２８ｂの容積を収縮状態とした後、収縮用立ち下がり部１６４によって印加されていた駆動電圧（Ｖｄｄ）を基準電圧（ＧＮＤ）に戻すことにより、時間ｔ４ａ〜ｔ４ｃでチャンバ２８ｂの容積は、膨張状態から通常状態まで戻るようになっている。このとき、図９に示すように、チャンバ２８ｂ内の圧力変化は、Ｖ１２に示すような急激な負圧への変化となる。
【００９５】
このように、比較例１では、チャンバ２８ｂの両側の側壁２９ａ及び２９ｃは、例えば、駆動パルス１６０ｂでは、時間ｔ１ａ〜ｔ１ｃで変形が完了するのに比べ、実施例１では、駆動パルス６０ｂでは、時間ｔ１ａ〜ｔ１ｄの長い時間で変形が完了する。このように、駆動パルス６０ｂ及び１６０ｂでは、駆動電圧（Ｖｄｄ）の印加を同じ時間ｔ１〜ｔ２としても、側壁２９ａ及び２９ｂが通常状態から膨張状態まで変形が完了するまでの時間が実施例１の方が長いことが分かる。なお、チャンバ２８ｂの容積を収縮状態から通常状態まで変形させる際も同様となる。
【００９６】
これにより、実施例１では、チャンバ２８ｂ内に負圧を急激に発生させず、キャビテーションを防止することができる。
【００９７】
このような比較例１の駆動パルス１６０ａ〜１６０ｃにより、インク滴を吐出可能な全チャンバからインク滴を吐出させた。ここで、膨張パルス膨張パルスである駆動パルス１６０ｂを６．０μｓ印加し、収縮パルスである駆動パルス１６０ａ及び１６０ｃを１１．６μｓ印加した。
【００９８】
実施例１と比較例１との時間経過に伴う吐出不良ノズル開口数をカウントしたところ、図１１のグラフに示すように、比較例１では、経過時間に伴い吐出不良ノズル開口数が増加している。これに対し、実施例１のインクジェット式記録装置では、時間経過に伴う吐出不良ノズル開口数はほとんど増大することがないことが分かった。
【００９９】
このような吐出不良ノズル開口は、チャンバ内にキャビテーションが発生した際に増加するため、実施例１のインクジェット式記録方法では、キャビテーションの発生を防止していることが分かる。
【０１００】
この結果から明らかなように、本発明のインクジェット式記録方法によれば、キャビテーションを防止して安定したインク吐出特性を得ることができる。
【０１０１】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。
【０１０２】
例えば、上述した実施形態１では、膨張パルスである駆動パルス６０ｂの膨張用立ち上がり部６１近傍及び収縮パルスである駆動パルス６０ａ及び６０ｃの収縮用立ち下がり部６４近傍のそれぞれに、一つの短駆動パルス６５及び一つの短休止期間６６を挿入するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、複数の短駆動パルス及び複数の短休止期間を設けるようにしてもよい。また、複数の短駆動パルス及び短休止期間を設けるときには、例えば、図１２に示すように、複数の短駆動パルス６５Ａの時間を徐々に広くし、これとは逆に複数の短休止期間６６Ａの時間を徐々に狭くするようにすれば、側壁を複数の段階で変形させることができ、負圧への変化も複数の段階的に行わせることができる。なお、図１２に示す駆動パルス６０ｂは、チャンバ２８の容積を通常状態から膨張状態に変形させる際に印加される駆動パルスであり、例えば、チャンバ２８の容積を収縮状態から通常状態に変形させる駆動パルスに、複数の短駆動パルス及び短休止期間を設ける場合には、上述した駆動パルスとは逆に、短駆動パルスの時間を徐々に狭くし、且つ短休止期間の時間を徐々に広くするようにすればよい。
【０１０３】
また、例えば、上述の本実施形態では、各チャンバ２８ａ〜２８ｆ内の側壁２９ａ〜２９ｅに一対の電極３０ａ〜３０ｆ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式記録方法が適用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。
【０１０４】
例えば、図１３に示すように、各チャンバ２８ａ〜２８ｆの側壁２９ａ〜２９ｅに駆動パルスがそれぞれ独立して出力される電極３０Ａを設けたタイプのインクジェットヘッドであってもよい。
【０１０５】
また、例えば、インクの充填されるチャンバのそれぞれの間にインクの充填されないダミーチャンバが設けられた水性インク用等のインクジェットヘッドであってもよい。なお、このようなインクジェットヘッドは、各チャンバの両側の側壁の分極方向が、上述のタイプのインクジェットヘッドとは逆方向となる。
【０１０６】
また、上述した実施形態では、圧電セラミックからなる側壁２９を並設し、側壁２９によって画成されたチャンバ２８からインク滴を吐出させるインクジェットヘッド２０を例示したが、本発明のインクジェット式記録方法が適用されるインクジェットヘッドとしては、圧電体を用いたものであれば特にこれに限定されず、例えば、溝状のチャンバの一方面のみに圧電体が設けられたインクジェットヘッドに適用しても同様の効果を得ることができる。
【０１０７】
さらに、上述した実施形態では、インクジェットヘッドを走査するシリアル型のインクジェット式記録装置を例示して説明したが、本発明は、インクジェットヘッドが固定されたライン型のインクジェット式記録装置等の他のタイプのインクジェット式記録装置にも適用することができる。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、チャンバの容積が通常状態から膨張状態までの変形させる際及び収縮状態から通常状態までの変形させる際の何れか一方又はその両方に膨張状態又は通常状態とする駆動パルスの電圧と同等の電圧の短駆動パルスと短休止期間とを設けるようにしたので、チャンバの容積を段階的に増大させることができ、膨張時の急激な負圧の発生を防止することができる。これにより、キャビテーションを防止して安定したインク吐出特性を得ることができる。また、駆動パルスを変形して膨張パルス又は収縮パルスと同等の電圧の短駆動パルスと短休止期間とを設けるため、従来と異なる駆動ＩＣを作成する必要がなく、キャビテーションを防止する特殊なインクを用いる必要もなく、さらには、製造工程が複雑化することがないため、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るヘッドチップの分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの組立工程を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１に係るタンクホルダの一例を示す概略斜視図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る駆動回路とヘッドチップとの配線の接続状態を示す概略図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る一対の電極に付与される駆動パルスとチャンバ内の圧力変化を示す図である。
【図８】本発明の実施形態１に係る駆動パルスによる側壁の変形量を示す図である。
【図９】比較例１に係る一対の電極に付与される駆動パルスとチャンバ内の圧力変化を示す図である。
【図１０】比較例１に係る駆動パルスによる側壁の変形量を示す図である。
【図１１】実施例１及び比較例１のインクジェット式記録方法でのインク吐出特性を示すグラフである。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る駆動パルスを示す図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る駆動回路とヘッドチップとの配線の接続状態を示す概略図である。
【符号の説明】
１０  インクジェット式記録装置
２０  インクジェットヘッド
２１  ヘッドチップ
２２  ベースプレート
２３  ヘッドカバー
２４  駆動回路
２５  配線基板
２６  圧電セラミックプレート
２７  ノズル開口
２８、２８ａ〜２８ｆ  チャンバ
２９、２９ａ〜２９ｅ  側壁
３０、３０ａ〜３０ｆ  電極
３０Ａ  電極
３４  ノズルプレート
４０  タンクホルダ
５０  外部回路
５１  外部配線
６０ａ〜６０ｃ  駆動パルス
６１  膨張用立ち上がり部
６２  膨張用立ち下がり部
６３  収縮用立ち上がり部
６４  収縮用立ち下がり部
６５、６５Ａ  短駆動パルス
６６、６６Ａ  短休止期間
１００  ヘッドユニット
【図１】
2004243661.tif 000003
【図２】
2004243661.tif 000004
【図３】
2004243661.tif 000005
【図４】
2004243661.tif 000006
【図５】
2004243661.tif 000007
【図６】
2004243661.tif 000008
【図７】
2004243661.tif 000009
【図８】
2004243661.tif 000010
【図９】
2004243661.tif 000011
【図１０】
2004243661.tif 000012
【図１１】
2004243661.tif 000013
【図１２】
2004243661.tif 000014
【図１３】
2004243661.tif 000015