(57)【要約】【課題】  制振を行い、残留振動を抑制し、インク滴の噴射速度、インク滴の体積を適切な値に保ちながらインク滴を安定に吐出させ、画像品質を落とさないようにするインクジェット記録ヘッドの駆動方法、インクジェット記録装置を提供する。【解決手段】  圧力発生素子によってインクが充填された圧力発生室内に圧力変化を生じさせ、前記圧力発生室に連通されるノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドの駆動方法において、前記圧力発生室を収縮させてインク滴を吐出させる第１の信号Ａと前記圧力発生室の収縮を保持する第２の信号Ｂと、前記圧力発生室を収縮または膨張させてインク滴吐出後のメニスカスの残留振動を抑制させる第３の信号Ｃとを少なくとも含み、前記圧力発生室の固有振動周期をＴｃとしたとき、前記第３の信号Ｃの時間をＴｃ／２以下に設定することを特徴とする。【選択図】  図４
2005161745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力発生素子によってインクが充填された圧力発生室内に圧力変化を生じさせ、前記圧力発生室に連通されるノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドの駆動方法において、
前記圧力発生室を収縮させてインク滴を吐出させる第１の信号と前記圧力発生室の収縮を保持する第２の信号と、前記圧力発生室を収縮または膨張させてインク滴吐出後のメニスカスの残留振動を抑制させる第３の信号とを少なくとも含み、
前記圧力発生室の固有振動周期をＴｃとしたとき、前記第３の信号時間をＴｃ／２以下に設定することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
【請求項２】
請求項１において、前記第３の信号後、前記圧力発生室を収縮または膨張させて初期状態に戻す第４の信号時間を含み、前記第４の信号時間をＴｃ／２以下に設定することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記第３の信号後に前記圧力発生室の収縮または膨張状態を保持する第５の信号を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項において、前記第１の信号前に前記圧力発生室を膨張させる第６の信号とその膨張状態を保持する第７の信号とを含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
【請求項５】
圧力発生素子によってインクが充填された圧力発生室内に圧力変化を生じさせ、前記圧力発生室に連通されるノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置において、
前記圧力発生室を収縮させてインク滴を吐出させる第１の信号と前記圧力発生室の収縮を保持する第２の信号と、前記圧力発生室を収縮または膨張させてインク滴吐出後のメニスカスの残留振動を抑制させる第３の信号とを少なくとも含み、
前記圧力発生室の固有振動周期をＴｃとしたとき、前記第３の信号時間をＴｃ／２以下に設定することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項６】
請求項５において、前記第３の信号後、前記圧力発生室を収縮または膨張させて初期状態に戻す第４の信号時間を含み、前記第４の信号時間をＴｃ／２以下に設定することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項７】
請求項５または６において、前記第３の信号後に前記圧力発生室の収縮または膨張状態を保持する第５の信号を含むことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項８】
請求項５から７の何れか１項において、前記第１の信号前に前記圧力発生室を膨張させる第６の信号とその膨張状態を保持する第７の信号とを含む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、圧力発生素子（主に圧電素子）により振動板を変位させノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドの駆動方法およびインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置（画像記録装置）として使用するインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する圧力発生室（圧力室、加圧液室、液室、インク室、インク流路等とも称される。）と、この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（エネルギー発生手段）とを備えて、アクチュエータ手段を駆動することで圧力発生室内インクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるものであり、記録の必要なときにのみインク滴を吐出するインク・オン・デマンド方式のものが主流である。
【０００３】
そして、インク滴（記録液体）を吐出させるためのアクチュエータ手段の種類により、幾つかの方式に大別される。圧力発生室の壁の一部を薄い振動板とし、これに対応して圧力発生素子としての圧電素子を配置し、電圧印加に伴って発生する圧電素子の変形により振動板を変形させることで圧力発生室内の圧力を変化させてインク滴を吐出させるピエゾ方式のもの、液室内部に発熱体素子を配置し、通電による発熱体の加熱によって気泡を発生させ、気泡の圧力によってインク滴を吐出させるバブルジェット（Ｒ）方式のものが一般に良く知られている。
【０００４】
また、圧力発生室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向して配置された圧力発生室外の個別電極とを備え、振動板と電極との間に電界を印加することで発生する静電力により振動板を変形させて、圧力発生室内の圧力／体積を変化させることによりノズルからインク滴を吐出させる静電型のものも提案されている。
【０００５】
特許文献１には、アクチュエータ装置の歩留まり向上を図り、圧力発生室を収縮させインク滴を吐出させる信号時間と前記圧力発生室の収縮を保持する時間の和を圧力発生室の固有振動周期に合わせるようにしている技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２７００９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記した何れの方式でもインク滴を吐出させた後に、残留振動によってミストが発生したり、噴射曲がりなどの画質異常問題が起きてしまう。
【０００７】
特許文献１では、残留振動をすぐに抑制することが難しく、特に小さいインク滴を吐出させるときに残留振動により噴射曲がりやミスト発生、縞状画像などの画質異常問題が起きることがある。
【０００８】
そこで本発明では制振を行い、残留振動を抑制し、インク滴のＶｊ（噴射速度）、Ｍｊ（インク滴の体積）を適切な値に保ちながらインク滴を安定に吐出させ、画像品質を落とさないようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明では、圧力発生素子によってインクが充填された圧力発生室内に圧力変化を生じさせ、前記圧力発生室に連通されるノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドの駆動方法において、前記圧力発生室を収縮させてインク滴を吐出させる第１の信号と前記圧力発生室の収縮を保持する第２の信号と、前記圧力発生室を収縮または膨張させてインク滴吐出後のメニスカスの残留振動を抑制させる第３の信号とを少なくとも含み、前記圧力発生室の固有振動周期をＴｃとしたとき、前記第３の信号時間をＴｃ／２以下に設定することを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記第３の信号後、前記圧力発生室を収縮または膨張させて初期状態に戻す第４の信号時間を含み、前記第４の信号時間をＴｃ／２以下に設定することを特徴とする。
【００１１】
すると、制振効果を強くし、残留振動を早く抑制することができ、インク滴吐出後のミスト発生や噴射曲がりといった画質異常問題を低減させることができる。
【００１２】
さらに、前記第３の信号後に前記圧力発生室の収縮または膨張状態を保持する第５の信号を含むことを特徴とすることで、所望のＶｊ，Ｍｊを達成することができる。
【００１３】
さらに、前記第１の信号前に前記圧力発生室を膨張させる第６の信号とその膨張状態を保持する第７の信号とを含むことを特徴とすることで、微小滴化が可能である。
【００１４】
また、本発明では、圧力発生素子によってインクが充填された圧力発生室内に圧力変化を生じさせ、前記圧力発生室に連通されるノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置において、前記圧力発生室を収縮させてインク滴を吐出させる第１の信号と前記圧力発生室の収縮を保持する第２の信号と、前記圧力発生室を収縮または膨張させてインク滴吐出後のメニスカスの残留振動を抑制させる第３の信号とを少なくとも含み、前記圧力発生室の固有振動周期をＴｃとしたとき、前記第３の信号時間をＴｃ／２以下に設定することを特徴とする。
【００１５】
さらに、前記第３の信号後、前記圧力発生室を収縮または膨張させて初期状態に戻す第４の信号時間を含み、前記第４の信号時間をＴｃ／２以下に設定することを特徴とする。
【００１６】
すると、制振効果を強くし、残留振動を早く抑制することができ、インク滴吐出後のミスト発生や噴射曲がりといった画質異常問題を低減させることができる。
【００１７】
さらに、前記第３の信号後に前記圧力発生室の収縮または膨張状態を保持する第５の信号を含むことを特徴とすることで、所望のＶｊ，Ｍｊを達成することができる。
【００１８】
さらに、前記第１の信号前に前記圧力発生室を膨張させる第６の信号とその膨張状態を保持する第７の信号とを含むことを特徴とすることで、微小滴化が可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により残留振動を抑制し、画像品質を落とさないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明を適用したインクジェットヘッドの要素拡大図、図２は同ヘッドのチャンネル間方向の要部拡大断面図、図３は圧力発生室部の上面図である。
【００２１】
このインクジェットヘッドは、インク供給口１−１と共通液室１−２となる彫り込みを形成したフレーム１と、流体抵抗部２−１、圧力発生室２−２となる彫り込みとノズル３−１に連通する連通口２−３を形成した流路板２と、ノズル３−１を形成するノズル板と、凸部６−１、ダイヤフラム部６−２およびインク流入口６−３を有する振動板６と、振動板に接着層７を介して接合された積層圧電素子５と、積層圧電素子５を固定しているベース４を備えている。
【００２２】
ベース４はチタン酸バリウム系セラミックからなり、積層圧電素子５を２列配置して接合している。
【００２３】
積層圧電素子５は、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層５−１と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層５−２とを交互に積層している。内部電極層５−２は両端で外部電極５−３に接続する。
【００２４】
積層圧電素子５はハーフカットのダイシング加工により櫛歯上に分割され、１つ毎に駆動部５−６と支持部５−７（非駆動部）として使用する。外部電極５−３の外側はハーフカットのダイシング加工で分割されるように、切り欠き等の加工により長さを制限しており、これらは複数の個別電極５−４となる。他方はダイシングでは分割されずに導通しており共通電極５−５となる。
【００２５】
駆動部の個別電極５−４にはＦＰＣ８が半田接合されている。また、共通電極５−５は積層圧電素子の端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣ８のＧｎｄ電極に接合している。ＦＰＣ８には図示しないドライバＩＣが実装されており、これにより駆動部５−６への駆動電圧印加を制御している。
【００２６】
振動板６は、薄膜のダイアフラム部６−２と、このダイアフラム部６−２の中央部に形成した駆動部５−６となる積層圧電素子５と接合する島状凸部（アイランド部）６−１と、支持部１８に接合する梁を含む厚膜部と、インク流入口６−３となる開口を電鋳工法によるＮｉメッキ膜を２層重ねて形成している。ダイヤフラム部の厚さは３ｕｍ、幅は３５ｕｍ（片側）である。
【００２７】
この振動板６の島状凸部６−１と積層圧電素子５の可動部５−６、振動板５とフレーム１の結合は、ギャップ材を含んだ接着層７をパターニングして接着している。
【００２８】
流路板２はシリコン単結晶基板を用いて、流体抵抗部２−１、圧力発生室２−２となる彫り込み、およびノズル３−１に対する位置に連通口２−３となる貫通口をエッチング工法でパターニングした。
【００２９】
エッチングで残された部分が圧力発生室２−２の隔壁２−４となる。また、このヘッドではエッチング幅を狭くする部分を設けて、これを流体抵抗部２−１とした。
【００３０】
ノズルプレート３は金属材料、例えば電鋳工法によるＮｉメッキ膜等で形成したもので、インク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル３−１を多数を形成している。このノズル３−１の内部形状（内側形状）は、ホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。）に形成している。また、このノズル３−１の径はインク滴出口側の直径で約２０〜３５μｍである。また各列のノズルピッチは１５０ｄｐｉとした。
【００３１】
このノズルプレート３のインク吐出面（ノズル表面側）は、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層３−２を設けている。ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。
【００３２】
インク供給口１−１と共通液室１−２となる彫り込みを形成するフレーム１は樹脂成形で作製している。
【００３３】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、記録信号に応じて駆動部５−６に駆動波形（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによって、駆動部５−６に積層方向の変位が生起し、振動板３を介して圧力発生室２−２が加圧されて圧力が上昇し、ノズル３−１からインク滴が吐出される。
【００３４】
その後、インク滴吐出の終了に伴い、圧力発生室２−２内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって圧力発生室２−２内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは共通液室１−２に流入し、共通液室１−２からインク流入口６−３を経て流体抵抗部２−１を通り、圧力発生室２−２内に充填される。
【００３５】
流体抵抗部２−１は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による最充填（リフィル）に対して抵抗になる。流体抵抗部を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。
【００３６】
以下、インクジェットの記録ヘッドの駆動方法に関し、駆動信号に係る説明をする。
【００３７】
図４の駆動信号図のように、前記第１の信号Ａにより基準電位から電圧を上げ前記圧力発生室を収縮させてインク滴を吐出させ、前記第２の信号Ｂにより電圧をホールドし前記圧力発生室の収縮を保持し、前記第３の信号Ｃにより電圧を上げ前記圧力発生室を収縮させ制振を行っている。
【００３８】
特許文献１記載のような方法では、図６の左図のようにメニスカスの残留振動がうまく抑制できない場合もある。
【００３９】
本実施形態のように、前記第３の信号Ｃの信号時間をＴｃ／２以下にすることにより、図６の右図のようにメニスカスの残留振動を早く抑制することができる。それによりインク滴吐出後のミスト発生や、噴射曲がりといった画質異常問題を低減させることができる。
【００４０】
図４の駆動信号図のように、前記第１の信号Ａにより基準電位から電圧を上げ前記圧力発生室を収縮させてインク滴を吐出させ、前記第２の信号Ｂにより電圧をホールドし前記圧力発生室の収縮を保持し、前記第３の信号Ｃにより電圧を上げ前記圧力発生室を収縮させ制振を行い、その後、前記第５の信号Ｅにより電圧をホールドし前記圧力発生室の収縮を保持し、前記第４の信号Ｄにより電圧を下げ前記圧力発生室を膨張させて、制振を加えながら基準電位まで戻している。
【００４１】
本実施形態のように、前記第４の信号Ｄの信号時間をＴｃ／２以下にすることにより、図６の右図のようにメニスカスの残留振動をさらに抑制することができる。それによりインク滴吐出後のミスト発生や、噴射曲がりといった画質異常問題を低減させることができる。
【００４２】
また本実施形態のように、前記第５の信号Ｅを入れることにより前記第３の信号Ｃと前記第４の信号Ｄとの時間間隔が調整可能である。
【００４３】
図５の駆動信号図のように、前記圧力発生室を収縮させる前に前記第６、第７の信号（Ｆ、Ｇ）により前記圧力発生室を膨張させてからインク滴を吐出させることによって微小な滴を吐出させることができる。
【００４４】
なお、上記形態は本発明の好適なものの一例であり、本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】インクジェットヘッドの要素拡大図である。
【図２】インクジェットヘッドのチャンネル間方向の要部拡大図である。
【図３】圧力発生室部の上面図である。
【図４】駆動信号図である。
【図５】駆動信号図である。
【図６】メニスカスの残留振動の抑制状態を表した図である。
【符号の説明】
【００４６】
Ａ    第１の信号
Ｂ    第２の信号
Ｃ    第３の信号
Ｄ    第４の信号
Ｅ    第５の信号
Ｆ    第６の信号
Ｇ    第７の信号
【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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