(57)【要約】【課題】顔料インクによる記録速度のさらなる高速化および染料インクによる記録品質のさらなる高品質化を図ることができるインクジェット記録装置を実現する。【解決手段】顔料インクを噴射するノズル３９ａの径が、染料インクを噴射するノズル３９ｂ〜３９ｄの各径よりも大きく、かつ、顔料インク噴射のための活性部４１の面積Ｓ１が染料インク噴射のための活性部４２〜４４の各面積Ｓ２よりも大きく、かつ、活性部４１の静電容量Ｃ１が活性部４２〜４４の各静電容量Ｃ２よりも大きく、かつ、活性部４１に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間Ｔ１が、活性部４２〜４４に圧電効果を発生させるための各駆動波形の立上がり時間Ｔ２よりも長い。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
顔料インク、及び染料インクを噴射して記録を行うインクジェット記録装置であって、
前記顔料インクを噴射する第１のノズル群と、
前記染料インクを噴射する第２のノズル群と、
第１のノズル群に対応して設けられた第１の圧力室群と、
第２のノズル群に対応して設けられた第２の圧力室群と、
圧電効果により第１の圧力室群内の顔料インクに噴射のための圧力を付与する第１の活性部群と、
圧電効果により第２の圧力室群内の染料インクに噴射のための圧力を付与する第２の活性部群と、
を備え、
第１のノズル群に属するノズルの径が第２のノズル群に属するノズルの径よりも大きく、
第１の活性部群に属する活性部の第１の圧力室群に属する圧力室に対向する面積が、第２の活性部群に属する活性部の第２の圧力室群に属する圧力室に対向する面積よりも大きいことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
第１のノズル群に属するノズルの径が２０μｍであり、第２のノズル群に属するノズルの径が１７μｍであることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
第１の活性部群に属する活性部の静電容量が、第２の活性部群に属する活性部の静電容量よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
第１の活性部群に属する活性部の静電容量が１５００ｐＦであり、第２の活性部群に属する活性部の静電容量が１０００ｐＦであることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
第１の活性部群に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間が、第２の活性部群に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間よりも長いことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
第１の活性部群に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間が１．５μｓであり、第２の活性部群に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間が１．０μｓであることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記顔料インクの噴射速度と前記染料インクの噴射速度とが同じになるように、第１のノズル群に属するノズルの径、及び第２のノズル群に属するノズルの径が選択されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】
前記顔料インクはブラックインクであり、前記染料インクはカラーインクであることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項９】
顔料インク、及び染料インクを噴射して記録を行うインクジェット記録装置であって、
前記顔料インクを噴射する第１のノズル群と、
前記染料インクを噴射する第２のノズル群と、
第１のノズル群に対応して設けられた第１の圧力室群と、
第２のノズル群に対応して設けられた第２の圧力室群と、
圧電効果により第１の圧力室群内の顔料インクに噴射のための圧力を付与する第１の活性部群と、
圧電効果により第２の圧力室群内の染料インクに噴射のための圧力を付与する第２の活性部群と、
を備え、
第１のノズル群に属するノズルの径が第２のノズル群に属するノズルの径よりも大きく、
第１の活性部群に属する活性部の第１の圧力室群に属する圧力室に対向する面積が、第２の活性部群に属する活性部の第２の圧力室群に属する圧力室に対向する面積よりも大きく、
第１の活性部群に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間が、第２の活性部群に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間よりも長く、
第１の活性部群に属する活性部の静電容量と第２の活性部群に属する活性部の静電容量との比が、第１の活性部群に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間と第２の活性部群に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間との比に等しいことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１０】
第１のノズル群に属するノズルの径が２０μｍであり、第２のノズル群に属するノズルの径が１７μｍであることを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１１】
第１の活性部群に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間が１．５μｓであり、第２の活性部群に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間が１．０μｓであることを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１２】
第１の活性部群に属する活性部の静電容量と第２の活性部群に属する活性部の静電容量との比が１．５であることを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１３】
前記顔料インクの噴射速度と前記染料インクの噴射速度とが同じになるように、第１のノズル群に属するノズルの径、及び第２のノズル群に属するノズルの径が選択されていることを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１４】
第１の活性部群に属する活性部を駆動するための出力回路内の回路抵抗と、第２の活性部群に属する活性部を駆動するための出力回路内の回路抵抗とが等しいことを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１５】
前記顔料インクはブラックインクであり、前記染料インクはカラーインクであることを特徴とする請求項９に記載の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、顔料インクを噴射する第１のノズル群と、染料インクを噴射する第２のノズル群とを備えたインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、顔料インクは染料インクよりも紙面上で拡がり難い。したがって、従来のインクジェット記録装置においては、同じ解像度の画像を記録する場合、１ドットを形成するために噴射される顔料インクの液滴体積を、染料インクの液滴体積よりも大きくしている。例えば、特許文献１（特開２００１−３１５３２４号公報）に記載されているインクジェット記録装置では、顔料インクを噴射するときと染料インクを噴射するときとで異なる数の駆動波形を使用することにより、１ドットを形成するために噴射される顔料インクの液滴数を、染料インクの液滴数よりも多くしている。
【特許文献１】特開２００１−３１５３２４号公報（公報４４〜４５段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のように駆動波形の個数によってインクの液滴体積を変える手法では、制御可能なインク液滴体積に限界があるため、記録速度および記録品質をより一層向上させるという要求に応えられないという問題がある。例えば、コントラストが際立った高品質の画像を記録するために、ブラックインクには顔料インクを使用し、ブラック以外のカラーインクには染料インクを使用するインクジェット記録装置が知られている。ここで、ベタ領域（隙間無く記録する領域）を記録する場合、上記駆動波形の個数によって液滴体積を変える手法では、カラーインクよりもブラックインクの方が、１ドットを形成する際に必要となる駆動波形の個数が多くなる。多くの駆動波形を出力するためには、駆動周期を長くしなければならず、記録時間が長くなる。また、高解像度の記録においては、より小さい液滴体積が必要とされるが、顔料インクのブラックインクに対して染料インクのカラーインクは紙面上でドット径が拡がりやすく、高品質化が困難であった。
【０００４】
本発明の第１の目的は、顔料インクによる記録のさらなる高速化を図ることができるインクジェット記録装置を実現することである。本発明の第２の目的は、染料インクによる記録のさらなる高品質化を図ることができるインクジェット記録装置を実現することである。なお、以下に示す各要素に付した括弧付き符号は、その要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００５】
本発明の第１の態様に従えば、顔料インク、及び染料インクを噴射して記録を行うインクジェット記録装置（１）であって、前記顔料インクを噴射する第１のノズル群（３９ａ）と、前記染料インクを噴射する第２のノズル群（３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ）と、第１のノズル群（３９ａ）に対応して設けられた第１の圧力室群（３１ａ）と、第２のノズル群（３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ）に対応して設けられた第２の圧力室群（３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）と、圧電効果により第１の圧力室群（３１ａ）内の顔料インクに噴射のための圧力を付与する第１の活性部群（４１）と、圧電効果により第２の圧力室群（３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）内の染料インクに噴射のための圧力を付与する第２の活性部群（４２，４３，４４）と、を備え、第１のノズル群（３９ａ）に属するノズルの径（Φ１）が第２のノズル群（３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ）に属するノズルの径（Φ２）よりも大きく、第１の活性部群（４１）に属する活性部の第１の圧力室群（３１ａ）に属する圧力室に対向する面積（Ｓ１）が、第２の活性部群（４２，４３，４４）に属する活性部の第２の圧力室群（３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）に属する圧力室に対向する面積（Ｓ２）よりも大きいインクジェット記録装置（１）が提供される。
【０００６】
本発明のインクジェット記録装置（１）では、顔料インクを噴射する第１の活性部群（４１）に属する活性部の第１の圧力室群（３１ａ）に属する圧力室に対向する面積（Ｓ１）が、染料インクを噴射する第２の活性部群（４２，４３，４４）に属する活性部の第２の圧力室群（３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）に属する圧力室に対向する面積（Ｓ２）よりも大きいため、第１の活性部群（４１）と第２の活性部群（４２，４３，４４）に同じ電圧を印加しても、第１の活性部群（４１）に属する活性部には第２の活性部群（４２，４３，４４）に属する活性部よりも大きなエネルギを発生させることができる。つまり、顔料インクにより記録を行う場合には、染料インクにより記録を行う場合よりも大きい液滴体積が得られる。したがって、ブラックインクの１ドットを形成する際の駆動波形の個数を、カラーインクの１ドットを形成する際の駆動波形の個数よりも多くする必要がなくなる。これによりブラックインクの１ドットを形成する際の周期を短くすることができ、顔料インクによる記録速度の高速化を図ることができる。さらに、第１の圧力室群（３１ａ）につながる第１のノズル群（３９ａ）に属するノズルの径（Φ１）が、第２の圧力室群につながる第２のノズル群（３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ）に属するノズルの径（Φ２）よりも大きいので、異なったエネルギを与えられた顔料インク、及び染料インクの液滴を、ほぼ同じ速度で噴射することができる。したがって、液滴を所期の位置に着弾させ、高品質で記録することができる。また、染料インクの液滴体積を小さくすることができるので、染料インクによる記録の高品質化を図ることができる。
【０００７】
本発明のインクジェット記録装置（１）において、第１のノズル群（３９ａ）に属するノズルの径（Φ１）は２０μｍであってもよく、第２のノズル群（３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ）に属するノズルの径（Φ２）は１７μｍであってもよい。
【０００８】
本発明のインクジェット記録装置（１）において、第１の活性部群（４１）に属する活性部の静電容量（Ｃ１）が、第２の活性部群（４２，４３，４４）に属する活性部の静電容量（Ｃ２）よりも大きくてもよい。具体的には、第１の活性部群（４１）に属する活性部の静電容量（Ｃ１）が１５００ｐＦであってもよく、第２の活性部群（４２，４３，４４）に属する活性部の静電容量（Ｃ２）が１０００ｐＦであってもよい。圧電効果を利用して圧力室内のインクに噴射のための圧力を付与する方式のインクジェット記録装置では、活性部の静電容量が大きくなると、エネルギーが大きくなり、インク液滴の体積が増加するという特性がある。したがって、第１の活性部群（４１）に属する活性部の静電容量（Ｃ１）を第２の活性部群（４２，４３，４４）に属する活性部の静電容量（Ｃ２）よりも大きくすることにより、顔料インクにより記録を行う場合には、大きな液滴体積が得られ、染料インクにより記録を行う場合には、小さな液滴体積が得られる。これにより、顔料インクによる記録速度の高速化、及び染料インクによる記録の高品質化を図ることができる。
【０００９】
本発明のインクジェット記録装置（１）において、第１の活性部群（４１）に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間（Ｔ１）が、第２の活性部群（４２，４３，４４）に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間（Ｔ２）よりも長くてもよい。具体的には、第１の活性部群（４１）に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間（Ｔ１）は１．５μｓであってもよく、第２の活性部群（４２，４３，４４）に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間（Ｔ２）は１．０μｓであってもよい。圧電効果を利用して圧力室内のインクに噴射のための圧力を付与する方式のインクジェット記録装置では、駆動波形の立上がり時間または立下がり時間の長さが長くなると、インク液滴の体積が増加するという特性がある。したがって、顔料インク噴射のための活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間（Ｔ１）を、染料インク噴射のための活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間（Ｔ２）よりも長くすることにより、顔料インクにより記録を行う場合には、大きな液滴体積が得られ、染料インクにより記録を行う場合には、小さな液滴体積が得られる。これにより、顔料インクによる記録速度の高速化、及び染料インクによる記録の高品質化を図ることができる。
【００１０】
本発明のインクジェット記録装置（１）において、前記顔料インクの噴射速度と前記染料インクの噴射速度とが同じになるように、第１のノズル群に属するノズルの径（Φ１）、及び第２のノズル群に属するノズルの径（Φ２）が選択され得る。
【００１１】
本発明のインクジェット記録装置（１）において、  前記顔料インクはブラックインクであってもよく、前記染料インクはカラーインクであってもよい。この場合、体積の大きいブラックインクの液滴が得られるため、ブラックインクによるベタ塗りなど、ブラックインクを多く使用するような記録領域を高速で記録することができる。また、液滴体積が小さいカラーインク液滴同士を重ねて記録することにより、小径ドットや大径ドットが自在に得られるため、高品質でカラーの記録を行うことができる。
【００１２】
本発明の第２の態様に従えば、顔料インク、及び染料インクを噴射して記録を行うインクジェット記録装置（１）であって、前記顔料インクを噴射する第１のノズル群（３９ａ）と、前記染料インクを噴射する第２のノズル群（３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ）と、第１のノズル群（３９ａ）に対応して設けられた第１の圧力室群（３１ａ）と、第２のノズル群（３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ）に対応して設けられた第２の圧力室群（３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）と、圧電効果により第１の圧力室群（３１ａ）内の顔料インクに噴射のための圧力を付与する第１の活性部群（４１）と、圧電効果により第２の圧力室群（３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）内の染料インクに噴射のための圧力を付与する第２の活性部群（４２，４３，４４）と、を備え、第１のノズル群（３９ａ）に属するノズルの径（Φ１）が第２のノズル群（３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ）に属するノズルの径（Φ２）よりも大きく、第１の活性部群（４１）に属する活性部の第１の圧力室群（３１ａ）に属する圧力室に対向する面積（Ｓ１）が、第２の活性部群（４２，４３，４４）に属する活性部の第２の圧力室群（３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）に属する圧力室に対向する面積（Ｓ２）よりも大きく、第１の活性部群（４１）に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間（Ｔ１）が、第２の活性部群（４２，４３，４４）に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間（Ｔ２）よりも長く、第１の活性部群（４１）に属する活性部の静電容量（Ｃ１）と第２の活性部群（４２，４３，４４）に属する活性部の静電容量（Ｃ２）との比（Ｃ１／Ｃ２）が、第１の活性部群（４１）に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間（Ｔ１）と第２の活性部群（４２，４３，４４）に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間（Ｔ２）との比（Ｔ１／Ｔ２）に等しいインクジェット記録装置（１）が提供される。
【００１３】
本発明のインクジェット記録装置（１）では、顔料インクを噴射する第１の活性部群（４１）に属する活性部の第１の圧力室群（３１ａ）に属する圧力室に対向する面積（Ｓ１）が、染料インクを噴射する第２の活性部群（４２，４３，４４）に属する活性部の第２の圧力室群（３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）に属する圧力室に対向する面積（Ｓ２）よりも大きいため、第１の活性部群（４１）と第２の活性部群（４２，４３，４４）に同じ電圧を印加しても、第１の活性部群（４１）に属する活性部には第２の活性部群（４２，４３，４４）に属する活性部よりも大きなエネルギを発生させることができる。したがって、顔料インクにより記録を行う場合には、大きな液滴体積が得られ、染料インクにより記録を行う場合には、小さな液滴体積が得られる。さらに、第１の圧力室群（３１ａ）につながる第１のノズル群（３９ａ）に属するノズルの径（Φ１）が、第２の圧力室群（３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）につながる第２のノズル群（３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ）に属するノズルの径（Φ２）よりも大きいことにより、異なったエネルギを与えられた顔料インク、及び染料インクの液滴を、ほぼ同じ速度で噴射することができる。したがって液滴を所期の位置に着弾させ、高記録品質で記録することができる。圧電効果を利用して圧力室内のインクに噴射のための圧力を付与する方式のインクジェット記録装置では、駆動波形の立上がり時間または立下がり時間の長さが長くなると、インク液滴の体積が増加するという特性がある。また、駆動波形の立上がり時間または立下がり時間は、活性部の静電容量と、活性部に駆動波形を供給するための駆動回路における内部抵抗値との積に比例する。そこで、顔料インク噴射のための活性部の静電容量（Ｃ１）と染料インク噴射のための活性部の静電容量（Ｃ２）との比（Ｃ１／Ｃ２）を、顔料インク噴射のための活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間（Ｔ１）と染料インク噴射のための活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間（Ｔ２）との比（Ｔ１／Ｔ２）と等しくすることにより、両活性部に駆動波形を供給するための駆動回路における内部抵抗値を同一にすることができる。これにより、駆動回路の設計が容易になる。しかも、駆動回路の品質管理も煩雑にならず、インクジェット記録装置の製造コストを低減することができる。
【００１４】
本発明のインクジェット記録装置（１）において、第１のノズル群（３９ａ）に属するノズルの径（Φ１）は２０μｍであってもよく、第２のノズル群（３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ）に属するノズルの径（Φ２）は１７μｍであってもよい。
【００１５】
本発明のインクジェット記録装置（１）において、第１の活性部群（４１）に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間（Ｔ１）は１．５μｓであってもよく、第２の活性部群（４２，４３，４４）に属する活性部に圧電効果を発生させるための駆動波形の立上がり時間または立下がり時間（Ｔ２）は１．０μｓであってもよい。
【００１６】
本発明のインクジェット記録装置（１）において、第１の活性部群（４１）に属する活性部の静電容量（Ｃ１）と、第２の活性部群（４２，４３，４４）に属する活性部の静電容量（Ｃ２）との比が１．５であってもよい。
本発明のインクジェット記録装置（１）において、第１の活性部群（４１）に属する活性部を駆動するための出力回路内の回路抵抗と、第２の活性部群（４２，４３，４４）に属する活性部を駆動するための出力回路内の回路抵抗とが等しくてもよい。この場合、第１の活性部群（４１）、及び第２の活性部群（４２，４３，４４）を駆動する駆動ＩＣ（８０）の設計が容易となり、駆動ＩＣ（８０）の品質管理も容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の実施形態について図を参照して説明する。図１に示すように、インクジェット記録装置１の内部には、２本のガイド軸６，７が設けられている。そのガイド軸６，７には、キャリッジを兼用するヘッドホルダ９が取付けられている。ヘッドホルダ９には、記録用紙Ｐへインクを噴射して記録を行うヘッドユニット３０が保持されている。ヘッドホルダ９は、キャリッジモータ１０により回転する無端ベルト１１に取付けられており、キャリッジモータ１０の駆動により、ガイド軸６，７に沿って移動する。
【００１８】
また、インクジェット記録装置１には、イエローインクが収容されたインクタンク５ａと、マゼンタインクが収容されたインクタンク５ｂと、シアンインクが収容されたインクタンク５ｃと、ブラックインクが収容されたインクタンク５ｄとが備えられている。各インクタンク５ａ〜５ｄは、それぞれ可撓性のインク供給チューブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに接続されている。各インク供給チューブから供給される各インクは、ヘッドホルダ９から前方へ延出されたチューブジョイント２０を介してヘッドユニット３０へ導入される。
【００１９】
この実施形態では、ブラックインクは顔料インクであり、ブラック以外のカラーインクはそれぞれ染料インクである。
【００２０】
次に、ヘッドユニット３０の構造について図２ないし図５を参照して説明する。なお、以下の説明では、インクを噴射する方向を下方とする。
【００２１】
図２に示すように、ヘッドユニット３０の下面に形成されたノズル面３９ｅには、ブラックインクを噴射するノズル３９ａ（第１のノズル群）と、イエローインクを噴射するノズル３９ｂと、シアンインクを噴射するノズル３９ｃと、マゼンタインクを噴射するノズル３９ｄと（第２のノズル群）が、それぞれ２列ずつヘッドホルダ９の移動方向（主走査方向）と直交する方向に配置されている。各ノズルは、記録用紙Ｐ（図１）の上面に対向するように下向きに開口している。
【００２２】
図５（ｂ）に示すように、ヘッドユニット３０は、キャビティユニット５０の上面に圧電アクチュエータ４０を接合して構成される。キャビティユニット５０は、下から順にノズルプレート３９、スペーサプレート３８、ダンパプレート３７、マニホルドプレート３６，３５、スペーサプレート３４、サプライプレート３３、ベースプレート３２、キャビティプレート３１の合計９枚の薄い板をそれぞれ重ね接合した構造である。各プレート、並びにキャビティユニット５０および圧電アクチュエータ４０は、それぞれ接着剤などにより接合されている。
【００２３】
図３に示すように、圧電アクチュエータ４０は、ブラックインクを噴射するためのエネルギを発生する活性部４１（第１の活性部群）と、イエローインクを噴射するためのエネルギを発生する活性部４２と、シアンインクを噴射するためのエネルギを発生する活性部４３と、マゼンタインクを噴射するためのエネルギを発生する活性部４４と（第２の活性部群）を備える。ここで、活性部とは、活性部の下に配置された圧力室内のインクに噴射のための圧力を与えるために作用する部分のことである。
【００２４】
圧電アクチュエータ４０は、圧電材料により形成された圧電シートと、膜状の電極とを交互に積層して構成されている。図５（ｂ）に示すように、活性部４１は、電極４１ｂ間に上下を挟まれた圧電シートの部分４１ａで構成されている。活性部４２は、電極４２ｂ間に上下を挟まれた圧電シートの部分４２ａで構成されている。活性部４３，４４も同様に構成されている。活性部のうち、活性部の下に位置する圧力室と対向する部分における長手方向の長さを活性長とすると、図５（ａ）に示すように、ブラックインクを噴射するための活性部４１の活性長Ｌ１（長手方向の長さ）は、イエローインクを噴射するための活性部４２の活性長Ｌ２よりも長く設定されている。また、活性部４１，４２の短手方向の長さはそれぞれ同じＤ１に設定されている。図示しないが、活性部４３，４４の活性長は活性部４２と同じＬ２であり、短手方向の長さ（幅）はＤ１である。つまり、ブラックインクを噴射するための活性部４１の面積Ｓ１は、ブラック以外のインクを噴射するための活性部４２〜４４の各面積Ｓ２よりも大きい。この場合、ブラックインクを噴射するための活性部４１と、ブラック以外のインクを噴射するための活性部４２〜４４に同じ電圧を印加すると、活性部４１の方が他の活性部４２〜４４よりもインク噴射のための大きなエネルギを発生することができる。したがって、ブラックインクにより記録を行う場合は大きな液滴体積が得られ、カラーインクで記録を行う場合は小さな液滴体積が得られる。これにより、ブラックインクによる記録速度の高速化、及びカラーインクによる記録の高品質化を図ることができる。
【００２５】
また、各活性部における圧電材料からなる部分は、電極の面積の増加と共に静電容量が増加する正の特性を有するので、活性部４１における圧電材料からなる部分の静電容量Ｃ１は、他の活性部４２〜４４における各静電容量Ｃ２よりも大きい。従って、電極に同じ駆動波形が印加された場合に、活性部４１の方が他の活性部４２〜４４よりもインク噴射のための大きなエネルギを発生することができる。したがって、ブラックインクにより記録を行う場合は大きな液滴体積が得られ、カラーインクで記録を行う場合は小さな液滴体積が得られる。これにより、ブラックインクによる記録速度の高速化、及びカラーインクによる記録の高品質化を図ることができる。
【００２６】
この実施形態では、活性部４１の活性長Ｌ１は１．２ｍｍ、活性部４２〜４４の各活性長Ｌ２はそれぞれ０．８ｍｍであり、活性部４１〜４４の幅Ｄ１はいずれも０．１６ｍｍである。つまり、活性部４１の面積Ｓ１＝Ｌ１×Ｄ１＝１．２ｍｍ×０．１６ｍｍ＝０．１９２ｍｍ２ であり、活性部４２〜４４の各面積Ｓ２＝Ｌ２×Ｄ１＝０．８ｍｍ×０．１６ｍｍ＝０．１２８ｍｍ２ である。また、活性部４１における圧電材料からなる部分の静電容量Ｃ１は１５００ｐＦであり、他の活性部４２〜４４における各静電容量Ｃ２はいずれも、１０００ｐＦである。
【００２７】
各活性部の下方であって、マニホルドプレート３６，３５の内部には、共通インク室が形成されている。図５（ｂ）に示すように、活性部４１，４２の下方であって、マニホルドプレート３６，３５の内部には、ブラックインクを収容する共通インク室３５ａと、イエローインクを収容する共通インク室３５ｂとが形成されている。シアンインクおよびマゼンタインクをそれぞれ収容する共通インク室は、イエローインク室と同じ容積である。ブラックインクを収容する共通インク室３５ａは、他の色のインクを収容する共通インク室よりも大きい容積に形成されている。
【００２８】
なお、ヘッドホルダ９には、各インクタンク５ａ〜５ｄ（図１）から供給されるインクに含まれる気泡を貯留する中継インク室を有する中継タンク（図示せず）が備えられている。各インク供給口３０ｅ〜３０ｈ（図４）には、各インクタンク５ａ〜５ｄから中継タンクを介してインクが供給される。各インク供給口３０ｅ〜３０ｈへ供給された各インクは、それぞれインク供給口と連通する各共通インク室３５ａ〜３５ｄへ供給される。
【００２９】
各共通インク室の上方に配置されたサプライプレート３３の内部には、絞り部がそれぞれ形成されている。各絞り部は、マニホルドプレート３５およびサプライプレート３３間に配置されたスペーサプレート３４において上下方向に貫通形成された連通孔を介して各共通インク室と連通している。図５（ｂ）に示すように、ブラックインクを収容する共通インク室３５ａの上方には、絞り部３３ａが形成されており、絞り部３３ａは連通孔３４ａを介して共通インク室３５ａと連通している。イエローインクを収容する共通インク室３５ｂの上方には、絞り部３３ｂが形成されており、絞り部３３ｂは連通孔３４ｂを介して共通インク室３５ｂと連通している。
【００３０】
各絞り部の上方に配置されたキャビティプレート３１の内部であって各活性部の下面と対向する部位には、圧力室がそれぞれ形成されている。図４に示すように、キャビティプレート３１の表面を上から見ると、各圧力室は、ノズルの配列に合わせて配置されている。この実施形態では、各圧力室は、各インク毎に２列ずつ配置されており、各２列の圧力室は、それぞれ千鳥状に配置されている。また、各圧力室は、ノズルの配列方向と直交する方向に延びている。各圧力室の長さおよび幅はいずれも、その圧力室に対応する活性部４１，４２，４３，４４の長さＬ１，Ｌ２および幅Ｄ１よりも僅かに大きく形成されている。したがって、ブラックインクの圧力室３１ａ（第１の圧力室群）は、他の３色のインクの圧力室３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ（第２の圧力室群）よりも長いが、幅は同じである。他の３色のインクの圧力室３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの長さはそれぞれ同じである。なお、図４は、圧力室の数を省いて描かれており、実際には１列に含まれる圧力室の数は、図４に示す数よりも多く、例えば６４個である。
【００３１】
各圧力室は、サプライプレート３３およびキャビティプレート３１間に配置されたベースプレート３２において上下方向に貫通形成された連通孔を介して各絞り部と連通している。図５（ｂ）に示すように、活性部４１の下面と対向する部位であって、ブラックインクが流れる絞り部３３ａの上方には、ブラックインクを収容する圧力室３１ａが形成されており、圧力室３１ａは連通孔３２ａを介して絞り部３３ａと連通している。活性部４２の下面と対向する部位であって、イエローインクが流れる絞り部３３ｂの上方には、イエローインクを収容する圧力室３１ｂが形成されており、圧力室３１ｂは連通孔３２ｂを介して絞り部３３ｂと連通している。
【００３２】
各絞り部の上下方向の断面積は、それぞれ連通する圧力室の上下方向の断面積よりも小さく形成されているため、各絞り部はそれぞれ連通する圧力室よりも流路抵抗が大きい。つまり、絞り部は、連通する圧力室内で発生した圧力変動が、共通インク室へ及ぶことを緩和する役割をする。
【００３３】
ダンパプレート３７の下面には、各共通インク室の下に配置されたダンパー室がそれぞれ形成されている。各ダンパー室は、ダンパプレート３７の下面にてそれぞれ下向きに開口形成されている。各ダンパー室は、ダンパプレート３７に隣接する各共通インク室の下面と平面視で同一形状となるように形成されている。図５（ｂ）に示すように、ブラックインクの共通インク室３５ａの下方には、ダンパー室３７ａが形成されており、イエローインクの共通インク室３５ｂの下方には、ダンパー室３７ｂが形成されている。
【００３４】
ダンパプレート３７は、弾性変形可能な金属などの素材により形成されている。ダンパー室上部の薄い板状の底板部は、共通インク室側にも、ダンパー室側にも自由に振動することができる。インク噴射時に、圧力室で発生した圧力変動が共通インク室に伝播しても、前記底板部が弾性変形して振動することにより、前記圧力変動を吸収減衰し、圧力変動が他の圧力室へ伝播するクロストークを防止する。
【００３５】
キャビティプレート３１とノズルプレート３９との間の各プレート３２〜３８には、圧力室内のインクをノズルに導くための貫通孔がそれぞれ上下方向に相互に連通して形成されている。以下、それら各貫通孔により形成されたインク流路をディセンダという。図５（ｂ）に示すように、圧力室３１ａ内のブラックインクを噴射するノズル３９ａと圧力室３１ａとの間には、ディセンダ３０ａが上下方向に貫通形成されている。圧力室３１ｂ内のイエローインクを噴射するノズル３９ｂと圧力室３１ｂとの間には、ディセンダ３０ｂが上下方向に貫通形成されている。
【００３６】
ブラックインクを噴射するノズル３９ａの径Φ１は、他のインクを噴射するノズル３９ｂ〜３９ｄの径Φ２よりも大きく形成されている。したがって、異なるエネルギを与えられたブラックインク、及びカラーインクの液滴を、ほぼ同じ速度で噴射することができる。これにより、液滴を所期の位置に着弾させ、高品質で記録することができる。また、染料インクの液滴体積を小さくすることができるので、染料インクによる記録の高品質化を図ることができる。この実施形態では、ブラックインクを噴射するノズル３９ａの径Φ１は２０μｍであり、他のノズル３９ｂ〜３９ｄの各径Φ２は、それぞれ１７μｍである。また、この実施形態において、活性部に１つの駆動信号が与えられたときのノズルから噴射可能なインクの液滴体積の最大量は、ブラックインクが２４ｐｌ（ピコリットル）であり、他のカラーインクがそれぞれ１６ｐｌである。ただし、これらの体積容量は例示に過ぎず、前記の数値には限られない。インク中に含まれる成分（表面活性剤等）や粘度、記録される用紙の種類等によっても適正値は変化するが、大まかには現状良く用いられるインク及び記録用紙（普通紙）においては、ブラックインクの液滴体積とカラーインクの液滴体積との比率が３：２〜２：１の範囲に設定されるのが好ましい。
【００３７】
また、前述のとおり、ブラックインクの活性部４１は、他のインクの活性部４２，４３，４４よりも大きなエネルギを発生する。さらにブラックインクの圧力室３１ａは、他のインクの圧力室３１ｂ，３１ｃ，３１ｄよりも容量が大きいから、ノズル３９ａから噴射されるブラックインクの液滴体積を、ノズル３９ｂ〜３９ｄからそれぞれ噴射されるイエローインク、シアンインクおよびマゼンタインクの各液滴体積よりも大きくすることができる。
【００３８】
次に、インクジェット記録装置１の制御系の主要構成について図６のブロック図を参照して説明する。インクジェット記録装置１は、マイクロコンピュータ７０と、ＲＯＭ７４と、ＲＡＭ７５とを備えている。マイクロコンピュータ７０には、ユーザが記録の指示などを行うための操作パネル１２と、キャリッジモータ１０を駆動するためのモータドライバ１７と、ＬＦモータ１６を駆動するためのモータドライバ１８と、記録用紙Ｐの先端を検出するペーパセンサ７６と、ヘッドホルダ９の原点位置を検出する原点センサ７７と、ヘッドユニット３０の温度を検出する温度センサ７２とが接続されている。温度センサ７２により検出された温度が変化すると、ヘッドユニット３０を駆動する駆動電圧が変更され、温度変化によるインク粘度の変化に伴って記録品質が低下しないようになっている。
【００３９】
ヘッドユニット３０は、駆動ＩＣ８０によって駆動され、駆動ＩＣ８０はゲートアレイ（Ｇ／Ａ）７３によって制御される。ヘッドユニット３０に設けられた各活性部を構成する各電極は、駆動ＩＣ８０に接続されている。駆動ＩＣ８０は、ゲートアレイ７３の制御に基づいて各活性部に適した駆動信号を生成して各電極に印加する。
【００４０】
マイクロコンピュータ７０と、ＲＯＭ７４，ＲＡＭ７５と、ゲートアレイ７３とは、アドレスバス６０およびデータバス６１を介して接続されている。マイクロコンピュータ７０は、ＲＯＭ７４に予め記憶されたプログラムに従い、記録タイミング信号ＴＳおよび制御信号ＲＳを生成し、各信号ＴＳ，ＲＳをゲートアレイ７３へ転送する。ゲートアレイ７３は、記録タイミング信号ＴＳおよび制御信号ＲＳに従い、イメージメモリ６２に記憶されている記録データに基づいて、その記録データを記録用紙Ｐに記録するための記録データである転送データＤＡＴＡと、その転送データＤＡＴＡと同期する転送クロックＴＣＫと、ストローブ信号ＳＴＢと、記録クロックＩＣＫとを生成し、それら各信号ＤＡＴＡ，ＴＣＫ，ＳＴＢ，ＩＣＫを駆動ＩＣ８０へ転送する。
【００４１】
また、ゲートアレイ７３は、ホストコンピュータ（ホストＰＣ）７１などの外部機器から転送されてくる記録データを、イメージメモリ６２に記憶させる。そして、ゲートアレイ７３は、ホストコンピュータ７１などから転送されてくるデータにもとづいてデータ受信割込信号ＷＳを生成し、その信号ＷＳをマイクロコンピュータ７０へ転送する。また、ゲートアレイ７３には、ヘッドホルダ９の走行位置を検出するエンコーダセンサ１３が接続されている。
次に、駆動ＩＣ８０の主要構成について図７および図８を参照して説明する。なお、ここでは、各インクの１列のノズル数が６４個の６４チャンネル・マルチノズルヘッドを駆動する場合の駆動ＩＣ８０を例にして説明する。
【００４２】
駆動ＩＣ８０は、シリアル−パラレル変換回路８１と、ラッチ回路８２と、ＡＮＤゲート８３と、出力回路８４とを備える。シリアル−パラレル変換回路８１は、６４ビット長のシフトレジスタから構成され、ゲートアレイ７３（図６）から転送クロックＴＣＫと同期してシリアル転送されてくる転送データＤＡＴＡを入力し、転送クロックＴＣＫの立ち上がりに従って、転送データＤＡＴＡを各パラレルデータＰＤ０〜ＰＤ６３に変換する。つまり、転送データＤＡＴＡのシリアル−パラレル変換を行う。
【００４３】
ラッチ回路８２は、ゲートアレイ７３から転送されてくるストローブ信号ＳＴＢの立ち上がりにしたがって、各パラレルデータＰＤ０〜ＰＤ６３をそれぞれラッチする。６４個のＡＮＤゲート８３は、それぞれ、ラッチ回路８２から出力される各パラレルデータＰＤ０〜ＰＤ６３と、ゲートアレイ７３から転送されてくる印字クロックＩＣＫとの論理積をとり、各パラレルデータＰＤ０〜ＰＤ６３の論理積の結果である各駆動データＡ０〜Ａ６３を生成する。
【００４４】
図８（ａ），（ｂ）において出力回路８４の出力側に接続されたコンデンサＣは、活性部における圧電材料からなる部分の等価回路としてのコンデンサである。また、出力回路８４における抵抗Ｒは、出力回路８４の内部抵抗である。出力回路８４は、Ｎ型のパワーＭＯＳＦＥＴＱ１およびＰ型のパワーＭＯＳＦＥＴＱ２を備えており、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のソース端子には駆動電圧Ｖが与えられる。パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレイン端子は、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２のドレイン端子と共に、抵抗Ｒを通じてコンデンサＣに接続されている。パワーＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２の各ゲート端子には、ＡＮＤゲート８３の出力が与えられる。
【００４５】
図８（ａ）に示すように、ＡＮＤゲート８３からパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のゲート端子に電流が流れ、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がＯＮし、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２がＯＦＦになると、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のソース・ドレイン間に電流が流れ、コンデンサＣが充電される。これにより、活性部が下方へ変位して圧力室の容積が縮小される。そして図８（ｂ）に示すように、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１がＯＦＦになり、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２がＯＮすると、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２のドレイン・ソース間に電流が流れ、コンデンサＣが放電される。これにより、活性部が変位前の状態に復帰して圧力室の容積が増加し、圧力室内のインクに圧力波が生成される。その圧力波の変動周期において圧力が高くなるタイミングにほぼ合わせて、再びパワーＭＯＳＦＥＴＱ１がＯＮして圧力室の容積が減少されると、圧力波の圧力と活性部の変位による圧力とが重畳され、圧力室内のインクがディセンダを介してノズルから噴射される。つまり、ＡＮＤゲート８３からの出力によって常態では圧力室が縮小され、その出力がＯＦＦした後ＯＮすることで、いわゆる引き打ち動作によってインクが噴射される。なお、常態では活性部が変位しておらず、電圧のＯＮによって圧力室の容積を縮小する押し打ち方式によってインクを噴射するようにしてもよい。
【００４６】
ここで、各活性部４１〜４４の電極に印加する駆動波形は、図８（ｃ）に示すコンデンサＣの充放電特性を有するものとする。また、コンデンサＣの充電開始から充電電圧が９０％に達するまでに要する時間を駆動波形の立上がり時間Ｔ、満充電状態から放電を開始し、充電電圧が−９０％に達するまでに要する時間を駆動波形の立下がり時間Ｔとすると、立上がり時間および立下がり時間Ｔと、コンデンサの容量Ｃと、内部抵抗Ｒとの間には、
Ｔ＝−ｌｎ（０．１）ＣＲ  ・・・式１
という関係が成立する。
【００４７】
ここで、この実施形態においては、図９Ａ、及び図９Ｂに示すように、ブラックインク噴射のための活性部４１に印加される駆動波形の立上がり時間および立下がり時間Ｔ１を、カラーインク噴射のための活性部４２〜４４にそれぞれ印加される駆動波形の立上がり時間および立下がり時間をＴ２よりも長くしている。一般に、駆動波形の立上がり時間または立下がり時間の長さが長くなると、インク液滴の体積が増加する。したがって、ブラックインクにより記録を行う場合には、大きな液滴体積が得られ、カラーインクにより記録を行う場合には、小さな液滴体積が得られる。これにより、ブラックインクによる記録速度の高速化、及びカラーインクによる記録の高品質化を図ることができる。さらに、この実施形態のインクジェット記録装置１では、
Ｃ１／Ｃ２＝Ｔ１／Ｔ２  ・・・式２
という関係が成立している。つまり、各活性部を駆動するための各出力回路８４内の内部抵抗Ｒがそれぞれ同じ値になっているため、駆動ＩＣ８０の設計が容易になる。したがって、駆動ＩＣ８０の品質管理が煩雑にならず、インクジェット記録装置１の製造コストを低減することができる。この実施形態では、Ｔ１＝１．５μｓであり、Ｔ２＝１．０μｓである。前述したように、Ｃ１＝１５００ｐＦ、Ｃ２＝１０００ｐＦであるから、Ｃ１／Ｃ２＝１５００／１０００＝１．５となり、Ｔ１／Ｔ２＝１．５／１．０＝１．５であるから、Ｃ１／Ｃ２＝Ｔ１／Ｔ２になっている。なお、この実施形態では、ブラックインクの駆動波形はカラーインクの駆動波形よりも立ち上がり時間、立ち下がり時間ともに長くしているが、その一方のみ長くするように制御してもよい。
【００４８】
この実施形態において、活性部４２〜４４の各面積Ｓ２、活性部４２〜４４に対応する圧力室、絞り部および共通インク室などのインク流路の寸法は、活性部４１のそれらよりも小さいため、インクの種類に関係なく活性部の面積およびインク流路の容積が同一に構成されたヘッドユニットよりも小型化することができる。また、インク流路の寸法を小さくすることにより、圧力室における圧力波の変動周期を短くすることができる。したがって、駆動周波数を高周波化することができるので、記録速度を高速化することができる。
以上、本発明を具体的に説明してきたが、本発明はそれらに限定されることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内で改良及び変更することができる。例えば、ブラックインクが顔料インクであるとともに、ブラックインク以外のカラーインクの少なくとも１種類が顔料インクであるインクジェット記録装置にも適用することができ、この場合も上記実施形態と同じ効果を得ることができる。また、活性部の短手方向の長さＤ１は、顔料インク噴射のための活性部と、染料インク噴射のための活性部とで異なっていてもよい。
【００４９】
特定のインクを噴射するノズルの列数は、他のインクを噴射するノズルの列数と異なる構成でもよい。例えば、ブラックインクを噴射するノズルが複数列で、他のカラーインクを噴射するノズルが１列ずつでもよい。また、パワーＭＯＳＦＥＴに代えてＭＯＳＦＥＴ、ＦＥＴ、ＮＰＮ型又はＰＮＰ型のトランジスタを使用しても、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】インクジェット記録装置の主要構成を示す平面説明図である。
【図２】ヘッドホルダをノズル面から見た平面図である。
【図３】図２に示すヘッドホルダに保持されたヘッドユニットのＡ−Ａ矢視断面の拡大図である。
【図４】図３に示すヘッドユニットを構成するキャビティユニットの平面説明図である。
【図５】（ａ）は図３に示すヘッドユニット活性部の平面図であり、（ｂ）は図３に示すヘッドユニットの部分拡大断面図である。
【図６】図１に示すインクジェット記録装置の制御系の主要構成のブロック図である。
【図７】駆動ＩＣの主要構成のブロック図である。
【図８】（ａ）は図７に示す出力回路において活性部の圧電材料からなる部分をコンデンサに置き換えた場合の充電時の説明図、（ｂ）は放電時の説明図、（ｃ）は活性部に印加される駆動信号の波形図である。
【図９】（ａ）は、ブラックインク噴射のための活性部に印加される駆動波形を示すタイミングチャート、（ｂ）は、カラーインク噴射のための活性部に印加される駆動波形を示すタイミングチャートである。
【符合の説明】
【００５１】
１・・インクジェット記録装置、３０・・ヘッドユニット
３９ａ・・ノズル（第１のノズル群に属するノズル）
３９ｂ〜３９ｄ（第２のノズル群に属するノズル）
３１ａ・・圧力室（第１の圧力室群に属する圧力室）
３１ｂ・・圧力室（第２の圧力室群に属する圧力室）
４１・・活性部（第１の活性部群に属する活性部）
４２〜４４・・活性部（第２の活性部群に属する活性部）
【図１】
2007185953.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】
2007185953.tif 000008
【図７】
2007185953.tif 000009
【図８】
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【図９】
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