(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
側壁により隔てられた複数のインクチャネルと該インクチャネルに連設されたノズルを備えた複数のチャネルが設けられ、前記側壁の一部又は全体が剪断モードで変形する圧電材料で構成され、前記圧電材料で構成された側壁に形成された電極を設け、前記電極は前記チャネルに臨む内側の対向する電極を共通に接続されており、該対向する電極に印字パルスを印加することにより、前記チャネルを印字パルスで駆動してインクを飛翔させるインクジェットヘッドの前記チャネルが配列順にｎ個を１単位とする単位に分けられ、該単位の各々に属する前記チャネルの一つずつが１周期内に駆動され、ｎ周期で１駆動サイクルが構成されるインクジェットヘッドの駆動方法において、射出を選択されたチャネルに隣接する単位に属する同サイクルのチャネルが非射出の場合に、前記射出を選択されたチャネルに一つ以上おいて隣の互いに隣接する二つのチャネルの対向する電極に、前記印字パルスの電圧と同一の電圧であるダミーパルスを印加することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項２】
上記ダミーパルスは上記射出を選択されたチャネルを駆動する印字パルスと同一のタイミングで印加されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項３】
上記単位を構成するチャネルの個数ｎがｎ＝３であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はインクジェット記録装置に関し、特にインクジェットヘッドにインクを飛翔させる印字パルスを印加するインクジェットヘッドの駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットヘッドは種々の方式が提案されているが、その一つに剪断モードインクジェットヘッドがあり、図１、図２は１例として特開平２−１５０３５５号の公報に記載されているインクジェットヘッドの従来例を示す図で、１はインクチューブ、２はノズル形成部材、３はノズル、４はインクチャネル、５は圧電側壁、６はカバープレート、７はインク供給口、８は電極、９は基板である。そして、図２に示すようにインクチャネル４は圧電側壁５とカバープレート６及び基板９によって形成されている。
【０００３】
剪断モードインクジェットヘッドでは、図２の断面図に示すようにカバープレート６と基板９の間に複数の圧電側壁５で隔てられたインクチャネル４が多数構成されている。図２では多数のインクチャネルの一部である３個が示されている。インクチャネル４の一端はノズル形成部材２に形成されたノズル３につながり、インクチャネル４はインク供給口７を経て、インクチューブ１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。そして圧電側壁５に密着形成された電極８a、８b、８cを設け、電極８a、８b、８cは図示のようにインクチャネル４に臨む内側の対向する電極を共通に接続し、該対向する電極に印字パルスを印加すると以下述べる動作によってインク滴をノズル３から飛翔する。
【０００４】
圧電側壁５は図２（ａ）の矢印で示すように分極方向が異なる２個の圧電材料から成る圧電側壁５Ａと５Ｂとから構成されていて電極８a、８b、８cのいづれにも印字パルスが印加されない時は圧電側壁５Ａ、５Ｂは変形しないが、図２（ｂ）に示すように電極８aに印字パルスが印加されるとともに電極８b、８cを接地すると、圧電材料の分極方向に直角な方向の電界が生じ、圧電側壁５Ａ、５Ｂの接合面にズリ変形を生じ、それによりインクの圧力が変化する事によってインクチャネル４を満たしているインクの一部をノズル３から飛翔する。又印字パルスの極性を変え電界の向きを変える事によって、側壁の変形する向きを変える事ができる。以下、インクチャネル４に臨む内側の共通に接続された対向電極にパルスを印加する動作を「チャネルに印加する」と表現する。図２ではノズルは省略してある。
【０００５】
この多チャネルの剪断モードインクジェットヘッドを駆動するには通常、３周期で行う。図３に示す例ではインクジェットヘッドはＡ1、Ｂ1、Ｃ1、Ａ2、Ｂ2、Ｃ2、Ａ3、Ｂ3、Ｃ3の９チャネルで構成されているとして説明する。又印字パルスのタイムチャートを図４に示す。図４は縦には各チャネルに加えられるパルス波形を又横には各周期（時間）をとってあるが、時間やパルス電圧等のスケールは正確に対応していない。
【０００６】
図３（ａ）のように印字パルスＰa（図４に示す）を始めの第１周期Ｔ1aではＡ1、Ａ2、Ａ3の３チャネルに同時に印加し駆動すると、これらＡ1、Ａ2、Ａ3の３チャネルの側壁が同時に変化し、各ノズルからインク滴を飛翔する。以下同様図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように第２周期Ｔ1bではＢ1、Ｂ2、Ｂ3の３チャネルに同時に印字パルスＰb（図４に示す）、を印加し、第３周期Ｔ1cではＣ1、Ｃ2、Ｃ3の３チャネルに同時パルスＰc（図４に示す）を印加し駆動すると各側壁が逐次変形し、Ｔ1a、Ｔ1b、Ｔ1cの３周期で一巡して、９チャネル全てが駆動されインク滴を飛翔することになる。
【０００７】
図３及び図４から明らかなように、９個のチャネルは配列順に３個を単位とする単位Ｕ1、Ｕ2、Ｕ3に分けられ、周期Ｔ1a、Ｔ1b、Ｔ1cを１駆動サイクルとする駆動サイクルで駆動される。この駆動サイクルが繰り返されることによって、画像が形成される。図３、図４の例では３個のチャネルを１単位として構成されているが、一般にｎ個のチャネルを１単位とし、ｎ周期で１駆動サイクルを構成して駆動する駆動方法が採られる。
【０００８】
勿論、前記駆動方法において、実際に画像形成する場合には上記のように全てのチャネルに印字パルスが印加されるとは限らず、画像信号に応じて駆動されないチャネルもある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記に説明したように複数のチャネルが多数並んだ剪断モードインクジェットヘッドを３周期で駆動すると、圧電側壁５が変形し圧力の一部が伝達して他のチャネルに影響し、駆動しているチャネルとチャネルの間でクロストークを生じ、インク滴の飛翔速度を変化させる結果となり、画質に望ましくない影響が出ることが判明した。
【００１０】
上記のように第１周期Ｔ1aではＡ1、Ａ2、Ａ3の３チャネルが同時に駆動される。しかしチャネルＡ1が駆動されるとその圧力変化の一部はチャネルＢ1を経てチャネルＣ1にも伝達され、更に次のチャネルＡ2にまでも伝わる。同様に同時に駆動されるチャネルＡ3の圧力変化の一部も逆方向からこのチャネルＡ2にまで伝わってチャネルＡ2はチャネルＡ2自身が駆動されて生ずる圧力変化にチャネルＡ1とチャネルＡ3から伝達して来た圧力変化が加わって、より強力な圧力でインク滴を高速で飛翔しインク滴の形状も変わることになる。この現象はチャネルＡ1、チャネルＡ3に付いても、図では省略されているチャネルＡ1の左側にあるチャネルＡ0、チャネルＡ3の左側にあるチャネルＡ4の影響を相互に受け、所謂クロストークを生じるが、このように全てのＡチャネルが駆動される場合には両端のチャネルを除いて全てのＡチャネルからのインク滴は速い速度で飛翔する。しかし図５に示すように、チャネルＡ2のみが駆動される場合にはクロストークの影響は無く、チャネルＡ2からのインク飛翔は前記のクロストークが生じた場合より遅い速度となり、インク滴の体積が変化したりして画像形成上問題点がある。実際には画像信号のパターンによって個々のチャネルが受けるクロストークの影響は異なり、ノズルから飛翔するインク滴の速度や体積も個々の状況によって異なる。
【００１１】
又このクロストークが起こるチャネルの範囲はチャネルを構成している材料の剛性にもよるが、通常数チャネルまでも伝達する、そこで同時に動作するチャネルの間隔、即ち１周期内に駆動されるチャネルの範囲を大きくするために、駆動する周期を増やし、例えば６周期で駆動すれば良いが、そうすると全体の画像形成時間が遅くなる等の問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、インクジェットヘッドの駆動に於ける前記のようなクロストークによる他チャネルへの影響の問題を解決することにあり、クロストークに起因する各チャネルからのインク飛翔速度の変化を補償し、インクジェットヘッドの高速で安定した駆動を可能とし、鮮明な画像形成ができるインクジェットヘッドの駆動方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の本発明の目的は、
側壁により隔てられた複数のインクチャネルと該インクチャネルに連設されたノズルを備えた複数のチャネルが設けられ、前記側壁の一部又は全体が剪断モードで変形する圧電材料で構成され、前記圧電材料で構成された側壁に形成された電極を設け、前記電極は前記チャネルに臨む内側の対向する電極を共通に接続されており、該対向する電極に印字パルスを印加することにより、前記チャネルを印字パルスで駆動してインクを飛翔させるインクジェットヘッドの前記チャネルが配列順にｎ個を１単位とする単位に分けられ、該単位の各々に属する前記チャネルの一つずつが１周期内に駆動され、ｎ周期で１駆動サイクルが構成されるインクジェットヘッドの駆動方法において、射出を選択されたチャネルに隣接する単位に属する同サイクルのチャネルが非射出の場合に、前記射出を選択されたチャネルに一つ以上おいて隣の互いに隣接する二つのチャネルの対向する電極に、前記印字パルスの電圧と同一の電圧であるダミーパルスを印加することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法、
によって達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実際にノズルからインク滴を飛翔させるために使用されている印字パルスの例としては各周期Ｔは２５μｓ、パルス電圧は＋２０Ｖ、パルス幅は５μｓ程度である。既に述べたように従来の駆動方法ではクロストークのため、画像信号のパターンによって各ノズルから飛翔するインク滴の速度は異なる。そこで本実施の形態においては、上記印字パルスの他に、インク滴は飛翔しないが側壁は変形させ、クロストークを活用する適度のダミーパルスを印字パルスが印加されるチャネルに一つ以上おいて隣接するチャネルに印加することにより、インク滴の飛翔速度の変化を補償する手段を採っている。このダミーパルスは例えば上記印字パルスのほぼ半分の電圧１０Ｖ程度のパルスを使用する。即ち、印字パルス（＋２０Ｖ）とダミーパルス（＋１０Ｖ）とインクを非飛翔のチャネルには０Ｖのパルスの３種のパルスを使用する。側壁の変形は隣のチャネルに印加された電圧との差によって発生するので、電圧の水準は０Ｖからずれていてもよい。
【００１５】
図５に示した単独に駆動されたチャネルＡ2からのインク滴の飛翔速度が遅くなる場合に、これに対策を施した駆動方法を図６に示す。図６において変形している側壁のうち斜線を施した側壁にはインク滴を飛翔させる印字パルスを印加し、斜線の無い側壁にはダミーパルスを印加した状態を示す。
【００１６】
即ち、図６でチャネルＡ2には印字パルスを印加し、チャネルＡ1とチャネルＡ3にはダミーパルスを印加すると、このチャネルＡ1とチャネルＡ3のノズルからはインク滴は飛翔しないが、これらのチャネル内の圧力は変化し、単独で駆動されているチャネルＡ2にはチャネルＡ1とチャネルＡ3からの圧力の一部が影響しチャネルＡ2からのインク滴飛翔の速度は速まり、丁度前記の周期Ｔ1aで全てのＡチャネルが駆動されたと同じ状況になり、高速でインク滴を飛翔する。
【００１７】
又この駆動方法の代わりに図７に示すようにチャネルＡ2の一つおいて左隣のチャネルＢ1と一つおいて右隣のチャネルＣ2にダミーパルスを印加しても同様の効果が得られる。この場合、注目しているチャネルＡ2により近いチャネルＢ1とＣ2で圧力を生ずるため、前記図６で説明した方法より有効である。勿論この場合のダミーパルスの電圧は前記よりは低く、チャネルＢ1、Ｃ2のノズルからインク滴は飛翔しないが、圧力変化は生ずる適切な電圧とする。
【００１８】
図６、図７では片側に１つのチャネルにダミーパルスを印加しているが、片側当たり２つのチャネルにダミーパルスを印加しても同様の効果が得られる。図８はチャネルＡ2に印字パルスが印加され、１つ空けてチャネルＡ1、Ｂ1及びＣ2、Ａ3にダミーパルスが印加されている。この場合ダミーパルスは印字パルスよりも低い電圧である。
【００１９】
図９に示すようにチャネルＡ1、Ａ2、Ａ3の３チャネル及びチャネルＡ1よりも左側の同サイクルの図示していないチャネルが駆動され、チャネルＡ3よりも右側のチャネルが非射出でパルスがされない場合を示す。このようなパターンはベタ画面を形成する場合の端部でしばしば現れる。この場合チャネルＡ3は右側のチャネルからクロストークによる圧力を受けないため速度が遅くなる。そこでチャネルＡ3に注目して、チャネルＡ4とチャネルＢ4にダミーパルスとして印字パルスと同じ電圧のパルス（例えば２０Ｖ）を印加すると、チャネルＡ4、Ｂ4の側壁の片側が変形し、それぞれ通常の約半分程度の圧力変化を生ずるためチャネルＡ4、Ｃ4のノズルからはインク滴は飛翔しないが、圧力変化は伝達してチャネルＡ3のノズルからはチャネルＡ2と同じ速度でインク滴を飛翔する。
【００２０】
この駆動方法は圧力変化の伝達が前記の第１周期Ｔ1aで全てのＡチャネルが駆動されたと全く同じ状況になるのでより確実であり、特に画像の或る一面が単一色に形成する、所謂ベタ画面を形成する場合、通常周辺濃度が低下し目視で目立ち易くなる等の問題点があったが、これらを解決するのに有効な手段である。
【００２１】
【発明の効果】
剪断モードインクジェットヘッドを駆動する場合に、従来の３周期で複数のチャネルを同時駆動する場合には、相互のチャネルが圧力変化の影響を受けるため、クロストークを生じ、インク滴の飛翔速度が速くなるが、単一チャネルのみを駆動する場合にはそのチャネルのインク滴の飛翔速度は遅くなり、インク滴体積の乱れ等を生じ鮮明な画像の形成に問題があった。又このクロストークを解消するためには駆動周期の数を増し、チャネル相互の影響を無くせば良いが、そうすると、記録速度が低下する問題がある。しかし本発明によって印字パルスが印加されるチャネルの一つ以上おいて隣のチャネルにダミーパルスを印加することによってクロストークの影響を活用して上記問題を解消し、画像形成の速度が遅くなることもなく、鮮明な画像を高速で形成することが可能なインクジェットヘッド記録装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェットヘッドの構成を示す図である。
【図２】多チャネルインクジェットヘッドの構成と基本動作を示す図である。
【図３】従来の多チャネルインクジェットヘッドの動作の１例を示す図である。
【図４】従来の多チャネルインクジェットヘッドの印字パルスのタイムチャートである。
【図５】多チャネルインクジェットヘッドの従来の駆動方法の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッドの駆動方法の第１例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッドの駆動方法の第２例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッドの動作方法の第３例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッドの駆動方法の第４例を示す図である。
【符号の説明】
１  インクチューブ
３  ノズル
４  インクチャネル
５  圧電側壁
６  カバープレート
７  インク供給口
８  電極
９  基板
Ｔ1a、Ｔ1b、Ｔ1c、Ｔ2a  周期
Ａ1、Ｂ1、Ｃ1・・・Ａ3、Ｂ3、Ｃ3  チャネル
Ｐa、Ｐa、Ｐa  印字パルス
Ｕ1、Ｕ2、Ｕ3  単位
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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