(57)【要約】【課題】形成画像の画質を低下させず、かつ駆動回路を複雑化させずに、ライン型のインクジェットプリンタの印刷速度を高めることができる、圧電インクジェットヘッドの駆動方法と、ライン型のインクジェットプリンタとを提供する。【解決手段】駆動方法は、ライン型のインクジェットプリンタにおいて、１つのドットを形成するためにノズルから吐出させる複数滴のインク滴を、一定速度で搬送される用紙１８の表面に到達するまでの飛翔中に互いに合体せず、かつ、全てのインク滴が用紙１８の表面に形成する１つのドットの想定される円１９内の到達点２０、２１に到達するように、圧電アクチュエータの圧電変形領域に駆動電圧パルスを印加するタイミングを設定する。ライン型のインクジェットプリンタは、前記圧電変形領域を、前記駆動方法で駆動させるために、電源から出力される駆動電圧波形を駆動制御する制御手段を備える。【選択図】図１
2009051007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(A)  インクが充てんされる加圧室と、前記加圧室に連通し、加圧室内のインクを、インク滴として吐出させて、用紙の表面にドットを形成するためのノズルとを有する液滴吐出部を、前記用紙の印刷領域の、幅方向の寸法以上の範囲に亘って、複数個、配列させて形成した基板と、
(B)  前記基板の、個々の加圧室に対応して配設され、個別に、駆動電圧パルスが印加されることによって、個別に変形して、任意の加圧室の容積を増減させることで、前記加圧室に連通したノズルから、インク滴を吐出させるための、複数の圧電変形領域を備え、前記基板に積層された圧電アクチュエータと、
を有し、用紙に対して、幅方向に固定された状態で使用される圧電インクジェットヘッドの、任意の圧電変形領域に、駆動電圧パルスを印加して、ノズルからインク滴を吐出させることで、前記用紙の表面に、ドットを形成するための駆動方法であって、前記用紙を、幅方向と交差する搬送方向に、一定速度で搬送しながら、前記圧電変形領域に、形成するドット１つごとに、複数回の駆動電圧パルスを印加することで、ノズルから、複数滴のインク滴を吐出させると共に、前記複数滴のインク滴が、用紙の表面に到達するまでの飛翔中に、互いに合体せず、かつ、全てのインク滴が、前記一定速度で搬送される用紙の表面に形成する１つのドットの、想定される円内に到達するように、前記圧電変形領域に駆動電圧パルスを印加するタイミングを設定することを特徴とする圧電インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項２】
用紙の表面に、最初に到達するインク滴によって、前記表面に形成される小ドットの半径と、用紙の表面に、最後に到達するインク滴によって、前記表面に形成される小ドットの半径と、前記両小ドットの中心間の距離との和が、前記用紙の表面に形成するドットの、想定される円の直径以下となるように、前記圧電変形領域に駆動電圧パルスを印加するタイミングを設定する請求項１記載の圧電インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項３】
圧電変形領域に駆動電圧パルスを印加するタイミングを、圧電インクジェットヘッドにおける、個々のノズル内のインクの、体積速度の固有振動周期の整数倍とほぼ一致させる請求項１記載の圧電インクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項４】
(A)  インクが充てんされる加圧室と、前記加圧室に連通し、加圧室内のインクを、インク滴として吐出させて、用紙の表面にドットを形成するためのノズルとを有する液滴吐出部を、前記用紙の印刷領域の、幅方向の寸法以上の範囲に亘って、複数個、配列させて形成した基板と、
(B)  前記基板の、個々の加圧室に対応して配設され、個別に、駆動電圧パルスが印加されることによって、個別に変形して、任意の加圧室の容積を増減させることで、前記加圧室に連通したノズルから、インク滴を吐出させるための、複数の圧電変形領域を備え、前記基板に積層された圧電アクチュエータと、
を有し、用紙に対して、幅方向に固定された状態で使用される圧電インクジェットヘッドと、
(C)  前記圧電アクチュエータの複数の圧電変形領域に、個別に、駆動電圧を印加するための電源と、
(D)  前記複数の圧電変形領域を、個別に、請求項１〜３のいずれかに記載の駆動方法で駆動させるために、前記電源から出力される駆動電圧波形を駆動制御する制御手段と、
(E)  前記用紙を、前記幅方向と交差する搬送方向に、一定速度で搬送する搬送手段と、
を備えることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項５】
圧電変形領域に、駆動電圧パルスを印加するタイミングが、ノズル内のインクの、体積速度の固有振動周期の整数倍とほぼ一致するように、前記固有振動周期が設定されている請求項４記載のインクジェットプリンタ。
【請求項６】
圧電変形領域に、駆動電圧パルスを印加するタイミングが、ノズル内のインクの、体積速度の固有振動周期の整数倍とほぼ一致するように、搬送手段による、用紙の搬送速度が設定されている請求項４または５記載のインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電インクジェットヘッドの駆動方法と、前記駆動方法によってインク滴を吐出させる機能を備えた圧電インクジェットヘッドとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
オンデマンド型のインクジェットプリンタとしては、圧電セラミックの電歪特性を利用した圧電インクジェットヘッドを組み込んだものが、広く普及している。また、圧電インクジェットヘッドとしては、インクが充てんされる加圧室と、前記加圧室に連通し、加圧室内のインクを、インク滴として吐出させるノズルとを有する液滴吐出部を、複数個、配列した基板と、前記基板の、個々の加圧室に対応して配設され、個別に、駆動電圧パルスが印加されることによって、個別に変形して、個々の加圧室の容積を増減させることで、ノズルからインク滴を吐出させるための複数の圧電変形領域を備え、前記基板に積層された圧電アクチュエータとを有するものが、一般的に用いられる。
【０００３】
また、前記オンデマンド型のインクジェットプリンタとしては、圧電インクジェットヘッドを、用紙の搬送方向と交差する幅方向に、往復動可能に配設した、いわゆるシリアル型のものが一般的である。シリアル型のインクジェットプリンタにおいては、用紙の搬送を停止した状態で、圧電インクジェットヘッドを、前記幅方向に移動させながら、任意のノズルからインク滴を吐出させて、前記搬送方向の、一定幅の領域を印刷する操作と、用紙を、前記搬送方向に、前記領域の幅以内の所定のピッチで搬送する操作とを、交互に繰り返すことで、用紙の全面に、画像を印刷している。
【０００４】
シリアル型のインクジェットプリンタの印刷速度を高めるためには、前記印刷手順から明らかなように、圧電インクジェットヘッドの、用紙の幅方向への移動速度と、用紙の搬送速度とを向上すればよい。しかし、両速度は、共に、形成画像の画質によって制限され、特に、写真等の高画質の画像を形成するためには、用紙の表面に、微小なドットを、高密度で印刷する必要があり、そのためには、圧電インクジェットヘッドを、幅方向に、できるだけゆっくり移動させる必要があって、その間、用紙の搬送を停止させていなければならない上、用紙を搬送するピッチも、できるだけ小さくしなければならないため、従来の、シリアル型のインクジェットプリンタにおいては、印刷速度を向上できる範囲に、自ずと限界があった。
【０００５】
そこで、近時、より高速で、現状と同等、あるいはそれ以上の、高画質の画像を印刷可能とするために、液滴吐出部と、個々の液滴吐出部に対応する圧電変形領域とを、用紙の印刷領域の、幅方向の寸法以上の範囲に亘って、複数個、配列させた圧電インクジェットヘッドを用いた、ライン型のインクジェットプリンタが開発された（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
前記ライン型のインクジェットプリンタにおいては、圧電インクジェットヘッドを、用紙に対して、幅方向に固定した状態で、前記圧電インクジェットヘッドに対して、用紙を、幅方向と交差する搬送方向に搬送しながら、印刷が行われる。つまり、ライン型のインクジェットプリンタによれば、従来の、シリアル型のインクジェットプリンタにおいて、圧電インクジェットヘッドを幅方向に移動させながら印刷していた、一定幅の領域の画像を、一度に印刷できるため、前記一定幅の領域ごとの、用紙の搬送を停止している時間を、これまでよりさらに短縮して、印刷速度を、これまでに比べて高めることができる。しかも、形成される画像を、圧電インクジェットヘッドに配列する液滴吐出部の間隔を小さくすることで、現状と同等、あるいはそれ以上に、高画質化することもできる。
【０００７】
ライン型のインクジェットプリンタの印刷速度を、現状よりも、さらに高めるためには、用紙の搬送を停止させずに、前記用紙を搬送しながら、その表面に印刷することが考えられる。しかし、その場合には、形成画像の画質が低下するという問題がある。すなわち、インクジェットプリンタにおいては、一般に、ノズルから吐出させた複数滴のインク滴によって、１つのドットを形成すると共に、ドットを形成するインク滴の数を増減させることによって、ドットの大きさを調整して、画像の階調を表現している。そのため、用紙を搬送しながら印刷した場合には、用紙の表面に、最初に到達するインク滴と、最後に到達するインク滴の、到達する位置がずれる結果、ドットの形状が、最も理想的とされる真円状にならず、用紙の搬送方向に長く、幅方向に短い長円状になるため、形成画像に、用紙の搬送方向に沿う白い筋が生じる等して、形成画像の画質が低下するのである。
【０００８】
特許文献３には、圧電アクチュエータの圧電変形領域に印加する駆動電圧パルスの、電圧の立ち上がりの時定数を変化させることで、ノズルから吐出させる複数滴のインク滴の飛翔速度を、個別に調節して、前記複数滴のインク滴を、飛翔途中、ないしは用紙の表面に到達した瞬間に、合体させることが記載されている。また、特許文献４には、同様に、駆動電圧パルスの、立ち上がりの時定数を変化させることで、ノズルから吐出させる複数滴のインク滴の飛翔速度を、最初に吐出させたインク滴より、後から吐出させたインク滴の方が高くなるように調節して、前記複数のインク滴を、飛翔途中に合体させることが記載されている。
【特許文献１】特開２０００−７９６８５号公報（請求項１、段落[００１５]〜[００１６]、図３、図４）
【特許文献２】特開２００５−７４７６３号公報（請求項１、段落[０００２]〜[０００３]）
【特許文献３】特開昭５９−１３３０６６号公報（特許請求の範囲第１項、第２頁左下欄第２行〜同欄第１３行、第４頁右上欄第２行〜第５頁左上欄第１行、図６〜図１０）
【特許文献４】特開平８−３３６９７０号公報（請求項１、段落[０００８]、[００３８]〜[００４０]、[００４３]〜[００４５]、図３〜図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
発明者は、前記特許文献２、３記載の駆動方法を、ライン型のインクジェットプリンタに適用すれば、用紙を搬送しながら印刷しても、前記用紙の表面に、真円状に近いドットを形成して、白筋等の画像不良のない、良好な画像を形成できるのではないかと考えた。しかし、さらに検討したところ、複数滴のインク滴を、飛翔途中に合体させると、合体させたインク滴が、インクの表面張力によって再び球状になる前の、不規則な形状のままで、用紙の表面に到達したり、合体の衝撃で、ごく微細なインク滴、いわゆるミストが発生したりするため、却って、ドットの形状が乱れて、形成画像の画質が低下することが明らかとなった。
【００１０】
また、複数滴のインク滴を、用紙の表面に到達した瞬間に合体させるのは、用紙の厚みの違いや、同じ厚みの用紙でも、そのときの湿度等によって異なる曲率等の、用紙の状態によって、ノズルから用紙の表面までの距離が一定しないため、実質的に不可能であり、距離のずれによって、複数のインク滴が合体する前後、いずれの時点で、用紙の表面に到達しても、ドットの形状が乱れて、形成画像の画質が低下することが判った。
【００１１】
また、特許文献２、３に記載されているように、インク滴の飛翔速度を調節するために、圧電アクチュエータの圧電変形領域に印加する駆動電圧パルスの、立ち上がりや立ち下がりの時定数を変化させるには、駆動電圧パルスを発生させて、圧電変形領域を駆動制御するための駆動回路に、そのための別回路を追加する必要がある。ところが、複数の圧電変形領域を、個別に駆動制御する必要のある駆動回路は、インクジェットプリンタに対する高画質化の要求に伴う、ノズル数、すなわち圧電変形領域の増加と、それと相反する、圧電インクジェットヘッドの更なる小型化の要求とを、共に満足するために、近年、これまでよりもさらに高集積化されつつある傾向にあり、そこへ、前記別回路を、圧電変形領域の数だけ追加することは、実質的に不可能である。
【００１２】
本発明の目的は、形成画像の画質を低下させずに、また、駆動回路を複雑化させることなしに、ライン型のインクジェットプリンタの印刷速度を、現状よりも、さらに高めることができる、圧電インクジェットヘッドの駆動方法と、それを用いた、ライン型のインクジェットプリンタとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１記載の発明は、
(A)  インクが充てんされる加圧室と、前記加圧室に連通し、加圧室内のインクを、インク滴として吐出させて、用紙の表面にドットを形成するためのノズルとを有する液滴吐出部を、前記用紙の印刷領域の、幅方向の寸法以上の範囲に亘って、複数個、配列させて形成した基板と、
(B)  前記基板の、個々の加圧室に対応して配設され、個別に、駆動電圧パルスが印加されることによって、個別に変形して、任意の加圧室の容積を増減させることで、前記加圧室に連通したノズルから、インク滴を吐出させるための、複数の圧電変形領域を備え、前記基板に積層された圧電アクチュエータと、
を有し、用紙に対して、幅方向に固定された状態で使用される圧電インクジェットヘッドの、任意の圧電変形領域に、駆動電圧パルスを印加して、ノズルからインク滴を吐出させることで、前記用紙の表面に、ドットを形成するための駆動方法であって、前記用紙を、幅方向と交差する搬送方向に、一定速度で搬送しながら、前記圧電変形領域に、形成するドット１つごとに、複数回の駆動電圧パルスを印加することで、ノズルから、複数滴のインク滴を吐出させると共に、前記複数滴のインク滴が、用紙の表面に到達するまでの飛翔中に、互いに合体せず、かつ、全てのインク滴が、前記一定速度で搬送される用紙の表面に形成する１つのドットの、想定される円内に到達するように、前記圧電変形領域に駆動電圧パルスを印加するタイミングを設定することを特徴とする圧電インクジェットヘッドの駆動方法である。
【００１４】
請求項２記載の発明は、用紙の表面に、最初に到達するインク滴によって、前記表面に形成される小ドットの半径と、用紙の表面に、最後に到達するインク滴によって、前記表面に形成される小ドットの半径と、前記両小ドットの中心間の距離との和が、前記用紙の表面に形成するドットの、想定される円の直径以下となるように、前記圧電変形領域に駆動電圧パルスを印加するタイミングを設定する請求項１記載の圧電インクジェットヘッドの駆動方法である。
【００１５】
請求項３記載の発明は、圧電変形領域に駆動電圧パルスを印加するタイミングを、圧電インクジェットヘッドにおける、個々のノズル内のインクの、体積速度の固有振動周期の整数倍とほぼ一致させる請求項１記載の圧電インクジェットヘッドの駆動方法である。
請求項４記載の発明は、
(A)  インクが充てんされる加圧室と、前記加圧室に連通し、加圧室内のインクを、インク滴として吐出させて、用紙の表面にドットを形成するためのノズルとを有する液滴吐出部を、前記用紙の印刷領域の、幅方向の寸法以上の範囲に亘って、複数個、配列させて形成した基板と、
(B)  前記基板の、個々の加圧室に対応して配設され、個別に、駆動電圧パルスが印加されることによって、個別に変形して、任意の加圧室の容積を増減させることで、前記加圧室に連通したノズルから、インク滴を吐出させるための、複数の圧電変形領域を備え、前記基板に積層された圧電アクチュエータと、
を有し、用紙に対して、幅方向に固定された状態で使用される圧電インクジェットヘッドと、
(C)  前記圧電アクチュエータの複数の圧電変形領域に、個別に、駆動電圧を印加するための電源と、
(D)  前記複数の圧電変形領域を、個別に、請求項１〜３のいずれかに記載の駆動方法で駆動させるために、前記電源から出力される駆動電圧波形を駆動制御する制御手段と、
(E)  前記用紙を、前記幅方向と交差する搬送方向に、一定速度で搬送する搬送手段と、
を備えることを特徴とするインクジェットプリンタである。
【００１６】
請求項５記載の発明は、圧電変形領域に、駆動電圧パルスを印加するタイミングが、ノズル内のインクの、体積速度の固有振動周期の整数倍とほぼ一致するように、前記固有振動周期が設定されている請求項４記載のインクジェットプリンタである。
請求項６記載の発明は、圧電変形領域に、駆動電圧パルスを印加するタイミングが、ノズル内のインクの、体積速度の固有振動周期の整数倍とほぼ一致するように、搬送手段による、用紙の搬送速度が設定されている請求項４または５記載のインクジェットプリンタである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明によれば、一定速度で搬送される用紙の表面に、１つのドットを形成するために、ノズルから吐出させた全てのインク滴が、前記ドットの、想定される円内に到達するように、圧電アクチュエータの圧電変形領域に駆動電圧パルスを印加するタイミングを調整するだけで、前記用紙を停止させることなく、一定速度で搬送させながら、その表面に、インク滴の拡がりによって、真円状に近いドットを形成することができる。
【００１８】
しかも、前記駆動電圧パルスを印加するタイミングの調整は、純粋に、駆動回路に入力する制御信号の操作のみによって行うことができるため、前記駆動回路に、新たな回路を追加する必要もない。したがって、請求項１記載の発明の圧電インクジェットヘッドの駆動方法によれば、形成画像の画質を低下させずに、また、駆動回路を複雑化させることなしに、ライン型のインクジェットプリンタの印刷速度を、現状よりも、さらに高めることが可能となる。
【００１９】
請求項２記載の発明によれば、用紙の表面に、最初に到達するインク滴によって形成される小ドットの半径と、最後に到達するインク滴によって形成される小ドットの半径と、両小ドットの中心間の距離との和が、前記用紙の表面に形成するドットの、想定される円の直径以下となるように、駆動電圧パルスを印加するタイミングを調整することで、前記ドットの真円度をさらに高めて、形成画像の画質を、より一層、向上することができる。
【００２０】
請求項３記載の発明によれば、１つのドットを形成するために、圧電変形領域に、駆動電圧パルスを印加するタイミングを、圧電インクジェットヘッドにおける、ノズル内のインクの、体積速度の固有振動周期の整数倍とほぼ一致させているため、前記圧電インクジェットヘッドを、より効率よく駆動させながら、用紙の表面に、真円状に近いドットを形成することができる。
【００２１】
請求項４記載の発明によれば、圧電インクジェットヘッドを、前記本発明の駆動方法によって駆動することで、形成画像の画質を低下させずに、また、駆動回路を複雑化させることなしに、印刷速度が、現状よりもさらに向上した、ライン型のインクジェットプリンタを得ることができる。
請求項５記載の発明によれば、駆動電圧パルスを印加するタイミングが、ノズル内のインクの、体積速度の固有振動周期の整数倍とほぼ一致するように、前記固有振動周期を設定することによって、圧電インクジェットヘッドを、より効率よく駆動させながら、用紙の表面に、真円状に近いドットを形成することができる。
【００２２】
請求項６記載の発明によれば、圧電変形領域に、駆動電圧パルスを印加するタイミングが、ノズル内のインクの、体積速度の固有振動周期の整数倍とほぼ一致するように、搬送手段による、用紙の搬送速度を設定することによって、圧電インクジェットヘッドを、より効率よく駆動させながら、用紙の表面に、真円状に近いドットを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明の圧電アクチュエータの駆動方法によって、用紙１８の表面に、２滴のインク滴を到達させて、それぞれのインク滴によって、１つのドットのもとになる２つの小ドット２２、２３を形成した状態を示す平面図である。図２は、前記本発明の圧電アクチュエータの駆動方法によって、用紙１８の表面に、３滴のインク滴を到達させて、それぞれのインク滴によって、１つのドットのもとになる３つの小ドット２８〜３０を形成した状態を示す平面図である。図４は、ライン型のインクジェットプリンタに用いる圧電インクジェットヘッド１の一例の、一部分を拡大して示す断面図である。図５は、前記圧電インクジェットヘッド１の一例のうち、圧電アクチュエータ７を積層する前の基板５と、その一部分を拡大して示す平面図である。
【００２４】
図４、図５を参照して、この例の液体吐出装置１は、インクが充てんされる加圧室２と、前記加圧室２に連通し、加圧室２内のインクを、インク滴として吐出させるためのノズル３とを有する複数の液滴吐出部４を、面方向に配列させて形成した基板５と、前記基板５上に積層された、複数の加圧室２を覆う大きさを有する圧電セラミック層６を含む、板状の圧電アクチュエータ７とを備えている。
【００２５】
図４を参照して、圧電アクチュエータ７は、個々の加圧室２に対応して配設され、個別に電圧が印加されることによって、個別に、厚み方向に撓み変形する複数の圧電変形領域８と、前記圧電変形領域８を囲んで配設され、前記基板５に固定されることで変形が防止された拘束領域９とに区画されている。また、図の例の圧電アクチュエータ７は、圧電セラミック層６の、両図において上面に、各加圧室２ごとに個別に形成されて、圧電変形領域８を区画する個別電極１０と、前記圧電セラミック層６の下面に、順に積層された、共に、複数の加圧室２を覆う大きさを有する、共通電極１１と振動板１２とを備えた、いわゆるユニモルフ型の構成を有している。各個別電極１０と、共通電極１１とは、それぞれ別個に、駆動回路１３に接続されており、駆動回路１３は、制御手段１４に接続されている。また、用紙１８を、所定の搬送方向に、一定速度で搬送するための搬送手段１７も、制御手段１４に接続されている。
【００２６】
圧電セラミック層６は、例えば、ＰＺＴ等の圧電材料によって形成されていると共に、層の厚み方向に、あらかじめ分極されて、いわゆる横振動モードの圧電変形特性が付与されており、制御手段１４からの制御信号によって、駆動回路１３が駆動されて、任意の個別電極１０と、共通電極１１との間に、前記分極方向と同方向の電圧が印加されると、両電極１０、１１間に挟まれた、圧電変形領域８に対応する活性領域１５が、層の面方向に収縮される。しかし、圧電セラミック層６の下面は、共通電極１１を介して振動板１２に固定されているため、活性領域１５が収縮すると、それに伴って、圧電アクチュエータ７の圧電変形領域８が、加圧室２の方向に突出するように撓み変形して、加圧室２内に充てんされたインクを振動させ、この振動によって加圧されたインクが、ノズル３を通して、インク滴として吐出される。
【００２７】
図５を参照して、基板５は、ステンレス鋼等の、耐食性に優れた材料によって、長尺の矩形状に形成されている。各加圧室２は、いずれも、基板５の面方向の平面形状が、四隅を丸くした菱形に形成されており、前記菱形の、１つの角の近傍に、ノズル３が形成されている。複数個の加圧室２は、図の例では、４つの、台形状のブロック１６に分けて形成されている。各ブロック１６は、隣り合うもの同士が、台形の上底と下底とを交互に入れ替えた状態で配列されている。
【００２８】
前記各ブロック１６は、この例では、加圧室２を３４個、基板５の幅方向に配列した１列目から、加圧室２を４９個、同方向に配列した１６列目まで、１列ごとに、加圧室２の数を１個ずつ増加させた１６列の、計６６４個の加圧室２で構成されている。各列の加圧室２は、１つの列の、隣り合う２つの加圧室２の間に、隣の列の１つの加圧室２が位置するように、それぞれ、半ピッチずつずらして形成されていると共に、隣り合うブロック１６間で、形成ピッチを一致させて形成されており、それによって、前記基板５の、幅方向の範囲Ｗ1＝４．２５ｉｎ（≒１０７．８ｍｍ）中での、前記幅方向の解像度６００ｄｐｉを実現している。
【００２９】
本発明では、先に説明したように、加圧室２を含む液滴吐出部４が、用紙の印刷領域の、幅方向の寸法以上の範囲に亘って、複数個、配列されている必要がある。そのため、図５の基板５を含む圧電インクジェットヘッド１を、例えば、幅２１０ｍｍのＡ４縦用紙に印刷するためのインクジェットプリンタに使用する場合には、前記圧電インクジェットヘッド１が、前記Ａ４縦用紙の幅方向に、２台、前記範囲Ｗ1が互いに連続するように配列される。それ以上の幅の用紙に印刷するためのインクジェットプリンタの場合は、前記圧電インクジェットヘッド１を、用紙の幅に合わせて、３台以上、配列すればよい。これにより、１種類の圧電インクジェットヘッド１を用いて、サイズの異なる任意の用紙に印刷するためのインクジェットプリンタに対応することができる。また、１台の圧電インクジェットヘッド１に形成する液滴吐出部４と圧電変形領域８の数を制限することで、不良率を下げて、前記圧電インクジェットヘッド１の歩留まりを向上することもできる。
【００３０】
図１、図４を参照して、１つのドットを２滴のインク滴で形成する場合、制御手段１４は、搬送手段１７を駆動させて、用紙１８を、図１中に白矢印で示す搬送方向に、一定速度で搬送させながら、駆動回路１３を駆動させて、圧電インクジェットヘッド１の圧電アクチュエータ７の、任意の液滴吐出部４に対応する圧電変形領域８に、形成するドット１つごとに、２回の駆動電圧パルスを印加させることで、ノズル３から前記２滴のインク滴を吐出させる。
【００３１】
その際、制御手段１４は、前記２滴のインク滴が、用紙１８の表面に到達するまでの飛翔中に、互いに合体せず、かつ、両インク滴が、共に、前記一定速度で搬送される用紙１８の表面に形成する１つのドットの、図１に二点鎖線で示す、想定される円１９内に設定された到達点２０、２１に到達するように、前記圧電変形領域８に駆動電圧パルスを印加するタイミングを設定する。
【００３２】
より好ましくは、制御手段１４は、用紙１８の表面の到達点２０に、先に到達するインク滴によって形成される小ドット２２の半径Ｒ1と、用紙１８の表面の到達点２１に、後から到達するインク滴によって形成される小ドット２３の半径Ｒ2と、前記両小ドット２２、２３の中心に相当する両到達点２０、２１間の距離ｄ1との和Ｒ1＋Ｒ2＋ｄ1が、前記円１９の直径Ｄ1以下、つまり、式(1)：
Ｄ1≧Ｒ1＋Ｒ2＋ｄ1      (1)
を満足する範囲内となるようにタイミングを設定した駆動電圧パルスを、前記圧電変形領域８に印加する。
【００３３】
そうすると、前記両到達点２０、２１に到達したインク滴が、それぞれ、用紙１８の表面で拡がって形成されるドットの形状を、真円状に近づけて、形成画像の画質を向上することができる。すなわち、２滴のインク滴によって形成される２つの小ドット２２、２３の重なり部分は、重なっていない部分よりインクの量が多く、図中白矢印で示す用紙１８の搬送方向と交差する幅方向への広がりが大きくなるため、前記２つの小ドット２２、２３によって形成されるドットは、図中に二点鎖線で示す円１９に近い、ほぼ真円状となる。
【００３４】
また、ノズル３から吐出させた２滴のインク滴によって、前記のように、ほぼ真円状の１つのドットを形成するために、圧電アクチュエータ７の圧電変形領域８に、２回の駆動電圧パルスを印加するタイミングは、前記圧電インクジェットヘッド１における、ノズル３内のインクの、体積速度の固有振動周期の整数倍とほぼ一致しているのが好ましい。
２回の駆動電圧パルスを印加するタイミングを、インクの固有振動周期の整数倍とほぼ一致させるためには、例えば、
(a)  加圧室２の容積や形状、ノズル３の内径や長さ、図示していないが、共通供給路から加圧室２にインクを供給するための供給口の内径や長さ、圧電変形領域８の振動特性等を調整することで、固有振動周期そのものを、前記の条件を満足するように変更する、
(b)  搬送手段による、用紙の搬送速度を調整することで、２滴のインク滴によって、ほぼ真円状の１つのドットを形成できる、インク滴吐出のタイミング、すなわち、２回の駆動電圧パルスを印加するタイミングを、前記の条件を満足するように変更する、
(c)  前記(a)(b)を併用する、
等の方法が挙げられる。これらの方法等によって、２回の駆動電圧パルスを印加するタイミングを、インクの固有振動周期の整数倍とほぼ一致させると、圧電インクジェットヘッド１を、ノズル３内でのインクの固有振動とシンクロさせて、より効率よく駆動させながら、２滴のインク滴をノズル３から吐出させて、用紙１８の表面に、真円状に近いドットを形成することができる。
【００３５】
図３は、図４、５の圧電インクジェットヘッド１を、いわゆる引き打ち式の駆動方法によって駆動する際に、圧電アクチュエータ７の圧電変形領域８に印加する駆動電圧ＶPの駆動電圧波形（太線の一点鎖線で示す）の一例と、前記駆動電圧波形ＶPが印加された際の、ノズル３内における、インクの体積速度の変化〔太線の実線で示す、（＋）がノズル３の先端側、つまりインク滴の吐出側、（−）が加圧室２側〕との関係を簡略化して示すグラフである。
【００３６】
図３の駆動電圧波形は、前記引き打ち式の駆動方法によって、パルス幅Ｔ2が、ノズル３内のインクの、体積速度の固有振動周期Ｔ1の約１／２倍である２回の駆動電圧パルスを含む駆動電圧ＶPを、圧電変形領域８に印加していることに相当する。また、図３の駆動電圧波形では、前記２回の駆動電圧パルスを印加するタイミング（ｔ1とｔ3との間の間隔）を、前記固有振動周期Ｔ1と、つまり、固有振動周期Ｔ1の整数倍である１倍と、ほぼ一致させている。そのため、先に説明したように、圧電インクジェットヘッド１を、ノズル３内でのインクの固有振動とシンクロさせて、より効率よく駆動させながら、２滴のインク滴をノズル３から吐出させて、用紙１８の表面に、真円状に近いドットを形成することができる。
【００３７】
すなわち、図３〜図５を参照して、図３中のｔ1より左側の、ノズル３からインク滴を吐出させない待機時に、制御手段１４は、駆動回路１３を駆動させて、圧電アクチュエータ７の、圧電変形領域８に印加する駆動電圧ＶPをＶHに維持（ＶP＝ＶH）して、活性領域１５を面方向に収縮させ続けることによって、前記圧電変形領域８を、加圧室２の方向に突出するように撓み変形させて、前記加圧室２の容積を減少させた状態を維持させており、この間、インクは静止状態、すなわち、ノズル３におけるインクの体積速度は０を維持し、前記ノズル３内に、インクの表面張力によって形成されるインクメニスカスは静止している。
【００３８】
用紙１８に印刷する際に、制御手段１４は、まず、搬送手段１７を駆動させて、用紙１８を、図１中に白矢印で示す搬送方向に、一定速度で搬送させながら、下記の手順で印刷を行う。すなわち、制御手段１４は、ノズル３からインク滴を吐出させず、用紙１８の表面にドットを形成しない液滴吐出部４においては、前記待機状態を維持する。
一方、ノズル３からインク滴を吐出させて、用紙１８の表面にドットを形成する液滴吐出部４において、制御手段１４は、まず、その直前のｔ1の時点で、駆動回路１３の駆動を切り替えて、圧電変形領域８に印加していた駆動電圧ＶPを放電（ＶP＝０）させて、活性領域１５の面方向の収縮を解除させることによって、前記圧電変形領域８の撓み変形を解除させる。そうすると、加圧室２の容積が一定量だけ増加するため、ノズル３内のインクメニスカスは、その容積の増加分だけ、前記加圧室２の方向に引き込まれる。その際の、ノズル３内でのインクの体積速度は、図３のｔ1とｔ2との間の部分に示すように、一旦、（−）側に大きくなった後、徐々に小さくなって、やがて０に近づく。これは、太線の実線で示す、インクの体積速度の固有振動周期Ｔ1の、ほぼ半周期分に相当する。
【００３９】
次に、ノズル３でのインクの体積速度が限りなく０に近づいたｔ2の時点で、制御手段１４は、駆動回路１３の駆動を再び切り替えて、駆動電圧ＶPを、再度、ＶHまで充電（ＶP＝ＶH）させて、活性領域１５を面方向に収縮させることによって、圧電変形領域８を撓み変形させる。そうすると、ノズル３内のインクは、インクメニスカスが加圧室２の側に最も大きく引き込まれた状態（ｔ2の時点の、体積速度が０の状態）から、逆に、ノズル３の先端方向へ戻ろうとしているところに、圧電変形領域８を撓み変形させて、加圧室２の容積を減少させることによって、前記加圧室２から押し出されたインクの圧力が加わることになるため、ノズル３の先端側の方向へ加速されて、前記ノズル３の外方へ大きく突出する。
【００４０】
その際の、ノズル３内でのインクの体積速度は、図３のｔ2とｔ3との間の部分に示すように、一旦、（＋）側に大きくなった後、徐々に小さくなって、やがて０に近づく。ノズル３の外方へ突出したインクが略円柱状に見えることから、この突出状態のインクを、一般に、インク柱と称する。
次に、ノズル３の外方に突出したインクの体積速度が限りなく０に近づいた時点（図３のｔ3の時点）で、制御手段１４は、再度、駆動回路１３の駆動を切り替えて、駆動電圧ＶPを、再び、放電（ＶP＝０）させて、活性領域１５の面方向の収縮を解除させることによって、圧電変形領域８の撓み変形を解除させる。そうすると、インクが、ノズル３の外方に最も大きく突出した状態（ｔ3の時点の、体積速度が０の状態）から、逆に、加圧室２の方向へ戻ろうとしているところに、圧電変形領域８の撓み変形を解除して、加圧室２の容積を再び増加させたことによる、マイナスの圧力が加わることによって、ノズル３の外方へ伸びきったインク柱が切り離されて、１滴目のインク滴が生成されると共に、２滴目のインク滴を生成させるための、インクの振動が開始される。
【００４１】
すなわち、インク柱が切り離されたノズル３内のインクは、再び、加圧室２の方向に引き込まれる。その際の、ノズル３内でのインクの体積速度は、図３のｔ3とｔ4との間の部分に示すように、一旦、（−）側に大きくなった後、徐々に小さくなって、やがて０に近づく。これは、先に説明した１滴目の場合と同様に、インクの体積速度の固有振動周期Ｔ1の、ほぼ半周期分に相当する。
【００４２】
次に、ノズル３でのインクの体積速度が限りなく０に近づいたｔ4の時点で、制御手段１４は、再度、駆動回路１３の駆動を切り替えて、駆動電圧ＶPを、再びＶHまで充電（ＶP＝ＶH）させて、活性領域１５を面方向に収縮させることによって、圧電変形領域８を撓み変形させる。そうすると、先の、ｔ2からｔ3の間でのインクの挙動と同じメカニズムによって、インクが、再び、ノズル３の外方へ大きく突出して、インク柱が形成される。その際の、ノズル３内でのインクの体積速度は、図３のｔ4とｔ5との間の部分に示すように、一旦、（＋）側に大きくなった後、徐々に小さくなって、やがて０に近づく。
【００４３】
そして、ノズル３でのインクの体積速度が０になった時点（図３のｔ5の時点）以降、インクの振動の速度が加圧室２の側に向かうことによって、ノズル３の外方へ伸びきったインク柱が切り離されて、２滴目のインク滴が生成される。生成された１滴目および２滴目のインク滴は、それぞれ、ノズル３の先端に対向させて配設した用紙１８の表面まで飛翔して、前記表面の、図１に示す、所定の到達点２０、２１に到達して、そこで小ドット２２、２３を形成すると共に、両小ドット２２、２３を形成するインクの拡がりによって、前記表面に、図中に二点鎖線で示す円１９に近い、ほぼ真円状のドットを形成する。
【００４４】
図２、図４を参照して、ドットのサイズを、図１より大きくするために、１つのドットを、３滴のインク滴で形成する場合には、制御手段１４は、搬送手段１７を駆動させて、用紙１８を、図２中に白矢印で示す搬送方向に、一定速度で搬送させながら、駆動回路１３を駆動させて、圧電インクジェットヘッド１の圧電アクチュエータ７の、任意の液滴吐出部４に対応する圧電変形領域８に、形成するドット１つごとに、３回の駆動電圧パルスを印加させることで、ノズル３から前記３滴のインク滴を吐出させる。
【００４５】
その際、制御手段１４は、前記３滴のインク滴が、用紙１８の表面に到達するまでの飛翔中に、互いに合体せず、かつ、全てのインク滴が、いずれも、前記一定速度で搬送される用紙１８の表面に形成する１つのドットの、図２に二点鎖線で示す、想定される円２４内に設定された到達点２５、２６、２７に到達するように、前記圧電変形領域８に駆動電圧パルスを印加するタイミングを設定する。
【００４６】
より好ましくは、制御手段１４は、用紙１８の表面の到達点２５に、最初に到達するインク滴によって形成される小ドット２８の半径Ｒ3と、用紙１８の表面の到達点２７に、最後に到達するインク滴によって形成される小ドット２９の半径Ｒ4と、前記両小ドット２８、２９の中心に相当する両到達点２５、２７間の距離ｄ2との和Ｒ3＋Ｒ4＋ｄ2が、前記円２４の直径Ｄ2以下、つまり、式(2)：
Ｄ2≧Ｒ3＋Ｒ4＋ｄ2      (2)
を満足する範囲内となるようにタイミングを設定した駆動電圧パルスを、前記圧電変形領域８に印加する。
【００４７】
そうすると、前記両到達点２５、２７に到達したインク滴と、その中間の到達点２６に到達したインク滴とが、それぞれ、用紙１８の表面で拡がって形成されるドットの形状を、真円状に近づけて、形成画像の画質を向上することができる。すなわち、３滴のインク滴によって形成される３つの小ドット２８〜３０の重なり部分は、重なっていない部分よりインクの量が多く、図中白矢印で示す用紙１８の搬送方向と交差する幅方向への広がりが大きくなるため、前記３つの小ドット２８〜３０によって形成されるドットは、図中に二点鎖線で示す円２４に近い、ほぼ真円状となる。
【００４８】
圧電インクジェットヘッド１を、ノズル３内でのインクの固有振動とシンクロさせて、より効率よく駆動させながら、３滴のインク滴をノズル３から吐出させて、用紙１８の表面に、真円状に近いドットを形成することを考慮すると、やはり、先に説明した(a)〜(c)の方法を採用する等して、圧電アクチュエータ７の圧電変形領域８に３回の駆動電圧パルスを印加するタイミングを、ノズル３内のインクの、体積速度の固有振動周期Ｔ1の整数倍と、ほぼ一致させるのが好ましい。例えば、図３の駆動電圧波形の場合は、ノズル３でのインクの体積速度が０になったｔ5の時点で、もう一度、パルス幅Ｔ2が固有振動周期Ｔ1の約１／２倍である駆動電圧パルスを印加すればよい。
【００４９】
なお、ドットのサイズを、図１より小さくするために、１つのドットを、１滴のインク滴で形成する場合は、任意の液滴吐出部４に対応する圧電変形領域８に、形成するドット１つごとに、１回の駆動電圧パルスを印加して発生させた１滴のインク滴によってドットを形成すればよい。１滴のインク滴によって形成されるドットは、先に説明した各小ドット２２，２３、２８〜３０と同様に、ほぼ真円状となる。
【００５０】
本発明の構成は、以上で説明した各図の例に限定されるものではない。例えば、本発明の駆動方法は、１つのドットを、４滴以上の多数のインク滴によって形成する場合にも適用することができる。本発明のインクジェットプリンタを形成する圧電インクジェットヘッド１は、１台で、例えば、Ａ４縦用紙の幅をカバーする寸法に形成してもよい。また、圧電アクチュエータ７としては、前記ユニモルフ型の他、バイモルフ型やモノモルフ型等の、種々のタイプの圧電アクチュエータを採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明の圧電アクチュエータの駆動方法によって、用紙の表面に、２滴のインク滴を到達させて、それぞれのインク滴によって、１つのドットのもとになる２つの小ドットを形成した状態を示す平面図である。
【図２】図２は、前記本発明の圧電アクチュエータの駆動方法によって、用紙の表面に、３滴のインク滴を到達させて、それぞれのインク滴によって、１つのドットのもとになる３つの小ドットを形成した状態を示す平面図である。
【図３】図３は、図４、５の圧電インクジェットヘッドを、本発明の駆動方法によって駆動する際に、圧電アクチュエータの圧電変形領域に印加する駆動電圧ＶPの駆動電圧波形の一例と、前記駆動電圧波形ＶPが印加された際の、ノズル内における、インクの体積速度の変化との関係を簡略化して示すグラフである。
【図４】図４は、ライン型のインクジェットプリンタに用いる圧電インクジェットヘッドの一例の、一部分を拡大して示す断面図である。
【図５】図５は、前記圧電インクジェットヘッドの一例のうち、圧電アクチュエータを積層する前の基板と、その一部分を拡大して示す平面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  圧電インクジェットヘッド
２  加圧室
３  ノズル
７  圧電アクチュエータ
８  圧電変形領域
１９、２４  ドットの想定される円
２０、２１、２５〜２７  到達点
２２、２３、２８〜３０  小ドット
【図１】
2009051007.tif 000003
【図２】
2009051007.tif 000004
【図３】
2009051007.tif 000005
【図４】
2009051007.tif 000006
【図５】
2009051007.tif 000007