(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク流路と、該インク流路に連設されスタガー状に配列されたノズルとを備えたチャネルが、圧電材料で形成された側壁により隔てられてｎ個設けられ、該側壁に駆動パルスを印加して前記チャネルを駆動することによりインクを飛翔させるインクジェットヘッドの、前記ｎ個のチャネルが配列順に所定の複数個を単位としてｍ単位に区分され、前記単位の各々内の１チャネルを、時間ｔを周期とする１周期内で駆動し、ｍ周期で前記ｎ個のチャネルを駆動する前記インクジェットヘッドの駆動を、前記インクジェットヘッドを支持するキャリッジにより前記インクジェットヘッドを主走査方向に走査するとともに、記録材と前記インクジェットヘッドとを相対的に副走査方向に走行させつつ、繰り返すことにより、記録材に画像を記録するインクジェットヘッド記録装置であって、前記キャリッジに連動するエンコーダを設けて該エンコーダから得られるエンコーダパルス及び前記スタガー状の配列に対応したタイミング制御によって前記駆動パルスのタイミングを制御して記録材に画像を形成するインクジェット記録装置において、
ジッタによる変動分をΔＴとして、前記エンコーダパルスのパルス間隔をＴ0＋ΔＴとするとき、
（ｍ×ｔ）＜Ｔ0の条件を満たす前記駆動パルスの制御が行われるとともに、
記録材上における主走査方向のインク滴ドット間隔をＬとするとき、複数の前記ノズルの主走査方向のスタガー量を〔Ｌ／ｍ〕×Ｔ0／〔Ｔ0＋ΔＴ／２〕とする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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多数のノズルを有するチャネルを構成したインクジェットヘッドを移動させて画像形成する場合に生ずるジッタの影響を減少させたインクジェット記録装置に関する。
【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及び図２は１例として特開平１０−２７２７７１号公報に記載されているインクジェットヘッド（以下単にヘッドと記す）の例を示す図である。図１で１はインクチューブ、２はノズル形成部材、３はノズル、Ｓは側壁、６はカバープレート、７はインク供給口、８は基板である。そして、図２に示すようにインク流路であるチャネルＡは側壁Ｓとカバープレート６及び基板８によって形成されている。
【０００３】
図１には１個のノズルを有する１個のチャネルの断面図が示されているが、実際の剪断モードインクジェットヘッドＨでは、図２（ａ）に示すようにカバープレート６と基板８の間には複数の側壁Ｓ、即ち、Ｓ１、Ｓ２・・Ｓｎ＋１で隔てられたチャネルＡ、即ち、Ａ１、Ａ２、・・Ａｎが多数形成されている。図ではチャネルＡ１、Ａ２、Ａ３の３チャネルのみが示されている。チャネルＡ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、他端は供給口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、例えば側壁Ｓ１には密着形成された電極Ｑ１、Ｑ２、と側壁Ｓ２には密着形成された電極Ｑ３、Ｑ４が設けてある。同様に各側壁にはそれぞれ電極が密着形成されている。図２（ｂ）に示すように、電極Ｑ１をアースに接続し、電極Ｑ２に図５に示すような、正電圧＋Ｖのパルスと、負電圧−Ｖのパルスとからなる駆動パルスを印加し、同様に、電極Ｑ４をアースに接続し、電極Ｑ３に前記駆動パルスを印加することにより、以下述べる動作によってインク滴がノズル３から飛翔する。
【０００４】
側壁Ｓは図２（ａ）の矢印で示すように分極方向が異なる２個の圧電材料からなる側壁ＳａとＳｂとから構成されていて、駆動パルスを印加することによって変形するアクチュエータとして動作する。電極Ｑ２及びＱ３に駆動パルスが印加されない時は図２（ａ）のように側壁Ｓ１、Ｓ２は変形しないが、前記駆動パルスが電極Ｑ２及びＱ３に印加されると、正電圧パルスが印可されている間は圧電材料の分極方向に直角な方向の電界が生じ、側壁Ｓ１ａ、Ｓ１ｂともに側壁の接合面にズリ変形を生じ、また、側壁Ｓ２ａ、Ｓ２ｂも同様に反対方向にズリ変形を生じて、図２（ｂ）に示すように側壁Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ及び側壁Ｓ２ａ、Ｓ２ｂは互いに外側に向けて変形し、この例ではチャネルＡ１の容積を拡大する。次に、図２（ｃ）に示すように、負電圧パルスが印加されている間は前記側壁Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ及びＳ２ａ、Ｓ２ｂは互いに逆方向に変形して、チャネルＡ１の体積は急激に縮小して、チャネルＡ１内の圧力が変化する。この動作によってチャネルＡ１を満たしているインクの一部がインク滴としてノズル３から飛翔する。各チャネルも駆動パルスの印加によって同様に動作し、インク滴を飛翔させる。
【０００５】
しかし例えば、前記のようにチャネルＡ１の側壁Ｓ１及びＳ２が変形の動作をすると、隣のチャネルＡ２が影響を受けるため、複数のチャネルを構成したヘッドＨを駆動する場合には、ｎ個のチャネルをｍ個の単位に区分し、ｍ個の周期で駆動する。
【０００６】
図３に示す例では、ヘッドＨ（図６参照）の９個のチャネルを３個のチャネルずつ３個の単位に区分し、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ａ３、Ｂ３、Ｃ３としている。図３のヘッドの各チャネルの駆動のタイムチャートを図４に示す。図４は縦軸にはチャネルＡ１〜Ｃ３を、また、横軸には時間をとってある。
【０００７】
図３（ａ）及び図４に示すように、初め第１周期ｔ１の駆動パルスＰａを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が飛翔する。前記のようにインク滴を飛翔するチャネルは初め体積を増加した後、急激に体積を縮小する。図３には、各チャネルが縮小した時の状態を示してある。以下同様に、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、第２周期ｔ２の駆動パルスＰｂをＢ１、Ｂ２、Ｂ３の３チャネルに同時に印加して駆動した後、更に第３周期ｔ３の駆動パルスＰｃをＣ１、Ｃ２、Ｃ３の３チャネルに同時に印加して駆動すると、各側壁が逐次変形し、ｔ１、ｔ２、ｔ３の３周期で、各チャネルの駆動が一巡し、９チャネル全てが駆動されてインク滴を飛翔することになる。
【０００８】
実際には前記のように常に、全てのチャネルが駆動されるとは限らず、画像信号に従って、選択されたチャネルのみ駆動し、インク滴を飛翔させて画像を形成する。
【０００９】
なお、図２（ａ）、図３（ａ）にのみノズル３を示し、図３（ｂ）及び図３（ｃ）では、煩雑になるのを避けるために、実際には形成されているノズルを省略している。
【００１０】
このようなヘッドＨによって、実際の画像を形成する装置の構成の一例を図６に示す。この場合のヘッドＨでは前記複数チャネルは、以下述べるキャリッジの水平方向の運動に対して図７のように垂直に配列されている。
【００１１】
図６に示すように、キャリッジ２０にはヘッドＨが搭載され、このキャリッジ２０はプラテン２１に対向して平行に設置されたガイドレール２２とリニヤーエンコーダを兼ねたガイドレール２３に沿って左右に往復運動するよう駆動される。この往復運動によってヘッドＨは主走査を行い、プラテン２１によって記録材２５が上方に送られて副走査が行われる。そして、ヘッドＨの複数ノズルから画像信号に適応したインク滴を噴射して記録材上に画像を形成する。インクはインクタンク２４から供給される。
【００１２】
画像形成においては、リニヤーエンコーダ（以下単にエンコーダと記す）２３からのエンコーダパルスＤを基準に、３周期で駆動し、駆動が一巡すると、縦９ドットのライン（縦線）が記録されるよう、ヘッドＨの移動速度に合わせて、各チャネルのノズル位置が、図７に示すようにずらし（スタガー状）てある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
エンコーダ２３からの信号、即ち、エンコーダパルスＤは第１周期から３周期までの時間間隔、即ち、３ｔの時間間隔で発生するのが理想である。しかし、実際にはキャリッジ２０の移動にはジッタ（変動成分）があるため、エンコーダパルスＤの間隔、即ち、基本周期Ｔは変動する。
【００１４】
先ず、エンコーダパルスＤ１によって第１周期の駆動パルスＰａはチャネルＡの駆動を開始するが、第２周期の駆動パルスＰｂは前記エンコーダパルスＤ１から、回路によって設定された時間ｔ経過後、チャネルＢの駆動を始める。この時点で第１周期の駆動パルスの印加は終了している。また第３周期の駆動パルスＰｃは前記エンコーダパルスＤ１から時間２ｔ経過後、チャネルＣの駆動を行う。
【００１５】
ジッタによりエンコーダパルスＤにより形成される基本周期Ｔが時間Ｔ0からＴ0＋ΔＴの間で変動するものとする。ここに、ΔＴはジッタによる変動成分である。即ち例えば、図４のエンコーダパルスＤ２の次のエンコーダパルスは正しくはＤ３であるべきはずが、ジッタによりＤ３ｆからＤ３ｒの範囲に発生する。
【００１６】
基本周期Ｔが前記３周期の間隔３ｔより短く（Ｔ＜３ｔ）なると、図４に示すように第３周期ｔ３でチャネルＣを駆動する駆動パルスＰｃを印加する時間ｔが完全に終了しない時点で、次のエンコーダパルスＤ３ｆによって次の第１周期の駆動パルスによる駆動を開始し、チャネルＣと次のチャネルＡとの動作が交錯してインク滴の飛翔が不安定になり、鮮明な画像を形成できないなどの問題点がある。このような問題に対する対策として、回路によって全ての駆動パルスの周期を一定にしたり、予めジッタの範囲（ΔＴ）を測定して平均値を算出し、該平均値を基準に駆動パルスの周期を制御する方法などがあるが、いずれも、キャリッジの速度むらやジッタの影響は残り、鮮明な画像形成には問題点がある。
【００１７】
本発明は前記ジッタによる影響を減少させ、前記問題を解決して安定に動作し、高画質の画像を形成することができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、以下に示す発明によって達成される。
【００１９】
１．インク流路と、該インク流路に連設されスタガー状に配列されたノズルとを備えたチャネルが、圧電材料で形成された側壁により隔てられてｎ個設けられ、該側壁に駆動パルスを印加して前記チャネルを駆動することによりインクを飛翔させるインクジェットヘッドの、前記ｎ個のチャネルが配列順に所定の複数個を単位としてｍ単位に区分され、前記単位の各々内の１チャネルを、時間ｔを周期とする１周期内で駆動し、ｍ周期で前記ｎ個のチャネルを駆動する前記インクジェットヘッドの駆動を、前記インクジェットヘッドを支持するキャリッジにより前記インクジェットヘッドを主走査方向に走査するとともに、記録材と前記インクジェットヘッドとを相対的に副走査方向に走行させつつ、繰り返すことにより、記録材に画像を記録するインクジェットヘッド記録装置であって、前記キャリッジに連動するエンコーダを設けて該エンコーダから得られるエンコーダパルス及び前記スタガー状の配列に対応したタイミング制御によって前記駆動パルスのタイミングを制御して記録材に画像を形成するインクジェット記録装置において、
ジッタによる変動分をΔＴとして、前記エンコーダパルスのパルス間隔をＴ０＋ΔＴとするとき、
（ｍ×ｔ）＜Ｔ0の条件を満たす前記駆動パルスの制御が行われるとともに、
記録材上における主走査方向のインク滴ドット間隔をＬとするとき、複数の前記ノズルの主走査方向のスタガー量を〔Ｌ／ｍ〕×Ｔ0／〔Ｔ0＋ΔＴ／２〕とすることを特徴とするインクジェット記録装置。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置の機械的な構成は、図１、図２、図３、図６及び図７に示すとおりである。そして、各チャネルを駆動する駆動パルスのタイミングの制御は基本的には、図４に従って行われる。
【００２２】
即ち、ｎ個のチャネルを所定の複数を単位としてｍの単位に区分し、各単位の１チャネルを時間間隔ｔの周期で駆動して、ｍ周期でｎ個のチャネルを駆動する。そして、エンコーダパルスＤにより基本周期Ｔを形成し、基本周期Ｔを繰り返すことにより、キャリッジ２０を往復移動させて記録材２５に画像を記録する。
【００２３】
図３、図４の例では、ｍ＝３、ｎ＝９である。
駆動パルスの周期は、チャネルの音響的な共振周波数の逆数の１／２をＡＬ（時間）とするとき、通常、ＡＬの奇数倍で使用される。例えば、図５に示すように、正電圧パルスの時間をＡＬ、その後の負電圧パルスの時間を２ＡＬ、そして次の駆動パルスまでのアース電位の時間を２ＡＬとして、全体を５ＡＬの時間で１駆動パルス、即ち１周期が終了する。このように、ｔ＝５ＡＬの時間で各チャネルを駆動すると、インク滴の飛翔を効率よく行うことができる。
【００２４】
しかし、既に述べたようにチャネルＡ１、Ａ２、・・・、Ｂ１、Ｂ２、・・・、Ｃ１、Ｃ２、・・・を駆動するのに、常に正確な時間ｔ（＝５ＡＬ）で駆動パルスを印加するのは、前記エンコーダパルスにキャリッジ移動によるジッタが存在するために困難である。
【００２５】
予め、キャリッジ２０のジッタ、即ち、エンコーダパルスＤ間の間隔Ｔ中のジッタによる変動成分ΔＴを測定して、エンコーダパルスＤの間隔である基本周期Ｔ中の変動成分ΔＴの範囲を明らかにする。変動成分ΔＴが存在する場合に、これを縮小することは通常では困難である。しかしながら、基本周期Ｔの長さを調節することは可能である。従って、基本周期Ｔを長く設定して、基本周期Ｔ＝Ｔ0＋ΔＴとしたときに、３ｔ＜Ｔ0となるようにする。このような基本周期Ｔの設定により、エンコーダパルスＤの間隔Ｔは必ず周期３ｔより長くなり、駆動パルスＰの周期の長さとして、常にｔ（＝５ＡＬ）時間が確保される。特にチャネルＣを駆動する場合にも駆動パルスＰｃはｔ時間内で印加することができる。従って、インクの飛翔は常に安定し、また、インク飛翔のタイミングはエンコーダパルスに依存しているためインクの着弾位置はジッタを補正したものとなり、ジッタによる画質の低下は避けられる。
【００２６】
次に、ジッタを考慮したノズルのスタガー配列について説明する。既に述べたように、本発明の実施の形態では複数チャネルを主走査方向に直角な配列、即ち、縦配列に構成したヘッドをキャリッジで移動させながら画像を形成する。
【００２７】
図７は縦に配列したチャネルのノズルをスタガー配列し、インク滴で縦線を形成す場合の基本動作を示す図である。図は実際ヘッドの構造とは多少異なるが、分かり易いように、ノズル形成部材２のノズル部分を裏側から示し、各ノズルに対応した（図３に示した）チャネル符号を示してある。
【００２８】
ヘッドＨは一定速度で矢印方向に移動する。最初に第１周期でチャネルＡ１、Ａ２、Ａ３が駆動されて、インク滴が実線で示すよう飛翔する（白丸で示す）。次に、ヘッドＨが左に移動しチャネルＢ１、Ｂ２、Ｂ３のＺ２位置にあるノズルがＺ１位置に来た時、第２周期の駆動が行われて破線で示すようインク滴が飛翔する（二重丸で示す）。更にヘッドＨが左に移動し、同様チャネルＣ１、Ｃ２、Ｃ３のＺ３位置にあったノズルがＺ１位置に来た時、第３周期の駆動が行われ、点線で示すようインク滴（黒丸で示す）が飛翔されて、図示のようなドットラインを形成する。
【００２９】
スタガー量である主走査方向の各ノズルの間隔、即ち、図７の位置Ｚ１の位置Ｚ２間及び位置Ｚ２と位置Ｚ３間をΔＸとする。
【００３０】
例えば、主走査の記録密度が７５０ｄｐｉ（ドット数／２５．４ｍｍ）であるとすると、ドット間隔は３５μｍである。従って理想的にはΔＸが３５／３（μｍ）となるのが望ましいが、前記ジッターのため現実には、インク滴の記録材上での着弾位置にかなりの誤差を伴い、画像形成に影響する。
【００３１】
そこで、本発明の実施の形態では、スタガー量ΔＸを、ΔＸ＝〔３５／３〕×Ｔ0／〔Ｔ0＋ΔＴ／２〕とするように各チャネルのノズル位置を設定する。
【００３２】
このようなスタガー量ΔＸを、周期の数ｍ、主走査方向の記録材上におけるドット間間隔をＬ、エンコーダパルスにより形成される基本周期をＴ0＋ΔＴ、ジッタによる基本周期の変動成分をΔＴとすると、
ΔＸ＝〔Ｌ／ｍ〕×Ｔ0／〔Ｔ0＋ΔＴ／２〕のときに、ジッタによる影響が最小になる。従って、スタガー量ΔＸを前記式で与えられる値にほぼ等しくする設定することにより、高画質の画像を形成することができる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１の発明により、エンコーダパルスを用いてキャリッジのジッタによる画像の乱れを補正した場合に生ずる画質の低下が良好に防止される。
【００３４】
また、ノズルをスタガー配列したインクジェット記録装置におけるジッタによる画質の低下を良好に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェットヘッドのインク流路に沿った断面図である。
【図２】インクジェットヘッドのインク流路を横切る断面図である。
【図３】インクジェットヘッドのインク流路を横切る断面図である。
【図４】チャネル駆動のタイミングチャートである。
【図５】駆動パルスの波形を示すグラフである。
【図６】インクジェット記録装置を示す図である。
【図７】複数ノズルのスタガー配列を示す図である。
【符号の説明】
１  インクチューブ
３  ノズル
７  インク供給口
８  基板
２０  キャリッジ
２１  プラテン
２３  ガイドレール（エンコーダ）
Ａ、Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３  チャネル
Ｈ  インクジェットヘッド
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４  電極
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３  側壁
【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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