JP3950004B2 - インクジェット式記録装置及びインクジェット式記録方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、プリンタ、ファックスなどに適用されるインクジェット式記録装置及びインクジェット式記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクを吐出する複数のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知られている。かかるインクジェット式記録装置では、インクジェットヘッドのノズルが被記録媒体に対向するようにヘッドホルダに設けられ、このヘッドホルダはキャリッジに搭載され被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に走査されるようになっている。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドのヘッドチップの一例の分解概略を図１３に、また、要部断面を図１４に示す。
【０００４】
図１３及び図１４に示すように、圧電セラミックプレート１０１には、複数のチャンバ１０２が並設され、各チャンバ１０２は、側壁１０３で分離されている。各チャンバ１０２の長手方向一端部は圧電セラミックプレート１０１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。このような各チャンバ１０２内の両側壁１０３の開口側表面には、長手方向に亘って、駆動電界印加用の電極１０５が形成されている。
【０００５】
また、圧電セラミックプレート１０１のチャンバ１０２の開口側には、カバープレート１０７が接着剤１０９を介して接合されている。このカバープレート１０７には、各チャンバ１０２の浅くなった他端部と連通する凹部となる共通インク室１１１と、この共通インク室１１１の底部からチャンバ１０２とは反対方向に貫通するインク供給口１１２とを有する。
【０００６】
さらに、圧電セラミックプレート１０１とカバープレート１０７との接合体のチャンバ１０２が開口している端面には、ノズルプレート１１５が接合されており、ノズルプレート１１５の各チャンバ１０２に対向する位置にはノズル開口１１７が形成されている。
【０００７】
なお、圧電セラミックプレート１０１のノズルプレート１１５とは反対側でカバープレート１０７とは反対側の面には、配線基板１２０が固着されている。配線基板１２０には、各電極１０５とボンディングワイヤ１２１等で接続された配線１２２が形成され、この配線１２２を介して電極１０５に駆動電圧を印加できるようになっている。
【０００８】
このように構成されるヘッドチップでは、インク供給口１１２から各チャンバ１０２内にインクを充填し、所定のチャンバ１０２の両側の側壁１０３に電極１０５を介して所定の駆動電界を作用させると、側壁１０３が撓み変形してチャンバ１０２内の容積が一時的に変化し、これにより、チャンバ１０２内のインクがノズル開口１１７から吐出する。
【０００９】
例えば、図１５に示すように、チャンバ１０２ａに対応するノズル開口１１７からインクを吐出する場合には、そのチャンバ１０２ａ内の電極１０５ａ、１０５ｂに正の駆動電圧を印加すると共にそれぞれに対向する電極１０５ｃ、１０５ｄを接地するようにする。これにより、側壁１０３ａ、１０３ｂにはチャンバ１０２ａに向かう方向の駆動電界が作用し、これが圧電セラミックプレート１０１の分極方向と直交すれば、圧電厚みすべり効果により側壁１０３ａ、１０３ｂがチャンバ１０２ａ方向に撓み変形し、チャンバ１０２ａ内の容積が減少してインクに対する圧力が増加し、ノズル開口１１７からインクが吐出する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のインクジェット式記録装置に搭載されるインクジェットヘッドでは、チャンバの並び方向の位置、インク滴の吐出数、あるいはインク滴の吐出頻度等の吐出率の違いによって、各インク滴の吐出量、吐出スピード等の吐出特性にばらつきが生じてしまうという問題がある。
【００１１】
例えば、インクジェットヘッドの端部側に配置されたチャンバと、その他の位置に配置されたチャンバとでは、インク滴の吐出スピードに差が生じるという問題がある。また、所定のチャンバに連通するノズル開口から複数のインク滴を連続的に吐出する場合と、待機状態のチャンバに連通するノズル開口からインク滴を単発的に吐出する場合とでは、インク滴の吐出スピードに差が生じてしまうという問題がある。さらに、全ノズル開口からインク滴を吐出する場合と、所定のノズル開口から単発的にインク滴を吐出する場合とでは、インク滴の吐出量に差が生じてしまうという問題がある。
【００１２】
また、このような問題は、低温環境下、すなわち、インクの粘度が比較的高いと特に発生しやすい。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑み、各ノズル開口から吐出されるインクの吐出特性を安定させることができるインクジェット記録装置及びインクジェット式記録方法を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、圧電セラミックプレートにノズル開口に連通し且つインクの充填されたチャンバを複数並設すると共に各チャンバの両側の側壁に電極が設けられたインクジェットヘッドを具備し、前記電極を介して前記側壁に前記チャンバ内の容積を一時的に増大させる予備駆動電界と当該予備駆動電界に連続し前記チャンバ内の容積を一時的に減少させる吐出駆動電界とからなる駆動電界を発生させることでインクを吐出させるインクジェット式記録装置において、インクを吐出させる所定のチャンバ以外のその他のチャンバでインクを吐出可能な少なくとも一つの待機チャンバの少なくとも一方の側壁に、前記予備駆動電界に対応して当該予備駆動電界と同一方向で発生され且つ当該予備駆動電界よりも発生期間の短い非吐出予備駆動電界を少なくとも含む待機駆動電界を発生させる待機駆動信号を、前記駆動電界を発生させる駆動信号と共に出力する駆動手段を具備することを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００１５】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記非吐出予備駆動電界のピークが、前記予備駆動電界のピークと略同一であることを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００１６】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記予備駆動電界の発生期間をｘとし、前記予備駆動電界と前記吐出駆動電界との間隔をｙとしたときに、前記吐出駆動電界の発生期間が２ｘ−ｙで表される長さであることを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００１７】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記非吐出予備駆動電界の発生期間が、前記予備駆動電界の発生期間の１／２以下であることを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００１８】
本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記非吐出予備駆動電界の発生期間が、前記予備駆動電界の発生期間の１／１０以下であることを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００１９】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記待機駆動電界が、前記吐出駆動電界に対応して当該吐出駆動電界と同一方向で発生される非吐出駆動電界を含むことを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００２０】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様において、前記待機駆動電界は、インクを吐出する直前の待機チャンバに対応して発生させることを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００２１】
本発明の第８の態様は、第１〜６の何れかの態様において、前記待機駆動電界は、全ての待機チャンバに対応して発生させることを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００２２】
本発明の第９の態様は、第１〜８の何れかの態様において、前記待機駆動電界は、前記待機チャンバの両方の側壁に対応して発生させることを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００２３】
本発明の第１０の態様は、第１〜９の何れかの態様において、前記待機駆動電界は、前記待機チャンバの一方の側壁のみに対応して発生させることを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００２４】
本発明の第１１の態様は、第１〜１０の何れかの態様において、前記電極の全てが、前記駆動信号又は前記待機駆動信号が独立して出力される個別電極であることを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００２５】
本発明の第１２の態様は、第１〜１０の何れかの態様において、前記チャンバ内の相対向する一対の電極が、前記駆動信号又は前記待機駆動信号が出力される一対の個別電極であることを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００２６】
本発明の第１３の態様は、第１〜１０の何れかの態様において、前記チャンバのそれぞれの間に、前記インクの充填されないダミーチャンバが設けられ該ダミーチャンバ内の側壁に前記電極が設けられていることを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００２７】
本発明の第１４の態様は、圧電セラミックプレートにノズル開口に連通し且つインクの充填されたチャンバを複数並設すると共に各チャンバの両側の側壁に電極が設けられたインクジェットヘッドを具備し、前記電極を介して前記側壁に前記チャンバ内の容積を一時的に増大させる予備駆動電界と当該予備駆動電界に連続し前記チャンバ内の容積を一時的に減少させる吐出駆動電界とからなる駆動電界を発生させることでインクを吐出させるインクジェット式記録方法において、インクを吐出させる所定のチャンバ以外のその他のチャンバでインクを吐出可能な少なくとも一つの待機チャンバの少なくとも一方の側壁に、前記予備駆動電界に対応して当該予備駆動電界と同一方向で発生され且つ当該予備駆動電界よりも発生期間の短い非吐出予備駆動電界を少なくとも含む待機駆動電界を発生させる待機駆動信号を、前記駆動電界を発生させる駆動信号と共に出力することを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００２８】
本発明の第１５の態様は、第１４の態様において、前記非吐出予備駆動電界のピークが、前記予備駆動電界のピークと略同一であることを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００２９】
本発明の第１６の態様は、第１４又は１５の態様において、前記予備駆動電界の発生期間をｘとし、前記予備駆動電界と前記吐出駆動電界との間隔をｙとしたときに、前記吐出駆動電界の発生期間が２ｘ−ｙで表される長さとすることを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００３０】
本発明の第１７の態様は、第１４〜１６の何れかの態様において、前記非吐出予備駆動電界の発生期間が、前記予備駆動電界の発生期間の１／２以下であることを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００３１】
本発明の第１８の態様は、第１７の態様において、前記非吐出予備駆動電界の発生期間が、前記予備駆動電界の発生期間の１／１０以下であることを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００３２】
本発明の第１９の態様は、第１４〜１８の何れかの態様において、前記非吐出駆動電界が、前記吐出駆動電界に対応して当該吐出駆動電界と同一方向で発生される非吐出駆動電界を含むことを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００３３】
本発明の第２０の態様は、第１４〜１９の何れかの態様において、前記非吐出駆動電界は、インクを吐出する直前の待機チャンバに対応して発生させることを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００３４】
本発明の第２１の態様は、第１４〜１９の何れかの態様において、前記非吐出駆動電界は、全ての待機チャンバに対応して発生させることを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００３５】
本発明の第２２の態様は、第１４〜２１の何れかの態様において、前記非吐出駆動電界を、前記待機チャンバの両方の側壁に対応して発生させることを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００３６】
本発明の第２３の態様は、第１４〜２１の何れかの態様において、前記非吐出駆動電界を、前記待機チャンバの片側の側壁のみに対応して発生させることを特徴とするインクジェット式記録方法にある。
【００３７】
かかる本発明では、インクを吐出させない待機チャンバの側壁に待機駆動電界を発生させることで、インクを吐出させる直前のチャンバの状態を常に一定の状態に維持できるため、各ノズル開口から吐出されるインクの吐出特性が安定する。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３９】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【００４０】
図１に示すように、本実施形態のインクジェット式記録装置１０は、ヘッドが走査されるシリアル方式のインクジェット式記録装置であり、インクを吐出させるインクジェットヘッド２０が設けられたヘッドユニット１００を具備する。このヘッドユニット１００はキャリッジ１１上に固定されており、キャリッジ１１は一対のガイドレール１２ａ、１２ｂ上に軸方向に移動自在に搭載されている。
【００４１】
また、ガイドレール１２ａ、１２ｂの一端側には駆動モータ１３が設けられており、この駆動モータ１３による駆動力が、当該駆動モータ１３に連結されたプーリ１４ａと、ガイドレール１２ａ、１２ｂの他端側に設けられたプーリ１４ｂとの間に掛け渡されたタイミングベルト１５に沿って移動されるようになっている。
【００４２】
さらに、キャリッジ１１の搬送方向と直交する方向の両端部側には、ガイドレール１２ａ、１２ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ１６、１７が設けられている。これらの搬送ローラ１６、１７は、キャリッジ１１の下方に当該キャリッジ１１の搬送方向とは直交する方向に被記録媒体Ｓを搬送するものである。
【００４３】
そして、これら搬送ローラ１６、１７によって被記録媒体Ｓを送りつつキャリッジ１１をその送り方向とは直交方向に走査することにより、インクジェットヘッド２０によって被記録媒体Ｓ上に文字及び画像等が記録される。
【００４４】
ここで、インクを吐出させるインクジェットヘッドの一例について説明する。なお、図２は、本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの分解斜視図であり、図３は、ヘッドチップの分解斜視図であり、図４は、インクジェットヘッドの組立工程を示す概略斜視図である。
【００４５】
図２に示すように、本実施形態のインクジェットヘッド２０は、ヘッドチップ２１と、このヘッドチップ２１の一方面側に設けられるベースプレート２２と、ヘッドチップ２１の他方面側に設けられるヘッドカバー２３と、ヘッドチップ２１を駆動するための駆動回路２４が搭載された配線基板２５とを有する。
【００４６】
まず、ヘッドチップ２１について詳しく説明する。図３及び図４に示すように、ヘッドチップ２１を構成する圧電セラミックプレート２６には、ノズル開口２７に連通してインクを吐出させるチャンバ２８が複数並設され、各チャンバ２８は、側壁２９で分離されている。
【００４７】
各チャンバ２８の長手方向一端部は、圧電セラミックプレート２６の一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。なお、各チャンバ２８は、例えば、円盤状のダイスカッターにより形成され、深さが徐々に浅くなった部分は、ダイスカッターの形状を利用して形成される。
【００４８】
また、各チャンバ２８内の両側の側壁２８の開口側表面には、長手方向に亘って、チャンバ２８毎に独立した駆動信号が出力される一対の個別電極３０がそれぞれ形成されている。この一対の個別電極３０は、例えば、公知の斜め方向からの蒸着によって各チャンバ２８内の各側壁２９にそれぞれ形成される。
【００４９】
さらに、圧電セラミックプレート２６のチャンバ２８の開口側には、インク室プレート３１が接合されている。このインク室プレート３１には、各チャンバ２８の浅くなった他端部のみと連通する凹部となるインク室３２と、このインク室３２の底部からチャンバ２８とは反対方向に貫通するインク供給口３３とが設けられている。
【００５０】
ここで、本実施形態では、各チャンバ２８は、ブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のインクに対応したグループに分かれており、インク室３２及びインク供給口３３は、それぞれ４つずつ設けられている。
【００５１】
なお、インク室プレート３１は、例えば、セラミックプレート、金属プレート等で形成することができるが、圧電セラミックプレート２６との接合後の変形等を考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用いるのが好ましい。
【００５２】
また、圧電セラミックプレート２６とインク室プレート３１の接合体とのチャンバ２８が開口している端面には、ノズルプレート３４が接合されている。このノズルプレート３４の各チャンバ２８に対向する位置にはノズル開口２７が形成されている。
【００５３】
さらに、ノズルプレート３４は、圧電セラミックプレート２６とインク室プレート３１との接合体のチャンバ２８が開口している端面の面積よりも大きくなっている。このノズルプレート３４は、ポリイミドフィルムなどに、例えば、エキシマレーザ装置を用いてノズル開口２７を形成したものである。また、図示しないが、ノズルプレート３４の被印刷物に対向する面には、インクの付着等を防止するために撥水性を有する撥水膜が設けられている。
【００５４】
なお、本実施形態では、圧電セラミックプレート２６とインク室プレート３１との接合体のチャンバ２８が開口している端部の周囲には、ノズル支持プレート３５が配置されている。このノズル支持プレート３５は、ノズルプレート３４の接合体端面の外側と接合されて、ノズルプレート３４を安定して保持するためのものである。
【００５５】
ここで、このようなヘッドチップ２１を具備するインクジェットヘッド２０について詳細に説明する。
【００５６】
図２及び図４に示すように、インクジェットヘッド２０は、ヘッドチップ２１を構成する圧電セラミックプレート２６のノズル開口２７側とは反対側の端部に、例えば、ボンディングワイヤ等を介して一対の個別電極３０に接続される図示しない配線パターンが形成されている。
【００５７】
また、圧電セラミックプレート２６とインク室プレート３１との接合体のノズル支持プレート３５の後端側には、圧電セラミックプレート２６側のアルミニウム製のベースプレート２２と、インク室プレート３１側のヘッドカバー２３とが組み付けられる。このヘッドカバー２３には、インク室プレート３１のインク供給口３３のそれぞれに連通するインク導入路３６が設けられている。
【００５８】
そして、ベースプレート２２及びヘッドカバー２３は、ベースプレート２２の係止孔２２ａにヘッドカバー２３の係止シャフト２３ａを係合することにより固定され、両者で圧電セラミックプレート２６とインク室プレート３１との接合体を挟持する。
【００５９】
また、図４（ａ）に示すように、圧電セラミックプレート２６の後端側に突出したベースプレート２２上には配線基板２５が固着されている。この配線基板２５上には、ヘッドチップ２１を駆動するための駆動ＩＣを有する駆動回路２４が搭載され、後述する駆動回路２４とフレキシブルケーブルとが異方性導電膜３７を介して接続される。これにより、図４（ｂ）のインクジェットヘッド２０が完成する。
【００６０】
さらに、上述したインクジェットヘッド２０は、インクカートリッジを保持するタンクホルダ４０に組み付けられてヘッドユニット１００が形成される。
【００６１】
ここで、インクジェットヘッド２０を組み付けるタンクホルダ４０の一例について図５を参照して説明する。なお、図５は、本実施形態に係るタンクホルダの一例を示す概略斜視図である。
【００６２】
図５に示すように、タンクホルダ４０は、一方面が開口した略箱形形状を有し、インクカートリッジが着脱自在に保持可能なものである。
【００６３】
また、タンクホルダ４０の底壁上面には、インクカートリッジの底部に形成された開口部と、インク導入路３６とを連結させる連結部４１が設けられている。この連結部４１は、例えば、ブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のインク毎に設けられている。
【００６４】
さらに、連結部４１内には図示しないインク流路が形成され、その開口となる連結部４１の先端には、フィルタ４２が設けられている。
【００６５】
この連結部４１内に形成されたインク流路は、底壁の裏面側まで連通して形成されており、各インク流路は、タンクホルダ４０の裏面側に設けられた流路基板４３の側壁に開口するヘッド連結口４４に連通している。
【００６６】
また、タンクホルダ４０の側面には、上述したインクジェットヘッド２０を保持固定するヘッド保持部４５が設けられている。
【００６７】
このようなヘッド保持部４５には、配線基板２５上に設けられた駆動回路２４を包囲する略コ字状に立設された包囲壁４６と、この包囲壁４６内にあってインクジェットヘッド２０のベースプレート２２及び配線基板２５に設けられた係止孔２２ｂと係合する係合シャフト４７が立設されている。
【００６８】
そして、上述したタンクホルダ４０のヘッド保持部４５にインクジェットヘッド２０が搭載されることでヘッドユニット１００が完成する。このとき、ヘッドカバー２３に形成されたインク導入路３６は、流路基板４３のヘッド連結口４４に連結されている。
【００６９】
ここで、各チャンバ２８内の側壁２９に設けられた一対の個別電極３０に駆動信号を出力する駆動手段を駆動回路２４に表して詳細に説明する。なお、図６は、駆動回路とヘッドチップとの配線の接続状態を示す概略図である。
【００７０】
図６に示すように、駆動回路２４には、外部からの電源と、印刷信号等の外部信号とからなる外部回路５０とが外部配線５１を介して接続されている。これにより、外部信号が外部配線５１を介して外部回路５０から駆動回路２４に出力される。
【００７１】
また、駆動回路２４は、フレキシブルケーブル３８を介して各チャンバ２８内の側壁２９に設けられた一対の個別電極３０にそれぞれ接続されている。これにより、駆動回路２４に入力された外部信号は、各チャンバ２８内の一対の個別電極３０に駆動信号としてそれぞれ出力されることになる。
【００７２】
なお、本実施形態では、各チャンバ２８の側壁２９を形成する圧電セラミックプレート２６の分極方向は、チャンバ２８の底部からインク室プレート３１側に向かって各側壁２９が突出する方向と同一方向である。
【００７３】
ここで、インクジェット式記録装置１０の駆動方法について詳細に説明する。なお、図７は、圧電セラミックプレートの断面図及び一対の個別電極に付与される駆動波形を示す図であり、図８は、駆動波形の詳細を説明する図であり、図９は、チャンバの両側の側壁の動きを説明する圧電セラミックプレートの断面図である。
【００７４】
図７に示す駆動波形６０ａ〜６０ｆは、各チャンバ２８ａ〜２８ｆ内の一対の電極３０にそれぞれ印加される駆動電圧を示す。また、駆動波形６１は、駆動波形６０ａ〜６０ｃによってチャンバ２８ｂの両側の側壁２９ａ、２９ｂに発生させる駆動電界を示す。また、駆動波形６２は、駆動波形６０ｄ〜６０ｆによってチャンバ２８ｅの両側の側壁２９ｄ、２９ｅに発生させる駆動電界を示す。
【００７５】
本実施形態では、このような駆動波形６１、６２によってチャンバ２８ｂ（ノズル開口２７）からインク滴を吐出後、連続してチャンバ２８ｂ、２８ｅからインク滴を吐出させるようになっている。すなわち、チャンバ２８ｂからインク滴を吐出させる場合は、チャンバ２８ｅはインクを吐出しない待機状態となり、この待機状態から続いてチャンバ２８ｂ、２８ｅから同時にインク滴を吐出させるようになっている。
【００７６】
さらに、本実施形態のインク滴を吐出させるための駆動電界は、チャンバ２８ｂ、２８ｅ内の容積を一時的に増大させる予備駆動電界と、予備駆動電界に連続してチャンバ２８ｂ、２８ｅ内の容積を一時的に減少させる吐出駆動電界とからなる。なお、予備駆動電界は、駆動波形６１のＡ及びＥ領域と駆動波形６２のＥ領域とで表され、吐出駆動電界は、駆動波形６１のＣ及びＧ領域と駆動波形６２のＧ領域とに表されている。
【００７７】
ここで、このような予備駆動電界と吐出駆動電界とのそれぞれの発生期間は、次の関係を満たしていることが好ましい。すなわち、図８に示すように、予備駆動電界の発生期間をｘとし、予備駆動電界の発生期間と吐出駆動電界の発生期間との間隔をｙとしたときに、吐出駆動電界の発生期間が２ｘ−ｙで表される長さであることが好ましい。これにより、各ノズル開口２７からインク滴を良好に吐出することができる。
【００７８】
一方、駆動波形６１のＣ領域に表された吐出駆動電界によってチャンバ２８ｂからインク滴を吐出させる場合、本実施形態では、待機状態のチャンバ２８ｅの両側の側壁２９ｄ、２９ｅに駆動波形６０ｄ〜６０ｅによってチャンバ２８ｅからインク滴を吐出させない程度の待機駆動電界（駆動波形６２のＡ〜Ｃ領域）を発生させている。
【００７９】
このような待機駆動電界は、本実施形態では、予備駆動電界に対応して予備駆動電界と同一方向で発生され且つ予備駆動電界よりも発生期間の短い非吐出予備駆動電界と、吐出駆動電界に対応して吐出駆動電界と同一方向で発生される非吐出駆動電界とからなる。なお、非吐出予備駆動電界は、駆動波形６２のＡ領域に表されている。また、非吐出駆動電界は、駆動波形６２のＣ領域で表されており、本実施形態では、チャンバ２８ｂからインクを吐出させた吐出駆動電界（駆動波形６１のＣ領域）と同一の駆動電界としている。
【００８０】
ここで、非吐出予備駆動電界の発生期間は、予備駆動電界の発生期間の１／２以下、特に、１／１０以下であることが好ましく、１／１８とするのが最適である。これにより、非吐出駆動電界との組み合わせによっても、インク滴が誤吐出されることなく、所定の側壁に電界を発生させることができる。
【００８１】
また、非吐出予備駆動電界のピークは、予備駆動電界のピークと略同一であることが好ましい。これにより、予備駆動電界の発生期間を変更することのみで、非吐出予備駆動電界を容易に発生させることができる。
【００８２】
以下、インクを吐出させる際の各チャンバの両側の側壁の動きについて詳細に説明する。
【００８３】
インク滴が吐出されるチャンバ２８ｂでは、印刷信号の入力に伴い、駆動波形６０ｂのＡ領域でチャンバ２８ｂ内の一対の個別電極３０に予備駆動電圧が印加されて、チャンバ２８ｂの両側の側壁２９ａ、２９ｂに予備駆動電界が発生する。これにより、チャンバ２８ｂの各側壁２９ａ、２９ｂが、その略中央部が外側に向かって離れるように撓み変形してチャンバ２８ｂ内の容積を一時的に増大させる（図９（ａ）参照）。
【００８４】
このとき、チャンバ２８ｅ内の一対の個別電極３０には非吐出予備駆動電圧が印加されて、チャンバ２８ｅの両側の側壁２９ｄ、２９ｅには予備駆動電界よりも発生期間が短い非吐出予備駆動電界が発生する。これにより、チャンバ２８ｅの各側壁２９ｄ、２９ｅも、その略中央部が外側に向かって離れるように撓み変形するが、その変形量はチャンバ２８ｂの側壁２９ａ、２９ｂよりも小さい。
【００８５】
続いて、駆動波形６０ａ、６０ｃのＣ領域でチャンバ２８ａ、２８ｃ内に設けられた一対の個別電極３０に吐出駆動電圧が印加され、チャンバ２８ｂの両側の側壁２９ａ、２９ｂに吐出駆動電界が発生する。これにより、チャンバ２８ｂの各側壁２９ａ、２９ｂの略中央部が内側に向かって近接するように撓み変形してチャンバ２８ｂ内の容積が増大している状態から一時的に減少し、ノズル開口２７からインク滴が吐出される（図９（ｂ）参照）。
【００８６】
一方、チャンバ２８ｂの各側壁２９ａ、２９ｂに吐出駆動電界を発生させたのと同時に、駆動波形６０ｄ、６０ｆのＣ領域では、チャンバ２８ｄ、２８ｆ内の一対の個別電極３０に、チャンバ２８ａ、２８ｃ内の一対の個別電極３０に印加される吐出駆動電圧と同等の非吐出駆動電圧が印加されることで、チャンバ２８ｅの両側の側壁２９ｄ、２９ｅに非吐出駆動電界を発生させている。これにより、チャンバ２８ｅの各側壁２９ｄ、２９ｅの略中央部が内側に向かって近接するように撓み変形してチャンバ２８ｂ内の容積が増大している状態から、容積が一時的に減少する（図９（ｂ）参照）。このとき、チャンバ２８ｅの非吐出予備駆動電界による容積の増加量が、チャンバ２８ｂの予備駆動電界による増加量よりも小さいため、チャンバ２８ｅ内に充填されたインクは、チャンバ２８ｅから吐出されることはない。
【００８７】
その後、インク滴を吐出させたチャンバ２８ｂの両側の側壁２９ａ、２９ｂに駆動波形６１のＥ及びＧ領域で表される予備駆動電界と吐出駆動電界とを発生させると共に、待機状態のチャンバ２８ｅの両側の側壁２９ｄ、２９ｅに駆動波形６２のＥ及びＧ領域で表される予備駆動電界と吐出駆動電界とを発生させることにより、チャンバ２８ｂ、２８ｅ内からインク滴がそれぞれ同時に吐出される。
【００８８】
このように、チャンバ２８ｂからインク滴を吐出させた際に、待機状態としたチャンバ２８ｅの両側の側壁２９ｄ、２９ｅにインク滴を吐出させない程度の待機駆動電界（非吐出予備駆動電界及び非吐出駆動電界）を発生させることにより、次のインク滴の吐出時には、インク滴を吐出させたチャンバ２８ｂと待機状態のチャンバ２８ｅとが同じ状態に保持されるため、各チャンバ２８ｂ、２８ｅから吐出されるインクの吐出特性は略同一となる。
【００８９】
以上説明したように、待機状態にあるチャンバ２８ｅの側壁２９ｄ、２９ｅに待機駆動電界を発生させておくことにより、インク滴を吐出させる直前の各チャンバの状態を均一に保持することができるため、インク滴を連続して吐出させるチャンバ２８ｂと、待機状態からインク滴を吐出させるチャンバ２８ｅとのインク吐出特性が均一化される。
【００９０】
すなわち、一度に複数のインク滴を吐出する場合と、比較的少ない数のインク滴を吐出する場合とでのインク吐出特性の差が小さく抑えられる。また、インク吐出時の各チャンバ２８の状態を一定に保持できるため、チャンバ２８の並設方向の位置の違いによるインク吐出特性のばらつきも防止することができる。
【００９１】
したがって、各ノズル開口からは、常に安定した吐出量及び吐出スピードでインク滴が吐出され、常に良好な印刷品質を得ることができる。
【００９２】
なお、本実施形態では、待機状態のチャンバ２８ｅの側壁２９ｄ、２９ｅに、非吐出予備駆動電界と非吐出駆動電界とからなる待機駆動電界を発生させるようにしたが、これに限定されず、例えば、図１０に示すように、駆動波形６０ｄ〜６０ｆによって非吐出予備駆動電界のみからなる待機駆動電界（駆動波形６２のＡ〜Ｃ領域）を発生させるようにしてもよい。
【００９３】
また、本実施形態では、待機状態のチャンバの両側の側壁に待機駆動電界を発生させるようにしたが、これに限定されず、少なくとも一方の側壁に発生させればよい。
【００９４】
さらに、待機駆動電界は、インクを吐出させる直前の待機状態のチャンバのみに選択的に発生させるようにしてもよいが、全ての待機状態のチャンバに常に発生させるようにしてもよい。
【００９５】
このように全ての待機状態のチャンバに常に待機駆動電界を発生させることにより、低温環境下であってもインク粘度の上昇による吐出不良を防止することができる。これは、インクを吐出する際には、常に全てのチャンバ２８の側壁２９に電界が変形されることにより、インクの温度を上昇させてインクの粘度を低下させることができるからである。また、このように待機駆動電界を発生させることによってインクの粘度を低下させることができるため、比較的粘度の高いインクも用いることができ、インクの選択範囲が広がる。
【００９６】
ここで、下記の各実施例及び比較例のインクジェット式記録装置においてそれぞれインク滴を吐出させ、チャンバ（ノズル開口）の配列位置とインク吐出スピードとの関係を調べた。その結果を図１１（ａ）に示す。
【００９７】
（実施例１）
実施例１のインクジェット式記録装置では、所定のチャンバからインク滴を吐出させる際に、待機チャンバの側壁に非吐出予備駆動電界と非吐出駆動電界とからなる待機駆動電界を発生させた。
【００９８】
（実施例２）
実施例２のインクジェト式記録装置は、所定のチャンバからインク滴を吐出させる際に、待機チャンバの側壁に非吐出予備駆動電界のみからなる待機駆動電界を発生させるようにした以外は、実施例１のインクジェット式記録装置と同様である。
【００９９】
（比較例１）
比較例１のインクジェット式記録装置は、所定のチャンバからインク滴を吐出させる際に、待機チャンバの側壁に待機駆動電界を発生させることなく停止状態とした以外は、実施例１のインクジェット式記録装置と同様である。
【０１００】
図１１（ａ）のグラフに示すように、実施例１及び２のインクジェット式記録装置では、各ノズル開口から吐出されるインク滴の吐出スピードの差が比較的小さい。これに対し、比較例１のインクジェット式記録装置では、ヘッドの端部側に設けられたノズル開口（ノズル番号１）から吐出されたインク滴の吐出スピードだけが、他のノズル開口から吐出されたインク滴の吐出スピードよりも明らかに速くなっていることが分かる。
【０１０１】
この結果から明らかなように、本発明のインクジェット式記録装置によれば、チャンバの配列位置に拘わらず、安定したインク吐出特性が得られる。
【０１０２】
次に、上記の実施例１及び比較例１のインクジェット式記録ヘッドを用いて、全ノズル開口からインク滴を吐出させた場合のインク滴の吐出量と、１つのノズル開口からインク滴を吐出させた場合とのインク滴の吐出量との差を調べた。その結果を図１１（ｂ）に示す。
【０１０３】
図１１（ｂ）のグラフから明らかなように、実施例１のインクジェット式記録装置では、全ノズルからインク滴を吐出させた場合と、１つのノズル開口からインク滴を吐出させた場合とのインク滴の吐出量は、駆動電圧に拘わらずほぼ一致している。これに対し、比較例１のインクジェット式記録ヘッドでは、１つのノズル開口からインク滴を吐出させた場合、全ノズル開口からインク滴を吐出させた場合と比較して、何れの駆動電圧でもインク滴の吐出量が２０％以上低下していることが分かる。
【０１０４】
この結果から明らかなように、本発明のインクジェット式記録ヘッドでは、一度に吐出するインク滴の数に拘わらず、安定したインク吐出特性が得られる。
【０１０５】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。
【０１０６】
例えば、上述の本実施形態では、各チャンバ２８ａ〜２８ｆ内の側壁２９に一対の個別電極３０を設けたインクジェットヘッドを例示して説明したが、本発明のインクジェット式記録装置に搭載されるインクジェットヘッドはこれに限定されるものではない。
【０１０７】
例えば、図１２に示すように、各チャンバ２８ａ〜２８ｆの側壁２９ａ〜２９ｅに駆動信号がそれぞれ独立して出力される個別電極３０Ａを設けたタイプのインクジェットヘッドであってもよい。
【０１０８】
また、例えば、インクの充填されるチャンバのそれぞれの間にインクの充填されないダミーチャンバが設けられたタイプのインクジェットヘッドであってもよい。なお、このタイプのインクジェットヘッドは、各チャンバの両側の側壁の分極方向が、上述のタイプのインクジェットヘッドとは逆方向となる。
【０１０９】
このような何れのタイプのインクジェットヘッドを用いた場合であっても、待機状態のチャンバの側壁に待機駆動電界を発生させてインクを吐出させない程度にチャンバを容積変化させることにより、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
また、上述した実施形態では、インクジェットヘッドを走査するシリアル型のインクジェット式記録装置を例示して説明したが、本発明は、インクジェットヘッドが固定されたライン型のインクジェット式記録装置等の他のタイプのインクジェット式記録装置にも適用することができる。
【０１１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インクを吐出させない待機チャンバの少なくとも一方の側壁に駆動電界と同一方向で且つ待機チャンバからインクを吐出させない程度で且つ予備駆動電界に対応して発生されこの予備駆動電界よりも発生期間の短い非吐出予備駆動電界を少なくとも含む待機駆動電界を発生させるようにしたので、インクを吐出する際の各チャンバが略均一な状態に保持される。したがって、各チャンバから吐出されるインクの吐出安定性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るヘッドチップの分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの組立工程を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１に係るタンクホルダの一例を示す概略斜視図である。
【図６】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る圧電セラミックプレートの断面図及び一対の個別電極に付与される駆動波形を示す図である。
【図８】本発明の実施形態１に係る駆動波形を示す図である。
【図９】本発明の実施形態１に係るチャンバの両側の動きを説明する圧電セラミックプレートの断面図である。
【図１０】本発明の実施形態１に係る圧電セラミックプレートの断面図及び一対の個別電極に付与される駆動波形の他の例を示す図である。
【図１１】各実施例及び比較例のインクジェット式記録装置でのインク吐出特性を示すグラフである。
【図１２】本発明の他の実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略構成を示す図である。
【図１３】従来技術に係るインクジェットヘッドのヘッドチップの概要を示す概略斜視図である。
【図１４】従来技術に係るインクジェットヘッドのヘッドチップの概要を示す断面図である。
【図１５】従来技術に係るインクジェットヘッドのヘッドチップの概要を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ インクジェット式記録装置
２０ インクジェットヘッド
２１ ヘッドチップ
２２ ベースプレート
２３ ヘッドカバー
２４ 駆動回路
２５ 配線基板
２６ 圧電セラミックプレート
２７ ノズル開口
２８、２８ａ〜２８ｆ チャンバ
２９、２９ａ〜２９ｅ 側壁
３０ 一対の個別電極
３０Ａ 個別電極
３４ ノズルプレート
４０ タンクホルダ
５０ 外部回路
５１ 外部配線
６０ａ〜６０ｆ、６１、６２ 駆動波形
１００ ヘッドユニット

Claims (23)

1. 圧電セラミックスプレートにノズル開口に連通し且つインクの充填されたチャンバを複数並設すると共に各チャンバの両側の側壁に電極が設けられたインクジェットヘッドを具備し、前記電極を介して前記側壁に前記チャンバ内の容積を一時的に増大させる予備駆動電界と当該予備駆動電界に連続し前記チャンバ内の容積を一時的に減少させる吐出駆動電界とからなる駆動電界を発生させることでインクを吐出させるインクジェット式記録装置において、インクを吐出させる所定のチャンバ以外のその他のチャンバでインクを吐出可能な少なくとも一つの待機チャンバの少なくとも一方の側壁に、前記予備駆動電界に対応して当該予備駆動電界と同一方向で発生され且つ当該予備駆動電界よりも発生期間の短い非吐出予備駆動電界を含みかつインク滴を吐出させない程度の待機駆動電界を発生させる待機駆動信号を、前記駆動電界を発生させる駆動信号と共に出力する駆動手段を具備することを特徴とするインクジェット式記録装置。
2. 請求項１において、前記非吐出予備駆動電界のピークが、前記予備駆動電界のピークと同一であることを特徴とするインクジェット式記録装置。
3. 請求項１又は２において、前記予備駆動電界の発生期間をｘとし、前記予備駆動電界と前記吐出駆動電界との間隔をｙとしたときに、前記吐出駆動電界の発生期間が２ｘ−ｙで表される長さであることを特徴とするインクジェット式記録装置。
4. 請求項１〜３の何れかにおいて、前記非吐出予備駆動電界の発生期間が、前記予備駆動電界の発生期間の１／２以下であることを特徴とするインクジェット式記録装置。
5. 請求項４において、前記非吐出予備駆動電界の発生期間が、前記予備駆動電界の発生期間の１／１０以下であることを特徴とするインクジェット式記録装置。
6. 請求項１〜５の何れかにおいて、前記待機駆動電界が、前記吐出駆動電界に対応して当該吐出駆動電界と同一方向で発生される非吐出駆動電界を含むことを特徴とするインクジェット式記録装置。
7. 請求項１〜６の何れかにおいて、前記待機駆動電界は、インクを吐出する直前の待機チャンバに対応して発生させることを特徴とするインクジェット式記録装置。
8. 請求項１〜６の何れかにおいて、前記待機駆動電界は、全ての待機チャンバに対応して発生させることを特徴とするインクジェット式記録装置。
9. 請求項１〜８の何れかにおいて、前記待機駆動電界は、前記待機チャンバの両方の側壁に対応して発生させることを特徴とするインクジェット式記録装置。
10. 請求項１〜９の何れかにおいて、前記待機駆動電界は、前記待機チャンバの一方の側壁のみに対応して発生させることを特徴とするインクジェット式記録装置。
11. 請求項１〜１０の何れかにおいて、前記電極の全てが、前記駆動信号又は前記待機駆動信号が独立して出力される個別電極であることを特徴とするインクジェット式記録装置。
12. 請求項１〜１０の何れかにおいて、前記チャンバ内の相対向する一対の電極が、前記駆動信号又は前記待機駆動信号が出力される一対の個別電極であることを特徴とするインクジェット式記録装置。
13. 請求項１〜１０の何れかにおいて、前記チャンバのそれぞれの間に、前記インクの充填されないダミーチャンバが設けられ該ダミーチャンバ内の側壁に前記電極が設けられていることを特徴とするインクジェット式記録装置。
14. 圧電セラミックプレートにノズル開口に連通し且つインクの充填されたチャンバを複数並設すると共に各チャンバの両側の側壁に電極が設けられたインクジェットヘッドを具備し、前記電極を介して前記側壁に前記チャンバ内の容積を一時的に増大させる予備駆動電界と当該予備駆動電界に連続し前記チャンバ内の容積を一時的に減少させる吐出駆動電界とからなる駆動電界を発生させることでインクを吐出させるインクジェット式記録方法において、インクを吐出させる所定のチャンバ以外のその他のチャンバでインクを吐出可能な少なくとも一つの待機チャンバの少なくとも一方の側壁に、前記予備駆動電界に対応して当該予備駆動電界と同一方向で発生され且つ当該予備駆動電界よりも発生期間の短い非吐出予備駆動電界を含みかつインク滴を吐出させない程度の待機駆動電界を発生させる待機駆動信号を、前記駆動電界を発生させる駆動信号と共に出力することを特徴とするインクジェット式記録方法。
15. 請求項１４において、前記非吐出予備駆動電界のピークが、前記予備駆動電界のピークと同一であることを特徴とするインクジェット式記録方法。
16. 請求項１４又は１５において、前記予備駆動電界の発生期間をｘとし、前記予備駆動電界と前記吐出駆動電界との間隔をｙとしたときに、前記吐出駆動電界の発生期間が２ｘ−ｙで表される長さとすることを特徴とするインクジェット式記録方法。
17. 請求項１４〜１６の何れかにおいて、前記非吐出予備駆動電界の発生期間が、前記予備駆動電界の発生期間の１／２以下であることを特徴とするインクジェット式記録方法。
18. 請求項１７において、前記非吐出予備駆動電界の発生期間が、前記予備駆動電界の発生期間の１／１０以下であることを特徴とするインクジェット式記録方法。
19. 請求項１４〜１８の何れかにおいて、前記非吐出駆動電界が、前記吐出駆動電界に対応して当該吐出駆動電界と同一方向で発生される非吐出駆動電界を含むことを特徴とするインクジェット式記録方法。
20. 請求項１４〜１９の何れかにおいて、前記非吐出駆動電界は、インクを吐出する直前の待機チャンバに対応して発生させることを特徴とするインクジェット式記録方法。
21. 請求項１４〜１９の何れかにおいて、前記非吐出駆動電界は、全ての待機チャンバに対応して発生させることを特徴とするインクジェット式記録方法。
22. 請求項１４〜２１の何れかにおいて、前記非吐出駆動電界を、前記待機チャンバの両方の側壁に対応して発生させることを特徴とするインクジェット式記録方法。
23. 請求項１４〜２１の何れかにおいて、前記非吐出駆動電界を、前記待機チャンバの片側の側壁のみに対応して発生させることを特徴とするインクジェット式記録方法。

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