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
【課題】 ドロップボリュームのサイズを大きく変化させても連続印字安定性、印字品質、吐出速度バラツキ、駆動周波数等の特性を劣化させることがなく安定的に印字することができるインクジェット式記録装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 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併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膨張させる駆動電圧パルスとチャンバ内の容積を一時的に圧縮する駆動電圧パルスを印加することでインクを吐出させるインクジェットヘッド記録装置において、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる駆動電圧パルスを印加する前にチャンバ内の容積を一時的に圧縮させる駆動電圧パルスを少なくとも一つの吐出するチャンバに対して印加する駆動電圧パルス制御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。
【解決手段】 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併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膨張させる駆動電圧パルスとチャンバ内の容積を一時的に圧縮する駆動電圧パルスを印加することでインクを吐出させるインクジェットヘッド記録装置において、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる駆動電圧パルスを印加する前にチャンバ内の容積を一時的に圧縮させる駆動電圧パルスを少なくとも一つの吐出するチャンバに対して印加する駆動電圧パルス制御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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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一つとして、特許公開２００３−３１１９５０号に開示されているものがあり、この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１２に、また、断面図を図１３に示す。
【０００４】
図１２及び図１３に示すように、圧電セラミックスプレート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スプレート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、圧電セラミックスプレート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、圧電セラミックスプレート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膨張、圧縮し、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。また、この時のチャンバ内の圧力変動（平均）の様子や駆動電圧パルスの様子については、図１４に示す。また、このうち膨張している状態を維持する時間を膨張維持時間(t)という。膨張維持時間(t)の長さは、第1駆動パルスの幅で決まる。チャンバに生じる圧力波がチャンバの長手方向を片道伝達する時間をAPという。チャンバの長さをL、インク中の音速をａとすると、AP＝L／ａと表せる。膨張維持時間(t)は、圧力波伝達時間APの１〜２倍で最も有効に圧力変動（平均）を増大することができ、吐出効率が上がる。したがって、好ましい膨張維持時間(t)は、ｔ＝ｋ・AP（ｋ＝１〜２）と表せる。この係数ｋは、メニスカスの挙動に依存する。また、次に与えられる圧縮している状態を維持する時間については、ｔの２倍が最適とされている。
【特許文献１】特許公開２００３−３１１９５０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、ドロップボリュームを大きくする場合、駆動電圧を高くする必要がある。しかし、この場合には安定的に吐出できる駆動電圧範囲を狭くし、しかも最悪の場合には、エネルギーのかけ過ぎによりドット抜け、偏向、ミスト、サテライト等の印字品質を劣化させる不具合を発生させる恐れがあり問題である。
【００１０】
一方、この他にもドロップボリュームを大きくする方法としてマルチドロップ方式と言われる方法がある。この方法は、一つのチャンバから複数滴を連続吐出する方法であるが、この場合には、例えば８階調を表現するために７ドロップをチャンッバから吐出する必要があるため、吐出周期が長くなってしまい、インクジェットヘッドの駆動周波数が小さくなるという問題点がある。また、この方法の場合、電位差の上下変動が階調により様々であるため、チャンバ間の温度差が大きく、チャンバ間に吐出速度のバラツキを生じさせてしまい、最悪の場合には、印字品質を劣化させる問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、このような事情に鑑み、ドロップボリュームのサイズを大きく変化させても連続印字安定性、印字品質、吐出速度バラツキ、駆動周波数等の特性を劣化させることがなく安定的に印字することができるインクジェット式記録装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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併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膨張させる駆動電圧パルスとチャンバ内の容積を一時的に圧縮する駆動電圧パルスを印加す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、チャンバの容積を一時的に膨張させる駆動電圧パルスを印加する前にチャンバ内の容積を一時的に圧縮させる駆動電圧パルスを少なくとも一つの吐出するチャンバに対して印加する駆動電圧パルス制御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。
【００１３】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時間(z)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルスの印加時間(ｔ)の0.01倍〜0.5倍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。
【００１４】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時期(w)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルス印加時間（ｔ）の印加開始時から（ｔ−（ｔ×0.2））時間〜（ｔ＋(ｔ×0.2)）時間離れた範囲に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。
【００１５】
本発明の第４の態様は、第３の態様において、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時期(w)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルス印加開始時からｔ時間離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。
【００１６】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスが、吐出する全てのチャンバに対して印加され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６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、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。
【００１８】
本発明の第7の態様は、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併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膨張させる駆動電圧パルスとチャンバ内の容積を一時的に圧縮する駆動電圧パルスを印加す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、チャンバの容積を一時的に膨張させる駆動電圧パルスを印加する前にチャンバ内の容積を一時的に圧縮させる駆動電圧パルスを少なくとも一つの吐出するチャンバに対して印加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。
【００１９】
かかる本発明では、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膨張させる駆動電圧パルスを印加する前にチャンバ内の容積を一時的に圧縮させる駆動電圧パルスを印加することで、図７に示す圧力変動（平均）ΔＸを発生させることができる。このΔＸの発生により図１４に示す従来の圧力変動（平均）よりも大きなエネルギーをインクに与えることができるためドロップボリュームを大きくすることができる。また、この方法では駆動電圧パルスを高くする必要がないため一時的にB領域（図7、図１４）の初めに大きな圧力変動（平均）をインクに与えることがない。そのため、駆動電圧パルスを高くした場合に比べドット抜けや偏向やミストやサテライト等の印字品質の劣化を生じさせることがない、しかも安定的にインクを吐出させる駆動電圧範囲も狭くなることがなく極めて優れた特性を示す。また、駆動電圧パスルとしては、一つ追加するだけであるためマルチドロップ方式のように駆動周波数が小さくなることがない。また、電位差の上下変動がマルチドロップ方式に比べ均一であるためチャンバ間の温度差が小さく、チャンバ間の吐出速度のバラツキが小さくてすむため印字品質の劣化を防ぎことができる。
【００２０】
また、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時間(z)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルスの印加時間(ｔ)の0.01倍より小さい場合には、ΔＸを増加させることがほとんど出来ないため好ましくない。また、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時間が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルスの印加時間(ｔ)の0.5倍以上の場合には、ΔＸが大きすぎメニスカスを破壊し、ドット抜けを発生させるために好ましくない。つまり、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時間は、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルスの印加時間(ｔ)の0.01倍〜0.5倍が最も好ましい。また、この範囲では、印加時間が長くなるほどΔＸが徐々に大きくなるためドロップボリュームの大きさを制御することもできる。
【００２１】
また、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時期(w)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルスから（ｔ−（ｔ×0.2））時間以上離れていないとΔＸが減少するので好ましくない。また、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時期(w)が、チャンバ内を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルスから（ｔ＋(ｔ×0.2)）時間以上離れているとこれもまたΔＸが減少するので好ましくない。つまり、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時期(w)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルスから（ｔ−（ｔ×0.2））時間〜（ｔ＋(ｔ×0.2)）時間離れた範囲にあると吐出効率が上がり好ましい。
【００２２】
また、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時期(w)が、チャンバ内の容積を膨張させる前記駆動電圧パルスからｔ時間離れていると最もΔＸを大きくすることができるため吐出効率が最大になり好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、図７のA領域に６０ａ、６０ｃで示されるような駆動電圧パルスを加えることで、ドロップボリュームの大きさを大きくすることができる。しかも、その大きさを制御することもできる。また、この方法に従えば、連続印字安定性、印字品質、吐出速度バラツキ、駆動周波数等の特性を劣化させることがなく安定的な印字することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
（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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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スプレート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。
【００３３】
各チャンバ２８の長手方向一端部は、圧電セラミックスプレート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。
【００３４】
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。
【００３５】
さらに、圧電セラミックスプレート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。
【００３６】
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。
【００３７】
なお、インク室プレート３１は、例えば、セラミックスプレート、金属プレート等で形成することができるが、圧電セラミックスプレート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スプレートを用いるのが好ましい。
【００３８】
また、圧電セラミックスプレート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。
【００３９】
さらに、ノズルプレート３４は、圧電セラミックスプレート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。
【００４０】
なお、本実施形態では、圧電セラミックスプレート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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
また、圧電セラミックスプレート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、圧電セラミックスプレート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。
【００４４】
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。
【００４５】
また、図４（ａ）に示すように、圧電セラミックスプレート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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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スプレート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。
【００５９】
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電圧パルスを示す図であり、図８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スプレートの断面図である。図７に示す駆動電圧パルス６０ａ〜６０cは、各チャンバ２８ａ〜２８c内の一対の電極３０にそれぞれ印加される駆動電圧パルスを示す。
【００６０】
本実施形態では、このような圧力変動（平均）６１によってチャンバ２８ｂ（ノズル開口２７）からインク滴を吐出する。
【００６１】
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。
まず初めにインク滴が吐出しないチャンバ２８ａ、２８ｃに印刷信号の入力に伴い、駆動電圧パルス６０ａ、６０ｃのＡ領域でチャンバ２８ａ、２８ｃ内に設けられた一対の個別電極３０に本発明の駆動電圧パルスが印加されて、チャンバ２８ａ、２９ｃの図８の側壁１、２に駆動電界が発生する。これにより、チャンバ２８ｂの各側壁１，２が、その中央部が内側に向かって接近するように撓み変形してチャンバ２８ｂ内の容積を一時的に圧縮される。（図８（ｂ）参照）。そして、この時、チャンバ２８ｂ内では、瞬間的に圧力が上がり、次に徐々に圧力が減少し最終的には、初期値よりも低い圧力状態になる。
【００６２】
続いて、従来の駆動波形と同様に駆動波形パルス６０ｂがＢ領域でチャンバ２８ｂ内の一対の個別電極３０に駆動電圧パルスが印加されて、チャンバ２８ｂの両側の図８の側壁１、２に駆動電界が発生する。これにより、チャンバ２８ｂの両側壁１，２が、その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膨張する（図８（ａ）参照）。そして、この時、チャンバ２８ｂ内では、Ａ領域で減少した圧力（ΔＸ）に加えてさらに瞬間的に圧力が減圧される。このため従来の圧力変動（平均）に比べ大きなを得ることができ、ドロップボリュームを増加させることができる。（従来の圧力変動（平均）については、図１４参照）。また、Ａ領域で発生する圧力変動（平均）ΔＸの量を制御することによりドロップボリュームをコントロールすることができる。このΔＸの量の制御方法としては、Ａ領域で加える駆動電圧パルスの幅（z）を変えることで制御することができる。実際に測定した結果を図９に示す。この測定では、W＝ｔ時間固定としZ幅を変化させた時の結果である。この結果を見ると解るようにドロップボリュームは、Z幅が広くなるほど大きくなりZ幅を制御することでドロップボリュームをコントロールできることがわかる。
しかし、Z幅が0.5×ｔよりも大きいと吐出不安定となるためZ幅は、0.5×ｔ以下であることが大切である。また、Z幅が、0.01×ｔより大きくないとドロップボリュームがほとんど変わらないので0.01×ｔ以上であることが大切である。また、図１０には、Z幅を0.2×ｔに固定しW量を変化させた時の測定結果を示す。この結果から解るようにW量が１×ｔの時が最も吐出効率が良く最適である。しかし、W量がｔの±0.2ｔの範囲であればほとんど吐出効率が下がらないのでこの範囲で利用しても良い。尚、ｔについては、ｔ＝ｋ・AP（ｋ＝１〜２）で表せる範囲であれば、これまで説明した効果と同様な特性を得ることができる。
【００６３】
次に、従来の駆動電圧波形と同様に駆動電圧パルス６０ａ、６０ｃのＣ、Ｄ領域でチ ャンバ２８ａ、２８ｃ内に設けられた一対の個別電極３０に駆動電圧パルスが印加され 、チャンバ２８ａ、２８ｃの側壁１、２に駆動電界が発生する。これにより、チャンバ ２８a、２８ｃの各側壁１、２の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圧縮し、ノズル開口２７から インク滴が吐出されることになる（図８（ｂ）参照）。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
例えば、図１１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。
【００６７】
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。
【００６８】
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、これまで説明したものと同様な効果を得ることができる。
【００６９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【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に係るインクジェットヘッドの駆動電圧パルスと圧力変動（平均）について示した図である。
【図８】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スプレートの断面図である。
【図９】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの圧縮駆動電圧パルス印加時間（Z）とドロップボリュームの関係について示したグラフである。
【図１０】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの圧縮駆動電圧パルス印加時期（W）とドロップボリュームの関係について示したグラフである。
【図１１】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１２】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断面図である。
【図１４】従来技術に係るインクジェットヘッドの駆動電圧パルスと圧力変動（平均）について示した図である。
【符号の説明】
【００７１】
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 圧電セラミックスプレート
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 駆動波形
６１ 圧力変動（平均）
１００ ヘッドユニット
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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一つとして、特許公開２００３−３１１９５０号に開示されているものがあり、この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１２に、また、断面図を図１３に示す。
【０００４】
図１２及び図１３に示すように、圧電セラミックスプレート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スプレート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、圧電セラミックスプレート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、圧電セラミックスプレート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膨張、圧縮し、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。また、この時のチャンバ内の圧力変動（平均）の様子や駆動電圧パルスの様子については、図１４に示す。また、このうち膨張している状態を維持する時間を膨張維持時間(t)という。膨張維持時間(t)の長さは、第1駆動パルスの幅で決まる。チャンバに生じる圧力波がチャンバの長手方向を片道伝達する時間をAPという。チャンバの長さをL、インク中の音速をａとすると、AP＝L／ａと表せる。膨張維持時間(t)は、圧力波伝達時間APの１〜２倍で最も有効に圧力変動（平均）を増大することができ、吐出効率が上がる。したがって、好ましい膨張維持時間(t)は、ｔ＝ｋ・AP（ｋ＝１〜２）と表せる。この係数ｋは、メニスカスの挙動に依存する。また、次に与えられる圧縮している状態を維持する時間については、ｔの２倍が最適とされている。
【特許文献１】特許公開２００３−３１１９５０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、ドロップボリュームを大きくする場合、駆動電圧を高くする必要がある。しかし、この場合には安定的に吐出できる駆動電圧範囲を狭くし、しかも最悪の場合には、エネルギーのかけ過ぎによりドット抜け、偏向、ミスト、サテライト等の印字品質を劣化させる不具合を発生させる恐れがあり問題である。
【００１０】
一方、この他にもドロップボリュームを大きくする方法としてマルチドロップ方式と言われる方法がある。この方法は、一つのチャンバから複数滴を連続吐出する方法であるが、この場合には、例えば８階調を表現するために７ドロップをチャンッバから吐出する必要があるため、吐出周期が長くなってしまい、インクジェットヘッドの駆動周波数が小さくなるという問題点がある。また、この方法の場合、電位差の上下変動が階調により様々であるため、チャンバ間の温度差が大きく、チャンバ間に吐出速度のバラツキを生じさせてしまい、最悪の場合には、印字品質を劣化させる問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、このような事情に鑑み、ドロップボリュームのサイズを大きく変化させても連続印字安定性、印字品質、吐出速度バラツキ、駆動周波数等の特性を劣化させることがなく安定的に印字することができるインクジェット式記録装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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併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膨張させる駆動電圧パルスとチャンバ内の容積を一時的に圧縮する駆動電圧パルスを印加す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、チャンバの容積を一時的に膨張させる駆動電圧パルスを印加する前にチャンバ内の容積を一時的に圧縮させる駆動電圧パルスを少なくとも一つの吐出するチャンバに対して印加する駆動電圧パルス制御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。
【００１３】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時間(z)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルスの印加時間(ｔ)の0.01倍〜0.5倍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。
【００１４】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時期(w)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルス印加時間（ｔ）の印加開始時から（ｔ−（ｔ×0.2））時間〜（ｔ＋(ｔ×0.2)）時間離れた範囲に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。
【００１５】
本発明の第４の態様は、第３の態様において、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時期(w)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルス印加開始時からｔ時間離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。
【００１６】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスが、吐出する全てのチャンバに対して印加され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６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、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。
【００１８】
本発明の第7の態様は、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併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膨張させる駆動電圧パルスとチャンバ内の容積を一時的に圧縮する駆動電圧パルスを印加す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、チャンバの容積を一時的に膨張させる駆動電圧パルスを印加する前にチャンバ内の容積を一時的に圧縮させる駆動電圧パルスを少なくとも一つの吐出するチャンバに対して印加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。
【００１９】
かかる本発明では、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膨張させる駆動電圧パルスを印加する前にチャンバ内の容積を一時的に圧縮させる駆動電圧パルスを印加することで、図７に示す圧力変動（平均）ΔＸを発生させることができる。このΔＸの発生により図１４に示す従来の圧力変動（平均）よりも大きなエネルギーをインクに与えることができるためドロップボリュームを大きくすることができる。また、この方法では駆動電圧パルスを高くする必要がないため一時的にB領域（図7、図１４）の初めに大きな圧力変動（平均）をインクに与えることがない。そのため、駆動電圧パルスを高くした場合に比べドット抜けや偏向やミストやサテライト等の印字品質の劣化を生じさせることがない、しかも安定的にインクを吐出させる駆動電圧範囲も狭くなることがなく極めて優れた特性を示す。また、駆動電圧パスルとしては、一つ追加するだけであるためマルチドロップ方式のように駆動周波数が小さくなることがない。また、電位差の上下変動がマルチドロップ方式に比べ均一であるためチャンバ間の温度差が小さく、チャンバ間の吐出速度のバラツキが小さくてすむため印字品質の劣化を防ぎことができる。
【００２０】
また、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時間(z)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルスの印加時間(ｔ)の0.01倍より小さい場合には、ΔＸを増加させることがほとんど出来ないため好ましくない。また、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時間が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルスの印加時間(ｔ)の0.5倍以上の場合には、ΔＸが大きすぎメニスカスを破壊し、ドット抜けを発生させるために好ましくない。つまり、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時間は、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルスの印加時間(ｔ)の0.01倍〜0.5倍が最も好ましい。また、この範囲では、印加時間が長くなるほどΔＸが徐々に大きくなるためドロップボリュームの大きさを制御することもできる。
【００２１】
また、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時期(w)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルスから（ｔ−（ｔ×0.2））時間以上離れていないとΔＸが減少するので好ましくない。また、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時期(w)が、チャンバ内を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルスから（ｔ＋(ｔ×0.2)）時間以上離れているとこれもまたΔＸが減少するので好ましくない。つまり、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時期(w)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルスから（ｔ−（ｔ×0.2））時間〜（ｔ＋(ｔ×0.2)）時間離れた範囲にあると吐出効率が上がり好ましい。
【００２２】
また、チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時期(w)が、チャンバ内の容積を膨張させる前記駆動電圧パルスからｔ時間離れていると最もΔＸを大きくすることができるため吐出効率が最大になり好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、図７のA領域に６０ａ、６０ｃで示されるような駆動電圧パルスを加えることで、ドロップボリュームの大きさを大きくすることができる。しかも、その大きさを制御することもできる。また、この方法に従えば、連続印字安定性、印字品質、吐出速度バラツキ、駆動周波数等の特性を劣化させることがなく安定的な印字することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
（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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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スプレート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。
【００３３】
各チャンバ２８の長手方向一端部は、圧電セラミックスプレート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。
【００３４】
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。
【００３５】
さらに、圧電セラミックスプレート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。
【００３６】
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。
【００３７】
なお、インク室プレート３１は、例えば、セラミックスプレート、金属プレート等で形成することができるが、圧電セラミックスプレート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スプレートを用いるのが好ましい。
【００３８】
また、圧電セラミックスプレート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。
【００３９】
さらに、ノズルプレート３４は、圧電セラミックスプレート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。
【００４０】
なお、本実施形態では、圧電セラミックスプレート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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
また、圧電セラミックスプレート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、圧電セラミックスプレート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。
【００４４】
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。
【００４５】
また、図４（ａ）に示すように、圧電セラミックスプレート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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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スプレート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。
【００５９】
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電圧パルスを示す図であり、図８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スプレートの断面図である。図７に示す駆動電圧パルス６０ａ〜６０cは、各チャンバ２８ａ〜２８c内の一対の電極３０にそれぞれ印加される駆動電圧パルスを示す。
【００６０】
本実施形態では、このような圧力変動（平均）６１によってチャンバ２８ｂ（ノズル開口２７）からインク滴を吐出する。
【００６１】
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。
まず初めにインク滴が吐出しないチャンバ２８ａ、２８ｃに印刷信号の入力に伴い、駆動電圧パルス６０ａ、６０ｃのＡ領域でチャンバ２８ａ、２８ｃ内に設けられた一対の個別電極３０に本発明の駆動電圧パルスが印加されて、チャンバ２８ａ、２９ｃの図８の側壁１、２に駆動電界が発生する。これにより、チャンバ２８ｂの各側壁１，２が、その中央部が内側に向かって接近するように撓み変形してチャンバ２８ｂ内の容積を一時的に圧縮される。（図８（ｂ）参照）。そして、この時、チャンバ２８ｂ内では、瞬間的に圧力が上がり、次に徐々に圧力が減少し最終的には、初期値よりも低い圧力状態になる。
【００６２】
続いて、従来の駆動波形と同様に駆動波形パルス６０ｂがＢ領域でチャンバ２８ｂ内の一対の個別電極３０に駆動電圧パルスが印加されて、チャンバ２８ｂの両側の図８の側壁１、２に駆動電界が発生する。これにより、チャンバ２８ｂの両側壁１，２が、その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膨張する（図８（ａ）参照）。そして、この時、チャンバ２８ｂ内では、Ａ領域で減少した圧力（ΔＸ）に加えてさらに瞬間的に圧力が減圧される。このため従来の圧力変動（平均）に比べ大きなを得ることができ、ドロップボリュームを増加させることができる。（従来の圧力変動（平均）については、図１４参照）。また、Ａ領域で発生する圧力変動（平均）ΔＸの量を制御することによりドロップボリュームをコントロールすることができる。このΔＸの量の制御方法としては、Ａ領域で加える駆動電圧パルスの幅（z）を変えることで制御することができる。実際に測定した結果を図９に示す。この測定では、W＝ｔ時間固定としZ幅を変化させた時の結果である。この結果を見ると解るようにドロップボリュームは、Z幅が広くなるほど大きくなりZ幅を制御することでドロップボリュームをコントロールできることがわかる。
しかし、Z幅が0.5×ｔよりも大きいと吐出不安定となるためZ幅は、0.5×ｔ以下であることが大切である。また、Z幅が、0.01×ｔより大きくないとドロップボリュームがほとんど変わらないので0.01×ｔ以上であることが大切である。また、図１０には、Z幅を0.2×ｔに固定しW量を変化させた時の測定結果を示す。この結果から解るようにW量が１×ｔの時が最も吐出効率が良く最適である。しかし、W量がｔの±0.2ｔの範囲であればほとんど吐出効率が下がらないのでこの範囲で利用しても良い。尚、ｔについては、ｔ＝ｋ・AP（ｋ＝１〜２）で表せる範囲であれば、これまで説明した効果と同様な特性を得ることができる。
【００６３】
次に、従来の駆動電圧波形と同様に駆動電圧パルス６０ａ、６０ｃのＣ、Ｄ領域でチ ャンバ２８ａ、２８ｃ内に設けられた一対の個別電極３０に駆動電圧パルスが印加され 、チャンバ２８ａ、２８ｃの側壁１、２に駆動電界が発生する。これにより、チャンバ ２８a、２８ｃの各側壁１、２の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圧縮し、ノズル開口２７から インク滴が吐出されることになる（図８（ｂ）参照）。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
例えば、図１１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。
【００６７】
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。
【００６８】
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、これまで説明したものと同様な効果を得ることができる。
【００６９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【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に係るインクジェットヘッドの駆動電圧パルスと圧力変動（平均）について示した図である。
【図８】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スプレートの断面図である。
【図９】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの圧縮駆動電圧パルス印加時間（Z）とドロップボリュームの関係について示したグラフである。
【図１０】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの圧縮駆動電圧パルス印加時期（W）とドロップボリュームの関係について示したグラフである。
【図１１】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１２】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断面図である。
【図１４】従来技術に係るインクジェットヘッドの駆動電圧パルスと圧力変動（平均）について示した図である。
【符号の説明】
【００７１】
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 圧電セラミックスプレート
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 駆動波形
６１ 圧力変動（平均）
１００ ヘッドユニット
【特許請求の範囲】
【請求項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併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膨張させる駆動電圧パルスとチャンバ内の容積を一時的に圧縮する駆動電圧パルスを印加す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、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる駆動電圧パルスを印加する前にチャンバ内の容積を一時的に圧縮させる駆動電圧パルスを少なくとも一つの吐出するチャンバに対して印加する駆動電圧パルス制御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。
【請求項２】
チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時間(z)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルスの印加時間(ｔ)の0.01倍〜0.5倍であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット式記録装置。
【請求項３】
チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時期(w)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルス印加時間（ｔ）の印加開始時から（ｔ−（ｔ×0.2））時間〜（ｔ＋(ｔ×0.2)）時間離れた範囲にあることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット式記録装置。
【請求項４】
チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時期(w)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルス印加開始時からｔ時間離れていることを特徴とする請求項３記載のインクジェット式記録装置。
【請求項５】
チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスが、吐出する全てのチャンバに対して印加されることを特徴とする請求項1〜4の何れか１つに記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
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請求項1〜5の何れか１つに記載のインクジェット式記録装置。
【請求項７】
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併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膨張させる駆動電圧パルスとチャンバ内の容積を一時的に圧縮する駆動電圧パルスを印加す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、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる駆動電圧パルスを印加する前にチャンバ内の容積を一時的に圧縮させる駆動電圧パルスを少なくとも一つの吐出するチャンバに対して印加することを特徴とするインクジェット式記録方法。
【請求項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併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膨張させる駆動電圧パルスとチャンバ内の容積を一時的に圧縮する駆動電圧パルスを印加す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、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる駆動電圧パルスを印加する前にチャンバ内の容積を一時的に圧縮させる駆動電圧パルスを少なくとも一つの吐出するチャンバに対して印加する駆動電圧パルス制御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。
【請求項２】
チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時間(z)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルスの印加時間(ｔ)の0.01倍〜0.5倍であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット式記録装置。
【請求項３】
チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時期(w)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルス印加時間（ｔ）の印加開始時から（ｔ−（ｔ×0.2））時間〜（ｔ＋(ｔ×0.2)）時間離れた範囲にあることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット式記録装置。
【請求項４】
チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスの印加時期(w)が、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる前記駆動電圧パルス印加開始時からｔ時間離れていることを特徴とする請求項３記載のインクジェット式記録装置。
【請求項５】
チャンバ内の容積を一時的に圧縮させる前記駆動電圧パルスが、吐出する全てのチャンバに対して印加されることを特徴とする請求項1〜4の何れか１つに記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
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請求項1〜5の何れか１つに記載のインクジェット式記録装置。
【請求項７】
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併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膨張させる駆動電圧パルスとチャンバ内の容積を一時的に圧縮する駆動電圧パルスを印加す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、チャンバ内の容積を一時的に膨張させる駆動電圧パルスを印加する前にチャンバ内の容積を一時的に圧縮させる駆動電圧パルスを少なくとも一つの吐出するチャンバに対して印加することを特徴とするインクジェット式記録方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−１５９４３０（Ｐ２００６−１５９４３０Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４９７５３（Ｐ２００４−３４９７５３）
【出願日】平成１６年１２月２日（２００４．１２．２）
【出願人】（５０１１６７７２５）エスアイアイ・プリンテック株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２日（２００４．１２．２）
【出願人】（５０１１６７７２５）エスアイアイ・プリンテック株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
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