液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置
【課題】液体噴射部内部の圧力室を押圧することによってノズルからインクを噴射すると、圧力室には押圧による残圧の影響が残り、残圧の影響が消えぬまま、連続的にインクを噴射しようとすると、噴射する液体に加わるエネルギーが変動してしまい、インクの噴射速度に影響し、被記録媒体に印刷ムラが生じる。インク滴の着弾位置精度を向上させ、画質の優れるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置を提供する。
【解決手段】駆動波形は最後に供給する最終駆動パルスと、最終駆動パルスの前に少なくとも１回供給される初期駆動パルスによって構成され、初期駆動パルスの立ち下がり部は圧力室内部が初期圧力と同等の圧力時に形成することとし、階調表現する場合に１滴と２滴、３滴などの複数滴分のインク容量の吐出を行う場合のインク滴の吐出速度差をなくす。
【解決手段】駆動波形は最後に供給する最終駆動パルスと、最終駆動パルスの前に少なくとも１回供給される初期駆動パルスによって構成され、初期駆動パルスの立ち下がり部は圧力室内部が初期圧力と同等の圧力時に形成することとし、階調表現する場合に１滴と２滴、３滴などの複数滴分のインク容量の吐出を行う場合のインク滴の吐出速度差をなくす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被記録媒体に液体を噴射する装置として複数のノズルから被記録媒体に向かって液滴を噴射する液体噴射記録装置が知られている。このような液体噴射記録装置の一部には、例えば液体が充填されたノズルの外壁部が圧電素子を有するアクチュエータによって弾性変形されることにより、孔部（ノズル）から液体が被記録媒体に向かって飛翔するインクジェット方式等が採用された液体噴射ヘッドを備えたものがある。
【０００３】
ところで、そのようなインクジェット方式の中でも、近年では印刷の高精細化に合わせて、印刷の高速化の要求が高まっている。そのため、現在に至るまで印刷の高精細化技術と高速化技術が数多く研究されている。
【０００４】
印刷の高精細化としては、グレースケール技術がよく知られている。従来の印刷技術は、被記録媒体に印刷する際に、印刷をしなければならない箇所を判定し、液体噴射記録ヘッドが所定の大きさの液体（インク）を噴射することにより、被記録媒体に印刷記録を行っていた。しかしながら、この方法では色の濃淡を表現することが困難であり、高精細化の分野では用いられにくい方式であった。そこで、液体噴射記録ヘッドが噴射する液体の大きさに変化を付け、濃く印刷したい箇所は比較的大きな液体を噴射し、淡く印刷したい箇所は比較的小さな液体を噴射するグレースケール技術が開発された。これによって、色の濃淡を表現することが可能となり、例え黒一色の液体インクだったとしても、鮮明な印刷紙面を出力することができるようになった。
【０００５】
例えば、特許文献１には、前述したグレースケール技術が紹介されている。この特許文献１において紹介されている駆動波形を図１２に示す。図１２（ａ）〜（ｃ）は３種類の駆動波形を示し、図１２（ａ）の第一駆動波形は最終駆動パルスＰ１のみを有し、図１２（ｂ）の第二駆動波形は最終駆動パルスＰ１と初期駆動パルスＰ２を有し、図１２（ｃ）の第三駆動波形は最終駆動パルスＰ１と初期駆動パルスＰ２及びＰ３を有する。各パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３はそれぞれ同じ電圧Ｖのパルス高さである。具体的に、第一駆動波形はパルスＰ１による１回の駆動により１滴分、第二駆動波形はパルスＰ１とＰ２による２回の駆動により２滴分、第三駆動波形はパルスＰ１とＰ２とＰ３による３回の駆動により３滴分のインクがそれぞれ噴射され、大きさの異なるインクによって被記録媒体が印刷されるグレースケール方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１７４８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１２の駆動波形を用いる従来のインクジェット・グレースケール方式の駆動方法の場合は図１３の残圧の影響と、図１４の電圧と吐出速度の関係からわかるように、１滴・２滴・３滴それぞれの吐出速度に差異が発生するという課題がある。１滴吐出時に比べ２滴、３滴分のインク容量時の吐出速度がそれぞれ速くなるのは、初期駆動Ｐ２、Ｐ３で発生した圧力変化の影響が残り、その振動の余波が加わり吐出速度が大きくなることに起因している。ここで発生した吐出速度の差は、インクジェットプリンタで印字した場合、インク滴の着弾位置の差として現れてしまい、印字物の画質を悪化させてしまうという課題がある。
【０００８】
つまり、液体噴射部内部の圧力室を押圧することによってノズルからインクを噴射すると、圧力室には押圧による残圧の影響が残り、圧力の波が存在する。残圧の影響が消えぬまま、連続的にインクを噴射しようとすると、正常状態で圧力室を押圧する場合に比べて、噴射する液体に加わるエネルギーが変動してしまう。このエネルギーの変化はインクの噴射速度に影響し、被記録媒体にインクが着弾するまでの時間に影響を及ぼす。その結果、被記録媒体に印刷ムラが生じる可能性がある。
また、上述した特許文献１には残圧の影響による印刷結果の不鮮明さに加えて、高速化が図られておらず、現在におけるインクジェット技術の要求を十分に満たしているとは言えない。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、噴射する液体量を変化させるグレースケール方式のインクジェット技術において、液体の大きさに依存する噴射速度の差異を低減し、高精細化を実現するとともに、高速化を併せて実現することができる液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の液体噴射ヘッドの第一の形態における特徴は、液体を孔部から被記録媒体へ噴射する液体噴射部と、前記圧力室を押圧する駆動波形を前記駆動電極に供給する駆動回路と、を備え、圧力室を押圧する駆動波形を駆動電極に供給し、圧力室の内部を初期圧力から噴射圧力まで押圧することによって、被記録媒体へ液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいて、駆動波形は最後に供給する最終駆動パルスと、最終駆動パルスの前に少なくとも１回供給される初期駆動パルスによって構成され、初期駆動パルスの立ち下がり部は圧力室内部が初期圧力と同等の圧力時に形成するところにある。
【００１１】
本発明の液体噴射ヘッドの第二の形態における特徴は、上述した第一の形態において、最終駆動パルスのパルス幅は液体噴射部の固有周期または液体の吐出速度が最大となる周期の０．５倍の長さであるところにある。
【００１２】
本発明の液体噴射ヘッドの第三の形態における特徴は、上述した第一または第二の形態において、初期駆動パルスが２回以上供給されるところにある。
【００１３】
本発明の液体噴射ヘッドの第四の形態における特徴は、上述した第一乃至第三の形態の何れかにおいて、初期駆動パルスのパルス幅は最終駆動パルスのパルス幅よりも長いところにある。
【００１４】
本発明の液体噴射ヘッドの第五の形態における特徴は、上述した第四の形態において、初期駆動パルスのパルス幅は最終駆動パルスのパルス幅の１．３〜１．７倍の長さであるところにある。
【００１５】
本発明の液体噴射ヘッドの第六の形態における特徴は、上述した第五の形態において、初期駆動パルスのパルス幅は最終駆動パルスのパルス幅の１．５倍の長さであるところにある。
【００１６】
本発明の液体噴射ヘッドの第七の形態における特徴は、上述した第一乃至第三の形態の何れかにおいて、初期駆動パルスのパルス幅は最終駆動パルスのパルス幅よりも短いところにある。
【００１７】
本発明の液体噴射ヘッドの第八の形態における特徴は、上述した第四の形態において、初期駆動パルスのパルス幅は最終駆動パルスのパルス幅の０．３〜０．７倍の長さであるところにある。
【００１８】
本発明の液体噴射ヘッドの第九の形態における特徴は、上述した第五の形態において、初期駆動パルスのパルス幅は最終駆動パルスのパルス幅の０．５倍の長さであるところにある。
【００１９】
本発明の液体噴射ヘッドの第十の形態における特徴は、上述した第三の形態において、初期駆動パルスの各パルス幅はそれぞれ最終駆動パルスのパルス幅よりも長いパルス幅と、最終駆動パルスのパルス幅よりも短いパルス幅によって構成されるところにある。
【００２０】
本発明の液体噴射ヘッドの第十一の形態における特徴は、上述した第十の形態において、初期駆動パルスの各パルス幅はそれぞれ最終駆動パルスのパルス幅の１．３〜１．７倍の長さであるパルス幅と、最終駆動パルスのパルス幅の０．３〜０．７倍の長さであるパルス幅を有するところにある。
【００２１】
本発明の液体噴射ヘッドの第十二の形態における特徴は、上述した第十一の形態において、初期駆動パルスの各パルス幅はそれぞれ最終駆動パルスのパルス幅の１．５倍の長さであるパルス幅と、最終駆動パルスのパルス幅の０．５倍の長さであるパルス幅を有するところにある。
【００２２】
本発明の液体噴射記録装置の態様における特徴は、上述した第一乃至第十二の何れかの形態において記載した液体噴射ヘッドと、液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給部と、液体噴射ヘッドから液体が噴射される被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段と、からなるところにある。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、液体噴射ヘッドにおいて、駆動波形は最後に供給する最終駆動パルスと、最終駆動パルスの前に少なくとも１回供給される初期駆動パルスによって構成され、初期駆動パルスの立ち下がり部は圧力室内部が初期圧力と同等の圧力時に形成することとしたので、階調表現する場合に１滴と２滴、３滴などの複数滴分のインク容量の吐出を行う場合のインク滴吐出速度差をなくし、インク滴の着弾位置精度を向上させ、画質の優れるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第1実施形態に係る液体噴射ヘッドの正面図である。
【図２】本発明の第1実施形態に係る液体噴射ヘッドの断面図である。
【図３】本発明の第1実施形態に係る液体噴射ヘッドの分解図である。
【図４】本発明の第1実施形態に係る液体噴射ヘッドの駆動の説明図である。
【図５】本発明の第1実施形態に係る液体噴射記録装置の構成図である。
【図６】本発明の第1実施形態に係る波形の説明図である。
【図７】本発明の第1実施形態の変形例に係る波形の説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る波形の説明図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る波形の説明図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る波形の説明図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る波形の説明図である。
【図１２】従来技術に係る波形の説明図である。
【図１３】従来技術に係る残圧の説明図である。
【図１４】従来技術に係る液体速度差の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
本発明において、図１は本実施形態のインクジェットヘッド１００（液体噴射ヘッド）全体の正面図、図２は本実施形態のインクジェットヘッド１００の概略断面図で、図３は、本実施形態のインクジェットヘッド１００の吐出圧力発生部周辺を示す分解図である。
【００２７】
図１〜図３に示すように、本実施形態のインクジェットヘッド１００は、ヘッドチップ２６と、この一方面側に設けられるインク流路２１と、ヘッドチップ２６を駆動するための駆動回路等が搭載された駆動回路基板１４と、ヘッドチップ２６内の圧力変化を緩和させる圧力緩和ユニット２０とを有し、これらの各部材は、それぞれベース１３に固定されている。
【００２８】
続いて吐出のための圧力発生源となるヘッドチップ２６周辺の詳細について説明する。図３に示すように、圧電セラミックプレートからなるヘッドチップ２６を構成する圧電セラミックプレート１には、ノズル孔１１に連通する複数の溝５が並設され、各溝５は、側壁７で隔離されている。
【００２９】
各溝５の長手方向の一端部は圧電セラミックプレート１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面まで延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝５の幅方向両側の側壁７には、溝５の開口側に長手方向に亘って駆動電圧印加用の電極４及び電極９が形成されている（図４参照）。
【００３０】
圧電セラミックプレート１に形成される各溝５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により形成されてしまう。また、各溝５内に形成される電極４及び電極９は、例えば、公知の斜め方向からの蒸着により形成される。このような溝５の両側の側壁７の開口側に設けられた電極４及び電極９には、電気配線を有するフレキシブル基板１９の該電気配線の一端が接合され、フレキシブル基板１９の該電気配線の他端側は、駆動回路基板１４上の図示しない駆動回路に接合されることで、電極４及び電極９は駆動回路に電気的に接続されている。さらに、圧電セラミックプレート１の溝５の開口側には、インク室プレート２が接合されている。
【００３１】
なお、インク室プレート２は、セラミックプレート、金属プレートなどで形成することができるが、圧電セラミックプレート１との接合後の変形を考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用いることが好ましい。
【００３２】
また、圧電セラミックプレート１とインク室プレート２との接合体の溝５が開口している端面には、ノズルプレート３が接合されており、ノズルプレート３の溝５の各１個おきに対向する位置にはノズル孔１１が形成され、ノズル孔１１と溝５が連接されている。
【００３３】
本実施形態では、ノズルプレート３は、圧電セラミックプレート１とインク室プレート２との接合体の溝５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３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孔１１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３の被記録媒体に対向する面には、インクの付着等を防止するための撥水性を有する撥水膜が設けられている。
【００３４】
さらに、この圧電セラミックプレート１とインク室プレート２との接合体の各溝５が開口している端面側の外周面には、ノズルプレート３を支持するヘッドキャップ１２が接合されている。このヘッドキャップ１２は、ノズルプレート３の接合体端面の外側と接合されて、ノズルプレート３を安定して保持するためのものである。
【００３５】
そして、本実施形態のインクジェットヘッド１００は、インク室プレート２上に、溝５のそれぞれにインクを供給するためのインク流路２１が固定され、インク流路２１の中央部にはインク導入のためのインク導入口４１が形成され、インク導入口４１には印字中の圧力変動を吸収するための圧力緩和ユニット２０が接続されている。例えば、初期充填時等にインクタンク（図示せず）からのインクが圧力緩和ユニット２０に充填され、更に、インク流路２１内にインクが導入され、最終的に溝５にインクが満たされる仕組みである。
【００３６】
図３にて詳細に示すヘッドチップ２６の構成は、上述したとおり圧電セラミックプレート１に形成した溝５の一部を閉塞するようにインク室プレート２が設けられ、この２枚のプレートを接合して溝５が開口している端面（図面手前側）にノズルプレート３が接合される。これらの接合では、インクによって侵食されない接着剤を用いることで、接着部分が剥離し、インクが漏れてしまうことを防止している。
【００３７】
さらに、図３に示す溝５は圧電セラミックプレート１の長手方向に所定間隔を開けて複数設けられているが、そのそれぞれに以下に記載する違いがある。本実施形態において示すインクジェットヘッド１００は所謂独立チャネルタイプとして知られている構成で、インクが供給される吐出溝５１と非吐出溝５２が交互に設けられている。
【００３８】
インク室プレート２には、インク流路２１を介して供給されるインクを吐出溝５１へ供給する前に貯留するためインク室プレート２の一端面に設けられた共通インク室２２と、該共通インク室２２からインクを各吐出溝５１へ供給するためにスリット２３を設けている。このスリット２３は吐出溝５１と対になっており、圧電セラミックプレート１とインク室プレート２を接合する際に、スリット２３と吐出溝５１が連通するように構成される。上述したノズル孔１１は、この吐出溝５１に連通しており、共通インク室２２−スリット２３−吐出溝５１−ノズル孔１１を介することによってインクが吐出される。
【００３９】
一方、非吐出溝はその上部がインク室プレート２によって閉塞され、インク室プレート２の共通インク室２２に連通しておらず、インクは供給されない。さらに、ノズルプレート３の非吐出溝に対応する位置にはノズル孔１１が設けられていない構成となっている。これらの構成を備えたヘッドチップ２６の駆動方法を以下に示す。
【００４０】
次に図５及び図４を参照して、電極４及び電極９の駆動制御について説明する。上述したように本実施形態のインクジェットヘッド１００は、電極４及び電極９を有するヘッドチップ２６と、ヘッドチップ２６とフレキシブル基板１９で接続されている駆動回路基板１４とを備えている。駆動回路基板１４はまたヘッド制御部１１１と画像データ処理部１１２とを有するインクジェットヘッド駆動制御部１１０に接続されている。そして、インクジェットヘッド１００とインクジェットヘッド駆動制御部１１０を備えるインクジェット記録装置１２０は、所定のインターフェースを介してパーソナルコンピュータ２００等に接続されている。なお、インクジェット記録装置１２０は他に図示していないインクジェットヘッド１００にインクを供給するインク供給部、インクジェットヘッド１００からインクが吐出される被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送部等を備えている。
【００４１】
駆動回路基板１４の駆動回路（印加手段）は、電極４及び電極９に印加する電圧をオン・オフ制御するためのスイッチング素子等からなる回路によって構成されていて、側壁７が構成するアクチュエータを変形動作させてノズル孔１１からインクを飛翔させる所定電圧の駆動パルスを、アクチュエータを動作させない休止時間を設けながら電極４及び電極９に印加する。ヘッド制御部１１１は、駆動回路基板１４に対して電極印加電圧やスイッチング素子のオン・オフ制御等を行う制御信号を供給し、電極４及び電極９に所定電圧の駆動パルスを印加することで、各ノズル孔１１における吐出開始や停止制御を行う。画像データ処理部１１２は、パーソナルコンピュータ２００から入力された情報に基づいて各ノズル孔１１に対応した画像データを作成する。また画像データ処理部１１２は、駆動回路基板１４に対して、作成した画像データに基づいてどのタイミングで各電極４及び電極９に電圧を印加するかを設定する信号を出力することで、各電極４及び電極９に印加する駆動パルスを複数回発生させて被記録媒体に到達するインク滴の容量を変化させる制御を行う。例えば階調制御を行わない場合には２値データ（０または１）からなる画像データに基づいて各ノズル孔１１に対応した電圧印加または停止を指示する信号を出力し、例えば４階調の階調制御を行う場合には４値データ（０、１、２、３）からなる画像データに基づいて、各ノズル孔１１に対応する４種類の吐出容積（０滴、１滴、２滴、３滴分）に対応する駆動パルスの発生回数を指示する信号を出力する。
【００４２】
続いて、本実施形態の電極の配線方法および駆動方法について図６、図４をもとに説明する。図６は第1実施形態のインクジェットヘッド１００の吐出信号波形（電極４及び電極９の駆動パルス波形）とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図で、図４はインクジェットヘッド１００の電極配線状態を示す断面図である。図６（ａ）は本実施形態の１滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図６（ｂ）は本実施形態の２滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図６（ｃ）は本実施形態の３滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図で、図４（ａ）は非駆動時の断面図、図４（ｂ）は、駆動時の断面図である。矢印６は分極方向を示しており、側壁７を挟む電極４及び電極９に電圧をかけるとそれぞれの側壁７は所望の方向に変形する構造となっている。
【００４３】
図４（ａ）に示すようにこのインクジェットヘッド１００は、溝５に形成された電極４はアース電位（ＧＮＤ）の共通電極となっており、それを挟む電極９は外部からの出力信号を与えられる電極構造である。この電極９に図６（ａ）に示す正電圧パルス（駆動パルス）を印加すると電極４との電位差によって、図４（ｂ）に示すように側壁７がそれぞれ変形する。この変形は電極９が正の電圧が印加されているＴの時間変形しておりＴ後電位がゼロになると再び図４（ａ）の状態に戻る。
【００４４】
尚、時間Ｔは最も効率のよい吐出速度が速くなる時間に設定されている。この効率のよい吐出速度になる時間Ｔの時間幅を有する正電圧パルスＰ１を最終駆動パルスと呼ぶ。この側壁７の変形によって溝５内に充填されたインクに圧力の変化が起こり、インクがノズル孔１１から１滴飛翔する仕組みである。また、Ｔはインクの吐出速度が最大となるパルス幅であり、複数の実験データから以下に詳細に示す複数の駆動パルスが連続する場合、パルス周期がＴの２倍になる時にインクの吐出速度が最大になることがわかっている。ここで、パルス幅とはパルスの立ち上がりから立ち下がりまでで定義し、パルス周期とはインクを吐出する印刷周期内における特定のパルス幅の立ち上がり若しくは立ち下がりから特定のパルスの次のパルスの立ち上がり若しくは立ち下がりまでで定義する。なお、Ｔの２倍になる周期はヘッドチップ２６やヘッドチップ２６に充填されるインクによって決定する固有周期に等しい。つまり、最終駆動パルスのパルス幅は液体噴射部の固有周期または液体の吐出速度が最大となる周期の０．５倍の長さである。
【００４５】
インクの吐出するメカニズムを詳細に説明すると、例えば所望の吐出溝５１を駆動する場合は、上述のとおり電極４をＧＮＤにして、電極９に駆動パルスを印加する。これにより一時的に所望の吐出溝５１の両方の側壁７が非吐出溝５２側へ、それぞれ膨らむように変形する。この変形は圧電セラミックプレート１の分極方向６と電圧を印加する方向が直交することによって生じるせん断変形であり、両側壁７が変形することによって吐出溝５１の容積は一時的に拡大する。この容積拡大に伴って、吐出溝５１内の圧力は負圧状態になるため、負圧状態を解消するように共通インク室２２およびスリット２３を介して吐出溝５１内にインクが供給される。供給されたインクの圧力は圧力波となって吐出溝５１を進行し、やがてノズル孔１１に到達する。このタイミングで、両側壁７の電極に印加した電圧をＧＮＤにすることで、両側壁７を膨らんだ状態から電圧を印加していない平坦な状態に戻す。つまり、膨張状態の吐出溝５１を元の状態に戻すことで、一時的に吐出溝５１内の容積を縮小する。この動作により、ノズル孔１１に到達したインクの圧力波に加えて、両側壁７の元に戻る変形によって吐出溝５１内のインクを押圧し、吐出溝５１の内部に充填されたインクをノズルから噴射する。
【００４６】
また、階調表現するためノズル孔１１から飛翔するインクの吐出容積を変えるためには、図６（ｂ）に示す最終駆動パルスの前に時間Ｔよりも長い時間Ｔ２の正電圧パルスＰ２を時間Ｔ４の間隔で印加する。これにより、ノズル孔１１から２滴分の容積のインクが飛翔する。同様に、図６（ｃ）に示す正電圧の時間ＴのパルスＰ１、時間Ｔ２のパルスＰ２の前に最終駆動パルスの時間Ｔより短い印加時間Ｔ３の正の駆動パルスを時間Ｔ５の間隔で動作させる。すると、ノズル孔１１から３滴分の容積のインクが飛翔させることができる。
【００４７】
第１実施形態において、各波形を詳細に説明する。時間Ｔ２と時間Ｔ５は数値にして時間Ｔの１．５倍の長さであり、時間Ｔ３と時間Ｔ４は数値にしてＴ時間の０．５倍の長さとした。すなわち、時間Ｔ２と時間Ｔ５を加えた長さ及び時間Ｔ３と時間Ｔ４を加えた長さは時間Ｔの２倍であることとした。
【００４８】
図６（ｂ）において、２滴吐出の際の駆動波形は、所望の時間に正電圧パルス（初期駆動パルス）Ｐ２を立ち上げ、電圧Ｖ［Ｖ］で時間Ｔ２保持する。時間Ｔ２の間、側壁７の変形によって溝５内に充填されたインクに圧力の変化が生じる。なお図６〜図９において、初期圧力を０とし各数値−１、１及び２は変化の割合を示しており、実際の圧力値の数値ではない。なお、以下特に断らない限り、圧力値とはノズル孔１１付近の圧力値のことを指す。
【００４９】
まず正電圧パルスＰ２を立ち上げたことによって溝５内の容積が拡大し、圧力値は負圧値−１へと急峻に変化する。そして、溝５の容積が拡大されたことによって、溝５内にインクが引き込まれ、圧力値は正圧側へ次第に変化し初期圧力０まで値が戻る。その後、引続き溝５内へインクが引き込まれることによって、圧力値は初期圧力０以上の正圧になり、正電圧パルスＰ２の立ち上げから約時間Ｔ経過のタイミングで、およそ正圧値１へ比較的なだらかに到達する。正圧値１に圧力値が近づく付近でインクの引き込みの勢いは減少し、正圧値１に近づくまでのインクの引き込みに反発して、次第に負圧方向へ圧力値が変化する。そして、圧力値が初期圧力０に再び到達したとき、すなわち正電圧パルスＰ２の立ち上げより時間Ｔ２経過したときに維持していた電圧Ｖ［Ｖ］を０［Ｖ］へ立ち下げる。
【００５０】
この電圧立ち下げにより、溝５内の容積は拡大状態から通常状態に変化し、見掛け上の容積変化では溝５内が圧縮されている。電圧を立ち下げるタイミングは初期圧力０のときであり、溝５内の圧縮によって圧力値は正圧側へ急峻に変化し、圧力値は正圧値１に到達する。このとき、急峻な正圧側への圧力変化を受けて溝５内のインクは素早く加圧され、ノズル孔１１から一滴目のインクが吐出される。インクが吐出されることにより、溝５内のインクの量が減少し、時間Ｔ４において圧力値は負圧側へ変化して初期圧力０に到達する。このとき、正電圧パルスＰ２を立ち上げから時間Ｔの２倍の時間が経過している。
【００５１】
以上のとおり、一滴目のインクが吐出されるメカニズムを説明した。なお、一滴目のインク滴が吐出されるのは正電圧パルスＰ２を立ち上げから時間Ｔ２のタイミングで圧力値が正圧値１へ急峻に変化したときであり、正電圧パルスＰ２を立ち上げから時間Ｔのタイミングで圧力値が正圧値１へ近づくときではない。比較的なだらかに変化する時間Ｔのタイミングでは溝５内は正圧の状態であるが、インク滴が吐出されるには、より急峻な圧力変化が必要である。
【００５２】
図６（ｂ）に戻って、時間Ｔ４の経過後に、正電圧パルスＰ１が正電圧パルスＰ２と同じ電圧値Ｖ［Ｖ］まで立ち上げられ、時間Ｔの最終駆動パルスとして印加される。正電圧パルスＰ１は、上述のとおり、電圧値Ｖ［Ｖ］を時間Ｔ保持する。この期間では、正電圧パルスＰ２の立ち上げから時間Ｔまでの変化と同様に、溝５内の容積拡大に起因する負圧変化と、インクの引き込みに起因する正圧変化が生じ、時間Ｔが経過したときに圧力値は正圧値１の近くまで比較的なだらかに変化する。
【００５３】
このタイミングで、正電圧パルスＰ１は維持していた電圧Ｖ［Ｖ］を０［Ｖ］へ立ち下げる。それに伴い、インクにはさらに正圧の圧力変化が生じ、圧力値の割合としては正圧値２に急峻に到達する。この急峻な圧力変化を受けて、二滴目のインクがノズル孔１１から吐出される。二滴目のインク吐出後、溝５内は吐出されたインクの分量だけインクが不足するので、圧力値は負圧方向に変化し、残圧の影響を受けて圧力値が減衰振動する。
【００５４】
一滴目のインクと二滴目のインクの関係を説明すると、一滴目のインクは圧力値の割合として正圧値１のときに吐出される。しかしながら実際は、この正圧値１の圧力変化では、インクはノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されていない。具体的に、インクはノズル孔１１の近傍で一滴分の分量を持ってノズル孔から溝５の外側に向かって盛り上がり、滴として形成される寸前の形態として設けられる。
【００５５】
そして、正電圧パルスＰ２に続けて正電圧パルスＰ１を印加する。上述したとおり、正電圧パルスＰ１による二滴目のインクには、正圧値２の圧力が付加されており、一滴目のインク滴より大きな圧力が掛かっている。これにより、二滴目のインクはノズル孔１１のインク界面から完全に切り離され、滴としてノズル孔から溝５の外側に向かって吐出される。この二滴目のインクは一滴目のインクがノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されていないタイミングで発生するので、一滴目と二滴目のインクが数珠繋がりのように空気中へ放出される。放出された一滴目と二滴目のインクは、互いの表面張力により引き寄せられ、二滴分の分量で一つのインク滴として吐出される。
【００５６】
次に、図６（ｃ）において、３滴吐出の駆動波形を示す。この場合、上述した正電圧パルスＰ１とＰ２の構成に加えて、正電圧パルスＰ２の前に正電圧パルス（初期駆動パルス）Ｐ３を構成している。つまり、この形態での初期駆動パルスは２回印加される構成である。正電圧パルスＰ３は、上述した時間Ｔ３の電圧Ｖを保持する時間によって構成され、正電圧パルスＰ２の電圧立ち上がりのタイミングと、Ｔ５の休止期間を挟んで印加される。
【００５７】
具体的に、正電圧パルスＰ３は所望のタイミングで初期圧力０から電圧Ｖ［Ｖ］まで立ち上げられる。これに伴い、溝５内の容積拡大が発生し圧力値が負圧値−１まで変化することによって、インクが溝５内に引き込まれる。時間Ｔ３で電圧Ｖが保持され、その間に引き込まれたインクに起因して、圧力値が正圧側へ変化する。正圧側に変化した圧力値は、やがて時間Ｔ３経過するときに初期圧力０へ変化し、このタイミングで正電圧パルスＰ３を立ち下げる。
【００５８】
正電圧パルスＰ３が立ち下げられると、圧力値は急峻に正圧側の正圧値１まで変化する。急峻な圧力変化は二滴吐出の場合と同様に、一滴目のインクがノズル孔１１から盛り上がり、ノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されずに形成される。吐出後の圧力値の変化は、インクが吐出されたことに起因して、溝５内のインクが不足するため、圧力値は負圧方向に比較的なだらかに変化する。
【００５９】
正電圧パルスＰ３が立ち上げから時間Ｔが経過した頃に、圧力値は初期圧力０に到達し、引続き負圧方向へ変化する。そして、およそ正電圧パルスＰ３が立ち上げから時間１．５Ｔが経過した頃に圧力値が負圧値−１の近傍へ比較的なだらかに到達する。この正電圧パルスＰ３による負圧への変化は、電圧の立ち下げによって与えられた正圧値１に反発する負圧値−１が限界値であり、圧力値が負圧値−１を超えて負圧方向へ変化することはない。
【００６０】
圧力値が負圧値−１の近傍へ到達すると、負圧方向への変化は減少し、次第に正圧側へ圧力値が変化する。そして正電圧パルスＰ３が立ち上げから時間２Ｔが経過したとき、圧力値が初期圧力０に到達する。このタイミングで、正電圧パルスＰ２が立ち上げられ、図６（ｂ）に関して上述した圧力変化と同様の形態をとる。
【００６１】
一滴目、二滴目および三滴目のインクの関係を説明する。一滴目のインクは上述のとおりノズル孔１１から盛り上がり、ノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されずに形成される。二滴目のインクは、上述と同様に、ノズル孔１１から盛り上がり、ノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されずに形成される。このとき、一滴目のインクは二滴目のインクと繋がりながら、ノズル孔から遠い順から一滴目、二滴目と並んで設けられている。
【００６２】
続いて、正電圧パルスＰ１による三滴目のインクには、正圧値２の圧力が付加されており、一滴目と二滴目のインク滴より大きな圧力が掛かっている。これにより、三滴目のインクはノズル孔１１のインク界面から完全に切り離され、滴としてノズル孔から溝５の外側に向かって吐出される。この三滴目のインクは一滴目のインクと繋がる二滴目のインクがノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されていないタイミングで発生するので、一滴目、二滴目および三滴目のインクが数珠繋がりのように空気中へ放出される。放出された一滴目、二滴目および三滴目のインクは、互いの表面張力により引き寄せられ、三滴分の分量で一つのインク滴として吐出される。なお、三滴目のインク吐出後、溝５内は吐出されたインクの分量だけインクが不足するので、圧力値は負圧方向に変化し、残圧の影響を受けて圧力値が減衰振動する。
【００６３】
なお、第１実施形態における構成は上述のものに限られるものではない。例えば、Ｔ２〜Ｔ５は上述した数値に限らず、第１実施形態のＴ２とＴ５はＴの１．３倍〜１．７倍、Ｔ３とＴ４はＴの０．３倍〜０．７倍の範囲であれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。この数値の臨界的な意味とその根拠は、どのようなインクにも対応することができるようにするためであり、複数種類のインクを用いて実験的に導き出した数値である。実験では、水性インク、油性インクやソルベントインクなどの複数種類のインク材料を用いて、さらに同種類のインク材料でも粘度などの物性値が異なるインクを用いて詳細に検討した。
【００６４】
さらに、第１実施形態以下、本発明においては圧力値の変化の上限下限を割合１と−１の範囲に留めるため、正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち下がり部は圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとしている。これに加えて、圧力変化点である正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち上がり部も圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとしている。
【００６５】
このような第１実施形態の構成を採用することによって、１滴・２滴・３滴のインクを吐出する際の各インク滴の速度差を低減することができる。つまり、最終駆動パルスＰ１を立ち下げる際の圧力値が１滴・２滴・３滴のインクを吐出するそれぞれの駆動波形において２となるため、最終駆動パルスＰ１によってインクに与えられる圧力が等しい値となる。これによって、ノズルから吐出されるインク滴にもそれぞれ同等の圧力が付加されるため、１滴・２滴・３滴のインクを吐出する際の各インク滴の速度が等しくなる。
【００６６】
１滴・２滴・３滴のインクを吐出する上で、最終駆動パルスＰ１で付加される圧力値が２となる条件は、以下のように考えられる。それらは、初期駆動パルスＰ２、Ｐ３を初期圧力（圧力値０）と等しい圧力の時に立ち上げること、初期駆動パルスＰ２、Ｐ３を初期圧力（圧力値０）と等しい圧力の時に立ち下げること、最終駆動パルスＰ１を直前の初期駆動パルスによって与えられた圧力値が初期圧力（圧力値０）と等しい圧力の時に立ち上げること、最終駆動パルスＰ１を圧力値が２となるタイミングで立ち下げること、である。
第１実施形態において検討したこれらの条件を満たす形態として、以下に記載する変更例や他の実施形態が実現可能である。
【００６７】
（変形例）
図７に本発明の第１実施形態の変形例を示す。図７（ａ）は本実施形態の１滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図７（ｂ）は本実施形態の２滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図７（ｃ）は本実施形態の３滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図である。
なお、図７（ｃ）における正電圧パルスＰ３は電圧保持時間Ｔ３’の実質的な時間幅は変化させず、休止期間Ｔ５’の時間幅を図６（ｃ）の時間Ｔ５の三分の一の長さとしている。つまり、Ｔ５’は数値にしてＴ時間の０．５倍の長さとした。その他の符号は図６と同一の符号を付した。
【００６８】
この変形例は、図６（ａ）と図６（ｂ）に記載の第１実施形態における１滴と２滴のインク容量を吐出する駆動波形と全く同じ駆動波形を図７（ａ）と図７（ｂ）に示し、図７（ｃ）に示す３滴のインク容量を吐出する波形が第１実施形態と異なる点である。具体的に説明すると、図７（ｃ）は正電圧パルスＰ３を時間方向に時間Ｔシフトして設けている。すなわち、図６（ｃ）を参照してわかるように、図６（ｃ）では正電圧パルスP３の電圧立ち上げからＴ時間経過後に圧力値が初期圧力０に到達している。この点を正電圧パルスP２の立ち上げ時に変更した駆動波形が図７（ｃ）に示す駆動波形である。
【００６９】
この変形例においても、第１実施形態と同様に正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち下がり部は圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとし、正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち上がり部も圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとしている。
【００７０】
図７（ｃ）の三滴吐出の形態を用いて説明すると、この形態においても上述と同様に、一滴目のインクと二滴目のインクはノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されず繋がりながら、ノズル孔から遠い順から一滴目、二滴目と並んで設けられている。続いて、正電圧パルスＰ１による三滴目のインクがノズル孔１１のインク界面から完全に切り離され、滴としてノズル孔から溝５の外側に向かって吐出される。
【００７１】
なお、変形例における構成は上述のものに限られるものではない。第１実施形態と同様に、Ｔ３’とＴ５’は上述した数値に限らず、時間Ｔの０．３倍〜０．７倍の範囲であれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、正電圧パルスＰ３の立ち上り時間を第１実施形態に比較してＴ時間シフトさせたため、時間が短縮でき、高速印字に対応することができる。
【００７２】
なお、このような変形例の構成を採用することによって、第１実施形態と同様に、最終駆動パルスＰ１を立ち下げる際の圧力値が１滴・２滴・３滴のインクを吐出するそれぞれの駆動波形において２となるため、１滴・２滴・３滴のインクを吐出する際の各インク滴の速度差を低減することができる。特に、第１実施形態において検討したこれらの条件を満たす形態はこの変形例に限られず、以下に記載する実施形態が実現可能である。
【００７３】
（第２実施形態）
図８に本発明の第２実施形態を示す。図８（ａ）は本実施形態の１滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図８（ｂ）は本実施形態の２滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図８（ｃ）は本実施形態の３滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図である。
【００７４】
第２実施形態では、図８（ｂ）に示す最終駆動パルスの前に時間Ｔよりも短い時間Ｔ１２の正電圧パルスＰ１２を時間Ｔ１４の間隔で印加する。これにより、ノズル孔１１から２滴分の容積のインクが飛翔する。同様に、図８（ｃ）に示す正電圧の時間ＴのパルスＰ１１、時間Ｔ１２のパルスＰ１２の前に最終駆動パルスの時間Ｔより長い印加時間Ｔ１３の正の駆動パルスを時間Ｔ１５の間隔で動作させる。すると、ノズル孔１１から３滴分の容積のインクが飛翔させることができる。
【００７５】
第２実施形態において、各波形を詳細に説明する。時間Ｔ１２と時間Ｔ１５は数値にして時間Ｔの０．５倍の長さであり、時間Ｔ１３と時間Ｔ１４は数値にしてＴ時間の１．５倍の長さとした。すなわち、時間Ｔ１２と時間Ｔ１４を加えた長さ及び時間Ｔ１３と時間Ｔ１５を加えた長さは時間Ｔの２倍であることとした。なお、第２実施形態の駆動波形は、図８（ｃ）と図６（ｃ）を比較してわかるように、正電圧パルスＰ１１は正電圧パルスＰ１と同じであり、正電圧パルスＰ１２は形状が正電圧パルスＰ３と同一であり、正電圧パルスＰ１３は形状が正電圧パルスＰ２と同一として構成している。すなわち、一滴目の正電圧パルスと二滴目の正電圧パルスを入れ換えて構成している。
【００７６】
図８（ａ）は第１実施形態と同様に、一滴のインクを吐出するときの正電圧パルスＰ１１を示している。この正電圧パルスＰ１１における電圧パルスの構成や、溝５内の圧力変化は、上述した第１実施形態と同様である。
【００７７】
図８（ｂ）は上述した正電圧パルス（最終駆動パルス）Ｐ１１と、正電圧パルス（初期駆動パルス）Ｐ１２を示し、二滴吐出の駆動波形を示している。正電圧パルスＰ１２は第１実施形態にかかる正電圧パルスＰ３と同一であり、時間Ｔの０．５倍の電圧Ｖを保持する時間Ｔ１２と、時間Ｔの１．５倍の休止時間である時間Ｔ１４によって構成されている。この場合、第１実施形態での説明と同様に、所望のタイミングで立ち上げた正電圧パルスＰ１２の影響で溝５内に圧力変化が生じ、溝５内の圧力値が初期圧力０であるときに正電圧パルスＰ１２を立ち下げて、一滴目のインクをノズル孔１１から外側へ吐出する。
【００７８】
電圧を立ち下げた吐出後に、インク吐出による圧力変化が溝５内に生じ、電圧の立ち下げから時間Ｔ１４の休止時間経過後に溝５内の圧力が初期圧力０に到達する。このタイミングで、正電圧パルスＰ１１を印加し、二滴目のインクをノズル孔１１から吐出することで、二滴分のインクをノズル孔から切り離して吐出する。
【００７９】
図８（ｃ）は上述の通り、正電圧パルスＰ１１は正電圧パルスＰ１と同じであり、正電圧パルスＰ１２は形状が正電圧パルスＰ３と同一であり、正電圧パルスＰ１３は形状が正電圧パルスＰ２と同一として構成している。すなわち、一滴目の正電圧パルスと二滴目の正電圧パルスを入れ換えて構成している。
【００８０】
各パルスにおいても、第１実施形態と同様に電圧立ち上げのタイミングから電圧が立ち下がり休止期間が終了するまでの時間は、時間Ｔの２倍であり、圧力値を参照すれば正電圧パルスＰ１２も正電圧パルスＰ１３も電圧の立ち下げと立ち上げを初期圧力０の際に実施している。この構成により、第１実施形態で説明した一滴目と二滴目が入れ替わってノズル孔１１から吐出され、正電圧パルスＰ１１の三滴目によって、ノズル孔１１から完全に切り離され、三滴分のインクとして吐出される。ここで、一滴目を生成する正電圧パルスと二滴目を生成する正電圧パルスが入れ替わっているが、実際にノズル孔１１から吐出されるインク滴には何の影響も無く、第１実施形態と同様に三滴分の吐出とすることが可能である。
【００８１】
なお、第２実施形態における構成は上述のものに限られるものではない。第１実施形態と同様に、Ｔ１２〜Ｔ１５は上述した数値に限らず、第２実施形態のＴ１２とＴ１５はＴの０．３倍〜０．７倍、Ｔ１３とＴ１４はＴの１．３倍〜１．７倍の範囲であれば、第２実施形態と同様の効果を奏することができる。この数値の臨界的な意味とその根拠も第１実施形態と同様である。
【００８２】
なお、このような第２実施形態の構成を採用することによって、第１実施形態と同様に、最終駆動パルスＰ１を立ち下げる際の圧力値が１滴・２滴・３滴のインクを吐出するそれぞれの駆動波形において２となるため、１滴・２滴・３滴のインクを吐出する際の各インク滴の速度差を低減することができる。
【００８３】
（第３実施形態）
図９に本発明の第３実施形態を示す。図９（ａ）は本実施形態の１滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図９（ｂ）は本実施形態の２滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図９（ｃ）は本実施形態の３滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図である。
なお、図９（ｂ）における正電圧パルスＰ２は電圧保持時間Ｔ２２の実質的な時間幅は図８（ｂ）の時間Ｔ１２と変化させず、休止期間Ｔ２４の時間幅を図６（ｃ）の時間Ｔ１４の三分の一の長さとしている。つまり、Ｔ２４の時間幅は数値にしてＴ時間の０．５倍の長さとした。
【００８４】
この変形例は、図９（ｂ）は正電圧パルスＰ２を時間方向に時間Ｔシフトして設けている。すなわち、図８（ｂ）を参照してわかるように、図８（ｂ）では正電圧パルスＰ２の電圧立ち上げからＴ時間経過後に圧力値が初期圧力０に到達している。この点を正電圧パルスＰ１の立ち上げ時に変更した駆動波形が図９（ｂ）に示す駆動波形である。
【００８５】
図９（ｃ）に示す三滴分の駆動波形は、正電圧パルスＰ２がＴ時間シフトしたことによって、正電圧パルスＰ３も時間軸方向にシフトさせている。すなわち、正電圧パルスＰ３の構成である時間Ｔ２３とその後の休止期間Ｔ２５とその後に生じる正電圧パルスＰ２の電圧立ち上げと電圧保持時間のＴ２２によって、一滴目と二滴目のインクは吐出される。この第三実施形態においても、第１実施形態と同様に正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち下がり部は圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとし、正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち上がり部も圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとしている。
【００８６】
図９（ｃ）の三滴吐出の形態を用いて説明すると、この形態においても上述と同様に、一滴目のインクと二滴目のインクはノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されず繋がりながら、ノズル孔から遠い順から一滴目、二滴目と並んで設けられている。続いて、正電圧パルスＰ１による三滴目のインクがノズル孔１１のインク界面から完全に切り離され、滴としてノズル孔から溝５の外側に向かって吐出される。
【００８７】
なお、第３実施形態における構成は上述のものに限られるものではない。例えば、Ｔ２〜Ｔ５は上述した数値に限らず、第３実施形態のＴ２２とＴ２４とＴ２５はＴの０．３倍〜０．７倍、Ｔ２３はＴの１．３倍〜１．７倍の範囲であれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、正電圧パルスＰ２の立ち上り時間を第２実施形態に比較してＴ時間シフトさせたため、時間が短縮でき、高速印字に対応することができる。
【００８８】
なお、このような第３実施形態の構成を採用することによって、第１実施形態と同様に、最終駆動パルスＰ１を立ち下げる際の圧力値が１滴・２滴・３滴のインクを吐出するそれぞれの駆動波形において２となるため、１滴・２滴・３滴のインクを吐出する際の各インク滴の速度差を低減することができる。
【００８９】
（第４実施形態）
図１０に本発明の第４実施形態を示す。図１０（ａ）は本実施形態の１滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図１０（ｂ）は本実施形態の２滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図１０（ｃ）は本実施形態の３滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図である。
【００９０】
なお、図１０（ｃ）における正電圧パルスＰ３は電圧保持時間Ｔ３３の時間幅を図９（ｃ）の時間Ｔ２３の三分の一の長さとしている。つまり、時間Ｔ３３は数値にしてＴ時間の０．５倍の長さとした。この第４実施形態は、図１０（ｂ）に示す正電圧パルスＰ２が電圧立ち上げ後の時間Ｔで圧力値が初期圧力０に到達していることに着目し、正電圧パルスＰ２と全く同じ形態である正電圧パルスＰ３を設けることとした。このため、図９（ｂ）と図１０（ｂ）の駆動波形は全く同一の駆動波形である。Ｔ３３以外の符号は図９と同一の符号を付した。
【００９１】
図１０（ｃ）に示す三滴分の駆動波形は、正電圧パルスＰ３の構成である時間Ｔ３３とその後の休止期間Ｔ２５とその後に生じる正電圧パルスＰ２の電圧立ち上げと電圧保持時間のＴ２２によって、一滴目と二滴目のインクは吐出される。この第４実施形態においても、第１実施形態と同様に正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち下がり部は圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとし、正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち上がり部も圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとしている。
【００９２】
図１０（ｃ）の三滴吐出の形態を用いて説明すると、この形態においても上述と同様に、一滴目のインクと二滴目のインクはノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されず繋がりながら、ノズル孔から遠い順から一滴目、二滴目と並んで設けられている。続いて、正電圧パルスＰ１による三滴目のインクがノズル孔１１のインク界面から完全に切り離され、滴としてノズル孔から溝５の外側に向かって吐出される。
【００９３】
なお、第４実施形態における構成は上述のものに限られるものではない。例えば、Ｔ２２とＴ２４とＴ２５とＴ３３は上述した数値に限らず、第４実施形態のＴ２２とＴ２４とＴ２５とＴ３３はＴの０．３倍〜０．７倍の範囲であれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、第３実施形態に比較して時間Ｔ３３は数値にしてＴ時間の０．５倍の長さとしたため、時間が短縮でき、高速印字に対応することができる。
【００９４】
なお、このような第４実施形態の構成を採用することによって、第１実施形態と同様に、最終駆動パルスＰ１を立ち下げる際の圧力値が１滴・２滴・３滴のインクを吐出するそれぞれの駆動波形において２となるため、１滴・２滴・３滴のインクを吐出する際の各インク滴の速度差を低減することができる。
【００９５】
（第５実施形態）
図１１に本発明の第５実施形態を示す。図１１（ａ）は本実施形態の１滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図１１（ｂ）は本実施形態の２滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図１１（ｃ）は本実施形態の３滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図である。
【００９６】
なお、図１１（ｃ）における正電圧パルスＰ３は正電圧パルスＰ２と同じ電圧保持時間の長さである時間Ｔ４３としている。つまり、時間Ｔ４３は数値にしてＴ時間の１．５倍の長さとした。なお、正電圧パルスＰ３の時間Ｔ４３と正電圧パルスＰ２のＴ２との間の休止期間は、正電圧パルスＰ２と正電圧パルスＰ１（最終駆動パルス）の間の休止期間時間Ｔ４と同じ長さである時間Ｔ４５としている。つまり、時間Ｔ４５は数値にしてＴ時間の０．５倍の長さとした。この第５実施形態は、図１１（ｂ）に示す正電圧パルスＰ２が電圧立ち上げ後の時間２Ｔで圧力値が初期圧力０に到達していることに着目し、正電圧パルスＰ２と全く同じ形態である正電圧パルスＰ３を設けることとした。このため、他の実施形態で先に示したように図６（ｂ）、図７（ｂ）と図１１（ｂ）の駆動波形は全く同一の駆動波形である。Ｔ４３以外の符号は図６，７と同一の符号を付した。
【００９７】
具体的に、図１１（ｃ）に示す三滴分の駆動波形は、正電圧パルスＰ３の構成である時間Ｔ４３とその後の休止期間Ｔ４５とその後に生じる正電圧パルスＰ２の電圧立ち上げと電圧保持時間のＴ２によって、一滴目と二滴目のインクは吐出される。この第５実施形態においても、第１実施形態と同様に正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち下がり部は圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとし、正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち上がり部も圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとしている。
【００９８】
図１１（ｃ）の三滴吐出の形態を用いて説明すると、この形態においても上述と同様に、一滴目のインクと二滴目のインクはノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されず繋がりながら、ノズル孔から遠い順から一滴目、二滴目と並んで設けられている。続いて、正電圧パルスＰ１による三滴目のインクがノズル孔１１のインク界面から完全に切り離され、滴としてノズル孔から溝５の外側に向かって吐出される。
【００９９】
なお、第５実施形態における構成は上述のものに限られるものではない。例えば、Ｔ２とＴ４３とＴ４とＴ４５は上述した数値に限らず、第５実施形態のＴ２とＴ４３はＴの１．３倍〜１．７倍の範囲であればよく、Ｔ４とＴ４５はＴの０．３倍〜０．７倍の範囲であれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１００】
なお、このような第５実施形態の構成を採用することによって、第１実施形態と同様に、最終駆動パルスＰ１を立ち下げる際の圧力値が１滴・２滴・３滴のインクを吐出するそれぞれの駆動波形において２となるため、１滴・２滴・３滴のインクを吐出する際の各インク滴の速度差を低減することができる。
【０１０１】
また、本発明においては、以上の通りの実施形態を記載したが、これらの構成に限られるものではない。すなわち、第１実施形態においてスリット２３をインク室プレート２に設ける構成を示したが、非吐出溝５２が備えられず、全溝が吐出溝５１とすることも可能である。この場合は、互いに隣り合う３つの溝を１セットにして、インクジェットヘッドの走査量を制御しながら、それぞれの溝からの吐出行為とインクジェットヘッドの走査行為を繰り返すことによって、実施することが可能である。この場合は、スリット２３が設けられておらず、共通インク室２２がインク室プレート２の一端面から他端面に貫通し、溝に連通している構成となっている。
【符号の説明】
【０１０２】
１ ・・・圧電セラミックプレート
２ ・・・インク室プレート
３ ・・・ノズルプレート
４ ・・・電極
５ ・・・溝
７ ・・・側壁
９ ・・・電極
１１ ・・・ノズル孔
２０ ・・・圧力緩衝ユニット
２１ ・・・インク流路
２２ ・・・共通インク室
２３ ・・・スリット
２６ ・・・ヘッドチップ
５１ ・・・吐出溝
５２ ・・・非吐出溝
１００ ・・・ インクジェットヘッド
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ ・・・正電圧パルス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被記録媒体に液体を噴射する装置として複数のノズルから被記録媒体に向かって液滴を噴射する液体噴射記録装置が知られている。このような液体噴射記録装置の一部には、例えば液体が充填されたノズルの外壁部が圧電素子を有するアクチュエータによって弾性変形されることにより、孔部（ノズル）から液体が被記録媒体に向かって飛翔するインクジェット方式等が採用された液体噴射ヘッドを備えたものがある。
【０００３】
ところで、そのようなインクジェット方式の中でも、近年では印刷の高精細化に合わせて、印刷の高速化の要求が高まっている。そのため、現在に至るまで印刷の高精細化技術と高速化技術が数多く研究されている。
【０００４】
印刷の高精細化としては、グレースケール技術がよく知られている。従来の印刷技術は、被記録媒体に印刷する際に、印刷をしなければならない箇所を判定し、液体噴射記録ヘッドが所定の大きさの液体（インク）を噴射することにより、被記録媒体に印刷記録を行っていた。しかしながら、この方法では色の濃淡を表現することが困難であり、高精細化の分野では用いられにくい方式であった。そこで、液体噴射記録ヘッドが噴射する液体の大きさに変化を付け、濃く印刷したい箇所は比較的大きな液体を噴射し、淡く印刷したい箇所は比較的小さな液体を噴射するグレースケール技術が開発された。これによって、色の濃淡を表現することが可能となり、例え黒一色の液体インクだったとしても、鮮明な印刷紙面を出力することができるようになった。
【０００５】
例えば、特許文献１には、前述したグレースケール技術が紹介されている。この特許文献１において紹介されている駆動波形を図１２に示す。図１２（ａ）〜（ｃ）は３種類の駆動波形を示し、図１２（ａ）の第一駆動波形は最終駆動パルスＰ１のみを有し、図１２（ｂ）の第二駆動波形は最終駆動パルスＰ１と初期駆動パルスＰ２を有し、図１２（ｃ）の第三駆動波形は最終駆動パルスＰ１と初期駆動パルスＰ２及びＰ３を有する。各パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３はそれぞれ同じ電圧Ｖのパルス高さである。具体的に、第一駆動波形はパルスＰ１による１回の駆動により１滴分、第二駆動波形はパルスＰ１とＰ２による２回の駆動により２滴分、第三駆動波形はパルスＰ１とＰ２とＰ３による３回の駆動により３滴分のインクがそれぞれ噴射され、大きさの異なるインクによって被記録媒体が印刷されるグレースケール方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１７４８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１２の駆動波形を用いる従来のインクジェット・グレースケール方式の駆動方法の場合は図１３の残圧の影響と、図１４の電圧と吐出速度の関係からわかるように、１滴・２滴・３滴それぞれの吐出速度に差異が発生するという課題がある。１滴吐出時に比べ２滴、３滴分のインク容量時の吐出速度がそれぞれ速くなるのは、初期駆動Ｐ２、Ｐ３で発生した圧力変化の影響が残り、その振動の余波が加わり吐出速度が大きくなることに起因している。ここで発生した吐出速度の差は、インクジェットプリンタで印字した場合、インク滴の着弾位置の差として現れてしまい、印字物の画質を悪化させてしまうという課題がある。
【０００８】
つまり、液体噴射部内部の圧力室を押圧することによってノズルからインクを噴射すると、圧力室には押圧による残圧の影響が残り、圧力の波が存在する。残圧の影響が消えぬまま、連続的にインクを噴射しようとすると、正常状態で圧力室を押圧する場合に比べて、噴射する液体に加わるエネルギーが変動してしまう。このエネルギーの変化はインクの噴射速度に影響し、被記録媒体にインクが着弾するまでの時間に影響を及ぼす。その結果、被記録媒体に印刷ムラが生じる可能性がある。
また、上述した特許文献１には残圧の影響による印刷結果の不鮮明さに加えて、高速化が図られておらず、現在におけるインクジェット技術の要求を十分に満たしているとは言えない。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、噴射する液体量を変化させるグレースケール方式のインクジェット技術において、液体の大きさに依存する噴射速度の差異を低減し、高精細化を実現するとともに、高速化を併せて実現することができる液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の液体噴射ヘッドの第一の形態における特徴は、液体を孔部から被記録媒体へ噴射する液体噴射部と、前記圧力室を押圧する駆動波形を前記駆動電極に供給する駆動回路と、を備え、圧力室を押圧する駆動波形を駆動電極に供給し、圧力室の内部を初期圧力から噴射圧力まで押圧することによって、被記録媒体へ液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいて、駆動波形は最後に供給する最終駆動パルスと、最終駆動パルスの前に少なくとも１回供給される初期駆動パルスによって構成され、初期駆動パルスの立ち下がり部は圧力室内部が初期圧力と同等の圧力時に形成するところにある。
【００１１】
本発明の液体噴射ヘッドの第二の形態における特徴は、上述した第一の形態において、最終駆動パルスのパルス幅は液体噴射部の固有周期または液体の吐出速度が最大となる周期の０．５倍の長さであるところにある。
【００１２】
本発明の液体噴射ヘッドの第三の形態における特徴は、上述した第一または第二の形態において、初期駆動パルスが２回以上供給されるところにある。
【００１３】
本発明の液体噴射ヘッドの第四の形態における特徴は、上述した第一乃至第三の形態の何れかにおいて、初期駆動パルスのパルス幅は最終駆動パルスのパルス幅よりも長いところにある。
【００１４】
本発明の液体噴射ヘッドの第五の形態における特徴は、上述した第四の形態において、初期駆動パルスのパルス幅は最終駆動パルスのパルス幅の１．３〜１．７倍の長さであるところにある。
【００１５】
本発明の液体噴射ヘッドの第六の形態における特徴は、上述した第五の形態において、初期駆動パルスのパルス幅は最終駆動パルスのパルス幅の１．５倍の長さであるところにある。
【００１６】
本発明の液体噴射ヘッドの第七の形態における特徴は、上述した第一乃至第三の形態の何れかにおいて、初期駆動パルスのパルス幅は最終駆動パルスのパルス幅よりも短いところにある。
【００１７】
本発明の液体噴射ヘッドの第八の形態における特徴は、上述した第四の形態において、初期駆動パルスのパルス幅は最終駆動パルスのパルス幅の０．３〜０．７倍の長さであるところにある。
【００１８】
本発明の液体噴射ヘッドの第九の形態における特徴は、上述した第五の形態において、初期駆動パルスのパルス幅は最終駆動パルスのパルス幅の０．５倍の長さであるところにある。
【００１９】
本発明の液体噴射ヘッドの第十の形態における特徴は、上述した第三の形態において、初期駆動パルスの各パルス幅はそれぞれ最終駆動パルスのパルス幅よりも長いパルス幅と、最終駆動パルスのパルス幅よりも短いパルス幅によって構成されるところにある。
【００２０】
本発明の液体噴射ヘッドの第十一の形態における特徴は、上述した第十の形態において、初期駆動パルスの各パルス幅はそれぞれ最終駆動パルスのパルス幅の１．３〜１．７倍の長さであるパルス幅と、最終駆動パルスのパルス幅の０．３〜０．７倍の長さであるパルス幅を有するところにある。
【００２１】
本発明の液体噴射ヘッドの第十二の形態における特徴は、上述した第十一の形態において、初期駆動パルスの各パルス幅はそれぞれ最終駆動パルスのパルス幅の１．５倍の長さであるパルス幅と、最終駆動パルスのパルス幅の０．５倍の長さであるパルス幅を有するところにある。
【００２２】
本発明の液体噴射記録装置の態様における特徴は、上述した第一乃至第十二の何れかの形態において記載した液体噴射ヘッドと、液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給部と、液体噴射ヘッドから液体が噴射される被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段と、からなるところにある。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、液体噴射ヘッドにおいて、駆動波形は最後に供給する最終駆動パルスと、最終駆動パルスの前に少なくとも１回供給される初期駆動パルスによって構成され、初期駆動パルスの立ち下がり部は圧力室内部が初期圧力と同等の圧力時に形成することとしたので、階調表現する場合に１滴と２滴、３滴などの複数滴分のインク容量の吐出を行う場合のインク滴吐出速度差をなくし、インク滴の着弾位置精度を向上させ、画質の優れるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第1実施形態に係る液体噴射ヘッドの正面図である。
【図２】本発明の第1実施形態に係る液体噴射ヘッドの断面図である。
【図３】本発明の第1実施形態に係る液体噴射ヘッドの分解図である。
【図４】本発明の第1実施形態に係る液体噴射ヘッドの駆動の説明図である。
【図５】本発明の第1実施形態に係る液体噴射記録装置の構成図である。
【図６】本発明の第1実施形態に係る波形の説明図である。
【図７】本発明の第1実施形態の変形例に係る波形の説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る波形の説明図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る波形の説明図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る波形の説明図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る波形の説明図である。
【図１２】従来技術に係る波形の説明図である。
【図１３】従来技術に係る残圧の説明図である。
【図１４】従来技術に係る液体速度差の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
本発明において、図１は本実施形態のインクジェットヘッド１００（液体噴射ヘッド）全体の正面図、図２は本実施形態のインクジェットヘッド１００の概略断面図で、図３は、本実施形態のインクジェットヘッド１００の吐出圧力発生部周辺を示す分解図である。
【００２７】
図１〜図３に示すように、本実施形態のインクジェットヘッド１００は、ヘッドチップ２６と、この一方面側に設けられるインク流路２１と、ヘッドチップ２６を駆動するための駆動回路等が搭載された駆動回路基板１４と、ヘッドチップ２６内の圧力変化を緩和させる圧力緩和ユニット２０とを有し、これらの各部材は、それぞれベース１３に固定されている。
【００２８】
続いて吐出のための圧力発生源となるヘッドチップ２６周辺の詳細について説明する。図３に示すように、圧電セラミックプレートからなるヘッドチップ２６を構成する圧電セラミックプレート１には、ノズル孔１１に連通する複数の溝５が並設され、各溝５は、側壁７で隔離されている。
【００２９】
各溝５の長手方向の一端部は圧電セラミックプレート１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面まで延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝５の幅方向両側の側壁７には、溝５の開口側に長手方向に亘って駆動電圧印加用の電極４及び電極９が形成されている（図４参照）。
【００３０】
圧電セラミックプレート１に形成される各溝５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により形成されてしまう。また、各溝５内に形成される電極４及び電極９は、例えば、公知の斜め方向からの蒸着により形成される。このような溝５の両側の側壁７の開口側に設けられた電極４及び電極９には、電気配線を有するフレキシブル基板１９の該電気配線の一端が接合され、フレキシブル基板１９の該電気配線の他端側は、駆動回路基板１４上の図示しない駆動回路に接合されることで、電極４及び電極９は駆動回路に電気的に接続されている。さらに、圧電セラミックプレート１の溝５の開口側には、インク室プレート２が接合されている。
【００３１】
なお、インク室プレート２は、セラミックプレート、金属プレートなどで形成することができるが、圧電セラミックプレート１との接合後の変形を考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用いることが好ましい。
【００３２】
また、圧電セラミックプレート１とインク室プレート２との接合体の溝５が開口している端面には、ノズルプレート３が接合されており、ノズルプレート３の溝５の各１個おきに対向する位置にはノズル孔１１が形成され、ノズル孔１１と溝５が連接されている。
【００３３】
本実施形態では、ノズルプレート３は、圧電セラミックプレート１とインク室プレート２との接合体の溝５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３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孔１１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３の被記録媒体に対向する面には、インクの付着等を防止するための撥水性を有する撥水膜が設けられている。
【００３４】
さらに、この圧電セラミックプレート１とインク室プレート２との接合体の各溝５が開口している端面側の外周面には、ノズルプレート３を支持するヘッドキャップ１２が接合されている。このヘッドキャップ１２は、ノズルプレート３の接合体端面の外側と接合されて、ノズルプレート３を安定して保持するためのものである。
【００３５】
そして、本実施形態のインクジェットヘッド１００は、インク室プレート２上に、溝５のそれぞれにインクを供給するためのインク流路２１が固定され、インク流路２１の中央部にはインク導入のためのインク導入口４１が形成され、インク導入口４１には印字中の圧力変動を吸収するための圧力緩和ユニット２０が接続されている。例えば、初期充填時等にインクタンク（図示せず）からのインクが圧力緩和ユニット２０に充填され、更に、インク流路２１内にインクが導入され、最終的に溝５にインクが満たされる仕組みである。
【００３６】
図３にて詳細に示すヘッドチップ２６の構成は、上述したとおり圧電セラミックプレート１に形成した溝５の一部を閉塞するようにインク室プレート２が設けられ、この２枚のプレートを接合して溝５が開口している端面（図面手前側）にノズルプレート３が接合される。これらの接合では、インクによって侵食されない接着剤を用いることで、接着部分が剥離し、インクが漏れてしまうことを防止している。
【００３７】
さらに、図３に示す溝５は圧電セラミックプレート１の長手方向に所定間隔を開けて複数設けられているが、そのそれぞれに以下に記載する違いがある。本実施形態において示すインクジェットヘッド１００は所謂独立チャネルタイプとして知られている構成で、インクが供給される吐出溝５１と非吐出溝５２が交互に設けられている。
【００３８】
インク室プレート２には、インク流路２１を介して供給されるインクを吐出溝５１へ供給する前に貯留するためインク室プレート２の一端面に設けられた共通インク室２２と、該共通インク室２２からインクを各吐出溝５１へ供給するためにスリット２３を設けている。このスリット２３は吐出溝５１と対になっており、圧電セラミックプレート１とインク室プレート２を接合する際に、スリット２３と吐出溝５１が連通するように構成される。上述したノズル孔１１は、この吐出溝５１に連通しており、共通インク室２２−スリット２３−吐出溝５１−ノズル孔１１を介することによってインクが吐出される。
【００３９】
一方、非吐出溝はその上部がインク室プレート２によって閉塞され、インク室プレート２の共通インク室２２に連通しておらず、インクは供給されない。さらに、ノズルプレート３の非吐出溝に対応する位置にはノズル孔１１が設けられていない構成となっている。これらの構成を備えたヘッドチップ２６の駆動方法を以下に示す。
【００４０】
次に図５及び図４を参照して、電極４及び電極９の駆動制御について説明する。上述したように本実施形態のインクジェットヘッド１００は、電極４及び電極９を有するヘッドチップ２６と、ヘッドチップ２６とフレキシブル基板１９で接続されている駆動回路基板１４とを備えている。駆動回路基板１４はまたヘッド制御部１１１と画像データ処理部１１２とを有するインクジェットヘッド駆動制御部１１０に接続されている。そして、インクジェットヘッド１００とインクジェットヘッド駆動制御部１１０を備えるインクジェット記録装置１２０は、所定のインターフェースを介してパーソナルコンピュータ２００等に接続されている。なお、インクジェット記録装置１２０は他に図示していないインクジェットヘッド１００にインクを供給するインク供給部、インクジェットヘッド１００からインクが吐出される被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送部等を備えている。
【００４１】
駆動回路基板１４の駆動回路（印加手段）は、電極４及び電極９に印加する電圧をオン・オフ制御するためのスイッチング素子等からなる回路によって構成されていて、側壁７が構成するアクチュエータを変形動作させてノズル孔１１からインクを飛翔させる所定電圧の駆動パルスを、アクチュエータを動作させない休止時間を設けながら電極４及び電極９に印加する。ヘッド制御部１１１は、駆動回路基板１４に対して電極印加電圧やスイッチング素子のオン・オフ制御等を行う制御信号を供給し、電極４及び電極９に所定電圧の駆動パルスを印加することで、各ノズル孔１１における吐出開始や停止制御を行う。画像データ処理部１１２は、パーソナルコンピュータ２００から入力された情報に基づいて各ノズル孔１１に対応した画像データを作成する。また画像データ処理部１１２は、駆動回路基板１４に対して、作成した画像データに基づいてどのタイミングで各電極４及び電極９に電圧を印加するかを設定する信号を出力することで、各電極４及び電極９に印加する駆動パルスを複数回発生させて被記録媒体に到達するインク滴の容量を変化させる制御を行う。例えば階調制御を行わない場合には２値データ（０または１）からなる画像データに基づいて各ノズル孔１１に対応した電圧印加または停止を指示する信号を出力し、例えば４階調の階調制御を行う場合には４値データ（０、１、２、３）からなる画像データに基づいて、各ノズル孔１１に対応する４種類の吐出容積（０滴、１滴、２滴、３滴分）に対応する駆動パルスの発生回数を指示する信号を出力する。
【００４２】
続いて、本実施形態の電極の配線方法および駆動方法について図６、図４をもとに説明する。図６は第1実施形態のインクジェットヘッド１００の吐出信号波形（電極４及び電極９の駆動パルス波形）とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図で、図４はインクジェットヘッド１００の電極配線状態を示す断面図である。図６（ａ）は本実施形態の１滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図６（ｂ）は本実施形態の２滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図６（ｃ）は本実施形態の３滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図で、図４（ａ）は非駆動時の断面図、図４（ｂ）は、駆動時の断面図である。矢印６は分極方向を示しており、側壁７を挟む電極４及び電極９に電圧をかけるとそれぞれの側壁７は所望の方向に変形する構造となっている。
【００４３】
図４（ａ）に示すようにこのインクジェットヘッド１００は、溝５に形成された電極４はアース電位（ＧＮＤ）の共通電極となっており、それを挟む電極９は外部からの出力信号を与えられる電極構造である。この電極９に図６（ａ）に示す正電圧パルス（駆動パルス）を印加すると電極４との電位差によって、図４（ｂ）に示すように側壁７がそれぞれ変形する。この変形は電極９が正の電圧が印加されているＴの時間変形しておりＴ後電位がゼロになると再び図４（ａ）の状態に戻る。
【００４４】
尚、時間Ｔは最も効率のよい吐出速度が速くなる時間に設定されている。この効率のよい吐出速度になる時間Ｔの時間幅を有する正電圧パルスＰ１を最終駆動パルスと呼ぶ。この側壁７の変形によって溝５内に充填されたインクに圧力の変化が起こり、インクがノズル孔１１から１滴飛翔する仕組みである。また、Ｔはインクの吐出速度が最大となるパルス幅であり、複数の実験データから以下に詳細に示す複数の駆動パルスが連続する場合、パルス周期がＴの２倍になる時にインクの吐出速度が最大になることがわかっている。ここで、パルス幅とはパルスの立ち上がりから立ち下がりまでで定義し、パルス周期とはインクを吐出する印刷周期内における特定のパルス幅の立ち上がり若しくは立ち下がりから特定のパルスの次のパルスの立ち上がり若しくは立ち下がりまでで定義する。なお、Ｔの２倍になる周期はヘッドチップ２６やヘッドチップ２６に充填されるインクによって決定する固有周期に等しい。つまり、最終駆動パルスのパルス幅は液体噴射部の固有周期または液体の吐出速度が最大となる周期の０．５倍の長さである。
【００４５】
インクの吐出するメカニズムを詳細に説明すると、例えば所望の吐出溝５１を駆動する場合は、上述のとおり電極４をＧＮＤにして、電極９に駆動パルスを印加する。これにより一時的に所望の吐出溝５１の両方の側壁７が非吐出溝５２側へ、それぞれ膨らむように変形する。この変形は圧電セラミックプレート１の分極方向６と電圧を印加する方向が直交することによって生じるせん断変形であり、両側壁７が変形することによって吐出溝５１の容積は一時的に拡大する。この容積拡大に伴って、吐出溝５１内の圧力は負圧状態になるため、負圧状態を解消するように共通インク室２２およびスリット２３を介して吐出溝５１内にインクが供給される。供給されたインクの圧力は圧力波となって吐出溝５１を進行し、やがてノズル孔１１に到達する。このタイミングで、両側壁７の電極に印加した電圧をＧＮＤにすることで、両側壁７を膨らんだ状態から電圧を印加していない平坦な状態に戻す。つまり、膨張状態の吐出溝５１を元の状態に戻すことで、一時的に吐出溝５１内の容積を縮小する。この動作により、ノズル孔１１に到達したインクの圧力波に加えて、両側壁７の元に戻る変形によって吐出溝５１内のインクを押圧し、吐出溝５１の内部に充填されたインクをノズルから噴射する。
【００４６】
また、階調表現するためノズル孔１１から飛翔するインクの吐出容積を変えるためには、図６（ｂ）に示す最終駆動パルスの前に時間Ｔよりも長い時間Ｔ２の正電圧パルスＰ２を時間Ｔ４の間隔で印加する。これにより、ノズル孔１１から２滴分の容積のインクが飛翔する。同様に、図６（ｃ）に示す正電圧の時間ＴのパルスＰ１、時間Ｔ２のパルスＰ２の前に最終駆動パルスの時間Ｔより短い印加時間Ｔ３の正の駆動パルスを時間Ｔ５の間隔で動作させる。すると、ノズル孔１１から３滴分の容積のインクが飛翔させることができる。
【００４７】
第１実施形態において、各波形を詳細に説明する。時間Ｔ２と時間Ｔ５は数値にして時間Ｔの１．５倍の長さであり、時間Ｔ３と時間Ｔ４は数値にしてＴ時間の０．５倍の長さとした。すなわち、時間Ｔ２と時間Ｔ５を加えた長さ及び時間Ｔ３と時間Ｔ４を加えた長さは時間Ｔの２倍であることとした。
【００４８】
図６（ｂ）において、２滴吐出の際の駆動波形は、所望の時間に正電圧パルス（初期駆動パルス）Ｐ２を立ち上げ、電圧Ｖ［Ｖ］で時間Ｔ２保持する。時間Ｔ２の間、側壁７の変形によって溝５内に充填されたインクに圧力の変化が生じる。なお図６〜図９において、初期圧力を０とし各数値−１、１及び２は変化の割合を示しており、実際の圧力値の数値ではない。なお、以下特に断らない限り、圧力値とはノズル孔１１付近の圧力値のことを指す。
【００４９】
まず正電圧パルスＰ２を立ち上げたことによって溝５内の容積が拡大し、圧力値は負圧値−１へと急峻に変化する。そして、溝５の容積が拡大されたことによって、溝５内にインクが引き込まれ、圧力値は正圧側へ次第に変化し初期圧力０まで値が戻る。その後、引続き溝５内へインクが引き込まれることによって、圧力値は初期圧力０以上の正圧になり、正電圧パルスＰ２の立ち上げから約時間Ｔ経過のタイミングで、およそ正圧値１へ比較的なだらかに到達する。正圧値１に圧力値が近づく付近でインクの引き込みの勢いは減少し、正圧値１に近づくまでのインクの引き込みに反発して、次第に負圧方向へ圧力値が変化する。そして、圧力値が初期圧力０に再び到達したとき、すなわち正電圧パルスＰ２の立ち上げより時間Ｔ２経過したときに維持していた電圧Ｖ［Ｖ］を０［Ｖ］へ立ち下げる。
【００５０】
この電圧立ち下げにより、溝５内の容積は拡大状態から通常状態に変化し、見掛け上の容積変化では溝５内が圧縮されている。電圧を立ち下げるタイミングは初期圧力０のときであり、溝５内の圧縮によって圧力値は正圧側へ急峻に変化し、圧力値は正圧値１に到達する。このとき、急峻な正圧側への圧力変化を受けて溝５内のインクは素早く加圧され、ノズル孔１１から一滴目のインクが吐出される。インクが吐出されることにより、溝５内のインクの量が減少し、時間Ｔ４において圧力値は負圧側へ変化して初期圧力０に到達する。このとき、正電圧パルスＰ２を立ち上げから時間Ｔの２倍の時間が経過している。
【００５１】
以上のとおり、一滴目のインクが吐出されるメカニズムを説明した。なお、一滴目のインク滴が吐出されるのは正電圧パルスＰ２を立ち上げから時間Ｔ２のタイミングで圧力値が正圧値１へ急峻に変化したときであり、正電圧パルスＰ２を立ち上げから時間Ｔのタイミングで圧力値が正圧値１へ近づくときではない。比較的なだらかに変化する時間Ｔのタイミングでは溝５内は正圧の状態であるが、インク滴が吐出されるには、より急峻な圧力変化が必要である。
【００５２】
図６（ｂ）に戻って、時間Ｔ４の経過後に、正電圧パルスＰ１が正電圧パルスＰ２と同じ電圧値Ｖ［Ｖ］まで立ち上げられ、時間Ｔの最終駆動パルスとして印加される。正電圧パルスＰ１は、上述のとおり、電圧値Ｖ［Ｖ］を時間Ｔ保持する。この期間では、正電圧パルスＰ２の立ち上げから時間Ｔまでの変化と同様に、溝５内の容積拡大に起因する負圧変化と、インクの引き込みに起因する正圧変化が生じ、時間Ｔが経過したときに圧力値は正圧値１の近くまで比較的なだらかに変化する。
【００５３】
このタイミングで、正電圧パルスＰ１は維持していた電圧Ｖ［Ｖ］を０［Ｖ］へ立ち下げる。それに伴い、インクにはさらに正圧の圧力変化が生じ、圧力値の割合としては正圧値２に急峻に到達する。この急峻な圧力変化を受けて、二滴目のインクがノズル孔１１から吐出される。二滴目のインク吐出後、溝５内は吐出されたインクの分量だけインクが不足するので、圧力値は負圧方向に変化し、残圧の影響を受けて圧力値が減衰振動する。
【００５４】
一滴目のインクと二滴目のインクの関係を説明すると、一滴目のインクは圧力値の割合として正圧値１のときに吐出される。しかしながら実際は、この正圧値１の圧力変化では、インクはノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されていない。具体的に、インクはノズル孔１１の近傍で一滴分の分量を持ってノズル孔から溝５の外側に向かって盛り上がり、滴として形成される寸前の形態として設けられる。
【００５５】
そして、正電圧パルスＰ２に続けて正電圧パルスＰ１を印加する。上述したとおり、正電圧パルスＰ１による二滴目のインクには、正圧値２の圧力が付加されており、一滴目のインク滴より大きな圧力が掛かっている。これにより、二滴目のインクはノズル孔１１のインク界面から完全に切り離され、滴としてノズル孔から溝５の外側に向かって吐出される。この二滴目のインクは一滴目のインクがノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されていないタイミングで発生するので、一滴目と二滴目のインクが数珠繋がりのように空気中へ放出される。放出された一滴目と二滴目のインクは、互いの表面張力により引き寄せられ、二滴分の分量で一つのインク滴として吐出される。
【００５６】
次に、図６（ｃ）において、３滴吐出の駆動波形を示す。この場合、上述した正電圧パルスＰ１とＰ２の構成に加えて、正電圧パルスＰ２の前に正電圧パルス（初期駆動パルス）Ｐ３を構成している。つまり、この形態での初期駆動パルスは２回印加される構成である。正電圧パルスＰ３は、上述した時間Ｔ３の電圧Ｖを保持する時間によって構成され、正電圧パルスＰ２の電圧立ち上がりのタイミングと、Ｔ５の休止期間を挟んで印加される。
【００５７】
具体的に、正電圧パルスＰ３は所望のタイミングで初期圧力０から電圧Ｖ［Ｖ］まで立ち上げられる。これに伴い、溝５内の容積拡大が発生し圧力値が負圧値−１まで変化することによって、インクが溝５内に引き込まれる。時間Ｔ３で電圧Ｖが保持され、その間に引き込まれたインクに起因して、圧力値が正圧側へ変化する。正圧側に変化した圧力値は、やがて時間Ｔ３経過するときに初期圧力０へ変化し、このタイミングで正電圧パルスＰ３を立ち下げる。
【００５８】
正電圧パルスＰ３が立ち下げられると、圧力値は急峻に正圧側の正圧値１まで変化する。急峻な圧力変化は二滴吐出の場合と同様に、一滴目のインクがノズル孔１１から盛り上がり、ノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されずに形成される。吐出後の圧力値の変化は、インクが吐出されたことに起因して、溝５内のインクが不足するため、圧力値は負圧方向に比較的なだらかに変化する。
【００５９】
正電圧パルスＰ３が立ち上げから時間Ｔが経過した頃に、圧力値は初期圧力０に到達し、引続き負圧方向へ変化する。そして、およそ正電圧パルスＰ３が立ち上げから時間１．５Ｔが経過した頃に圧力値が負圧値−１の近傍へ比較的なだらかに到達する。この正電圧パルスＰ３による負圧への変化は、電圧の立ち下げによって与えられた正圧値１に反発する負圧値−１が限界値であり、圧力値が負圧値−１を超えて負圧方向へ変化することはない。
【００６０】
圧力値が負圧値−１の近傍へ到達すると、負圧方向への変化は減少し、次第に正圧側へ圧力値が変化する。そして正電圧パルスＰ３が立ち上げから時間２Ｔが経過したとき、圧力値が初期圧力０に到達する。このタイミングで、正電圧パルスＰ２が立ち上げられ、図６（ｂ）に関して上述した圧力変化と同様の形態をとる。
【００６１】
一滴目、二滴目および三滴目のインクの関係を説明する。一滴目のインクは上述のとおりノズル孔１１から盛り上がり、ノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されずに形成される。二滴目のインクは、上述と同様に、ノズル孔１１から盛り上がり、ノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されずに形成される。このとき、一滴目のインクは二滴目のインクと繋がりながら、ノズル孔から遠い順から一滴目、二滴目と並んで設けられている。
【００６２】
続いて、正電圧パルスＰ１による三滴目のインクには、正圧値２の圧力が付加されており、一滴目と二滴目のインク滴より大きな圧力が掛かっている。これにより、三滴目のインクはノズル孔１１のインク界面から完全に切り離され、滴としてノズル孔から溝５の外側に向かって吐出される。この三滴目のインクは一滴目のインクと繋がる二滴目のインクがノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されていないタイミングで発生するので、一滴目、二滴目および三滴目のインクが数珠繋がりのように空気中へ放出される。放出された一滴目、二滴目および三滴目のインクは、互いの表面張力により引き寄せられ、三滴分の分量で一つのインク滴として吐出される。なお、三滴目のインク吐出後、溝５内は吐出されたインクの分量だけインクが不足するので、圧力値は負圧方向に変化し、残圧の影響を受けて圧力値が減衰振動する。
【００６３】
なお、第１実施形態における構成は上述のものに限られるものではない。例えば、Ｔ２〜Ｔ５は上述した数値に限らず、第１実施形態のＴ２とＴ５はＴの１．３倍〜１．７倍、Ｔ３とＴ４はＴの０．３倍〜０．７倍の範囲であれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。この数値の臨界的な意味とその根拠は、どのようなインクにも対応することができるようにするためであり、複数種類のインクを用いて実験的に導き出した数値である。実験では、水性インク、油性インクやソルベントインクなどの複数種類のインク材料を用いて、さらに同種類のインク材料でも粘度などの物性値が異なるインクを用いて詳細に検討した。
【００６４】
さらに、第１実施形態以下、本発明においては圧力値の変化の上限下限を割合１と−１の範囲に留めるため、正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち下がり部は圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとしている。これに加えて、圧力変化点である正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち上がり部も圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとしている。
【００６５】
このような第１実施形態の構成を採用することによって、１滴・２滴・３滴のインクを吐出する際の各インク滴の速度差を低減することができる。つまり、最終駆動パルスＰ１を立ち下げる際の圧力値が１滴・２滴・３滴のインクを吐出するそれぞれの駆動波形において２となるため、最終駆動パルスＰ１によってインクに与えられる圧力が等しい値となる。これによって、ノズルから吐出されるインク滴にもそれぞれ同等の圧力が付加されるため、１滴・２滴・３滴のインクを吐出する際の各インク滴の速度が等しくなる。
【００６６】
１滴・２滴・３滴のインクを吐出する上で、最終駆動パルスＰ１で付加される圧力値が２となる条件は、以下のように考えられる。それらは、初期駆動パルスＰ２、Ｐ３を初期圧力（圧力値０）と等しい圧力の時に立ち上げること、初期駆動パルスＰ２、Ｐ３を初期圧力（圧力値０）と等しい圧力の時に立ち下げること、最終駆動パルスＰ１を直前の初期駆動パルスによって与えられた圧力値が初期圧力（圧力値０）と等しい圧力の時に立ち上げること、最終駆動パルスＰ１を圧力値が２となるタイミングで立ち下げること、である。
第１実施形態において検討したこれらの条件を満たす形態として、以下に記載する変更例や他の実施形態が実現可能である。
【００６７】
（変形例）
図７に本発明の第１実施形態の変形例を示す。図７（ａ）は本実施形態の１滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図７（ｂ）は本実施形態の２滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図７（ｃ）は本実施形態の３滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図である。
なお、図７（ｃ）における正電圧パルスＰ３は電圧保持時間Ｔ３’の実質的な時間幅は変化させず、休止期間Ｔ５’の時間幅を図６（ｃ）の時間Ｔ５の三分の一の長さとしている。つまり、Ｔ５’は数値にしてＴ時間の０．５倍の長さとした。その他の符号は図６と同一の符号を付した。
【００６８】
この変形例は、図６（ａ）と図６（ｂ）に記載の第１実施形態における１滴と２滴のインク容量を吐出する駆動波形と全く同じ駆動波形を図７（ａ）と図７（ｂ）に示し、図７（ｃ）に示す３滴のインク容量を吐出する波形が第１実施形態と異なる点である。具体的に説明すると、図７（ｃ）は正電圧パルスＰ３を時間方向に時間Ｔシフトして設けている。すなわち、図６（ｃ）を参照してわかるように、図６（ｃ）では正電圧パルスP３の電圧立ち上げからＴ時間経過後に圧力値が初期圧力０に到達している。この点を正電圧パルスP２の立ち上げ時に変更した駆動波形が図７（ｃ）に示す駆動波形である。
【００６９】
この変形例においても、第１実施形態と同様に正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち下がり部は圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとし、正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち上がり部も圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとしている。
【００７０】
図７（ｃ）の三滴吐出の形態を用いて説明すると、この形態においても上述と同様に、一滴目のインクと二滴目のインクはノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されず繋がりながら、ノズル孔から遠い順から一滴目、二滴目と並んで設けられている。続いて、正電圧パルスＰ１による三滴目のインクがノズル孔１１のインク界面から完全に切り離され、滴としてノズル孔から溝５の外側に向かって吐出される。
【００７１】
なお、変形例における構成は上述のものに限られるものではない。第１実施形態と同様に、Ｔ３’とＴ５’は上述した数値に限らず、時間Ｔの０．３倍〜０．７倍の範囲であれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、正電圧パルスＰ３の立ち上り時間を第１実施形態に比較してＴ時間シフトさせたため、時間が短縮でき、高速印字に対応することができる。
【００７２】
なお、このような変形例の構成を採用することによって、第１実施形態と同様に、最終駆動パルスＰ１を立ち下げる際の圧力値が１滴・２滴・３滴のインクを吐出するそれぞれの駆動波形において２となるため、１滴・２滴・３滴のインクを吐出する際の各インク滴の速度差を低減することができる。特に、第１実施形態において検討したこれらの条件を満たす形態はこの変形例に限られず、以下に記載する実施形態が実現可能である。
【００７３】
（第２実施形態）
図８に本発明の第２実施形態を示す。図８（ａ）は本実施形態の１滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図８（ｂ）は本実施形態の２滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図８（ｃ）は本実施形態の３滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図である。
【００７４】
第２実施形態では、図８（ｂ）に示す最終駆動パルスの前に時間Ｔよりも短い時間Ｔ１２の正電圧パルスＰ１２を時間Ｔ１４の間隔で印加する。これにより、ノズル孔１１から２滴分の容積のインクが飛翔する。同様に、図８（ｃ）に示す正電圧の時間ＴのパルスＰ１１、時間Ｔ１２のパルスＰ１２の前に最終駆動パルスの時間Ｔより長い印加時間Ｔ１３の正の駆動パルスを時間Ｔ１５の間隔で動作させる。すると、ノズル孔１１から３滴分の容積のインクが飛翔させることができる。
【００７５】
第２実施形態において、各波形を詳細に説明する。時間Ｔ１２と時間Ｔ１５は数値にして時間Ｔの０．５倍の長さであり、時間Ｔ１３と時間Ｔ１４は数値にしてＴ時間の１．５倍の長さとした。すなわち、時間Ｔ１２と時間Ｔ１４を加えた長さ及び時間Ｔ１３と時間Ｔ１５を加えた長さは時間Ｔの２倍であることとした。なお、第２実施形態の駆動波形は、図８（ｃ）と図６（ｃ）を比較してわかるように、正電圧パルスＰ１１は正電圧パルスＰ１と同じであり、正電圧パルスＰ１２は形状が正電圧パルスＰ３と同一であり、正電圧パルスＰ１３は形状が正電圧パルスＰ２と同一として構成している。すなわち、一滴目の正電圧パルスと二滴目の正電圧パルスを入れ換えて構成している。
【００７６】
図８（ａ）は第１実施形態と同様に、一滴のインクを吐出するときの正電圧パルスＰ１１を示している。この正電圧パルスＰ１１における電圧パルスの構成や、溝５内の圧力変化は、上述した第１実施形態と同様である。
【００７７】
図８（ｂ）は上述した正電圧パルス（最終駆動パルス）Ｐ１１と、正電圧パルス（初期駆動パルス）Ｐ１２を示し、二滴吐出の駆動波形を示している。正電圧パルスＰ１２は第１実施形態にかかる正電圧パルスＰ３と同一であり、時間Ｔの０．５倍の電圧Ｖを保持する時間Ｔ１２と、時間Ｔの１．５倍の休止時間である時間Ｔ１４によって構成されている。この場合、第１実施形態での説明と同様に、所望のタイミングで立ち上げた正電圧パルスＰ１２の影響で溝５内に圧力変化が生じ、溝５内の圧力値が初期圧力０であるときに正電圧パルスＰ１２を立ち下げて、一滴目のインクをノズル孔１１から外側へ吐出する。
【００７８】
電圧を立ち下げた吐出後に、インク吐出による圧力変化が溝５内に生じ、電圧の立ち下げから時間Ｔ１４の休止時間経過後に溝５内の圧力が初期圧力０に到達する。このタイミングで、正電圧パルスＰ１１を印加し、二滴目のインクをノズル孔１１から吐出することで、二滴分のインクをノズル孔から切り離して吐出する。
【００７９】
図８（ｃ）は上述の通り、正電圧パルスＰ１１は正電圧パルスＰ１と同じであり、正電圧パルスＰ１２は形状が正電圧パルスＰ３と同一であり、正電圧パルスＰ１３は形状が正電圧パルスＰ２と同一として構成している。すなわち、一滴目の正電圧パルスと二滴目の正電圧パルスを入れ換えて構成している。
【００８０】
各パルスにおいても、第１実施形態と同様に電圧立ち上げのタイミングから電圧が立ち下がり休止期間が終了するまでの時間は、時間Ｔの２倍であり、圧力値を参照すれば正電圧パルスＰ１２も正電圧パルスＰ１３も電圧の立ち下げと立ち上げを初期圧力０の際に実施している。この構成により、第１実施形態で説明した一滴目と二滴目が入れ替わってノズル孔１１から吐出され、正電圧パルスＰ１１の三滴目によって、ノズル孔１１から完全に切り離され、三滴分のインクとして吐出される。ここで、一滴目を生成する正電圧パルスと二滴目を生成する正電圧パルスが入れ替わっているが、実際にノズル孔１１から吐出されるインク滴には何の影響も無く、第１実施形態と同様に三滴分の吐出とすることが可能である。
【００８１】
なお、第２実施形態における構成は上述のものに限られるものではない。第１実施形態と同様に、Ｔ１２〜Ｔ１５は上述した数値に限らず、第２実施形態のＴ１２とＴ１５はＴの０．３倍〜０．７倍、Ｔ１３とＴ１４はＴの１．３倍〜１．７倍の範囲であれば、第２実施形態と同様の効果を奏することができる。この数値の臨界的な意味とその根拠も第１実施形態と同様である。
【００８２】
なお、このような第２実施形態の構成を採用することによって、第１実施形態と同様に、最終駆動パルスＰ１を立ち下げる際の圧力値が１滴・２滴・３滴のインクを吐出するそれぞれの駆動波形において２となるため、１滴・２滴・３滴のインクを吐出する際の各インク滴の速度差を低減することができる。
【００８３】
（第３実施形態）
図９に本発明の第３実施形態を示す。図９（ａ）は本実施形態の１滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図９（ｂ）は本実施形態の２滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図９（ｃ）は本実施形態の３滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図である。
なお、図９（ｂ）における正電圧パルスＰ２は電圧保持時間Ｔ２２の実質的な時間幅は図８（ｂ）の時間Ｔ１２と変化させず、休止期間Ｔ２４の時間幅を図６（ｃ）の時間Ｔ１４の三分の一の長さとしている。つまり、Ｔ２４の時間幅は数値にしてＴ時間の０．５倍の長さとした。
【００８４】
この変形例は、図９（ｂ）は正電圧パルスＰ２を時間方向に時間Ｔシフトして設けている。すなわち、図８（ｂ）を参照してわかるように、図８（ｂ）では正電圧パルスＰ２の電圧立ち上げからＴ時間経過後に圧力値が初期圧力０に到達している。この点を正電圧パルスＰ１の立ち上げ時に変更した駆動波形が図９（ｂ）に示す駆動波形である。
【００８５】
図９（ｃ）に示す三滴分の駆動波形は、正電圧パルスＰ２がＴ時間シフトしたことによって、正電圧パルスＰ３も時間軸方向にシフトさせている。すなわち、正電圧パルスＰ３の構成である時間Ｔ２３とその後の休止期間Ｔ２５とその後に生じる正電圧パルスＰ２の電圧立ち上げと電圧保持時間のＴ２２によって、一滴目と二滴目のインクは吐出される。この第三実施形態においても、第１実施形態と同様に正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち下がり部は圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとし、正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち上がり部も圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとしている。
【００８６】
図９（ｃ）の三滴吐出の形態を用いて説明すると、この形態においても上述と同様に、一滴目のインクと二滴目のインクはノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されず繋がりながら、ノズル孔から遠い順から一滴目、二滴目と並んで設けられている。続いて、正電圧パルスＰ１による三滴目のインクがノズル孔１１のインク界面から完全に切り離され、滴としてノズル孔から溝５の外側に向かって吐出される。
【００８７】
なお、第３実施形態における構成は上述のものに限られるものではない。例えば、Ｔ２〜Ｔ５は上述した数値に限らず、第３実施形態のＴ２２とＴ２４とＴ２５はＴの０．３倍〜０．７倍、Ｔ２３はＴの１．３倍〜１．７倍の範囲であれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、正電圧パルスＰ２の立ち上り時間を第２実施形態に比較してＴ時間シフトさせたため、時間が短縮でき、高速印字に対応することができる。
【００８８】
なお、このような第３実施形態の構成を採用することによって、第１実施形態と同様に、最終駆動パルスＰ１を立ち下げる際の圧力値が１滴・２滴・３滴のインクを吐出するそれぞれの駆動波形において２となるため、１滴・２滴・３滴のインクを吐出する際の各インク滴の速度差を低減することができる。
【００８９】
（第４実施形態）
図１０に本発明の第４実施形態を示す。図１０（ａ）は本実施形態の１滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図１０（ｂ）は本実施形態の２滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図１０（ｃ）は本実施形態の３滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図である。
【００９０】
なお、図１０（ｃ）における正電圧パルスＰ３は電圧保持時間Ｔ３３の時間幅を図９（ｃ）の時間Ｔ２３の三分の一の長さとしている。つまり、時間Ｔ３３は数値にしてＴ時間の０．５倍の長さとした。この第４実施形態は、図１０（ｂ）に示す正電圧パルスＰ２が電圧立ち上げ後の時間Ｔで圧力値が初期圧力０に到達していることに着目し、正電圧パルスＰ２と全く同じ形態である正電圧パルスＰ３を設けることとした。このため、図９（ｂ）と図１０（ｂ）の駆動波形は全く同一の駆動波形である。Ｔ３３以外の符号は図９と同一の符号を付した。
【００９１】
図１０（ｃ）に示す三滴分の駆動波形は、正電圧パルスＰ３の構成である時間Ｔ３３とその後の休止期間Ｔ２５とその後に生じる正電圧パルスＰ２の電圧立ち上げと電圧保持時間のＴ２２によって、一滴目と二滴目のインクは吐出される。この第４実施形態においても、第１実施形態と同様に正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち下がり部は圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとし、正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち上がり部も圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとしている。
【００９２】
図１０（ｃ）の三滴吐出の形態を用いて説明すると、この形態においても上述と同様に、一滴目のインクと二滴目のインクはノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されず繋がりながら、ノズル孔から遠い順から一滴目、二滴目と並んで設けられている。続いて、正電圧パルスＰ１による三滴目のインクがノズル孔１１のインク界面から完全に切り離され、滴としてノズル孔から溝５の外側に向かって吐出される。
【００９３】
なお、第４実施形態における構成は上述のものに限られるものではない。例えば、Ｔ２２とＴ２４とＴ２５とＴ３３は上述した数値に限らず、第４実施形態のＴ２２とＴ２４とＴ２５とＴ３３はＴの０．３倍〜０．７倍の範囲であれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、第３実施形態に比較して時間Ｔ３３は数値にしてＴ時間の０．５倍の長さとしたため、時間が短縮でき、高速印字に対応することができる。
【００９４】
なお、このような第４実施形態の構成を採用することによって、第１実施形態と同様に、最終駆動パルスＰ１を立ち下げる際の圧力値が１滴・２滴・３滴のインクを吐出するそれぞれの駆動波形において２となるため、１滴・２滴・３滴のインクを吐出する際の各インク滴の速度差を低減することができる。
【００９５】
（第５実施形態）
図１１に本発明の第５実施形態を示す。図１１（ａ）は本実施形態の１滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図１１（ｂ）は本実施形態の２滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図、図１１（ｃ）は本実施形態の３滴のインク容量を吐出する場合の吐出信号波形とノズル孔１１付近の圧力変化を示す図である。
【００９６】
なお、図１１（ｃ）における正電圧パルスＰ３は正電圧パルスＰ２と同じ電圧保持時間の長さである時間Ｔ４３としている。つまり、時間Ｔ４３は数値にしてＴ時間の１．５倍の長さとした。なお、正電圧パルスＰ３の時間Ｔ４３と正電圧パルスＰ２のＴ２との間の休止期間は、正電圧パルスＰ２と正電圧パルスＰ１（最終駆動パルス）の間の休止期間時間Ｔ４と同じ長さである時間Ｔ４５としている。つまり、時間Ｔ４５は数値にしてＴ時間の０．５倍の長さとした。この第５実施形態は、図１１（ｂ）に示す正電圧パルスＰ２が電圧立ち上げ後の時間２Ｔで圧力値が初期圧力０に到達していることに着目し、正電圧パルスＰ２と全く同じ形態である正電圧パルスＰ３を設けることとした。このため、他の実施形態で先に示したように図６（ｂ）、図７（ｂ）と図１１（ｂ）の駆動波形は全く同一の駆動波形である。Ｔ４３以外の符号は図６，７と同一の符号を付した。
【００９７】
具体的に、図１１（ｃ）に示す三滴分の駆動波形は、正電圧パルスＰ３の構成である時間Ｔ４３とその後の休止期間Ｔ４５とその後に生じる正電圧パルスＰ２の電圧立ち上げと電圧保持時間のＴ２によって、一滴目と二滴目のインクは吐出される。この第５実施形態においても、第１実施形態と同様に正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち下がり部は圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとし、正電圧パルスＰ２およびＰ３の電圧の立ち上がり部も圧力値が初期圧力０に到達したタイミングとしている。
【００９８】
図１１（ｃ）の三滴吐出の形態を用いて説明すると、この形態においても上述と同様に、一滴目のインクと二滴目のインクはノズル孔１１のインク界面から完全に切り離されず繋がりながら、ノズル孔から遠い順から一滴目、二滴目と並んで設けられている。続いて、正電圧パルスＰ１による三滴目のインクがノズル孔１１のインク界面から完全に切り離され、滴としてノズル孔から溝５の外側に向かって吐出される。
【００９９】
なお、第５実施形態における構成は上述のものに限られるものではない。例えば、Ｔ２とＴ４３とＴ４とＴ４５は上述した数値に限らず、第５実施形態のＴ２とＴ４３はＴの１．３倍〜１．７倍の範囲であればよく、Ｔ４とＴ４５はＴの０．３倍〜０．７倍の範囲であれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１００】
なお、このような第５実施形態の構成を採用することによって、第１実施形態と同様に、最終駆動パルスＰ１を立ち下げる際の圧力値が１滴・２滴・３滴のインクを吐出するそれぞれの駆動波形において２となるため、１滴・２滴・３滴のインクを吐出する際の各インク滴の速度差を低減することができる。
【０１０１】
また、本発明においては、以上の通りの実施形態を記載したが、これらの構成に限られるものではない。すなわち、第１実施形態においてスリット２３をインク室プレート２に設ける構成を示したが、非吐出溝５２が備えられず、全溝が吐出溝５１とすることも可能である。この場合は、互いに隣り合う３つの溝を１セットにして、インクジェットヘッドの走査量を制御しながら、それぞれの溝からの吐出行為とインクジェットヘッドの走査行為を繰り返すことによって、実施することが可能である。この場合は、スリット２３が設けられておらず、共通インク室２２がインク室プレート２の一端面から他端面に貫通し、溝に連通している構成となっている。
【符号の説明】
【０１０２】
１ ・・・圧電セラミックプレート
２ ・・・インク室プレート
３ ・・・ノズルプレート
４ ・・・電極
５ ・・・溝
７ ・・・側壁
９ ・・・電極
１１ ・・・ノズル孔
２０ ・・・圧力緩衝ユニット
２１ ・・・インク流路
２２ ・・・共通インク室
２３ ・・・スリット
２６ ・・・ヘッドチップ
５１ ・・・吐出溝
５２ ・・・非吐出溝
１００ ・・・ インクジェットヘッド
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ ・・・正電圧パルス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を孔部から被記録媒体へ噴射する液体噴射部と、前記液体噴射部に連通する圧力室に形成する駆動電極と、前記圧力室を押圧する駆動波形を前記駆動電極に供給する駆動回路と、を備え、前記圧力室の内部を初期圧力から噴射圧力まで押圧することによって、前記被記録媒体へ前記液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいて、
前記駆動波形は最後に供給する最終駆動パルスと、前記最終駆動パルスの前に少なくとも１回供給される初期駆動パルスによって構成され、前記初期駆動パルスの立ち下がり部は前記圧力室内部が前記初期圧力と同等の圧力時に形成することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記最終駆動パルスのパルス幅は前記液体噴射部の固有周期または液体の吐出速度が最大となる周期の０．５倍の長さであることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記初期駆動パルスが２回以上供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記初期駆動パルスのパルス幅は前記最終駆動パルスのパルス幅よりも長いことを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記初期駆動パルスのパルス幅は前記最終駆動パルスのパルス幅の１．３〜１．７倍の長さであることを特徴とする請求項４に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記初期駆動パルスのパルス幅は前記最終駆動パルスのパルス幅の１．５倍の長さであることを特徴とする請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記初期駆動パルスのパルス幅は前記最終駆動パルスのパルス幅よりも短いことを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
前記初期駆動パルスのパルス幅は前記最終駆動パルスのパルス幅の０．３〜０．７倍の長さであることを特徴とする請求項４に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項９】
前記初期駆動パルスのパルス幅は前記最終駆動パルスのパルス幅の０．５倍の長さであることを特徴とする請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
前記初期駆動パルスの各パルス幅はそれぞれ前記最終駆動パルスのパルス幅よりも長いパルス幅と、前記最終駆動パルスのパルス幅よりも短いパルス幅によって構成されることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１１】
前記初期駆動パルスの各パルス幅はそれぞれ前記最終駆動パルスのパルス幅の１．３〜１．７倍の長さであるパルス幅と、前記最終駆動パルスのパルス幅の０．３〜０．７倍の長さであるパルス幅を有することを特徴とする請求項１０に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１２】
前記初期駆動パルスの各パルス幅はそれぞれ前記最終駆動パルスのパルス幅の１．５倍の長さであるパルス幅と、前記最終駆動パルスのパルス幅の０．５倍の長さであるパルス幅を有することを特徴とする請求項１１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうち何れか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給部と、前記液体噴射ヘッドから液体が噴射される被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段と、
からなる液体噴射記録装置。
【請求項１】
液体を孔部から被記録媒体へ噴射する液体噴射部と、前記液体噴射部に連通する圧力室に形成する駆動電極と、前記圧力室を押圧する駆動波形を前記駆動電極に供給する駆動回路と、を備え、前記圧力室の内部を初期圧力から噴射圧力まで押圧することによって、前記被記録媒体へ前記液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいて、
前記駆動波形は最後に供給する最終駆動パルスと、前記最終駆動パルスの前に少なくとも１回供給される初期駆動パルスによって構成され、前記初期駆動パルスの立ち下がり部は前記圧力室内部が前記初期圧力と同等の圧力時に形成することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記最終駆動パルスのパルス幅は前記液体噴射部の固有周期または液体の吐出速度が最大となる周期の０．５倍の長さであることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記初期駆動パルスが２回以上供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記初期駆動パルスのパルス幅は前記最終駆動パルスのパルス幅よりも長いことを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記初期駆動パルスのパルス幅は前記最終駆動パルスのパルス幅の１．３〜１．７倍の長さであることを特徴とする請求項４に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記初期駆動パルスのパルス幅は前記最終駆動パルスのパルス幅の１．５倍の長さであることを特徴とする請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記初期駆動パルスのパルス幅は前記最終駆動パルスのパルス幅よりも短いことを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
前記初期駆動パルスのパルス幅は前記最終駆動パルスのパルス幅の０．３〜０．７倍の長さであることを特徴とする請求項４に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項９】
前記初期駆動パルスのパルス幅は前記最終駆動パルスのパルス幅の０．５倍の長さであることを特徴とする請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
前記初期駆動パルスの各パルス幅はそれぞれ前記最終駆動パルスのパルス幅よりも長いパルス幅と、前記最終駆動パルスのパルス幅よりも短いパルス幅によって構成されることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１１】
前記初期駆動パルスの各パルス幅はそれぞれ前記最終駆動パルスのパルス幅の１．３〜１．７倍の長さであるパルス幅と、前記最終駆動パルスのパルス幅の０．３〜０．７倍の長さであるパルス幅を有することを特徴とする請求項１０に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１２】
前記初期駆動パルスの各パルス幅はそれぞれ前記最終駆動パルスのパルス幅の１．５倍の長さであるパルス幅と、前記最終駆動パルスのパルス幅の０．５倍の長さであるパルス幅を有することを特徴とする請求項１１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうち何れか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給部と、前記液体噴射ヘッドから液体が噴射される被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段と、
からなる液体噴射記録装置。
【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】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−２２４８３９（Ｐ２０１１−２２４８３９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９５５２２（Ｐ２０１０−９５５２２）
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【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２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【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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