JP4770226B2 - 液滴吐出記録ヘッドの駆動方法及び液滴吐出記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴を吐出して画像の記録を行う液滴吐出記録ヘッドの駆動方法に関する。

従来、電気機械変換器（ピエゾアクチュエータなど）を用いた液滴吐出記録ヘッドでは、インク滴を記録紙上に吐出して画像を記録するインクジェット記録ヘッド等がある。

この種のインクジェット記録ヘッドでは、電気機械変換器に駆動波形を印加することによってノズル部のメニスカス動作を高精度に制御することができ、これによって高周波吐出、微小滴吐出、サテライトやミスト発生の防止などが可能となる。なお、上記電気機械変換器に印加する駆動波形は、ヘッド（イジェクタ）の吐出効率や圧力波固有振動周期（ヘルムホルツ振動周期（Ｔｃ））に応じて設定される。

一方、近年、インクジェット記録ヘッドでは、記録紙へのインクの滲みを低減して品質の高い画像記録や両面印刷などを実現させるべく、粘度の高いインクを吐出可能な液滴吐出記録ヘッドへのニーズが高まっている。また、画像記録以外の工業的用途においても、粘度の高い液体を吐出可能とすることで、装置の適用範囲を大幅に拡大できるという利点がある。

しかし、粘度の高い液体を液滴吐出記録ヘッドで吐出させる場合、様々な課題が発生する。例えば、
粘度の高い液体を吐出する場合、インクの粘性の影響によりイジェクタの吐出効率やリフィル能力が低下するため、圧力室のサイズを拡大したり、ノズルや液体供給路での流体抵抗が小さくなるように流路設計を行うなどの対策が必要となる。

ところで、粘度が高い液体では、環境温度による粘度の変化量も大きくなる。例えば、粘度３ｃＰの低粘度液体であれば、環境温度５〜４０℃の範囲での粘度変化範囲は１．５〜６ｃＰ程度であるのに対し、粘度２０ｃＰの高粘度液体では、粘度変化範囲は１０〜４０ｃＰ程度と拡大する。環境温度によるこうした大きな粘度変化は、イジェクタの吐出特性に大きな影響を及ぼす。すなわち、環境温度によってイジェクタの吐出効率が大きく変化する。また、圧力波の固有振動周期Ｔｃにも大きな変化が発生することになり、環境温度が低温又は高温に変化した場合、正常な液滴吐出が行えない、という問題が生じる。

従来、環境温度変化をなくすために、液滴吐出記録ヘッド全体をヒータによって加熱し、ヘッド内のインクを高温かつ一定温度に保つことが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、環境温度に応じて駆動波形を変化させる技術も提案されている。例えば、特許文献２には、環境温度変化に応じて駆動波形の電圧を変化させる技術が、特許文献３には、環境温度変化に応じて矩形駆動波形のパルス幅を変化させる技術が、特許文献４及び特許文献５には、環境温度に応じて駆動波形の一部の時間間隔を変化させる技術が、それぞれ記載されている。
特開平１１−１７０５１５号公報 特開平１１−１７０５２２号公報 特開２００２−３２６３５７公報 特開平１０−１５１７７０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、装置サイズ及びコストの増大を招くと共に、装置のウォーミングアップに時間がかかる、という問題点があった。

また、特許文献２乃至特許文献５に記載された技術は、環境温度変化による吐出効率の変化のみに対応したものであり、環境温度に応じた圧力波固有振動周期Ｔｃの変化に対応することはできない。すなわち、上述の従来技術のみでは、粘度の高い液体を吐出する液滴吐出記録ヘッドで発生する環境温度による吐出特性変化を防止し、安定した吐出を実現することは不可能である。

本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、環境温度に関わらず粘度の高い液体の吐出を良好に行うことができる液滴吐出記録ヘッドの駆動方法及び液滴吐出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、電気機械変換器を用いて圧力室に収容された液体に振動波を与えてノズルから液滴を吐出させて画像の記録を行う液滴吐出記録ヘッドの駆動方法であって、環境温度を検出し、前記検出された環境温度に対応する所定の駆動波形を印加することで前記電気機械変換器を駆動し、前記環境温度が低くなるにつれて前記駆動波形を電圧軸及び時間軸方向に伸ばし、前記環境温度が高くなるにつれて前記駆動波形を電圧軸及び時間軸方向に縮めることで前記電気機械変換器に印加する駆動波形を伸縮する際、前記検出された環境温度の変化に応じて、前記駆動波形の電圧変化量の倍率が一定となるように前記駆動波形の基準電位に対して電圧軸方向に該駆動波形を伸縮するとともに、前記駆動波形の基準時間に対する時間間隔の変化が一定の倍率となるように前記駆動波形を時間軸方向に伸縮させ、かつ、前記検出された環境温度が低いほど前記電圧変化量と前記時間間隔の変化が大きくなるように前記駆動波形を電圧軸方向及び時間軸方向に伸縮し、前記環境温度が高いほど前記電圧変化量と前記時間間隔の変化が小さくなるように前記駆動波形を電圧軸方向及び時間軸方向に伸縮して印加することを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、電気機械変換器に印加する駆動波形を、環境温度に応じて電圧軸方向に電圧変化量の倍率が一定となるように伸縮し、また、時間軸方向に時間間隔の変化が一定の倍率で伸縮させるとともに、環境温度が低いほど電圧変化量と時間間隔の変化が大きくなるように、環境温度が高いほど電圧変化量と時間間隔の変化が小さくなるように駆動波形を電圧軸方向及び時間軸方向に伸縮して印加するようにしている。

これにより、環境温度が変化により液体の粘度が変わる場合であっても、環境温度に関わらず、液体の吐出を良好に行うことができる。

本発明は、請求項２記載のように、電気機械変換器に印加する駆動波形のうち、液体の残響振動を調整する残響調整部の波形を前記検出された環境温度に応じて調整して印加するようにしてもよい。これにより、駆動波形の残響調整部の波形を上記電圧軸方向及び時間軸方向への伸縮とは別に環境温度に応じて調整できる。

例えば、環境温度が低いために粘度が高くなりすぎて、残響がほとんどなくなってしまうような場合であっても、請求項３記載のように、検出した環境温度が低いほど前記残響振動を増幅させるように残響調整部の波形の形状を変えることにより、適度な残響を持たせて液体の吐出を良好に行うことができる。

また、環境温度が高いために粘度が低くなりすぎて、残響が過剰に大きくなってしまうような場合には、請求項４記載のように、検出した環境温度が高いほど前記残響振動を抑制するように残響調整部の波形の形状を変えることにより、残響を適度に抑制して液体の吐出を良好に行うことができる。

本発明は、請求項５記載のように、前記液体として、粘度が１０ｃＰ以上であり、かつ、圧力波振動の角周波数Ｅｃと減衰定数Ｄｃの比がＤｃ／Ｅｃ＞０．２となる液体を用いる場合に特に有効である。

一方、請求項６記載の発明は、電気機械変換器を用いて圧力室に収容された液体に振動波を与えてノズルから液滴を吐出させて画像の記録を行う液滴吐出装置であって、環境温度を検出する検出手段と、前記検出された環境温度に対応する所定の駆動波形を印加することで前記電気機械変換器を駆動する手段と、前記環境温度が低くなるにつれて前記駆動波形を電圧軸及び時間軸方向に伸ばし、前記環境温度が高くなるにつれて前記駆動波形を電圧軸及び時間軸方向に縮めることで前記電気機械変換器に印加する駆動波形を伸縮する際、前記検出された環境温度の変化に応じて、前記駆動波形の電圧変化量の倍率が一定となるように前記駆動波形の基準電位に対して電圧軸方向に該駆動波形を伸縮するとともに、前記駆動波形の基準時間に対する時間間隔の変化が一定の倍率となるように該駆動波形を時間軸方向に伸縮させ、かつ、前記検出された環境温度が低いほど前記電圧変化量と前記時間間隔の変化が大きくなるように前記駆動波形を電圧軸方向及び時間軸方向に伸縮し、前記環境温度が高いほど前記電圧変化量と前記時間間隔の変化が小さくなるように前記駆動波形を電圧軸方向及び時間軸方向に伸縮して印加する駆動波形調整手段と、を備えている。

請求項６記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様に作用するので、環境温度に関わらず粘度の高い液体の吐出を良好に行うことができる。

以上説明した如く本発明は、環境温度に関わらず粘度の高い液体の吐出を良好に行うことができる、という優れた効果を有する。

本実施の形態では、本発明をプリンタのインクジェット記録ヘッドに適用した形態について説明する。

図１には、本実施の形態に係るＦＷＡ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ）型インクジェットプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）１０の構成が概略的に示されている。

プリンタ１０には、搬送ベルト１２が複数のローラ１４に巻き掛けられており、図中矢印Ａで示される方向に周回するようになっている。複数のローラ１４の一部は、不図示の駆動手段の駆動力を受けて回転する駆動ローラとされており、他のローラは当該駆動ローラの回転に追従して回転するようになっている。

プリンタ１０には、用紙トレイ２０が配設されており、当該用紙トレイ２０には、画像を記録するための記録用紙Ｐが積み重ねられて収容される。当該用紙トレイ２０に収容された記録用紙Ｐは、不図示のピックアップ機構により最上層から１枚ずつ持ち出されて給紙搬送路２２に案内され、給紙搬送路２２によって、搬送ベルト１２上の所定位置に送り出される。なお、搬送ベルト１２には、記録用紙Ｐを密着保持する機能が備えられている。これにより、給紙搬送路２２により送り込まれた記録用紙Ｐは、密着保持された状態で矢印Ａ方向に搬送されることになる。

プリンタ１０には、上記搬送ベルト１２上に記録用紙Ｐが送り込まれる所定位置の搬送方向下流側に、上記記録用紙Ｐの搬送経路に沿って記録ヘッドユニット３７が配設されている。この記録ヘッドユニット３７には、搬送ベルト１２による記録用紙Ｐの搬送方向上流側から、反応液吐出用、シアン（Ｃ）色インク吐出用、マゼンタ（Ｍ）色インク吐出用、イエロー（Ｙ）色インク吐出用、ブラック（Ｋ）色吐出用の５つの記録ヘッド３６が設けられており、搬送される記録用紙Ｐは、各色の記録ヘッド３６に順次対向される。

また、各色の記録ヘッド３６には、多数のインク吐出ノズル４０（図示省略、図２参照）が配設されており、各インク吐出ノズル４０は、上記矢印Ａ方向と直交する搬送ベルト１２の幅方向全域にわたって配列されている。

各記録ヘッド３６は、記録ヘッドコントローラ１００によりそれぞれ駆動され、画像データに基づいて各色のインク滴が各記録ヘッド３６に設けられたインク吐出ノズル４０から吐出されるようになっている。これにより、搬送ベルト１２に密着された記録用紙Ｐには、順次対向する各記録ヘッド３６によりインク滴が吐出されてフルカラー画像が記録されるようになっている。

なお、反応液は、ＣＭＹＫの各色のインクの記録用紙Ｐの浸透性を促進する働きがあり、上記反応液吐出用記録ヘッド３６は、全ての印字ドットに対して画像データに関わらず液滴吐出を実行する、所謂前処理を実行するが、当該反応液吐出用記録ヘッド３６は、画像形成に必須ではない。

また、搬送ベルト１２による記録用紙Ｐの搬送経路上であって記録ヘッドユニット３７の下流側には、搬送経路が屈曲される位置に設けられたローラ１４の配設位置に対応するようにスクレーパ２６が設けられており、画像記録が終了した記録用紙Ｐを搬送ベルト１２から分離させると共に、排出路２８を介して排紙トレイ３０に送り出すようになっている。

図２に示されるように、記録ヘッド３６は、インク吐出ノズル４０、インクタンク４１、供給路４４、圧力室４６及び電気機械変換素子としての圧電素子４２を有している。

インクタンク４１には、インクカートリッジ（図示省略）から適量のインク又は反応液（以下、適宜「インク等」と総称する）が供給され、一時的に蓄えられる。また、インクタンク４１は、供給路４４を介して圧力室４６と連通されており、圧力室４６はインク吐出ノズル４０を介して外部と連通されている。

また、圧力室４６の壁面の一部は、振動板４６Ａにより構成されており、当該振動板４６Ａには圧電素子４２が取り付けられている。

圧電素子４２と振動板４６Ａのユニモルフ構造により、圧力室４６内の容積を収縮又は膨張させる。すなわち、圧力室４６内の容積の変化により発生するインク等の振動波（圧力波ともいう）によってインクタンク４１内に蓄えられたインク等が供給路４４及び圧力室４６を介してインク吐出ノズル４０から吐出されるようになっている。なお、圧電素子４２は、記録ヘッドコントローラ１００から画像データに応じて入力される駆動波形により駆動される。

ところで、インクの粘度は環境温度によって変化することが分かっており、このインクの粘度の変化によって、記録ヘッド３６によるインクの吐出が良好に行えなくなる場合がある。

図３には、液滴体積（吐出効率に比例）の変化率と、圧力波の減衰定数Ｄｃと圧力波の角周波数Ｅｃとの比と、の関係が示されている。ここで、圧力波の減衰定数Ｄｃ及び角周波数Ｅｃは、供給路４４のイナータンスｍ₂、インク吐出ノズル４０のイナータンスｍ₃、インク吐出ノズル４０の音響抵抗ｒ₃、駆動部の音響容量ｃ₀［ｍ⁵／Ｎ］、圧力室４６の音響容量ｃ₁を用いて、それぞれ次式によって表される。

なお、同図に示す「低粘度インク」及び「高粘度インク」の領域は、それぞれ代表的な低粘度インク（３ｃＰ）及び代表的な高粘度インク（１０ｃＰ）が、５〜３５℃の環境温度でとり得るＤｃ／Ｅｃの値の範囲を示している（図２に一例として示すような一般的なインクジェット記録ヘッドに対して算出）。同図に示されるように、吐出効率は、一般的な低粘度（３ｃＰ程度）のインクを用いた場合でも、本実施の形態のような高粘度のインクを用いた場合でも環境温度変化による粘度変化の影響を受ける。

また、図４には、圧力波の固有振動周期Ｔｃの変化率と、圧力波の減衰時定数Ｄｃと圧力波の角周波数Ｅｃとの比と、の関係が示されている。ここでも、「低粘度インク」及び「高粘度インク」の領域は、それぞれ代表的な低粘度インク（３ｃＰ）及び代表的な高粘度インク（１０ｃＰ）が、５〜３５℃の環境温度でとり得るＤｃ／Ｅｃの値の範囲を示している。同図に示されるように、圧力波の固有振動周期Ｔｃは、圧力波の減衰時定数Ｄｃと圧力波の角周波数Ｅｃとの比Ｄｃ／Ｅｃが大きい場合には増加する傾向にあり、特にＤｃ／Ｅｃ＞０．２の範囲で、固有振動周期Ｔｃの変化が大きいことが分かる。

一般的なインクジェット記録ヘッドでは、粘度が３ｃＰ程度のインクを用いており、この場合は環境温度が変化してもＤｃ／Ｅｃ＜０．２となる傾向にあるため、環境温度変化による固有振動周期Ｔｃの変化はほとんど無視することができる。

一方、粘度１０ｃＰ以上の高粘度のインクを用いる場合、Ｄｃ／Ｅｃ＞０．２となるため、環境温度変化による固有振動周期Ｔｃの変化を十分に考慮した上で駆動波形の設計を行う必要がある。すなわち、本発明は、高粘度の液体を液滴吐出記録ヘッドで吐出する場合、環境温度の変化が圧力波固有振動周期（Ｔｃ）に大きな変化を発生させ、それが液滴の吐出安定を大きく左右するという現象を見出したことに基づいている。環境温度に基づいて駆動波形を変化させることは前述の特許文献２〜４に記載されているが、圧力波固有振動周期の変化を考慮して駆動波形を変更する例は過去に存在しない。

図５には、インク吐出ノズル４０から小滴を吐出させる際に圧電素子４２に印加される一般的な小滴吐出用駆動波形が示されている。また、図６（Ａ）〜（Ｃ）には、同一種類のインクを装填し、環境温度のみをそれぞれ５℃、２５℃、３５℃とした場合に、記録ヘッド３６の圧電素子４２に図５に示す小滴吐出用駆動波形を印加した場合のメニスカス速度の測定結果がそれぞれ示されている。同図（Ａ）〜（Ｃ）に示すインク粘度は、それぞれの環境温度下でのインク粘度の測定結果を示している。

同図に示されるように、環境温度に関わらず同一の駆動波形を印加した場合、環境温度の変化によって、メニスカス速度に大きな差が発生する。この環境温度の差によるメニスカス速度の差は、環境温度によって液滴の吐出状態が大きく変化することを示しており、単一の駆動波形を用いた場合、全ての環境温度下において安定して良好な液滴吐出を行うことは困難である。

そこで、本実施の形態では、環境温度変化に関わらず良好なインク吐出を行うべく、温度検出センサ１８によりプリンタ１０の内部の温度を検出し、記録ヘッドコントローラ１００により、検出温度に応じて圧電素子４２に印加する駆動波形を調整するようにしている。

図７には、本実施の形態に係る記録ヘッドコントローラ１００により環境温度に応じて調整された駆動波形の一例がそれぞれ示されている。なお、同図において、（Ａ）は環境温度が５℃の場合に圧電素子４２に印加される駆動波形を、（Ｂ）は環境温度が２５℃の場合に圧電素子４２に印加される駆動波形を、（Ｃ）は環境温度が３５℃の場合に圧電素子４２に印加される駆動波形を、それぞれ示している。

同図に示されるように、本実施の形態では、環境温度変化に応じて変化するインク粘度に応じて、駆動波形を電圧軸方向及び時間軸方向に伸縮するようにしている。

駆動波形の伸縮の基本的な方法を以下に示す。

まず、電圧軸方向の伸縮は、温度検出センサ１８によって検出された温度が低いほど（インク粘度が大きいほど）駆動波形のそれぞれの電圧変化量が大きくなるように駆動波形を伸縮する。このとき、駆動波形の伸縮は、駆動波形の基準電位（図７の例では３０Ｖ）に対する電圧変化量の伸縮倍率が一定となるように伸縮するのが好適である。

次に、時間軸方向の伸縮は、温度検出センサ１８によって検出された温度が低いほど（インク粘度が大きいほど）駆動波形の長さが大きくなるように駆動波形を伸縮する。このとき、駆動波形の伸縮は、駆動波形の基準時間（例えば図７の時間０μｓ）と各節点の時間間隔を一定の伸縮倍率で変化させるように伸縮するのが好適である。

さらに、図８（Ａ）〜（Ｃ）には、環境温度が５℃、２５℃、３５℃の場合にそれぞれ図７（Ａ）〜（Ｃ）の駆動波形を圧電素子に印加した場合のメニスカス速度の測定結果がそれぞれ示されている。

同図に示されるように、各環境温度下におけるメニスカス速度はほぼ等しくなっており、本実施の形態のように駆動波形を電圧軸方向及び時間軸方向に同じ倍率で伸縮させるように調整することで、環境温度の変化によるメニスカス速度の変化を小さく抑えることができることがわかる。

実際に図７（Ａ）〜（Ｃ）の駆動波形を用いて液滴の吐出実験を行ったところ、測定された滴速は環境温度が５℃のとき９．８ｍ／ｓ、２５℃のとき８．９ｍ／ｓ、３５℃のとき９．５ｍ／ｓであり、サテライトの発生状態に多少の変化が発生したものの、環境温度による吐出特性変化（滴速の差）を小さく抑えられることが確認できた。なお、比較例として、図５の駆動波形を用いて液滴の吐出実験を行ったところ、測定された滴速は環境温度が５℃のとき４．９ｍ／ｓ、２５℃のとき７．０ｍ／ｓ、３５℃のとき９．９ｍ／ｓであり、滴速に非常に大きな変化が発生した。また、５℃の条件では液滴吐出後に低速のサテライトが多量に発生し、これが記録紙面上に着弾することにより、画像の品質が著しく悪化する現象が観察された。

図９には、インクの吐出後に、圧力波の残響を調整する部位（以下、残響調整部という）のみを異ならせた２つの駆動波形が一例として示されている。（Ａ）は、緩やかに電圧レベルを元のレベルに戻すようにしており、（Ｂ）は、一旦電圧レベルを下げてから元の電圧レベルに戻すように調整されている。

図１０には、これらの駆動波形を圧電素子４２に印加した場合のメニスカス速度がそれぞれ示されており、（Ａ）は図９（Ａ）の駆動波形を印加した場合を、（Ｂ）は図９（Ｂ）駆動波形を印加した場合を、それぞれ示している。

同図に示されるように、（Ａ）では徐々に電圧レベルを変化させることで残響を抑制するように、（Ｂ）では電圧レベルを固有振動周期に応じて上下して残響を増幅するように、それぞれ残響調整部の波形が調整されていることがわかる。

残響調整部の波形調整では、通常、図９（Ａ）のように吐出後の圧力波残響を低減するように波形調整するが、高粘度インクを用いたヘッドの場合、圧力波の自然減衰が急速であるため、特に環境温度が低い場合は、吐出後にほとんど残響が残存しないことがある。しかし、残響によってインクの切れが良くなるので、サテライトやミストの発生を防止する観点からも、特に液滴体積が大きい大滴吐出を行う場合には、吐出後に適度な残響を残した方が好ましい。

そこで、図１１（Ａ）〜（Ｃ）には、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示した各駆動波形に、さらに波形後半部の残響調整部に個別に調整を加えた駆動波形がそれぞれ示されている。なお、同図において、（Ａ）は環境温度が５℃の場合に圧電素子４２に印加される駆動波形を、（Ｂ）は環境温度が２５℃の場合に圧電素子４２に印加される駆動波形を、（Ｃ）は環境温度が３５℃の場合に圧電素子４２に印加される駆動波形を、それぞれ示している。

同図に示されるように、環境温度が高くなるほど（同図（Ｃ）参照）残響を積極的に抑制するようにしている。なお、同図に示す例は小滴吐出用の波形であるので、残響調整部を環境温度が低い場合に残響を増幅させるような形状にしていないが、大滴吐出用の波形については、さらに、残響調整部の形状を、残響を増幅させるような形状（例えば、図９（Ｂ）の残響調整部のような形状）とすることが好ましい。

また、図１２（Ａ）〜（Ｃ）には、図１１（Ａ）〜（Ｃ）の各駆動波形を印加した場合のメニスカス速度の変化状態がそれぞれ示されている。

同図に示されるように、変化する環境温度に応じて吐出時のメニスカス速度及び吐出後の残響を考慮して駆動波形を調整して印加することにより、環境温度によって圧力波固有振動周期（Ｔｃ）および減衰定数（Ｄｃ）が大きく変化してもメニスカス速度を環境温度に関わらず同様に変化させることができ、常に安定／均一な吐出を実現することが可能となる。

実際に図１１（Ａ）〜（Ｃ）の駆動波形を用いて液滴の吐出実験を行ったところ、測定された滴速は環境温度が５℃のとき８．１ｍ／ｓ、２５℃のとき８．２ｍ／ｓ、３５℃のとき８．２ｍ／ｓであり、環境温度による滴速変化が極めて小さく抑えられることが確認された。また、サテライトの発生状態も各温度でほとんど同一であり、低速サテライト等による画質劣化が一切発生しないことも確認された。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、所定の電圧を印加することで駆動する圧電素子４２を用いて圧力室４６に収容されたインクに振動波を与えてインク吐出ノズル４０からインク滴を吐出させて画像の記録を行うに際し、温度検出センサ１８により環境温度を検出し、記録ヘッドコントローラ１００により圧電素子４２に印加する駆動波形を、検出された環境温度に応じて環境温度が高いほど小さくなるように電圧軸方向及び時間軸方向に同じ倍率で伸縮させて印加するので、環境温度に関わらず粘度の高い液体の吐出を良好に行うことができる。

また、本実施の形態によれば、圧電素子４２に印加する駆動波形のうち、インク滴吐出後の圧力波の残響を調整する残響調整部の波形を検出された環境温度に応じて変更して印加するようにしているので、駆動波形の残響調整部の波形を上記電圧軸方向及び時間軸方向への伸縮とは別に環境温度に応じて調整できる。

例えば、環境温度が低いために粘度が高くなりすぎて、残響がほとんどなくなってしまうような場合であっても、検出した温度が低いほど残響を増幅させるように残響調整部の波形の形状を変えることにより、適度な残響を持たせて液体の吐出を良好に行うことができる。

また、環境温度が高いために粘度が低くなりすぎて、残響が過剰に大きくなってしまうような場合には、検出した温度が高いほど残響を抑制するように残響調整部の波形の形状を変えることにより、残響を適度に抑制して液体の吐出を良好に行うことができる。

このように、駆動波形の時間軸及び電圧軸方向への伸縮と残響調整部の波形の変更とを組み合わせることにより、環境温度変化に対してロバストな液滴吐出が可能となる。

なお、本実施の形態では、粘度が１０ｃＰ以上であるインクを用いる形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、環境温度の変化によって粘度が変化し、これにより圧力波の固有振動周期Ｔｃが変化してしまう場合であれば適宜本発明を適用し得る。

また、本実施の形態では、圧力波の角周波数Ｅｃと減衰定数Ｄｃの比がＤｃ／Ｅｃ＞０．２の液体を用いる形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

なお、本実施の形態では、圧電素子４２として説明したが、静電アクチュエータや磁気アクチュエータなど、他の電気機械変換器を用いることも可能である。また、圧電素子の形態としても、本実施の形態で示したものに限定されるものではない。

さらに、本実施の形態では、環境温度として、温度検出センサ１８により、プリンタ１０内の記録ヘッドユニット３７近傍の温度を検出する形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、環境温度は、記録ヘッド３６に装填されている液体の温度（粘度）を推定できる温度であればよい。例えば、記録ヘッド３６に温度センサを取り付けても良いし、プリンタ１０内の他の部位に温度センサを取り付けておき、この検出される温度と記録ヘッド３６に装填されている液体の温度（粘度）とを予め対応付けたテーブルを用意しておき、液体の温度（粘度）を特定するようにしてもよい。また、温度検出を複数の箇所で行うことも、より正確な温度検出を行う上で好適となる。

また、本実施の形態におけるプリンタ１０の構成（図１及び図２参照）は一例であり、適宜変更可能であることは言うまでもない。すなわち、
図１では、本発明の液滴吐出装置として、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置を挙げたが、本発明の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、記録用紙Ｐ上へ画像（文字を含む）を記録するものに限定されない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりする等、工業用に用いられる液滴吐出装置全般が広く含まれる。また、これらの液滴吐出装置では、ＦＷＡに限らず、主走査機構と副走査機構を有するＰａｒｔｉａｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＰＷＡ）に本発明を適用してもよい。さらに、マルチパスタイプではなく、１パスタイプであってもよい。

また、図３乃至図１２に示す測定値も一例であり、各値は実際の記録ヘッドの仕様や適用する液体の種類（粘度）等により異なることは言うまでもない。

実施の形態に係るＦＷＡ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ）型インクジェットプリンタの構成を示す概略図である。 実施の形態に係る記録ヘッドのインクを吐出させるための機構を示す概略断面図である。 液滴体積（吐出効率）の変化率と圧力波の減衰時定数Ｄｃと圧力波の角周波数Ｅｃとの比との関係が示されている。 圧力波の固有振動周期Ｔｃの変化率と圧力波の減衰時定数Ｄｃと圧力波の角周波数Ｅｃとの比との関係が示されている。 インク吐出ノズル４０から小滴を吐出させる際に圧電素子４２に印加される一般的な小滴吐出用駆動波形が示されている。 同一種類のインクを装填し、環境温度のみをそれぞれ５℃、２５℃、３５℃とした場合に、記録ヘッド３６の圧電素子４２に図５に示す小滴吐出用駆動波形を印加した場合のメニスカス速度の測定結果がそれぞれ示されている。 実施の形態に係る記録ヘッドコントローラ１００により環境温度に応じて調整された駆動波形の一例であり、（Ａ）には環境温度が５℃の場合、（Ｂ）には環境温度が２５℃の場合、（Ｃ）には環境温度が３５℃の場合、がそれぞれ示されている。 （Ａ）には環境温度が５℃の場合、（Ｂ）には環境温度が２５℃の場合、（Ｃ）には環境温度が３５℃の場合、に図７（Ａ）〜（Ｃ）の駆動波形を圧電素子に印加した場合のメニスカス速度の測定結果がそれぞれ示されている。 インクの吐出後に、圧力波の残響調整部の形状のみを異ならせた２つの駆動波形が一例として示されている。 （Ａ）には図９（Ａ）の駆動波形を印加した場合の、（Ｂ）には図９（Ｂ）駆動波形を印加した場合の、メニスカス速度がそれぞれ示されている。 （Ａ）〜（Ｃ）には、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示した各駆動波形に、さらに残響調整部に個別に調整を加えた駆動波形がそれぞれ示されている。 （Ａ）〜（Ｃ）には、図１１（Ａ）〜（Ｃ）の各駆動波形を印加した場合のメニスカス速度の変化状態がそれぞれ示されている。

符号の説明

１０ プリンタ
１２ 搬送ベルト
１４ ローラ
１８ 温度検出センサ（検出手段）
２０ 用紙トレイ
２２ 給紙搬送路
２６ スクレーパ
２８ 排出路
３０ 排紙トレイ
３６ 記録ヘッド
３７ 記録ヘッドユニット
４０ インク吐出ノズル（ノズル）
４１ インクタンク
４２ 圧電素子（電気機械変換器）
４４ 供給路
４６ 圧力室
４６Ａ 圧力調整板
１００ 記録ヘッドコントローラ（波形調整手段）

Claims (6)

1. 電気機械変換器を用いて圧力室に収容された液体に振動波を与えてノズルから液滴を吐出させて画像の記録を行う液滴吐出記録ヘッドの駆動方法であって、
   環境温度を検出し、
   前記検出された環境温度に対応する所定の駆動波形を印加することで前記電気機械変換器を駆動し、
   前記環境温度が低くなるにつれて前記駆動波形を電圧軸及び時間軸方向に伸ばし、前記環境温度が高くなるにつれて前記駆動波形を電圧軸及び時間軸方向に縮めることで前記電気機械変換器に印加する駆動波形を伸縮する際、前記検出された環境温度の変化に応じて、前記駆動波形の電圧変化量の倍率が一定となるように前記駆動波形の基準電位に対して電圧軸方向に該駆動波形を伸縮するとともに、前記駆動波形の基準時間に対する時間間隔の変化が一定の倍率となるように前記駆動波形を時間軸方向に伸縮させ、かつ、前記検出された環境温度が低いほど前記電圧変化量と前記時間間隔の変化が大きくなるように前記駆動波形を電圧軸方向及び時間軸方向に伸縮し、前記環境温度が高いほど前記電圧変化量と前記時間間隔の変化が小さくなるように前記駆動波形を電圧軸方向及び時間軸方向に伸縮して印加する液滴吐出記録ヘッドの駆動方法。
2. 前記電気機械変換器に印加する駆動波形のうち、液体の残響振動を調整する残響調整部の波形を前記検出された環境温度に応じて調整して印加することを特徴とする請求項１記載の液滴吐出記録ヘッドの駆動方法。
3. 前記検出した環境温度が低いほど前記残響振動を増幅させるように前記残響調整部の波形の形状を変えることを特徴とする請求項２記載の液滴吐出記録ヘッドの駆動方法。
4. 前記検出した環境温度が高いほど前記残響振動を抑制するように前記残響調整部の波形の形状を変えることを特徴とする請求項２記載の液滴吐出記録ヘッドの駆動方法。
5. 前記液体として、粘度が１０ｃＰ以上であり、かつ、圧力波振動の角周波数Ｅｃと減衰定数Ｄｃの比がＤｃ／Ｅｃ＞０．２となる液体を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の液滴吐出記録ヘッドの駆動方法。
6. 電気機械変換器を用いて圧力室に収容された液体に振動波を与えてノズルから液滴を吐出させて画像の記録を行う液滴吐出装置であって、
   環境温度を検出する検出手段と、
   前記検出された環境温度に対応する所定の駆動波形を印加することで前記電気機械変換器を駆動する手段と、
   前記環境温度が低くなるにつれて前記駆動波形を電圧軸及び時間軸方向に伸ばし、前記環境温度が高くなるにつれて前記駆動波形を電圧軸及び時間軸方向に縮めることで前記電気機械変換器に印加する駆動波形を伸縮する際、前記検出された環境温度の変化に応じて、前記駆動波形の電圧変化量の倍率が一定となるように前記駆動波形の基準電位に対して電圧軸方向に該駆動波形を伸縮するとともに、前記駆動波形の基準時間に対する時間間隔の変化が一定の倍率となるように該駆動波形を時間軸方向に伸縮させ、かつ、前記検出された環境温度が低いほど前記電圧変化量と前記時間間隔の変化が大きくなるように前記駆動波形を電圧軸方向及び時間軸方向に伸縮し、前記環境温度が高いほど前記電圧変化量と前記時間間隔の変化が小さくなるように前記駆動波形を電圧軸方向及び時間軸方向に伸縮して印加する駆動波形調整手段と、を備えた液滴吐出記録装置。

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