JP5867072B2 - 液滴射出装置及び液滴射出装置の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は液滴射出装置及び液滴射出装置の駆動方法に関し、詳しくは、隣接するノズルの射出の影響を受けることなく低粘度のインクを安定して射出することができる液滴射出装置及び液滴射出装置の駆動方法に関する。

圧力発生室であるチャネル内のインクをノズルから微小なインク滴として射出する記録ヘッドを有する液滴射出装置は、インク滴を記録紙等の記録媒体上に着弾させることによって所望のインクジェット画像を記録形成するインクジェット記録装置として広く利用されている。このようなインクジェット記録装置の分野においては、産業用途のインクジェットインクのニーズが高まり、様々な物性のインクの射出が望まれている。特に、近年、環境への配慮から水を主溶媒とした水系インクへの関心は非常に高くなっている。水系インクは水の物性に起因し、インク粘度が低いことが多い。

しかし、粘度が５．０×１０^−３Ｐａ・ｓｅｃ（パスカル秒）未満である低粘度インクは、記録ヘッドのチャネル内部での粘性抵抗が小さくなるためノズル内におけるメニスカスの振動が大きくなってしまうことにより、アクチュエータを駆動してチャネル内のインクをノズルから射出していくと、射出中にノズル内部に空気を巻き込んでしまう問題が発生することがある。

特に、このような問題は、隣接するチャネルで共有される隔壁をアクチュエータとし、並設されるチャネルに対応する隔壁をそれぞれ時分割で駆動させることによって、各チャネル内のインクを順次にノズルから射出するせん断モードタイプの記録ヘッドを使用する場合、より顕著に発生する。

すなわち、このようなせん断モードタイプの記録ヘッドでは、隣接するチャネルで同時にインク滴を射出させることはできないため、一つのチャネル内のインクをノズルから射出させると、これに隣接するチャネルは同時には射出しないが、実際には、隣接するチャネル内のインクにも、チャネルの隔壁がインク滴の射出のために変形駆動する影響で圧力が発生し、射出チャネルの隣のノズル内のメニスカスを押出してしまう問題がある。メニスカスの押出量が大きいと、メニスカスが再びノズル内に引き込まれた際に空気を巻き込んでしまい、以降の安定射出が不可能になる。

このメニスカスの押出しは、インク滴を射出するチャネルに隣接するチャネルからも引き続いてインク滴を射出する場合には、インク滴の射出動作によってキャンセルされてしまうために問題とはならないが、インク滴を射出するチャネルに隣接するチャネルがインク滴を射出しないチャネルである場合により顕著である。特に、１チャネルおきに射出チャネルと非射出チャネルが並んだ駆動パターンでは、非射出のチャネルは両隣の射出チャネルの駆動圧力の影響を受けるため、このような駆動パターンでの安定射出の実現が最も難しい。

図９に、粘度３．８×１０^−３Ｐａ・ｓｅｃ（＝３．８ｃｐ）のインクと粘度５．７×１０^−３Ｐａ・ｓｅｃ（＝５．７ｃｐ）のインクの２種類を使用して、せん断モードタイプの記録ヘッドでそれぞれ３サイクル駆動（１チャネルおき駆動）を行った際の、非射出のチャネルにおけるノズル内のメニスカス押出量の時間変化を示す。

３サイクル駆動は、図５に示すように、２つおきのチャネル３１を組として全てのチャネル３１をＡ組、Ｂ組、Ｃ組の３つの組に分け、チャネル３１を組毎に時分割で駆動するせん断モードタイプの記録ヘッドの駆動法の一つである。図９では、各チャネル３１のうちの偶数チャネルをインク射出を行う射出チャネルとしてＡ組→Ｂ組→Ｃ組の順（A cycle→B cycle→C cycle）で駆動させたときの、Ａ組の特定の非射出のチャネル（奇数チャネル）に着目し、そのメニスカス押出量の時間変化を示している。ここでは偶数チャネルを射出チャネルとしているため、Ａ組のチャネルにおける奇数チャネル自身は非射出のチャネルであるが、その両隣のＢ組、Ｃ組のチャネルはいずれも偶数チャネルであって射出チャネルとなるため、この射出チャネルの影響を受け易い。

同図から明らかなようにインクの粘度が低い方がメニスカス押出量が増大していることがわかる。メニスカス押出量が増大すると、メニスカスがノズル内に復帰する際に空気を巻き込むリスクが増える。実際のプリントでは、常に全てのチャネルが駆動しているわけではなく、３サイクル駆動であっても印字データによっては上述のように射出チャネルに挟まれた非射出チャネルが発生し得るため、当該非射出チャネルにおけるノズル内のメニスカス押出量の増大による空気巻き込み発生の問題は無視できない。

従来、特許文献１には、インクを射出するチャネルに隣接するチャネルへの射出の影響を低減するため、射出を行うチャネルと射出を行わないダミーチャネルとを交互に設けることが開示されている。しかし、この方法だとチャネルの密度（ノズル密度）を高めることが困難であり、プリント生産性の向上や、高画質化が実現されにくい。

また、特許文献２には、高速駆動時のメニスカスの安定を図るため、第１のパルスと第２のパルスの電圧比を１．２以上５．０以下に設定することが開示されている。しかし、この技術はノズルからインクを射出した後の当該ノズルにおけるメニスカス振動を抑えることに着目したものであり、特に粘度が５．０×１０^−３Ｐａ・ｓｅｃ未満の低粘度インクを使用して駆動したときの隣接チャネルのメニスカスの影響については考慮されていない。この技術では、上述したように、せん断モードタイプの記録ヘッドで３サイクル駆動で時分割駆動を行った場合に、射出チャネルに隣接する非射出のメニスカスの押出しによって空気を巻き込んでしまう問題は何ら解決できなかった。

特開２０００−１５８０２号公報 特開２００１−３１０４６１号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、隣接するチャネルで共有される隔壁をアクチュエータとしてせん断変形させるせん断モードタイプの記録ヘッドから低粘度インクを用いて時分割駆動によってインク滴の射出を行う際に、射出を行うノズルに隣接する非射出となるノズルのメニスカスの振動を安定化させることで、記録ヘッドから安定したインク滴の射出を行うことができる液滴射出装置及び液滴射出装置の駆動方法を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

１．
インク滴を射出する複数のノズルと、前記ノズルにそれぞれ連通して複数並設されたチャネルと、隣接する前記チャネルで共有される圧電材料からなる隔壁によって構成され、駆動信号の印加によってせん断変形して前記チャネルの容積を変化させることによって該チャネル内のインクを前記ノズルから射出させるアクチュエータとを有する記録ヘッドと、
前記アクチュエータを駆動させるための複数の駆動パルスを含んでなる前記駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを有し、
互いに１本以上の前記チャネルを挟んで離れている前記チャネルをまとめて１つの組となすようにして、全ての前記チャネルを２つ以上の組に分割し、各組毎に前記駆動信号を印加してインク射出動作を時分割で順次行うように前記記録ヘッドを駆動制御する液滴射出装置であって、
前記インクは、粘度が５．０×１０^−３Ｐａ・ｓｅｃ未満であり、
前記ノズルからインク滴を１回射出させるための前記複数の駆動パルスは、前記チャネルの容積を膨張させ、一定時間後に元の容積に戻す矩形波からなる第１のパルスと、前記チャネルの容積を収縮させ、一定時間後に元の容積に戻す矩形波からなる第２のパルスとからなり、
前記第１のパルスの電圧Ｖonと前記第２のパルスの電圧Ｖoffの比が、０．５≦│Ｖon／Ｖoff│≦０．８であることを特徴とする液滴射出装置。
２．
前記第１のパルスのパルス幅は、０．７ＡＬ以上１．３ＡＬ以下であり、前記第１のパルスのパルス幅ＰＷonと前記第２のパルスのパルス幅ＰＷoffとの比は、０．４５≦│ＰＷon／ＰＷoff│≦０．５５であることを特徴とする前記１記載の液滴射出装置。
３．
インク滴を射出する複数のノズルと、前記ノズルにそれぞれ連通して複数並設されたチャネルと、隣接する前記チャネルで共有される圧電材料からなる隔壁によって構成され、駆動信号の印加によってせん断変形して前記チャネルの容積を変化させることによって該チャネル内のインクを前記ノズルから射出させるアクチュエータとを有する記録ヘッドと、
前記アクチュエータを駆動させるための複数の駆動パルスを含んでなる前記駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを有し、
互いに１本以上の前記チャネルを挟んで離れている前記チャネルをまとめて１つの組となすようにして、全ての前記チャネルを２つ以上の組に分割し、各組毎に前記駆動信号を印加してインク射出動作を時分割で順次行うように前記記録ヘッドを駆動制御する液滴射出装置の駆動方法であって、
前記インクは、粘度が５．０×１０^−３Ｐａ・ｓｅｃ未満であり、
前記ノズルからインク滴を１回射出させるための前記複数の駆動パルスは、前記チャネルの容積を膨張させ、一定時間後に元の容積に戻す矩形波からなる第１のパルスと、前記チャネルの容積を収縮させ、一定時間後に元の容積に戻す矩形波からなる第２のパルスとからなり、
第１のパルスの電圧Ｖonと第２のパルスの電圧Ｖoffの比が、０．５≦│Ｖon／Ｖoff│≦０．８であることを特徴とする液滴射出装置の駆動方法。
４．
前記第１のパルスのパルス幅は、０．７ＡＬ以上１．３ＡＬ以下であり、前記第１のパルスのパルス幅ＰＷonと前記第２のパルスのパルス幅ＰＷoffとの比は、０．４５≦│ＰＷon／ＰＷoff│≦０．５５であることを特徴とする前記３記載の液滴射出装置の駆動方法。

本発明によれば、隣接するチャネルで共有される隔壁をアクチュエータとしてせん断変形させるせん断モードタイプの記録ヘッドから低粘度インクを用いて時分割駆動によってインク滴の射出を行う際に、射出を行うノズルに隣接する非射出となるノズルのメニスカスの振動を安定化させることで、記録ヘッドから安定したインク滴の射出を行うことができる液滴射出装置及び液滴射出装置の駆動方法を提供することができる。

本発明に係る液滴射出装置の適用例であるインクジェット記録装置の概略構成を示す図 本発明における液滴射出装置を構成する記録ヘッドの一例を示す図であり、（ａ）は外観を断面で示す斜視図、（ｂ）は側面から見た断面図 本発明における駆動信号の一例を示す図 記録ヘッドのインク射出時の動作を説明する図 ３サイクル駆動を説明する図 ３サイクル駆動時の駆動信号のタイミングチャート ３サイクル駆動時の駆動信号のタイミングチャート │Ｖon／Ｖoff│を異ならせた場合の３サイクル駆動（１チャネルおき駆動）時のメニスカス押出量を示すグラフ インク粘度を異ならせた場合の３サイクル駆動（１チャネルおき駆動）時のメニスカス押出量を示すグラフ

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明に係る液滴射出装置の適用例であるインクジェット記録装置の概略構成を示す図である。

インクジェット記録装置１において、記録媒体１０は、搬送機構２の搬送ローラー対２２に挟持され、更に、搬送モーター２３によって回転駆動される搬送ローラー２１により図示Ｙ方向（副走査方向）に搬送されるようになっている。

搬送ローラー２１と搬送ローラー対２２の間には、記録媒体１０の記録面１０ａと対向するように記録ヘッド３が設けられている。この記録ヘッド３は、記録媒体１０の幅方向に亘って掛け渡されたガイドレール４に沿って、不図示の駆動手段によって、記録媒体Ｐの搬送方向（副走査方向）と略直交する図示Ｘ−Ｘ’方向（主走査方向）に沿って往復移動可能に設けられたキャリッジ５に、ノズル面側が記録媒体１０の記録面１０ａと対向するように配置されて搭載されており、フレキシブルケーブル６を介して、駆動回路に設けられる駆動信号生成手段である駆動信号生成部１００（図４参照）に電気的に接続されている。

記録ヘッド３は、キャリッジ５の主走査方向の移動に伴って記録媒体１０の記録面１０ａを図示Ｘ−Ｘ’方向に走査移動し、この走査移動の過程でノズルからインク滴を射出することによって所望のインクジェット画像を記録するようになっている。

図２は、本発明における液滴射出装置を構成する記録ヘッド３の一例を示す図であり、（ａ）は外観を断面で示す斜視図、（ｂ）は側面から見た断面図である。

記録ヘッド３において、３０はチャネル基板である。チャネル基板３０には、細溝状の多数のチャネル３１と隔壁３２とが交互となるように並設されている。チャネル基板３０の上面には、全てのチャネル３１の上方を塞ぐようにカバー基板３３が設けられている。チャネル基板３０とカバー基板３３の端面にはノズルプレート３４が接合され、このノズルプレート３４の表面によってノズル面が形成される。各チャネル３１の一端は、このノズルプレート３４に形成されたノズル３４ａを介して外部と連通している。

各チャネル３１の他端は、チャネル基板３０に対して徐々に浅溝となり、カバー基板３３に開口形成された各チャネル３１に共通の共通流路３３ａに連通している。共通流路３３ａは更にプレート３５によって閉塞され、該プレート３５に形成されたインク供給口３５ａを介して、インク供給管３５ｂから共通流路３３ａ及び各チャネル３１内にインクが供給される。

各隔壁３２は、電気・機械変換手段であるＰＺＴ等の圧電材料からなり、本発明のアクチュエータとして機能する。ここでは上壁部３２ａと下壁部３２ｂが共に分極処理された圧電材料によって形成され、該上壁部３２ａと下壁部３２ｂとで分極方向（図２（ｂ）中の矢印で示す。）を互いに反対方向としたものを例示しているが、分極処理された圧電材料によって形成される部分は例えば符号３２ａの部分のみであってもよく、隔壁３２の少なくとも一部にあればよい。隔壁３２はチャネル３１と交互に並設されている。従って、一つの隔壁３２はその両隣のチャネル３１、３１で共用される。

各チャネル３１内には、両隔壁３２の壁面からチャネル３１の底面に亘って、それぞれ駆動電極（図２おいては不図示）が形成されており、隔壁３２を挟んだ両駆動電極に、後述する駆動回路に設けられた駆動信号生成部１００からそれぞれ所定電圧の駆動信号を印加すると、隔壁３２は、上壁部３２ａと下壁部３２ｂとの接合面を境にしてせん断変形する。この隔壁３２のせん断変形によってチャネル３１内の容積が変化することで圧力波が発生し、該チャネル３１内のインクにノズル３４ａから射出するための圧力が付与される。従って、この記録ヘッド３は、チャネル基板３０、カバー基板３３、ノズルプレート３４に囲まれるチャネル３１の内部が圧力発生室を構成し、隔壁３２のせん断変形によってチャネル３１内のインクをノズル３４ａから射出するせん断モードタイプの記録ヘッドである。

本発明において記録ヘッド３のチャネル３１内のインクは、粘度が５．０×１０^−３Ｐａ・ｓｅｃ未満の低粘度のインクである。インクの粘度は通常は常温（２５℃）における粘度とするが、インクの粘度は温度依存性があることが知られており、場合によっては、インクの供給手段もしくは記録ヘッド３に不図示の加温装置を設けて、インクの温度を高めて粘度を下げて使用する場合もある。この場合は、インクの粘度は、射出に供するインクを加温するその設定温度において測定される粘度である。

記録ヘッド３とフレキシブルケーブル６を介して電気的に接続される駆動回路に設けられた駆動信号生成部１００は、インク滴を射出させるための複数の駆動パルスを含む駆動信号を生成するものである。

本発明において用いられる駆動信号の一例を図３に示す。

同図に示す駆動信号は、駆動周期Ｔ内において、チャネルの容積を膨張させ、一定時間後に元の容積に戻す正電圧（＋Ｖｏｎ）の矩形波からなる第１のパルスＰａと、チャネルの容積を収縮させ、一定時間後に元の容積に戻す負電圧（−Ｖｏｆｆ）の矩形波からなる第２のパルスＰｂとを含んでいる。

なお、チャネルの容積を膨張又は収縮させる継続時間である一定時間は、ＡＬ（Acoustic Length）で表される。ＡＬとは、チャネルにおける圧力波の音響的共振周期の１／２のことである。ＡＬは、駆動電極に矩形波の駆動パルスを印加した際に射出されるインク滴の速度を測定し、矩形波の電圧値を一定にして矩形波のパルス幅を変化させたときに、インク滴の飛翔速度が最大になるパルス幅として求められる。

また、パルスとは、一定電圧波高値の矩形波であり、０Ｖを０％、波高値電圧を１００％とした場合に、パルス幅とは、電圧の０Ｖからの立ち上がり１０％と波高値電圧からの立ち下がり１０％との間の時間として定義する。

更に、矩形波とは、電圧の１０％と９０％との間の立ち上がり時間、立ち下がり時間のいずれもがＡＬの１／２以内、好ましくは１／４以内であるような波形を指す。

特にせん断モードタイプの記録ヘッド３では、チャネル３１内に発生した圧力波の共振を利用してインク滴をノズル３４ａから射出するので、矩形波を用いることでより効率良くインク滴を射出させることができる。

また、せん断モードタイプの記録ヘッド３は、矩形波からなる駆動信号の印加に対してメニスカスの応答が速いため、駆動電圧を低く抑えることが可能である。一般に射出、非射出を問わず記録ヘッド３には常に電圧が掛かるので、低い駆動電圧はヘッドの発熱を抑え、インク滴を安定的に射出させる上で重要である。

更に、矩形波は、簡単なデジタル回路を用いることで容易に生成可能であるため、傾斜波を有する台形波を用いる場合に比べ、回路構成も簡素化できる利点がある。

次に、図３に示す駆動信号を用いて記録ヘッド３を駆動させた場合のインク射出動作について図４を用いて説明する。図４は記録ヘッド３をチャネル３１の長さ方向と直交する方向に切断した断面の一部を示している。

図４では多数のチャネル３１の一部である隣接する３本（３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ）が示されている。チャネル３１の一端は、図２に示すノズルプレート３４に形成されたノズル３４ａにつながり、他端はインク供給口３５ａを経て、インクチューブ３５ｂによって図示されていないインクタンクにつながっている。そして、各チャネル３１内に臨む隔壁３２の表面には、該チャネル３１内の底面に亘って繋がる駆動電極３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃが密着形成されている。各駆動電極３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃは駆動信号生成部１００に電気的に接続している。

各隔壁３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄの表面に密着形成された駆動電極３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに駆動信号生成部１００の制御により、図３に示す駆動信号が印加されると、以下に例示する動作によってインク滴をノズル３４ａから射出する。

まず、駆動電極３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃのいずれにも駆動信号が印加されない時は、隔壁３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃのいずれも変形しない。図４（ａ）に示す状態において、駆動電極３６Ａ及び３６Ｃを接地すると共に駆動電極３６Ｂに図３に示す駆動信号を印加すると、第１のパルスＰａにより、隔壁３２Ｂ、３２Ｃを構成する圧電材料の分極方向に直角な方向の電界が生じる。これにより、各隔壁３２Ｂ、３２Ｃ共に、それぞれ隔壁３２ａ、３２ｂの接合面にズリ変形を生じ、図４（ｂ）に示すように隔壁３２Ｂ、３２Ｃは互いに外側に向けて変形し、チャネル３１Ｂの容積を膨張させる。これによりチャネル３１Ｂ内に負の圧力が生じてインクが流れ込む（Draw）。

チャネル３１Ｂ内の圧力は１ＡＬ毎に反転するため、この状態を１ＡＬ保つと、圧力が正圧に反転するので、このタイミングで接地すると、隔壁３２Ｂ、３２Ｃは図４（ｂ）に示す膨張位置から図４（ａ）に示す中立位置に戻り、チャネル３１Ｂ内のインクに高い圧力が掛かる（Release）。

そして、この第１のパルスＰａの立ち下がりから間を置かずに連続して駆動電極３６Ｂに第２のパルスＰｂが印加されると、図４（ｃ）に示すように、隔壁３２Ｂ、３２Ｃは互いに逆方向に変形して、チャネル３２Ｂの容積を収縮させる。この第２のパルスＰｂは、第１のパルスＰａの印加の後にチャネル３１Ｂ内の圧力が正圧に反転したタイミングで印加されるため、チャネル３２Ｂの容積の収縮による正の圧力波を足し合わせる形となり、インク滴の射出圧力（射出速度）が高まり、最も効率の良い射出力が得られる。このことにより駆動電圧を下げることができるので、消費電力を低減できる。

この第２のパルスＰｂの印加によってチャネル３１Ｂが収縮することにより、チャネル３１Ｂを満たしているインクに更に高い圧力が掛かり（Reinforce）、ノズルからインク柱が押し出される。第２のパルスＰｂの印加から２ＡＬ後、第２のパルスＰｂの電位が０に戻されると、チャネル３１Ｂは図４（ａ）の中立位置に復帰する。

以上の説明では、第１のパルスＰａのパルス幅ＰＷonを１ＡＬとしたが、本発明における第１のパルスＰａのパルス幅ＰＷonは、１ＡＬの近傍である０．７ＡＬ以上１．３ＡＬ以下の範囲であればよい。また、ＰＷonとＰＷoffの比（ＰＷon／ＰＷoff）は、０．４５≦│ＰＷon／ＰＷoff│≦０．５５であると、射出後のメニスカス面を効率的に安定化することができる。

このように少なくとも一部が圧電材料で構成された隔壁３２によって隔てられた複数のチャネル３１を有する記録ヘッド３を駆動する場合、一つのチャネル３１の隔壁３２が射出の動作をすると、これに隣接するチャネル３１が影響を受けるため、通常、複数のチャネル３１のうち、互いに１本以上のチャネル３１を挟んで離れているチャネル３１をまとめて１つの組となすようにして、全てのチャネル３１を２つ以上の組に分割し、各組毎に駆動信号生成部１００から駆動信号を印加してインク射出動作を時分割で順次行うように駆動制御される。特に、全チャネル３１を駆動してベタ画像を出力する場合には、チャネル３１を２チャネルおきに選んで３相に分けて射出する、いわゆる３サイクル駆動法が行われる。

かかる３サイクル駆動による射出動作について図５を用いて更に説明する。図５に示す例では、記録ヘッドはチャネルがＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ａ３、Ｂ３、Ｃ３の９つのチャネル３１で構成されているとして説明する。ここではノズルを図示省略している。また、このときのＡ、Ｂ、Ｃの各組のチャネル３１を駆動するために印加される駆動信号のタイミングチャートを図６に示す。

まずＡ組（Ａ１、Ａ２、Ａ３）の各チャネルの駆動電極に図３に示す駆動信号を掛け、その両隣のチャネルの駆動電極を接地する。すると、インク滴を射出すべきＡ組のチャネルの両隔壁のみが図４を用いて説明したようにせん断変形して、Ａ組の各チャネル３１のノズルからインク滴を射出する（A cycle）。

次いで、Ｂ組（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）の各チャネルの駆動電極に図３に示す駆動信号を掛け、その両隣のチャネルの駆動電極を接地する。すると、インク滴を射出すべきＢ組のチャネルの両隔壁のみが図４を用いて説明したようにせん断変形して、Ｂ組の各チャネルのノズルからインク滴を射出する（B cycle）。

更に、Ｃ組（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の各チャネルの駆動電極に図３に示す駆動信号を掛け、その両隣のチャネルの駆動電極を接地する。すると、インク滴を射出すべきＣ組のチャネルの両隔壁のみが図４を用いて説明したようにせん断変形して、Ｃ組の各チャネルのノズルからインク滴を射出する（C cycle）。

以上の説明は、例えばベタ画像を印字する場合のように、各組の全てのチャネル３１からインク滴を射出する例であるが、印字データによっては、Ａ組の駆動時でも例えば図５（ａ）中のＡ２のチャネルは非射出チャネルとなる場合があり、その両隣のＣ１、Ｂ２の各チャネル３１が射出チャネルであると、当該Ａ２のチャネル３１のノズル内におけるメニスカス押出量の増大が問題となる。

かかるせん断モードタイプの記録ヘッド３では、隔壁３２の変形は、該隔壁３２を挟むようにその両側に設けられる駆動電極に掛かる電圧差で起こる。従って、図３に示す駆動信号の場合、インク滴の射出を行うチャネル３１内の駆動電極に負電圧（−Ｖoff）となる第２のパルスＰｂを掛ける代わりに、図７に示すように、インク滴の射出を行うチャネル３１内の駆動電極を接地して、その両隣のチャネル３１内の駆動電極に、第２のパルスＰｂを正電圧（＋Ｖoff）のパルスとして掛けるようにしても同様に動作させることができる。

例えば、Ａ組のチャネル３１を射出チャネルとする場合、Ａ組の各チャネル３１内の駆動電極に第１のパルスＰａ（＋Ｖon）を印加した後、該第１のパルスＰａの立ち下がりに連続するタイミングで、Ａ組のチャネル３１内の駆動電極を接地すると同時に、Ａ組のチャネル３１と隔壁を共有する両隣のＢ組、Ｃ組のチャネル３１内の駆動電極に第２のパルスＰｂ（＋Ｖoff）をそれぞれ印加すればよい。この方法によれば、正電圧だけで駆動させることができるために好ましい態様である。

本発明において第１のパルスＰａの電圧Ｖonと第２のパルスＰｂの電圧Ｖoffの比（Ｖon／Ｖoff）は、０．５≦│Ｖon／Ｖoff│≦０．８の関係を満たすようにすることが重要である。

このように│Ｖon／Ｖoff│を０．８以下にすることで、ノズルからのメニスカス押出量が低減され、空気を巻き込むリスクを低減することができる。その理由は、インク滴を射出する駆動チャネルの引き込み（Draw）が相対的に少なくなるため、Drawによる隣接チャネルのメニスカス押出量が低減されることによるものと考えられる。

図８は、粘度３．８×１０^−３Ｐａ・ｓｅｃのインクを使用して３サイクル駆動（１チャネルおき駆動）を行った際の、Ａ組中の特定の非駆動のチャネルに着目し、そのメニスカスの押出量の時間変化を示している。ここでも図９の場合と同様、各チャネルのうちの偶数チャネルをインク射出を行う射出チャネルとしてＡ組→Ｂ組→Ｃ組の順（A cycle→B cycle→C cycle）で駆動させたときの、Ａ組の特定の非射出のチャネル（奇数チャネル）に着目している。その結果、隣接するＢ組の偶数チャネル（偶数ｃｈ）が射出駆動した時、│Ｖon／Ｖoff│＝２である場合に比べ、│Ｖon／Ｖoff│＝０．６７とした場合のメニスカスの押出量が低減していることがわかる。

また、│Ｖon／Ｖoff│は０．５以上とすることで、駆動効率の低下による発熱やＩＣ負荷を低減することができる。

以下、本発明の効果を実施例によって例証する。

図２で示したせん断モードタイプの記録ヘッドに、以下に述べる２種類のインクを使用して、図３に示す駆動信号における第１のパルスの電圧Ｖonと第２のパルスの電圧Ｖoffの比（｜Ｖon／Ｖoff｜）を変化させて３サイクル駆動を行ったときの安定速度上限とサテライト発生量を評価した。

なお、記録ヘッドは２５６ノズルで、ノズル径は３０μｍ、ＡＬ＝５．６μｓであり、駆動信号の第１のパルスのパルス幅ＰＷon＝５．６μｓ（１ＡＬ）、第２のパルスのパルス幅ＰＷoff＝１１．２μｓ（２ＡＬ）とし、駆動周期Ｔを２８μｓ（５ＡＬ）とした。

安定速度上限は、｜Ｖon／Ｖoff｜の各電圧比において、｜Ｖon／Ｖoff｜を変化させずに電圧を上昇させて飛翔速度を増加させ、ノズルから空気を巻き込んでインク滴の噴射が不可能となる直前の噴射可能な最大飛翔速度（ｍ／ｓ）のことである。この安定速度上限は通常の全チャネル駆動に加え、偶数番号チャネル（２（B cycleチャネル）、４（A cycleチャネル）、６（C cycleチャネル）、８（B cycleチャネル）・・・）のみの駆動と、奇数番号チャネル（１（A cycleチャネル）、３（C cycleチャネル）、５（B cycleチャネル）、７（A cycleチャネル）・・・）のみの駆動を一定時間（１ｓｅｃ）ごとに切り替える駆動パターン（切替駆動）で測定し、双方の評価において低い方の速度を適用した。

なお、安定速度上限の値は大きい程インク滴の飛翔速度範囲が広く好ましい。射出欠は著しい画質の劣化を招くため、実際に利用する速度と安定速度上限には少なくとも１．５ｍ／ｓ程度の差があることが好ましい。ここでは６ｍ／ｓの飛翔速度でインク滴を射出して画像を記録形成するものを想定しており、安定速度上限が７．５ｍ／ｓ以上であれば問題なく利用できること（本発明）を示している。

サテライト発生量は、インク滴の飛翔速度を６ｍ／ｓとして記録紙上にインク滴を射出させ、上記の通りの切替駆動を含む評価用画像を描いた時の画質を１０人で視認することで行った。

その評価基準を以下に示す。
少：１０人中０〜１人がサテライトしぶきが目立つと判定
中：１０人中２〜４人がサテライトしぶきが目立つと判定
多：１０人中５人以上がサテライトしぶきが目立つと判定

＜インク種類＞
インク１：粘度３．８×１０^−３Ｐａ・ｓｅｃ
表面張力３８×１０^−３Ｎ・ｍ^−１
インク２：粘度４．３×１０^−３Ｐａ・ｓｅｃ
表面張力５６×１０^−３Ｎ・ｍ^−１

インク１を使用した場合の測定結果を表１に、インク２を使用した場合の測定結果を表２にそれぞれ示す。

表１、２から明らかなように、インク１、２のいずれにおいても、０．５≦｜Ｖon／Ｖoff｜≦０．８の範囲（実施例１〜６）で、安定速度上限７．５ｍ／ｓ以上、かつサテライト発生量が少となる好ましい結果が得られていることがわかる。

｜Ｖon／Ｖoff｜の値が０．８より大きい比較例２、３、５、６では安定速度上限は低い。これは、メニスカス振動が大きい理由により、切替駆動時に液滴速度を高めると射出欠が発生してしまうためである。

一方、比較例１、４のように｜Ｖon／Ｖoff｜の値が０．５未満になっても安定速度上限は低下する。これは、｜Ｖon／Ｖoff｜が低いほど、膨張パルスである第１のパルスにおけるインクの引き込みが小さくなるため、駆動効率が低下することに由来する。つまり、駆動効率が低いと高速での射出にはより多くの電圧が必要になるが、駆動ＩＣの定格値と発熱の問題により安定速度上限は制限されてしまう。この問題は｜Ｖon／Ｖoff｜の値が０．５未満の際に顕著に発生する。

また、｜Ｖon／Ｖoff｜の値が０．５未満になると、サテライト発生量は、インク１、２のいずれにおいても多くなっている。｜Ｖon／Ｖoff｜の値を小さくすると、相対的にパルス電圧Ｖoffは大きくなる。これは、圧力波のキャンセルが大きくなることを意味し、そのため、インク滴がちぎれる際の圧力の衝突は大きくなり、サテライトの発生量が増大することになる。

以上の結果から、０．５≦｜Ｖon／Ｖoff｜≦０．８の範囲で好ましいインク飛翔特性が得られるが、｜Ｖon／Ｖoff｜＝０．６７において、特に好ましいインク滴の飛翔特性が得られる。

（参考例）
参考として、以上の記録ヘッドと同一の記録ヘッド及び駆動方法を採用して、以下に述べるインク３、４を使用して、上記同様に安定速度上限の測定を行った。その測定結果を表３に示す。

インク３：粘度５．７×１０^−３Ｐａ・ｓｅｃ、表面張力４１×１０^−３Ｎ・ｍ^−１
インク４：粘度７．２×１０^−３Ｐａ・ｓｅｃ、表面張力３９×１０^−３Ｎ・ｍ^−１

インク３、４では、粘度が高いことに由来し、切替駆動での顕著な不安定化は発生しない。そのため、｜Ｖon／Ｖoff｜の値に関わらず安定射出上限はほぼ同一である。

このことにより、切替駆動時の射出不安定化はインク粘度が５．０×１０^−３Ｐａ・ｓｅｃ未満の際に顕著であり、その解決には第１のパルスの電圧Ｖonと第２のパルスの電圧Ｖoffの比を０．５≦｜Ｖon／Ｖoff｜≦０．８に設定することが有効であることがわかる。

１：インクジェット記録装置
２：搬送機構
２１：搬送ローラー
２２：搬送ローラー対
２３：搬送モーター
３：記録ヘッド
３０：チャネル基板
３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ：チャネル
３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ：隔壁
３２ａ：上壁部
３２ｂ：下壁部
３３：カバー基板
３３ａ：共通流路
３４：ノズルプレート
３４ａ：ノズル
３５：プレート
３５ａ：インク供給口
３５ｂ：インク供給管
３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ：駆動電極
４：ガイドレール
５：キャリッジ
６：フレキシブルケーブル
１０：記録媒体
１０ａ：記録面
１００：駆動信号生成部
Ｐａ：第１のパルス
Ｐｂ：第２のパルス

Claims (4)

1. インク滴を射出する複数のノズルと、前記ノズルにそれぞれ連通して複数並設されたチャネルと、隣接する前記チャネルで共有される圧電材料からなる隔壁によって構成され、駆動信号の印加によってせん断変形して前記チャネルの容積を変化させることによって該チャネル内のインクを前記ノズルから射出させるアクチュエータとを有する記録ヘッドと、
   前記アクチュエータを駆動させるための複数の駆動パルスを含んでなる前記駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを有し、
   互いに１本以上の前記チャネルを挟んで離れている前記チャネルをまとめて１つの組となすようにして、全ての前記チャネルを２つ以上の組に分割し、各組毎に前記駆動信号を印加してインク射出動作を時分割で順次行うように前記記録ヘッドを駆動制御する液滴射出装置であって、
   前記インクは、粘度が５．０×１０^−３Ｐａ・ｓｅｃ未満であり、
   前記ノズルからインク滴を１回射出させるための前記複数の駆動パルスは、前記チャネルの容積を膨張させ、一定時間後に元の容積に戻す矩形波からなる第１のパルスと、前記チャネルの容積を収縮させ、一定時間後に元の容積に戻す矩形波からなる第２のパルスとからなり、
   前記第１のパルスの電圧Ｖonと前記第２のパルスの電圧Ｖoffの比が、０．５≦│Ｖon／Ｖoff│≦０．８であることを特徴とする液滴射出装置。
2. 前記第１のパルスのパルス幅は、０．７ＡＬ以上１．３ＡＬ以下であり、前記第１のパルスのパルス幅ＰＷonと前記第２のパルスのパルス幅ＰＷoffとの比は、０．４５≦│ＰＷon／ＰＷoff│≦０．５５であることを特徴とする請求項１記載の液滴射出装置。
3. インク滴を射出する複数のノズルと、前記ノズルにそれぞれ連通して複数並設されたチャネルと、隣接する前記チャネルで共有される圧電材料からなる隔壁によって構成され、駆動信号の印加によってせん断変形して前記チャネルの容積を変化させることによって該チャネル内のインクを前記ノズルから射出させるアクチュエータとを有する記録ヘッドと、
   前記アクチュエータを駆動させるための複数の駆動パルスを含んでなる前記駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを有し、
   互いに１本以上の前記チャネルを挟んで離れている前記チャネルをまとめて１つの組となすようにして、全ての前記チャネルを２つ以上の組に分割し、各組毎に前記駆動信号を印加してインク射出動作を時分割で順次行うように前記記録ヘッドを駆動制御する液滴射出装置の駆動方法であって、
   前記インクは、粘度が５．０×１０^−３Ｐａ・ｓｅｃ未満であり、
   前記ノズルからインク滴を１回射出させるための前記複数の駆動パルスは、前記チャネルの容積を膨張させ、一定時間後に元の容積に戻す矩形波からなる第１のパルスと、前記チャネルの容積を収縮させ、一定時間後に元の容積に戻す矩形波からなる第２のパルスとからなり、
   第１のパルスの電圧Ｖonと第２のパルスの電圧Ｖoffの比が、０．５≦│Ｖon／Ｖoff│≦０．８であることを特徴とする液滴射出装置の駆動方法。
4. 前記第１のパルスのパルス幅は、０．７ＡＬ以上１．３ＡＬ以下であり、前記第１のパルスのパルス幅ＰＷonと前記第２のパルスのパルス幅ＰＷoffとの比は、０．４５≦│ＰＷon／ＰＷoff│≦０．５５であることを特徴とする請求項３記載の液滴射出装置の駆動方法。

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