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JP2004017534A - Inkjet recording device - Google Patents

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Publication number
JP2004017534A
JP2004017534A JP2002177409A JP2002177409A JP2004017534A JP 2004017534 A JP2004017534 A JP 2004017534A JP 2002177409 A JP2002177409 A JP 2002177409A JP 2002177409 A JP2002177409 A JP 2002177409A JP 2004017534 A JP2004017534 A JP 2004017534A
Authority
JP
Japan
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ejection
ink
drive pulse
channel
slew rate
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002177409A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Koshiro
小城　良章
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2002177409A priority Critical patent/JP2004017534A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

【課題】単純な回路構成で、各電極および周辺回路に生ずる余分な発熱を抑えると共に、同じ供給電源でありながらチャンネル内のインクに生じさせる圧力を調整して常に高品位の記録を行う。
【解決手段】本発明のインクジェット記録装置は、駆動パルスのスルーレートを調整するスルーレート調整手段を備え、該スルーレート調整手段によって調整された各駆動パルスをチャンネルの圧電体に印加する。吐出チャンネルの圧電体には吐出駆動パルス（駆動パルス波形６１）および共通パルス（駆動パルス波形６３）が印加され、非吐出チャンネルの圧電体には非吐出駆動パルス（駆動パルス波形６２）および共通パルス（駆動パルス波形６３）が印加される。
【選択図】　図１With a simple circuit configuration, unnecessary heat generation in each electrode and peripheral circuits is suppressed, and high-quality printing is always performed by adjusting the pressure generated in ink in a channel while using the same power supply.
An ink jet recording apparatus according to the present invention includes a slew rate adjusting means for adjusting a slew rate of a driving pulse, and applies each driving pulse adjusted by the slew rate adjusting means to a piezoelectric material of a channel. An ejection drive pulse (drive pulse waveform 61) and a common pulse (drive pulse waveform 63) are applied to the piezoelectric material of the ejection channel, and a non-ejection drive pulse (drive pulse waveform 62) and the common pulse are applied to the piezoelectric material of the non-ejection channel. (Drive pulse waveform 63) is applied.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、それぞれ圧電体が設けられた複数のチャンネルを有し、そのチャンネルの圧電体に選択的に駆動パルスを印加し、チャンネルの拡張／収縮によってインク吐出動作を行うインクジェット記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧電体の変形によりインクを吐出させる駆動パルス滴付着装置（インクジェットヘッド）は、たとえば、特開昭６３−２４７０５１号公報等により開示されている。
【０００３】
具体的には、インクジェットヘッドは複数のチャンネルを有しており、各チャンネル内にはインクを吐出させるためのノズルを有している。各チャンネル間は圧電体によって仕切られ、これにより圧電体は各チャンネルの隔壁として構成されている。また、各隔壁には駆動電極が設けられている。以上の構成のインクジェットヘッドに対して、インクを吐出させるチャンネルの駆動電極へ選択的に駆動パルスを印加することにより、隔壁（圧電体）を変形させて、インク滴を吐出させている。
【０００４】
上記インクジェットヘッドの駆動方法において、一部のチャンネルに集中してインクを吐出させると、以下の理由から、インクの吐出性能が各チャンネルによって異なってくるという問題がある。
【０００５】
すなわち、インクジェットヘッドの使用状況によっては、頻繁にインクを吐出させるチャンネルと、あまりインクを吐出させないチャンネルとが共存する場合がある。この場合、頻繁にインクを吐出させるチャンネルの圧電体は、変形する回数が多いことから、あまりインクを吐出させないチャンネルに比べて多量の熱を発生させる。これにより、チャンネルごとにインクの温度に差が生じる。その結果、インクの温度によって粘度が変化し、インクの吐出性能が異なってくる。
【０００６】
そこで、特表平１１−５１１４１０号公報においては、各チャンネル内のインク温度をほぼ均一にするために、インクを吐出させないチャンネルの圧電体も変形させる液滴デポジット装置（インクジェットヘッド）の操作方法が開示されている。上記の公報では、あまりインクを吐出させないチャンネルの圧電体も変形させるため、各チャンネルの圧電体に設けられた電極にインクが吐出されない程度の駆動パルスを印加している。すなわち、上記公報の技術は、インクを吐出させないチャンネルにも所定の駆動パルスを印加することで、各チャンネル内のインク温度をほぼ均一にしている。
【０００７】
なお、上記の技術では、各電極には方形波駆動パルスが印加されている。また、非吐出チャンネルの圧電体を変形させたことによって、チャンネル内のインクが誤吐出するのを防止するために、上記の技術においては、あらかじめ非吐出チャンネルの圧電体に印加される各駆動パルスの大きさ、印加時間、印加回数が調整される。すなわち、例えば、駆動パルスの印加によって電極に与える電位を調整することにより、非吐出チャンネルの圧電体が変形する変動幅が調節される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の従来技術では、方形波駆動パルス波形が印加されることによって、余分な熱が発生し、この結果、大きな電力ロスを招来するという問題が生ずる。
【０００９】
これは、方形波駆動パルスでは、急峻に立ち上がる時および急峻に立ち下がる時に集中して上記電極および該周辺回路に電流が流れるため、電極および該周辺回路の抵抗成分によって余分な熱が発生するからである。すなわち、単位時間当たりに変化する電極の電位差（単位時間当たりに移動する電荷量）が大きいほど、電極および周辺回路に流れる電流が大きくなるためである。
【００１０】
加えて、上記の従来技術では、インクジェットヘッドの駆動回路が複雑になってしまう場合があるという問題が生ずる。
【００１１】
すなわち、インクを吐出させないチャンネルの圧電体に印加する駆動パルスによってインクが誤吐出するのを防止するために、例えば該駆動パルスの電位を調整する場合、出力電圧が可変の駆動回路もしくは可変出力の供給電源を用意する必要がある。この結果、上記駆動回路は複雑になってしまう。
【００１２】
また、常に高品位の画像を得るためには、チャンネル内のインクに生じさせる圧力を調整する必要がある。一般的にチャンネル内のインク温度が高いほど吐出しやすい傾向があり、例えば、チャンネル内のインクに同じ圧力を生じさせてインク滴を吐出する場合、周囲温度の変化によってインクの吐出速度や吐出されたインクの体積が変動するばかりか、誤吐出や不吐出などの危険性もあり、画像品位を損ないかねない。したがって、圧電体に印加する駆動パルスを調整することによって、チャンネル内のインクに生じさせる圧力を調整する必要がある。
【００１３】
ところが、上記の従来技術のように、方形波駆動パルスを印加する方法では、インクに生じさせる圧力を調整する為には、駆動パルスの大きさ、つまり電圧を調整する方法でのみ可能であった。したがって、出力電圧が可変の駆動回路もしくは可変出力の供給電源を用意する必要があり、この結果インクジェットヘッドの駆動回路は複雑になってしまう。
【００１４】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、単純な回路構成で、各電極および周辺回路に発生する余分な発熱を抑えると共に、同じ供給電源でありながらチャンネル内のインクに生じさせる圧力を調整して常に高品位の記録が行えるインクジェット記録装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェット記録装置は、上記の課題を解決するために、駆動パルスを各チャンネルに設けられた圧電体にそれぞれ印加し、該圧電体を拡張又は収縮させてインクの吐出を制御して記録を行うインクジェット記録装置であって、上記の駆動パルスのスルーレートを調整するスルーレート調整手段を備えたことを特徴としている。
【００１６】
上記の発明によれば、複数のチャンネルが設けられ、各チャンネルには圧電体が備えられている。この圧電体に駆動パルスが印加されると、圧電体内に電界が生じ、この電界により圧電体が拡張又は収縮される。この拡張又は収縮に伴って、各チャンネルからのインクの吐出が制御され、これにより所望の記録が行われるようになっている。
【００１７】
この際、駆動パルスのスルーレートが大きい場合、単位時間当たりに変化する電圧が大きくなり、その結果、圧電体や周辺の回路に大きな電流が流れて余分な熱が発生してしまい、電力損失を招来する。
【００１８】
そこで、上記の発明によれば、スルーレート調整手段が設けられており、これにより、駆動パルスのスルーレートが調整されるので、スルーレートを小さくできる。その結果、単位時間当たりに変化する電圧が小さくなるので、圧電体や周辺の回路に大きな電流が流れて余分な熱が発生することを未然に且つ確実に回避できる。
【００１９】
しかも、上記のように駆動パルスのスルーレートを調整することによって、インクに生じさせる圧力を制御できる。一般に、インクに同じ圧力を生じさせた場合であっても、インク温度が高いほど吐出しやすい傾向にあり、例えば、周囲温度の変化によってインクの吐出特性（吐出速度や吐出インク滴の体積等）が変動するだけではなくて、誤吐出や不吐出等の危険性もあり、得られる記録品位を損なってしまうことになる。
【００２０】
しかしながら、上記の発明によれば、インク吐出性能に適した駆動パルスのスルーレートに調整することによって、駆動パルス系の構成を複雑化することなく、常に、高品位の記録を実現できる。
【００２１】
上記駆動パルスは、一方の電極を介して上記圧電体に印加される共通パルスと、他方の電極を介して上記圧電体に選択的に印加される吐出駆動パルス及び非吐出駆動パルスとを含み、上記スルーレート調整手段は、上記共通パルスと上記非吐出駆動パルスとの間において、立ち上がり及び立ち下がりのタイミングに時間差を設けていることが好ましい。
【００２２】
この場合、共通パルスと非吐出駆動パルスとの間で、立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングに時間差が設定され、各駆動パルスの立ち上がり、および立ち下がりは一定の勾配をもって印加されているので、この時間差を調整するだけで、圧電体における電圧の変動幅を調節することができる。すなわち、圧電体が変形する変動幅を調整することができる。これにより、圧電体における発熱量を調整することができる。
【００２３】
従来の方形波駆動パルスにおいては、共通パルスの電圧を調整することにより、上記の変動幅を調整する必要があった。しかし、本発明の場合、各駆動パルスの立ち上がり、立ち下がりは一定の勾配をもって印加されるので、上記時間差を設定するという単純な駆動回路で、共通パルスによって圧電体が発熱する熱量を調整することができる。言い換えれば、時間差によって圧電体に印加する電圧も調整が可能となるので、調整がより柔軟に行える。
【００２４】
上記時間差は、上記共通パルスの立ち上がり時間、および立ち下がり時間と同じ、あるいは短いことが好ましい。
【００２５】
この場合、非吐出チャンネル内のインクのオーバヒートを防止することができる。すなわち、吐出チャンネルにおいては、圧電体の発熱によってチャンネル内のインクに印加された熱エネルギーの一部は、インクの吐出によりチャンネル外に持ち去られる。しかし、非吐出チャンネルにおいては、上記のようなことはないので、チャンネル内のインクがオーバヒートしてしまう可能性がある。このオーバヒートを防止するのに本発明の構成は有効である。
【００２６】
さらに、本発明の場合、圧電体に電圧が印加される時間が短く、印加される電圧も小さくすることができるので、各チャンネルの吐出部に形成されているメニスカスの不要な振動を防止できる。
【００２７】
つまり、電圧の印加によって、インク吐出動作には直接寄与しない程度ではあるが、圧電体は変形するので、各チャンネルの吐出部に形成されているメニスカスには微小ではあるが不要な振動が伝わることになる。この不要な振動を極力抑えるためには、本発明の構成のように、圧電体に電圧を印加する時間を短く、印加する電圧を小さくすることが好ましい。
【００２８】
本発明のインクジェット記録装置は、上記の課題を解決するために、さらに、非吐出チャンネルの圧電体は、非吐出チャンネルからインクを吐出させる方向、インクを吸引する方向の順に変形することが好ましい。
【００２９】
この場合、共通パルスの印加によって、非吐出チャンネルを形成する圧電体の電圧は、非吐出チャンネルからインクを吐出させる方向、インクを吸引する方向の順番で行われる。
【００３０】
変形する圧電体の方向が、共通パルスが印加されるタイミングの次に、非吐出チャンネルが変形する動作方向に逆らう方向になるように、非吐出駆動パルスが印加される。
【００３１】
これにより、共通パルスと非吐出駆動パルスの印加タイミングにおいて発生するインク吐出系の振動が共振するような場合であっても、すなわちインク吐出系の振動周期における１／２周期の奇数倍のタイミングに整合した場合でも、その共振を打ち消す方向に圧電体の電圧は変化するので、非吐出チャンネルにおけるインクの誤吐出を避けることができる。
【００３２】
なお、インク吐出動作における固有振動は、チャンネル部材のみで支配されるものではなく、圧電体、加圧室インク、ノズル部インク、インク供給部インク等の相互作用によって決まり、ここでは、これらをインク吐出系と称している。
【００３３】
非吐出チャンネルの圧電体に対して、圧電体を吐出方向に変形させる駆動パルスと、圧電体を吸引方向に変形させる駆動パルスとからなる対の駆動パルスの周期をＴ０とし、該圧電体等によるインク吐出系の固有振動における周期をＴとし、ｎを自然数とすると、
Ｔ０＝ｎ×Ｔ
を満足することが好ましい。
【００３４】
この場合、非吐出チャンネルを形成する圧電体の振動が始まるタイミングと、次に、圧電体の振動がはじまるタイミングとが、周期Ｔの自然数倍となる。これにより、共通パルスおよび非吐出駆動パルスの印加によって発生する圧電体の第１の変形が始まるタイミングと、共通パルスおよび非吐出駆動パルスの印加を停止することによって発生する圧電体の第２の変形が始まるタイミングとの時間差が、周期Ｔの自然数倍となるので、圧電体の共振を抑えることができる。よって、非吐出チャンネルにおけるインクの誤吐出を一層防止できる。
【００３５】
非吐出チャンネルにおける圧電体の変形方向は同一方向であり、圧電体を変形させる第１の駆動パルスと、第２の駆動パルスとからなる対の駆動パルスの周期をＴ０とし、インク吐出系の固有振動における周期をＴとし、ｎを自然数とすると、
Ｔ０＝（（２×ｎ−１）／２）×Ｔ
を満足することが好ましい。
【００３６】
この場合、共通パルスおよび非吐出駆動パルスの印加によって発生する圧電体の第１の変形方向と、第２の変形方向とは同一方向である。また、非吐出チャンネルにおける圧電体の振動が始まるタイミングと、次に、上記の圧電体の振動がはじまるタイミングとの時間差を、インク吐出系の固有振動における周期Ｔにおける１／２周期の奇数倍としている。
【００３７】
これにより、上記第１の変形によって発生する第１の振動と、上記第２の変形によって発生する第２の振動とは、互いには打ち消す方向に変位するので、圧電体の共振を防止することができる。この結果、非吐出チャンネルにおけるインクの誤吐出を防止できる。
【００３８】
上記時間差は可変であることが好ましい。この場合、上記共通パルスの印加タイミングと非吐出駆動パルスの印加タイミングとにおいて設定された時間差を、例えば周囲温度やキャリッジ速度（高画質／ノーマル／ドラフト）に応じて調整することができる。これにより、共通パルスによって圧電体が発熱する熱量を各条件に応じて、最適に調整することができる。
【００３９】
本発明のインクジェット記録装置は、上記の課題を解決するために、さらに、上記スルーレート調整手段によってスルーレートが調整された上記駆動パルスを２値化する２値化手段と、上記２値化手段の出力信号に対して更にスルーレートの調整を行う第２スルーレート調整手段とを更に備え、上記時間差を調整することが好ましい。
【００４０】
この場合、上記スルーレート調整手段によってスルーレートが調整された上記駆動パルスは、２値化手段によって２値化される。このようにして２値化された駆動パルスは、第２スルーレート調整手段によって、更なるスルーレートの調整が行われる。これにより、最終的に、上記時間差が調整される。
【００４１】
このように、上記共通パルスの印加タイミングと、非吐出駆動パルスの印加タイミングとの時間差が、単純な構成で実現できる。
【００４２】
上記のスルーレート調整手段は、吐出準備動作の駆動パルスのスルーレートと、吐出動作の駆動パルスのスルーレートとのうち、少なくとも一方を調整することが好ましい。
【００４３】
インクの吐出は、吐出準備動作、吐出動作、及びインク吸引動作の順に行われる。この場合、インクの吐出特性に直接影響するのは、吐出準備動作と吐出動作である。インク吸引動作は直接的に関与しない。したがって、吐出準備動作と吐出動作の一方、又は両方のスルーレートをスルーレート調整手段による調整によって、吐出特性を調整することが可能となる。
【００４４】
なお、インク吸引動作のスルーレートまで変化させると、インクの吸引を遅らせたり、インク吸引時にチャンネル内のインクに余分な圧力を発生させたりして、次のインク吐出の障害となってしまうので、好ましくない。
【００４５】
また、本発明の他のインクジェット記録装置は、上記の課題を解決するために、駆動パルスを同一チャンネルの圧電体に複数回印加し、該圧電体の拡張又は収縮を繰り返して同一チャンネルにより連続的にインク吐出を行い、ドット階調記録を行うインクジェット記録装置であって、複数回印加される上記駆動パルスの各スルーレートを調整するスルーレート調整手段を備えたことを特徴としている。
【００４６】
上記の発明によれば、駆動パルスが同一チャンネルの圧電体に複数回印加され、上記圧電体の拡張又は収縮が繰り返されて、同一チャンネルにより連続的にインク吐出が行われる。その結果、ドット階調記録が可能となる。この際、駆動パルスのスルーレートが大きい場合、単位時間当たりに変化する電圧が大きくなり、その結果、圧電体や周辺の回路に大きな電流が流れて余分な熱が発生してしまい、電力損失を招来する。
【００４７】
そこで、上記の発明によれば、スルーレート調整手段が設けられており、これにより、複数回印加される駆動パルスの各スルーレートが調整されるので、各スルーレートを適宜調整して小さくできる。その結果、単位時間当たりに変化する電圧が小さくなるので、圧電体や周辺の回路に大きな電流が流れて余分な熱が発生することを未然に且つ確実に回避できる。
【００４８】
しかも、上記のように駆動パルスの各スルーレートを調整することによって、インクに生じさせる圧力を制御できる。一般に、インクに同じ圧力を生じさせた場合であっても、インク温度が高いほど吐出しやすい傾向にあり、例えば、周囲温度の変化によってインクの吐出特性（吐出速度や吐出インク滴の体積等）が変動するだけではなくて、誤吐出や不吐出等の危険性もあり、得られる記録品位を損なってしまうことになる。
【００４９】
しかしながら、上記の発明によれば、インク吐出性能に適した駆動パルスの各スルーレートに調整することによって、駆動パルス系の構成を複雑化することなく、常に、高品位の記録を実現できる。
【００５０】
駆動パルスの上記各スルーレートのうち、少なくとも一つは他と異なることが好ましい。この場合、連続してインクを吐出する場合、短い間隔でインク吐出を行う必要があり、第２滴目以降のインク滴は第１滴目のインク吐出時の残留振動やインク吸引の圧力波の影響により、第１滴目のインク吐出特性とは異なることになる。
【００５１】
例えば、安定して吐出する条件下では第１滴目のインク吐出速度と比較して第２滴目のインク吐出速度はずいぶん大きく、第３滴目、第４滴目と次第に速度差は小さくなるものの速くなり、それ以降のインク滴はほぼ等速状態となる。
【００５２】
インクジェット記録装置において最も一般的な記録方式においては、上記のようにインク吐出速度の変化は、記録媒体上での着弾位置のばらつきを招来することになる。理想的には、後発のインク滴ほど徐々に吐出速度が上昇し、吐出タイミングの遅れを取り戻し、記録媒体直前で合体することが好ましい。このようにインク吐出速度を理想的に制御する上で、個々の駆動パルスのスルーレートを個別に調整することは非常に有効な手段となる。
【００５３】
上記のスルーレート調整手段は、吐出準備動作の駆動パルスのスルーレートと、吐出動作の駆動パルスのスルーレートとのうち、少なくとも一方を調整することが好ましい。
【００５４】
インクの吐出は、吐出準備動作、吐出動作、及びインク吸引動作の順に行われる。この場合、インクの吐出特性に直接影響するのは、吐出準備動作と吐出動作である。インク吸引動作は直接的に関与しない。）。したがって、吐出準備動作と吐出動作の一方、又は両方のスルーレートをスルーレート調整手段による調整によって、吐出特性を調整することが可能となる。
【００５５】
なお、インク吸引動作のスルーレートまで変化させると、インクの吸引を遅らせたり、インク吸引時にチャンネル内のインクに余分な圧力を発生させたりして、次のインク吐出の障害となってしまうので、好ましくない。
【００５６】
駆動パルスの上記各スルーレートのうち、少なくとも二つは同じであることが好ましい。この場合、２つの吐出インク滴間で、特に駆動パルスのスルーレートを変えずとも、所望のインク吐出特性が得られる場合は、同一の駆動パルスを用いることで、駆動パルスの切換え数を削減できるため、その分の駆動回路を簡素化できる。
【００５７】
上記の各駆動パルスの発生タイミングが一定であることが好ましい。この場合、駆動パルスの発生のタイミングが固定できるため、駆動回路が簡素化できる。
【００５８】
例えば、安定して吐出する条件下では第１滴目のインク吐出速度と比較して第２滴目のインク吐出速度はずいぶん大きく、第３滴目、第４滴目と次第に速度差は小さくなるものの速くなり、それ以降のインク滴はほぼ等速状態となる。
【００５９】
インクジェット記録装置において最も一般的な記録方式においては、上記のようにインク吐出速度の変化は、記録媒体上での着弾位置のばらつきを招来することになる。理想的には、後発のインク滴ほど徐々に吐出速度が上昇し、吐出タイミングの遅れを取り戻し、記録媒体直前で合体することが好ましい。このようにインク吐出速度を理想的に制御する上で、各駆動パルスの発生タイミングが一定であることは非常に有効な手段となる。
【００６０】
上記チャンネルのうち非吐出チャンネルが、吐出チャンネルと同等の温度になるように駆動されていることが好ましい。
【００６１】
この場合、インクの吐出は行わないが、吐出を行うチャンネルと同等の温度になるように動作させる（圧電体のヒステリシス損による発熱が生じる）ことで、全チャンネルの温度を均一化でき、チャンネル間のインク吐出特性のばらつきを解消できる。また、非吐出駆動パルスのスルーレートを調整することで、発熱量やチャンネル内のインクに生じる圧力を比較的容易に調整できる。
【００６２】
上記スルーレート調整手段は、駆動電圧を複数に分圧したものを小さい方から順に切り換えて選択して立ち上げる一方、大きい方から順に切り換えて立ち下げて出力し、この出力を上記駆動パルスとして出力することが好ましい。
【００６３】
この場合、駆動電圧を順に切り換えて選択するという簡単な制御によって、駆動パルスのスルーレートの調整が可能となる。
【００６４】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１から図１１、図１５、図１６および図２０に基づいて以下に説明する。
【００６５】
図２および図３は、本発明の実施の一形態に係るインクジェット記録装置１２の要部を示す透視斜視図および透視側面図である。インクジェット記録装置１２は、給紙トレイ６０、給紙部５６、画像形成部５７、排出部５８、および排出トレイ１６を備えている。給紙部５６は、ピックアップローラ５９、および給紙ローラ５１、５２を有しおり、画像形成部５７は、シャフト８、タイミングベルト１０、およびインクジェットヘッド（以下、ヘッドと称する。）１とインクタンク２とを搭載したキャリッジ１５を有している。排出部は、プラテン５３、排紙ローラ５４、５５を有している。
【００６６】
給紙トレイ６０に載置された用紙３は、図３に示すように、ピックアップローラ５９、給紙ローラ５１、５２および排紙ローラ５４、５５により副走査方向（図２中の矢印９の方向）に搬送される構成となっている。一方、キャリッジ１５は、図２に示すように、シャフト８に摺動可能に支持され、タイミングベルト１０によって主走査方向（図２中の矢印４および５の方向）に移動する構成となっている。
【００６７】
次に、インクジェット記録装置１２の画像形成工程について説明する。
給紙トレイ６０に載置された用紙３は、印刷要求がインクジェット記録装置１２になされた時に、画像形成部５７へ給紙される。すなわち、用紙３はピックアップローラ５９によって１枚毎に印刷部に給紙され、さらに上記画像データに基づいて、画像データの先端と用紙３の先端とを調整する給紙ローラ５１および５２によって画像形成部５７に到達する（図３参照）。
【００６８】
キャリッジ１５を上記主走査方向に移動させながら、ヘッド１の底面４２ｔに設けられたノズル４３（図５参照）より、画像データに対応して必要なインクが吐出され用紙３上に記録される。なお、インクの吐出時には、用紙３は停止した状態となっている。次に、１ライン（１方向）の走査が終了した時点で、用紙３を上記副走査方向へ所定ピッチ移動させる。この動作を繰り返すことによって用紙３に画像が形成される。つまり、１ラインの主走査が終了するごとに用紙３を所定ピッチずつ副走査することによって用紙３に画像が形成される。
【００６９】
画像が形成された用紙３は、インク乾燥部（図示せず）および排紙ローラ５４、５５を経て排出トレイ１６に排出され、ユーザに提供される。
【００７０】
次に、インクジェット記録装置１２の回路構成について説明する。
【００７１】
図４に上記電気回路のブロック図を示す。制御部２０は、外部からの印字コマンドおよび印字データＤなどの画像データをインターフェイス部２７を介して受信する。制御部２０は、上記の給紙部５６、画像形成部５７、および排出部５８に所定の画像形成動作を行わせる。制御部２０は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）からなり、さらに画像処理部２１、駆動系制御部２２、およびメモリ部２６を備えている。画像処理部２１は、画像データに種々の処理を施し、ヘッド駆動回路２３へ出力するようになっている。
【００７２】
一方、駆動系制御部２２は、キャリッジモータ２８および用紙搬送モータ２９などの駆動系の制御を行うために、キャリッジ駆動回路２４および用紙搬送駆動回路２５に制御信号を出力するようになっている。なお、具体的には、ヘッド駆動回路２３は少なくともインクジェットヘッド１（以下、単に、ヘッド１と称す。）を駆動させるための回路であり、キャリッジ駆動回路２４は少なくともタイミングベルト１０を駆動するための回路であり、用紙搬送駆動回路２５は少なくとも給紙ローラ５１、５２および排紙ローラ５４、５５を駆動する回路である。
【００７３】
一方、メモリ部２６はＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）で構成（何れも図示しない）された記憶部である。ＲＡＭは主に印字データＤを一時格納するメモリであり、ＲＯＭはインクジェット記録装置１２の制御プログラムや各種テーブル類を予め格納するメモリである。
【００７４】
次に、インクジェット記録装置１２のヘッド１について説明する。
【００７５】
ヘッド１は、図５に示すように、圧電体４１が設けられた複数のチャンネル４２を有している。それぞれのチャンネル４２はインクを吐出するためのノズル４３（吐出部）を有し、ノズル４３はチャンネル４２の底面４２ｔに設けられている。各チャンネル４２の側面であって圧電体４１が形成された側面の外側には第１の電極４５が形成されている。さらに、ヘッド１は、第１の電極４５と圧電体４１を挟んで対峙する第２の電極４６とを有している。ヘッド１の第２の電極４６は、各チャンネル４２の共有電極として形成されている。
【００７６】
次に、上記構成のヘッド１がインクを吐出する工程を説明する。
ヘッド１は、圧電体４１の分極方向と印加される電界の方向とを一致させたインクジェットヘッドである。つまり、ヘッド１は、両方向ともに圧電体４１の厚み方向としたものである。具体的には、第１の電極４５には吐出駆動パルスあるいは非吐出駆動パルスが選択的に印加される一方で、第２の電極４６には共通パルスが印加されることにより、両電極間の圧電体４１中に電界を形成させる。これにより、圧電体４１は変形し、チャンネル４２が拡張／収縮することによって、インク吐出動作が行なわれる。
【００７７】
図１に各電極に印加される駆動パルス波形を示す。
【００７８】
各電極に対して選択的に印加される駆動パルス波形は波形６１から６３であり、波形６１から６３に示された各駆動パルスによって圧電体４１に印加される電圧波形が波形６４および６５である。
【００７９】
詳細には、図１の横軸は時間を示し、駆動パルス波形６１はインクを吐出するチャンネル（以下、吐出チャンネルと称する。）の第１の電極４５に印加される吐出駆動パルスの波形を示している。駆動パルス波形６２は、インクを吐出しないチャンネル（以下、非吐出チャンネルと称する。）の第１の電極４５に印加される非吐出駆動パルスの波形を示している。そして、駆動パルス波形６３は、第２の電極４６に印加される共通パルス（ＣＯＭ：ＣＯＭＭＯＮ）の波形を示している。
【００８０】
一方、電圧波形６４は吐出チャンネルの圧電体に発生する電圧波形を示している。電位波形６５は非吐出チャンネルの圧電体に発生する電圧波形を示している。すなわち、電圧波形６４は、吐出駆動パルスの駆動パルス波形６１と、共通パルスの駆動パルス波形６３とによって圧電体に発生する電圧波形を示している。また、電圧波形６５は、非吐出駆動パルスの駆動パルス波形６２と、共通パルスの駆動パルス波形６３とによって圧電体に発生する電圧波形を示している。
【００８１】
以上のような駆動パルスをチャンネル４２の第１の電極４５および第２の電極４６に選択的に印加することによって、チャンネル４２はインクを吐出する。
【００８２】
すなわち、吐出チャンネルにおいては、始めに第１の電極４５に吐出駆動パルスが印加され、吐出チャンネルの圧電体４１に正の電圧を発生させる。圧電体４１に正の電圧を発生させる状態とは、第２の電極４６に対して第１の電極４５が高電位になる状態をいい、この時、圧電体４１はその吐出チャンネルを拡張する方向に変形する。この結果、吐出チャンネルは、ヘッド１の上部に位置するインクタンク２（図２及び図３参照）よりインクを吸引する。
【００８３】
次に、駆動パルス波形６１および６３に示すように、吐出駆動パルスが立ち下がると同時に共通パルスが立ち上がり印加される。これにより、吐出チャンネルの圧電体４１に負の電圧を発生させる。圧電体４１に負の電圧を発生させる状態とは、第１の電極４５に対して第２の電極４６が高電位になる状態をいい、この時、圧電体４１はその吐出チャンネルを収縮する方向に変形する。この結果、吐出チャンネルはインクを吐出する。
【００８４】
一方、非吐出チャンネルにおいては、非吐出駆動パルスおよび共通パルスが印加され、共通パルスと非吐出駆動パルスとの間において、立ち上がり及び立ち下がりのタイミングに時間差を設けている。
【００８５】
具体的には、一対の非吐出駆動パルスおよび共通パルスにおいては、両者が立ち上がり始めるタイミングには第１の時間差ＤＴ１が、両者が立ち下り始めるタイミングには第２の時間差ＤＴ２がそれぞれ設定されている。この時間差ＤＴ１およびＤＴ２により、非吐出チャンネルの圧電体４１にも電圧が発生する（印加される）。
【００８６】
これにより、非吐出チャンネルの圧電体４１も印加電圧に応じて変形することになり、その度に非吐出チャンネルの圧電体４１は発熱する。この結果、吐出チャンネルおよび非吐出チャンネル内のインク温度をほぼ均一に保つことができる。すなわち、非吐出駆動パルスは非吐出チャンネルの圧電体４１を発熱させるための駆動パルスであり、インクの吐出動作には直接寄与しない駆動パルスである。
【００８７】
換言すれば、チャンネル４２のうち非吐出チャンネルが、吐出チャンネルと同等の温度になるように駆動されている。つまり、インクの吐出は行わないが、吐出を行うチャンネルと同等の温度になるように動作されることで（すなわち、圧電体４１のヒステリシス損による熱を発生させることで）、全チャンネルの温度を略均一化でき、チャンネル間のインク吐出特性のばらつきを解消できる。また、非吐出駆動パルスのスルーレートを調整することで、発熱量やチャンネル内のインクに生じる圧力を比較的容易に調整できる。
【００８８】
なお、図１において、波形６２に示された非吐出駆動パルスと、波形６３に示された共通パルスとは同じ波形であるが、本発明はこれに限定されるものではない。また、第１の時間差ＤＴ１と第２の時間差ＤＴ２とは同じ長さであるが、本発明はこれに限定されるものではない。さらに、一対の非吐出駆動パルスおよび共通パルスにおいて、立ち上がり始める順番、および立ち下り始める順番も、本発明を限定するものではない。
【００８９】
また、各電極に印加する各駆動パルスの立ち上がり及び立ち下りのスルーレートは調整される。すなわち、それぞれの駆動パルスの立ち上がり及び立ち下がりは勾配が設定できる。これにより、駆動パルスを印加したことによって各電極および周辺回路に従来発生していた余分な発熱を抑え、電力損失を極力少なくすることができる。これは、単位時間当たりに変化する電荷量（電圧）が大きいほど、各電極および周辺回路に流れる電流が大きくなるためである。
【００９０】
つまり、インクジェット記録装置１２は、各駆動パルスのスルーレートを調整するスルーレート調整手段を備えている。これにより、各駆動パルスのスルーレートが調整されるので、スルーレートを小さくできる。その結果、単位時間当たりに変化する電圧が小さくなるので、圧電体や周辺の回路に大きな電流が流れて余分な熱が発生することを未然に且つ確実に回避できる。
【００９１】
すなわち、急峻に立ち上がったり、立ち下がったりする方形波駆動パルスと比較して、スルーレートが調整された駆動パルスでは、駆動パルスの印加によって各電極および周辺回路に流れる電流を極力抑えることができる。この結果、各電極および周辺回路に発生する余分な熱を抑えることができ、ひいては、電力損失を少なくすることができる。詳細を以下に説明する。
【００９２】
それぞれの駆動パルスを方形波にした場合を図２０に示す。同図は、上記電極に選択的に印加される各駆動パルス波形２０１、２０２、および２０３と、これらの駆動パルスによって各圧電体に発生する電圧波形２０４および２０５を示している。駆動パルス波形２０１、２０２、および２０３は、図１の駆動パルス波形６１、６２、および６３にそれぞれ対応しており、電圧波形２０４および２０５は図１の電圧波形６４および６５にそれぞれ対応している。
【００９３】
すなわち、電圧波形２０４は、駆動パルス波形２０１（吐出駆動パルス）と、駆動パルス波形２０３（共通パルス）とによって、吐出チャンネルの圧電体に発生する電圧波形を示している。また、電圧波形２０５は、駆動パルス波形２０２（非吐出駆動パルス）と、駆動パルス波形２０３（共通パルス）とによって、非吐出チャンネルの圧電体に発生する電圧波形を示している。
【００９４】
これにより、非吐出チャンネルの圧電体においても共通パルスおよび非吐出駆動パルスの印加によって電圧が変化し、圧電体は変形する。この結果、あまりインクを吐出させないチャンネルの圧電体でも共通パルスを印加しない場合と比べて多量の熱を発生させるので、各チャンネル内のインク温度をほぼ均一に保つことができる。しかし、この場合、急峻に立ち上がったり、立ち下がったりする方形波駆動パルスでは、各電極および周辺回路に余分な熱が発生してしまう。
【００９５】
駆動パルスの立ち上がり（立ち下がり）時間をＴｃとし、駆動パルスを印加された電極および周辺回路の抵抗をＲとし、このときに、駆動パルスを印加された電極および周辺回路に印加される電荷量をＱとすると、駆動パルスが立ち上がる（立ち下がる）ことによって流れる電流ｉは、
ｉ＝Ｑ／Ｔｃ・・・（ａ）
と表すことができる。
【００９６】
一方、駆動パルスが印加された電極および周辺回路に発生する熱量Ｕは、
Ｕ＝ｉ２×Ｒ×Ｔｃ・・・（ｂ）
と表すことができる。
【００９７】
ここで、（ｂ）式に（ａ）式を代入すると、熱量Ｕは、
Ｕ＝Ｑ２×Ｒ／Ｔｃ・・・（ｃ）
と表すことができる。
【００９８】
（ｃ）式より、熱量Ｕと、時間Ｔｃとは、反比例の関係にある。つまり、各駆動パルスの立ち上がり、および立ち下がり時間が長いほど、各電極および周辺回路に発生する余分な発熱を抑えることができる。
【００９９】
また、各駆動パルスのスルーレートを調整することによって、インクに生じさせる圧力を制御できる。一般に、インクに同じ圧力を生じさせた場合であっても、インク温度が高いほど吐出しやすい傾向にあり、例えば、周囲温度の変化によってインクの吐出特性（吐出速度や吐出インク滴の体積等）が変動するだけではなくて、誤吐出や不吐出等の危険性もあり、得られる記録品位を損なってしまうことになる。
【０１００】
これに対して、上記インクジェット記録装置１２は、インク吐出性能に適した駆動パルスのスルーレートに調整することによって、駆動パルス系の構成を複雑化することなく、常に、高品位の記録を実現できる。
【０１０１】
ただし、吐出駆動パルスおよび非吐出駆動パルスの立ち上がり、および立ち下がり時間を長くする、すなわちスルーレートを長くすると、インクの吐出性能が落ちてしまう。スルーレートを変化させたときのノズル４３に形成されたインク滴の飛翔速度の挙動を図１７に例示する。
【０１０２】
図１７は、周囲温度が２５℃、駆動電圧が３０Ｖ、吐出駆動パルス幅が２μｓ、共通パルスおよび非吐出駆動パルスの幅が４μｓの駆動パルスにおいて、各駆動パルスのスルーレートを変化させたときのノズル４３に形成されたインク滴の飛翔速度の挙動を示している。
【０１０３】
図１７より、スルーレートを８０Ｖ／μｓ以下にすると飛翔速度が急激に低下し、また、２００Ｖ／μｓ以上では飛翔速度の増加への寄与は僅かなものとなってしまう。発熱低減も併せて考慮すると、８０Ｖ／μｓ〜２００Ｖ／μｓ、すなわち、各駆動パルスの立ち上がり、および立ち下り時間は、およそ１５０〜４００ｎｓにすることが好ましい。
【０１０４】
また、非吐出チャンネルの圧電体に発生する電圧は、その絶対値が吐出チャンネルの圧電体４１に発生する電圧よりも小さく設定されている。具体的には、図１に示すように、電圧波形６５の波高６５Ｈは、電圧波形６４の波高６４Ｈに比べて低い。これは、電圧波形６５で非吐出チャンネル内のインクに与えられる駆動エネルギーが大きすぎると、非吐出チャンネルよりインクが誤って吐出したり、インクの吐出性能が変化したりするためである。
【０１０５】
なお、インクの吐出性能が変化する場合としては、圧電体４１の過度の変形によって、例えば、圧電体４１が熱くなりすぎて非吐出チャンネル内のインクがオーバヒートする場合が挙げられる。
【０１０６】
吐出チャンネルでは、インクの吐出により、圧電体４１の発熱によって印加された熱エネルギーの一部をチャンネル外に持ち去ることができる。一方、非吐出チャンネルでは、インクは吐出されず、上記熱エネルギーは印加されたままの状態（熱エネルギーの一部をチャンネル外に持ち去ることができない状態）であるので、非吐出チャンネル内のインクはオーバヒートしてしまい、インクの吐出性能が変化する可能性がある。
【０１０７】
また、インクの吐出性能が変化する場合としては、圧電体４１の過度の変形によって、例えば、ノズル４３の先端に形成されたメニスカスが不要に振動する場合も挙げられる。
【０１０８】
すなわち、電圧が発生することによって、インク吐出動作には直接寄与しない程度ではあるが、圧電体４１は変形する。これにより、非吐出チャンネルのノズル４３の先端に形成されたメニスカスは、微小ではあるが不要な振動が発生する。したがって、圧電体４１が過度に変形すると、上記メニスカスの形が変化してしまい、インクの吐出性能が変化する可能性がある。
【０１０９】
以上のようなインクの誤吐出およびインク吐出性能の変化を防止するための電圧波形６５を調整する方法としては、図２０において説明した方形波駆動パルスの場合は、非吐出駆動パルスあるいは共通パルスの電位を調整する方法が挙げられる。しかし、電位を調整する方法では、出力電圧が可変の駆動回路もしくは可変出力の供給電源を用意する必要があるなど、ヘッド１の駆動回路であるヘッド駆動回路２３が複雑になってしまう。
【０１１０】
そこで、本発明の一実施形態に係る駆動パルス波形６１、６２、および６３は、前述したように、各駆動パルスの立ち上がり及び立ち下りのスルーレートが調整でき、さらに、一対の非吐出駆動パルスおよび共通パルスにおいて、両者が立ち上がり始めるタイミングには第１の時間差ＤＴ１が、両者が立ち下り始めるタイミングには第２の時間差ＤＴ２がそれぞれ設定されている。
【０１１１】
これにより、時間差ＤＴ１およびＤＴ２を調整することによって、波高６５Ｈを調整することができる。すなわち、非吐出チャンネルの圧電体４１の変形幅を調整することができる。具体的には、図１の場合、時間差ＤＴ１およびＤＴ２を長くすれば波高６５Ｈは大きくなり、短くすれば波高６５Ｈは小さくなる。したがって、時間差ＤＴ１およびＤＴ２を調整することにより、圧電体４１における発熱量を調整できる。
【０１１２】
これにより、一つの供給電源を用意し時間差ＤＴ１およびＤＴ２を調整するだけで、波高６５Ｈを調整することができるので、ヘッド駆動回路２３の構成は単純になる。言い換えれば、圧電体４１の変形幅は、非吐出駆動パルスあるいは共通パルスの電圧に加えて、時間差ＤＴ１およびＤＴ２によっても調整が可能となるので、調整がより柔軟に行える。
【０１１３】
さらに、上記時間差は、共通パルスの立ち上がり時間、および立ち下がり時間と同じ、あるいは短いことが好ましい。詳細を以下に説明する。
【０１１４】
一対の非吐出駆動パルスの波形６２および共通パルスの波形６３と、そのときの非吐出チャンネルの圧電体４１における電圧波形６５を図７に示す。同図に示すように、第１の時間差ＤＴ１は、一対の非吐出駆動パルスおよび共通パルスにおいて最初に立ち上がり始める駆動パルス、すなわち共通パルスの立ち上がり所要時間Ｔｃ１よりも短く設定されている。また、第２の時間差ＤＴ２は、一対の非吐出駆動パルスおよび共通パルスにおいて最初に立ち下り始める駆動パルス、すなわち共通パルスの立ち上がり所要時間Ｔｃ２よりも短く設定されている。
【０１１５】
これにより、非吐出チャンネルの圧電体４１に電圧が発生する時間は確実に短く、印加される電圧も確実に小さくすることができるので、インクの誤吐出およびインク吐出性能の変化を、より確実に防止することができる。
【０１１６】
すなわち、第１の時間差ＤＴ１および第２の時間差ＤＴ２を上記の各所要時間Ｔｃ１およびＴｃ２よりも短くすれば、圧電体４１に発生する電圧は、共通パルスあるいは非吐出駆動パルスが単独で印加された場合に圧電体４１に発生する電圧より小さくすることができる。
【０１１７】
また、図示していないが、第１の時間差ＤＴ１および第２の時間差ＤＴ２を上記の各所要時間と同じにすれば、圧電体４１に生ずる電圧は、共通パルスあるいは非吐出駆動パルスが単独で印加された場合に圧電体４１に生ずる電圧と同じとなるが、瞬時に電圧はその絶対値を減少させる方向へ変化する。これにより、非吐出チャンネルにおける圧電体４１を過剰に変形させることを防止できるので、圧電体４１の過剰な発熱を抑えることができる。
【０１１８】
すなわち、非吐出チャンネル内のインクのオーバヒートを防止することができる。吐出チャンネルにおいては、圧電体４１の発熱によってチャンネル内のインクに付与された熱エネルギーの一部は、インクの吐出によりチャンネル外に持ち去られる。しかし、非吐出チャンネルにおいては、上記のようなことはないので、チャンネル内のインクがオーバヒートしてしまう可能性がある。このオーバヒートを防止するのに図７に示す構成は有効である。
【０１１９】
さらに、図７に示す構成によれば、圧電体４１に電圧が印加される時間が短く、印加される電圧も小さくすることができるので、各チャンネルの吐出ノズル先端に形成されているメニスカスの不要な振動を防止できる。
【０１２０】
つまり、電圧の印加によって、インク吐出動作には直接寄与しない程度ではあるが、圧電体４１は変形するので、各チャンネルの吐出ノズル先端に形成されているメニスカスには微小ではあるが不要な振動が伝わることになる。この不要な振動を極力抑えるためには、図７に示すように、圧電体４１に電圧を印加する時間を短く、印加する電圧を小さくすることが好ましい。
【０１２１】
また、非吐出チャンネルの圧電体４１は、非吐出チャンネルからインクを吐出させる方向、インクを吸引する方向の順に変形することが好ましい。すなわち、共通パルスの印加によって、非吐出チャンネルを形成する圧電体４１の電圧は、非吐出チャンネルからインクを吐出させる方向、インクを吸引する方向の順番で行われる。
【０１２２】
具体的には、ヘッド１の場合、図１および図７の電圧波形６５に示すように、非吐出チャンネルの圧電体４１の電圧を変化させる順番は、負の方向（電圧波形６５ａ）、正の方向（電圧波形６５ｂ）とする。
【０１２３】
つまり、変形する圧電体４１の方向は、共通パルスが印加されるタイミングの次に、非吐出チャンネルが変形する動作方向に逆らう方向になるように非吐出駆動パルスが印加される。これにより、共通パルスと非吐出駆動パルスの印加タイミングにおいて発生するインク吐出系の振動が共振するような場合であっても、すなわちインク吐出系の振動周期における１／２周期の奇数倍のタイミングに整合した場合でも、その共振を打ち消す方向に圧電体４１の電圧は変化するので、非吐出チャンネルにおけるインクの誤吐出を避けることができる。
【０１２４】
なお、インク吐出動作における固有振動は、チャンネル部材のみで支配されるものではなく、圧電体、加圧室インク、ノズル部インク、インク供給部インク等の相互作用によって決まり、ここでは、これらをインク吐出系と称する。
【０１２５】
換言すれば、例えばノズル４３先端にエアーが吸い込まれること等によってインク吐出系の固有振動数がずれ、インク吐出系が共振したとしてもインクの誤吐出を避けることができる。詳細を図８に示し、以下に説明する。
【０１２６】
図８の横軸は時間を示し、駆動パルス８０は圧電体４１に印加される駆動パルスである。波形８１は、駆動パルス８０が印加されたことによって圧電体４１が変形する変位を示している。図中の一点鎖線（位置ｙ０）は、駆動パルス８０が印加されたままの状態においてインク吐出系の変形が最終的に収束する位置を示している。なお、ここでは説明を簡略化するため、圧電体４１に印加される駆動パルス８０は方形波駆動パルスとして説明する。
【０１２７】
駆動パルス８０を印加することにより、圧電体４１は位置ｙ２から位置ｙ０の方向に向かって変形し、変形した慣性エネルギーにより位置ｙ０を通り過ぎて、ｙ１の位置に達する。それから、位置ｙ１からｙ０の位置に向かって変形する。ここで、インク吐出系の振動は減衰しないものとすると、慣性エネルギーによって、ｙ２の位置に達し、以上の変位を繰り返すことになる。つまり、インク吐出系の変位ｙ２−ｙ０−ｙ１−ｙ０−ｙ２−ｙ０・・・を波形に表したものが波形８１である。波形８１は、
ｙ＝１−ｃｏｓ（ω×ｔ）　　　ただし、ｔ≧０
と表すことができる。
【０１２８】
ここで、ｙはインク吐出系の変位を示し、駆動パルス８０が印加されてない場合のインク吐出系の位置（位置ｙ２）をｙ＝０としている。ωはインク吐出系の固有振動数を示している。ｔは時間を示し、駆動パルス８０が印加される瞬間をｔ＝０としている。
【０１２９】
一方、波形８４は、インク吐出系の固有振動における周期Ｔの１／２周期において、駆動パルス８０が立ち下がる場合の圧電体４１の変位を示している。１／２周期において駆動パルス８０が立ち下がった場合は、駆動パルス８０が立ち上がったことによってインク吐出系に発生する振動と、駆動パルス８０が立ち下がったことによってインク吐出系に発生する振動とが共振してしまい、インク吐出系の振動が成長してしまう。波形８４は、
ｙ＝２×ｃｏｓ（ω×（ｔ−Ｔ／２））　　　ただし、ｔ≧Ｔ／２と表すことができる。
【０１３０】
一方、波形８３は、インク吐出系の固有振動における周期Ｔの１周期において、駆動パルス８０が立ち下がる場合である。１周期において駆動パルス８０が立ち下がった場合は、駆動パルス８０が立ち上がったことによってインク吐出系に発生する振動と、駆動パルス８０が立ち下がったことによってインク吐出系に発生する振動とは打ち消され、共振することなく、インク吐出系の振動はほとんど発生しない。つまり、波形８３は、
ｙ＝０　　　ただし、ｔ≧Ｔ
と表すことができる。
【０１３１】
図８から、インク吐出系の固有振動における１／２周期で駆動パルス８０の印加を停止した場合は、インク吐出系が共振し、インク吐出系の振動が成長してしまうことがわかる。この結果、チャンネルの吐出エネルギーが成長してしまい、インクを誤吐出してしまう恐れがある。
【０１３２】
そこで、前述したように、駆動パルスの印加によってインク吐出系が仮に共振したとしてもインクの誤吐出を防止するために、非吐出チャンネルからインクを吐出させる方向、インクを吸引する方向の順に変形することが好ましい。
【０１３３】
さらに、非吐出チャンネルの圧電体４１に対して、圧電体４１を吐出方向に変形させる駆動パルスと、圧電体４１を吸引方向に変形させる駆動パルスとからなる対の駆動パルスの周期をＴ０とし、インク吐出系の固有振動における周期をＴとし、ｎを自然数とすると、
Ｔ０＝ｎ×Ｔ
を満足することが好ましい。
【０１３４】
すなわち、例えば図１および図７に示すように、共通パルス（駆動パルス波形６３）および非吐出駆動パルス（駆動パルス波形６２）の立ち上がりによって発生する圧電体４１の変形が始まるタイミングと、共通パルスおよび非吐出駆動パルスの立ち下がりによって発生する圧電体４１の変形が始まるタイミングとの周期Ｔ０を、周期Ｔの整数倍と等しく設定する。これにより、インク吐出系の共振をより一層抑えることができ、非吐出チャンネルにおけるインクの誤吐出を一層防止できる。
【０１３５】
あるいは、非吐出チャンネルにおける圧電体４１の変形方向は同一方向であり、圧電体４１を変形させる第１の駆動パルスと、第２の駆動パルスとからなる対の駆動パルスの周期をＴ０とし、インク吐出系の固有振動における周期をＴとし、ｎを自然数とすると、
Ｔ０＝（（２×ｎ−１）／２）×Ｔ
を満足することが好ましい。
【０１３６】
すなわち、共通パルスおよび非吐出駆動パルスの立ち上がりによって発生する圧電体４１の変形方向と、共通パルスおよび非吐出駆動パルスの立ち下がりによって発生する圧電体４１の変形方向とを同一方向とし、上記の周期Ｔ０を、１／２×Ｔ周期の奇数倍とする。
【０１３７】
例えば、図９に示すように、駆動パルス波形６３（共通パルス）の駆動パルス幅よりも駆動パルス波形６２（非吐出駆動パルス）の駆動パルス幅を短くする。さらに、共通パルスを立ち上げるタイミングよりも非吐出駆動パルスを立ち上げるタイミングを遅くし、かつ、共通パルスを立ち下げるタイミングよりも非吐出駆動パルスを立ち下げるタイミングを速くする。
【０１３８】
これにより、共通パルスおよび非吐出駆動パルスの立ち上がりによって発生する電圧波形６５ａの変化する方向と、共通パルスおよび非吐出駆動パルスの立ち下がりによって発生する電圧波形６５ｂの変化する方向とは、同一方向（負の方向）となる。つまり、共通パルス（パルス波形６３）および非吐出駆動パルス（パルス波形６２）の印加によって発生する圧電体４１の第１の変形方向と、第２の変形方向とは同一方向になる。さらに、上記の周期Ｔ０を、１／２×Ｔ周期とする。
【０１３９】
これにより、上記第１の変形によって発生する第１の振動と、上記第２の変形によって発生する第２の振動とは、互いには打ち消す方向に変位する。この結果、インク吐出系の共振を防止することができ、非吐出チャンネルにおけるインクの誤吐出を防止できる。
【０１４０】
さらに、上記時間差は可変であることが好ましい。すなわち、図７および図９に示す、第１の時間差ＤＴ１および第２の時間差ＤＴ２は可変であることが好ましい。
【０１４１】
これにより、第１の時間差ＤＴ１および第２の時間差ＤＴ２を、周囲温度や高画質／ノーマル／ドラフトなどのモードごとに設定されるキャリッジ速度に応じて調整することができる。それゆえ、圧電体４１が発熱する熱量を各条件に応じて、最適に調整することができる。
【０１４２】
さらに、インクジェット記録装置１２のヘッド駆動回路２３（図４参照）は、各駆動パルスのスルーレートを調整するスルーレート調整手段によってスルーレートが調整された各駆動パルスを２値化する２値化手段と、上記２値化手段の出力信号に対して更にスルーレートの調整を行う第２スルーレート調整手段とを更に備え、上記時間差を調整することが好ましい。なお、各駆動パルスは、吐出駆動パルス、非吐出駆動パルス、および共通パルスである。詳細を以下に説明する。
【０１４３】
ヘッド駆動回路２３は、図１０に示すように、駆動パルスのスルーレートを調整するスルーレート調整手段１０１ａおよび１０１ｂと、スルーレート調整手段１０１ａによってスルーレートが設定された各駆動パルスを２値化する２値化手段１０２を備えている。この２つの手段により第１の時間差ＤＴ１および第２の時間差ＤＴ２を設定する。
【０１４４】
図１１は、図１０の回路によって、時間差ＤＴ１およびＤＴ２が設定されたパルス波形を示している。すなわち波形１１１は、図１０の回路に入力される波形である。波形１１２は、スルーレート調整手段１０１ａによってスルーレートが調整され、設定された波形を示す。波形１１３は２値化手段１０２によって、方形型の波形に成形された波形を示す。
【０１４５】
具体的には、２値化手段１０２の入力部１０２ａおよび１０２ｂには、それぞれ波形１１２および参照電圧Ｖｒｅｆが入力される。そして、波形１１２の示す電圧値が参照電圧Ｖｒｅｆよりも低い時は、２値化手段１０２の出力部１０２ｃはＯＦＦ信号が出力され、出力される電圧値は０Ｖとなる。逆に、波形１１２の示す電圧値が参照電圧Ｖｒｅｆ以上の時は、２値化手段１０２の出力部１０２ｃはＯＮ信号が出力され、出力される電圧値は２値化手段１０２によってあらかじめ設定された電圧値となる。
【０１４６】
波形１１４は、波形１１３をスルーレート調整手段１０１ｂによってスルーレートが設定された波形を示している。この結果、波形１１２および波形１１４が立ち上がり始めるタイミングには第１の時間差ＤＴ１が、波形１１２および波形１１４が立ち下り始めるタイミングには第２の時間差ＤＴ２が設定される。すなわち、図１において説明した駆動パルスと対応させれば、波形１１２が共通パルスの駆動パルス波形であり、波形１１４が非吐出駆動パルスの駆動パルス波形を示している。
【０１４７】
これにより、第１の時間差ＤＴ１および第２の時間差ＤＴ２を、単純な回路構成で設定することができ、図１０に示すような単純な回路構成で数ｎｓｅｃ〜数百ｎｓｅｃの時間差を設定することができる。
【０１４８】
また、スルーレート調整手段１０１は、電位レベルを少なくとも２つ以上に分割された供給電源間をスイッチングする速度によって制御されていることが好ましい。
【０１４９】
これにより、マイクロプロセッサ等による比較的簡単な制御によってスルーレートの調整が可能である。つまり、駆動電圧に至るまでの電圧レベルを複数に分割したものの内１つを選択するスイッチがあり、そのスイッチング速度をマイクロプロセッサによって制御することで、ソフトウェアによりスルーレートの調整が可能となる。
【０１５０】
すなわち、駆動パルスのスルーレートを調整する手段として、駆動電圧の電圧範囲を複数に分割した電圧レベル間をスイッチングする速度によって制御する。
【０１５１】
具体的には、図１５に示すように、駆動電圧Ｖｄｒｖを抵抗等によってＶ１からＶ３に電圧レベルを分割したもののうち１つを選択するスイッチＳＷとを備え、ＣＰＵからのスイッチング信号Ｓにより各電圧レベル間を切り替えるものである。
【０１５２】
駆動パルスの立ち上がり時は、ＧＮＤ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖｄｒｖを順次選択し、逆に駆動パルスの立ち下がり時は、Ｖｄｒｖ、Ｖ３、Ｖ２、Ｖ１、ＧＮＤを順次選択する。この構成によると、図１６に示すように、スルーレートの調整は各各電圧レベル間を切換える速度を変化させることによって実現できる。
【０１５３】
また、上記インクジェット記録装置１２のヘッド１は、圧電体４１の分極方向と印加される電界の方向とを一致させたインクジェットヘッドであったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、分極の方向と電界の方向を直交させることにより圧電体４１を剪断モードで使用するインクジェットヘッドにも本発明を適用することができる。そのインクジェットヘッドを図６に示し、詳細を以下に説明する。
【０１５４】
インクジェットヘッド７０（以下、単に、ヘッド７０と称する。）は、分極の方向と電界の方向を直交させることにより圧電体４１を剪断モードで使用する方式であり、チャンネル４２を構成する壁の両壁面に電極を設け、隣り合うチャンネル間の電位差により電界を与えるものである。具体的には、ヘッド７０は、一列に配列された複数のチャンネル４２を有し、隣り合うチャンネル４２間には圧電体４１が配されている。圧電体４１とチャンネル４２との間には電極７１（７１ａ、７１ｂ、及び７１ｃ）がそれぞれ設けられている。また、それぞれのチャンネル４２はインクを吐出するためのノズル４３（吐出部）を有し、ノズル４３はチャンネル４２の底面４２ｔに設けられている。
【０１５５】
図５に示したヘッド１の場合は、吐出駆動パルスまたは非吐出駆動パルスが印加されるのは第１の電極４５であり、共通パルスが印加されるのは第２の電極４６であるというように、印加される電極が明確に分かれていた。しかし、図６に示すヘッド７０の場合は、明確に分かれていない。
【０１５６】
すなわち、例えば、吐出チャンネル４２ａの両壁面に設けられた電極７１ａには吐出駆動パルスが印加される一方で、吐出チャンネル４２ａの両隣に位置するチャンネル４２ｂに設けられた電極であって電極７１ａに圧電体４１を介して対峙する電極７１ｂには共通パルスが印加される。一方、例えば、非吐出チャンネル４２ｃの両壁面に設けられた電極７１ｃには非吐出駆動パルスが印加される一方、非吐出チャンネル４２ａの両隣に位置するチャンネル４２ｂに設けられた電極であって電極７１ａに圧電体４１を介して対峙する電極７１ｂに共通パルスが印加される。
【０１５７】
つまり、ヘッド７０は、どのチャンネルからインクを吐出するかによって、吐出駆動パルス、非吐出駆動パルス、および共通パルスのそれぞれが印加される電極が決定される構成であり、インクジェットヘッドの駆動方法自体は、図５に示すヘッド１と同じである。
【０１５８】
すなわち、本発明を適用できるインクジェット記録装置は、駆動パルスを各チャンネルに設けられた圧電体にそれぞれ印加し、該圧電体を拡張又は収縮させてインクの吐出を制御して記録を行うインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置であれば良い。
【０１５９】
〔実施の形態２〕
本発明に係る実施の形態２について図１、図５、図６、及び図１２から図１９に基づいて以下に説明する。なお、本実施の形態２に係るインクジェット記録装置の画像形成工程および回路構成は、実施の形態１と同じであるため、その説明を省略する。
【０１６０】
本発明の実施の形態２に係るインクジェット記録装置のインクジェットヘッド１（以下、単に、ヘッド１と称する。）について説明する。
【０１６１】
ヘッド１は、図５に示すように圧電体４１が設けられた複数のチャンネル４２を有している。それぞれのチャンネル４２はインクを吐出するためのノズル４３（吐出部）を有し、ノズル４３はチャンネル４２の底面４２ｔに設けられている。各チャンネル４２の側面であって圧電体４１が形成された側面の外側には第１の電極４５が形成されている。さらに、ヘッド１は、第１の電極４５と圧電体４１を挟んで対峙する第２の電極４６とを有している。ヘッド１の第２の電極４６においては、各チャンネル４２に共有する電極として形成されている。
【０１６２】
次に、上記構成のヘッド１がインクを吐出する工程を説明する。
ヘッド１は、圧電体４１の分極方向と印加される電界の方向とを一致させたインクジェットヘッドである、つまり両方向ともに圧電体４１の厚み方向としたものである。具体的には、第１の電極４５には吐出駆動パルスあるいは非吐出駆動パルスが選択的に印加される一方で、第２の電極４６には共通パルスが印加されることにより、両電極間の圧電体４１中に電界を形成させる。これにより、圧電体４１は変形し、チャンネル４２が拡張／収縮することによって、インク吐出動作が行なわれる。
【０１６３】
図１に各電極に印加される駆動パルス波形を示す。
各電極に対して選択的に印加される駆動パルス波形は波形６１から６３であり、波形６１から６３に示された各駆動パルスによって圧電体４１に印加される電圧波形が波形６４および６５である。
【０１６４】
詳細には、図１の横軸は時間を示し、駆動パルス波形６１はインクを吐出するチャンネル（以下、吐出チャンネルと称する。）の第１の電極４５に印加される吐出駆動パルスの波形を示している。駆動パルス波形６２は、インクを吐出しないチャンネル（以下、非吐出チャンネルと称する。）の第１の電極４５に印加される非吐出駆動パルスの波形を示している。そして、駆動パルス波形６３は、第２の電極４６に印加される共通パルス（ＣＯＭ：ＣＯＭＭＯＮ）の波形を示している。
【０１６５】
一方、電圧波形６４は吐出チャンネルの圧電体４１に発生する電圧波形を示している。電位波形６５は非吐出チャンネルの圧電体４１に発生する電圧波形を示している。すなわち、電圧波形６４は、吐出駆動パルスの駆動パルス波形６１と、共通パルスの駆動パルス波形６３とによって圧電体４１に発生する電圧波形を示している。また、電圧波形６５は、非吐出駆動パルスの駆動パルス波形６２と、共通パルスの駆動パルス波形６３とによって圧電体４１に発生する電圧波形を示している。
【０１６６】
以上のような駆動パルスをチャンネル４２の第１の電極４５および第２の電極４６に選択的に印加することによって、チャンネル４２はインクを吐出する。
すなわち、吐出チャンネルにおいては、始めに第１の電極４５に吐出駆動パルスが印加され、吐出チャンネルの圧電体４１に正の電圧を発生させる。圧電体４１に正の電圧を発生させる状態とは、第２の電極４６に対して第１の電極４５が高電位になる状態をいう。
【０１６７】
このとき、圧電体４１はそのチャンネル４２を拡張する方向に変形し、この結果、そのチャンネル４２内のインクには急激に負の圧力を生じさせると同時に共通のインク溜めからインクを吸引し始める。これが、吐出準備動作である。そして、時間の経過とともに、インクの流入によってチャンネル内のインクの圧力は正の圧力へと徐々に変化する。
【０１６８】
次に、この正の圧力がピークに達した時に、駆動パルス波形６１および６３に示すように吐出駆動パルスが立ち下がると同時に共通パルスが立ち上がる。これにより、吐出チャンネルにおける圧電体４１に負の電圧が発生する。このとき、圧電体４１はそのチャンネル４２を収縮する方向に変形する。この結果、吐出チャンネル内のインクは更に大きな正の圧力下になり、ノズルよりインク滴が吐出される。これが、吐出動作であり、吐出準備動作で生じた圧力を助長するタイミングで行なわれる。
【０１６９】
その後、チャンネル内のインクの圧力は負の圧力へ、そして正の圧力へと周期的に変化する残留振動が生じる。そして、この残留振動を抑える（弱める）タイミングで、また、吐出したインク量相当を共通のインク溜めから吸引する様に駆動パルス波形６３を立ち下げる。これを、インク吸引動作とする。
【０１７０】
上記のような、吐出準備動作、吐出動作、インク吸引動作の一連の動作を繰り返すことにより、１つのチャンネルより連続的にインクを吐出させることが可能となる。連続的にインクを吐出させ、記録媒体上でのドット面積および濃度の階調表現を行う記録をマルチドロップ方式と言う。
【０１７１】
すなわち、マルチドロップ方式のインクジェット記録装置は、駆動パルスを同一チャンネルの圧電体に複数回印加し、該圧電体の拡張又は収縮を繰り返して同一チャンネルにより連続的にインク吐出を行い、ドット階調記録を行うものである。なお、逆に階調表現を行わない記録方式を、バイナリ方式と言う。
【０１７２】
次に、非吐出チャンネルの動作について説明する。
【０１７３】
非吐出チャンネルにおいては、非吐出駆動パルスおよび共通パルスが印加される。一対の非吐出駆動パルスおよび共通パルスにおいては、両者が立ち上がり始めるタイミングには第１の時間差ＤＴ１が、両者が立ち下り始めるタイミングには第２の時間差ＤＴ２がそれぞれ設定されている。この時間差ＤＴ１およびＤＴ２により、非吐出チャンネルの圧電体４１にも電圧が発生する。
【０１７４】
これにより、非吐出チャンネルの圧電体４１も変形することになり、その度に非吐出チャンネルの圧電体４１は発熱する。この結果、吐出チャンネルおよび非吐出チャンネル内のインク温度をほぼ均一に保つことができる。すなわち、非吐出駆動パルスは非吐出チャンネルの圧電体４１を発熱させるための駆動パルスであり、インクの吐出動作には直接寄与しない駆動パルスである。
【０１７５】
なお、波形６２に示された非吐出駆動パルスと、波形６３に示された共通パルスとは同じ波形であるが、本発明はこれに限定されるものではない。また、第１の時間差ＤＴ１と第２の時間差ＤＴ２とは同じ長さであるが、本発明はこれに限定されるものではない。さらに、一対の非吐出駆動パルスおよび共通パルスにおいて、立ち上がり始める順番、および立ち下り始める順番も、本発明を限定するものではない。
【０１７６】
なお、一対の非吐出駆動パルスおよび共通パルスによって非吐出チャンネルの圧電体に２回発生する電圧は、インクに生じる圧力を互いに相殺するタイミングで行なわれる為、インクの吐出には至らない。
【０１７７】
また、非吐出チャンネルの圧電体に生じる電圧値は、吐出チャンネルにおける圧電体に発生する電圧よりも小さくなっている。これは、吐出チャンネルにおいては、圧電体が発する熱量の一部を吐出されたインク滴によってチャンネル外部へ放出されるが、非吐出チャンネルにおいてはこの熱量分を差し引いて発熱させるためである。また、非吐出駆動パルスは、マルチドロップ方式の記録における吐出チャンネルの非吐出期間にも適用される。
【０１７８】
また、第１の電極４５および第２の電極４６に印加する駆動パルス波形にはスルーレートが設定されている。すなわち、それぞれの駆動パルスの立ち上がり、立ち下がりは所定の勾配が設定されている。このスルーレートを変化させることで、チャンネル内のインクに生じさせる圧力を調整することが出来る。
【０１７９】
図１７は、周囲温度が２５℃、駆動電圧が３０Ｖ、吐出駆動パルス幅が２μｓ、共通パルスおよび非吐出駆動パルスの幅が４μｓの駆動パルスにおいて、スルーレートを変化させたときのノズル４３に形成されたインク滴の飛翔速度の挙動を示している。
【０１８０】
図１７よりスルーレートが１００Ｖ／μｓｅｃ以下の領域で、吐出インク滴の飛翔速度が変化している。これは、チャンネル内のインクに生じさせた圧力が変化していることを意味する。つまり、スルーレートを変化させることで、チャンネル内のインクに生じさせる圧力を調整することが出来る。
【０１８１】
ところで、インクは温度が高くなるにつれて吐出されやすく、吐出インク滴の体積が大きくなる傾向があり、このため、周囲温度等によってチャンネル内のインクに生じさせる圧力を調整する必要がある。
【０１８２】
具体的には、周囲温度が低い場合には、不吐出を防ぎ所定のインク滴飛翔速度を得るために大きい圧力を生じさせる必要があり、周囲温度が高くなると圧力を低下させて誤吐出や飛沫を防止する必要がある。この場合、駆動パルスのスルーレートを調整することによって、比較的容易に圧力を調整することが出来る。
【０１８３】
つまり、本発明の実施の形態２に係るインクジェット記録装置は、以上のように、各チャンネルに設けられた圧電体に駆動パルスをそれぞれ印加し、該圧電体を拡張又は収縮させてインクの吐出を制御して記録を行うインクジェット記録装置であって、上記の駆動パルスのスルーレートを調整するスルーレート調整手段を備えている。
【０１８４】
これにより、駆動パルスのスルーレートが調整されるので、スルーレートを小さく調整できる。その結果、単位時間当たりに変化する電圧が小さくなるので、圧電体や周辺の回路に大きな電流が流れて余分な熱が発生することを未然に且つ確実に回避できる。また、インク吐出性能に適した駆動パルスのスルーレートに調整することによって、駆動パルス系の構成を複雑化することなく、常に、高品位の記録を実現できる。
【０１８５】
また、マルチドロップ方式のインクジェット記録装置においても、図１において説明した構成は適用可能である。すなわち、複数回印加される上記駆動パルスの各スルーレートを調整するスルーレート調整手段を備えた構成とすれば良い。
【０１８６】
これにより、駆動パルスのスルーレートが調整されるので、スルーレートを小さく調整できる。その結果、単位時間当たりに変化する電圧が小さくなるので、圧電体や周辺の回路に大きな電流が流れて余分な熱が発生することを未然に且つ確実に回避できる。また、インク吐出性能に適した駆動パルスのスルーレートに調整することによって、駆動パルス系の構成を複雑化することなく、常に、高品位の記録を実現できる。
【０１８７】
また、吐出に直接的に寄与するのは、吐出準備動作と吐出動作である為、吐出準備動作の駆動パルスのスルーレートと、吐出動作の駆動パルスのスルーレートとのうち、少なくとも一方を調整することが好ましい。すなわち、これらの一方または両方のスルーレートを調整することで、吐出インクの飛翔速度や体積などの吐出性能をコントロールすることが好ましい。
【０１８８】
換言すれば、インクを吐出する際に直接的に影響するスルーレートを調整し、インク吐出動作には直接的に影響しないインク吸引動作におけるスルーレートは調整しない。これにより、余計な調整を省略することができるので、迅速にインクの吐出動作を行うことが可能となり、インクの誤吐出もより確実に防止することができる。
【０１８９】
すなわち、インクの吐出は、上述したように、吐出準備動作、吐出動作、及びインク吸引動作の順に行われる。この場合、インクの吐出特性に直接影響するのは、吐出準備動作と吐出動作である。インク吸引動作は直接的に関与しない。）。したがって、吐出準備動作と吐出動作の一方、又は両方のスルーレートをスルーレート調整手段による調整によって、吐出特性を調整することが可能となる。
【０１９０】
なお、インク吸引動作のスルーレートまで変化させると、インクの吸引を遅らせたり、インク吸引時にチャンネル内のインクに余分な圧力を発生させたりして、次のインク吐出の障害となってしまうので、好ましくない。
【０１９１】
また、マルチドロップ方式のインクジェット記録装置においては、駆動パルスの上記各スルーレートのうち、少なくとも一つは他と異なることが好ましい。これにより、連続してインクを吐出する場合、短い間隔でインク吐出を行う必要があり、第２滴目以降のインク滴は第１滴目のインク吐出時の残留振動やインク吸引の圧力波の影響により、第１滴目のインク吐出特性とは異なることになる。
【０１９２】
また、マルチドロップ方式のインクジェット記録装置において、駆動パルスの上記各スルーレートのうち、少なくとも二つは同じであることが好ましい。この場合、２つの吐出インク滴間で、特に駆動パルスのスルーレートを変えることなく、所望のインク吐出特性が得られる場合は、同一の駆動パルスを用いることで、駆動パルスの切換え数を削減できるため、その分の駆動回路の構成を簡素化できる。
【０１９３】
すなわち、連続してインクを吐出する場合、短い間隔（例えば１２０ｋＨｚ）でインク吐出を行う必要があり第２滴目以降のインク滴は前のインク吐出時の残留振動（インク吸引動作では残留振動を完全に無くすことは出来ない）やインク吸引の圧力波の影響により、第１滴目のインク吐出特性とは異なる。
【０１９４】
具体的には、図１８に示すように、安定して吐出する条件下では第１滴目のインク吐出速度に比べて第２発目のインク吐出速度は随分と大きく、第３滴目、第４滴目と次第に速度差は小さくなるものの速くなるが、それ以降のインク滴はほぼ等速状態となる。
【０１９５】
なお、「安定して吐出する条件下」とは、残留振動が吐出を助長するタイミングでも相殺するタイミングでもなくなる吐出タイミング（ｔ）であり、残留振動の周期をＴａとすると、
ｔ＝ｎ／２×Ｔａ（ｎは０または自然数）
で表される。
【０１９６】
残留振動の周期を実測する代わりに、２×（インク加圧室のアクティブラングレンス）÷（インク音速）により求めても良い。
【０１９７】
一方、不安定な吐出条件として、図１２に示すように、ｔ＝０．２５×Ｔａでは残留振動が吐出を助長するタイミングであり、吐出力が過大となって、ノズル面で、いわゆる「しぶく」状態となったり、吐出後の圧力の反動（残留振動）で大気をチャンネル内に巻きこんだりすることがある。また、ｔ＝０．７５×Ｔａでは、駆動パルスによって与えた圧力が残留振動によって相殺される為、充分な吐出圧力が得られない状態となる。
【０１９８】
インクジェット記録装置で最も一般的な、インクジェットヘッドが記録媒体上を往復しながら記録を行うシャトル駆動方式においては、このようなインク吐出速度の変化は記録媒体上での着弾位置のばらつきを生じることになる。理想的には、図１９に示すように、後発のインク滴ほど徐々に吐出速度が上昇し、吐出タイミングの遅れを取り戻し、記録媒体直前で合体することが好ましい。
【０１９９】
マルチドロップ方式のインクジェット記録装置において、各吐出インク滴の飛翔速度制御をする上で、各吐出インク滴に対応する駆動パルスのスルーレートを個別に調整する手法が有効である。
【０２００】
例えば、図１３に示すように、吐出インク滴の飛翔速度が遅い第１滴目はスルーレート（勾配）を大きく、残留振動等によって吐出が助長される第２滴目はスルーレートを小さく設定する。第３滴目以降は、第２滴目と同様に残留振動等によって吐出が助長されるものの、吐出のタイミングが遅れる分だけ飛翔速度を大きくする必要があるため、次第にスルーレートを大きく設定する。
【０２０１】
ただし、ある２つの吐出インク滴間で、特にスルーレートを変えずとも所望のインク飛翔速度が得られる場合には、同一の駆動パルスを用いることができる。これにより、スルーレートの設定数を削減できるため、その分の駆動回路の構成を簡素化できる。このような構成にすれば、連続的に吐出されるインク滴が記録媒体直前で合体して着弾するという理想的なマルチドロップ方式の吐出制御が可能である。
【０２０２】
また、上記の各駆動パルスの発生タイミングが一定であることが好ましい。この場合、駆動パルスの発生のタイミングが固定できるため、駆動回路が簡素化できる。
【０２０３】
例えば、安定して吐出する条件下では第１滴目のインク吐出速度と比較して第２滴目のインク吐出速度はずいぶん大きく、第３滴目、第４滴目と次第に速度差は小さくなるものの速くなり、それ以降のインク滴はほぼ等速状態となる。
【０２０４】
インクジェット記録装置において最も一般的な記録方式においては、上記のようにインク吐出速度の変化は、記録媒体上での着弾位置のばらつきを招来することになる。理想的には、後発のインク滴ほど徐々に吐出速度が上昇し、吐出タイミングの遅れを取り戻し、記録媒体直前で合体することが好ましい。このようにインク吐出速度を理想的に制御する上で、各駆動パルスの発生タイミングが一定であることは非常に有効な手段となる。
【０２０５】
即ち、駆動パルスのスルーレートで各インク滴の飛翔速度を制御する場合、駆動パルスの発生タイミングが一定であり、駆動回路の構成を簡素化できる。また、吐出のタイミングが等間隔となるため、前述した「安定した吐出条件下」での吐出が可能となる。
【０２０６】
また、上記チャンネルのうち非吐出チャンネルが、吐出チャンネルと同等の温度になるように駆動されていることが好ましい。
【０２０７】
この場合、インクの吐出は行わないが、吐出を行うチャンネルと同等の温度になるように動作させる（圧電体のヒステリシス損による発熱が生じる）ことで、全チャンネルの温度を均一化でき、チャンネル間のインク吐出特性のばらつきを解消できる。また、非吐出駆動パルスのスルーレートを調整することで、発熱量やチャンネル内のインクに生じる圧力を比較的容易に調整できる。
【０２０８】
すなわち、図１４に示すように、非吐出駆動パルスのスルーレートを調整することで、任意の電圧波形を圧電体に印加することができる。これにより、頻繁にインクを吐出するチャンネルとあまり吐出しないチャンネルとの温度差をなくし、チャンネル間のインク吐出特性のばらつきを解消でき、非吐出チャンネル内のインクに生じる圧力制御も可能である。
【０２０９】
また、各駆動パルスを調整するためのスルーレート調整手段は、駆動電圧を複数に分圧したものを小さい方から順に切り替えて選択して立ち上げる一方、大きい方から順に切り替えて立ち下げて出力し、この出力を上記駆動パルスとして出力することが好ましい。
【０２１０】
この場合、駆動電圧を順に切り替えて選択するという簡単な制御によって、駆動パルスのスルーレートの調整が可能となる。
【０２１１】
これにより、マイクロプロセッサ等による比較的簡単な制御によってスルーレートの調整が可能である。つまり、駆動電圧に至るまでの電圧レベルを複数に分割したものの内１つを選択するスイッチがあり、そのスイッチング速度をマイクロプロセッサによって制御することで、ソフトウェアによりスルーレートの調整が可能となる。
【０２１２】
駆動パルスのスルーレートを調整する手段として、駆動電圧の電圧範囲を複数に分割した電圧レベル間をスイッチングする速度によって制御する。具体的には、図１５に示すように、駆動電圧Ｖｄｒｖを抵抗等によってＶ１からＶ３に電圧レベルを分割したもののうち１つを選択するスイッチＳＷとを備え、ＣＰＵからのスイッチング信号Ｓにより各電源間を切り替えるものである。
【０２１３】
駆動パルスの立ち上がり時は、ＧＮＤ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖｄｒｖを順次選択し、逆に駆動パルスの立ち下がり時は、Ｖｄｒｖ、Ｖ３、Ｖ２、Ｖ１、ＧＮＤを順次選択する。この構成によると、図１６に示すように、スルーレートの調整は各電源間を切り替える速度を変化させることによって実現できる。
【０２１４】
なお、インクジェット記録装置１２のヘッド１は、圧電体４１の分極方向と印加される電界の方向とを一致させたインクジェットヘッドであったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、分極の方向と電界の方向を直交させることにより圧電体４１を剪断モードで使用するインクジェットヘッドにも本発明を適用することができる。そのインクジェットヘッドを図６に示し、詳細を以下に説明する。
【０２１５】
インクジェットヘッド７０（以下、単に、ヘッド７０と称する。）は、分極の方向と電界の方向を直交させることにより圧電体４１を剪断モードで使用する方式であり、チャンネル４２を構成する壁の両壁面に電極を設け、隣り合うチャンネル間の電位差により電界を与えるものである。
【０２１６】
具体的には、ヘッド７０は、一列に配列された複数のチャンネル４２を有し、隣り合うチャンネル４２間には圧電体４１が配されている。圧電体４１とチャンネル４２との間には電極７１がそれぞれ設けられている。また、それぞれのチャンネル４２はインクを吐出するためのノズル４３（吐出部）を有し、ノズル４３はチャンネル４２の底面４２ｔに設けられている。
【０２１７】
図５に示したヘッド１の場合は、吐出駆動パルスまたは非吐出駆動パルスが印加されるのは第１の電極４５であり、共通パルスが印加されるのは第２の電極４６であるというように、印加される電極が明確に分かれていた。しかし、図６に示すヘッド７０の場合は明確に分かれていない。
【０２１８】
すなわち、例えば、吐出チャンネル４２ａの両壁面に設けられた電極７１ａには吐出駆動パルスが印加される一方で、吐出チャンネル４２ａの両隣に位置するチャンネル４２ｂに設けられた電極であって電極７１ａに圧電体４１を介して対峙する電極７１ｂには共通パルスが印加される。
【０２１９】
一方、例えば、非吐出チャンネル４２ｃの両壁面に設けられた電極７１ｃには非吐出駆動パルスが印加される一方で、非吐出チャンネル４２ａの両隣に位置するチャンネル４２ｂに設けられた電極であって電極７１ａに圧電体４１を介して対峙する電極７１ｂに共通パルスが印加される。
【０２２０】
つまり、ヘッド７０は、どのチャンネルよりインクを吐出するかによって、吐出駆動パルス、非吐出駆動パルス、および共通パルスのそれぞれが印加される電極が決定される構成であり、インクジェットヘッドの駆動方法自体は、図５に示すヘッド１と同じである。
【０２２１】
すなわち、本発明を適用できるインクジェット記録装置は、駆動パルスを各チャンネルに設けられた圧電体にそれぞれ印加し、該圧電体を拡張又は収縮させてインクの吐出を制御して記録を行うインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置であれば良い。
【０２２２】
以上で説明した本発明に係るインクジェット記録装置は、以下のように表現することもできる。
【０２２３】
すなわち、本発明に係るインクジェット記録装置は、圧電体が設けられた複数のチャンネルと、その圧電体にそれぞれ圧電体を挟んで対面するように形成された第１の電極および第２の電極とを有し、上記電極に駆動パルスを印加することにより上記対面する電極間に電界を生じせしめ、チャンネルを拡張／収縮させることによってインク吐出動作を行うインクジェット記録装置において、上記電極に印加する駆動パルスにはスルーレートが設定されている構成である。
【０２２４】
上記の構成によれば、電極に印加する駆動パルスにはスルーレートが設定されているので、駆動パルスを印加したことによって各電極および周辺回路に生ずる余分な発熱を抑え、電力ロスを極力少なくすることができる。なお、「駆動パルスにスルーレートが設定されている」とは、駆動パルスの立ち上がり、立ち下がりが一定の勾配をもっているということである。
【０２２５】
また、以上で説明した本発明に係るインクジェット記録装置は、以下のように表現することもできる。
【０２２６】
すなわち、本発明に係るインクジェット記録装置は、圧電体が設けられた複数のチャンネルと、その圧電体にそれぞれ圧電体を挟んで対面するよう形成された第１の電極および第２の電極とを有し、上記電極に駆動パルスを印加することにより上記対面する電極間に電界を生じせしめ、チャンネルを拡張／収縮させることによってインク吐出を行うインクジェット記録装置において、上記駆動パルスのスルーレートが調整可能である構成である。
【０２２７】
上記の構成によれば、駆動パルスのスルーレートを変化させることによって、インクに生じさせる圧力をコントロールすることが出来る。なお、「駆動パルスのスルーレート」とは、駆動パルスの立ち上がり、立ち下りの勾配を意味する。
【０２２８】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０２２９】
【発明の効果】
本発明のインクジェット記録装置は、以上のように、駆動パルスを各チャンネルに設けられた圧電体にそれぞれ印加し、該圧電体を拡張又は収縮させてインクの吐出を制御して記録を行うインクジェット記録装置であって、上記の駆動パルスのスルーレートを調整するスルーレート調整手段を備えた構成である。
【０２３０】
それゆえ、スルーレート調整手段によって駆動パルスのスルーレートが調整されるので、スルーレートを小さくできる。したがって、単位時間当たりに変化する電圧が小さくなるので、圧電体や周辺の回路に大きな電流が流れて余分な熱が発生することを未然に且つ確実に回避できる。
【０２３１】
また、インク吐出性能に適した駆動パルスのスルーレートに調整することによって、駆動パルス系の構成を複雑化することなく、常に、高品位の記録を実現できるという効果を併せて奏する。
【０２３２】
上記駆動パルスは、一方の電極を介して上記圧電体に印加される共通パルスと、他方の電極を介して上記圧電体に選択的に印加される吐出駆動パルス及び非吐出駆動パルスとを含み、上記スルーレート調整手段は、上記共通パルスと上記非吐出駆動パルスとの間において、立ち上がり及び立ち下がりのタイミングに時間差を設けていることが好ましい。
【０２３３】
この場合、共通パルスと非吐出駆動パルスとの間で、立ち上がりおよび立ち下がりのタイミングに時間差が設定され、各駆動パルスの立ち上がり、および立ち下がりは一定の勾配をもって印加されているので、この時間差を調整するだけで、圧電体における電圧の変動幅を調節することができる。すなわち、圧電体が変形する変動幅を調整することができる。したがって、圧電体における発熱量を調整することができる。
【０２３４】
また、各駆動パルスの立ち上がり、立ち下がりは一定の勾配をもって印加されるので、上記時間差を設定するという単純な駆動回路で、共通パルスによって圧電体が発熱する熱量を調整することができるという効果を併せて奏する。
【０２３５】
上記時間差は、上記共通パルスの立ち上がり時間、および立ち下がり時間と同じ、あるいは短いことが好ましい。この場合、非吐出チャンネル内のインクのオーバヒートを防止することができる。さらに、圧電体に電圧が印加される時間が短く、印加される電圧も小さくすることができるので、各チャンネルの吐出部に形成されているメニスカスの不要な振動を防止できるという効果を併せて奏する。
【０２３６】
本発明のインクジェット記録装置においては、以上のように、さらに、非吐出チャンネルの圧電体は、非吐出チャンネルからインクを吐出させる方向、インクを吸引する方向の順に変形することが好ましい。
【０２３７】
この場合、共通パルスの印加によって、非吐出チャンネルを形成する圧電体の電圧は、非吐出チャンネルからインクを吐出させる方向、インクを吸引する方向の順番で行われる。
【０２３８】
変形する圧電体の方向は、共通パルスが印加されるタイミングの次に、非吐出チャンネルが変形する動作方向に逆らうように非吐出駆動パルスが印加される。これにより、共通パルスと非吐出駆動パルスの印加タイミングにおいて発生するインク吐出系の振動が共振するような場合であっても、すなわちインク吐出系の振動周期の奇数倍における１／２周期のタイミングに整合した場合でも、その共振を打ち消す方向に圧電体の電圧は変化するので、非吐出チャンネルにおけるインクの誤吐出を避けることができるという効果を奏する。
【０２３９】
非吐出チャンネルの圧電体に対して、圧電体を吐出方向に変形させる駆動パルスと、圧電体を吸引方向に変形させる駆動パルスとからなる対の駆動パルスの周期をＴ０とし、インク吐出系の固有振動における周期をＴとし、ｎを自然数とすると、
Ｔ０＝ｎ×Ｔ
を満足することが好ましい。
【０２４０】
この場合、非吐出チャンネルを形成する圧電体の振動が始まるタイミングと、次に、圧電体の振動がはじまるタイミングとが、周期Ｔの自然数倍となる。これにより、共通パルスおよび非吐出駆動パルスの印加によって発生する圧電体の第１の変形が始まるタイミングと、共通パルスおよび非吐出駆動パルスの印加を停止することによって発生する圧電体の第２の変形が始まるタイミングとの時間差が、周期Ｔの自然数倍となるので、インク吐出系の共振を抑えることができるという効果を奏する。したがって、非吐出チャンネルにおけるインクの誤吐出を一層防止できるという効果を併せて奏する。
【０２４１】
非吐出チャンネルにおける圧電体の変形方向は同一方向であり、圧電体を変形させる第１の駆動パルスと、第２の駆動パルスとからなる対の駆動パルスの周期をＴ０とし、インク吐出系の固有振動における周期をＴとし、ｎを自然数とすると、
Ｔ０＝（（２×ｎ−１）／２）×Ｔ
を満足することが好ましい。
【０２４２】
この場合、共通パルスおよび非吐出駆動パルスの印加によって発生する圧電体の第１の変形方向と、第２の変形方向とは同一方向である。また、非吐出チャンネルにおける圧電体の振動が始まるタイミングと、次に、上記の圧電体の振動がはじまるタイミングとの時間差を、インク吐出系の固有振動における周期Ｔにおける１／２周期の奇数倍としている。
【０２４３】
これにより、上記第１の変形によって発生する第１の振動と、上記第２の変形によって発生する第２の振動とは、互いには打ち消す方向に変位するので、インク吐出系の共振を防止することができる。したがって、非吐出チャンネルにおけるインクの誤吐出を防止できるという効果を併せて奏する。
【０２４４】
上記時間差は可変であることが好ましい。この場合、上記共通パルスの印加タイミングと非吐出駆動パルスの印加タイミングとにおいて設定された時間差を、例えば周囲温度やキャリッジ速度（高画質／ノーマル／ドラフト）に応じて調整することができる。したがって、共通パルスによって圧電体が発熱する熱量を各条件に応じて、最適に調整することができるという効果を併せて奏する。
【０２４５】
本発明の他のインクジェット記録装置は、以上のように、上記スルーレート調整手段によってスルーレートが調整された上記駆動パルスを２値化する２値化手段と、上記２値化手段の出力信号に対して更にスルーレートの調整を行う第２スルーレート調整手段とを更に備え、上記時間差を調整することが好ましい。
【０２４６】
この場合、上記スルーレート調整手段によってスルーレートが調整された上記駆動パルスは、２値化手段によって２値化される。このようにして２値化された駆動パルスは、第２スルーレート調整手段によって、更なるスルーレートの調整が行われる。これにより、最終的に、上記時間差が調整される。
【０２４７】
このように、上記共通パルスの印加タイミングと、非吐出駆動パルスの印加タイミングとの時間差が、単純な構成で実現できるという効果を奏する。
【０２４８】
上記のスルーレート調整手段は、吐出準備動作の駆動パルスのスルーレートと、吐出動作の駆動パルスのスルーレートとのうち、少なくとも一方を調整することが好ましい。
【０２４９】
この場合、インクの吐出は、吐出準備動作、吐出動作、及びインク吸引動作の順に行われる。それゆえ、インクの吐出特性に直接影響するのは、吐出準備動作と吐出動作である。インク吸引動作は直接的に関与しない。したがって、吐出準備動作と吐出動作の一方、又は両方のスルーレートをスルーレート調整手段による調整によって、吐出特性を調整することできるという効果を奏する。
【０２５０】
また、本発明の更に他のインクジェット記録装置は、以上のように、駆動パルスを同一チャンネルの圧電体に複数回印加し、該圧電体の拡張又は収縮を繰り返して同一チャンネルにより連続的にインク吐出を行い、ドット階調記録を行うインクジェット記録装置であって、複数回印加される上記駆動パルスの各スルーレートを調整するスルーレート調整手段を備えた構成である。
【０２５１】
この場合、スルーレート調整手段が設けられており、これにより、複数回印加される駆動パルスの各スルーレートが調整されるので、各スルーレートを適宜調整して小さくできる。したがって、単位時間当たりに変化する電圧が小さくなるので、圧電体や周辺の回路に大きな電流が流れて余分な熱が発生することを未然に且つ確実に回避できる。
【０２５２】
また、インク吐出性能に適した駆動パルスの各スルーレートに調整することによって、駆動パルス系の構成を複雑化することなく、常に、高品位の記録を実現できるという効果を奏する。
【０２５３】
駆動パルスの上記各スルーレートのうち、少なくとも一つは他と異なる構成であることが好ましい。この場合、連続してインクを吐出する場合、短い間隔でインク吐出を行う必要があり、第２滴目以降のインク滴は第１滴目のインク吐出時の残留振動やインク吸引の圧力波の影響により、第１滴目のインク吐出特性とは異なることになる。
【０２５４】
例えば、安定して吐出する条件下では第１滴目のインク吐出速度と比較して第２滴目のインク吐出速度はずいぶん大きく、第３滴目、第４滴目と次第に速度差は小さくなるものの速くなり、それ以降のインク滴はほぼ等速状態となる。
【０２５５】
インクジェット記録装置において最も一般的な記録方式においては、上記のようにインク吐出速度の変化は、記録媒体上での着弾位置のばらつきを招来することになる。理想的には、後発のインク滴ほど徐々に吐出速度が上昇し、吐出タイミングの遅れを取り戻し、記録媒体直前で合体することが好ましい。このようにインク吐出速度を理想的に制御する上で、個々の駆動パルスのスルーレートを個別に調整することは非常に有効な手段となる。
【０２５６】
上記のスルーレート調整手段は、吐出準備動作の駆動パルスのスルーレートと、吐出動作の駆動パルスのスルーレートとのうち、少なくとも一方を調整することが好ましい。
【０２５７】
この場合、インクの吐出は、吐出準備動作、吐出動作、及びインク吸引動作の順に行われる。それゆえ、インクの吐出特性に直接影響するのは、吐出準備動作と吐出動作である。インク吸引動作は直接的に関与しない。）。したがって、吐出準備動作と吐出動作の一方、又は両方のスルーレートをスルーレート調整手段による調整によって、吐出特性を調整することができるという効果を奏する。
【０２５８】
駆動パルスの上記各スルーレートのうち、少なくとも二つは同じであることが好ましい。この場合、２つの吐出インク滴間で、特に駆動パルスのスルーレートを変えずとも、所望のインク吐出特性が得られる場合は、同一の駆動パルスを用いることで、駆動パルスの切換え数を削減できるため、その分の駆動回路を簡素化できるという効果を奏する。
【０２５９】
上記の各駆動パルスの発生タイミングが一定であることが好ましい。この場合、駆動パルスの発生のタイミングが固定できるため、駆動回路が簡素化できるという効果を奏する。
【０２６０】
上記チャンネルのうち非吐出チャンネルが、吐出チャンネルと同等の温度になるように駆動されていることが好ましい。
【０２６１】
この場合、インクの吐出は行わないが、吐出を行うチャンネルと同等の温度になるように動作させる（圧電体のヒステリシス損による発熱が生じる）ことで、全チャンネルの温度を均一化でき、チャンネル間のインク吐出特性のばらつきを解消できる。また、非吐出駆動パルスのスルーレートを調整することで、発熱量やチャンネル内のインクに生じる圧力を比較的容易に調整できるという効果を併せて奏する。
【０２６２】
上記スルーレート調整手段は、駆動電圧を複数に分圧したものを小さい方から順に切り替えて選択して立ち上げる一方、大きい方から順に切り替えて立ち下げて出力し、この出力を上記駆動パルスとして出力することが好ましい。
【０２６３】
この場合、駆動電圧を順に切り替えて選択するという簡単な制御によって、駆動パルスのスルーレートの調整ができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドに印加される駆動パルスおよび電圧の波形図である。
【図２】上記インクジェット記録装置の要部を示す斜視図である。
【図３】上記インクジェット記録装置の要部を示す側面図である。
【図４】上記インクジェット記録装置における電気回路の構成を示すブロック図である。
【図５】上記インクジェット記録装置に適用できるインクジェットヘッドの底面図である。
【図６】上記インクジェット記録装置に適用できる他のインクジェットヘッドの底面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドに印加される駆動パルスおよび電圧の波形図である。
【図８】インクジェットヘッドに設けられた圧電体に駆動パルスが印加された際の圧電体の変位を示す波形図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係るインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドに印加される駆動パルスおよび電圧の波形図である。
【図１０】上記インクジェット記録装置のインクジェットヘッド駆動回路に設けられた回路図であって、駆動パルスのスルーレートおよび時間差を設定するための回路図である。
【図１１】図１０の回路図に入力される駆動パルス、および前記回路図より出力される駆動パルスの波形図である。
【図１２】駆動パルスが印加されたことによりチャンネル内に残留する振動を示す波形図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係るインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドに印加される駆動パルスおよび電圧の波形図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係るインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドに印加される駆動パルスおよび電圧の波形図である。
【図１５】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置のインクジェットヘッド駆動回路に設けられた回路図であって、駆動パルスのスルーレートを調整するための回路図である。
【図１６】図１５の回路図によってスルーレートが調整された駆動パルスの波形図である。
【図１７】駆動パルスのスルーレートとインクの飛翔速度との関係を示すグラフである。
【図１８】従来のインクジェット記録装置における、同一チャンネルより吐出されるインク滴の滴数と、着弾位置ズレ量および飛翔速度との関係を示すグラフである。
【図１９】同一チャンネルより吐出されるインク滴の滴数と、着弾位置ズレ量および飛翔速度との理想的な関係を示すグラフである。
【図２０】インクジェットヘッドに印加される方形型駆動パルスおよび電圧の波形図である。
【符号の説明】
１　　インクジェットヘッド
１２　　インクジェット記録装置
４１　　圧電体
４５　　第１の電極
４６　　第２の電極
６１　　駆動パルス波形
６２　　駆動パルス波形
６３　　駆動パルス波形
６４　　電圧波形
６４ａ　電圧波形
６４ｂ　電圧波形
６４Ｈ　波高
６５　　電圧波形
６５ａ　電圧波形
６５ｂ　電圧波形
６５Ｈ　波高
７０　　インクジェットヘッド
７１　　電極
７１ａ　電極
７１ｂ　電極
７１ｃ　電極
ＤＴ１　第１の時間差
ＤＴ２　第２の時間差[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet recording apparatus having a plurality of channels each provided with a piezoelectric body, selectively applying a drive pulse to the piezoelectric body of the channel, and performing an ink discharging operation by expanding / contracting the channel. is there.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a driving pulse droplet deposition apparatus (inkjet head) for discharging ink by deformation of a piezoelectric body is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-247051.
[0003]
Specifically, the inkjet head has a plurality of channels, and each channel has a nozzle for discharging ink. Each channel is partitioned by a piezoelectric body, whereby the piezoelectric body is configured as a partition wall of each channel. Each partition is provided with a drive electrode. By selectively applying a drive pulse to the drive electrode of the channel for discharging ink, the partition (piezoelectric body) is deformed and the ink droplet is discharged to the ink jet head having the above configuration.
[0004]
In the above-described method of driving the ink jet head, when ink is ejected intensively to a part of the channels, there is a problem that the ink ejection performance differs for each channel for the following reasons.
[0005]
That is, depending on the usage of the inkjet head, there are cases where a channel that frequently ejects ink and a channel that does not eject much ink coexist. In this case, the piezoelectric body of the channel that frequently discharges ink generates a larger amount of heat than the channel that does not discharge much ink because the piezoelectric body of the channel is frequently deformed. This causes a difference in ink temperature for each channel. As a result, the viscosity changes depending on the temperature of the ink, and the ejection performance of the ink changes.
[0006]
In order to make the ink temperature in each channel substantially uniform, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-511410 discloses a method of operating a droplet deposition device (inkjet head) that deforms a piezoelectric body of a channel that does not discharge ink. It has been disclosed. In the above publication, in order to deform the piezoelectric body of the channel that does not discharge ink much, a drive pulse that does not discharge ink is applied to the electrodes provided on the piezoelectric body of each channel. That is, according to the technique disclosed in the above publication, a predetermined drive pulse is applied to the channels that do not eject ink, thereby making the ink temperature in each channel substantially uniform.
[0007]
In the above technique, a square wave driving pulse is applied to each electrode. In order to prevent the ink in the non-ejection channel from being erroneously ejected by deforming the piezoelectric body of the non-ejection channel, in the above-described technology, each drive pulse applied to the piezoelectric body of the non-ejection channel in advance is used. , The application time, and the number of applications are adjusted. That is, for example, by adjusting the potential applied to the electrode by applying the driving pulse, the fluctuation width in which the piezoelectric body of the non-ejection channel is deformed is adjusted.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described related art, the application of the square-wave driving pulse waveform generates extra heat, which results in a problem that a large power loss is caused.
[0009]
This is because in the square-wave drive pulse, current flows through the electrode and the peripheral circuit in a concentrated manner when the waveform rises sharply and when the waveform falls sharply, so that extra heat is generated by the resistance components of the electrode and the peripheral circuit. It is. That is, the larger the potential difference of the electrode that changes per unit time (the amount of charge that moves per unit time), the larger the current that flows through the electrode and the peripheral circuit.
[0010]
In addition, the above-described related art has a problem that the driving circuit of the inkjet head may be complicated.
[0011]
That is, in order to prevent ink from being erroneously ejected by a drive pulse applied to a piezoelectric body of a channel that does not eject ink, for example, when adjusting the potential of the drive pulse, a drive circuit having a variable output voltage or a variable output It is necessary to prepare a power supply. As a result, the driving circuit becomes complicated.
[0012]
Also, in order to always obtain a high-quality image, it is necessary to adjust the pressure generated in the ink in the channel. Generally, the higher the temperature of the ink in the channel, the easier it is to discharge. Not only does the volume of the ink fluctuate, but there is also a risk of erroneous ejection or non-ejection, which can degrade image quality. Therefore, it is necessary to adjust the pressure applied to the ink in the channel by adjusting the drive pulse applied to the piezoelectric body.
[0013]
However, in the method of applying a square-wave drive pulse as in the above-described related art, it is possible to adjust the pressure generated in the ink only by adjusting the magnitude of the drive pulse, that is, the voltage. . Therefore, it is necessary to prepare a drive circuit having a variable output voltage or a power supply for supplying a variable output. As a result, the drive circuit of the inkjet head becomes complicated.
[0014]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object a simple circuit configuration that suppresses excessive heat generated in each electrode and peripheral circuits, and that has the same power supply but has the same power supply in a channel. An object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus capable of always performing high-quality recording by adjusting the pressure generated in ink.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the inkjet recording apparatus of the present invention applies a drive pulse to each of the piezoelectric bodies provided in each channel, expands or contracts the piezoelectric bodies, and controls the ejection of ink to perform recording. And a slew rate adjusting means for adjusting the slew rate of the driving pulse.
[0016]
According to the above invention, a plurality of channels are provided, and each channel is provided with a piezoelectric body. When a drive pulse is applied to the piezoelectric body, an electric field is generated in the piezoelectric body, and the piezoelectric body is expanded or contracted by the electric field. In accordance with the expansion or contraction, the ejection of ink from each channel is controlled, whereby desired printing is performed.
[0017]
At this time, when the slew rate of the drive pulse is high, the voltage that changes per unit time increases, and as a result, a large current flows through the piezoelectric body and peripheral circuits, generating extra heat, and reducing power loss. Invite you.
[0018]
Therefore, according to the invention, the slew rate adjusting means is provided, and the slew rate of the driving pulse is adjusted by this. Therefore, the slew rate can be reduced. As a result, the voltage that changes per unit time is reduced, so that it is possible to reliably avoid the occurrence of excess heat due to a large current flowing through the piezoelectric body and peripheral circuits.
[0019]
In addition, by adjusting the slew rate of the drive pulse as described above, the pressure generated in the ink can be controlled. In general, even when the same pressure is applied to ink, there is a tendency that the higher the ink temperature is, the easier the ink is to be ejected. Not only fluctuates, but also there is a risk of erroneous ejection, non-ejection, and the like, resulting in impaired recording quality.
[0020]
However, according to the present invention, high-quality printing can be always realized without complicating the configuration of the driving pulse system by adjusting the slew rate of the driving pulse suitable for the ink ejection performance.
[0021]
The drive pulse includes a common pulse applied to the piezoelectric body through one electrode, and an ejection drive pulse and a non-ejection drive pulse selectively applied to the piezoelectric body through the other electrode, It is preferable that the slew rate adjusting means provides a time difference between rising and falling timings between the common pulse and the non-ejection drive pulse.
[0022]
In this case, a time difference is set for the rising and falling timing between the common pulse and the non-ejection driving pulse, and the rising and falling of each driving pulse are applied with a constant gradient. Just by adjusting, it is possible to adjust the fluctuation range of the voltage in the piezoelectric body. That is, the variation range in which the piezoelectric body is deformed can be adjusted. As a result, the amount of heat generated in the piezoelectric body can be adjusted.
[0023]
In the conventional square wave driving pulse, it is necessary to adjust the above-mentioned fluctuation width by adjusting the voltage of the common pulse. However, in the case of the present invention, since the rise and fall of each drive pulse are applied with a constant gradient, the amount of heat generated by the piezoelectric body by a common pulse is adjusted by a simple drive circuit that sets the time difference. Can be. In other words, the voltage applied to the piezoelectric body can be adjusted according to the time difference, so that the adjustment can be performed more flexibly.
[0024]
It is preferable that the time difference is equal to or shorter than the rise time and the fall time of the common pulse.
[0025]
In this case, overheating of the ink in the non-ejection channel can be prevented. That is, in the ejection channel, a part of the heat energy applied to the ink in the channel by the heat generated by the piezoelectric body is taken out of the channel by the ejection of the ink. However, in the non-ejection channel, the above is not the case, and the ink in the channel may overheat. The configuration of the present invention is effective in preventing this overheating.
[0026]
Furthermore, in the case of the present invention, the time during which the voltage is applied to the piezoelectric body is short, and the applied voltage can be reduced, so that unnecessary vibration of the meniscus formed at the discharge portion of each channel can be prevented.
[0027]
In other words, although the voltage application does not directly contribute to the ink ejection operation, the piezoelectric body is deformed, so that a small but unnecessary vibration is transmitted to the meniscus formed in the ejection portion of each channel. become. In order to minimize this unnecessary vibration, it is preferable to shorten the time for applying a voltage to the piezoelectric body and reduce the applied voltage as in the configuration of the present invention.
[0028]
In order to solve the above-mentioned problems, it is preferable that the piezoelectric body of the non-ejection channel be further deformed in the order of ejecting ink from the non-ejection channel and then sucking ink.
[0029]
In this case, by applying the common pulse, the voltage of the piezoelectric material forming the non-ejection channel is performed in the order of ejecting ink from the non-ejection channel and sucking ink.
[0030]
The non-ejection drive pulse is applied such that the direction of the deformed piezoelectric body is opposite to the operation direction in which the non-ejection channel is deformed after the timing at which the common pulse is applied.
[0031]
Accordingly, even when the vibration of the ink ejection system generated at the application timing of the common pulse and the non-ejection drive pulse resonates, that is, at a timing which is an odd multiple of 1/2 the oscillation cycle of the ink ejection system. Even in the case of matching, the voltage of the piezoelectric body changes in a direction to cancel the resonance, so that erroneous ejection of ink in the non-ejection channel can be avoided.
[0032]
In addition, the natural vibration in the ink ejection operation is not controlled only by the channel member, but is determined by the interaction of the piezoelectric body, the ink in the pressure chamber, the ink in the nozzle portion, the ink in the ink supply portion, and the like. This is called a discharge system.
[0033]
The period of a pair of drive pulses composed of a drive pulse for deforming the piezoelectric body in the ejection direction and a drive pulse for deforming the piezoelectric body in the suction direction is represented by T for the piezoelectric body in the non-ejection channel. 0 If the period of the natural vibration of the ink ejection system by the piezoelectric body or the like is T, and n is a natural number,
T 0 = N × T
Is preferably satisfied.
[0034]
In this case, the timing at which the vibration of the piezoelectric body forming the non-ejection channel starts and the timing at which the vibration of the piezoelectric body starts next are a natural number times the period T. Accordingly, the timing at which the first deformation of the piezoelectric body caused by the application of the common pulse and the non-ejection drive pulse starts, and the second deformation of the piezoelectric body caused by stopping the application of the common pulse and the non-ejection drive pulse Is a natural number multiple of the period T, so that resonance of the piezoelectric body can be suppressed. Therefore, erroneous ejection of ink in the non-ejection channel can be further prevented.
[0035]
The direction of deformation of the piezoelectric body in the non-ejection channel is the same direction, and the period of a pair of drive pulses consisting of a first drive pulse for deforming the piezoelectric body and a second drive pulse is represented by T 0 Where T is the period of the natural vibration of the ink ejection system and n is a natural number,
T 0 = ((2 × n-1) / 2) × T
Is preferably satisfied.
[0036]
In this case, the first deformation direction and the second deformation direction of the piezoelectric body generated by application of the common pulse and the non-ejection drive pulse are the same. The time difference between the timing at which the vibration of the piezoelectric body in the non-ejection channel starts and the timing at which the vibration of the piezoelectric body starts next is defined as an odd multiple of 1/2 cycle of the cycle T in the natural oscillation of the ink ejection system. I have.
[0037]
Accordingly, the first vibration generated by the first deformation and the second vibration generated by the second deformation are displaced in directions to cancel each other, so that resonance of the piezoelectric body can be prevented. it can. As a result, erroneous ejection of ink in the non-ejection channel can be prevented.
[0038]
Preferably, the time difference is variable. In this case, the time difference set between the application timing of the common pulse and the application timing of the non-ejection drive pulse can be adjusted according to, for example, the ambient temperature and the carriage speed (high image quality / normal / draft). Thus, the amount of heat generated by the piezoelectric body by the common pulse can be optimally adjusted according to each condition.
[0039]
In order to solve the above-mentioned problems, the inkjet recording apparatus of the present invention further comprises: a binarizing unit for binarizing the drive pulse whose slew rate has been adjusted by the slew rate adjusting unit; And a second slew rate adjusting means for further adjusting a slew rate with respect to the output signal.
[0040]
In this case, the drive pulse whose slew rate has been adjusted by the slew rate adjusting means is binarized by the binarizing means. The drive pulse binarized in this way is further adjusted in slew rate by the second slew rate adjusting means. Thereby, the time difference is finally adjusted.
[0041]
Thus, the time difference between the application timing of the common pulse and the application timing of the non-ejection drive pulse can be realized with a simple configuration.
[0042]
It is preferable that the slew rate adjusting means adjusts at least one of a slew rate of a driving pulse of the ejection preparation operation and a slew rate of a driving pulse of the ejection operation.
[0043]
The ink ejection is performed in the order of an ejection preparation operation, an ejection operation, and an ink suction operation. In this case, the ejection preparation operation and the ejection operation directly affect the ejection characteristics of the ink. The ink suction operation is not directly involved. Therefore, the discharge characteristics can be adjusted by adjusting one or both of the discharge preparation operation and the discharge operation by the slew rate adjusting means.
[0044]
If the slew rate of the ink suction operation is changed, the suction of the ink is delayed, or extra pressure is applied to the ink in the channel at the time of sucking the ink. Not preferred.
[0045]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, another inkjet recording apparatus of the present invention applies a drive pulse to a piezoelectric body of the same channel a plurality of times, and repeats expansion or contraction of the piezoelectric body to continuously perform the same channel. An ink jet recording apparatus which performs dot gradation recording by ejecting ink to the printer, characterized by comprising slew rate adjusting means for adjusting each slew rate of the drive pulse applied plural times.
[0046]
According to the above invention, the drive pulse is applied to the piezoelectric material of the same channel a plurality of times, and the expansion or contraction of the piezoelectric material is repeated, so that the ink is continuously ejected through the same channel. As a result, dot gradation recording becomes possible. At this time, when the slew rate of the drive pulse is high, the voltage that changes per unit time increases, and as a result, a large current flows through the piezoelectric body and peripheral circuits, generating extra heat, and reducing power loss. Invite you.
[0047]
Therefore, according to the above invention, the slew rate adjusting means is provided, whereby the slew rates of the drive pulses applied a plurality of times are adjusted, so that the slew rates can be appropriately adjusted and reduced. As a result, the voltage that changes per unit time is reduced, so that it is possible to reliably avoid the occurrence of excess heat due to a large current flowing through the piezoelectric body and peripheral circuits.
[0048]
In addition, the pressure generated in the ink can be controlled by adjusting each slew rate of the drive pulse as described above. In general, even when the same pressure is applied to ink, there is a tendency that the higher the ink temperature is, the easier the ink is to be ejected. Not only fluctuates, but also there is a risk of erroneous ejection, non-ejection, and the like, resulting in impaired recording quality.
[0049]
However, according to the present invention, high-quality printing can always be realized without complicating the configuration of the driving pulse system by adjusting the slew rate of the driving pulse suitable for the ink ejection performance.
[0050]
It is preferable that at least one of the slew rates of the drive pulse is different from the others. In this case, when continuously ejecting ink, it is necessary to perform ink ejection at short intervals, and the second and subsequent ink droplets are subjected to residual vibration during ink ejection of the first ink droplet and pressure waves of ink suction. Due to the influence, the ink ejection characteristics of the first droplet are different.
[0051]
For example, under the condition of stable ejection, the ink ejection speed of the second droplet is much higher than the ink ejection speed of the first droplet, and the speed difference between the third droplet and the fourth droplet gradually decreases. However, the ink droplets become faster, and the ink droplets thereafter become substantially at a constant speed.
[0052]
In the most general recording method of the ink jet recording apparatus, the change in the ink ejection speed causes the variation of the landing position on the recording medium as described above. Ideally, it is preferable that the later ink droplets gradually increase the ejection speed, recover the ejection timing delay, and unite immediately before the recording medium. In order to ideally control the ink ejection speed in this way, individually adjusting the slew rate of each drive pulse is a very effective means.
[0053]
It is preferable that the slew rate adjusting means adjusts at least one of a slew rate of a driving pulse of the ejection preparation operation and a slew rate of a driving pulse of the ejection operation.
[0054]
The ink ejection is performed in the order of an ejection preparation operation, an ejection operation, and an ink suction operation. In this case, the ejection preparation operation and the ejection operation directly affect the ejection characteristics of the ink. The ink suction operation is not directly involved. ). Therefore, the discharge characteristics can be adjusted by adjusting one or both of the discharge preparation operation and the discharge operation by the slew rate adjusting means.
[0055]
If the slew rate of the ink suction operation is changed, the suction of the ink is delayed, or extra pressure is applied to the ink in the channel at the time of sucking the ink. Not preferred.
[0056]
It is preferable that at least two of the slew rates of the drive pulse are the same. In this case, when desired ink ejection characteristics can be obtained without changing the slew rate of the drive pulse between two ejected ink droplets, the number of switching of the drive pulse can be reduced by using the same drive pulse. Therefore, the drive circuit can be simplified accordingly.
[0057]
It is preferable that the generation timing of each of the driving pulses is constant. In this case, since the generation timing of the driving pulse can be fixed, the driving circuit can be simplified.
[0058]
For example, under the condition of stable ejection, the ink ejection speed of the second droplet is much higher than the ink ejection speed of the first droplet, and the speed difference between the third droplet and the fourth droplet gradually decreases. However, the ink droplets become faster, and the ink droplets thereafter become substantially at a constant speed.
[0059]
In the most general recording method of the ink jet recording apparatus, the change in the ink ejection speed causes the variation of the landing position on the recording medium as described above. Ideally, it is preferable that the later ink droplets gradually increase the ejection speed, recover the ejection timing delay, and unite immediately before the recording medium. To ideally control the ink ejection speed in this way, it is very effective that the timing of generating each drive pulse is constant.
[0060]
It is preferable that the non-ejection channel among the above channels is driven to have the same temperature as the ejection channel.
[0061]
In this case, the ink is not ejected, but the operation is performed so that the temperature becomes equal to the temperature of the channel from which the ink is ejected (heat is generated due to the hysteresis loss of the piezoelectric body). Can be eliminated. Further, by adjusting the slew rate of the non-ejection drive pulse, the amount of heat generated and the pressure generated in the ink in the channel can be adjusted relatively easily.
[0062]
The slew rate adjusting means switches and divides the driving voltage into a plurality of voltages in order from a smaller one to start up, and switches from a larger one to fall and outputs the same, and outputs this output as the driving pulse. Is preferred.
[0063]
In this case, the slew rate of the drive pulse can be adjusted by a simple control of sequentially switching and selecting the drive voltage.
[0064]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Embodiment 1]
One embodiment of the present invention will be described below based on FIGS. 1 to 11, FIG. 15, FIG. 16, and FIG.
[0065]
2 and 3 are a perspective view and a side view, respectively, showing a main part of the ink jet recording apparatus 12 according to the embodiment of the present invention. The inkjet recording device 12 includes a paper feed tray 60, a paper feed unit 56, an image forming unit 57, a discharge unit 58, and a discharge tray 16. The paper supply unit 56 includes a pickup roller 59 and paper supply rollers 51 and 52. The image forming unit 57 includes a shaft 8, a timing belt 10, an inkjet head (hereinafter, referred to as a head) 1, and an ink tank 2. And a carriage 15 on which The discharge unit has a platen 53 and paper discharge rollers 54 and 55.
[0066]
As shown in FIG. 3, the paper 3 placed on the paper feed tray 60 is moved by a pickup roller 59, paper feed rollers 51 and 52, and paper discharge rollers 54 and 55 in the sub-scanning direction (the direction of arrow 9 in FIG. 2). ). On the other hand, as shown in FIG. 2, the carriage 15 is slidably supported by the shaft 8, and is configured to move in the main scanning direction (directions of arrows 4 and 5 in FIG. 2) by the timing belt 10. .
[0067]
Next, an image forming process of the inkjet recording apparatus 12 will be described.
The paper 3 placed on the paper feed tray 60 is fed to the image forming unit 57 when a print request is made to the inkjet recording device 12. That is, the sheet 3 is fed to the printing unit one by one by the pickup roller 59, and further, image forming is performed by the sheet feeding rollers 51 and 52 that adjust the leading end of the image data and the leading end of the sheet 3 based on the image data. It reaches the part 57 (see FIG. 3).
[0068]
While moving the carriage 15 in the main scanning direction, necessary ink corresponding to image data is ejected from nozzles 43 (see FIG. 5) provided on the bottom surface 42t of the head 1 and recorded on the paper 3. At the time of ink ejection, the paper 3 is in a stopped state. Next, when the scanning of one line (one direction) is completed, the paper 3 is moved by a predetermined pitch in the sub-scanning direction. An image is formed on the sheet 3 by repeating this operation. That is, an image is formed on the paper 3 by sub-scanning the paper 3 at a predetermined pitch every time the main scanning of one line is completed.
[0069]
The paper 3 on which the image is formed is discharged to the discharge tray 16 via an ink drying unit (not shown) and the paper discharge rollers 54 and 55, and is provided to the user.
[0070]
Next, a circuit configuration of the inkjet recording apparatus 12 will be described.
[0071]
FIG. 4 shows a block diagram of the electric circuit. The control unit 20 receives an external print command and image data such as print data D via the interface unit 27. The control unit 20 causes the sheet feeding unit 56, the image forming unit 57, and the discharging unit 58 to perform a predetermined image forming operation. The control unit 20 includes a CPU (Central Processing Unit) not shown, and further includes an image processing unit 21, a drive system control unit 22, and a memory unit 26. The image processing section 21 performs various processes on the image data and outputs the processed data to the head drive circuit 23.
[0072]
On the other hand, the drive system control section 22 outputs a control signal to the carriage drive circuit 24 and the paper transport drive circuit 25 in order to control the drive systems such as the carriage motor 28 and the paper transport motor 29. Specifically, the head drive circuit 23 is a circuit for driving at least the inkjet head 1 (hereinafter, simply referred to as the head 1), and the carriage drive circuit 24 is for driving at least the timing belt 10. The paper transport drive circuit 25 is a circuit that drives at least the paper feed rollers 51 and 52 and the paper discharge rollers 54 and 55.
[0073]
On the other hand, the memory unit 26 is a storage unit configured with a random access memory (RAM) and a read only memory (ROM) (both not shown). The RAM is a memory for temporarily storing mainly the print data D, and the ROM is a memory for previously storing a control program of the ink jet recording apparatus 12 and various tables.
[0074]
Next, the head 1 of the inkjet recording apparatus 12 will be described.
[0075]
The head 1 has a plurality of channels 42 provided with a piezoelectric body 41, as shown in FIG. Each channel 42 has a nozzle 43 (ejection unit) for ejecting ink, and the nozzle 43 is provided on a bottom surface 42t of the channel 42. A first electrode 45 is formed on the side surface of each channel 42 outside the side surface on which the piezoelectric body 41 is formed. Further, the head 1 has a first electrode 45 and a second electrode 46 facing each other across the piezoelectric body 41. The second electrode 46 of the head 1 is formed as a common electrode of each channel 42.
[0076]
Next, a process in which the head 1 configured as described above discharges ink will be described.
The head 1 is an inkjet head in which the direction of polarization of the piezoelectric body 41 and the direction of an applied electric field are matched. That is, the head 1 has the thickness direction of the piezoelectric body 41 in both directions. Specifically, while an ejection drive pulse or a non-ejection drive pulse is selectively applied to the first electrode 45, a common pulse is applied to the second electrode 46, so that a gap between the two electrodes is obtained. An electric field is formed in the piezoelectric body 41. Accordingly, the piezoelectric body 41 is deformed, and the channel 42 expands / contracts, so that an ink discharging operation is performed.
[0077]
FIG. 1 shows a drive pulse waveform applied to each electrode.
[0078]
The drive pulse waveforms selectively applied to the respective electrodes are waveforms 61 to 63, and the voltage waveforms applied to the piezoelectric body 41 by the respective drive pulses shown in the waveforms 61 to 63 are waveforms 64 and 65. .
[0079]
In detail, the horizontal axis in FIG. 1 indicates time, and a drive pulse waveform 61 indicates a waveform of a discharge drive pulse applied to the first electrode 45 of a channel for discharging ink (hereinafter, referred to as a discharge channel). ing. The drive pulse waveform 62 indicates a waveform of a non-ejection drive pulse applied to the first electrode 45 of a channel that does not eject ink (hereinafter, referred to as a non-ejection channel). The drive pulse waveform 63 indicates a waveform of a common pulse (COM: COMMON) applied to the second electrode 46.
[0080]
On the other hand, a voltage waveform 64 indicates a voltage waveform generated in the piezoelectric body of the ejection channel. The potential waveform 65 indicates a voltage waveform generated in the piezoelectric body of the non-ejection channel. That is, the voltage waveform 64 indicates a voltage waveform generated in the piezoelectric body by the drive pulse waveform 61 of the ejection drive pulse and the drive pulse waveform 63 of the common pulse. The voltage waveform 65 indicates a voltage waveform generated in the piezoelectric body by the drive pulse waveform 62 of the non-ejection drive pulse and the drive pulse waveform 63 of the common pulse.
[0081]
The channel 42 ejects ink by selectively applying the driving pulse as described above to the first electrode 45 and the second electrode 46 of the channel 42.
[0082]
That is, in the ejection channel, first, an ejection driving pulse is applied to the first electrode 45 to generate a positive voltage on the piezoelectric body 41 of the ejection channel. The state in which a positive voltage is generated in the piezoelectric body 41 refers to a state in which the first electrode 45 has a high potential with respect to the second electrode 46. At this time, the piezoelectric body 41 has a direction in which its discharge channel is expanded. Deform to. As a result, the ejection channel sucks ink from the ink tank 2 (see FIGS. 2 and 3) located above the head 1.
[0083]
Next, as shown in the drive pulse waveforms 61 and 63, a common pulse rises and is applied at the same time as the ejection drive pulse falls. As a result, a negative voltage is generated in the piezoelectric body 41 of the discharge channel. The state in which a negative voltage is generated in the piezoelectric body 41 refers to a state in which the second electrode 46 has a high potential with respect to the first electrode 45. At this time, the piezoelectric body 41 contracts its discharge channel. Deform to. As a result, the ejection channel ejects ink.
[0084]
On the other hand, in the non-ejection channel, a non-ejection drive pulse and a common pulse are applied, and a time difference is provided between the common pulse and the non-ejection drive pulse in rising and falling timings.
[0085]
Specifically, in the pair of non-ejection drive pulses and the common pulse, a first time difference DT1 is set at a timing when both start rising, and a second time difference DT2 is set at a timing when both start falling. . Due to the time differences DT1 and DT2, a voltage is also generated (applied) to the piezoelectric body 41 of the non-ejection channel.
[0086]
As a result, the piezoelectric body 41 of the non-ejection channel is also deformed according to the applied voltage, and each time the piezoelectric body 41 of the non-ejection channel generates heat. As a result, the ink temperature in the ejection channel and the non-ejection channel can be kept substantially uniform. That is, the non-ejection drive pulse is a drive pulse for causing the piezoelectric body 41 of the non-ejection channel to generate heat, and does not directly contribute to the ink ejection operation.
[0087]
In other words, the non-ejection channels of the channels 42 are driven to have the same temperature as the ejection channels. In other words, the ink is not ejected, but is operated so as to have the same temperature as the channel from which the ink is ejected (that is, by generating heat due to the hysteresis loss of the piezoelectric body 41), thereby reducing the temperature of all the channels. It can be made substantially uniform, and variations in ink ejection characteristics between channels can be eliminated. Further, by adjusting the slew rate of the non-ejection drive pulse, the amount of heat generated and the pressure generated in the ink in the channel can be adjusted relatively easily.
[0088]
In FIG. 1, the non-ejection drive pulse shown by the waveform 62 and the common pulse shown by the waveform 63 have the same waveform, but the present invention is not limited to this. The first time difference DT1 and the second time difference DT2 have the same length, but the present invention is not limited to this. Further, the order in which the pair of non-ejection drive pulses and the common pulse start rising and the order in which the pair starts falling do not limit the present invention.
[0089]
Also, the slew rate of the rise and fall of each drive pulse applied to each electrode is adjusted. That is, the gradient can be set for the rise and fall of each drive pulse. As a result, extra heat generated in the electrodes and peripheral circuits due to the application of the driving pulse can be suppressed, and power loss can be reduced as much as possible. This is because the larger the amount of charge (voltage) that changes per unit time, the larger the current that flows through each electrode and peripheral circuits.
[0090]
That is, the inkjet recording device 12 includes a slew rate adjusting unit that adjusts the slew rate of each drive pulse. Thereby, the slew rate of each drive pulse is adjusted, so that the slew rate can be reduced. As a result, the voltage that changes per unit time is reduced, so that it is possible to reliably avoid the occurrence of excess heat due to a large current flowing through the piezoelectric body and peripheral circuits.
[0091]
That is, as compared with a square-wave drive pulse that rises or falls sharply, the drive pulse whose slew rate is adjusted can minimize the current flowing to each electrode and the peripheral circuit by applying the drive pulse. As a result, excess heat generated in each electrode and peripheral circuits can be suppressed, and power loss can be reduced. Details will be described below.
[0092]
FIG. 20 shows a case where each drive pulse is a square wave. FIG. 3 shows drive pulse waveforms 201, 202, and 203 selectively applied to the electrodes, and voltage waveforms 204 and 205 generated in each piezoelectric body by these drive pulses. Driving pulse waveforms 201, 202, and 203 correspond to driving pulse waveforms 61, 62, and 63, respectively, of FIG. 1, and voltage waveforms 204, 205 correspond to voltage waveforms 64, 65, respectively, of FIG. .
[0093]
That is, the voltage waveform 204 indicates a voltage waveform generated in the piezoelectric body of the ejection channel by the drive pulse waveform 201 (ejection drive pulse) and the drive pulse waveform 203 (common pulse). The voltage waveform 205 indicates a voltage waveform generated in the piezoelectric body of the non-ejection channel by the driving pulse waveform 202 (non-ejection driving pulse) and the driving pulse waveform 203 (common pulse).
[0094]
As a result, the voltage of the piezoelectric body in the non-ejection channel is changed by the application of the common pulse and the non-ejection drive pulse, and the piezoelectric body is deformed. As a result, even if the piezoelectric material of the channel that does not eject ink much generates a larger amount of heat than in the case where no common pulse is applied, the ink temperature in each channel can be kept substantially uniform. However, in this case, a square wave drive pulse that rises or falls sharply generates extra heat in each electrode and peripheral circuits.
[0095]
The rise (fall) time of the drive pulse is Tc, the resistance of the electrode and the peripheral circuit to which the drive pulse is applied is R, and the amount of charge applied to the electrode and the peripheral circuit to which the drive pulse is applied at this time is R. Assuming that Q is the current i that flows when the drive pulse rises (falls),
i = Q / Tc (a)
It can be expressed as.
[0096]
On the other hand, the amount of heat U generated in the electrodes and peripheral circuits to which the drive pulse is applied is:
U = i 2 × R × Tc (b)
It can be expressed as.
[0097]
Here, when the equation (a) is substituted into the equation (b), the calorie U becomes
U = Q 2 × R / Tc (c)
It can be expressed as.
[0098]
From the equation (c), the heat quantity U and the time Tc are in inverse proportion. That is, the longer the rise and fall time of each drive pulse, the more heat generated in each electrode and peripheral circuits can be suppressed.
[0099]
Further, by adjusting the slew rate of each drive pulse, the pressure generated in the ink can be controlled. In general, even when the same pressure is applied to ink, there is a tendency that the higher the ink temperature is, the easier the ink is to be ejected. Not only fluctuates, but also there is a risk of erroneous ejection, non-ejection, and the like, resulting in impaired recording quality.
[0100]
On the other hand, the inkjet recording device 12 can always realize high-quality recording without complicating the configuration of the drive pulse system by adjusting the slew rate of the drive pulse suitable for the ink ejection performance. .
[0101]
However, if the rise and fall times of the ejection drive pulse and the non-ejection drive pulse are made longer, that is, if the slew rate is made longer, the ink ejection performance deteriorates. FIG. 17 illustrates the behavior of the flying speed of the ink droplet formed on the nozzle 43 when the slew rate is changed.
[0102]
FIG. 17 shows a case where the slew rate of each driving pulse is changed in a driving pulse in which the ambient temperature is 25 ° C., the driving voltage is 30 V, the ejection driving pulse width is 2 μs, and the width of the common pulse and the non-ejection driving pulse is 4 μs. The behavior of the flying speed of the ink droplet formed on the nozzle 43 is shown.
[0103]
As shown in FIG. 17, when the slew rate is set to 80 V / μs or less, the flying speed sharply decreases, and when the slew rate is set to 200 V / μs or more, the contribution to the increase in the flying speed becomes small. When heat generation reduction is also taken into consideration, it is preferable that the rise and fall times of each drive pulse be approximately 150 to 400 ns, that is, 80 V / μs to 200 V / μs.
[0104]
The absolute value of the voltage generated in the piezoelectric body of the non-ejection channel is set smaller than the voltage generated in the piezoelectric body 41 of the ejection channel. Specifically, as shown in FIG. 1, the wave height 65H of the voltage waveform 65 is lower than the wave height 64H of the voltage waveform 64. This is because, if the drive energy given to the ink in the non-ejection channel by the voltage waveform 65 is too large, the ink is accidentally ejected from the non-ejection channel or the ejection performance of the ink is changed.
[0105]
In addition, as a case where the ink ejection performance changes, for example, a case where the piezoelectric body 41 becomes excessively hot due to excessive deformation of the piezoelectric body 41 and the ink in the non-ejection channel overheats.
[0106]
In the discharge channel, a part of the heat energy applied by the heat generation of the piezoelectric body 41 can be taken out of the channel by discharging the ink. On the other hand, in the non-ejection channel, ink is not ejected, and the thermal energy remains applied (a state in which a part of the thermal energy cannot be taken out of the channel). There is a possibility that the ink ejection performance changes due to overheating.
[0107]
Further, as a case where the ink ejection performance changes, there is a case where, for example, a meniscus formed at the tip of the nozzle 43 vibrates unnecessarily due to excessive deformation of the piezoelectric body 41.
[0108]
That is, the generation of the voltage does not directly contribute to the ink discharging operation, but deforms the piezoelectric body 41. As a result, the meniscus formed at the tip of the nozzle 43 of the non-ejection channel generates minute but unnecessary vibration. Therefore, if the piezoelectric body 41 is excessively deformed, the shape of the meniscus changes, and the ink ejection performance may change.
[0109]
As a method of adjusting the voltage waveform 65 for preventing the erroneous ejection of the ink and the change of the ink ejection performance as described above, in the case of the square wave drive pulse described with reference to FIG. 20, the non-ejection drive pulse or the common pulse is used. There is a method of adjusting the potential. However, in the method of adjusting the potential, the head drive circuit 23 as the drive circuit of the head 1 becomes complicated, for example, it is necessary to prepare a drive circuit with a variable output voltage or a power supply for variable output.
[0110]
Therefore, as described above, the drive pulse waveforms 61, 62, and 63 according to the embodiment of the present invention can adjust the rising and falling slew rates of each drive pulse, and furthermore, a pair of non-ejection drive pulses and In the common pulse, a first time difference DT1 is set at a timing when both start rising, and a second time difference DT2 is set at a timing when both start falling.
[0111]
Thus, the wave height 65H can be adjusted by adjusting the time differences DT1 and DT2. That is, the deformation width of the piezoelectric body 41 in the non-ejection channel can be adjusted. Specifically, in the case of FIG. 1, the wave height 65H increases when the time differences DT1 and DT2 are lengthened, and the wave height 65H decreases when the time differences DT1 and DT2 are shortened. Therefore, by adjusting the time differences DT1 and DT2, the amount of heat generated in the piezoelectric body 41 can be adjusted.
[0112]
Thus, the wave height 65H can be adjusted only by preparing one power supply and adjusting the time differences DT1 and DT2, so that the configuration of the head drive circuit 23 is simplified. In other words, the deformation width of the piezoelectric body 41 can be adjusted by the time differences DT1 and DT2 in addition to the voltage of the non-ejection drive pulse or the common pulse, so that the adjustment can be performed more flexibly.
[0113]
Further, it is preferable that the time difference is equal to or shorter than the rising time and the falling time of the common pulse. Details will be described below.
[0114]
FIG. 7 shows a pair of non-ejection drive pulse waveforms 62 and a common pulse waveform 63, and a voltage waveform 65 on the piezoelectric body 41 of the non-ejection channel at that time. As shown in the figure, the first time difference DT1 is set shorter than the drive pulse that starts rising first in a pair of the non-ejection drive pulse and the common pulse, that is, the rising time Tc1 of the common pulse. In addition, the second time difference DT2 is set to be shorter than the drive pulse that starts falling first in the pair of the non-ejection drive pulse and the common pulse, that is, the required rise time Tc2 of the common pulse.
[0115]
Thereby, the time during which a voltage is generated in the piezoelectric body 41 of the non-ejection channel is reliably short, and the applied voltage can also be reliably decreased, so that erroneous ejection of ink and a change in ink ejection performance can be more reliably prevented. Can be prevented.
[0116]
That is, if the first time difference DT1 and the second time difference DT2 are shorter than the required times Tc1 and Tc2, the voltage generated in the piezoelectric body 41 is such that the common pulse or the non-ejection drive pulse is applied alone. In this case, the voltage can be lower than the voltage generated in the piezoelectric body 41.
[0117]
Although not shown, if the first time difference DT1 and the second time difference DT2 are set to be equal to the respective required times described above, the voltage generated in the piezoelectric body 41 is a common pulse or a non-ejection drive pulse applied alone. In this case, the voltage becomes the same as the voltage generated in the piezoelectric body 41, but the voltage instantaneously changes in a direction to decrease its absolute value. This can prevent the piezoelectric body 41 in the non-ejection channel from being excessively deformed, so that excessive heat generation of the piezoelectric body 41 can be suppressed.
[0118]
That is, overheating of the ink in the non-ejection channel can be prevented. In the ejection channel, a part of the thermal energy given to the ink in the channel by the heat generated by the piezoelectric body 41 is taken out of the channel by the ejection of the ink. However, in the non-ejection channel, the above is not the case, and the ink in the channel may overheat. The configuration shown in FIG. 7 is effective in preventing this overheating.
[0119]
Further, according to the configuration shown in FIG. 7, the time during which the voltage is applied to the piezoelectric body 41 is short, and the applied voltage can be reduced, so that the meniscus formed at the tip of the discharge nozzle of each channel is unnecessary. Vibration can be prevented.
[0120]
In other words, although the voltage application does not directly contribute to the ink ejection operation, the piezoelectric body 41 is deformed, so that a small but unnecessary vibration is generated in the meniscus formed at the tip of the ejection nozzle of each channel. It will be transmitted. In order to suppress this unnecessary vibration as much as possible, as shown in FIG. 7, it is preferable to shorten the time for applying a voltage to the piezoelectric body 41 and reduce the applied voltage.
[0121]
In addition, it is preferable that the piezoelectric body 41 of the non-ejection channel is deformed in the order of the direction of ejecting ink from the non-ejection channel and the direction of sucking ink. That is, the application of the common pulse causes the voltage of the piezoelectric body 41 forming the non-ejection channel to be applied in the order of ejecting ink from the non-ejection channel and sucking ink.
[0122]
Specifically, in the case of the head 1, as shown in the voltage waveform 65 of FIGS. 1 and 7, the order in which the voltage of the piezoelectric body 41 of the non-ejection channel is changed is in the negative direction (voltage waveform 65a) and the positive direction. Direction (voltage waveform 65b).
[0123]
In other words, the non-ejection drive pulse is applied such that the direction of the deformed piezoelectric body 41 is opposite to the operation direction in which the non-ejection channel is deformed after the timing at which the common pulse is applied. Accordingly, even when the vibration of the ink ejection system generated at the application timing of the common pulse and the non-ejection drive pulse resonates, that is, at a timing which is an odd multiple of 1/2 the oscillation cycle of the ink ejection system. Even in the case of matching, the voltage of the piezoelectric body 41 changes in a direction to cancel the resonance, so that erroneous ejection of ink in the non-ejection channel can be avoided.
[0124]
In addition, the natural vibration in the ink ejection operation is not controlled only by the channel member, but is determined by the interaction of the piezoelectric body, the ink in the pressure chamber, the ink in the nozzle portion, the ink in the ink supply portion, and the like. It is called a discharge system.
[0125]
In other words, the natural frequency of the ink ejection system shifts due to, for example, air being sucked into the tip of the nozzle 43, and erroneous ejection of ink can be avoided even if the ink ejection system resonates. The details are shown in FIG. 8 and will be described below.
[0126]
The horizontal axis in FIG. 8 indicates time, and the drive pulse 80 is a drive pulse applied to the piezoelectric body 41. A waveform 81 indicates a displacement at which the piezoelectric body 41 is deformed by the application of the drive pulse 80. The chain line in the figure (position y 0 () Shows a position where the deformation of the ink ejection system finally converges in a state where the drive pulse 80 is applied. Here, for simplicity of description, the drive pulse 80 applied to the piezoelectric body 41 will be described as a square wave drive pulse.
[0127]
By applying the driving pulse 80, the piezoelectric body 41 is moved to the position y. 2 From position y 0 In the direction of, and the position y 0 Past y 1 Reach the position. Then position y 1 From y 0 To the position of. Here, assuming that the vibration of the ink ejection system is not attenuated, the inertia energy causes y 2 And the above displacement is repeated. That is, the displacement y of the ink ejection system 2 -Y 0 -Y 1 -Y 0 -Y 2 -Y 0 .. Are represented by a waveform 81. Waveform 81 is
y = 1−cos (ω × t) where t ≧ 0
It can be expressed as.
[0128]
Here, y indicates the displacement of the ink ejection system, and the position of the ink ejection system when the drive pulse 80 is not applied (position y 2 ) Is set to y = 0. ω indicates the natural frequency of the ink ejection system. t indicates time, and the moment when the drive pulse 80 is applied is set to t = 0.
[0129]
On the other hand, a waveform 84 indicates the displacement of the piezoelectric body 41 when the drive pulse 80 falls in a half cycle of the cycle T in the natural vibration of the ink ejection system. When the drive pulse 80 falls in a half cycle, the vibration generated in the ink discharge system due to the rise of the drive pulse 80 and the vibration generated in the ink discharge system due to the fall of the drive pulse 80 are caused. Resonance occurs, and vibration of the ink ejection system grows. Waveform 84 is
y = 2 × cos (ω × (t−T / 2)) where t ≧ T / 2.
[0130]
On the other hand, a waveform 83 is a case where the drive pulse 80 falls in one cycle T of the natural vibration of the ink ejection system. When the drive pulse 80 falls in one cycle, the vibration generated in the ink discharge system due to the rise of the drive pulse 80 and the vibration generated in the ink discharge system due to the fall of the drive pulse 80 are cancelled. No vibration occurs in the ink ejection system without resonance. That is, the waveform 83
y = 0 where t ≧ T
It can be expressed as.
[0131]
FIG. 8 shows that when the application of the driving pulse 80 is stopped at a half cycle of the natural vibration of the ink ejection system, the ink ejection system resonates and the vibration of the ink ejection system grows. As a result, the ejection energy of the channel increases, and there is a risk that ink is ejected erroneously.
[0132]
Therefore, as described above, in order to prevent erroneous ejection of ink even if the ink ejection system resonates due to the application of the drive pulse, the ink ejection system is deformed in the direction of ejecting ink from the non-ejection channel and then in the direction of sucking ink. Is preferred.
[0133]
Further, for the piezoelectric body 41 of the non-ejection channel, the period of a pair of drive pulses consisting of a drive pulse for deforming the piezoelectric body 41 in the ejection direction and a drive pulse for deforming the piezoelectric body 41 in the suction direction is T 0 Where T is the period of the natural vibration of the ink ejection system and n is a natural number,
T 0 = N × T
Is preferably satisfied.
[0134]
That is, as shown in FIGS. 1 and 7, for example, the timing at which the deformation of the piezoelectric body 41 caused by the rise of the common pulse (drive pulse waveform 63) and the non-ejection drive pulse (drive pulse waveform 62) starts, The period T from the timing at which the deformation of the piezoelectric body 41 caused by the fall of the non-ejection drive pulse starts. 0 Is set equal to an integral multiple of the period T. Accordingly, resonance of the ink ejection system can be further suppressed, and erroneous ejection of ink in the non-ejection channel can be further prevented.
[0135]
Alternatively, the deformation direction of the piezoelectric body 41 in the non-ejection channel is the same direction, and the period of a pair of drive pulses consisting of the first drive pulse for deforming the piezoelectric body 41 and the second drive pulse is T 0 Where T is the period of the natural vibration of the ink ejection system and n is a natural number,
T 0 = ((2 × n-1) / 2) × T
Is preferably satisfied.
[0136]
That is, the deformation direction of the piezoelectric body 41 generated by the rising of the common pulse and the non-ejection drive pulse and the deformation direction of the piezoelectric body 41 generated by the fall of the common pulse and the non-ejection drive pulse are set to the same direction. T 0 Is an odd multiple of の × T period.
[0137]
For example, as shown in FIG. 9, the drive pulse width of the drive pulse waveform 62 (non-ejection drive pulse) is shorter than the drive pulse width of the drive pulse waveform 63 (common pulse). Furthermore, the timing for raising the non-ejection drive pulse is delayed later than the timing for raising the common pulse, and the timing for lowering the non-ejection drive pulse is faster than the timing for lowering the common pulse.
[0138]
Accordingly, the direction in which the voltage waveform 65a generated by the rise of the common pulse and the non-ejection drive pulse changes is the same as the direction in which the voltage waveform 65b generated by the fall of the common pulse and the non-ejection drive pulse changes ( Negative direction). That is, the first and second deformation directions of the piezoelectric body 41 generated by application of the common pulse (pulse waveform 63) and the non-ejection drive pulse (pulse waveform 62) are the same. Further, the above cycle T 0 Is １ ／ × T cycle.
[0139]
Accordingly, the first vibration generated by the first deformation and the second vibration generated by the second deformation are displaced in directions to cancel each other. As a result, resonance of the ink ejection system can be prevented, and erroneous ejection of ink in the non-ejection channel can be prevented.
[0140]
Further, the time difference is preferably variable. That is, the first time difference DT1 and the second time difference DT2 shown in FIGS. 7 and 9 are preferably variable.
[0141]
Thus, the first time difference DT1 and the second time difference DT2 can be adjusted according to the ambient temperature and the carriage speed set for each mode such as high image quality / normal / draft. Therefore, the amount of heat generated by the piezoelectric body 41 can be optimally adjusted according to each condition.
[0142]
Further, the head drive circuit 23 (see FIG. 4) of the ink jet recording apparatus 12 includes a binarization unit that binarizes each drive pulse whose slew rate has been adjusted by the slew rate adjustment unit that adjusts the slew rate of each drive pulse. And a second slew rate adjusting means for further adjusting a slew rate with respect to the output signal of the binarizing means, and preferably adjusting the time difference. Each drive pulse is an ejection drive pulse, a non-ejection drive pulse, and a common pulse. Details will be described below.
[0143]
As shown in FIG. 10, the head drive circuit 23 binarizes each of the drive pulses for which the slew rate has been set by the slew rate adjusting means 101a and 101b for adjusting the slew rate of the drive pulse and the slew rate adjusting means 101a. A binarizing unit 102 is provided. A first time difference DT1 and a second time difference DT2 are set by these two means.
[0144]
FIG. 11 shows a pulse waveform in which the time differences DT1 and DT2 are set by the circuit of FIG. That is, the waveform 111 is a waveform input to the circuit of FIG. A waveform 112 indicates a waveform whose slew rate has been adjusted by the slew rate adjusting means 101a. A waveform 113 indicates a waveform shaped into a square waveform by the binarization unit 102.
[0145]
Specifically, the waveform 112 and the reference voltage Vref are input to the input units 102a and 102b of the binarization unit 102, respectively. When the voltage value indicated by the waveform 112 is lower than the reference voltage Vref, the output unit 102c of the binarization unit 102 outputs an OFF signal, and the output voltage value becomes 0V. Conversely, when the voltage value indicated by the waveform 112 is equal to or higher than the reference voltage Vref, the output unit 102c of the binarization unit 102 outputs an ON signal, and the output voltage value is preset by the binarization unit 102. Voltage value.
[0146]
A waveform 114 indicates a waveform obtained by setting the slew rate of the waveform 113 by the slew rate adjusting unit 101b. As a result, the first time difference DT1 is set at the timing when the waveforms 112 and 114 start rising, and the second time difference DT2 is set at the timing when the waveforms 112 and 114 start falling. That is, when corresponding to the drive pulse described in FIG. 1, the waveform 112 is the drive pulse waveform of the common pulse, and the waveform 114 is the drive pulse waveform of the non-ejection drive pulse.
[0147]
Thus, the first time difference DT1 and the second time difference DT2 can be set with a simple circuit configuration, and a time difference of several nsec to several hundred nsec can be set with a simple circuit configuration as shown in FIG. Can be.
[0148]
Further, it is preferable that the slew rate adjusting means 101 is controlled by the speed at which the potential level is switched between at least two or more divided power supplies.
[0149]
Thus, the slew rate can be adjusted by relatively simple control by a microprocessor or the like. That is, there is a switch for selecting one of a plurality of voltage levels up to the drive voltage, and the switching speed is controlled by a microprocessor, so that the slew rate can be adjusted by software.
[0150]
That is, as means for adjusting the slew rate of the drive pulse, the slew rate of the drive voltage is controlled by switching speed between voltage levels obtained by dividing the voltage range of the drive voltage into a plurality.
[0151]
Specifically, as shown in FIG. 15, a switch SW for selecting one of the voltage levels obtained by dividing the drive voltage Vdrv from V1 to V3 by a resistor or the like is provided, and each voltage is changed by a switching signal S from the CPU. It switches between levels.
[0152]
When the drive pulse rises, GND, V1, V2, V3, and Vdrv are sequentially selected. When the drive pulse falls, Vdrv, V3, V2, V1, and GND are sequentially selected. According to this configuration, as shown in FIG. 16, the adjustment of the slew rate can be realized by changing the speed of switching between the respective voltage levels.
[0153]
Further, the head 1 of the ink jet recording apparatus 12 is an ink jet head in which the polarization direction of the piezoelectric body 41 and the direction of the applied electric field are matched, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to an inkjet head using the piezoelectric body 41 in a shearing mode by making the direction of polarization orthogonal to the direction of an electric field. The ink jet head is shown in FIG. 6, and the details will be described below.
[0154]
The ink jet head 70 (hereinafter, simply referred to as the head 70) is a system in which the piezoelectric body 41 is used in a shearing mode by making the direction of polarization orthogonal to the direction of an electric field. Are provided, and an electric field is applied by a potential difference between adjacent channels. Specifically, the head 70 has a plurality of channels 42 arranged in a line, and a piezoelectric body 41 is arranged between adjacent channels 42. Electrodes 71 (71a, 71b, and 71c) are provided between the piezoelectric body 41 and the channel 42, respectively. Each channel 42 has a nozzle 43 (ejection unit) for ejecting ink, and the nozzle 43 is provided on the bottom surface 42t of the channel 42.
[0155]
In the case of the head 1 shown in FIG. 5, the ejection drive pulse or the non-ejection drive pulse is applied to the first electrode 45, and the common pulse is applied to the second electrode 46. The applied electrodes were clearly separated. However, the head 70 shown in FIG. 6 is not clearly divided.
[0156]
That is, for example, while the ejection driving pulse is applied to the electrodes 71a provided on both wall surfaces of the ejection channel 42a, the electrodes 71a provided in the channel 42b located on both sides of the ejection channel 42a A common pulse is applied to the electrodes 71b facing each other via the body 41. On the other hand, for example, a non-ejection drive pulse is applied to the electrodes 71c provided on both wall surfaces of the non-ejection channel 42c, while the electrode 71a is an electrode provided in the channel 42b located on both sides of the non-ejection channel 42a. A common pulse is applied to the electrodes 71b facing each other via the piezoelectric body 41.
[0157]
That is, the head 70 has a configuration in which the electrode to which each of the ejection drive pulse, the non-ejection drive pulse, and the common pulse is applied is determined according to which channel the ink is ejected from. , The head 1 shown in FIG.
[0158]
That is, the ink jet recording apparatus to which the present invention can be applied is an ink jet head that applies a driving pulse to each of the piezoelectric bodies provided in each channel, expands or contracts the piezoelectric bodies, controls the ejection of ink, and performs recording. What is necessary is just an inkjet recording device provided.
[0159]
[Embodiment 2]
Embodiment 2 according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 5, 6, and 12 to 19. FIG. Note that the image forming process and the circuit configuration of the ink jet recording apparatus according to the second embodiment are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0160]
An inkjet head 1 (hereinafter, simply referred to as head 1) of an inkjet recording apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described.
[0161]
The head 1 has a plurality of channels 42 provided with a piezoelectric body 41 as shown in FIG. Each channel 42 has a nozzle 43 (ejection unit) for ejecting ink, and the nozzle 43 is provided on a bottom surface 42t of the channel 42. A first electrode 45 is formed on the side surface of each channel 42 outside the side surface on which the piezoelectric body 41 is formed. Further, the head 1 has a first electrode 45 and a second electrode 46 facing each other across the piezoelectric body 41. The second electrode 46 of the head 1 is formed as an electrode shared by each channel 42.
[0162]
Next, a process in which the head 1 configured as described above discharges ink will be described.
The head 1 is an ink jet head in which the direction of polarization of the piezoelectric body 41 and the direction of an applied electric field are matched, that is, both directions are the thickness direction of the piezoelectric body 41. Specifically, while an ejection drive pulse or a non-ejection drive pulse is selectively applied to the first electrode 45, a common pulse is applied to the second electrode 46, so that a gap between the two electrodes is obtained. An electric field is formed in the piezoelectric body 41. Accordingly, the piezoelectric body 41 is deformed, and the channel 42 expands / contracts, so that an ink discharging operation is performed.
[0163]
FIG. 1 shows a drive pulse waveform applied to each electrode.
The drive pulse waveforms selectively applied to the respective electrodes are waveforms 61 to 63, and the voltage waveforms applied to the piezoelectric body 41 by the respective drive pulses shown in the waveforms 61 to 63 are waveforms 64 and 65. .
[0164]
In detail, the horizontal axis in FIG. 1 indicates time, and a drive pulse waveform 61 indicates a waveform of a discharge drive pulse applied to the first electrode 45 of a channel for discharging ink (hereinafter, referred to as a discharge channel). ing. The drive pulse waveform 62 indicates a waveform of a non-ejection drive pulse applied to the first electrode 45 of a channel that does not eject ink (hereinafter, referred to as a non-ejection channel). The drive pulse waveform 63 indicates a waveform of a common pulse (COM: COMMON) applied to the second electrode 46.
[0165]
On the other hand, a voltage waveform 64 indicates a voltage waveform generated in the piezoelectric body 41 of the ejection channel. The potential waveform 65 indicates a voltage waveform generated in the piezoelectric body 41 of the non-ejection channel. That is, the voltage waveform 64 indicates a voltage waveform generated in the piezoelectric body 41 by the drive pulse waveform 61 of the ejection drive pulse and the drive pulse waveform 63 of the common pulse. The voltage waveform 65 indicates a voltage waveform generated in the piezoelectric body 41 by the drive pulse waveform 62 of the non-ejection drive pulse and the drive pulse waveform 63 of the common pulse.
[0166]
The channel 42 ejects ink by selectively applying the driving pulse as described above to the first electrode 45 and the second electrode 46 of the channel 42.
That is, in the ejection channel, first, an ejection driving pulse is applied to the first electrode 45 to generate a positive voltage on the piezoelectric body 41 of the ejection channel. The state in which a positive voltage is generated in the piezoelectric body 41 refers to a state in which the first electrode 45 has a higher potential than the second electrode 46.
[0167]
At this time, the piezoelectric body 41 is deformed in a direction to expand the channel 42. As a result, the ink in the channel 42 suddenly generates a negative pressure and starts to suck the ink from the common ink reservoir. This is the ejection preparation operation. Then, as time passes, the pressure of the ink in the channel gradually changes to a positive pressure due to the inflow of the ink.
[0168]
Next, when the positive pressure reaches a peak, the common pulse rises at the same time as the ejection drive pulse falls as shown in drive pulse waveforms 61 and 63. As a result, a negative voltage is generated in the piezoelectric body 41 in the ejection channel. At this time, the piezoelectric body 41 deforms in a direction in which the channel 42 contracts. As a result, the ink in the ejection channel is under a larger positive pressure, and an ink droplet is ejected from the nozzle. This is the ejection operation, which is performed at a timing that promotes the pressure generated in the ejection preparation operation.
[0169]
Thereafter, there is a residual vibration that periodically changes the pressure of the ink in the channel to a negative pressure and then to a positive pressure. Then, the drive pulse waveform 63 is dropped at the timing of suppressing (weakening) the residual vibration so that the amount of the ejected ink is sucked from the common ink reservoir. This is an ink suction operation.
[0170]
By repeating a series of operations of the ejection preparation operation, the ejection operation, and the ink suction operation as described above, ink can be ejected continuously from one channel. Recording in which ink is continuously ejected and gradation expression of dot area and density on a recording medium is performed is called a multi-drop method.
[0171]
That is, the multi-drop type ink jet recording apparatus applies a drive pulse to the piezoelectric material of the same channel a plurality of times, repeats expansion and contraction of the piezoelectric material, continuously performs ink ejection on the same channel, and performs dot gradation recording. Is what you do. Conversely, a recording method that does not perform gradation expression is called a binary method.
[0172]
Next, the operation of the non-ejection channel will be described.
[0173]
In the non-ejection channel, a non-ejection drive pulse and a common pulse are applied. In the pair of non-ejection drive pulses and the common pulse, a first time difference DT1 is set at a timing when both start rising, and a second time difference DT2 is set at a timing when both start falling. Due to the time differences DT1 and DT2, a voltage is also generated in the piezoelectric body 41 of the non-ejection channel.
[0174]
Accordingly, the piezoelectric body 41 of the non-ejection channel is also deformed, and each time the piezoelectric body 41 of the non-ejection channel generates heat. As a result, the ink temperature in the ejection channel and the non-ejection channel can be kept substantially uniform. That is, the non-ejection drive pulse is a drive pulse for causing the piezoelectric body 41 of the non-ejection channel to generate heat, and does not directly contribute to the ink ejection operation.
[0175]
Although the non-ejection drive pulse shown by the waveform 62 and the common pulse shown by the waveform 63 have the same waveform, the present invention is not limited to this. The first time difference DT1 and the second time difference DT2 have the same length, but the present invention is not limited to this. Further, the order in which the pair of non-ejection drive pulses and the common pulse start rising and the order in which the pair starts falling do not limit the present invention.
[0176]
Note that the voltage generated twice in the piezoelectric body of the non-ejection channel by the pair of non-ejection drive pulses and the common pulse is performed at a timing that cancels out the pressures generated in the inks, and thus does not lead to ink ejection.
[0177]
Further, the voltage value generated in the piezoelectric body in the non-ejection channel is smaller than the voltage generated in the piezoelectric body in the ejection channel. This is because, in the ejection channel, a part of the heat generated by the piezoelectric body is released to the outside of the channel by the discharged ink droplet, but in the non-ejection channel, the heat is subtracted to generate heat. The non-ejection drive pulse is also applied to a non-ejection period of an ejection channel in multi-drop printing.
[0178]
Further, a slew rate is set for the drive pulse waveform applied to the first electrode 45 and the second electrode 46. That is, a predetermined gradient is set for the rise and fall of each drive pulse. By changing the slew rate, the pressure applied to the ink in the channel can be adjusted.
[0179]
FIG. 17 shows the formation of the nozzle 43 when the slew rate is changed in a drive pulse having an ambient temperature of 25 ° C., a drive voltage of 30 V, a discharge drive pulse width of 2 μs, and a common pulse and a non-discharge drive pulse of 4 μs. 4 shows the behavior of the flying speed of the ejected ink droplet.
[0180]
From FIG. 17, the flying speed of the ejected ink droplet changes in a region where the slew rate is 100 V / μsec or less. This means that the pressure created on the ink in the channel is changing. That is, by changing the slew rate, the pressure generated in the ink in the channel can be adjusted.
[0181]
By the way, ink tends to be ejected as the temperature increases, and the volume of the ejected ink droplets tends to increase. Therefore, it is necessary to adjust the pressure generated in the ink in the channel by the ambient temperature or the like.
[0182]
Specifically, when the ambient temperature is low, it is necessary to generate a large pressure to prevent non-ejection and to obtain a predetermined ink droplet flying speed. Need to be prevented. In this case, the pressure can be adjusted relatively easily by adjusting the slew rate of the drive pulse.
[0183]
That is, as described above, the ink jet recording apparatus according to Embodiment 2 of the present invention applies a drive pulse to each of the piezoelectric bodies provided in each channel, and expands or contracts the piezoelectric bodies to eject ink. An ink jet recording apparatus for performing recording by controlling, comprising a slew rate adjusting means for adjusting a slew rate of the drive pulse.
[0184]
Thereby, the slew rate of the drive pulse is adjusted, so that the slew rate can be adjusted to be small. As a result, the voltage that changes per unit time is reduced, so that it is possible to reliably avoid the occurrence of excess heat due to a large current flowing through the piezoelectric body and peripheral circuits. Further, by adjusting the slew rate of the drive pulse suitable for the ink ejection performance, high-quality printing can always be realized without complicating the configuration of the drive pulse system.
[0185]
The configuration described in FIG. 1 is also applicable to a multi-drop type ink jet recording apparatus. In other words, a configuration may be provided that includes a slew rate adjusting unit that adjusts each slew rate of the drive pulse applied a plurality of times.
[0186]
Thereby, the slew rate of the drive pulse is adjusted, so that the slew rate can be adjusted to be small. As a result, the voltage that changes per unit time is reduced, so that it is possible to reliably avoid the occurrence of excess heat due to a large current flowing through the piezoelectric body and peripheral circuits. Further, by adjusting the slew rate of the drive pulse suitable for the ink ejection performance, high-quality printing can always be realized without complicating the configuration of the drive pulse system.
[0187]
Further, since the ejection preparation operation and the ejection operation directly contribute to the ejection, at least one of the slew rate of the drive pulse of the ejection preparation operation and the slew rate of the drive pulse of the ejection operation is adjusted. Is preferred. That is, it is preferable to control the ejection performance such as the flying speed and volume of the ejected ink by adjusting one or both of the slew rates.
[0188]
In other words, the slew rate that directly affects the ink ejection is adjusted, and the slew rate in the ink suction operation that does not directly affect the ink ejection operation is not adjusted. As a result, unnecessary adjustment can be omitted, so that the ink ejection operation can be performed quickly, and erroneous ink ejection can be more reliably prevented.
[0189]
That is, as described above, the ejection of the ink is performed in the order of the ejection preparation operation, the ejection operation, and the ink suction operation. In this case, the ejection preparation operation and the ejection operation directly affect the ejection characteristics of the ink. The ink suction operation is not directly involved. ). Therefore, the discharge characteristics can be adjusted by adjusting one or both of the discharge preparation operation and the discharge operation by the slew rate adjusting means.
[0190]
If the slew rate of the ink suction operation is changed, the suction of the ink is delayed, or extra pressure is applied to the ink in the channel at the time of sucking the ink. Not preferred.
[0191]
Further, in the multi-drop type ink jet recording apparatus, it is preferable that at least one of the slew rates of the drive pulse is different from the others. Accordingly, when continuously ejecting ink, it is necessary to perform ink ejection at short intervals, and the second and subsequent ink droplets are subjected to residual vibration during ink ejection of the first ink droplet and pressure waves of ink suction. Due to the influence, the ink ejection characteristics of the first droplet are different.
[0192]
In the multi-drop type ink jet recording apparatus, it is preferable that at least two of the slew rates of the drive pulse are the same. In this case, when desired ink ejection characteristics can be obtained without changing the slew rate of the drive pulse between two ejected ink droplets, the number of drive pulse switching can be reduced by using the same drive pulse. Therefore, the configuration of the drive circuit can be simplified accordingly.
[0193]
That is, when ink is continuously ejected, it is necessary to perform ink ejection at a short interval (for example, 120 kHz), and the second and subsequent ink droplets have the residual vibration during the previous ink ejection (the residual vibration in the ink suction operation). It cannot be completely eliminated), and the ink ejection characteristics of the first drop are different due to the influence of the pressure wave of ink suction.
[0194]
Specifically, as shown in FIG. 18, under the condition of stable ejection, the ink ejection speed of the second shot is much higher than the ink ejection speed of the first drop, and Although the speed difference gradually decreases with the fourth droplet, the speed difference increases, but the ink droplets thereafter become substantially at a constant speed.
[0195]
The “condition for stable ejection” is an ejection timing (t) at which the residual vibration is neither at the timing of promoting the ejection nor at the timing of canceling the ejection. Assuming that the cycle of the residual oscillation is Ta,
t = n / 2 × Ta (n is 0 or a natural number)
Is represented by
[0196]
Instead of actually measuring the period of the residual vibration, it may be calculated by 2 × (active run length of ink pressurizing chamber) ÷ (ink sound velocity).
[0197]
On the other hand, as shown in FIG. 12, as the unstable ejection condition, when t = 0.25 × Ta, the residual vibration is the timing to promote the ejection, the ejection force becomes excessive, and the so-called “splash” occurs on the nozzle surface. ”State, or the atmosphere may be drawn into the channel by the reaction of the pressure after discharge (residual vibration). At t = 0.75 × Ta, the pressure given by the drive pulse is canceled by the residual vibration, so that a state where a sufficient discharge pressure cannot be obtained is obtained.
[0198]
In a shuttle drive system in which an ink-jet head performs recording while reciprocating on a recording medium, which is the most common in an ink-jet recording apparatus, such a change in the ink ejection speed causes a variation in the landing position on the recording medium. Become. Ideally, as shown in FIG. 19, it is preferable that the later ink droplets gradually increase the ejection speed, recover the ejection timing delay, and unite immediately before the recording medium.
[0199]
In a multi-drop type ink jet recording apparatus, a method of individually adjusting a slew rate of a drive pulse corresponding to each ejected ink droplet is effective in controlling a flying speed of each ejected ink droplet.
[0200]
For example, as shown in FIG. 13, the first droplet having a low flying speed of the ejected ink droplet has a large slew rate (gradient), and the second droplet having the ejection speed promoted by residual vibration or the like has a small slew rate. . After the third drop, the ejection is promoted by residual vibration or the like as in the second drop, but since the flying speed needs to be increased by the delay of the ejection timing, the slew rate is gradually increased.
[0201]
However, when a desired ink flying speed can be obtained between two certain ink droplets without changing the slew rate, the same drive pulse can be used. Thus, the number of set slew rates can be reduced, and the configuration of the drive circuit can be simplified accordingly. With such a configuration, it is possible to perform an ideal multi-drop ejection control in which continuously ejected ink droplets unite and land immediately before the recording medium.
[0202]
Further, it is preferable that the generation timing of each of the driving pulses is constant. In this case, since the generation timing of the driving pulse can be fixed, the driving circuit can be simplified.
[0203]
For example, under the condition of stable ejection, the ink ejection speed of the second droplet is much higher than the ink ejection speed of the first droplet, and the speed difference between the third droplet and the fourth droplet gradually decreases. However, the ink droplets become faster, and the ink droplets thereafter become substantially at a constant speed.
[0204]
In the most general recording method of the ink jet recording apparatus, the change in the ink ejection speed causes the variation of the landing position on the recording medium as described above. Ideally, it is preferable that the later ink droplets gradually increase the ejection speed, recover the ejection timing delay, and unite immediately before the recording medium. To ideally control the ink ejection speed in this way, it is very effective that the timing of generating each drive pulse is constant.
[0205]
That is, when the flying speed of each ink droplet is controlled by the slew rate of the driving pulse, the timing of generating the driving pulse is constant, and the configuration of the driving circuit can be simplified. In addition, since the ejection timing is at regular intervals, it is possible to perform ejection under the above-mentioned “stable ejection conditions”.
[0206]
In addition, it is preferable that the non-ejection channel among the above channels is driven so as to have a temperature equal to that of the ejection channel.
[0207]
In this case, the ink is not ejected, but the operation is performed so that the temperature becomes equal to the temperature of the channel from which the ink is ejected (heat is generated due to the hysteresis loss of the piezoelectric body). Can be eliminated. Further, by adjusting the slew rate of the non-ejection drive pulse, the amount of heat generated and the pressure generated in the ink in the channel can be adjusted relatively easily.
[0208]
That is, as shown in FIG. 14, an arbitrary voltage waveform can be applied to the piezoelectric body by adjusting the slew rate of the non-ejection drive pulse. As a result, the temperature difference between the channels that frequently eject ink and the channels that eject less ink can be eliminated, variations in ink ejection characteristics between channels can be eliminated, and pressure generated in ink in non-ejection channels can be controlled.
[0209]
Further, the slew rate adjusting means for adjusting each drive pulse switches and selects the drive voltage divided into a plurality of drive voltages in ascending order from the smaller one and starts up, and switches down and outputs the same in descending order from the larger one. It is preferable to output this output as the drive pulse.
[0210]
In this case, it is possible to adjust the slew rate of the drive pulse by a simple control of sequentially switching and selecting the drive voltage.
[0211]
Thus, the slew rate can be adjusted by relatively simple control by a microprocessor or the like. That is, there is a switch for selecting one of a plurality of voltage levels up to the drive voltage, and the switching speed is controlled by a microprocessor, so that the slew rate can be adjusted by software.
[0212]
As means for adjusting the slew rate of the drive pulse, the drive voltage is controlled by a switching speed between voltage levels obtained by dividing the voltage range of the drive voltage into a plurality. Specifically, as shown in FIG. 15, a switch SW for selecting one of voltage levels obtained by dividing the drive voltage Vdrv from V1 to V3 by a resistor or the like is provided, and each power supply is switched by a switching signal S from the CPU. It is to switch between.
[0213]
When the drive pulse rises, GND, V1, V2, V3, and Vdrv are sequentially selected. When the drive pulse falls, Vdrv, V3, V2, V1, and GND are sequentially selected. According to this configuration, as shown in FIG. 16, the adjustment of the slew rate can be realized by changing the speed of switching between the power supplies.
[0214]
Although the head 1 of the ink jet recording apparatus 12 is an ink jet head in which the polarization direction of the piezoelectric body 41 and the direction of the applied electric field are matched, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to an inkjet head using the piezoelectric body 41 in a shearing mode by making the direction of polarization orthogonal to the direction of an electric field. The ink jet head is shown in FIG. 6, and the details will be described below.
[0215]
The ink jet head 70 (hereinafter, simply referred to as the head 70) is a system in which the piezoelectric body 41 is used in a shearing mode by making the direction of polarization orthogonal to the direction of an electric field. Are provided, and an electric field is applied by a potential difference between adjacent channels.
[0216]
Specifically, the head 70 has a plurality of channels 42 arranged in a line, and a piezoelectric body 41 is arranged between adjacent channels 42. Electrodes 71 are provided between the piezoelectric body 41 and the channel 42, respectively. Each channel 42 has a nozzle 43 (ejection unit) for ejecting ink, and the nozzle 43 is provided on the bottom surface 42t of the channel 42.
[0219]
In the case of the head 1 shown in FIG. 5, the ejection drive pulse or the non-ejection drive pulse is applied to the first electrode 45, and the common pulse is applied to the second electrode 46. The applied electrodes were clearly separated. However, the head 70 shown in FIG. 6 is not clearly divided.
[0218]
That is, for example, while the ejection driving pulse is applied to the electrodes 71a provided on both wall surfaces of the ejection channel 42a, the electrodes 71a provided in the channel 42b located on both sides of the ejection channel 42a A common pulse is applied to the electrodes 71b facing each other via the body 41.
[0219]
On the other hand, for example, while a non-discharge driving pulse is applied to the electrodes 71c provided on both wall surfaces of the non-discharge channel 42c, the electrodes 71c provided on the channels 42b located on both sides of the non-discharge channel 42a are electrodes. A common pulse is applied to an electrode 71b that faces the electrode 71a via the piezoelectric body 41.
[0220]
That is, the head 70 has a configuration in which the electrode to which each of the ejection drive pulse, the non-ejection drive pulse, and the common pulse is applied is determined depending on which channel the ink is ejected from. , The head 1 shown in FIG.
[0221]
That is, the ink jet recording apparatus to which the present invention can be applied is an ink jet head that applies a driving pulse to each of the piezoelectric bodies provided in each channel, expands or contracts the piezoelectric bodies, controls the ejection of ink, and performs recording. What is necessary is just an inkjet recording device provided.
[0222]
The inkjet recording apparatus according to the present invention described above can also be expressed as follows.
[0223]
That is, the ink jet recording apparatus according to the present invention includes a plurality of channels provided with piezoelectric bodies, and a first electrode and a second electrode formed so as to face each other with the piezoelectric bodies interposed therebetween. An ink jet recording apparatus having a driving pulse applied to the electrodes to generate an electric field between the facing electrodes by applying a driving pulse to the electrodes and to expand / contract a channel to perform an ink discharging operation. Is a configuration in which a slew rate is set.
[0224]
According to the above configuration, since the slew rate is set for the drive pulse applied to the electrode, excess heat generated in each electrode and peripheral circuits due to the application of the drive pulse is suppressed, and power loss is minimized. be able to. Here, "the drive pulse has a slew rate set" means that the rise and fall of the drive pulse have a constant gradient.
[0225]
Further, the ink jet recording apparatus according to the present invention described above can be expressed as follows.
[0226]
That is, the ink jet recording apparatus according to the present invention has a plurality of channels provided with piezoelectric bodies, and the first electrode and the second electrode formed so as to face each other with the piezoelectric bodies interposed therebetween. Then, in an ink jet recording apparatus in which an electric field is generated between the facing electrodes by applying a driving pulse to the electrodes and the ink is ejected by expanding / contracting the channel, the slew rate of the driving pulses can be adjusted. There is a certain configuration.
[0227]
According to the above configuration, the pressure generated in the ink can be controlled by changing the slew rate of the drive pulse. The “slew rate of the drive pulse” means the slope of the rise and fall of the drive pulse.
[0228]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
[0229]
【The invention's effect】
As described above, the inkjet recording apparatus of the present invention applies the driving pulse to each of the piezoelectric bodies provided in each channel, expands or contracts the piezoelectric bodies, and controls the ink ejection to perform the inkjet recording. The apparatus is provided with a slew rate adjusting means for adjusting a slew rate of the driving pulse.
[0230]
Therefore, since the slew rate of the drive pulse is adjusted by the slew rate adjusting means, the slew rate can be reduced. Therefore, since the voltage that changes per unit time is reduced, it is possible to reliably and in advance prevent a large current from flowing through the piezoelectric body and peripheral circuits to generate extra heat.
[0231]
In addition, by adjusting the slew rate of the drive pulse suitable for the ink ejection performance, there is an effect that high-quality printing can always be realized without complicating the configuration of the drive pulse system.
[0232]
The drive pulse includes a common pulse applied to the piezoelectric body through one electrode, and an ejection drive pulse and a non-ejection drive pulse selectively applied to the piezoelectric body through the other electrode, It is preferable that the slew rate adjusting means provides a time difference between rising and falling timings between the common pulse and the non-ejection drive pulse.
[0233]
In this case, a time difference is set for the rising and falling timing between the common pulse and the non-ejection driving pulse, and the rising and falling of each driving pulse are applied with a constant gradient. Just by adjusting, it is possible to adjust the fluctuation range of the voltage in the piezoelectric body. That is, the variation range in which the piezoelectric body is deformed can be adjusted. Therefore, the amount of heat generated in the piezoelectric body can be adjusted.
[0234]
In addition, since the rise and fall of each drive pulse are applied with a constant gradient, the effect that the amount of heat generated by the piezoelectric body by the common pulse can be adjusted with a simple drive circuit that sets the above time difference. Play together.
[0235]
It is preferable that the time difference is equal to or shorter than the rise time and the fall time of the common pulse. In this case, overheating of the ink in the non-ejection channel can be prevented. Further, since the time during which the voltage is applied to the piezoelectric body is short and the applied voltage can be reduced, unnecessary vibration of the meniscus formed at the discharge portion of each channel can be prevented. .
[0236]
In the ink jet recording apparatus of the present invention, as described above, it is preferable that the piezoelectric body of the non-ejection channel be deformed in the order of ejecting ink from the non-ejection channel and then sucking ink.
[0237]
In this case, by applying the common pulse, the voltage of the piezoelectric material forming the non-ejection channel is performed in the order of ejecting ink from the non-ejection channel and sucking ink.
[0238]
The non-ejection drive pulse is applied in such a manner that the direction of the deformed piezoelectric body is opposite to the operation direction in which the non-ejection channel is deformed, after the timing at which the common pulse is applied. Accordingly, even when the vibration of the ink ejection system generated at the application timing of the common pulse and the non-ejection drive pulse resonates, that is, at a timing of a half cycle which is an odd multiple of the oscillation cycle of the ink ejection system. Even in the case of matching, the voltage of the piezoelectric body changes in a direction to cancel the resonance, so that there is an effect that erroneous ejection of ink in the non-ejection channel can be avoided.
[0239]
The period of a pair of drive pulses composed of a drive pulse for deforming the piezoelectric body in the ejection direction and a drive pulse for deforming the piezoelectric body in the suction direction is represented by T for the piezoelectric body in the non-ejection channel. 0 Where T is the period of the natural vibration of the ink ejection system and n is a natural number,
T 0 = N × T
Is preferably satisfied.
[0240]
In this case, the timing at which the vibration of the piezoelectric body forming the non-ejection channel starts and the timing at which the vibration of the piezoelectric body starts next are a natural number times the period T. Accordingly, the timing at which the first deformation of the piezoelectric body caused by the application of the common pulse and the non-ejection drive pulse starts, and the second deformation of the piezoelectric body caused by stopping the application of the common pulse and the non-ejection drive pulse Since the time difference from the timing at which is started becomes a natural number multiple of the period T, it is possible to suppress the resonance of the ink ejection system. Therefore, the effect that the erroneous ejection of the ink in the non-ejection channel can be further prevented can be achieved.
[0241]
The direction of deformation of the piezoelectric body in the non-ejection channel is the same direction, and the period of a pair of drive pulses consisting of a first drive pulse for deforming the piezoelectric body and a second drive pulse is represented by T 0 Where T is the period of the natural vibration of the ink ejection system and n is a natural number,
T 0 = ((2 × n-1) / 2) × T
Is preferably satisfied.
[0242]
In this case, the first deformation direction and the second deformation direction of the piezoelectric body generated by application of the common pulse and the non-ejection drive pulse are the same. The time difference between the timing at which the vibration of the piezoelectric body in the non-ejection channel starts and the timing at which the vibration of the piezoelectric body starts next is defined as an odd multiple of 1/2 cycle of the cycle T in the natural oscillation of the ink ejection system. I have.
[0243]
Accordingly, the first vibration generated by the first deformation and the second vibration generated by the second deformation are displaced in directions to cancel each other out, so that resonance of the ink ejection system is prevented. Can be. Therefore, an effect that erroneous ejection of ink in the non-ejection channel can be prevented is also achieved.
[0244]
Preferably, the time difference is variable. In this case, the time difference set between the application timing of the common pulse and the application timing of the non-ejection drive pulse can be adjusted according to, for example, the ambient temperature and the carriage speed (high image quality / normal / draft). Therefore, the amount of heat generated by the piezoelectric body by the common pulse can be optimally adjusted according to each condition.
[0245]
As described above, another inkjet recording apparatus according to the present invention includes a binarizing unit that binarizes the drive pulse whose slew rate has been adjusted by the slew rate adjusting unit, and an output signal of the binarizing unit. On the other hand, it is preferable to further include a second slew rate adjusting means for adjusting a slew rate, and to adjust the time difference.
[0246]
In this case, the drive pulse whose slew rate has been adjusted by the slew rate adjusting means is binarized by the binarizing means. The drive pulse binarized in this way is further adjusted in slew rate by the second slew rate adjusting means. Thereby, the time difference is finally adjusted.
[0247]
As described above, there is an effect that the time difference between the application timing of the common pulse and the application timing of the non-ejection drive pulse can be realized with a simple configuration.
[0248]
It is preferable that the slew rate adjusting means adjusts at least one of a slew rate of a driving pulse of the ejection preparation operation and a slew rate of a driving pulse of the ejection operation.
[0249]
In this case, the ink ejection is performed in the order of the ejection preparation operation, the ejection operation, and the ink suction operation. Therefore, the ejection preparation operation and the ejection operation directly affect the ejection characteristics of the ink. The ink suction operation is not directly involved. Therefore, there is an effect that the ejection characteristics can be adjusted by adjusting the slew rate of one or both of the ejection preparation operation and the ejection operation by the slew rate adjusting means.
[0250]
Further, as described above, still another ink jet recording apparatus of the present invention applies a drive pulse to a piezoelectric body of the same channel a plurality of times, and repeatedly expands or contracts the piezoelectric body to continuously eject ink from the same channel. The present invention is directed to an ink jet recording apparatus for performing dot gradation recording and having a slew rate adjusting means for adjusting each slew rate of the drive pulse applied plural times.
[0251]
In this case, a slew rate adjusting means is provided, whereby each slew rate of the drive pulse applied a plurality of times is adjusted. Therefore, each slew rate can be appropriately adjusted and reduced. Therefore, since the voltage that changes per unit time is reduced, it is possible to reliably and in advance prevent a large current from flowing through the piezoelectric body and peripheral circuits to generate extra heat.
[0252]
In addition, by adjusting the slew rate of the driving pulse suitable for the ink ejection performance, there is an effect that high-quality printing can always be realized without complicating the configuration of the driving pulse system.
[0253]
It is preferable that at least one of the slew rates of the drive pulse has a different configuration from the others. In this case, when continuously ejecting ink, it is necessary to perform ink ejection at short intervals, and the second and subsequent ink droplets are subjected to residual vibration during ink ejection of the first ink droplet and pressure waves of ink suction. Due to the influence, the ink ejection characteristics of the first droplet are different.
[0254]
For example, under the condition of stable ejection, the ink ejection speed of the second droplet is much higher than the ink ejection speed of the first droplet, and the speed difference between the third droplet and the fourth droplet gradually decreases. However, the ink droplets become faster, and the ink droplets thereafter become substantially at a constant speed.
[0255]
In the most general recording method of the ink jet recording apparatus, the change in the ink ejection speed causes the variation of the landing position on the recording medium as described above. Ideally, it is preferable that the later ink droplets gradually increase the ejection speed, recover the ejection timing delay, and unite immediately before the recording medium. In order to ideally control the ink ejection speed in this way, individually adjusting the slew rate of each drive pulse is a very effective means.
[0256]
It is preferable that the slew rate adjusting means adjusts at least one of a slew rate of a driving pulse of the ejection preparation operation and a slew rate of a driving pulse of the ejection operation.
[0257]
In this case, the ink ejection is performed in the order of the ejection preparation operation, the ejection operation, and the ink suction operation. Therefore, the ejection preparation operation and the ejection operation directly affect the ejection characteristics of the ink. The ink suction operation is not directly involved. ). Therefore, there is an effect that the discharge characteristics can be adjusted by adjusting one or both of the discharge preparation operation and the discharge operation by the slew rate adjusting means.
[0258]
It is preferable that at least two of the slew rates of the drive pulse are the same. In this case, when desired ink ejection characteristics can be obtained without changing the slew rate of the drive pulse between two ejected ink droplets, the number of switching of the drive pulse can be reduced by using the same drive pulse. Therefore, there is an effect that the drive circuit can be simplified accordingly.
[0259]
It is preferable that the generation timing of each of the driving pulses is constant. In this case, since the generation timing of the drive pulse can be fixed, an effect that the drive circuit can be simplified can be obtained.
[0260]
It is preferable that the non-ejection channel among the above channels is driven to have the same temperature as the ejection channel.
[0261]
In this case, the ink is not ejected, but the operation is performed so that the temperature becomes equal to the temperature of the channel from which the ink is ejected (heat is generated due to the hysteresis loss of the piezoelectric body). Can be eliminated. Further, by adjusting the slew rate of the non-ejection drive pulse, it is possible to relatively easily adjust the amount of heat generated and the pressure generated in the ink in the channel.
[0262]
The slew rate adjusting means switches and divides the driving voltage into a plurality of voltages in order from the smaller one to start up, and switches from the larger one to fall and outputs the output, and outputs this output as the drive pulse. Is preferred.
[0263]
In this case, there is an effect that the slew rate of the driving pulse can be adjusted by a simple control of sequentially switching and selecting the driving voltage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a waveform diagram of a driving pulse and a voltage applied to an inkjet head in an inkjet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a main part of the ink jet recording apparatus.
FIG. 3 is a side view showing a main part of the ink jet recording apparatus.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of an electric circuit in the inkjet recording apparatus.
FIG. 5 is a bottom view of an inkjet head applicable to the inkjet recording apparatus.
FIG. 6 is a bottom view of another inkjet head applicable to the inkjet recording apparatus.
FIG. 7 is a waveform diagram of a driving pulse and a voltage applied to an inkjet head in the inkjet recording apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a waveform diagram illustrating displacement of a piezoelectric body when a drive pulse is applied to the piezoelectric body provided in the inkjet head.
FIG. 9 is a waveform diagram of drive pulses and voltages applied to an inkjet head in an inkjet recording apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a circuit diagram provided in an ink jet head driving circuit of the ink jet recording apparatus, and is a circuit diagram for setting a slew rate and a time difference of a driving pulse.
11 is a waveform diagram of a driving pulse input to the circuit diagram of FIG. 10 and a driving pulse output from the circuit diagram.
FIG. 12 is a waveform diagram showing vibration remaining in a channel due to application of a drive pulse.
FIG. 13 is a waveform diagram of driving pulses and voltages applied to an inkjet head in an inkjet recording apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a waveform diagram of driving pulses and voltages applied to an inkjet head in an inkjet recording apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a circuit diagram provided in an inkjet head drive circuit of the inkjet recording apparatus according to the embodiment of the present invention, and is a circuit diagram for adjusting a slew rate of a drive pulse.
16 is a waveform diagram of a drive pulse whose slew rate has been adjusted by the circuit diagram of FIG. 15;
FIG. 17 is a graph illustrating a relationship between a slew rate of a driving pulse and a flying speed of ink.
FIG. 18 is a graph showing a relationship between the number of ink droplets ejected from the same channel, a landing position shift amount, and a flying speed in a conventional inkjet recording apparatus.
FIG. 19 is a graph showing an ideal relationship between the number of ink droplets ejected from the same channel, a landing position deviation amount, and a flying speed.
FIG. 20 is a waveform diagram of a square driving pulse and a voltage applied to the inkjet head.
[Explanation of symbols]
1 inkjet head
12 Inkjet recording device
41 Piezoelectric
45 first electrode
46 Second electrode
61 Drive pulse waveform
62 Drive pulse waveform
63 Drive pulse waveform
64 voltage waveform
64a Voltage waveform
64b voltage waveform
64H wave height
65 Voltage waveform
65a Voltage waveform
65b Voltage waveform
65H wave height
70 inkjet head
71 electrodes
71a electrode
71b electrode
71c electrode
DT1 First time difference
DT2 Second time difference

Claims (16)

駆動パルスを各チャンネルに設けられた圧電体にそれぞれ印加し、該圧電体を拡張又は収縮させてインクの吐出を制御して記録を行うインクジェット記録装置であって、
上記の駆動パルスのスルーレートを調整するスルーレート調整手段を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。An ink jet recording apparatus that applies a drive pulse to each of the piezoelectric bodies provided in each channel, expands or contracts the piezoelectric bodies, controls ejection of ink, and performs recording.
An ink jet recording apparatus comprising a slew rate adjusting means for adjusting a slew rate of the driving pulse. 上記駆動パルスは、一方の電極を介して上記圧電体に印加される共通パルスと、他方の電極を介して上記圧電体に選択的に印加される吐出駆動パルス及び非吐出駆動パルスとを含み、上記スルーレート調整手段は、上記共通パルスと上記非吐出駆動パルスとの間において、立ち上がり及び立ち下がりのタイミングに時間差を設けたことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。The drive pulse includes a common pulse applied to the piezoelectric body through one electrode, and an ejection drive pulse and a non-ejection drive pulse selectively applied to the piezoelectric body through the other electrode, 2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the slew rate adjusting means provides a time difference between rising and falling timings between the common pulse and the non-ejection drive pulse. 上記時間差は、上記共通パルスの立ち上がり時間、および立ち下がり時間と同じ、あるいは短いことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。3. The ink jet recording apparatus according to claim 2, wherein the time difference is equal to or shorter than a rise time and a fall time of the common pulse. 非吐出チャンネルの圧電体は、非吐出チャンネルからインクを吐出させる方向、インクを吸引する方向の順に変形することを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。4. The ink jet recording apparatus according to claim 3, wherein the piezoelectric body of the non-ejection channel deforms in the direction of ejecting ink from the non-ejection channel and then in the direction of sucking ink. 非吐出チャンネルの圧電体に対して、圧電体を吐出方向に変形させる駆動パルスと、圧電体を吸引方向に変形させる駆動パルスとからなる対の駆動パルスの周期をＴ０とし、インク吐出系の固有振動における周期をＴとし、ｎを自然数とすると、
Ｔ０＝ｎ×Ｔ
を満足することを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録装置。For the piezoelectric body of the non-ejection channel, the driving pulse cycle of a pair of a driving pulse for deforming the piezoelectric body in the ejection direction and a driving pulse for deforming the piezoelectric body in the suction direction is T 0 , and the ink ejection system If the period in the natural vibration is T and n is a natural number,
T 0 = n × T
The inkjet recording apparatus according to claim 4, wherein the following is satisfied. 非吐出チャンネルにおける圧電体の変形方向は同一方向であり、
圧電体を変形させる第１の駆動パルスと、第２の駆動パルスとからなる対の駆動パルスの周期をＴ０とし、インク吐出系の固有振動における周期をＴとし、ｎを自然数とすると、
Ｔ０＝（（２×ｎ−１）／２）×Ｔ
を満足することを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。The deformation direction of the piezoelectric body in the non-ejection channel is the same direction,
Assuming that the period of a pair of drive pulses composed of a first drive pulse for deforming the piezoelectric body and the second drive pulse is T 0 , the period in the natural vibration of the ink ejection system is T, and n is a natural number,
T 0 = ((2 × n−1) / 2) × T
4. The ink jet recording apparatus according to claim 3, wherein: 上記時間差は可変であることを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。The ink jet recording apparatus according to any one of claims 2 to 6, wherein the time difference is variable. 上記スルーレート調整手段によってスルーレートが調整された上記駆動パルスを２値化する２値化手段と、
上記２値化手段の出力信号に対して更にスルーレートの調整を行う第２スルーレート調整手段とを更に備え、
上記時間差を調整することを特徴とする請求項２から７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。Binarizing means for binarizing the drive pulse whose slew rate has been adjusted by the slew rate adjusting means;
A second slew rate adjusting means for further adjusting a slew rate with respect to the output signal of the binarizing means;
The ink jet recording apparatus according to claim 2, wherein the time difference is adjusted. 上記のスルーレート調整手段は、吐出準備動作の駆動パルスのスルーレートと、吐出動作の駆動パルスのスルーレートとのうち、少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。2. An ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein said slew rate adjusting means adjusts at least one of a slew rate of a drive pulse for an ejection preparation operation and a slew rate of a drive pulse for an ejection operation. . 駆動パルスを同一チャンネルの圧電体に複数回印加し、該圧電体の拡張又は収縮を繰り返して同一チャンネルにより連続的にインク吐出を行い、ドット階調記録を行うインクジェット記録装置であって、
複数回印加される上記駆動パルスの各スルーレートを調整するスルーレート調整手段を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。An ink jet recording apparatus that applies a drive pulse to a piezoelectric body of the same channel a plurality of times, continuously expands or contracts the piezoelectric body to continuously eject ink by the same channel, and performs dot gradation recording.
An ink jet recording apparatus comprising a slew rate adjusting means for adjusting each slew rate of the drive pulse applied a plurality of times. 駆動パルスの上記各スルーレートのうち、少なくとも一つは他と異なることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット記録装置。The inkjet recording apparatus according to claim 10, wherein at least one of the slew rates of the driving pulse is different from the others. 上記のスルーレート調整手段は、吐出準備動作の駆動パルスのスルーレートと、吐出動作の駆動パルスのスルーレートとのうち、少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット記録装置。11. The ink jet recording apparatus according to claim 10, wherein the slew rate adjusting means adjusts at least one of a slew rate of a drive pulse for an ejection preparation operation and a slew rate of a drive pulse for an ejection operation. . 駆動パルスの上記各スルーレートのうち、少なくとも二つは同じであることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット記録装置。The inkjet recording apparatus according to claim 10, wherein at least two of the slew rates of the drive pulse are the same. 上記の各駆動パルスの発生タイミングが一定であることを特徴とする請求項１０から１３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。14. The ink jet recording apparatus according to claim 10, wherein the generation timing of each of the driving pulses is constant. 上記チャンネルのうち非吐出チャンネルが、吐出チャンネルと同等の温度になるように駆動されていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。15. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein a non-ejection channel among the channels is driven to have a temperature equal to that of the ejection channel. 上記スルーレート調整手段は、駆動電圧を複数に分圧したものを小さい方から順に切り換えて選択して立ち上げる一方、大きい方から順に切り換えて立ち下げて出力し、この出力を上記駆動パルスとして出力することを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。The slew rate adjusting means switches and divides the drive voltage into a plurality of voltages in order from the smaller one to start up, and switches from the larger one to fall down and outputs the output, and outputs this output as the drive pulse. The inkjet recording apparatus according to any one of claims 1 to 15, wherein the recording is performed.
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