JP2002079665A

JP2002079665A - インクジェット式記録装置及び記録方法

Info

Publication number: JP2002079665A
Application number: JP2000272726A
Authority: JP
Inventors: Shinji Saeki; 真治佐伯
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2002-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】記録ヘッドのインクの吐出時に使用されるノ
ズル開口数に拘わらずインクの吐出速度を一定とし、印
刷品質を向上したインクジェット式記録装置及び記録方
法を提供する。【解決手段】インク貯留部からのインクを吐出する記
録ヘッド１１と、該記録ヘッド１１の駆動を制御する制
御手段８０とを有するインクジェット式記録装置におい
て、前記制御手段８０は、前記記録ヘッド１１の温度を
検出する温度検出手段８４と、前記記録ヘッド１１への
駆動信号を送る駆動手段８１と、前記記録ヘッド１１の
温度を制御する温度制御手段８５とを有し、前記温度制
御手段８５は、前記記録ヘッド１１の温度をインクの吐
出時に使用されるノズル開口数に拘わらずインクの吐出
速度が略一定となる所定の温度となるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクカートリッ
ジやインクタンク等のインク貯留部に貯留されたインク
を記録ヘッドから吐出させる記録ヘッドを具備するイン
クジェット式記録装置及び記録方法に関する。

【０００２】

【従来技術】従来より、複数のノズルからインクを吐出
する記録ヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録
するインクジェット式記録装置が知られている。かかる
インクジェット式記録装置では、被記録媒体に対向する
記録ヘッドはヘッドホルダに固定され、ヘッドホルダが
キャリッジに搭載されて被記録媒体の搬送方向とは直交
する方向に走査される。

【０００３】このようなインクジェット式記録装置に用
いられる記録ヘッドの一例の分解概略を図１２に、ま
た、要部断面を図１３に示す。図１２及び図１３に示す
ように、圧電セラミックプレート１０１には、複数の溝
１０２が並設され、各溝１０２は、側壁１０３で分離さ
れている。各溝１０２の長手方向一端部は圧電セラミッ
クプレート１０１の一端面まで延設されており、他端部
は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっ
ている。また、各溝１０２内の両側壁１０３の開口側表
面には、長手方向に亘って、駆動電界印加用の電極１０
５が形成されている。

【０００４】圧電セラミックプレート１０１の溝１０２
の開口側には、カバープレート１０７が接着剤１０９を
介して接合されている。カバープレート１０７には、各
溝１０２の浅くなった他端部と連通する凹部となるイン
ク室１１１と、このインク室１１１の底部から溝１０２
とは反対方向に貫通するインク供給口１１２とを有す
る。

【０００５】また、圧電セラミックプレート１０１とカ
バープレート１０７との接合体の溝１０２が開口してい
る端面には、ノズルプレート１１５が接合されており、
ノズルプレート１１５の各溝１０２に対向する位置には
ノズル開口１１７が形成されている。

【０００６】なお、圧電セラミックプレート１０１のノ
ズルプレート１１５とは反対側でカバープレート１０７
とは反対側の面には、配線基板１２０が固着されてい
る。配線基板１２０には、各電極１０５とボンディング
ワイヤ１２１等で接続された配線１２２が形成され、こ
の配線１２２を介して電極１０５に駆動電圧を印加でき
るようになっている。

【０００７】このように構成される記録ヘッドでは、イ
ンク供給口１１２から各溝１０２内にインクを充填し、
所定の溝１０２の両側の側壁１０３に電極１０５を介し
て所定の駆動電界を作用させると、側壁１０３が変形し
て所定の溝１０２内の容積が変化し、これにより、溝１
０２内のインクがノズル開口１１７から吐出する。

【０００８】例えば、図１４に示すように、溝１０２ａ
に対応するノズル開口１１７からインクを吐出する場合
には、その溝１０２ａ内の電極１０５ａ，１０５ｂに正
の駆動電圧を印加すると共にそれぞれに対向する電極１
０５ｃ，１０５ｄを接地するようにする。これにより、
側壁１０３ａ，１０３ｂには溝１０２ａに向かう方向の
駆動電界が作用し、これが圧電セラミックプレート１０
１の分極方向と直交すれば、圧電厚みすべり効果により
側壁１０３ａ，１０３ｂが溝１０２ａ方向に変形し、溝
１０２ａ内の容積が減少して圧力が増加し、ノズル開口
１１７からインクが吐出する。

【０００９】ところで、吐出されるインクの温度が変化
するとインクの粘度が変化し、インク滴の吐出量等が変
動してしまう。例えば、吐出されるインクの温度が設計
上の基準温度よりも高いときには、インク粘度が通常よ
りも低くなるため標準の駆動電圧でインク滴を吐出させ
るとインク滴の量が設計値よりも多くなってしまうか、
インク滴の飛び散り現象が発生してしまう。反対に、吐
出されるインクの温度が基準温度よりも低いときには、
インク粘度が通常よりも高くなるため標準の駆動電圧で
インク滴を吐出させるとインク滴の量が設計値よりも少
なくなってしまうか、インク滴が吐出しなくなってしま
う。このようなインク量の変化は、印刷品質の低下の原
因となる。

【００１０】そこで、吐出されるインクの温度の変化に
伴うインク量の変化を防止するため、サーミスタ等の温
度センサを記録ヘッドに設けて、この温度センサが検出
したヘッドの温度情報に基づいて記録ヘッドを駆動する
駆動電圧を変更するようにした記録装置が提案されてい
る。

【００１１】この記録装置によれば、例えば、サーミス
タが検出した記録ヘッドの温度が基準温度よりも低い場
合には駆動電圧を標準値よりも高くし、反対に記録ヘッ
ドの温度が基準温度よりも高い場合には駆動電圧を標準
値よりも低くする。

【００１２】このように記録ヘッドの温度、すなわち吐
出されるインクの温度によって駆動電圧を変更すること
によりインクの吐出量を一定にすることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インク
の温度によって駆動電圧を変更するインクジェット式記
録装置であっても、記録ヘッドの全てのノズル開口から
常にインクが吐出されるわけではなく、その都度インク
の吐出に使用されるノズル開口数が異なり、インクの温
度に合わせて駆動電圧を変更しても、インクの吐出時に
使用されるノズル開口数によってインクの吐出速度が異
なってしまう。そのため、印刷動作時の記録ヘッドの走
査方向の移動に伴い、インクの着弾位置が異なり印刷品
質が低下してしまうという問題がある。

【００１４】本発明はこのような事情に鑑み、記録ヘッ
ドのインクの吐出時に使用されるノズル開口数に拘わら
ずインクの吐出速度を一定とし、印刷品質を向上したイ
ンクジェット式記録装置及び記録方法を提供することを
課題とする。

【００１５】

【発明が解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の態様は、インク貯留部からのインクを吐出す
る記録ヘッドと、該記録ヘッドの駆動を制御する制御手
段とを有するインクジェット式記録装置において、前記
制御手段は、前記記録ヘッドの温度を検出する温度検出
手段と、前記記録ヘッドへの駆動信号を送る駆動手段
と、前記記録ヘッドの温度をインクの吐出時に使用され
るノズル開口数に拘わらずインクの吐出速度が略一定と
なる所定の温度となるように制御する温度制御手段とを
具備することを特徴とするインクジェット式記録装置に
ある。

【００１６】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記温度検出手段が、実質的に前記インク貯留部の
インクの温度を検出しており、前記温度制御手段は、実
質的に前記インク貯留部のインクの温度を制御している
ことを特徴とするインクジェット式記録装置にある。

【００１７】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記記録ヘッドが、一方面及び一端面に開口
する複数の溝を形成した圧電セラミックプレートと、こ
の圧電セラミックプレートの前記一方面に接合されて前
記溝の開口を封止すると共に前記溝に連通するインク室
が画成されたインク室プレートと、前記圧電セラミック
プレートの前記一端面を封止すると共に前記溝のそれぞ
れに対応してノズル開口を有するノズルプレートとを具
備し、前記溝内の側壁に設けられた電極に駆動電圧を印
加することにより当該溝内の容積を変化させてその内部
に充填されたインクを前記ノズル開口から吐出すること
を特徴とするインクジェット式記録装置にある。

【００１８】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記温度制御手段の要求により、前記
駆動手段がインク吐出をすることなく前記記録ヘッドの
温度を上昇させる加熱信号を発生することを特徴とする
インクジェット式記録装置にある。

【００１９】本発明の第５の態様は、第４の態様におい
て、前記温度制御手段による前記加熱信号の発生が、前
記記録ヘッドの印刷動作前に行われることを特徴とする
インクジェット式記録装置にある。

【００２０】本発明の第６の態様は、第５の態様におい
て、前記加熱信号が、駆動波形よりパルス幅が小さい波
形で充放電する信号であることを特徴とするインクジェ
ット式記録装置にある。

【００２１】本発明の第７の態様は、第４〜６の何れか
の態様において、前記温度制御手段による前記加熱信号
が、前記記録ヘッドの印刷動作中に発生されることを特
徴とするインクジェット式記録装置にある。

【００２２】本発明の第８の態様は、第７の態様におい
て、前記加熱信号が、非吐出時に隣接する側壁に印加す
る波形の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングをずら
すことにより充放電させる信号であることを特徴とする
インクジェット式記録装置にある。

【００２３】本発明の第９の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記記録ヘッドは加熱及び冷却の少な
くとも一方を行う温度調整手段を有し、前記温度制御手
段が前記温度調整手段を制御することを特徴とするイン
クジェット式記録装置にある。

【００２４】本発明の第１０の態様は、インク貯留部か
らのインクを吐出する記録ヘッドと、該記録ヘッドの駆
動を制御する制御手段とを有するインクジェット式記録
方法において、前記記録ヘッドの印刷動作中に当該記録
ヘッドの温度を検出し、温度が所定温度以下であること
を条件として駆動信号に加熱を伴う加熱信号を含むよう
に制御することを特徴とするインクジェット式記録方法
にある。

【００２５】本発明の第１１の態様は、第１０の態様に
おいて、前記記録ヘッドの所定の温度が、インクの吐出
時に使用されるノズル開口数に拘わらずインクの吐出速
度が略一定となる温度であることを特徴とするインクジ
ェット式記録方法にある。

【００２６】本発明の第１２の態様は、第１０又は１１
の態様において、前記記録ヘッドの印刷動作中の加熱信
号は、前記記録ヘッドの非吐出時に隣接する側壁に印加
する波形の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングをず
らすことにより充放電させることを特徴とするインクジ
ェット式記録方法にある。

【００２７】本発明の第１３の態様は、第１０〜１２の
何れかの態様において、印刷動作前にあっては、前記記
録ヘッドの温度が所定の温度となるように、前記記録ヘ
ッドにインクの吐出を行うことなく加熱させる信号を送
出することを特徴とするインクジェット式記録方法にあ
る。

【００２８】かかる本発明では、記録ヘッドの温度を所
定の温度に容易に調整することができ、インクの吐出に
使用されるノズル開口数による吐出速度のバラツキを抑
えて常に吐出速度を一定に保つことができると共に印刷
品質を向上することができる。

【００２９】なお、本発明で記録ヘッドの温度を所定の
温度となるように制御するとは、所定の温度範囲内にあ
るように制御することも含むことはいうまでもない。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
いて詳細に説明する。

【００３１】（実施形態）図１は、本発明の一実施形態
に係るインクジェット式記録装置の概略図である。

【００３２】本実施形態のインクジェット式記録装置１
０は、図１に示すように、インクを吐出する記録ヘッド
１１と、図示しないインク流路を介して記録ヘッド１１
にインクを供給するインクカートリッジ１２を着脱可能
に保持するタンクホルダ１３とを有するヘッドユニット
１４がキャリッジ１５に固定され、このキャリッジ１５
は一対のガイドレール１６ａ，１６ｂ上に軸方向に移動
自在に搭載されている。また、カイドレール１６ａ，１
６ｂの一端側には駆動モータ１７が設けられており、こ
の駆動モータ１７による駆動力が、当該駆動モータ１７
に連結されたプーリ１８ａと、ガイドレール１６ａ，１
６ｂの他端側に設けられたプーリ１８ｂとの間に掛け渡
されたタイミングベルト１９を介してキャリッジ１５に
伝達され、これによりキャリッジ１５がガイドレール１
６ａ，１６ｂに沿って移動されるようになっている。

【００３３】また、キャリッジ１５の搬送方向と直交す
る方向の両端部側には、ガイドレール１６ａ，１６ｂに
沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ２０，２１が設けられ
ている。これらの搬送ローラ２０，２１は、キャリッジ
１５の下方に当該キャリッジ１５の搬送方向とは直交す
る方向に被記録媒体Ｓを搬送するものである。

【００３４】そして、これら搬送ローラ２０，２１によ
って被記録媒体Ｓを送りつつキャリッジ１５をその送り
方向とは直交方向に走査することにより、記録ヘッド１
１によって被記録媒体Ｓ上に文字及び画像等が記録され
る。

【００３５】ここで、本実施形態のインクジェット式記
録装置に用いられる記録ヘッドの一例について説明す
る。なお、図２は、記録ヘッドの概略を示す分解斜視図
であり、図３は、ヘッドチップの概略を示す斜視図であ
り、図４は、記録ヘッドの組立工程を示す概略斜視図で
ある。

【００３６】本実施形態の記録ヘッド１１は、図２に示
すように、ヘッドチップ４０とこのヘッドチップ４０の
一方面側に設けられるベースプレート６０と、ヘッドチ
ップ４０の他方面側に設けられるカバープレート７０と
を有する。

【００３７】ここで、ヘッドチップ４０について詳しく
説明する。図３に示すように、ヘッドチップ４０を構成
する圧電セラミックプレート４１には、複数の溝４２が
並設され、各溝４２は、側壁４３で隔離されている。各
溝４２の長手方向一端部は圧電セラミックプレート４１
の一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは
延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各
溝４２内の内側壁４３の開口側表面には、長手方向に亘
って、駆動電界印加用の電極４４が形成されている。

【００３８】圧電セラミックプレート４１に形成される
各溝４２は、例えば、円盤状のダイスカッターにより形
成され、深さが徐々に浅くなった部分は、ダイスカッタ
ーの形状を利用して形成される。また、各溝４２内に形
成される電極４４は、例えば、公知の斜め方向からの蒸
着により形成される。

【００３９】また、圧電セラミックプレート４１の溝４
２の開口側には、インク室プレート４５が接合されてい
る。インク室プレート４５には、各溝４２の浅くなった
他端部と連通する凹部となるインク室４６と、このイン
ク室４６の底部から溝４２とは反対方向に貫通するイン
ク供給口４７とを有する。

【００４０】さらに、圧電セラミックプレート４１に
は、サーミスタ等の温度センサ４８が設けられている。
なお、本実施形態では、温度センサ４８を圧電セラミッ
クプレート４１に設け、各溝４２内に充填されたインク
の温度を検出するようにしたが、各溝４２内のインクの
温度、すなわち、ヘッドチップ４０の温度が伝わってい
れば、後述する駆動回路に温度センサを設けるようにし
てもよい。

【００４１】ここで、本実施形態では、各溝４２は、ブ
ラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シア
ン（Ｃ）の各色に対応したグループに分かれており、イ
ンク室４６及びインク供給口４７は、それぞれ４つずつ
設けられている。

【００４２】なお、インク室プレート４５は、セラミッ
クプレート、金属プレートなどで形成することができる
が、圧電セラミックプレート４１との接合後の変形等を
考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用
いることが好ましい。

【００４３】また、圧電セラミックプレート４１とイン
ク室プレート４５との接合体の溝４２が開口している端
面には、ノズルプレート４９が接合されており、ノズル
プレート４９の各溝４２に対向する位置にはノズル開口
５０が形成されている。

【００４４】本実施形態では、ノズルプレート４９は、
圧電セラミックプレート４１とインク室プレート４５と
の接合体の溝４２が開口している端面の面積よりも大き
くなっている。このノズルプレート４９は、ポリイミド
フィルムなどに、例えば、エキシマレーザ装置を用いて
ノズル開口５０を形成したものである。また、図示しな
いが、ノズルプレート４９の被印刷物に対向する面に
は、インクの付着等を防止するための撥水性を有する撥
水膜が設けられている。

【００４５】なお、本実施形態では、圧電セラミックプ
レート４１とインク室プレート４５との接合体の溝４２
が開口している端部の周囲には、ノズル支持プレート５
１が配置されている。このノズル支持プレート５１は、
ノズルプレート４９の接合体の端面の外側と接合され
て、ノズルプレート４９の外側面及び圧電セラミックプ
レート４１とインク室プレート４５との接合体にノズル
支持プレート５１を嵌合接着することにより形成され
る。

【００４６】このようなヘッドチップ４０には、ヘッド
チップ４０を構成する圧電セラミックプレート４１のノ
ズル開口５０側とは反対側の端部には電極４４に接続さ
れる図示しない配線パターンが形成されており、この配
線パターンには図２に示すように、異方性電極膜５２を
介してフレキシブルケーブル５３が接合される。

【００４７】また、圧電セラミックプレート４１とイン
ク室プレート４５との接合体のノズル支持プレート５１
の後端側には、圧電セラミックプレート４１側にアルミ
ニウム製のベースプレート６０と、インク室プレート４
５側にカバープレート７０とが組み付けられて記録ヘッ
ド１１が形成される。ベースプレート６０とカバープレ
ート７０とは、ベースプレート６０の係止孔６０ａにカ
バープレート７０の係止シャフト７０ａを係合すること
により固定され、両者で圧電セラミックプレート４１と
インク室プレート４５との接合体を挟持する。カバープ
レート７０には、インク室プレート４５のインク供給口
４７のそれぞれに連通するインク導入路７１が設けられ
ている。

【００４８】また、図４（ａ）に示すように、圧電セラ
ミックプレート４１の後端側に突出したベースプレート
６０上には配線基板６１が固着される。ここで、配線基
板６１上にはヘッドチップ４０を駆動するための集積回
路などの駆動回路６２が搭載され、駆動回路６２とフレ
キシブルケーブル５３とが異方性電極膜６３を介して接
続される。これにより図４（ｂ）の記録ヘッド１１が完
成する。

【００４９】このような記録ヘッド１１では、インク導
入路７１を介して、図３（ｂ）のインク供給口４７から
各溝４２内にインクを充填し、駆動回路６２によって所
定の溝４２の両側の側壁４３に電極４４を介して所定の
駆動電界を作用させることにより、側壁４３が変形して
所定の溝４２内の容積が変化し、溝４２内のインクがノ
ズル開口５０から吐出する。

【００５０】ここで、インクジェット式記録装置の制御
系について説明する。

【００５１】図５は、インクジェット式記録装置の制御
ブロック図である。

【００５２】本実施形態の制御部８０は、記録ヘッド１
１へ駆動信号を送る駆動手段８１と、記録ヘッドの温度
を検出する温度検出手段８４と、温度検出手段８４が検
出した記録ヘッド１１の温度情報に基づいて記録ヘッド
１１の温度を制御する温度制御手段８５とを有する。

【００５３】温度検出手段８４は、記録ヘッド１１に設
けられた温度センサ４８からの信号により記録ヘッド１
１の温度を検出する。

【００５４】温度制御手段８５は、温度検出手段８４が
検出した記録ヘッド１１の温度に基づいて駆動手段８１
を制御することにより、駆動手段８１に記録ヘッド１１
に加熱を行わせる加熱信号を発生させて記録ヘッド１１
の温度を制御する。

【００５５】この温度制御手段８５によって制御される
駆動手段８１は、記録ヘッド１１に設けられて駆動信号
を発生する駆動回路６２と、駆動回路６２の発生する駆
動信号の電圧を制御する電圧制御手段８２と、駆動回路
６２の発生する駆動信号のパルス幅を制御する波形制御
手段８３とを有する。

【００５６】電圧制御手段８２は、温度検出手段８４が
検出した記録ヘッド１１の温度に応じて駆動回路６２の
駆動電圧を制御して、記録ヘッド１１に適正な吐出を行
わせる。

【００５７】ここで、インクは、その温度変化に伴って
粘度が変化する。特に、有機溶媒系のインクを用いてい
る場合には、図６に示すようにインクの温度に伴って粘
度が著しく変化する。例えば、インクの温度が５℃のと
きの粘度は２５ｐｃであるのに対し、インクの温度が２
５℃のときの粘度は１０ｐｃと５℃の時の粘度に比べ半
分以下まで低下してしまう。このため、記録ヘッド１１
の温度に応じて電圧制御手段８２が駆動回路６２の発生
する駆動電圧を調整する必要がある。

【００５８】一方、波形制御手段８３は、駆動回路６２
が発生する駆動信号のパルス幅を変更する制御を行い、
例えば吐出時のＯＮ信号、ＯＦＦ信号を発生させる。さ
らに、後述するように、駆動回路６２に加熱信号を発生
させるようにパルス幅を制御する。

【００５９】ところで、記録ヘッド１１から吐出される
インクは、印刷パターンなどから、常に全てのノズル開
口５０からインクが吐出されるわけではなく、吐出時に
使用されるノズル開口５０の数が異なる。そのため、吐
出に使用されるノズル開口５０の数によって、吐出され
るインク速度が異なってしまい、印刷時に記録ヘッド１
１の主走査方向への移動に伴い被記録媒体Ｓへの着弾位
置が異なってしまい、印刷品質が低下するという問題が
ある。

【００６０】ここで、全ノズル開口を使用した場合と一
ノズルを使用した場合とで、各ノズル開口５０からイン
クを５ｍ／ｓで吐出させる時の、インクの温度と駆動電
圧との関係を図７に示す。なお、図７の実線は、全ノズ
ル開口からインクを吐出した場合を示し、点線は一ノズ
ル開口からインクを吐出した場合を示す。

【００６１】図７に示すように、全ノズル開口からイン
クを吐出した場合は、一ノズル開口からインクを吐出し
た場合に比べ、緩やかな曲線となっており、インク温度
が略３３℃の時にインクの吐出時に使用されるノズル開
口５０の数に関係なく、同じ駆動電圧でインクを５ｍ／
ｓで吐出できる。

【００６２】すなわち、インクは、全ノズル開口からイ
ンクを吐出する場合と一ノズル開口からインクを吐出す
る場合とで、インク吐出速度が同一となる温度を有し、
この温度で駆動すれば、インクの吐出に使用されるノズ
ル開口５０の数が異なっていても、駆動電圧を変えるこ
となく、同じ吐出速度でインクを吐出することができる
ことを知見した。なお、図７に示すように、インク温度
を３３℃とすると同じ駆動電圧で駆動しても吐出時に使
用されるノズル開口５０の数に関係なくインクの吐出速
度が一定となるが、本実施形態では、インク温度が所定
の温度範囲、２５℃〜４０℃、好ましくは３０℃〜３７
℃の範囲であれば、ノズル開口５０の数に拘わらず、同
一の駆動電圧で駆動しても印刷品質に影響を及ぼさない
程度のインク吐出速度の誤差としている。したがって、
インクの温度をかかる所定の温度範囲となるように適宜
調整して印刷品質を向上することができる。

【００６３】したがって本実施形態では、温度制御手段
８５により記録ヘッド１１の温度を吐出ノズル開口数に
拘わらず同じ吐出速度となる温度範囲となるように制御
するようにしている。

【００６４】また、本実施形態では、温度制御手段８５
により、記録ヘッド１１の温度を所定温度範囲となるよ
うに制御しているので、温度に応じて電圧制御手段８２
が駆動電圧を調整する制御は実質的に必要なくなる。

【００６５】なお、このようなインク温度の調整は、実
質的に記録ヘッド１１の温度を調整することによって行
うことができる。

【００６６】この記録ヘッド１１の温度の調整方法は、
特に限定されないが、本実施形態では、温度制御手段８
５が駆動手段８１を制御することによって、駆動回路６
２が発生する駆動信号を変更して加熱信号を発生させ、
印刷動作前にプリヒート及び印刷動作中にヒートを行わ
せることにより記録ヘッド１１の温度を調整して所定温
度範囲となるようにしている。

【００６７】ここで、インクの温度を調整する方法の一
例である印刷動作前のプリヒート及び印刷動作中のヒー
トについて説明する。

【００６８】図８の（ａ）はインク吐出時の駆動波形を
示す図であり、（ｂ）は非吐出時の駆動波形を示す図で
あり、図９は、図８（ａ）の駆動波形Ａ〜Ｄに対応した
側壁の動きを示す平面図であり、図１０（ａ）は、印刷
動作前に行われるプリヒートの駆動波形を示す図であ
り、図１０（ｂ）は印刷動作中に行われるヒートの駆動
波形を示す図である。

【００６９】まず、インク吐出時は、図８（ａ）のＡ及
び図９（ａ）に示すように、駆動電圧を印加しない状態
で側壁４３ａ及び４３ｂは変形せず、図８（ａ）のＢに
示すように、溝４２ｂの電極４４ｂに正の駆動電圧が印
加されると、図９（ｂ）に示すように側壁４３ａは溝４
２ａ側に、側壁４３ｂは溝４２ｃ側に突出するように変
形して溝４２ｂの容積を増加して吐出の準備を行う。

【００７０】次に、図８（ａ）のＣに示すように、溝４
２ａ及び４２ｃの電極４４ａ及び４４ｃに正の駆動電圧
を印加すると共に電極４４ｂを接地することで、図９
（ｃ）に示すように、側壁４３ａ及び４３ｂを溝４２ｂ
側に突出するように変形して溝４２ｂの容積を減少して
圧力が増加し、ノズル開口からインクが吐出する。

【００７１】そして、インクを吐出した後は、図８
（ａ）のＤに示すようにＡと同じ状態となる。

【００７２】また、印刷動作前に行われるプリヒートで
は、図１０（ａ）に示すように、通常の駆動波形のパル
ス幅よりも狭いパルス幅、例えば、通常の駆動波形のパ
ルス幅が３〜４ｕｓの時、０．４ｕｓのパルス幅の波形
を用い、図中のＢとＣとの境界に示すように電極４４ｂ
と電極４４ａ及び４４ｃとに正の駆動電圧を印加するタ
イミングをずらすことにより、側壁４３ａ及び４３ｂの
変位をほとんど行わせずに充放電電流を流し発熱させる
ことができる。

【００７３】一方、印刷動作中には、上述したようにイ
ンクの吐出に使用されるノズル開口数が印刷パターンな
どで異なり、インクを吐出しない溝４２ｂに対しては、
図８（ｂ）に示すような非吐出時の駆動波形が電極４４
ａ〜４４ｃに与えられる。このような印刷動作中に記録
ヘッド１１の温度が所定の温度より低い場合は、図１０
（ｂ）に示すように、図８（ｂ）の非吐出時の駆動波形
のうち、電極４４ｂに対してのみ正の駆動電圧を印加す
るタイミングをずらしてやる。すなわち、電極４４ｂに
印加する駆動パルスの立ち上がり及び立ち下がりを電極
４４ａ、４４ｃとずらすことで充放電させて、発熱させ
ることができる。このヒートは非吐出時の波形パルスの
立ち上がり及び立ち下がりを変更するだけなので、印刷
動作中に吐出動作を行わない側壁に実行させて加熱する
ことができる。

【００７４】この印刷動作前に行うプリヒート及び印刷
動作中に行うヒートを温度制御手段８５によって駆動手
段８１を制御してインクが所定の温度範囲、本実施形態
では２２℃〜４０℃、好ましくは３０℃〜３７℃となる
まで行えば、同じ駆動電圧でインクを吐出しても、イン
クの吐出速度が略一定となる。なお、本実施形態では、
前述した駆動電圧とインク温度との関係を、例えばテー
ブル情報として記憶させ、このテーブル情報に基づいて
温度制御手段８５が駆動手段８１を制御してインク温度
を所定の温度範囲まで上昇させるようにしている。

【００７５】以下、図１１のフローチャートに基づい
て、本実施形態に係るインクジェット式記録装置のイン
ク吐出動作について説明する。

【００７６】まず、ステップＳ１で電源が投入される
と、例えば、動作確認等の準備動作を行い、その後、ス
テップＳ２で温度検出手段８４が記録ヘッド１１の温度
を検出する。次いで、ステップＳ３で温度検出手段８４
が検出した記録ヘッド１１の温度が所定温度範囲ではな
い場合は（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ４で検出
した温度が所定温度範囲より低いかを判断し、検出した
温度が所定温度範囲より低い温度の場合は（ステップＳ
４：ＹＥＳ）、ステップＳ５で温度制御手段８５が駆動
手段８１を制御して、駆動手段８１が発生する駆動信号
を図１０（ａ）に示すような加熱信号に変更することに
より、記録ヘッド１１がプリヒートを行う。また、ステ
ップＳ４で温度検出手段８４が取得した温度が所定温度
範囲よりも低くない場合、すなわち所定温度範囲よりも
高い場合は（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ６で冷
却の為の待機状態となり、所定時間が経過したらステッ
プＳ２〜ステップＳ６を記録ヘッド１１が所定温度範囲
内になるまで繰り返し行う。

【００７７】また、ステップＳ３で取得した温度が所定
温度範囲の場合は（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ステップ
Ｓ７で印字信号があるか判断する。このステップＳ７で
印字信号が無い場合は（ステップＳ７：ＮＯ）、ステッ
プＳ２〜ステップＳ７を繰り返し待機状態となり、ステ
ップＳ７で印字信号がある場合は（ステップＳ７：ＹＥ
Ｓ）、ステップＳ８で温度検出手段８４が記録ヘッド１
１の温度を検出する。次いで、ステップＳ９で検出した
温度が所定温度範囲より低い場合は（ステップＳ９：Ｙ
ＥＳ）、ステップＳ１０で温度制御手段８５が駆動手段
８１を制御して、駆動手段８１が発生する非吐出時の駆
動信号を図１０（ｂ）に示すような加熱信号に変更する
ことにより、記録ヘッド１１がヒートを行うと共に印
字、例えば一走査分の印字を行う。

【００７８】また、ステップＳ９で検出した温度が所定
温度範囲より高い場合は（ステップＳ９：ＮＯ）、ステ
ップＳ１１で通常の印字、例えば一走査分の印字を行
う。このとき、インクの吐出に使用されない側壁には、
図８（ｂ）に示す通常の非吐出波形が印加される。これ
により、記録ヘッド１１はヒートせずにインクを吐出す
る。そして、ステップＳ１２で残りの印字信号がある場
合は（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ８〜ステ
ップＳ１１を繰り返し、ステップＳ１２で残りの印字信
号がない場合は（ステップＳ１２：ＮＯ）、次の印字信
号が入力されるまでステップＳ２〜ステップＳ７を繰り
返す待機状態となる。

【００７９】また、本実施形態では、ステップＳ６で記
録ヘッド１１を待機させることによって所定温度範囲ま
で冷却するようにしたが、これに限定されず、例えば、
記録ヘッド１１を強制的に冷却することができる冷却装
置、例えばファン又はベルチェ素子等を設け、この冷却
装置を温度制御手段８５で制御するようにしてもよい。
このように、何れの方法を用いてもインクの温度、すな
わち記録ヘッド１１の温度を所定の温度範囲となるよう
に調整することによって、インクの吐出に使用されるノ
ズル開口数による吐出速度のバラツキを抑えて常に吐出
速度を一定に保つことができ、印刷品質を向上すること
ができる。

【００８０】また、印刷動作前だけでなく印刷動作中に
記録ヘッド１１の温度を所定温度範囲となるように調整
するようにしたため、記録ヘッド１１の温度調整を確実
に行うことができ、さらに印刷品質の向上を図ることが
できる。

【００８１】（他の実施形態）以上、本発明の実施形態
を説明したが、インクジェット式記録装置及びその記録
方法の基本的構成は上述したものに限定されるものでは
ない。

【００８２】例えば、上述した実施形態では、記録ヘッ
ド１１の温度を波形制御手段８３によって記録ヘッド１
１にプリヒート及びヒートを行わせて加熱するようにし
たが、これに限定されず、例えば、温度調整手段として
記録ヘッドに加熱及び冷却を行う温度制御装置、すなわ
ち、ヒータ及び冷却素子を設け、この温度制御装置を温
度制御手段によって制御して記録ヘッド１１の温度を適
宜調整するようにしてもよい。

【００８３】また、上述した実施形態の記録ヘッド１１
に冷却装置のみを設けて冷却するようにしてもよい。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、記録
ヘッドの温度を制御する温度制御手段を設け、この温度
制御手段によって記録ヘッドの印刷動作前及び印刷動作
中の温度を制御することにより、記録ヘッドのインクの
吐出に使用されるノズル開口数に拘わらず略一定の速度
でインクを吐出することができる。そのため印刷品質を
向上することができる。

【００８５】また、温度制御手段による記録ヘッドの温
度の制御を、駆動手段に加熱信号を発生させて行うこと
ができるため、温度を容易に制御することができる。

【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式記
録装置の概略斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記
録ヘッドの分解斜視図である。

【図３】本発明の一実施形態に係るヘッドチップの斜視
図である。

【図４】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの組み立
て工程を示す概略斜視図である。

【図５】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記
録装置の制御ブロック図である。

【図６】センシング温度と駆動電圧及びインクの粘度と
の関係を示すグラフである。

【図７】記録ヘッドの全ノズル駆動と一ノズル駆動にお
けるインクの温度と駆動電圧との関係を示すグラフであ
る。

【図８】（ａ）はインク吐出時の駆動波形を示す図であ
り、（ｂ）はインク非吐出時の駆動波形を示す図であ
る。

【図９】図８（ａ）のＡ〜Ｄにおける側壁の動きを示す
概略平面図である。

【図１０】（ａ）は印刷動作前に行われるプリヒートの
駆動波形を示す図であり、（ｂ）は印刷動作中に行われ
るヒート時の駆動波形を示す図である。

【図１１】本発明の一実施形態に係るインクジェット式
記録装置の動作を説明するフローチャートである。

【図１２】従来技術に係る記録ヘッドの概要を示す分解
斜視図である。

【図１３】従来技術に係る記録ヘッドの概要を示す断面
図である。

【図１４】従来技術に係る記録ヘッドの概要を示す断面
図である。

【符号の説明】

１０インクジェット式記録装置１１記録ヘッド１２インクカートリッジ１３タンクホルダ１４ヘッドユニット１５キャリッジ１６ａ，１６ｂガイドレール１７駆動モータ１８ａ，１８ｂプーリ１９タイミングベルト２０，２１搬送ローラ４０ヘッドチップ４１圧電セラミックプレート４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ溝４３，４３ａ，４３ｂ側壁４４電極４５インク室プレート４６インク室４７インク供給口４８温度センサ４９ノズルプレート５０ノズル開口５１ノズル支持プレート５２異方性電極膜５３フレキシブルケーブル６０ベースプレート６０ａ係止孔６１配線基板６２駆動回路６３異方性電極膜７０カバープレート７０ａ係止シャフト７１インク導入路８０制御部８１駆動手段８２電圧制御手段８３波形制御手段８４温度検出手段８５温度制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク貯留部からのインクを吐出する記
録ヘッドと、該記録ヘッドの駆動を制御する制御手段と
を有するインクジェット式記録装置において、前記制御手段は、前記記録ヘッドの温度を検出する温度
検出手段と、前記記録ヘッドへの駆動信号を送る駆動手
段と、前記記録ヘッドの温度をインクの吐出時に使用さ
れるノズル開口数に拘わらずインクの吐出速度が略一定
となる所定の温度となるように制御する温度制御手段と
を具備することを特徴とするインクジェット式記録装
置。
【請求項２】請求項１において、前記温度検出手段
が、実質的に前記インク貯留部のインクの温度を検出し
ており、前記温度制御手段は、実質的に前記インク貯留
部のインクの温度を制御していることを特徴とするイン
クジェット式記録装置。
【請求項３】請求項１又は２において、前記記録ヘッ
ドが、一方面及び一端面に開口する複数の溝を形成した
圧電セラミックプレートと、この圧電セラミックプレー
トの前記一方面に接合されて前記溝の開口を封止すると
共に前記溝に連通するインク室が画成されたインク室プ
レートと、前記圧電セラミックプレートの前記一端面を
封止すると共に前記溝のそれぞれに対応してノズル開口
を有するノズルプレートとを具備し、前記溝内の側壁に
設けられた電極に駆動電圧を印加することにより当該溝
内の容積を変化させてその内部に充填されたインクを前
記ノズル開口から吐出することを特徴とするインクジェ
ット式記録装置。
【請求項４】請求項１〜３の何れかにおいて、前記温
度制御手段の要求により、前記駆動手段がインク吐出を
することなく前記記録ヘッドの温度を上昇させる加熱信
号を発生することを特徴とするインクジェット式記録装
置。
【請求項５】請求項４において、前記温度制御手段に
よる前記加熱信号の発生が、前記記録ヘッドの印刷動作
前に行われることを特徴とするインクジェット式記録装
置。
【請求項６】請求項５において、前記加熱信号が、駆
動波形よりパルス幅が小さい波形で充放電する信号であ
ることを特徴とするインクジェット式記録装置。
【請求項７】請求項４〜６の何れかにおいて、前記温
度制御手段による前記加熱信号が、前記記録ヘッドの印
刷動作中に発生されることを特徴とするインクジェット
式記録装置。
【請求項８】請求項７において、前記加熱信号が、非
吐出時に隣接する側壁に印加する波形の立ち上がり又は
立ち下がりのタイミングをずらすことにより充放電させ
る信号であることを特徴とするインクジェット式記録装
置。
【請求項９】請求項１〜３の何れかにおいて、前記記
録ヘッドは加熱及び冷却の少なくとも一方を行う温度調
整手段を有し、前記温度制御手段が前記温度調整手段を
制御することを特徴とするインクジェット式記録装置。
【請求項１０】インク貯留部からのインクを吐出する
記録ヘッドと、該記録ヘッドの駆動を制御する制御手段
とを有するインクジェット式記録方法において、前記記録ヘッドの印刷動作中に当該記録ヘッドの温度を
検出し、温度が所定温度以下であることを条件として駆
動信号に加熱を伴う加熱信号を含むように制御すること
を特徴とするインクジェット式記録方法。
【請求項１１】請求項１０において、前記記録ヘッド
の所定の温度が、インクの吐出時に使用されるノズル開
口数に拘わらずインクの吐出速度が略一定となる温度で
あることを特徴とするインクジェット式記録方法。
【請求項１２】請求項１０又は１１において、前記記
録ヘッドの印刷動作中の加熱信号は、前記記録ヘッドの
非吐出時に隣接する側壁に印加する波形の立ち上がり又
は立ち下がりのタイミングをずらすことにより充放電さ
せることを特徴とするインクジェット式記録方法。
【請求項１３】請求項１０〜１２の何れかにおいて、
印刷動作前にあっては、前記記録ヘッドの温度が所定の
温度となるように、前記記録ヘッドにインクの吐出を行
うことなく加熱させる信号を送出することを特徴とする
インクジェット式記録方法。