JP2002144545A

JP2002144545A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2002144545A
Application number: JP2000344830A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Shingyouchi; 充新行内
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-11-13
Filing date: 2000-11-13
Publication date: 2002-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】構成が複雑になり、低コスト化を図れない。【解決手段】インク滴を吐出させる吐出パルスＰ１と
インク滴を吐出させないでメニスカスを振動させるメニ
スカス振動パルスＰ２を時系列で生成出力し、温度セン
サ９１の検出結果に基づいてメニスカス振動パルスＰ２
の選択頻度を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プ
ロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）として用いる
インクジェット記録装置において使用するインクジェッ
トヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズル
が連通するインク流路（吐出室、圧力室、加圧液室、液
室等とも称される。）と、このインク流路内のインクを
加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段とを
備えて、エネルギー発生手段を駆動することでインク流
路内インクを加圧してノズルからインク滴を吐出させる
ものであり、記録の必要なときにのみインク滴を吐出す
るインク・オン・デマンド方式のものが主流である。

【０００３】従来、インク流路内のインクを加圧するエ
ネルギーを発生するエネルギー発生手段として、圧電素
子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形さ
せてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させ
るいわゆるピエゾ型のもの（特開平２−５１７３４号公
報参照）、或いは、発熱抵抗体を用いてインク流路内で
インクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でイ
ンク滴を吐出させるいわゆるバブル型のもの（特開昭６
１−５９９１１号公報参照）、インク流路の壁面を形成
する振動板と電極とを平行に配置し（これにより形成さ
れるギャップを「平行ギャップ」と称する。）、振動板
と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形
させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴
を吐出させる静電型のもの（特開平６−７１８８２号公
報参照）などが知られている。

【０００４】ところで、インクジェットヘッドは、ノズ
ルからインク滴を吐出するため、インク粘度が環境によ
って変化すると、安定したインク滴吐出特性（滴速度Ｖ
ｊ、滴体積Ｍｊ、滴噴射方向の曲がり）が得られなくな
り、画像品質が劣化する。また、環境変化だけでなく、
非印字時にインク粘度が高くなると、ノズルの目詰まり
が生じて、著しく画像が劣化する。特に、画質を向上す
るために、吐出インク滴を微小化しなければならないこ
とから、ノズルの小径化が進んでおり、一層ノズルの目
詰まりが生じ易くなっている。さらに、目詰まりを起こ
さないまでも、非印字時間の長さによって、次に印字信
号が入力された際の滴吐出特性に差が生じて画質が低下
する。

【０００５】そこで、例えば再公表特許ＷＯ９７／３２
７２８に記載されているように、単一周期の基準信号に
同期して、インク滴吐出が可能な振幅の第１の電気パル
スと、この第１の電気パルスの振幅より小さく、ノズル
内のインクをノズル内で流動させる第２の電圧パルスの
いずれか一方を、目詰まり防止の回復処理動作時と印刷
行程中に各圧力発生手段に印加するインクジェットプリ
ンタの駆動方法が知られている。

【０００６】このインクジェットプリンタの駆動方法に
あっては、第１の電気パルスと第２の電気パルスを同じ
タイミングで選択的に各圧力発生手段に印加するため、
インクジェットヘッドのエネルギー発生手段をなす共通
電極（振動板）と個別電極のうち、共通電極に与える電
圧を切り換えるスイッチ手段と、個別電極の電圧を切り
換えるスイッチ手段とを有し、かつ個別電極には２つの
水準の電圧を切り換えて与えるようにしている。

【０００７】また、従来、二種類の駆動パルスを選択的
にヘッドに与える構成としては、図２５に示すように、
二種類の駆動パルス（吐出パルスとメニスカス振動パル
ス）を同じタイミングで並列的に発生させて、３端子ス
イッチ２０１を用いていずれかの駆動パルスをエネルギ
ー発生手段２０２に与える構成が採用される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したインクジェッ
トヘッドの駆動方法にあっては、第１の電気パルスとこ
の第１の電気パルスより振幅の小さな第２の電気パルス
を同じタイミングで選択的に各圧力発生手段に印加する
ため、回路構成が複雑になり、コストが高くなる。ま
た、二種類の駆動パルスを同じタイミングで発生させ
て、３端子スイッチを用いていずれかの駆動パルスを選
択する場合、３端子スイッチは実質的にスイッチが２個
必要になってコストが高くなり、しかもノズル数分必要
なために多ノズル化の下ではコスト増が著しくなる。

【０００９】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、単純な構成で、振動板の耐久性を確保しなが
ら、インクメニスカスを振動させてノズルの目詰まりを
防止するインクジェット記録装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るインクジェット記録装置は、インク滴
を吐出させる第１駆動波形とインク滴を吐出させずにメ
ニスカスを振動させる第２駆動波形とを時系列で生成出
力する手段と、印字信号に応じて第１駆動波形又は第２
駆動波形を選択して電極に印加させる手段と、第２駆動
波形の選択頻度を変更する手段とを備えた構成としたも
のである。

【００１１】ここで、温度及び／又は湿度の検出結果に
基づいて第２駆動波形の選択頻度を変更することが好ま
しい。また、温度の検出結果に基づいて第１駆動波形を
変更する手段と、温度の検出結果に基づいて第２駆動波
形の選択頻度を変更する手段とを備えることが好まし
い。

【００１２】本発明に係るインクジェット記録装置は、
インク滴を吐出させる第１駆動波形とインク滴を吐出さ
せずにメニスカスを振動させる第２駆動波形とを少なく
とも２以上の駆動周期毎に時系列化して生成出力する手
段を備えたものである。

【００１３】ここで、第２駆動波形はすべてのノズルに
対応する電極に印加することができる。また、第２駆動
波形は非印字ノズルに対応する電極のみに印加すること
ができる。さらに、第１駆動波形と第２駆動波形とを時
系列化する周期数を変更させる手段を備えていることが
好ましい。

【００１４】この場合、温度及び／又は湿度の検出結果
に基づいて時系列化する周期数を変更することが好まし
い。また、温度の検出結果に基づいて第１駆動波形を変
更する手段と、温度の検出結果に基づいて時系列化する
周期数を変更する手段とを備えていることが好ましい。

【００１５】これらの本発明に係るインクジェット記録
装置において、第１駆動波形は複数のパルスからなり、
印字信号に応じてパルス数を選択する手段を備えている
ことが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図１は本発明に係るインクジ
ェット記録装置の機構部の概略斜視説明図、図２は同機
構部の側面説明図である。

【００１７】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キ
ャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録
ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカート
リッジ等で構成される印字機構部２等を収納し、給紙カ
セット４或いは手差しトレイ５から給送される用紙３を
取り込み、印字機構部２によって所要の画像を記録した
後、後面側に装着された排紙トレイ６に排紙する。

【００１８】印字機構部２は、図示しない左右の側板に
横架したガイド部材である主ガイドロッド１１と従ガイ
ドロッド１２とでキャリッジ１３を主走査方向（図２で
紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ１
３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ
（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する
インクジェットヘッドからなるヘッド１４をインク滴吐
出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ１３の上側に
はヘッド１４に各色のインクを供給するための各インク
タンク（インクカートリッジ）１５を交換可能に装着し
ている。

【００１９】インクカートリッジ１５は上方に大気と連
通する大気口、下方にはインクジェットヘッド１４へイ
ンクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された
多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインク
ジェットヘッド１４へ供給されるインクをわずかな負圧
に維持している。このインクカートリッジ１５からイン
クをヘッド１４内に供給する。

【００２０】ここで、キャリッジ１３は後方側（用紙搬
送方向下流側）を主ガイドロッド１１に摺動自在に嵌装
し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１
２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ
１３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１
７で回転駆動される駆動プーリ１８と従動プーリ１９と
の間にタイミングベルト２０を張装し、このタイミング
ベルト２０をキャリッジ１３に固定しており、主走査モ
ータ１７の正逆回転によりキャリッジ１３が往復駆動さ
れる。

【００２１】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド１４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノ
ズルを有する１個のヘッドでもよい。さらに、ヘッド１
４としては、後述するように、インク流路の壁面の少な
くとも一部を形成する振動板とこれに対向する電極とを
備え、静電力で振動板を変形変位させてインクを加圧す
る静電型インクジェットヘッドを用いている。

【００２２】一方、給紙カセット４にセットした用紙３
をヘッド１４の下方側に搬送するために、給紙カセット
４から用紙３を分離給装する給紙ローラ２１及びフリク
ションパッド２２と、用紙３を案内するガイド部材２３
と、給紙された用紙３を反転させて搬送する搬送ローラ
２４と、この搬送ローラ２４の周面に押し付けられる搬
送コロ２５及び搬送ローラ２４からの用紙３の送り出し
角度を規定する先端コロ２６とを設けている。搬送ロー
ラ２４は副走査モータ２７によってギヤ列を介して回転
駆動される。

【００２３】そして、キャリッジ１３の主走査方向の移
動範囲に対応して搬送ローラ２４から送り出された用紙
３を記録ヘッド１４の下方側で案内する用紙ガイド部材
である印写受け部材２９を設けている。この印写受け部
材２９の用紙搬送方向下流側には、用紙３を排紙方向へ
送り出すために回転駆動される搬送コロ３１、拍車３２
を設け、さらに用紙３を排紙トレイ６に送り出す排紙ロ
ーラ３３及び拍車３４と、排紙経路を形成するガイド部
材３５，３６とを配設している。

【００２４】記録時には、キャリッジ１３を移動させな
がら画像信号に応じて記録ヘッド１４を駆動することに
より、停止している用紙３にインクを吐出して１行分を
記録し、用紙３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記
録終了信号または、用紙３の後端が記録領域に到達した
信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙３を
排紙する。

【００２５】また、キャリッジ１３の移動方向右端側の
記録領域を外れた位置には、ヘッド１４の吐出不良を回
復するための回復装置３７を配置している。回復装置３
７は、キャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有
している。キャリッジ１３は印字待機中にはこの回復装
置３７側に移動されてキャッピング手段でヘッド１４を
キャッピングされ、吐出口部（ノズル孔）を湿潤状態に
保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。
また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出す
る（パージする）ことにより、全ての吐出口のインク粘
度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。

【００２６】吐出不良が発生した場合等には、キャッピ
ング手段でヘッド１４の吐出口（ノズル）を密封し、チ
ューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気
泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等は
クリーニング手段により除去され吐出不良が回復され
る。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された
廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のイ
ンク吸収体に吸収保持される。

【００２７】次に、このインクジェット記録装置のヘッ
ド１４を構成するインクジェットヘッドについて図３乃
至図６を参照して説明する。なお、図３はインクジェッ
トヘッドの分解斜視説明図、図４は同ヘッドの振動板長
手方向に沿う断面説明図、図５は同ヘッドの振動板長手
方向に沿う要部拡大断面説明図、図６は同ヘッドの振動
板短手方向に沿う要部拡大断面図である。

【００２８】インクジェットヘッド４０は、単結晶シリ
コン基板、多結晶シリコン基板、ＳＯＩ基板などのシリ
コン基板等を用いた第一基板である流路基板４１と、こ
の流路基板４１の下側に設けたシリコン基板、パイレッ
クス（登録商標）ガラス基板、セラミックス基板等を用
いた第二基板である電極基板４２と、流路基板４１の上
側に設けた第三基板であるノズル板４３とを備え、複数
のインク滴を吐出するノズル４４、各ノズル４４が連通
するインク流路である加圧室４６、各加圧室４６にイン
ク供給路を兼ねた流体抵抗部４７を介して連通する共通
液室流路４８などを形成している。

【００２９】流路基板４１には加圧室４６及びこの加圧
室４６の壁面である底部をなす第１電極を兼ねた振動板
５０を形成する凹部を形成し、ノズル板４３には流体抵
抗部４７を形成する溝を形成し、また流路基板４１と電
極基板４２には共通液室流路４８を形成する貫通部を形
成している。

【００３０】ここで、流路基板４１は、例えば単結晶シ
リコン基板を用いた場合、予め振動板厚さにボロンを注
入してエッチングストップ層となる高濃度ボロン層を形
成し、電極基板４２と接合した後、加圧室４６となる凹
部をＫＯＨ水溶液などのエッチング液を用いて異方性エ
ッチングすることにより、このとき高濃度ボロン層がエ
ッチングストップ層となって振動板５０が高精度に形成
される。また、多結晶シリコン基板で振動板５０を形成
する場合は、液室基板上に振動板となる多結晶シリコン
薄膜を形成する方法、または、予め電極基板４２を犠牲
材料で平坦化し、その上に多結晶シリコン薄膜を成膜し
た後、犠牲材料を除去することで形成できる。

【００３１】なお、振動板５０に別途電極膜を形成して
もよいが、上述したように不純物の拡散などによって振
動板が電極を兼ねるようにしている。また、振動板５０
の電極基板４２側の面に絶縁膜を形成することもでき
る。この絶縁膜としてはＳiＯ₂等の酸化膜系絶縁膜、Ｓ
i₃Ｎ₄等の窒化膜系絶縁膜などを用いることができる。
絶縁膜の成膜は、振動板表面を熱酸化して酸化膜を形成
したり、成膜手法を用いたりすることができる。さら
に、この流路基板１には共通電極を設けている。この共
通電極は、Ａｌ等の金属をスパッタしてシンタリング
（熱拡散）することにより付設しており、流路基板１と
の導通を確保して、半導体基板よりなる流路基板１とオ
ーミックコンタクトを取っている。

【００３２】また、電極基板４２には酸化膜層４２ａを
形成し、この酸化膜層４２ａの部分に凹部５４を形成し
て、この凹部５４底面に振動板５０に対向する第２電極
である電極１５を設け、振動板５０と電極５５との間に
所定のギャップ５６（ギャップ０．２μｍとしてい
る。）を形成し、これらの振動板５０と電極５５とによ
ってアクチュエータ部を構成している。なお、電極５５
表面にはＳiＯ₂膜などの酸化膜系絶縁膜、Ｓi₃Ｎ₄膜な
どの窒化膜系絶縁膜からなる電極保護膜５７を成膜して
いるが、電極表面５５に電極保護膜５７を形成しない
で、振動板５０側に絶縁膜を形成することもできる。

【００３３】これらの流路基板４１と電極基板４２との
接合は、接着剤による接合も可能であるが、より信頼性
の高い物理的な接合、例えば電極基板４２がシリコンで
形成される場合、酸化膜を介した直接接合法を用いるこ
とができる。この直接接合は１０００℃程度の高温化で
実施する。また、電極基板４２がガラスの場合、陽極接
合を行うことができる。電極基板４２をシリコンで形成
して、陽極接合を行う場合には、電極基板４２と流路基
板４１との間にパイレックスガラスを成膜し、この膜を
介して陽極接合を行うこともできる。さらに、流路基板
４１と電極基板４２にシリコン基板を使用して金等のバ
インダーを接合面に介在させた共晶接合で接合すること
もできる。

【００３４】また、電極基板４２の電極５５としては、
通常半導体素子の形成プロセスで一般的に用いられるＡ
ｌ、Ｃｒ、Ｎｉ等の金属材料や、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ等の
高融点金属、または不純物により低抵抗化した多結晶シ
リコン材料などを用いることができる。電極基板４２を
シリコンウエハで形成する場合には、電極基板４２と電
極５５との間には絶縁層（上述した酸化膜層４２ａ）を
形成する必要がある。電極基板４２にガラス等の絶縁性
材料を用いる場合には電極５５との間に絶縁層を形成す
る必要はない。

【００３５】また、電極基板４２にシリコン基板を用い
る場合、電極５５としては、不純物拡散領域を用いるこ
とができる。この場合、拡散に用いる不純物は基板シリ
コンの導電型と反対の導電型を示す不純物を用い、拡散
領域周辺にｐｎ接合を形成し、電極５５と電極基板４２
とを電気的に絶縁する。

【００３６】ノズル板４３は多数のノズル４４を二列配
置して形成したものであり、吐出面には撥水処理を施し
ている。ここでは、このノズル板４３はＮｉ電鋳工法で
製作しているが、この他、例えば樹脂と金属層の複層構
造のものなども用いることができる。このノズル板４３
は流路基板４１に接着剤にて接合している。

【００３７】このインクジェットヘッド４０ではノズル
４４を二列配置し、この各ノズル４４に対応して加圧室
４６、振動板５０、電極５５なども二列配置し、各ノズ
ル列の中央部に共通液室流路４８を配置して、左右の加
圧室４６にインクを供給する構成を採用している。これ
により、簡単なヘッド構成で多数のノズルを有するマル
チノズルヘッドを構成することができる。

【００３８】そして、インクジェットヘッド４０の電極
５５は外部に延設して接続部（電極パッド部）５５ａと
し、これにヘッド駆動回路であるドライバＩＣ６０を搭
載したＦＰＣケーブル６１を異方性導電膜などを介して
接続している。このとき、電極基板４２とノズル板４３
との間は図４に示すようにエポキシ樹脂等の接着剤を用
いたギャップ封止剤６２にて気密封止している。

【００３９】さらに、インクジェットヘッド４０全体を
フレーム部材６５上に接着剤で接合している。このフレ
ーム部材６５にはインクジェットヘッド４０の共通液室
流路４８に外部からインクを供給するためのインク供給
穴６６を形成しており、またＦＰＣケーブル６１等はフ
レーム部材６５に形成した穴部６７に収納される。

【００４０】このフレーム部材６５とノズル板４３との
間は図４に示すようにエポキシ樹脂等の接着剤を用いた
ギャップ封止剤６８にて封止し、撥水性を有するノズル
板４３表面のインクが電極基板４２やＦＰＣケーブル６
１等に回り込むことを防止している。

【００４１】そして、このヘッド１４のフレーム部材６
５にはインクカートリッジ１５とのジョイント部材７０
が連結されて、フィルタ７１を介してインクカートリッ
ジ１５からインク供給穴６６を通じて共通液室流路４８
にインクが供給される。

【００４２】このインクジェットヘッド４０において
は、振動板５０を共通電極とし、電極５５を個別電極と
して、振動板５０と電極５５との間に駆動電圧を印加す
ることによって、振動板５０と電極５５との間に発生す
る静電力によって振動板５０が電極５５側に変形変位
し、この状態から振動板５０と電極５５間の電荷を放電
させることによって振動板５０が復帰変形して、加圧室
４６の内容積（体積）／圧力が変化することによって、
ノズル４４からインク滴が吐出される。

【００４３】すなわち、個別電極とする電極５５にパル
ス電圧を印加すると、共通電極となる振動板５０との間
に電位差が生じて、個別電極５５と振動板５０の間に静
電力が生じる。この結果、振動板５０は印加した電圧の
大きさに応じて変位する。その後、印加したパルス電圧
を立ち下げることで、振動板５０の変位が復元して、そ
の復元力により加圧室４６内の圧力が高くなり、ノズル
４４からインク滴が吐出される。この場合、振動板５０
を電極５５（実際には絶縁保護膜５７表面）に当接する
まで変位させる方式を当接駆動方式、振動板５０を電極
５５に当接させない位置まで変位させる方式を非当接駆
動方式と称する。

【００４４】次に、このインクジェット記録装置の制御
部の概要について図７を参照して説明する。この制御部
は、この記録装置全体の制御を司るマイクロコンピュー
タ（以下、「ＣＰＵ」と称する。）８０と、プログラ
ム、駆動波形の電圧値データなどの所要の固定情報を格
納したＲＯＭ８１と、ワーキングメモリ等として使用す
るＲＡＭ８２と、ホスト側から転送される画像データを
処理したデータを格納する画像メモリ８３と、パラレル
入出力（ＰＩＯ）ポート８４と、入力バッファ８５と、
パラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８６と、波形生成回路
８７と、ヘッド駆動回路（ドライバＩＣ）８８及びドラ
イバ８９等を備えている。

【００４５】ここで、ＰＩＯポート８４にはホスト側か
ら画像データなどの各種情報、図示しない操作パネルか
らの信頼性回復指示情報等の各種指示情報、用紙の始
端、終端を検知する紙有無センサからの検知信号、キャ
リッジ１３のホームポジション（基準位置）を検知する
ホームポジションセンサ、環境温度を検出（検知）する
温度センサ９１、環境湿度を検出（検知）する湿度セン
サ９２等の各種センサからの信号等が入力され、またこ
のＰＩＯポート８４を介してホスト側や操作パネル側に
対して所要の情報が送出される。

【００４６】また、波形生成回路８７は、インクジェッ
トヘッド４０の振動板５０と電極５５との間にインク滴
を吐出させるエネルギーを発生する、つまり、振動板５
０をインク滴が吐出するだけの変位量、タイミングで電
極５５側に変位させるインク滴を吐出するための第１駆
動波形（以下「吐出パルス」ともいう。）Ｐ１と、振動
板５０をインク滴が吐出しないだけの変位量、タイミン
グで電極５５側に変位させる第２駆動波形（以下「メニ
スカス振動波形」又は「メニスカス振動パルス」とい
う。）Ｐ２とを時系列で生成して出力する。

【００４７】ヘッド駆動回路（ドライバＩＣ）８８は、
ＰＩＯポート８６を介して与えられる各種データ及び信
号に基づいて、ヘッド１４の各ノズル４４に対応するエ
ネルギー発生手段（振動板５０と電極５５）に対して吐
出パルスＰ１及び／又はメニスカス振動パルスＰ２を印
加する。さらに、ドライバ８９は、ＰＩＯポート８６を
介して与えられる駆動データに応じて主走査モータ１７
及び副走査モータ２７を各々駆動制御することで、キャ
リッジ１３を主走査方向に移動走査し、搬送ローラ２４
を回転させて用紙３を所定量搬送させる。

【００４８】次に、本発明の第１実施形態に係るこのイ
ンクジェット記録装置におけるヘッド駆動制御部につい
て図８を参照して説明する。このヘッド駆動制御部は、
前述したＣＰＵ８０、ＲＯＭ８１、ＲＡＭ８２及び周辺
回路等を含む主制御部１０１と、波形生成回路８７と、
アンプ１０２と、駆動回路（ドライバＩＣ）１０３等と
を備えている。

【００４９】主制御部１０１は、波形生成回路８７に対
して吐出パルスＰ１とメニスカス振動パルスＰ２を生成
するためのデータを与え、ドライバＩＣ１０３に対して
印字信号（シリアルデータである）ＳＤ、シフトクロッ
クＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴなどを与える。

【００５０】波形生成回路８７は、インクジェットヘッ
ド４０のアクチュエータ部に対してノズル４４からイン
ク滴を吐出させる吐出パルスＰ１と、ノズルからインク
滴を吐出させない程度に振動板５０を変形させるメニス
カス振動パルスＰ２とを１駆動周期内で時系列で生成し
て出力する。

【００５１】この波形生成回路８７にはＤ／Ａ変換器を
用いて主制御部１０１から与えられる電圧値データをＤ
／Ａ変換することにより吐出パルスＰ１及びメニスカス
振動パルスＰ２を時系列で生成出力するようにしてい
る。主制御部１０１のＲＯＭ８１には各パルスＰ１、Ｐ
２を一体とするデータを格納しており、このＲＯＭ８１
と波形生成回路８７で吐出パルスＰ１とメニスカス振動
パルスＰ２を時系列で生成して出力する手段を構成して
いる。

【００５２】ドライバＩＣ１０３は、印字信号に応じて
波形生成回路８７から与えられる吐出パルスＰ１及びメ
ニスカス振動パルスＰ２を選択してヘッド１４を構成す
るインクジェットヘッド４０の各個別電極５５に与え
る。すなわち、ドライバＩＣ１０３は印字信号に応じて
第１駆動波形及び第２駆動波形を選択して電極に印加す
る手段（選択手段）を構成している。

【００５３】すなわち、ドライバＩＣ１０３は、主制御
部１０１からのシリアルクロックＣＬＫ及び印字信号で
あるシリアルデータＳＤを入力するシフトレジスタ１０
５と、シフトレジスタ１０５のレジスト値を主制御部１
０１からのラッチ信号ＬＡＴでラッチするラッチ回路１
０６と、ラッチ回路１０６の出力値をレベル変化するレ
ベル変換回路１０７と、このレベル変換回路１０７でオ
ン／オフが制御されるアナログスイッチアレイ１０８と
からなる。アナログスイッチアレイ１０８は、インクジ
ェットヘッド４０のｍ個（ノズル数をｍ個とする。）の
個別電極５５に接続したアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳ
ｍからなる。なお、インクジェットヘッド４０の共通電
極となる振動板５０は接地している。

【００５４】そして、このシフトレジスタ１０５にシフ
トクロックに応じてシリアルデータ（印字信号）ＳＤを
取込み、ラッチ回路１０６でラッチ信号ＬＡＴによって
シフトレジスタ回路１０５に取り込んだシリアルデータ
ＳＤをラッチしてレベル変換回路１０７に入力する。こ
のレベル変換回路１０７は、データの内容に応じて各ア
クチュエータ部の個別電極５５に接続しているアナログ
スイッチＡＳｎ（ｍ＝１〜ｍ）をオン／オフする。

【００５５】このアナログスイッチＡＳｎ（ｍ＝１〜
ｍ）には波形生成回路８７からアンプ１０２を介して駆
動波形Ｐｖ（吐出パルスＰ１及びメニスカス振動パルス
Ｐ２）を与えているので、アナログスイッチＡＳｎ（ｍ
＝１〜ｍ）がオンしたときの駆動波形Ｐｖが選択される
個別電極５５に与えられる。

【００５６】次に、このように構成したインクジェット
記録装置の作用について図９以降をも参照して説明す
る。先ず、上述した構成のインクジェットヘッドにおけ
るインク滴吐出特性（インク滴吐出速度Ｖｊ及びインク
滴体積Ｍｊ）の駆動波形（駆動信号）のパルス幅ＰＷに
対する依存性について図９を参照して説明する。

【００５７】インクジェットヘッド４０の電極５５にパ
ルス電圧が印加されて振動板５０が引き付けられる時に
は、加圧室４６内には負圧が生じている。圧力は加圧室
４６の固有振動数で振動するので、パルス立ち下げ時の
圧力は、パルス立ち上げ時の残留圧力振動と、復元圧力
の重ね合せになる。

【００５８】したがって、静電型インクジェットヘッド
４０においては、印加するパルス電圧のパルス幅によっ
てインク滴吐出特性に差が生じる。すなわち、例えば、
図９に示すように、吐出特性（吐出滴速度Ｖｊ、吐出滴
質量Ｍｊ）は、パルス幅ＰＷによる圧力の重ね合せのタ
イミングによって変動する。

【００５９】この図９に示す例の場合、パルス幅ＰＷを
４μsecより狭く設定した場合、吐出滴速度Ｖｊ及び吐
出滴体積Ｍｊが第１のピークになるパルス幅と次の第２
のピークになるパルス幅の間のパルス幅に設定した場合
では、インク滴が吐出されないことが分かる。

【００６０】つまり、パルス電圧の印加により振動板５
０が変位し始めて、ギャップ長の１／３の位置に達する
までの時間内にパルスを立ち下げるような、短い時間の
（パルス幅の狭い）パルスや、圧力振動が相殺されるよ
うなタイミングに当たるパルス幅では、振動板５０はイ
ンク滴が吐出するほどの復元力にならないため、インク
滴は吐出せずにノズル４４内のメニスカスが振動するの
みとなる。

【００６１】また、パルス立ち下げ時間を長くとり、振
動板５０の変位の復元をゆっくり行うことでも、インク
滴を吐出させずにノズル４４内のメニスカスのみを振動
させることが可能である。これらの特性を積極的に利用
することで、インクの増粘によるノズル目詰まりを予防
することができる。

【００６２】そこで、ヘッド駆動制御部の主制御部１０
１と波形生成回路８７によって、駆動波形（駆動電圧）
Ｐｖとして、図１０（ａ）に示すように、パルス幅ＰＷ
１のパルスを吐出パルスＰ１とし、吐出パルスＰ１より
も狭いパルス幅ＰＷ２の二個のパルスからなるメニスカ
ス振動パルスＰ２をヘッドの１駆動周期で繰り返し時系
列で生成出力する。なお、ＲＯＭ８１には吐出パルスＰ
１とメニスカス振動パルスＰ２とのデータをパルス間隔
を含めて一纏めにして書き込んでいる。

【００６３】この波形生成回路８７から１駆動周期毎に
出力される吐出パルスＰ１と２個のパルスからなるメニ
スカス振動パルスＰ２はアンプ１０２を介してドライバ
ＩＣ１０３のアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳｍに与えら
れている。

【００６４】そこで、主制御部１０１から印字信号ＳＤ
を与えることによって、例えば同図（ｂ）に示すよう
に、ドライバＩＣ１０３のアナログスイッチＡＳｎ（ｎ
＝１〜ｍのいずれか）がオン又はオフし、アナログスイ
ッチＡＳｎがオンしている間に入力される吐出パルスＰ
１又はメニスカス振動パルスＰ２のいずれかが選択され
て、同図（ｃ）に示すように、スイッチＡＳｎに対応す
るインクジェットヘッド４０の個別電極５５ｎに与えら
れる。

【００６５】同図（ｃ）は１つのノズルに対応する個別
電極５５に印加されるパルスを示しているものであり、
このノズルは、図示している最初の駆動周期（Ｔ１〜Ｔ
２）では印字（駆動）であるので吐出パルスＰ１を選択
してインク滴を吐出させ、次の駆動周期（Ｔ２〜Ｔ３）
では非印字（非駆動）であるので吐出パルスＰ１は選択
せず、メニスカス振動を行うためにメニスカス振動パル
スＰ２を選択してメニスカス振動のみ行わせ、次の駆動
周期（Ｔ３〜Ｔ４）では印字であるので吐出パルスＰ１
を選択してインク滴を吐出させ、更に次の駆動周期（Ｔ
４〜Ｔ５）ではアナログスイッチＡＳｎを全期間オフに
して吐出パルスＰ１及びメニスカス振動パルスＰ２のい
ずれも選択せず、非印字でもメニスカス振動を行ってい
ない。

【００６６】ここで、１駆動周期内で吐出パルスＰ１と
メニスカス振動パルスＰ２の選択を行うため、主制御部
１０１から与える印字信号ＳＤは、図１１に示すよう
に、１駆動周期内で二回のデータＤataの書き換えを行
うようにしている。したがって、この２回目のデータＤ
ataにより、上述したように非印字（非駆動、非吐出）
でも、メニスカス振動パルスＰ２を選択してメニスカス
振動を行う場合と、メニスカス振動パルスＰ２を選択せ
ずにメニスカス振動を行わない場合とを選択することが
できる。

【００６７】なお、具体的には、インクジェットヘッド
４０の構成を加圧室長約１０００μｍ、振動板厚さ約２
μｍ、ノズル径約２０μｍとし、また、図９のパルス幅
特性を参考にして、メニスカスの振動に使うメニスカス
振動パルスＰ２の各パルスのパルス幅ＰＷ２を２μse
c、インク滴吐出に使う吐出駆動信号Ｄｐのパルス幅Ｐ
Ｗ１を６μsec、駆動波形Ｐｖの電圧は両信号とも３０
Ｖに設定した。

【００６８】そして、このインクジェット記録装置にお
いては、前述したように温度センサ９１及び湿度センサ
９２を備えて、これらの検出結果に基づいてメニスカス
振動パルスＰ２を選択する頻度を変更するようにしてい
る。

【００６９】すなわち、図１２に示すように、主制御部
１０１は、温度センサ９１からの検知信号を取り込んで
環境温度を検出し、湿度センサ９２からの検知信号を取
り込んで環境湿度を検出する。

【００７０】そして、これらの検出した環境温度、環境
湿度に基づき、例えば温度が３０℃以上か否かを判別
し、温度が３０℃以上であれば、湿度が２０％以下か否
かを判別して、湿度２０％以下であれば、すなわち、温
度３０℃以上で且つ湿度２０％以下のときには、１駆動
周期毎に非印字ノズル（当該駆動周期でインク滴を吐出
させないノズル）についてメニスカス振動パルスＰ２を
選択するためのデータＤataを与える。これにより、１
駆動周期毎にメニスカス振動パルスＰ２が印加されてメ
ニスカス振動が行われる。

【００７１】これに対して、温度が３０℃以上である
が、湿度が２０％を越えているときには、２駆動周期毎
に非印字ノズルについてメニスカス振動パルスＰ２を選
択するためのデータＤataを与えてメニスカス振動パル
スＰ２を印加させる。また、温度が３０℃未満であれ
ば、３駆動周期毎に非印字ノズルについてメニスカス振
動パルスＰ２を選択するためのデータＤataを与えてメ
ニスカス振動パルスＰ２を印加させる。

【００７２】つまり、インクジェットヘッドにおけるノ
ズル部のインク増粘は外部環境（温度や湿度）によって
大きく異なる。例えば、メニスカス振動パルスによるイ
ンク攪拌を行わない場合、パージした後に吐出不安定が
発生するまで時間は、外部環境が温度２０℃−湿度５０
％の場合に比べて、温度３０℃−湿度２０％では、半
分程度の短い時間になる。これは、外部が乾燥し易い環
境で、ノズル部のインク増粘が速いからである。

【００７３】一方、メニスカス振動を多く与え過ぎて
も、ノズル部のインク増粘を防止する効果は変わらな
い。特に、外部が乾燥し難い環境では、インク攪拌回数
は少なくとも差し障りはない。

【００７４】そこで、本発明では、環境（温度及び／又
は湿度）によってメニスカス振動させる回数を変更する
ようにしている。具体的には、上述したように、非印字
状態（非印字ノズル）の個別電極５５にメニスカス振動
パルスＰ２を印加する（選択する）頻度を変更する。

【００７５】これにより、ノズル部のインク増粘速度に
合わせて、メニスカス振動の回数を適切に選択すること
ができ、インク攪拌による増粘防止によってインク滴吐
出特性の変動を抑えることができて高品質の画像を得ら
れるとともに、振動板の振動回数を少なくできるので、
振動板の耐久性確保、省電力駆動をすることが可能とな
る。

【００７６】なお、メニスカス振動波形は、上述したよ
うに第１駆動波形（吐出パルス）と同じ電圧値のパルス
波形に限るものではなく、電圧の波高値を吐出パルスよ
りも小さくしたパルス、パルスの立ち下がりを緩やかに
したパルス、図９にあるようなパルス特性のピークとピ
ークの間にあるインクを吐出しないパルス幅のパルス等
を利用することができる。また、電圧が低ければ、正弦
波など、パルス状でなくても良い。

【００７７】このように、インク滴を吐出させる第１駆
動波形とインク滴を吐出させないでメニスカスを振動さ
せる第２駆動波形とを時系列で生成出力する手段を備え
ることにより、そのいずれかを選択してインクジェット
ヘッドに与えるようにでき、ノズルのインクメニスカス
を振動させて目詰まりを防止することができる。この場
合、第１駆動波形と第２駆動波形とを時系列で生成出力
することにより、各ノズル４４に対して、第１駆動波形
と第２駆動波形とを選択するスイッチ手段（アナログス
イッチ）が１個で済むので、３端子スイッチを用いた場
合よりも構成が簡単になり低コストが図れる。

【００７８】次に、本発明の第２実施形態に係るインク
ジェット記録装置におけるヘッド駆動制御部について図
１３乃至図１５を参照して説明する。この実施形態で
は、主制御部１０１及び波形生成回路８７から生成出力
する駆動波形は、図１４（ａ）に示すように２駆動周期
毎に吐出パルスＰ１とメニスカス振動パルスＰ２とを時
系列化している。したがって、メニスカス振動パルスＰ
２は駆動周期の２倍の周期で生成出力される。

【００７９】一方、ドライバＩＣ１１０にはラッチ回路
１０６とレベル変換回路１０７との間に割り込み回路１
１２を設けている。この割り込み回路１１２は、ラッチ
回路１０６の出力と論理和をとるＯＲ回路１１２ａなど
で構成し、この割り込み回路１１２を介して主制御部１
０１から制御信号ＣＳ１を与えることによりラッチ回路
１０７の出力に関係なく、アナログスイッチＡＳｎをオ
ン状態にできるようにしている。

【００８０】そこで、主制御部１０１は、１駆動周期の
うちのメニスカス振動パルスＰ２が出力されるタイミン
グＴｍの間、制御信号ＣＳ１をオン状態にすることで、
すべてのノズルに対応するアナログスイッチＡＳ１〜Ａ
Ｓｍを常にオン状態にする。したがって、１駆動周期の
うちのタイミングＴｍで、当該駆動周期が吐出／非吐出
（印字／非印字）であるかに係わらず、すべての個別電
極５５に対してメニスカス振動パルスＰ２が出力され、
メニスカス振動が行われる。この場合の主制御部１０１
からの印字信号ＳＤのデータ転送は、図１５に示すよう
に１駆動周期で１回行うことになる。

【００８１】例えば図１４（ｂ）に示すように、駆動周
期に応じて印字／非印字と変化する電極５５Ａのアナロ
グスイッチＡＳＡは、印字の駆動周期（Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ
４〜Ｔ５）では吐出パルスＰ１のタイミング及びメニス
カス振動パルスＰ２のタイミングのいずれでもオン状態
であり、非印字の駆動周期（Ｔ２〜Ｔ３、Ｔ３〜Ｔ４）
でもメニスカス振動パルスＰ２のタイミングＴｍではオ
ン状態である。

【００８２】したがって、同図（ｃ）に示すように、同
電極５５Ａには、印字の駆動周期で且つ駆動波形Ｐｖに
メニスカス振動パルスＰ２が時系列化されている駆動周
期（Ｔ１〜Ｔ２）では吐出パルスＰ１及びメニスカス振
動パルスＰ２が印加され、非印字の駆動周期で且つ駆動
波形Ｐｖにメニスカス振動パルスＰ２が時系列化されて
いない駆動周期（Ｔ２〜Ｔ３）ではメニスカス振動パル
スＰ２も印加されず、非印字の駆動周期で且つ駆動波形
Ｐｖにメニスカス振動パルスＰ２が時系列化されている
駆動周期（Ｔ３〜Ｔ４）ではメニスカス振動パルスＰ２
のみが印加され、印字の駆動周期で且つ駆動波形Ｐｖに
メニスカス振動パルスＰ２が時系列化されていない駆動
周期（Ｔ４〜Ｔ５）では吐出パルスＰ１のみが印加され
る。

【００８３】また、同図（ｄ）に示すように、非印字の
ままの電極５５ＢのアナログスイッチＡＳＢは、いずれ
の駆動周期（Ｔ１〜Ｔ５）でもメニスカス振動パルスＰ
２のタイミングＴｍではオン状態であるので、同図
（ｅ）に示すように、電極５５Ｂには駆動波形Ｐｖにメ
ニスカス振動パルスＰ２が時系列化されている駆動周期
（Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ３〜Ｔ４）でのみメニスカス振動パル
スＰ２が印加される。

【００８４】なお、ここでは、駆動波形の条件は、図９
のパルス幅特性を参考にメニスカスの振動に使うメニス
カス振動パルスＰ２のパルス幅を２μｓ、インク滴吐出
に使う吐出パルスＰ１のパルス幅を６μｓ、電圧は両パ
ルスとも３０Ｖに設定した。パルス幅２μｓのパルスで
は、インク滴は吐出せず、メニスカスを振動させること
ができる。また、メニスカス振動パルスＰ２は２個のパ
ルスを並べたが、パルス数はこれに限ったものではな
い。

【００８５】このように、インク滴を吐出させる第１駆
動波形とインク滴を吐出させずにメニスカスを振動させ
る第２駆動波形とを所定の周期毎（少なくとも２駆動周
期毎）に時系列化して生成出力し、第２駆動波形は印字
信号にかかわらずすべてのノズルに対応する電極に印加
することで、印字信号によってメニスカス振動波形を選
択制御しなくても、メニスカス振動を適当な回数に設定
することができ、必要以上に振動板を振動させることが
ないので耐久性が向上し、また省電力化にもつながる。
さらに、上述したようにデータ転送レートを第１実施形
態よりも低くすることができるため、多ノズル化、高速
化に有利であり、同じ条件であれば低コスト化につなが
る。

【００８６】そして、メニスカス振動の効果により、非
印字が続くノズルに対してもインク攪拌が行われ、イン
ク増粘によるインク滴吐出特性の変動を抑えて、印字画
像の乱れを予防して、より高品質の画像を得ることがで
きる。

【００８７】次に、本発明の第３実施形態に係るインク
ジェット記録装置のヘッド駆動制御部について図１６及
び図１７を参照して説明する。この実施形態において
も、主制御部１０１及び波形生成回路８７から生成出力
する駆動波形は、図１７（ａ）に示すように２駆動周期
毎に吐出パルスＰ１とメニスカス振動パルスＰ２とを時
系列化している。したがって、メニスカス振動パルスＰ
２は駆動周期の２倍の周期で生成出力される。

【００８８】そして、ドライバＩＣ１１３にラッチ回路
１０６の出力を主制御部１０１からの制御信号ＣＳ２に
応じて反転する反転回路１１４を設け、この反転回路１
１４の出力をレベル変換回路１０７に入力している。し
たがって、主制御部１０１から印字信号ＳＤをシフトレ
ジスタ１０５に与えてラッチ回路１０６でラッチした
後、所定のタイミングで、制御信号ＣＳ２によって反転
回路１１４の出力を反転させることにより、吐出（印
字）ノズルに対応するアナログスイッチＡＳｎをオフ状
態にし、非吐出（非印字）ノズルに対応するアナログス
イッチＡＳをオン状態にして、非吐出ノズルの電極５５
に対してのみメニスカス振動パルスＰ２を印加してメニ
スカス振動を与えることができる。

【００８９】例えば図１７（ｂ）に示すように、駆動周
期に応じて印字／非印字と変化する電極５５Ａのアナロ
グスイッチＡＳＡは、印字の駆動周期（Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ
４〜Ｔ５）では吐出パルスＰ１のタイミングで、非印字
の駆動周期（Ｔ２〜Ｔ３、Ｔ３〜Ｔ４）ではメニスカス
振動パルスＰ２のタイミングＴｍでオン状態となる。

【００９０】したがって、同図（ｃ）に示すように、同
電極５５Ａには、印字の駆動周期（Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ４〜
Ｔ５）では吐出パルスＰ１が印加され、非印字の駆動周
期で且つ駆動波形Ｐｖにメニスカス振動パルスＰ２が時
系列化されている駆動周期（Ｔ３〜Ｔ４）ではメニスカ
ス振動パルスＰ２が印加され、メニスカス振動パルスＰ
２が時系列化されていない駆動周期（Ｔ２〜Ｔ３）では
メニスカス振動パルスＰ２が印加されることはない。

【００９１】このように、インク滴を吐出させる第１駆
動波形とインク滴を吐出させずにメニスカスを振動させ
る第２駆動波形とを所定の周期毎に時系列化して生成出
力し、第２駆動波形は非吐出ノズルに対応する電極に印
加することで、印字信号によってメニスカス振動波形を
選択制御しなくても、メニスカス振動を適当な回数に設
定することができ、必要以上に振動板を振動させること
がないので耐久性が向上し、また省電力化にもつなが
る。

【００９２】また、上述したようにデータ転送レートを
第１実施形態よりも低くすることができるため、多ノズ
ル化、高速化に有利であり、同じ条件であれば低コスト
化につながる。さらに、メニスカス振動波形を時系列化
した駆動タイミングでは、駆動波形かメニスカス振動波
形のいずれか一方は必ず選択されるため、この駆動周期
でインクを攪拌していると考えることができる（吐出ビ
ットのインクは入れ替わるので、全ビットについてイン
ク増粘防止作用がある。）。

【００９３】そして、メニスカス振動の効果により、非
印字が続くノズルに対してもインク攪拌が行われ、イン
ク増粘によるインク滴吐出特性の変動を抑えて、印字画
像の乱れを予防して、より高品質の画像を得ることがで
きる。

【００９４】次に、本発明の第４実施形態に係るインク
ジェット記録装置のヘッド駆動制御部について図１８を
参照して説明する。この実施形態では、第１駆動波形
（吐出パルスＰ１）のデータだけを記憶したメモリ８１
ａと、第１駆動波形（Ｐ１）とメニスカス振動波形（Ｐ
２）を時系列化した波形のデータを記憶したメモリ８１
ｂとを備え、波形データの読み出し先を所定の回数ｎ毎
に一度メモリ８１ｂ側に切り換える切り換え手段１１５
を備えている。なお、切り換え手段１１５はＲＯＭ８１
のアドレスを指定するシーケンスとして構成できる。ま
た、所定の回数ｎを変更することもシーケンスを変更す
ることで容易に実現できる。

【００９５】したがって、第１駆動波形（Ｐ１）とメニ
スカス振動波形（Ｐ２）を時系列化する周期（１／ｎ）
を可変することができる。このように、メニスカス振動
波形を時系列化する所定の周期を可変にすることで、ヘ
ッドで使用するインク種（黒、Ｃ，Ｍ、Ｙ）毎に異なる
インク攪拌周期（メニスカス振動波形を時系列化する周
期）を選択できるようになる。また、ヘッドのバラツキ
によって必要なインク攪拌周期が異なる場合にも対応で
きる。

【００９６】これにより、振動板の振動回数を必要最低
限に抑えることができ、耐久性が向上すると共に、省電
力化の効果もある。また、メニスカス振動によるインク
攪拌で、インク増粘によるインク滴吐出特性の変動を抑
えることができ、高品質の画像を得ることができる。

【００９７】次に、本発明の第５実施形態に係るインク
ジェット記録装置のヘッド駆動制御部について図１９を
参照して説明する。この実施形態は、上記第４実施形態
における波形データの読み出し先をメモリ８１ｂ側に切
り換える所定の回数（所定の周期）ｎを温度センサ９１
及び湿度センサ９２の検知結果に基づいて変更するよう
にしたものである。

【００９８】すなわち、同図に示すように、主制御部１
０１は、温度センサ９１からの検知信号を取り込んで環
境温度を検出し、湿度センサ９２からの検知信号を取り
込んで環境湿度を検出する。

【００９９】そして、これらの検出した環境温度、環境
湿度に基づき、例えば温度が２０℃以上か否かを判別
し、温度が２０℃以上であれば、湿度が５０％以下か否
かを判別して、湿度５０％以下であれば、すなわち、温
度２０℃以上で且つ湿度５０％以下のときには、所定の
回数ｎ＝２に設定して、２駆動周期毎に吐出パルスＰ１
とメニスカス振動パルスＰ２とを時系列化して生成出力
させる。

【０１００】これに対して、温度が２０℃以上である
が、湿度が５０％を越えているときには、所定の回数ｎ
＝４に設定して、４駆動周期毎に吐出パルスＰ１とメニ
スカス振動パルスＰ２とを時系列化して生成出力させ、
温度が２０℃未満のときには、所定の回数ｎ＝６に設定
して、６駆動周期毎に吐出パルスＰ１とメニスカス振動
パルスＰ２とを時系列化して生成出力させる。

【０１０１】前述したようにノズル部のインク増粘速度
は、外部環境によって大きく異なり、メニスカス振動を
多く与え過ぎても、ノズル部のインク増粘を防止する効
果は変わらない。そこで、温度センサ、湿度センサの出
力によってノズル部のインク増粘速度を予測し、インク
攪拌周期（メニスカス振動波形を時系列化する周期）を
変更している。

【０１０２】このように、外部環境によってインク攪拌
周期を選択することで適切なインク攪拌を実行すること
がきる。これにより、外部環境が変化しても、インク滴
吐出特性の変動を抑え、高品質の画像が得られると共
に、振動板の振動回数を少なくできるので、振動板の耐
久性を確保し、省電力駆動することが可能となる。

【０１０３】次に、本発明の第６実施形態に係るインク
ジェット記録装置のヘッド駆動制御部について図２０乃
至図２２を参照して説明する。この実施形態において
は、主制御部１０１及び波形生成回路８７から生成出力
する駆動波形は、図２１（ａ）に示すように２駆動周期
毎に複数（ここでは３個としている。）の吐出パルスＰ
１とメニスカス振動パルスＰ２とを時系列化して形成し
ている。

【０１０４】そして、まず、印字信号ＳＤに応じてドラ
イバＩＣ１１６により吐出パルスＰ１のパルス数を選択
することで階調を表現している。すなわち、図２０に示
すように、シリアルの印字信号ＳＤをシフトレジスタ１
０５と２つのラッチ１０６ａ、１０６ｂにより、各ノズ
ルに対して２ビット情報に変換している。この２ビット
をデコーダ１１７に対する制御信号ＣＳ３（２ビットな
ので２ライン必要）によるロジック計算で復元して、ア
ナログスイッチＡＳｎのオン／オフ時間を設定する。

【０１０５】この場合、図２２に示すように、１駆動周
期内に２ビット分のデータを送れば良いので、吐出パル
スの各パルス毎に印字信号ＳＤを転送するよりも転送レ
ートが低くなり、これは、多ノズル化、高速化に有利で
ある。ただし、「メニスカス振動」と全く駆動しない場
合「０」を区別するために、「メニスカス振動」を多値
化階調の一段階として扱わなければならず、一階調を犠
牲にする必要がある。例えば、２ビット４階調「０」
「小」「中」「大」→「０」「メニスカス振動」「小」
「大」の３階調になる。

【０１０６】そこで、ここでは、図２１に示すように、
印字信号ＳＤが非吐出の場合、メニスカス振動パルスＰ
２が印加されるに相当するタイミングＴｍにおいて、個
別電極５５のアナログスイッチＡＳｎを常にオン状態に
している。つまり、２²＝４段階の階調を（メニスカス
振動、小、中、大ドット）としている。

【０１０７】逆に、メニスカス振動の過剰に対しては、
メニスカス振動波形（パルス）を所定の周期で時系列化
（間引いて時系列化）することで解決している。この例
では、メニスカス振動周期が駆動周期の２倍となってい
る。

【０１０８】これにより、階調を犠牲にせずに、適当な
周期でインク攪拌を行うことができるようになる。した
がって、振動板の振動回数を必要最低限に抑えることが
でき、耐久性が向上すると共に、省電力化の効果もあ
る。また、メニスカス振動によるインク攪拌で、インク
増粘によるインク滴吐出特性の変動を抑えることがで
き、高品質の画像を得ることができた。なお、多値化駆
動の場合、吐出パルスの各パルスで吐出されたインク滴
が紙面上に到達する前にマージすることが好ましい。

【０１０９】次に、本発明の第７実施形態に係るインク
ジェット記録装置のヘッド駆動制御部について図２３を
参照して説明する。この実施形態では、２種類の吐出パ
ルスＰ１ａ、Ｐ１ｂのデータを記憶したメモリ８１ａ
１、８１ａ２と、２種類の吐出パルスＰ１ａ、Ｐ１ｂと
メニスカス振動パルスＰ２とを時系列化したデータを記
憶したメモリ８２ａ１、８２ａ２とを有している。な
お、種々の駆動波形を記憶する必要から、メニスカス振
動波形は別に記憶しておき、つなぎ合わせる回路構成
（或いはシーケンス）にすることもできる。

【０１１０】ここで、２種類の吐出パルスＰ１ａ、Ｐ１
ｂは外部環境（温度や湿度）の変化によるインク全体
（ノズル部だけではない）の粘度変化に対応する駆動波
形である。たとえば、吐出パルスＰ１ｂは吐出パルスＰ
１ａよりも波高値の高いパルス信号としている。

【０１１１】そして、メモリ８１ａ１、８２ａ１とメモ
リ８１ａ２、８２ａ２とを切り換えるための切り換え手
段１１８を有し、この切り換え手段１１８を切り換え信
号ＭＳで切り換えることによって、いずれかの吐出パル
スＰ１ａ又はＰ１ｂを選択できるようにしている。ま
た、前記第５実施形態と同様に、メニスカス振動パルス
Ｐ２を所定の周期ｎ回毎に時系列化するための切り換え
手段１１５を備えている。これらの切り換え手段１１
５，１１８はいずれもメモリの読み出しアドレスを変更
するシーケンスで構成することができる。

【０１１２】そして、図２４に示すように、主制御部１
０１は温度センサ９１及び湿度センサ９２の各検知結果
を読み込み、温度が２０℃以下か否かを判別して、温度
が２０℃以下であれば吐出パルスＰ１ａを選択するため
に読み出しメモリをメモリ８１ａ１、８２ａ１に切り換
え、温度が２０℃を越えていれば吐出パルスＰ１ｂを選
択するために読み出しメモリをメモリ８１ａ２、８２ａ
２に切り換える。

【０１１３】その後、前記第５実施形態と同様にして温
度及び湿度に基づいてメニスカス振動パルスＰ２を時系
列化して生成する所定の周期の回数ｎを設定する。

【０１１４】このように、温度及び湿度の検出結果によ
ってノズル部のインク増粘速度を予測し、インク攪拌頻
度（第５実施形態ではメニスカス振動波形を時系列化す
る周期）を変更し、更に温度の検出結果に応じて第１駆
動波形自体を変更する（温度補償手段を有する）ように
している。この場合、１つの温度センサ９１は第１駆動
波形を変更するための温度検出手段とメニスカス振動波
形を時系列化する周期を変更するための温度検出手段と
を兼ねている。なお、第１実施形態と温度センサ９１に
よる検出温度に基づく第１駆動波形の変更とを組み合わ
せることもできる。

【０１１５】これにより、温度変化によるインク滴吐出
特性の変動を抑えると共に、ノズル部のインク増粘に対
して外部環境に適した周期でインク攪拌を実行でき、イ
ンク滴吐出特性が安定して、高品質の画像が得られると
共に、振動板の振動回数を少なくできるので、振動板の
耐久性を確保し、省電力駆動することが可能となる。

【０１１６】なお、上記各実施形態においては、静電型
インクジェットヘッドの振動板と電極の平面形状を矩形
とした例で説明したが、平面形状を台形、三角形とする
こともできる。また、上記各実施形態ではインクジェッ
トヘッドは振動板と液室とを振動板／液室基板として同
一部材から形成しているが、振動板と液室形成部材とを
別部材で形成して接合することもできる。

【０１１７】また、本発明で駆動制御するインクジェッ
トヘッドのノズル、加圧室、流体抵抗部、共通流路液室
の形状、配置、形成方法は適切に変更することができ
る。例えば、上記実施形態においては、ノズルは振動板
の変位方向にインク滴が吐出するように形成したサイド
シュータ方式のインクジェットヘッドであるが、ノズル
を振動板の変位方向と交差する方向にインク滴が吐出す
るように形成したエッジシュータ方式のインクジェット
ヘッドでもよい。

【０１１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
クジェット記録装置によれば、インク滴を吐出させる第
１駆動波形とインク滴を吐出させずにメニスカスを振動
させる第２駆動波形とを時系列で生成出力し、印字信号
に応じて第１駆動波形又は第２駆動波形を選択して電極
に印加させ、この第２駆動波形の選択頻度を変更する手
段を備えたので、簡単な構成で、振動板の耐久性を確保
しつつ、メニスカスを振動させてノズル部の目詰まりを
防止でき、高品質記録を行うことができる。

【０１１９】ここで、温度及び／又は湿度の検出結果に
基づいて第２駆動波形の選択頻度を変更することによ
り、外部環境に応じて粘度が変化するインクの増粘に対
して、適当な回数だけメニスカス振動を行うことがで
き、振動板の耐久性を確保することができる。

【０１２０】また、温度の検出結果に基づいて第１駆動
波形を変更する手段と、温度の検出結果に基づいて第２
駆動波形の選択頻度を変更する手段とを備えることによ
り、駆動波形の温度補償とメニスカス振動波形の周期の
温度に基づく選択を行うことができて、環境に適したイ
ンクの攪拌が行えると共に、安定した吐出が実現でき、
より高品質の画像を得ることができる。

【０１２１】本発明に係るインクジェット記録装置によ
れば、インク滴を吐出させる第１駆動波形とインク滴を
吐出させずにメニスカスを振動させる第２駆動波形とを
少なくとも２以上の駆動周期毎に時系列化して生成出力
する手段を備えたので、簡単な構成で、振動板の耐久性
を確保しつつ、メニスカスを振動させてノズル部の目詰
まりを防止でき、高品質記録を行うことができ、しかも
第２駆動波形の選択制御を行うことなくメニスカス振動
回数を適当な回数に設定でき、一層構成が簡単になる。

【０１２２】ここで、第２駆動波形はすべてのノズルに
対応する電極に印加することで、簡単な構成でメニスカ
ス振動を行うことができ、データの転送速度を遅くする
ことができて低コスト化を図れ、更に第１駆動波形を複
数のパルスから構成して選択するパルス数で多値化する
場合にも、メニスカス振動を階調の１段階としなくて良
いので階調性を維持できる。

【０１２３】また、第２駆動波形は非印字ノズルに対応
する電極のみに印加することで、非印字ビットにおいて
「パルスなし」と「メニスカス振動」を選択しなくても
第２駆動波形が印加され続けることはなく、振動板の振
動回数を抑えて、耐久性が向上し、更に「パルスなし」
と「メニスカス振動パルス」を区別する必要がないの
で、多値化する場合に、メニスカス振動を階調の１段階
としなくて良くなり、階調性を維持できる。

【０１２４】さらに、第１駆動波形と第２駆動波形とを
時系列化する周期数を変更させる手段を備えていること
で、より適切な振動板の振動回数を設定することができ
て、振動回数を最低限に抑えることが可能になる。この
場合、温度及び／又は湿度の検出結果に基づいて時系列
化する周期数を変更することで、環境変化に応じてメニ
スカス振動回数を適切に設定することができる。

【０１２５】また、温度の検出結果に基づいて第１駆動
波形を変更する手段と、温度の検出結果に基づいて時系
列化する周期数を変更する手段とを備えることにより、
駆動波形の温度補償とメニスカス振動波形の周期の温度
に基づく選択を行うことができて、環境に適したインク
の攪拌が行えると共に、安定した吐出が実現でき、より
高品質の画像を得ることができる。

【０１２６】これらの本発明に係るインクジェット記録
装置において、第１駆動波形は複数のパルスからなり、
印字信号に応じてパルス数を選択する手段を備えている
ことにより、印字信号のビット情報は多値化の階調とし
て用いることができ、階調を犠牲にすることなく、イン
クの増粘によるインク滴吐出特性の変動を抑え、印字画
像の乱れを予防し、より高品質の画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部
の概略斜視説明図

【図２】同機構部の側面説明図

【図３】同記録装置のヘッドの分解斜視説明図

【図４】同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図

【図５】同ヘッドの振動板長手方向の拡大断面説明図

【図６】同ヘッドの振動板短手方向の要部拡大断面説明
図

【図７】同記録装置の制御部の一例を示すブロック図

【図８】本発明の第１実施形態に係るヘッド駆動制御部
を示すブロック図

【図９】同ヘッドの駆動波形のパルス幅と吐出滴速度及
び吐出滴体積の関係を説明する説明図

【図１０】同ヘッド駆動制御部の作用説明に供する説明
図

【図１１】同ヘッド駆動制御部の作用説明のうちのデー
タ転送の説明に供する説明図

【図１２】同実施形態の主制御部の行う処理の一例を説
明するフロー図

【図１３】本発明の第２実施形態に係るヘッド駆動制御
部を示すブロック図

【図１４】同ヘッド駆動制御部の作用説明に供する説明
図

【図１５】同ヘッド駆動制御部の作用説明のうちのデー
タ転送の説明に供する説明図

【図１６】本発明の第３実施形態に係るヘッド駆動制御
部を示すブロック図

【図１７】同ヘッド駆動制御部の作用説明に供する説明
図

【図１８】本発明の第４実施形態に係るヘッド駆動制御
部の説明に供するブロック図

【図１９】同実施形態の主制御部の行う処理の一例を説
明するフロー図

【図２０】本発明の第５実施形態に係るヘッド駆動制御
部を示すブロック図

【図２１】同ヘッド駆動制御部の作用説明に供する説明
図

【図２２】同ヘッド駆動制御部の作用説明のうちのデー
タ転送の説明に供する説明図

【図２３】本発明の第６実施形態に係るヘッド駆動制御
部の説明に供するブロック図

【図２４】同実施形態の主制御部の行う処理の一例を説
明するフロー図

【図２５】従来のインクジェット記録装置のヘッド駆動
部の説明に供する説明図

【符号の説明】

１３…キャリッジ、１４…ヘッド、２４…搬送ローラ、
３３…排紙ローラ、４０…インクジェットヘッド、４１
…流路基板、４２…電極基板、４３…ノズル板、４４…
ノズル、４６…加圧室、４７…流体抵抗部、４８…共通
流路液室、５０…振動板、５５…電極、５６…ギャッ
プ、８７…波形生成回路、９１…温度センサ、９２…湿
度センサ、１０１…主制御部、１０３、１１０、１１３
…ドライバＩＣ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通するインク流路と、このインク流路の一部の壁
面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを
有するインクジェットヘッドを搭載したインクジェット
記録装置において、インク滴を吐出させる第１駆動波形
とインク滴を吐出させずにメニスカスを振動させる第２
駆動波形とを時系列で生成出力する手段と、印字信号に
応じて前記第１駆動波形又は第２駆動波形を選択して前
記電極に印加させる手段と、前記第２駆動波形の選択頻
度を変更する手段とを備えたことを特徴とするインクジ
ェット記録装置。
【請求項２】請求項１に記載のインクジェット記録装
置において、温度及び／又は湿度の検出結果に基づいて
前記第２駆動波形の選択頻度を変更することを特徴とす
るインクジェット記録装置。
【請求項３】請求項１に記載のインクジェット記録装
置において、温度の検出結果に基づいて前記第１駆動波
形を変更する手段と、前記温度の検出結果に基づいて前
記第２駆動波形の選択頻度を変更する手段とを備えたこ
とを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】インク滴を吐出するノズルと、このノズ
ルが連通するインク流路と、このインク流路の一部の壁
面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを
有するインクジェットヘッドを搭載したインクジェット
記録装置において、インク滴を吐出させる第１駆動波形
とインク滴を吐出させずにメニスカスを振動させる第２
駆動波形とを少なくとも２以上の駆動周期毎に時系列化
して生成出力する手段を備えていることを特徴とするイ
ンクジェット記録装置。
【請求項５】請求項４に記載のインクジェット記録装
置において、前記第２駆動波形はすべてのノズルに対応
する電極に印加することを特徴とするインクジェット記
録装置。
【請求項６】請求項４に記載のインクジェット記録装
置において、前記第２駆動波形は非印字ノズルに対応す
る電極のみに印加することを特徴とするインクジェット
記録装置。
【請求項７】請求項４乃至６のいずれかに記載のイン
クジェット記録装置において、前記第１駆動波形と第２
駆動波形とを時系列化する周期数を変更する手段を備え
ていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項８】請求項７に記載のインクジェット記録装
置において、温度及び／又は湿度の検出結果に基づいて
前記時系列化する周期数を変更することを特徴とするイ
ンクジェット記録装置。
【請求項９】請求項７に記載のインクジェット記録装
置において、温度の検出結果に基づいて第１駆動波形を
変更する手段と、温度の検出結果に基づいて前記時系列
化する周期数を変更する手段とを備えていることを特徴
とするインクジェット記録装置。
【請求項１０】請求項１乃至９のいずれかに記載のイ
ンクジェット記録装置において、前記第１駆動波形は複
数のパルスからなり、印字信号に応じてパルス数を選択
する手段を備えていることを特徴とするインクジェット
記録装置。