JP2002144563A

JP2002144563A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2002144563A
Application number: JP2000344925A
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とを、メニスカス振動パルスＰ
２、吐出パルスＰ１の順に時系列で生成出力する。

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２４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、インク滴吐出特性の安定化を図
りつつ、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、第２駆動波形
及び第１駆動波形の順に時系列で生成出力する手段を備
えたものである。

【００１１】ここで、印字信号に応じて第２駆動波形及
び第１駆動波形のいずれかを選択して電極に印加する手
段を備えていることが好ましい。また、第２駆動波形を
印字信号が非印字の複数の電極に同時に印加させる手段
を備えていることが好ましい。さらに、温度又は湿度の
検出結果に基づいて第２駆動波形を選択する頻度を変更
することが好ましい。

【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、第２
駆動波形及び第１駆動波形の順に少なくとも２以上の駆
動周期毎に時系列で生成出力する手段を備えたものであ
る。

【００１３】ここで、第２駆動波形を印字信号が非印字
の電極のみに印加させる手段を備えていることが好まし
い。また、温度又は湿度の検出結果に基づいて第２駆動
波形を時系列に発生する頻度を変更する。

【００１４】

【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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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（登録商標）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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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、メニスカス振
動パルスＰ２、吐出パルスＰ１の順に時系列で生成して
出力する。

【００４９】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メニスカス振動パルスＰ２、吐
出パルスＰ１を順に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。

【００５０】ドライバＩＣ１０３は、印字信号に応じて
波形生成回路８７から与えられるメニスカス振動パルス
Ｐ２及び吐出パルスＰ１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。このドライバ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。

【００５１】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。

【００５２】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（ｎ＝１〜ｍ）をオン／オフする。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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のメニスカス振動パルスＰ２をヘ
ッドの１駆動周期で、メニスカス振動パルスP２、吐出
パルスＰ１の順に繰り返し時系列で生成出力する。な
お、ＲＯＭ８１にはメニスカス振動パルスＰ２と吐出パ
ルスＰ１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。

【００６１】この波形生成回路８７から１駆動周期毎に
出力されるメニスカス振動パルスＰ２と吐出パルスＰ１
とはアンプ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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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のパルスのパルス幅ＰＷ２を２μsec、
インク滴吐出に使う吐出駆動信号Ｄｐのパルス幅ＰＷ１
を６μsec、駆動波形Ｐｖの電圧は両信号とも３０Ｖに
設定した。

【００６６】このようにして、メニスカス振動によるイ
ンク攪拌により、ノズル部のインク増粘を抑え、インク
滴吐出特性を安定にすることができ、これにより、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。

【００６７】ここで、吐出パルスＰ１とメニスカス振動
パルスＰ２との時系列化の順序とメニスカス位置の変動
について説明する。吐出パルスＰ１とメニスカス振動パ
ルスＰ２との時系列化の順序としては、本発明のように
メニスカス振動パルスＰ２→吐出パルスＰ１の順に時系
列化する場合に対して、図１２に示すように、吐出パル
スＰ１→メニスカス振動パルスＰ２の順に時系列化する
こともできる。

【００６８】この図１２に示すように吐出パルスＰ１→
メニスカス振動パルスＰ２の順に時系列化した場合、電
極５５に印加される吐出パルスＰ１からメニスカス振動
パルスＰ２までの時間Ｔａが長くなるのに対し、メニス
カス振動パルスＰ２から吐出パルスＰ１までの時間Ｔｂ
は短くなる。

【００６９】その結果、吐出パルスＰ１でインク滴を吐
出させる直前の駆動周期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たノズル（非印字／
メニスカス振動あり→印字のノズル）について、吐出パ
ルスＰ１を印加する駆動タイミングでメニスカス位置が
変動していることがあり、吐出パルスＰ１でインク滴を
吐出させる直前の駆動周期でメニスカス振動パルスＰ２
が印加されていないノズル（非印字／メニスカス振動な
し→印字のノズル）との間で、或いは、各駆動周期間
で、メニスカス位置が異なる可能性が生じ得る。

【００７０】このようなメニスカス位置の不揃いが生じ
ると、インク滴吐出特性（滴質量、滴速度）にバラツキ
を生じ、ドット径やドット位置のバラツキが生じること
になる。この場合、非印字ビット（吐出パルスＰ１を印
加しないノズル）については、常にメニスカス振動波形
を印加してメニスカス振動を行わせることで、各ノズル
のメニスカス位置を略同じにすることはできる。しかし
ながら、メニスカス振動を多く与えても、ノズル部のイ
ンク増粘を防止する効果は飽和するので、駆動周波数
（例えば１６ｋＨｚ）でメニスカス振動波形を与え続け
る必要はなく、逆に、メニスカス振動が多すぎるのは振
動板の耐久性や消費電力の面から不利になる。

【００７１】そこで、本発明では、図１０に示すように
メニスカス振動パルスＰ２→吐出パルスＰ１の順に時系
列化している。これにより、同図に示すように吐出パル
スＰ１からメニスカス振動パルスＰ２までの時間Ｔａは
短くなるが、メニスカス振動パルスＰ２から吐出パルス
Ｐ１までの時間Ｔｂを長くとることができる。

【００７２】その結果、吐出パルスＰ１でインク滴を吐
出させる直前の駆動周期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たノズル（非印字／
メニスカス振動あり→印字のノズル）についても、メニ
スカス振動パルスＰ２によるメニスカス振動から吐出パ
ルスＰ１までの時間を稼ぐことができて、メニスカス位
置が安定するので、吐出パルスＰ１でインク滴を吐出さ
せる直前の駆動周期ではメニスカス振動パルスＰ２が印
加されていないノズル（非印字／メニスカス振動なし→
印字のノズル）と同様にメニスカス位置が安定してお
り、駆動タイミングにおけるメニスカス位置がノズル間
或いは駆動周期によって異なる可能性が大幅に低くな
り、インク滴吐出特性のバラツキが低減して画像品質が
向上する。

【００７３】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、第２駆動波形及び第１駆動波形
の順に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、メニスカス振動によるインク攪拌によって
ノズル部のインク増粘を抑え、インク滴吐出特性を安定
化でき、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。また、非印字でもメニスカス振動
を行わない場合を設けることにより、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、省電力化
にもつながる。

【００７４】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。

【００７５】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。この実施形態にお
いては、主制御部１０１及び波形生成回路８７は、図１
４（ａ）に示すように１個のメニスカス振動パルスＰ２
と複数（ここでは３個）の吐出パルスＰ１とをこの順で
時系列化した駆動波形Ｐｖを生成出力する。また、主制
御部１０１は、ドライバＩＣ１１０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ＣＬ
Ｋ、ラッチ信号ＬＡＴ、メニスカス振動パルスＰ２及び
吐出パルスＰ１の数を選択するためのデコード信号ＣＳ
１を与える。

【００７６】ドライバＩＣ１１０は主制御部１０１から
のシリアルの印字信号ＳＤをシフトレジスタ１０５と２
つのラッチ１０６ａ、１０６ｂにより、各ノズルに対し
て２ビット情報に変換する。そして、この２ビットの情
報をデコーダ１１１に対する主制御部１０１からのデコ
ード信号ＣＳ１（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。

【００７７】この場合、図１５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。

【００７８】ここでは、デコード信号ＣＳ１により、表
１に示すように、「駆動なし」（００）、「メニスカス
振動」（０１）、「印字（小ドット）」（１０）、「印
字（大ドット）」（１１）の４階調に復元している。
「駆動なし」、「メニスカス振動」を印字信号として転
送しているので、メニスカス振動の回数は容易に変更で
きる。

【００７９】

【表１】

【００８０】したがって、このヘッド駆動制御部におい
ては、例えば、図１４（ａ）に示すように波形生成回路
８７からメニスカス振動パルスＰ２と３個の吐出パルス
Ｐ１が順次時系列で出力されており、このノズルは、図
示している最初の駆動周期（Ｔ１〜Ｔ２）ではメニスカ
ス振動であるので、同図（ｂ）に示すようにメニスカス
振動パルスＰ２のタイミングでアナログスイッチＡＳｎ
をオンにして、同図（ｃ）に示すように、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い、次の駆
動周期（Ｔ２〜Ｔ３）では小ドットの印字（駆動）であ
るので１個の吐出パルスＰ１を選択して小ドットを印字
し、次の駆動周期（Ｔ３〜Ｔ４）では非印字であるので
アナログスイッチＡＳｎを全期間オフにしてメニスカス
振動パルスＰ２及び吐出パルスＰ１のいずれも選択せ
ず、次の駆動周期（Ｔ４〜Ｔ５）では大ドットの印字
（駆動）であるので３個の吐出パルスＰ２を選択して大
ドットを印字する。

【００８１】そして、この実施形態においても、図１４
（ｃ）に示すようにメニスカス振動パルスＰ２から次の
駆動周期の吐出パルスＰ１までの時間Ｔｂは、図１６に
示すように吐出パルスＰ１→メニスカス振動パルスＰ２
の順に時系列化した場合のメニスカス振動パルスＰ２か
ら次の駆動周期の吐出パルスＰ１までの時間Ｔｂに比べ
ても十分に長くなるので、メニスカス位置が安定し、メ
ニスカス振動を選択すか否かに関わらず、揃ったドット
を形成でき、画像品質が向上する。

【００８２】なお、この実施形態においても、駆動パル
スの条件は図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。ここでは、メニスカス振動
パルスＰ１は１個のパルスとしたが、パルス数はこれに
限るものではなく、また、メニスカス振動波形はパルス
幅の短いものに限るものでもない。

【００８３】また、本実施形態では、吐出パルスＰ１を
３パルス使用して多値化駆動を行っているが、吐出パル
ス数は３パルスに限るものでなく、前記実施形態と同様
に１パルスでもよく、多値化を行う場合には４パルス以
上でも良い。また、複数の吐出パルスＰ１を用いる場
合、各パルスのパルス幅が同じである必要もない。さら
に、２ビット４階調を「駆動なし」、「メニスカス振
動」、「印字（小ドット）」、「印字（大ドット）」に割
り振っているが、「駆動なし」、「メニスカス振動」、
「印字（中ドット）」、「印字（大ドット）」の割り振り
でも良く、更に印字信号を３ビットにして（ただし、ラ
ッチ数が増える）、「駆動なし」、「メニスカス振
動」、「印字（小ドット）」、「印字（中ドット）」、
「印字（大ドット）」の５階調（２³＝８階調の一部使
用）とすることなどもできる。

【００８４】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１７及
び図１８を参照して説明する。この実施形態は、第１駆
動波形と第２駆動波形とを、少なくとも２以上の駆動周
期毎に第２駆動波形及び第１駆動波形の順に時系列化し
て生成出力する手段を備えたものである。

【００８５】すなわち、この手段は、主制御部１０１に
おいて、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８１ａと、メニスカス振動波形（Ｐ
２）及び第１駆動波形（Ｐ１）をこの順で時系列化した
波形のデータを記憶したメモリ８１ｂとを備え、波形デ
ータの読み出し先を所定の回数ｎ毎にメモリ８１ｂ側に
切り換える切り換え手段１１５を備え、切換信号（１／
ｎ）で切換えるようにしている。なお、切り換え手段１
１５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。その他の
構成は、前記第２実施形態と同様である。

【００８６】一方、この実施形態における主制御部１０
１からのデコード信号ＣＳ１は、表２に示すように、
「メニスカス振動」（００）、「印字（小ドット）」
（０１）、「印字（中ドット）」（１０）、「印字（大
ドット）」（１１）の４階調に復元している。すなわ
ち、非印字ビット（印字信号が非印字のノズル）では、
常に、メニスカス振動波形に相当するタイミングではア
ナログスイッチＡＳｎをオン状態にする。この場合、駆
動波形の読み出し先として第１駆動波形（吐出パルスＰ
１）のデータだけを記憶したメモリ８１ａを選択した場
合には、メニスカス振動パルスＰ２が出力されることは
ないので、第２実施形態のように「駆動なし」を指定し
ないで「メニスカス振動選択」にしても、メニスカス振
動パルスＰ２が印加されることはない。

【００８７】

【表２】

【００８８】したがって、この実施形態において、例え
ば、メニスカス振動パルスＰ２を時系列化する所定の回
数（周期）ｎを３回に設定した場合、主制御部１０１及
び波形生成回路８７は、図１８（ａ）に示すように、３
駆動周期毎にメニスカス振動パルスＰ２及び３個の吐出
パルスＰ１をこの順で時系列化して生成出力し、その内
の２駆動周期は３個の吐出パルスＰ１のみを生成出力す
る。

【００８９】この例では、最初の駆動周期（Ｔ１〜Ｔ
２）でメニスカス振動パルスＰ２及び３個の吐出パルス
Ｐ１をこの順で時系列化して出力し、次の２駆動周期
（Ｔ２〜Ｔ３、及びＴ３〜Ｔ４）では、３個の吐出パル
スＰ１のみを出力し、更に、次の駆動周期（Ｔ４〜Ｔ
５）では、メニスカス振動パルスＰ２及び３個の吐出パ
ルスＰ１をこの順で時系列化して出力する。すなわち、
３駆動周期に１回の割合でメニスカス振動パルスＰ２及
び３個の吐出パルスＰ１をこの順で時系列化して出力す
る。

【００９０】そこで、主制御部１０１からのデコード信
号ＣＳ１として表２に示すようなビット情報を出力する
ことで、例えば図１８の最初の駆動周期（Ｔ１〜Ｔ２）
が非印字でメニスカス振動であればメニスカス振動パル
スＰ２のタイミングでアナログスイッチＡＳｎをオン状
態にすることで、メニスカス振動パルスＰ２が選択され
て電極５５ｎに与えられ、メニスカス振動が行われる。
次の駆動周期（Ｔ２〜Ｔ３）で小ドットの印字であれ
ば、最初の吐出パルスＰ１の出力タイミングでアナログ
スイッチＡＳｎをオン状態にすることで、最初の１個の
吐出パルスＰ１のみが選択されて電極５５ｎに与えら
れ、メニスカス振動が行われる。

【００９１】さらに、次の駆動周期（Ｔ３〜Ｔ４）で非
印字であれば、メニスカス振動パルスＰ２のタイミング
でアナログスイッチＡＳｎをオン状態にするが、このと
き駆動波形Ｐｖにはメニスカス振動パルスＰ２が含まれ
ていないので、メニスカス振動も行われず、吐出パルス
Ｐ１の出力も行われない。さらに、次の駆動周期（Ｔ４
〜Ｔ５）で大ドットの印字であれば、３個の吐出パルス
Ｐ１の出力タイミングでアナログスイッチＡＳｎをオン
状態にすることで、３個の吐出パルスＰ１が選択されて
電極５５ｎに与えられ、大ドットが印字される。

【００９２】このように、メニスカス振動パルスＰ２の
タイミングでは常にアナログスイッチＡＳｎをオン状態
にするが、メニスカス振動波形（Ｐ２）を間引いて時系
列化しているので、メニスカス振動波形（Ｐ２）が出力
される駆動周期で非印字ノズルの電極にのみメニスカス
振動パルスＰ２は印加される。これにより、メニスカス
振動の頻度を、時系列化する頻度で制御することがで
き、２ビット４階調の階調性を犠牲にしなくてもメニス
カス振動の回数を適当な頻度に設定できて、振動板の耐
久性が向上し、消費電力の面でも有利である。また、メ
ニスカス振動の時系列化は印字信号とは無関係に行うの
で、吐出直前にメニスカス振動が選択されるかは制御で
きないが、選択された場合でも吐出までの時間Ｔｂが十
分長くなるため、メニスカス位置が安定し、選択されな
い場合と同様に揃ったドットを形成することができる。

【００９３】さらに、メニスカス振動波形を時系列化し
た駆動周期では、吐出駆動波形かメニスカス振動波形の
いずれか一方の電圧は必ず印加されるため、この周期で
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。）。したがって、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、印字画像の乱れを防
止して、より高品質の画像を得ることができる。

【００９４】なお、前記第２実施形態においても、印字
信号としてデータを転送しているので、複雑なデータ処
理をすれば吐出直前を必ず「駆動なし」にすることは可
能である。これに対し、この第３実施形態においては、
メニスカス振動波形を間引いて時系列化しているので、
各ビットの吐出直前を揃えることはできないので、特に
メニスカス振動波形と吐出駆動波形の時系列化をこの順
にすることが重要になる。

【００９５】また、この実施形態では、駆動電圧発生部
にメモリとＤ／Ａ変換回路を用いたので、吐出駆動波形
と、メニスカス振動波形＋吐出駆動波形を予め別々に記
憶しておき、切り換えはメモリの読み出し先を切り換え
る構成にしているが、この他各ビットに対応するスイッ
チ（ドライバＩＣのスイッチ）ではなく、全体の駆動電
圧で波形を切り換える、あるいは、直接時系列化するも
のであれば、これに限るものではない。

【００９６】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１９及
び図２０を参照して説明する。この実施形態は、メニス
カス振動波形及び吐出駆動波形の順に時系列化して生成
出力し、印字信号が非印字の複数の電極に対して同時に
メニスカス振動波形を与えるようにしたものである。

【００９７】すなわち、前述した第２実施形態のヘッド
駆動制御部を用いて、主制御部１０１から電圧印加する
パルス数を選択するデコード信号ＣＳ２を与えるととも
に、ドライバＩＣ１１０のデコーダ１１１に対してメニ
スカス振動を選択するメニスカス振動選択信号ＳＣを与
えるようにしている。

【００９８】すなわち、この実施形態における主制御部
１０１からのデコード信号ＣＳ２は、表３に示すよう
に、「メニスカス振動選択信号」（００）、「印字（小
ドット）」（０１）、「印字（中ドット）」（１０）、
「印字（大ドット）」（１１）の４階調に復元している。
そして、このデコード信号ＣＳ２とは別に、非吐出ビッ
ト（ビット１＝０、ビット２＝０）のときには、メニス
カス振動選択信号ＳＣを基にしてアナログスイッチＡＳ
ｎのオン／オフを決定するようにしている。つまり、こ
の実施形態は、各ノズルに対して、メニスカス振動パル
スＰ２を印字信号ＳＤにより直接オン／オフするのでは
なく、メニスカス振動選択信号ＳＣを介して間接的に選
択する点に特徴がある。

【００９９】

【表３】

【０１００】したがって、例えば図２０（ａ）に示すよ
うに、波形生成回路８７からはメニスカス振動パルスＰ
２と３個の吐出パルスＰ１とをこの順で時系列化した駆
動波形Ｐｖが出力されており、最初の駆動周期（Ｔ１〜
Ｔ２）では非印字でメニスカス振動であるので、同図
（ｂ）に示すようにメニスカス振動選択信号ＳＣをオン
状態にする（同図（ｃ）の印字信号ＳＤはオフ状態：０
０）ことで、同図（ｄ）に示すようにアナログスイッチ
ＡＳｎがオン状態になり、同図（ｅ）に示すようにメニ
スカス振動パルスＰ２が選択されて電極５５ｎに与えら
れ、メニスカス振動が行われる。

【０１０１】次の駆動周期（Ｔ２〜Ｔ３）では小ドット
の印字であるので、同図（ｃ）に示すように印字信号Ｓ
Ｄを最初の吐出パルスＰ１の出力タイミングでオン状態
にしてアナログスイッチＡＳｎをオン状態にすること
で、同図（ｅ）に示すように最初の１個の吐出パルスＰ
１のみが選択されて電極５５ｎに与えられ、小ドットが
印字される。

【０１０２】更に、次の駆動周期（Ｔ３〜Ｔ４）で非印
字でメニスカス振動なしであるので、同図（ｂ）に示す
ようにこのときにはメニスカス振動選択信号ＳＣはオフ
状態のままであり、同図（ｅ）に示すようにメニスカス
振動パルスＰ２は電極５５ｎに印加されず、メニスカス
振動が行われないし、また吐出パルスＰ１の出力も行わ
れない。次の駆動周期（Ｔ４〜Ｔ５）で大ドットの印字
であれば、印字信号ＳＤを３個の吐出パルスＰ１の出力
タイミングでオン状態にしてアナログスイッチＡＳｎを
オン状態にすることで、３個の吐出パルスＰ１が選択さ
れて電極５５ｎに与えられ、大ドットが印字される。

【０１０３】このように、メニスカス振動の選択を印字
信号とは別のメニスカス振動選択信号で行うことによ
り、２ビット４階調の階調性を犠牲にしなくてもメニス
カス振動の回数を適当な頻度に設定でき、振動板の耐久
性が向上し、消費電力の面で有利である。

【０１０４】この場合、メニスカス振動の選択は、メニ
スカス振動選択信号で行うために非印字のビットの全て
にメニスカス振動波形が印加されることになり、吐出直
前をビット毎に制御することはできないが、メニスカス
振動が選択された場合でも吐出までの時間Ｔｂが十分に
長くなるので、メニスカス位置が安定し、選択されない
場合と同様に揃ったドットを形成でき、画像品質が向上
する。なお、第３実施形態と同様に、各ビット吐出直前
を揃えることができないので、特にメニスカス振動パル
スＰ２及び吐出パルスＰ１の順で時系列化することが重
要になる。

【０１０５】さらに、メニスカス振動波形を時系列化し
た駆動周期では、駆動波形かメニスカス振動波形のいず
れか一方の電圧は必ず印加されるため、この周期でイン
クを攪拌していると考えてよい（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。）。これにより、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。なお、多値化駆動の
場合、各駆動パルスで吐出し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ことは前述したとお
りである。

【０１０６】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２１を
参照して説明する。この実施形態は、前述した第４実施
形態のヘッド駆動制御部におけるメニスカス振動選択信
号ＳＣの発生頻度（メニスカス振動の選択頻度）を外部
環境に応じて変更するようしたものである。

【０１０７】すなわち、外部環境（温度、湿度）に対す
るメニスカス振動の選択頻度をテーブル化した選択頻度
テーブル１２１を備え、温度センサ９１の検知出力と湿
度センサ９２の検知出力に基づいて選択頻度テーブル１
２１から検出された外部環境に応じたメニスカス振動の
選択頻度データを読み出し、メニスカス振動選択信号作
成部１２２によって選択頻度データに応じてメニスカス
振動選択信号ＳＣを作成する。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】そこで、この実施形態では、環境（温度及
び／又は湿度）によってメニスカス振動させる頻度（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を印加するためのメニスカス
振動選択信号ＳＣをオンにする頻度を変更する。

【０１１１】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。

【０１１２】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２２を
参照して説明する。この実施形態は、前述した第２実施
形態のヘッド駆動制御部における印字信号ＳＤの「駆動
なし」と「メニスカス振動波形」の選択頻度を外部環境
に応じて変更するようしたものである。

【０１１３】すなわち、外部環境（温度、湿度）に対す
るメニスカス振動の選択頻度をテーブル化した選択頻度
テーブル１２３を備え、温度センサ９１の検知出力と湿
度センサ９２の検知出力に基づいて選択頻度テーブル１
２３から検出された外部環境に応じたメニスカス振動の
選択頻度データを読み出し、印字信号作成部１２４によ
って画像（文字を含む）データから印字信号ＳＤを作成
するときに選択頻度データに応じて「駆動なし」と「メ
ニスカス振動波形」の選択頻度を変更する。ここで、選
択頻度テーブル１２３としては「メニスカス振動波形」
の選択確率を外部環境により変化させ、その確率でラン
ダムに選択する選択頻度データを出力するようにしてい
る。

【０１１４】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。

【０１１５】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。この実施形態は、前述した第３実施
形態のヘッド駆動制御部における切り換え手段１１５の
切換信号（Ｓｎ）によるスイッチ切り換え頻度（メニス
カス振動選択頻度）を外部環境に応じて変更するようし
たものである。

【０１１６】すなわち、外部環境（温度、湿度）に対す
るメニスカス振動の選択頻度をテーブル化した選択頻度
テーブル１２５を備え、温度センサ９１の検知出力と湿
度センサ９２の検知出力に基づいて選択頻度テーブル１
２５から検出された外部環境に応じたメニスカス振動の
選択頻度データを読み出し、メモリ切換信号作成部１２
６によって切り換え手段１１５を切り換える切り換え信
号（Ｓｎ）の波形の読み出し先を変えるまでの回数ｎを
選択頻度データに応じて変更する。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】

【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、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、第２駆動波形及び第１駆動波形の順に時系
列で生成出力する手段を備えたので、簡単な構成でノズ
ルの目詰まりを防止できるとともに、メニスカス位置の
安定化を図れて高品質画像を記録することができる。

【０１２１】ここで、印字信号に応じて第２駆動波形及
び第１駆動波形のいずれかを選択して電極に印加する手
段を備えることで、非印字ノズルのメニスカスを振動さ
せて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、高品質画像を得られる。

【０１２２】また、第２駆動波形を印字信号が非印字の
複数の電極に同時に印加させる手段を備えることで、印
字信号のビット数を増やすことなく階調性を維持するこ
とができ、また、振動板の振動回数を抑えて耐久性を向
上することも容易になる。

【０１２３】さらに、温度又は湿度の検出結果に基づい
て第２駆動波形を選択する頻度を変更することにより、
環境に適した頻度でメニスカス振動を行わせることがで
き、インクの増粘によるインク滴吐出特性の変動を抑え
高品質の画像を得ると共に、振動板の耐久性を確保する
ことができる。

【０１２４】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、第２駆動波形及び第１駆動波形の順に少なくとも２
以上の駆動周期毎に時系列で生成出力する手段を備えた
ので、簡単な構成で、ノズルの目詰まりを防止できると
ともに、メニスカス位置の安定化を図れて高品質画像を
記録することができ、更に、第２駆動波形が間引いて時
系列化されることでメニスカス振動の頻度が少なくな
り、振動板の耐久性を確保することができる。

【０１２５】ここで、第２駆動波形は印字信号が非印字
の電極のみに印加するようにすることで、第２駆動波形
の生成出力のタイミングでは常に第２駆動波形が印加さ
れる状態にすることができ、メニスカス振動の選択のた
めの特別の信号を用いることなく、印字信号のビット数
を増やさないでメニスカス振動を行うことができて、コ
ストを上げずに階調性を維持することが容易になる。ま
た、温度又は湿度の検出結果に基づいて第２駆動波形を
時系列に発生する頻度を変更することで、環境に適した
頻度でメニスカス振動を行わせることができ、インクの
増粘によるインク滴吐出特性の変動を抑え高品質の画像
を得ると共に、振動板の耐久性を確保することができ
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データ転送の説明に供
する説明図

【図１２】同ヘッド駆動制御部と対比する比較例のヘッ
ド駆動制御部の説明に供する説明図

【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データ転送の説明に供
する説明図

【図１６】同ヘッド駆動制御部のデータ転送の説明に供
する説明図

【図１７】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１８】同ヘッド駆動制御部の作用説明に供する説明
図

【図１９】本発明の第４実施形態に係るヘッド駆動制御
部を示すブロック図

【図２０】同ヘッド駆動制御部の作用説明に供する説明
図

【図２１】本発明の第５実施形態に係るヘッド駆動制御
部の要部を示すブロック図

【図２２】本発明の第６実施形態に係るヘッド駆動制御
部の要部を示すブロック図

【図２３】本発明の第７実施形態に係るヘッド駆動制御
部の要部を示すブロック図

【図２４】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…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、第２駆動波形及び第１駆動波形の順に時
系列で生成出力する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。
【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、印字信号に応じて前記第２駆動波形及び第
１駆動波形のいずれかを選択して前記電極に印加する手
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３】請求項１に記載のインクジェット記録装
置において、前記第２駆動波形を印字信号が非印字の複
数の前記電極に同時に印加させる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。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載のイン
クジェット記録装置において、温度又は湿度の検出結果
に基づいて第２駆動波形を選択する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５】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、第２駆動波形及び第１駆動波形の順に少
なくとも２以上の駆動周期毎に時系列で生成出力する手
段を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項６】請求項５に記載のインクジェット記録装
置において、前記第２駆動波形は印字信号が非印字の前
記電極のみに印加させ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７】請求項５又は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、温度又は湿度の検出結果
に基づいて第２駆動波形を時系列に発生する頻度を変更
することを特徴とするインクジェット記録装置。